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物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中的電機(jī)家族成員解密(一)_電機(jī)總述篇

jf_94171069 ? 來源:jf_94171069 ? 作者:jf_94171069 ? 2024-09-27 17:33 ? 次閱讀

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中為什么要使用電機(jī)

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用電機(jī)可以提高設(shè)備的智能化水平,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、自動(dòng)化控制、故障診斷、預(yù)測(cè)維護(hù)等功能,從而提高生產(chǎn)效率、降低維護(hù)成本、提高生活質(zhì)量。

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的電機(jī)應(yīng)用方案通常涉及到電機(jī)控制、監(jiān)測(cè)和維護(hù)等方面。以下是一些常見的物聯(lián)網(wǎng)電機(jī)應(yīng)用方案:

1、智能家居:在智能家居中,物聯(lián)網(wǎng)電機(jī)可以用于控制窗簾、窗戶、門鎖等設(shè)備的開關(guān)。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、定時(shí)控制、場(chǎng)景控制等功能,提高家居的智能化水平。

2、工業(yè)自動(dòng)化:在工業(yè)自動(dòng)化中,物聯(lián)網(wǎng)電機(jī)可以用于控制生產(chǎn)線、物流輸送線等設(shè)備的運(yùn)行。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障診斷、預(yù)測(cè)維護(hù)等功能,提高生產(chǎn)效率和降低維護(hù)成本。

3、智能交通:在智能交通中,物聯(lián)網(wǎng)電機(jī)可以用于控制信號(hào)燈、路燈、廣告牌等設(shè)備的開關(guān)。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制、自適應(yīng)控制等功能,提高交通的安全性和效率。

4、智能農(nóng)業(yè):在智能農(nóng)業(yè)中,物聯(lián)網(wǎng)電機(jī)可以用于控制灌溉系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、遮陽系統(tǒng)等設(shè)備的運(yùn)行。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控、自動(dòng)化控制等功能,提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率和降低勞動(dòng)成本。

電機(jī)的定義

電機(jī)是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩,作為用電器或各種機(jī)械的動(dòng)力源。

電機(jī)的分類

1.按工作電源種類劃分:

可分為直流電機(jī)和交流電機(jī)。兩者之間的區(qū)別如下:

結(jié)構(gòu)

直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)包括電樞、永磁體、換向器、電刷等部件。其中,電樞和永磁體是直流電機(jī)的核心部件,電樞由導(dǎo)電材料繞成的線圈組成,永磁體則產(chǎn)生一個(gè)恒定的磁場(chǎng)。換向器和電刷則用于改變電樞的電流方向,使電機(jī)能夠正常工作。

交流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)子、定子、電容器等部件。轉(zhuǎn)子是電機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分,由鐵芯和線圈組成;定子則是電機(jī)的靜止部分,由鐵芯和線圈組成;電容器則用于改善電機(jī)的功率因數(shù)和啟動(dòng)性能。

工作原理

直流電機(jī)的工作原理是基于洛倫茲力的作用,當(dāng)電樞通電時(shí),電流會(huì)在電樞和永磁體之間產(chǎn)生一個(gè)力矩,使電機(jī)開始旋轉(zhuǎn)。換向器和電刷則用于改變電樞的電流方向,使電機(jī)能夠連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。

交流電機(jī)的工作原理是基于電磁感應(yīng)的作用,當(dāng)定子上的線圈受到交流電源的供電時(shí),會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),使轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)。電容器則用于改善電機(jī)的功率因數(shù)和啟動(dòng)性能。

應(yīng)用場(chǎng)景

直流電機(jī)適用于需要控制轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的場(chǎng)合,如電動(dòng)車、機(jī)床、風(fēng)扇等。由于直流電機(jī)的輸出功率較大,因此在一些需要大功率輸出的場(chǎng)合也會(huì)使用直流電機(jī)。

交流電機(jī)適用于需要大扭矩啟動(dòng)和運(yùn)行的場(chǎng)合,如電動(dòng)工具、空調(diào)、洗衣機(jī)等。由于交流電機(jī)的輸出功率較小,因此在一些需要小功率輸出的場(chǎng)合也會(huì)使用交流電機(jī)。

