电动机

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。[1]
中文名
电动机
外文名
Motor
拼    音
diàn dòng jī
又    名
马达;电滚子
行    业
机械制造业
解    释
把电能转化机械能工作的机器

基本简介

电动机是一种旋转式电动机器,它将电能转变为机械能,它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子。在定子绕组旋转磁场的作用下,其在电枢鼠笼式铝框中有电流通过并受磁场的作用而使其转动。

电动机

这些机器中有些类型可作电动机用,也可作发电机用。它是将电能转变为机械能的一种机器。通常电动机的作功部分作旋转运动,这种电动机称为转子电动机;也有作直线运动的,称为直线电动机。电动机能提供的功率范围很大,从毫瓦级到千瓦级。机床、水泵、皮带机、风机等需要电动机带动;电力机车、电梯,需要电动机牵引。家庭生活中的电扇、冰箱、洗衣机,甚至各种电动机玩具都离不开电动机。电动机已经应用在现代社会生活中的各个方面。

电机分类

直流电动机(DC Motor)

一般是指直流有刷电机,好处为在控速方面比较简单,只须控制电压大小已可控制共转速,但此类电动机不宜在高温、易燃等环境下操作,而且由于电动机中需要以碳刷作为电流变换器(Commutator)的部件(有刷电动机),所以需要定期清理炭刷磨擦所产生的污物。同时,也有直流无刷电机,是同步电机的一种,相对于有刷,无刷电动机因为少了碳刷与轴的摩擦因此较省电也比较安静,但价格较高,还需要额外添加无刷控制器。

电动机

交流电动机(AC Motor)

则可以在高温、易燃等环境下操作,而且不用清理碳刷,但在控速上比较困难,因为控制交流电动机转速的方法有二种:一种是使用变频器控制交流电的频率,另一种是使用感应电动机,用增加内部阻力的方式,在相同交流电的频率下降低电动机转速,控制其电压只会影响电动机的扭力。一般家用电动机之电压有 110V和220V等两种,在工业应用还有380V或440V等型态。

继电器扬声器

电动机1、继电器是利用低电压、弱电流电路的通断,来间接地控制高电压、强电流电路的装置。实质上它就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。

2、电磁继电器由电磁铁、衔铁、簧片、触点组成;其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分组成。

3、扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。它主要由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成。

电动机器

电动机1、通电导体在磁场中会受到力的作用。它的受力方向跟电流方向、磁感线方向有关。

2、电动机由转子和定子两部分组成。能够转动的部分叫转子;固定不动的部分叫定子。

3、当直流电动机的线圈转动到平衡位置时,线圈就不再转动,只有改变线圈中的电流方向,线圈才能继续转动下去。这一功能是由换向器实现的。换向器是由一对半圆形铁片构成的,它通过与电刷的接触,在平衡位置时改变电流的方向。实际生活中电动机的电刷有很多对,而且会用电磁场来产生强磁场。

4、电动机构造简单、控制方便、体积小、效率高、功率可大可小,被广泛应用在日常生活和各种产业中。它在电路图中用M表示。电动机工作时是把电能转化为机械能。

发明诞生

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,现行人教版八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。

奥斯特

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年他最先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。他的最后一次研究工作是抗磁性。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,创建了丹麦第一个物理实验室。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年法拉第完成了第一项重大的电发明。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第一台电动机,是第一台使用电流将物体运动的装置。虽然装置简陋,但它却是电动机的祖先。

这是一项重大的突破。只是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。

1835年,制作世界上第一台能驱动小电车的应用电动机为美国一位铁匠达文波(Thomas Davenport)。

1870年代初期,世界上最早可商品化的电动机由比利时电机工程师Zenobe Theophile Gamme所发明。

1888年,美国著名发明家尼古拉·特斯拉应用法拉第的电磁感应原理,发明交流电动机,即为感应电动机。

1845年,英国物理学家惠斯顿(Wheatstone)申请线性电动机的专利,但原理于1960年代才被重视,而设计了实用性的线性电动机,目前已被广泛在工业上应用。

1902年,瑞典工程师丹尼尔森利用特斯拉感应电动机的旋转磁场观念,发明了同步电动机。

1923年,苏格兰人James Weir French 发明三相可变磁阻型(Variable reluctance)步进电动机。

1962年,藉霍尔元件之助,实用之DC无刷电动机终于问世。

1980年代,实用之超音波电动机开始问世。

结构分析

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、队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。

