電動機工作原理培訓(xùn)課件contents目錄電動機基本概念與分類直流電動機工作原理交流電動機工作原理永磁同步電動機工作原理感應(yīng)異步電動機工作原理控制策略與調(diào)速方法故障診斷與維護保養(yǎng)技巧電動機基本概念與分類01電動機是一種將電能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置，通過電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。定義在各種機械設(shè)備中，電動機作為動力源，驅(qū)動設(shè)備運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的各種工藝要求。作用電動機定義及作用分類直流電動機交流電動機永磁同步電動機電動機分類及特點01020304根據(jù)工作原理和結(jié)構(gòu)特點，電動機可分為直流電動機、交流電動機、永磁同步電動機等。具有良好的調(diào)速性能和較大的啟動轉(zhuǎn)矩，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護困難。結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，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，是近年來發(fā)展迅速的一種電動機。應(yīng)用領(lǐng)域電動機廣泛應(yīng)用于工業(yè)、交通、家電等領(lǐng)域，如機床、電梯、電動汽車、洗衣機等。發(fā)展趨勢隨著科技的不斷進步和環(huán)保要求的提高，電動機將朝著更高效、更節(jié)能、更環(huán)保的方向發(fā)展。同時，隨著新材料、新工藝的應(yīng)用，電動機的性能將不斷提高，應(yīng)用領(lǐng)域也將進一步拓展。應(yīng)用領(lǐng)域與發(fā)展趨勢直流電動機工作原理02包括主磁極、換向極、機座和端蓋等，主要作用是產(chǎn)生磁場和作為電機的機械支撐。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，是直流電機進行能量轉(zhuǎn)換的部件。轉(zhuǎn)子電刷與換向器一起構(gòu)成直流電機的換向電路，使電樞繞組中的電流方向交替變化，實現(xiàn)電機的連續(xù)旋轉(zhuǎn)。電刷與換向器直流電動機結(jié)構(gòu)組成當(dāng)直流電源通過電刷向電樞繞組供電時，電樞電流與主磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)。電樞電流的方向隨著電機的旋轉(zhuǎn)而不斷變化，但通過與換向器的配合，使得電流始終能夠按照正確的方向流過電樞繞組，保證電機的連續(xù)旋轉(zhuǎn)。電機的轉(zhuǎn)速可以通過改變電樞電壓或電樞電流的大小來進行調(diào)節(jié)。直流電動機運行原理換向器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行周期性的改變，使得電機能夠連續(xù)旋轉(zhuǎn)。同時，換向器還能起到減小火花、改善電機性能的作用。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)量對電機的性能也有一定的影響，需要根據(jù)電機的具體要求進行選擇和調(diào)整。換向器和電刷的共同作用03保證了電機在運行過程中電流的連續(xù)性和方向的正確性，是直流電機能夠正常工作的關(guān)鍵部件之一。換向器與電刷作用交流電動機工作原理03

交流電動機結(jié)構(gòu)組成定子包括定子鐵芯、定子繞組和機座，作用是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。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)磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢及電流，并形成電磁轉(zhuǎn)矩而使電動機旋轉(zhuǎn)。其他附件包括軸承、端蓋、風(fēng)扇、罩殼等，起支撐、防護和散熱作用。當(dāng)三相定子繞組通過三相對稱的交流電電流時，產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，這個旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(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)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)，并且電機旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。交流電動機運行原理同步交流電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速相同的交流電動機。其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與磁極對數(shù)p、電源頻率f之間滿足n=f/p的關(guān)系。同步電動機的轉(zhuǎn)子繞組通常采用直流勵磁，因此也稱為直流勵磁同步電動機。異步交流電動機又稱感應(yīng)電動機，是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換為機械能量的一種交流電機。其轉(zhuǎn)速總是略低于旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速，因此也稱為異步電動機。同步與異步交流電動機區(qū)別永磁同步電動機工作原理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、高矯頑力的稀土類磁鐵。檢測轉(zhuǎn)子位置和速度，通常采用霍爾元件或光電編碼器。