將電能轉變成機械能的電機,通常電動機的作功部分作旋轉運動,這種電動機稱做旋轉電動機(見旋轉電機);也有作直線運動時,稱做直線電動機。電動機能夠提供的功率範圍很大,從毫瓦級到萬千瓦級,而且使用和控制非常方便,具有自起動、加速、制動、反轉、掣住等能力,能滿足各種運行要求,其工作效率也比較高,又沒有煙塵、氣味,不污染環境,雜訊也比較小。由於它有一系列優點,所以在工農業生產、交通運輸、國防、商業乃至傢電設備等各個方面得到極廣泛的應用。

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  分類 電動機有多種分類方法,列於下表。

電動機的分類

  特點 各種電動機中應用最廣的是交流異步電動機,又稱感應電動機。這種電動機結構牢固,使用方便,運行可靠,價格低廉。但感應電動機調速比較困難,功率因數也比較低,特別是大容量的低速電機,功率因數偏低的問題尤為突出。因此低速、大容量的動力機常用同步電動機。同步電動機不但功率因數好,而且它的轉速與負載大小無關,隻決定於電網頻率,比較穩定。在要求寬范圍調速的場合以往多用直流電動機,因為直流電動機調速方便,所需調速設備比較簡單。但是,直流電動機有換向器,結構復雜,價格昂貴,而且在換向器上容易產生火花,維護困難,不適於惡劣環境。20世紀70年代以來,隨著電力電子技術的發展,交流電動機的調速技術漸趨成熟,設備價格日益降低,已開始得到應用。

  額定功率(容量) 電動機在規定的工作制下所能承擔而不至引起電機過熱的最大輸出機械功率。電動機的定額按電動機工作方式分為連續運行制、短時運行制和斷續周期運行(間歇運行)制3種。由於電動機帶負載運行時電機的溫升是逐漸上升的。在帶同樣的負載下,連續運行時溫升高,短時運行時溫升低。通常電動機按連續運行考慮,銘牌上給出的是連續運行時的額定值。如果電動機是按短時運行制或斷續周期運行制設計的,在電動機銘牌上應有說明,這種電動機就不能在其額定負載下連續運行。

  電動機的額定值隻說明它所能安全承擔負載的能力,而不是電動機實際的輸出功率。電動機的輸出功率決定於負載。若電動機不帶負載,則稱為空載運行,此時的輸出功率為零。若負載超過其額定值,電動機就進入過載狀態。一般電動機具有短時承受過載的能力。

  運行穩定性 電動機帶動負載運行,如負載的特性和電機的特性配合不當,會出現飛車或停轉的不穩定現象。電動機帶動負載穩定運行的條件是在運行的工作點附近,電動機轉矩隨轉速的變化率(dM/dп)應小於負載轉矩隨轉速的變化率(dMFZ/dп,即dM/dп 應小於dMFZ/dп。若dM/dп大於dMFZ/dп,電動機就不能穩定運行。例如當電動機受外來幹擾使轉速略有升高時,若電動機產生的主動轉矩增長率(dM/dп)大於負載制動轉矩的增長率(dMFZ/dп),電動機就會進一步加速,出現飛車現象。反之,若轉速略有下降,主動轉矩比負載制動轉矩減少得多,電機就進一步制動,以至停轉。這樣電機不能穩定運行。

  調速方法 不少生產機械的速度要求能調節,電動機的調速辦法遠比其他原動機簡便。電動機調速的方法很多。一般電動機調速時其輸出功率會隨轉速而變化。從能量消耗的角度看,調速大致可分為兩種:一種是在調速過程中從電源汲取的功率基本保持不變,通過改變調速裝置中的能量損耗,調節輸出功率以調節電動機的轉速,如直流電動機電樞串電阻調速,異步電動機轉子串電阻調速等。這是一種低效率的調速方法,但設備比較簡單。另一種是控制電動機的輸入功率,以調節電動機的轉速,如直流電動機的調壓調速、異步電動機的變頻調速等。這是一種高效率的調速方法,但所需設備比較復雜。這兩類調速方法各有優缺點,須根據實際情況選用。

參考書目

 許實章編:《電機學》(第二版),機械工業出版社,北京,1988(上冊)、1990(下冊)。