關(guān)于電機的分類及其基本結(jié)構(gòu)和原理

胡雪梅 馮中元 武定銀

摘 要：人類社會的生存和發(fā)展離不開能源。而能源有多種形式，如熱能、光能、化學(xué)能、機械能、電能和原子能等。其中，電能是最重要的能源之一，和其他能源形式相比具有明顯的優(yōu)點，適宜大量生產(chǎn)和集體管理、轉(zhuǎn)換經(jīng)濟、傳輸和分配容易、便于自動控制。另外，它還是一種潔凈能源，對環(huán)境的污染非常小。因此，電能在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、科學(xué)技術(shù)、信息傳輸、國防建設(shè)以及日常生活等各個領(lǐng)域獲得了極為廣泛的應(yīng)用。電機是生產(chǎn)、傳輸、分配及應(yīng)用電能的主要設(shè)備。

關(guān)鍵詞：能源;電能;電機

電機是利用電磁感應(yīng)原理工作的機械，它用途廣泛，種類很多。常用的分類方法主要有兩種。一種分類方法是按照能量轉(zhuǎn)換值來分，可以分為發(fā)電機、電動機、變壓器和控制電機四大類。發(fā)電機的功能是將機械能轉(zhuǎn)換為電能。電動機的功能則是將電能轉(zhuǎn)為機械能，它可以作為拖動各種生產(chǎn)的動力，是國民經(jīng)濟各部門應(yīng)用最多的動力機械，也是最主要的用電設(shè)備，各種用電所消耗的電能占全國總發(fā)電量的60%-70%。變壓器的作用是將一種電壓等級的電能轉(zhuǎn)換為另一種電壓等級的電能。控制電機主要作用于信號的變換與傳遞，在各種自動化控制系統(tǒng)中，作為等多種控制元件使用。如，國防工業(yè)、數(shù)控機床、計算機外圍設(shè)備、機器人和音像設(shè)備等均大量使用控制電機。

另一種分類方法是按照電機結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速或運動方式分類，可分為變壓器、旋轉(zhuǎn)電機和直線電機等。變壓器是一種靜止的電機。旋轉(zhuǎn)電機根據(jù)電源電流的種類的不同，又可以分為直流電機和交流電機兩大類，交流電機又可以分為同步電機和異步電機。同步電機轉(zhuǎn)速恒為同步轉(zhuǎn)速，電力系統(tǒng)中的發(fā)電機幾乎都是同步發(fā)電機。異步電動機作為電動機進(jìn)行時，其轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速。作為發(fā)電機進(jìn)行時，其轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速。異步電動機主要用作電動機。直線電動機就是把電能轉(zhuǎn)換成直線運動的電機。直線電動機又可以分為直線異步電動機、直線同步電動機、直線直流電動機和其他直線電動機。

一、電動機的結(jié)構(gòu)

電動機的結(jié)構(gòu)是由定子和轉(zhuǎn)子組成。定子由鐵心、繞組、與機座三部分組成。定子鐵心是電動機磁路的一部分，它是由0.5mm的硅鋼片疊壓而成，片與片之間是絕緣的，以減少渦流損耗，定子鐵心的硅鋼片的內(nèi)圓沖有定子槽，槽中安放繞組，硅鋼片鐵心在疊壓后稱為一個整體，固定于基座上。定子繞組是電動機的電路部分，由許多線圈連接而成，每個線圈有兩個有效邊，分別放在兩個槽里。三相對稱繞組AX、BY、CZ可連接成星型或三角形，機座主要用于固定與支撐定子鐵心。中小型異步電動機一般采用鑄鐵機座，根據(jù)不同的冷卻方式采用不同的機座形式。轉(zhuǎn)子由鐵心與繞組組成。轉(zhuǎn)子鐵心壓裝在轉(zhuǎn)軸上，由硅鋼片疊壓而成，轉(zhuǎn)子硅鋼片沖片，轉(zhuǎn)子鐵心也是電動機磁路的一部分，轉(zhuǎn)子鐵心、氣隙與定子鐵心構(gòu)成電動機的完整磁路。異步電動機轉(zhuǎn)子繞組多采用鼠籠式，它是在轉(zhuǎn)子鐵心槽里插入銅條，再將全部銅條兩端焊在兩個銅端環(huán)上而組成，小型鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組多用鋁離心澆注而成。這不僅是以鋁代銅，而且制造也快。

