電機的相關(guān)知識

電機的相關(guān)知識制水行業(yè)電機設(shè)備的運用與維修保養(yǎng)電機概述1、電機在國民經(jīng)濟生活中的作用電能是能量的一種形式。與各種形式的能量相比，電能具有明顯的優(yōu)越性，適宜大量生產(chǎn)、集中管理、遠距離傳輸和自動控制。人類對能源利用和控制的能力決定著社會生產(chǎn)潛能，又影響著人類生活方式的進步。目前，全球每年電能的用量大約1萬億千瓦時，并且還在以每年10億千瓦時的速度增長。

電機是將電能從最初的能源形式轉(zhuǎn)換過來的重要橋梁，又是將大部分電能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置。電機在電力工業(yè)、工礦業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸業(yè)、國防、科學文化及日常生活等方面有著廣泛的應(yīng)用。是十分重要的設(shè)備。在電力工業(yè)中有將機械能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電機以及將電能轉(zhuǎn)換為機械能的電動機，還有將電網(wǎng)電壓升高或減低的變壓器，都是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。在我們廠同樣有各種機床電機、壓縮機、起重機、水泵、風機等。隨著工業(yè)企業(yè)電氣化、自動化的發(fā)展，還需要眾多的各種容量的精密控制電機，作為整個自動化控制系統(tǒng)中的重要元件。顯然，電機在國民經(jīng)濟建設(shè)中起著非常重要的作用，隨著生產(chǎn)的發(fā)展和科學技術(shù)水平的提高，它本身的內(nèi)容也在不斷地深化和更新。電機的發(fā)明簡史電機的歷史可追溯到1831年邁克爾.法拉第發(fā)明的盤式電機，這是一種真正的直流電機。19世紀70年代,托馬斯.愛迪生為實現(xiàn)真正意義上的電功率分配,以便使電燈進入千家萬戶開始了商業(yè)目的直流發(fā)電機的研制.將電能從集中的發(fā)電站輸出。倡導廣泛地運用電動機。并引入電網(wǎng)的基本框架這一概念。電機歷史上主要的里程碑是1888年尼古拉.特斯拉發(fā)明了三相感應(yīng)電機并申請了專利.1900年可靠的卷鐵芯式變壓器問世，從而開創(chuàng)了長距離輸電的新紀元。盡管電機學的理論可追溯到100年以前。但更新和提高的腳步從沒有停止過。隨著更好的鐵磁和絕緣材料的不斷研制，高電壓、大容量電機的制造技術(shù)，大大降低了制造成本，提高了使用效率。因此為其更廣泛的運用打開了大門?？煽康母吖β实燃壍拈_關(guān)裝置，以及近幾十年由于“固態(tài)革命”產(chǎn)生的微處理機，使得電氣拖動領(lǐng)域控制水平快速發(fā)展。所有的這一切都是能源的利用和控制能力的提高從而不斷地促進著人類生活方式的進步。電磁理論基礎(chǔ)電磁力定律（洛侖茲力方程）F=qvXB=LixbF為力，單位為N；q為電荷電量，單位為C；V為電荷運動速度，單位m/s；B為磁通密度，單位為T。說明電磁場是一個空間區(qū)域，運動電荷在其內(nèi)將受到力的作用，其大小和方向有一定的規(guī)律。電荷在通電導體中流動形成電流。電磁力的方向由左手定則判定。即磁力線方向（B的方向）穿過左手掌心，四指方向指向電流方向，則大拇指方向即為通電導體的受力方向。畢奧-薩伐爾定理電荷的流動，即電流，產(chǎn)生磁場強度H。在距一長載流導體的垂直距離為R（單位為m）的人藝一點P處的H（單位為A/m）的大小由下式?jīng)Q定：H=(1/2X3.14XR)XIXaR

