交流电机有哪些分类方式?如何分?
交流电机按其功能通常分为交流发电机、交流电动机和同步调相机几大类。由于电机工作状态的可逆性,同一台电机既可作发电机又可作电动机。把电机分为发电机与电动机并不很确切,只是有些电机主要作发电机运行,有些电机主要作电动机运行。
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好的,交流电机的分类方式多种多样,主要可以从以下几个维度进行划分:
1. 按工作原理分 (这是最核心、最主要的分类方式)
- 同步电机:
- 工作原理: 转子转速 (
n) 严格等于由定子磁场旋转速度决定的同步转速 (ns),即n = ns = 60f / p(其中f为电源频率,p为电机极对数)。转子磁场的建立需要直流励磁(通常给转子绕组通直流电)或依靠永磁体。 - 如何分: 主要分为:
- 电励磁同步电机: 转子绕组通过滑环和电刷通入直流电励磁。
- 永磁同步电机: 转子采用永磁体建立磁场,无需外部直流励磁电源和滑环电刷。
- 磁阻同步电机: 转子为凸极结构但无绕组或永磁体,依靠转子凸极与定子磁场间的磁阻变化产生转矩。
- 磁滞同步电机: 转子采用磁滞材料,依靠磁滞效应产生转矩。
- 主要应用: 发电机(尤其是大型发电厂的主力发电机)、需要精确速度控制或功率因数调节的电动机场合(如大型压缩机、风机水泵驱动、数控机床伺服驱动)。
- 工作原理: 转子转速 (
- 异步电机 (又称感应电机):
- 工作原理: 定子产生的旋转磁场切割转子导体(通常是闭合的绕组),在转子导体中感应出电动势和电流。此感应电流又与旋转磁场相互作用产生电磁转矩,从而驱动转子旋转。转子的转速 (
n) 低于 定子磁场的同步转速 (ns),即n < ns,存在转差率 (s = (ns - n)/ns)。 - 如何分: 主要按转子结构分:
- 鼠笼式异步电机: 转子绕组是由嵌入转子铁心槽内的导条和两端的端环构成一个整体“笼形”闭合电路。结构简单、坚固耐用、成本低、维护方便。应用最为广泛。
- 绕线式异步电机: 转子绕组和定子绕组类似,也是三相绕组,绕组末端通过滑环和电刷引出,可以外接电阻或其他设备。启动转矩大,可在一定范围内平滑调速,但结构复杂、成本高、维护稍麻烦。
- 主要应用: 电动机应用占绝大多数(工业驱动、家用电器、风机水泵压缩机驱动等)。作为发电机应用相对较少(如风力发电中的双馈异步电机)。
- 工作原理: 定子产生的旋转磁场切割转子导体(通常是闭合的绕组),在转子导体中感应出电动势和电流。此感应电流又与旋转磁场相互作用产生电磁转矩,从而驱动转子旋转。转子的转速 (
2. 按相数分 (指定子绕组的相数)
- 单相交流电机: 定子上有一套主绕组(有时还有启动绕组或辅助绕组)。使用单相交流电源(如家用220V)。
- 如何分/常见类型: 电容启动电机、电容运转电机、电容启动运转电机、罩极电机等。
- 应用: 小功率设备,如家用电器(电风扇、洗衣机、空调室内外机电机、电冰箱压缩机)、小型工具、办公设备等。
- 两相交流电机: 定子上有两套在空间相差90°电角度的绕组。早期伺服系统中常见,现在多被三相或永磁同步电机取代。
- 三相交流电机: 定子上有三套在空间相差120°电角度的绕组。使用三相交流电源。
- 应用: 工业和商业领域最主要的动力源,功率范围从几十瓦到数千千瓦,驱动各类机械设备(机床、传送带、压缩机、风机水泵、大型机械等)。
3. 按结构特征分 (主要指定转子结构)
- 旋转电机: 定子固定,转子旋转输出转矩。这是最常见的结构形式。
- 直线电机: 结构展开成直线状,定子(初级)和动子(次级)作直线相对运动。无需传统的旋转-直线转换机构(如丝杠、齿轮齿条)。
- 应用: 需要高精度、高速直线运动的场合,如高档数控机床、半导体设备、磁悬浮列车。
- 盘式电机 (轴向磁场电机): 定子和转子呈圆盘状,沿轴向排列,磁场方向平行于电机轴线。结构紧凑,轴向尺寸短。
- 应用: 风力发电机、电动车轮毂电机、空间受限场合等。
4. 按防护形式分 (根据工作环境对电机外壳进行的防护设计)
- 开启式: 无专门防护外壳,绕组和旋转部分裸露。仅用于环境良好、无危险、有专人看护的场合,已较少使用。
- 防护式: 机壳上有通风孔等,可防止固体异物和滴水(如IP23)。比开启式安全。
- 封闭式:
- 自扇冷式: 外壳封闭,端盖或机壳上有散热片,由自身风扇进行外部冷却(如IP44, IP54)。
