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1、第一讲 电机和拖动的基本知识一、电机的基本知识1电机的分类由于电能的生产、输送和使用都比较方便，因而电能被广泛的使用。在电能的生产，输送和使用过程中，电机起着重要的作用。电机主要有发电机、电动机和变压器：发电机：生产电能的设备；变压器：（静止电机）输送电能的设备；电动机：使用电能的设备。而电动机又可以分为： 直流电动机电动机 同步电动机 交流电动机 绕线式 异步（感应）电动机 鼠笼式异步电动机和感应电动机是同义词，已合并。感应电动机科技名词定义中文名称：感应电动机英文名称：Induction motor其他名称：异步电动机定义：由定子绕组形成的旋转磁场与转子绕组中感应电流的磁场相互作用而产生电
2、磁转矩驱动转子旋转的交流电动机。应用学科：电力（一级学科）；配电与用电（二级学科）以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布目录概念制动方式一般规格展示工作原理故障检查异步特征编辑本段概念又称“异步电动机”，即转子置于旋转磁场中，在旋转磁场的作用下，获得一个转动力矩，因而转子转动。转子是可转动的导体，通常多呈鼠笼状。定子是电动机中不转动的部分，主要任务是产生一个旋转磁场。旋转磁场并不是用机械方法来实现。而是以交流电通于数对电磁铁中，使其磁极性质循环改变，故相当于一个旋转的磁场。这种电动机并不像直流电动机有电刷或集电环，依据所用交流电的种类有单相电动机和三相电动机，单相电动机用在如洗衣机，电风
3、扇等；三相电动机则作为工厂的动力设备。编辑本段制动方式三相感应电动机电气制动方式有：能耗制动、反接制动、再生制动三种。(1)能耗制动时切断电动机的三相交流电源，将直流电送入定子绕组。在切断交流电源的瞬间，由于惯性作用，电动机仍按原来方向转动，便在转子导体中产生感应电动势和感应电流。其感应电流产生转矩，此转矩与送入直流电后形成的固定磁场所产生的转矩方向相反，因此电动机迅速停止转动，达到制动的目的。这种方式的特点是制动平稳，但需直流电源、大功率电动机，所需直流设备成本大，低速时制动力小。(2)反接制动又分负载反接制动和电源反接制动两种。1)负载反接制动又称负载倒拉反接制动。当电动机的转子在重物(当
4、起重机用电动机下放重物时)的作用下沿着与旋转磁场相反的方向旋转，这时产生的电磁转矩则是制动转矩。此转矩使重物以稳定的速度缓慢下降。这种制动的特点是：电源不用反接，不需要专用的制动设备，而且还可以调节制动速度，但只适用于绕线型电动机，其转子电路需串入大电阻，使转差率大于1。2)电源反接制动当电动机需制动时，只要任意对调两相电源线，使旋转磁场相反就能很快制动。当电动机转速等于零时，立即切断电源。这种制动的特点是：停车快，制动力较强，无需制动设备。但制动时由于电流大，冲击力也大，易使电动机过热或损伤传动部分的零部件。(3)再生制动又称回馈制动，在重物的作用下(当起重机电动机下放重物)，电动机的转速高
5、于旋转磁场的同步转速。这时转子导体产生感应电流，在旋转磁场的作用下产生反旋转方向转矩，电动机进入发电状态，并回馈电网，这种方式能自然进入回馈制动状态，工作可靠，但电动机转速高，需用变速装置减速。1编辑本段一般规格项目事项绝缘阻抗在常温、常湿度下，运转电动机后，以DC 500V的绝缘电阻表来测量电动机。金属阻和电动机外壳之间的绝缘电阻超过100M绝缘内压在常温、常湿度下，运转电动机后，在电动机的金属绕组和电动机箱之间的电压温度上升以1500V、50/60Hz输入1min时没有任何问题。运转电动机后，用温度计发测量时，温度上升数值在60以下（装有计算机的电动机则应该在45以下）绝缘等级E种（120
6、）过热保护装置内装过热保护装置（自动复归型）：开放（1205）；复归（775）使用温度-1050（UL CE规格电动机使用温度为-1040）编辑本段展示感应电动机感应电动机中的旋转磁场编辑本段工作原理异步电动机定子上有三相对称的交流绕组,三相对称交流绕组通入三相对称交流电流时，将在电机气隙空间产生旋转磁场,转子绕组的导体处于旋转磁场中, 转子导体切割磁力线，并产生感应电势，判断感应电势方向。 转子导体通过端环自成闭路，并通过感应电流。 感应电流和旋转磁场相互作用产生电磁力，判断电磁力的方向。 电磁力作用在转子上将产生电磁转矩，并驱动转子旋转。根据以上电磁感应原理，异步电动机也叫感应电动机。异步
7、电动机还容易按不同环境条件的要求，派生出各种系列产品。它还具有接近恒速的负载特性，能满足大多数工农业生产机械拖动的要求。其局限性是，它的转速和其旋转磁场的同步转速有固定的转差率，因而调速性能较差，在要求有较宽广的平滑调速范围的使用场合，不如直流电动机经济、方便。异步电动机的设计、生产特别要注意标准化、系列化、通用化。编辑本段故障检查（1）电动机投入电源后不转的原因检查及修理电动机投入电源后不转，一般有下列原因：1）控制设备的接线错误；2）过电流继电器调整的整定值偏小；3）电源未接通，如熔丝烧断、开关有故障或触头接触不良、引线断路等；4）电源至电动机之间的连接有故障；5）电动机绕组有故障，如相间
