電動機(Motor)是把電能轉換成機械能的一種設備。它是利用通電線圈(也就是定子繞組)產生旋轉磁場并作用于轉子(如鼠籠式閉合鋁框)形成磁電動力旋轉扭矩。電動機按使用電源不同分為直流電動機和交流電動機,電力系統(tǒng)中的電動機大部分是交流電機,可以是同步電機或者是異步電機(電機定子磁場轉速與轉子旋轉轉速不保持同步速)。電動機主要由定子與轉子組成,通電導線在磁場中受力運動的方向跟電流方向和磁感線(磁場方向)方向有關。電動機工作原理是磁場對電流受力的作用,使電動機轉動。
電動機使用了通電導體在磁場中受力的作用的原理(這是不同于電流的磁效應的說法,現(xiàn)行人教版九年級物理明確把二者分開),發(fā)現(xiàn)這一原理的的是丹麥物理學家—奧斯特,1777年8月14日生于蘭格朗島魯德喬賓的一個藥劑師家庭。1794年考入哥本哈根大學,1799年獲博士學位。1801~1803年去德、法等國訪問,結識了許多物理學家及化學家。1806年起任哥本哈根大學物理學教授,1815年起任丹麥皇家學會常務秘書。1820年因電流磁效應這一杰出發(fā)現(xiàn)獲英國皇家學會科普利獎章。
1829年起任哥本哈根工學院院長。1851年3月9日在哥本哈根逝世。他曾對物理學、化學和哲學進行過多方面的研究。由于受康德哲學與謝林的自然哲學的影響,堅信自然力是可以相互轉化的,長期探索電與磁之間的聯(lián)系。1820年4月終于發(fā)現(xiàn)了電流對磁針的作用,即電流的磁效應。同年7月21日以《關于磁針上電沖突作用的實驗》為題發(fā)表了他的發(fā)現(xiàn)。這篇短短的論文使歐洲物理學界產生了極大震動,導致了大批實驗成果的出現(xiàn),由此開辟了物理學的新領域──電磁學。
1812年他提出了光與電磁之間聯(lián)系的思想。1822年他對液體和氣體的壓縮性進行了實驗研究。1825年提煉出鋁,但純度不高。在聲學研究中,他試圖發(fā)現(xiàn)聲所引起的電現(xiàn)象。他的研究工作是抗磁性。他是一位熱情洋溢重視科研和實驗的教師,他說:“我不喜歡那種沒有實驗的枯燥的講課,所有的科學研究都是從實驗開始的”。因此受到學生歡迎。他還是卓越的講演家和自然科學普及工作者,1824年倡議成立丹麥科學促進協(xié)會,創(chuàng)建了丹麥個物理實驗室。1908年丹麥自然科學促進協(xié)會建立“奧斯特獎章”,以表彰做出重大貢獻的物理學家。1934年以“奧斯特”命名CGS單位制中的磁場強度單位。1937年美國物理教師協(xié)會設立“奧斯特獎章”,獎勵在物理教學上做出貢獻的物理教師。
1821年法拉第完成了項重大的電發(fā)明。在這兩年之前,奧斯特已發(fā)現(xiàn)如果電路中有電流通過,它附近的普通羅盤的磁針就會發(fā)生偏移。法拉第從中得到啟發(fā),認為假如磁鐵固定,線圈就可能會運動。根據這種設想,他成功地發(fā)明了一種簡單的裝置。在裝置內,只要有電流通過線路,線路就會繞著一塊磁鐵不停地轉動。事實上法拉第發(fā)明的是臺電動機,是臺使用電流將物體運動的裝置。雖然裝置簡陋,但它卻是今天世界上使用的所有電動機的祖先。這是一項重大的突破。只是最初它的實際用途還非常有限,因為當時除了用簡陋的電池以外別無其它方法發(fā)電。
我國的電動機生產開始于1917年,該行業(yè)在國內已經形成比較完整的產業(yè)體系。我國電動機制造行業(yè)隨著電力發(fā)展呈現(xiàn)出勃勃生機,產銷規(guī)模和經濟效益都有了大幅度提高。
2005-2011年,我國電動機制造行業(yè)銷售收入年均增長36.92%。除了2009年受金融危機影響,制造業(yè)普遍下滑,電動機的同比增速下降到11.20%之外,其他年份,我國電動機的市場規(guī)模增長率均處于較高水平,同比均在20%以上,即使在2011年我國制造業(yè)發(fā)展速度普遍放緩的情況下,電動機的同比增長仍達到21.87%。
