潜水电机原理及结构

1、三相异步电动机石家庄强大机电设备制造有限公司咼杰i 1、i 2、 3、i 4、课程内容三相异步电动机的结构与工作原理三相异步电动机的机械特性及主要技术参数潜水三相异步电动机的基本知识矿用增安型潜水电动机电动机的分类交流电动机r异步电动机机同步电动机机鼠笼式绕线式电动机I直流电动机 他励、异励、串励、复励三相异步电动机的特点三相异步电动机具有结构简单、制造、使 用、维护方便，运行可靠等优点，因而广泛用于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备、矿山机械、轻工机械及农用机械等。电力传动机械中有90 %左右是由异步电动机驱动，其用电量约占总用电量的50 %以上。三相异步电动机三相异步电动机定子绕

2、组异步电动机转动演示2.实验e = B vf = Bdd线绕式鼠笼式鼠笼转子鼠笼转子定子z转子导体定子绕组（三相）机座3.三相异步电动机的原理定子绕组通电：产生旋转磁场转子：在旋转磁场作用下, 片生感应电动势、电流 4通电导体在磁场中，将受到电磁力而转动规定：电流为正时，从A、B、C 流进(x), X、Y、Z出()电流出iA = Im sin co/iB = Im sin 伽-120。) ic = Im sin (cor-240)lclA )( lB(x)电流入N合成磁场方向:向下cot = 6032 120。cot = 180旋转磁场的旋转方向V（相序旋转磁场的旋转方向V（相序三相异步机转动

3、原理在定子绕组通入三相交流电转子与旋转磁场 产生相对运动， 产生感应电动势、 电流7 将受到电磁另以兀V甬速度 转动旋转磁场的旋转方向V（相序改变电机的旋转方向：换接其中两相。旋转磁场的转速大小旋转磁场的转速大小一对极时，一个周期，旋转磁场在空间转过360。o 则同步转速（即旋转磁场的速度）为：nl = 60 f （转/分）二对极时，一个周期，旋转磁场在空间转过180。o 则同步转速（即旋转磁场的速度）为：60 z （转/分）360 推广：P对极时，一个周期，旋转磁场在空间转过 则同步转速（即旋转磁场的速度）为：W （转/分）T （转/分）极对数每个电流周期 磁场转过的空间角度同步转速（几=5

4、0 Hz ）P = 1360 3000 （转/分）P = 2180 1500 （转/分）p = 3120 1000 （转/分）p 二 490 750 （转/分）可见:旋转磁场转速必与频率A和极对麹有关。电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速（即转子转速）:H电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致,但=异步电动机提示:如果n nx=转子与旋转磁场间没有相对运动 =无转子电动势（转子导体不切割磁力线）=无转子电流= 无转矩转差率(s)的概念：转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即:X100%丿异步电机运行中：s = 19%电动机起动瞬间：n = 0, s = 1 (转差率最大)2转子转

5、动原理定子三相绕组通入三相交流电=旋转磁场“0 =型1 （转/分）P=切割转子导体右手定则感应电k动势E20感应电流厶1左手定则旋转磁场匸 电磁转矩T二、三相电动机的机械特性 卩=/(S)由以上公式得特性曲线:ST这种能力称为自适应负载能力。电动机的自适应负载能力电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整,直至新的平衡。此过程中，12 ? 时，厶丁=电源提供的功率自动 增加。自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要 特点。（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大 油门，才能带动新的负载。）三个重要转矩（1）额定转矩7；:电机在额定电压下，以额 定转速nN运行，输出额 定功率PN时，电机

6、转轴 上输出的转矩。Tn = 9550271 nNPn （千瓦）（转/分）60（牛顿米）（2 ）最大转矩Tmax:电机带动最大负载的能力。如果7； Rax电机将会 因带不动负载而停转。Aax= TK Tmax 二 KU；2X2。1= KU；过载系数:三相异步电动机九=182.2注意：(1)三相异步机的和电压的平方成正比，所 以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。(2)工作时，一定令负载转矩T 50mm防护颗粒12nm防护颗粒2. 5rrm防护颗粒1nm防尘B012345无防护防滴15防水防淋水防澱水防喷水678防海浪防浸水潜水11功率因数由于电动机是感性负载，定子电路中的电流和电压之间

7、将产生相位差,因此必须考虑功率因数。铭牌上标出的cose是指额定运行情况下定子电路的功率因数。三相异步 电动机工作在额定负载下的功率因数约为070.9,而在空 载情况下，功率因数只有0203。因此，使用电动机时应 尽量缩短空载或轻载运行的时间，以获得较高的功率因数 而达到节能的目的。另外，合理选择电动机的容量对提高 功率因数也十分重要。潜水三相异步电动机潜水电动机1.特点与潜水泵组成机组，潜入水中工作，具有体积小，重量 轻，启动前不需引水，不受吸程限制，不需另设泵房，安装使 用方便、性能可靠、效率较高、价格低廉、节约投资等优点。2、分类厂低压潜水电动机（电压220V、380V、660V）（功率