电动机

(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。

二、直流电动机采用八角形全叠片结构,不仅空间利用率高,而且当采用静止整流器供电时,能承受脉动电流和快速的负载电流变化。直流电动机一般不带串励绕组,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。

电动机分类原理

换向器

没有换向器机电电子
定子线圈由,电压,驱动电机有一个换向器,用来开启或是关闭转子线圈开启或是关闭定子线圈,通过检测转子位置,或,离散传感器,或从线圈反馈,或开环反馈
电子机械换向器电子开关
驱动
交流直流直流
转子转子是铁磁,不是永久磁化,没有线圈磁阻,磁滞,同步,磁阻电机可变磁组电机/,开关磁阻电机可变磁组电机/开关磁阻电机,步进电机,加速器
磁铁转子是永久磁化,没有线圈永磁同步电动机,/无刷,交流电机无刷直流电机
铜(通常加磁芯)转子有线圈鼠笼式电机永磁绕组定子,通用电机(交直流两用马达)通过,反相器,控制电动机变频

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:热量传递到最后的冷却介质。

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。

方法代号

1、电机冷却方法代号主要由冷却方法标志(IC)、冷却介质的回路布置代号、冷却介质代号以及冷却介质运动的推动方法代号所组成。

IC+回路布置代号+冷却介质代号+推动方法代号

2、冷却方法标志代号是英文国际冷却(International Cooling)的字母缩写,用IC表示。

3、冷却介质的回路布置代号用特征数字表示,我们公司主要采用的有0、4、6、8等,下面分别说一下它们的含义。

特征数字

含义

简述

0冷却介质从周围介质直接地自由吸入,然后直接返回到周围介质(开路)自由循环
4初级冷却介质在电机内的闭合回路内循环,并通过机壳表面把热量传递到周围环境介质,机壳表面可以是光滑的或带肋的,也可以带外罩以改善热传递效果机壳表面冷却
6初级冷却介质在闭合回路内循环,并通过装在电机上面的外装式冷却器,把热量传递给周围环境介质外装式冷却器(用周围环境介质)
8初级冷却介质在闭合回路内循环,并通过装在电机上面的外装式冷却器,把热量传递给远方介质外装式冷却器(用远方介质)

4、冷却介质代号有如下规定:

冷却介质

特征代号

空气A
氢气H
氮气N
二氧化碳C
W
U

如果冷却介质为空气,则描述冷却介质的字母A可以省略,我们所采用的冷却介质基本上都为空气。

5、冷却介质运动的推动方法,主要介绍四种。

特征数字

含义

简述

0依靠温度差促使冷却介质运动自由对流
1冷却介质运动与电机转速有关,或因转子本身的作用,也可以是由转子拖运的整体风扇或泵的作用,促使介质运动自循环
6由安装在电机上的独立部件驱动介质运动,该部件所需动力与主机转速无关,例如背包风机或风机等外装式独立部件驱动
7与电机分开安装的独立的电气或机械部件驱动冷却介质运动,或是依靠冷却介质循环系统中的压力驱动冷却介质运动分装式独立部件驱动

6、冷却方法代号的标记有简化标记法和完整标记法两种,我们应优先使用简化标记法,简化标记法的特点有,如果冷却介质为空气,则表示冷却介质代号的A,在简化标记中可以省略,如果冷却介质为水,推动方式为7,则在简化标记中,数字7可以省略。

7、比较常用的冷却方式有IC01、IC06、IC411、IC416、IC611、IC81W等。

举例说明 :IC411 完整标记法为 IC4A1A1

“IC”为冷却方式标志代号;

“4”为冷却介质回路布置代号(机壳表面冷却)

“A’’为冷却介质代号(空气)

第一个“1”为初级冷却介质推动方法代号(自循环)

第二个“1”为次级冷却介质推动方法代号(自循环)

IC06:自带鼓风机的外通风;

ICl7:冷却空气进口为管道,出口为百叶窗排风;

IC37:即冷却空气进出口均为管道;

IC611:全封闭带空气/空气冷却器;

ICW37A86:全封闭带空气/水冷却器。

并有多种派生形式,如自通风型、带轴向风机型、封闭型、空/空冷却器型等。

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。它的最大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。

电动机

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,价格也最便宜。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最高,控制功能最全、控制效果最好的电机控制装置,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。

代表产品

Y(IP44)系列异步电动机

电动机电动机容量从0.55~200kW,B级绝缘,防护等级IP44,达到国际电工委员会(IEC)标准,产品达到20世纪70年代末国际水平,全系列加权平均效率比JO2系列提高0.43%,年产量约2000万kW。

