电动机的发展前景和选择(可编辑修改word版)

机电工程系

毕

业

论

文

论文题目:电动机的发展前景与选择

姓名：张辉洁

学号： 0962930158

班级：09 机电（2）班

院系：机电工程系

指导教师：王海彦

摘要

近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，中、小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。特别是在乡镇企业及家用电器中，更需要有大量的中、小功率电动机。由于这种电动机的发展及广泛的应用，它的使用、保养和维护工作也越来越重要。

电动机机应用广泛，种类繁多、性能各异，分类方法也很多。

本文主要介绍了电动机技术发展及选择

目录

摘要....................................................... 引言........................................................ 第一章电动机分类、发展现状及未来............................

1.1 电动机分类.........................................

1.2 电动机技术发展现状.................................

1.3 电动机的未来........................................

第二章电动机的工作原理...................................

2.1 三相异步电动机的结构及工作原理.....................

2.2 三相异步电动机的结构.................................

第三章电动机的选择

3.1 电动机种类、型式、额定转速、额定电压的选择. . . . . .

3.2 连续工作制电动机容量的选择. . . . . . . . . . . . . . .

3.3 短时工作制电动机容量的选择. . . . . . . . . . . . . . .

3.4 断续周期工作制电动机容量的选择. . . . . . . . . . . . .

3.5 电动机容量选择的工程方法. . . . . . . . . . . . . . . .

总结…………………………………………………………………………

参考文献……………………………………………

绪言

转瞬间三年的大学生活即将结束，回忆在驻马店职业技术学院的日子里，是那样丰富多彩。在这个大学校园里，使我们不仅学到了知识，也学到了即将踏入社会的我们，如何面对这样一个竞争激烈的时代，如何在竞争激烈的社会大潮中立足、生存、发展。作为一名高职毕业生，一名学习电气专业并取得高级电工证的毕业生，首先要给自己一个准确的定位。只有把心态摆正，把定位作准确，才能实现将来的理想得到发展的道路，我给自己的定位是一名普通的技术工人。

在驻马店职业技术学院学习的三年里，我学习了大量的电气专业理论知识，也考取了高级电工证等职业资格证书，成为一名准技术工人。但是在这样的社会中，不一定你拥有多少证书，你就一定得到发展，你必须还有一定的手上和脑子里的真东西，必须有过硬的操作能力。

在两年的生活学习中，我们接触最多的就是电动机，我一直想找一个机会

来整理一下两年来学的东西，今天就借这个机会来写一写我所了解的关于电动

机的一些知识。

电动机是一种实现机、电能量转换的电磁装置。常见的电动机可分为交流

电动机和直流电动机。

电动机是随着生产力的发展而发展的，反过来，电动机的发展也促进了社

会生产力的不断提高。从 19 世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生

产机械的原动机，一个多世纪以来，虽然电动机的基本结构变化不大，但是电

动机的类型增加了许多，在运行性能，经济指标等方面也都有了很大的改进和

提高，而且随着自动控制系统和计算机技术的发展，在一般旋转电动机的理论

基础上又发展出许多种类的控制电动机，控制电动机具有高可靠性﹑好精确度﹑

快速响应的特点，已成为电动机学科的一个独立分支。

单相电机不能理解为直流电机.交流电机分单相电动机和三相电动机.没有

两相电机.

一、三相异步电动机的旋转原理

三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场，三相异步电动机

的定子绕组就是用来产生旋转磁场的。我们知道，三相电源相与相之间的电压

在相位上是相差 120 度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互

差120 度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转

磁场，定子绕组产生旋转磁场后，转子导体（鼠笼条）将切割旋转磁场的磁力

线而产生感应电流，转子导条中的电流又与旋转磁场相互作用产生电磁力，电

磁力产生的电磁转矩驱动转子沿旋转磁场方向旋转起来。一般情况下，电动机

的实际转速低于旋转磁场的转速不同步。为此我们称三相电动机为异步电动机。

二、单相交流电动机的旋转原理

单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的。

单相电不能产生旋转磁场.要使单相电动机能自动旋转起来，我们可在定子中加

上一个起动绕组，起动绕组与主绕组在空间上相差 90 度，起动绕组要串接一个

合适的电容，使得与主绕组的电流在相位上近似相差 90 度，即所谓的分相原理。这样两个在时间上相差 90 度的电流通入两个在空间上相差 90 度的绕组，将会在空

间上产生（两相）旋转磁场，在这个旋转磁场作用下，转子就能自动起动。

第一章电动机分类、发展现状及未来

1.1电动机分类

电动机机应用广泛，种类繁多、性能各异，分类方法也很多。

1.根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。

2.电动机按结构及工作原理可分为异步电动机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。

3.电动机按起动与运行方式可分为电容起动式电动机、电容运转式电动机、电容起动运转式电动机和分相式电动机。

按用途分类。电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动机又分为电动工具用电动机、家电用电动机及其它通用小型机械设备用电动机。控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。

