电机,在设备领域无处不在。
电机类型、软启动方式,选型步骤,损坏原因方式处理方法,优劣电机区别在哪…这一个个问题都是电机幸福指数的重要反映。下面大家就来一起看看。
各类电机区别
交流,直流电机的区别
顾名思义,直流电机使用直流电做为电源。而交流电机是使用交流电做为电源。
从结构上说,直流电机的原理相对简单,但结构复杂,不便于维护。而交流电机原理复杂但结构相对简单,而且比直流电机便于维护。
在价格上面,功率相同的直流电机高于交流电机,包括控制速度的调速装置也是直流调速装置高于交流调速装置的价格,当然结构和维护也有很大的差异。
在性能方面,因为直流电机的速度稳定,转速控制精准,是交流电机无法打到的,所以在转速的严格要求下不得不采用直流电机替代交流电机。
交流电机调速相对复杂,但由于化工厂使用交流电源而应用广泛。
同步、异步两类电机区别
转子的旋转速度与定子是一样的,那就叫同步电动机,如果不一致,就叫异步电动机。
为什么会同步,为什么会不同步呢
同步电机和异步电机的定子绕组是相同的,主要区别在于转子的结构。同步电机的转子上有直流励磁绕组,所以需要外加励磁电源,通过滑环引入电流;而异步电机的转子是短路的绕组,靠电磁感应产生电流。相比之下,同步电机较复杂,造价高。
同步和异步电机均属交流动力电机,是靠50Hz交流电网供电而转动。异步电机是定子送入交流电,产生旋转磁场,而转子受感应而产生磁场,这样两磁场作用,使得转子跟着定子的旋转磁场而转动。其中转子比定子旋转磁场慢,有个转差,不同步所以称为异步机。而同步电机定子与异步电机相同,但其转子是人为加入直流电形成不变磁场,这样转子就跟着定子旋转磁场一起转而同步,始称同步电机。
简单的说就是:异步电机的转子上没加直流励磁电流,同步电机的转子上加了一个直流励磁电流使转子的转速与定子与转子切割产生的磁场转速一致。
同步发电机转子为什么要通入直流励磁电流而不通入交流励磁电流?
按工频50HZ考虑,转子通入直流励磁电流,可在定子绕组中感应出50HZ电势。
转子通入交流励磁电流后,可分解为正向与反向两个旋转磁场,正向旋转磁场旋转速度与转子旋转速度迭加,在定子绕组中感应出100HZ电势;反向旋转磁场旋转速度与转子旋转速度抵消,与定子绕组相对静止,不产生电势,但定子磁通中出现直流分量,可能饱和。
永磁同步电机
永磁同步电机内部构造
永磁同步电动机(PMSM)以 永磁体提供励磁(励磁:电机工作所依靠的磁场),无电刷,不需要励磁电流,提高电机的效率和功率密度!
永磁同步电动机一般由:定子,转子,端盖等部件组成。如下图:
定子绕组,围绕着 定子铁芯进行环绕,通过控制定子绕组的输入电流的频率,可以控制磁场旋转频率,进而控制转速。如下图:
转子上面放有永磁体,根据永磁体的摆放位置不同,分为凸出式永磁转子,内埋式永磁转子。如下图:
永磁同步电机工作原理
永磁同步电机工作方式分为两种:一种是 通过 变频调速器控制电机达到同步,一种是通过异步起动方式来达到同步。
永磁同步电动机不能直接通三相交流的起动,因转子惯量大,磁场旋转太快,静止的转子根本无法跟随磁场启动旋转。
变频调速器方式
永磁同步电动机的电源采用变频调速器提供,启动时变频器输出频率从0开始连续上升到工作频率,电机转速则跟随变频器输出频率同步上升,改变变频器输出频率即可改变电机转速,是一种很好的变频调速电动机。
异步起动方式
永磁同步电动机的启动和运行是由定子绕组、转子鼠笼绕组和永磁体这三者产生的磁场的相互作用而形成。
在不需要调速的场合直接用三相交流电供电的方法是在永磁转子上加装笼型绕组。
- 静止时,给定子绕组通入三相交流电,产生定子旋转磁场;定子旋转磁场 相当于 转子旋转,在笼型绕组内产生感应电流,形成转子旋转磁场。这两个磁场相互作用,产生转矩,使转子由静止开始转动
在刚开始转动的时候,转子旋转磁场的转速与定子旋转磁场的转速不等,这样会产生交变转矩。
- 当转子旋转磁场几乎与定子旋转磁场同步时,转子绕组不产生感应电流,转子上只有永磁体产生磁场,产生驱动转矩!
