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1、 电机与电机实习报告 报告大纲一：引言：主要介绍上海电机厂的概况与实习概况。二：电机的结构，原理与发展：电机主要包括变压器，直流电机，交流电机。交流电机又包括同步电机与异步电机。介绍这些类电机的原理，结构和电机的发展。三：数字控制：主要介绍数字控制系统及相关方面的控制理论，还包括与应用于电机的控制技术。四：机械加工：主要为机械加工工艺流程，还有电机的一些制造工艺和材料的运用等。五：总结：总结这次实习的心得。一 引言：2010年7月13日我们电气专业在上海闵行区的上海电气集团上海电机厂参加了为期十天（包括两天的休息）的参观实习。实习的主要内容为参观上海电机厂，上海汽轮机厂以及上海水泵厂的车间，由
2、厂里的工作人员为我们的参观做解说，期间我们还可以为参观过程中遇到的问题做出提问。实习的另一部分就是听电机厂的技术人员做关于电机的工作原理，结构等等的问题做的报告。上海电机厂有限公司是上海电气(集团)总公司属下的一家具有现代生产规模的综合性电机制造企业，国家大型一档企业，企业连续三年通过上海市高新技术企业复审，连续六届被评为上海市文明单位。从五十年代起，就成为全国制造汽轮发电机和大中型交直流电机的重点骨干企业。上海电机厂有限公司主要产品：大中型汽轮发电机、同步调相机、水轮发电机、水轮机、交流发电机、交流电动机、直流电机，以及电气成套装置、加速器配套件、家用电器、电力电容器、电子元件等。产品用于电
3、站、冶金、矿山、机械、化工、船舶、科研、交通、排灌、轻纺等厂矿企业，为国民经济各行各业服务。其中，由上海电机厂有限公司制造并已投入电网运行的汽轮发电机，约占全国火电国产机组总装机容量的三分之一。上海电机厂有限公司产品还远销世界38个国家和地区。 近年来，上海电机厂有限公司通过资产经营并强化生产经营，企业规模不断扩大，销售产值、产品实物量、经济效益同步增长。上海电机厂有限公司通过资产经营，先后投资组建了中外合资企业6家、联营企业5家和若干个工业性公司、三产企业。现有职工总数8300人。上海电机厂有限公司不断加强企业管理工作，全公司推行全面质量管理、目标管理、价值工程、电子计算机辅助企业管理等现代
4、化管理办法，并建立了质量、物耗、效益和安全等保证体系。产品质量保证体系贯彻了GB/T19001-ISO9001国际质量管理标准，1993年同时获得中国华信技术检验有限公司、挪威船级社(DNV)和上海质量体系审核中心三家中外权威机构颁发的GB/19001ISO9001质量认证合格证书，实现了与国际接轨。二 电机的结构，原理和发展：1， 变压器的结构和原理：变压器主要分为铁芯和绕组两部分。铁心是变压器中主要的磁路部分。通常由含硅量较高，厚度为 0.35 或 0.5 mm，表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成铁心分为铁心柱和铁轭俩部分，铁心柱套有绕组；铁轭闭合磁路之用铁心结构的基本形式有心式和壳
5、式两种。绕组是变压器的电路部分，它是用纸包的绝缘扁线或圆线绕成。 原理：变压器电动势：匝数为N的线圈环链，当变化时，线圈两端感生电动势e的大小与N及成正比，方向由楞次定律决定。楞次定律：在变化磁场中线圈感应电动势的方向总是使它推动的电流产生另一个磁场，阻止原有磁场的变化。（等效电路#） 假设：1、一二次侧完全耦合无漏磁，忽略一二次侧线圈电阻； 2、忽略铁心损耗； 3、忽略铁心磁阻； 4、为正弦电压。假定正向：电动势是箭头指向为高，电压是箭头指向为低。主磁通方向由一次侧励磁电流和绕组缠绕方向通过右手螺旋法则确定。一次侧感应电动势的符号：由它推动的电流应当与励磁电流方向相反，所以它的实际方向应当高
