家用电器异步电机

1. 同步电机和异步电机的优缺点，应用场合是什么

一、同步电机优缺点和应用场合

1、同步电机的优点

①功率因数高：这个优点的具备与电机的应用的工作原理有关，是因为工作原料非常科学，素以电机才能够到较高的功率因数，能够一下功能方面取得很好的表现。

②运行效率高：凭借着应用的科学工作原理，以及相对比较先进的产品技术，同步电机具备着运行效率高这个优点，这样一来电机在功能方面就非常高效，可以以高效的功能发挥，充分优化设备的运行。

③稳定性好：这个类型电机，在性能及结构方面都非常稳定，在能够在使用当中保持稳定结构的同时，也能够稳定发挥功能，保持统一的运行效果及功能保险。

④转速恒定：能够在转速恒定的情况下，一直在使用当中保持稳定的运转速度，并始终保持稳定的运行效果，这样电机就会在功能方面非常稳定。

2、同步电机缺点

成本相比较与异步电机而言较高。

3、同步电机的应用

同步电机的主要应用有三种，即作为发电机、电动机和补偿机。

作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式。小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时电机不带任何机械负载，靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率，以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目的。

二、异步电机的优缺点和应用

1、异步电机的优点

它具有结构简单、制造容易、价格低廉、运行可靠、维护方便、坚固耐用等一系列优点。异步电机有较高的运行效率和较好的工作特性，从空载到满载范围内接近恒速运行，能满足大多数工农业生产机械的传动要求。

2、异步电机的缺点

与直流电动机相比，其启动性和调速性能较差；与同步电动机相比，其功率因数不高，在运行时必须向电网吸收滞后的无功功率，对电网运行不利。但随着科学技术的不断进步，异步电动机调速技术的发展较快，在电网功率因数方面，也可以采用其他办法进行补偿。

3、异步电机的应用

作电动机，其功率范围从几瓦到上万千瓦，是国民经济各行业和人们日常生活中应用最广泛的电动机，为多种机械设备和家用电器提供动力。例如机床、中小型轧钢设备、风机、水泵、轻工机械、冶金和矿山机械等，大都采用三相异步电动机（Asynchronous Motor）拖动；电风扇、洗衣机、电冰箱、空调器等家用电器中则广泛使用单相异步电动机。异步电机也可作为发电机，用于风力发电厂和小型水电站等。

(1)家用电器异步电机扩展阅读：

1、异步电机工作原理

三相异步电动机定子绕组加对称电压后，产生一个旋转气隙磁场，转子绕组导体切割该磁场产生感应电势。由于转子绕组处于短路状态会产生一个转子电流。转子电流与气隙磁场相互作用就产生电磁转矩，从而驱动转子旋转。电动机的转速一定低于磁场同步转速，因为只有这样转子导体才可以感应电势从而产生转子电流和电磁转矩。

2、同步电机工作原理

励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，建立起主磁场。原动机拖动转子旋转，极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组。由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三 相 对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。

参考资料：同步电机-网络 异步电机-网络

2. 什么是单项异步电动机

采用单相交流电源的异步电动机称为单相异步电动机。单相异步电动机由于只需要单相交流电，故使用方便、应用广泛，并且有结构简单、成本低廉、噪声小、对无线电系统干扰小等优点，因而常用在功率不大的家用电器和小型动力机械中，如电风扇、洗衣机、电冰箱、空调、抽油烟机、电钻、医疗器械、小型风机及家用水泵等。由于中国的单相电压是220V，而国外的单相电压如美国120V、日本100V、德国英国法国230V，所以在使用国外的单相异步电动机时需要注意电机的额定电压与电源电压是否相同。

3. 请教一下，家用的电器中的电机，单相串激式电机是什么样的原理原理图

1. 单相串激式电动机结构

   单相串激式电动机又称为通用电动机。

   电动机主要由饶内有线圈的定容子和绕有线圈的转子（又称为电枢）以及电刷、换向器组成。转子电流通过电刷和换向器传导给电枢，定子线圈与电枢线圈串联连接。

2. 单相串激式电动机原理

   原理图见下图。以通入单相交流电为例：当交流电正半周，电源极性上正下负，电流由上部定子线圈经电枢线圈到定子下半部线圈，在定子上产生下N上S的磁场，由于电枢线圈在绕制时规定了绕向，即上半部为线圈起始头接左边电刷，下半部为线圈终止出线头接右边电刷，所以其导线内的电流方向如图所示。根据左手定则可知，转子做逆时针旋转。

