第一講電機和拖動的基本知識

2022-09-25 09:00:03 字數 4635 閱讀 2101

一、電機的基本知識

1.電機的分類

由於電能的生產、輸送和使用都比較方便,因而電能被廣泛的使用。在電能的生產,輸送和使用過程中,電機起著重要的作用。電機主要有發電機、電動機和變壓器:

發電機:生產電能的裝置;

變壓器:(靜止電機)輸送電能的裝置;

電動機:使用電能的裝置。

而電動機又可以分為:

直流電動機

電動機同步電動機

交流電動機繞線式

非同步(感應)電動機

鼠籠式非同步電動機和感應電動機是同義詞,已合併。

感應電動機

科技名詞定義

中文名稱:

感應電動機

英文名稱:

induction motor

其他名稱:

非同步電動機

定義:由定子繞組形成的旋轉磁場與轉子繞組中感應電流的磁場相互作用而產生電磁轉矩驅動轉子旋轉的交流電動機。

應用學科:

電力(一級學科);配電與用電(二級學科)

以上內容由全國科學技術名詞審定委員會審定公布

目錄概念

制動方式

一般規格

展示工作原理

故障檢查

非同步特徵

編輯本段概念

又稱「非同步電動機」,即轉子置於旋轉磁場中,在旋轉磁場的作用下,獲得乙個轉動力矩,因而轉子轉動。轉子是可轉動的導體,通常多呈鼠籠狀。定子是電動機中不轉動的部分,主要任務是產生乙個旋轉磁場。

旋轉磁場並不是用機械方法來實現。而是以交流電通於數對電磁鐵中,使其磁極性質迴圈改變,故相當於乙個旋轉的磁場。這種電動機並不像直流電動機有電刷或集電環,依據所用交流電的種類有單相電動機和三相電動機,單相電動機用在如洗衣機,電風扇等;三相電動機則作為工廠的動力裝置。

編輯本段制動方式

三相感應電動機電氣制動方式有:能耗制動、反接制動、再生制動三種。

(1)能耗制動時切斷電動機的三相交流電源,將直流電送入定子繞組。在切斷交流電源的瞬間,由於慣性作用,電動機仍按原來方向轉動,便在轉子導體中產生感應電動勢和感應電流。其感應電流產生轉矩,此轉矩與送入直流電後形成的固定磁場所產生的轉矩方向相反,因此電動機迅速停止轉動,達到制動的目的。

這種方式的特點是制動平穩,但需直流電源、大功率電動機,所需直流裝置成本大,低速時制動力小。

(2)反接制動又分負載反接制動和電源反接制動兩種。

1)負載反接制動又稱負載倒拉反接制動。當電動機的轉子在重物(當起重機用電動機下放重物時)的作用下沿著與旋轉磁場相反的方向旋轉,這時產生的電磁轉矩則是制動轉矩。此轉矩使重物以穩定的速度緩慢下降。

這種制動的特點是:電源不用反接,不需要專用的制動裝置,而且還可以調節制動速度,但只適用於繞線型電動機,其轉子電路需串入大電阻,使轉差率大於1。

2)電源反接制動當電動機需制動時,只要任意對調兩相電源線,使旋轉磁場相反就能很快制動。當電動機轉速等於零時,立即切斷電源。這種制動的特點是:

停車快,制動力較強,無需制動裝置。但制動時由於電流大,衝擊力也大,易使電動機過熱或損傷傳動部分的零部件。

(3)再生制動又稱回饋制動,在重物的作用下(當起重機電動機下放重物),電動機的轉速高於旋轉磁場的同步轉速。這時轉子導體產生感應電流,在旋轉磁場的作用下產生反旋轉方向轉矩,電動機進入發電狀態,並回饋電網,這種方式能自然進入回饋制動狀態,工作可靠,但電動機轉速高,需用變速裝置減速。[1]

編輯本段一般規格

編輯本段展示

感應電動機

感應電動機中的旋轉磁場

編輯本段工作原理

非同步電動機定子上有三相對稱的交流繞組,三相對稱交流繞組通入三相對稱交流電流時,將在電機氣隙空間產生旋轉磁場,轉子繞組的導體處於旋轉磁場中, 轉子導體切割磁力線,並產生感應電勢,判斷感應電勢方向。 轉子導體通過端環自成閉路,並通過感應電流。 感應電流和旋轉磁場相互作用產生電磁力,判斷電磁力的方向。

電磁力作用在轉子上將產生電磁轉矩,並驅動轉子旋轉。根據以上電磁感應原理,非同步電動機也叫感應電動機。非同步電動機還容易按不同環境條件的要求,派生出各種系列產品。

它還具有接近恆速的負載特性,能滿足大多數工農業生產機械拖動的要求。其侷限性是,它的轉速和其旋轉磁場的同步轉速有固定的轉差率,因而調速效能較差,在要求有較寬廣的平滑調速範圍的使用場合,不如直流電動機經濟、方便。非同步電動機的設計、生產特別要注意標準化、系列化、通用化。

編輯本段故障檢查

(1)電動機投入電源後不轉的原因檢查及修理

電動機投入電源後不轉,一般有下列原因:

1)控制裝置的接線錯誤;

2)過電流繼電器調整的整定值偏小;

3)電源未接通,如熔絲燒斷、開關有故障或觸頭接觸不良、引線斷路等;

4)電源至電動機之間的連線有故障;

5)電動機繞組有故障,如相間短路、接地、接錯線、斷路等;