優(yōu)缺點(diǎn)

無刷電機(jī):優(yōu)點(diǎn)是高效、壽命長(zhǎng)、噪音小、電磁干擾小、響應(yīng)速度快;缺點(diǎn)是成本高、需要復(fù)雜的控制電路。

有刷電機(jī):優(yōu)點(diǎn)是制造成本低、控制電路簡(jiǎn)單、產(chǎn)生大的電磁力;缺點(diǎn)是壽命短、噪音大、無法高效、平穩(wěn)地運(yùn)行。

2.按結(jié)構(gòu)和工作原理可劃分:

可分為異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)。二者差別如下:

工作原理

同步電動(dòng)機(jī)是一種在電網(wǎng)頻率下同步運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī),其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率成正比例關(guān)系,且轉(zhuǎn)速恒定不變,與電源頻率和極數(shù)有關(guān),同步電動(dòng)機(jī)通過勵(lì)磁系統(tǒng)產(chǎn)生磁場(chǎng)與電源頻率同步旋轉(zhuǎn)的;異步電動(dòng)機(jī)是一種在電網(wǎng)頻率下異步運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī),其轉(zhuǎn)速不恒定,隨負(fù)載的變化而變化,受負(fù)載影響,一般略低于同步轉(zhuǎn)速。工作原理是通過定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感應(yīng)出轉(zhuǎn)子中的渦流。

功率因數(shù)

同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)一般為1,而異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)一般小于1,需要通過添加電容器等方式來提高功率因數(shù)。

應(yīng)用場(chǎng)景

同步電動(dòng)機(jī)適用于高精度、高穩(wěn)定性、高效率的場(chǎng)合,如發(fā)電、輸電、水泵、風(fēng)機(jī)等;而異步電動(dòng)機(jī)適用于大功率、低速、大扭矩的場(chǎng)合,如壓縮機(jī)、起重機(jī)、機(jī)床等。

3.按起動(dòng)與運(yùn)行方式可劃分:

電容起動(dòng)單相異步電動(dòng)機(jī)、電容運(yùn)轉(zhuǎn)單相異步電動(dòng)機(jī)、電容起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)和分相式單相異步電動(dòng)機(jī)。

在這里重點(diǎn)介紹一下單相電容啟動(dòng)異步電機(jī)和電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電機(jī)。

單相電容啟動(dòng)異步電機(jī)也稱為單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī),是一種簡(jiǎn)單、常用的電機(jī)類型。相比于三相電機(jī),單相電機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)過程更為復(fù)雜,并且輸出功率較小。因此,單相電機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景相對(duì)有限,一般用于家用電器、小型機(jī)械和小型空調(diào)等。單相電機(jī)啟動(dòng)時(shí),需要借助電容器來幫助產(chǎn)生相位差,從而使電機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)和運(yùn)動(dòng)。這時(shí),電容啟動(dòng)器起到了關(guān)鍵作用。電容啟動(dòng)器的原理是采用兩個(gè)電容器,一個(gè)串聯(lián)于電源,另一個(gè)則是與電機(jī)并聯(lián),來使電機(jī)產(chǎn)生相位差,從而達(dá)到啟動(dòng)的目的。但是,單相電機(jī)的啟動(dòng)過程比較不穩(wěn)定,容易引起噪聲和振動(dòng)。

電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電機(jī),也叫電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī),是一種采用電容器來改變電動(dòng)機(jī)起始電流和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的電機(jī)。和單相電機(jī)相比,電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電機(jī)在輸出功率上有所提升,可應(yīng)用于較大功率的機(jī)械、水泵和風(fēng)扇、通風(fēng)設(shè)備等領(lǐng)域。電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電機(jī)與單相電機(jī)相比,其啟動(dòng)和運(yùn)行都相對(duì)穩(wěn)定。同時(shí),由于電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電機(jī)的啟動(dòng)過程比較簡(jiǎn)單,只需要反轉(zhuǎn)電容器的極性即可實(shí)現(xiàn)啟動(dòng),所以啟動(dòng)器相對(duì)簡(jiǎn)單,成本相對(duì)低廉。