B=u（導磁率）XH由此可求出通電導體距離R處的磁通密度B和磁場強度H值.右手定則右手握著一載流導體，且大拇指的方向指向電流方向，握緊的四指所指磁通磁場方向。法拉第電磁感應(yīng)定律楞次定律BLV定則安倍電路定律能量守恒定律。電機制造材料：導電材料（銅、鋁、碳）；導磁材料（鋼、合金鋼）；絕緣材料（棉紗、天然絲、紙及其他類似的材料。機械支撐材料（基座、端蓋、螺桿等非磁性物質(zhì)。電機的分類按電機在應(yīng)用中的能量轉(zhuǎn)換功能分：1、發(fā)電機——將機械能轉(zhuǎn)換為電能2、電動機——將電能轉(zhuǎn)換為機械能3、變換器——將電能轉(zhuǎn)換為另一種形式的電能，如變壓器、變流器、變頻機、移相機4、控制電機——作為控制系統(tǒng)中的元件，進行信號的傳遞、變換，不以功率傳遞為主要職能。按照所應(yīng)用的電流種類，電機可分為：直流電機和交流電機電機的基本工作原理電機的型式很多，但其工作原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。因此，其構(gòu)造的一般原則是：用適當?shù)牟牧希▽Т藕蛯щ姴牧希?gòu)成能相互進行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩，以達到轉(zhuǎn)換能量形態(tài)的能力。直流發(fā)電機的工作原理。直流發(fā)電機的工作原理就是把電樞線圈中感應(yīng)產(chǎn)生的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變?yōu)橹绷麟妱觿莸脑怼ｋ娝⑸喜患又绷麟妷?，用原動機拖動電樞使之逆時針方向恒速轉(zhuǎn)動，線圈兩邊就分別切割不同極性磁極下的磁力線，而在其中感應(yīng)產(chǎn)生電動勢，電動勢方向按右手定則確定。這種電磁情況表示在圖上。由于電樞連續(xù)地旋轉(zhuǎn)，，因此，必須使載流導體在磁場中所受到線圈邊ab和cd交替地切割N極和S極下的磁力線，雖然每個線圈邊和整個線圈中的感應(yīng)電動勢的方向是交變的．線圈內(nèi)的感應(yīng)電動勢是一種交變電動勢，而在電刷A，B端的電動勢卻為直流電動勢(說得確切一些，是一種方向不變的脈振電動勢)。因為，電樞在轉(zhuǎn)動過程中，無論電樞轉(zhuǎn)到什么位置，由于換向器配合電刷的換向作用，電刷A通過換向片所引出的電動勢始終是切割N極磁力線的線圈邊中的電動勢，因此，電刷A始終有正極性。同樣道理，電刷B始終有負極性，所以電刷端能引出方向不變的但大小變化的脈振電動勢。如每極下的線圈數(shù)增多，可使脈振程度減小，就可獲得直流電動勢。這就是直流發(fā)電機的工作原理。同時也說明子直流發(fā)電機實質(zhì)上是帶有換向器的交流發(fā)電機。從基本電磁情況來看，一臺直流電機原則上既可工作為電動機運行，也可以作為發(fā)電機運行，只是約束的條件不同而已。在直流電機的兩電刷端上，加上直流電壓，將電能輸入電樞，機械能從電機軸上輸出，拖動生產(chǎn)機械，將電能轉(zhuǎn)換成機械能而成為電動機，如用原動機拖動直流電機的電樞，而電刷上不加直流電壓，則電刷端可以引出直流電動勢作為直流電源，可輸出電能，電機將機械能轉(zhuǎn)換成電能而成為發(fā)電機。同一臺電機，能作電動機或作發(fā)電機運行的這種原理．在電機理論中稱為可逆原理。直流電機的基本結(jié)構(gòu)電機通常由兩部分組成，一部分是固定不動的，叫定子。包括：機殼、磁極、電刷裝置等。另一部分是轉(zhuǎn)動的，叫轉(zhuǎn)子。包括：電樞鐵心、電樞繞組、換向器等直流電動機的起動和調(diào)速直流電動機的三種起動方式:一、直接起動，適合小功率的直流電動機。內(nèi)阻大，轉(zhuǎn)速上升快，沖擊電流可迅速衰減，不至于繞組溫升過高。二、變阻器起動。串入一個分為幾段的變阻器，來控制電流。通常上限為（1.5～1.75）IN。下限值為（1.1～1.3）IN。三、降壓起動，控制起動電流和轉(zhuǎn)矩。直流電動機的調(diào)速的三種方法：根據(jù)直流電動機轉(zhuǎn)速公式：n=u-IaRa/CaQ得知電動機轉(zhuǎn)速與電樞電阻Ra磁通Q及電壓U有關(guān)，所以有三種方法：1、改變串入電樞回路的電阻的大小。2、改變勵磁磁通Q的大小。3、改變電機電源電壓U的大小。