030201永磁同步電動機結(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，以獲得良好的動態(tài)性能。磁場定向控制通過控制定子電流矢量，使其與永磁體產(chǎn)生的磁場保持同步旋轉(zhuǎn)，實現(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，實現(xiàn)快速轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。永磁同步電動機運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，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)異步電動機工作原理05定子轉(zhuǎn)子端蓋和軸承風(fēng)扇和風(fēng)罩感應(yīng)異步電動機結(jié)構(gòu)組成由硅鋼片疊壓而成，內(nèi)嵌三相繞組，通入三相對稱交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。支撐電動機轉(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)磁場作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流和電磁轉(zhuǎn)矩。冷卻電動機，防止電動機過熱。010204感應(yīng)異步電動機運行原理當(dāng)定子繞組通入三相對稱交流電時，產(chǎn)生一個以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流。感應(yīng)電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(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”電動機。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)簡單、制造成本低、運行可靠，適用于大多數(shù)感應(yīng)異步電動機。繞線型轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似，通過滑環(huán)和電刷與外部電路連接。可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電阻以改變電動機的啟動性能和調(diào)速性能。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高、維護困難，主要用于需要特殊性能要求的場合。轉(zhuǎn)子類型及其特點控制策略與調(diào)速方法06通過改變電動機的端電壓來控制轉(zhuǎn)速。簡單有效，但調(diào)速范圍有限。電壓控制通過改變電樞電流來控制轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。需要配合電壓控制使用，以實現(xiàn)寬范圍調(diào)速。電流控制采用脈寬調(diào)制技術(shù)，通過改變脈沖寬度來控制平均輸出電壓，從而實現(xiàn)調(diào)速。具有高效率、寬調(diào)速范圍和良好動態(tài)性能等優(yōu)點。PWM控制直流電動機控制策略通過改變電源頻率來控制電動機轉(zhuǎn)速。適用于異步電動機和同步電動機，可實現(xiàn)寬范圍無級調(diào)速。變頻控制通過坐標(biāo)變換將交流電動機的定子電流分解為勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量，分別進行控制。具有高動態(tài)性能、高精度調(diào)速和良好低速性能等優(yōu)點。矢量控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動機的數(shù)學(xué)模型，控制電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。具有結(jié)構(gòu)簡單、動態(tài)響應(yīng)快和魯棒性強等優(yōu)點。直接轉(zhuǎn)矩控制交流電動機控制策略直流電動機調(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)速范圍和良好動態(tài)性能等優(yōu)點，應(yīng)用廣泛。交流電動機調(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)矩控制具有高動態(tài)性能、高精度調(diào)速和良好低速性能等優(yōu)點，適用于高性能應(yīng)用場合。性能比較不同控制策略具有各自優(yōu)缺點，適用于不同應(yīng)用場合。在選擇控制策略時，需要綜合考慮電動機類型、調(diào)速范圍、動態(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保養(yǎng)技巧07如缺相、電壓不平衡、過電壓或欠電壓等，可能導(dǎo)致電動機無法啟動或運行不穩(wěn)定。電源故障負載故障絕緣故障機械故障如過載、堵轉(zhuǎn)等，可能引發(fā)電動機過熱、電流過大甚至燒毀。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)致電動機損壞或引發(fā)安全事故。如軸承磨損、氣隙不均勻等，可能導(dǎo)致電動機振動、噪音增大及性能下降。常見故障類型及原因分析通過聽、看、聞等方式，檢查電動機有無異常聲音、振動、氣味或外觀變化。觀察法利用萬用表、兆歐表等儀表，測量電動機的電壓、電流、絕緣電阻等參數(shù)，判斷是否存在故障。儀表測量法在懷疑某個部件出現(xiàn)故障時，用正常部件替換后觀察故障是否消除，以確定故障點。替換法按照電源、負載、絕緣、機械等順序逐步排查，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機的絕緣性能，及時處理