| 三相异步电动机的转速是由什么决定的？为什么？ |
| 三相异步电动机的转速是由什么决定的？为什么？ |
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三相异步电机的转速是由电源频率、绕组极对数和负载共同决定。比如工频电动机，使用380V/50Hz三相交流电源，在极对数为1时，它的旋转磁场同步转速为3000rpm。极对数增加到2，同步转速减半。电机空载时，转子转速基本等于（稍小于）同步转速。在额定负载时，电机转速下降，这是转差率增大，转子电势增加，转子电流加大。产生比较大的力矩对抗负载，这时定子电流也同时加大，输入功率增加。当输入功率达到额定功率时，刚好和额定负载达到平衡，此时电机就在额定转速下运转。负载越大，转速越低。异步电机，顾名思义，就是转子转速不同于同步转速。只有产生异步，转子才切割同步旋转磁场，才产生转差电流。在空载和额定负载范围内，电机转子电流随转差正比增加，定子电流也成正比增加，转速与它们成反比。
同步旋转磁场由绕组极对数和电源频率共同确定，同步转速总是电源频率的整分数倍。最高转速是3000rpm。然后就是1500rpm、1000rpm等等。在使用变频器电源代替工频电源时，电机转速可连续可调，在使用负反馈的情况下，可以达到无差调速，转速和负载大小无关。 |
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对【2楼】说： 请问，极对数是怎样确定的？为什么极对数越多转速越低？ |
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对[4楼]说:
极对数为1的电机,每相绕组只有一对,定子在一个电源周波中,产生合成磁场,该磁场随电源的变化旋转,旋转一周. 极对数要是呢,定子绕组内360度角度内分布的绕组成倍数增加,旋转磁场旋转也成倍减慢.每绕组连接一相电源,电源相位差是120度,单对绕组在定子内也呈120度分布,所以电源一个周波,磁场也旋转一周.极对数多的绕组,每绕组的间隔角度就小,比如60度,这样一个电源周波内,旋转磁场只旋转180度.同步频率降低了一倍. |
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对【5楼】说： 你的回答确实比教科书强，但我还是不明白极对数的多少是怎么确定的，请你详细解释一下。 |
| 极对数为1（也叫两极）的三相电机每相一个绕组,每对绕组分绕在定子的两个极靴上,这两个极靴在定子空间对称放置。这叫一对极.每隔120度安放一对极，共6个极靴A-A',B-B',C-C'。在定子空间分布上是-A-Z-B-X-C-Y-.每对极绕组反向，以保证通电时产生两个不同磁极。在电源正半周,此极为N极，彼极为S极；负半周时，此极为S极，彼极为N极。其磁感应强度和方向随电源波形变化而变化。极对数为2，则每相4个极靴共12个极靴，也按上述顺序在空间排列。极对数越多，极靴越多。两对极也叫四极,空间排列为-A-Z'-B-X-C-Y-A'-Z-B'-X'-C'-Y'-.你要想详细了解，可阅读合肥工业大学顾绳谷主编的《电机及拖动基础》，这是我那时的课本。当然现在关于电机的书很多很多，总能找到你需要的知识。 |
| 极对数为1（也叫两极）的三相电机每相一个绕组,每对绕组分绕在定子的两个极靴上,这两个极靴在定子空间对称放置。这叫一对极.每隔120度安放一对极，共6个极靴A-X,B-Y,C-Z。在定子空间分布上是-A-Z-B-X-C-Y-.每对极绕组反向，以保证通电时产生两个不同磁极。在电源正半周,此极为N极，彼极为S极；负半周时，此极为S极，彼极为N极。其磁感应强度和方向随电源波形变化而变化。极对数为2，则每相4个极靴共12个极靴，也按上述顺序在空间排列。极对数越多，极靴越多。两对极也叫四极,空间排列为-A-Z'-B-X-C-Y-A'-Z-B'-X'-C'-Y'-.你要想详细了解，可阅读合肥工业大学顾绳谷主编的《电机及拖动基础》，这是我那时的课本。当然现在关于电机的书很多很多，总能找到你需要的知识。 |
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不知王老师对改进电动机是否有研究
前几年网上有一个河南人说创造了一种直流电机，线圈固定，转子为永久磁铁，无电刷装置，用半导体实现大功率无级转换固定线圈中的电流。如他的发明属实，可以说是划时代的的创新，经济效益不可衡量。 |
| 无刷直流电机很早就有了。比如电脑风扇电极都属于无刷电极。如果他说是前几年的发明，发明特征只在无刷上，那肯定不对。 |
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以上"电极"都是电机,拼音输入法引起.
