穩(wěn)孚勒變頻電機的基本結(jié)構(gòu)
隨著電力電子技術(shù)及新型半導(dǎo)體器件的迅速發(fā)展,交流調(diào)速技術(shù)得到不斷的完善和提高,逐步完善的變頻器以其良好的輸出波形、優(yōu)異的性能價格比在交流電機上得到廣泛應(yīng)用。穩(wěn)孚勒變頻電機在標準環(huán)境條件下,以100%額定負載在10%~100%額定速度范圍內(nèi)連續(xù)運行,溫升不會超過該電機標定容許值的電機。穩(wěn)孚勒變頻技術(shù)實際是利用電機控制學(xué)原理,通過所謂的變頻器,對電機進行控制。用于此類控制的電機叫做變頻電機。常見的變頻電機包括:三相異步電機、直流無刷電機、交流無刷電機及開關(guān)磁阻電機等。
通常穩(wěn)孚勒變頻電機的控制策略為:基速下恒轉(zhuǎn)矩控制、基速以上恒功率控制、超高速范圍弱磁控制。
基速:由于電機運轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生反電動勢,而反電動勢的大小通常與轉(zhuǎn)速成正比。因此當(dāng)電機運轉(zhuǎn)到一定速度時,由于反電動勢大小與外加電壓大小相同,此時的速度稱為基速。
恒轉(zhuǎn)矩控制:電機在基速下,進行恒轉(zhuǎn)矩控制。此時電機的反電動勢E與電機的轉(zhuǎn)速成正比。又電機的輸出功率與電機的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速乘積成正比,因此此時電機功率與轉(zhuǎn)速成正比。
恒功率控制:當(dāng)電機超過基速后,通過調(diào)節(jié)電機勵磁電流來使電機的反電動勢基本保持恒定,以此提高電機的轉(zhuǎn)速。此時,電機的輸出功率基本保持恒定,但電機轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比例下降。
弱磁控制:當(dāng)電機轉(zhuǎn)速超過一定數(shù)值后,勵磁電流已經(jīng)相當(dāng)小,基本不能再調(diào)節(jié),此時進入弱磁控制階段。
電動機的調(diào)速與控制,是工農(nóng)業(yè)各類機械及辦公、民生電器設(shè)備的基礎(chǔ)技術(shù)之一。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)的驚人發(fā)展,采用“變頻感應(yīng)電動機+變頻器”的交流調(diào)速方式,正在以其的性能和經(jīng)濟性,在調(diào)速領(lǐng)域,引導(dǎo)了一場取代傳統(tǒng)調(diào)速方式的更新?lián)Q代的變革。它給各行各業(yè)帶來的福音在于:使機械自動化程度和生產(chǎn)效率大為提高、節(jié)約能源、提高產(chǎn)品合格率及產(chǎn)品質(zhì)量、電源系統(tǒng)容量相應(yīng)提高、設(shè)備小型化、增加舒適性,正以很快的速度取代傳統(tǒng)的機械調(diào)速和直流調(diào)速方案。
穩(wěn)孚勒變頻電機的應(yīng)用及優(yōu)勢
穩(wěn)孚勒變頻調(diào)速已經(jīng)成為主流的調(diào)速方案,可廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)無級變速傳動。特別是隨著變頻器在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)日益廣泛的應(yīng)用,變頻電機的使用也日益廣泛起來,可以這樣說由于變頻電機在變頻控制方面較普通電機的*性,凡是用到變頻器的地方我們都不難看到變頻電機的身影。
直線電機:機床上傳統(tǒng)的“旋轉(zhuǎn)電機+滾珠絲杠”進給傳動方式,由于受自身結(jié)構(gòu)的限制,在進給速度、加速度、快速定位精度等方面很難有突破性的提高,已無法滿足超高速切削、超精密加工對機床進給系統(tǒng)伺服性能提出的更高要求。直線電機將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動機械能,不需要任何中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)的傳動裝置。具有起動推力大、傳動剛度高、動態(tài)響應(yīng)快、定位精度高、行程長度不受限制等優(yōu)點。在機床進給系統(tǒng)中,采用直線電動機直接驅(qū)動與原旋轉(zhuǎn)電機傳動的大區(qū)別是取消了從電機到工作臺(拖板)之間的機械傳動環(huán)節(jié),把機床進給傳動鏈的長度縮短為零,因而這種傳動方式又被稱為“零傳動”。正是由于這種“零傳動”方式,帶來了原旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動方式無法達到的性能指標和優(yōu)點。
