电机与拖动文献综述

电机与拖动文献综述学生姓名学号院系专业完成日期前言 (2)电动机发展史 (3)常用电机的种类及特性 (5)电机的应用 (7)我国电机发展趋势及展望 (13)总结 (16)参考文献 (18)电机是一种能实现机电能量转换的电磁装置，是变压器、电动机和发电机的统称。

不同类的电机有不同的特性，随着科学技术的不断更新发展，电机技术的改进也在日新月异。

同时，电机是一门很实用的课程，配合电机实验，能让学生透彻的了解电机的特性，同时培养学生掌握对电机的实验方法和操作技能。

在现代工业企业中，利用电动机把电能转换成机械能，去拖动各种类型的生产机械按人们所给定的规律运动（即电力拖动），比其他拖动方式有无可比拟的优点。

电力拖动具有良好的调速性能，起动、制动、反转和调速的控制简单方便、快速性好且效率高。

电动机的类型很多，具有各种不同的运行特性，可以满足各种类型生产机械的要求。

电力拖动系各参数的检测、信号的变换与传送方便，易于实现自动控制。

因此，电力拖动成为现代工业电气自动化的基础。

电动机发展史1820年7月21日，丹麦哥本哈根大学教授、物理学家奥斯特发现了“电流的磁效应”，建立了电磁的相互联系，诞生了电磁学。

1821年英国著名的物理学家法拉第制成了第一个实验电动机的模型，经过40多年时间的研究与发展，终于使电动机得以在工业生产和日常生活中得以广泛应用。

在这里我先谈一谈英国物理学家法拉第的一些研究工作。

1831年法拉第经过十余年时间的实验研究终于在8月29日实现了“磁生电”的梦想，发现了电磁感应定律。

此外法拉第还发现了电解定律，还对气体放电现象进行了大量的卓有成效的研究，为后来伦琴射线、天然放射性、同位素等的发现准备了条件，为现代物理学的发展奠定了基础。

他制造了第一台实验性电动机，发电机、第一台变压器。

电动机简称电机，其在生产和生活中应用最广，小到电动玩具，大到火车，从工厂到农村、从事业单位到企业单位等等。

在实际生产生活的应用中的电动机有直流电动机和交流电动机，我分别来谈一谈直流电动机和交流电动机研究发展情况。

一、直流电动机。

在电动机的发展中首先发展的是直流电动机，因为我们最先得到和推广的是直流电。

直流电动机的发展大致可以分为四个阶段。

1、是以永磁体作为磁场的阶段，这是最初直流电动机的共同特点。

但是，由于天然磁极比较小，而且其磁性比较弱，电机只能获得很小的功率，获得的动力也是比较小，不过这段时间持续并不长，很快直流电机的发展就进入了第二个阶段。

2、以电磁铁作为磁极的阶段。

1825年英国的电工家斯特金制成了第一块电磁铁（用16个线圈导线绕制成的），1829年美国物理学家亨利所制成的电磁铁可以举起1吨的货物。

1834年雅克比首先在电机中采用电磁铁代替永久磁铁，使其输出功率显著提高，并且首次采用换向装置，大大改变了直流电机的性能。

3、第三阶段是改变励磁方式的阶段。

励磁技术是直流发电机的一个关键性技术，因为电动机的使用必须要由直流发电机提供电流方可，解决了发电机的技术问题，就可以使电机的应用进入到一个新的阶段。

1851年金斯捷首先运用电磁铁代替永久磁体励磁，最初供应电磁铁的电流都是来自他激式的伽伐尼电池，因为不管怎样发电机要发出电流必须先有励磁，而且必须先有电流才能产生磁场励磁。