Yx系列高效电动机

该类电机由上海电器科学研究所组织电机行业研制成功,容量1.5~90kW,有2,4,6等3种极数。全系列电动机效率平均比Y(IP44)系列高3%左右,接近国际先进水平。适用于单方向运行,年工作时间在3000h以上。负载率大于50%的场合,节电效果显著。该系列电动机产量不高,年产量约1万kW。

变极调速电机

主要产品有在国内已批量生产的YD(90.45~160kW),YDT(0.17~160kW),YDB(0.35~82kW),YD(0.2~24kW),YDFW(630~4000kW)等8个系列产品,达到国际平均应用水平。

电磁滑差调速电机

中国已批量生产YCT(0.55~90kW),YCT2(15~250kW),YCTD(0.55~90kW),YCTE(5.5~630kW),YCTJ(0.55~15kW)等8个系列产品,达到国际平均应用水平,其中YCTE系列的技术水平最高,最有发展前途。

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。

电动机

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后面第一位数字的意义

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 的第一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。

10.按绝缘等级分为:A级、E级、B级、F级、H级、C级。

绝 缘 等 级

Y

A

E

B

F

H

C

工,作,极,限温,度,℃90105120130155180>,180
温,升℃50607580100125

11.按额定工作制分为:连续、断续、短时工作制。

连续工作制(SI):电动机在铭牌规定的额定值条件下,保证长期运行

短时工作制(S2):电动机在铭牌规定的额定值条件下,只能在限定的时间内短时运行。短时运行的持续时间标准有四种:10min 、30min 、60min及90min。

断续工作制(S3):电动机在铭牌规定的额定值条件下只能断续周期性使用,用每周期10min的百分比表示。如:FC=25%;其中包括S4—S10都属于几种不同条件的断续运行工作制。

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。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

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。

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,对润滑油寿命影响最大的要因是温度,温度大幅地影响了寿命时间。

故障原因

1.电动机过热

1)、电源方面使电动机过热的原因

电源方面使电动机过热原因有以下几种:

a、电源电压过高

当电源电压过高时,电动机反电动势、磁通及磁通密度均随之增大。由于铁损耗的大小与磁通密度平方成正比,则铁损耗增加,导致铁心过热。而磁通增加,又致使励磁电流分量急剧增加,造成定子绕组铜损增大,使绕组过热。因此,电源电压超过电动机的额定电压时,会使电动机过热。

b、电源电压过低

电源电压过低时,若电动机的电磁转矩保持不变,磁通将降低,转子电流相应增大,定子电流中负载电源分量随之增加,造成绕线的铜损耗增大,致使定、转子绕组过热。

c、电源电压不对称

当电源线一相断路、保险丝一相熔断,或闸刀起动设备角头烧伤致使一相不通,都将造成三相电动机走单相,致使运行的二相绕组通过大电流而过热,及至烧毁。

d、三相电源不平衡

当三相电源不平衡时,会使电动机的三相电流不平衡,引起绕组过热。由上述可见,当电动机过热时,应首先考虑电源方面的原因。确认电源方面无问题后,再去考虑其他方面因素。

电动机

2)、负载使电动机过热的原因

负载方面使电动机过热原因有以下几种:

a、电动机过载运行

当设备不配套,电动机的负载功率大于电动机的额定功率时,则电动机长期过载运行(即小马拉大车),会导致电动机过热。维修过热电动机时,应先搞清负载功率与电动机功率是否相符,以防盲无目的的拆卸。

b、拖动的机械负载工作不正常

设备虽然配套,但所拖动的机械负载工作不正常,运行时负载时大时小,电动机过载而发热。

c、拖动的机械有故障

当被拖动的机械有故障,转动不灵活或被卡住,都将使电动机过载,造成电动机绕组过热。故,检修电动机过热时,负载方面的因素不能忽视。

3)、电动机本身造成过热的原因

a、电动机绕组断路

当电动机绕组中有一相绕组断路,或并联支路中有一条支路断路时,都将导致三相电流不平衡,使电动机过热。

b、电动机绕组短路

当电动机绕组出现短路故障时,短路电流比正常工作电流大得多,使绕组铜损耗增加,导致绕组过热,甚至烧毁。

c、电动机接法错误

当三角形接法电动机错接成星形时,电动机仍带满负载运行,定子绕组流过的电流要超过额定电流,乃至导致电动机自行停车,若停转时间稍长又未切断电源,绕组不仅严重过热,还将烧毁。当星形连接的电动机错接成三角形,或若干个线圈组串成一条支路的电动机错接成二支路并联,都将使绕组与铁心过热,严重时将烧毁绕组。

