电动机

名片

  电动机(Motor)是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子(如鼠笼式闭合铝框)形成磁电动力旋转扭矩。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机,电力系统中的电动机大部分是交流电机,可以是同步电机或者是异步电机(电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速)。电动机主要由定子与转子组成,通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线(磁场方向)方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用,使电动机转动。

发明过程

  电动机使用了通电导体在磁场中受力的作用的原理(这是不同于电流的磁效应的说法,现行人教版九年级物理明确把二者分开),发现这一原理的的是丹麦物理学家—奥斯特,1777年8月14日生于兰格朗岛鲁德乔宾的一个药剂师家庭。1794年考入哥本哈根大学,1799年获博士学位。1801~1803年去德、法等国访问,结识了许多物理学家及化学家。1806年起任哥本哈根大学物理学教授,1815年起任丹麦皇家学会常务秘书。1820年因电流磁效应这一杰出发现获英国皇家学会科普利奖章。
  1829年起任哥本哈根工学院院长。1851年3月9日在哥本哈根逝世。他曾对物理学、化学和哲学进行过多方面的研究。由于受康德哲学与谢林的自然哲学的影响,坚信自然力是可以相互转化的,长期探索电与磁之间的联系。1820年4月终于发现了电流对磁针的作用,即电流的磁效应。同年7月21日以《关于磁针上电冲突作用的实验》为题发表了他的发现。这篇短短的论文使欧洲物理学界产生了极大震动,导致了大批实验成果的出现,由此开辟了物理学的新领域──电磁学。
  1812年他提出了光与电磁之间联系的思想。1822年他对液体和气体的压缩性进行了实验研究。1825年提炼出铝,但纯度不高。在声学研究中,他试图发现声所引起的电现象。他的研究工作是抗磁性。他是一位热情洋溢重视科研和实验的教师,他说:“我不喜欢那种没有实验的枯燥的讲课,所有的科学研究都是从实验开始的”。因此受到学生欢迎。他还是卓越的讲演家和自然科学普及工作者,1824年倡议成立丹麦科学促进协会,创建了丹麦个物理实验室。1908年丹麦自然科学促进协会建立“奥斯特奖章”,以表彰做出重大贡献的物理学家。1934年以“奥斯特”命名CGS单位制中的磁场强度单位。1937年美国物理教师协会设立“奥斯特奖章”,奖励在物理教学上做出贡献的物理教师。
  1821年法拉第完成了项重大的电发明。在这两年之前,奥斯特已发现如果电路中有电流通过,它附近的普通罗盘的磁针就会发生偏移。法拉第从中得到启发,认为假如磁铁固定,线圈就可能会运动。根据这种设想,他成功地发明了一种简单的装置。在装置内,只要有电流通过线路,线路就会绕着一块磁铁不停地转动。事实上法拉第发明的是台电动机,是台使用电流将物体运动的装置。虽然装置简陋,但它却是今天世界上使用的所有电动机的祖先。这是一项重大的突破。只是最初它的实际用途还非常有限,因为当时除了用简陋的电池以外别无其它方法发电。

