电动机 电动机（Motors）是把电能转换成机械能的设备，它是利用通电线圈在磁场中受力转动的现象制成，分布于各个用户处，电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机（电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速）。电动机主要由定子与转子组成。通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线（磁场方向）方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。 基本介绍　　电动机是一种旋转式机器[motor;poweroperated;motor-driven;electromotive]一，它将电能转变为机械能，它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子，其导线中有电流通过并受磁场的作用而使转动，这些机器中有些类型可作电动机用，也可作发电机用。它是将电能转变为机械能的一种机器。通常电动机的作功部分作旋转运动，这种电动机称为转子电动机；也有作直线运动的，称为直线电动机。电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦级到万千瓦级。电动机的使用和控制非常方便，具有自起动、加速、制动、反转、掣住等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。 发明过程　　电动机使用了电流的磁效应原理，发明这一原理的的是丹麦物理学家奥斯特1777年8月14日生于兰格朗岛鲁德乔宾的一个药剂师家庭。1794年考入哥本哈根大学，1799年获博士学位。1801～1803年去德、法等国访问，结识了许多物理学家及化学家。1806年起任哥本哈根大学物理学教授，1815年起任丹麦皇家学会常务秘书。1820年因电流磁效应这一杰出发现获英国皇家学会科普利奖章。1829年起任哥本哈根工学院院长。1851年3月9日在哥本哈根逝世。他曾对物理学、化学和哲学进行过多方面的研究。由于受康德哲学与谢林的自然哲学的影响，坚信自然力是可以相互转化的，长期探索电与磁之间的联系。1820年4月终于发现了电流对磁针的作用，即电流的磁效应。同年7月21日以《关于磁针上电冲突作用的实验》为题发表了他的发现。这篇短短的论文使欧洲物理学界产生了极大震动，导致了大批实验成果的出现，由此开辟了物理学的新领域──电磁学。　　1812年他最先提出了光与电磁之间联系的思想。1822年他对液体和气体的压缩性进行了实验研究。1825年提炼出铝，但纯度不高。在声学研究中，他试图发现声所引起的电现象。他的最后一次研究工作是抗磁性。他是一位热情洋溢重视科研和实验的教师，他说： 我不喜欢那种没有实验的枯燥的讲课，所有的科学研究都是从实验开始的 。因此受到学生欢迎。他还是卓越的讲演家和自然科学普及工作者，1824年倡议成立丹麦科学促进协会，创建了丹麦第一个物理实验室。1908年丹麦自然科学促进协会建立 奥斯特奖章 ，以表彰做出重大贡献的物理学家。1934年以 奥斯特 命名CGS单位制中的磁场强度单位。1937年美国物理教师协会设立 奥斯特奖章 ，奖励在物理教学上做出贡献的物理教师。 结构简介基本结构　　直流电动机采用八角形全叠片结构，不仅空间利用率高，而且当采用静止整流器供电时，能承受脉动电流和快速的负载电流变化。直流电动机一般不带串励绕组，适用于需要正、反转的自动控制技术中。根据用户需要也可以制成带串励绕组。中心高100～280mm的电动机无补偿绕组，但中心高250mm、280mm的电动机根据具体情况和需要可以制成带补偿绕组，中心高315～450mm的电动机带有补偿绕组。中心高500～710mm的电动机外形安装尺寸及技术要求均符合IEC国际标准，电机的机械尺寸公差符合ISO国际标准。冷却方式和结构、安装形式　　IC06：自带鼓风机的外通风；　　ICl7：冷却空气进口为管道，出口为百叶窗排风；　　IC37：即冷却空气进出口均为管道；　　IC611：全封闭带空气/空气冷却器；　　ICW37A86：全封闭带空气/水冷却器。