電機制造企業(yè)應建立自主品牌,發(fā)力高端,拓展海外市場,保障產品質量和售后服務,向航空、航海、軍工、核電以及特種電機等新領域發(fā)展,才能在嚴峻的市場競爭中立于不敗之地。
在全社會電能消耗中,有70%左右耗費在工業(yè)領域,而工業(yè)電機的耗電量又占據整個工業(yè)領域用電的70%。提高電機效率可以主要通過2種方式,通過一個頻率轉換器,提高運作效率的交流電機;二是使用高效電機。不同的頻率轉換器是主要的工業(yè)領域的節(jié)能,節(jié)能效率一般在30%以上,在某些行業(yè)甚至高達40%-50%。高效電機的市場應用比例仍然相對較低,但能源效率標準和補貼政策的支持,未來高效電機的市場應用比例將大幅上升。
2012年1-12月,我國累計出口電動機及發(fā)電機30.96億臺,與2011年同期相比減少了8.2%,累計出口金額達92.24億美元,同比增長5.0%。12月當月,我國電動機及發(fā)電機出口量為2.748億臺,出口金額為8.18億美元。在投資上,應該在政策利好出臺前提前布局。高效電機市場應用比例仍較低,但在能效標準及補貼政策支持下,未來高效電機的市場應用比例將大幅上升。 電機系統(tǒng)包括控制裝置、電動機、被拖動裝置、傳動裝置以及管網負荷等,是一個涉及多學科、多、多領域的復雜系統(tǒng)。
戰(zhàn)略性新興產業(yè)、合同能源管理政策、市場化節(jié)能環(huán)保服務體系建設、資源綜合利用和再制造及節(jié)能產品惠民工程高效電機推廣為電機行業(yè)發(fā)展帶來重大機遇,與之相關的電機生產制造商和電機配套企業(yè)也迎來了產品更新?lián)Q代的市場增長潛力。特別是為適應低碳經濟時代的節(jié)能技術創(chuàng)新趨勢,高效電機已逐漸成為未來市場的主流。
我國電機年用電量超過2萬億千瓦時,約占全國用電量的60%和工業(yè)用電量的80%。高效電機能耗比普通電機低20%~30%,但我國高效電機市場占有率只有10%,因此大力推廣高效電機會對國家推進節(jié)能減排具有一定意義,其潛在的市場商機也初現(xiàn)端倪。
我國電機產品雖然種類繁多,但效率普遍不高,嚴重存在"大馬拉小車"的現(xiàn)象,高效電機的推廣與應用已經刻不容緩。我國"十二五"期間將集中力量圍繞電機系統(tǒng)節(jié)能工程、裝備制造調整和振興、新能源領域技術的大力推進,優(yōu)化發(fā)展一批高效節(jié)能環(huán)保重點產品,淘汰一批普通效率的電機產品,促進產品更新?lián)Q代。在工信部公布的《高耗能落后機電設備(產品)淘汰目錄(第二批)》中,電機設備位列其中,預示我國電機行業(yè)即將面臨市場和科技的全新發(fā)展。
為有效淘汰低效電機、加快高效電機的推廣,國家標準化管理委員會發(fā)布的新版《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》國家標準于2012年9月實施,中小型電機行業(yè)面臨較大的影響。目前我國大批量生產的Y、Y2、Y3系列三相異步電動機將被禁止生產,享受國家惠民工程的YX3系列高效率三相異步電動機將有可能不再得到政策補貼。高效電機的研發(fā)與推廣猶如在弦之箭,行業(yè)內關注度空前。
電動機的壽命與絕緣劣化或是滑動部的摩耗、軸承的劣化等造成的功能障礙等各項要素有關,大部分視軸承狀況而定。軸承的壽命如下述,有機構壽命、潤滑油壽命兩種。軸承的壽命
1、潤滑油因熱劣化的潤滑油壽命
