电动机基本知识

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电动机基本知识,电动机是一切设备动力之本源,是电力拖动的根本基础,.,深入到电知识的海洋必须从学习掌握电动机基本知识入手,.,电工的实操能力也体现在掌握电动机维护维修技能的水平上,.,电动机分类,按电压等级分为高压电动机和低压电动机；,按电能种类分为直流电动机和交流电动机；,从电动机的转速与电网电源频率之间的关系来分类可分为同步电动机与异步电动机；,按电源相数来分类可分为单相电动机和三相电动机；,按防护型式可分为开启式、防护式、封闭式、隔爆式、防水式、潜水式；,按安装结构型式可分为卧式、立式、带底脚、带凸缘等,按绝缘等级可分为,E,级、,B,级、,F,级、,H,级等。,按其功能可分为驱动电动机和控制电动机；,按工作电源分类 根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。,按结构及工作原理分类 电动机按结构及工作原理可分为异步电动机和同步电动机。,同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同电动机。,异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。,直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。,按起动与运行方式分类 电动机按起动与运行方式可分为电容起动式电动机、电容起动运转式电动机和分相式电动机。,按用途分类 电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。,各种交流电动机简介,目前较常用的交流电动机有两种：三相异步电动机单相交流电动机。第一种多用在工业上，而第二种多用在民用电器上。,作电动机运行的三相异步电机。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。,按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。,熟悉三相交流电,三相交流电产生于交流发电机，电机旋转一周,360,度，线圈切割磁场中的磁力线从而感应出电流，电流变化一个周期，合成磁场在空间也旋转了一周。电流继续变化，磁场也不断地旋转，即三相电流通过定子绕组所产生的合成磁场,是随电流的交变而在空间旋转的磁场。三相电应是工厂用的三相动力线，是三根火线，火线之间的电压是,380V,，而每根火线与零线是,220V,也就是我们用的市电。三根火线相位不同，相差,120,度。家庭实际上用的是一相火线加零线。就如，家庭用的三脚插头，它实际上是一个火线，一个零线和一个地线。一个火线和一个零线构成用电器的电源，一个地线实际上是不接入用电电路的，他接入用电器的外壳，一旦用电器发生漏电现象地线可以将电流泄入大地，防止发生人员的触电。如果家庭装有漏电保护器可马上将电源掐断。,什么是三相电？,幅值相等、频率相等、相位互差,120,电势称为三相,交流电,；以三相发电机作为电源，称为三相电源；以三相电源供电的电路，称为三相电路。,U,、,V,、,W,称为三相，相与相之间的电压是线电压，电压为,380V,。相与中心线之间称为相电压，电压是,220V,。,三相交流电的最大用途是驱动电机，三相交流电是构成旋转磁场所需的最少的相数。如果是单相或者两项交流电构不成稳定的具有固定旋转方向的旋转磁场，四相、五相甚至更多的相当然好，但费用昂贵不经济，那就只有选三相交流电了。除了电机驱动外，交流电的相位问题没有意义。,三相供电系统具有很多优点，为各国广泛采用。在发电方面，相同尺寸的三相发电机比单相发电机的功率大，在三相负载相同的情况下，发电机转矩恒定，有利于发电机的工作；在传输方面，三相系统比单相系统节省传输线，三相变压器比单相变压器经济；在用电方面，三相电容易产生旋转磁场使三相电动机平稳转动。,电动机,:,实践,-,理论,三相交流电的表示法,通常，我们把三相电源及负载的三相交流电动势、电压和电流统称为三相交流电，而把大小相等、频率相同、相位上互差,120,的三相交流电动势、电压和电流统称为对称三相交流电。,三相交流电有如下几种表示方法：,瞬时表达式,相量表示式,波形图表示,相量图表示,三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场，三相异步电动机的定子绕组就是用来产生旋转磁场的。我们知道，但相电源相与相之间的电压在相位上是相差,120,度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互差,120,度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场，其产生的过程如图,1,所示。图中分四个时刻来描述旋转磁场的产生过程。电流每变化一个周期，旋转磁场在空间旋转一周，即旋转磁场的旋转速度与电流的变化是同步的。旋转磁场的转速为：,n=60f/P,式中,f,为电源频率、,P,是磁场的磁极对数、,n,的单位是：每分钟转数。根据此式我们知道，电动机的转速与磁极数和使用电源的频率有关，为此，控制交流电动机的转速有两种方法：,1,、改变磁极法；,2,、变频法。以往多用第一种方法，现在则利用变频技术实现对交流电动机的无级变速控制。,一、三相异步电动机的旋转原理,一、三相异步电动机的旋转原理,观察图,1,还可发现，旋转磁场的旋转方向与绕组中电流的相序有关。相序,A,、,B,、,C,顺时针排列，磁场顺时针方向旋转，若把三根电源线中的任意两根对调，例如将,B,相电流通入,C,相绕组中，,C,相电流通入,B,相绕组中，则相序变为：,C,、,B,、,A,，则磁场必然逆时针方向旋转。利用这一特性我们可很方便地改变三相电动机的旋转方向。