国内现状

  我国的电动机生产开始于1917年,该行业在国内已经形成比较完整的产业体系。我国电动机制造行业随着电力发展呈现出勃勃生机,产销规模和经济效益都有了大幅度提高。
  2005-2011年,我国电动机制造行业销售收入年均增长36.92%。除了2009年受金融危机影响,制造业普遍下滑,电动机的同比增速下降到11.20%之外,其他年份,我国电动机的市场规模增长率均处于较高水平,同比均在20%以上,即使在2011年我国制造业发展速度普遍放缓的情况下,电动机的同比增长仍达到21.87%。
  电机制造企业应建立自主品牌,发力高端,拓展海外市场,保障产品质量和售后服务,向航空、航海、军工、核电以及特种电机等新领域发展,才能在严峻的市场竞争中立于不败之地。
  在全社会电能消耗中,有70%左右耗费在工业领域,而工业电机的耗电量又占据整个工业领域用电的70%。提高电机效率可以主要通过2种方式,通过一个频率转换器,提高运作效率的交流电机;二是使用高效电机。不同的频率转换器是主要的工业领域的节能,节能效率一般在30%以上,在某些行业甚至高达40%-50%。高效电机的市场应用比例仍然相对较低,但能源效率标准和补贴政策的支持,未来高效电机的市场应用比例将大幅上升。
  2012年1-12月,我国累计出口电动机及发电机30.96亿台,与2011年同期相比减少了8.2%,累计出口金额达92.24亿美元,同比增长5.0%。12月当月,我国电动机及发电机出口量为2.748亿台,出口金额为8.18亿美元。在投资上,应该在政策利好出台前提前布局。高效电机市场应用比例仍较低,但在能效标准及补贴政策支持下,未来高效电机的市场应用比例将大幅上升。 电机系统包括控制装置、电动机、被拖动装置、传动装置以及管网负荷等,是一个涉及多学科、多、多领域的复杂系统。
  战略性新兴产业、合同能源管理政策、市场化节能环保服务体系建设、资源综合利用和再制造及节能产品惠民工程高效电机推广为电机行业发展带来重大机遇,与之相关的电机生产制造商和电机配套企业也迎来了产品更新换代的市场增长潜力。特别是为适应低碳经济时代的节能技术创新趋势,高效电机已逐渐成为未来市场的主流。
  我国电机年用电量超过2万亿千瓦时,约占全国用电量的60%和工业用电量的80%。高效电机能耗比普通电机低20%~30%,但我国高效电机市场占有率只有10%,因此大力推广高效电机会对国家推进节能减排具有一定意义,其潜在的市场商机也初现端倪。
  我国电机产品虽然种类繁多,但效率普遍不高,严重存在"大马拉小车"的现象,高效电机的推广与应用已经刻不容缓。我国"十二五"期间将集中力量围绕电机系统节能工程、装备制造调整和振兴、新能源领域技术的大力推进,优化发展一批高效节能环保重点产品,淘汰一批普通效率的电机产品,促进产品更新换代。在工信部公布的《高耗能落后机电设备(产品)淘汰目录(第二批)》中,电机设备位列其中,预示我国电机行业即将面临市场和科技的全新发展。
  为有效淘汰低效电机、加快高效电机的推广,国家标准化管理委员会发布的新版《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》国家标准于2012年9月实施,中小型电机行业面临较大的影响。目前我国大批量生产的Y、Y2、Y3系列三相异步电动机将被禁止生产,享受国家惠民工程的YX3系列高效率三相异步电动机将有可能不再得到政策补贴。高效电机的研发与推广犹如在弦之箭,行业内关注度空前。

