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[:en-us]电机基本知识

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  • 简介


  • 释义:


    电机: 电机是借助于电磁原理工作的能量转换设备。只有给电机输入能量,它才会输出能量,在其输入和输出的能量中至少应该有一方是电能。



    变压器:是利用电磁原理将交流电能转换成同频但电压等级不同的交流电能的设备。


    发电机:是利用电磁原理将机械能转换成电能的设备。



    直流发电机:将机械能转换成直流电能的发电机。



    交流发电机:将机械能转换成交流电能的发电机。



    同步发电机:其电动势的频率与电机转速(同步转速)之比为恒定值,同步发电机应用较广泛。



    同步转速:要使发电机供给电网50Hz的工频电能,发电机的转速必须为同步转速。同步转速=50×60/p,p是磁极对数,例如一对磁极(2极)电机的同步转速为3000r/min,二对磁极(4极)电机的同步转速为1500r/min。



    异步发电机:带负载时发电机的转速大于同极数的同步转速,例如二对磁极的异步发电机转速大于1500r/min。与所接电网频率之比不是恒定值,逆步发电机应用很少。



    电动机:是利用电磁原理将电能转换成机械能的设备。



    直流电动机:将直流电能转换成机械能的电动机。



    交流电动机:将交流电能转换成机械能的电动机。交流电动机分成异步电动机(转速小于同步转速)和同步电动机(转速等于同步转速),实际中以异步电动机应用最为普及,同步电动机相对较少。



    发电机容量(发电机额定容量):发电机在制造厂规定的额定转速、电压、功率因数以及额定的冷却条件下运行时,在出线端以千伏安表示的连续输出容量,单位是kVA。



    电动机功率(额定功率):在额定电压、额定负载、规定的冷却条件下运行时,电机轴输出的机械功率,单位是kW。



    电机的效率:P2 与P1 的比值称为电机的效率,用η表示,即有η=P 2 /P 1 ,P1 称为输入功率,表示单位时间内输入电机的能量;P2称为输出功率,表示单位时间内电机输出的能量。



    铁损:当磁通随时间交变时,铁心中将产生磁滞损耗和涡流损耗,两者合称为铁耗。



    磁滞损耗:根据铁磁性材料磁化曲线,当铁磁性材料处在交变磁场中,材料的磁化是沿其磁滞回线变化的,在图1有三种主要的铁磁性材料的磁滞回线,当磁场强度由-H变化到+H时,材料的磁感应强度B沿绿色线变化,当磁场强度由+H变化回-H时,材料的磁感应强度B沿棕红色线变化。材料在反复磁化中要消耗能量并转化成热量耗散,这就是磁滞损耗。磁滞损耗与磁滞回线的面积成正比,软磁性材料的磁滞损耗最小。


    磁滞回线



    图1 磁滞回线



    涡流损耗:由于铁磁性材料通常是导电体,当线圈通有交流电时,铁芯内的磁通随之变化,在铁芯就会感生漩涡状电流(涡流),见图2左。涡流产生热量耗散,称为涡流损耗。为防止涡流损耗,可在钢材中加入硅,使材料电阻增大;或者铁心采用表面绝缘、厚度为0.35 或0.5mm 的硅钢片叠压成形,可有效防止涡流,见图2右。


    涡流损耗与防止



    图2 涡流损耗与防止



    电机的电磁结构



    转子、定子:发电机与电动机都与机械能有关,在它们的结构中有运动部件,运动部件通常都作旋转运动,称为转子;相应地固定部件就称为定子。



    主磁路:是指主磁通Φ 的路径,变压器的主磁路为闭合铁心,见图3左,浅蓝色箭头线是磁力线。旋转电机的主磁路,除定、转子铁心外,还包含两段气隙,见图1右,浅蓝色箭头线是磁力线。



    变压器与电机的主磁路



    图3 变压器与电机的主磁路



    铁芯:承载磁通的磁路部件,不包括气隙。



    机座(定子机座):支承定子铁心或铁心组件以及定子绕组的构件。


    机座磁轭:为静止凸极提供机械支撑的定子铁芯部分。



    磁极:铁芯的一部分,带有或嵌有励磁绕组或包含一块或几块永久磁体。



    极靴:凸极靠近气隙的部分。



    气隙:磁路内铁磁性部分中的间隙。



    直流电机的电磁结构



    图4 直流电机的电磁结构



    转子磁轭:为旋转凸极提供机械支撑的转子铁芯部分。



    凸极:从轭部向气隙方向伸出的一种磁极,图5左图的转子有6个凸极,凸极安装在转子磁轭上。



    隐极:圆柱铁芯的一部分,通过分布绕组的励磁效应起磁极作用,见图5右,小齿间的槽用来嵌放分布的励磁绕组,大齿则是磁极。。



    槽:铁芯上的凹槽,在其中放置绕组导体。



    齿:两个相邻槽之间的铁芯部分。



    凸极转子与隐极转子



    图5 凸极转子与隐极转子



    绕组:一般是用带绝缘的导体(主要用铜)绕制而成的线圈或线圈组合。绕组的作用有流通电流、产生磁场、感应电动势、承受一定的电压电流和功率。绕制而成的线圈或线圈组合。一台电机至少有两个绕组。



    励磁绕组:产生磁场的绕组,磁场相对于该绕组是静止的。



    电枢:电机带电枢绕组的部分。



    电枢绕组:对旋转电机而言,起机电能量转换的核心作用的绕组称为电枢绕组,它与外部电力系统联接,用以吸收或送出有功功率。例如同步电机的定子绕组、直流电机的转子绕组。



    匝:组成一圈的一根或一组导体。



    铜损耗:电流在绕组电阻上引起的损耗称为铜损耗,简称铜耗。



    电刷:与换向器或集电环作滑动接触形成电连接的导电部件。



    集电环:与电刷接触的导电金属环,



    换向器(整流子):对于发电机,换向器把电枢绕组中的交变电动势转变为直流电动势向外部输出;对于电动机,它是把外界供给的直流电流转变为绕组中的交变电流以使电机旋转。换向器是由多个换向片组合而成,是直流电机的关键部件。



    轴承:支持转轴的结构件。



    推力轴承:承受轴向负载并限制轴向移动的轴承。



    导轴承:限制立式机组轴线在一定范围内摆动的轴承。



    旋转方向:从电机的传动端朝非传动端沿轴向看电机的旋转方向。



    机械角度:从几何上把电机圆周分成 360°,为机械角度。



    电角度:对于交流电机来说,电枢线圈中感生的按正弦变化的电势的一个周期为360电角度。若电机有p对磁极,电机旋转时的电角度为p×机械角度。


  • 参考资料: