马达培训资料.ppt

Motorknowledge Martin2012 08 20Version A Welcome 2 欢迎大家到来 请多多指教 Purpose 3 1 让大家了解电机的结构和工作原理 2 了解电机的分类及用途3 对电机有个比较客观的认识4 了解电机一些检测项目 电机的教学内容 4 1电机的知识简介2电机分类及结构3电机基本工作原理及旋转磁场的产生和特性4电机的检测5电机的质量控制 电机的知识简介 5 什么是电机 是指依据电磁感应定律实现电能和机械能转换或传递的一种电磁装置 电机包括电动机和发电机和变压器 我们这里讲的电机是指 电动机 俗称马达 英文单词为 Motor 电机在我们日常生活应用极其广泛 一般来说 只要能动的就有电机在工作 电能转化为机械能 而发电机 代号G 是将机械能转化为电能 两者之间是可逆的 电机的分类 6 1 按体积大小 可以分为巨型电机 大功率发电机 大型电机 中小型电机 微特电机 2 按工作电源划分 可以分为直流电机 DC 和交流电机 AC 和交直流两用电机 而交流电机又可分为单相电机 家电用 如我国市电220V 50HZ 和三相电机 工业用电 380V 电机的分类 7 3 按结构和工作原理 直流电机 异步电机 同步电机 1 直流电机又可分为有刷电机和无刷电机 A 有刷又可分为永磁直流电机和电磁直流电机 B 电磁直流电机又可分为 串励直流电动机 并励直流电动机 他励直流电动机 互励直流电动机 2 异步电动机又可分为感应电动机和交流换向器电动机 A 感应电机又可分为 三相异步电动机 单相异步电动机和罩极电动机B 交流换向器电动机又可分为 单相串励电动机 串激 交直流两用电动机 电机的分类 8 4 按起动与运行方式 电容起动式单相异步电动机 电容运转式单相异步电动机 电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机 5 按用途划分 驱动用电动机和控制用电动机 1 驱动用电动机 电动工具用电动机 钻孔 抛光 切割 和家电用电动机 电风扇 洗衣机 电吹风 2 控制用电动机又可分为伺服电动机和步进电动机 电机的组成结构 9 一 感应电机主要由定子组件 StatorAssembly 转子组件 rotorAssy 前后端盖组件组成 EndshieldAssy 定子组件 由定子铁芯 StatorStack 漆包线 Magnetwire 电子元器件 电容 capacitor 电感 inductance 保护器 protector 绑扎线 tiecord 槽纸 Slotinsulation 槽楔 Wedge 端板 Endinsulation 等组成 转子组件 主要由铁芯 rotorstack 轴 shaft 组成 转子为铁芯铸铝而成 diecastrotor 风扇 fan 端盖组件 端盖 轴承 滚动轴承bearing 鼠笼转子 10 鼠笼转子结构 电机结构 感应电机 感应电机的三维爆炸图 12 转子 端盖 轴承 定子 定子绕组 槽绝缘 螺钉螺母弹垫 波形垫圈 简单感应电机内部结构 14 二 串激电机主要由转子组件 Armature 定子组件 Stator 碳刷组件 支架组件 bracket 或端盖组件组成 转子组件 由轴芯 转子铁芯 换向器 commutator整流子 槽纸 漆包线 电子线 槽楔组成 定子组件 由定子铁芯 槽纸 线架 bobbin 漆包线 电子元器件 电容 电感 保护器 接插件 端子terminal 等组成 支架组件 主要由支架 轴承组成 刷架 刷握 碳刷等转子与定子之间通过碳刷连接 定子与转子与支架通过螺钉来连接 电机的组成结构 串激电机应用广泛 15 串激电动机特点1 可交流 直流两用 2 转速高 一般8000 35000转 分 3 调速方便 调压调速 且转速与电源频率无关 4 启动转矩大 4 6倍额定转矩 5 机械特牲较软 过载能力强 6 体积小 用料省 7 不足 碳刷和换向器有磨损 换向火花 电磁干扰等主要用途1 电动工具 电钻 角磨 电锯 砂光机 电刨 2 园林工具 割草机 修枝剪 电链锯 3 医疗器械 牙床机 4 家用电器 吸尘器 电吹风 榨汁机 滚筒洗衣机 Why 16 电机结构 吸尘器用串激电机 CarbonBrushandHolder Armature Stator Fan Bearing Windings Commutator