第四章 厂用电动机及运行(含图).doc

厂用电动机的运行 电动机是将电能转变为机械能的电气设备。发电厂的风机、水泵、油泵、灰浆泵、压缩机等均使用电动机作为原动机，在发电厂生产中应用的电动机按电源分为直流电动机和交流电动机。 直流电动机具有良好的启动特性和调速性能，但因其构造较为复杂，价格较贵（约为异步电动机的3倍），其使用、维护不便，还要求有直流电源。因此，在发电厂中有特殊要求时（如润滑油泵、密封油泵、直流逆变机等）才采用直流电动机。 交流电动机又分为同步电动机和异步电动机两种，同步电动机要求转速恒定，发电厂很少采用。异步电动机有较高的运行效率和较好的工作特性，能满足发电厂中各种机械的传动要求。所以发电厂广泛采用的是交流异步电动机。 第一节 直流电动机的基本知识 一、直流电动机的工作原理 如图4-1所示为一台两极直流电动机工作原理图。图中N、S是两个在空间固定的主磁极，它一般采用电磁铁，也可用永久磁铁。在两个主磁极之间，有一个可以转动的铁质圆柱体，上面固定一个线圈a、b、c、d。线圈的两个出线端分别接到两个彼此绝缘的半圆形铜质换向片上，两个换向片构成的圆柱体就是一个最简单的机械换向器。它固定在转轴上，随轴一起转动，并与轴绝缘。整个转动部分称为转子或电枢。为了使线圈与外电路接通，换向器与空间固定的电刷A和B相接触。 由图4-1可以看出，当电刷A接到电源E的正极，电刷B接到电源E的负极时，电流将从电刷A通过换向片流入线圈a、b、c、d，并从电刷B流出。在图示瞬时，N极下线圈边的电流方向是由a到b；S极下线圈边电流方向是由c到d。根据电磁力定律，线圈的a、b边和c、d边将分别受到电磁力的作用，电磁力的方向可按左手定则确定。在图示瞬时，线圈a、b边的受力方向为自右向左，c、d边的受力方向为自左向右，两个电磁力对转轴形成逆时针方向作用的力矩，即电磁转矩。在电磁转矩的作用下，电枢将沿逆时针方向转动。当电枢转过180°时，线圈的a、b边转到S极下，c、d边转到N极下，此时线圈两个边的电流方向将变为由d到c和由b到a。按左手定则可确定，此时进入N极下的c、d边所受电磁力的方向为自右向左，进入S极下的a、b边所受电磁力的方向为自左向右，因此电磁转矩的作用方向仍为逆时针。由此可看出，由于电刷A总是通过换向片和进入N极下的线圈边相连接；电刷B总是通过换向片和进入S极下的线圈边相连接，在电刷两端所接电源极性不变时，电流总是通过电刷A流人到N极下的线圈边，再沿S极下的线圈边经电刷B流向电源。因此电磁力和电磁转矩的方向能始终保持不变，从而使电动机沿逆时针方向连续旋转。 通过上述对直流电动机工作原理的分析可看出，当在电刷两端接直流电源即输入直流电能时，电动机将通过电枢拖动生产机械旋转，从而将直流电能转换成机械能输出。 图4-1 直流电动机工作原理图 二、直流电动机的基本结构 直流电动机是由定子和转子(电枢)两大部分构成。定子和电枢之间的间隙称为气隙。定子的主要作用是产生磁场并作为机械支撑，它主要由主磁极、换向磁极、机座和电刷装置组成。电枢的作用是产生电磁转矩和感应电动势，它主要由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇组成。直流电动机的径向和轴向剖面示意图分别如图4-2和图4-3所示。 图4-2 直流电动机径向剖面图 1—电枢铁心；2—主磁极；3—励磁绕组；4—电枢齿； 5—换向绕组；6—换向极；7—电枢槽；8—底脚； 9—磁轭（机座）；10—极靴（极掌）；11—电枢绕组 图4-3 直流电动机轴向剖面图 1—换向器；2—电刷装置；3—机座；4—主磁极；5—换向极； 6—端盖；7—风扇；8—电枢绕组；9—电枢铁心 1．定子 (1) 主磁极。主磁极的作用是产生主磁场，它由主磁极铁心和励磁绕组构成。主磁极铁心包括极身的极靴，如图4-4(a)所示。极靴要比极身宽，以减小极面下气隙的磁阻并改善气隙磁通沿空间的分布。当电枢转动时为了降低因槽与齿相对于主磁极移动在极靴表面造成磁密的变化而引起的铁心涡流损耗，主磁极铁心一般采用1～1.5mm厚的低碳铁板冲片叠压紧固而成。 励磁绕组是集中绕组，是用带绝缘的铜导线绕在框架上，再套在主磁极铁心的极身上。绕组和铁心之间用云母绝缘纸和环氧玻璃纤维层压板绝缘，最后经过浸漆处理。整个主磁极用螺杆固定在机座上，如图4-4(b)所示。各极励磁绕组之间一般采用串联连接，而且连接时要保证相邻主磁极的极性按N、S极交替排列。 图4-4 主磁极 (a)主磁极铁心；(b)固定方法 (2) 换向磁极。 换向磁极的作用是用以改善换向。它由换向极铁心和换向极绕组两部分构成。由于换向极与转子之间有较大的气隙，在换向极铁心中产生的涡流损耗较小，因此铁心一般用整块钢加工而成。绕在铁心上的换向极绕组也是集中绕组，它通常和电枢绕组相串联。换向极装在两主磁极之间的几何中性线上，其极数