畢業(yè)論文-電動機技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、工作原理和運行維護-文庫吧
2025-05-17 12:57 本頁面
【正文】 圍等靜態(tài)特性和動態(tài)響應(yīng)方面提出了新的，更高的要求。由于交流電力拖動比直流電力拖動在技術(shù)上難以實現(xiàn)這些要求，所以 20世紀以來，在可逆，可調(diào)速與高精度的拖動技術(shù)領(lǐng)域中，相當時期內(nèi)幾乎都是采用直流電力拖動，而交流電力拖動則主要用于恒轉(zhuǎn)速系統(tǒng)。 雖然直流電動機具有調(diào)速性能優(yōu)異這一突出特點，但是由于它具有電刷與換向器（又稱整流子），使得他的故障率較高，電動機的使用環(huán)境也受到了限制（如不能在有易爆氣體及塵 埃多的場合使用），其電壓等級，額定轉(zhuǎn)速，單機容量的發(fā)展也受到了限制。所以，在 20 世紀 60 年代以后，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體交流技術(shù)的交流技術(shù)的交流調(diào)速系統(tǒng)得以實現(xiàn)。 8 尤其是 70 年代以來，大規(guī)模集成電路和計算機控制技術(shù)的發(fā)展，為交流電力拖動的廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。諸如交流電動機的串級調(diào)速，各種類型的變頻調(diào)速，無換向器電動機調(diào)速等，使得交流電力拖動逐步具備了調(diào)速范圍寬，穩(wěn)態(tài)精度高，動態(tài)響應(yīng)快以及在四象限做可逆運行等良好的技術(shù)性能，在調(diào)速性能方面完全可與直流電力拖動媲美。除此之外，由于交流電力拖動具有調(diào)速性 能優(yōu)良，維修費用低等優(yōu)點，將廣泛應(yīng)用于各個工業(yè)電氣自動化領(lǐng)域中，并逐步取代直流電力拖動而成為電力拖動的主流。 電動機的未來 經(jīng)歷了 100 多年的技術(shù)發(fā)展，電動機自身的理論基本成熟。隨著電工技術(shù)的發(fā)展，對電能的轉(zhuǎn)換、控制以及高效使用的要求越來越高。電磁材料的性能不斷提高，電工電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為電動機的發(fā)展注入了新的活力。 未來電動機將會沿著體積更小、機電能量轉(zhuǎn)換效率更高、控制更靈活的方向繼續(xù)發(fā)展。 9 第二章 電動機的工作原理 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)及工作原理 目前較常用的 主要是交流電動機，它可分為三相異步電動機和單相交流電動機兩種。第一種多用在工業(yè)上，而第二種多用在民用電器上。下面以三相異步電動機為例介紹電動機的工作原理。 三相異步電動機的結(jié)構(gòu) 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)主要由兩個部分組成，一是固定不動的部分（簡稱定子），二是可以自由旋轉(zhuǎn)的部分（簡稱轉(zhuǎn)子）。定子與轉(zhuǎn)子之間有一個很小的氣隙。此外，還有機座、端蓋軸承、接線盒、風(fēng)扇等其他部分。 異步電動機根據(jù)轉(zhuǎn)子的繞組的結(jié)構(gòu)不同，可分為鼠籠式和繞線式兩種。鼠籠式異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組本身自成閉合回路，整個轉(zhuǎn)子形成一個堅實的整 體，其結(jié)構(gòu)簡單牢固、運行可靠、價格便宜，應(yīng)用最為廣泛，小型異步電動機絕大部分屬于這類。繞線式異步電動機的結(jié)構(gòu)比鼠籠式復(fù)雜，但啟動性能較好，需要時還可以調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。三相鼠籠式異步電動機的結(jié)構(gòu)。 10 定子是用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的，主要由定子鐵心、定子繞組和機座等部分組成。鼠籠式和繞線式異步電動機的定子結(jié)構(gòu)是完全一樣的。 轉(zhuǎn)子是異步電動機的轉(zhuǎn)動部分，它在定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場的作用下獲得一定的轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器或皮帶輪帶動其他機械設(shè)備做功。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸等部分組成。 機 座是電動機的外殼和支架，它的作用是固定和保護定子鐵心、定子繞組并支撐端蓋，所以要求機座具有足夠的機械強度和剛度，能承受運輸和運行過程中的各種作用力。 