漫談“電動電器”中的應(yīng)用技術(shù)

摘 要:本文主要闡述了家用電動電器發(fā)展簡史，論述了電機(jī)技術(shù)和家用電動電器的中的應(yīng)用技術(shù)要點。

關(guān)鍵詞:電機(jī)控制應(yīng)用技術(shù)電器

中圖分類號:TM92文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2012)03(b)-0000-00

1820年丹麥物理學(xué)家奧斯特首先發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，1821年英國科學(xué)家法拉第試制出人類歷史上第一臺發(fā)電機(jī)，1834年德國人雅可比發(fā)明直流電動機(jī)，1888年美國發(fā)明家特斯拉發(fā)明交流電動機(jī)。由此，電動（包括電動機(jī)和發(fā)電機(jī)）技術(shù)不斷成熟，人類社會從蒸汽時代邁入了電氣時代，適應(yīng)于不同用途的電動機(jī)隨后也不斷被發(fā)明出來，成為工業(yè)生產(chǎn)、家庭生活中的主要動力配備。按工作電源分類，電動機(jī)分為直流電動機(jī)和交流電動機(jī)。其中，交流電動機(jī)還分為單相電動機(jī)和三相電動機(jī)。電動機(jī)種類很多，但工作原理相同，都是通過電磁感應(yīng)原理制成的，所以又可稱為感應(yīng)電動機(jī)。

1 常用家用電動機(jī)及其特點

家用電動電器中的電動機(jī)較工業(yè)用電動機(jī)功率要小，90%以上是單相電機(jī)，根據(jù)用途不同會采用不同特點的電動機(jī)。常見有：電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、抽油煙機(jī)等采用電容式電動機(jī)或罩極式電動機(jī)；吸塵器、料理機(jī)、豆?jié){機(jī)等采用串激式電動機(jī)；電動按摩器、電動剃須刀等采用直流電機(jī)。

1.1 電容式電動機(jī)特點

電容式電動機(jī)是在定子繞組上設(shè)有主繞組和副繞組〔啟動繞組〕，其特點是在啟動繞組中串聯(lián)大容量啟動電容器，通電后使主、副繞組的電相角成90度，從而能產(chǎn)生較大的啟動轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子啟動運轉(zhuǎn)。這種電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、啟動快速、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的特點。電容式電動機(jī)由于分正、反相繞組，所以只要切換運行繞組和啟動繞組的串接方向，即可方便實現(xiàn)電機(jī)的正、反向運轉(zhuǎn)。

1.2 罩極式交流電動機(jī)特點

罩極式交流電動機(jī)只有主繞組，沒有副繞組（啟動繞組），其特點是在電機(jī)定子的兩極處各設(shè)有一副短路環(huán)，也稱為電極罩極圈。當(dāng)電動機(jī)通電后，主磁極部分脈動磁場會在罩極圈感應(yīng)產(chǎn)生二次電流，二次電流的磁場比主磁場要滯后些，從而構(gòu)成旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)啟動工作。罩極式單相電動機(jī)還有一個特點，即可以很方便地轉(zhuǎn)換成二極或四極轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)不同轉(zhuǎn)速電器配套使用。它的結(jié)構(gòu)簡單，其電氣性能略差于其他單相電機(jī)，但由于制作成本低，運行噪聲較小，對電器設(shè)備干擾小，所以使用較廣。

1.3 串激式電動機(jī)特點

串激式電動機(jī)屬于交、直流兩用電動機(jī)，即它既可以使用交流電源工作，也可以使用直流電源工作。其特點是通過電刷、換向器將電流輸入電機(jī)電樞繞組進(jìn)行工作。兩用電機(jī)的轉(zhuǎn)向切換很方便，只要通過開關(guān)切換將磁場線圈反接，即能實現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的逆轉(zhuǎn)或順轉(zhuǎn)。一般常用單相交流電動機(jī)運行在50Hz交流電源中時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速最高也只能達(dá)每分鐘3000轉(zhuǎn)。而交直流兩用電動機(jī)在交流或直流供電下，其電機(jī)轉(zhuǎn)速可高達(dá)每分鐘20000轉(zhuǎn)。串激式電動機(jī)盡管體積小，但由于轉(zhuǎn)速高輸出功率大，輸出啟動力矩大，在許多家用電器中得以應(yīng)用。

1.4 玩具直流電機(jī)的特點

直流電動機(jī)中還有一種結(jié)構(gòu)更為簡單、用在玩具上的電機(jī)。這種電機(jī)的特點是用永久磁鐵作固定磁場的電動機(jī)，結(jié)構(gòu)更為簡單，價格便宜，廣泛應(yīng)用于電子玩具、微型按摩器等小型電器中。

2 家用電動電器的技術(shù)應(yīng)用

家用電動電器中的核心部件是電動機(jī)，不同的電動機(jī)除了有不同特點用途外，在應(yīng)用時還有一些技術(shù)歸納如下：

2.1 電動機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)

一般電動機(jī)的結(jié)構(gòu)是：定子在外，轉(zhuǎn)子在內(nèi)。定子中，嵌入漆包線圈，通電后產(chǎn)生（旋轉(zhuǎn)）磁場，通過電磁感應(yīng)讓轉(zhuǎn)子產(chǎn)生電流，從而產(chǎn)生電磁力矩。原理相同，但我們常常看到的吊扇的結(jié)構(gòu)卻與眾不同：定子在內(nèi)，轉(zhuǎn)子在外。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計是考慮了吊扇運行特點、安裝特點等因素而特別設(shè)計的。

