电机的选型

基本技能操作培训-电动机的选型电动机的分类常见电动机的结构及工作原理12目录电动机的铭牌参数和选型3电动机的分类按结构和工作原理分类电动机直流电动机异步电动机同步电动机感应电动机单相异步电动机三相异步电动机交流换向器电动机罩极异步电动机永磁同步电动机磁阻同步电动机磁滞同步电动机常见电动机的结构及工作原理直流电动机1、直流电动机的基本结构主磁极换向磁极电刷装置机座端盖定子转子电枢铁心电枢绕组换向器转轴轴承直流电动机图1直流电动机的基本结构常见电动机的结构及工作原理直流电动机2、直流电动机工作原理把电刷A、B接到直流电源上，电刷A接正极，电刷B接负极。此时电枢线圈中将电流流过。如图2。在磁场作用下，N极性下导体ab受力方向从右向左，S极下导体cd受力方向从左向右。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。当电磁转矩大于阻转矩时，电机转子逆时针方向旋转。当电枢旋转到图3所示位置时原N极性下导体ab转到S极下，受力方向从左向右，原S极下导体cd转到N极下，受力方向从右向左。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。线圈在该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针方向旋转。同直流发电机相同，实际的直流电动机的电枢并非单一线圈，磁极也并非一对。图2直流电动机工作原理图图3直流电动机工作原理图常见电动机的结构及工作原理直流电动机与异步电机相比，直流电机的结构复杂，使用和维护不如异步机方便，而且要使用直流电源。直流电机的优点：（1）调速性能好:调速范围广，易于平滑调节。（2）起动、制动转矩大，易于快速起动、停车。（3）易于控制。应用：（1）轧钢机、电气机车、无轨电车、中大型龙门刨床等调速范围大的大型设备。（2）用蓄电池做电源的地方，如应急发电机启动马达等。（3）家庭：电动缝纫机、电动自行车、电动玩具常见电动机的结构及工作原理单相异步电动机1、单相异步电动机的基本结构单相异步电动机的类型很多，其结构各有特点，但就其共性而言，电动机结构都由定子和转子两部分组成。定子部分由机座、定子铁芯、定子绕组、端盖等组成。转子部分主要由转子铁芯、转子绕组等组成。图4单相异步电动机的基本结构常见电动机的结构及工作原理单相异步电动机2、单相异步电动机的工作原理在单相异步电动机的定子绕组通入单相交流电，电动机内产生一个大小及方向随时间沿定子绕组轴线方向变化的磁场，称为脉动磁场。脉动磁场可以分解为两个大小一样、转速相等、方向相反的旋转磁场B1、B2。由于在任何时刻这两个电磁转矩都大小相等、方向相反，所以电动机的转子是不会转动的，也就是说单相异步电动机的起动转矩为零。图5单相异步电动机的脉动磁场ωtBO45°90°135°180°235°270°315°360°B1B2B2B1B1B2B1B2B2B1B1B2B2B1B1B2B2B1BBBBBB常见电动机的结构及工作原理单相异步电动机一旦让单相异步电动机转动起来，由于顺时针旋转磁场B1和逆时针旋转磁场B2产生的合成电磁转矩不再为零，在这个合成转矩的作用下，即使不需要其它的外在因素，单相异步电动机仍将沿着原来的运动方向继续运转。单相异步电动机启动的主要方法有：分相法和罩极法。由于单相异步电动机总有一个反向的制动转矩存在，所以其效率和负载能力都不及三相异步电动机。TTT''T'10022ss'图6单相异步电动机的机械特性常见电动机的结构及工作原理单相异步电动机单相异步电动机的优点：结构简单，成本低廉，噪音小。应用：广泛应用于家用电器（电风扇、电冰箱、洗衣机等）、空调设备、电动工具、医疗器械及轻工设备中。单相异步电动机的缺点：与同容量三相感应电动机相比较，体积较大，功率因数及过载能力都较低。故单相感应电动机只能作成小容量。