e、电动机接法错误

当一个线圈、线圈组或一相绕组接反时,都会导致三相电流严重不平衡,而使绕组过热。

f、电动机的机械故障

当电动机轴弯曲、装配不好、轴承有毛病等,均会使电动机电流增大,铜损耗及机械摩擦损耗增加,使电动机过 热。

4)、通风散热不良使电动机过热的原因:

a、环境温度过高,使进风温度高。

b、进风口有杂物挡住,使进风不畅,造成进风量小

c、电动机内部灰尘过多,影响散热

d、风扇损坏或装反,造成无风或风量小

e、未装风罩或电动机端盖内未装挡风板,造成电动机无一定的风路

2. 三相异步电动机不能起动的原因

1)、电源未接通 2)、熔丝熔断 3)、定子或转子绕组断路 4)、定子绕组接地 5)、定子绕组相间短路6)、定子绕组接线错误 7)、过载或传动机械被轧住 8)、转子铜条松动 9)、轴承中无润滑油,转轴因发热膨胀,妨碍在轴承中回转 10)、控制设备接线错误或损坏 11)、过电流继电器调得太小 12)、老式起动开关油杯缺油 13)、绕线式转子电动机起动操作错误 14)、绕线式转子电动机转子电阻配备不当 15)、轴承损坏

三相异步电动机不能起动因素很多,应根据实际情况及症状作详细分析、仔细检查,不能搞强行多次起动,尤其在起动时电动机发出异常声响或过热时,应立即切断电源,在查清原因且排除后再行起动,以防故障扩大。

3.电动机带负载运行时转速缓慢的原因

1)、电源电压过低 2)、鼠笼转子断条 3)、线圈或线圈组有短路点 4)、线圈或线圈组有接反处 5)、相绕组反接 6)、过载 7)、绕线式转子一相断路 8)、绕线式转子电动机起动变阻器接触不良 9)、电刷与滑环接触不良

4.动机运转时声音不正常的原因

1)、定子与转子相擦 2)、转子风叶碰壳 3)、转子擦绝缘纸4)、轴承缺油

5)、电动机内有杂物 6)、电动机二相运转有嗡嗡声

5. 电动机外壳带电原因:

1)、电源线与接地线搞错 2)、电动机绕组受潮,绝缘老化使绝缘性能降低 3)、引出线与接线盒碰壳 4)、局部绕组绝缘损坏使导线碰壳 5)、铁心松弛刺伤导线6)、接地线失灵7)、接线板损坏或表面油污过多

6.绕组式转子滑环火花过大原因

1)、滑环表面脏污 2)、电刷压力过小 3)、电刷在刷内轧住 4)、电刷偏离中性线位置

7.电动机温升过高或冒烟的原因

1)、电源电压过高或过低 2)、过载 3)、电动机单相运行 4)、定子绕组接地 5)、轴承损坏或轴承太紧 6)、定子绕组匝间或相间短路 7)、环境温度过高 8)、电动机风道不畅或风扇损坏

8.电动机空载或负载运行时电流表指针来回摆动的原

1)、鼠笼式转子断条 2)、绕组式转子一相断路 3)、绕线式转子电动机的一相电刷接触不良4)、绕线式转子电动机的滑环短路装置接触不良

9.电动机振动的原因

1)、转子不平衡2)、轴头弯曲 3)、皮带盘不平衡 4)、皮带盘轴孔偏心 5)、固定电动机的地脚螺丝松动 6)、固定电动机的基础不牢或不平

10.电动机轴承过热的原因

1)、轴承损坏 2)、润滑油过多、过少或油质不良 3)、轴承与轴配合过松走内圆或过紧 4)、轴承与端盖配合过松走外围或过紧 5)、滑动轴承油环轧或转动缓慢 6)、电动机两侧端盖或轴承盖未装平 7)、皮带过紧8)、联轴器装得不好。

