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,,讲 师:李 淑 亚 日 期:2013.03.07 Q Q : 645529932 电 话:152 6817 3890 E-mail: 645529932qq.com,电机基础知识培训,经验交流 知识共享 互相学习 携手共进,目 录,1.电机的基本概述2.电机的分类3.常见电机4.电机选型5.直流电动机工作原理6.交流电动机工作原理7.单相异步电动机8.空气净化器塑封电机9.齿轮减速永磁同步电动机10.永磁直流电动机11.直流无刷电动机12.变压器(静止电机)13.电机、变压器相关技术资料14.电机、变压器历史问题及解决方案,主要内容,一、电机基本概述,电机:也称电动机(俗称马达),是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。它的主要作用是产生驱动转矩,作为用电器或各种机械的动力源。,随着大功率电力电子元件、微电子技术、变流技术、计算机控制技术的发展, 研究和开发了很多性能优良、高效率、满足不同要求的电动机控制系统。,电机发展简史,直流电机:1821年,法拉第(Faraday)发现电磁力定律1831年,法拉第(Faraday)发现电磁感应定律1833年,皮克西 (Pixii)利用永磁铁和线圈间相对运动,加上一个换向装置,制成一台旋转磁极式直流发电机(现代直流发电机的雏形)1885年,电机的可逆原理,励磁,电枢绕组,铁芯,换向交流电机:1825年,阿拉戈 (Arago)利用金属圆环的旋转,使悬挂在其中的磁针得到一定的偏转多相感应电动机的原始基础1885年,费拉里斯 (Ferraris)制成第一台两相感应电动机交流电机控制:1971年,Blaschke和Hasse提出矢量变换控制电机的发展已有200年得历史,80年代以后,得益于永磁材料、电力电子和自动控制 技术的发展,使永磁无刷电机和开关磁阻电机等新型电机得到较快发展。,右手定则,喝水不忘掘井人,电机在工农业、医疗、航天、民生等领域扮演着重要的角色,是所有机械、家电等设备的动力源。电机设计涉及到电磁、材料、机械、电力电子等学科,是一门比较综合的专业。,解放前我国地电机工业极端落后,全国只有少数几个城市有电机制造厂。这些厂规模小,设备差,生产能力低下,产品规格混乱,材料多依赖进口。建国以后,我国电机制造工业得到快速发展。经过50多年的努力,在大型交直流电机方面,已研制成功2*5000KW的直流电动机,4700KW的直流发电机和42MW的同步电动机。在大型发电设备方面,已研制出300MW和600MW水氢氢冷汽轮发电机,300MW双水内冷和全氢冷汽轮发电机,650MW核电机组,还相继研制出125、250、300、400、550MW的水轮发电机。变压器的最大容量已做到400MVA,电压最高为500KV。(2001年)在中、小型核微型电机方面,已开发和制成125个系列,900多个品种,几千个规格的各种电机。在特殊电机方面,由于新的永磁材料的出现,制成了许多高效节能、维护简单的永磁电机。由于电机和电力电子装置、微型计算机相结合,出现了各种性能和形态各异的 “一体化电机”。,我国电机工业发展概况,电能的生产、传输和分配,电 机:机械能与电能相互转换的一种器械 按能源转换方式分: 电动机:电能转换成机械能 发电机:把机械能转换电能 按电源分: 直流电机:电流大小恒定 交流电机:电流按一定频率(50Hz/60Hz)交变 按功率大小分: 大型电机: 中小型电机: 微电机:中心高小于90mm或1500r/min时的折算功率小于1.1KW. 