《電機額定功率》課件

電機額定功率電機額定功率是指電機在額定電壓、額定電流和額定頻率下，能夠持續(xù)輸出的最大機械功率。額定功率是電機的重要參數(shù)，它決定了電機能夠驅(qū)動負載的能力。課程目標了解電機額定功率的概念理解電機額定功率的定義及其在電機應用中的重要性。掌握電機額定功率的確定方法學習如何根據(jù)電機的工作條件和應用需求確定合適的電機額定功率。電機概述電機是一種將電能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置。它是將電能轉(zhuǎn)換為機械能的關(guān)鍵部件，廣泛應用于各種工業(yè)設(shè)備、家用電器、交通工具等。電機的工作原理是利用電磁感應原理，通過電流在磁場中產(chǎn)生的力來驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。電機的結(jié)構(gòu)主要包括定子、轉(zhuǎn)子和磁場。電機的主要結(jié)構(gòu)定子定子是電機中固定不動的部分。通常由鐵芯和繞組構(gòu)成。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是電機中旋轉(zhuǎn)的部分。通常由鐵芯和繞組構(gòu)成。軸承軸承用于支撐轉(zhuǎn)軸，減少摩擦，保證轉(zhuǎn)子的平穩(wěn)運行。機殼機殼用于保護電機內(nèi)部零件，防止外部灰塵和濕氣侵入。電機的工作原理電機通過電磁感應原理工作，利用磁場和電流相互作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力。1磁場產(chǎn)生繞組通電后，產(chǎn)生磁場2磁場相互作用磁場與轉(zhuǎn)子磁場相互作用3轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子受到磁力矩驅(qū)動，開始轉(zhuǎn)動4機械功輸出轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動負載，輸出機械功電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩受電流大小和磁場強度的影響。當電流和磁場強度發(fā)生變化時，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩也會隨之改變。電機的效率效率定義影響因素電機效率電機輸出功率與輸入功率之比電機類型、負載大小、電機尺寸、溫度效率表示電機能量轉(zhuǎn)換的有效性，越高越好。電機類型、負載、尺寸和溫度都會影響其效率。電機負荷特性負載變化電機負載變化會影響電機運行狀態(tài)，例如轉(zhuǎn)速、電流、功率等。負載特性負載特性是指電機在不同負載情況下性能的變化規(guī)律。特性曲線通過繪制電機轉(zhuǎn)速、電流、功率等參數(shù)與負載的關(guān)系曲線，可以直觀地了解電機負載特性。電機的分類直流電機直流電機通過電刷和換向器將直流電轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)力。應用于電動汽車、工業(yè)機械等領(lǐng)域。交流異步電機交流異步電機通過旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應電流驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。廣泛應用于家電、工業(yè)設(shè)備等。同步電機同步電機轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)，適用于需要精確控制速度的應用，如發(fā)電機、伺服電機等。步進電機步進電機以離散的步進方式旋轉(zhuǎn)，常用于自動化設(shè)備，如數(shù)控機床、打印機等。直流電機直流電機是一種將直流電能轉(zhuǎn)換為機械能的旋轉(zhuǎn)電機。直流電機結(jié)構(gòu)簡單、控制方便，廣泛應用于各種機械設(shè)備中。直流電機的工作原理基于電磁感應原理，當電流流過導體時，導體周圍會產(chǎn)生磁場，磁場會與外部磁場相互作用，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力。直流電機根據(jù)其勵磁方式可分為他勵、自勵、串勵和并勵等類型。其中他勵直流電機勵磁繞組與電樞繞組獨立供電，控制性能較好；自勵直流電機勵磁繞組由電樞繞組產(chǎn)生的電流供電，結(jié)構(gòu)簡單成本低。