電機

電機

電機(英文:Electric machinery,俗稱“馬達”)電機泛指能使機械能轉化為電能、電能轉化為機械能的一切機器。特指發電機、電能機、電動機。是指依據電磁感應定律實現電能的轉換或傳遞的一種電磁裝置。電動機也稱(俗稱馬達),在電路中用字母“M”(舊標準用“D”)表示。它的主要作用是產生驅動轉矩,作為用電器或各種機械的動力源。

基本信息

簡介

電機電機
電機是指依據電磁感應定律實現電能的轉換或傳遞的一種電磁裝置。電機也稱電機(俗稱馬達),在電路中用字母“M”(舊標準用“D”)表示。它的主要作用是產生驅動轉矩,作為用電器或各種機械的動力源。

種類區分

電機電機

1、按工作電源分類根據電機工作電源的不同,可分為直流電機和交流電機。其中交流電機還分為單相電機和三相電機。

2、按結構及工作原理分類電機按結構及工作原理可分為直流電機,異步電機和同步電機。同步電機還可分為永磁同步電機、磁阻同步電機和磁滯同布電機。異步電機可分為感應電機和交流換向器電機。感應電機又分為三相異步電機、單相異步電機和罩極異步電機等。交流換向器電機又分為單相串勵電機、交直流兩用電機和推斥電機。

直流電機按結構及工作原理可分為無刷直流電機和有刷直流電機。有刷直流電機可分為永磁直流電機和電磁直流電機。電磁直流電機又分為串勵直流電機、並勵直流電機、他勵直流電機和復勵直流電機。永磁直流電機又分為稀土永磁直流電機、鐵氧體永磁直流電機和鋁鎳鈷永磁直流電機。

3、按起動與運行方式分類電機按起動與運行方式可分為電容起動式單相異步電機、電容運轉式單相異步電機、電容起動運轉式單相異步電機和分相式單相異步電機。

4、按用途分類電機按用途可分為驅動用電機和控制用電機。驅動用電機又分為電動工具(包括鑽孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴孔等工具)用電機、家電(包括洗衣機、電風扇、電冰櫃、空調器、錄音機、錄像機、影碟機、吸塵器、照相機、電吹風、電動剃鬚刀等)用電機及其它通用小型機械設備(包括各種小型工具機、小型機械、醫療器械、電子儀器等)用電機。控制用電機又分為步進電機和伺服電機等。

5、按轉子的結構分類電機按轉子的結構可分為籠型感應電機(舊標準稱為鼠籠型異步電機)和繞線轉子感應電機(舊標準稱為繞線型異步電機)。

6、按運轉速度分類電機按運轉速度可分為高速電機、低速電機、恆速電機、調速電機。低速電機又分為齒輪減速電機、電磁減速電機、力矩電機和爪極同步電機等。調速電機除可分為有級恆速電機、無級恆速電機、有級變速電機和無級變速電機外,還可分為電磁調速電機、直流調速電機、PWM變頻調速電機和開關磁阻調速電機。異步電機的轉子轉速總是略低於鏇轉磁場的同步轉速。同步電機的轉子轉速與負載大小無關而始終保持為同步轉速。

7、按結構位置分類還有輪轂電機。

輪轂電機輪轂電機

直流電機

電機電機
直流電機是依靠直流工作電壓運行的電機,廣泛套用於收錄機、錄像機、影碟機、電動剃鬚刀、電吹風、電子表、玩具等。

電磁式直流電機電磁式直流電機由定子磁極、轉子(電樞)、換向器(俗稱整流子)、電刷、機殼、軸承等構成,電磁式直流電機的定子磁極(主磁極)由鐵心和勵磁繞組構成。根據其勵磁(舊標準稱為激磁)方式的不同又可分為串勵直流電機、並勵直流電機、他勵直流電機和復勵直流電機。因勵磁方式不同,定子磁極磁通(由定子磁極的勵磁線圈通電後產生)的規律也不同。

串勵直流電機的勵磁繞組與轉子繞組之間通過電刷和換向器相串聯,勵磁電流與電樞電流成正比,定子的磁通量隨著勵磁電流的增大而增大,轉矩近似與電樞電流的平方成正比,轉速隨轉矩或電流的增加而迅速下降。其起動轉矩可達額定轉矩的5倍以上,短時間過載轉矩可達額定轉矩的4倍以上,轉速變化率較大,空載轉速甚高(一般不允許其在空載下運行)。可通過用外用電阻器與串勵繞組串聯(或並聯)、或將串勵繞組並聯換接來實現調速。