中、小型異步電動機通常采用鑄鐵機座，定子鐵心緊貼在機座的內(nèi)壁，電動機運行時鐵心和繞組產(chǎn)生的熱量主要通過機座表面散發(fā)到空氣中去，因此，為了增加散熱面積，在機座表面裝有散熱片。 對大型異步電動機，一般采用鋼板焊接機座，此時為了滿足通風(fēng)散熱的要求，機座內(nèi)表面與鐵心隔開適當距離，以形成空腔，作為冷卻空氣的通道。 11 對稱三相交流電流通入對稱三相繞組時，便產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn) 磁場。下面選取各相電流出現(xiàn)最大值的幾個瞬間進行分析。 當 =0176。時， U 相電流達到正最大值，電流從首端 U1流入，用 表示，從末端 U2流出，用⊙表示； V 相和 W 相電流均為負，因此電流均從繞組的末端流入，首端流出，故末端 V2和 W2應(yīng)填上 ，首端 V1和 W1應(yīng)填上⊙，合成磁場的軸線正好位于 U 相繞組的軸線上。 當 =120176。時， V 相電流為正的最大值，因此 V 相電流從首端 V1流入，用 表示，從末端 V2流出，用⊙表示。 U 相和 W 相電流均為負 ,則 U1和 W1端為流出電流，用⊙表示，而 U2和 W2為流入電流，用表示，此時合成磁場的軸線正 好位于 V 相繞組的軸線上，磁場方向已從 =0176。時的位置沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)了 120176。 當 =240176。和 =360176。時，合成磁場的位置。當 =360176。時，合成磁場的軸線正好位于 U 相繞組的軸線上，磁場方向從起始位置逆時針方向旋轉(zhuǎn)了 360176。，即電流變化一個周期，合成磁場旋轉(zhuǎn)一周。 由此可見，對稱三相交流電流通入對稱三相繞組所形成的磁場是一個旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)的方向從 U→ V→ W，正好和電流出現(xiàn)正的最大值順序相同，即由電流超前相轉(zhuǎn)向電流滯后相。 12 如果三相繞組通入負序電流，則電流出現(xiàn)正的最大值的順序是U→ W→ V。通過圖解法分析 可知，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向也為 U→W→ V。 綜上分析可知，三相異步電動機轉(zhuǎn)動的基本工作原則是： (1)三相對稱繞組中通入三相對稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場，其轉(zhuǎn)速為異步轉(zhuǎn)速（ 1）且 1= 式中： 為電源頻率，單位為 Hz； 為電機極對數(shù)。 (2)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流。 (3)轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在磁場中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)使電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)速（ ）小于同步轉(zhuǎn)速（ 1）。異步電動機的轉(zhuǎn)速不可能達到定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，即同步轉(zhuǎn)速，因為如果到達同步轉(zhuǎn)速，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn) 磁場之間沒有相對運動，隨之在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中不能感應(yīng)出電勢和電流，也就不能產(chǎn)生推動轉(zhuǎn)子的電磁力。因此，異步電動機的轉(zhuǎn)速總是低于同步轉(zhuǎn)速，即兩種轉(zhuǎn)速之間總是存在差異，異步電動機因此而得名。又因為異步電動機轉(zhuǎn)子電流是通過電磁感應(yīng)作用產(chǎn)生的，所以又稱為感應(yīng)電動機。 13 （ 4）異步電動機的旋轉(zhuǎn)方向始終與旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向一致，而旋轉(zhuǎn)磁場的方向又取決于異步電動機的三相電流相序，因此，三相異步電動機的轉(zhuǎn)向與電流的相序一致。要改變轉(zhuǎn)向，只要改變電流的相序即可，即任意對調(diào)電動機的兩根電源線，便可使電動機反轉(zhuǎn)。 異步電機的用途 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)
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