8、在300400kW以下） 按电压V高压潜水电动机（电压3000V、6000V. 10000V） J（功率在300400kW以上至3000kW ）按结构充水式充油式屏蔽式干式充水式潜水三相异步电动机电机采用充水密封结构，内腔充满洁净清水或防锈润滑液（防锈缓蚀剂）。3、技术条件1电动机应完全浸入水中立式使用，电动机最高位 置在动水位以下，最低位置距井底不得小于5m。最大潜 入深度一般不大于70m。2、水质一般为地下水，水中含砂量不得大于0.01% （重量比）o3、水温不超过+20Co4、水质没有较强的化学腐蚀性、共PH值应在6.5 8. 5范围内。5、当电动机在水池中或在超过规定的井径中使用 时，

9、可加吸水罩。吸水罩应将电动机和第一，二级泵包 括在内。4、结构和主要部件止推轴和调节囊（1）上导轴承作用：支撑转子，连 接电机与泵材质：上导轴承座：HT200轴瓦：铅青铜（ZQPb25-5）碳素石墨（M120D）(2)转子I轴轴材质一般为40Cr或45调质处理。轴套材质20#镀铅或3Cr13转子铁心IIa平衡环材质为45,用于转子动平衡试验时去重。动平衡试验按G6. 3级校正。允许的不平衡量m (g)m二 MxGx X103 (g)式中:2 nxrxnm一允许不平衡量，单位gG-转子的平衡精度等级，单位mm/s；r一转子的校正半径，单位mm； n一转子的转速，单位r/min。b转子冲片冲片由厚

10、度为0. 5mm的硅钢片冲裁而成转子冲片的技术要求冲片由厚度为0. 5mm的硅钢片冲裁而成，其技术要求如下：1）冲片内、外圆和转子冲片的轴孔尺寸为8级精度，而且定子冲 片外圆对内圆的同轴度允差为8级。2）冲片断面上的毛刺应小于0. 05nmo3）冲片进行绝缘处理（涂硅钢片漆，目的是为了减少铁心涡流损 耗）。C导条、端环材质均为T2,导条穿过硅钢片周围的小孔，两端与铜端环焊接，组成闭合回路。(3)定子定子绕组引出电缆止口环焊接在机壳两端，用于和上下导轴承连接材质:20#机壳材质：Q235-A (A3)定子铁心由硅钢片叠压而成，硅钢片技术要求同转子冲片。定子绕组定子绕组采用聚乙烯（交联聚乙烯）尼龙

11、护套耐水绕组线尼龙层 聚乙烯层绞合铜芯线尼龙陰聚乙烯层耐水线绝缘层材质温升聚乙烯45K交联聚乙烯60KSYN型QYN型(5)滑板(4)下导轴承轴瓦1与上导轴承共同对转 子起径向支撑作用下导轴承座零件 名称材质轴瓦ZQPb25-5, M120D上止推 轴承ZQSn5Pb5Zn5+2.5%Ni,DAP (邻苯二甲酸二丙酯)下导 轴承座HT200(5)滑板ab采用3C门3淬火处理材质滑板座滑板片HT200Ferdbestos LA7滑板片与滑板座用D-8-5 胶粘接牢固，滑板片表面 应平整，不得磕碰。(6)止推轴承整体式止推轴承轴承类型分块式调心式止推轴承整体式止推轴承材质ZQSn5Pb5Zn5+2

12、.5%NiDAP(邻苯二甲酸二丙酯)用于机座号250 电机的承载力25000N1000015000N分块式调心式止推轴承止推轴承工作图转子通过轴末端的键和锁母与滑板相连，上止推轴承和止推轴承对滑板 起轴向约束，转子在工作时有0. 30.5询的窜量。5.潜水电动机的选型（D根据现场井径、扬程或所配带潜水泵选择合适的机座号和 功率；（2）如工作在水池或其它超过规定的井径中，需加装吸入罩；（3）如介质含砂量较高（0.05%-0. 1%以上）时，可采用机械密 封或组合密封方式（机封+油封）；（4）如介质温度较高，可采用交联聚乙烯或其他耐高温的绕组 线或适当增加功率等级；在低于0度时可在电机内加防冻液；