並勵直流電機的勵磁繞組與轉子繞組相併聯,其勵磁電流較恆定,起動轉矩與電樞電流成正比,起動電流約為額定電流的2.5倍左右。轉速則隨電流及轉矩的增大而略有下降,短時過載轉矩為額定轉矩的1.5倍。轉速變化率較小,為5%~15%。可通過消弱磁場的恆功率來調速。他勵直流電機的勵磁繞組接到獨立的勵磁電源供電,其勵磁電流也較恆定,起動轉矩與電樞電流成正比。轉速變化也為5%~15%。可以通過消弱磁場恆功率來提高轉速或通過降低轉子繞組的電壓來使轉速降低。

復勵直流電機的定子磁極上除有並勵繞組外,還裝有與轉子繞組串聯的串勵繞組(其匝數較少)。串聯繞組產生磁通的方向與主繞組的磁通方向相同,起動轉矩約為額定轉矩的4倍左右,短時間過載轉矩為額定轉矩的3.5倍左右。轉速變化率為25%~30%(與串聯繞組有關)。轉速可通過消弱磁場強度來調整。

換向器的換向片使用銀銅、鎘銅等合金材料,用高強度塑膠模壓成。電刷與換向器滑動接觸,為轉子繞組提供電樞電流。電磁式直流電機的電刷一般採用金屬石墨電刷或電化石墨電刷。轉子的鐵心採用矽鋼片疊壓而成,一般為12槽,內嵌12組電樞繞組,各繞組間串聯接後,再分別與12片換向片連線。

永磁式

電機電機
永磁式直流電機也由定子磁極、轉子、電刷、外殼等組成,定子磁極採用永磁體(永久磁鋼),有鐵氧體、鋁鎳鈷、釹鐵硼等材料。按其結構形式可分為圓筒型和瓦塊型等幾種。錄放機中使用的電多數為圓筒型磁體,而電動工具及汽車用電器中使用的電機多數採用專塊型磁體。

轉子一般採用矽鋼片疊壓而成,較電磁式直流電機轉子的槽數少。錄放機中使用的小功率電機多數為3槽,較高檔的為5槽或7槽。漆包線繞在轉子鐵心的兩槽之間(三槽即有三個繞組),其各接頭分別焊在換各器的金屬片上。電刷是連線電源與轉子繞組的導電部件,具備導電與耐磨兩種性能。永磁電機的電刷使用單性金屬片或金屬石墨電刷、電化石墨電刷。

錄放機中使用的永磁式直流電機,採用電子穩速電路或離心式穩速裝置。

無刷直流

電機電機
無刷直流電機是採用半導體開關器件來實現電子換向的,即用電子開關器件代替傳統的接觸式換向器和電刷。它具有可靠性高、無換向火花、機械噪聲低等優點,廣泛套用於高檔錄音座、錄像機、電子儀器及自動化辦公設備中。

無刷直流電機由永磁體轉子、多極繞組定子、位置感測器等組成。位置感測按轉子位置的變化,沿著一定次序對定子繞組的電流進行換流(即檢測轉子磁極相對定子繞組的位置,並在確定的位置處產生位置感測信號,經信號轉換電路處理後去控制功率開關電路,按一定的邏輯關係進行繞組電流切換)。定子繞組的工作電壓由位置感測器輸出控制的電子開關電路提供。

位置感測器有磁敏式、光電式和電磁式三種類型。

採用磁敏式位置感測器的無刷直流電機,其磁敏感測器件(例如霍爾元件、磁敏二極體、磁敏詁極管、磁敏電阻器或專用積體電路等)裝在定子組件上,用來檢測永磁體、轉子鏇轉時產生的磁場變化。

採用光電式位置感測器的無刷直流電機,在定子組件上按一定位置配置了光電感測器件,轉子上裝有遮光板,光源為發光二極體或小燈泡。轉子鏇轉時,由於遮光板的作用,定子上的光敏元器件將會按一定頻率間歇間生脈衝信號。

採用電磁式位置感測器的無刷直流電機,是在定子組件上安裝有電磁感測器部件(例如耦合變壓器、接近開關、LC諧振電路等),當永磁體轉子位置發生變化時,電磁效應將使電磁感測器產生高頻調製信號(其幅值隨轉子位置而變化)。

交流異步

電機電機
交流異步電機是領先交流電壓運行的電機,廣泛套用於電風扇、電冰櫃、洗衣機、空調器、電吹風、吸塵器、油煙機、洗碗機、電動縫紉機、食品加工機等家用電器及各種電動工具、小型機電設備中。

交流電異步電機分為感應電機和交流換向器電機。感應電機又分為單相異步電機、交直流兩用電機和推斥電機。

電機的轉速(定子轉速)小於鏇轉磁場的轉速,從而叫為異步電機。它和感應電機基本上是相同的。s=(ns-n)/ns。s為轉差率,ns為磁場轉速,n為轉子轉速。

基本原理:(1)當三相異步電機接入三相交流電源時,三相定子繞組流過三相對稱電流產生的三相磁動勢(定子鏇轉磁動勢)並產生鏇轉磁場。(2)該鏇轉磁場與轉子導體有相對切割運動,根據電磁感應原理,轉子導體產生感應電動勢並產生感應電流。(3)根據電磁力定律,載流的轉子導體在磁場中受到電磁力作用,形成電磁轉矩,驅動轉子鏇轉,當電機軸上帶機械負載時,便向外輸出機械能。

