电机基础知识概述

电机基本知识

基本介绍

电动机是一种旋转式电动机器,它将电能转变为机械能,它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子。在定子绕组旋转磁场的作用下,其在电枢鼠笼式铝框中有电流通过并受磁场的作用而使其转动。这些机器中有些类型可作电动机用,

也可作发电机用。它是将电能转变为机械能的一种机器。通常电

动机的作功部分作旋转运动,这种电动机称为转子电动机;也有

作直线运动的,称为直线电动机。电动机能提供的功率范围很

大,从毫瓦级到千瓦级。机床、水泵,需要电动机带动;电力机

车、电梯,需要电动机牵引。家庭生活中的电扇、冰箱、洗衣

机,甚至各种电动机玩具都离不开电动机。电动机已经应用在现

代社会生活中的各个方面。

电机分类

1,交流(AC

异步电机

Y系列(低压,高压,变频,电磁制动JSJ系列(低压,高压,变频,电磁制动同步电机

TD系列

TDMK系列

2,直流(DC

普通直流电机

Z2系列

Z4系列

专用直流电机

ZTP铁路电机

ZSN水泥回转窑

万千瓦级。电动机的使用和控制非常方便,具有自起动、加速、制动、反转、掣住等能力,能满足各种运行要求;电动机的工作效率较高,又没有烟尘、气味,不污染环境,噪声也较小。由于它的一系列优点,所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。

型号及参数

电机型号

电动机型号是便于使用、设计、制造等部门进行业务联系和简化技术文件中产品名称、规格、型式等叙述而引用的一种代号。

产品代号是由电动机类型代号、特点代号和设计序号等三个小节顺序组成。

电动机类型代号用:Y——表示异步电动机;T——表示同步电动机;

电动机特点代号表征电动机的性能、结构或用途而采用的汉语拼音字母。如防爆类型的字母EXE(增安型、EXB(隔爆型、EXP(正压型等。

设计序号是用中心高、铁心外径、机座号、凸缘代号、机座长度、铁心长度、功率、转速或级数等表示。

如:Y2-- 160 M1 – 8

Y:机型,表示异步电动机;

2:设计序号,“2”表示第一次基础上改进设计的产品;

160:中心高,是轴中心到机座平面高度;

M1:机座长度规格,M是中型,其中脚注“2”是M型铁心的第二种规格,而“2”型比“1”型铁心长。

8:极数,“8”是指8极电动机。

如:Y 630—10 /1180

Y表示异步电动机; 630表示功率630KW; 10极、定子铁心外径1180MM;

