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優勢供應FAULHABER福爾哈貝電機3042W036C
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江蘇邱成機電有限公司

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電機在日常使用中需要正反轉，可以說電機的正反轉在廣泛使用。例如行車、木工用的電刨床、臺鉆、刻絲機、甩干機和車床等。

最初人們需要某種設備反轉需要將電機導線拆換，但這種方法在實際使用中繁瑣。后來，有一個聰明的人安裝了兩個閘刀通過切換閘刀來改變電機的正反轉。過了一段時間出現了倒順開關，這種接線比較簡單且體積也減小。由于受到觸點的限制，只能在小型的電機上得到廣泛使用。見圖1：

圖1 倒順開關接線圖

圖1 倒順開關接線圖

伴隨著接觸器的誕生，電機的正反轉電路也有了進一步的發展。可以更加靈活方便的控制電機的正反轉，并且在電路中增加了保護電路—互鎖和雙重互鎖。可以實現低電壓和遠距離頻繁控制。

電機的正反轉伴隨著電子技術的發展，相繼出現了PLC、單片機等也有了進一步的電路改善。并且在實際應用電路中增加了一些接近開關、光電開關等實現了雙向自動控制，為工業機器人的發展奠定了基礎。 [1] 

為了使電動機能夠正轉和反轉，可采用兩只接觸器KM1、KM2換接電動機三相電源的相序，但兩個接觸器不能同時吸合，如果同時吸合將造成電源的短路事故，為了防止這種事故，在電路中應采取可靠的互鎖，圖1為采用按鈕和接觸器雙重互鎖的電動機正、反兩方向運行的控制電路。

線路分析編輯 語音

線路分析如下：

一、正向啟動：　1、合上空氣開關QF接通三相電源　2、按下正向啟動按鈕SB3，KM1通電吸合并自鎖，主觸頭閉合接通電動機，電動機這時的相序是L1、L2、L3，即正向運行。繞組的一來一去才能組成回路，也就是磁極對數，是成對出現的，極就是磁極的意思，這些繞組當通過電流時會產生磁場，相應的就會有磁極。三相交流電機每組線圈都會產生N、S磁極，每個電機每相含有的磁極個數就是極數。由于磁極是成對出現的，所以電機有2、4、6、8……極之分 [2]  。

若三相交流電的頻率為50Hz,則合成磁場的同步轉速為50r/s,即3000r/min.如果電動機的旋轉磁場不止是一對磁極,進一步分析還可以得到同步轉速n

與磁場磁極對數p的關系:n=60f/p.f為頻率,單位為Hz.n的單位為r/min.

ns與所接交流電的頻率 (f)、電機的磁極對數(P)之間有嚴格的關系

ns=f/P，在中國，電源頻率為50HZ，所以二極電機的同步轉速為3000轉/分，四極電機的同步轉速為1500轉/分，以此類推。異步電機轉子的轉速總是低于或高于其旋轉磁場的轉速，異步之名由此而來。異步電機轉子轉速與旋轉磁場轉速之差（稱為轉差）通常在10%以內。由此可知，交流電機（不管是同步還是異步）的轉速都受電源頻率的制約。因此,交流電機的調速比較困難,好的辦法是改變電源的頻率，而以往要改變電源頻率是比較復雜的。所以70年代以前，在要求調速的場合，多用直流電機。隨著電力電子技術的發展，交流電動機的變頻調速技術已開始得到實用。

同步電動機的轉速=60*頻率/ 極對數,

異步電動機轉速=（60*頻率/ 極對數）×(1-轉差率)

另外，同等功率的電動機，轉速越大，輸出扭距越小

二、反向啟動：　1、合上空氣開關QF接通三相電源　2、按下反向啟動按鈕SB2，KM2通電吸合并通過輔助觸點自鎖，常開主觸頭閉合換接了電動機三相的電源相序，這時電動機的相序是L1、L3、L2，即反向運行。

三、互鎖環節：具有禁止功能在線路中起安全保護作用　1、接觸器互鎖：KM1線圈回路串入KM2的常閉輔助觸點，KM2線圈回路串入KM1的常閉觸點。當正轉接觸器KM1線圈通電動作后，KM1的輔助常閉觸點斷開了KM2線圈回路，若使KM1得電吸合，必須先使KM2斷電釋放，其輔助常閉觸頭復位，這就防止了KM1、KM2同時吸合造成相間短路，這一線路環節稱為互鎖環節。　2、按鈕互鎖：在電路中采用了控制按鈕操作的正反傳控制電路，按鈕SB2、SB3都具有一對常開觸點，一對常閉觸點，這兩個觸點分別與KM1、KM2線圈回路連接。例如按鈕SB2的常開觸點與接觸器KM2線圈串聯，而常閉觸點與接觸器KM1線圈回路串聯。按鈕SB3的常開觸點與接觸器KM1線圈串聯，而常閉觸點壓KM2線圈回路串聯。這樣當按下SB2時只能有接觸器KM2的線圈可以通電而KM1斷電，按下SB3時只能有接觸器KM1的線圈可以通電而KM2斷電，如果同時按下SB2和SB3則兩只接觸器線圈都不能通電。這樣就起到了互鎖的作用。

四、電動機正向（或反向）啟動運轉后，不必先按停止按鈕使電動機停止，可以直接按反向（或正向）啟動按鈕，使電動機變為反方向運行。

五、電動機的過載保護由熱繼電器FR完成。電機轉動時，定子繞組形成的旋轉磁場拖動轉子旋轉，而轉子中感應電流所產生的磁場也在定子繞組感應出反電勢，也就是我們說的感抗，起到阻止電機定子電流增加的作用。