2.2 電動機(jī)的應(yīng)用技術(shù)設(shè)計

電動機(jī)的主要技術(shù)功用是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，代替人力來做功，但應(yīng)用時也可以有多種設(shè)計方法。如風(fēng)扇的發(fā)明較為簡單，轉(zhuǎn)動的電動機(jī)攜帶三、四個風(fēng)葉攪動周邊的空氣流動便產(chǎn)生了風(fēng)。常見的電扇、抽油煙機(jī)、吸塵器都與此相仿。最近我們從市場上還看到一款叫做無葉電扇的產(chǎn)品，著實讓人驚奇：一個豎立著的圓桶中吹出比普通電扇更為平衡的風(fēng)，但看不到扇葉！但我們解剖一下該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)就不難發(fā)現(xiàn)，它的座機(jī)底部還是存在電動機(jī)和渦輪狀葉片，只不過它被底座外殼遮蓋起來了，它不象普通葉片通過攪動、斬斷空氣來送風(fēng)，而是象水泵抽水一樣抽取空氣來送風(fēng)。

電動機(jī)旋轉(zhuǎn)不但可以送風(fēng)，也可以用來攪動水流，攪動的水流通過沖刷、翻動衣服就能達(dá)到洗衣效果，這就是洗衣機(jī)原理。電動機(jī)也可以帶動衣服高速旋轉(zhuǎn)把衣服甩干，這是利用了離心力原理。雙桶洗衣機(jī)的洗衣桶和脫水桶是獨立設(shè)計的兩個桶，而全自動洗衣機(jī)則將洗衣桶和脫水桶套裝在一起，達(dá)到洗衣、脫水的更高效率。滾筒式洗衣機(jī)則一改洗衣桶和脫水桶豎立安裝的方法，而是將兩桶套裝一起水平安裝、滾動工作。以上事例可見電動應(yīng)用技術(shù)的靈活性。

3 電動機(jī)運行的控制技術(shù)

通過電源的通斷可以控制電動機(jī)的運行和停止。但在家用電動電器我們還必須有運轉(zhuǎn)速度和正、反轉(zhuǎn)的控制技術(shù)。為此，綜述如下：

3.1 電動機(jī)的調(diào)速技術(shù)

3.1.1 直流電動機(jī)的調(diào)速技術(shù)

直流電動機(jī)的調(diào)速可以比較簡單，通過電阻降壓的方法來實現(xiàn)。但這種方法存在缺點，電源一部分能量在電阻上被消耗掉了，能量轉(zhuǎn)換效率非常低。為此，技術(shù)人員設(shè)計出脈寬調(diào)制方式（簡稱為PWM），它是通過改變輸出方波的占空比使負(fù)載上的平均電流功率從0～100％變化來實現(xiàn)調(diào)整電機(jī)速度。這種技術(shù)除了可用在直流電機(jī)調(diào)速外，也可用在燈光等其它負(fù)載的工作狀態(tài)調(diào)整上，它的優(yōu)點是電能能得到充分利用，電路的效率高。

3.1.2 交流電動機(jī)的調(diào)速技術(shù)

交流電動機(jī)的速度公式為n=60f(1-s)/p。因此調(diào)速有三種方式：（A）調(diào)極對數(shù)P，多用于雙速或多速電動機(jī)；（B）調(diào)轉(zhuǎn)差率s，常通過定子調(diào)壓、轉(zhuǎn)子調(diào)電阻實現(xiàn)，現(xiàn)在已經(jīng)很少采用；（C）調(diào)電源頻率f，簡稱為變頻調(diào)速技術(shù)，電機(jī)轉(zhuǎn)速可以很平滑地進(jìn)行，為現(xiàn)代電動機(jī)控制首選的技術(shù)。

3.2 電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制技術(shù)

3.2.1 直流電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制技術(shù)

直流電動機(jī)要實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)，只需要交換正、負(fù)電源線，也可以通過換向開關(guān)操作。在一些自動化電器上，電機(jī)正、反轉(zhuǎn)更換頻繁，這就需要用全橋驅(qū)動電路（又稱H橋驅(qū)動電路，）來實現(xiàn)。

3.2.2 交流電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制技術(shù)

交流電動機(jī)中的三相電動機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制最為簡單，只要改變電動機(jī)中線圈相序就可。但家用的電動機(jī)大多是單相電動機(jī)，要實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)就要注意電機(jī)的結(jié)構(gòu)。如罩極式交流電動機(jī)就不具備正、反轉(zhuǎn)控制，而對需要正、反轉(zhuǎn)運行的電容式電動機(jī)的主副線圈這時也需要做到一樣的結(jié)構(gòu)參數(shù)，以利于將啟動電容在正、反轉(zhuǎn)運行分別串聯(lián)于對應(yīng)的線圈中。

家用電動電器除了上述電器外，還有空調(diào)、冰箱等制冷類器具也應(yīng)歸屬于電動電器，空氣壓縮機(jī)是其心臟部件。

參考文獻(xiàn)

[1]蔣治國.現(xiàn)代家電原理與維修[M].北京:北京理工大學(xué)出版社.2010

[2]崔金輝.家用電器與維修技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社. 2009