可逆电机

电机知识学习总结

1基本知识介绍

直流、单相交流、三相交流交流下有“同步和异步”的区别

同步异步指的是转子转速与定子旋转磁场转速是同步（相同）还是异步（滞后），因而只有交流能

产生旋转磁场，只有交流电机有同步异步的概念。

同步电机——原理：靠“磁场总是沿着磁路最短的方向上走”实现转子磁极与定子旋转磁场磁极逐

一对应，转子磁极转速与旋转磁场转速相同。特点：同步电机无论作为电动机还

是发电机使用，其转速与交流电频率之间将严格不变。同步电机转速恒定，不受负载变化影响。

异步电机——原理：靠感应来实现运动，定子旋转磁场切割鼠笼，使鼠笼产生感应电流，感应电流

受力使转子旋转。转子转速与定子旋转磁场转速必须有转速差才能形成磁场切割鼠笼，产生感应电流。

区别：（1）同步电机可以发出无功功率，也可以吸收；只能吸收无功。（2）同步电机的转

速与交流工频50Hz电源同步，即2极电机3000转、4极1500、6极1000等。异步电机的转速则稍微滞

后，即2极2880、4极1440、6极960等。（3）同步电动机的电流在相位上是超前于电压的，即

同步电动机是一个容性负载。同步电动机可以用以改进供电系统的功率因素。

同步电机无法直接启动：刚通电一瞬间，通入直流电的转子励磁绕组是静止的，转子磁极静止；

定子磁场立即具有高速。假设此瞬间正好定子磁极与转子磁极一一对应吸引，在定子磁极在极短的时间

内旋转半周的时间之内，会对转子产生吸引力，半周之后将会产生排斥力。由于转子有转动惯量，转

子不会转动起来，而是在接近于0的速度下左右震动。因此同步电机需要鼠笼绕组启动。转速差使其产

生感应电流，而感应电流具有减小转速差的特性（四根金属棒搭成井形，内部磁场变密会减小面积，变

疏会增加面积，阻止其变化趋势），因而会使转子转动起来，直到感应电流与转速差平衡（没有电流就

不会有力，因而不会消除转速差，猜测与旋转阻力有关）。

永磁、电磁、感磁（构成定子、转子）

永磁——永磁铁

电磁——通电线圈

感磁——无电闭合绕组、鼠笼永磁和电磁大多数情况下可以互换，感磁需要有旋转磁场的场合才能

用，在三相同步电机中经常作为启动与电磁/永磁共用于转子。

有刷无刷

电机有刷和无刷对电机结构影响很大，刷指的是转子通电时的电刷换向器、或者滑环。

2电机分类

直流

（1）结构：

转子——1绕组（没有旋转磁场不能用感磁，永磁不能换向也不能用）

定子——永磁/电磁（串励、并励、他励、复励）

（2）启动：

通电就能动。（电枢绕组如果只有1圈会有死点，十字交叉2圈以上就没有了。）

（3）换向：

永磁改变定子电流方向；他励改变定子或转子电流方向；串励、并励、复励改变转子绕组接线方

式。

（4）调速：

调节转子电压；他励还可以调节定子电压。

（5）特点：

定子上安装有固定的主磁极和电刷，转子上安装有电枢绕组和换向器。由于电刷和换向器的存在，

有刷电机的结构复杂，可靠性差，故障多，维护工作量大，寿命短，换向火花易产生电磁干扰。

直流无刷电机

（1）结构：

转子一一鼠笼/永磁/鼠笼嵌入永磁（由于无刷不能电磁）

定子一一3绕组（形成旋转磁场），传感器（检测转子位置用于驱动器控制）

（2）原理：

驱动器一一直流--驱动器--三相可变频交变矩形电波（正弦形是伺服电机）--定子旋转磁场。与三

相鼠笼异步电动机类似。

（3）启动：

驱动器EN接地打开。

（4）换向：

驱动器F/R接地打开。

（5）调速：

旋转调速电位器。

（6）特点：

铁氧体永磁无刷直流电动机以廉价见长，且性能良好，广泛用于家用电器、汽车、玩具、

电动工具等领域。用稀土永磁材料作磁极制的稀土永磁无刷直流电动机，体积小且性能更好，但价格昂

贵，主要用于航天、计算机、井下仪器等。

单相交流单相交流串励电机（有刷）

（1）结构：

转子一一1绕组

定子一一1绕组

转子绕组与定子绕组通过电刷串励。（感觉原理上并励也通，但是没有搜到相关资料）

（2）原理：由于定子和转子串联，在电源正半周期，定子磁场与转子电流产生转矩；电源负

半周期，由于定子磁场和转子电流同时改变方向，因此转矩方向不变。当转子旋转半个周期以

后，由于电刷改变转子接入电路方向，使得转矩依然不变。

（3）启动：

通电就能动。

（4）换向：

改变定子或者转子线圈的接法。

