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電動機

電動機(Motor)是利用電磁感應原理把電能轉換成機械能的一種設備。它是利用通電線圈(也就是定子繞組)產生旋轉磁場並作用於轉子(如鼠籠式閉合鋁框)形成磁電動力旋轉扭矩。電動機按使用電源不同分為直流電動機和交流電動機,電力系統中的電動機大部分是交流電機,可以是同步電機或者是異步電機(電機定子磁場轉速與轉子旋轉轉速不保持同步速)。電動機主要由定子與轉子組成,通電導線在磁場中受力運動的方向跟電流方向和磁感線(磁場方向)方向有關。電動機工作原理是磁場對電流受力的作用,使電動機轉動。

基本信息

中文名: 電動機

外文名: Motor

別  名 :馬達、電滾子

行   業 :機械製造業

作用:把電能轉化成機械能的設備

工作原理:電磁感應原理

基本結構

三相異步電動機的結構

由定子、轉子和其它附件組成。

定子(靜止部分)

1、定子鐵心

作用:電機磁路的一部分,並在其上放置定子繞組

材料:定子鐵心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成,在鐵心的內圓沖有均勻分布的槽,用以嵌放定子繞組。定子鐵心槽型有以下幾種:半閉口型槽、半開口型槽、開口型槽 。

2、定子繞組

作用:是電動機的電路部分,通入三相交流電,產生旋轉磁場

材料:由三個在空間互隔120°電角度、對稱排列的結構完全相同繞組連接而成,這些繞組的各個線圈按一定規律分別嵌放在定子各槽內。一般用絕緣銅線或鋁線製成。

3、機座

作用:固定定子鐵心與前後端蓋以支撐轉子,並起防護、散熱等作用。

構造:機座通常為鑄鐵件,大型異步電動機機座一般用鋼板焊成,微型電動機的機座採用鑄鋁件。封閉式電機的機座外面有散熱筋以增加散熱面積,防護式電機的機座兩端端蓋開有通風孔,使電動機內外的空氣可直接對流,以利於散熱。

轉子(旋轉部分)

1、 轉子鐵心:

作用:作為電機磁路的一部分以及在鐵心槽內放置轉子繞組。

材料:所用材料與定子一樣,由0.5毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成,硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔,用來安置轉子繞組。通常用定子鐵心沖落後的硅鋼片內圓來沖制轉子鐵心。一般小型異步電動機的轉子鐵心直接壓裝在轉軸上,大、中型異步電動機(轉子直徑在300~400毫米以上)的轉子鐵心則藉助與轉子支架壓在轉軸上。

2、 轉子繞組

作用:切割定子旋轉磁場產生感應電動勢及電流,並形成電磁轉矩而使電動機旋轉。

構造:分為鼠籠式轉子和繞線式轉子。

⑴鼠籠式轉子:轉子繞組由插入轉子槽中的多根導條和兩個環行的端環組成。若去掉轉子鐵心,整個繞組的外形像一個鼠籠,故稱籠型繞組。小型籠型電動機採用鑄鋁轉子繞組,對於100KW以上的電動機採用銅條和銅端環焊接而成。

⑵繞線式轉子:繞線轉子繞組與定子繞組相似,也是一個對稱的三相繞組,一般接成星形,三個出線頭接到轉軸的三個集流環上,再通過電刷與外電路聯接。

特點:結構較複雜,故繞線式電動機的應用不如鼠籠式電動機廣泛。但通過集流環和電刷在轉子繞組迴路中串入附加電阻等元件,用以改善異步電動機的起、制動性能及調速性能,故在要求一定範圍內進行平滑調速的設備,如吊車、電梯、空氣壓縮機等上面採用。