diffuser TCO Fancover Shell 电机常用材料 17 轴芯 A3钢 45钢或GrNi钢 一般采用调质或淬火处理 定转子铁芯 常用材质有矽钢片 硅钢片 冷轧板 铁板槽纸 常用材质有聚酯薄膜 DMD NHN 青稞纸槽栔 常用有橡胶 聚酯薄膜 含氧玻璃布纤维板 红钢纸漆包线 常用材质有铜 铝 铜包铝换向器 主要成分为铜和电木粉 另外还含有少量的银碳刷 主要由碳粉 沥青或树脂 粘接剂组成 另为了增加导电性 还增加了少量的铜和银粉 端盖或支架 主要材质有铝 铁 工程塑料 PPS PA66 轴承分为滚动轴承 滑动轴承 材质有铜基 铁基 铜铁基 电机常用漆包线 18 电机常用漆包线 19 电机基本工作原理及旋转磁场的产生和特性 20 感应电动机的运转原理 电机通以交流电后 产生交变的旋转磁场 切割转子导条 使转子导条中产生感应电流 感应电流在旋转磁场的作用下 产生切向力 使转子转动起来 必要条件 1 交变的旋转磁场2 切割转子导条 对定子绕组的反作用 感应电动机的运转原理 转子的转动示意图 右手定则 发电机 左手定则 电动机 感应电动机的运转原理 交流电通入定子绕组 旋转磁场 n 60f p 转子导条切割磁力线 电磁感应原理 转子导条产生感应电动势 转子导条产生感应电流 转子导条受电磁力和转矩 转子转动 在定子和转子的气隙内 转子导条是闭合的 F B i l e B l v 感应电机转子转动的原理 电机基本工作原理及旋转磁场的产生和特性 24 二 串激电机1 定子绕组通过定子铁心建立激磁磁场 2 电枢绕组与激磁绕组串联 激磁电流与电枢电流相同 If Ia 3 电压平衡公式 U E Ia Ra Rf UbE 电枢绕组感应电势 Ra 电枢绕组电阻 Rf 激磁绕组电阻 Ub 碳刷与换向器间电压降4 感应电势5 电磁转矩6 转速 串激电机的换向 25 电机的换向不是指转向换向 而是指电流的换向 右图可以简要说明串激电机的换向 换向周期很短 约为T 0 0001 0 0002秒 短时间的换向比较困难 最容易产生火花 换向火花的等级 26 我国电机基本标准规定了右图所示的五种火花等级 小家电用电机一般要求火花等级不大于11 2 电机的检测项目 27 性能测试 空载性能 转向 左旋 CCW 和右旋 CW 空载电流 空载功率 空载转速 火花 环火 噪音 dB 振动 um s或mm s 低压起动安全测试 耐压测试 绝缘测试 过载测试 潮态测试尺寸测量 轴伸 游距 虚位 电机总长负载性能测试 负载电流 负载功率 负载转速 扭矩 N m 功率因素非正常测试 短期寿命测试 长期寿命测试其它测试 叠落测试 螺钉扭力测试 引出线拉脱力测试 塑料支架冲击测试 焦耳 温升测试 堵转测试 寿命测试 耐久测试 电机的防护等级 IPxx 28 采用标准GB4942 1IEC 电机防护等级 第一位数字 的分级和它的定义具体说明如下 0无防护没有专门的防护1防护大于50mm的固体能防止直径大于50mm的固体异物进入壳内 能防止人体的某一大面积部分 如手 偶然或意外地触及壳内带电或运动部分 但不能防止有意识地接近这些部分2防护大于12mm的固体能防止直径大于12mm的固体异物进入壳内 能防止手指触及壳内带电或运动部分 3防护大于2 5mm的固体能防止直径大于2 5mm的固体异物进入壳内 能防止厚度或直径大于2 5mm的工具 金属线等触及壳内带电或运动部分 4防护大于1mm的固体能防止直径大于1mm的固体异物进入壳内 能防止直径或厚度大于1mm的导线或片条触及壳内带电或运转部分 5防尘能防止灰尘进入达到影响产品正常运行的程度 完全防止触及壳内带电或运动部分 6尘密能完全防止灰尘进入壳内 完全防止触及壳内带电或运动部分 电机的防护等级 IPxx 29 电机防护等级 第二位数字 的分级和定义0无防护没有专门的防护1防滴垂直的滴水应不能直接进入电机内部215 防滴与铅垂线成15 角范围内的滴水 应不能直接进入电机内部3防淋水与铅垂线成60 角范围内的淋水 应不能直接进入电机内部4防溅任何方向的溅水对电机应无有害的影响5防喷水任何方向的喷水对电机应无有害的影响6防海浪或强加喷水猛烈的海浪或强力的喷水对电机应无有害影响7浸水电机在规定的压力和时间下浸在水中 其进水量应无有害影响8潜水电机在规定的压力下长时间浸在水中 其进水量应无有害影响电机常用的防护等级有IP11 IP21 IP22 