單相異步

電機電機
單相異步電機由定子、轉子、軸承、機殼、端蓋等構成。定子由機座和帶繞組的鐵心組成。鐵心由矽鋼片沖槽疊壓而成,槽內嵌裝兩套空間互隔900電角度的主繞組(也稱運行繞組)和輔繞組(也稱起動繞組成副繞組)。主繞組接交流電源,輔繞組串接離心開關S或起動電容、運行電容等之後,再接入電源。

轉子為籠型鑄鋁轉子,它是將鐵心疊壓後用鋁鑄入鐵心的槽中,並一起鑄出端環,使轉子導條短路成鼠籠型。單相異步電機又分為單相電阻起動異步電機,單相電容起動異步電機、單相電容運轉異步電機和單相雙值電容異步電機。

三相異步

三相異步電機的結構與單相異步電機相似,其定子鐵心槽中嵌裝三相繞組(有單層鏈式、單層同心式和單層交叉式三種結構)。定子繞組成接入三相交流電源後,繞組電流產生的鏇轉磁場,在轉子導體中產生感應電流,轉子在感應電流和氣隙鏇轉磁場的相互作用下,又產生電磁轉櫃(即異步轉櫃),使電機鏇轉。

罩極式

電機電機
罩極式電機是單向交流電機中最簡單的一種,通常採用籠型斜槽鑄鋁轉子。它根據定子外形結構的不同,又分為凸極式罩極電機隱極式罩極電機。

凸極式罩極電機的定子鐵心外形為方形、矩形或圓形的磁場框架,磁極凸出,每個磁極上均有1個或多個起輔助作用的短路銅環,即罩極繞組。凸極磁極上的集中繞組作為主繞組。

隱極式罩極電機的定子鐵心與普通單相電機的鐵心相同,其定子繞組採用分布繞組,主繞組分布於定子槽內,罩極繞組不用短路銅環,而是用較粗的漆包線繞成分布繞組(串聯後自行短路)嵌裝在定子槽中(約為總槽數的1/3),起輔助組的作用。主繞組與罩極繞組在空間相距一定的角度。

當罩極電機的主繞組通電後,罩極繞組也會產生感應電流,使定子磁極被罩極繞組罩住部分的磁通與未罩部分向被罩部分的方向鏇轉。

單相串勵

單相串勵電機的定子由凸極鐵心和勵磁繞組組成,轉子由隱極鐵心、電樞繞組、換向器及轉軸等組成。勵磁繞組與電樞繞組之間通過電刷和換向器形成串聯迴路。

單相串勵電機屬於交、直流兩用電機,它既可以使用交流電源工作,也可以使用直流電源工作。

交流電機

電機電機
交流同步電機是一種恆速驅動電機,其轉子轉速與電源頻率保持恆定的比例關係,被廣泛套用於電子儀器儀表、現代辦公設備、紡織機械等。

1、永磁同步電機

永磁同步電機屬於異步啟動永磁同步電機,其磁場系統由一個或多個永磁體組成,通常是在用鑄鋁或銅條焊接而成的籠型轉子的內部,按所需的極數裝鑲有永磁體的磁極。定子結構與異步電機類似。

當定子繞組接通電源後,電機以異步電機原理起動動轉,加速運轉至同步轉速時,由轉子永磁磁場和定子磁場產生的同步電磁轉矩(由轉子永磁磁場產生的電磁轉矩與定子磁場產生的磁阻轉矩合成)將轉子牽入同步,電機進入同步運行。

磁阻同步電機磁阻同步電機也稱反應式同步電機,是利用轉子交軸和直軸磁阻不等而產生磁阻轉矩的同步電機,其定子與異步電機的定子結構類似,只是轉子結構不同。

2、磁阻同步電機

同籠型異步電機演變來的,為了使電機能產生異步起動轉矩,轉子還設有籠型鑄鋁繞阻。轉子上開設有與定子極數相對應的反應槽(僅有凸極部分的作用,無勵磁繞組和永久磁鐵),用來產生磁阻同步轉矩。根據轉子上反應槽的結構的不同,可分為內反應式轉子、外反應式轉子和內外反應式轉子,其中,外反應式轉子反應槽開地轉子外圓,使其直軸與交軸方向氣隙不等。內反應式轉子的內部開有溝槽,使交軸方向磁通受阻,磁阻加大。內外反應式轉子結合以上兩種轉子的結構特點,直軸與交軸差別較大,使電機的力能較大。磁阻同步電機也分為單相電容運轉式、單相電容起動式、單相雙值電容式等多種類型。