6)繞線式轉子非同步電動機起動誤操作或起動電阻過小;

7)電動機軸承有故障,被卡住;

8)定、轉子鐵芯相擦(掃膛),等於增加過大的負載;

9)電動機負載過大或機械轉動部分被卡住等。

2)電動機過熱檢查及修理

發現正常執行的電動機過熱,一般有下列原因:

1)電源電壓突然變高,並於電動機銘牌額定電壓不相符,或者三相電源電壓嚴重不平衡;

2)電動機所拖動的負載變動較大,電機暫時處於過載狀態;

3)由於軸承產生故障或間隙磨損超限、轉軸發生彎曲、鐵芯區域性過熱變形、轉子軸向串動等原因,使定、轉子鐵芯掃膛;

4)環境粉塵進入電動機內部粘附在絕緣表面上和堵塞冷卻風道、冷卻風管等,使電動機通風不良,冷卻效果頭緒,造成電機過熱;

5)電動機冷卻裝置失效,調節風溫裝置有故障,造成電機過熱;

6)三相電動機單相執行;

7)繞組有故障,如短路、斷路、接地、接錯等;

8)氣隙不均勻。

經重繞後的電動機發生過熱,其原因是:

1)接線錯誤;

2)線圈匝數過多或過少;

3)線圈導線過細,線圈節距過小或過大;

4)電動機裝配質量不好,鐵芯未對齊,定轉子鐵芯軸向有差距引起軸向磁拉力,氣隙裝配和調整不均勻。由於電動機絕緣水平不斷提高,允許溫公升限度也提高,所以電機外殼溫公升較高可能屬正常。但要用酒精溫度計測試部門的外殼溫公升和軸承溫公升,並和電動機的絕緣等級所允許的溫公升相對照比較後,

確認電動機是過熱,那麼可按以下步驟進行檢查。

1)首先檢查三相電源的電壓是否平衡,電壓波動的程度是否大於製造場廠的保證值(±10[%])。由於電壓不平衡,產生三相不平衡電流,引起電機損耗增大和電機發熱,所以襖及時糾正。電源頻率變動對(±5[%])電機發熱也有影響,但實際變化不大,所以在分析時一般可不考慮。

2)檢查電機是否單相運轉,三相接觸器的觸頭是否接觸好,開關的熔絲是否有一相燒斷,接線有否(單相)斷開。故障檢查出後進行處理。

3)檢查三相電流是否超過額定值。若超過額定值時,要檢查其原因。如果負載不過大就,那就是可能是電機容量不夠,因此要根據實際容量使用。

電機發生掃膛,增加阻力,也是電機過載原因之一這時由於摩擦阻力發熱,氣隙減少,從而進一步擴大電機掃膛面積。處理這類故障時,要查清造成掃膛的原因:①轉軸彎曲;②軸承故障。

輕微的鐵芯掃膛不影響電機正常執行,掃膛嚴重時,可用車刀將轉子表面輕輕切削一層(一般車削直徑為0。2mm左右為宜)。

4)粉塵敷滿絕緣影響電機散熱,過濾網堵塞,通風道和通風管堵塞等,都會引起電機過熱。這類故障原因引起的電機過熱是逐漸形成的,夏天會感到問題突出。因此可採取吹風清掃措施了消除粉塵,必要時電機要解體進行清洗處理。

5)如認為繞組有故障時,可進行繞組短路和接地試驗檢查。根據進行經驗表明,電機繞組如有匝間短路,電機則會振動,動轉時間不少就會時間不長就會冒煙。但是匝間短路引起電機發熱,並且持續長時期的機會,是很少的。

重繞大修後的電機溫公升超限,可能是絕緣處理工藝不好,線圈資料不對,接線錯誤以及裝配質量等問題引起。這時電機應解體對照原始記錄檢查,以及查明繞組資料的正確性。

編輯本段非同步特徵

1、一般來說,小型非同步電機指的就是感應運轉型非同步電機。這種電機不只在啟動時,在運轉時也使用輔助線圈和電容器。雖然啟動轉矩不是很大,但其結構簡單,信賴度高,效率也高。

2、隨負荷的大小,電機的額定轉速也會改變。

3、可以連續運轉。

4、使用於不需要速度制動的應用場合。

5、用e種絕緣等級,而ul型電機則用a種。

6、有感應運轉型單相非同步電機和三相非同步電機兩種。

7、單相電機為感應運轉型非同步電機,效率高,雜訊低。

8、單相非同步電機運轉時,產生和旋轉方向相反的轉矩,因此不可能在短時間內改變方向。應在電機完全停止以後,再轉換其旋轉方向。

9、單相電機的電源有a(110v 60hz)、b(22v 60hz)、c(100v 50/60hz)、d(200v 50/60hz)、e(115v 60hz)、x(200-240v50hz)等。

10、三相電機時使用u(200v 50/60hz)、t(220v 50/60hz)、s(380-440v 50/60hz)電源的非同步電機。[2]

2.非同步電動機的機械特性

(1) 固有機械特性

n0(同步轉速):

n1(額定轉速):n1=n0(1-se);

se(額定轉差率):se=(n0-n1)/n0;

te(額定轉矩):te=9550*pe(kw)/ne;

ts(起動轉矩):ts / te < 1;

tm(最大轉矩):tm/te > 1 過載倍數。

圖1-1 電動機的固有機械特性

(2)人為機械特性

a. 降低定子電壓b. 轉子迴路串電阻

c-1 恆轉矩負載c-2 恆功率負載

c. 變頻調速機械特性

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