   
   

   

   在交流电的负半周，电源极性下正上负，定子磁场随之改变为上N下S，但是，由于电枢的线圈是串联在定子线圈中，所以电枢的电流方向也随之改变，由左手定则可知，转子旋转方向仍为逆时针方向。

   不论通入交流电还是直流电，旋转方向不变这一特征都不会变，所以单相串激式电动机又被称为通用电动机。

4. 三相异步电动机一般采用什么方式的保护

三相异步电动机一般采用熔断器作为保护。
熔断器（fuse）是指当电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路的一种电器。熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开；运用这种原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。
工作原理
利用金属导体作为熔体串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，因其自身发热而熔断，从而分断电路的一种电器。熔断器结构简单，使用方便，广泛用于电力系统、各种电工设备和家用电器中作为保护器件。

5. 关于三相异步电动机的问题

作电动机运行的三相异步电机。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。
与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。

原理：
当向三相定子绕组中通入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。由于转子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。
通过上述分析可以总结出电动机工作原理为：当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。
交流三相异步电动机绕组分类
单层绕组：
单层绕组就是在每个定子槽内只嵌置一个线圈有效边的绕组，因而它的线圈总数只有电机总槽数的一半。单层绕组的优点是绕组线圈数少工艺比较简单；没有层间绝缘故槽的利用率提高；单层结构不会发生相间击穿故障等。缺点则是绕组产生的电磁波形不够理想，电机的铁损和噪音都较大且起动性能也稍差，故单层绕组一般只用于小容量异步电动机中。单层绕组按照其线圈的形状和端接部分排列布置的不同，可分为链式绕组、交叉链式绕组、同心式绕组和交叉式同心绕组等几种绕组形式。
1：链式绕组链式绕组是由具有相同形状和宽度的单层线圈元件所组成，因其绕组端部各个线圈像套起的链环一样而得名。单层链式绕组应特别注意的是其线圈节距必须为奇数，否则该绕组将无法排列布置。
2：交叉链式绕组当每极每相槽数9为大于2的奇数时链式绕组将无法排列布置，此时就需要采用具有单、双线圈的交叉式绕组。
3：同心式绕组在同一极相组内的所有线圈围抱同一圆心。
4：当每级每相槽数Q为大于2的偶数时则可采取交叉同心式绕组的形式。
单层同心绕组和交叉同心式绕组的优点为绕组的绕线、嵌线较为简单，缺点则为线圈端部过长耗用导线过多。现除偶有用在小容量2极、4极电动机中以外，如今已很少采用这种绕组形式。
双层叠式绕组
单双层混合绕组
星接与角接的关系
星接改角接：原星接时线径总截面积除以1.732等于角接时的线径总截面积。
角接改星接：原角接时线径总截面积乘以1.732等于星接时的线径总截面积。
星接与角接本质上的区别
星接时线电压等于相电压的1.732倍，相电流等于线电流。
角接时相电压等于线电压，线电流等于相电流的1.732倍。
同功率的电机，星接时，线径粗，匝数少，角接时，线径细，匝数多。
角接时的截面积是星接时的0.58倍。（即角接时线径总截面积除以0.58等于星接时的线径总截面积。星接时线径总截面积乘以0.58等于角接时的线径总截面积）
线径截面积计算公式：截面积S=直径的平方乘以0.785
电机的内部连接有显极和庶极之分，显极和庶极连接是由电机的设计属性决定的，是不能更改的
电动机空载电流计算系数
四极、六极功率因数0.85-0.98.5
功率因数0.85，效率0.85时系数为：0.435，乘以额定电流
功率因数0.86，效率0.86时系数为：0.393，乘以额定电流
功率因数0.87，效率0.87时系数为：0.353，乘以额定电流
功率因数0.88，效率0.88时系数为：0.313，乘以额定电流
功率因数0.89，效率0.89时系数为：0.276，乘以额定电流
功率因数0.90，效率0.90时系数为：0.240，乘以额定电流
功率因数0.91，效率0.91时系数为：0.205，乘以额定电流
功率因数0.92，效率0.92时系数为：0.172，乘以额定电流
功率因数0.93，效率0.93时系数为：0.142，乘以额定电流
功率因数0.94，效率0.94时系数为：0.113，乘以额定电流
功率因数0.95，效率0.95时系数为：0.086，乘以额定电流
功率因数0.96，效率0.96时系数为：0.062，乘以额定电流
功率因数0.97，效率0.97时系数为：0.040，乘以额定电流
功率因数0.98，效率0.98时系数为：0.022，乘以额定电流
功率因数0.99，效率0.99时系数为：0.008，乘以额定电流
四极、六极、八极功率因数0.81-0.85
功率因数0.81，效率0.81时系数为：0.468，乘以额定电流
功率因数0.82，效率0.82时系数为：0.433，乘以额定电流
功率因数0.83，效率0.83时系数为：0.398，乘以额定电流
功率因数0.84，效率0.84时系数为：0.365，乘以额定电流
功率因数0.85，效率0.85时系数为：0.332，乘以额定电流
四极、六极、八极功率因数0.70-0.80
功率因数0.70，效率0.70时系数为：0.728，乘以额定电流
功率因数0.71，效率0.71时系数为：0.694，乘以额定电流
功率因数0.72，效率0.72时系数为：0.661，乘以额定电流
功率因数0.73，效率0.73时系数为：0.630，乘以额定电流
功率因数0.74，效率0.74时系数为：0.595，乘以额定电流
功率因数0.75，效率0.75时系数为：0.562，乘以额定电流
功率因数0.76，效率0.76时系数为：0.530，乘以额定电流
功率因数0.77，效率0.77时系数为：0.499，乘以额定电流
功率因数0.78，效率0.78时系数为：0.468，乘以额定电流
功率因数0.79，效率0.79时系数为：0.438，乘以额定电流
功率因数0.80，效率0.80时系数为：0.408，乘以额定电流
六极、八极功率因数0.75
功率因数0.75，效率0.75时系数为：0.496，乘以额定电流
连体半密封的电机定子铁芯拆出：用加热的方法，把定子壳反过来放下面悬空，加热定子外壳当温度达到一定温度时轻轻震一震自己就出来了。