13、（5）如工作在腐蚀性介质中（如海水），可改变外露部件的材 质以适应相应的介质；（6）现场要求非竖直方向使用时，可选用立卧两用电机；（7）由于电机为水冷，故在高海拔地区使用时不必降容使用。5.潜水电动机的安装使用注意事项（1）下井前检查a检查各连接部位是否可靠，紧固件是否有松动现象，引 出电缆和动力电缆有无破损；b旋开放气螺钉和注水螺钉，注入洁净的清水，边注水边 转动转子，以便排净电机内部空气。注水时一般要将电机竖 直，一定要注满清水（尤其对于内装式机封要特别注意）；c检测电机绝缘，其值不低于40MQ （绕组线、引出缆）， 引出缆与动力缆接头不低于500MQ （380V电机，浸水6h, 500V

14、 摇表）；d瞬间通电确定电机转向（对于低压小功率电机，高压电 机须测相序）e泵、电机合装，注意保护电缆;（2）机组下井a检查电机是否漏水；b下井时随时摇测对地绝缘，不小于40MQ；c注意动力电缆应牢固固定，应在电缆槽内通过扬水管法d电机用于河、渠、池等时应接地。（3）电机的起动a、机组下井安装完毕，仁于40M Q ；全压起动条件1. 电机容量不大于10%15% 主变压器容量；2、起动过程中压降不大于 15%额定工作电压。b、电机可全压（直接）或（4）运行a应有专人监护现场工况（水位、水质、电流、温度等）；b每次开车前和停车后，应测定其冷、热态绝缘电阻，如 热态电阻小于0.5MQ,应停车检修。（

15、5）存放a电机存放时应将内部水放干净；b 一般应竖立存放。7.温度监控的原理两Cu50电阻工作方式为一用一备，正常情况下只有一个工作。以使用左侧Cu50电阻为例，PK P2间电阻值为R1, P2、P3间电阻值 为R2,则Cu50的实际电阻值为R1-R2,这样可抵消电缆的电阻，所得Cu50 的实际电阻值与电缆长度无关。在实际应用中只须将三根引出线接到仪表的相应端子上可直接显示 出电机工作温度。增安型潜水电动机摘自 GB38363-2000. GB3836.2-2000摘自 GB38363-2000. GB3836.2-20001名词解释增安对在正常运行条件下不会产生电弧或火花的电气设备进一步采取

16、措施提高其安全程度防止电气设备产生危险温度电弧和火花的可能性的防爆型式。电气 设 备的一种防爆型式，其外壳能够承受通过外壳任何接合面或结构间隙渗透到外壳内部的可燃性混 合物在内部爆炸而不损坏，并且不会引起外部由一种、多种 气体或蒸汽形成的爆炸性环境的点燃。防爆标志的含义防爆型产品的外壳上一般有以下标志E x d II C T6摘自 GB38363-2000. GB3836.2-2000含义代号含义代号含义Ex中国及国际电工委员 会防爆标志UL、FM美国EEx欧共体E德国/IEC （国际电 工委员会）AD意大利MS、AE法国FLP英国第2位编码代号防爆型式国家标准防爆措施适用区域d隔爆型GB38

17、36. 2隔离存在的点火源1, 2e增安型GB3836.3设法防止产生点火源1, 2i a本安型GB3836. 4限制点火源的能量0, 1, 2i b本安型GB3836. 4限制点火源的能量1, 2P正压型GB3836. 5危险物质与点火源隔开1, 20充油型GB3836. 6危险物质与点火源隔开1, 2q充砂型GB3836. 7危险物质与点火源隔开1, 2n无火花型GB3836. 8设法防止产生点火源2m浇封型GB3836. 9设法防止产生点火源1, 2h气密型GB3836. 10设法防止产生点火源1, 2s特殊型DIP粉尘防爆型用于爆炸性粉尘环境，前面无须加Ex等标志危险场所区域划分0 在

18、正常情况下,爆炸性气体混合物连续或长时间存在的场所。1 在正常情况下,爆炸性气体混合物有可能出现的场所。2 在正常情况下爆炸性气体混合物不可能出现，仅仅 在不正常情况下，偶尔出现的场所。第3位编码代号含义I煤矿、井下用电设备II工厂用电设备第4位编码II类爆炸性气体环境的分级，有A、B、C三类类别代表性 气体最小引爆 火花能量最大试验安 全间隙mm最小点燃 电流比A丙烷0. 28mJ$0.90.8B乙烯0. 06mJ0. 5-0. 90. 45-0. 8C氢气0. 019mJW0. 5T2300乙快、乙烯等47种300T3300T2200汽油、丁烯醛等36种200T4200T135乙醛、四氟乙烯等6种135T5135T100二硫化碳100T6100T 285硝酸乙酯和亚硝酸乙酯85矿用增安型潜水电动机Exe I MAMA为煤矿安全认证标志2.增安型潜水电动机的结构r下隔爆套止推轴承YZQ4