交流马达与直流马达比较-.doc

交流马达与直流马达比较· 直流电动机〔DC Motor〕的好处为在控速方面比较简单，只须控制电压大小已可控制共转速，但此类电动机不宜在高温、易燃等环境下操作，而且由于电动机中需要以碳刷作为电流变幻器〔Commutator〕的部件〔有刷马达〕，所以需要定期清理炭刷磨擦所产生的污物无碳刷之马达称为无刷马达，相关于有刷，无刷马达因为少了碳刷与轴的摩擦因此较省电也比较宁静制作难度较高、价格也较高· 交流电动机〔AC Motor〕则可以在高温、易燃等环境下操作，而且不用定期清理碳刷的污物，但在控速上比较困难，因为控制交流电动机转速须要控制交流电的频率〔或使用感应马达，用增加内部阻力的方式，在相同交流电的频率下降低电动机转速〕，控制其电压只会影响电动机的扭力一般民用马达之电压有 110V和220V等两种，在工业应用还有380V或440V等型态[编辑] 原理· 马达的旋转原理的依据为佛来明左手定则，当一导线置放于磁场内，假设导线通上电流，则导线会切割磁场线使导线产生移动· 电流进入线圈产生磁场，利用电流的磁效应，使电磁铁在固定的磁铁内连续转动的装置，可以将电能转换成力学能· 与永久磁铁或由另一组线圈所产生的磁场互相作用产生动力· 直流马达的原理是定子不动，转子依互相作用所产生作用力的方向运动。

· 交流马达则是定子绕组线圈通上交流电，产生旋转磁场，旋转磁场吸引转子一起作旋转运动以下为直流电动机的工作原理图:此为一个简单的直流电〔D.C.〕电动机当线圈通电后，转子四周产生磁场，转子的左侧被推离左侧的磁铁，并被吸引到右侧，从而产生转动转子依靠惯性继续转动当转子运行至水平位置时电流变幻器将线圈的电流方向逆转，线圈所产生的磁场亦同时逆转，使这一过程得以重复直流马达的基本构造包括“电枢〞、“场磁铁〞、“集电环〞、“电刷〞1. 电枢:可以绕轴心转动的软铁芯缠绕多圈线圈2. 场磁铁:产生磁场的强力永久磁铁或电磁铁3. 集电环:线圈约两端接至两片半圆形的集电环，随线圈转动，可供改变电流方向的变向器每转动半圈〔180度〕，线圈上的电流方向就改变一次4. 电刷:通常使用碳制成，集电环接触固定位置的电刷，用以接至电源[编辑] 基本构造电动机的种类很多，以基本结构来说，其组成主要由定子〔Stator〕和转子〔Rotor〕所构成定子在空间中静止不动，转子则可绕轴转动，由轴承支撑定子与转子之间会有一定空气间隙，以保证转子能自由转动定子与转子绕上线圈，通上电流产生磁场，就成为电磁铁，定子和转子其中之一亦可为永久磁铁。

[编辑] 发展历史· 1835年，制作世界上第一台能驱动小电车的应用马达为美国一位铁匠达文波〔Thomas Davenport〕· 1870年代初期，世界上最早可商品化的马达由比利时电机工程师Zenobe Theophile Gamme所发明· 1888年，美国著名发明家尼古拉·特斯拉应用法拉第的电磁感应原理，发明交流马达，即为感应马达· 1845年，英国物理学家惠斯顿〔Wheatstone〕申请线性马达的专利，但原理于1960年代才被重视，而制定了有用性的线性马达，目前已被广泛在工业上应用· 1902年，瑞典工程师丹尼尔森利用特斯拉感应马达的旋转磁场观念，发明了同步马达· 1923年，苏格兰人James Weir French 发明三相可变磁阻型〔Variable reluctance〕步进马达· 1962年，藉霍尔元件之助，有用之DC无刷马达终于问世· 1980年代，有用之超音波马达开始问世[编辑] 应用发展以下皆以马达称呼· 依使用电源分类：名称特性直流马达〔DC motor〕使用永久磁铁或电磁铁、电刷、整流子等元件，电刷和整流子将外部所供应的直流电源，继续地供应给转子的线圈，并适时地改变电流的方向，使转子能依同一方向继续旋转。

