直流电机与交流电机的区别

直流电机与交流电机的区别
电动机的作用是将电能转换为机械能。

电动机分为交流电动机和直流电动机两大类。

(一) 交流电动机及其控制
交流电动机分为异步电动机和同步电动机两类。

异步电动机按照定子相数的不同分为单项异步电动机、两相异步电动机和三相异步电动机。

三相异步电动机结构简单，运行可靠，成本低廉等优点，广泛应用于工农业生产中。

1. 三相异步电动机的基本结构
三相异步电动机的构造也分为两部分：定子与转子。

（1）定子：
定子是电动机固定部分，作用是用来产生旋转磁场。

它主要由定子铁心、定子绕组和机座组成。

（2）转子：
转子是重点掌握的部分，转子有两种，鼠笼式与绕线式。

掌握他们各自的特点与区别。

鼠笼式用于中小功率（100K以下）的电动机，他的结构简单，工作可靠，使用维护方便。

绕线式可以改善启动性能和调节转速，定子与转子之间的
气隙大小，会影响电动机的性能，一般气隙厚度为0.2-1.5mm之间。

掌握定子绕组的接线方法。

2. 三相异步电动机的工作原理
掌握公式n1=60f/P、S=(n1-n)/n1、n=(1-
S)60f/P，同时明白它们的意义（很重要），要能够灵活运用这些公式，进行计算。

同时记住：通常电动机在额定负载下的转差率SN约为0.01-
0.06。

书上的例题要重点掌握。

3. 三相异步电动机铭牌上的数据
（1）型号：掌握书上的例子。

（2）额定值：一般了解，掌握额定频率和额定转速，我国的频率为50赫兹。

（3）连接方法：有Y型和角型。

（4）绝缘等级和温升：掌握允许温升的定义。

（5）工作方式：一般了解。

4. 三相异步电动机的机械特性
掌握额定转矩、最大转矩与启动转矩的关系。

书上的公式要掌握并能灵活运用进行计算。

同时记住以下内容：
（1）在等速转动时，电动机的转矩必须和阻转矩相平衡。

（2）当负载转矩增大时，最初瞬间电动机的转矩T（3）一般三相异步电动机的过载系数是1.8-2.2 .
（4）电动机刚启动时n=0,s=1.
5. 三相异步电动机的起动
（1）直接起动
启动时转差率为1，转子中感应电动势很大，转子电流也很大。

当电动机在额定电压下启动时，称为直接启动，直接启动的电流约为额定电流的5-
7倍。

一般来说，额定功率为7.5kw以下的小容量异步电动机可直接起动。

直接起动控制线路所用电器包括组合开关、按钮、交流接触器中间继电器、热继电器及熔断器。

掌握它们各自的特点，同时掌握熔断器熔丝额定电流的计算。

直接起动控制电路：掌握其控制原理。

（2）鼠笼式异步电动机的降压起动。

掌握星型-角型起动和自耦变压器降压起动的工作原理
（3）绕线式三相异步电动机的起动
一般了解。

6. 三相异步电动机的正反转控制
一般了解
7. 三相异步电动机的调速
该部分较重要，要对公式理解。

改变电动机的转速有三种可能，即改变频率、改变绕组的磁极对数或改变转差率。

8. 同步电动机
（1）同步电动机的构造
要与异步电动机进行对比区分。

（客观题）
（2）同步电动机的工作原理
了解同步电动机的转速是恒定的，不随负载而变化。

同步电动机的转速是不能调节的。

1、直流电动机的工作原理
一般了解
2、直流电动机的构造
分为两部分：定子与转子。

记住定子与转子都是由那几部分构成的，注意：不要把换向极与换向器弄混淆了，记住他们两个的作用。

定子包括：主磁极，机座，换向极，电刷装置等。

转子包括：电枢铁芯，电枢绕组，换向器，轴和风扇等。

3、直流电动机的励磁方式
直流电动机的性能与它的励磁方式密切相关，通常直流电动机的励磁方式有4种：直流他励电动机、直流并励电动机、直流串励电动机和直流复励电动机。

掌握4种方式各自的特点：
直流他励电动机:
励磁绕组与电枢没有电的联系，励磁电路是由另外直流电源供给的。

因此励磁电流不受电枢端电压或电枢电流的影响。

直流并励电动机:
并励绕组两端电压就是电枢两端电压，但是励磁绕组用细导线绕成，其匝数很多，因此具有较大的电阻，使得通过他的励磁电流较小。

直流串励电动机：励磁绕组是和电枢串联的，所以这种电动机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。

为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好，所以直流串励电动机通常用较粗的导线绕成，他的匝数较少。

