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電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)當(dāng)怎么來選擇?

ss ? 作者:工程師譚軍 ? 2018-10-07 11:12 ? 次閱讀
電動(dòng)機(jī)
電動(dòng)機(jī)(Motor)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的一種設(shè)備。它是利用通電線圈(也就是定子繞組)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并作用于轉(zhuǎn)子(如鼠籠式閉合鋁框)形成磁電動(dòng)力旋轉(zhuǎn)扭矩。電動(dòng)機(jī)按使用電源不同分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī),電力系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)大部分是交流電機(jī),可以是同步電機(jī)或者是異步電機(jī)(電機(jī)定子磁場轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不保持同步速)。電動(dòng)機(jī)主要由定子與轉(zhuǎn)子組成,通電導(dǎo)線在磁場中受力運(yùn)動(dòng)的方向跟電流方向和磁感線(磁場方向)方向有關(guān)。電動(dòng)機(jī)工作原理是磁場對電流受力的作用,使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
基本結(jié)構(gòu)
一、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu),由定子、轉(zhuǎn)子和其它附件組成。
(一)定子(靜止部分)
1、定子鐵心
作用:電機(jī)磁路的一部分,并在其上放置定子繞組。
構(gòu)造:定子鐵心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成,在鐵心的內(nèi)圓沖有均勻分布的槽,用以嵌放定子繞組。
定子鐵心槽型有以下幾種:
半閉口型槽:電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)較高,但繞組嵌線和絕緣都較困難。一般用于小型低壓電機(jī)中。
半開口型槽:可嵌放成型繞組,一般用于大型、中型低壓電機(jī)。所謂成型繞組即繞組可事先經(jīng)過絕緣處理后再放入槽內(nèi)。
開口型槽:用以嵌放成型繞組,絕緣方法方便,主要用在高壓電機(jī)中。
2、定子繞組
作用:是電動(dòng)機(jī)的電路部分,通入三相交流電,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。
構(gòu)造:由三個(gè)在空間互隔120°電角度、對稱排列的結(jié)構(gòu)完全相同繞組連接而成,這些繞組的各個(gè)線圈按一定規(guī)律分別嵌放在定子各槽內(nèi)。
定子繞組的主要絕緣項(xiàng)目有以下三種:(保證繞組的各導(dǎo)電部分與鐵心間的可靠絕緣以及繞組本身間的可靠絕緣)。
⑴對地絕緣:定子繞組整體與定子鐵心間的絕緣。
⑵相間絕緣:各相定子繞組間的絕緣。
⑶匝間絕緣:每相定子繞組各線匝間的絕緣。
電動(dòng)機(jī)接線盒內(nèi)的接線:
電動(dòng)機(jī)接線盒內(nèi)都有一塊接線板,三相繞組的六個(gè)線頭排成上下兩排,并規(guī)定上排三個(gè)接線樁自左至右排列的編號(hào)為1(U1)、2(V1)、3(W1),下排三個(gè)接線樁自左至右排列的編號(hào)為6(W2)、4(U2)、5(V2),。將三相繞組接成星形接法或三角形接法。凡制造和維修時(shí)均應(yīng)按這個(gè)序號(hào)排列。
3、機(jī)座
作用:固定定子鐵心與前后端蓋以支撐轉(zhuǎn)子,并起防護(hù)、散熱等作用。
構(gòu)造:機(jī)座通常為鑄鐵件,大型異步電動(dòng)機(jī)機(jī)座一般用鋼板焊成,微型電動(dòng)機(jī)的機(jī)座采用鑄鋁件。封閉式電機(jī)的機(jī)座外面有散熱筋以增加散熱面積,防護(hù)式電機(jī)的機(jī)座兩端端蓋開有通風(fēng)孔,使電動(dòng)機(jī)內(nèi)外的空氣可直接對流,以利于散熱。
(二)轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)部分)
1、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心:
作用:作為電機(jī)磁路的一部分以及在鐵心槽內(nèi)放置轉(zhuǎn)子繞組。
構(gòu)造:所用材料與定子一樣,由0.5毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成,硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔,用來安置轉(zhuǎn)子繞組。通常用定子鐵心沖落后的硅鋼片內(nèi)圓來沖制轉(zhuǎn)子鐵心。一般小型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心直接壓裝在轉(zhuǎn)軸上,大、中型異步電動(dòng)機(jī)(轉(zhuǎn)子直徑在300~400毫米以上)的轉(zhuǎn)子鐵心則借助與轉(zhuǎn)子支架壓在轉(zhuǎn)軸上。
2、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組
作用:切割定子旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢及電流,并形成電磁轉(zhuǎn)矩而使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。
構(gòu)造:分為鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子。
⑴鼠籠式轉(zhuǎn)子:轉(zhuǎn)子繞組由插入轉(zhuǎn)子槽中的多根導(dǎo)條和兩個(gè)環(huán)行的端環(huán)組成。若去掉轉(zhuǎn)子鐵心,整個(gè)繞組的外形像一個(gè)鼠籠,故稱籠型繞組。小型籠型電動(dòng)機(jī)采用鑄鋁轉(zhuǎn)子繞組,對于100KW以上的電動(dòng)機(jī)采用銅條和銅端環(huán)焊接而成。
⑵繞線式轉(zhuǎn)子:繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似,也是一個(gè)對稱的三相繞組,一般接成星形,三個(gè)出線頭接到轉(zhuǎn)軸的三個(gè)集流環(huán)上,再通過電刷與外電路聯(lián)接。
特點(diǎn):結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,故繞線式電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用不如鼠籠式電動(dòng)機(jī)廣泛。但通過集流環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子繞組回路中串入附加電阻等元件,用以改善異步電動(dòng)機(jī)的起、制動(dòng)性能及調(diào)速性能,故在要求一定范圍內(nèi)進(jìn)行平滑調(diào)速的設(shè)備,如吊車、電梯、空氣壓縮機(jī)等上面采用。
(三)三相異步電動(dòng)機(jī)的其它附件
1、端蓋:支撐作用。
2、軸承:連接轉(zhuǎn)動(dòng)部分與不動(dòng)部分。
3、軸承端蓋:保護(hù)軸承。
4、風(fēng)扇:冷卻電動(dòng)機(jī)。
注意事項(xiàng)
⑴在拆卸前,要用壓縮空氣吹凈電機(jī)表面灰塵,并將表面污垢擦拭干凈。
⑵選擇電機(jī)解體的工作地點(diǎn),清理現(xiàn)場環(huán)境。
⑶熟悉電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和檢修技術(shù)要求。
⑷準(zhǔn)備好解體所需工具(包括專用工具)和設(shè)備。
⑸為了進(jìn)一步了解電機(jī)運(yùn)行中的缺陷,有條件時(shí)可在拆卸前做一次檢查試驗(yàn)。為此,將電機(jī)帶上負(fù)載試轉(zhuǎn),詳細(xì)檢查電機(jī)各部分溫度、聲音、振動(dòng)等情況,并測試電壓、電流、轉(zhuǎn)速等,然后再斷開負(fù)載,單獨(dú)做一次空載檢查試驗(yàn),測出空載電流和空載損耗,做好記錄。
⑹切斷電源,拆除電機(jī)外部接線,做好記錄。
⑺選用合適電壓的兆歐表測試電機(jī)絕緣電阻。為了跟上次檢修時(shí)所測的絕緣電阻值相比較以判斷電機(jī)絕緣變化趨勢和絕緣狀態(tài),應(yīng)將不同溫度下測出的絕緣電阻值換算到同一溫度,一般換算至75℃。
⑻測試吸收比K。當(dāng)吸收比大于1.33時(shí),表明電機(jī)絕緣不曾受潮或受潮程度不嚴(yán)重。為了跟以前數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,同樣要將任意溫度下測得的吸收比換算到同一溫度。

