關于電機的分類及其基本結構和原理

胡雪梅 馮中元 武定銀

摘 要：人類社會的生存和發展離不開能源。而能源有多種形式，如熱能、光能、化學能、機械能、電能和原子能等。其中，電能是最重要的能源之一，和其他能源形式相比具有明顯的優點，適宜大量生產和集體管理、轉換經濟、傳輸和分配容易、便于自動控制。另外，它還是一種潔凈能源，對環境的污染非常小。因此，電能在農業生產、交通運輸、科學技術、信息傳輸、國防建設以及日常生活等各個領域獲得了極為廣泛的應用。電機是生產、傳輸、分配及應用電能的主要設備。

關鍵詞：能源;電能;電機

電機是利用電磁感應原理工作的機械，它用途廣泛，種類很多。常用的分類方法主要有兩種。一種分類方法是按照能量轉換值來分，可以分為發電機、電動機、變壓器和控制電機四大類。發電機的功能是將機械能轉換為電能。電動機的功能則是將電能轉為機械能，它可以作為拖動各種生產的動力，是國民經濟各部門應用最多的動力機械，也是最主要的用電設備，各種用電所消耗的電能占全國總發電量的60%-70%。變壓器的作用是將一種電壓等級的電能轉換為另一種電壓等級的電能。控制電機主要作用于信號的變換與傳遞，在各種自動化控制系統中，作為等多種控制元件使用。如，國防工業、數控機床、計算機外圍設備、機器人和音像設備等均大量使用控制電機。

另一種分類方法是按照電機結構、轉速或運動方式分類，可分為變壓器、旋轉電機和直線電機等。變壓器是一種靜止的電機。旋轉電機根據電源電流的種類的不同，又可以分為直流電機和交流電機兩大類，交流電機又可以分為同步電機和異步電機。同步電機轉速恒為同步轉速，電力系統中的發電機幾乎都是同步發電機。異步電動機作為電動機進行時，其轉速低于同步轉速。作為發電機進行時，其轉速高于同步轉速。異步電動機主要用作電動機。直線電動機就是把電能轉換成直線運動的電機。直線電動機又可以分為直線異步電動機、直線同步電動機、直線直流電動機和其他直線電動機。

一、電動機的結構

電動機的結構是由定子和轉子組成。定子由鐵心、繞組、與機座三部分組成。定子鐵心是電動機磁路的一部分，它是由0.5mm的硅鋼片疊壓而成，片與片之間是絕緣的，以減少渦流損耗，定子鐵心的硅鋼片的內圓沖有定子槽，槽中安放繞組，硅鋼片鐵心在疊壓后稱為一個整體，固定于基座上。定子繞組是電動機的電路部分，由許多線圈連接而成，每個線圈有兩個有效邊，分別放在兩個槽里。三相對稱繞組AX、BY、CZ可連接成星型或三角形，機座主要用于固定與支撐定子鐵心。中小型異步電動機一般采用鑄鐵機座，根據不同的冷卻方式采用不同的機座形式。轉子由鐵心與繞組組成。轉子鐵心壓裝在轉軸上，由硅鋼片疊壓而成，轉子硅鋼片沖片，轉子鐵心也是電動機磁路的一部分，轉子鐵心、氣隙與定子鐵心構成電動機的完整磁路。異步電動機轉子繞組多采用鼠籠式，它是在轉子鐵心槽里插入銅條，再將全部銅條兩端焊在兩個銅端環上而組成，小型鼠籠式轉子繞組多用鋁離心澆注而成。這不僅是以鋁代銅，而且制造也快。

異步電動機的轉子繞組除了鼠籠式外還有繞線式，繞線式轉子繞組與定子繞組一樣，由線圈組成繞組放入轉子鐵心槽里，轉子繞組一般是連接成星型的三相繞組，轉子繞組組成的磁極數與定子相同，繞線式轉子通過軸上的滑環和電刷在轉子回路中接入外加電阻。

二、異步電動機的工作原理

三相交流電流的電動機的定子繞組通入三相交流電，就會產生一個旋轉磁場，旋轉磁場的磁力線通過定子鐵芯、氣隙和轉子鐵芯構成回路。異步電動機轉子繞組導體由于相對于旋轉磁場運動，就會因切割磁力線而感應電動勢，因而轉子繞組就會流過電流。載流的轉子繞組導體在旋轉磁場中會受到電磁力的作用。在電磁力形成的電磁轉矩作用下，電動機轉子就沿著旋轉磁場的防風轉動起來。

三、電機的定期維護和保養

為了保證電機的正常工作，除了按操作規程正常使用、運行過程中注意正常監視和維護外，還應該進行定期檢查，做好電機維護保養工作。這樣就可以及時消除一些毛病，防止故障發生，保證電機安全可靠地運行。定期維護的時間間隔可根據電機的形式考慮使用環境決定。定期維護的內容如下。

1.清擦電機。及時清除電機機座外部的灰塵、油泥。如使用環境灰塵較多，最好每天清掃一次。

2.檢查和清擦電機接線端子。檢查接線盒接線螺絲是否松動、燒傷。

3.檢查各固定部分螺絲，包括地腳螺絲、端蓋螺絲、軸承蓋螺絲等。將松動的螺母擰緊。

4.檢查傳動裝置、檢查皮帶輪或聯軸器有無魄力、損壞，安裝是否牢固;皮帶及其聯結扣是否完好。

5.電機的自動設備，也要及時清擦外部灰塵，擦拭觸頭，檢查各接線部位是否有燒傷痕跡，接地線時候否良好。

6.軸承的檢查與維護。軸承在使用一段時間后應該清洗，更換潤滑脂或潤滑油。清洗和換油的時間，應隨電機的工作情況，工作環境，清潔程度，潤滑劑種類而定。一般每工作3-6個月，應該清洗一次，重新換潤滑脂，油溫較高時，或者環境條件差、灰塵較多的電機要經常清洗、換油。

7.絕緣情況的檢查。絕緣材料的絕緣能力因干燥程度不同而異，所以檢查電機繞組的干燥是非常重要的。電機工作環境潮濕、工作間有腐蝕性氣體等因素存在，都會破壞電絕緣，最常見的是繞組接地故障，即絕緣損壞，使帶電部分與機殼等不應帶電的金屬部分相碰。發生這種故障，不僅影響電機正常工作，還會危及人身安全，所以，電機在使用中，應經常檢查絕緣電阻，還要注意查看電機機殼接地是否可靠。

8.除了按上述幾項內容對電機進行定期維護外，運行一年后要大修一次。大修的目的在于，對電機進行一次徹底、全面地檢查、維護，增補電機缺少、磨損的元件，徹底消除電機內外的灰塵、污物，檢查絕緣情況，清洗軸承并檢查磨損情況。發現問題，及時處理。一般來說，只要使用正確，維護得當，發現故障及時處理，電機的工作壽命是很長的。

隨著人類的不斷發展，我相信電機一定在我們生活中扮演越來越重要的角色。