按应用领域分: 驱动电机 控制电机,二、电机的分类,电动机按电气类主要有以下几种类型:,电容运转电机,电机可按用途、工作方式、工作原理、防护方式、功率等许多形式进行分类,针对小功率电动机,分类如下:,我司电机主要是:1)、单相电容运转电机、2)、齿轮减速电容分相(单相异步起动)爪极式永磁同步电动机3)、蜗轮蜗杆减速永磁直流电动机,异步电机 特点 1)单相交流异步电动机优点:有结构简单,成本低廉,维修方便等特点不足:与同容量的三相异步电动机相比,单相异步电动机的体积较大、运行性能较差、功率因数及过载能力都较低、效率较低,一般只制成小型和微型系列的电机(微型,几瓦750瓦;小型:550瓦3700瓦)。广泛地应用家用电器上,风扇、冰箱、油烟机、洗衣机、吸尘器、自动控制、医疗机械、小型鼓风机等。,三、常见电机,2)三相交流异步电动机优点:结构简单,制造、使用、维护方便,运行可靠性高,重量轻,成本低。(同功率、同转速的直流电动机相比,前者重量只及后者的二分之一,成本仅为三分之一)不足:它的转速与其旋转磁场的同步转速有固定的转差率(见异步电机),因而调速性能较差,在要求有较宽广的平滑调速范围的使用场合(如传动轧机、卷扬机、大型机床等),不如直流电动机经济、方便。此外,异步电动机运行时,从电力系统吸取无功功率以励磁,这会导致电力系统的功率因数变坏。因此,在大功率、低转速场合(如拖动球磨机、压缩机等)不如用同步电动机合理。 广泛地应用在工业设备上,如机床、矿山机械、中央空调等,常见电机,同步电机 优点:转速不随负载和电压而变化,只与频率相关。 运行稳定性好,具有较强的过载能力。 运行效率高,在低速时,同步电动机这一点尤为突出。 能以超前功率因数运行,有利于改善电网功率因数。缺点:不连续启动应用范围:恒速运行大型机械的驱动,如球磨机、至压机、鼓风机、各类大泵、主要用于发电机,现代工农业生产所需电能几乎都是有同步发电机 发出的),常见电机,直流电机1)直流有刷电机 优点:1.优良的调速特性,调速范围宽广、调速平滑、方便。2.过载能力大,能承受频繁冲击负载,而且能设计成与负载 机械相适应的各种机械特性。 3.现快速起动、制动和逆向运转。4.能适应生产过程自动化所需要的各种特殊运行要求。缺点:有机械换向火花,有电刷的机械磨损应用范围:功率较大,用于轧钢机械、纺织机械;功率较小,用于汽车、小家电等 2) 直流无刷电机 优 点:启动电流小,响应快,力矩稳定,其电子换相方式灵活 ,可以方波换相或正弦波换相,容易实现智能化;免维护方便,效率 很高、噪音小,长寿命,体积小。不 足:造价高应用范围:电动车、航空航天、数控机床,机器人,计算机外围设备。,常见电机,串激电动机 特点:1)可交流、直流两用;2)转速高,一般800035000转/分;3)调速方便(调压调速),且转速与电源频率无关;4)启动转矩大,46倍额定转矩;5)机械特牲较软,过载能力强;6)体积小,用料省;7)不足:碳刷和换向器有磨损、换向火花、电磁干扰等 主要用途:1)电动工具(电钻、角磨、电锯、砂光机、电刨)2)园林工具(割草机、修枝剪、电链锯)3)医疗器械(牙床机)4)家用电器(吸尘器、电吹风、榨汁机、滚筒洗衣机),常见电机,电动机选型原则 电机的发热和冷却 电动机运行条件 电机防护等级 电动机工作制 电动机绝缘等级 电动机额定电压 电动机额定功率 电动机额定转速 电动机功率选择,四、电机选型,主要内容,选择电动机的原则是电动机性能满足生产机械要求的前提下,优先选用结构简单、价格便宜、工作可靠、维护方便的电动机。在这方面交流电动机优于直流电动机,交流异步电动机优于交流同步电动机,笼型异步电动机优于绕线式异步电动机。电动机的选择包括选择电动机的种类、型式、额定电压、额定转速和额定功率,其中以额定功率的选择较为复杂。确定电动机的额定功率,要考虑三个方面,即电动机的发热、过载能力与起动能力,其中尤以发热问题最为重要。电动机运行时的损耗,转变为热能,使电动机各部分温度升高。电动机允许温度主要决定于电动机所用绝缘材料的耐热等级。根据耐热程度的不同,电动机常用绝缘材料分为五个等级。A E B F H 105 120 130 155 180 电动机的额定功率是指环境温度为标准值40时,电动机带额定负载长期连续工作,其稳定工作温度接近或等于绝缘材料允许的最高温度。