直流复励电动机：电动机的磁通由两个绕组内的励磁电流产生。

4、直流电动机的技术数据
重点掌握额定效率与额定温升。

额定效率=输出功率/输入功率
额定温升指电动机的温度允许超过环境温度的最高允许值。

铭牌上的温升是指电动机绕组的最高温升。

5、并励直流电动机的机械特性
掌握书上的例题。

6、并励直流电动机的起动、反转及调速
（1）起动和反转一般了解即可。

（2）调速：并励电动机有三种调速方法：
改变磁通。

改变电压
改变转子绕组回路电阻。

掌握它们各自的优缺点。

2. 控制电机
控制电机是指在自动控制系统中用作检测、比较、放大和执行等作用的电机。

（1）直流伺服电动机
掌握永磁直流伺服电动机的分类及特点；普通型转子永磁直流伺服电动机与小惯量型转子直流伺服电动机的区别。

永磁直流伺服电动机的工作原理及性能
理解工作原理，对性能要掌握
（2）交流伺服电动机
交流伺服电动机的结构及其工作原理一般了解，重点掌握其性能。

（3）步进电动机
掌握步进电动机的优点和主要性能指标，其他一般了解即可
交流电动机的原理：通电线圈在磁场里转动。

你知道直流电动机的原理了吧？直流电动机是利用换向器来自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈受力方向一致而连续旋转的。

因此只要保证线圈受力方向一致，电动机就会连续旋转。

交流电动机就是应用这点的。

交流电动机由定子和转子组成，你所说的模型中，定子就是电磁铁，转子就是线圈。

而定子和转子是采用同一电源的，所以，定子和转子中电流的方向变化总是同步的，即线圈中的电流方向变了，同时电磁铁中的电流方向也变，根据左手定则，线圈所受磁力方向不变，线圈能继续转下去。

关于二个铜环的作用：二个铜环配上相应的二个电刷，电流就能源源不断的被送入线圈。

这个设计的好处是：避免了二根电源线的緾绕问题，因为线圈是不停的转的，你想想如果简单的用二条导线向线圈供电的话，会是怎么的情景？
关于线圈中的电流由于是交流电，是有电流等于零的时刻，不过这个时刻同有电流的时间比起来实在是太短了，更何况线圈有质量，具有惯性，由于惯性线圈就不会停下来。

交流电机和直流电机的优缺点
其实直流电机也可以用交流电驱动，具体要看直流电机的定子构造，如果是激磁定子，并以硅钢片做成的铁芯，那么这个电机就能以交流电驱动。

通常所说“直流电机”就是指以整流子换向的碳刷电机，此种电机效率高、转速开放，因此在重量或尺寸相同的条件下，利用其高转速特性获得数倍于交流电机的功率，因此广泛应用于对体积和重量都十分敏感的手提电动工具上。

直流电机的高转速特性同时也是它的致使缺点，它的转速受自身构造、供电电压及负载轻重而决定，所以过去在负载变化较大的场合都不用它。

但是现在随电子工业的快速发展，半导体开关器件的价格迅速下降，有了半导体开关器件的加入，直流电机的高效小巧的固有优势被从新整合，成为高效、小巧、稳定、可控、廉价的动力源。

直流电机还有一个缺点是碳刷和整流子存在磨损，因此有个寿命限制，并且噪音也较大，而主要磨损对象是碳刷，不过更换也很方便。

现在有一种“无刷永磁直流电机”能保持原“直流电机”的优点，省去碳刷和整流子铜头但增加了大量电子电路，失去成本优势但不存在整流子拉弧问题所以功率可以做成传统“直流电机”的数倍甚至数十倍，是未来电机的主流方向，但“无刷永磁直流电机”从其构造机理来说不属于“直流电机”而更接近于交流电机。

直流电机优点有二个，一个是调速容易，二
是转矩比较大。

缺点是制造比较贵，有碳刷。

有明显火花。

维修比较便宜。

交流电机制造比较便宜。

现在随着变频技术的发展，特别是矢量变频技术的发展，已经可以用变频电机模拟成直流电机。

从而已经有取代传统直流电机的趋势了。

不过，随着电动车和空调行业的发展。

直流因为比较节能，和取消了碳刷后，而变得来势汹汹
伺服电机与步进电机的优缺点
步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。

在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。

随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。

为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。

虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。

现就二者的使用性能作一比较。

一、控制精度不同
两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、 1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72 °、0.36°。

也有一些高性能的步进电机步距角更小。

如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进
电机，其步距角为0.09°；德国百格拉公司（BERGER
LAHR）生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.1 8°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。

交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。

以松下全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2500线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/10000=0. 036°。

对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。

是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。

二、低频特性不同
步进电机在低速时易出现低频振动现象。

振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。

这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。

当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻
尼器，或驱动器上采用细分技术等。

交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。

交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检测出机械的共振点，便于系统调
整。

三、矩频特性不同
步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在30 0～600RPM。

交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出
额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。

四、过载能力不同
步进电机一般不具有过载能力。

交流伺服电机具有较强的过载能力。

以松下交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。

其最大转矩为额定转矩的三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。

步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。

五、运行性能不同
步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。

交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。

六、速度响应性能不同
步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200～400毫秒。

交流伺服系统的加速性能
较好，以松下MSMA
400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制
场合。