電機基礎(chǔ)知識培訓(xùn)(主講第四項：電機選型)

1、部門：松岡機電開發(fā)部研修人：李淑亞日期： 2013.03.07電話： 152 6817 3890 E-mail:電機基礎(chǔ)知識研修，經(jīng)驗交流知識共享互相學(xué)習(xí)， 攜手進(jìn)行的1 .電動機的基本概要2 .電動機的分類3 .常見電動機4 .電動機的選擇5 .直流電動機的工作原理6 .交流電動機的工作原理7 .單相異步電動機8 .空氣凈化器模式電動機9 .齒輪減速永久磁鐵同步電動機10 .永久磁鐵直流電動機11 靜止電動機)變壓器的歷史問題和解決方法，主要內(nèi)容，一、電動機的基本概要，電動機：也稱為電動機(通稱電動機)，是按照電磁感應(yīng)法則實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換和傳遞的電磁裝置。 其主要作用是作為電氣設(shè)備和各種機械的動

2、力源產(chǎn)生驅(qū)動扭矩。 隨著大功率電子元器件、微電子技術(shù)、變流技術(shù)、計算機控制技術(shù)的發(fā)展，研究開發(fā)出了多種性能優(yōu)異、高效率、滿足不同要求的電動機控制系統(tǒng)。 電機發(fā)展的簡單歷史，直流電機： 1821年，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁力定律1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律1833年，皮克斯(Pixii )利用永久磁鐵與線圈間的相對運動，加了一個交換換流交流電動機： 1825年，阿拉戈(Arago )利用金屬圓環(huán)的旋轉(zhuǎn)，在其懸掛的磁針上得到了一定的偏轉(zhuǎn)多相感應(yīng)電動機的原始基礎(chǔ)，1885年，法拉利斯(Ferraris ) 制作了首臺雙相感應(yīng)電機交流電機控制的Blaschke和Hasse矢量轉(zhuǎn)換控制電機的發(fā)展已有20

3、0年的歷史，80年代以后，隨著永磁材料、電力電子和自動控制技術(shù)的發(fā)展，永磁無刷電機和開關(guān)磁阻電機等新型電機按照右手法則，飲水掘井人不忘，電機在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、宇宙飛行、民生等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，是所有機器、家電等設(shè)備的動力源。 電機設(shè)置修訂涉及電磁、材料、機械、電力電子等學(xué)科，是較綜合性的專業(yè)。 解放前我國的地電機工業(yè)極端落后，全國只有少數(shù)城市是電機制造商。 這些工廠規(guī)模小，設(shè)備差，生產(chǎn)能力低下，產(chǎn)品規(guī)格混亂，材料依賴進(jìn)口的情況很多。 建國后，我國電機制造工業(yè)迅速發(fā)展。 經(jīng)過50多年的努力，在大型交直流電動機中，研制出了2*5000KW直流電動機、4700KW直流發(fā)電機和42MW同步電動機。 在大

4、型發(fā)電設(shè)備中，已經(jīng)開發(fā)出了300MW和600MW的氫冷汽車發(fā)電機、300MW的二水內(nèi)冷和全氫冷汽車發(fā)電機、650MW的原子能發(fā)電機組，125、250、300、400、550MW的水輪發(fā)電機也陸續(xù)被開發(fā)出來。 變壓器的最大容量已經(jīng)達(dá)到400MVA，電壓最高達(dá)到500KV。 (2001年)中小型核心微型馬達(dá)開發(fā)制造了125系列、900多種、數(shù)千種規(guī)格的各種馬達(dá)。 對于特殊電機，隨著新型永久磁鐵材料的出現(xiàn)，制作了多臺高效、節(jié)能、維護(hù)簡單的永久磁鐵電機。 由于馬達(dá)、電氣電子設(shè)備、微型計算機的組合，出現(xiàn)了各種性能和形態(tài)不同的“一體型馬達(dá)”。中國電機工業(yè)的發(fā)展概況，電能的生產(chǎn)，傳輸和分配電機：機械能和電能

