电机在包装，食品和饮料，制造业，医疗和机器人等众多行业的许多运动控制功能中发挥着关键作用。我们大家可以根据功能，尺寸，扭矩，精度和速度要求从几种电机类型中进行选择。

  众所周知，电机是传动以及控制管理系统中的重要组成部分，随着现代科学技术的发展，电机在实际应用中的重点慢慢的开始从过去简单的传动向复杂的控制转移;尤其是对电机的速度、位置、转矩的精确控制。但电机根据不同的应用会有不同的设计和驱动方式，现逐步介绍电机中最有代表性、最常用、最基本的电机——控制电机和功率电机以及信号电机,下面介绍下较常用的控制电机

  控制电机主要是应用在精确的转速、位置控制上，在控制管理系统中作为“执行机构”。可分成伺服电机、步进电机、力矩电机、开关磁阻电机、直流无刷电机等几类。

  伺服电机能控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特征是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。

  伺服电机有直流和交流之分，最早的伺服电机是一般的直流电机，在控制精度不高的情况下，才采用一般的直流电机做伺服电机。当前随着永磁同步电机技术的快速的提升，绝大部分的伺服电机是指交流永磁同步伺服电机或者直流无刷电机。

  伺服电机在封闭的环里面使用。就是说它随时把信号传给系统，同时把系统给出的信号来修正自己的运转，伺服电机也可用单片机控制。

  其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。

  步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移线位移的电动机。每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。因此，步进电动机又称脉冲电动机。

  步进电机基于最基本的电磁铁原理，它是一种可以自由回转的电磁铁，其动作原理是依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩。其原始模型是起源于1830年至1860年间。1870年前后开始以控制为目的的尝试，应用于氢弧灯的电极输送机构中。这被认为是最初的步进电机。

  1923年，James Weir French发明三相可变磁阻型（Variable reluctance），此为步进电机前身。二十世纪初，步进电机大范围的应用在了电话自动交换机中。由于西方资本主义列强争夺殖民地，步进电机在缺乏交流电源的船舶和飞机等独立系统中得到了广泛的使用。二十世纪五十年代后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，对于数字化的控制变得更加容易。到了八十年代后，由于廉价的微型计算机以多功能的姿态出现，步进电机的控制方式灵活性更好多样。

  目前，很常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。

  步进电机和普通电机的区别主要就在于其脉冲驱动的形式，正是这个特点，步进电机可以和现代的数字控制技术相结合。但步进电机在控制精度、速度变化范围、低速性能方面都不如传统闭环控制的直流伺服电机;所以主要使用在在精度要求不是特别高的场合。

  步进电机具有结构相对比较简单、可靠性高和成本低的特点，所以步进电机大范围的应用在生产实践的所有的领域;尤其是在数字控制机床制造领域，由于步进电机不需要A/D转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以一直被认为是最理想的数控机床执行元件。

  步进电机也可以用在其他的机械上，比如作为自动送料机中的马达，作为通用的软盘驱动器的马达，也能应用在打印机和绘图仪中。

  由于步进电机存在空载启动频率，所以步进电机可以低速正常运作，但若高于一定速度时就无法启动，并伴有尖锐的啸叫声;不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大，细分数越大精度越难控制;并且，步进电机低速转动时有较大的振动和噪声。

  一种扁平型多极永磁直流电机。其电枢有较多的槽数、换向片数和串联导体数，以降低转矩脉动和转速脉动。力矩电机有直流力矩电机和交流力矩电机两种。

  该类型电机的自感电抗很小，所以响应性较好;其输出力矩与输入电流成正比，与转子的速度和位置无关;它可以在接近堵转状态下直接和负载连接低速运行而不用齿轮减速，所以在负载的轴上能产生很高的力矩对惯性比，并能消除由于使用减速齿轮而产生的系统误差。

  分为同步和异步两种，目前常用的是鼠笼型异步力矩电机，它具有低转速和大力矩的特点。一般地，在纺织工业中常常使用交流力矩电机，其工作原理和结构和单相异步电机的相同，但是由于鼠笼型转子的电阻较大，所以其机械特性较软。

  在生活方面，电动产品的应用数不胜数。风扇，刮胡刀等。宾馆中的自动门、自动门锁、自动窗帘都用到直流电机，直流电机大范围的应用于飞机、坦克、雷达等武器装备中。直流电机还大范围的应用于机车牵引，如铁路机车直流牵引电机、地铁机车直流牵引电机、机车直流辅助电机、矿用机车直流牵引电机、船用直流电机等。