1854年丹麦的赫尔特.维尔纳兄弟就申请了自激式发电机的专利。

此后又科学家们又发明了串激式自激发电机和自并励发电机，大大改变了直流发电机的性能，从而开创了直流电机发展的新阶段。

4、直流电机发展的第四阶段就是在实用的道路上朝着完善化的方向前进，主要体现在电枢转子的改进上。

1865年发明了齿状电枢；1870年发明了环状电枢；1872年发明了一种鼓型转子，降低了电机生产技术的成本，电机得到实际应用的时代终于来到了。

但是，随着直流发电技术特别是直流输电技术的限制，交流电动机又开始受到了工程师们的重视了。

二、交流电动机。

随着直流发电技术的发展，直流发电机最多可以发出的最大电压达到57.6千伏，输出最大功率可以达到4650千瓦，输送的距离可以达到180公里。

但是这很快就达到了技术上的极限，直流发电机和输电技术存在这如下几个问题：（1）线圈的绝缘性能不够；（2）换向器无法工作；（3）发电机在制作、运行上存在困难，尤其是换向火花；（4）高压直接输给用户不仅危险，而且用户需要的是低电压。

（5）直流电的输送存在很大的困难。

因此1856年德国西门子公司生产出第一台转枢式交流电动机，用的是单相交流电，与直流电机相比优势并不明显。

1885年意大利物理学家、电工学家加利莱奥.费拉里斯、1886年美国物理学家尼古拉.特斯拉各自独立的发明了旋转磁场，他们将几个线圈以辐射状排成一圈，接入交流电，使各个线圈中的交流电频率相同，但是其电压、电流有相移，这样在线圈之间的空间形成了一个旋转磁场，而这个磁场会带动通电线圈转动，这样他们研制成功二相交流电动机。

1889年俄国工程师杜列夫-杜波洛沃尔斯基发明了鼠笼式三相电动机，这是第一台能够实用的三相交流电动机，至此电动机发展到了可以进入工业应用的阶段。

从电动机的发展简史中我们可以看到科学要转化为技术，转化为生产力，并不是那么轻而易举、一蹴而就的，需要付出时间、付出人力、物力和财力。

三相交流发电机与鼠笼式三相交流电动机的发明给各个工厂、企业和公司提供了操控方便、快捷、安全、经济、源源不断、动力蓬勃的心动力，从而导致了第二次动力革命。

这次革命促进了资本主义社会生产力的极大的发展，使资本主义大生产开始向自动化、电机化方向发展，出现了比以蒸汽机技术为代表的第一次动力革命更为深刻的一次工业技术革命，而且这次革命现在还在并且将来还将对于人类做出更大的贡献。

常用电机的种类及特性在家用电器设备中，常配有小型单相交流感应电动机。

交流感应电动机因应用类别的差异，一般可分为分相式电动机、电容启动式电动机、永久分相式电容电动机、罩极式电动机、永磁直流电动机及交直流电动机等类型。

一般的三相交流感应电动机在接通三相交流电后，电机定子绕组通过交变电流后产生旋转磁场并感应转子，从而使转子产生电动势，并相互作用而形成转矩，使转子转动。

但单相交流感应电动机，只能产生极性和强度交替变化的磁场，不能产生旋转磁场，因此单相交流电动机必须另外设计使它产生旋转磁场，转子才能转动，所以常见单相交流电机有分相启动式、罩极式、电容启动式等种类。

1、分相启动式电动机分相式电动机广泛应用于电冰箱、洗衣机、空调等家用电器中。

该电机有一个鼠笼式转子和主、副两个定子绕组。

两个绕组相差一个很大的相位角，使副绕组中的电流和磁通达到最大值的时间比主绕组早一些，因而能产生一个环绕定子旋转的磁通。

这个旋转磁通切割转子上的导体，使转子导体感应一个较大的电流，电流所产生的磁通与定子磁通相互作用，转子便产生启动转矩。

当电机一旦启动，转速上升至额定转速７０％时，离心开关脱开副绕组即断电，电机即可正常运转。

2、罩极式电动机罩极式单相交流电动机，它的结构简单，其电气性能略差于其他单相电机，但由于制作成本低，运行噪声较小，对电器设备干扰小，所以被广泛应用在电风扇、电吹风、吸尘器等小型家用电器中。