并有多种派生形式，如自通风型、带轴向风机型、封闭型、空／空冷却器型等。 用途应用　　各种电动机中应用最广的是交流异步电动机（又称感应电动机）。它使用方便、运行可靠、价格低廉、结构牢固，但功率因数较低，调速也较困难。大容量低转速的动力机常用同步电动机（见同步电机）。同步电动机不但功率因数高，而且其转速与负载大小无关，只决定于电网频率。工作较稳定。在要求宽范围调速的场合多用直流电动机。但它有换向器，结构复杂，价格昂贵，维护困难，不适于恶劣环境。20世纪70年代以后，随着电力电子技术的发展，交流电动机的调速技术渐趋成熟，设备价格日益降低，已开始得到应用。电动机在规定工作制式（连续式、短时运行制、断续周期运行制）下所能承担而不至引起电机过热的最大输出机械功率称为它的额定功率，使用时需注意铭牌上的规定。电动机运行时需注意使其负载的特性与电机的特性相匹配，避免出现飞车或停转。电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦级到万千瓦级。电动机的使用和控制非常方便，具有自起动、加速、制动、反转、掣住等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。一般电动机调速时其输出功率会随转速而变化。 调速方法　　电动机的调速方法很多，能适应不同生产机械速度变化的要求。一般电动机调速时其输出功率会随转速而变化。从能量消耗的角度看，调速大致可分两种：①保持输入功率不变。通过改变调速装置的能量消耗，调节输出功率以调节电动机的转速。②控制电动机输入功率以调节电动机的转速。电机、电动机、制动电机、变频电机、调速电机、三相异步电动机、高压电机、多速电机、双速电机和防爆电机。 代表产品Y(IP44)系列异步电动机　　电动机容量从0.55～200kW，B级绝缘，防护等级IP44，达到国际电工委员会(IEC)标准，产品达到20世纪70年代末国际水平，全系列加权平均效率比JO2系列提高0.43%，年产量约2000万kW。Yx系列高效电动机　　该类电机由上海电器科学研究所组织电机行业研制成功，容量1.5～90kW，有2，4，6等3种极数。全系列电动机效率平均比Y(IP44)系列高3%左右，接近国际先进水平。适用于单方向运行，年工作时间在3000h以上。负载率大于50%的场合，节电效果显著。该系列电动机产量不高，年产量约1万kW。变极调速电机　　主要产品有在国内已批量生产的YD(90.45～160kW)，YDT(0.17～160kW)，YDB(0.35～82kW)，YD(0.2～24kW)，YDFW(630～4000kW)等8个系列产品，达到国际平均应用水平。电磁滑差调速电机　　中国已批量生产YCT(0.55～90kW)，YCT2(15～250kW)，YCTD(0.55～90kW)，YCTE(5.5～630kW)，YCTJ(0.55～15kW)等8个系列产品，达到国际平均应用水平，其中YCTE系列的技术水平最高，最有发展前途。 产品分类　　1．按工作电源分类根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。　　2．按结构及工作原理分类电动机按结构及工作原理可分为直流电动机，异步电动机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同布电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。3．按起动与运行方式分类电动机按起动与运行方式可分为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。　　4．按用途分类电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动机又分为电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。　　5．按转子的结构分类电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。　　