低压电机ppt课件.ppt

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3、机主要分为同步电机和异步电机，同步电机主要用作于发电机，也可用于电动机。 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。 转子导体通过端环自成闭路，并通过感应电流。 感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁力。 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。,电动机的基本结构,一般电动机主要由两部分组成：固定部分称为定子，旋转部分称为转子。另外还有端盖、风扇、罩壳、机座、接线盒等。,电机定子,定子的作用是用来产生磁场

4、和作电动机的机械支撑。电动机的定子由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。 定子铁心是电机磁路的一部分。为了减少涡流损耗，定子铁心由0.5毫米厚的硅钢片叠成。对于10KW以上的容量较大的电动机，在硅钢片两面涂以绝缘漆作为片间绝缘之用。定子硅钢片叠装压紧后，用压圈和扣片紧固成为一个整体铁心，固定在机座内。对于中，大型的电机，为了使铁心中的热量更能有效地散发出去，在铁心中设有通风沟（风道）。这时铁心沿长度方向被通风沟分成数段，每段铁心长约4060毫米。两段铁心之间的径向通风沟宽约10毫米。对于小型电机，由于铁心长度较短，散热较容易，不需要径向通风沟。,电机转子,电动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴

5、组成。转子铁心也是作为电动机磁路的一部分。转子绕组的作用是感应电动势，通过电流而产生电磁转矩。转轴是支撑转子的重量，传递转矩，输出机械功率的主要部件。 转子由转子铁心，转子绕组和转轴组成。转轴由于承受较大的力矩，一般采用强度和刚度较大的中碳钢制成。转子铁心一般和定子铁心一样是用0.5毫米厚的硅钢片叠成.一般利用制造定子冲片时冲下来的中间部分作为转子铁心的叠片。高压电机由于转子直径较大，为了节约转子铁心的材料和改善转子的通风冷却，大、中型多级电机的转子铁心都是通过转子支架紧固在轴上。,电机端盖,端盖是电机外壳的一部分，其主要作用是支撑转子和保护电机。一般中、小型电机都采用带轴承的端盖，轴承压装在

6、端盖的中心圆空内，以保证定、转子的同心度。带轴承的端盖都用铸铁做成。在大型异步电动机中，由于转子重量较大，为了减轻端盖荷重和便于维修轴承，多用不带轴承的端盖，不带轴承的端盖用铸铁或钢板焊成。,电机轴承,轴承的作用是支撑转子旋转的。常用的轴承有滚动和滑动的两种。 滚动轴承可分为滚珠轴承和滚柱轴承，滚动轴承的负荷能力较低，但由于轻便、摩擦力小、径向间隙小、安装和拆卸方便，因此多用于中小型电机中。在功率较小的异步电机中，两端轴承都用滚珠轴承。由于滚柱轴承的负荷能力较滚珠轴承高，因此传动的功率较大时，一般在传动端用滚柱轴承，而在非传动端用滚珠轴承。 滑动轴承的工作特点是轴颈轴衬中间作相对滑动，因此轴承

7、的磨损较大。由于它可以承受较大的荷重，并容许多次修理，因此多在大型异步电动机中使用。 滑动轴承有的是用定位螺栓固定在端盖上，端盖上装有贮存润滑油的油箱；对于转子较重的大型电机，常采用座式滑动轴承来支撑转子，它有轴承座和轴承盖组成，轴承座直接安装在电机的基础上。轴承的重要部分是轴瓦，因为它是轴承直接和轴颈接触的部分，所以要求摩擦系数小并能承受载荷的耐磨材料做成。一般采用青铜或浇有巴氏合金的铸铁轴瓦。,电动机的冷却,电动机的冷却决定了电机的散热能力，从而直接影响电机的使用寿命。电机的冷却主要考虑冷却介质和冷却方式。 （1）冷却介质 一般的电机冷却介质分为两类：气体冷却 即利用氢气、空气或其他气体作

8、为冷却介质。氢气的热容量比空气大，相对空气的冷却效果好。液体冷却 即利用水、油作为冷却介质。由于液体的热容量和导热能力比气体要大得多，就冷却而言液体冷却比气体好得多。 （2）冷却方式 冷却方式很多，主要分为两类：间接冷却 冷却介质只与电机的铁心，绕阻，机壳的外表面接触，热量先要从这些部分的内部传到外表面再由冷却介质带走。间接冷却大部分是风冷，这时它又分为自然冷却和风扇冷式等。直接冷却 冷却介质（多数用水或氢气）直接进入导体的内部（如空心导体）直接吸收发热体的热量并带走。直接冷却要比间接冷却的方式好得多，促进了现代电机业的发展，但结构也相对比较复杂。,电动机的绝缘材料和耐热等级,电机运行是能量转