異步電動機用途在現(xiàn)代電網(wǎng)的動力負載中，異步電動機占百分之八十五。例如：我們使用的起重設(shè)備，水泵、鼓風機、機床等大部分都是三相異步電機來拖動。而許多家用電器，例如洗衣機、電風扇、冰箱、空調(diào)等都是單向異步電動機。優(yōu)點：具有較好的工作特性，結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、運行可靠、堅固耐用、易于控制。缺點:從電網(wǎng)中吸收感性無功功率，功率因數(shù)較差，總是小于1.空載電流大，起動和調(diào)速性能不夠理想。異步電動機的分類與基本結(jié)構(gòu)分類1、相數(shù)分：單相異步電動機和三相異步電動機。日常生活和工業(yè)控制裝置多用單相異步電動機，大功率機械拖動時一般都用三相異步電動機。2、按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：有鼠籠式異步電動機和繞線式異步電動機兩種。其中鼠籠式異步電動機，又包括單鼠籠式、雙鼠籠式和深槽式異步電動機。3、按機殼的保護方式分：有防護式異步電動機、封閉式異步電動機，以及防爆式異步電動機?；窘Y(jié)構(gòu)三相異步電動機的銘牌和額定值三相異步電動機的型號三相異步電動機的起動和調(diào)速與制動三相籠型轉(zhuǎn)子異步電動機起動1、直接啟動。直接將額定電壓加到定子繞組。該方法簡單，不需要復雜的起動設(shè)備操作方便。缺點是起動電流很大，引起電動機發(fā)熱，影響其壽命，對供電電壓產(chǎn)生波動并產(chǎn)生損耗。一般規(guī)定，小于7.5KW的鼠籠式異步電動機或容量滿足時，才允許直接起動。直接起動時，輸出電流是銘牌值（額定電流）的5至6倍。2、降壓起動。指在起動過程中，采用降低電機端電壓的方法來限制起動電流。待起動結(jié)束后，在切換到額定電壓下運行。原因是異步電動機的起動轉(zhuǎn)矩與端電壓的平方正比，因此降壓起動時，轉(zhuǎn)矩也隨之減少。該起動方法只適用于對起動轉(zhuǎn)矩要求不高的場合，降壓起動又可分為以下幾種方式。（1）自耦變壓器起動，又稱起動補償器（2）Y-D（星-三角）起動。正常運行時，定子繞組為三角形聯(lián)接的電動機，Y接電源供給的起動電流僅為D接的三分之一。Y接轉(zhuǎn)矩同樣也是D接分之一。（3）電力電子裝置起動。軟啟動繞線型轉(zhuǎn)子異步電動機的起動。1、轉(zhuǎn)子回路串電阻起動。優(yōu)點在整過程中都能得到較大的起動轉(zhuǎn)矩，但缺點是需要開關(guān)設(shè)備和起動電阻。設(shè)備龐大，操作維修不方便。2、轉(zhuǎn)子電阻串頻敏變阻器起動(實際上是一個三相鐵芯線圈。對頻繁起動的電機是比較好。三相異步電機的調(diào)速又三相異步電動機轉(zhuǎn)速公式：n=n1(1-s)=60f1/p(1-s)那么同步轉(zhuǎn)速n1=60f1/p可見調(diào)速有三種辦法：1、變極調(diào)速：改變異步電動機定子繞組的極對數(shù)p，便可改變旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速n1。稱有級調(diào)速2、變頻調(diào)速：改變供電電源的頻率f1，也即改變旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速n1。稱無級變速。3、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速：改變電動機轉(zhuǎn)差率s，也稱無級變速。三相異步電動機的制動(機械和電氣）1、能耗制動。在定子繞組中通入直流勵磁電流，是定子產(chǎn)生靜止磁場。2、反接制動。有兩種：一、轉(zhuǎn)速反向反接制動（在轉(zhuǎn)子中串入較大電阻）。二、定子兩相反接制動。3、回饋制動。軸上通過外力輸入功率電機為發(fā)電機運行狀態(tài)，將軸上輸入的機械功率轉(zhuǎn)化為電能回饋給電網(wǎng)。同步電機同步電機是運用電磁感應(yīng)原理的一種交變旋轉(zhuǎn)電機，它的特點是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子電流頻率維持嚴格不變的關(guān)系，即n=n1=60f1/p磁場和轉(zhuǎn)子以同轉(zhuǎn)速、同方向旋轉(zhuǎn)，這就叫“同步”。1、用途主要作為發(fā)電機運行，在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，幾乎全部交流電能均有同步發(fā)電機所發(fā)。還可作為電動機使用，用以拖動生產(chǎn)機械，尤其是不要求調(diào)速的大功率機械。同步電機還可通過調(diào)節(jié)其勵磁電流來改善電網(wǎng)的功力因數(shù)。也可作為同步調(diào)相機使用，能向電網(wǎng)發(fā)出感性的無功功率，滿足電網(wǎng)對無功功率的要求。同步電機的并網(wǎng)運行的條件發(fā)電機頻率和電網(wǎng)的頻率要下共同。發(fā)電機和電網(wǎng)聯(lián)接的相序相同。發(fā)電機和電網(wǎng)電壓大小和相位要相同。發(fā)電機和電網(wǎng)的電壓波形要相同。同步電機和異步電機比較相同點：定子上都有三相交流繞組，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。主要不同點：1、異步電機的轉(zhuǎn)子電流是由定子磁場感應(yīng)產(chǎn)生的，同步電動機的轉(zhuǎn)子的電流是由外加直流電源輸入的。2、異步電動機的轉(zhuǎn)速隨負載增大而減小，同步電動機的轉(zhuǎn)速不隨負載變化。即機械特性是絕對硬特性。3、異步電動機的最大電磁轉(zhuǎn)矩與電網(wǎng)電壓的平方成正比，同步電動機的轉(zhuǎn)矩與電網(wǎng)電壓成正比。4、異步電動機能自行起動，同步電動機不能自行起動。5、異步電動機結(jié)構(gòu)簡單，價格較低，同步電動機結(jié)構(gòu)復雜，價格較高。特種電機伺服電動機：執(zhí)行電動機，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。伺服電機,可使控制速度,位置精度非常準確。分交流和直流。測速發(fā)電機自整角機：也叫同步馬達。分接收機和發(fā)射機兩類旋轉(zhuǎn)變壓器：