  异步电动机是基于气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩而实现能量转换的一种交流电机。异步电动机一般为系列新产品，品种规格繁多，其在所有的电动机中应用最为广泛，需量最大；目前，在电力传动中大约有90%的机械使用交流异步电动机，所以，其用电量约占总电力负荷的一半以上。

  异步电动机具有结构相对比较简单，制造、使用和维护方便，运行可靠以及质量较小，成本较低等优点。并且，异步电机有较高的运行效率和较好的工作特性，从空载到满载范围内接近恒速运行，能满足大多数工农业生产机械的传动要求。异步电动机主要大范围的应用于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备、矿山机械、轻工机械、农副产品加工机械等大多数工农生产机械以及家用电器和医疗器械等。

  在异步电动机中较为常见的是单相异步电动机和三相异步电动机，其中三相异步电动机是异步电动机的主体，三相异步电动机可用于驱动各种通用机械如压缩机、水泵、破碎机、切削机床、运输机械及别的机械设备，在矿山。机械。冶金、石油、化工、电站等各种工矿企业中作原动机用。

  多用于传动鼓风机、磨煤机、轧钢机、卷扬机的电动机应在订货时提供有关技术资料，并要签订技术协议，作为电机特殊设计的依据，以确保电动机的可靠运行。而单相异步电动机通常用于三相电源不方便的地方，大部分是微型和小容量的电机，在家用电器中应用比较多，例如电扇、电冰箱、空调、吸尘器等。

  当向三相定子绕组中通入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。由于转子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感应电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。

  同步电动机就是在交流电的驱动下，转子与定子的旋转磁场同步运行的电动机。同步电动机的定子和异步电动机的完全一样；但其转子有“凸极式”和“隐极式”两种。凸极式转子的同步电动机结构相对比较简单、制造方便，但是机械强度较低，适用于低速运行场合；隐极式同步电动机制造工艺复杂，但机械强度高，适用于高速运行场合。同步电动机的工作特性与所有的电动机一样，同步电动机也具有“可逆行”，即它能按发电机方式运行，也可以按电动机方式运行。

  同步电动机大多数都用在大型机械，如鼓风机、水泵、球磨机、压缩机、轧钢机以及小型、微型仪器设施或者充当控制元件；其中三相同步电动机是其主体。此外，还可以当调相机使用，向电网输送电感性或者电容性无功功率。

  综上所述，相比于同步电动机，异步电动机具有结构相对比较简单，制造、使用和维护方便，运行可靠以及质量较小，成本较低等优点。并且，异步电机有较高的运行效率和较好的工作特性，从空载到满载范围内接近恒速运行，能满足大多数工农业生产机械的传动要求。异步电动机主要大范围的应用于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备、矿山机械、轻工机械、农副产品加工机械等大多数工农生产机械以及家用电器和医疗器械等。

  一种新型调速电机，结构极其简单且坚固，成本低，调速性能优异，是传统控制电机强有力竞争者，具有强大的市场潜力。但目前也存在转矩脉动、运行噪声和振动大等问题，需要一段时间去优化改良以适应实际的市场应用。

  无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。无刷电机是指无电刷换向器（或集电环）的电机，又称无换向器电机。早在十九世纪诞生电机的时候，产生的实用性电机就是无刷形式，即交流鼠笼式异步电动机，这种电动机得到了广泛的应用。

  但是，异步电动机有许多无法克服的缺陷，以致电机技术发展缓慢。上世纪中叶诞生了晶体管，因而采用晶体管换向电路代替电刷与换向器的直流无刷电机就应运而生了。这种新型无刷电机称为电子换向式直流电机，它克服了第一代无刷电机的缺陷。

  无刷直流电机为减少转动惯量，一般会用“细长”的结构。无刷直流电机在重量和体积上要比有刷直流电机小的多，相应的转动惯量能够大大减少40%—50%左右。由于永磁材料的加工问题，致使无刷直流电机一般的容量都在100kW以下。

  直流无刷驱动器包括电源部及控制部：电源部提供三相电源给电机，控制部则依需求转换输入电源频率。

  直流无刷电机是同步电机的一种，也就是说电机转子的转速受的速度及转子极数(p)影响：n=60．f / p。在转子极数固定情况下，改变定子旋转磁场的频率就能改变转子的转速。直流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器)，控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正，以期达到接近直流电机特性的方式。也就是说直流无刷电机能够在额定负载范围内当负载变化时仍能控制电机转子维持一定的转速。