常见电动机的结构及工作原理三相异步电动机1、三相异步电动机的基本结构鼠笼式三相异步电动机绕线式定子转子定子铁芯机座定子绕组转子铁芯转子绕组转轴图7三相异步电动机的基本结构常见电动机的结构及工作原理三相异步电动机定子绕组通入三相交流电流旋转磁场切割转子绕组转子绕组产生感应电势转子中产生感应电流转子电流与磁场作用产生电磁转矩运转2、三相异步电动机工作原理常见电动机的结构及工作原理三相异步电动机与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。三相异步电动机的优点：结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜。应用：广泛应用与生产工业中，作为电力拖动的重要设备。三相异步电动机的缺点：功率因数滞后，轻载功率因数低，调速性能稍差。常见电动机的结构及工作原理步进电动机步进电动机用电脉冲信号进行控制，以实现对生产过程或设备的数字控制。1、步进电动机的结构根据作用原理和结构不同，分为两大类型：（1）电磁型步进电机，仅靠电磁作用不能使电机的转子作步进运行，必须加上相应的机械部件，才能产生步进的效果。（2）定子和转子之间仅靠电磁作用就可以产生步进作用的电机。在第2类步进电机中，根据转子结构形式，分为永磁式转子电机和反应式转子电机。常见电动机的结构及工作原理步进电动机2、反应式步进电机的工作原理为一台三相反应式步进电机，它由定子和转子两大部分组成。在定子上有三对磁极，磁极上装有励磁绕组。转子由软磁材料制成，在转子上均匀分布四个凸极，极上步装绕组，转子的凸极也称为转子的齿。步进电机的控制方式分三种：（1）三相单三拍工作方式，A-B-C-A;（2）三相单、双六拍工作方式，A-AB-B-BC-CA-A;（3）三相双三拍工作方式，AB-BC-CA-AB;图8反应式步进电动机的工作原理图常见电动机的结构及工作原理步进电动机步距角：步进电机每改变一次通电状态（一拍）转子所转过的角度称为步距角。步距角的计算公式：CmZrse360式中：m为步进电机的相数；C为通电状态系数，单拍或双拍工作时C=1，单双拍混合方式工作时C=2；Zr为步进电机转子的齿数。步进电机的转速为：CmZfnr60式中：f为步进电机每秒的拍数，称为步进电机通电脉冲频率。式1式2常见电动机的结构及工作原理步进电动机步进电机作为一种开环控制的系统，和现代数字控制技术有着本质的联系。步进电动机的优点：（1）步进电动机的角位移与输入脉冲数严格成正比。因此，当它转一圈后，没有累计误差，，具有良好的跟随性。（2）由步进电动机与驱动电路组成的开环数控系统，既简单、廉价，又非常可靠，同时，它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统。（3）步进电动机的动态响应快，易于启停、正反转及变速。（4）速度可在相当宽的范围内平稳调整，低速下仍能获得较大转距，因此一般可以不用减速器而直接驱动负载。应用：广泛应用于数字控制系统中。直流电机的缺点：步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行，不能直接使用交流电源和直流电源。步进电机存在振荡和失步现象，必须对控制系统和机械负载采取相应措施。电动机的铭牌参数和选型电动机的铭牌参数三相异步电动机型号：Y132M—4功率：7.5kW频率：50Hz电压：380V电流：15.4A接法：△转速：1440r/min绝缘等级：B工作方式：连续×年×月生产功率因数：0.85效率：87%技术数据：例：电动机的铭牌参数和选型电动机的型号和接法1.型号磁极数(极对数p=2)例如：Y132M－4指定子三相绕组的联接方法。用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。机座长度代号（L,M,S）机座中心高（mm）三相异步电动机2.