交流異步電機結(jié)構(gòu)特點交流異步電機是一種結(jié)構(gòu)簡單的電機類型，主要包括定子和轉(zhuǎn)子兩部分，定子通常由定子鐵芯、定子繞組和定子外殼組成，而轉(zhuǎn)子則包括轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組。運行原理交流異步電機的運行原理基于電磁感應現(xiàn)象，定子繞組通入交流電后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，該磁場切割轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應電流，進而產(chǎn)生磁場，兩個磁場相互作用，最終驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。廣泛應用交流異步電機憑借其結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等優(yōu)點，廣泛應用于各種工業(yè)領(lǐng)域，例如機械制造、機床、風機、水泵等。同步電機同步電機是一種旋轉(zhuǎn)速度與電源頻率同步的電機，它能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為機械能或反之。在同步電機中，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速始終與定子旋轉(zhuǎn)磁場的同步速度相同，與電源頻率密切相關(guān)。電機的額定參數(shù)1額定功率電機在額定電壓和額定頻率下所能輸出的最大功率。2額定電壓電機正常工作時所允許的電壓值。3額定電流電機在額定電壓和額定頻率下所允許的電流值。4額定轉(zhuǎn)速電機在額定負載下所能達到的轉(zhuǎn)速值。電機額定功率的確定1負載需求首先需要確定電機負載的功率需求。2電機類型選擇合適的電機類型，例如三相異步電機或直流電機。3額定功率選擇根據(jù)負載功率需求和電機類型選擇合適的額定功率。4安全裕量考慮安全裕量，確保電機能夠正常運行。在實際應用中，電機額定功率的選擇需要綜合考慮負載需求、電機類型、安全裕量等因素。電機的選型負載需求選擇與負載功率匹配的電機，避免功率過大或過小，影響效率和使用壽命。工作環(huán)境考慮工作環(huán)境溫度、濕度、振動等因素，選擇適合的電機類型和防護等級。性能指標根據(jù)應用需求，考慮轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、效率、噪音等性能指標，選擇合適的電機型號。經(jīng)濟性在滿足性能需求的前提下，選擇性價比高的電機型號，節(jié)省成本，提高效益。電機的過載能力電機過載能力是指電機在短時間內(nèi)能夠承受超出額定功率的負載的能力。電機過載能力通常由電機本身的結(jié)構(gòu)和材料決定，也與電機的工作環(huán)境和冷卻方式有關(guān)。電機過載能力是電機的重要指標之一，它反映了電機在實際應用中的可靠性和安全性。電機過載能力通常用過載系數(shù)表示，過載系數(shù)是指電機在短時間內(nèi)能夠承受的最大功率與額定功率的比值。過載系數(shù)越大，表示電機的過載能力越強。電機的溫升電機運行時，由于電流的熱效應，電機的溫度會升高。溫升是指電機溫度相對于環(huán)境溫度的升高值。40°C最高溫升電機允許的最高溫升值，超過此值會影響電機壽命。80°C高溫超過80°C的溫度會損壞絕緣材料。100°C極限電機在長時間超過100°C的高溫運行會嚴重損害電機。電機的空載特性空載運行電機軸上沒有負載，僅由自身摩擦和風阻產(chǎn)生損耗，此時稱為空載運行。空載電流空載運行時，電機吸收的電流，稱為空載電流，主要用于磁化勵磁繞組?？蛰d功率電機空載運行時消耗的功率，稱為空載功率，主要用于克服電機自身的損耗。空載轉(zhuǎn)速空載運行時，電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，稱為空載轉(zhuǎn)速，此時轉(zhuǎn)速最高。電機的啟動特性1啟動電流電機啟動時，電流較大，通常是額定電流的數(shù)倍，甚至更高。2啟動轉(zhuǎn)矩啟動轉(zhuǎn)矩是指電機剛開始啟動時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，啟動轉(zhuǎn)矩大小決定電機啟動負載的能力。