定子绕组产生旋转磁场后，转子导条（鼠笼条）将切割旋转磁场的磁力线而产生感应电流，转子导条中的电流又与旋转磁场相互作用产生电磁力，电磁力产生的电磁转矩驱动转子沿旋转磁场方向以,n1,的转速旋转起来。一般情况下，电动机的实际转速,n1,低于旋转磁场的转速,n,。因为假设,n=n1,，则转子导条与旋转磁场就没有相对运动，就不会切割磁力线，也就不会产生电磁转矩，所以转子的转速,n1,必然小于,n,。为此我们称三相电动机为异步电动机。,二、单相交流电动机的旋转原理,三相电的产生是因为其能为电机带来较好的性能（特别是发电机）。三相并不是产生旋转磁场的最小相数，两个在空间上垂直，在相位上差,90,度的交流线圈同样可以产生旋转磁场，但这会造成电机极距下线圈无法均布，从而不但降低了电机容量，还会产生主磁场的严重崎变。,单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的。当单相正弦电流通过定子绕组时，电动机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化，但在空间方位上是固定的，所以又称这个磁场是交变脉动磁场。这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场，当转子静止时，这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩，使得合成转矩为零，所以电动机无法旋转。当我们用外力使电动机向某一方向旋转时（如顺时针方向旋转），这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小；转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。这样平衡就打破了，转子所产生的总的电磁转矩将不再是零，转子将顺着推动方向旋转起来。,要使单相电动机能自动旋转起来，我们可在定子中加上一个起动绕组，起动绕组与主绕组在空间上相差,90,度，起动绕组要串接一个合适的电容，使得与主绕组的电流在相位上近似相差,90,度，即所谓的分相原理。这样两个在时间上相差,90,度的电流通入两个在空间上相差,90,度的绕组，将会在空间上产生（两相）旋转磁场，如图,2,所示。在这个旋转磁场作用下，转子就能自动起动，起动后，待转速升到一定时，借助于一个安装在转子上的离心开关或其他自动控制装置将起动绕组断开，正常工作时只有主绕组工作。因此，起动绕组可以做成短时工作方式。但有很多时候，起动绕组并不断开，我们称这种电动机为电容式单相电动机，要改变这种电动机的转向，可由改变电容器串接的位置来实现。,在单相电动机中，产生旋转磁场的另一种方法称为罩极法，又称单相罩极式电动机。此种电动机定子做成凸极式的，有两极和四极两种。每个磁极在,1/3-1/4,全极面处开有小槽，如图,3,所示，把磁极分成两个部分，在小的部分上套装上一个短路铜环，好象把这部分磁极罩起来一样，所以叫罩极式电动机。单相绕组套装在整个磁极上，每个极的线圈是串联的，连接时必须使其产生的极性依次按,N,、,S,、,N,、,S,排列。当定子绕组通电后，在磁极中产生主磁通，根据楞次定律，其中穿过短路铜环的主磁通在铜环内产生一个在相位上滞后,90,度的感应电流，此电流产生的磁通在相位上也滞后于主磁通，它的作用与电容式电动机的起动绕组相当，从而产生旋转磁场使电动机转动起来。,同步电动机的原理,同步电动机是属于交流电机，定子绕组与异步电动机相同。它的转子旋转速度与定子绕组所产生的旋转磁场的速度是一样的，所以称为同步电动机。正由于这样，同步电动机的电流在相位上是超前于电压的，即同步电动机是一个容性负载。为此，在很多时候，同步电动机是用以改进供电系统的功率因素的。,异步电动机结构和拆装,一、操作技术要点,1,、拆卸异步电动机（,1,）拆卸电动机之前，必须拆除电动机与外部电气连接的连线，并做好相位标记。（,2,）拆卸步骤,a,、带轮或联轴器；,b,、前轴承外盖；,c,、前端盖；,d,、风罩,e,、风扇；,f,、后轴承外盖；,g,、后端盖；,h,、抽出转子；,i,、前轴承；,j,、前轴承内盖；,k,、后轴承；,l,、后轴承内盖。,（,3,）皮带轮或联轴器的拆卸 拆卸前，先在皮带轮或联轴器的轴伸端作好,定位标记，用专用位具将皮带轮或联轴器慢慢位出。拉时要注意皮带轮或联轴器受力情况务必使合力沿轴线方向，拉具项端不得损坏转子轴端中心孔。（,4,）拆卸端盖、抽转子 拆卸前，先在机壳与端盖的接缝处（即止口处）作好标记以便复位。均匀拆除轴承盖及端盖螺栓拿下轴承盖，再用两个螺栓旋于端盖上两个项丝孔中，两螺栓均匀用力向里转（较大端盖要用吊绳将端盖先挂上）将端盖拿下。（无顶丝孔时，可用铜棒对称敲打，卸下端盖，但要避免过重敲击，以免损坏端盖）对于小型电动机抽出转子是靠人工进行的，为防手滑或用力不均碰伤绕组，应用纸板垫在绕组端部进行。,（,5,）轴承的拆卸、清洗 拆卸轴承应先用适宜的专用拉具。拉力应着力于轴承内圈，不能拉外圈，拉具顶端不得损坏转子轴端中心孔（可加些润滑油脂）。在轴承拆卸前，应将轴承用清洗剂洗干净，检查它是否损坏，有无必要更换。,2,、装配异步电动机,（,1,）用压缩空气吹净电动机内部灰尘，检查各部零件的完整性，清洗油污等。（,2,）装配异步电动机的步骤与拆卸相反。装配前要检查定子内污物，锈是否清除，止口有无损坏伤，装配时应将各部件按标记复位，并检查轴承盖配合是否合适。（,3,）轴承装配可采用热套法和冷装配法。二、注意事项,1,、拆移电机后，电机底座垫片要按原位摆放固定好，以免增加钳工对中的工作量。,2,、拆、装转子时，一定要遵守要点的要求，不得损伤绕组，拆前、装后均应测试绕组绝缘及绕组通路。,3,、拆、装时不能用手锤直接敲击零件，应垫铜、铝棒或硬木，对称敲。,4,、装端盖前应用粗铜丝，从轴承装配孔伸入钩住内轴承盖，以便于装配外轴承盖。,5,、用热套法装轴承时，只要温度超过,100,度，应停