交流马达〔AC motor〕将交流电通过马达的定子线圈，制定让四周磁场在不同时间、不同的位置推动转子，使其继续运转*脉冲马达电源经过数位IC芯片处理，变成脉冲电流以控制马达，步进马达就是脉冲马达的一种· 依构造分类〔直流与交流电源皆有〕：名称特性同步马达〔synchronous motor〕特点是恒速不变与不需要调速，起动转矩小，且当马达达到运转速度时，转速稳定，效率高异步马达〔induction motor〕感应马达特点是构造简单经用，且可使用电阻或电容调整转速与正反转，典型应用是风扇、压缩机、冷气机*可逆马达基本上与感应马达构造与特性相同，特点马达尾部内藏简易的刹车机构(摩擦刹车)，其目的为了借由加入摩擦负载，以达到瞬间可逆的特性，并可减少感应马达因作用力产生的过转量步进马达〔stepping motor〕特点是脉冲马达的一种，以一定角度逐步转动的马达，因采纳开回路〔Open Loop〕控制方式处理，因此不需要位置检出和速度检出的回授装置，就能达成准确的位置和速度控制，且稳定性佳伺服马达〔servo motor〕特点是具有转速控制准确稳定、加速和减速反应快、动作迅速〔快速反转、迅速加速〕、小型质轻、输出功率大〔即功率密度高〕、效率高等特点，广泛应用于位置和速度控制上。

线性马达〔linear motor〕具有长行程的驱动并能表现高精密定位能力其他旋转换流机〔Rotary Converter〕、旋转扩大机〔Rotating Amplifier〕等[编辑] 用途典型的感应电动机，应用非常广泛电动用途众多，大至重型工业，小至小型玩具都有其踪迹在不同的环境下都会选择不同类型的电动机，以下是一些例子：· 制风设备, 例如电风扇· 电动玩具车、船等· 升降机, 电梯· 以电力推动的交通工具, 例如地下铁路, 电车· 汽车、喷射机及直升机的起动马达〔starter motor〕· 工厂与大卖场的运输带· 公共汽车上的电动自动门· 电动卷闸民生用品· 光驱· 打印机· 洗衣机· 水泵· 磁盘机· 电动刮胡刀· 录音机· 录影机· CD唱盘工业与商业用途· 快速电梯· 工作母机〔如:机床〕· 纺织机· 搅拌机[编辑] 附加资料· 电动机与发电机原理基本一样，分别在能量转化的方向不同，发电机是借由负载(如水力、风力)将机械能、动能转为电能，假设没有负载，发电机不会有电流流出· 电动机和电力电子、微控器配合已形成一新学门，称为电动机控制· 在使用马达前需先了解其使用的电源是直流电还是交流电，如果是交流电，还需知道它是三相还是单相的交流电，接错电源会导致不必要的损失和危险。

· 马达转动后假设没有接负载或负载很轻使得马达转速快，则感应电动势较强，此时马达两端电压为，电源提供电压减去感应电压，因此电流减弱假设马达的负载很重，转速慢则相对感应电动势较小，也因此电源需提供较大电流〔功率〕以对应所需的较大功率来输出／作功[编辑] 术语· 输出：指马达在单位时间内可进行的工作，并依马达的运转速度及转矩来决定 o 额定输出:马达在额定电压，额定频率下能发挥其最合格特性，并同时连续产生的各种能量输出，如运转速度或转矩等数值通常马达铭牌上会表示额定输出之数值亚洲通常以瓦特(W)为单位，欧美则使用马力(HP)o 额定功率〔容量〕：额定输出之功率(瓦特)o 马力:马达输出功率的单位之一为马力〔Horse power，简称HP〕，1马力〔HP〕=746瓦特〔Watts〕· 额定电压：使用时所能容许的输入电压，使用超过此额定电压时，通常马达仍可运转，但其电容器之使用寿命会显著缩短，甚至长期运转后产生高热而烧毁使用单位以V(伏特)表示· 转矩 o 启动转矩：指马达启动时瞬间产生的转矩，马达假设受比此一转矩更大的摩擦抑止负载，则马达将无法启动也称为起始转矩o 停止转矩：指马达在一定电压、一定频率下所能输出之最大转矩，一旦所承载之负载超越此转矩范围，马达立即停止。

o 额定转矩：指马达在额定电压、额定频率下可连续产生额定输出时的转矩即为额定运转速度时候所产生的转矩· 转速 o 额定运转速度：指马达做额定输出时的运转速度，为马达在无故障下使用之理想的运转速度o 无附载运转速度：指马达在无负载状态下的运转速度o CW/CCW：指马达的运转方向CW为从出力轴端看之顺时针方向，而CCW则为逆时针方向之运转[编辑] 故障判别级处理方法故障征状故障原因处理方式电动机无法启动，但用手动后可以运转1.离心开关接触不良2.启动线圈短路或连接不良1.改换离心开关或用砂纸磨其接头2.检查气动线圈是否断裂电动机无法启动，用手动后同样无法运转1.没有电源2.电路断线3.运转线圈断线4.转轴弯曲5.转子与定子接触1.检查电源2.检查电路3.修理运转线圈4.调整或改换转轴5.改换轴承转速慢于正常转速1.电源电压太低2.轴承太紧，或负载太大1.检查电源电压是否正常供应2.改换轴承，减轻负担1.过载2.线圈短路3.线圈接地4.运转线圈与启动线圈间短路5.轴承磨损严重1.减轻负担2.检查短路点再加以绝缘3.将接地点隔离4.检查短路点再加以绝缘5.改换轴承[编辑] 参看· 发电机· 马达。