又稱分解器，是一種控制用的微電機，它將機械轉(zhuǎn)角變換成與該轉(zhuǎn)角呈某一函數(shù)關(guān)系的電信號的一種間接測量裝置。步進電動機每輸入一個脈沖，電動機就移一步。伺服電動機測速發(fā)電機旋轉(zhuǎn)變壓器步進電動機電動機的日常檢查與維護保養(yǎng)電動機故障的原因有：電源斷相、電壓或頻率不對；繞組短路、斷路、接地；軸承運轉(zhuǎn)不良內(nèi)、外部臟，散熱不好（外部涂油漆太厚也是散熱不好的原因），和自帶冷卻風扇壞，通風不暢；與機械裝備不良；長期高負荷運行；環(huán)境溫度高等等。電動機的損壞，90%以上都是維修人員日常檢查不細，維護保養(yǎng)不足造成的，只要堅持認真看、聽、摸、測、做，絕大多數(shù)故障都可以預防和避免，減少公司備件和修理費用的損失看：每天巡查時看電動機工作電流的大小和變化，看周圍有沒有漏水、滴水，會引起電動機絕緣低擊穿而燒壞。還要看電動機外圍是否有影響其通風散熱環(huán)境的物件？看風扇端蓋、扇葉和電動機外部是否過臟需要清潔？要確保其冷卻散熱效果。

聽：認真細聽電動機的運行聲音是否異常，因機房噪音較大，可借助于螺絲刀或聽棒等輔助工具，貼近電動機兩端聽，如果經(jīng)常聽，不但能發(fā)現(xiàn)電動機及其拖動設(shè)備的不良振動，連內(nèi)部妯承油的多少都能判斷，從而及時作出添加軸承油，或更換新軸承等相應(yīng)的措施處理，避免電動機軸承缺油干磨而堵轉(zhuǎn)、走外圓、掃膛燒壞摸:用手背探摸電動機周圍的溫度。在軸承狀況較好情況下一般兩端的溫度都會低于中間繞組段的溫度。如果兩端軸承處溫度較高，就要結(jié)合所測的軸承聲音情況檢查。如果電動機總體溫度偏高，就要結(jié)合工作電流檢查電動機的負載、裝備和通風等情況進行相應(yīng)處理。電動機的允許溫升（電動機的實際溫度減去環(huán)境溫度）。各國絕緣等級標準有所差異，但基本分為:Y、A、E、B、F、H、C