使用寿命

  电动机的寿命与绝缘劣化或是滑动部的摩耗、轴承的劣化等造成的功能障碍等各项要素有关,大部分视轴承状况而定。轴承的寿命如下述,有机构寿命、润滑油寿命两种。轴承的寿命
  1、润滑油因热劣化的润滑油寿命
  2、运转疲劳造成的机械寿命
  电动机在绝大部分的情况下,因发热对于润滑油寿命的影响更甚于加在轴承上的负载重量对机械寿命的影响。因此,以润滑油寿命推算电动机寿命,对润滑油寿命影响的要因是温度,温度大幅地影响了寿命时间。
  1873年,比利时人格拉姆发明大功率电动机,电动机从此开始大规模用于工业生产。
  启动方式
  电动机启动方式包括:全压直接启动、自耦减压起动、y-δ 起动、软起动器、变频器。
  全压直接起动:
  在电网容量和负载两方面都允许全压直接起动的情况下,可以考虑采用全压直接起动。优点是操纵控制方便,维护简单,而且比较经济。主要用于小功率电动机的起动,从节约电能的角度考虑,大于11kw 的电动机不宜用此方法。
  自耦减压起动:
  利用自耦变压器的多抽头减压,既能适应不同负载起动的需要,又能得到更大的起动转矩,是一种经常被用来起动较大容量电动机的减压起动方式。它的优点是起动转矩较大,当其绕组抽头在80%处时,起动转矩可达直接起动时的64%。并且可以通过抽头调节起动转矩。至今仍被广泛应用。
  y-δ 起动:
  对于正常运行的定子绕组为三角形接法的鼠笼式异步电动机来说,如果在起动时将定子绕组接成星形,待起动完毕后再接成三角形,就可以降低起动电流,减轻它对电网的冲击。这样的起动方式称为星三角减压起动,或简称为星三角起动(y-δ 起动)。采用星三角起动时,起动电流只是原来按三角形接法直接起动时的1/3。如果直接起动时的起动电流以6~7ie 计,则在星三角起动时,起动电流才2~2.3 倍。这就是说采用星三角起动时,起动转矩也降为原来按三角形接法直接起动时的1/3。适用于无载或者轻载起动的场合。并且同任何别的减压起动器相比较,其结构最简单,价格也。除此之外,星三角起动方式还有一个优点,即当负载较轻时,可以让电动机在星形接法下运行。此时,额定转矩与负载可以匹配,这样能使电动机的效率有所提高,并因之节约了电力消耗。
  软起动器:
  这是利用了可控硅的移相调压原理来实现电动机的调压起动,主要用于电动机的起动控制,起动效果好但成本较高。因使用了可控硅元件,可控硅工作时谐波干扰较大,对电网有一定的影响。另外电网的波动也会影响可控硅元件的导通,特别是同一电网中有多台可控硅设备时。因此可控硅元件的故障率较高,因为涉及到电力电子技术,因此对维护技术人员的要求也较高。
  变频器:
  变频器是现代电动机控制领域技术含量,控制功能最全、控制效果的电机控制装置,它通过改变电网的频率来调节电动机的转速和转矩。因为涉及到电力电子技术,微机技术,因此成本高,对维护技术人员的要求也高,因此主要用在需要调速并且对速度控制要求高的领域。
  调速方法
  电动机的调速方法很多,能适应不同生产机械速度变化的要求。一般电动机调
  速时其输出功率会随转速而变化。从能量消耗的角度看,调速大致可分两种 :
  ① 保持输入功率不变。通过改变调速装置的能量消耗,调节输出功率以调节电动机的转速。
  ②控制电动机输入功率以调节电动机的转速。电机、电动机、制动电机、变频电机、调速电机、三相异步电动机、高压电机、多速电机、双速电机和防爆电机。

结构分类

  基本结构
  一、三相异步电动机的结构,由定子、转子和其它附件组成。
  (一)定子(静止部分)
  1、定子铁心
  作用:电机磁路的一部分,并在其上放置定子绕组。
  构造:定子铁心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成,在铁心的内圆冲有均匀分布的槽,用以嵌放定子绕组。
  定子铁心槽型有以下几种:
  半闭口型槽:电动机的效率和功率因数较高,但绕组嵌线和绝缘都较困难。一般用于小型低压电机中。