其它附件

1、端蓋:支撐作用。

2、軸承:連接轉動部分與不動部分。

3、軸承端蓋:保護軸承

4、風扇:冷卻電動機。

工作原理

1、三相異步電動機的工作原理

電動機(Motors)是一種旋轉式電動機器,它將電能轉變為機械能。電動機是利用通電線圈產生旋轉磁場並作用於轉子鼠籠式式閉合鋁框形成磁電動力旋轉扭矩。電動機主要由定子與轉子組成,通電導線在磁場中受力運動的方向跟電流方向和磁感線(磁場方向)方向有關。電動機工作原理是磁場對電流受力的作用,使電動機轉動。通常電動機的作功部分作旋轉運動,這種電動機稱為轉子電動機;也有作直線運動的,稱為直線電動機。[1]

2、直流電動機的工作原理

在電機的兩電刷端加上直流電壓,由於電刷和換向器的作用將電能引入電樞線圈中,並保證了同一個極下線圈邊中的電流始終是一個方向,繼而保證了該極下線圈邊所受的電磁力方向不變,保證了電動機能連續地旋轉,當導體磁場內切割磁力線時,在導體內產生感應電流,感應電流和磁場的聯合作用向電機轉子施加驅動力,以實現將電能轉換成機械能以拖動生產機械,這就是直流電動機的工作原理。[2]

型號含義

電動機型號是便於使用、設計、製造等部門進行業務聯繫和簡化技術文件中產品名稱、規格、型式等敘述而引用的一種代號。產品代號是由電動機類型代號、特點代號和設計序號等三個小節順序組成。

電動機類型代號用:Y——表示異步電動機;T——表示同步電動機。例如:Y2-- 160 M1 – 8

Y:機型,表示異步電動機;

2:設計序號,「2」表示第一次基礎上改進設計的產品;

160:中心高,是軸中心到機座平面高度;

M1:機座長度規格,M是中型,其中腳註「2」是M型鐵心的第二種規格,而「2」型比「1」型鐵心長。

8:極數,「8」是指8極電動機[3]

名牌參數

型號:表示電動機的系列品種、性能、防護結構形式、轉子類型等產品代號。

功率:表示額定運行時電動機軸上輸出的額定機械功率,單位KW或HP ,1HP=0.736KW。

電壓:直接到定子繞組上的線電壓(V),電機有Y形和△形兩種接法,其接法應與電機銘牌規定的接法相符,以保證與額定電壓相適應。

電流:電動機在額定電壓和額定頻率下,並輸出額定功率時定子繞組的三相線電流

頻率:指電動機所接交流電源的頻率,中國規定為50HZ±1

轉速:電動機在額定電壓、額定頻率、額定負載下,電動機每分鐘的轉速(r/min);2極電機的同步轉速為2880/min。

功率因數COSφ:電動機輸入有效功率與視在功率之比。

工作定額:指電動機運行的持續時間。

絕緣等級:電動機絕緣材料的等級,決定電機的允許溫升。

標準編號:表示設計電機的技術文件依據。

勵磁電壓:指同步電機在額定工作時的勵磁電壓(V)。

勵磁電流:指同步電機在額定工作時的勵磁電流(A)。[4]

分類介紹

1、按工作電源種類劃分:可分為直流電機和交流電機。

1)直流電動機按結構及工作原理可劃分:無刷直流電動機和有刷直流電動機。

有刷直流電動機可劃分:永磁直流電動機和電磁直流電動機。

電磁直流電動機劃分:串勵直流電動機、並勵直流電動機、他勵直流電動機和復勵直流電動機。

永磁直流電動機劃分:稀土永磁直流電動機、鐵氧體永磁直流電動機和鋁鎳鈷永磁直流電動機。

2)其中交流電機還可劃分:單相電機和三相電機。

2、按結構和工作原理可劃分:可分為直流電動機、異步電動機、同步電動機。

1)同步電機可劃分:永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同步電動機。

2)異步電機可劃分:感應電動機和交流換向器電動機。

感應電動機可劃分:三相異步電動機、單相異步電動機和罩極異步電動機等。

交流換向器電動機可劃分:單相串勵電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。

3、按起動與運行方式可劃分:電容起動式單相異步電動機、電容運轉式單相異步電動機、電容起動運轉式單相異步電動機和分相式單相異步電動機。

4、按用途可劃分:驅動用電動機和控制用電動機。

1)驅動用電動機可劃分:電動工具(包括鑽孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴孔等工具)用電動機、家電(包括洗衣機電風扇電冰箱空調器錄音機錄像機影碟機吸塵器照相機、電吹風、電動剃鬚刀等)用電動機及其它通用小型機械設備(包括各種小型機床、小型機械、醫療器械、電子儀器等)用電動機。