6、电位在上，图中的假定正向与实际方向相反，故有。二次侧感应电动势的符号：由它推动的电流应当阻止主磁通的变化，即按右手螺旋法则应当产生与主磁通方向相反的磁通，按图中副方绕组的缠绕方向，它的实际方向也应当高电位在上，图中的假定正向与实际方向也相反，所以有，一二次侧感应电动势同相位。而按照电路理论，有变压器的电压变比因为假定铁心损耗为零，故有变压器一二次侧视在功率相等：,故 变压器的功能是在实现对电压有效值变换的同时，还实现了对电流有效值和阻抗大小的变换。2，直流电机的结构和原理：主要分为定子和转子两大部分。定转子之间存在的间隙称为气隙。1定子 定子是电机的静止部分，主要用来产生磁场。它主要包括： （
7、1）主磁极 主磁极包括铁心和励磁绕组两部分。当励磁绕组中通人直流电流后，铁心中即产生励磁磁通，并在气隙中建立励磁磁场。励磁绕组通常用圆形或矩形的绝缘导线制成一个集中的线圈，套在磁极铁心外面。（2）换向极 换向极也由铁心和绕组构成。换向极装在主磁极之间，换向极的数目一般等于主磁极数，在功率很小的电机中，换向极的数目有时只有主磁极极数的一半，或不装换向极。（3）电刷装置 电刷装置由电刷，刷握、压紧弹簧和刷杆座等组成。电刷装在刷握的盒内，用压紧弹簧把它压紧在换向器的表面上。刷握固定在刷杆上，刷杆装在刷杆座上。刷杆座装在端盖或轴承盖上。 （4）机座和端盖 机座一般用铸钢或厚钢板焊接而成。它用来固定主磁
8、极、换向极及端盖，借助底脚将电机固定于基础上、机座还是磁路的一部分，用以通过磁通的部分称为磁轭，端盖主要起支撑作用，端盖固定于机座上，其上放置轴承，支撑直流电机的转轴，使直流电机能够旋转。 2转子 转子是电机的转动部分，转子的主要作用是感应电动势，产生电磁转矩，使机械能变为电能（发电机）或电能变为机械能（电动机）的枢纽。它主要包括： （1）电枢 电枢又包括铁心和绕组两部分。 电枢铁心 电枢铁心一般用0.5mm厚的涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠成，这样铁心在主磁场中转动时可以减少磁滞和涡流损耗。铁心表面有均匀分布的齿和槽，槽中嵌放电枢绕组。电枢绕组 电枢绕组是用绝缘铜线绕制成的线圈按一定规律嵌放到电枢
9、铁心槽中，并与换向器作相应的连接。线圈与铁心之间以及线圈的上下层之间均要妥善绝缘，用槽楔压紧，再用玻璃丝带或钢丝扎紧。 （2）换向器 换向器的作用是与电刷配合，将直流电动机输入的直流电流转换成电 枢绕组内的交变电流，或是将直流发电机电枢绕组中的交变电动势转换成输出的直流电压。 （3）转轴 在转轴上安装电枢和换向器。 3气隙 静止的磁极和旋转的电枢之间的间隙称为气隙。在小容量电机中，气隙为0.53mm。气隙数值虽小，但磁阻很大，为电机磁路的主要组成部分。气隙大小对电机运行性能有很大影响。 原理：一台直流（有图（等效电路#）电机原则上既可以作为电动机运行,也可以作为发电机运行,这种原理在电机理论中
10、称为可逆原理。当原动机驱动电枢绕组在主磁极N、S之间旋转时，电枢绕组上感生出电动势，经电刷、换向器装置整流为直流后，引向外部负载（或电网），对外供电，此时电机作直流发电机运行。如用外部直流电源，经电刷换向器装置将直流电流引向电枢绕组，则此电流与主磁极N.S.产生的磁场互相作用，产生转矩，驱动转子与连接于其上的机械负载工作，此时电机作直流电动机运行。 电枢绕组的感应电动势是指电机正，负电刷之间的电动势，电刷间的电动势即等于一条支路中各串联的电动势的代数和。由于电枢是旋转的，由电刷量得的电动势，并非某几个固定导体的感应电动势代数之和，而是位于电刷间一定位置的各个导体的感应电动势之和。设某一个导体的