2、運轉疲勞造成的機械壽命
電動機在絕大部分的情況下,因發(fā)熱對于潤滑油壽命的影響更甚于加在軸承上的負載重量對機械壽命的影響。因此,以潤滑油壽命推算電動機壽命,對潤滑油壽命影響的要因是溫度,溫度大幅地影響了壽命時間。
1873年,比利時人格拉姆發(fā)明大功率電動機,電動機從此開始大規(guī)模用于工業(yè)生產。
啟動方式
電動機啟動方式包括:全壓直接啟動、自耦減壓起動、y-δ 起動、軟起動器、變頻器。
全壓直接起動:
在電網容量和負載兩方面都允許全壓直接起動的情況下,可以考慮采用全壓直接起動。優(yōu)點是操縱控制方便,維護簡單,而且比較經濟。主要用于小功率電動機的起動,從節(jié)約電能的角度考慮,大于11kw 的電動機不宜用此方法。
自耦減壓起動:
利用自耦變壓器的多抽頭減壓,既能適應不同負載起動的需要,又能得到更大的起動轉矩,是一種經常被用來起動較大容量電動機的減壓起動方式。它的優(yōu)點是起動轉矩較大,當其繞組抽頭在80%處時,起動轉矩可達直接起動時的64%。并且可以通過抽頭調節(jié)起動轉矩。至今仍被廣泛應用。
y-δ 起動:
對于正常運行的定子繞組為三角形接法的鼠籠式異步電動機來說,如果在起動時將定子繞組接成星形,待起動完畢后再接成三角形,就可以降低起動電流,減輕它對電網的沖擊。這樣的起動方式稱為星三角減壓起動,或簡稱為星三角起動(y-δ 起動)。采用星三角起動時,起動電流只是原來按三角形接法直接起動時的1/3。如果直接起動時的起動電流以6~7ie 計,則在星三角起動時,起動電流才2~2.3 倍。這就是說采用星三角起動時,起動轉矩也降為原來按三角形接法直接起動時的1/3。適用于無載或者輕載起動的場合。并且同任何別的減壓起動器相比較,其結構最簡單,價格也。除此之外,星三角起動方式還有一個優(yōu)點,即當負載較輕時,可以讓電動機在星形接法下運行。此時,額定轉矩與負載可以匹配,這樣能使電動機的效率有所提高,并因之節(jié)約了電力消耗。
軟起動器:
這是利用了可控硅的移相調壓原理來實現(xiàn)電動機的調壓起動,主要用于電動機的起動控制,起動效果好但成本較高。因使用了可控硅元件,可控硅工作時諧波干擾較大,對電網有一定的影響。另外電網的波動也會影響可控硅元件的導通,特別是同一電網中有多臺可控硅設備時。因此可控硅元件的故障率較高,因為涉及到電力電子技術,因此對維護技術人員的要求也較高。
變頻器:
變頻器是現(xiàn)代電動機控制領域技術含量,控制功能最全、控制效果的電機控制裝置,它通過改變電網的頻率來調節(jié)電動機的轉速和轉矩。因為涉及到電力電子技術,微機技術,因此成本高,對維護技術人員的要求也高,因此主要用在需要調速并且對速度控制要求高的領域。
調速方法
電動機的調速方法很多,能適應不同生產機械速度變化的要求。一般電動機調
速時其輸出功率會隨轉速而變化。從能量消耗的角度看,調速大致可分兩種 :
�、� 保持輸入功率不變。通過改變調速裝置的能量消耗,調節(jié)輸出功率以調節(jié)電動機的轉速。
�、诳刂齐妱訖C輸入功率以調節(jié)電動機的轉速。電機、電動機、制動電機、變頻電機、調速電機、三相異步電動機、高壓電機、多速電機、雙速電機和防爆電機。
基本結構
一、三相異步電動機的結構,由定子、轉子和其它附件組成。
�。ㄒ唬┒ㄗ樱o止部分)
1、定子鐵心
作用:電機磁路的一部分,并在其上放置定子繞組。
構造:定子鐵心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成,在鐵心的內圓沖有均勻分布的槽,用以嵌放定子繞組。
定子鐵心槽型有以下幾種:
半閉口型槽:電動機的效率和功率因數較高,但繞組嵌線和絕緣都較困難。一般用于小型低壓電機中。