3、磁滯同步電機

磁滯同步電機是利用磁滯材料產生磁滯轉矩而工作的同步電機。它分為內轉子式磁滯同步電機、外轉子式磁滯同步電機和單相罩極式磁滯同步電機。

內轉子式磁滯同步電機的轉子結構為隱極式,外觀為光滑的圓柱體,轉子上無繞組,但鐵心外圓上有用磁滯材料製成的環狀有效層。定子繞組接通電源後,產生的鏇轉磁場使磁滯轉子產生異步轉矩而起動鏇轉,隨後自行牽入同步運轉狀態。在電機異步運行時,定子鏇轉磁場以轉差頻率反覆地磁化轉子;在同步運行時,轉子上的磁滯材料被磁化而出現了永磁磁極,從而產生同步轉矩。

軟啟動器採用三相反並聯晶閘管作為調壓器,將其接入電源和電機定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路。使用軟啟動器啟動電機時,晶閘管的輸出電壓逐漸增加,電機逐漸加速,直到晶閘管全導通,電機工作在額定電壓的機械特性上,實現平滑啟動,降低啟動電流,避免啟動過流跳閘。待電機達到額定轉數時,啟動過程結束,軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務的晶閘管,為電機正常運轉提供額定電壓,以降低晶閘管的熱損耗,延長軟啟動器的使用壽命,提高其工作效率,又使電網避免了諧波污染。軟啟動器同時還提供軟停車功能,軟停車與軟啟動過程相反,電壓逐漸降低,轉數逐漸下降到零,避免自由停車引起的轉矩衝擊。

保養

專業電機保養維修中心電機保養流程:清洗定轉子--更換碳刷或其他零部件--真空F級壓力浸漆--烘乾--校動平衡。

1、使用環境應經常保持乾燥,電動機表面應保持清潔,進風口不應受塵土、纖維等阻礙。

2、當電動機的熱保護連續發生動作時,應查明故障來自電動機還是超負荷或保護裝置整定值太低,消除故障後,方可投入運行。

3、應保證電動機在運行過程中良好的潤滑。一般的電動機運行5000小時左右,即應補充或更換潤滑脂,運行中發現軸承過熱或潤滑變質時,液壓及時換潤滑脂。更換潤滑脂時,應清除舊的潤滑油,並有汽油洗淨軸承及軸承蓋的油槽,然後將ZL-3鋰基脂填充軸承內外圈之間的空腔的1/2(對2極)及2/3(對4、6、8極)。

4、當軸承的壽命終了時,電動機運行的振動及噪聲將明顯增大,檢查軸承的徑向游隙達到下列值時,即應更換軸承。

5、拆卸電動機時,從軸伸端或非伸端取出轉子都可以。如果沒有必要卸下風扇,還是從非軸伸端取出轉子較為便利,從定子中抽出轉子時,應防止損壞定子繞組或絕緣。

6、更換繞組時必須記下原繞組的形式,尺寸及匝數,線規等,當失落了這些數據時,應向製造廠索取,隨意更改原設計繞組,常常使電動機某項或幾項性能惡化,甚至於無法使用。

防護等級

電機防護等級(第一位數字)的分級和定義
防護等級(第一位數字)簡稱定義
0無防護沒有專門的防護
1防護大於
50mm的固體能防止直徑大於50mm的固體異物進入殼內。能防止人體的某一大面積部分(如手)偶然或意外地觸及殼內帶電或運動部分,但不能防止有意識地接近這些部分
2防護大於
12mm的固體能防止直徑大於12mm的固體異物進入殼內。能防止手指觸及殼內帶電或運動部分①
3防護大於
2.5mm的固體能防止直徑大於2.5mm的固體異物進入殼內。能防止厚度或直徑大於2.5mm的工具、金屬線等觸及殼內帶電或運動部分①②
4防護大於
1mm的固體能防止直徑大於1mm的固體異物進入殼內。能防止直徑或厚度大於1mm的導線或片條觸及殼內帶電或運轉部分①②
5防塵能防止灰塵進入達到影響產品正常運行的程度,完全防止觸及殼內帶電或運動部分。
6塵密能完全防止灰塵進入殼內,完全防止觸及殼內帶電或運動部分①
①對用同軸外風扇冷卻的電機,風扇的防護應能防止其風葉或輪輻被手觸及,在出風口,手插入時,其直徑為50mm的護板不能通過。
②不包括泄水孔,泄水孔應不低於2級的規定。
電機防護等級(第二位數字)的分級和定義
防護等級(第二位數字)簡稱定義
0無防護沒有專門的防護
1防滴垂直的滴水應不能直接進入電機內部
215o防滴與鉛垂線成15o角範圍內的滴水,應不能直接進入電機內部
3防淋水與鉛垂線成60O角範圍內的淋水,應不能直接進入電機內部
4防濺任何方向的濺水對電機應無有害的影響
5防噴水任何方向的噴水對電機應無有害的影響
6防海浪
或強加噴水猛烈的海浪或強力的噴水對電機應無有害影響
7浸水電機在規定的壓力和時間下浸在水中,其進水量應無有害影響
8潛水電機在規定的壓力下長時間浸在水中,其進水量應無有害影響
電機最常用的防護等級有IP11、IP21、IP22、IP23、IP44、IP54、IP55等。