6. 哪些家用电器中有三相异步电动机

家庭用电都是220伏特单相电，家用电器也是单相的，所以家电中没有设计使用三相电动机。

7. 单相异步电动机中电容式电动机分为电容起动式和电容运转式两种，请举出家用电器中实例

电容运转式电机：电风扇；洗衣机。
电容起动式电机：电冰箱（某些）。

8. 单相异步电机的启动方式有哪些各用于什么场合

1.电容启动。电动工具、家用电器、医用机械和自动化控制系统中
2无容启动2.1罩极启动。小功率电机，迷你风扇、加湿机、排气扇等
2.2分项式启动。电冰箱、洗衣机、空调等

9. 电动机的工作原理及分类

电动机是一种把电能转变为机械能的机械。它的基本原理是利用带电导体和磁场间的相互作用而把电能变为机械能。电动机结构主要包括两部分：转子和定子。转子为电动机的旋转部分，由转轴座组成，导体绕组的排列方式决定电动机的类型及其特性。
电动机是把电能转换成机械能的设备。在机械、冶金、石油、煤炭、化学、航空、交通、农业以及其他各种工业中，电动机被广泛地应用着。随着工业自动化程度不断提高，需要采用各种各样的控制电机作为自动化系统的元件，人造卫星的自动控制系统中，电机也是不可缺少的。此外在国防、文教、医疗及日常生活中(现代化的家电工业中)电动机也愈来愈广泛地应用起来。

