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1、电机实用技术,王益全 编著,科学出版社,目的：从电动机的理论与实践给与实用型指导,第一章 电机实用技术基础,1.1电机的分类、功能与产品型号,1.1.1 电机的分类,电机,发电机,电动机,交流电动机,直流电动机,异步电动机,同步电动机,整流子电动机,交流发电机,直流发电机,异步发电机,同步发电机,整流子发电机,电机的分类,变压器的分类,1.1.2 电机的功能,一、进行能量转换,二、完成控制功能,用于自动控制系统，作为解算、信号、检测、执行、放大元件控制电机,完成对驱动系统的控制,1.1.3 电机的产品型号,一、产品代号,组成：,产品代号,规格代号,特殊环境代号,补充代号,由类型号、特点代号、设
2、计序号、励磁方式代号组成。,类型代号采用汉语拼音表示不同类型电机。如：Y、T、TF、Z、ZF、C、H、Q、F等。,特点代号采用汉语拼音表示电机性能、结构、用途。如：A（增安）、B（隔爆）、ZY（正压）等。,励磁方式代号：S三次谐波励磁，J晶闸管励磁，X相复励,设计序号：Y、Y2,电机类型代号,二、电机规格代号,电机规格代号用轴中心高、铁心外径、机座号、机座长度、铁心长度、极数等表示。,机座长度S、M、L,铁心长度1、2.,极数2、4、6.,电机规格代号,三、特殊环境代号,电机特殊环境代号,四、补充代号,举例：,电力变压器型号,调压方式 Z（有载）,设计序号,额定容量,额定电压等级（高压侧）,防
3、护代号TH/TA（湿热/干热）,绕组耦合方式,相数DS,冷却方式F/W （油浸自冷不标）,循环方式P/（自然循环不标）,绕组数S/F（双绕组不标）,导线材质,举例：,OSFPSZ-120000/220,S9-1600/10,（国家从1999年开始全面推广S9系列变压器）,结构、运行可靠；空载电流小；效率高；变电成本低。,1.2电机的结构型式,1.2.1 电机的外壳防护型式,主要包括：电机的主要构件的构成情况，包括外壳防护型式、冷却方式、安装方法等,例如：IP44、 IP54,1.2.2 电机的冷却方法,增强传导能力：选择优良绝缘材料、浸漆、烘干技术,增强对流、辐射能力：选择优良的冷却介质、增大
4、散热面积,冷却介质的特征字母：,A空气；,U油；,W水；,C二氧化碳；,N氮气；,H氢气；,F氟利昂；,S其它；,Y待定；,冷却回路布置方式与冷却介质推动方式：,I C 4 A 1 A 1,冷却方式：IC,国际冷却,冷却回路,冷却介质,电机内部冷却介质推动方法,周围环境冷却介质推动方法,1.2.3 电机的结构与安装型式,安装方式：IM,B卧式安装,V立式安装,例：B34,1.3 电机的工作制、定额与额定值,1.3.1工作制与定额,一、工作制,工作制是对电机所承受的负载情况进行说明，包括起动、电制动、空载、负载以及他们的持续时间和先后顺序。,S1连续工作制,S2短时工作制,S3断续周期工作制,S
5、4起动的断续周期作制,S5电制动的断续周期工作制,S6连续周期工作制,S7电制动的连续周期工作制,S8负载和转速连续周期变化,S9负载和转速非周期变化,S10离散恒定负载工作制,二、定额,定额是指电机的一组额定值和运行条件。,GB755-2000规定，旋转电机的定额可分为：,连续工作制定额相应于S1工作制,短时工作制定额相应于S2工作制,周期工作制定额相应于S3 S8工作制,非周期工作制定额相应于S9工作制,离散恒定负载工作制定额相应于S10工作制,等效负载定额以S3 S10工作制电机的试验为目的而规定的定额,1.3.2 定额值,（1）额定功率 PN (W,kW),（2）额定电压 UN (V,