6．按运转速度分类电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。 过载保护　　微型电动机的线圈通常是由很细的铜丝绕成，耐电流的能力较差。当电机负载较大或电机卡住时，流过线圈的电流会快速增加，同时电机温度急剧升高，铜丝绕阻极易被烧毁。如果能够在电动机线圈中串接高分子PTC热敏电阻，则会在电机过载时提供及时的保护功能，避免电机被烧毁。通常的保护电路如下图。热敏电阻通常被至于线圈的附近，这样热敏电阻更易于感受温度，使保护更加迅速有效。用于初级保护的热敏电阻通常选用耐压等级较高的KT250型热敏电阻，用于次级保护的热敏电阻通常选用耐压等级较低的KT60-B、KT30-B、KT16-B及片状电机。 使用寿命　　电动机的寿命与绝缘劣化或是滑动部的摩耗、轴承的劣化等造成的功能障碍等各项要素有关，大部分视轴承状况而定。轴承的寿命如下述，有机构寿命、润滑油寿命二种。轴承的寿命1、润滑油因热劣化的润滑油寿命　　2、运转疲劳造成的机械寿命　　电动机在绝大部分的情况下，因发热对于润滑油寿命的影响更甚于加在轴承上的负载重量对机械寿命的影响。因此，以润滑油寿命推算电动机寿命，对润滑油寿命影响最大的要因是温度，温度大幅地影响了寿命时间。 故障及原因　　1．电动机过热　　1)、电源方面使电动机过热的原因　　电源方面使电动机过热原因有以下几种：a、电源电压过高　　当电源电压过高时，电动机反电动势、磁通及磁通密度均随之增大。由于铁损耗的大小与磁通密度平方成正比，则铁损耗增加，导致铁心过热。而磁通增加，又致使励磁电流分量急剧增加，造成定子绕组铜损增大，使绕组过热。因此，电源电压超过电动机的额定电压时，会使电动机过热。　　b、电源电压过低　　电源电压过低时，若电动机的电磁转矩保持不变，磁通将降低，转子电流相应增大，定子电流中负载电源分量随之增加，造成绕线的铜损耗增大，致使定、转子绕组过热。　　c、电源电压不对称　　当电源线一相断路、保险丝一相熔断，或闸刀起动设备角头烧伤致使一相不通，都将造成三相电动机走单相，致使运行的二相绕组通过大电流而过热，及至烧毁。　　d、三相电源不平衡　　当三相电源不平衡时，会使电动机的三相电流不平衡，引起绕组过热。由上述可见，当电动机过热时，应首先考虑电源方面的原因。确认电源方面无问题后，再去考虑其他方面因素。　　2)、负载使电动机过热的原因　　负载方面使电动机过热原因有以下几种：　　a、电动机过载运行　　当设备不配套，电动机的负载功率大于电动机的额定功率时，则电动机长期过载运行（即小马拉大车），会导致电动机过热。维修过热电动机时，应先搞清负载功率与电动机功率是否相符，以防盲无目的的拆卸。　　b、拖动的机械负载工作不正常　　设备虽然配套，但所拖动的机械负载工作不正常，运行时负载时大时小，电动机过载而发热。　　c、拖动的机械有故障　　当被拖动的机械有故障，转动不灵活或被卡住，都将使电动机过载，造成电动机绕组过热。故，检修电动机过热时，负载方面的因素不能忽视。　　3)、电动机本身造成过热的原因　　a、电动机绕组断路　　当电动机绕组中有一相绕组断路，或并联支路中有一条支路断路时，都将导致三相电流不平衡，使电动机过热。　　b、电动机绕组短路　　当电动机绕组出现短路故障时，短路电流比正常工作电流大得多，使绕组铜损耗增加，导致绕组过热，甚至烧毁。　　c、电动机接法错误　　当三角形接法电动机错接成星形时，电动机仍带满负载运行，定子绕组流过的电流要超过额定电流，乃至导致电动机自行停车，若停转时间稍长又未切断电源，绕组不仅严重过热，还将烧毁。当星形连接的电动机错接成三角形，或若干个线圈组串成一条支路的电动机错接成二支路并联，都将使绕组与铁心过热，严重时将烧毁绕组。　　e、电动机接法错误　　当一个线圈、线圈组或一相绕组接反时，都会导致三相电流严重不平衡，而使绕组过热。　　f、电动机的机械故障　　当电动机轴弯曲、装配不好、轴承有毛病等，均会使电动机电流增大，铜损耗及机械摩擦损耗增加，使电动机过热。　　4)、通风散热不良使电动机过热的原因：　　a、环境温度过高，使进风温度高。　　