3分鐘教你分辨電機的類型

來源：風臣風機瀏覽：2350 發(fā)布日期：2019-06-11

電機可以簡單劃分為直流電機和交流電機，交流又分為同步電機和異步電機。

直流電機

直流電機的優(yōu)點是可以方便地通過改變電壓調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，并可以提供較大的轉(zhuǎn)矩。適用于需要頻繁調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的負載，如鋼廠的軋機，礦山的提升機等。

但現(xiàn)在隨著變頻技術的發(fā)展，交流電機也可以通過改變頻率來實現(xiàn)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。不過雖然變頻電機價格比普通電機貴不了多少，但變頻器價格在整套設備中占據(jù)主要部分，所以直流電機還有一個優(yōu)點是便宜。

直流電機的缺點在于結(jié)構(gòu)復雜，任何設備只要結(jié)構(gòu)復雜，必然導致故障率增加。直流電機相比于交流電機，除了繞組復雜（勵磁繞組、換向極繞組、補償繞組、電樞繞組），還增加了滑環(huán)、電刷和換向器。不僅對制造商的工藝要求高，而且后期維護成本也相對較高。

因此直流電機在工業(yè)應用中是處在一個逐漸沒落但過渡階段仍有用武之地的尷尬境地。如果用戶資金比較充裕的話，建議選擇交流電機配變頻器的方案。

異步電機

異步電機的優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，維護方便，價格便宜。且制造工藝上也是最簡單的，曾聽車間的老技師說過，裝配一臺直流電機的所用工時，可以完成差不多功率的兩臺同步電機或者四臺異步電機，由此可見一斑。因此異步電機在工業(yè)中得到了最廣泛的應用。

異步電機又分為鼠籠型電機和繞線型電機，其區(qū)別在于轉(zhuǎn)子。鼠籠型電機轉(zhuǎn)子由金屬條制成，銅制或鋁制。鋁的價格比較低，我國又是鋁礦大國，在要求不高的場合應用廣泛。但銅的機械性能和導電性能都好于鋁，就我所接觸的絕大部分都是銅制轉(zhuǎn)子。

鼠籠型電機在工藝上解決了斷排的問題后，可靠性遠遠超過繞組型轉(zhuǎn)子的電機。而其缺點在于，金屬轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)的定子磁場中切割磁感線獲得的轉(zhuǎn)矩較小，且起動電流較大，對起動力矩要求較大的負載難以勝任。

盡管增加電機鐵心長度可以獲得更多的轉(zhuǎn)矩，但力度十分有限。繞線型電機在啟動時通過滑環(huán)給轉(zhuǎn)子繞組通電，形成轉(zhuǎn)子磁場，與旋轉(zhuǎn)的定子磁場相對運動，因此獲得轉(zhuǎn)矩更大。且在啟動過程中串聯(lián)水電阻來降低啟動電流，水電阻由成熟的電控裝置控制隨啟動過程改變阻值。適用于軋機、提升機等負載。

由于繞線型異步電機相對鼠籠型電機增加了滑環(huán)、水電阻等，在整體設備價格上有一定提高。其與直流電機相比，調(diào)速范圍較為狹窄且轉(zhuǎn)矩相對較小，相應價值也低。

然而異步電機由于給定子繞組通電建立旋轉(zhuǎn)磁場，而繞組屬于電感性元件不做功，要從電網(wǎng)中吸收無功功率，對電網(wǎng)沖擊很大。直觀體驗有大功率電感性電器接入電網(wǎng)時，電網(wǎng)電壓下降，電燈亮度一下都降低。

因此供電局對異步電動機的使用會有所限制，這也是很多工廠必須考慮的地方。部分用電大戶如鋼廠、鋁廠等，選擇建立自備電廠，形成自己獨立的電網(wǎng)，以減免對異步電動機的使用限制。

所以異步電動機如果要滿足大功率負載使用，需配備無功功率補償裝置，而同步電動機則可通過勵磁裝置向電網(wǎng)提供無功功率，功率越大同步電動機的優(yōu)勢就越明顯，由此產(chǎn)生了同步電動機的舞臺。

同步電動機

同步電動機的優(yōu)點除了過勵狀態(tài)可以補償無功功率外，還包括：

1）同步電動機的轉(zhuǎn)速嚴格遵守n=60f/p，可以精確控制轉(zhuǎn)速

2）運行穩(wěn)定性高，當電網(wǎng)電壓突然下降，其勵磁系統(tǒng)一般會強行勵磁，保證電動機運行穩(wěn)定，而異步電動機轉(zhuǎn)矩（與電壓平方成正比）則會大幅下降

3）過載能力比相應異步電動機大

4）運行效率高，尤其是低速同步電動機

同步電動機無法直接啟動，需要異步啟動或變頻啟動。異步啟動指同步電動機在轉(zhuǎn)子上裝有類似于異步電機籠式繞組的啟動繞組，在勵磁回路中串接約為勵磁繞組電阻值10倍的附加電阻來構(gòu)成閉合電路，把同步電動機的定子直接接入電網(wǎng)，使之按異步電動機啟動，當轉(zhuǎn)速達到亞同步轉(zhuǎn)速（95%）時，再切除附加電阻的啟動方式。所以同步電動機缺點之一是需要為啟動增加額外的設備裝置。

同步電機是靠勵磁電流運行的，如果沒有勵磁，電機就是異步的。勵磁是加在轉(zhuǎn)子上的直流系統(tǒng)，它的旋轉(zhuǎn)速度和極性與定子是一致的，如果勵磁出現(xiàn)問題，電動機就會失步，調(diào)整不過來，觸發(fā)保護“勵磁故障”電動機跳閘。

所以同步電動機缺點之二是需要增加勵磁裝置，以前是由直流機直接供給，現(xiàn)在大多由可控硅整流供給。還是那句老話，結(jié)構(gòu)越復雜、設備裝置越多，故障點就越多，故障率越高。

根據(jù)同步電機的性能特點，其應用主要在軸流風機、多翼式離心風機、后傾式離心風機、柜式離心風機上。

綜上所述，選擇電動機的原則是電動機性能滿足生產(chǎn)機械要求的前提下，優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、工作可靠、維護方便的電動機。

在這方面交流電動機優(yōu)于直流電動機，交流異步電動機優(yōu)于交流同步電動機，鼠籠型異步電動機優(yōu)于繞線型異步電動機。

負載平穩(wěn)，對起、制動無特殊要求的連續(xù)運行的生產(chǎn)機械，宜優(yōu)先選用普通鼠籠型異步電動機，其廣泛用于機械、水泵、風機等。起動、制動比較頻繁，要求有較大的起動、制動轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機械，如橋式起重機、礦井提升機、空氣壓縮機、不可逆軋鋼機等，應采用繞線式異步電動機。

無調(diào)速要求，需要轉(zhuǎn)速恒定或要求改善功率因數(shù)的場合，應采用同步電動機，例如中、大容量的水泵，空氣壓縮機、提升機、磨機等。

調(diào)速范圍要求在1∶3以上，且需連續(xù)穩(wěn)定平滑調(diào)速的生產(chǎn)機械，宜采用他勵直流電動機或用變頻調(diào)速的鼠籠式異步電動機或同步電機，例如大型精密機床、龍門刨床、軋鋼機、提升機等。