异步电动机的变频调速课件

ALSTOM牵引电机培 训1牵引电机使用维护培训的内容和安排序号内容时间地点1牵引电机的特性 2008-3-18SATEE上海地铁2牵引电机的结构和主要零部件 3牵引电机的存放、吊装和运输 4牵引电机日常维护 5牵引电机的一般故障诊断 6牵引电机检修所需的工具 2008-3-197牵引电机的拆卸、清洁、组装、更换及测试 8交流讨论（必要时安排）2008-3-20上午牵引电机使用维护培训的内容和安排序号内容时间地点1牵引电机的2一、一、概述 n1.1.基本理论知识基本理论知识 n2.2.牵引电机的特性牵引电机的特性n3.3.牵引电机的规格尺寸牵引电机的规格尺寸n4.4.牵引电机的基本结构及其特点牵引电机的基本结构及其特点一、概述 1.基本理论知识31.1.基本理论知识基本理论知识异步电动机的基本结构介绍异步电动机的基本结构介绍 异步电动机的基本结构为定子（不动部分）、转子（旋转部分）两部分组成。定子和转子之间有气隙。异步电机的定子由定子铁心、定子绕组和机座等组成。异步电机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴等组成。根据其转子结构的不同，异步电机分为鼠笼式和绕线式两大类。我们这次要讲解的电机是鼠笼式的三相异步电动机。鼠笼式转子绕组的结构：在每个转子槽内插入一根导条，在伸出铁心两端的槽口处，用两个短路环分别把所有导条的两端连接起来。如果去掉铁心，整个转子绕组的外形宛如鼠笼，故称鼠笼式或称笼形。1.基本理论知识异步电动机的基本结构介绍 异步电动41.异步电动机的基本结构示意图图1轴承2前端盖3转轴4接线盒5吊环6定子铁心 7转子8定子绕组9机座10后端盖11风罩12风扇 1.异步电动机的基本结构示意图图1轴承2前端盖3转轴51.1.基本理论知识基本理论知识异步电动机的基本工作原理 异步电动机的工作原理就是：定子上的三相绕组接到三相交流电源，转子绕组则自成闭路。在下图a中，当三相电流流入定子绕组时，在气隙中将产生一旋转磁场，并以同步速n1在旋转。为了明显起见，在下图b中，将该旋转磁场用一对旋转的磁极来表示。当旋转磁场切割转子导体时，将在其中产生感应电势。电势的方向可以利用右手定则来判断。由于转子绕组是短路的，在转子导体中便有电流流过。转子导体中的电流与气隙磁场相作用而产生电磁转矩。转矩的方向可以利用左手定则来判断，它与旋转磁场同方向，在电磁转矩作用下，转子以转速n顺着磁场方向旋转。从而把电能转换成机械能，作为电动机运行，称为感应电动机，为了克服负载的阻力转矩，感应电动机的转速n总是略低于同步转速n1,故亦称异步电动机。1.基本理论知识异步电动机的基本工作原理 异62.2.牵引电机的特性牵引电机的特性-4LCA2138电动机的电动机的技术参数技术参数 本次培训的4LCA2138是用于1500V逆变器牵引制动系统的南京一号线上的电机，它是在引进法国阿尔斯通技术（按照欧洲标准）制造的驱动电动机。我就针对该电机的特性、结构及其特点进行一些讲解：型号 4LCA2138类型异步，四极，鼠笼连续定额185kW电压（相电压与线电压）670V/1160V电流 117A 转速 2000r/min 频率 67.4Hz 转速范围 03660r/min 2.牵引电机的特性-4LCA2138电动机的技术参数 72.2.牵引电机的特性牵引电机的特性-4LCA2138电动机的电动机的结构参数结构参数 冷却方式 IC411防护等级IP55安装安排 用4个螺栓与车轴平行安装在转向架上 电源 由3根电缆经过接线盒与电机连接 传动 通过联轴器 定子机座 多角形焊接结构 端盖驱动端 绝缘滚柱轴承（内圈可脱卸结构）端盖非驱动端绝缘滚珠轴承2.牵引电机的特性-4LCA2138电动机的结构参数 冷82.2.异步异步电动机的变频调速电动机的变频调速 常用的异步电动机变频调速控制方式通常有两种，即恒转矩变频调速和恒功率变 频调速。M=9550 P/n（1）恒转矩变频调速：单纯地调节交流电源的频率，虽然能达到调节电动机转速的目的，但将使电动机运行性能恶化。这是因为由电机平衡方程式，U1E1=4.44K1N1f1m；由此可见,若电源电压U1不变,则当频率f1减小时,主磁通m将增加,这将导致电动机磁路过分饱和，使励磁电流增加,铁心损耗加大，功率因数下降；反之，若频率f1增加,则m将减小,使电动机的输出转矩下降，电动机容量得不到充分发挥。在电机学中我们知道异步电动机输出转矩T2与U21/F21成正比,因此异步电动机在变频调速过程中，若保持U1/f1为常数，即保持电源电压与频率成正比例调节，即能保持调速前后电动机的输出转矩不变，恒转矩调速是目前使用最广泛的一种变频调速控制方式。（2）恒功率变频调速：异步电动机的输出功率P2与U21/F21成正比。因此在调速过程中，若能保持U21/f1为常数，则调速前后异步电动机的输出功率保持不变，即恒功率调速。2.异步电动机的变频调速 常用的异步电动机变频调92.2.牵引电机的特性牵引电机的特性 -牵引特性牵引特性2.牵引电机的特性-牵引特性102.2.