3啟動時間電機從靜止狀態(tài)啟動到達到正常運行速度所需的時間，啟動時間長短與電機參數(shù)和負載有關(guān)。電機的速度特性1轉(zhuǎn)速與負載的關(guān)系電機轉(zhuǎn)速會隨著負載的變化而改變，負載越大，轉(zhuǎn)速越低。這被稱為電機速度特性。2速度控制方法電機速度可以通過多種方法控制，例如改變電壓、改變電流、改變勵磁電流或使用變速器。3速度穩(wěn)定性電機速度特性可以通過控制系統(tǒng)來改善，例如使用閉環(huán)控制系統(tǒng)來保持電機速度穩(wěn)定。機械特性曲線機械特性曲線是電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系曲線。它描述了電機在不同負載下的運行特性。曲線的形狀可以反映電機的性能指標，例如啟動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩。該曲線可用于選擇合適的電機來驅(qū)動負載，以及評估電機在不同負載下的運行情況。例如，當負載增加時，電機轉(zhuǎn)速會下降，而轉(zhuǎn)矩會增加。電機的勵磁特性勵磁電流勵磁電流是產(chǎn)生磁場所需的電流，與電機磁場強度有關(guān)。轉(zhuǎn)矩勵磁電流的變化會影響電機的轉(zhuǎn)矩輸出，從而影響電機的工作性能。轉(zhuǎn)速在一定負載下，勵磁電流的變化也會影響電機的轉(zhuǎn)速。電機的勵磁方式直流勵磁直流勵磁是指利用直流電流來產(chǎn)生磁場，通常使用獨立的直流電源供電。直流勵磁方式的優(yōu)點是磁場強度穩(wěn)定、控制方便，但也存在效率低、成本高的缺點。交流勵磁交流勵磁是指利用交流電流來產(chǎn)生磁場，通常使用三相交流電源供電。交流勵磁方式的優(yōu)點是效率高、成本低，但磁場強度波動較大，控制難度也相對較高。電機的短路特性電機短路特性是指電機在短路狀態(tài)下，其電流、電壓、轉(zhuǎn)速等參數(shù)隨時間變化的關(guān)系。當電機發(fā)生短路故障時，其繞組中的電流會急劇上升，可能會造成電機過熱、燒毀等嚴重后果。因此，了解電機的短路特性對于保證電機的安全運行至關(guān)重要。短路特性反映了電機在發(fā)生短路故障時其運行狀態(tài)的動態(tài)變化情況，可用于分析短路故障發(fā)生的可能性及后果。電機的無功功率無功功率是指電機運行時，電流與電壓之間的相位差導致的能量損耗。無功功率不會轉(zhuǎn)化為機械功，而是用來建立電磁場。無功功率單位公式電感性無功功率乏(var)Q=U*I*sinφ容性無功功率乏(var)Q=U*I*cosφ電機的功率因數(shù)功率因數(shù)是衡量電機效率的重要指標，表示電機消耗的總功率中有多少功率被有效利用。功率因數(shù)越高，電機效率越高，浪費的能量越少。0.8功率因數(shù)電機功率因數(shù)通常在0.8到0.9之間。1理想值功率因數(shù)的理想值為1，意味著所有能量都被有效利用。電機的電流特性電機的電流特性反映了電機電流與負載轉(zhuǎn)矩或速度之間的關(guān)系。電流特性曲線可以幫助工程師分析電機在不同負載下的運行狀態(tài)，并選擇合適的電機來滿足特定的應用需求。1額定電流電機在額定負載下運行時的電流值2啟動電流電機啟動時瞬間的最大電流3過載電流電機在超過額定負載下運行時的電流電機的電壓特性電機電壓特性曲線通常為一條直線，表示電機電流與電壓之間的關(guān)系。電壓升高，電流也隨之增加。電機的轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩電機輸出的力矩轉(zhuǎn)速電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度特性曲線表示轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系轉(zhuǎn)矩特性反映了電機在不同轉(zhuǎn)速下的輸出轉(zhuǎn)矩，是電機的重要性能指標之一。電機的失速特性失速是指電機轉(zhuǎn)速降為零的狀態(tài)，此時電機無法提供額定輸出功率。失速特性是指電機失速時的轉(zhuǎn)矩和電流關(guān)系。失速轉(zhuǎn)矩電機失速時的最大轉(zhuǎn)矩失速電流電機失速時的最大電流失速特性是電機的重要參數(shù)之一，反映了電機在過載時的承受能力。本章小結(jié)11.電機類型學習了直流電機、交流異步電機和同步電機等常見類型，并了解了其特性和應用。22.額定參數(shù)掌握了電機額定功率的確定方法，以及選型過程中需要考慮的關(guān)鍵因素。33.性能特性深入