漫談“電動電器”中的應用技術

摘 要:本文主要闡述了家用電動電器發展簡史，論述了電機技術和家用電動電器的中的應用技術要點。

關鍵詞:電機控制應用技術電器

中圖分類號:TM92文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)03(b)-0000-00

1820年丹麥物理學家奧斯特首先發現了電磁感應現象，1821年英國科學家法拉第試制出人類歷史上第一臺發電機，1834年德國人雅可比發明直流電動機，1888年美國發明家特斯拉發明交流電動機。由此，電動（包括電動機和發電機）技術不斷成熟，人類社會從蒸汽時代邁入了電氣時代，適應于不同用途的電動機隨后也不斷被發明出來，成為工業生產、家庭生活中的主要動力配備。按工作電源分類，電動機分為直流電動機和交流電動機。其中，交流電動機還分為單相電動機和三相電動機。電動機種類很多，但工作原理相同，都是通過電磁感應原理制成的，所以又可稱為感應電動機。

1 常用家用電動機及其特點

家用電動電器中的電動機較工業用電動機功率要小，90%以上是單相電機，根據用途不同會采用不同特點的電動機。常見有：電風扇、洗衣機、抽油煙機等采用電容式電動機或罩極式電動機；吸塵器、料理機、豆漿機等采用串激式電動機；電動按摩器、電動剃須刀等采用直流電機。

1.1 電容式電動機特點

電容式電動機是在定子繞組上設有主繞組和副繞組〔啟動繞組〕，其特點是在啟動繞組中串聯大容量啟動電容器，通電后使主、副繞組的電相角成90度，從而能產生較大的啟動轉矩，使轉子啟動運轉。這種電動機具有結構簡單、價格便宜、啟動快速、轉速穩定的特點。電容式電動機由于分正、反相繞組，所以只要切換運行繞組和啟動繞組的串接方向，即可方便實現電機的正、反向運轉。

1.2 罩極式交流電動機特點

罩極式交流電動機只有主繞組，沒有副繞組（啟動繞組），其特點是在電機定子的兩極處各設有一副短路環，也稱為電極罩極圈。當電動機通電后，主磁極部分脈動磁場會在罩極圈感應產生二次電流，二次電流的磁場比主磁場要滯后些，從而構成旋轉磁場，轉子旋轉啟動工作。罩極式單相電動機還有一個特點，即可以很方便地轉換成二極或四極轉速，以適應不同轉速電器配套使用。它的結構簡單，其電氣性能略差于其他單相電機，但由于制作成本低，運行噪聲較小，對電器設備干擾小，所以使用較廣。

1.3 串激式電動機特點

串激式電動機屬于交、直流兩用電動機，即它既可以使用交流電源工作，也可以使用直流電源工作。其特點是通過電刷、換向器將電流輸入電機電樞繞組進行工作。兩用電機的轉向切換很方便，只要通過開關切換將磁場線圈反接，即能實現電機轉子的逆轉或順轉。一般常用單相交流電動機運行在50Hz交流電源中時，電動機轉速最高也只能達每分鐘3000轉。而交直流兩用電動機在交流或直流供電下，其電機轉速可高達每分鐘20000轉。串激式電動機盡管體積小，但由于轉速高輸出功率大，輸出啟動力矩大，在許多家用電器中得以應用。

1.4 玩具直流電機的特點

直流電動機中還有一種結構更為簡單、用在玩具上的電機。這種電機的特點是用永久磁鐵作固定磁場的電動機，結構更為簡單，價格便宜，廣泛應用于電子玩具、微型按摩器等小型電器中。

2 家用電動電器的技術應用

家用電動電器中的核心部件是電動機，不同的電動機除了有不同特點用途外，在應用時還有一些技術歸納如下：

2.1 電動機的結構設計技術

一般電動機的結構是：定子在外，轉子在內。定子中，嵌入漆包線圈，通電后產生（旋轉）磁場，通過電磁感應讓轉子產生電流，從而產生電磁力矩。原理相同，但我們常常看到的吊扇的結構卻與眾不同：定子在內，轉子在外。這種結構設計是考慮了吊扇運行特點、安裝特點等因素而特別設計的。