这种电机统称为无换向电机.定子电流的流动方向改变不是靠换向器实现的,而是靠H全桥中的四个功率开关管切换的。掌握开关管的切换时间靠位置检测、速度检测，可使用霍尔元件完成。大功率开关管可采用MOSFET、GTR、GTO、IGBT。 |
| 直流电动机在电力拖动，控制方面比交流电机有无法比拟的优势，但目前无刷直流电机还没法做到大功率。那个河南的张建军说他的发明解决了这个问题。本人来美国之前学过和干过一段时间的电梯维修工作。对电机和电机控制有一些了解。 |
| 我做过的自动化设计很多，我20年前设计过黄山索道的的双S曲线的控制电路和程序编制。现在高级的电梯也具有类似的功能。电梯的无感觉加速和减速就属于这类。对于楼层很高的电梯，比如要从1楼到2楼或3楼这种小步距的升降，电机采用一种非常缓慢的起动，也不加速到高转速，然后缓慢减速。又比如从1楼直升30层楼，这种大步距的运行，就采用另一种加速方法，依然是启动很缓慢，让你感觉不出加速，但是加速是持续的，从1楼开始加速一直到14层甚至更高的楼层都在加速，这样电梯速度就非常快，而减速也是逐渐开始减速的，根本感觉不到加减速过程，如果你不根据声音或景象判断、如果你不看楼层显示，你都不知道自己在上升还是在下降。直到电梯门开了，你才知道到达30层了。 |
| 电梯的控制我确实不太了解，所以上面说的和实际的有出入，因为任何实际电梯都要准备出一个随时停车的时间。大部分电梯也要控制在一、二层的减速距离。比如电梯正在上升或下降，你想在这时按下按钮，如果电梯在你按下按钮的时候距离你只有一层或两层时，电梯不能及时准确减速到达你这楼层，电梯控制器会选择接受你的按钮并挂起（灯亮），但电梯并不理会你的请求而停下，而是下一次再处理你的请求。越快的电梯，要求减速的这个楼层差也应该越大。更加智能的电梯还会根据不同的即时速度判断你的中断该不该响应。有些场合的电梯，做不到智能控制，会采用间隔楼层停的方式缓解这些矛盾。在有多部电梯的场合，比如大型商场的观光电梯、电视塔的电梯，经常会看到只停1、3、5楼或更大间隔停的方式。 |
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对于普通的电梯，一般使用一个给定积分器来控制升降的加速和减速过程的斜率，这些可以设定在电梯控制器内，也可在电源模块（直流的或交流变频的）内设定。我们通常称这些模块为电源（模块）。电源内可以设定的东西很多，其中一项就是上升时间和下降时间。
我不是做电梯设计的，电梯内很多控制环节就没你知道的多，但是对于电源和电机这一块，确实是我的老本行。我控制的电源电压从几十伏到上万伏，电流有的到达几万安培。这些电源也不都是供电机使用的，其中有电解用的大电流低电压，几十伏上万安、多晶硅击穿用的小电流高电压，几十安上万伏。 |
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大功率直流电机确实比交流电机有优势，比如直流电机起动转矩很大，能达到十几倍额定转矩也不是大问题。所以直流电机能重载起动，这在钢铁行业有很大的用途。比如我经常接触的大型轧钢机，钢带在轧辊之间轧制，一旦停车后重新起动，是不能抬起轧辊的，必须在静止下起动，这时没有大的转矩余量是起动不起来的。直流电机这个特性叫做特性“硬”。相比之下，交流电机就没有那么硬的特性，比如三相异步电机的起动，如果是满载起动就十分困难，起动电流十分大，但转矩却很小。这是什么原因呢？这是转子特性造成的。异步机起动时，转子还没有转速，但定子旋转磁场却是同步转速的磁场。转子切割磁力线速度十分大，按道理说转子电流也应该很大，起动转矩也应该很大，但事实上不是这样。转子这时实际感应出的电动势频率很高，达到工频50赫兹。要知道，50赫兹对我们来说是很低的频率，但是对异步电机的鼠笼来说已经是非常高的频率了。因为异步电机正常工作时的转差只有百分之几，比如同步转速是1500rpm的电机，额定转速是1460rpm，那么它的额定转差只有2.7%，转子设计的阻抗刚好适合这个转差。那么在这个转差下，鼠笼转子里的电流频率是多少呢？它只有1500×2.7%=40rpm，折合到频率上只有0.667赫兹。按照这个转子电流频率设计的转子，在50（或25）赫兹频率的磁场激励下，感抗显得十分巨大，因此转子的实际电流很小，转矩也十分小。