半開口型槽:可嵌放成型繞組,一般用于大型、中型低壓電機。所謂成型繞組即繞組可事先經過絕緣處理后再放入槽內。
開口型槽:用以嵌放成型繞組,絕緣方法方便,主要用在高壓電機中。
2、定子繞組
作用:是電動機的電路部分,通入三相交流電,產生旋轉磁場。
構造:由三個在空間互隔120°電角度、對稱排列的結構完全相同繞組連接而成,這些繞組的各個線圈按一定規(guī)律分別嵌放在定子各槽內。
定子繞組的主要絕緣項目有以下三種:(保證繞組的各導電部分與鐵心間的可靠絕緣以及繞組本身間的可靠絕緣)。
⑴對地絕緣:定子繞組整體與定子鐵心間的絕緣。
�、葡嚅g絕緣:各相定子繞組間的絕緣。
�、窃验g絕緣:每相定子繞組各線匝間的絕緣。
電動機接線盒內的接線:
電動機接線盒內都有一塊接線板,三相繞組的六個線頭排成上下兩排,并規(guī)定上排三個接線樁自左至右排列的編號為1(U1)、2(V1)、3(W1),下排三個接線樁自左至右排列的編號為6(W2)、4(U2)、5(V2),.將三相繞組接成星形接法或三角形接法。凡制造和維修時均應按這個序號排列。
3、機座
作用:固定定子鐵心與前后端蓋以支撐轉子,并起防護、散熱等作用。
構造:機座通常為鑄鐵件,大型異步電動機機座一般用鋼板焊成,微型電動機的機座采用鑄鋁件。封閉式電機的機座外面有散熱筋以增加散熱面積,防護式電機的機座兩端端蓋開有通風孔,使電動機內外的空氣可直接對流,以利于散熱。
�。ǘ┺D子(旋轉部分)
1、三相異步電動機的轉子鐵心:
作用:作為電機磁路的一部分以及在鐵心槽內放置轉子繞組。
構造:所用材料與定子一樣,由0.5毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成,硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔,用來安置轉子繞組。通常用定子鐵心沖落后的硅鋼片內圓來沖制轉子鐵心。一般小型異步電動機的轉子鐵心直接壓裝在轉軸上,大、中型異步電動機(轉子直徑在300~400毫米以上)的轉子鐵心則借助與轉子支架壓在轉軸上。
2、三相異步電動機的轉子繞組
作用:切割定子旋轉磁場產生感應電動勢及電流,并形成電磁轉矩而使電動機旋轉。
構造:分為鼠籠式轉子和繞線式轉子。
�、攀蠡\式轉子:轉子繞組由插入轉子槽中的多根導條和兩個環(huán)行的端環(huán)組成。若去掉轉子鐵心,整個繞組的外形像一個鼠籠,故稱籠型繞組。小型籠型電動機采用鑄鋁轉子繞組,對于100KW以上的電動機采用銅條和銅端環(huán)焊接而成。
⑵繞線式轉子:繞線轉子繞組與定子繞組相似,也是一個對稱的三相繞組,一般接成星形,三個出線頭接到轉軸的三個集流環(huán)上,再通過電刷與外電路聯(lián)接。
特點:結構較復雜,故繞線式電動機的應用不如鼠籠式電動機廣泛。但通過集流環(huán)和電刷在轉子繞組回路中串入附加電阻等元件,用以改善異步電動機的起、制動性能及調速性能,故在要求一定范圍內進行平滑調速的設備,如吊車、電梯、空氣壓縮機等上面采用。
�。ㄈ┤喈惒诫妱訖C的其它附件
1、端蓋:支撐作用。
2、軸承:連接轉動部分與不動部分。
3、軸承端蓋:保護軸承。
4、風扇:冷卻電動機。[2]
二、直流電動機采用八角形全疊片結構,串勵繞組,適用于需要正、反轉的自動控制技術中。根據用戶需要也可以制成帶串勵繞組。中心高100~280mm的電動機無補償繞組,但中心高250mm、280mm的電動機根據具體情況和需要可以制成帶補償繞組,中心高315~450mm的電動機帶有補償繞組。中心高500~710mm的電動機外形安裝尺寸及技術要求均符合IEC國際標準,電機的機械尺寸公差符合ISO國際標準。
