工頻電機

工頻電機介紹

工頻電機是電流頻率恆為50Hz的交流電機，分為工頻異步電機和工頻同步電機。

工頻異步電機

交流異步電動機

交流異步電動機是領先交流電壓運行的電動機，廣泛套用於電風扇、電冰櫃、洗衣機、空調器、電吹風、吸塵器、油煙機、洗碗機、電動縫紉機、食品加工機等家用電器及各種電動工具、小型機電設備中。
交流電異步電動機分為感應電動機和交流換向器電動機。感應電動機又分為單相異步電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。電機的轉速（轉子轉速）小於旋轉磁場的轉速，從而叫為異步電機。它和感應電機基本上是相同的。s=(ns-n)/ns。s為轉差率，ns為磁場轉速，n為轉子轉速。基本原理：1、當三相異步電機接入三相交流電源時，三相定子繞組流過三相對稱電流產生的三相磁動勢（定子旋轉磁動勢）並產生旋轉磁場。2、該旋轉磁場與轉子導體有相對切割運動，根據電磁感應原理，轉子導體產生感應電動勢並產生感應電流。3、根據電磁力定律，載流的轉子導體在磁場中受到電磁力作用，形成電磁轉矩，驅動轉子旋轉，當電動機軸上帶機械負載時，便向外輸出機械能。異步電機是一種交流電機，其負載時的轉速與所接電網的頻率之比不是恆定關係。還隨著負載的大小發生變化。負載轉矩越大，轉子的轉速越低。異步電機包括感應電機、雙饋異步電機和交流換向器電機。感應電機套用最廣，在不致引起誤解或混淆的情況下，一般可稱感應電機為異步電機。普通異步電機的定子繞組接交流電網，轉子繞組不需與其他電源連線。因此，它具有結構簡單，製造、使用和維護方便，運行可靠以及質量較小，成本較低等優點。異步電機有較高的運行效率和較好的工作特性，從空載到滿載範圍內接近恆速運行，能滿足大多數工農業生產機械的傳動要求。異步電機還便於派生成各種防護型式，以適應不同環境條件的需要。異步電機運行時，必須從電網吸取無功勵磁功率，使電網的功率因數變壞。因此，對驅動球磨機、壓縮機等大功率、低轉速的機械設備，常採用同步電機。由於異步電機的轉速與其旋轉磁場轉速有一定的轉差關係，其調速性能較差（交流換向器電動機除外）。對要求較寬廣和平滑調速範圍的交通運輸機械、軋機、大型工具機、印染及造紙機械等，採用直流電機較經濟、方便。但隨著大功率電子器件及交流調速系統的發展，如今適用於寬調速的異步電機的調速性能及經濟性已可與直流電機的相媲美。

單相異步電動機

單相異步電動機由定子、 轉子、軸承、機殼、端蓋等構成。定子由機座和帶繞組的鐵心組成。鐵心由矽鋼片沖槽疊壓而成，槽內嵌裝兩套空間互隔90°電角度的主繞組（也稱運行繞組）和輔繞組（也稱起動繞組成副繞組）。主繞組接交流電源，輔繞組串接離心開關S或起動電容、運行電容等之後，再接入電源。轉子為籠型鑄鋁轉子，它是將鐵心疊壓後用鋁鑄入鐵心的槽中，並一起鑄出端環，使轉子導條短路成鼠籠型。單相異步電動機又分為單相電阻起動異步電動機，單相電容起動異步電動機、單相電容運轉異步電動機和單相雙值電容異步電動機。

三相異步電動機

三相異步電動機的結構與單相異步電動機相似，其定子鐵心槽中嵌裝三相繞組（有單層鏈式、單層同心式和單層交叉式三種結構）。定子繞組成接入三相交流電源後，繞組電流產生的旋轉磁場，在轉子導體中產生感應電流，轉子在感應電流和氣隙旋轉磁場的相互作用下，又產生電磁轉櫃（即異步轉櫃），使電動機旋轉。

罩極式電動機

罩極式電動機是單向交流電動機中最簡單的一種， 通常採用籠型斜槽鑄鋁轉子。它根據定子外形結構的不同，又分為凸極式罩極電動機隱極式罩極電動機。凸極式罩極電動機的定子鐵心外形為方形、矩形或圓形的磁場框架，磁極凸出，每個磁極上均有1個或多個起輔助作用的短路銅環，即罩極繞組。凸極磁極上的集中繞組作為主繞組。隱極式罩極電動機的定子鐵心與普通單相電動機的鐵心相同，其定子繞組採用分布繞組，主繞組分布於定子槽內，罩極繞組不用短路銅環，而是用較粗的漆包線繞成分布繞組（串聯後自行短路）嵌裝在定子槽中（約為總槽數的2/3），起輔助組的作用。主繞組與罩極繞組在空間相距一定的角度。當罩極電動機的主繞組通電後，罩極繞組也會產生感應電流，使定子磁極被罩極繞組罩住部分的磁通與未罩部分向被罩部分的方向旋轉。

