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電動機(Motor)是把電能轉(zhuǎn)換成機械能的一種設備。它是利用通電線圈(也就是定子繞組)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并作用于轉(zhuǎn)子(如鼠籠式閉合鋁框)形成磁電動力旋轉(zhuǎn)扭矩。電動機按使用電源不同分為直流電動機和交流電動機,電力系統(tǒng)中的電動機大部分是交流電機,可以是同步電機或者是異步電機(電機定子磁場轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不保持同步速)。電動機主要由定子與轉(zhuǎn)子組成,通電導線在磁場中受力運動的方向跟電流方向和磁感線(磁場方向)方向有關。電動機工作原理是磁場對電流受力的作用,使電動機轉(zhuǎn)動。
電動機啟動方式包括:全壓直接啟動、自耦減壓起動、y-δ起動、軟起動器、變頻器。
全壓直接起動:
在電網(wǎng)容量和負載兩方面都允許全壓直接起動的情況下,可以考慮采用全壓直接起動。優(yōu)點是操縱控制方便,維護簡單,而且比較經(jīng)濟。主要用于小功率電動機的起動,從節(jié)約電能的角度考慮,大于11kW的電動機不宜用此方法。
自耦減壓起動:
利用自耦變壓器的多抽頭減壓,既能適應不同負載起動的需要,又能得到更大的起動轉(zhuǎn)矩,是一種經(jīng)常被用來起動較大容量電動機的減壓起動方式。它的大優(yōu)點是起動轉(zhuǎn)矩較大,當其繞組抽頭在80%處時,起動轉(zhuǎn)矩可達直接起動時的64%。并且可以通過抽頭調(diào)節(jié)起動轉(zhuǎn)矩。至今仍被廣泛應用。
對于正常運行的定子繞組為三角形接法的鼠籠式異步電動機來說,如果在起動時將定子繞組接成星形,待起動完畢后再接成三角形,就可以降低起動電流,減輕它對電網(wǎng)的沖擊。這樣的起動方式稱為星三角減壓起動,或簡稱為星三角起動(y-δ起動)。采用星三角起動時,起動電流只是原來按三角形接法直接起動時的1/3。如果直接起動時的起動電流以6~7ie計,則在星三角起動時,起動電流才2~2.3倍。這就是說采用星三角起動時,起動轉(zhuǎn)矩也降為原來按三角形接法直接起動時的1/3。適用于無載或者輕載起動的場合。并且同任何別的減壓起動器相比較,其結(jié)構(gòu),價格也。除此之外,星三角起動方式還有一個優(yōu)點,即當負載較輕時,可以讓電動機在星形接法下運行。此時,額定轉(zhuǎn)矩與負載可以匹配,這樣能使電動機的效率有所提高,并因之節(jié)約了電力消耗。
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電磁式直流電動機由定子磁極、轉(zhuǎn)子(電樞)、換向器(俗稱整流子)、電刷、機殼、軸承等構(gòu)成,
電磁式直流電動機的定子磁極(主磁極)由鐵心和勵磁繞組構(gòu)成。根據(jù)其勵磁(舊標準稱為激磁)方式的不同又可分為串勵直流電動機、并勵直流電動機、他勵直流電動機和復勵直流電動機。因勵磁方式不同,定子磁極磁通(由定子磁極的勵磁線圈通電后產(chǎn)生)的規(guī)律也不同。
串勵直流電動機的勵磁繞組與轉(zhuǎn)子繞組之間通過電刷和換向器相串聯(lián),勵磁電流與電樞電流成正比,定子的磁通量隨著勵磁電流的增大而增大,轉(zhuǎn)矩近似與電樞電流的平方成正比,轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩或電流的增加而迅速下降。其起動轉(zhuǎn)矩可達額定轉(zhuǎn)矩的5倍以上,短時間過載轉(zhuǎn)矩可達額定轉(zhuǎn)矩的4倍以上,轉(zhuǎn)速變化率較大,空載轉(zhuǎn)速甚高(一般不允許其在空載下運行)。可通過用外用電阻器與串勵繞組串聯(lián)(或并聯(lián))、或?qū)⒋畡罾@組并聯(lián)換接來實現(xiàn)調(diào)速。
并勵直流電動機的勵磁繞組與轉(zhuǎn)子繞組相并聯(lián),其勵磁電流較恒定,起動轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比,起動電流約為額定電流的2.5倍左右。轉(zhuǎn)速則隨電流及轉(zhuǎn)矩的增大而略有下降,短時過載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的1.5倍。轉(zhuǎn)速變化率較小,為5%~15%??赏ㄟ^消弱磁場的恒功率來調(diào)速。
他勵直流電動機的勵磁繞組接到獨立的勵磁電源供電,其勵磁電流也較恒定,起動轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比。轉(zhuǎn)速變化也為5%~15%??梢酝ㄟ^消弱磁場恒功率來提高轉(zhuǎn)速或通過降低轉(zhuǎn)子繞組的電壓來使轉(zhuǎn)速降低。
復勵直流電動機的定子磁極上除有并勵繞組外,還裝有與轉(zhuǎn)子繞組串聯(lián)的串勵繞組(其匝數(shù)較少)。串聯(lián)繞組產(chǎn)生磁通的方向與主繞組的磁通方向相同,起動轉(zhuǎn)矩約為額定轉(zhuǎn)矩的4倍左右,短時間過載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的3.5倍左右。轉(zhuǎn)速變化率為25%~30%(與串聯(lián)繞組有關)。轉(zhuǎn)速可通過消弱磁場強度來調(diào)整。
換向器的換向片使用銀銅、鎘銅等合金材料,用高強度塑料模壓成。電刷與換向器滑動接觸,為轉(zhuǎn)子繞組提供電樞電流。電磁式直流電動機的電刷一般采用金屬石墨電刷或電化石墨電刷。轉(zhuǎn)子的鐵心采用硅鋼片疊壓而成,一般為12槽,內(nèi)嵌12組電樞繞組,各繞組間串聯(lián)接后,再分別與12片換向片連接。
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