4.电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机和绕线转子感应电动机。

5.电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。

1.2电动机技术发展现状

电动机是一种实现机、电能量转换的电磁装置。它是随着生产力的发展而发展的，反过来，电动机的发展也促进了社会生产力的不断提高。从 19 世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机，一个多世纪以来，虽然电动机的基本结构变化不大，但是电动机的类型增加了许多，在运行性能，经济指标等方面也都有了很大的改进和提高，而且随着自动控制系统和计算机技术的发展，在一般旋转电动机的理论基础上又发展出许多种类的控制电动机，控制电动机具有高可靠性﹑好精确度﹑快速响应的特点，已成为电动机学科的一个独立分支。

电动机的功能是将电能转换成机械能，它可以作为拖动各种生产机械的动力，是国民经济各部门应用最多的动力机械。

在现代化工业生产过程中，为了实现各种生产工艺过程，需要各种各样的生产机械。拖动各种生产机械运转，可以采用气动，液压传动和电力拖动。由于电力拖动具有控制简单﹑调节性能好﹑耗损小﹑经济，能实现远距离控制和自动控制等一系列优点，因此大多数生产机械都采用电力拖动。

按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系统和交流电力拖动

系统两大类。

纵观电力拖动的发展过程，交、直流两种拖动方式并存于各个生产领域。在交

流电出现以前，直流电力拖动是唯一的一种电力拖动方式，19 世纪末期，由于

研制出了经济实用的交流电动机，致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应用，但随着生产技术的发展，特别是精密机械加工与冶金工业生产过程的进步，对电

力拖动在起动，制动，正反转以及调速精度与范围等静态特性和动态响应方面

提出了新的，更高的要求。由于交流电力拖动比直流电力拖动在技术上难以实

现这些要求，所以 20 世纪以来，在可逆，可调速与高精度的拖动技术领域中，相当时期内几乎都是采用直流电力拖动，而交流电力拖动则主要用于恒转速系统。

虽然直流电动机具有调速性能优异这一突出特点，但是由于它具有电刷与换向

器（又称整流子），使得他的故障率较高，电动机的使用环境也受到了限制

（如不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用），其电压等级，额定转速，单机

容量的发展也受到了限制。所以，在 20 世纪 60 年代以后，随着电力电子技术

的发展，半导体交流技术的交流技术的交流调速系统得以实现。尤其是 70 年代以来，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，为交流电力拖动的广泛应用创

造了有利条件。诸如交流电动机的串级调速，各种类型的变频调速，无换向器

电动机调速等，使得交流电力拖动逐步具备了调速范围宽，稳态精度高，动态

响应快以及在四象限做可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面完全可与

直流电力拖动媲美。除此之外，由于交流电力拖动具有调速性能优良，维修费

用低等优点，将广泛应用于各个工业电气自动化领域中，并逐步取代直流电力

拖动而成为电力拖动的主流。

1.3电动机的未来

经历了 100 多年的技术发展，电动机自身的理论基本成熟。随着电工技术的发展，对电能的转换、控制以及高效使用的要求越来越高。电磁材料的性能不断提高，电工电子技术的广泛应用，为电动机的发展注入了新的活力。

未来电动机将会沿着体积更小、机电能量转换效率更高、控制更灵活的方向继

续发展。

第二章电动机的工作原理

2.1三相异步电动机的结构及工作原理

目前较常用的主要是交流电动机，它可分为三相异步电动机和单相交流电动机两种。第一种多用在工业上，而第二种多用在民用电器上。下面以三相异步电动机为例介绍电动机的工作原理。

2.1.1三相异步电动机的结构

三相异步电动机的结构主要由两个部分组成，一是固定不动的部分（简称定子），二是可以自由旋转的部分（简称转子）。定子与转子之间有一个很小的气隙。此外，还有机座、端盖轴承、接线盒、风扇等其他部分。

异步电动机根据转子的绕组的结构不同，可分为鼠笼式和绕线式两种。鼠笼式异步电动机的转子绕组本身自成闭合回路，整个转子形成一个坚实的整体，其结构简单牢固、运行可靠、价格便宜，应用最为广泛，小型异步电动机绝大部分属于这类。绕线式异步电动机的结构比鼠笼式复杂，但启动性能较好，需要时还可以调节电动机的转速。三相鼠笼式异步电动机的结构。

