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旋轉電機
閱讀�7127時間�2017-08-11 10:40:17

    旋轉電機是依靠電磁感應原理而運行的旋轉電磁機械,用于實�(xiàn)機械能和電能的相互轉���(fā)電機從機械系�(tǒng)吸收機械功率,向電系�(tǒng)輸出電功��電動�從電系統(tǒng)吸收電功�,向機械系統(tǒng)輸出機械功率�

原理

    電機運行原理基于電磁感應定律和電磁力定律。電機進行能量轉換時,應具備能作相對運動的兩大部件:建立勵磁磁場的部件,感生電動勢并流過工作電流的被感應部�。這兩個部件中,靜止的稱為定子,作旋轉運動的稱為轉�。定、轉子之間有空氣�,以便轉子旋��

    電磁轉矩由氣隙中勵磁磁場與被感應部件中電流所建立的磁場相互作用產(chǎn)�。通過電磁轉矩的作�,發(fā)電機從機械系�(tǒng)吸收機械功率,電動機向機械系�(tǒng)輸出機械功率。建立上述兩個磁場的方式不同,形成不同種類的電機。例如兩個磁場均由直流電流產(chǎn)�,則形成直流電機;兩個磁場分別由不同頻率的交流電流產(chǎn)�,則形成異步電機;一個磁場由直流電流�(chǎn)�,另一磁場由交流電流產(chǎn)�,則形成同步電機�

    電機的磁場能量基本上儲存十氣隙中,它使電機把機械系統(tǒng)和電系統(tǒng)�(lián)系起�,并實現(xiàn)能量轉換,因�,氣隙磁場又稱為禍合磁場�

    當電機繞組流過電流時,將�(chǎn)生一定的磁鏈,并在其禍合磁場內存儲一定的電磁能量。磁鏈及磁場儲能的多少隨定、轉子電流以及轉子位置不同而變�,由此產(chǎn)生電動勢和電磁轉�,實�(xiàn)機電能量轉換。這種能量轉換理論上是可逆的,即同一臺電機既可作為發(fā)電機也可作為電動機運�。但實際上,一臺電機制成后,由十兩種運行狀�(tài)下電機的參數(shù)�!特性方面的原因,很準滿足兩種運行狀�(tài)下的客觀要求,因�,同一臺電機不�(jīng)改裝和重新設計,不可任意改變其運行狀�(tài)�

    電機內部能量轉換過程中,存在電能、機械能、磁場能和熱�。熱能是由電機內部能量損耗產(chǎn)生的�

特點

    異步電動機的基本特點�,轉子繞組不需與其他電源相連,其定子電流直接取自交流電力系�(tǒng);與其他電機相比,異步電動機的結構簡�,制造、使�、維護方�,運行可靠性高,重量輕,成本低。以三相異步電動機為�,與同功率、同轉速的直流電動機相�,前者重量只及后者的二分之一,成本僅為三分之一。異步電動機還容易按不同�(huán)境條件的要求,派生出各種系列�(chǎn)品。它還具有接近恒速的負載特�,能滿足大多�(shù)工農(nóng)�(yè)生產(chǎn)機械拖動的要求。其局限性是,它的轉速與其旋轉磁場的同步轉速有固定的轉差率(見異步電�),因而調速性能較差,在要求有較寬廣的平滑調速范圍的使用場合(如傳動軋機、卷揚機、大型機床等),不如直流電動機�(jīng)�、方便。此�,異步電動機運行時,從電力系�(tǒng)吸取無功功率以勵�,這會導致電力系統(tǒng)的功率因�(shù)變壞。因此,在大功率、低轉速場�(如拖動球磨機、壓縮機�)不如用同步電動機合理�

應用

    異步電機主要用作電動�,其功率范圍從幾瓦到上萬千瓦,是國民�(jīng)濟各行業(yè)和人們日常生活中應用最廣泛的電動機,為多種機械設備和家用電器提供動�。例如機床、中小型軋鋼設備、水�、冶金和礦山機械�,大都采用三相異步電動機拖動;電風扇、洗衣機、電冰箱、空調器等家用電器中則廣泛使用單相異步電動機。異步電機也可作為發(fā)電機,用于和小型水電站等�

基本結構

    電機主要由定�,轉子,�、后�(端蓋)及通風冷卻系統(tǒng)組成。電機靜止部分稱為定�,轉動部分稱為轉子,在定子和轉子之間的空隙叫氣隙。氣隙很小﹐但磁場能量主要集中在氣隙��

    定子

    由定子鐵芯和繞組組成,作用是�(chǎn)生勵磁磁�,導磁及支撐前后��

    轉子

    由轉子鐵芯,�,電樞繞組及換向器組成,其作用是保證并產(chǎn)生連續(xù)的電磁力�,通過軸輸出機械能�

    �、后�

    擔負著支承轉子旋轉和固定轉子與定子的裝配關系的作�。其結構和尺寸要根據(jù)通風系統(tǒng),繞組對地絕�,軸承結�,碳刷和碳刷盒﹐安裝等因素綜合設計,同時要考慮強度和剛��

    通風冷卻系統(tǒng)

    電機在運行過程中必然會有一部分能量轉化成熱�,熱能又會使電機的溫度上升,當溫度上升到一定程度就會發(fā)生絕緣破�,繞組以及換向器碳刷燒壞,等一系列問題導致電機的損�。通風冷卻系統(tǒng),主要包括風路和風扇。應使電機的�(fā)熱和散熱�(xié)調平�,有足夠的冷卻氣流通過電機�

    氣隙

    氣隙對電機性能影響較大,氣隙小,可減少電機勵磁安匝及損耗。但氣隙過小,氣隙諧波磁場增大,電機雜散損耗及電磁噪音增加;同�,過小的氣隙,會由于機械和電磁的原因,對運行可靠性帶來一定影響�

    絕緣系統(tǒng)

    絕緣就是防止電流向不希望的方向流動及隔離導電和不導電的部分(如導線和鐵心)或隔離不同電位的導體(如匝間﹐層間等)� 絕緣材料一般指電阻系數(shù)� 109Ω?cm以上的材�。經(jīng)驗表明,在電機出�(xiàn)的事故中,多�(shù)是由于絕緣破壞造成�,正確選用絕緣材料是電機設計中重要的一�(huán)�

    絕緣系統(tǒng)

    所有絕緣材料聚合在一起所�(chǎn)生的一個完整的獨立的體��

功能分析

    下面以異步電機為�,簡述旋轉電機的原理和功能。異步電機在1885年由意大利物理學家和電氣工程師費拉里斯發(fā)明�1888�,提出實驗報告,對旋轉磁場作了嚴格的科學描述,為以后開發(fā)異步電動�、自起動電動機奠定了基礎。費拉里斯相信他所提出的旋轉磁場理論以及他所開發(fā)的新�(chǎn)品在科學上的價值遠遠超過物質上的價�,因此他有意不為自己的發(fā)明申�,而是在實驗室向公眾演示這些成果。他還倡導使用交流電系�(tǒng)。同�,尼古拉·特斯拉在美國取得了感應電機的專利。一年之后,Mikhail Dolivo-Dobrovolsky�(fā)明籠型異步電�。異步電機的�(fā)展迅�,對于相同大小的異步電機,額定功率由1897年的5.5kW�(fā)展到1976年的74.6kW。鼠籠型異步電機是使用最廣泛的異步電��

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