電機加工

電機加工,目前電機漆包線焊接設備,主要採用的是氫氧焰焊接

在電機加工中,使用今典水焊機氫氧焰焊接漆包線和引線,效果最好,焊接加工的銷量也最高。

是目前電機生產、電機維修中採用的主要方法,近幾年在國內外廣泛採用水焊機進行電機漆包線的焊接。是比較理想替代其他加工方式的新型焊接方法。

保護器

電機保護器的作用是給電機全面的保護,在電機出現過載、缺相、堵轉、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、軸承磨損、定轉子偏心時,予以報警或保護的裝置。
電機保護常識
1、電機比過去更容易燒毀:由於絕緣技術的不斷發展,
電機實物圖
在電機的設計上既要求增加出力,又要求減小體積,使新型電機的熱容量越來越小,過負荷能力越來越弱;再由於生產自動化程度的提高,要求電機經常運行在頻繁的起動、制動、正反轉以及變負荷等多種方式,對電機保護裝置提出了更高的要求。另外,電機的套用面更廣,常工作於環境極為惡劣的場合,如潮濕、高溫、多塵、腐蝕等場合。所有這些,造成了電機更容易損壞,尤其是過載、短路、缺相、掃膛等故障出現頻率最高。
2、傳統的保護裝置保護效果不甚理想:傳統的電機保護裝置以熱繼電器為主,但熱繼電器靈敏度低、誤差大、穩定性差,保護不可靠。事實也是這樣,儘管許多設備安裝了熱繼電器,但電機損壞而影響正常生產的現象仍普遍存在。
3、電機保護的發展現狀:電機保護器已由過去的機械式發展為電子式和智慧型型,可直接顯示電機的電流、電壓、溫度等參數,靈敏度高,可靠性高,功能多,調試方便,保護動作後故障種類一目了然,既減少了電機的損壞,又極大方便了故障的判斷,有利於生產現場的故障處理和縮短恢復生產時間。另外,利用電機氣隙磁場進行電機偏心檢測技術,使電機磨損狀態線上監測成為可能,通過曲線顯示電機偏心程度的變化趨勢,可早期發現軸承磨損和走內圓、走外圓等故障,做到早發現,早處理,避免掃膛事故發生。
3.保護器選擇的原則:合理選用電機保護裝置,實現既能充分發揮電機的過載能力,又能免於損壞,從而提高電力拖動系統的可靠性和生產的連續性。具體的功能選擇應綜合考慮電機的本身的價值、負載類型、使用環境、電機主體設備的重要程度、電機退出運行是否對生產系統造成嚴重影響等因素,力爭做到經濟合理。
4、理想的電機保護器:理想的電機保護器不是功能最多,也不是所謂最先進的,而是應該滿足現場實際需求,做到經濟性和可靠性的統一,具有較高的性能價格比。根據現場的實際情況合理地選擇保護器的種類、功能,同時考慮保護器安裝、調整、使用簡單方便,更重要的是要選擇高質量的保護器。
保護器的選型
選型基本原則:
市場上電機保護產品未有統一標準,型號規格五花八門。製造廠商為了滿足用戶不同的使用需求派生出很多的系列產品,種類繁多,給廣大用戶選型帶來諸多不便;用戶在選型時應充分考慮電機保護實際需求,合理選擇保護功能和保護方式,才能達到良好的保護效果,達到提高設備運行可靠性,減少非計畫停車,減少事故損失的目的。
選型的基該方法:
1、與選型有關的條件
1)電機參數:要先了解電機的規格型號、功能特性、防護型式、額定電壓、額定電流、額定功率、電源頻率、絕緣等級等。這些內容基本能給用戶正確選擇保護器提供了參考依據。
2)環境條件:主要指常溫、高溫、高寒、腐蝕度、震動度、風沙、海拔、電磁污染等。
3)電機用途:主要指拖動機械設備要求特點,如風機、水泵、空壓機、車床、油田抽油機等不同負載機械特性。
4)控制方式:控制模式有手動、自動、就地控制、遠程控制、單機獨立運行、生產線集中控制等情況。啟動方式有直接、降壓、星角、頻敏變阻器、變頻器、軟起動等。
5)其他方面:用戶對現場生產監護管理情況,非正常性的停機對生產影響的嚴重程度等。
與保護器的選用相關的因素還有很多,如安裝位置、電源情況、配電系統情況等;還要考慮是對新購電機配置保護,還是對電機保護升級,還是對事故電機保護的完善等;還要考慮電機保護方式改變的難度和對生產影響程度;需根據現場實際工作條件綜合考慮保護器的選型和調整。
2、電機保護器的常見類型
1)熱繼電器:普通小容量交流電機,工作條件良好,不存在頻繁啟動等惡劣工況的場合;由於精度較差,可靠性不能保證,不推薦使用。
2)電子型:檢測三相電流值,整定電流值採用電位器或拔碼開關,電路一般採用模擬式,採用反時限或定時限工作特性。保護功能包括過載、缺相、堵轉等,故障類型採用指示燈顯示,運行電量採用數碼管顯示。
3)智慧型型:檢測三相電流值,保護器使用單片機,實現電機智慧型化綜合保護,集保護、測量、通訊、顯示為一體。整定電流採用數字設定,通過操作面板按鈕來操作,用戶可以根據電機具體情況在現場對各種參數修正設定;採用數碼管作為顯示視窗,或採用大螢幕液晶顯示,能支持多種通訊協定,如ModBUS、ProfiBUS等,價格相對較高,用於較重要場合;高壓電機保護均採用智慧型型保護裝置。
4)熱保護型:在電機中埋入熱元件,根據電動機繞組的溫度進行保護,保護效果好;但電機容量較大時,需與電流監測型配合使用,避免電機堵轉時溫度急劇上升時,由於測溫元件的滯後性,導致電機繞組受損。
5)磁場溫度檢測型:在電機中埋入磁場檢測線圈和測溫元件,根據電機內部鏇轉磁場的變化和溫度的變化進行保護,主要功能包括過載、堵轉、缺相、過熱保護和磨損監測,保護功能完善,缺點是需在電機內部安裝磁場檢測線圈和溫度感測器。
3、保護器類型的選擇
1)對於工作條件要求不高、操作控制簡單,停機對生產影響不大的單機獨立運行電機,可選用普通型保護器,因普通型保護器結構簡單,在現場安裝接線、替換方便,操作簡單,具有性價比高等特點。
2)對於工作條件惡劣,對可靠性要求高,特別是涉及自動化生產線的電動機,應選用中高檔、功能較全的智慧型型保護器。
3)對於防爆電機,由於軸承磨損造成偏心,可能導致防爆間隙處摩擦出現高溫,產生爆炸危險,應選擇磨損狀態監測功能。對於大容量高壓潛水泵等特殊設備,由於檢查維護困難,也應選擇磨損狀態監測功能,同時監測軸承的溫度,避免發生掃膛事故造成重大經濟損失。
4)套用於有防爆要求場所的保護器,要根據套用現場的具體要求,選用相應的防爆型保護器,避免安全事故發生。