6、kV),（3）额定电流 IN(A),（4）额定频率 fN(Hz),（5）额定转速 nN (r/min),绝缘等级,绕组接法,工作制,噪声等级,防护等级,额定励磁电压、电流,转子额定电压、电流,（6）额定效率 N (r/min),（7）额定功率因素 cosN (r/min),1.4 电机的绝缘结构与温升,1.4.1 绝缘结构,电机的绝缘结构是指电机中不同绝缘材料所构成的一个整体，包括：匝间绝缘、槽绝缘、层绝缘、相间绝缘、槽楔、端部绑扎、引线、浸漆。,合理选择电机的绝缘材料和绝缘结构可以提高电机运行的可靠性和使用寿命，降低电机制造成本。,电机的绝缘等级决定于所使用材料的耐热等级。,系列型电机对各部
7、分所采用的绝缘材料进行了详细规定。,表1.10,1.4.2 温升与温升极限,电机温升是指电机中某一发热部分的温度与冷却介质温度之差。,损耗：铜损、铁损、机械损耗、杂散损耗。,电机处于热稳定状态是指电机发热部分的温度在一个小时内变化不超过2K的状态。,电机各部分温升的允许限值称为温升限值。绝缘等级不同温升限值不同。,温升限值=极限温度-最高冷却介质温-热点裕度。,极限温度: 电机与电器的绝缘材料按极限温度不同可分为： A、E、B、F、H等绝缘等级,当电机与电器运行地的最高温度超过400C或海拔超过1000m 时，电机的温度限值应予以修正。,表1.11 用空气间接冷却电机的温升限值,表1.12 交
8、流绕组温升限值的确定,表1.13 交流绕组温升限值的确定,1.4.2 温升测量方法,温升测量：绕组、铁心、换向器、集电环、轴承。,测量方法：,一、电阻法（用来测量绕组温升）,在-50+150/0C范围内，绕组电阻随温度变化的关系：,T与材料有关的常数。铜绕组T=235，铝绕组T=225,绕组温升t：,t0测量结束时冷却介质环境温度。,注意：,1、用电阻法测量的是绕组的平均温升。,2、电阻法测量绕组温升时，应在电机断电后立即进行。,3、电阻法测量绕组温升时，若不能在电机断电后立即进行， 则应进行多点、间隔测量，回推至绕组断电时刻的温升。表1.14,二、埋置检温计法（用来测量绕组、轴承、铁心温升）
9、,测量绕组温升最高点的温升；,检温计：热电阻、热电偶、热敏元件,（1）热电阻,对于纯金属，电阻率 与温度 的关系：,0金属在摄氏零度时的电阻率，热电阻的温度系数。,铂、铜热电阻,表1.15,对于5000kW以上的交流电机定子绕组应采用埋置检温计法；,（2）热电偶,一种热电变换元件，两种不同材料的导体构成一个闭合回路，若两端结点的温度不同，回路中就会产生电动势和电流热电效应，热电动势的大小与两种导体的材料性质及结点温度有关。,注意：,1、用热电偶法测量绕组的温度时，测量的是埋置点绕组的表面温度。,2、不同的铜康铜热电偶，其热电动势不相同。,3、更换测量仪表时，热电偶必须另行校正。,表1.16,（
10、3）半导体热敏电阻,特点：,1、测温灵敏度高，电阻温度系数大,2、电阻率高，适于快速测量、点温测量、表面测量,3、结构简单、机械性能好,4、热电特性的复制性差，使用时互换性差,5、电阻和温度之间具有明显的非线性,（4）温度计法,1、膨胀式温度计,2、半导体温度计,（5）叠加法,双桥带电测温法,电机分类、型号、防护等级、冷却方式、结构形式、安装方式、工作制、额定值、绝缘结构、温升、接法,齿、槽配合；定转子气隙；轴承加工精度；动平衡精度；转子斜槽度等均影响噪声。,电机噪声（Lw）：,分N级（普通级）、R级（一级）、S级（优等级）以及E级（低噪声级）,相邻两个级之间差5dB。,1.5 系列电机,所谓
11、系列电机是指技术要求、设计方法、结构型式、冷却方式、生产工艺、应用范围基本相同，功率及安装尺寸按一定规律递增，零部件通用性很高的一系列电机。,基本系列、派生系列、专用系列,基本系列：Y（1982年），Y2（1996年）系列感应电动机，Z4（90年代）系列小型直流电机,派生系列：YX，YD，YR，YH，YB，YA等,表1.18,Y2系列采用F级绝缘，IP54防护等级,专用系列：具有特殊要求的系列电机，如YZ系列,1.6 电机的技术标准,电机的技术标准是电机设计和生产的依据，也是评价电机质量和优劣的准则。,综合考虑电机实用型、技术先进性、经济合理性、使用可靠性、生产可靠性,电机的技术标准分为三大类