牵引电机的特性牵引电机的特性 -制动特性制动特性2.牵引电机的特性-制动特性113.3.牵引电机的基本结构牵引电机的基本结构 该电动机是一台全封闭电动机；该电动机是一台自带风扇冷却的电动机；该电动机是一台全叠片焊接机座的电动机；该电动机是一台鼠笼型转子的电动机；3.牵引电机的基本结构 该电动机是一台全封闭电123.3.牵引电机的整体结构示意图牵引电机的整体结构示意图 3.牵引电机的整体结构示意图 133.3.牵引电机的冷却系统的特点牵引电机的冷却系统的特点 4LCA2138牵引电机是一台全封闭、自通风、三相、四极、鼠笼型异步电动机。电动机由一个装于非传动端的外风扇对电机机座进行空气冷却。气流流经叠片磁路外围的冷却风道，从而带走电机产生的热量。风扇设计是符合低噪声要求（图中箭头所指为冷却空气流动路线）。3.牵引电机的冷却系统的特点 4LCA2138143.1 3.1 牵引电机的规格尺寸表牵引电机的规格尺寸表型号 4LCA2138宽W 811mm 高H623mm 长L 770mm 转子重量 177.1kg 总重量 700kg 3.1 牵引电机的规格尺寸表型号 4LCA2138宽W 8153.2 3.2 牵引电机的规格尺寸图牵引电机的规格尺寸图 外形图：外形图：3.2 牵引电机的规格尺寸图 外形图：164.4.牵引电机的整体结构图和特点牵引电机的整体结构图和特点 4.牵引电机的整体结构图和特点 174.1 4.1 传动侧端盖的基本结构传动侧端盖的基本结构 传动侧端盖（主要零部件有）：传动侧端盖（主要零部件有）：端盖；端盖；外轴承盖；外轴承盖；内轴承盖；内轴承盖；轴套；轴承；轴套；轴承；注油器；注油器；润滑脂；润滑脂；O形密封圈；形密封圈；4.1 传动侧端盖的基本结构 184.1.1 4.1.1 传动侧端盖的特点传动侧端盖的特点 通常情况下，端盖等零部件的材料都是采用铸铁或钢板，而这台电机的端盖却是在不影响使用和保证机械性能的情况下，采用了铝合金材料制造的，这样大大减轻电机的重量；而且，这种端盖的结构是内外都有散热筋，增大了散热面积，大大增强了冷却效果。4.1.1 传动侧端盖的特点 通常情况下，端盖等零194.2 4.2 非传动侧端盖的基本结构非传动侧端盖的基本结构 非传动侧端盖非传动侧端盖 （主要零部件）：（主要零部件）：盖板；轴套；外轴承盖；防护罩；端盖；盖板；轴套；外轴承盖；防护罩；端盖；内轴承盖；轴承；注油器；注油管；润滑脂；内轴承盖；轴承；注油器；注油管；润滑脂；O O形密封圈；形密封圈；4.2 非传动侧端盖的基本结构 204.2.1 4.2.1 非传动侧端盖的特点非传动侧端盖的特点 非传动端（即进风端），它所有的材料、作用和目的和传动侧端盖是一样的，它的结构是有特点的：它采用了双层结构，内层结构保证了安装后电机内部形成一个全封闭的空间；外层结构的作用是形成一个风道，把冷却空气尽可能无损失地导入定子通风孔。4.2.1 非传动侧端盖的特点 非传动端214.3 4.3 定子的结构和特点定子的结构和特点 该电机定子机座为全焊接结构，它是用低损耗磁性硅钢片叠压成铁心，两端各用一块坚固的压板压紧，通过四块与铁心构成一定角度安置的纵向翼板与这两块压板作对接焊接，然后再与叠片铁心进行外部焊接，从而获得要求的机械特性。4.3 定子的结构和特点 该电机定子机座为224.3 4.3 定子的结构和特点定子的结构和特点 该电动机的定子绕组是由扁铜线绕制成菱形线圈而构成的，绝缘强度高，占空间小。整个绕组经过真空压力浸渍处理（VPI）；绝缘厚度薄、密封性能好、耐湿性强、击穿电压高。整体绝缘系统具有200级绝缘等级。4.3 定子的结构和特点 该电动机的定子绕组234.4 4.4 转子的结构和特点转子的结构和特点 转子是鼠笼型的，这种结构型式使得转子具有机械坚固性和工作可靠性。转子铁心与转轴是热套安装的，并用两块端板压紧。转子是由同类材料的铜导条和端环经高频感应钎焊制成。电机以最高的实际质量指标校动平衡。转子的转轴由高强度合金钢制成，它的轴伸是有锥度的。4.4 转子的结构和特点 转子是鼠笼型的，这种结244.5 4.5 轴承的选用轴承的选用 这两张照片就是装配后正在检测轴承径向间隙。该电机传动侧的轴承是绝缘滚柱轴承；非传动侧的轴承是绝缘滚珠轴承。轴承设计寿命为1500000km。4.5 轴承的选用 这两张照片就是装配后正在检测轴承径254.6 4.6 润滑脂的选用润滑脂的选用 我们采用的润滑脂是美孚（MOBIL），其特点是在高、低温下都有优良的性能，使用温度范围广，而且防水性能也很好，在多水的环境下油脂仍能保持良好的结构稳定性。4.6 润滑脂的选用 264.7 4.7 接线盒的结构特点接线盒的结构特点 该电机的接线盒结构非常紧凑，并充分考虑了电气间隙和爬电距离。电气间隙:在两个导电零部件之间 或导电零部件与设备防 护界面之间测得的最短 空间距离。爬电距离:沿绝缘表面测得的两个 导电零部件之间或导电 零部件与设备防护界面 之间的最短路径。电源接线可以在接线盒内完成。4.7 接线盒的结构特点 该电机的接线盒结构非常紧凑，27