2)控制用電動機又劃分:步進電動機伺服電動機等。

5、按轉子的結構可劃分:籠型感應電動機(舊標準稱為鼠籠型異步電動機)和繞線轉子感應電動機(舊標準稱為繞線型異步電動機)。[5]

運行性能

啟動方法

電動機啟動方式包括:全壓直接啟動、自耦減壓起動、y-δ 起動、軟起動器。

1、全壓直接起動:  在電網容量和負載兩方面都允許全壓直接起動的情況下,可以考慮採用全壓直接起動。優點是操縱控制方便,維護簡單,而且比較經濟。主要用於小功率電動機的起動,從節約電能的角度考慮,大於11kw 的電動機不宜用此方法。

2、自耦減壓起動:利用自耦變壓器的多抽頭減壓,既能適應不同負載起動的需要,又能得到更大的起動轉矩,是一種經常被用來起動較大容量電動機的減壓起動方式。它的最大優點是起動轉矩較大,當其繞組抽頭在80%處時,起動轉矩可達直接起動時的64%。並且可以通過抽頭調節起動轉矩。至今仍被廣泛應用。

3、y-δ 起動:對於正常運行的定子繞組為三角形接法的鼠籠式異步電動機來說,如果在起動時將定子繞組接成星形,待起動完畢後再接成三角形,就可以降低起動電流,減輕它對電網的衝擊。這樣的起動方式稱為星三角減壓起動,或簡稱為星三角起動(y-δ 起動)。

4、變頻器:變頻器是現代電動機控制領域技術含量最高,控制功能最全、控制效果最好的電機控制裝置,它通過改變電網的頻率來調節電動機的轉速和轉矩。因為涉及到電力電子技術,微機技術,因此成本高,對維護技術人員的要求也高,因此主要用在需要調速並且對速度控制要求高的領域。[6]

調速方法

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1、定子調壓調速方法:當改變電動機的定子電壓時,可以獲得不同轉速。由於電動機的轉矩與電壓平方成正比,因此最大轉矩下降很多,其調速範圍較小,使一般籠型電動機難以應用。

2、繞線式電動機轉子串電阻調速方法:繞線式異步電動機轉子串入附加電阻,使電動機的轉差率加大,電動機在較低的轉速下運行。串入的電阻越大,電動機的轉速越低。、

3、繞線式電動機轉子串電阻調速方法:繞線式異步電動機轉子串入附加電阻,使電動機的轉差率加大,電動機在較低的轉速下運行。串入的電阻越大,電動機的轉速越低。此方法設備簡單,控制方便,但轉差功率以發熱的形式消耗在電阻上。屬有級調速,機械特性較軟。

4、變頻調速方法:變頻調速是改變電動機定子電源頻率,從而改變其同步轉速的調速方法。變頻調速系統主要設備是提供變頻電源的變頻器,變頻器可分成交流-直流-交流變頻器和交流-交流變頻器兩大類,目前國內大都使用交-直-交變頻器。[7]

相關視頻

1、3D動畫演示, 三相感應電動機的工作原理

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2、用萬用表測量三相電動機的好壞方法

用萬用表測量三相電動機的好壞方法

外部連結

參考來源

  1. 電動機工作原理,電子發燒友網,2015-02-04
  2. 電動機工作原理,電子發燒友網,2015-02-04
  3. 電機型號參數組成、含義,個人圖書館網,2018-04-17
  4. 電機的性能參數指標,搜狐網,2017-11-25
  5. 電機主要有哪些分類呢?,百度網,2017-04-18
  6. 電動機幾種啟動方式的比較,機電之家網
  7. 電動機常用的調速方法盤點,電子發燒友網,2018-07-12