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AC交流電機(jī)的發(fā)展和類型

來源: 瀏覽次數(shù):3023 發(fā)布時(shí)間:2020-06-04

   電機(jī)發(fā)明的早期都是被應(yīng)用在工業(yè)方面的領(lǐng)域。最早以直流(DC)電機(jī)應(yīng)用的范圍最廣,其中以60年代至80年代中期使用最為旺盛,但其因碳刷的關(guān)系所產(chǎn)生的種種問題至今一直存在,所以在1980年代中期以后,傳統(tǒng)直流電機(jī)即漸漸被淘汰,取而代之的是AC電機(jī)。
從傳統(tǒng)AC電機(jī)的模擬控制進(jìn)化到現(xiàn)今數(shù)字控制電機(jī)的出現(xiàn),各種電機(jī)的技術(shù)不斷演化、改進(jìn),至目前為止,AC電機(jī)在現(xiàn)階段,仍為工業(yè)動(dòng)力上使用最為普遍的電機(jī)類型。

AC電機(jī)的種類

AC電機(jī)的種類非常多,如依其用途來做區(qū)分,大致可分為以下3種類型:
1.動(dòng)力用電機(jī)
2.定位控制用(具剎車機(jī)能)電機(jī)
3.速度控制用電機(jī)
以下,我們將針對(duì)第一項(xiàng)、也是目前市面上使用最普遍的AC動(dòng)力用電機(jī)作介紹。

所謂的動(dòng)力用電機(jī),也就是以動(dòng)力的方式,來取代傳統(tǒng)人工的搬運(yùn),進(jìn)而達(dá)到物體運(yùn)送的目的,特別是在只須單純搬運(yùn)、不需其它特殊動(dòng)作要求的場(chǎng)合下,選用動(dòng)力電機(jī)最為恰當(dāng)。依據(jù)使用、應(yīng)用場(chǎng)合的不同,AC動(dòng)力用電機(jī)又可分為以下幾種:

■感應(yīng)電機(jī)

為AC小型電機(jī)最具代表性的機(jī)種。
特性:
? 單一方向運(yùn)轉(zhuǎn)用(不可做瞬間逆轉(zhuǎn)的切換,須待電機(jī)完全停止后才能作逆轉(zhuǎn)切換的動(dòng)作。)
? 連續(xù)定格
? 過轉(zhuǎn)量約30-40回轉(zhuǎn)

目前市面上常見的有電容運(yùn)轉(zhuǎn)型單相110V/220V電機(jī)和三相220V電機(jī)3種,主要適合單一方向連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合,如:一般單純的搬運(yùn)動(dòng)作。

■可逆電機(jī)

特性:
頻繁正逆轉(zhuǎn)及瞬間起動(dòng)、停止用
30分鐘定格
過轉(zhuǎn)量約5-6回轉(zhuǎn)

為電容運(yùn)轉(zhuǎn)型,外觀和感應(yīng)電機(jī)幾乎相同,但于內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上則稍有不同,因而造成特性上不同的差異。另可逆電機(jī)因內(nèi)部尾端有加裝剎車來令片的裝置,因而能夠簡(jiǎn)單地做到瞬時(shí)逆轉(zhuǎn)及起動(dòng)、停止的動(dòng)作,最適合在頻繁作正逆轉(zhuǎn)及瞬間的起動(dòng)停止場(chǎng)合下使用。

■轉(zhuǎn)矩電機(jī)

特性:
? 張力控制用
? 5分鐘定格
? 具垂下特性(轉(zhuǎn)速愈高,轉(zhuǎn)矩反而往下降。)

轉(zhuǎn)矩電機(jī)是屬于較特殊的電機(jī),適合較特殊的場(chǎng)合使用。像是在收送料的場(chǎng)合下須維持一定的張力來避免料帶下垂或被扯斷的卷曲動(dòng)作時(shí);又或是在鎖緊螺絲或瓶蓋動(dòng)作的場(chǎng)合下需瞬間提供較大的扭力來作迫緊、也就是拘束運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)作時(shí),選用轉(zhuǎn)矩電機(jī)則較為合適。

AC電機(jī)特性曲線說明
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(1)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩速度為零時(shí)對(duì)應(yīng)到Y(jié)坐標(biāo)軸的點(diǎn)即為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
也就是電機(jī)從靜止到動(dòng)的瞬間所必須克服靜摩擦的力量,以使電機(jī)及工作物可以被帶動(dòng)上來的力量謂之。

(2)最大(停動(dòng))轉(zhuǎn)矩:電機(jī)于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所能帶動(dòng)的最大負(fù)荷。
(3)同步(同期)轉(zhuǎn)速:與電源周波數(shù)(Hz)同步回轉(zhuǎn)的速度。
 公式:N(轉(zhuǎn)速)=〔120 × f(頻率,Hz)〕 ÷  P(極數(shù))
同步轉(zhuǎn)速基本上它會(huì)隨著電源周波數(shù)及電機(jī)極數(shù)的不同而有所不同,譬如:
當(dāng)f為60Hz、P為4極時(shí),電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速N為1800RPM;
但當(dāng)f為50Hz、P為4極時(shí),電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速N則為1500RPM。
(4)無(wú)負(fù)荷轉(zhuǎn)速:無(wú)負(fù)載時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
電機(jī)于制造的過程中不免會(huì)有一些像是銅損、鐵損、磁滯損等耗損問題存在,故即使在無(wú)負(fù)載的狀態(tài)下,電機(jī)的轉(zhuǎn)速往往仍無(wú)法達(dá)到同步轉(zhuǎn)速的理想值,它只能達(dá)到接近同步轉(zhuǎn)速值,而此值即稱為無(wú)負(fù)載轉(zhuǎn)速。
(5)定格轉(zhuǎn)矩 與 (6)格轉(zhuǎn)速