机座长度的字母代号采用国际通用符号表示;S是短机座型,M是中机座型,L是长机座型。

铁心长度的字母代号用数字1、2、3、-------依次表示。

铭牌参数

电动机铭牌数据及额定值

型号:表示电动机的系列品种、性能、防护结构形式、转子类型等产品代号。

功率:表示额定运行时电动机轴上输出的额定机械功率,单位KW或HP ,

1HP=0.736KW。

电压:直接到定子绕组上的线电压(V,电机有Y形和△形两种接法,其接法应与电机铭牌规定的接法相符,以保证与额定电压相适应。

电流:电动机在额定电压和额定频率下,并输出额定功率时定子绕组的三相线电流

频率:指电动机所接交流电源的频率,中国规定为50HZ±1

转速:电动机在额定电压、额定频率、额定负载下,电动机每分钟的转速(r/min;2极电机的同步转速为2880/min。

工作定额:指电动机运行的持续时间。

绝缘等级:电动机绝缘材料的等级,决定电机的允许温升。

标准编号:表示设计电机的技术文件依据。

励磁电压:指同步电机在额定工作时的励磁电压(V。

励磁电流:指同步电机在额定工作时的励磁电流(A。

发明过程

电动机使用了通电导体在磁场中受力的作用的原理(这是不同于电

流的磁效应的说法,现行人教版八年级物理明确把二者分开,发明这

一原理的的是丹麦物理学家奥斯特,1777年8月14日生于兰格朗岛鲁

德乔宾的一个药剂师家庭。1794年考入哥本哈根大学,1799年获博士

学位。1801~1803年去德、法等国访问,结识了许多物理学家及化学

家。1806年起任哥本哈根大学物理学教授,1815年起任丹麦皇家学会

常务秘书。1820年因电流磁效应这一杰出发现获英国皇家学会科普利奖章。

奥斯特

1829年起任哥本哈根工学院院长。1851年3月9日在哥本哈根逝世。他曾对物理学、化学和哲学进行过多方面的研究。由于受康德哲学与谢林的自然哲学的影响,坚信自然力是可以相互转化的,长期探索电与磁之间的联系。1820年4月终于发现了电流对磁针的作用,即电流的磁效应。同年7月21日以《关于磁针上电冲突作用的实验》为题发表了他的发现。这篇短短的论文使欧洲物理学界产生了极大震动,导致了大批实验成果的出现,由此开辟了物理学的新领域──电磁学。

1812年他最先提出了光与电磁之间联系的思想。1822年他对液体和气体的压缩性进行了实验研究。1825年提炼出铝,但纯度不高。在声学研究中,他试图发现声所引起的电现象。他的最后一次研究工作是抗磁性。他是一位热情洋溢重视科研和实验的教师,他说:“我不喜欢那种没有实验的枯燥的讲课,所有的科学研究都是从实验开始的”。因此受到学生欢迎。他还是卓越的讲演家和自然科学普及工作者,1824年倡议成立丹麦科学促进协会,创建了丹麦第一个物理实验室。1908年丹麦自然科学促进协会建立“奥斯特奖章”,以表彰做出重大贡献的物理学家。1934年以“奥斯特”命名CGS单位制中的磁场强度单位。1937年美国物理教师协会设立“奥斯特奖章”,奖励在物理教学上做出贡献的物理教师。

1821年法拉第完成了第一项重大的电发明。在这两年之前,奥斯特已发现如果电路中有电流通过,它附近的普通罗盘的磁针就会发生偏移。法拉第从中得到启发,认为假如磁铁固定,线圈就可能会运动。根据这种设想,他成功地发明了一种简单的装置。在装置内,只要有电流通过线路,线路就会绕着一块磁铁不停地转动。事实上法拉第发明的是第一台电动机,是第一台使用电流将物体运动的装置。虽然装置简陋,但它却是今天世界上使用的所有电动机的祖先。

这是一项重大的突破。只是它的实际用途还非常有限,因为当时除了用简陋的电池以外别无其它方法发电。

结构简介

基本结构

一、三相异步电动机的结构,由定子、转子和其它附件组成。

(一定子(静止部分

1、定子铁心

作用:电机磁路的一部分,并在其上放置定子绕组。

构造:定子铁心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成,在铁心的内圆冲有均匀分布的槽,用以嵌放定子绕组。

定子铁心槽型有以下几种:

半闭口型槽:电动机的效率和功率因数较高,但绕组嵌线和绝缘都较困难。一般用于小型低压电机中。

半开口型槽:可嵌放成型绕组,一般用于大型、中型低压电机。所谓成型绕组即绕组可事先经过绝缘处理后再放入槽内。

开口型槽:用以嵌放成型绕组,绝缘方法方便,主要用在高压电机中。

2、定子绕组

作用:是电动机的电路部分,通入三相交流电,产生旋转磁场。

构造:由三个在空间互隔120°电角度、队称排列的结构完全相同绕组连接而成,这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。

定子绕组的主要绝缘项目有以下三种:(保证绕组的各导电部分与铁心间的可靠绝缘以及绕组本身间的可靠绝缘。

⑴对地绝缘:定子绕组整体与定子铁心间的绝缘。

⑵相间绝缘:各相定子绕组间的绝缘。

⑶匝间绝缘:每相定子绕组各线匝间的绝缘。

电动机接线盒内的接线:

电动机接线盒内都有一块接线板,三相绕组的六个线头排成上下两排,并规定上排三个接线桩自左至右排列的编号为1(U1、2(V1、3(W1,下排三个接线桩自左至右排列的编号为6(W2、4(U2、5(V2,.将三相绕组接成星形接法或三角形接法。凡制造和维修时均应按这个序号排列。

3、机座

作用:固定定子铁心与前后端盖以支撑转子,并起防护、散热等作用。

构造:机座通常为铸铁件,大型异步电动机机座一般用钢板焊成,微型电动机的机座采用铸铝件。封闭式电机的机座外面有散热筋以增加散热面积,防护式电机的机座两端端盖开有通风孔,使电动机内外的空气可直接对流,以利于散热。