9、换的过程，这时电机的绕组中有电流流过，电流在绕组上的功率，以及铁心中交变磁场导致的磁滞和涡流引起的功率损耗都会转化为热量而散发。这种热量的出现和积累从而使电机发热，引起局部温度升高。温度过高影响耐热能力薄弱的绝缘材料，大大降低使用寿命。严重时甚至会烧毁电机。 所以对于不同的绝缘材料有着不同的最高允许工作温度。在此温度以下长期工作，绝缘材料的电性能，化学性能和机械性能不会有显著变化；如果超过此温度则绝缘材料的各种性能迅速变坏甚至加速老化。因此电机因其各部分的绝缘材质不同而有一个最高温度限制。,电机绝缘材料和耐热六个等级,A级绝缘 包括经过浸渍的棉纱、丝、纸等有机纤维材料以及普通漆包线上的磁漆。目

10、前只在变压器上使用。允许最高工作温度为105。 E级绝缘 包括用聚酯树脂，环氧树脂，三醋酸纤维制成的薄膜。聚乙烯醇縮醛，高强度漆包线上的磁漆等。允许最高工作温度为120。 B级绝缘 包括云母、石棉、玻璃丝等无机物，用提高了耐热性能的有机漆或树脂作为粘合物做成的材料或其组合物。允许最高工作温度为130。,电机绝缘材料和耐热六个等级,F级绝缘 包括云母、石棉、玻璃丝等无机物用硅有机物改性的合成树脂漆，或耐热等级符合这个级别的醇酸、环氧等合成树脂作为粘合物而制成的材料或其组合物。允许最高工作温度为155。 H级绝缘，包括硅有机物以及云母、石棉、玻璃丝等无机物用硅有机漆作为粘 合物做成的材料。允许最高

11、工作温度为180。 C级绝缘 包括无粘合剂的云母、石英、玻璃等；用热稳定性特别优良的硅有机漆、聚酸亚胺等。,直流电机,直流电机的工作原理和基本结构,电机是由两大部分组成1、静止部分定子旋转部分转子一、直流电机的静止部分（定子）1、主磁极主磁通的作用是建立主磁场。主磁极由主极铁心和套装在铁心上的励磁绕组组成它的，铁心是由11.5mm厚的钢板冲片叠压紧固而成。极靴的作用是使主磁通在过气隙时分布的更合理并且固定励磁绕组。,直流电机的工作原理和基本结构,机座其作用一是作为磁路的一部分，二是固定主极，换向极和端盖。通常是用铸钢或厚钢板焊成，机座中有磁通通过的部分称为磁轭。3、换向极换向极装在两极之间。其

12、作用是用来改善换向，也是由铁心和绕组组成，换向极绕组与电枢绕组串联。4、电刷装置电刷装置是电枢电路的引入（或引出）装置，通过它可以把电机旋转部分的电流引出到静止的电路里，它与换向器配合才能使电机获得直流电机的效果。,直流电机的转动部分,1、电枢铁心电枢铁心即是主磁路的组成部分,又是电枢部分绕组的支撑部件.为减少电枢铁心内的涡流损耗,铁心一般采用0.5mm厚的DR530或DR510的硅钢片叠压而成.电枢绕组.电枢绕组叠放在电枢铁心的槽内,是由按一定规律联接的线圈组成.它是直流电机的电路部分.上、下层之间及线圈与铁心之间都要有绝缘,槽口处用槽楔压紧.换向器换向器也是直流电机的重要部件，在发电机中可

13、将电枢绕组中交变的电流转换成电刷上的直流，起整流作用，而在直流电动机中将电刷上的直流变为电枢绕组内的交流，即起逆变作用。换向器由许多换向片组成，片间用云母绝缘，电枢绕组的每个线圈的两端分别接到两个换向,直流电动机的工作原理,1、直流电动机的工作原理 我们首先分析一个简单的物理模型，图中N.S是一对磁铁,它可以是永久磁铁,也可以为电磁铁，所谓电磁铁就是在磁极铁心上绕上励磁线圈且通入直流，便产生固定的极性。两极间装一转动的线圈，当线圈abcd中通入直流电流，此时载流导体在磁场受到力的作用，根据电磁力定律，力的大小为f=bli 方向由左手定则判断在力的作用下使线圈按逆时针方向旋转，当线圈转过180度

14、后,所产生的电磁转距变成顺时针方向了，所以这种物理模型不能作连续运转.要使电枢受到一个方向不变的电磁转距.关键在于旋转过程中应保持每极下导体中甸柳的方向不变，即流过线圈中的电流方向及时的加以变换，即进行所谓”换向”，为此必须增加换向器装置.换向器由互相绝缘的换向片构成,装在轴上与电枢一同旋转,换向器又与两个固定不动的电刷B1、B2 相接触，这样当直流电压加于电刷时，换向器的作用使外电路的直流电流改为线圈内的交变电流，这种换向作用称为逆变，以保证每极下导体中所流过的电流方向不变,从而使电机连续的旋转，这就是直流电动机的工作原理。,直流发电机的工作原理,直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交

