南阳防爆集团电机基本知识

南阳防爆集团股份有限公司第1页共24页电动机基本知识（文稿）南阳防爆集团股份有限公司2009年6月南阳防爆集团股份有限公司第2页共24页目录一、旋转电机的定义是什么？....................................................................................................3二、旋转电机是如何分类的？....................................................................................................4三、旋转电机的基本原理是什么？............................................................................................5四、旋转电机设计时的模拟电路？............................................................................................8五、旋转电机有哪些性能参数指标？........................................................................................9六、电机制造常用标准有哪些？..............................................................................................11七、电动机型号编制方法（GB4831-1984电机产品型号编制方法）..................................13八、电动机电压等级的选择......................................................................................................16九、电机轴中心高......................................................................................................................16十、电机绝缘等级......................................................................................................................17十一、电机工作制（GB755-2000旋转电机定额和性能）...............................................17十二、防护型式IPXX（GB/T4208-1993外壳防护分级（IP代码））.......................18十三、电机安装结构型式（GB/T997-2003旋转电机结构及安装型式(IM代码)）...........19十四、电机冷却方法（GB/T1993-1993旋转电机冷却方法）.............................................20十五、湿热带、干热带环境用电动机采取的措施..................................................................21十六、防腐电机应采取的措施..................................................................................................22十七、电动机振动限值..............................................................................................................22十八、电机选型要点..................................................................................................................23十九、电动机基本特征..............................................................................................................23南阳防爆集团股份有限公司第3页共24页一、旋转电机的定义是什么？旋转电机(以下简称电机)是依靠电磁感应原理而运行的旋转电磁机械，用于实现机械能和电能的相互转换。发电机从机械系统吸收机械功率，向电系统输出电功率；电动机从电系统吸收电功率，向机械系统输出机械功率。电机运行原理基于电磁感应定律和电磁力定律。电机进行能量转换时，应具备能作相对运动的两大部件：建立励磁磁场的部件，感生电动势并流过工作电流的被感应部件。这两个部件中，静止的称为定子，作旋转运动的称为转子。定、转子之间有空气隙，以便转子旋转。电磁转矩由气隙中励磁磁场与被感应部件中电流所建立的磁场相互作用产生。通过电磁转矩的作用，发电机从机械系统吸收机械功率，电动机向机械系统输出机械功率。建立上述两个磁场的方式不同，形成不同种类的电机。例如两个磁场均由直流电流产生，则形成直流电机；两个磁场分别由不同频率的交流电流产生，则形成异步电机；一个磁场由直流电流产生，另一磁场由交流电流产生，则形成同步电机。电机的磁场能量基本上储存于气隙中，它使电机把机械系统和电系统联系起来，并实现能量转换，因此，气隙磁场又称为耦合磁场。