1)冷卻:電機在進行能量轉換時,總是有一小部分損耗轉變成熱量,它必須通過電機外殼和周圍介質不斷將熱量散發(fā)出去,這個散發(fā)熱量的過程,我們就稱為冷卻。
2)冷卻介質:傳遞熱量的氣體或液體介質。
3)初級冷卻介質:溫度低于電機某部件的氣體或液體介質,它與電機的該部件相接觸,并將其放出的熱量帶走。
4)次級冷卻介質:溫度低于初級冷卻介質的氣體或液體介質,通過電機的外表面或冷卻器將初級冷卻介質放出的熱量帶走。
5)最終冷卻介質:熱量傳遞到的冷卻介質。
6)周圍冷卻介質:電機周圍環(huán)境的氣體或液體介質。
7)遠方介質:一種遠離電機的介質,通過進、出口管或通道吸入電機熱量和排出冷卻介質至遠方。
8)冷卻器:使一種冷卻介質的熱量傳遞到另外一種冷卻介質,并保持兩種冷卻介質分開的裝置。
1.按工作電源分類根據電動機工作電源的不同,可分為直流電動機和交流電動機。其中交流電動機還分為單相電動機和三相電動機。
2.按結構及工作原理分類電動機按結構及工作原理可分為直流電動機,異步電動機和同步電動機。同步電動機還可分為永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同布電動機。異步電動機可分為感應電動機和交流換向器電動機。感應電動機又分為三相異步電動機等。
相異步電動機和罩極異步電動機等。交流換向器電動機又分為單相串勵電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。
3.按起動與運行方式分類電動機按起動與運行方式可分為電容起動式單相異步電動機、電容運轉式單相異步電動機、電容起動運轉式單相異步電動機和分相式單相異步電動機。
4.按用途分類電動機按用途可分為驅動用電動機和控制用電動機。驅動用電動機又分為電動工具(包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴孔等工具)用電動機、家電(包括洗衣機、電風扇、電冰箱、空調器、錄音機、錄像機、影碟機、吸塵器、照相機、電吹風、電動剃須刀等)用電動機及其它通用小型機械設備(包括各種小型機床、小型機械、醫(yī)療器械、電子儀器等)用電動機�?刂朴秒妱訖C又分為步進電動機和伺服電動機等。
5.按轉子的結構分類電動機按轉子的結構可分為籠型感應電動機(舊標準稱為鼠籠型異步電動機)和繞線轉子感應電動機(舊標準稱為繞線型異步電動機)。
6.按運轉速度分類電動機按運轉速度可分為高速電動機、低速電動機、恒速電動機、調速電動機。
7.按防護型式分為
開啟式(如IP11、IP22):電動機除必要的支撐結構外,對于轉動及帶電部分沒有專門的保護。
封閉式(如IP44、IP54):電動機機殼內部的轉動部分及帶電部分有必要的機械保護,以防止意外的接觸,但并不明顯的妨礙通風。防護式電動機按其通風防護結構不同,又分為:
網罩式:電動機的通風口用穿孔的遮蓋物遮蓋起來,使電動機的轉動部分及帶電部分不能與外物相接觸。
防滴式:電動機通風口的結構能夠防止垂直下落的液體或固體直接進入電動機內部。
防濺式:電動機通風口的結構可以防止與垂直接成100度角范圍內任何方向的液體或固體進入電動機內部。
封閉式:電動機機殼的結構能夠阻止機殼內外空氣的自由交換,但并不要求完全的密封。
防水式:電動機機殼的結構能夠阻止具有一定壓力的水進入電動機內部。
水密式:當電動機浸在水中時,電動機機殼的結構能阻止水進入電動機內部。
潛水式:電動機在額定的水壓下,能長期在水中運行。
隔爆式:電動機機殼的結構足以阻止電動機內部的氣體爆炸傳遞到電動機外部,而引起電動機外部的燃燒性氣體的爆炸。
例:IP44標志電動機能防護大于1MM的固體異物入內,同時能防濺水。
IP后面位數字的意義
0 無防護,沒有專門的防護