为了解决异步电机的起动困难问题，有效的方法就是降低启动时电源的频率，也就是说，让电源的频率一开始就从零点几起步，使转子电流能够达到额定。随着转速的增加，逐渐加大电源频率，这样，交流电机也能做到重负载启动。现在广泛使用的变频器就很好地做到了这一点。因为大功率半导体技术的不断发展，变频器的功率也越做越大，现在工业上很多场合的直流电机都逐渐被交流电机所取代了。当然少数超大功率的直流电机还不能完全被取代。 从直流调速方面讲，直流电机除了能够实现正常额定转速内的调速，还能实现弱磁调速，还能实现制动、发电等其他象限的行为，固定磁场的转子，比如用强磁铁制造的转子是不能做到的。 先讲一下弱磁，直流电机有定子和转子两套绕组，定子绕组为励磁绕组，转子绕组，也叫电枢绕组为转矩绕组。一般调速场合，电机只运行于额定转速以下，这时定子的励磁绕组只通一个额定励磁电流。调节电枢电流控制转速，当电枢电流由零加大到额定电流时，转速也到达了额定转速，当然是在额定负载下。对于轻于额定的负载，达到额定转速时，显然电枢电流是达不到额定电流的。但是要使电机超过额定转速运行，显然是不可能了。这时就要降低励磁磁场强度，这在电机拖动上讲叫弱磁调速。弱磁调速只需要对励磁电流进行减小，操作很容易，控制也容易。励磁电流一般都是在一、两个安培左右，用一个很小的可控硅半桥就能做到电流控制，并且无须滤波。 永磁铁作为转子铁心，作为一般的玩具电机是没问题的。市场上几十瓦的小直流电机，不管是不是无刷的，都是一个永久磁铁做定子或转子的。但是作为大功率电机，用永久磁铁做转子有很大缺点。除了上述不能实现多象限工作外，还有不能弱磁的问题。此外，永久磁铁做不到电磁铁的磁感应强度。即便是使用象钕铁棚这样的材料做磁铁，依然得不到电磁铁的磁场强度。第三就是安装、拆卸问题。普通直流电机在断电后，磁场全无，修理维护电机十分方便。而永久磁铁的强磁性会使得拆卸遇到很大麻烦。比如更换电机轴承，卸下电机端盖后，转子失去固定，立刻就被定子所吸引，甚至造成定子、转子和轴的损坏。如此强大的磁力，对于很小的定子、转子气隙来说，扭断轴或端盖根本不成问题。一旦互相沾上，恐怕一般起重机都无法将其拉开。磁力做小了又得不到大的转矩。因此工业上用直流电机没有用永久磁铁做定子或转子的。那不是一般的困难，而是极其困难。无刷电机做不到大功率，他那个永磁转子的一样做不到大功率。 现在只有两个选择，超大功率的直流电动机，有刷不可替代。在一般电动机（几千千瓦以下）用变频器加交流电动机取代。一般用于工频的交流机可以直接使用变频器。新设计拖动系统，要使用适合变频器的专用变频电机。变频电机具有比一般交流机更好的转矩特性。 |
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感谢王老师花这么多精力来阐述电机特点。
直流电动机有其特别优点，但传统的直流电动机缺点也非常明显，它的缺点就是换向器和电刷带来的。如解决这个问题，直流电机就完美了。至于转子用不用永久磁铁不是问题关键，转子也可以用直流电流来励磁，这时无需换向，给转子供电问提很好解决。问题要害之处是找到给定子线圈大功率供电，易控制电流方向及大小，简单廉价的方法。当然这个方法只有靠半导体器件组合才能实现。 |
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现代变频技术的突飞猛进，确实给交流电机的控制带来了更大活力和使用空间。
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| 直流电机电刷是很麻烦,这是有损件,要经常维护保养更换.相比之下,交流机就省心多了. |