電動(dòng)機(jī)工作原理培訓(xùn)課件contents目錄電動(dòng)機(jī)基本概念與分類(lèi)直流電動(dòng)機(jī)工作原理交流電動(dòng)機(jī)工作原理永磁同步電動(dòng)機(jī)工作原理感應(yīng)異步電動(dòng)機(jī)工作原理控制策略與調(diào)速方法故障診斷與維護(hù)保養(yǎng)技巧電動(dòng)機(jī)基本概念與分類(lèi)01電動(dòng)機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置，通過(guò)電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。定義在各種機(jī)械設(shè)備中，電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，驅(qū)動(dòng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的各種工藝要求。作用電動(dòng)機(jī)定義及作用分類(lèi)直流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)永磁同步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)分類(lèi)及特點(diǎn)01020304根據(jù)工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)可分為直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、永磁同步電動(dòng)機(jī)等。具有良好的調(diào)速性能和較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)困難。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，成本低廉，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域。具有高效率、高功率密度和優(yōu)良的控制性能，是近年來(lái)發(fā)展迅速的一種電動(dòng)機(jī)。應(yīng)用領(lǐng)域電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、交通、家電等領(lǐng)域，如機(jī)床、電梯、電動(dòng)汽車(chē)、洗衣機(jī)等。發(fā)展趨勢(shì)隨著科技的不斷進(jìn)步和環(huán)保要求的提高，電動(dòng)機(jī)將朝著更高效、更節(jié)能、更環(huán)保的方向發(fā)展。同時(shí)，隨著新材料、新工藝的應(yīng)用，電動(dòng)機(jī)的性能將不斷提高，應(yīng)用領(lǐng)域也將進(jìn)一步拓展。應(yīng)用領(lǐng)域與發(fā)展趨勢(shì)直流電動(dòng)機(jī)工作原理02包括主磁極、換向極、機(jī)座和端蓋等，主要作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)和作為電機(jī)的機(jī)械支撐。定子又稱電樞，主要由電樞鐵心、電樞繞組、換向器、軸和風(fēng)扇等組成，是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的部件。轉(zhuǎn)子電刷與換向器一起構(gòu)成直流電機(jī)的換向電路，使電樞繞組中的電流方向交替變化，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的連續(xù)旋轉(zhuǎn)。電刷與換向器直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)組成當(dāng)直流電源通過(guò)電刷向電樞繞組供電時(shí)，電樞電流與主磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。電樞電流的方向隨著電機(jī)的旋轉(zhuǎn)而不斷變化，但通過(guò)與換向器的配合，使得電流始終能夠按照正確的方向流過(guò)電樞繞組，保證電機(jī)的連續(xù)旋轉(zhuǎn)。電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以通過(guò)改變電樞電壓或電樞電流的大小來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理?yè)Q向器01由許多換向片組成，其作用是將電樞繞組中的電流方向進(jìn)行周期性的改變，使得電機(jī)能夠連續(xù)旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，換向器還能起到減小火花、改善電機(jī)性能的作用。電刷02與換向器配合工作，將直流電源引入電樞繞組中。電刷的位置和數(shù)量對(duì)電機(jī)的性能也有一定的影響，需要根據(jù)電機(jī)的具體要求進(jìn)行選擇和調(diào)整。換向器和電刷的共同作用03保證了電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中電流的連續(xù)性和方向的正確性，是直流電機(jī)能夠正常工作的關(guān)鍵部件之一。換向器與電刷作用交流電動(dòng)機(jī)工作原理03

交流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)組成定子包括定子鐵芯、定子繞組和機(jī)座，作用是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸，作用是切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及電流，并形成電磁轉(zhuǎn)矩而使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。其他附件包括軸承、端蓋、風(fēng)扇、罩殼等，起支撐、防護(hù)和散熱作用。當(dāng)三相定子繞組通過(guò)三相對(duì)稱的交流電電流時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路）。載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同。交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理同步交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相同的交流電動(dòng)機(jī)。其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與磁極對(duì)數(shù)p、電源頻率f之間滿足n=f/p的關(guān)系。同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組通常采用直流勵(lì)磁，因此也稱為直流勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)。異步交流電動(dòng)機(jī)又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量的一種交流電機(jī)。其轉(zhuǎn)速總是略低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速，因此也稱為異步電動(dòng)機(jī)。同步與異步交流電動(dòng)機(jī)區(qū)別永磁同步電動(dòng)機(jī)工作原理04采用疊片結(jié)構(gòu)以減小渦流損耗，嵌有三相交流繞組，通入三相對(duì)稱交流電。定子轉(zhuǎn)子位置傳感器由永磁體構(gòu)成，永磁體一般采用高磁能積、高矯頑力的稀土類(lèi)磁鐵。檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置和速度，通常采用霍爾元件或光電編碼器。030201永磁同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)組成矢量控制將定子電流分解為產(chǎn)生磁通的勵(lì)磁電流和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩電流，并分別加以控制，以獲得良好的動(dòng)態(tài)性能。磁場(chǎng)定向控制通過(guò)控制定子電流矢量，使其與永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)保持同步旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩輸出。