(二转子(旋转部分

1、三相异步电动机的转子铁心:

作用:作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组。

构造:所用材料与定子一样,由0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成,硅钢片外圆冲有均匀分布的孔,用来安置转子绕组。通常用定子铁心冲落后的硅钢片内圆来冲制转子铁心。一般小型异步电动机的转子铁心直接压装在转轴上,大、中型异步电动机(转子直径在300~400毫米以上的转子铁心则借助与转子支架压在转轴上。

2、三相异步电动机的转子绕组

作用:切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流,并形成电磁转矩而使电动机旋转。

构造:分为鼠笼式转子和绕线式转子。

⑴鼠笼式转子:转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环组成。若去掉转子铁心,整个绕组的外形像一个鼠笼,故称笼型绕组。小型笼型电动机采用铸铝转子绕组,对于100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成。

⑵绕线式转子:绕线转子绕组与定子绕组相似,也是一个对称的三相绕组,一般接成星形,三个出线头接到转轴的三个集流环上,再通过电刷与外电路联接。

特点:结构较复杂,故绕线式电动机的应用不如鼠笼式电动机广泛。但通过集流环和电刷在转子绕组回路中串入附加电阻等元件,用以改善异步电动机的起、制动性能及调速性能,故在要求一定范围内进行平滑调速的设备,如吊车、电梯、空气压缩机等上面采用。

(三三相异步电动机的其它附件

1、端盖:支撑作用。

2、轴承:连接转动部分与不动部分。

3、轴承端盖:保护轴承。

4、风扇:冷却电动机。

二、直流电动机采用八角形全叠片结构,不仅空间利用率高,而且当采用静止整流器供电时,能承受脉动电流和快速的负载电流变化。直流电动机一

般不带串励绕组,适用于需要正、反转的自动控制技术中。

根据用户需要也可以制成带串励绕组。中心高100~280mm

的电动机无补偿绕组,但中心高250mm、280mm的电动机

根据具体情况和需要可以制成带补偿绕组,中心高315~

450mm的电动机带有补偿绕组。中心高500~710mm的电动

机外形安装尺寸及技术要求均符合IEC国际标准,电机的机械尺寸公差符合ISO国际标准。

换向器

没有换向器机电电子

电动机分类原理

定子线圈

由电压驱电机有一个换

向器,用来开开启或是关闭定子线圈,通过检测转子位置,或离

冷却方式及其代码

一、概念部分:

1冷却:电机在进行能量转换时,总是有一小部分损耗转变成热量,它必须通过电机外壳和周围介质不断将热量散发出去,这个散发热量的过程,我们就称为冷却。

2冷却介质:传递热量的气体或液体介质。

3初级冷却介质:温度低于电机某部件的气体或液体介质,它与电机的该部件相接触,并将其放出的热量带走。

4次级冷却介质:温度低于初级冷却介质的气体或液体介质,通过电机的外表面或冷却器将初级冷却介质放出的热量带走。

5最终冷却介质:热量传递到最后的冷却介质。

6周围冷却介质:电机周围环境的气体或液体介质。

7远方介质:一种远离电机的介质,通过进、出口管或通道吸入电机热量和排出冷却介质至远方。

8冷却器:使一种冷却介质的热量传递到另外一种冷却介质,并保持两种冷却介质分开的装置。

二、冷却方法代号的内容规定

1、电机冷却方法代号主要由冷却方法标志(IC、冷却介质的回路布置代号、冷却介质代号以及冷却介质运动的推动方法代号所组成。

IC+回路布置代号+冷却介质代号+推动方法代号

2、冷却方法标志代号是英文国际冷却(International Cooling的字母缩写,用IC 表示。

3、冷却介质的回路布置代号用特征数字表示,我们公司主要采用的有0、

4、6、8等,下面分别说一下它们的含义。

特

征

数

字

含义简述

0 冷却介质从周围介质直接地自

由吸入,然后直接返回到周围

介质(开路

自由循环

4 初级冷却介质在电机内的闭合

回路内循环,并通过机壳表面

把热量传递到周围环境介质,

机壳表面可以是光滑的或带肋

的,也可以带外罩以改善热传

递效果

机壳表面冷却

6 初级冷却介质在闭合回路内循

环,并通过装在电机上面的外

装式冷却器,把热量传递给周

围环境介质外装式冷却器(用周围环境介质8 初级冷却介质在闭合回路内循

环,并通过装在电机上面的外

装式冷却器,把热量传递给远

方介质外装式冷却器(用远方介质

4、冷却介质代号有如下规定:

冷却介质特征代号

空气 A

氢气H

氮气N

二氧化碳 C

水W

油U

如果冷却介质为空气,则描述冷却介质的字母A可以省略,我们所采用的冷却介质基本上都为空气。

5、冷却介质运动的推动方法,主要介绍四种。

特征数字含义简述

0 依靠温度差促使冷却介质运

动

自由对流

1 冷却介质运动与电机转速有

关,或因转子本身的作用,

也可以是由转子拖运的整体

风扇或泵的作用,促使介质

运动

自循环

6 由安装在电机上的独立部件

驱动介质运动,该部件所需

动力与主机转速无关,例如

背包风机或风机等外装式独立部件驱动

7 与电机分开安装的独立的电

气或机械部件驱动冷却介质

运动,或是依靠冷却介质循

环系统中的压力驱动冷却介

质运动分装式独立部件驱动

6、冷却方法代号的标记有简化标记法和完整标记法两种,我们应优先使用简化标记法,简

化标记法的特点有,如果冷却介质为空气,则表示冷却介质代号的A,在简化标记中可以省略,如果冷却介质为水,推动方式为7,则在简化标记中,数字7可以省略。

7、比较常用的冷却方式有IC01、IC06、IC411、IC416、IC611、IC81W等。

举例说明:IC411 完整标记法为 IC4A1A1

“IC”为冷却方式标志代号;

“4”为冷却介质回路布置代号(机壳表面冷却

“A’’为冷却介质代号(空气

第一个“1”为初级冷却介质推动方法代号(自循环

第二个“1”为次级冷却介质推动方法代号(自循环

IC06:自带鼓风机的外通风;

ICl7:冷却空气进口为管道,出口为百叶窗排风;

IC37:即冷却空气进出口均为管道;

IC611:全封闭带空气/空气冷却器;

ICW37A86:全封闭带空气/水冷却器。

并有多种派生形式,如自通风型、带轴向风机型、封闭型、空/空冷却器型等。

用途应用

各种电动机中应用最广的是交流异步电动机(又称感应电动机。它使用方便、运行可靠、价格低廉、结构牢固,但功率因数较低,调速也较困难。大容量低转速的动力机常用同步

电动机

(见同步电机。同步电动机不但功率因数高,而且其转速

与负载大小无关,只决定于电网频率。工作较稳定。在要求

宽范围调速的场合多用直流电动机。但它有换向器,结构复

杂,价格昂贵,维护困难,不适于恶劣环境。20世纪70年

代以后,随着电力电子技术的发展,交流电动机的调速技术

渐趋成熟,设备价格日益降低,已开始得到应用。电动机在规定工作制式(连续式、短时运行制、断续周期运行制下所能承担而不至引起电机过热的最大输出机械功率称为它的额定功率,使用时需注意铭牌上的规定。电动机运行时需注意使其负载的特性与电机的特性相匹配,避免出现飞车或停转。电动机能提供的功率范围很大,从毫瓦级到万千瓦级。电动机的使用和控制非常方便,具有自起动、加速、制动、反转、掣住等能力,能满足各种运行要求;电动机的工作效率较高,又没有烟尘、气味,不污染环境,噪声也较小。由于它的一系列优点,所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。一般电动机调速时其输出功率会随转速而变化。

启动方式

电动机启动方式包括:全压直接启动、自耦减压起动、y-δ起动、软起动器、变频器。全压直接起动:

在电网容量和负载两方面都允许全压直接起动的情况下,可以考虑采用全压直接起动。优点是操纵控制方便,维护简单,而且比较经济。主要用于小功率电动机的起动,从节约电能的角度考虑,大于11kw 的电动机不宜用此方法。

自耦减压起动:

利用自耦变压器的多抽头减压,既能适应不同负载起动的需要,又能得到更大的起动转矩,是一种经常被用来起动较大容量电动机的减压起动方式。它的最大优点是起动转矩较大,当其绕组抽头在80%处时,起动转矩可达直接起动时的64%。并且可以通过抽头调节起动转矩。至今仍被广泛应用。

y-δ起动:

对于正常运行的定子绕组为三角形接法的鼠笼式异步电动机来说,如果在起动时将定子绕组接成星形,待起动完毕后再接成三角形,就可以降低起动电流,减轻它对电网的冲击。这样的起动方式称为星三角减压起动,或简称为星三角起动(y-δ起动。采用星三角起动时,起动电流只是原来按三角形接法直接起动时的1/3。如果直

接起动时的起动电流以6~7ie 计,则在星三角起动时,起动电流才2~2.3 倍。这就是说采用星三角起动时,起动转矩也降为原来按三角形接法直接起动时的1/3。适用于无载或者轻载起动的场合。并且同任何别的减压起动器相比较,其结构最简单,价格也最便宜。除此之外,星三角起动方式还有一个优点,即当负载较轻时,可以让电动机在星形接法下运行。此时,额定转矩与负载可以匹配,这样能使电动机的效率有所提高,并因之节约了电力消耗。

软起动器:

这是利用了可控硅的移相调压原理来实现电动机的调压起动,主要用于电动机的起动控制,起动效果好但成本较高。因使用了可控硅元件,可控硅工作时谐波干扰较大,对电网有一定的影响。另外电网的波动也会影响可控硅元件的导通,特别是同一电网中有多台可控硅设备时。因此可控硅元件的故障率较高,因为涉及到电力电子技术,因此对维护技术人员的要求也较高。

变频器:

变频器是现代电动机控制领域技术含量最高,控制功能最全、控制效果最好的电机控制装置,它通过改变电网的频率来调节电动机的转速和转矩。因为涉及到电力电子技术,微机技术,因此成本高,对维护技术人员的要求也高,因此主要用在需要调速并且对速度控制要求高的领域。

调速方法

电动机的调速方法很多,能适应不同生产机械速度变化的要求。一般电动机调速时其输出功率会随转速而变化。从能量消耗的角度看,调速大致可分两种:

①保持输入功率不变。通过改变调速装置的能量消耗,调节输出功率以调节电动机的转速。

②控制电动机输入功率以调节电动机的转速。电机、电动机、制动电机、变频电机、调速电机、三相异步电动机、高压电机、多速电机、双速电机和防爆电机。

代表产品

Y(IP44系列异步电动机

电动机容量从0.55~200kW,B级绝缘,防护等级IP44,达到国际电工委员会(IEC 标准,产品达到20世纪70年代末国际水平,全系列加权平均效率比JO2系列提高0.43%,年产量约2000万kW。

Yx系列高效电动机

该类电机由上海电器科学研究所组织电机行业研制成功,容量1.5~90kW,有

2,4,6等3种极数。全系列电动机效率平均比Y(IP44系列高3%左右,接近国际先进水平。适用于单方向运行,年工作时间在3000h以上。负载率大于50%的场合,节电效果显著。该系列电动机产量不高,年产量约1万kW。

变极调速电机

主要产品有在国内已批量生产的YD(90.45~160kW,YDT(0.17~160kW,

YDB(0.35~82kW,YD(0.2~24kW,YDFW(630~4000kW等8个系列产品,达到国际平均应用水平。

电磁滑差调速电机

中国已批量生产YCT(0.55~90kW,YCT2(15~250kW,YCTD(0.55~90kW,

YCTE(5.5~630kW,YCTJ(0.55~15kW等8个系列产品,达到国际平均应用水平,其中YCTE系列的技术水平最高,最有发展前途。

产品分类

1.按工作电源分类根据电动机工作电源的不同,可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。

2.按结构及工作原理分类电动机按结构及工作原理可分为直流电动机,异步电动机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同布电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机等。

相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。

3.按起动与运行方式分类电动机按起动与运行方式可分为电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。

4.按用途分类电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动机又分为电动工具(包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具用电动机、家电(包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等用电动机及其它通用小型机械设备(包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等用电动机。控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。

5.按转子的结构分类电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机(旧标准称为鼠笼型异步电动机和绕线转子感应电动机(旧标准称为绕线型异步电动机。

6.按运转速度分类电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。

7.按防护型式分为

开启式(如IP11、IP22:电动机除必要的支撑结构外,对于转动及带电部分没有专门的保护。

封闭式(如IP44、IP54:电动机机壳内部的转动部分及带电部分有必要的机械保护,以防止意外的接触,但并不明显的妨碍通风。防护式电动机按其通风防护结构不