12、：,1、对电机的一般规定和基本技术要求的通用标准,这一类标准是带有指导性和强制性的通用的国家标准,GB国标,GB 755-2000旋转电机定额和性能,2、规范某一类型电机基本技术要求的技术条件,这一类标准是对某一系列电机使用情况、安装尺寸、试验方法等进行详细而明确的规定。,JB机械部标准,2、规范电机的试验方法,这一类标准是对各种电机型式试验和检查试验的项目、试验方法及测量仪表的选择进行具体规定和详细说明。,表1.19 电机的主要国家标准与行业标准,表1.19 电机的主要国家标准与行业标准,表1.19 电机的主要国家标准与行业标准,1.7 电动机的选择,1.7.1电动机选择的基本要求与主要内容
13、,一、基本要求,1、电动机的结构型式应满足使用环境和安装方法的要求，绝缘等级应与负载性质和环境温度等要求相适应。,选择电机的类型、结构形式和型号。,2、电动机应全面满足被驱动机械负载的各种要求。负载性质、工作制、转速、加速度、起动、制动、过载能力、调速性能。,3、按技术和经济的合理性原则选择电动机的类型，电压等级、结构型式、冷却方法，保证电机和生产机械可靠经济运行。,4、电动机应满足电网的要求，起动时引起电网压降不超过规定值，保持电网的功率因数在合理范围内。,二、主要内容,1、使用环境：湿度、高度、是否有爆炸性危险环境。海拔1000m；-150C 最高环境空气温度400C ；最湿月份，相对湿度
14、90%, 同时该月平均最低温度250C。,电动机选择的主要内容有：使用环境、结构型式、电机类型、电压等级、额定转速、额定功率。,2、结构型式：外壳防护型式、冷却方法、安装方法。,外壳防护型式：开启式、防护式、封闭式、密封式、防爆式,开启式：无防护，适用于清洁、干燥的环境,防护式：机座两侧有通风口，能防止固体异物和滴水进入，适用于比较清洁、干燥的环境,封闭式：无通风孔，能防止微小固体异物和如何方向溅水进入，适用于较为严酷的环境,密封式：可以浸在液体中使用,防爆式：用于有爆炸性危险的环境,安装方法：卧室、立式、轴伸形式,冷却方法：冷却介质、冷却回路布置方式、冷却介质推动方式,冷却介质：A、F、H、
15、N、C、W、U、,冷却回路布置方式：0、1、2、3、4、5 、6、7 、8、9,冷却介质推动方式：0、1、5、6、7、8、9、,3、电动机类型: 从电机起制动性能、调速、正反转、过载能力等考虑。满足前述条件时优先选择结构简单、运行可靠、维护方便、价格便宜的电机。,普通笼型电动机风机，泵类负载,高起动转矩笼型电动机压缩机、皮带运输机,变极多速笼型电动机电梯、机床,高转差率笼型电动机冲压机床、锻压机床、冲击性负载,绕线型异步电动机起重机、升降机、轧钢机、压缩机,同步电动机调节功率因素、不需要调速,他励直流电动机数控机床、龙门刨床、轧钢机、印刷机、造纸机,串、复励直流电动机电车、蓄电池车、电力机车,
16、防爆电动机有爆炸性危险环境，不同危险环境选择不同类型防爆电机,表1.21 电源频率对电机性能影响,4、额定电压：,表1.20 电源电压对电机性能影响,交流电：正弦性畸变率5%，负序分量正序分量1%，零序分量正序分量1% 。,直流电：不同方式得到的直流电，电源电压等级不同。,5、额定转速：交流电机的极数决定着电机转速。一般根据生产机械的转速要求选定，转速高时电动机的体积小，价格低，动态性能好。但电动机转速选择应考虑到传动机构及其速比。,6、额定功率：影响电机的可靠性和寿命，应考虑发热、过载能力和起动性能。,1.7.2 电动机功率的选择,一、功率选择的内容与步骤,1、从电机发热角度看：根据机械负载的轴功率，计算电机整个运行过程中的最高稳定温度，电机的温升不应超过相应绝缘