單相串勵電動機

單相串勵電動機的定子由凸極鐵心和勵磁繞組組成，轉子由隱極鐵心、電樞繞組、換向器及轉軸等組成。勵磁繞組與電樞繞組之間通過電刷和換向器形成串聯迴路。單相串勵電動機屬於交、直流兩用電動機，它既可以使用交流電源工作，也可以使用直流電源工作。

工頻同步電機

同步電機和感應電機一樣是一種常用的交流電機。特點是：穩態運行時，轉子的轉速和電網頻率之間有不變的關係n=ns=60f/p，ns成為同步轉速。若電網的頻率不變，則穩態時同步電機的轉速恆為常數而與負載的大小無關。同步電機分為同步發電機和同步電動機。現代發電廠中的交流機以同步電機為主。

工作原理

主磁場的建立：勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場，即建立起主磁場。載流導體：三相對稱的電樞繞組充當功率繞組，成為感應電勢或者感應電流的載體。切割運動：原動機拖動轉子旋轉（給電機輸入機械能），極性相間的勵磁磁場隨軸一起旋轉並順次切割定子各相繞組（相當於繞組的導體反向切割勵磁磁場）。交變電勢的產生：由於電樞繞組與主磁場之間的相對切割運動，電樞繞組中將會感應出大小和方向按周期性變化的三 相 對稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。交變性與對稱性：由於旋轉磁場極性相間，使得感應電勢的極性交變；由於電樞繞組的對稱性，保證了感應電勢的三相對稱性。

交流同步電動機

交流同步電動機是一種恆速驅動電動機，其轉子轉速與電源頻率保持恆定的比例關係，被廣泛套用於電子儀器儀表、現代辦公設備、紡織機械等。

永磁同步電動機

永磁同步電動機屬於異步啟動永磁同步電動機，其磁場系統由一個或多個永磁體組成，通常是在用鑄鋁或銅條焊接而成的籠型轉子的內部，按所需的極數裝鑲有永磁體的磁極。定子結構與異步電動機類似。當定子繞組接通電源後，電動機以異步電動機原理起動動轉，加速運轉至同步轉速時，由轉子永磁磁場和定子磁場產生的同步電磁轉矩（由轉子永磁磁場產生的電磁轉矩與定子磁場產生的磁阻轉矩合成）將轉子牽入同步，電動機進入同步運行。磁阻同步電動機 磁阻同步電動機也稱反應式同步電動機，是利用轉子交軸和直軸磁阻不等而產生磁阻轉矩的同步電動機，其定子與異步電動機的定子結構類似，只是轉子結構不同。

磁阻同步電動機

同籠型異步電動機演變來的，為了使電動機能產生異步起動轉矩，轉子還設有籠型鑄鋁繞阻。轉子上開設有與定子極數相對應的反應槽（僅有凸極部分的作用，無勵磁繞組和永久磁鐵），用來產生磁阻同步轉矩。根據轉子上反應槽的結構的不同，可分為內反應式轉子、外反應式轉子和內外反應式轉子，其中，外反應式轉子反應槽開地轉子外圓，使其直軸與交軸方向氣隙不等。內反應式轉子的內部開有溝槽，使交軸方向磁通受阻，磁阻加大。內外反應式轉子結合以上兩種轉子的結構特點，直軸與交軸差別較大，使電動機的力能較大。磁阻同步電動機也分為單相電容運轉式、單相電容起動式、單相雙值電容式等多種類型。

磁滯同步電動機

磁滯同步電動機是利用磁滯材料產生磁滯轉矩而工作的同步電動機。它分為內轉子式磁滯同步電動機、外轉子式磁滯同步電動機和單相罩極式磁滯同步電動機。內轉子式磁滯同步電動機的轉子結構為隱極式，外觀為光滑的圓柱體，轉子上無繞組，但鐵心外圓上有用磁滯材料製成的環狀有效層。定子繞組接通電源後，產生的旋轉磁場使磁滯轉子產生異步轉矩而起動旋轉，隨後自行牽入同步運轉狀態。在電動機異步運行時，定子旋轉磁場以轉差頻率反覆地磁化轉子；在同步運行時，轉子上的磁滯材料被磁化而出現了永磁磁極，從而產生同步轉矩。軟啟動器採用三相反並聯晶閘管作為調壓器，將其接入電源和電動機定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路。使用軟啟動器啟動電動機時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機逐漸加速，直到晶閘管全導通，電動機工作在額定電壓的機械特性上，實現平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。待電機達到額定轉數時，啟動過程結束，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務的晶閘管，為電動機正常運轉提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網避免了諧波污染。軟啟動器同時還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動過程相反，電壓逐漸降低，轉數逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉矩衝擊。