罩极式电动机只有主绕组，没有副绕组（启动绕组），它在电机定子的两极处各设有一副短路环，也称为电极罩极圈。

当电动机通电后，主磁极部分的磁场产生的脉动磁场感应短路而产生二次电流，从而使磁极上被罩部分的磁场，比未罩住部分的磁场滞后些，因而磁极构成旋转磁场，电动机转子便旋转启动工作。

罩极式单相电动机还有一个特点，即可以很方便地转换成二极或四极转速，以适应不同转速电器配套使用。

3、电容式启动电动机该类电动机可分为电容分相启动电机和永久分相电容电机。

这种电机结构简单、启动快速、转速稳定，被广泛应用在电风扇、排风扇、抽油烟机等家用电器中。

电容分相式电动机在定子绕组上设有主绕组和副绕组（启动绕组），并在启动绕组中串联大容量启动电容器，使通电后主、副绕组的电相角成９０°，从而能产生较大的启动转矩，使转子启动运转。

对于永久分相电容电动机来说，其串接的电容器，当电机在通电启动或者正常运行时，均与启动绕组串接。

由于永久分相电机其启动的转矩较小，因此很适于排风机、抽风机等要求启动力矩低的电器设备中应用。

电容式启动电动机，由于其运行绕组分正、反相绕制设定，所以只要切换运行绕组和启动绕组的串接方向，即可方便实现电机逆、顺方向运转。

4、交、直流两用电动机一般常用单相交流电动机，在交流５０Ｈｚ电源中运行时，电动机转速较高的也只能达每分钟３０００转。

而交直流两用电动机在交流或直流供电下，其电机转速可高达２００００转，同时其电机的输出启动力矩也大，所以尽管电机体积小，但由于转速高输出功率大，因此交直流两用电动机在洗衣机、吸尘器、排风扇等家用电器中得以应用。

交、直流两用电动机的内在结构与单纯直流电机无大差异，均由电机电刷经换向器将电流输入电枢绕组，其磁场绕组与电枢绕组构成串联形式。

为了充分减少转子高速运行时电刷与换向器间产生的电火花干扰，而将电机的磁场线圈制成左右两只，分别串联在电枢两侧。

两用电机的转向切换很方便，只要切换开关将磁场线圈反接，即能实现电机转子的逆转或顺转。

在家用电器电机类中还有一种直流微型电动机。

该电机在录音机、随身听、录像机、打印机、传真机等家用电器中广泛应用。

直流微型电机由于定子绕组和转子绕组之间的串接形式不同，又可分为并激、串激、复激等几种类别。

应用在家用电器中的电机，其定子绕组的转子，绕组之间的串接一般采用并激形式，即电机的定子磁场线圈与电枢绕组线圈并联后接到电源上。

当通电后电机可保持磁场恒定，并利用电枢电路控制电机转速。

这种直流电机的最大特点是当负载产生波动变化时，电机的转速保持定速状态。

此外，在直流电动机中还有一种结构更为简单、用在玩具上的电机，这种电机是用永久磁铁作固定磁场的电动机，在电子玩具、电动剃须刀、微型按摩器等日用小电器中得以广泛应用。

电机的应用从广义上讲，电机是电能的变换装置，包括旋转电机和静止电机。

旋转电机是根据电磁感应原理实现电能与机械能之间相互转换的一种能量转换装置；静止电机是根据电磁感应定律和磁势平衡原理实现电压变化的一种电磁装置，也称其为变压器。

这里我们主要讨论旋转电机，旋转电机的种类很多，在现代工业领域中应用极其广泛，可以说，有电能应用的场合都会有旋转电机的身影。

与内燃机和蒸汽机相比，旋转电机的运行效率要高的多；并且电能比其它能源传输更方便、费用更廉价，此外电能还具有清洁无污、容易控制等特点，所以在实际生活中和工程实践中，旋转电机的应用日益广泛。

不同的电机有不同的应用场合，随着电机制造技术的不断发展和对电机工作原理研究的不断深入，目前还出现了许多新型的电机，例如，美国EAD公司研制的无槽无刷直流电动机，日本SERVO公司研制的小功率混合式步进电机，我国自行研制适用于工业机床和电动自行车上的大力矩低转速电机等。