一般电动机主要由两部分组成：固定部分称为定子，旋转部分称为转子。另外还有端盖、风扇、罩壳、机座、接线盒等。
电动机的工作原理是建立在电磁感应定律、全电路欧姆定律、和电磁力定律等基础上的。当磁极沿顺时针方向旋转，磁极的磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势。电动势的方向由右手定则来确定。因为运动是相对的，假如磁极不动，转子导条沿逆时针方向旋转，则导条中同样也能感应出电动势来。在电动势的作用下，闭合的导条中就产生电流。该电流与旋转磁极的磁场相互作用,而使转子导条受到电磁力（安培力），电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩，转子就转动起来。伺服电动机伺服电动机广泛应用于各种控制系统中，能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量，拖动被控制元件，从而达到控制目的。伺服电动机有直流和交流之分；最早的伺服电动机是一般的直流电动机，在控制精度不高的情况下，才采用一般的直流电机做伺服电动机。目前的直流伺服电动机从结构上讲,就是小功率的直流电动机,其励磁多采用电枢控制和磁场控制,但通常采用电枢控制。旋转电机的分类，直流伺服电动机在机械特性上能够很好的满足控制系统的要求，但是由于换向器的存在，存在许多的不足：换向器与电刷之间易产生火花，干扰驱动器工作，不能应用在有可燃气体的场合；电刷和换向器存在摩擦，会产生较大的死区；结构复杂，维护比较困难。交流伺服电动机本质上是一种两相异步电动机，其控制方法主要有三种：幅值控制、相位控制和幅相控制。一般地，伺服电动机要求电动机的转速要受所加电压信号的控制；转速能够随着所加电压信号的变化而连续变化；电动机的反映要快、体积要小、控制功率要小。伺服电动机主要应用在各种运动控制系统中，尤其是随动系统。2.2 步进电动机所谓步进电动机就是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构；更通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。我们可以通过控制脉冲的个数来控制电机的角位移量，从而达到精确定位的目的；同时还可以通过控制脉冲频率来控制电动机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。目前，比较常用的步进电动机包括反应式步进电动机（VR）、永磁式步进电动机（PM）、混合式步进电动机（HB）和单相式步进电动机等。步进电动机和普通电动机的区别主要就在于其脉冲驱动的形式，正是这个特点，步进电动机可以和现代的数字控制技术相结合。但步进电动机在控制精度、速度变化范围、低速性能方面都不如传统闭环控制的直流伺服电动机；所以主要应用在精度要求不是特别高的场合。由于步进电动机具有结构简单、可靠性高和成本低的特点，所以步进电动机广泛应用在生产实践的各个领域；尤其是在数控机床制造领域，由于步进电动机不需要A/D转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以一直被认为是最理想的数控机床执行元件。除了在数控机床上的应用，步进电机也可以用在其他的机械上，比如作为自动送料机中的马达，作为通用的软盘驱动器的马达，也可以应用在打印机和绘图仪中。此外，步进电动机也存在许多缺陷；由于步进电机存在空载启动频率，所以步进电机可以低速正常运转，但若高于一定速度时就无法启动，并伴有尖锐的啸叫声；不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大，细分数越大精度越难控制；并且，步进电机低速转动时有较大的振动和噪声。2.3 力矩电动机所谓的力矩电动机是一种扁平型多极永磁直流电动机。其电枢有较多的槽数、换向片数和串联导体数，以降低转矩脉动和转速脉动。力矩电动机有直流力矩电动机和交流力矩电动机两种。其中，直流力矩电动机的自感电抗很小，所以响应性很好；其输出力矩与输入电流成正比，与转子的速度和位置无关；它可以在接近堵转状态下直接和负载连接低速运行而不用齿轮减速，所以在负载的轴上能产生很高的力矩对惯性比，并能消除由于使用减速齿轮而产生的系统误差。交流力矩电动机又可以分为同步和异步两种，目前常用的是鼠笼型异步力矩电动机，它具有低转速和大力矩的特点。一般地，在纺织工业中经常使用交流力矩电动机，其工作原理和结构和单相异步电动机的相同，但是由于鼠笼型转子的电阻较大，所以其机械特性较软。2.4 开关磁阻电动机开关磁阻电动机是一种新型调速电动机，结构极其简单且坚固，成本低，调速性能优异，是传统控制电动机强有力竞争者，具有强大的市场潜力。2.5 无刷直流电动机无刷直流电机（BLDCM）是在有刷直流电动机的基础上发展来的，但它的驱动电流是不折不扣的交流；无刷直流电机又可以分为无刷速率电机和无刷力矩电机。