能效提升

工業和信息化部國家質量監督檢驗檢疫總局關於組織實施電機能效提升計畫(2013-2015年)的通知工信部聯節[2013]226號各省、自治區、直轄市及計畫單列市、新疆生產建設兵團工業和信息化主管部門、質量技術監督局,有關中央企業:為貫徹落實“十二五”節能減排規劃和工業節能“十二五”規劃,提高電機能效,促進電機產業升級,工業和信息化部、質檢總局組織編制了《電機能效提升計畫(2013-2015年)》,現印發給你們。有關組織實施工作要求如下:
一、抓緊組織制定電機系統節能改造計畫
各地區要組織工業企業對照電機能效提升計畫淘汰路線圖,開展自查摸底,指導重點企業制定2013-2015年電機系統節能改造及淘汰落後方案,支持企業優先選用高效電機替換低效電機,對電機與拖動設備進行匹配性改造。年耗電1000萬千瓦時及以上的重點企業(各地可根據實際擴大重點企業範圍)要按要求填報電機系統節能改造計畫表。報省級工業和信息化主管部門進行審查、匯總和存檔。請各省級工業和信息化主管部門於9月底前,將電機系統能效提升計畫匯總表報工業和信息化部。各級工業和信息化主管部門要加強監督檢查,對自查不認真、節能改造方案不明確的企業進行重點檢查,指導企業按要求制定三年改造及淘汰落後方案。
二、認真組織電機生產企業執行強制性能效標準
各地區要組織本行政區內電機生產企業對照《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》國家標準(GB18613-2012)進行自查,按照2013年底前電機產品全部達標的總體要求,指導企業制定達標計畫並加快組織實施。電機生產企業應填報電機生產企業基本情況自查表並報省級工業和信息化、質量技術監督主管部門。各省級工業和信息化、質量技術監督主管部門應於8月底前將電機生產企業達標計畫匯總表(附屬檔案6)報工業和信息化部、質檢總局。2013年年底前,工業和信息化部、質檢總局將組織對執行能效標準和標識情況開展專項核查,對不達標的企業,將採取公開曝光等處罰措施。
三、編制電機高效再製造試點方案
上海市、安徽省、陝西省、湖南省、江西省等省市,要加快編制電機高效再製造試點工作方案。試點方案要圍繞建設規範化的廢舊電機回收體系、培育規模化的電機高效再製造示範工程、提高再製造技術水平、加強再製造產品質量控制等重點工作,確定目標任務,制定具體舉措,明確支持政策,強化保障措施。請上述地區將試點工作方案於2013年9月底前報工業和信息化部。
四、推薦一批先進適用的電機技術
各級工業和信息化主管部門要積極推薦高效電機設計、控制及電機系統匹配等領域的先進適用技術,組織本地電機生產企業、節能服務公司等,填報高效電機及電機系統先進適用技術申報表,由省級工業和信息化主管部門對申報材料進行初審並出具審查意見後,於8月20日前將相關材料報工業和信息化部。工業和信息化部將篩選編制電機能效提升先進技術目錄,對重點關鍵共性技術,將加強組織,加快推廣套用。
五、加強宣傳培訓
各地區要充分利用網路、廣播、電視等渠道,加強宣傳報導,迅速將國家提升電機能效工作的政策、舉措宣貫給重點用電企業、電機生產企業及相關機構。省級工業和信息化主管部門要制定本地培訓計畫,組織對市縣工業和信息化主管部門、節能監察機構、重點企業負責人和技術人員開展培訓,2015年年底前,完成年耗電1000萬千瓦時以上重點用電企業的業務培訓。為做好此項工作,工業和信息化部將建立專家隊伍,編印教材,組織對省級工業和信息化主管部門、節能監察機構及部分重點企業進行培訓,支持指導地方培訓工作。