15、变电势靠换向器的作用，从电刷端引出时为直流电势的原理，如上图所示模型中,电刷上不加直流电压，用原动机拖动电枢按逆时针方向旋转,根据电磁感应定律导体ab和cd分别切割不同极下的磁力线而感应电势e=BLV 方向由右手定则判定整个线圈的电势. Ead=2BLV当电枢逆时针转过180度时,线圈边中和整个线圈电势反向,随着电枢的旋转线圈中感应出交变电势，而在电刷两端的电势却为直流电势。由于换向器的作用,电刷B1通过换向片所引出的电势始终是切割N极磁力线的线圈中的电势，因此B1始终是正极性，同理B2始终是负极性.所以电刷端引出方向不变,但大小变换的脉振电势,这就是直流发电机的工作原理.,直流电机运行的可逆

16、性,从以上对直流发电机和直流电动机的分析可看出一台直流电机即可作为发电机运行,也可以作为电动机运行,只是外界条件不同而已.一个是输入机械能,一个是输入电能,这种既能作发电机运行,又能作电动机运行的原理,在电机理论中称为可逆原理.脉动的减小为了减小电枢感应电动机和电磁转距的脉动,实际的电枢绕组由许多线圈串联而成.脉动可减小下图为3个线圈产生的电动势之和.可见其脉动程度较1个线圈大大减小,电磁转距的情况与电势类似,实际的一台直流电机,每极下线圈很多,则作为发电机运行可获得直流电势.,直流电机励磁方式,我们知道直流电机的磁场,可以由永久磁场产生.也可以由励磁绕组产生.前者为永久磁场后者为电磁场,一般

17、来讲永久磁铁的磁场较弱,所以现在绝大多数直流电机的主磁场都是由励磁绕组通以直流励磁电流产生的.我们称这种磁场为直流电机的主磁场,有时也称为励磁磁场.励磁绕组的供电方式称为励磁方式.直流电机的运行性能因励磁方式的不同而不同,按照励磁方式的不同,直流电机分他励和自励两大类,直流电机励磁方式,他励直流电机励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而由其他直流电源供电的直流电机电枢电流等于负载电流Ia=I并励直流电机励磁绕组与电枢绕组并联后加同一电压.对发电机:Ia=I+If 对于电动机:I=Ia+If3、串联直流电机励磁绕组与电枢绕组串联I=Ia=If4、复励直流电机 具有两个励磁绕组,一个与电枢并联.一个与电

18、枢绕组串联.电枢与并联绕组并联后再与串励磁绕组串联称短复励.电枢与串联绕组串联后再与并励磁绕组并联称长复励.若串励绕组与并励绕组产生的磁势方向相同为积复励,相反为差复励,直流电机励磁方式,直流电机的额定值,每台直流电机绕组的机座都有一个铭牌,上面标注一些额定数据,若电机运行时,各数据符合额定值,这样的运行情况称为额定工况,在额定下运行,可保证电机可靠的运行,并具有优良的性能.根据国标，直流电机的额定数据有：1、额定功率 PN （千瓦KW）2、额定电压 UN （伏V）3、额定电流 IN （安A）4、额定转速 nN (转/分 r/min)5、额定励磁电压 UFn （伏V）6、额定励磁电流 IfN

19、（安A）注、对发电机额定功率为 PN= UN IN 对电动机额定功率为 PN= UN IN N P1= UN IN,直流电机的电枢绕组,电枢绕组是直流电机的电路部分,也是直流电机的核心部分,是实现机电能量转换的枢纽,无论是电动机还是发电机,它们的电枢绕组在磁场中旋转,都会感应出电势，当电枢中有电流时，又产生电磁转矩，从而实现了机电能量的转换。电枢绕组的构成应能产生足够的感应电势，并允许通过一定的电枢电流，此外还要节省有色金属和绝缘材料，结构简单，运行可靠。,直流电枢绕组的构成,电枢绕组分 1.叠绕组2.波绕组3.混和绕组组成绕组的基本单元称为元件.元件有单匝,也有多匝,一个元件由两条导体边和端接线组成。元件边置于槽内称为有效边,端接线置于铁心外,不切割磁场，仅起连接线作用一条有效边放在上层，另一条有效边放在下层构成双层绕组，元件首尾按一定规律接到不同的换向器片上，最后使整个绕组通过换向片连接城一个闭合回路。若电枢每槽上、下层只有一个元件边，则整个绕组元件数s应等于槽数QS=Q在大型电机中每槽上、下层包含U个元件，此时S=UQ U为槽内一层嵌放的元件边数.通常把一个上层边和一个下层边在槽内所占的空间作为一个虚槽Qu 则:Qu=S=UQ由于一个换向片与不同元件的两个出线端相连接,所以换向片数K=S则K=S=Qu,