怎樣正確選擇電動(dòng)機(jī)的功率?

電動(dòng)機(jī)的功率,應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械所需要的功率來選擇,盡量使電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行。選擇時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn):

(1)如果電動(dòng)機(jī)功率選得過小,就會(huì)出現(xiàn)“小馬拉大車”現(xiàn)象,造成電動(dòng)機(jī)長期過載,使其絕緣因發(fā)熱而損壞,甚至電動(dòng)機(jī)被燒毀。

(2)如果電動(dòng)機(jī)功率選得過大,就會(huì)出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象,其輸出機(jī)械功率不能得到充分利用,功率因數(shù)和效率都不高(見表),不但對用戶和電網(wǎng)不利。而且還會(huì)造成電能浪費(fèi)。

要正確選擇電動(dòng)機(jī)的功率,必須經(jīng)過以下計(jì)算或比較:

(1)對于恒定負(fù)載連續(xù)工作方式,如果知道負(fù)載的功率(即生產(chǎn)機(jī)械軸上的功率)Pl(kw),可按下式計(jì)算所需電動(dòng)機(jī)的功率P(kw):

P=P1/n1n2

式中 n1為生產(chǎn)機(jī)械的效率;n2為電動(dòng)機(jī)的效率。即傳動(dòng)效率。

按上式求出的功率,不一定與產(chǎn)品功率相同。因此,所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于計(jì)算所得的功率。

例:某生產(chǎn)機(jī)械的功率為3.95kw,機(jī)械效率為70%、如果選用效率為0.8的電動(dòng)機(jī),試求該電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)為多少kw?

解:P=P1/ n1n2=3.95/0.7*0.8=7.1kw

由于沒有7.1kw這—規(guī)格.所以選用7.5kw的電動(dòng)機(jī)。

(2)短時(shí)工作定額的電動(dòng)機(jī).與功率相同的連續(xù)工作定額的電動(dòng)機(jī)相比.最大轉(zhuǎn)矩大,重量小,價(jià)格低。因此,在條件許可時(shí),應(yīng)盡量選用短時(shí)工作定額的電動(dòng)機(jī)。

(3)對于斷續(xù)工作定額的電動(dòng)機(jī),其功率的選擇、要根據(jù)負(fù)載持續(xù)率的大小,選用專門用于斷續(xù)運(yùn)行方式的電動(dòng)機(jī)。負(fù)載持續(xù)串Fs%的計(jì)算公式為

FS%=tg/(tg+to)×100%

式中 tg為工作時(shí)間,t。為停止時(shí)間min;tg十to為工作周期時(shí)間min。

此外,也可用類比法來選擇電動(dòng)機(jī)的功率。所謂類比法。就是與類似生產(chǎn)機(jī)械所用電動(dòng)機(jī)的功率進(jìn)行對比。具體做法是:了解本單位或附近其他單位的類似生產(chǎn)機(jī)械使用多大功率的電動(dòng)機(jī),然后選用相近功率的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行試車。試車的目的是驗(yàn)證所選電動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械是否匹配。驗(yàn)證的方法是:使電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn),用鉗形電流表測量電動(dòng)機(jī)的工作電流,將測得的電流與該電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)出的額定電流進(jìn)行對比。如果電功機(jī)的實(shí)際工作電流與銘脾上標(biāo)出的額定電流上下相差不大.則表明所選電動(dòng)機(jī)的功率合適。如果電動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作電流比銘牌上標(biāo)出的額定電流低70%左右.則表明電動(dòng)機(jī)的功率選得過大(即“大馬拉小車”應(yīng)調(diào)換功率較小的電動(dòng)機(jī)。如果測得的電動(dòng)機(jī)工作電流比銘牌上標(biāo)出的額定電流大40%以上.則表明電動(dòng)機(jī)的功率選得過?。础靶●R拉大車”),應(yīng)調(diào)換功率較大的電動(dòng)機(jī)。

表:

負(fù)載情況 空載 1/4負(fù)載 1/2負(fù)載 3/4負(fù)載 滿載

功率因數(shù) 0.2 0.5 0.77 0.85 0.89

效率 0 0.78 0.85 0.88 0.895


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