电机基础及工艺(一)

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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
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”。
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电机的分类
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
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常见电机
同步电机
优点： ①转速不随负载和电压而变化，只与频率相关。 ②运行稳定性好，具有较强的过载能力。 ③运行效率高，在低速时，同步电动机这一点尤为突出。 ④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）
海拔高度 2000m 100% 97% 93% 88% 84%
环境温 度 30℃ 35℃ 40℃ 45℃ 50℃ 55℃ 60℃
1000m 100% 100% 100% 95% 90% 85% 80%
1500m 100% 100% 97% 92% 87% 82%
2500m 98% 94% 90% 85% 81%
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。
2.电机的运行条件
环境条件: 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℃
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0. 电动机种类的选择
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。 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1∶3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。
3000m 95% 91% 87% 83%
注：允许的输出功率占额定功率的百分比
2.电机的运行条件
电气条件： 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 KVA -10K 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 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。
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我国电机工业发展概况
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）
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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8000~35000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，4~6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）
电 机基 础 及 工 艺
部门 日期 结构技术研究部 周洋
2011-10-21
目录
电机的基本概述
电机发展简史 电机的分类 电机选型 电动机的工作原理 电动机的基本结构
电机工艺
电机转子工艺 电机定子工艺 电机装配工艺
电机检验
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 电机 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。
电机图纸
1、电动机的发热与冷却
（ 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。
3.电机的防护等级
电机常用的防护等级有IP23、IP44、IP54、IP55、IP56、IP65
防护等级第一位数 0 1 简称 （防固体） 防固体） 无防护 防护大于50mm 的固体 防护大于12mm 的固体 防护大于2.5m m 的固体 防护大于1mm 的固体 防尘 尘密 定义 没有专门的防护。 能防止直径大于50mm的固体异物进入壳内。能防止人体的某一大面积 部分（如手）偶然或意外地触及壳内带电或运动部分，但不能防止有 意识地接近这些部分。 能防止直径大于12mm的固体异物进入壳内。能防止手指触及壳内带电 或运动部分。 能防止直径大于2.5mm的固体异物进入壳内。能防止厚度或直径大的 工具、金属线等触及壳内带电或运动部分。 能防止直径大于1mm的固体异物进入壳内。能防止直径或厚度大于的 导线或片条触及壳内带电或运转部分。 能防止灰尘进入达到影响产品正常运行的程度，完全防止触及壳内带 电或运动部分。 能完全防止灰尘进入壳内，完全防止触及壳内带电或运动部分。 定 义