  半开口型槽:可嵌放成型绕组,一般用于大型、中型低压电机。所谓成型绕组即绕组可事先经过绝缘处理后再放入槽内。
  开口型槽:用以嵌放成型绕组,绝缘方法方便,主要用在高压电机中。
  2、定子绕组
  作用:是电动机的电路部分,通入三相交流电,产生旋转磁场。
  构造:由三个在空间互隔120°电角度、对称排列的结构完全相同绕组连接而成,这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。
  定子绕组的主要绝缘项目有以下三种:(保证绕组的各导电部分与铁心间的可靠绝缘以及绕组本身间的可靠绝缘)。
  ⑴对地绝缘:定子绕组整体与定子铁心间的绝缘。
  ⑵相间绝缘:各相定子绕组间的绝缘。
  ⑶匝间绝缘:每相定子绕组各线匝间的绝缘。
  电动机接线盒内的接线:
  电动机接线盒内都有一块接线板,三相绕组的六个线头排成上下两排,并规定上排三个接线桩自左至右排列的编号为1(U1)、2(V1)、3(W1),下排三个接线桩自左至右排列的编号为6(W2)、4(U2)、5(V2),.将三相绕组接成星形接法或三角形接法。凡制造和维修时均应按这个序号排列。
  3、机座
  作用:固定定子铁心与前后端盖以支撑转子,并起防护、散热等作用。
  构造:机座通常为铸铁件,大型异步电动机机座一般用钢板焊成,微型电动机的机座采用铸铝件。封闭式电机的机座外面有散热筋以增加散热面积,防护式电机的机座两端端盖开有通风孔,使电动机内外的空气可直接对流,以利于散热。
  (二)转子(旋转部分)
  1、三相异步电动机的转子铁心:
  作用:作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组。
  构造:所用材料与定子一样,由0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成,硅钢片外圆冲有均匀分布的孔,用来安置转子绕组。通常用定子铁心冲落后的硅钢片内圆来冲制转子铁心。一般小型异步电动机的转子铁心直接压装在转轴上,大、中型异步电动机(转子直径在300~400毫米以上)的转子铁心则借助与转子支架压在转轴上。
  2、三相异步电动机的转子绕组
  作用:切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流,并形成电磁转矩而使电动机旋转。
  构造:分为鼠笼式转子和绕线式转子。
  ⑴鼠笼式转子:转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环组成。若去掉转子铁心,整个绕组的外形像一个鼠笼,故称笼型绕组。小型笼型电动机采用铸铝转子绕组,对于100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成。
  ⑵绕线式转子:绕线转子绕组与定子绕组相似,也是一个对称的三相绕组,一般接成星形,三个出线头接到转轴的三个集流环上,再通过电刷与外电路联接。
  特点:结构较复杂,故绕线式电动机的应用不如鼠笼式电动机广泛。但通过集流环和电刷在转子绕组回路中串入附加电阻等元件,用以改善异步电动机的起、制动性能及调速性能,故在要求一定范围内进行平滑调速的设备,如吊车、电梯、空气压缩机等上面采用。
  (三)三相异步电动机的其它附件
  1、端盖:支撑作用。
  2、轴承:连接转动部分与不动部分。
  3、轴承端盖:保护轴承。
  4、风扇:冷却电动机。[2]
  二、直流电动机采用八角形全叠片结构,串励绕组,适用于需要正、反转的自动控制技术中。根据用户需要也可以制成带串励绕组。中心高100~280mm的电动机无补偿绕组,但中心高250mm、280mm的电动机根据具体情况和需要可以制成带补偿绕组,中心高315~450mm的电动机带有补偿绕组。中心高500~710mm的电动机外形安装尺寸及技术要求均符合IEC国际标准,电机的机械尺寸公差符合ISO国际标准。