  直流电动机是出现最早的电动机，大约在19世纪末，其大致可分为有换向器和无换向器两大类。直流电动机有较好的控制特性直流电动机在结构、价格、维护方面都不如交流电动机，但是由于交流电动机的调速控制问题一直未得到很好的解决方案，而直流电动机具有调速性能好、起动容易、能够载重起动等优点，所以目前直流电动机的应用仍然很广泛，尤其在可控硅直流电源出现以后。

  a、电机参数：要先了解电机的规格型号、功能特性、防护型式、标称电压、额定电流、额定功率、电源频率、绝缘等级等。这一些内容基本能给用户正确选择保护器提供了参考依据。

  b、环境条件：主要指常温、高温、高寒、腐蚀度、震动度、风沙、海拔、电磁污染等。

  c、电机用途：主要指拖动机械设备要求特点，如风机、水泵、空压机、车床、油田抽油机等不同负载机械特性。

  d、控制方式：控制模式有手动、自动、就地控制、远程控制、单机独立运行、生产线集中控制等情况。启动方式有直接、降压、星角、频敏变阻器、变频器、软起动等。

  e、别的方面：用户对现场生产监护管理情况，非正常性的停机对生产影响的严重程度等。

  单相异步电动机由于只需要单相交流电，使用起来更便捷、应用广泛，有结构相对比较简单、成本低廉、噪声小、对无线电系统干扰小等优点，单相异步电动机是由单相交流电源供电的旋转电机,其定子绕组为单相。当接入单相交流电时 ,它在定转子气隙中会产生一交变脉动磁场 ,所以单相异步电动机不能自启动，通常要电容协助启动

  带有离心开关的电机，如果电不能在很短时间内启动成功，那么绕组线圈将会很快烧毁。

  电容值：双值电容电机启动电容容量大，运行电容容量小，耐压一般大于400 V。

  在交流电机中，当定子绕组通过交流电流时，建立了电枢磁动势，它对电机能量转换和运行性能都有很大影响。所以单相交流绕组通入单相交流产生脉振磁动势，该磁动势可分解为两个幅值相等、转速相反的旋转磁动势和，从而在气隙中建立正转和反转磁场和。这两个旋转磁场切割转子导体，并分别在转子导体中产生感应电动势和感应电流 。

  （3）由于反向转矩存在，使合成转矩也随之减小，故单相异步电动机的过载能力较低。

  六根线=三个电机绕组=三个首端+三个尾端，万用表测量同绕组首尾端相通，即：U1—U2，V1—V2，W1—W2。

  电机的星形接法是将各相绕组的一端都接在一点上，而它们的另一端作为引出线，分别为三个相线。星形接时，线倍，而线电流等于相电流。

  三相异步电动机三个绕组一般用U、V、W三个字母表示，位置如上图所示，这里必须要格外注意的是绕组的接线组并不是上下对应的，而是错开的，三相异步电机基本都是这样的，所以大家最好把这一个位置记住；错开的原因是△接线时较为方便，接线时只需要通过连接片（如图所示）把接线柱上下连接起来就可以了，如果不错开接成△接法就挺麻烦了；图中的另一种接法就是Y形接法，通过连接片把三个接线柱横着联结起来。这两种接法接线方式，总结下就是△竖着接线，Y形横着接线；

  上图是一个电机的铭牌，能够准确的看出△和Y形接法的电压分别是220V和380V，还有另一种常用电机△和Y形接法的电压分别是380V和660V；Y形接法的电压是△接法电压的根号三倍。这两种接法的功率是一样的，P=UI，因为△接法电压小，所以△接法的电流就大，同理Y形接法的电流小；所以工程上多选用Y形接法，因为Y形接法的电流小，在选择导线时，导线可以细一些，可以省一部分钱，比较经济。

  答案是不能互换，这是由电机内部绕组的决定的，某一个电机制造好之后，它的绕组所能承受的电压和电流也就确定了。我们以上面的铭牌为例进行说明，这个电机正常工作时它的绕组能长时间承受的电压就是220V，△接法时线电压等于相电压（PS：三相设备提到的电压和电流没有说明时，默认都是线V都是线电压。关于什么是线电压和相电压，以及它们的关系，将在后面的文章中给我们讲述解答，关注不迷路哦），所以每一相绕组的电压是220V；Y形接法时，线电压等于根号三倍的相电压，所以每一相绕组的电压是380除以根号三，也是220V；所以不能接反。>