所以,转子绕组来实现一个启动,启动完成后,转子绕组不再起作用,由永磁体和定子绕组的磁场相互作用,产生力矩。
普通、变频两类电机区别
首先,普通电机不能当变频电机使用。
普通电动机是按恒频恒压设计的,不可能完全适应变频器调速的要求,因此不能多做变频电机使用。
变频器对电机的影响主要在电动机的效率和温升
变频器在运行中能产生不同程度的谐波电压和电流,使电动机在非正弦电压、电流下运行,里面的高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜耗、铁耗及附加损耗增加,最为显著的是转子铜耗,这些损耗会使电动机额外发热,效率降低,输出功率减小,普通电动机温升一般要增加10%-20%。
电动机的绝缘强度问题
变频器载波频率从几千到十几千赫,使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率,相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压,使电动机的匝间绝缘承受较为严重的考验。
电动机绝缘等级分A、E、B、F、H级,电动机的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级。
电动机的绝缘材料主要是由云母、石棉、玻璃丝经有机胶胶合或浸渍而成的。电动机的绝缘等级与使用的绝缘材料密切相关,绝缘材料越好,绝缘等级越高。
据不同绝缘材料耐受高温的能力对其规定了7个允许的最高温度,按照温度大小排列分别为:Y、A、E、B、F、H和C。它们的允许工作温度分别为:90、105、120、130、155、180和180℃以上。
例如B级绝缘说明的是该发电机采用的绝缘耐热温度为130℃。使用者在发电机工作时应该保证不使发电机绝缘材料超过该温度才能保证发电机正常工作。
谐波电磁噪声与震动
普通电动机采用变频器供电时,会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变的更加复杂。变频电源中含有的各次谐波与电动机电磁部分固有空间谐波相互干涉,形成各种电磁激振力,从而加大噪声。由于电动机的工作频率范围宽,转速变化范围大,各种电磁力波的频率很难避开电动机的各结构件的固有振动频率。
低转速时的冷却问题
当电源频率较低时,电源中的高次谐波所引起的损耗较大;其次变通电机转速降低时,冷却风量与转速的三次方成正比减小,致使电机热量散发不出去,温升急剧增加,难以实现恒转矩输出。
如何区分普通电机和变频电机
普通电机和变频电机结构上的区别
(1)绝缘等级要求更高
一般变频电机的绝缘等级为F级或更高,加强对地绝缘和线匝绝缘强度,特别要考虑绝缘耐冲击电压的能力。
(2)变频电机的振动、噪声要求更高
变频电机要充分考虑电动机构件及整体的刚性,尽力提高其固有频率,以避开与各次力波产生共振现象。
(3)变频电机冷却方式不同
变频电机一般采用强迫通风冷却,即主电机散热风扇采用独立的电机驱动。
(4)保护措施要求不同
对容量超过160KW变频电动机应采用轴承绝缘措施。主要是易产生磁路不对称,也会产生轴电流,当其他高频分量所产生的电流结合一起作用时,轴电流将大为增加,从而导致轴承损坏,所以一般要采取绝缘措施。对恒功率变频电动机,当转速超过3000/min时,应采用耐高温的特殊润滑脂,以补偿轴承的温度升高。
(5)散热系统不同
变频电机散热风扇采用独立电源供电,保证持续的散热能力。
电机的选型步骤
选型参数比对
电机选型需要的基本内容有:所驱动的负载类型、额定功率、额定电压、额定转速、其他条件。
负载类型
负载平稳,对起、制动无特殊要求的连续运行的生产机械,宜优先选用普通鼠笼型异步电动机,其广泛用于机械、水泵、风机等。
起动、制动比较频繁,要求有较大的起动、制动转矩的生产机械,如桥式起重机、矿井提升机、空气压缩机、不可逆轧钢机等,应采用绕线式异步电动机。
无调速要求,需要转速恒定或要求改善功率因数的场合,应采用同步电动机,例如中、大容量的水泵,空气压缩机、提升机、磨机等。
调速范围要求在1∶3以上,且需连续稳定平滑调速的生产机械,宜采用他励直流电动机或用变频调速的鼠笼式异步电动机或同步电机,例如大型精密机床、龙门刨床、轧钢机、提升机等。
要求起动转距大,机械特性软的生产机械,使用串励或复励直流电动机,例如电车、电机车、重型起重机等。
一般来说,提供了驱动的负载类型、电机的额定功率、额定电压、额定转速便可以将电机大致确定下来。但如果要最优化地满足负载要