冷却方式

  1)冷却:电机在进行能量转换时,总是有一小部分损耗转变成热量,它必须通过电机外壳和周围介质不断将热量散发出去,这个散发热量的过程,我们就称为冷却。
  2)冷却介质:传递热量的气体或液体介质。
  3)初级冷却介质:温度低于电机某部件的气体或液体介质,它与电机的该部件相接触,并将其放出的热量带走。
  4)次级冷却介质:温度低于初级冷却介质的气体或液体介质,通过电机的外表面或冷却器将初级冷却介质放出的热量带走。
  5)最终冷却介质:热量传递到的冷却介质。
  6)周围冷却介质:电机周围环境的气体或液体介质。
  7)远方介质:一种远离电机的介质,通过进、出口管或通道吸入电机热量和排出冷却介质至远方。
  8)冷却器:使一种冷却介质的热量传递到另外一种冷却介质,并保持两种冷却介质分开的装置。

产品分类

  1.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。
  2.按结构及工作原理分类电动机按结构及工作原理可分为直流电动机,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布电动机。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等。
  相异步电动机和罩极异步电动机等。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。
  3.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单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。
  4.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。驱动用电动机又分为电动工具(包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具)用电动机、家电(包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等)用电动机及其它通用小型机械设备(包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等)用电动机。控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。
  5.按转子的结构分类电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机(旧标准称为鼠笼型异步电动机)和绕线转子感应电动机(旧标准称为绕线型异步电动机)。
  6.按运转速度分类电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。
  7.按防护型式分为
  开启式(如IP11、IP22):电动机除必要的支撑结构外,对于转动及带电部分没有专门的保护。
  封闭式(如IP44、IP54):电动机机壳内部的转动部分及带电部分有必要的机械保护,以防止意外的接触,但并不明显的妨碍通风。防护式电动机按其通风防护结构不同,又分为:
  网罩式:电动机的通风口用穿孔的遮盖物遮盖起来,使电动机的转动部分及带电部分不能与外物相接触。
  防滴式:电动机通风口的结构能够防止垂直下落的液体或固体直接进入电动机内部。
  防溅式:电动机通风口的结构可以防止与垂直接成100度角范围内任何方向的液体或固体进入电动机内部。
  封闭式:电动机机壳的结构能够阻止机壳内外空气的自由交换,但并不要求完全的密封。
  防水式:电动机机壳的结构能够阻止具有一定压力的水进入电动机内部。
  水密式:当电动机浸在水中时,电动机机壳的结构能阻止水进入电动机内部。
  潜水式:电动机在额定的水压下,能长期在水中运行。
  隔爆式:电动机机壳的结构足以阻止电动机内部的气体爆炸传递到电动机外部,而引起电动机外部的燃烧性气体的爆炸。
  例:IP44标志电动机能防护大于1MM的固体异物入内,同时能防溅水。
  IP后面位数字的意义
  0 无防护,没有专门的防护
  1 能防止直径大于50MM的固体异物进入机壳内,能防止人体的大面积(如手)偶然触及壳内带电或运动部分,但不能防止有意识的接近这些部分。
  2 能防止直径大于12MM的固体异物进入机壳内,能防止手指触及壳内带电或运动部分
  3 能防止直径大于2.5MM的固体异物进入机壳内,能防止厚度(或直径)大于2.5的工具、金属等触及壳内带电或运动部分。
  4 能防止直径大于1MM的固体异物进入机壳内,能防止厚度(或直径)大于1MM的工具、金属等触及壳内带电或运动部分。
  5 能防止灰尘进入达到影响产品正常运行的程度,完全防止触及壳内带电或运动部分。
  6 完全防止灰尘进入,完全防止触及壳内带电或运动部分。
  IP后面第二位数字的意义
  0 无防护,没有专门的防护。
  1 防滴,垂直的滴水应不能直接进入产品内部。
  2 15゜防滴,与铅垂线成15度角范围内的滴水应不能直接进入产品内部。
  3 防淋水,与铅垂线成60度角范围内的淋水应不能直接进入产品内部。
  4 防溅水,任何方向的溅水对产品应无有害的影响。
  5 防喷水,任何方向的喷水对产品应无有害的影响。
  6 猛烈的海浪或强力喷水对产品应无有害的影响。
  7 防浸水,产品在规定的时间和压力下浸在水中,进水量对产品应无有害影响。
  8 潜水,产品在规定的压力下长时间浸在水中,进水量对产品应无有害影响。
  8.按通风冷却方式分为
  ⒈ 自冷式:电动机仅依靠表面的辐射和空气的自然流动获得冷却。
  ⒉ 自扇冷式:电动机由本身驱动的风扇,供给冷却空气以冷却电动机表面或其、内部。
  ⒊ 他扇冷式:供给冷却空气的风扇不是由电动机本身驱动,而是独立驱动的。
  ⒋ 管道通风式:冷却空气不是直接由电动机外部进入电动机或直接由电动机内部排出,而是经过管道引入或排出电动机,管道通风的风机可以是自扇冷式或他扇冷式。
  ⒌ 液体冷却:电动机用液体冷却。
  ⒍ 闭路循环气体冷却:冷却电动机的介质循环在包括电动机和冷却器的封闭回路里,却介质经过电动机时吸收热量,经过冷却器时放出热量。
  ⒎ 表面冷却和内部冷却:冷却介质不经过电动机导体内部称为表面冷却,冷却介质经过电动机导体内部者称为内部冷却。
  9.按安装结构型式:
  电动机安装型式通常用代号表示。代号采用国际安装的缩写字母IM表示,在IM 的个字母表示安装类型代号,B表示卧式安装,V表示立式安装;第二位数字表示特征代号,用阿拉伯数字表示。
  例如IMB5型表示机座无底座,端盖上有大凸缘,轴伸在凸缘端。
  安装型式有B3、BB3、B5、B35、BB5、BB35、V1、V5、V6等。