能效評測

電機能效評測是指對電機本身能耗和用能系統效率等性能指標進行計算和檢測,並給出電機能耗所處水平的活動。電機能效測評過程按照電機節能相關標準和技術要求,對電機的能效水平進行核查和計算,必要時進行相關檢測,評定出相應等級。電機能效評測標識按照電機能效測評結果,對電機能效水平,以信息標識的形式進行明示。

電機是工農業、建築以及公用設施等領域的動力源,是經濟社會發展的“心臟”部件,高效電機能耗可比普通電機降低20%至30%。中國鏇轉電機標準化技術委員會秘書長陳偉華指出,相對於歐美市場上均為高效或超高效節能電機的情況,中國高效節能電機市場份額很小,電機系統整體運行效率比已開發國家低20%左右。統計數據顯示,中國每年電機新增容量達1.5億千瓦,總容量超過7億千瓦。據測算,而將普通電機全部更換為高效電機,最終將實現每年至少節電600億千瓦時,接近三峽電站全年的發電量。
電機能效評測技術是能效法規和標準的技術支撐,沒有先進的能效評測技術,就不能準確的確定電機的效率,能效評測和節能數據也無從說起。

變壓調速的無刷直流電機問世

一般的無刷直流電機本質上屬於伺服電機,由同步電機和驅動器構成,是變頻調速電機。變壓調速的無刷直流電機是真正意義上的無刷直流電機,它由定子和轉子構成,定子由鐵心構成,線圈採用“順-逆-順-逆……”繞組,由此產生N-S群的固定磁場,轉子由一個圓柱體磁鐵構成(中間帶軸),或由電磁鐵加集電環組成,此無刷直流電機可以產生轉矩,但不能控制方向,無論怎么說,本電機都是一項有意義的發明。直流變壓調速成本極低,也不會產生諧波。當作為一個直流發電機,本發明可以產生連續振幅的直流電流,從而避免使用濾波電容器,轉子可以是永磁、有刷勵磁或無刷勵磁。當作為大型電機時,本電機會產生自感,需要採用保護裝置。直流電機的歷史由來已久,人類最早的電機專利(美國專利132)就是直流電機。當今世界的電動機和發電機種類繁多,功能各異,令人目不暇接,而且電機專利也層出不窮。李佳君的鏇轉磁場直流電動機可以造就傳動領域的一場革命,夏追的固定磁場無刷直流電機也是一個有非凡意義的電機發明,相信以後人們會發明出更多電機專利。作為全世界轉速最高和結構最簡單的電機,本發明定會大受歡迎。

電機常見故障檢修

在家用電器設備中,如電扇、電冰櫃、洗衣機、抽油煙機、吸塵器等,其工作動力均採用單相交流電動機。這種電動機結構較簡單,因此有些常見故障可在業餘條件下進行修復。 

1、電動機通電後不啟動 

該故障除了電源迴路、電機繞組不良外,大多是電機的啟動電路異常。電扇、排風扇、洗衣機等電機一般採用電容器啟動運轉;而電冰櫃、冷櫃等的電機多採用電阻分相啟動運轉,一旦啟動電路中的電容器或分相電阻損壞,電機就不能正常運轉,檢修時應先排除啟動電路故障後再查電機故障。