5、相互轉(zhuǎn)換的機器按能量轉(zhuǎn)換方式分開：電動機：將電能轉(zhuǎn)換為機械能的發(fā)電機：直流電動機：電流大小一定的交流電動機：電流為一定的頻率(50hz 交變功率的大小分為：大型電動機：中小型電動機：微型電動機min時的換算功率小于1.1KW .應(yīng)用領(lǐng)域分為：驅(qū)動電動機控制電動機，二、電動機分類，電動機按電氣類別主要有以下類型：電容器運行電動機，電動機按用途、動作電力等多種形式，相對于小功率電動機，本公司電動機主要有：1)，單相電容器運行電動機，2 )，齒輪減速電容器分相(單相異步啟動)爪極式永磁同步電動機3 )，蝸輪蝸桿減速永磁直流電動機，異步電動機特點1 )單相交流異步電動機的優(yōu)點家電設(shè)備中廣泛使用風(fēng)扇、冰

6、箱、抽油煙機、洗衣機、吸塵器、自動控制、醫(yī)療機械、小型送風(fēng)機等。 三、常見電機；二)三相交流異步電機的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用、維護(hù)方便，運行可靠性高，重量輕，成本低。 (與同功率、同轉(zhuǎn)速的直流電動機相比，前者的重量為后者的二分之一，成本為三分之一)不足：由于其轉(zhuǎn)速和其旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速有一定的滑動率(參照異步電動機)，調(diào)速性能差，要求寬平滑調(diào)速范圍的使用場合(例如傳動軋機、卷揚機、大型機床等) 因此，在大功率、低旋轉(zhuǎn)的情況下(例如拖動球磨機、壓縮機等的情況下)，比使用同步電動機不合理。 工業(yè)設(shè)備如機床、礦山機械、中央空調(diào)等常見電機、同步電機的優(yōu)點：轉(zhuǎn)速不隨負(fù)載和電壓而變化，僅與頻率有關(guān)。

7、運行穩(wěn)定性好，具有較強的過載能力。 運轉(zhuǎn)效率高，低速時同步電動機的優(yōu)點特別明顯。 能以超前功率因數(shù)運行，有利于改善電網(wǎng)功率因數(shù)。 缺點：不連續(xù)啟動應(yīng)用范圍：定速運行大型機械的驅(qū)動，如球磨機、沖壓機、送風(fēng)機、各種大泵，主要用于發(fā)電機，現(xiàn)代工業(yè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需的電能大多由同步發(fā)電機發(fā)電)，常見電機，直流電機1 )直流具有刷電機的優(yōu)點調(diào)速2 .過載能力大，能承受頻繁的沖擊負(fù)荷，并且能修正適合負(fù)荷機械的各種機械特性。 3 .現(xiàn)在就起動，剎車，反轉(zhuǎn)。 4、能滿足生產(chǎn)過程自動化所需的各種特殊運行要求。 缺點：有機械換流火花，具有電刷的機械磨損應(yīng)用范圍：功率大，用于軋制機械、紡織機械的功率小，用于汽車、家電等2

8、 )直流無刷電機的優(yōu)點：起動電流小，響應(yīng)快，力矩穩(wěn)定，其電子換流方式靈活，方波不夠：成本高的應(yīng)用范圍：電動汽車、航空宇宙、數(shù)控機床、機器人、計算機外圍設(shè)備。常見電機、串聯(lián)電機的特點：1)可交流、直流兩用；2 )轉(zhuǎn)速高，一般為800035000轉(zhuǎn)/分3 )調(diào)速容易(調(diào)壓調(diào)速)，且轉(zhuǎn)速與電源頻率無關(guān)；4 )起動扭矩大，46倍額定扭矩；5 )機械動物柔軟材料部7 )不足：碳刷和換向器具有磨損、換流火花、電磁干擾等主要用途：1)電動工具(電鉆、轉(zhuǎn)角磨、鏈鋸、砂機、鏈鋸)2)園林工具(割草機、修剪切割、鏈鋸) 3電動機選型原則電動機的發(fā)熱和冷卻電動機運行條件電動機防護(hù)等級電動機啟動控制電動機絕緣等級電動