用途应用

  种电动机中应用最广的是交流异步电动机(又称感应电动机)。它使用方便、运行可靠、价格低廉、结构牢固,但功率因数较低,调速也较困难。大容量低转速的动力机常用同步电动机(见同步电机)。同步电动机不但功率因数高,而且其转速与负载大小无关,只决定于电网频率。工作较稳定。在要求宽范围调速的场合多用直流电动机。但它有换向器,结构复杂,价格昂贵,维护困难,不适于恶劣环境。20世纪70年代以后,随着电力电子技术的发展,交流电动机的调速技术渐趋成熟,设备价格日益降低,已开始得到应用。电动机在规定工作制式(连续式、短时运行制、断续周期运行制)下所能承担而不至引起电机过热的输出机械功率称为它的额定功率,使用时需注意铭牌上的规定。电动机运行时需注意使其负载的特性与电机的特性相匹配,避免出现飞车或停转。电动机能提供的功率范围很大,从毫瓦级到万千瓦级。电动机的使用和控制非常方便,具有自起动、加速、制动、反转、掣住等能力。一般电动机调速时其输出功率会随转速而变化。

市场情况

  高效电机以Y系列交流异步电动机替代JO2型电机基本不受机型限制,因此,所有应用交流异步电动机的场合都可以用Y系列电机取代JO2系列电机。Yx系列电机的市场潜力受到其容量的制约。原则上,90kW以下的交流异步电动机可以由Yx系列的高效电机取代。90kW以下的交流异步电动机装机容量约占交流异步电动机总量的30%左右。
  近十多年来,中国政府致力于推广电动机调速技术,各行各业都在一定程度上采用了电动机调速。据石油、电力、建材、钢铁、有色、煤炭、化工、造纸、纺织等部门对企业抽样调查结果,石油、建材、化工行业电动机调速应用较好。在4亿kW的电机负载中,约有50%是负载变动的,其中的30%可以通过电机调速解决其负载变动问题。因此仅就市场容量考虑,约有6000万kW的调速电机市场。中国各类电动机的装机容量已超过4亿kW,其中异步电动机约占90%,中小型电动机约占80%,拖动风机水泵及压缩机类机械的电动机约1.3亿kW。中小型电动机已超过152个系列,842个品种,4000多个规格。近十多年来,机械工业等有关部门大力抓电动机的节电工作,组织领导了有关研究所及企业,先后设计制成多种节能电动机,并明令颁布淘汰63种高耗能电动机和推广24种节能电动机,取得了一定的成效。这些节能产品主要分成两大类:一类是提高电动机效率的高效电动机,另一类是调速电动机。
  直流电动机采用八角形全叠片结构,适用于需要正、反转的自动控制技术中。
  优势
  无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法,同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体,为了检测电动机转子的极性,在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成,其功能是:接受电动机的启动、停止、制动信号,以控制电动机的启动、停止和制动;接受位置传感器信号和正反转信号,用来控制逆变桥各功率管的通断,产生连续转矩;接受速度指令和速度反馈信号,用来控制和调整转速;提供保护和显示等等。
  由于无刷直流电动机是以自控式运行的,所以不会象变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组,也不会在负载突变时产生振荡和失步。中小容量的无刷直流电动机的永磁体,多采用高磁能积的稀土钕铁硼(Nd-Fe-B)材料。因此,稀土永磁无刷电动机的体积比同容量三相异步电动机缩小了一个机座号。近三十年来针对异步电动机变频调速的研究,归根到底是在寻找控制异步电动机转矩的方法,稀土永磁无刷直流电动机必将以其宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小等特点在调速领域显现优势。无刷直流电机因为具有直流有刷电机的特性,同时也是频率变化的装置,所以又名直流变频,国际通用名词为BLDC无刷直流电机的运转效率,低速转矩,转速精度等都比任何控制技术的变频器还要好,所以值得业界关注。本产品已经生产超过55kW,可设计到400kW,可以解决产业界节电与高性能驱动的需求。
  1、全面替代直流电机调速、全面替代变频器+变频电机调速、全面替代异步电机+减速机调速;
  2、可以低速大功率运行,可以省去减速机直接驱动大的负载;
  3、具有传统直流电机的所有优点,同时又取消了碳刷、滑环结构;
  4、转矩特性优异,中、低速转矩性能好,启动转矩大,启动电流小;
  5、无级调速,调速范围广,过载能力强;
  6、体积小、重量轻、出力大;
  7、软启软停、制动特性好,可省去原有的机械制动或电磁制动装置;
  8、效率高,电机本身没有励磁损耗和碳刷损耗,消除了多级减速耗,综合节电率可达20%~60%,仅节电一项一年收回购置成本;
  9、可靠性高,稳定性好,适应性强,维修与保养简单;
  10、耐颠簸震动,噪音低,震动小,运转平滑,寿命长;
  11、没有无线电干扰,不产生火花,特别适合爆炸性场所,有防爆型;
  12、根据需要可选梯形波磁场电机和正旋波磁场电机。