故障维修

电机在长期运行过程中,经常会出现各种故障:如与减速机之间的连接器传递扭矩较大,法兰面上的连接孔出现严重的磨损,增大了连接的配合间隙,导致传递扭矩不平稳;电机轴轴承损坏后,造成的轴承位磨损;轴头、键槽间的磨损等等。该类问题发生后,传统方法多以补焊或刷镀后机加工修复为主,但两者均存在一定弊端。补焊高温产生的热应力无法完全消除,易出现弯曲或断裂;而电刷镀受涂层厚度限制,容易剥落,且以上两种方法都是用金属修复金属,无法改变“硬对硬”的配合关系,在各力综合作用下,仍会造成再次磨损。当代西方国家针对以上问题多采用高分子复合材料的修复方法,而应用较多的有美嘉华技术产品,其具有超强的粘着力,优异的抗压强度等综合性能。应用高分子材料修复,既无补焊热应力影响,修复厚度也不受限制,同时产品所具有的金属材料不具备的退让性,可吸收设备的冲击震动,避免再次磨损的可能,并延长了设备部件的使用寿命,为企业节省大量的停机时间,创造巨大的经济价值。

电动机

故障现象 :电机接通后不能起动

原因及处理方法:

1、定子绕组接线错误——检查接线,纠正错误

2、定子绕组断路,短路接地,绕绕转子电动动机绕组断路——找出故障点,排除故障

3、负载过重或传动机构被卡住 ——检查传动机构和负载

4、绕线转子电动机转子回路开路(电刷与滑环接触不良,变阻器断路,引线接触不良等)——找出断路点,加以修复

5、电源电压过低——检查原因并排除

6、电源缺相——检查线路,恢复三相

故障现象:电动机温升过高或冒烟

原因及处理方法:

1、负载过重或起动过于频繁 ——减轻负载,减少起动次数

2、运行过程中缺相 ——检查线路,恢复三相

3、定子绕组接线错误 ——检查接线,加以纠正

4、定子绕组接地,匝间或相间发生短路——查出接地或短路部位,加以修复

5、笼型转子绕组断条——更换转子

6、绕线转子绕组缺相运行——找出故障点,加以修复

7、定子与转子相擦 ——检查轴承,转子是否变形,进行修理或更换

8、通风不良——检查风通是否畅通

9、电压过高或过低 ——检查原因并排除

故障现象:电动机振动过大

原因及处理方法:

1、转子不平衡——校平平衡

2、带轮不平衡或轴伸弯曲——检查并校正

3、电动机与负载轴线不对齐——检查调整机组的轴线

4、电动机安装不妥——检查安装情况及底脚螺丝

5、负载突然过重 ——减轻负载

运行时有异声

原因及处理方法:

1、定子与转子相擦——检查轴承,转子是否变形,进行修理或更换

2、轴承损坏或润滑不良——更换轴承,清洗轴承

3、电动机缺相运行 ——检查断路点并加以修复

4、风叶碰机壳——检查并消除故障

电动机带负载时转速过低

原因及处理方法:

1、电源电压过低——检查电源电压

2、负载过大——核对负载

3、笼形转子绕组断条——更换转子

4、绕线转子线组一相接触不良或断开——检查电刷压力,电刷与滑环接触情况及转子绕组,

电动机外壳带电

原因及处理方法:

1、接地不良或接地电阻太大 ——按规定接好地线,排除接地不良故障

2、绕组受潮——进行烘干处理

3、绝缘损坏,引线碰壳 ——浸漆修补绝缘,重接引线。

维修技巧

电动机运行或故障时,可通过看、听、闻、摸四种方法来及时预防和排除故障,保证电动机的安全运行。

一、看

观察电动机运行过程中有无异常,其主要表现为以下几种情况。

1.定子绕组短路时,可能会看到电动机冒烟。

2.电动机严重过载或缺相运行时,转速会变慢且有较沉重的"嗡嗡"声。

3.电动机正常运行,但突然停止时,会看到接线松脱处冒火花;保险丝熔断或某部件被卡住等现象。

4.若电动机剧烈振动,则可能是传动装置被卡住或电动机固定不良、底脚螺栓松动等。

5.若电动机内接触点和连接处有变色、烧痕和烟迹等,则说明可能有局部过热、导体连接处接触不良或绕组烧毁等。

电动机

二、听

电动机正常运行时应发出均匀且较轻的"嗡嗡"声,无杂音和特别的声音。若发出噪声太大,包括电磁噪声、轴承杂音、通风噪声、机械摩擦声等,均可能是故障先兆或故障现象。

1. 对于电磁噪声,如果电动机发出忽高忽低且沉重的声音,则原因可能有以下几种。

(1)定子与转子间气隙不均匀,此时声音忽高忽低且高低音间隔时间不变,这是轴承磨损从而使定子与转子不同心所致。

(2)三相电流不平衡。这是三相绕组存在误接地、短路或接触不良等原因,若声音很沉闷则说明电动机严重过载或缺相运行。

(3)铁芯松动。电动机在运行中因振动而使铁芯固定螺栓松动造成铁芯硅钢片松动,发出噪声。

2.对于轴承杂音,应在电动机运行中经常监听。监听方法是:将螺丝刀一端顶住轴承安装部位,另一端贴近耳朵,便可听到轴承运转声。若轴承运转正常,其声音为连续而细小的"沙沙"声,不会有忽高忽低的变化及金属摩擦声。若出现以下几种声音则为不正常现象。

(1)轴承运转时有"吱吱"声,这是金属摩擦声,一般为轴承缺油所致,应拆开轴承加注适量润滑脂。

(2)若出现"唧哩"声,这是滚珠转动时发出的声音,一般为润滑脂干涸或缺油引起,可加注适量油脂。

(3)若出现"喀喀"声或"嘎吱"声,则为轴承内滚珠不规则运动而产生的声音,这是轴承内滚珠损坏或电动机长期不用,润滑脂干涸所致。

3.若传动机构和被传动机构发出连续而非忽高忽低的声音,可分以下几种情况处理。

(1)周期性"啪啪"声,为皮带接头不平滑引起。

(2)周期性"咚咚"声,为联轴器或皮带轮与轴间松动以及键或键槽磨损引起。

(3)不均匀的碰撞声,为风叶碰撞风扇罩引起。

三、闻

通过闻电动机的气味也能判断及预防故障。若发现有特殊的油漆味,说明电动机内部温度过高;若发现有很重的糊味或焦臭味,则可能是绝缘层被击穿或绕组已烧毁。

四、摸

摸电动机一些部位的温度也可判断故障原因。为确保安全,用手摸时应用手背去碰触电动机外壳、轴承周围部分,若发现温度异常,其原因可能有以下几种。

1.通风不良。如风扇脱落、通风道堵塞等。

2.过载。致使电流过大而使定子绕组过热。

3.定子绕组匝间短路或三相电流不平衡。

4.频繁启动或制动。

5.若轴承周围温度过高,则可能是轴承损坏或缺油所致。

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。

电动机

机体保护

电机保护

电动机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、电子是保护器和智能型保护器,目前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,最大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。

发展现状

我国的电动机生产从1917年至今已有95年的历史,该行业在国内已经形成比较完整的产业体系。近年来,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。

《2013-2017年 中国电动机制造行业供需状况与投资前景分析报告》数据显示,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%。

前瞻网认为,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,但最低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。目前高效电机市场应用比例仍较低,但在最低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、多专业、多领域的复杂系统。

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近年来,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。

我国电机年用电量目前超过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%,但我国高效电机现在市场占有率只有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。

目前,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。

新兴产品

变压调速的固定磁场无刷直流电机问世

一般的无刷直流电机本质上属于伺服电机,由同步电机和驱动器构成,是变频调速电机。变压调速的无刷直流电机是真正意义上的无刷直流电机,它由定子和转子构成,定子由铁心构成,线圈采用“顺-逆-顺-逆……”绕组,由此产生N-S群的固定磁场,转子由一个圆柱体磁铁构成(中间带轴),或由电磁铁加集电环组成,该无刷直流电机可以产生转矩,不能控制方向,但该电机传承了直流电机固有的优点——恒功率和恒转矩调速,所以无论怎么说,该电机都是一项有意义的发明。当作为一个直流发电机,本发明可以产生连续振幅的直流电流,从而避免使用滤波电容器,转子可以是永磁、有刷励磁或无刷励磁。当作为大型电机时,该电机会产生自感,需要采用保护装置。

直流变压调速成本极低,也不会产生谐波,所以该电机调速效果可与汽车自动变速箱媲美。该无刷直流电机还具有停机自动刹车功能,所以该电机可用于一些特殊领域。直流电机的历史由来已久,人类最早的电机发明(美国专利132)就是直流电机。当今世界的电动机和发电机种类多样,功能各异,令人目不暇接,而且电机专利也层出不穷。李佳君的旋转磁场直流电动机可以造就传动领域的一场革命,夏追的固定磁场无刷直流电机也是一个有非凡意义的发明,相信人类以后一定会有更多更好的电机发明。作为全世界转速最高和结构最简单的电机,该电机定会大受欢迎。

无刷直流电机

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