因此异步电机在工业中得到了广泛的应用。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。
3、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,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)。
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。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。
它是量化电动机拖动负载能力的重要的指标,也是电机选型时必须提供的参数要求。正确选择电动机容量的原则,应在电动机能够胜任生产机械负载要求的前提下,经济合理地决定电动机的功率。若功率选得过大,设备投资增大,造成浪费,且电动机经常欠载运行,效率及交流电动机的功率因数较低;反之,若功率选得过小,电动机将过载运行,造成电动机过早损坏。
决定电动机主要功率的因素有三个:1)电动机的发热与温升,这是决定电动机功率的主要因素;2)允许短时过载能力;3)对异步鼠笼型电动机还要考虑起动能力。首先具体生产机械根据其发热、温升及其负载要求,计算并选择负载功率,电动机再根据负载功率、工作制、过载要求预选额定功率。
因此工作制也是必要提供的要求之一,若无要求则默认按常规的S1工作制处理;有过载要求的电机也需要提供过载倍数及相应运行时间;异步鼠笼型电机驱动风机等大转动惯量负载时,还需要提供负载的转动惯量及起动阻力矩曲线图来校核起动能力。
电动机的额定功率预选好后,还要进行发热、过载能力及必要时的起动能力校验。若其中有一项不合格,须重新选择电动机,再进行校核,直到各项都合格为止。以上关于额定功率的选择是在标准环境温度为40℃前提下进行的。
此外功率一定时,电机转矩与转速成反比。例如提升机电机,需要频繁正反转且转矩很大,转速就很低,电机体积庞大,价格昂贵。当电机转速较高时,还需考虑电机的临界转速。这个转速等于转子的固有频率。当转速继续增大,接近2倍固有频率时振幅又会增大,当转速等于2倍固有频率时称为二阶临界转速,依次类推有三阶、四阶等临界转速。
转子如果在临界转速下运行,会出现剧烈的振动,而且轴的弯曲度明显增大,长时间运行还会造成轴的严重弯曲变形,甚至折断。电机的一阶临界转速一般在1500转/分以上,故而常规低速电机一般不考虑临界转速的影响。反之,对2极高速电机,额定转速接近3000转/分,则需考虑该影响,需避免让电机长期使用在临界转速范围。
一般来说,提供了驱动的负载类型、电机的额定功率、额定电压、额定转速便可以将电机大致确定下来。但如果要优化地满足负载要求,这些基本参数就远远不够了。还需要提供的参数包括:频率,工作制,过载要求,绝缘等级,防护等级,转动惯量,负载阻力矩曲线,安装方式,环境温度,海拔高度,户外要求等,根据具体情况提供。
电机的七种节能方案电动机耗能表现主要在以下几方面:一是电机负载率低。由于电动机选择不当,富裕量过大或生产工艺变化,使得电动机的实际工作负荷远小于额定负荷,大约占装机容量30%~40%的电动机在30%~50%的额定负荷下运行,运行效率过低。