2.2 電動機的應用技術設計

電動機的主要技術功用是將電能轉化為機械能，代替人力來做功，但應用時也可以有多種設計方法。如風扇的發明較為簡單，轉動的電動機攜帶三、四個風葉攪動周邊的空氣流動便產生了風。常見的電扇、抽油煙機、吸塵器都與此相仿。最近我們從市場上還看到一款叫做無葉電扇的產品，著實讓人驚奇：一個豎立著的圓桶中吹出比普通電扇更為平衡的風，但看不到扇葉！但我們解剖一下該產品結構就不難發現，它的座機底部還是存在電動機和渦輪狀葉片，只不過它被底座外殼遮蓋起來了，它不象普通葉片通過攪動、斬斷空氣來送風，而是象水泵抽水一樣抽取空氣來送風。

電動機旋轉不但可以送風，也可以用來攪動水流，攪動的水流通過沖刷、翻動衣服就能達到洗衣效果，這就是洗衣機原理。電動機也可以帶動衣服高速旋轉把衣服甩干，這是利用了離心力原理。雙桶洗衣機的洗衣桶和脫水桶是獨立設計的兩個桶，而全自動洗衣機則將洗衣桶和脫水桶套裝在一起，達到洗衣、脫水的更高效率。滾筒式洗衣機則一改洗衣桶和脫水桶豎立安裝的方法，而是將兩桶套裝一起水平安裝、滾動工作。以上事例可見電動應用技術的靈活性。

3 電動機運行的控制技術

通過電源的通斷可以控制電動機的運行和停止。但在家用電動電器我們還必須有運轉速度和正、反轉的控制技術。為此，綜述如下：

3.1 電動機的調速技術

3.1.1 直流電動機的調速技術

直流電動機的調速可以比較簡單，通過電阻降壓的方法來實現。但這種方法存在缺點，電源一部分能量在電阻上被消耗掉了，能量轉換效率非常低。為此，技術人員設計出脈寬調制方式（簡稱為PWM），它是通過改變輸出方波的占空比使負載上的平均電流功率從0～100％變化來實現調整電機速度。這種技術除了可用在直流電機調速外，也可用在燈光等其它負載的工作狀態調整上，它的優點是電能能得到充分利用，電路的效率高。

3.1.2 交流電動機的調速技術

交流電動機的速度公式為n=60f(1-s)/p。因此調速有三種方式：（A）調極對數P，多用于雙速或多速電動機；（B）調轉差率s，常通過定子調壓、轉子調電阻實現，現在已經很少采用；（C）調電源頻率f，簡稱為變頻調速技術，電機轉速可以很平滑地進行，為現代電動機控制首選的技術。

3.2 電動機的正、反轉控制技術

3.2.1 直流電動機的正、反轉控制技術

直流電動機要實現正、反轉，只需要交換正、負電源線，也可以通過換向開關操作。在一些自動化電器上，電機正、反轉更換頻繁，這就需要用全橋驅動電路（又稱H橋驅動電路，）來實現。

3.2.2 交流電動機的正、反轉控制技術

交流電動機中的三相電動機正、反轉控制最為簡單，只要改變電動機中線圈相序就可。但家用的電動機大多是單相電動機，要實現正、反轉就要注意電機的結構。如罩極式交流電動機就不具備正、反轉控制，而對需要正、反轉運行的電容式電動機的主副線圈這時也需要做到一樣的結構參數，以利于將啟動電容在正、反轉運行分別串聯于對應的線圈中。

家用電動電器除了上述電器外，還有空調、冰箱等制冷類器具也應歸屬于電動電器，空氣壓縮機是其心臟部件。

參考文獻

[1]蔣治國.現代家電原理與維修[M].北京:北京理工大學出版社.2010

[2]崔金輝.家用電器與維修技術[M].北京:機械工業出版社. 2009