保护

  电机保护
  电机保护就是给电机全面的保护,即在电机出现过载、缺相、堵转、短路、过压、欠压、漏电、三相不平衡、过热、轴承磨损、定转子偏心、轴向窜动径向跳动时,予以报警或保护;为电动机提供保护的装置是电机保护器,包括热继电器、电子式保护器和智能型保护器,大型和重要电机一般采用智能性保护装置。
  差动保护
  电动机差动保护具备差动速断保护及带或不带二次谐波制动的复式比率差动保护,可用于三侧差流输入的场合(三圈变),具有对一次设备电压电流模拟量和开关量的完整强大的采集功能,配备标准RS485和工业CAN通讯口,并通过合理配置实现三圈主变差动保护、两圈主变差动保护、两圈配变差动保护、发电机差动保护、电动机差动保护及非电量保护等保护和测控功能;
  过载保护
  微型电动机的线圈通常是由很细的铜丝绕成,耐电流的能力较差。当电机负载较大或电机卡住时,流过线圈的电流会快速增加,同时电机温度急剧升高,铜丝绕阻极易被烧毁。如
  果能够在电动机线圈中串接高分子PTC热敏电阻,则会在电机过载时提供及时的保护功能,避免电机被烧毁。通常的保护电路如下图。热敏电阻通常被至于线圈的附近,这样热敏电阻更易于感受温度,使保护更加迅速有效。用于初级保护的热敏电阻通常选用耐压等级较高的KT250型热敏电阻,用于次级保护的热敏电阻通常选用耐压等级较低的KT60-B、KT30-B、KT16-B及片状电机。
  电动机的火灾危险性
  电动机的具体火灾原因有以下几个方面:
  1、过载
  会造成绕组电流增加,绕组和铁心温度上升,严重时会引发火灾。
  2、断相运行
  电动机虽然还能运转,但绕组电流会增大以致烧毁电动机而引发火灾。
  3、接触不良
  会造成接触电阻过大而发热或者产生电弧,严重时可引燃电动机内可燃物进而引发火灾。
  4、绝缘损坏
  形成相间和匝间短路,因而引发火灾。
  5、机械摩擦
  轴承损坏时可造成定子、转子摩擦或电动机轴被卡,产生高温或绕组短路而引发火灾。
  6、选型不当
  7、铁心消耗过大
  会使涡流损耗过大造成铁心发热和绕组过载,严重时引发火灾。
  8、接地不良
  当电动机绕组对发生短路时,如果接地不良,会导致电动机外壳带电,一方面可引起人身触电事故,另一方面致使机壳发热,严重时引燃周围可燃物而引发火灾。
  注意事项
  ⑴在拆卸前,要用压缩空气吹净电机表面灰尘,并将表面污垢擦拭干净。
  ⑵选择电机解体的工作地点,清理现场环境。
  ⑶熟悉电机结构特点和检修技术要求。
  ⑷准备好解体所需工具(包括专用工具)和设备。
  ⑸为了进一步了解电机运行中的缺陷,有条件时可在拆卸前做一次检查试验。为此,将电机带上负载试转,详细检查电机各部分温度、声音、振动等情况,并测试电压、电流、转速等,然后再断开负载,单独做一次空载检查试验,测出空载电流和空载损耗,做好记录。
  ⑹切断电源,拆除电机外部接线,做好记录。
  ⑺选用合适电压的兆欧表测试电机绝缘电阻。为了跟上次检修时所测的绝缘电阻值相比较以判断电机绝缘变化趋势和绝缘状态,应将不同温度下测出的绝缘电阻值换算到同一温度,一般换算至75℃。
  ⑻测试吸收比K。当吸收比大于1.33时,表明电机绝缘不曾受潮或受潮程度不严重。为了跟以前数据进行比较,同样要将任意温度下测得的吸收比换算到同一温度。

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