三相异步电动机工作原理与电气控制保护(二)
,19世纪末期,由于研制出了经济实用的交流电动机,致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应用,但随着生产技术的发展,特别是精密机械加工与冶金工业生产过程的进步,对电力拖动在起动,制动,正反转以及调速精度与范围等静态特性和动态响应方面提出了新的,更高的要求。由于交流电力拖动比直流电力拖动在技术上难以实现这些要求,所以20世纪以来,在可逆,可调速与高精度的拖动技术领域中,相当时期内几乎都是采用直流电力拖动,而交流电力拖动则主要用于恒转速系统。
虽然直流电动机具有调速性能优异这一突出特点,但是由于它具有电刷与换向器(又称整流子),使得它的故障率较高,电动机的使用环境也受到了限制(如不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用),其电压等级,额定转速,单机容量的发展也受到了限制。所以,在20世纪60年代以后,随着电力电子技术的发展,半导体交流技术的交流调速系统得以实现。尤其是70年代以来,大规模集成电路和计算机控制技术的发展,为交流电力拖动的广泛应用创造了有利条件。诸如交流电动机的串级调速,各种类型的变频调速,无换向器电动机调速等,使得交流电力拖动逐步具备了调速范围宽,稳态精度高,动态响应快以及在四象限做可逆运行等良好的技术性能,在调速性能方面完全可与直流电力拖动媲美。除此之外,由于交流电力拖动具有调速性能优良,维修费用低等优点,因此它今后将广泛应用于各个工业电气自动化领域中,并逐步取代直流电力拖动而成为电力拖动的主流。
经历了较长时间的技术发展,电动机自身的理论基本成熟。随着电工技术的发展,对电能的转换、控制以及高效使用的要求越来越高。电磁材料的性能不断提高,电工电子技术的广泛应用,为电动机的发展注入了新的活力。
未来电动机将会沿着单位功率体积更小、机电能量转换效率更高、控制更灵活的方向继续发展。
二、电动机工作原理
目前较常用的主要是交流电动机,它可分为两种:1、三相异步电动机。2、单相交流电动机。第一种多用在工业上,而第二种多用在民用电器上。以三相异步电动机为例介绍其基本工作原理。
由旋转磁场理论分析可知,如果定子对称三相绕组被施以对称的三相电压,就有对称的三相电流流过,并且会在电机的气隙中形成一个旋转的磁场,这个磁场的转速n1称为同步转速,它与电网的频率f1及电机的磁极对数p的关系为: n1=60 f1/p 转向与三相绕组的排列以及三相电流的相序有关,图中U、V、W相以顺时针方向排列,当定子绕组中通人U、V、W相序的三相电流时,定子旋转磁场为顺时针转向。由于转子是静止的,转子与旋转磁场之间有相对运动,转子导体因切割定子磁场而产生感应电动势,因转子绕组自身闭合,转子绕组内便有电流流通。转子有功电流与转子感应电动势同相位,其方向可由"右手发电机定则"确定。载有有功分量电流的转子绕组在定子旋转磁场作用下,将产生电磁力F,其方向由"左手电动机定则"确定。电磁力对转轴形成一个电磁转距,其作用方向与旋转磁场方向一致,拖着转子顺着旋转磁场的旋转方向旋转,将输入的电能变成旋转的机械能。如果电动机轴上带有机械负载,则机械负载随着电动机的旋转而旋转,电动机对机械负载做了功。
综上分析可知,三相异步电动机转动的基本工作原理是:
(1) 三相对称绕组中通人三相对称电流产生圆形旋转磁场。
(2) 转子导体切割旋转磁场感应电动势和电流;
(3) 转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用,从而形成电磁转距,驱使电动机转子转动。
三:电动机的运行维护
(一) 电动机启动前的准备:
为了保证电动机正常安全地启动,一般启动前应作好下述准备:
(1) 检查电源是否有电,电压是否正常,若电源电压过高或过低,都不宜启动。
(2) 启动器是否正常,如零部件有无损坏,使用是否灵活,触头接触是否良好,接线是否正确、牢固等。
(3) 熔丝规格大小是否合适,安装是否牢固,有无熔断或损伤。
(4) 电动机接线板上接头有无松动或氧化。
(5) 检查传动装置,如皮带轻紧是否合适,连接是否牢固,联轴器的螺丝、销子是否紧固等。
(6) 传动电动机转子和负载机械的转轴,看其转动是否灵活。
(7) 检查电动机及启动电器外壳是否接地,接地线有无断路,接地螺丝是否松动、脱落等。
(8) 搬开电动机周围的杂物并清除机座表面灰尘、油垢等。
(9) 检查负载机械是否妥善地作好了启动准备。
(10) 对正常运行中的绕线式电动机,应经常观察电动机滑环有无偏心摆动现象;观察滑环的火花是否发生异常现象。滑环上碳刷是否要更换。
(二) 启动时应注意的问题
(1) 接通电源后,如果电动机不转,应立即切断电源,绝不能迟疑等待,更不能带电检查电动机发故障,否则将会烧毁电动机和发生危险。 范文中国,原创范文乐园
(2) 启动时应注意观察电动机、传动装置、负载机械的工作情况,以及线路上的电流表和电压表的指示,若有异常现象,应立即断电检查,待故障排除后,载行启动。
(3) 利用手动补偿器或手动星三角启动器启动电动机时,特别要注意操作顺序。一定要先将手柄推到启动位置,待电动机转速稳定后再拉到运转位置,防止误操作造成设备和人身事故。
(4) 同一线路上的电动机不应同时启动,一般应由大到小逐台启动以免多太电动机同时启动,线路上电流太大。电压降低过多,造成电动机启动困难引起线路故障或使开关设备跳闸。 (5) 启动时,若电动机的旋转方向反了,应立即切断电源,将三相电源线中的任意两相互换一下位置,即可改变电动机转向。
(三) 电动机运行中的监视
电动机在运行时,值班工作人员可以通过仪表和感觉器官监视其运行情况,以便及早发现问题,减少或避免故障的发生。
1. 监视电动机的温度
电动机正常运行时会发热,使电动机温度升高,但不应超出允许的限度。如果电动机负载过大,使用环境温度过高,通风不畅或运行中发生故障,就会使其温度超出允许限度,导致绕组过热烧毁,因此电动机温度的高低是反映电动机运行的主要标志,在运行中经常检查。判断电动机是否过热,可以用以下方法:
(1) 凭手的感觉:如果以手接触外壳,没有烫手的感觉,说明电动机温度正常;如果手放上去烫得马上缩回来,说明电动机已经过热。
(2) 在电动机外壳上滴2~3滴水,如果只冒热气没有声音,则说明电动机没有过热,如果水滴急剧汽化同时伴有"咝咝"声,说明电动机已经过热。
(3) 判别电动机是否过热的准确方法还是用温度计测量。
发现电动机过热应该立即停车检查,等查明原因,排除故障后再行使用。
2. 监视电动机的电流
一般容量较大的电动机应装设电流表,随时对其电流进行监视。若电流大小或三相电流不平衡超过了允许值。应立即停车检查。容量较小的电动机一般不装电流表,但也经常用钳形表测量。
电动机的电源上最好装设一只电压表和转换开关,以便对其三相电源、压进行监视。电动机的电源电压过高、过低或三相电压不平衡,特别是三相电源缺相,都会带来不良后果。如发现这种情况应立即停车,待查明原因,排除故障后再使用。
3. 注意电动机的振动、响声和气味
电动机正常运行时,应平稳、轻快、无异常气味和响声。若发生剧烈振动,
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