接法定子三相绕组U1U2、V1V2、W1W2有三个首端U1、V1、W1，三个尾端U2、V2、W2，可以Y接或接电动机的铭牌参数和选型电动机的接法U2U1W2V1V2W1U1V1W1W2U2V2接线盒W2U2V2V1W1U1W1U1V1W2U2V2定子三相绕组Y接法：接：V1W2U1W1U2V2电动机的铭牌参数和选型电动机选择的基本内容电动机的选择包括电动机种类、结构型式、额定电压、额定转速和额定功率的选择等，其中以额定功率的选择为主要内容。根据电动机负载和发热情况的不同电动机的工作方式（即工作制）分为连续工作方式、短时工作方式、周期工作方式、非周期变化工作方式和离散恒定负载工作方式等。电动机铭牌上标明的工作方式应和电动机实际运行的工作方式相一致。但有时也可不同，根据电动机的不同工作方式，按不同的变化负载的生产机械负载图，预选电机功率，在绘制电机负载图的基础上进行发热、过载能力及起动能力（笼型转子异步电动机）的校验。发热校验的方法有多种，但计算公式都是根据变化负载下电动机达到发热稳定循环时的平均温升等于或接近但小于绝缘材料所允许最高温升为条件推导出来的。电动机的铭牌参数和选型电动机种类的选择选择依据：由机械特性、调速情况与起动性能、维护以及价格、工作方式（连续、短时、断续周期工作制）决定。1、当生产机械对电动机的起动、制动、调速性能要求不高时，应尽量采用交流电动机。（1）对于负载平稳，且无特殊要求的长期工作制机械，应选用鼠笼型电动机；（2）若要求电动机具有较好的起动性能，应采用双鼠笼或深槽式等高起动转矩的异步电动机；（3）对于具有有级调速的生产机械，应采用鼠笼型多速异步电动机；（4）对于电梯、桥式起重机类机械要求限制起动电流与提高起动转矩，应采用绕线式异步电动机；（5）对于功率较大，又不需要调速的生产机械，且长期工作，应采用同步电动机。2、当起动、制动、调速等性能采用交流电动机无法满足时，则采用直流电动机或晶闸管—直流电动机（KZ—D）系统。电动机的铭牌参数和选型电动机种类的选择电动机的铭牌参数和选型电动机外形结构的选择3、封闭式：适用于潮湿、多灰尘、易受风雨侵蚀等恶劣环境中。1、开启式：用于干燥和清洁的环境中。2、防护式：用于干燥和灰尘不多，没有腐蚀性，爆炸性气体存在的环境中。5、防爆式：适用于有爆炸危险的环境中。4、密封式：电动机密封程度高，可以浸在液体中使用，如潜水电动机。电动机的铭牌参数和选型电动机额定电压的选择1、交流电动机的额定电压按供电电网情况进行选择。电压等级分为：380V、3kV、6kV、10kV对于/Y接法的电动机可以用220/380、380/660两种功率较大的电动机应采用高压供电。2、直流电动机的额定电压也要与电源电压相配合。常用的电压等级有：110V、220V、440V大功率电动机采用600～800V，甚至1000V供电。.电动机的铭牌参数和选型电动机额定转速的选择1、电动机连续工作，很少起动、制动或反转。可以从设备的初期投资，占地面积和维护费用等方面，就不同的传动比进行比较来确定合适的额定转速。2、电动机经常起动、制动及正反转，但过渡过程的持续时间对生产率影响不大。除考虑初期投资之外，还要根据过渡过程能量损耗为最小的条件来确定合适的额定转速。3、电动机经常起动、制动及正反转，过渡过程的持续时间对生产率影响较大。主要根据过渡过程持续时间为最短的条件来选择额定转速。电动机的铭牌参数和选型不同工作方式下电动机额定功率的选择..根据上面对电动机发热过程的分析，得出如下结论：1、电动机发热过程，温升随时间按指数规律变化。2、当电动机结构确定后，其最后稳定温升取决于损耗的大小，即取决于负载的大小。3、发热时间常数反映了热惯性对温度变化的影响。4、增大散热面积，可降低温升，所以很多电动机采用风扇冷却，机壳带散热筋的结构型式。电动机冷却过程也是以时间的指数规律变化，其冷却时间与电动机的结构、容量和额定转速有关。