（5）调速：

单相串激电机顺逆控制

调压调速。

（6）特点：

单相串励电动机属于单相交流俗称串励电机或通用电机（UniversalMotor国外叫法，感觉是因为

交直流通用而得名），因电枢绕组和励磁绕组串联在一起工作而得名。单相串励电动机又叫做交直流两

用串励电动机，它既可以使用交流电源工作，也可以使用直流电源工作。它的优点是由于它转速高、

起动力矩大、体积小、重量轻、不容易堵转、适用电压范围很广，可以用调压的方法来调速，简单且易

于实现。因而在电动工具中得到广泛的应用。单相串励电机的结构同直流串励电机十分相似，主要的区

别在于单相串励电机的定子铁心必须由硅钢片叠压而成，而直流的磁极既可以由叠压而成，又可以做成

整体结构。单相交流异步电机（电容分相）（无刷）（单相交流没有搜到有同步电机但感觉原理上存

在）

（1）结构：

转子——鼠笼

定子——1绕组（运行绕组）+1（带电容）绕组（启动绕组）

（2）原理：

单相交流电机定子绕组接成单极或者多极都不能形成旋转磁场，几个磁极大小和方向同时变化，合

成一起以后，就是一维变化的磁场，因而需要启动绕组串接电容，使得相位滞后90度，这样便能形成旋

转磁场。当电机启动以后，转子旋转周期与定子磁场一维交变周期相同，相当于直流电机的换向，因而

能够持续转动。

（3）启动（电容分相）：第一种，起动绕组参与运行工作，运转速率大致保持定值。主要应用于电风

扇,空调风扇电动机，洗衣机等电机。

第二种，起动绕组不参与运行工作，起动后离心开关断开起动绕组，而电动机以运行绕组线圈继续

动作。

第三种，起动绕组串连大容量电容起动，起动后串联小容量电容运行。电机静止时离心开关是接通

的，给电后起动电容参与起动工作，当转子转速达到额定值的70%至80%时离心开关

便会自动跳开，起动电容完成任务，并被断开。而运行电容串接到起动绕组参与运行工作。这种接法一

般用在空气压缩机，切割机，木工机床等负载大而不稳定的地方。

（4）换向：

只有单相可逆电机能换向。1、单相电动机有两组线圈，有一个公共端，一个运行端，一个启动

端，电容接在运行端和启动端之间。电源接在公共端和运行端时，电机正转；电源接在公共端和启动端

时，电机反转；只有运行线圈和启动线圈截面积一样的单相可逆电机，才能正反转，否则反转不能带负

荷。2、交流单相220V双电容电机。3、你最好测一下看看主副绕组的电阻看看是否一样。如果一样可以

实现正反转如果不一样就不行了。参照洗衣机电机接线。（洗衣机电机的两个绕组参数是1样的）。

（5）调速：

调速方法：

1、串电抗器调速：

将电抗器与电动机串联，利用电抗器上产生的压降使加到电机上的电压低于电源电压，从而达到降

低电动机转速的目的。此种调速方法，只能是由电机的往低调。多用在吊扇及台扇上。

2、电动机绕组内部抽头调速：通过改变中间绕组与启动绕组及工作绕组的接线方法，从而达到改变

电动机内部的大小，达到调节电动机转速的目的。

3、交流晶闸管调速：利

用改变晶闸管的导通角，现，

缺点是有一些电磁干扰。

4，。

5，。（比如二极变四极，六极八极）

（6）特点：一般运行绕组直流电阻为几欧姆，而起动绕组的直流电阻为十几欧姆到几十欧姆。

单相交流罩极电机（猜测：此方法为加电感分相启动）（无刷）

（1）结构：转子——鼠笼（笼型斜槽铸铝）定子——1绕组（运行绕组）+1组短路环（位于铁芯

上，电感分相）

（2）原理：在解放以前，电风扇用这种电动机很普遍。它定子有两个线圈磁极，中间是转子，线圈中

间的硅钢片，有1/4的硅钢片被短路环短路，由于短路环对磁场有阻碍作用，所以在同一个磁极上产生

了两种不同的磁场，产生了交变磁场，电动机就可以转起来了。这种电动机工艺简单，运转稳定，但

由于短路环发热原因要额外消耗电能，所以已经基本淘汰。

（3）启动（电感分相）：

通电就转。

（4）换向：

无法换向。

（5）调速：

调压调速？

（6）特点：它根据定子外形结构的不同，又分为凸极式罩极电动机隐极式罩极电动机。

电阻分相式电机（此方法为同为加电感分相启动）（无刷）

（1）结构：

转子——鼠笼

定子——1大绕组+1小绕组

（2）原理：

电阻分相式电动机简称分相式电动机。为了使这种电动机主绕组的和副绕组中的在时间上有相位