在此轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速規(guī)范值內(nèi)使用時(shí),是最穩(wěn)定、最有效率的工作領(lǐng)域。

   AC電機(jī)于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),在轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速上都是一個(gè)不斷變動(dòng)的參數(shù),因此一般來說制造商會(huì)將各種不同規(guī)格的電機(jī)各自規(guī)范出一個(gè)定格點(diǎn)(如上圖P點(diǎn)),由定格點(diǎn)對(duì)應(yīng)到Y(jié)坐標(biāo)軸的部份我們稱之為定格轉(zhuǎn)矩;對(duì)應(yīng)到X坐標(biāo)軸的部份我們則稱之為定格轉(zhuǎn)速。也就是說在定格點(diǎn)所對(duì)應(yīng)過來的定格轉(zhuǎn)矩與定格轉(zhuǎn)速間的范圍內(nèi)(上圖深藍(lán)色區(qū)塊), 即為AC電機(jī)最安定、最有效率的一個(gè)工作領(lǐng)域。

AC電機(jī)溫升

AC電機(jī)于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)有一定程度的熱散溢,故產(chǎn)生一定的溫升是一種正常的現(xiàn)象,但事實(shí)上,溫升的產(chǎn)生對(duì)于電機(jī)的使用壽命上而言卻是有極大的影響。
溫升對(duì)電機(jī)壽命的影響
軸承卡死:電機(jī)的使用壽命,大部分都是取決于其內(nèi)部滾珠軸承內(nèi)含油的壽命,電機(jī)的溫度愈高,滾珠軸承的壽命就愈短,其主要是因電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間于高溫下使用時(shí),容易造成滾珠軸承內(nèi)潤(rùn)滑油的液化、蒸發(fā)而溶解,最后僅剩滾珠與滾珠間的相互摩擦進(jìn)而造成軸承卡死的問題。
線圈燒毀、欠相:電機(jī)于高溫下使用時(shí),亦容易造成定子線圈絕緣材料的劣化,進(jìn)而造成線圈燒毀或欠相問題產(chǎn)生。

以上原因通常就是造成電機(jī)壞掉的兩個(gè)主因,所以溫升對(duì)電機(jī)壽命所造成的影響相當(dāng)?shù)拇?!該如何降低溫升進(jìn)而延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命,對(duì)我們來說是相當(dāng)重要而不可忽視的。 

影響電機(jī)溫升的原因 與降低溫升的方法
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除針對(duì)上述所列影響電機(jī)溫升的原因作控制及改善外,另亦可于電機(jī)、機(jī)構(gòu)端連結(jié)處以加裝連軸器的方式來阻隔機(jī)構(gòu)上的溫度傳導(dǎo)到電機(jī)端,間接達(dá)到降低溫升的目的。所以, 了解可能造成電機(jī)溫升問題的原因后,下回在使用電機(jī)時(shí)就必須要特別注意這些造成電機(jī)溫升的原因并加以控制,如此才能對(duì)延長(zhǎng)電機(jī)使用壽命有所幫助。

AC電機(jī)控制疑難雜癥

AC
感應(yīng)/可逆電機(jī)異常發(fā)熱、轉(zhuǎn)矩下降或不轉(zhuǎn)時(shí),該如何處理?

可依下列步驟進(jìn)行檢查及確認(rèn):
1.接線是否正確?
(配線錯(cuò)誤將有可能導(dǎo)致電機(jī)發(fā)熱、轉(zhuǎn)矩降低。)
2.電容器是否異常(單相電機(jī)時(shí))?
(電容器異常時(shí),將會(huì)造成電機(jī)發(fā)熱、轉(zhuǎn)矩降低的情況。要判斷電容器是否為良品時(shí),可于電源輸入時(shí)測(cè)量電容器端子間的電壓是否為電源電壓的1.5~2倍,若是,則代表電容器并無(wú)異常;否則,請(qǐng)更換電容器。)
3.負(fù)載是否超過電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷?
(過負(fù)載會(huì)造成電機(jī)異常發(fā)熱,請(qǐng)避免過載使用。)
4.若皆非上述原因造成電機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí),則有可能為電機(jī)本身的異常所造成發(fā)熱及轉(zhuǎn)矩降低,此時(shí),您可以去量測(cè)電機(jī)的線圈阻值,進(jìn)一步判斷電機(jī)到底是否損壞。否則,建議可向您的電機(jī)購(gòu)買商做進(jìn)一步的確認(rèn)或檢查。 


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