  一是当△接法接380V时，这时相电压高到约1.73倍，相当于电机过压，超过了绕组所承受的电压，可能会引起电机绕组绝缘击穿，长时间运行必然烧毁电机；>

  3、由于电机启动电流与电源电压成正比，而此时电网提供的启动电流只有全电压启动电流的1/√3，因此其启动力矩也只有全电压启动力矩的1/3；

  4、星三角启动属降压启动，它是以牺牲功率为代价换取降低启动电流来实现的，所以话说回来了，也不能一概而论以电机功率的大小来确定是不是需采用星三角启动，其实是要看什么样的负载。一般在启动时负载轻、运行时负载重的情况下可采用星三角启动；

  星三角启动时，加在定子每相绕组上的电压为电源电压的根三分之一（220v），待电动机转速接近额定转速时，转为三角形运转。定子绕组接成星形启动时，由电源供给的启动电流仅为接成三角形的三分之一，星形接法时的起动转矩也减小为三角形接法的三分之一。

  其启动力矩只有全电压启动力矩的1/3，它是以牺牲功率为代价换取降低启动电流来实现的。

  （3）、按照规定大于11KJW以上的三相异步电动机为降低启动电流对电网的冲击不宜采用直接启动的方法，而是应该采用降压启动，降压启动有星三角降压启动、自耦降压启动、软启动、变频器启动等。

  （1）、启动时一定是轻载或者对于转速没有要求的电机，如果启动就是重载，因为启动时启动电流是运行电流的1/3，所以电机功率也只有1/3，长时间运行必然导致电机发热升温、烧毁绕组。

  （2）、调整好切换时间，星三角降压启动中会使用进行自动切换，如果时间调整的过早，在星形连接时电动机并未达到转速就切换为三角形接法，那么就会猛地增加电流，达不到降压启动的作用。

  分星三角接法的电机就是三相，国家规定3KW以下采用星形接法，4KW以上采用三角形的接法，怎么样确定电动机适合哪种接法？那星-三角形接法到底有哪些区别？

  除了以上的硬性规定以外，一般在三相电机铭牌中会标注出电机的接法，也就是说三相电机在出厂的时候已经定好了接法，如图所示，图中的电机铭牌标注为三角形连接，即使没有标明KW数。

  三相电机有三相绕组，当三相绕组首尾相连时，U2-V1、V2-W1、W2-U1就是呈三角形状，既是三角形接法，当三相绕组尾部相接时，W2-V2-U2就是呈Y形，既是星形接法，这两种接法都可以让电机转动起来，但也有区别存在。

  A.星形启动：X-Y-Z相连，A、B、C三端接三相交流电压380V，此时每相绕组电压为220，较直接加380V启动电流大为降低，避免了过大的启动电流对电网形成的冲击。此时的转矩比较小，但电动机可达到一定的转速。B.角形运行：经星形启动电动机持续一段时间（约几十秒钟）达到一定的转速后，电器开关把六个接线端子转换成三角形连接并再次接到380V电源时每相绕组电压为380V，转矩和转速大幅度的提升，电动机进入额定条件下的运行过程。

  电机要实现正反转控制，将其电源的相序中任意两相对调即可（我们称为换相），通常是V相不变，将U相与W相对调节器，为了能够更好的保证两个接触器动作时能可靠调换电动机的相序，接线时应使接触器的上口接线保持一致，在接触器的下口调相。由于将两相相序对调，故须确保二个KM线圈不能同时得电，否则会发生严重的相间短路故障，因此一定要采取联锁。

  为安全起见，常采用按钮联锁（机械）与接触器联锁（电气）的双重联锁正反转控制线路（如下图所示）；使用了按钮联锁，即使同时按下正反转按钮，调相用的两接触器也不可能同时得电，机械上避免了相间短路。另外，由于应用的接触器联锁，所以只要其中一个接触器得电，其长闭触点就不会闭合，这样在机械、电气双重联锁的应用下，电机的供电系统不可能相间短路，有效地保护了电机，同时也避免在调相时相间短路造成事故，烧坏接触器。

  图中主回路采用两个接触器，即正转接触器KM1和反转接触器KM2。当接触器KM1的三对主触头接通时，三相电源的相序按U―V―W接入电动机。当接触器KM1的三对主触头断开，接触器KM2的三对主触头接通时，三相电源的相序按W―V―U接入电动机，电动机就向相反方向转动。电路要求接触器KM1和接触器KM2不能同时接通电源，否则它们的主触头将同时闭合，造成U、W两相电源短路。