一般地，无刷电机的驱动电流有两种，一种是梯形波（一般是“方波”），另一种是正弦波。有时候把前一种叫直流无刷电机，后一种叫交流伺服电机，确切地讲是交流伺服电动机的一种。无刷直流电机为了减少转动惯量，通常采用“细长”的结构。无刷直流电机在重量和体积上要比有刷直流电机小的多，相应的转动惯量可以减少40%—50%左右。由于永磁材料的加工问题，致使无刷直流电机一般的容量都在100kW以下。这种电动机的机械特性和调节特性的线性度好，调速范围广，寿命长，维护方便噪声小，不存在因电刷而引起的一系列问题，所以这种电动机在控制系统中有很大的应用潜力。3 功率电动机3.1 直流电动机直流电动机是出现最早的电动机，大约在19世纪末，其大致可分为有换向器和无换向器两大类。直流电动机有较好的控制特性直流电动机在结构、价格、维护方面都不如交流电动机，但是由于交流电动机的调速控制问题一直未得到很好的解决方案，而直流电动机具有调速性能好、起动容易、能够载重起动等优点，所以目前直流电动机的应用仍然很广泛，尤其在可控硅直流电源出现以后。3.2 异步电动机异步电动机是基于气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩而实现能量转换的一种交流电机。异步电动机一般为系列产品，品种规格繁多，其在所有的电动机中应用最为广泛，需量最大；目前，在电力传动中大约有90%的机械使用交流异步电动机，所以，其用电量约占总电力负荷的一半以上。异步电动机具有结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠以及质量较小，成本较低等优点。并且，异步电机有较高的运行效率和较好的工作特性，从空载到满载范围内接近恒速运行，能满足大多数工农业生产机械的传动要求。异步电动机主要广泛应用于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备、矿山机械、轻工机械、农副产品加工机械等大多数工农生产机械以及家用电器和医疗器械等。在异步电动机中较为常见的是单相异步电动机和三相异步电动机，其中三相异步电动机是异步电动机的主体。而单相异步电动机一般用于三相电源不方便的地方，大部分是微型和小容量的电机，在家用电器中应用比较多，例如电扇、电冰箱、空调、吸尘器等。3.3 同步电动机所谓同步电动机就是在交流电的驱动下，转子与定子的旋转磁场同步运行的电动机。同步电动机的定子和异步电动机的完全一样；但其转子有“凸极式”和“隐极式”两种。凸极式转子的同步电动机结构简单、制造方便，但是机械强度较低，适用于低速运行场合；隐极式同步电动机制造工艺复杂，但机械强度高，适用于高速运行场合。同步电动机的工作特性与所有的电动机一样，同步电动机也具有“可逆行”，即它能按发电机方式运行，也可以按电动机方式运行。同步电动机主要用于大型机械，如鼓风机、水泵、球磨机、压缩机、轧钢机以及小型、微型仪器设备或者充当控制元件；其中三相同步电动机是其主体。此外，还可以当调相机使用，向电网输送电感性或者电容性无功功率。4 信号电机4.1 位置信号电机目前，最有代表性的位置信号电机：旋转变压器、感应同步器和自整角机。旋转变压器本质上是可以随意改变一次绕组和二次绕组耦合程度的变压器。其结构和绕线式异步电动机相同，定子和转子各有两组相互垂直的分布绕组，转子绕组利用滑环和电刷与外电路联接。当一次绕组励磁以后，二次绕组的输出电压和转子的转角成正弦、余弦、线性或者其他函数关系，可以用于计算装置中的坐标变换和三角运算，还可以在控制系统中作为角度数据传输和移相器使用。感应同步器是一种高精度的位置或角度检测元件，有圆盘式和直线式两种。圆盘式感应同步器用来测量转角位置；而直线式感应同步器用来测量线位移。自整角机是一种感应式机电元件，被广泛地应用于随动系统中，作为角度传输、变换和指示的装置。在控制系统中经常两台或者多台联合使用，使机械上互不相连的两根或多根轴能够自动地保持相同的转角变化，或者同步旋转。4.2 速度信号电机最有代表性的速度信号电机是测速发电机，其实质上是一种将转速变换为电信号的机电磁元件，其输出电压与转速成正比。从工作原理上讲，它属于“发电机”的范畴。测速发电机在控制系统中主要作为阻尼元件、微分元件、积分元件和测速元件来使用。测速发电机有直流和交流之分；而直流测速发电机又有他励和永磁之分，其结构和工作原理与小功率直流发电机相同，通常输出功率较小，作为计算元件时要求其输出电压的线性误差和温度误差低于一个上限。而交流测速发电机又有同步和异步之分；同步测速发电机包括：永磁式、感应式和脉冲式；异步测速发电机应用最广泛的是杯型转子异步测速发电机。为了提高测速发电机的精确度和可靠性，目前，直流测速发电机出现了无刷结构的霍尔效应直流测速发电机。因为这种霍尔效应无刷直流测速发电机是一种无齿槽、无绕组的电机，所以它不会产生由于齿槽而存在的“齿槽谐波电势”，这种电机结构简单，便于小型化。