当电机绕组流过电流时，将产生一定的磁链，并在其耦合磁场内存储一定的电磁能量。磁链及磁场储能的多少随定、转子电流以及转子位置不同而变化，由此产生电动势和电磁转矩，实现机电能量转换。这种能量转换理论上是可逆的，即同一台电机既可作为发电机也可作为电动机运行。但实际上，一台电机制成后，由于两种运行状态下电机的参数和特性方面的原因，很准满足两种运行状态下的客观要求，因此，同一台电机不经改装和重新设计，不可任意改变其运行状态。电机内部能量转换过程中，存在电能、机械能、磁场能和热能。热能是由电机内部能量损耗产生的。对电动机而言：从电源输入的电能＝耦合电磁场内储能增量+电机内部的能量损耗+输出的机械能对发电机而言：从机械系统输入的机械能＝辐合电磁场内储能增量+电机内部的能量损耗+输出的电能南阳防爆集团股份有限公司第4页共24页二、旋转电机是如何分类的？按电机功用分类，可分为发电机、电动机、特殊用途电机。按电机电流类型分类，可分为直流电机和交流电机。交流电机可分为同步电机和异步电机。按电机相数分类，还可分为单相电机及多相(常用三相)电机。按电机的容量或尺寸大小分类．可分为大型、中型、小型、微型电机。电机还可按其他方式(如频率、转速、运动形态、磁场建立与分布等)分类。按电机功用分类及主要用途：种类名称主要用途发电机1．交流发电机各种发电电源2．直流发电机各种直流电源和作测速发电机用电动机1．交流电动机A．同步电动机驱动功率较大或转速效低的机械设备B．异步电动机笼型转子异步电动机用于驱动一般机械设备绕线转子异步电动机用于要求起动转矩高、起动电流小或小范围调速的机械设备2．直流电动机主要驱动需要调速的机械设备3．交直流两用电动机主要用于电动工具特殊用途电机1．电动测功机2．同步调相机3．进相机4．微特电机5．其它用途电机测定机械功率改善功率因数等对于各类电机，还可按电机的的使用环境条件、用途、外壳防护型式、通风冷却方法和冷却介质、结构、转速、性能、绝缘、励磁方式和工作制等特征进行分类。南阳防爆集团股份有限公司第5页共24页三、旋转电机的基本原理是什么？前面我们讲过的电机分类，其中有很大一部分由交流电机构成。交流电机包括同步电机和异步电机两大类。虽然同步电机和异步电机在运行原理和结构上有很多不同，但它们之间也有许多相同之处。因此，我们将着重对交流电机的共同问题进行讲解。1、三相异步电动机的结构在各类电动机中，笼型转子三相异步电动机是结构简单、运行可靠、使用范围最广的一种电动机，以下就以这种电动机为例简单介绍旋转电机的基本原理。三相异步电动机分成两个基本部分：定子（固定部分）和转子（旋转部分）。其基本构造如下图：定子：由机座和装在机座内的圆筒形铁心以及其中的三相定子绕组组成。机座是用铸铁或铸钢制成的。铁心是由互相绝缘的硅钢片叠成的，铁心的内圆周表面冲有槽，用以放置对称三相绕组AX，BY，CZ，有的联接成星形，有的联接成三角形。南阳防爆集团股份有限公司第6页共24页转子：转子是由转子铁心和力矩输出轴组成。转子铁心是圆柱状，也用硅钢片叠成，表面冲有槽。铁心装在转轴上，轴用以输出机械力矩。2、电动机旋转实验三相异步电动机接上电源，就会转动。这是什么原理呢?为了说明这个转动原理，我们先看一个演示。下图所示的是一个装有手柄的蹄形磁铁，磁极间放有一个可以自由转动的、由铜条组成的转子。铜条两端分别用铜环联接起来，形似鼠笼，作为鼠笼式转子。磁极和转子之间没有机械联系。当我们摇动磁极时，发现转子跟着磁极一起转动。摇得快，转子转得也快；摇得慢，转得也慢；反摇，转子马上反转。从这一演示得出两点启示：第一、有一个旋转的磁场；第二、转子跟着磁场转动。异步电动机转子转动的原理是与上述演示相似的。那么，在三相异步电动机中，磁场从何而来，又怎么还会旋转呢?下面就首先来讨论这个问题。3、电动机内旋转磁场的产生三相异步电动机的定子铁心中放有三相对称绕组AX，BY和CZ。设将三相绕组联接成星形，接在三相电源上，绕组中便通入三相对称电流其波形如下图所示。取绕组始端南阳防爆集团股份有限公司第7页共24页到末端的方向作为电流的参考方向。在电流的正半周时，其值为正，其实际方向与参考方向一致；在负半周时，其值为负，其实际方向与参考方向相反。定子铁心和定子绕组并不转动，定子绕组中的三相电流随着时间和相位的变化，三相磁势相加便形成了旋转的磁场。旋转的定子磁场在切割转子导条时，会在转子绕组中感应出一个转子磁场，引起转子旋转。由于感应励磁场的需要，转子的转速总是比定子磁场的转速稍慢，有一个转差，这就是感应异步电动机名称的来历。如果转子是一个永磁体或是一个由转子励磁绕组产生的恒定磁场，那么转子的转速就与定子磁场的转速同步，就形成同步电机。三相电流产生的旋转磁场南阳防爆集团股份有限公司第8页共24页定转子磁场分布图四、旋转电机设计时的模拟电路？电动机的设计与制造现今已是理论成熟行业，并有完善的理论体系，下图即是三相感应电动机的一相电路的等效电路图。其中图中的I0为激磁电流，I’2为转子电流，r’2/s与电流平方的乘积即为电机输出功率。可以说，在电动机各方面尺寸合理情况下，电动机转子的大小决定着电动机的输出功率。南阳防爆集团股份有限公司第9页共24页对于任何电机，转矩的要求对电机的尺寸都有决定性的作用：lDnPT29550T－转矩（N*m）；P－功率（kW）；n－转速（rpm）；D－定子内径；l－定子铁心长这里我们可以理解电机功率大小与电机机座号的关系，转速在选型过程中也同样有决定性的作用。五、旋转电机有哪些性能参数指标？1．异步电动机额定数据a)相数b)额定频率（Hz）c)额定功率kWd)额定电压Ve)额定电流Af)绝缘等级g)额定转速（极数）r/minh)防护性能i)冷却方式2．异步电机主要技术指标a)效率η：电动机输出机械功率与输入电功率之比，通常用百分比表示。b)功率因数COSφ：电动机输入有效功率与视在功率之比。c)堵转电流IA：电动机在额定电压、额定频率和转子堵住时从供电