1.定子

定子是用来产生旋转磁场的，主要由定子铁心、定子绕组和机座等部分组成。鼠笼式和绕线式异步电动机的定子结构是完全一样的。

2.转子

如图转子是异步电动机的转动部分，它在定子绕组旋转磁场的作用下获得一定的转矩而旋转，通过联轴器或皮带轮带动其他机械设备做功。转子由转子铁心、转子绕组和转轴等部分组成。

3.机座

机座是电动机的外壳和支架，它的作用是固定和保护定子铁心、定子绕组并支撑端盖，所以要求机座具有足够的机械强度和刚度，能承受运输和运行过程中的各种作用力。

中、小型异步电动机通常采用铸铁机座，定子铁心紧贴在机座的内壁，电动机运行时铁心和绕组产生的热量主要通过机座表面散发到空气中去，因此，为了增加散热面积，在机座表面装有散热片。

对大型异步电动机，一般采用钢板焊接机座，此时为了满足通风散热的要求，机座内表面与铁心隔开适当距离，以形成空腔，作为冷却空气的通道。

对称三相交流电流通入对称三相绕组时，便产生一个旋转磁场。下面选取各相电流出现最大值的几个瞬间进行分析。如图

当=0°时，U 相电流达到正最大值，电流从首端 U

1流入，用表示，从末端 U

2

流

出，用⊙表示；V 相和W 相电流均为负，因此电流均从绕组的末端流入，首端流

出，故末端 V

2和W

2

应填上，首端 V

1

和W

1

应填上⊙，合成磁场的轴线正好位于 U相

绕组的轴线上。

当=120°时，V 相电流为正的最大值，因此 V 相电流从首端 V

1

流入，用表示，

从末端 V

2流出，用⊙表示。U 相和 W 相电流均为负,则 U

1

和W

1

端为流出电流，

用⊙表示，而 U

2和W

2

为流入电流，用表示，此时合成磁场的轴线正好位于 V 相绕

组的轴线上，磁场方向已从=0°时的位置沿逆时针方向旋转了120°。

当 =240°和=360°时，合成磁场的位置。当=360°时，合成磁场的轴线正好位于 U 相绕组的轴线上，磁场方向从起始位置逆时针方向旋转了360°，即电流变化一个周期，合成磁场旋转一周。

由此可见，对称三相交流电流通入对称三相绕组所形成的磁场是一个旋转磁场。旋转的方向从U→V→W，正好和电流出现正的最大值顺序相同，即由电流超前相转向电流滞后相。

如果三相绕组通入负序电流，则电流出现正的最大值的顺序是U→W→V。通过图解法分析可知，旋转磁场的旋转方向也为U→W→V。

综上分析可知，三相异步电动机转动的基本工作原则是：

(1)三相对称绕组中通入三相对称电流产生圆形旋转磁场，其转速为异步转速且

n=60f/p

式中：f 为电源频率，单位为Hz；p 为电机极对数。

(2)转子导体切割旋转磁场产生感应电动势和电流。

(3)转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，从而形成电磁转矩，驱使电

）。异步电动机的转速不可能达到动机转子转动，其转速（）小于同步转速（

1

定子旋转磁场的转速，即同步转速，因为如果到达同步转速，则转子导体与旋转磁场之间没有相对运动，随之在转子导体中不能感应出电势和电流，也就不能产生推动转子的电磁力。因此，异步电动机的转速总是低于同步转速，即两种转速之间总是存在差异，异步电动机因此而得名。又因为异步电动机转子电流是通过电磁感应作用产生的，所以又称为感应电动机。

（4）异步电动机的旋转方向始终与旋转磁场的旋转方向一致，而旋转磁场的方向又取决于异步电动机的三相电流相序，因此，三相异步电动机的转向与电流的相序一致。要改变转向，只要改变电流的相序即可，即任意对调电动机的两根电源线，便可使电动机反转。