9、機額定電壓電動機額定功率電動機額定轉(zhuǎn)速電動機功率選擇，主要內(nèi)容、電動機選擇原則是在電動機性能滿足生產(chǎn)機械要求的前提下，結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、工作可靠、維護(hù)方便的電動機優(yōu)先。 在這一點上，交流電動機優(yōu)于直流電動機，交流異步電動機優(yōu)于交流同步電動機，籠型異步電動機優(yōu)于繞組式異步電動機。 電動機的選擇包括選擇電動機的種類、型號、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速和額定功率，其中在額定功率下的選擇較為復(fù)雜。 確定電動機額定功率，必須考慮電動機的發(fā)熱、過載能力和啟動能力三個方面，其中發(fā)熱問題尤為重要。 電動機運轉(zhuǎn)時的損失轉(zhuǎn)換為熱能，使電動機各部分的溫度上升。 電動機的容許溫度主要由電動機中使用的絕緣材料的耐熱等級決定。

10、根據(jù)耐熱程度的不同，電動機常用的絕緣材料分為5個階段。 所謂A E B F H 105 120 130 155 180馬達(dá)的額定功率，是指環(huán)境溫度為標(biāo)準(zhǔn)值40時，馬達(dá)具有額定負(fù)載長時間連續(xù)動作，其穩(wěn)定動作溫度接近或等于絕緣材料允許的最高溫度。 研究電動機的發(fā)熱時，經(jīng)常使用“溫度上升”這個概念。 “溫度上升”是指電動機溫度和周圍環(huán)境溫度的差，周圍環(huán)境溫度的基準(zhǔn)值為40。 四、電機選用、一、電機選用原則、負(fù)荷平穩(wěn)、起、制動無特殊要求的連續(xù)運行生產(chǎn)機械，應(yīng)優(yōu)先選用普通鼠籠型異步電機，普通鼠籠型異步電機廣泛應(yīng)用于機械、水泵、風(fēng)機等。 深溝式和雙鼠標(biāo)籠在異步電動機中用于大中電力，要求啟動扭矩大的生產(chǎn)機械

11、，如空氣壓縮機、帶式輸送機等。 起動、制動比較頻繁，要求較大起動、制動扭矩的生產(chǎn)機械，如橋式起重機、礦山升降機、空氣壓縮機、不可逆軋機等，應(yīng)采用繞線式異步電動機。 沒有調(diào)速要求，轉(zhuǎn)速一定或要求功率因數(shù)改善時，采用同步電動機，如中、大容量水泵、空氣壓縮機等。 需要調(diào)速范圍在13以上且連續(xù)穩(wěn)定平滑地調(diào)速的生產(chǎn)機械，優(yōu)選采用他勵直流電動機或者用逆變器調(diào)速的籠式異步電動機，例如大型精密機床、龍門刨床、軋機、抄紙機等。 要求起動扭矩大、機械特性柔軟的生產(chǎn)機械，使用直勵或雙勵直流電動機，如電車、電動機車、重機等。 電機選型、(1)、電機的發(fā)熱電機運行中，各種能量損失最終成為熱能，電機各部分的溫度上升，因此

12、會超過周圍的環(huán)境溫度。 溫度上升的熱過渡過程稱為電動機的發(fā)熱過程，電動機溫度比周圍溫度高的值稱為溫度上升。 一旦發(fā)生溫度上升，馬達(dá)就必須向周圍散熱。 當(dāng)電動機每單位時間產(chǎn)生的熱量與散熱的熱量相等時，溫度上升，維持穩(wěn)定的一定溫度上升，被稱為動態(tài)熱平衡。 (2)、電動機的冷卻負(fù)荷運轉(zhuǎn)的電動機，在溫度上升穩(wěn)定后，減少負(fù)荷或去除負(fù)荷的話，電動機內(nèi)的消耗或單位時間的發(fā)熱量會減少。這樣，就會破壞原來的熱平衡狀態(tài)，使發(fā)熱比散熱少，電動機溫度降低，溫度上升降低。 在降溫過程中，隨著溫度上升的減少，每單位時間的散熱量也減少。 保持平衡的話，電動機不會持續(xù)降溫，穩(wěn)定在新的溫度上升。 溫度上升下降的過程稱為電動機的

13、冷卻過程。 (3)、電機的冷卻方式是根據(jù)電機電力的大小和現(xiàn)場類型選擇的空冷、水冷、空水冷等電機。 2、電動機的發(fā)熱和冷卻、電動機的選定、環(huán)境條件：海拔在1000米以下。 如果駕駛場所的標(biāo)高指定超過1000米，或者冷卻介質(zhì)的溫度隨著標(biāo)高升高而下降，請修正電機的溫度上升限制值。 最高環(huán)境空氣溫度隨季節(jié)而變化，但在40以下。 運轉(zhuǎn)場所的最高環(huán)境溫度為40以上或40以下時，請修正電機溫度上升。 最低環(huán)境空氣溫度為-15。 但是，功率不足600W (或VA )時，整流子或帶滑動軸電機的最低環(huán)境溫度為5。 對于以水為冷卻介質(zhì)的電動機，水和周圍空氣的最低溫度為5。 周圍空氣相對濕度、運轉(zhuǎn)地點的最濕月平均最高