高速響應(yīng):由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應(yīng)時間常數(shù)較大的機械傳動件(如絲杠等),使整個閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)性能大大提高,反應(yīng)異常靈敏快捷。
精度:直線驅(qū)動系統(tǒng)取消了由于絲杠等機械機構(gòu)產(chǎn)生的傳動間隙和誤差,減少了插補運動時因傳動系統(tǒng)滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制,即可大大提高機床的定位精度。動剛度高由于“直接驅(qū)動”,避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現(xiàn)象,同時也提高了其傳動剛度。
速度快、加減速過程短:由于直線電動機早主要用于磁懸浮列車(時速可達500km/h),所以用在機床進給驅(qū)動中,要滿足其超高速切削的大進給速度(要求達60~100M/min或更高)當(dāng)然是沒有問題的。也由于上述“零傳動”的高速響應(yīng)性,使其加減速過程大大縮短。以實現(xiàn)起動時瞬間達到高速,高速運行時又能瞬間準停??色@得較高的加速度,一般可達2~10g(g=9.8m/s2),而滾珠絲杠傳動的大加速度一般只有0.1~0.5g。
行程長度不受限制在導(dǎo)軌上通過串聯(lián)直線電機,就可以無限延長其行程長度。
運動動安靜、噪音低。由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦,且導(dǎo)軌又可采用滾動導(dǎo)軌或磁墊懸浮導(dǎo)軌(無機械接觸),其運動時噪音將大大降低。
效率高。由于無中間傳動環(huán)節(jié),消除了機械摩擦?xí)r的能量損耗,傳動效率大大提高。
基本結(jié)構(gòu)
一、三相異步電動機的結(jié)構(gòu),由定子、轉(zhuǎn)子和其它附件組成。
(一)定子(靜止部分)
定子鐵心
作用:電機磁路的一部分,并在其上放置定子繞組。
構(gòu)造:定子鐵心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成,在鐵心的內(nèi)圓沖有均勻分布的槽,用以嵌放定子繞組。
定子鐵心槽型有以下幾種:
半閉口型槽:電動機的效率和功率因數(shù)較高,但繞組嵌線和絕緣都較困難。一般用于小型低壓電機中。 半開口型槽:可嵌放成型繞組,一般用于大型、中型低壓電機。所謂成型繞組即繞組可事先經(jīng)過絕緣處理后再放入槽內(nèi)。
開口型槽:用以嵌放成型繞組,絕緣方法方便,主要用在高壓電機中。
定子繞組
作用:是電動機的電路部分,通入三相交流電,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。
構(gòu)造:由三個在空間互隔120°電角度、隊稱排列的結(jié)構(gòu)*相同繞組連接而成,這些繞組的各個線圈按一定規(guī)律分別嵌放在定子各槽內(nèi)。
定子繞組的主要絕緣項目有以下三種:(保證繞組的各導(dǎo)電部分與鐵心間的可靠絕緣以及繞組本身間的可靠絕緣)。
)對地絕緣:定子繞組整體與定子鐵心間的絕緣。
)相間絕緣:各相定子繞組間的絕緣。
)匝間絕緣:每相定子繞組各線匝間的絕緣。
電動機接線盒內(nèi)的接線:
電動機接線盒內(nèi)都有一塊接線板,三相繞組的六個線頭排成上下兩排,并規(guī)定上排三個接線樁自左至右排列的編號為1(U1)、2(V1)、3(W1),下排三個接線樁自左至右排列的編號為6(W2)、4(U2)、5(V2),.將三相繞組接成星形接法或三角形接法。凡制造和維修時均應(yīng)按這個序號排列。
機座
作用:固定定子鐵心與前后端蓋以支撐轉(zhuǎn)子,并起防護、散熱等作用。
構(gòu)造:機座通常為鑄鐵件,大型異步電動機機座一般用鋼板焊成,微型電動機的機座采用鑄鋁件。封閉式電機的機座外面有散熱筋以增加散熱面積,防護式電機的機座兩端端蓋開有通風(fēng)孔,使電動機內(nèi)外的空氣可直接對流,以利于散熱。
(二)轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)部分)
三相異步電動機的轉(zhuǎn)子鐵心:
作用:作為電機磁路的一部分以及在鐵心槽內(nèi)放置轉(zhuǎn)子繞組。
構(gòu)造:所用材料與定子一樣,由0.5毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成,硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔,用來安置轉(zhuǎn)子繞組。通常用定子鐵心沖落后的硅鋼片內(nèi)圓來沖制轉(zhuǎn)子鐵心。一般小型異步電動機的轉(zhuǎn)子鐵心直接壓裝在轉(zhuǎn)軸上,大、中型異步電動機(轉(zhuǎn)子直徑在300~400毫米以上)的轉(zhuǎn)子鐵心則借助與轉(zhuǎn)子支架壓在轉(zhuǎn)軸上。