單相電容啟動(dòng)異步電機(jī)和電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電機(jī)的區(qū)別:

3.1、工作原理不同:?jiǎn)蜗嚯娙輪?dòng)異步電機(jī)需要電容啟動(dòng)器來幫助啟動(dòng),而電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電機(jī)不需要啟動(dòng)器,只需要反轉(zhuǎn)電容器的極性即可。

3.2、應(yīng)用場(chǎng)景不同:?jiǎn)蜗嚯姍C(jī)應(yīng)用場(chǎng)景相對(duì)有限,一般用于家用電器、小型機(jī)械和小型空調(diào)等領(lǐng)域;而電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電機(jī)能夠輸出較大功率,可應(yīng)用于較大功率的機(jī)械、水泵、通風(fēng)設(shè)備等領(lǐng)域。

3.3、啟動(dòng)和運(yùn)行穩(wěn)定性不同:電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)行都相對(duì)穩(wěn)定,而單相電機(jī)的啟動(dòng)過程比較不穩(wěn)定,容易引起噪聲和振動(dòng)。

3.4、啟動(dòng)器不同:?jiǎn)蜗嚯姍C(jī)需要電容啟動(dòng)器幫助啟動(dòng),而電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電機(jī)則不需要啟動(dòng)器或者只需要簡(jiǎn)單的反轉(zhuǎn)電容器極性的啟動(dòng)器即可實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)。

4.按用途可劃分:

驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī)。

1)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)可劃分:電動(dòng)工具(包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴(kuò)孔等工具)用電動(dòng)機(jī)、家電(包括洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器、錄音機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、吸塵器、照相機(jī)、電吹風(fēng)、電動(dòng)剃須刀等)用電動(dòng)機(jī)及其他通用小型機(jī)械設(shè)備(包括各種小型機(jī)床、小型機(jī)械、醫(yī)療器械、電子儀器等)用電動(dòng)機(jī)。

2)控制用電動(dòng)機(jī)又劃分:步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)等。二者差別如下:

工作原理

步進(jìn)電機(jī)是一種定角度運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī),它的轉(zhuǎn)動(dòng)是根據(jù)外部提供的脈沖信號(hào)來實(shí)現(xiàn)的。通過在定子中依次激勵(lì)各相繞組來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的位置、速度和加速度等進(jìn)行精確控制來實(shí)現(xiàn)高精度運(yùn)動(dòng);伺服電機(jī)是一種基于反饋控制的電動(dòng)機(jī),通過傳感器對(duì)轉(zhuǎn)子位置、速度、力矩等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和反饋,根據(jù)控制器的指令進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的控制。

控制方式

步進(jìn)電機(jī)的控制方式相對(duì)簡(jiǎn)單只需要控制定子繞組的激勵(lì)信號(hào),可以通過單片機(jī)、PLC等控制器實(shí)現(xiàn)。而伺服電機(jī)需要通過更復(fù)雜的控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)高精度位置、速度和加速度控制,通常需要使用專門的伺服控制器和編碼器等配套設(shè)備。

應(yīng)用場(chǎng)景

步進(jìn)電機(jī)具有精度高、控制簡(jiǎn)單、適合低速運(yùn)動(dòng)等特點(diǎn),適用于需要高精度定位控制的場(chǎng)合,如印刷機(jī)、繪圖儀、數(shù)碼相機(jī)等;伺服電機(jī)適用于需要高速、高精度運(yùn)動(dòng)控制的場(chǎng)合,如機(jī)床、自動(dòng)化生產(chǎn)線、機(jī)器人等。

5.按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可劃分:

籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(舊標(biāo)準(zhǔn)稱為鼠籠型異步電動(dòng)機(jī))和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(舊標(biāo)準(zhǔn)稱為繞線型異步電動(dòng)機(jī))。