b、进风口有杂物挡住，使进风不畅，造成进风量小　　c、电动机内部灰尘过多，影响散热　　d、风扇损坏或装反，造成无风或风量小　　e、未装风罩或电动机端盖内未装挡风板，造成电动机无一定的风路2.三相异步电动机不能起动的原因：　　1)、电源未接通2)、熔丝熔断3)、定子或转子绕组断路4)、定子绕组接地5)、定子绕组相间短路6)、定子绕组接线错误7)、过载或传动机械被轧住8)、转子铜条松动9)、轴承中无润滑油，转轴因发热膨胀，妨碍在轴承中回转10)、控制设备接线错误或损坏11)、过电流继电器调得太小12)、老式起动开关油杯缺油13)、绕线式转子电动机起动操作错误14)、绕线式转子电动机转子电阻配备不当15）、轴承损坏　　三相异步电动机不能起动因素很多，应根据实际情况及症状作详细分析、仔细检查，不能搞强行多次起动，尤其在起动时电动机发出异常声响或过热时，应立即切断电源，在查清原因且排除后再行起动，以防故障扩大。3.电动机带负载运行时转速缓慢的原因　　1)、电源电压过低2)、鼠笼转子断条3)、线圈或线圈组有短路点4)、线圈或线圈组有接反处5)、相绕组反接6)、过载7)、绕线式转子一相断路8)、绕线式转子电动机起动变阻器接触不良9)、电刷与滑环接触不良　　4．动机运转时声音不正常的原因　　1)、定子与转子相擦2)、转子风叶碰壳3)、转子擦绝缘纸4)、轴承缺油　　5)、电动机内有杂物6)、电动机二相运转有嗡嗡声5.电动机外壳带电原因：　　1)、电源线与接地线搞错2)、电动机绕组受潮，绝缘老化使绝缘性能降低3)、引出线与接线盒碰壳4)、局部绕组绝缘损坏使导线碰壳5)、铁心松弛刺伤导线6)、接地线失灵7)、接线板损坏或表面油污过多6．绕组式转子滑环火花过大原因　　1)、滑环表面脏污2)、电刷压力过小3)、电刷在刷内轧住4)、电刷偏离中性线位置7．电动机温升过高或冒烟的原因　　1)、电源电压过高或过低2)、过载3)、电动机单相运行4)、定子绕组接地5)、轴承损坏或轴承太紧6)、定子绕组匝间或相间短路7)、环境温度过高8)、电动机风道不畅或风扇损坏8．电动机空载或负载运行时电流表指针来回摆动的原因　　1)、鼠笼式转子断条2)、绕组式转子一相断路3)、绕线式转子电动机的一相电刷接触不良4)、绕线式转子电动机的滑环短路装置接触不良9．电动机振动的原因1)、转子不平衡2)、轴头弯曲3)、皮带盘不平衡4)、皮带盘轴孔偏心5)、固定电动机的地脚螺丝松动6)、固定电动机的基础不牢或不平10．电动机轴承过热的原因1)、轴承损坏2)、润滑油过多、过少或油质不良3)、轴承与轴配合过松走内圆或过紧4)、轴承与端盖配合过松走外围或过紧5)、滑动轴承油环轧或转动缓慢6)、电动机两侧端盖或轴承盖未装平7)、皮带过紧8)、联轴器装得不好 节能装置技术条件起草本标准由山东省经济贸易委员会、山东省质量技术监督局提出。　　本标准由山东能源标准化技术委员会归口。　　本标准起草单位：山东省产品质量监督检验研究院。　　本标准主要起草人：董强、刘玉珍、王锋、辛峰、卢金铎、高静、林蓝波、陈恒亮。　　标准号：DB37/T728－2007范围　　本标准规定了电动机节能装置的使用条件、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。　　本标准适用于额定电压660V及以下、额定电流600A及以下的电动机节能装置。术语和定义　　1、电动机节能装置：用在电动机输入之前，控制电动机节能运行的电器装置（不含变频器）。　　2、节电率相同工况、相同工作时间，使用电动机节能装置节约的电能量（kW h）与未使用电动机节能装置时消耗的电能量（kW h）的比值，用百分数表示。使用条件1)海拔：1000米及以下；　　2)环境温度：0℃~+40℃；　　3)相对湿度： 90%（+25℃时）；　　4)空气中无严重损坏绝缘和腐蚀金属的气体，无导电尘埃及易燃易爆的介质。 市场情况　　高效电机以Y系列交流异步电动机替代JO2型电机基本不受机型限制，因此，所有应用交流异步电动机的场合都可以用Y系列电机取代JO2系列电机。Yx系列电机的市场潜力受到其容量的制约。原则上，90kW以下的交流异步电动机可以由Yx系列的高效电机取代。90kW以下的交流异步电动机装机容量约占交流异步电动机总量的30%左右。　　