8、短路、接地、接错线、断路等；6）绕线式转子异步电动机起动误操作或起动电阻过小；7）电动机轴承有故障，被卡住；8）定、转子铁芯相擦（扫膛），等于增加过大的负载；9）电动机负载过大或机械转动部分被卡住等。2）电动机过热检查及修理发现正常运行的电动机过热，一般有下列原因：1）电源电压突然变高，并于电动机铭牌额定电压不相符，或者三相电源电压严重不平衡；2）电动机所拖动的负载变动较大，电机暂时处于过载状态；3）由于轴承产生故障或间隙磨损超限、转轴发生弯曲、铁芯局部过热变形、转子轴向串动等原因，使定、转子铁芯扫膛；4）环境粉尘进入电动机内部粘附在绝缘表面上和堵塞冷却风道、冷却风管等，使电动机通风不良，冷却
9、效果头绪，造成电机过热；5）电动机冷却装置失效，调节风温装置有故障，造成电机过热；6）三相电动机单相运行；7）绕组有故障，如短路、断路、接地、接错等；8）气隙不均匀。经重绕后的电动机发生过热，其原因是：1）接线错误；2）线圈匝数过多或过少；3）线圈导线过细，线圈节距过小或过大；4）电动机装配质量不好，铁芯未对齐，定转子铁芯轴向有差距引起轴向磁拉力，气隙装配和调整不均匀。由于电动机绝缘水平不断提高，允许温升限度也提高，所以电机外壳温升较高可能属正常。但要用酒精温度计测试部门的外壳温升和轴承温升，并和电动机的绝缘等级所允许的温升相对照比较后，确认电动机是过热，那么可按以下步骤进行检查。1）首先检查
10、三相电源的电压是否平衡，电压波动的程度是否大于制造场厂的保证值（10%）。由于电压不平衡，产生三相不平衡电流，引起电机损耗增大和电机发热，所以袄及时纠正。电源频率变动对（5%）电机发热也有影响，但实际变化不大，所以在分析时一般可不考虑。2）检查电机是否单相运转，三相接触器的触头是否接触好，开关的熔丝是否有一相烧断，接线有否（单相）断开。故障检查出后进行处理。3）检查三相电流是否超过额定值。若超过额定值时，要检查其原因。如果负载不过大就，那就是可能是电机容量不够，因此要根据实际容量使用。电机发生扫膛，增加阻力，也是电机过载原因之一这时由于摩擦阻力发热，气隙减少，从而进一步扩大电机扫膛面积。处理这
11、类故障时，要查清造成扫膛的原因：转轴弯曲；轴承故障。轻微的铁芯扫膛不影响电机正常运行，扫膛严重时，可用车刀将转子表面轻轻切削一层（一般车削直径为0。2mm左右为宜）。4）粉尘敷满绝缘影响电机散热，过滤网堵塞，通风道和通风管堵塞等，都会引起电机过热。这类故障原因引起的电机过热是逐渐形成的，夏天会感到问题突出。因此可采取吹风清扫措施了消除粉尘，必要时电机要解体进行清洗处理。5）如认为绕组有故障时，可进行绕组短路和接地试验检查。根据进行经验表明，电机绕组如有匝间短路，电机则会振动，动转时间不少就会时间不长就会冒烟。但是匝间短路引起电机发热，并且持续长时期的机会，是很少的。重绕大修后的电机温升超限，可
12、能是绝缘处理工艺不好，线圈数据不对，接线错误以及装配质量等问题引起。这时电机应解体对照原始记录检查，以及查明绕组数据的正确性。编辑本段异步特征1、一般来说，小型异步电机指的就是感应运转型异步电机。这种电机不只在启动时，在运转时也使用辅助线圈和电容器。虽然启动转矩不是很大，但其结构简单，信赖度高，效率也高。2、随负荷的大小，电机的额定转速也会改变。3、可以连续运转。4、使用于不需要速度制动的应用场合。5、用E种绝缘等级，而UL型电机则用A种。6、有感应运转型单相异步电机和三相异步电机两种。7、单相电机为感应运转型异步电机，效率高，噪声低。8、单相异步电机运转时，产生和旋转方向相反的转矩，因此不可
13、能在短时间内改变方向。应在电机完全停止以后，再转换其旋转方向。9、单相电机的电源有A（110V 60Hz）、B（22V 60Hz）、C（100V 50/60Hz）、D（200V 50/60Hz）、E（115V 60Hz）、X（200-240V50Hz）等。10、三相电机时使用U（200V 50/60Hz）、T（220V 50/60Hz）、S（380-440V 50/60Hz）电源的异步电机。22异步电动机的机械特性(1) 固有机械特性 n0(同步转速)：60.f/p；n1(额定转速)：n1=n0(1-Se)；Se(额定转差率)：Se=(n0-n1)/n0；Te(额定转矩)：Te=9550*Pe
14、(kW)/ne；Ts(起动转矩)：Ts / Te 1 过载倍数。 图1-1 电动机的固有机械特性（2）人为机械特性 a. 降低定子电压 b. 转子回路串电阻 c-1 恒转矩负载 c-2 恒功率负载c. 变频调速机械特性 图1-2 电动机的人为机械特性3电动机的拖动转矩 （Nm） 式中： Pe电动机额定功率（W）； Ne电动机额定转速（r/min），e-电动机额定角转速（rad/s）。* 旋转体的机械功率等于转矩与转速的乘积！二、电力拖动的基本知识1. 直线运动的运动方程式 ( F=ma) 牛顿第二定律式中：F 拖动力（N） Fz阻力（N） 惯性力（N）2. 转动惯量（kgm2）式中：m或G旋转部分的质量（kg）或重量（N） R或D 惯性（旋转）半径或直径（m） g 重力加速度，g=9.81m/s2，G=mg GD2称为飞轮矩（Nm2） GD2=4gJ3. 旋转运动的运动方程式式中：Td 电动机产出的拖动转矩（Nm） Tz 负载（阻力）转矩（Nm）