如果電機堵轉了，上述反電勢也沒有了，電機就像接在電源中的一個電感元件，只有其自身的電阻和電感，自然電流會大大增加。電機運行時會產生反電動勢，這是消耗電壓的主要部分。堵轉時反電勢為零，所有電壓都加載在繞組上，所以電流很大。根據電機容量的大小和加工工藝不同，電機堵轉電流一般為電機額定電流的5-12倍

電機三相電的a相電流形狀

電機三相電的a相電流形狀

注意：電機是由逆變器控制的，輸出的電流波形是一個跟隨角度變化的正弦波，當電機被堵轉的時候，轉速為0，反饋的角度保持不變，電流波形由正弦電流變為直流。如果改變時，電流恰巧處于波峰，則電流將維持在這個值處，電流很大，很容易燒壞電機。極數反映出電動機的同步轉速，2極同步轉速是3000r/min，4極同步轉速是1500r/min，6極同步轉速是1000r/min,8極同步轉速是

電動機控制器可以由人工操作，也可以是遙控或是自動操作，可以只包括啟動及停止電動機的功能，也可以包括其他較復雜的功能。

電動機控制器可以用配合電動機的型式來分類，例如驅動永磁同步電動機、伺服電動機、串激或分激直流電動機，或是交流電動機。

電動機控制器會連接到電源，

可能是電池或是市電，也會有一些可以輸入或輸出（數位或類比）訊號的電路。

電機起動器

小電動機可以用開關或斷路器接到電源來啟動，大電動機需要配合特殊的切換單元，稱為電動機啟動器或電動機接觸器。當啟動時，在線直接起動（direct on line，簡稱DOL）的啟動器會直接將電動機接到電源。降壓啟動器、Y-Δ切換啟動器或軟啟動器會借由降電壓的電路將電源接到電動機，之后電壓會逐漸上升或分段上升。較小功率的電動機啟動器是一個人工操作的開關，較大的電動機或是需要遙控或是自動控制的應用，一般會使用磁性接觸器。中壓電源（約數千伏特）會用斷路器作為開關元件。

在線直接起動（direct on line，簡稱DOL）的電動機啟動器會將線電壓全部加到電動機端，這是簡單的電動機啟動器。在線直接起動的啟動器也可以包括保護元件。小功率的在線直接起動啟動器是用人工操作的，大功率的啟動器會用機電的接觸器（繼電器）來切換電動機電路，也有使用固態電子的在線直接起動啟動器。

若電動機啟動的高突入電流不會造成電源的過多電壓下降，此時就會使用在線直接起動的啟動器。啟動器可以配合的電動機功率也會受限于電源的能力。例如一些農村的電力設備可能會要求大于10kw的電動機使用減壓的電動機啟動器。

有時會用在線直接起動來啟動小型的水泵、壓縮機、風扇及輸送帶。像是鼠籠式電動機，電動機若用在線直接起動，加速在全速之前會有高啟動電流，約為滿載額定電流的6至7倍。為了減小突入電流，大電動機會用減速式電動機啟動器或是調速驅動器來減小啟動時電源的電壓下降。

可反向的電動機啟動器可以讓電動機正轉或是反轉。這類啟動器會包括二組在線直接起動的電路，分別針對正轉及反轉，并有機械或電氣上的互鎖，避免二個電路同時動作。三相電動機可以對調二相來達到反轉，單相的交流電動機或直流電動機需要其他的設備來達到反轉。

降壓起動器

可以用二個或是多個接觸器，在電動機啟動時提供較低的電壓。使用自耦變壓器或串聯電感，可以在電動機啟動時在端子輸入較低的電壓，減小啟動轉矩及突入電流，在電動機的速度到達額定轉速的一定比例時，起動器自動將電動機端子切換到正常電壓輸入。因為自耦變壓器及串聯電感只在啟動時有重壓的啟動電流流過，時間可能只有幾秒，因此其額定會比相同電流，連續使用下的額定要小。較低的電壓到正常電壓的切換可以用時間計時來切換，或是配合電流感測器，當電流開始下降時進行切換。Kornd?rfer自耦變壓器啟動器曾在1908年申請利。

調速驅動器

調速驅動器（adjustable-speed drive，簡稱ASD）或是變速驅動器 (variable-speed drive，簡稱VSD) 是一個可以調整機械負載工作速度的設備組。調速驅動器包括一個電動機、速度控制器或功率轉換器，再加上輔助的設備或是儀器。不過一般而言，驅動器（drive）只會用來指控制器。許多新型的調速驅動器也可以進行電動機緩起動。

智能控制器

智能控制器利用微處理器來控制電動機控制中用到的功率元件，也可以監控電動機的負載，將電動機的轉矩和負載相配合，其作法是降低給電動機的交流電電壓，同時降低電流及無效功率，因此若電動機長時間運作在輕載條件下，上述方式可以量測對能源效率的改善程度，此時產生的熱、噪音及振動也隨之降低

極數編輯 語音

八極電機就是轉子有8個磁極，2p=8,即此電機有4對磁極。一般汽輪發電機多為隱極式電機，極對數很少，一般為1、2對，而n=60f/p,所以他的轉速很高，可達3000轉（工頻），而水輪發電機的極數相當多，轉子結構為凸極式，工藝比較復雜，由于他的極數很多，所以它的轉速很低，可能只有每分幾轉！

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