近十多年来，中国政府致力于推广电动机调速技术，各行各业都在一定程度上采用了电动机调速。据石油、电力、建材、钢铁、有色、煤炭、化工、造纸、纺织等部门最近对企业抽样调查结果，石油、建材、化工行业电动机调速应用较好。在目前4亿kW的电机负载中，约有50%是负载变动的，其中的30%可以通过电机调速解决其负载变动问题。因此仅就目前的市场容量考虑，约有6000万kW的调速电机市场。中国各类电动机的装机容量已超过4亿kW，其中异步电动机约占90%，中小型电动机约占80%，拖动风机水泵及压缩机类机械的电动机约1.3亿kW。目前，中小型电动机已超过152个系列，842个品种，4000多个规格。近十多年来，机械工业等有关部门大力抓电动机的节电工作，组织领导了有关研究所及企业，先后设计制成多种节能电动机，并明令颁布淘汰63种高耗能电动机和推广24种节能电动机，取得了一定的成效。这些节能产品主要分成两大类：一类是提高电动机效率的高效电动机，另一类是调速电动机。 无刷电动机和有刷电动机　　无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。　　由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会象变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。中小容量的无刷直流电动机的永磁体，现在多采用高磁能积的稀土钕铁硼（Nd-Fe-B）材料。因此，稀土永磁无刷电动机的体积比同容量三相异步电动机缩小了一个机座号。近三十年来针对异步电动机变频调速的研究，归根到底是在寻找控制异步电动机转矩的方法，稀土永磁无刷直流电动机必将以其宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小等特点在调速领域显现优势。无刷直流电机因为具有直流有刷电机的特性,同时也是频率变化的装置,所以又名直流变频,国际通用名词为BLDC.无刷直流电机的运转效率,低速转矩,转速精度等都比任何控制技术的变频器还要好,所以值得业界关注.本产品已经生产超过55kW,可设计到400kW,可以解决产业界节电与高性能驱动的需求。　　1、全面替代直流电机调速、全面替代变频器+变频电机调速、全面替代异步电机+减速机调速；　　2、可以低速大功率运行，可以省去减速机直接驱动大的负载；　　3、具有传统直流电机的所有优点，同时又取消了碳刷、滑环结构；　　4、转矩特性优异，中、低速转矩性能好，启动转矩大，启动电流小；　　5、无级调速，调速范围广，过载能力强；　　6、体积小、重量轻、出力大；　　7、软启软停、制动特性好，可省去原有的机械制动或电磁制动装置；　　8、效率高，电机本身没有励磁损耗和碳刷损耗，消除了多级减速耗，综合节电率可达20%~60%，仅节电一项一年收回购置成本；　　9、可靠性高，稳定性好，适应性强，维修与保养简单；　　10、耐颠簸震动，噪音低，震动小，运转平滑，寿命长；　　11、没有无线电干扰，不产生火花，特别适合爆炸性场所，有防爆型；　　12、根据需要可选梯形波磁场电机和正旋波磁场电机。 注意事项　　（1）在拆卸前，要用压缩空气吹净电机表面灰尘，并将表面污垢擦拭干净。　　（2）选择电机解体的工作地点，清理现场环境。　　（3）熟悉电机结构特点和检修技术要求。　　（4）准备好解体所需工具（包括专用工具）和设备。　　（5）为了进一步了解电机运行中的缺陷，有条件时可在拆卸前做一次检查试验。为此，将电机带上负载试转，详细检查电机各部分温度、声音、振动等情况，并测试电压、电流、转速等，然后再断开负载，单独做一次空载检查试验，测出空载电流和空载损耗，做好记录。　　（6）切断电源，拆除电机外部接线，做好记录。　　（7）选用合适电压的兆欧表测试电机绝缘电阻。为了跟上次检修时所测的绝缘电阻值相比较以判断电机绝缘变化趋势和绝缘状态，应将不同温度下测出的绝缘电阻值换算到同一温度，一般换算至75℃。　　（8）测试吸收比K。当吸收比大于1.33时，表明电机绝缘不曾受潮或受潮程度不严重。为了跟以前数据进行比较，同样要将任意温度下测得的吸收比换算到同一温度。