直接轉(zhuǎn)矩控制根據(jù)定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩的偏差，直接選擇電壓空間矢量的幅值和方向，實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。永磁同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理永磁材料的主要性能參數(shù)包括剩磁、矯頑力、最大磁能積等，這些參數(shù)決定了永磁體的性能和使用范圍。常用的永磁材料有鐵氧體、鋁鎳鈷、釤鈷、釹鐵硼等，其中釹鐵硼具有最高的磁能積和較好的溫度穩(wěn)定性，是目前應(yīng)用最廣泛的永磁材料。在選用永磁材料時(shí)，需要考慮其性能參數(shù)、溫度穩(wěn)定性、耐腐蝕性、成本等因素。永磁材料性能及選用感應(yīng)異步電動(dòng)機(jī)工作原理05定子轉(zhuǎn)子端蓋和軸承風(fēng)扇和風(fēng)罩感應(yīng)異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)組成由硅鋼片疊壓而成，內(nèi)嵌三相繞組，通入三相對(duì)稱交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。支撐電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，保證定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙均勻。由硅鋼片疊壓而成，表面有導(dǎo)體條或短路環(huán)，在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流和電磁轉(zhuǎn)矩。冷卻電動(dòng)機(jī)，防止電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。010204感應(yīng)異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理當(dāng)定子繞組通入三相對(duì)稱交流電時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。感應(yīng)電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速總是略低于同步轉(zhuǎn)速，因此稱為“異步”電動(dòng)機(jī)。03鼠籠型轉(zhuǎn)子導(dǎo)體條嵌入轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)，兩端用短路環(huán)連接。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、運(yùn)行可靠，適用于大多數(shù)感應(yīng)異步電動(dòng)機(jī)。繞線型轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似，通過(guò)滑環(huán)和電刷與外部電路連接。可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電阻以改變電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能和調(diào)速性能。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高、維護(hù)困難，主要用于需要特殊性能要求的場(chǎng)合。轉(zhuǎn)子類(lèi)型及其特點(diǎn)控制策略與調(diào)速方法06通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)的端電壓來(lái)控制轉(zhuǎn)速。簡(jiǎn)單有效，但調(diào)速范圍有限。電壓控制通過(guò)改變電樞電流來(lái)控制轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。需要配合電壓控制使用，以實(shí)現(xiàn)寬范圍調(diào)速。電流控制采用脈寬調(diào)制技術(shù)，通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)控制平均輸出電壓，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速。具有高效率、寬調(diào)速范圍和良好動(dòng)態(tài)性能等優(yōu)點(diǎn)。PWM控制直流電動(dòng)機(jī)控制策略通過(guò)改變電源頻率來(lái)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。適用于異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)，可實(shí)現(xiàn)寬范圍無(wú)級(jí)調(diào)速。變頻控制通過(guò)坐標(biāo)變換將交流電動(dòng)機(jī)的定子電流分解為勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量，分別進(jìn)行控制。具有高動(dòng)態(tài)性能、高精度調(diào)速和良好低速性能等優(yōu)點(diǎn)。矢量控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快和魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。直接轉(zhuǎn)矩控制交流電動(dòng)機(jī)控制策略直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法主要包括電壓控制、電流控制和PWM控制。其中，PWM控制具有高效率、寬調(diào)速范圍和良好動(dòng)態(tài)性能等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法主要包括變頻控制、矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制。其中，矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制具有高動(dòng)態(tài)性能、高精度調(diào)速和良好低速性能等優(yōu)點(diǎn)，適用于高性能應(yīng)用場(chǎng)合。性能比較不同控制策略具有各自優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同應(yīng)用場(chǎng)合。在選擇控制策略時(shí)，需要綜合考慮電動(dòng)機(jī)類(lèi)型、調(diào)速范圍、動(dòng)態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)精度、成本等因素。調(diào)速方法及性能比較故障診斷與維護(hù)保養(yǎng)技巧07如缺相、電壓不平衡、過(guò)電壓或欠電壓等，可能導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)或運(yùn)行不穩(wěn)定。電源故障負(fù)載故障絕緣故障機(jī)械故障如過(guò)載、堵轉(zhuǎn)等，可能引發(fā)電動(dòng)機(jī)過(guò)熱、電流過(guò)大甚至燒毀。如繞組短路、接地等，通常由絕緣老化、破損或潮濕引起，可能導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)損壞或引發(fā)安全事故。如軸承磨損、氣隙不均勻等，可能導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)振動(dòng)、噪音增大及性能下降。常見(jiàn)故障類(lèi)型及原因分析通過(guò)聽(tīng)、看、聞等方式，檢查電動(dòng)機(jī)有無(wú)異常聲音、振動(dòng)、氣味或外觀變化。觀察法利用萬(wàn)用表、兆歐表等儀表，測(cè)量電動(dòng)機(jī)的電壓、電流、絕緣電阻等參數(shù)，判斷是否存在故障。儀表測(cè)量法在懷疑某個(gè)部件出現(xiàn)故障時(shí)，用正常部件替換后觀察故障是否消除，以確定故障點(diǎn)。替換法按照電源、負(fù)載、絕緣、機(jī)械等順序逐步排查，縮小故障范圍直至找到具體原因。逐步排查法故障診斷方法與步驟定期檢查電動(dòng)機(jī)的絕緣性能，及時(shí)處理