籠型電動(dòng)機(jī)是指轉(zhuǎn)子的導(dǎo)電部分(除矽鋼片和軸以外)就象一個(gè)逮老鼠的籠子,可以是鑄鋁的,也可以是用銅條焊接的,轉(zhuǎn)子部分和電源沒有連接,靠電磁感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而形成轉(zhuǎn)矩;

繞線型電動(dòng)機(jī),轉(zhuǎn)子繞組是用絕緣導(dǎo)線繞制而成,用電刷和電源連接,一般通直流電(叫勵(lì)磁電壓),改變勵(lì)磁電壓的大小,即可改變電機(jī)的力矩。直流電機(jī)都為繞線型電動(dòng)機(jī),改變勵(lì)磁電壓的大小,可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)和力矩。

它們的區(qū)別如下:

結(jié)構(gòu):籠型電動(dòng)機(jī)是指轉(zhuǎn)子的導(dǎo)電部分(除矽鋼片和軸以外)就象一個(gè)逮老鼠的籠子,可以是鑄鋁的,也可以是用銅條焊接的,轉(zhuǎn)子部分和電源沒有連接,靠電磁感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而形成轉(zhuǎn)矩;而繞線型電動(dòng)機(jī),轉(zhuǎn)子繞組是用絕緣導(dǎo)線繞制而成,用電刷和電源連接,一般通直流電(叫勵(lì)磁電壓),改變勵(lì)磁電壓的大小,即可改變電機(jī)的力矩。 直流電機(jī)都為繞線型電動(dòng)機(jī),改變勵(lì)磁電壓的大小,可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)和力矩。

性能:籠型電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可靠性高、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),但其啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小,適用于輕載啟動(dòng)和恒速運(yùn)行的場(chǎng)合;繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)具有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、過載能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍廣等優(yōu)點(diǎn),但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、維護(hù)困難,適用于重載啟動(dòng)和需要調(diào)速的場(chǎng)合。

應(yīng)用:籠型電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于家用電器、工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)機(jī)械等領(lǐng)域;繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)主要應(yīng)用于起重機(jī)械、冶金機(jī)械、礦山機(jī)械等領(lǐng)域。

6.按運(yùn)轉(zhuǎn)速度劃分

高速電動(dòng)機(jī)、低速電動(dòng)機(jī)、恒速電動(dòng)機(jī)、調(diào)速電動(dòng)機(jī)。

低速電動(dòng)機(jī)又分為齒輪減速電動(dòng)機(jī)、電磁減速電動(dòng)機(jī)、力矩電動(dòng)機(jī)和爪極同步電動(dòng)機(jī)等。

調(diào)速電動(dòng)機(jī)除可分為有級(jí)恒速電動(dòng)機(jī)、無級(jí)恒速電動(dòng)機(jī)、有級(jí)變速電動(dòng)機(jī)和無級(jí)變速電動(dòng)機(jī)外,還可分為電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)、直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)、PWM變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是略低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速。同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與負(fù)載大小無關(guān)而始終保持為同步轉(zhuǎn)速。

應(yīng)用:

高速電動(dòng)機(jī):由于是一種運(yùn)轉(zhuǎn)速度較高的電動(dòng)機(jī),通常用于需要高速旋轉(zhuǎn)的設(shè)備,如高速機(jī)床、高速印刷機(jī)等。

低速電動(dòng)機(jī):由于是一種運(yùn)轉(zhuǎn)速度較低的電動(dòng)機(jī),通常用于需要低速旋轉(zhuǎn)的設(shè)備,如起重機(jī)、升降機(jī)等。

恒速電動(dòng)機(jī):由于是一種運(yùn)轉(zhuǎn)速度恒定的電動(dòng)機(jī),通常用于需要穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的設(shè)備,如風(fēng)扇、水泵等。

調(diào)速電動(dòng)機(jī):由于是一種可以調(diào)節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的電動(dòng)機(jī),通常用于需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的設(shè)備,如機(jī)床、空調(diào)等。

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    的頭像 發(fā)表于 08-14 14:48 ?1763次閱讀
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