2.2三相异步电动机的结构

1.定子结构：

交流电机（包括异步机和同步机）其定子结构相同。

定子铁芯：是磁路的一部分

用0.5mm 硅钢片迭成，

且片间绝缘

定子绕组：绝缘漆包线制成，

用于通三相交流电源

定子铁芯槽内嵌放三相绕组：

2.转子结构

转子铁芯：用 0.5mm 硅钢片迭成，且片间绝缘。

第三章电动机的选择

3.1.电动机选择的基本内容

选择电动机的内容：种类、型式、额定转速、额定电压、额定功率（容量）。正确选择电动机容量的原则：

完全满足生产机械对电动机提出的功率、转矩、转速、以及起动、调速制动和过载等要求，电动机在工作过程中能充分被利用，而且还不超过国家标准所规定的温升

3.2.电动机种类的选择

选择依据：由机械特性、调速情况与起动性能、维护及价格、工作方式（连续、短时、断续周期工作制）决定。

（1）当生产机械对电动机的起动、制动、调速性能要求不高时，应尽量采用交流电机：①对于负载平稳，且无要求的的长期工作制机械，应选

用鼠笼型电动机；②若要求电机具有较好的起动性能，应采用双鼠笼

或深槽式等高起动转矩的异步电动机；③对于具有有级调速的生产机

械，应采用鼠笼型多速异步电动机：④对于电梯、桥式起重类机械要

求限制起动电流与提高起动转矩，应采用绕线式异步电动机；⑤对于

功率较，又不需要调速的生产机械，且长期工作应采取同步电动机。

（2）当起动、制动、调速等性能采用交流电动机无法满足时，则采用直流电动机或晶阀管——直流电动机（KZ-D）系统。

（3）随着交流调速系统的不断发展，交流调速性能一定会赶上直流调速系统，因此，以后可以普遍使用交流电动机了。

3.3.电动机外型结构的选择

（1）开启式：用于干燥和清洁的环境中。

（2）防护式：用于干燥和灰尘不多，没有腐蚀性、爆炸性气体存在的环境中。（3）封闭式：适用于潮湿、多灰尘、易受风雨侵蚀等恶劣环境中。

（4）密封式：电动机密封程度高，可以浸在液体中适用，如潜水电动机。（5）防爆式：适用于有爆炸危险的环境中。

3.4.电动机额定转速的选择

（1）电动机连续工作，很少起动、制动或翻转。

可以从设备的初期投资，占地面积和维护费用方面，就不同的传动比进

行比较来确定合适的额定转速

（2）电动机经常起动、制动或翻转，但过度过程的持续时间对生产效率影响

不大。

考虑初期投资外，还要根据过渡时期的能量消耗为最小的的条件来确定

合适的额定电流。

（3）电动机经常起动、制动或正反转，过渡持续时间对生产影响较大、主要根据过渡过程持续时间最短的条件来选择额定转速

3.5.电动机额定电压的选择

（1）交流电动机的额定电压按供电电网的情况进行选择。电压等级分为 380V 、3KV、6KV、10KV。对于△/Y接法的电动机可以用 220/380、380/660 两种功率

较大的电动机采用高压供电。

（2）直流电动机的额定电压也要与电源电压相配合。常用的电压等级有：110V、220V、440V，大功率电动机采用 600～800V，甚至 1000V 供电。

3.6电动机工作制的选择

根据电动机工作方式选择电动机的工作制。国产电动机按发热和冷却情况不同，分为九种工作制。如连续工作制、短时工作制、断续周期工作制等。

3.7电动机型号的选择

国产电动机为了满足生产机械的不同需要，做成许多再结构型式、应用范围、性能水平等各异、功率按一定比例递增并成批生产的系列产品，并冠以规定的产品型号。例如 Y 系列电动机是 20 世纪 80 年代设计的封闭型笼型三相异步电动机；YR 系列为绕线型三相异步电动机；YD 系列为三相多速异步电动机；YB 系列是防爆型三相异步电动机；T 系列为三相同步电动机；Z 系列为直流电动机等等。

结论

电动机从发展至今，一代代的产品的问世，都是围绕着基本的工作原理而开发的，如何去运行和维护电动机是我们目前主要工作的重中之重。

电动机在我国的经济建设中担当着重要的角色，随着我国加入 WTO 后，我国电动机行业所面临的国际社会的巨大竞争压力和挑战日益加剧。从节约能源，保护环境出发，高效率电动机是目前国际发展的趋势。这样看来，推广中国的高效率电动机是非常有必要的。

结束语

这段时间经过老师和同学的帮助终于做出咯这篇论文。虽然我的作品还不是非常成熟.有许多的不足。但我从接到题目到完成论文。其中翻看咯许多书籍也有和同学讨论的结果。

在这之中我把我大学 4 年里所学到的所懂得的。都体现到了其中.

人生漫漫，匆匆 4 年大学就过去咯。学习机电一体化虽然很枯燥。但有老师的帮助和关照过的非常充足。学习到许多有用的知识。对我的大学生活划上完

美的句号。从这里走出，对我的人生来说是一个新的起点，要把所学到的知识放到实践之中。可能挑战会很大，但我不会气馁。

参考文献

1《电动机的使用与维修》

2《电动机原理与实用技术》

3《电机与变压器》