IP23 IP44 IP54 IP55等 电机的相关标准 30 1 IEC60034 1 EN60034 1旋转电机基本技术要求2 EN60529电机外壳防护等级3 IEC60072旋转电机的尺寸和额定功率4 EN50262出线孔螺纹尺寸5 EN50347标准尺寸和功率值UL相关标准UL1004 UL1017 GB T70 1 2000内六角圆柱头螺钉GB T93 1987标准型弹簧垫圈GB T230 1 2004金属洛氏硬度试验第1部分试验方法GB T1800 4 1999极限与配合标准公差等级和孔 轴的极限偏差表弹GB T1958 2004产品几何量技术规范 GPS 形状和位置公差检测规定GB T2423 5 1995电工电子产品环境试验第二部分 试验方法试验Ea和导则 冲击GB T2423 10 1995电工电子产品环境试验第二部分 试验方法试验Fc和导则 振动 正弦 GB T2423 17电工电子产品基本环境试验规程试验Ka 盐雾试验方法GB T3077 1999合金结构钢GB T4942 1 2006旋转电机整体结构的防护等级 IP代码 分级 电动机的主要性能指标 31 1 空载输入电流 是指电机在额定工作电压 额定电源频率 额定电容下 空载运行 轴上输出功率为零 情况下 流入电动机的电流称为空载电流 单位 A或mA 2 空载输入功率 是指电机在额定工作电压 额定电源频率 额定电容下 空载运行 轴上输出功率为零 情况下 输入电动机的功率 这部分功率消耗主要表现在磁场储能 定 转子绕组铜耗和铝耗 交变磁通在铁芯损耗 通风 轴承磨擦产生机械损耗 单位 W 瓦 3 负载输入电流 是指电动机在额定工作电压 额定电源频率 额定电容 带额定负载运行在额定转速下 所输入电机的电流 单位 A或mA 4 额定输出功率 是指电动机在额定电压 额定电源频率 额定电容 带额定负载运行在额定转速下 轴伸所输出的有功功率 单位 W 瓦 电动机的主要性能指标 32 5 温升 指电动机在特定测试条件下运行 内部绕组与铁芯部分的温度相对于测试环境温度的升高值 目前较常用的测试温升方法为温度计法 埋置热电偶法及电阻法 6 噪音 电机噪音可分为机械噪音和电磁噪音 机械噪音通常由电机装配不良定 转子摩擦及轴承声等形成 电磁噪音通常由定 转子气隙不均匀或磁场过于饱和造成 定 转子气隙不均匀受装配零部件同轴度的影响较大 磁场过于饱和受所设计功率较大电机的材料限制造成 噪音用分贝dB表示 7 电机的热分级 绝缘等级 电机的绝缘等级 33 定义 电机在规定工况下长期 连续运行不影响绕组绝缘寿命的最高温度级别温度 摄氏度 Y90A105E120B130F155H180200200220220250250 电机的绝缘等级 34 1 工作绝缘 设备正常工作所需的绝缘 2 基本绝缘 对防电击提供基本保护的绝缘 3 附加绝缘 除基本绝缘以外另施加的独立绝缘 用以保护在基本绝缘一旦失效时仍能防止电击 4 双重绝缘 由基本绝缘加上附加绝缘构成的绝缘 5 加强绝缘 一种单一的绝缘结构 在本标准规定的条件下 其所提供的防电击的保护等级相当于双重绝缘 电动机的五大指标 35 1 最大转矩 表明电动机的过载能力 2 起动转矩 表明电动机的带载能力 3 温升 表明电动机长期 周期 短时 工作温度达到恒定时的温度升高值 4 效率 电机的输出功率与输入功率的比值 P2 P15 功率因数 电机的有功功率 输入功率 与无功功率的比值 Cos 电机常见异常问题 36 1 噪音a 电磁噪音 单机噪音 电机气隙不均匀 转子外圆圆柱度精度低 转子轴孔偏心 端盖轴承室同心度不好 转轴轴向窜动量过大 整机噪音 电机噪音值在某一频段存在峰值 此噪音峰值频段与整机固有频率相接近或重合 形成共鸣 共振和整机噪音 b 机械噪音 轴承损坏 扫膛 气隙间有异物 有毛刺 漆瘤 电机常见异常问题 37 2 不转温度保护器不复位 绕组断路 绕组匝间烧毁 卡死 3 耐压 俗称漏电 绕组端部漆包线碰铁芯或机壳 引出线线皮受损 线芯碰机壳 电机定子槽毛刺划穿槽绝缘纸 造成漆包线碰铁芯 4 转速慢线圈短路 球型滑动轴承失油5 轴流风扇晃动大电机转轴径向跳动大 电机常见异常问题 38 6 换向火花机械性火花 1 转子平衡不好或装配不好 造成转子振动2 换向器偏心 圆度差 光洁度不好3 弹簧压力不合适4 碳刷与换向器接触不好5 碳刷与刷盒配合不好6 碳刷材料