1 能防止直徑大于50MM的固體異物進入機殼內,能防止人體的大面積(如手)偶然觸及殼內帶電或運動部分,但不能防止有意識的接近這些部分。
2 能防止直徑大于12MM的固體異物進入機殼內,能防止手指觸及殼內帶電或運動部分
3 能防止直徑大于2.5MM的固體異物進入機殼內,能防止厚度(或直徑)大于2.5的工具、金屬等觸及殼內帶電或運動部分。
4 能防止直徑大于1MM的固體異物進入機殼內,能防止厚度(或直徑)大于1MM的工具、金屬等觸及殼內帶電或運動部分。
5 能防止灰塵進入達到影響產品正常運行的程度,完全防止觸及殼內帶電或運動部分。
6 完全防止灰塵進入,完全防止觸及殼內帶電或運動部分。
IP后面第二位數字的意義
0 無防護,沒有專門的防護。
1 防滴,垂直的滴水應不能直接進入產品內部。
2 15゜防滴,與鉛垂線成15度角范圍內的滴水應不能直接進入產品內部。
3 防淋水,與鉛垂線成60度角范圍內的淋水應不能直接進入產品內部。
4 防濺水,任何方向的濺水對產品應無有害的影響。
5 防噴水,任何方向的噴水對產品應無有害的影響。
6 猛烈的海浪或強力噴水對產品應無有害的影響。
7 防浸水,產品在規(guī)定的時間和壓力下浸在水中,進水量對產品應無有害影響。
8 潛水,產品在規(guī)定的壓力下長時間浸在水中,進水量對產品應無有害影響。
8.按通風冷卻方式分為
�、� 自冷式:電動機僅依靠表面的輻射和空氣的自然流動獲得冷卻。
�、� 自扇冷式:電動機由本身驅動的風扇,供給冷卻空氣以冷卻電動機表面或其、內部。
�、� 他扇冷式:供給冷卻空氣的風扇不是由電動機本身驅動,而是獨立驅動的。
⒋ 管道通風式:冷卻空氣不是直接由電動機外部進入電動機或直接由電動機內部排出,而是經過管道引入或排出電動機,管道通風的風機可以是自扇冷式或他扇冷式。
�、� 液體冷卻:電動機用液體冷卻。
⒍ 閉路循環(huán)氣體冷卻:冷卻電動機的介質循環(huán)在包括電動機和冷卻器的封閉回路里,卻介質經過電動機時吸收熱量,經過冷卻器時放出熱量。
⒎ 表面冷卻和內部冷卻:冷卻介質不經過電動機導體內部稱為表面冷卻,冷卻介質經過電動機導體內部者稱為內部冷卻。
9.按安裝結構型式:
電動機安裝型式通常用代號表示。代號采用國際安裝的縮寫字母IM表示,在IM 的個字母表示安裝類型代號,B表示臥式安裝,V表示立式安裝;第二位數字表示特征代號,用阿拉伯數字表示。
例如IMB5型表示機座無底座,端蓋上有大凸緣,軸伸在凸緣端。
安裝型式有B3、BB3、B5、B35、BB5、BB35、V1、V5、V6等。
種電動機中應用最廣的是交流異步電動機(又稱感應電動機)。它使用方便、運行可靠、價格低廉、結構牢固,但功率因數較低,調速也較困難。大容量低轉速的動力機常用同步電動機(見同步電機)。同步電動機不但功率因數高,而且其轉速與負載大小無關,只決定于電網頻率。工作較穩(wěn)定。在要求寬范圍調速的場合多用直流電動機。但它有換向器,結構復雜,價格昂貴,維護困難,不適于惡劣環(huán)境。20世紀70年代以后,隨著電力電子技術的發(fā)展,交流電動機的調速技術漸趨成熟,設備價格日益降低,已開始得到應用。電動機在規(guī)定工作制式(連續(xù)式、短時運行制、斷續(xù)周期運行制)下所能承擔而不至引起電機過熱的輸出機械功率稱為它的額定功率,使用時需注意銘牌上的規(guī)定。電動機運行時需注意使其負載的特性與電機的特性相匹配,避免出現(xiàn)飛車或停轉。電動機能提供的功率范圍很大,從毫瓦級到萬千瓦級。電動機的使用和控制非常方便,具有自起動、加速、制動、反轉、掣住等能力。一般電動機調速時其輸出功率會隨轉速而變化。
