交流马达与直流马达比较doc.docx
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交流马达与直流马达比较doc
交流马达与直流马达比较
∙直流电动机(DCMotor)的好处为在控速方面比较简单,只须控制电压大小已可控制共转速,但此类电动机不宜在高温、易燃等环境下操作,而且由于电动机中需要以碳刷作为电流变换器(Commutator)的部件(有刷马达),所以需要定期清理炭刷磨擦所产生的污物。
无碳刷之马达称为无刷马达,相对于有刷,无刷马达因为少了碳刷与轴的摩擦因此较省电也比较安静。
制作难度较高、价格也较高。
∙交流电动机(ACMotor)则可以在高温、易燃等环境下操作,而且不用定期清理碳刷的污物,但在控速上比较困难,因为控制交流电动机转速须要控制交流电的频率(或使用感应马达,用增加内部阻力的方式,在相同交流电的频率下降低电动机转速),控制其电压只会影响电动机的扭力。
一般民用马达之电压有110V和220V等两种,在工业应用还有380V或440V等型态。
[编辑]原理
∙马达的旋转原理的依据为佛来明左手定则,当一导线置放于磁场内,若导线通上电流,则导线会切割磁场线使导线产生移动。
∙电流进入线圈产生磁场,利用电流的磁效应,使电磁铁在固定的磁铁内连续转动的装置,可以将电能转换成力学能。
∙与永久磁铁或由另一组线圈所产生的磁场互相作用产生动力
∙直流马达的原理是定子不动,转子依相互作用所产生作用力的方向运动。
∙交流马达则是定子绕组线圈通上交流电,产生旋转磁场,旋转磁场吸引转子一起作旋转运动
以下为直流电动机的工作原理图:
此为一个简单的直流电(D.C.)电动机。
当线圈通电后,转子周围产生磁场,转子的左侧被推离左侧的磁铁,并被吸引到右侧,从而产生转动。
转子依靠惯性继续转动。
当转子运行至水平位置时电流变换器将线圈的电流方向逆转,线圈所产生的磁场亦同时逆转,使这一过程得以重复。
直流马达的基本构造包括“电枢”、“场磁铁”、“集电环”、“电刷”。
1.电枢:
可以绕轴心转动的软铁芯缠绕多圈线圈。
2.场磁铁:
产生磁场的强力永久磁铁或电磁铁。
3.集电环:
线圈约两端接至两片半圆形的集电环,随线圈转动,可供改变电流方向的变向器。
每转动半圈(180度),线圈上的电流方向就改变一次。
4.电刷:
通常使用碳制成,集电环接触固定位置的电刷,用以接至电源。
[编辑]基本构造
电动机的种类很多,以基本结构来说,其组成主要由定子(Stator)和转子(Rotor)所构成。
定子在空间中静止不动,转子则可绕轴转动,由轴承支撑。
定子与转子之间会有一定空气间隙,以确保转子能自由转动。
定子与转子绕上线圈,通上电流产生磁场,就成为电磁铁,定子和转子其中之一亦可为永久磁铁。
[编辑]发展历史
∙1835年,制作世界上第一台能驱动小电车的应用马达为美国一位铁匠达文波(ThomasDavenport)。
∙1870年代初期,世界上最早可商品化的马达由比利时电机工程师ZenobeTheophileGamme所发明。
∙1888年,美国著名发明家尼古拉·特斯拉应用法拉第的电磁感应原理,发明交流马达,即为感应马达。
∙1845年,英国物理学家惠斯顿(Wheatstone)申请线性马达的专利,但原理于1960年代才被重视,而设计了实用性的线性马达,目前已被广泛在工业上应用。
∙1902年,瑞典工程师丹尼尔森利用特斯拉感应马达的旋转磁场观念,发明了同步马达。
∙1923年,苏格兰人JamesWeirFrench发明三相可变磁阻型(Variablereluctance)步进马达。
∙1962年,藉霍尔元件之助,实用之DC无刷马达终于问世。
∙1980年代,实用之超音波马达开始问世。
[编辑]应用发展
以下皆以马达称呼
∙依使用电源分类:
名称
特性
直流马达
(DCmotor)
使用永久磁铁或电磁铁、电刷、整流子等元件,电刷和整流子将外部所供应的直流电源,持续地供应给转子的线圈,并适时地改变电流的方向,使转子能依同一方向持续旋转。
交流马达
(ACmotor)
将交流电通过马达的定子线圈,设计让周围磁场在不同时间、不同的位置推动转子,使其持续运转
*脉冲马达
电源经过数位IC芯片处理,变成脉冲电流以控制马达,步进马达就是脉冲马达的一种。
∙依构造分类(直流与交流电源皆有):
名称
特性
同步马达
(synchronousmotor)
特点是恒速不变与不需要调速,起动转矩小,且当马达达到运转速度时,转速稳定,效率高。
异步马达
(inductionmotor)
感应马达
特点是构造简单耐用,且可使用电阻或电容调整转速与正反转,典型应用是风扇、压缩机、冷气机
*可逆马达
基本上与感应马达构造与特性相同,特点马达尾部内藏简易的刹车机构(摩擦刹车),其目的为了借由加入摩擦负载,以达到瞬间可逆的特性,并可减少感应马达因作用力产生的过转量。
步进马达
(steppingmotor)
特点是脉冲马达的一种,以一定角度逐步转动的马达,因采用开回路(Open
Loop)控制方式处理,因此不需要位置检出和速度检出的回授装置,就能达成精确的位置和速度控制,且稳定性佳。
伺服马达
(servomotor)
特点是具有转速控制精确稳定、加速和减速反应快、动作迅速(快速反转、迅速加速)、小型质轻、输出功率大(即功率密度高)、效率高等特点,广泛应用于位置和速度控制上。
线性马达
(linearmotor)
具有长行程的驱动并能表现高精密定位能力。
其他
旋转换流机(RotaryConverter)、旋转放大机(RotatingAmplifier)等
[编辑]用途
典型的感应电动机,应用非常广泛
电动用途众多,大至重型工业,小至小型玩具都有其踪迹。
在不同的环境下都会选择不同类型的电动机,以下是一些例子:
∙制风设备,例如电风扇
∙电动玩具车、船等
∙升降机,电梯
∙以电力推动的交通工具,例如地下铁路,电车
∙汽车、喷射机及直升机的起动马达(startermotor)
∙工厂与大卖场的运输带
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