交流电机和控制器 学习资源 汽车 在线博客 产品

交流电机是如何工作的?

交流电机是由交流(AC)驱动的电动机。交流电机广泛应用于工业,主要是由于他们的效率高,并能够产生恒定的转矩,以达到额定转速。

交流电机类型

两种最广泛使用的类型交流电机是感应电机和同步电机。

交流电机是如何工作的?

Ironhorse®三相,优质效率交流感应电机

交流电机的工作原理

交流电机的两个基本部件是定子(固定外鼓)和转子;电动机的旋转内部附接到(和驱动)电动机轴。定子和转子都产生旋转磁场。在定子的绕组中,该旋转场固定地由交流电流的正弦性质提供。在转子中,磁场由永磁体,磁阻显着或通过附加电绕组产生。

同步电动机与电源电流的频率同步运行,因为它们的转子要么有永磁体,要么有产生旋转电磁场的电磁铁。

在感应电动机中,转子绕组中的磁场是由定子的磁场“感应”的。为了使这种感应产生转矩,转子磁场的速度必须滞后于定子磁场的速度。这种速度差被称为“滑差”,这就是为什么感应电动机会有一个“铭牌RPM”额定值,比它们的同步速度低5%。例如,铁马型号MTRP-001-3DB18 (1hp,三相,四极,交流感应电动机)的同步转速为1800转/分(假设功率为60hz),但“铭牌转速”的额定转速为1760转。该电机轴将在1760 RPM,当电力与美国标准的60hz三相电源“跨越线”。

与直流电机的差异

工业直流电机历史上一直是刷子类型。与AC电机相比,带刷子和换向器的DC电机有许多缺点:增加了维护(刷子更换),有限的速度范围,总体寿命更短。交流感应电动机没有刷子,寿命更长。

通过改变电枢电流来控制DC电动机速度,而AC电动机速度控制是通过改变交流电的频率来实现的,通常具有可变频率驱动器(VFD)。

在过去的几十年里,无刷直流电机已经成为可用的,主要是由于操作它们所需的半导体控制电路的出现,以及高质量的永磁体的可用性。无刷直流电动机无需电刷或物理换向器,从而提高了使用寿命。他们还克服了拉丝版本的速度限制。

交流电动机控制

当需要简单的开/关控制时,通常采用接触器或手动电机启动器。接触器(大型三相继电器)允许PLC或其他控制器切换到AC电机的电力。逆转电机启动器是专用版本,具有两个接触器,其还允许反转电机轴的旋转方向。手动电机启动器包括手动操作的旋钮,允许操作员切换电源。所有这些类型都称为“跨线”控制 - 当电动机直接连接到输入电源“线”(通过接触器或电机启动器)。

柔软的开胃菜

柔软的开胃菜是更复杂的电机控制,使加速和减速坡道停止和启动电机比可能的跨线控制更平稳。软起动器通常使用可控硅整流器(SCR控制)来逐渐增加或减少点火角,以缓慢增加或减少消耗的能量,并给予应用程序一个较软的启动或斜坡比跨线电机起动器。万博官网手机登陆软起动器减少了对电机和任何连接的机械装置的磨损,同时也大大降低了启动电机所需的涌流。对于大型电机,这对降低公用事业成本有重大影响。

速度控制(VFDS)

三相交流感应电动机有时是供电的可变频率驱动器(VFDS)顾名思义,它通过改变电机的功率频率来改变电机的速度。这些设备接受标准的60hz输入功率(单或三相),将其整流到直流,然后使用脉宽调制(PWM)创建模拟的交流功率在任何频率需要旋转电机在目标速度。这里有更多关于vfd的信息。

单相运行

单相交流感应电动机也可用。这些电动机需要特殊的电路来启动(起动电容器和离心开关),但是一旦它们旋转起来,它们的工作原理与三相电动机完全相同。单相交流感应电动机与vfd不兼容,由于其在电网上固有的负载不平衡,可能会导致较高的公用事业成本。

如何指定交流电机

如果您在新应用程序指定电机 - 首先通过确定所需的电压,速度和马力以及应用类型所万博官网手机登陆需的电压,速度和马力本文

如果您正在替换现有应用程序中合适大小的电机,您可以在现有电机的铭牌上找到所需的所有信息。万博官网手机登陆请看这份白皮书,更换和尺寸AC电机的重要考虑因素了解如何确定是否要倒带或更换电机,以及如何找到适合您的应用程序的电机尺寸。万博官网手机登陆

除了电机速度,马力和工作电压的标准规范外,设计人员还应考虑NEMA设计(速度扭矩滑动关系),机箱类型和冷却规定(如果有),框架尺寸和安装选项。以下是一些指导方针:

NEMA设计分类

有四种不同的尼玛速度、扭矩和滑移的设计分类有助于确定各种应用的适用性:万博官网手机登陆

  • NEMA设计A;适用于广泛的应用 - 如风扇和泵。万博官网手机登陆电动机最多5%滑动,高于中等启动电流,正常锁定转子扭矩和正常击穿扭矩。
  • NEMA设计B;旨在具有正常启动扭矩(风扇,鼓风机和泵)的各种应用。万博官网手机登陆电机有最大5%的转差率,低启动电流,高锁定转子转矩,和正常的故障转矩。
  • NEMA设计C;适用于具有高惯性启动的设备,如容积泵。电机有最大5%的转差率,低启动电流,高锁定转子转矩,和正常的故障转矩。
  • NEMA设计D;适用于具有非常高惯性的设备(起重机,葫芦等)。电动机最大5-13%的滑动,低启动电流和非常高的锁定转子扭矩。

外壳类型及冷却

公共机箱类型包括滴水证明DP、TEFC、TENV。

  • Drip Proof Motors是开放式框架电机,用于在清洁环境中进行室内应用。万博官网手机登陆通风开口设计用于防止落入固体和液体。
  • TEFC电机具有安装在电机轴后部的风扇,以帮助冷却电机。虽然电机内部没有通风口,但外壳不空气或液体紧密。虽然TEFC电动机可以在较高的环境温度下操作 - 在低速(在VFD控制下)小心,因为冷却风扇连接到电动机轴,并且可能需要某些最小速度以有效地冷却电动机。
  • TENV电机也是非通风,但外壳不是空气或液体密封。

额外的分类包括冲刷额定电机(TEWD),防爆电机(XPRF),和为危险场所设计的电机(HAZ)。

框架尺寸和安装

今天大多数交流电机都是根据特定的NEMA尺寸制造的。在小马力范围内,许多电动机可在“NEMA 56C”框架尺寸。“56”指的是电机框架尺寸,“C”表示“C”面(法兰)安装电机。这是最流行的类型的面安装电机,并有一个特定的螺栓模式,在轴端允许安装。“C”面电机的关键尺寸是螺栓圆、套圈直径和轴尺寸。C型法兰电机的表面总是有螺纹安装孔。许多电机提供了c -面安装选项和刚性或可拆卸安装底座。随着马力的增加-许多不同的“T”框架名称被用来表示标准的NEMA尺寸。

vfd或不vfd

如果您计划使用具有可变频率驱动器(VFD)的交流感应电机 - 有许多其他考虑因素,请查看我们的文章vfd或不vfd

有关所有类型电机的规格和尺寸的其他信息-请点击这里