24、交流电机与伺服电机的原理、应用及故障分析

交流电机与伺服电机的原理、应用及故障分析

1. 交流电机的类型及原理

1.1 交流电机变体概述

交流电机有多种变体，通常可利用单相或三相交流电。同步电机是其中一种变体，其转子能保持恒定转速，不受负载小波动的影响。部分交流电机装有换向器，可实现外部与转子线圈的连接，从而实现变速控制。线性电机则由两排线圈组成，通过一系列脉冲驱动永磁体或电磁体在其间移动，或者线圈与分段固定轨道的磁相互作用而移动。

1.2 单相感应电机

• 启动问题 ：大多数感应电机使用单相交流电，但由于定子线圈和转子对称，这类电机并非天生自启动，往往会产生振动而非旋转。
• 启动方法
  • 短路环法 ：在定子上添加一个或多个短路环（通常是粗铜丝圈），可诱导不对称磁场，但会降低电机效率和启动转矩，常用于对低端转矩要求不高的小型设备，如电风扇，这种配置也被称为罩极电机。
  • 电容法 ：通过电容向一个或多个定子线圈供电，产生相位差，诱导不对称磁场。当电机达到约 80%的设计运行速度时，可通过离心开关将电容从电路中移除，以提高电机效率。
  • 分相法 ：在定子中添加二次绕组，使用匝数较少、线径较小的导线，其电阻比主绕组高，使磁场倾斜，鼓励电机启动。这种配置称为分相感应电机，启动绕组通常占电机定子绕组总数的约 30%，也可使用离心开关在电机达到 75 - 80%的设计运行速度时将二次绕组从电路中移除。