研究电动机发热时,常用“温升”这一概念。所谓“温升”是电动机温度与周围环境温度之差,周围环境温度的标准值定为40。,四、电机选型,1、电动机选型原则,负载平稳,对起、制动无特殊要求的连续运行的生产机械,宜优先选用普通笼型异步电动机,普通的笼型异步电动机广泛用于机械、水泵、风机等。深槽式和双鼠笼是异步电动机用于大中功率,要求起动转距较大的生产机械、如空压机、皮带运输机等。起动、制动比较频繁,要求有较大的起动、制动转矩的生产机械,如桥式起重机、矿井提升机、空气压缩机、不可逆轧钢机等,应采用绕线式异步电动机。无调速要求,需要转速恒定或要求改善功率因数的场合,应采用同步电动机,例如中、大容量的水泵,空气压缩机等。调速范围要求在13以上,且需连续稳定平滑调速的生产机械,宜采用他励直流电动机或用变频调速的鼠笼式异步电动机,例如大型精密机床、龙门刨床、轧钢机、造纸机等。要求起动转距大,机械特性软的生产机械,使用串励或复励直流电动机,例如电车、电机车、重型起重机等。,电机选型,( 1)、电动机的发热 电动机运行过程中,各种能量损耗最终变成热能,使得电动机的各个部分温度上升,因而会超过周围环境温度。温度升高的热过渡过程,称之为电动机的发热过程,电动机温度高出环境温度的值称为温升。一旦有了温升,电动机就要向周围散热。当电动机单位时间发出的热量等于散出的热量时,温度不再增加,而保持一个稳定不变的温升,称为动态热平衡。 (2)、电动机的冷却负载运行的电动机,在温升稳定以后,如果减少或去掉负载,那么电动机内耗及单位时间发热量都会随之减少。这样,原来的热平衡状态被破坏,变为发热少于散热,电动机温度就要下降,温升降低。降温过程中,随着温升减小,单位时间散热量也减少。当重新达到平衡时,电动机不再继续降温,而稳定在一个新的温升上。这个温升下降的过程称为电动机的冷却过程。 ( 3 )、电机的冷却方式根据电机功率的大小及现场类型选择;如空冷、水冷、空水冷等电机。,2、电动机的发热与冷却,电机选型,环境条件: 海拔不超过 1000米。当运行地点的海拔指定超过1000米或冷却介质温度随海拔升高而下降时,电机的温升限值应做修正。 最高环境空气温度随季节而变化,但不超过40。当运行地点最高环境温度高于或低于40时,电机温升应做修正。 最低环境空气温度为 -15。但对功率小于600W(或VA)和带换向器或滑动轴承的电机最低环境温度为5。对用水作为冷却介质的电机,水和环境空气的最低温度为5。 环境空气相对湿度,运行地点的最湿月月平均最高相对湿度为90%,同时该月月平均最低温度不高于25,3、电动机的运行条件,电机选型,3、电动机的运行条件,电机选型,电气条件: 电源:交流电机应能适用于三相50Hz电源。 电压和电流的波形和对称性:交流电机的电源电压为实际正弦波形,对于多相电机,还应为实际平衡系统。 电动机当电源电压(如为交流电源时,频率为额定)在额定值的95%-105%之间变化,输出功率应仍能维持额定值。当电压发生上述变化时,电机的性能允许与标准的规定不同,但在电压变化达上述极限而电机做连续运行时,温升限值允许超过的最大值为:额定功率为1000KW(或KVA)及以下的电机-10K; 额定功率为1000KW(或KVA)及以上的电机-5K;交流电机当频率(电压为额定值)与额定值的变化不超过1%时,输出功率应仍能维持额定值。电压和频率同时发生变化(两者变化分别不超过5%和1%),若两者变化都是正值,两者之和不超过 6%;或两者变化都是负值或分别为正与负值,两者绝对值之和不超过5%时,交流电机输出功率仍能维持额定值。 负载条件:电动机的性能应与启动、制动、不同定额的负载以及变频或调速等负载条件相适应,使用时,注意保持负载不要超越电机规定的能力;电机从空载到满载时,转子转少有下降,基本不变,轻负载时,功率因数及效率很低。,3、电动机的运行条件,电机选型,
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