11、感应电动势为：ej=Bjlv式中 Bj-某导体所在处的气隙磁密； l-电枢导体有效长度； v-导体切割气隙磁场的速度；设电枢绕组总导体数为N，又2a条并联支路，则每一条支路中的串联导体数为N/2a，电刷之间的感应电动势为Ea=（#）。3，异步电机的结构和原理：主要包括定子和转子，转子又包括绕线形和笼形。定子是用来产生旋转磁场的。三相电动机的定子一般由外壳、定子铁心、定子绕组等部分组成。（1）外壳 三相电动机外壳包括机座、端盖、轴承盖、接线盒及吊环等部件。 （2）定子铁心 异步电动机定子铁心是电动机磁路的一部分，由0.35mm0.5mm厚表面涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成。由于硅钢片较薄而且片与片
12、之间是绝缘的，所以减少了由于交变磁通通过而引起的铁心涡流损耗。铁心内圆有均匀分布的槽口，用来嵌放定子绕圈。 （3）定子绕组定子绕组是三相电动机的电路部分，三相电动机有三相绕组，通入三相对称电流时，就会产生旋转磁场。三相绕组由三个彼此独立的绕组组成，且每个绕组又由若干线圈连接而成。转子（1）转子铁心 是用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，套在转轴上，作用和定子铁心相同，一方面作为电动机磁路的一部分，一方面用来安放转子绕组。（2）转子绕组 异步电动机的转子绕组分为绕线形与笼形两种，由此分为绕线转子异步电动机与笼形异步电动机。 绕线形绕组 与定子绕组一样也是一个三相绕组，一般接成星形，三相引出线分别接到
13、转轴上的三个与转轴绝缘的集电环上，通过电刷装置与外电路相连。 笼形绕组 在转子铁心的每一个槽中插入一根铜条，在铜条两端各用一个铜环（称为端环）把导条连接起来，称为铜排转子。也可用铸铝的方法，把转子导条和端环风扇叶片用铝液一次浇铸而成，称为铸铝转子。 其他部分包括端盖、风扇等。端盖除了起防护作用外，在端盖上还装有轴承，用以支撑转子轴。风扇则用来通风冷却电动机。三相异步电动机的定子与转子之间的空气隙，一般仅为0.2mm1.5mm。原理：(1)当三相异步电机接入三相交流电源(各相差120度电角度)时，三相定子绕组流过三相对称电流产生的三相磁动势（定子旋转磁动势）并产生旋转磁场，该磁场以同步转速n0沿
14、定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转。(2)该旋转磁场与转子导体有相对切割运动,根据电磁感应原理,转子导体(转子绕组是闭合通路)产生感应电动势并产生感应电流（感应电动势的方向用右手定则判定）。（等效电路#） (3)根据电磁力定律，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。载流的转子导体在定子产生的磁场磁场中受到电磁力作用(力的方向用左手定则判定)，电磁力对电机转子轴形成电磁转矩，驱动电机转子沿着旋转磁场方向旋转，当电动机轴上带机械负载时，便向外输出机械能。由于没有短路环部分的磁通比有短路环部分的磁通领先，电机转动方向与旋转磁场方向相同。正常情况下，异步电机转子转速
15、n总是略低或高于旋转磁场转速（即同步转速）n1，它们之间的差（n1-n），称为转差速度。我们定义转差速度和同步转速的比值为转差率s，即S=（n1-n）/n1.当0s1时为电动机运行，当s1时为电磁制动。 工作原理示意图：简化工作原理图：4，同步电机的结构和原理：主要分定子和转子，定子主要分为凸极式转子和隐极式转子。 同步电机的定子大体上和异步电机相同，它是由铁芯，绕组，机座以及固定这些部分的其他结构件组成。凸极式转子上有明显凸出的成对磁极和励磁线圈，当励磁线圈中通过直流励磁电流后，每个磁极就出现一定的极性，相邻磁极交替为 N 极和 S 极。对水轮发电机来说，由于水轮机的转速较低，要发出工频电能，发电机的极数就比较多，做成凸极式结构工艺上较为简单。另外，中小型同步电机多半
