德能泵业 电机类型介绍

2019-11-07 08:06:09 马一瑞 7

电机可以简单划分为直流电机和交流电机,交流又分为同步电机和异步电机。

一、直流电机

直流电机的优点是可以方便地通过改变电压调节转速,并可以提供较大的转矩。适用于需要频繁调节转速的负载,如钢厂的轧机,矿山的提升机等。但现在随着变频技术的发展,交流电机也可以通过改变频率来实现调节转速。不过虽然变频电机价格比普通电机贵不了多少,但变频器价格在整套设备中占据主要部分,所以直流电机还有一个优点是便宜。直流电机的缺点在于结构复杂,任何设备只要结构复杂,必然导致故障率增加。直流电机相比于交流电机,除了绕组复杂(励磁绕组、换向极绕组、补偿绕组、电枢绕组),还增加了滑环、电刷和换向器。不仅对制造商的工艺要求高,而且后期维护成本也相对较高。因此直流电机在工业应用中是处在一个逐渐没落但过渡阶段仍有用武之地的尴尬境地。如果用户资金比较充裕的话,建议选择交流电机配变频器的方案,毕竟使用变频器也带来很多好处,这个不细说了。

二、异步电机

异步电机的优点在于结构简单,性能稳定,维护方便,价格便宜。且制造工艺上也是最简单的,曾听车间的老技师说过,装配一台直流电机的所用工时,可以完成差不多功率的两台同步电机或者四台异步电机,由此可见一斑。因此异步电机在工业中得到了最广泛的应用。

异步电机又分为鼠笼型电机和绕线型电机,其区别在于转子。鼠笼型电机转子由金属条制成,铜制或铝制。铝的价格比较低,我国又是铝矿大国,在要求不高的场合应用广泛。但铜的机械性能和导电性能都好于铝,就我所接触的绝大部分都是铜制转子。鼠笼型电机在工艺上解决了断排的问题后,可靠性远远超过绕组型转子的电机。而其缺点在于,金属转子在旋转的定子磁场中切割磁感线获得的转矩较小,且起动电流较大,对起动力矩要求较大的负载难以胜任。尽管增加电机铁心长度可以获得更多的转矩,但力度十分有限。绕线型电机在启动时通过滑环给转子绕组通电,形成转子磁场,与旋转的定子磁场相对运动,因此获得转矩更大。且在启动过程中串联水电阻来降低启动电流,水电阻由成熟的电控装置控制随启动过程改变阻值。适用于轧机、提升机等负载。由于绕线型异步电机相对鼠笼型电机增加了滑环、水电阻等,在整体设备价格上有一定提高。其与直流电机相比,调速范围较为狭窄且转矩相对较小,相应价值也低。然而异步电机由于给定子绕组通电建立旋转磁场,而绕组属于电感性元件不做功,要从电网中吸收无功功率,对电网冲击很大。直观体验有大功率电感性电器接入电网时,电网电压下降,电灯亮度一下都降低。因此供电局对异步电动机的使用会有所限制,这也是很多工厂必须考虑的地方。部分用电大户如钢厂、铝厂等,选择建立自备电厂,形成自己独立的电网,以减免对异步电动机的使用限制。所以异步电动机如果要满足大功率负载使用,需配备无功功率补偿装置,而同步电动机则可通过励磁装置向电网提供无功功率,功率越大同步电动机的优势就越明显,由此产生了同步电动机的舞台。

三、同步电动机

同步电动机的优点除了过励状态可以补偿无功功率外,还包括:1)同步电动机的转速严格遵守n=60f/p,可以精确控制转速;2)运行稳定性高,当电网电压突然下降,其励磁系统一般会强行励磁,保证电动机运行稳定,而异步电动机转矩(与电压平方成正比)则会大幅下降;3)过载能力比相应异步电动机大;4)运行效率高,尤其是低速同步电动机。同步电动机无法直接启动,需要异步启动或变频启动。异步启动指同步电动机在转子上装有类似于异步电机笼式绕组的启动绕组,在励磁回路中串接约为励磁绕组电阻值10倍的附加电阻来构成闭合电路,把同步电动机的定子直接接入电网,使之按异步电动机启动,当转速达到亚同步转速(95%)时,再切除附加电阻的启动方式;变频启动不多赘述。所以同步电动机缺点之一是需要为启动增加额外的设备装置。同步电机是靠励磁电流运行的,如果没有励磁,电机就是异步的。励磁是加在转子上的直流系统,它的旋转速度和极性与定子是一致的,如果励磁出现问题,电动机就会失步,调整不过来,触发保护“励磁故障”电动机跳闸。所以同步电动机缺点之二是需要增加励磁装置,以前是由直流机直接供给,现在大多由可控硅整流供给。还是那句老话,结构越复杂、设备装置越多,故障点就越多,故障率越高。根据同步电机的性能特点,其应用主要在提升机、磨机、风机、压缩机、轧机、水泵等负载上。

综上所述,选择电动机的原则是电动机性能满足生产机械要求的前提下,优先选用结构简单、价格便宜、工作可靠、维护方便的电动机。在这方面交流电动机优于直流电动机,交流异步电动机优于交流同步电动机,鼠笼型异步电动机优于绕线型异步电动机。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。

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