異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組除了鼠籠式外還有繞線式，繞線式轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組一樣，由線圈組成繞組放入轉(zhuǎn)子鐵心槽里，轉(zhuǎn)子繞組一般是連接成星型的三相繞組，轉(zhuǎn)子繞組組成的磁極數(shù)與定子相同，繞線式轉(zhuǎn)子通過軸上的滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子回路中接入外加電阻。

二、異步電動機的工作原理

三相交流電流的電動機的定子繞組通入三相交流電，就會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線通過定子鐵芯、氣隙和轉(zhuǎn)子鐵芯構(gòu)成回路。異步電動機轉(zhuǎn)子繞組導(dǎo)體由于相對于旋轉(zhuǎn)磁場運動，就會因切割磁力線而感應(yīng)電動勢，因而轉(zhuǎn)子繞組就會流過電流。載流的轉(zhuǎn)子繞組導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場中會受到電磁力的作用。在電磁力形成的電磁轉(zhuǎn)矩作用下，電動機轉(zhuǎn)子就沿著旋轉(zhuǎn)磁場的防風(fēng)轉(zhuǎn)動起來。

三、電機的定期維護(hù)和保養(yǎng)

為了保證電機的正常工作，除了按操作規(guī)程正常使用、運行過程中注意正常監(jiān)視和維護(hù)外，還應(yīng)該進(jìn)行定期檢查，做好電機維護(hù)保養(yǎng)工作。這樣就可以及時消除一些毛病，防止故障發(fā)生，保證電機安全可靠地運行。定期維護(hù)的時間間隔可根據(jù)電機的形式考慮使用環(huán)境決定。定期維護(hù)的內(nèi)容如下。

1.清擦電機。及時清除電機機座外部的灰塵、油泥。如使用環(huán)境灰塵較多，最好每天清掃一次。

2.檢查和清擦電機接線端子。檢查接線盒接線螺絲是否松動、燒傷。

3.檢查各固定部分螺絲，包括地腳螺絲、端蓋螺絲、軸承蓋螺絲等。將松動的螺母擰緊。

4.檢查傳動裝置、檢查皮帶輪或聯(lián)軸器有無魄力、損壞，安裝是否牢固;皮帶及其聯(lián)結(jié)扣是否完好。

5.電機的自動設(shè)備，也要及時清擦外部灰塵，擦拭觸頭，檢查各接線部位是否有燒傷痕跡，接地線時候否良好。

6.軸承的檢查與維護(hù)。軸承在使用一段時間后應(yīng)該清洗，更換潤滑脂或潤滑油。清洗和換油的時間，應(yīng)隨電機的工作情況，工作環(huán)境，清潔程度，潤滑劑種類而定。一般每工作3-6個月，應(yīng)該清洗一次，重新?lián)Q潤滑脂，油溫較高時，或者環(huán)境條件差、灰塵較多的電機要經(jīng)常清洗、換油。

7.絕緣情況的檢查。絕緣材料的絕緣能力因干燥程度不同而異，所以檢查電機繞組的干燥是非常重要的。電機工作環(huán)境潮濕、工作間有腐蝕性氣體等因素存在，都會破壞電絕緣，最常見的是繞組接地故障，即絕緣損壞，使帶電部分與機殼等不應(yīng)帶電的金屬部分相碰。發(fā)生這種故障，不僅影響電機正常工作，還會危及人身安全，所以，電機在使用中，應(yīng)經(jīng)常檢查絕緣電阻，還要注意查看電機機殼接地是否可靠。

8.除了按上述幾項內(nèi)容對電機進(jìn)行定期維護(hù)外，運行一年后要大修一次。大修的目的在于，對電機進(jìn)行一次徹底、全面地檢查、維護(hù)，增補電機缺少、磨損的元件，徹底消除電機內(nèi)外的灰塵、污物，檢查絕緣情況，清洗軸承并檢查磨損情況。發(fā)現(xiàn)問題，及時處理。一般來說，只要使用正確，維護(hù)得當(dāng)，發(fā)現(xiàn)故障及時處理，電機的工作壽命是很長的。

隨著人類的不斷發(fā)展，我相信電機一定在我們生活中扮演越來越重要的角色。