14、相對濕度為90%，同時該月平均最低溫度為25、3以下，電動機的運轉(zhuǎn)條件、電動機的選擇、3、電動機的運轉(zhuǎn)條件、電動機的選擇、電氣條件：電源：交流電動機應(yīng)適用于三相50Hz電源。 電壓和電流的波形和對稱性：交流電機的電源電壓為實正弦波形，對于多相電機也是實際的平衡系統(tǒng)。 即使電動機的電源電壓(交流電源時，頻率為額定值)在額定值的95%-105%之間變化，輸出功率也能夠維持額定值。 在電壓如上述那樣變化的情況下，允許電動機的性能與規(guī)格的規(guī)定不同，但在電壓變化達(dá)到上述界限而電動機連續(xù)運轉(zhuǎn)的情況下，溫度上升限制值超過的最大值是額定功率為1000KW (或者KVA )以下的電動機-10K額定功率為1000

15、KW 交流電機即使在頻率(電壓為額定值)和額定值的變化在1%以下的情況下，輸出功率也應(yīng)能夠維持額定值。 電壓和頻率同時變化(兩者變化分別為5%和1%以下)，如果兩者的變化為正值，則兩者的和為6%以下，或者兩者的變化為負(fù)值，如果兩者的絕對值之和為5%以下，則交流電動機的輸出電力維持額定值負(fù)載條件：電動機的性能適用于啟動、制動、額定值不同的負(fù)載以及變頻器和調(diào)速等負(fù)載條件，在注意使用負(fù)載不超過電動機規(guī)定的能力的電動機從空載到滿載之前，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)幾乎不降低，幾乎不變，輕負(fù)載時功率因數(shù)和效率低。 3、電機的運行條件、電機的選擇、電機常用的保護(hù)等級為IP23、IP44、IP54、IP55、IP56、IP5

16、5、4、電機的保護(hù)等級、電機的選擇、4、電機的保護(hù)等級、電機的選擇S2、短時間動作控制：在一定的負(fù)荷下運行規(guī)定的時間隨之切斷能量，停止充分的時間，再次冷卻馬達(dá)，直到與冷卻介質(zhì)溫度的差在2K以內(nèi)。 S3、斷續(xù)周期運行系統(tǒng)：在一系列相同的運行周期中運行，每個周期包括一定的負(fù)載運行時間和切斷能量中斷時間。 這樣的動作控制中的每1個周期的啟動電流對溫度上升沒有顯著的影響。 S4、包括啟動在內(nèi)的斷續(xù)周期工作系統(tǒng)：在一系列相同的工作周期中工作，各周期包括對溫度上升有顯著影響的啟動時間、恒定負(fù)載運行時間和切斷能量停止時間。 S5、包括電制動的斷續(xù)周期工作系統(tǒng)：以一系列相同的工作周期工作，各周期包括啟動時間、一定負(fù)載運行時間、快速電制動時間和切斷能量停止時間。 S6、連續(xù)周期運行系統(tǒng)：在一系列相同的運行周期中運行，每個周期包括一定的負(fù)荷運行時間和空載運行時間，但是有時間可以擅自停止。S7、包括電制動的連續(xù)循環(huán)工作系統(tǒng)：在一系列相同的工作循環(huán)中工作，每個循環(huán)包括啟動時間、恒定負(fù)載運行時間和快速電制動時間，但沒有切斷能量停止時間。 S8、包含變速負(fù)荷的連續(xù)循環(huán)動作控制：在一系列相同的動作循環(huán)中動作，各循環(huán)在一定轉(zhuǎn)速下以與一定負(fù)荷的動作時間不同的轉(zhuǎn)速包含一定負(fù)荷的動作時間，但沒有不斷的停止時間。 S9、負(fù)載和轉(zhuǎn)速非周期性變化的動作控制：負(fù)載和