高效電機以Y系列交流異步電動機替代JO2型電機基本不受機型限制,因此,所有應用交流異步電動機的場合都可以用Y系列電機取代JO2系列電機。Yx系列電機的市場潛力受到其容量的制約。原則上,90kW以下的交流異步電動機可以由Yx系列的高效電機取代。90kW以下的交流異步電動機裝機容量約占交流異步電動機總量的30%左右。
近十多年來,中國政府致力于推廣電動機調速技術,各行各業(yè)都在一定程度上采用了電動機調速。據石油、電力、建材、鋼鐵、有色、煤炭、化工、造紙、紡織等部門對企業(yè)抽樣調查結果,石油、建材、化工行業(yè)電動機調速應用較好。在4億kW的電機負載中,約有50%是負載變動的,其中的30%可以通過電機調速解決其負載變動問題。因此僅就市場容量考慮,約有6000萬kW的調速電機市場。中國各類電動機的裝機容量已超過4億kW,其中異步電動機約占90%,中小型電動機約占80%,拖動風機水泵及壓縮機類機械的電動機約1.3億kW。中小型電動機已超過152個系列,842個品種,4000多個規(guī)格。近十多年來,機械工業(yè)等有關部門大力抓電動機的節(jié)電工作,組織領導了有關研究所及企業(yè),先后設計制成多種節(jié)能電動機,并明令頒布淘汰63種高耗能電動機和推廣24種節(jié)能電動機,取得了一定的成效。這些節(jié)能產品主要分成兩大類:一類是提高電動機效率的高效電動機,另一類是調速電動機。
直流電動機采用八角形全疊片結構,適用于需要正、反轉的自動控制技術中。
優(yōu)勢
無刷直流電機由電動機主體和驅動器組成,是一種典型的機電一體化產品。電動機的定子繞組多做成三相對稱星形接法,同三相異步電動機十分相似。電動機的轉子上粘有已充磁的永磁體,為了檢測電動機轉子的極性,在電動機內裝有位置傳感器。驅動器由功率電子器件和集成電路等構成,其功能是:接受電動機的啟動、停止、制動信號,以控制電動機的啟動、停止和制動;接受位置傳感器信號和正反轉信號,用來控制逆變橋各功率管的通斷,產生連續(xù)轉矩;接受速度指令和速度反饋信號,用來控制和調整轉速;提供保護和顯示等等。
由于無刷直流電動機是以自控式運行的,所以不會象變頻調速下重載啟動的同步電機那樣在轉子上另加啟動繞組,也不會在負載突變時產生振蕩和失步。中小容量的無刷直流電動機的永磁體,多采用高磁能積的稀土釹鐵硼(Nd-Fe-B)材料。因此,稀土永磁無刷電動機的體積比同容量三相異步電動機縮小了一個機座號。近三十年來針對異步電動機變頻調速的研究,歸根到底是在尋找控制異步電動機轉矩的方法,稀土永磁無刷直流電動機必將以其寬調速、小體積、高效率和穩(wěn)態(tài)轉速誤差小等特點在調速領域顯現(xiàn)優(yōu)勢。無刷直流電機因為具有直流有刷電機的特性,同時也是頻率變化的裝置,所以又名直流變頻,國際通用名詞為BLDC無刷直流電機的運轉效率,低速轉矩,轉速精度等都比任何控制技術的變頻器還要好,所以值得業(yè)界關注。本產品已經生產超過55kW,可設計到400kW,可以解決產業(yè)界節(jié)電與高性能驅動的需求。
1、全面替代直流電機調速、全面替代變頻器+變頻電機調速、全面替代異步電機+減速機調速;
2、可以低速大功率運行,可以省去減速機直接驅動大的負載;
3、具有傳統(tǒng)直流電機的所有優(yōu)點,同時又取消了碳刷、滑環(huán)結構;
4、轉矩特性優(yōu)異,中、低速轉矩性能好,啟動轉矩大,啟動電流小;
5、無級調速,調速范圍廣,過載能力強;
6、體積小、重量輕、出力大;
7、軟啟軟停、制動特性好,可省去原有的機械制動或電磁制動裝置;
8、效率高,電機本身沒有勵磁損耗和碳刷損耗,消除了多級減速耗,綜合節(jié)電率可達20%~60%,僅節(jié)電一項一年收回購置成本;
9、可靠性高,穩(wěn)定性好,適應性強,維修與保養(yǎng)簡單;
