电机学习资料.doc

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交流电机简介 1 概述 交流电机是一种用来实现电能和机械能相互转换的旋转电磁机械。能量形式的转换依赖于定子和转子之间的气隙磁场。 电机的作用原理,基于电磁感应定律和电磁力定律。 电磁感应定律:表示导体在磁场中作切割磁力线运动时,将产生感应电动势。磁场方向、导体运动方向和感应电动势方向,三者之间的关系可用右手定则表示。它们的关系是:伸开右手手掌,使拇指和其它四指相垂直,以手心对准磁场的北极(N极),使拇指指向导体运动的方向,那么四指的指向便是导体内感应电动势的方向,如图1所示。实际可以用它来判断:导体在磁场中运动时,其感应电动势(或感应电流)的方向,因此也把它叫做发电机定则,也就是发电机的工作原理。 电磁力定律:表示载流导体在磁场中受力作用时,磁场方向、电流方向和载流导体受力方向,三者之间的关系可用左手定则表示。它们的关系是:伸开左手手掌,使拇指和其它四指相垂直,以手心对准磁场的北极(N极)n1=60f/p的旋转磁场。当电机的运行速度n始终保持与旋转磁场相同速度(即n=n1)的电动机称为同步电动机。主要用于轧钢机、球磨机、压缩机、鼓风机等。优点是能向电网输送无功功率,改善电网的功率因数。缺点是需要直流励磁,结构比较复杂,电机造价较贵。 电机的运行速度n始终低于旋转磁场速度(即nn1)的交流电机称为异步电动机。异步电机具有结构简单、制造方便、运行可靠、维护简便、价格低廉等优点,因此被广泛的应用在石油、化工、电站、矿山、冶金等工业部门,用于驱动泵、风机、粉碎机等机械设备,在各种电气传动系统中,有90%左右的设备采用异步电机驱动。 异步电机的缺点是:1,从电网中吸取无功励磁功率,使电网的功率因数变坏;2,调速性能差,不能用于轧钢、造纸等转速要求严格恒定的设备中,也不能用于在运行中转速要求有所变化的设备中。 1?2 异步电机的分类 按电压等级分类,异步电机可分为低压电机和高压电机。额定电压为660V及以下的三相异步电机称为低压电机;额定电压为3kV及以上的三相异步电机称为高压电机。 按转子结构形式分类,异步电机又分为绕线型异步电动机和鼠笼型异步电动机。 绕线型异步电动机:其定、转子均具有三相对称绕组。电机在起动过程中,可在转子电路中接入可变电阻,使起动电流始终保持在额定电流的两倍左右,而始终保持最大的起动转矩,因此电机的起动性能好。主要用于卷扬机等需要经常起动并频繁变换旋转方向(正反转)的机械设备中。 鼠笼型异步电动机:其转子绕组由导条和端环焊接而成,形式很像捉老鼠的笼子,此类电机由此而得名,简称笼型电机。由于笼型电机结构最简单、价格最低廉,而且具有较高的运行效率和较好的工作特性,能满足大多数工农业生产机械的要求,因此应用最广泛。我们凯泉公司生产的水泵,所配的电机均为鼠笼型异步电动机。下面主要介绍一下鼠笼型异步电动机。 2 异步电动机的结构 异步电动机通常做成三相的,这样便于建立旋转磁场。 图3-1、图3-2所示分别为小型和大中型的三相异步电动机,它们是由定子,转子两大部分和其他附件所组成。 1)定子:定子是由定子铁心和定绕组组成。为了减少磁滞和涡流损耗,环形的定子铁心由冲了槽的硅钢片迭成。铁心槽内嵌放定子三相绕组,三相绕组的六个出线头固定在机座外壳的接线盒内,线头旁标有各相绕组的始末端标志。三相绕组可接成星形( )或三角形(Δ)。 2)转子:转子铁心由硅钢片迭成并压装在转轴上,硅钢片上冲有均匀分布的槽,槽内嵌放转子绕组。转子按其绕组的结构不同,可分成鼠笼型转子和绕线型转子两类。 鼠笼型转子 异步电动机其转子绕组为转子槽内放置没有绝缘的铜条,铜条两端用短路环焊接起来如鼠笼状。近年生产的中小型电动机,转子冲片间不涂绝缘漆,转子槽内导体和两端短路环连同风叶一起用铝铸成整体,如图1所示。为了改善起动性能,鼠笼转子一般都采用斜槽结构。此外,也有用双鼠笼和深槽结构的,双鼠笼转子上有内外两个鼠笼,外笼导体采用电阻率较大的黄铜条,内笼导体则采用电阻率较小的紫铜条。深槽转子绕组是利用狭长的导体,产生集肤效应,来改善起动性能。 绕线型转子 绕线型转子绕组与定子绕组相似,采用绝缘导线绕制的三相绕组。转子绕组的相数、极对数和定子绕组相同。三相转子绕组一般都接成星形( ),三根引出线连接到固定在转轴上的三个滑环上,由一组支持在端盖上的电刷将滑环与外电路(如起动或调速用电阻)接通。 3)其他附件:包括机座、端盖、风扇等。机座是由铸铁或钢板制成的,为支持定子、端盖等部件和承受并传递扭矩。端盖是由铸铁或钢板制成的,在其中心孔内装有轴承以便支持转子。电动机的通风冷却方式有自冷式、自扇冷式、管边通风式和外装冷却器等。 3 异步电动机的工作原理 图4为异步电动机的简单模型图。在一个可旋转的马蹄形磁铁中,放置一只可自由转动的鼠笼状短路绕组。当转动马蹄形磁铁时,鼠笼就

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