這幾個等級，其中Y級的允許溫升最低（45℃）而C級的允許溫升最高（135℃以上）。從軸承油和其它材料方面考慮，用溫度表貼近電動機，測量的溫度最好控制在85℃以下。測：離線：在電動機停止運行時，要定期（每月）用絕緣表測量其各相對地或相間絕緣電阻，并與上月測試結(jié)果相比較，以便及時發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷，發(fā)現(xiàn)不良時用烘潮燈烘烤以提高絕緣，避免因絕緣太低（推薦值>1兆歐）擊穿繞組燒壞電動機。設(shè)有烘潮電加熱的電動機除非特殊情況，不要隨意關(guān)掉加熱開關(guān)。在潮濕天氣和冬季時要特別注意電動機的防水、防潮和烘干。對露天及潮濕場所的電動機要特別注意水密，對懷疑嚴重受潮或濺過水的電動機，使用前更應(yīng)認真檢查。如果發(fā)現(xiàn)電動機浸泡水，只要將電動機解體后抽出轉(zhuǎn)子，并用壓縮空氣吹干后，再用烤燈從電動機定子內(nèi)兩端烘烤，直止電動機絕緣升至正常。在線:

在電動機運行時，可測量其三相工作電壓和電流，看是否均衡。電壓應(yīng)基本相等，各相電流與平均值的誤差不應(yīng)超過10%，如用鉗形表測得的各相電流差值太大，則可能有匝間短路。有時需要脫開負載測量空載電流大小，一般2極約2800rpm，1/3

Ie（額定電流）；4極約1600rpm，40%左右

Ie；6極約900rpm，55%

Ie。它會因極數(shù)與容量的不同而不同。另外電動機的Y、△形接法不能搞錯，若錯將Y形接成△形，工作電流會增大；反之，則減小。同時，如電動機的繞組接線錯誤，或繞組匝數(shù)減少，舊電動機的定轉(zhuǎn)子間氣隙過大(正常0.2-1.0mm)都會使空載電流加大，這些要點可以幫助我們判斷日常運行電動機狀況的好壞。、做：不但要對檢查中發(fā)現(xiàn)的問題及時采取補救措施，還要按保養(yǎng)周期（每月）對電動機進行螺絲、接線緊固，拆解檢查、清潔保養(yǎng)等。如電動機端蓋4個固定螺絲全部松脫，會造成掃膛運轉(zhuǎn)燒壞；電動機接線螺栓松動虛接造成缺相燒壞；電動機風扇葉脫落抵住機體造成堵轉(zhuǎn)而燒壞；電動機軸承潤滑不良、運行溫度高，而未及時補充潤滑油或更換軸承造成電動機燒壞；電動機因天氣潮濕絕緣電阻下降，不及時烘烤提高絕緣造成擊穿；工段內(nèi)電動機燒壞是因為沒有及時檢查、緊固所致；還是因為雖已發(fā)現(xiàn)問題，但沒做維護保養(yǎng)補救所致。無論是不看不做，還是只看不做，最終都會造成故障或事故變壓器變壓器是應(yīng)用電磁感應(yīng)基本原理制成的靜止交流電機，它在線路上起傳遞能量作用，在傳遞能量的同時能夠變換電壓、電流和阻抗1、電壓關(guān)系變壓器原、副繞組的電壓比等于原、副繞組的匝數(shù)比。U1/U2=W1/W2=K2、電流關(guān)系變壓器在額定負載運行時，負載從變壓器所吸取的功率等于電源向變壓器所提供的功率。即：I1U1=I2U2=SN3、變換阻抗原理把阻抗Z1的負載接到變壓器副邊后，對電源電壓U1來說相當于接上了一個等效阻抗ZL’。那么原邊ZL’=U1/I1副邊ZL=U2/I2即ZL’/ZL=K.K那么ZL’=K.K.ZL一般運用在電子電路放大器。要求選擇適當變比的變壓器作為輸出變壓器，進行阻抗匹配，使得放大器能輸出最大功率。單相變壓器工作原理圖三相變壓器工作原理圖變壓器的分類與基本結(jié)構(gòu)一、分類按用途分：電力變壓器和特種變壓器按繞組數(shù)目分：有雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器。按相數(shù)分：有單相變壓器和三相變壓器二、基本結(jié)構(gòu)1、鐵芯。用雙面涂絕緣漆的電工鋼片疊成鋼片的厚度為0.35mm2、繞組。用絕緣銅線或鋁線繞制而成?；拘问接型氖胶徒化B式。

3、油箱。

4、變壓器油

5、絕緣套管。

油浸式變壓器結(jié)構(gòu)圖

1—放油閥門

2—繞組

3—鐵心

4—油箱

5—分接開關(guān)6—低壓套管7—高壓套管

8—氣體繼電器

9—安全氣道10—油表11—儲油柜12—吸濕器13—濕度計干式變壓器三相變壓器的并聯(lián)運行在變電所中，常由兩臺或兩臺以上的變壓器并聯(lián)運行以同時給負載供電，這樣可減少備用容量、提高供電的可靠性，并可根據(jù)負載