差，一般主绕组由较粗截面的导线绕制，且主绕组匝数较多，嵌在定子槽的外层；副绕组由较细截面的

导线绕制，匝数较少，嵌在定子槽的内层。因此，主绕组的电阻值小，感抗值大；而副绕组的电阻值

大，感抗值小。当合闸启动电机时，主副绕组同时通电，产生启动电磁转矩，电机启动。启动完以后。

由继电器开关断开副绕组回路，电机便由主绕组工作。这类电机的副绕组与主绕组在空间成90°电角度

正交放置。（3）启动（电感分相）：

通电就转。

（4）换向：

有L型和T型两种接法。

来实现调节加在上的的大小，从而达到调速的目的。此方法可以实常

用于电风扇的调速上。

改变定子主或辅绕组接入方向换向？

（5）调速：

无法调速。

（6）特点：

无。

三相交流电机

（1）结构：

转子：鼠笼定子：3绕组

（2）原理：

三相异步电机（Triple-phaasynchronousmoto）是的一种，同时接入三相（相位差120度）形

成旋转磁场，鼠笼产生感应电流，进而运动。靠感应来实现运动，定子旋转磁场切割鼠笼，使鼠笼产生

感应电流，感应电流受力使转子旋转。转子转速与定子旋转磁场转速必须有转速差才能形成磁场切割鼠

笼，产生感应电流。

（3）启动：

星三角启动、降压启动。

（4）换向：

交换定子三相中任意两个接头的接线。

（5）调速：

调速困难。

（6）特点：

绕线式三相异步电动机的转子和一样也设置了三相并通过滑环、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（启动电流小）和调节电动机的转速，适合启动时间较长、频繁启动的

由于三相异步电动机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速旋转，存在转差率，所以

叫三相异步电动机。三相异步电动机的转速低于旋转的转速，因与磁场间存在着相对运动而产生和电

流，并与磁场相互作用产生，实现能量变换。

与相比，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。

（1）结构：

转子：3绕组+3个滑环

定子：3绕组

（2）原理：

与三相异步电机相同。

（3）启动：,F

1）转子串电阻调速启动；2）转子串频敏变阻器调速启动；3）子串水电阻调速启动；5）转子

串变频调速启动；

（4）换向：

交换定子三相中任意两个接头的接线。

（5）调速：同启动。

（6）特点：

Lft:

Efj

转子串速启动；4）转

*电评

/

特于

TTTI

场所。绕线式异步电动机的使用，一般是在一些需要较大启动转矩的场合，比如吊车（起重机）磨球

机、破碎机等。

控制：在实际应用中，笼形异步电机通常可以通过降压来进行启动，例如自耦变压器降压、星-三

角降压、延边三角形和串电阻。绕线式异步电机的能效略低于笼形异步电机，还有三相异步电机可以采

用改变磁极对数的方式来改变电机的转速。

（1）结构：

转子：1）永磁+鼠笼（无滑环）；2）1直流励磁绕组+鼠笼（有滑环）定子：3绕组

（2）原理：

靠“磁场总是沿着磁路最短的方向上走”实现转子磁极与定子旋转磁场磁极逐一对应，转子磁极

转速与旋转磁场转速相同。

（3）启动：同步电机无法直接启动，需要有鼠笼部分才能启动，且启动后鼠笼内无感应电流：刚通电

一瞬间，通入直流电的转子励磁绕组是静止的，转子磁极静止；定子磁场立即具有高速。假设此瞬间正

好定子磁极与转子磁极一一对应吸引，在定子磁极在极短的时间内旋转半周的时间之内，会对转子产生

吸引力，半周之后将会产生排斥力。由于转子有转动惯量，转子不会转动起来，而是在接近于0的速度

下左右震动。因此同步电机需要鼠笼绕组启动。转速差使其产生感应电流，而感应电流具有减小转速差

的特性（四根金属棒搭成井形，内部磁场变密会减小面积，变疏会增加面积，阻止其变化趋势），因

而会使转子转动起来，直到感应电流与转速差平衡（没有电流就不会有力，因而不会消除转速差，猜

测与旋转阻力有关）。

（4）换向：交换定子三相中任意两个接头的接线。

（5）调速：与电源频率同步，无法调速。

（6）特点：

同步电机无论作为电动机还是发电机使用，其转速与交流电频率之间将严格不变。同步电机转速

恒定，不受负载变化影响。