- 强迫风冷式: 外壳封闭,由独立风扇进行强制冷却。
- 管道通风式: 外壳封闭,通过管道引入外部冷却空气。
- 防爆式: 外壳经特殊设计,能承受内部爆炸且不引燃外部环境(如隔爆型d、增安型e、无火花型n等,符合Ex标准)。
- 应用: 用于存在易燃易爆气体或粉尘的场所(如化工厂、煤矿井下、加油站)。
- 密封式: 外壳经特殊密封处理(如充油、灌胶),完全防止液体浸入(IP67, IP68)。
- 应用: 深水潜水泵、完全浸没或需高压水冲洗的环境。
- 主要标准: 国际防护等级 IP 代码(如IP44, IP55, IP67等)指示了防尘和防水能力。
5. 按工作制分 (根据电机负载的工作特性)
- 连续工作制 (S1): 电机在恒定负载下长期运行,温度可达稳定值(如风机、水泵、压缩机等)。
- 短时工作制 (S2): 电机在恒定负载下运行时间短,然后停机时间长,使电机冷却到环境温度(如闸门启闭机、某些升降装置)。工作时间为10, 30, 60, 90分钟。
- 断续周期工作制 (S3): 电机按相同的工作周期运行,包括工作时间和停止时间(包括空载运行时间),负载恒定且工作时间和停止时间都较短,电机温度不能达到稳定值(如起重设备、电梯、某些机床)。常用负载持续率(%)表示(如40%,25%,15%)。还有S4(含起动的断续工作制)、S5(含电制动的断续工作制)、S6(连续周期工作制)、S7(含电制动的连续周期工作制)、S8(包含负载与转速变化的连续周期工作制)等更详细的工作制。
- 应用: 影响电机功率选择、温升限制和结构设计(如散热能力)。
6. 按冷却方式分 (如何带走电机内部的热量)
- 自冷式: 依靠电机自身旋转产生的气流或自然对流散热(如小功率开启式电机)。
- 自扇冷式: 电机轴上自带风扇,强制吹风冷却(绝大多数封闭式电机)。
- 他扇冷式: 由独立电机驱动风扇进行强制冷却(用于大功率或特种电机)。
- 液体冷却: 通过定子机座或绕组内部的冷却回路,用循环的液体(水、油)带走热量(用于超大功率或高热负荷电机)。
- 应用: 冷却方式直接关系到电机的功率密度、体积重量和温升控制能力。
7. 按用途分 (强调应用场景)
- 一般用途交流电机: 设计符合通用标准,满足广泛工业应用(如Y系列、YE系列三相异步电机)。
- 专用交流电机:
- 起重冶金用电机: (如YZR, YZ系列) 适应频繁启停、冲击负载,工作制多为S3-S5。
- 防爆电机: (如YB3, YBX5系列) 满足特定防爆等级要求。
- 水泵/风机专用电机: (如YX3高效电机变种) 优化设计与负载匹配。
- 变频调速专用电机: (如变频电机) 绝缘强化,适应变频器供电产生的高频电压和谐波。
- 船用电机: (如船用交流电机) 满足船级社规范,防腐防潮。
- 力矩电机: 输出大转矩,常在接近堵转状态下运行。
- 高速电机: 转速远高于工频同步转速(通常大于10000 rpm),需特殊设计。
- 家电用小功率电机: (如空调压缩机电机、洗衣机电机、吸尘器电机等) 针对特定家电负载优化设计。
总结:
交流电机的分类是多元化的,通常在实际交流中会综合多个维度来描述一台电机。例如:
- “这是一台 IP55防护等级、全封闭自扇冷、变频专用、三相机座号200、15kW的鼠笼式三相异步电动机”(涵盖了防护形式、冷却方式、用途、相数、结构尺寸、功率、工作原理下的子类)。
- “那台风力发电机是一台 双馈绕线式三相异步发电机”(指工作原理用于发电,并列出了其特定的异步机转子类型)。
- “车间里驱动输送带的是 F级绝缘、S1工作制、防护等级IP54、7.5kW的三相鼠笼式异步电动机”(说明了绝缘等级、工作制、防护等级、功率、相数和主要类型)。
了解这些分类方式有助于我们更准确地进行电机选型、理解电机特性和应用场景。
交流电机有哪些分类和特点
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2024-06-25 15:33:32
交流电机是什么意思
方便,比较牢固,容易做成高转速、高电压、大电流、大容量的电机。交流电机功率的覆盖范围很大,从几瓦到几十万千瓦、甚至上百万千瓦。20世纪80年代初,最大的汽轮发
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