三相異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組
作用:切割定子旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢及電流,并形成電磁轉(zhuǎn)矩而使電動機旋轉(zhuǎn)。
構(gòu)造:分為鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子。
)鼠籠式轉(zhuǎn)子:轉(zhuǎn)子繞組由插入轉(zhuǎn)子槽中的多根導(dǎo)條和兩個環(huán)行的端環(huán)組成。若去掉轉(zhuǎn)子鐵心,整個繞組的外形像一個鼠籠,故稱籠型繞組。小型籠型電動機采用鑄鋁轉(zhuǎn)子繞組,對于100KW以上的電動機采用銅條和銅端環(huán)焊接而成。
)繞線式轉(zhuǎn)子:繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似,也是一個對稱的三相繞組,一般接成星形,三個出線頭接到轉(zhuǎn)軸的三個集流環(huán)上,再通過電刷與外電路聯(lián)接。
特點:結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,故繞線式電動機的應(yīng)用不如鼠籠式電動機廣泛。但通過集流環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子繞組回路中串入附加電阻等元件,用以改善異步電動機的起、制動性能及調(diào)速性能,故在要求一定范圍內(nèi)進行平滑調(diào)速的設(shè)備,如吊車、電梯、空氣壓縮機等上面采用。
(三)三相異步電動機的其它附件
端蓋:支撐作用。
軸承:連接轉(zhuǎn)動部分與不動部分。
軸承端蓋:保護軸承。
風(fēng)扇:冷卻電動機。
二、直流電動機采用八角形全疊片結(jié)構(gòu),不僅空間利用率高,而且當(dāng)采用靜止整流器供電時,能承受脈動電流和快速的負載電流變化。直流電動機一般不帶串勵繞組,適用于需要正、反電動機轉(zhuǎn)的自動控制技術(shù)中。根據(jù)用戶需要也可以制成帶串勵繞組。中心高100~280mm的電動機無補償繞組,但中心高250mm、280mm的電動機根據(jù)具體情況和需要可以制成帶補償繞組,中心高315~450mm的電動機帶有補償繞組。中心高500~710mm的電動機外形安裝尺寸及技術(shù)要求均符合IEC標準,電機的機械尺寸公差符合ISO標準。
檢查方法
起動前的檢查方法:
新的或長期停用的電機,使用前應(yīng)檢查繞組間和繞組對地絕緣電阻。通常對500V以下的電機用500V絕緣電阻表;對500-1000V的電機用1000V絕緣電阻表;對1000V以上的電機用2500V絕緣電阻表。絕緣電阻每千伏工作電壓不得小于1MΩ,并應(yīng)在電機冷卻狀態(tài)下測量。
檢查電機的外表有無裂紋,各緊固螺釘及零件是否齊全,電機的固定情況是否良好。
檢查電機傳動機構(gòu)的工作是否可靠。
根據(jù)銘牌所示數(shù)據(jù),如電壓、功率、頻率、聯(lián)結(jié)、轉(zhuǎn)速等與電源、負載比較是否相符。
檢查電機的通風(fēng)情況及軸承潤滑情況是否正常。
扳動電機轉(zhuǎn)軸,檢查轉(zhuǎn)子能否自由轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動時有無雜聲。
檢查電機的電刷裝配情況及舉刷機構(gòu)是否靈活,舉刷手柄的位置是否正確。
檢查電機接地裝置是否可靠。
行業(yè)標準
旋轉(zhuǎn)電機冷卻方法
起重冶金和屏蔽電機安全要求
電工術(shù)語旋轉(zhuǎn)電機
電工術(shù)語控制電機
電機產(chǎn)品型號編制方法
電機功率等級
牽引電機基本試驗方法
威斯特(上海)傳感器儀表有限公司的產(chǎn)品之一,其內(nèi)的變頻電機的品牌也有眾多。另外,還有做德國500個品牌,歐州300多個品牌,美國200多個品牌。ATOS阿托斯,HAWE哈威,ASCO阿斯卡,寶德BURKERT,F(xiàn)ESTO費斯托,BOSCH-REXROTH博世力士樂,意爾創(chuàng),TURCK圖爾克,P+F倍加福,BALLUFF巴魯夫,SICK施克,HIRSCHMAN赫斯曼,MURR穆爾,HYDAC賀德克,GSR,CROUZET高諾斯,E+H恩格斯豪斯,PILZ皮爾茲,MAHLE馬勒,HERION海隆,NORGREN諾冠,SCHMERSAL施邁賽,太陽SUN,SIEMENS西門子,STAUFF西德福,NEGELE耐格,EMG伺服閥,UNIVER,,KACON凱昆,VICKERS威格士,MAC,PARKER派克,MOOG穆格,AB,FAIRCHILD仙童,DENISON丹尼遜,ROSS,UE,MTS,德威爾,NOVO等。
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