若啟動電路正常,則可能是電動機內部繞組局部短路或斷路,可用萬用表R×1擋測各繞組電阻值來判斷。

如電冰櫃壓縮機電機,正常情況下啟動繞組電阻值約為23Ω,運行繞組電阻值為10Ω左右,起動和運行串接繞組正常阻值應為兩者之和。 

2、電動機轉速慢而無力

電動機在通電後轉速慢而無力時,對於電容啟動式電機大多為電容器容量不足、漏電嚴重或電源電壓過低;此外鼠籠轉子鋁條部分如果有嚴重的缺損及斷條情況,特別是洗衣機電機經常啟動和正反交替運轉,轉子鋁條較大的感應電流易使轉子鋁條斷裂,也導致運轉慢而無力。

當發現鋁條有裂縫時,可用手電鑽在裂縫間鑽一個小孔,用相應的鋁絲條嵌入孔內,然後將其敲平鉚死,最後用鋼銼和砂紙打磨平整光滑即可。若鋁條斷裂面較大時,有條件的可採用鋁絲氣焊的方法加以修補。

3、電動機外殼帶電 

一般要求電機泄漏電流不應大於0.8mA,以保證人身安全。 

電動機外殼漏電的主要原因有電機內某引出線絕緣破損並碰觸殼體;電機繞組局部燒毀引起定子與外殼間漏電。較多見的是長期處於高濕環境,導致電機受潮絕緣降低而使機殼帶電。此時,可用搖表測量電機各繞組與機殼間的絕緣電阻值,若在2MΩ以下,則說明電機已受潮嚴重,應將電機定子繞組進行烘烤去潮處理。

4、電動機運轉時溫升加劇 

各類家用單相電動機在正常工作狀態下,其電機殼體表面溫度一般比環境溫度高20℃左右,最高溫升不應高於70℃。如果電機工作幾分鐘後出現殼體表面溫度劇升,且機內散發焦油味甚至冒煙,則為電機過熱故障。 

電機過熱溫升的原因,主要有電機自身質量問題;電機長期處於超負荷運行狀態(傳動機構故障引起電機負荷大);電機散熱條件差;電機繞組局部短路等。其中較常見的是繞組匝間短路,可拆開機殼檢查繞組。如果線包無燒毀現象,可將定子重新進行浸漆絕緣處理,然後烘乾。若線包有局部燒毀,那只有更換繞組線包。 

5、電動機運行噪聲大 

電機工作噪聲大,一般有兩種原因,一是機械噪聲,主要是電機軸承磨損和缺油,產生硬摩擦噪聲。對此可清洗後加入潤滑脂減少噪聲。當轉子軸與軸承鬆動或端蓋鬆動時,也會使電機在鏇轉時產生軸向竄動發出噪聲。也有一些裝配質量差的電機,軸承室不同心,電機徑向間隙不均勻等均會產生異常噪聲。對此,只要拆下外蓋和後內蓋,取出轉子和定子座,重新敲鉚內蓋的中心軸即可應急修復。

另外,一些罩極式電機的短路環鬆動或鐵心鬆動而產生電磁噪聲,應採取夾緊措施。 

6、其他方面故障 

工業用電機在長期運行過程中,受應力所致常會出現磨損類故障:如減速機的連線器傳遞扭矩較大,法蘭面上的連線孔磨損造成的傳遞扭矩不平穩;電機軸軸承損壞後,造成的軸承位磨損;軸頭、鍵槽間的磨損等等。該類問題發生後,傳統方法多以補焊或刷鍍後機加工修復為主,但兩者均存在一定弊端:補焊高溫產生的熱應力無法完全消除,易造成材質損傷,使部件出現彎曲或斷裂;而電刷鍍受塗層厚度限制,容易剝落,且以上兩種方法都是用金屬修復金屬,無法改變“硬對硬”的配合關係,在各力綜合作用下,仍會造成再次磨損。目前以非金屬修復金屬的方法主要是高分子複合材料修復。材料具有超強的粘著力,優異的抗壓強度等綜合性能,套用高分子複合材料修復,既無補焊熱應力影響,修復厚度也不受限制,同時產品所具有的金屬材料不具備的退讓性,可吸收設備的衝擊震動,避免再次磨損的可能,並延長了設備部件的使用壽命,為企業節省大量的停機時間,創造巨大的經濟價值。

7、電機相關內容的拓展

基於DSP的異步電機矢量控制系統設計

8、電源電壓偏高,勵磁電流增大,電機會過度發熱

過高電壓會危及電機絕緣,使其有被擊穿的危險。電源電壓過低時,電磁轉矩就會降低,如果負載轉距沒有減小,轉子轉數過低,這時轉差率增大會造成電機過載而發熱,長時間過載會影響電機的壽命。當三相電壓不對稱時,即一相電壓偏高或偏低時,會導致某相電流過大,電機發熱,同時轉距減小會發出“嗡嗡”聲,時間長了會損壞繞組。

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