10、耐顛簸震動,噪音低,震動小,運轉平滑,壽命長;
11、沒有無線電干擾,不產生火花,特別適合爆炸性場所,有防爆型;
12、根據需要可選梯形波磁場電機和正旋波磁場電機。
電機保護
電機保護就是給電機全面的保護,即在電機出現(xiàn)過載、缺相、堵轉、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、軸承磨損、定轉子偏心、軸向竄動徑向跳動時,予以報警或保護;為電動機提供保護的裝置是電機保護器,包括熱繼電器、電子式保護器和智能型保護器,大型和重要電機一般采用智能性保護裝置。
差動保護
電動機差動保護具備差動速斷保護及帶或不帶二次諧波制動的復式比率差動保護,可用于三側差流輸入的場合(三圈變),具有對一次設備電壓電流模擬量和開關量的完整強大的采集功能,配備標準RS485和工業(yè)CAN通訊口,并通過合理配置實現(xiàn)三圈主變差動保護、兩圈主變差動保護、兩圈配變差動保護、發(fā)電機差動保護、電動機差動保護及非電量保護等保護和測控功能;
過載保護
微型電動機的線圈通常是由很細的銅絲繞成,耐電流的能力較差。當電機負載較大或電機卡住時,流過線圈的電流會快速增加,同時電機溫度急劇升高,銅絲繞阻極易被燒毀。如
果能夠在電動機線圈中串接高分子PTC熱敏電阻,則會在電機過載時提供及時的保護功能,避免電機被燒毀。通常的保護電路如下圖。熱敏電阻通常被至于線圈的附近,這樣熱敏電阻更易于感受溫度,使保護更加迅速有效。用于初級保護的熱敏電阻通常選用耐壓等級較高的KT250型熱敏電阻,用于次級保護的熱敏電阻通常選用耐壓等級較低的KT60-B、KT30-B、KT16-B及片狀電機。
電動機的火災危險性
電動機的具體火災原因有以下幾個方面:
1、過載
會造成繞組電流增加,繞組和鐵心溫度上升,嚴重時會引發(fā)火災。
2、斷相運行
電動機雖然還能運轉,但繞組電流會增大以致燒毀電動機而引發(fā)火災。
3、接觸不良
會造成接觸電阻過大而發(fā)熱或者產生電弧,嚴重時可引燃電動機內可燃物進而引發(fā)火災。
4、絕緣損壞
形成相間和匝間短路,因而引發(fā)火災。
5、機械摩擦
軸承損壞時可造成定子、轉子摩擦或電動機軸被卡,產生高溫或繞組短路而引發(fā)火災。
6、選型不當
7、鐵心消耗過大
會使渦流損耗過大造成鐵心發(fā)熱和繞組過載,嚴重時引發(fā)火災。
8、接地不良
當電動機繞組對發(fā)生短路時,如果接地不良,會導致電動機外殼帶電,一方面可引起人身觸電事故,另一方面致使機殼發(fā)熱,嚴重時引燃周圍可燃物而引發(fā)火災。
注意事項
⑴在拆卸前,要用壓縮空氣吹凈電機表面灰塵,并將表面污垢擦拭干凈。
�、七x擇電機解體的工作地點,清理現(xiàn)場環(huán)境。
�、鞘煜る姍C結構特點和檢修技術要求。
�、葴蕚浜媒怏w所需工具(包括專用工具)和設備。
�、蔀榱诉M一步了解電機運行中的缺陷,有條件時可在拆卸前做一次檢查試驗。為此,將電機帶上負載試轉,詳細檢查電機各部分溫度、聲音、振動等情況,并測試電壓、電流、轉速等,然后再斷開負載,單獨做一次空載檢查試驗,測出空載電流和空載損耗,做好記錄。
⑹切斷電源,拆除電機外部接線,做好記錄。
⑺選用合適電壓的兆歐表測試電機絕緣電阻。為了跟上次檢修時所測的絕緣電阻值相比較以判斷電機絕緣變化趨勢和絕緣狀態(tài),應將不同溫度下測出的絕緣電阻值換算到同一溫度,一般換算至75℃。
�、虦y試吸收比K。當吸收比大于1.33時,表明電機絕緣不曾受潮或受潮程度不嚴重。為了跟以前數據進行比較,同樣要將任意溫度下測得的吸收比換算到同一溫度。
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