电动机electric motor
利用磁场与载电流导体间的相互作用把电能转换为机械能的动力机,俗称马达。主要的部件有定子和转子,通常这两部件都装有绕组。
发展简史 1821年英国法拉第(Michael Fara-day)制定的使带电导体围绕直立磁铁旋转的实验模型是近代电动机的“雏型”。1860年意大利帕奇诺基(Antonio Pacinotti)发明的具有环形电枢的直流电动机基本上具备了现代直流电动机的结构形式。1873年比利时出生的法国工程师格喇姆(ZenobeTheophile Gramme)制造了有商品价值的直流电动机。1885年意大利弗拉里斯(Galileo Ferraris)建立了两相电流构成旋转磁场的理论并制作了两相异步电动机。1888年南斯拉夫出生的美国发明家特斯拉(Nikola Tesla)发明了交流电动机,成为现代电动机的原型。
类型 有同步电动机、直流电动机和异步电动机等类型。农业机械电力拖动主要采用异步电动机。
同步电动机 依赖转子的直流磁场和定子交流旋转磁场相互作用产生转矩,运行稳定性高,转速不随负载变化,可通过调节励磁电流在超前功率因数下运行,效率高。主要用于大、中功率要求恒速运转的机械拖动,如大、中型水泵、鼓风机等。
直流电动机 其励磁和电枢电流均用直流电,便于平滑调速,过载能力大,但制造成本高,维护较复杂。主要用于需要宽广调速范围的场合和要求特殊运行性能的自控系统中。
异步电动机 基于定子交流旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生转矩。具有结构简单,使用维护方便,运行可靠等特点。其成本仅及同功率、同转速直流电动机的1/2~1/3。
类型与系列 常用三相交流异步电动机按转子绕组型式分为笼型和绕线型两类。前者结构简单牢固,小功率电动机多属此类。电动机定子绕组引线接通三相交流电后,产生旋转磁场。这时转子笼条产生感应电流,感应电流与旋转磁场相互作用,使电动机转子产生转矩而旋转。后者可在转子回路中通过集电环和电刷外接附加电阻以改善启动及调速性能,多用在中功率以上交流拖动系统中。三相异步电动机系列可分为三类:❶基本系列,为一般用途,在工农业中使用量大面广。
❷派生系列,为适应拖动系统和环境条件某些特殊要求而设计成具有不同性能的电动机。
❸专用系列,为适应某些机械配套的特殊需要而设计。
微型异步电动机 功率在1千瓦以下的电动机,又称微电机。农业中主要采用三相、单相微型异步电动机,功率为8~750瓦。其结构简单,成本低,噪声小,对无线电系统干扰小。微型三相异步电动机的结构与封闭式小型通用系列三相异步电动机类似。微型单相异步电动机的定子具有主绕组(工作绕组)和副绕组(起动绕组)。两类电动机的铁芯冲片常可通用。
选型 异步电动机的主要技术指标如额定功率、额定转速、额定电压、效率、功率因数、启动电流、启动转矩和最大转矩,是选型的依据(见表)。额定功率是电动机在额定转速时的机械输出功率,表示长期使用的最大功率。对在不同环境条件、工作制(连续、断续、间歇)、负荷特征(长期恒定,变化,剧变)下工作的电机,配套功率应通过计算或试验确定。根据电机允许发热条件使其负荷能力得到合理利用,并注意到异步电动机电磁转矩与供电电压的平方成正比,校验在实际供电电压条件下电动机的启动转矩与最大转矩能否满足作业机械正常起动和克服峰值负荷的要求。
电动机选型示例
工作机器 类 型 | 工 作 制 | 负荷 特征 | 对电动机要求 | 典型使 用环境 | 较佳电 动机机 械特性 |
启动转矩 | 最大转矩 |
额定转矩 | 额定转矩 |
畜舍风机 | 长期 | 恒定 | 0.3~0.5 | 1.1~1.75 | 带化学 腐蚀性 气体 | |
水 泵 | 长期 | 恒定 | >0.3 | 1.5~2.0 | 潮湿 | |
烘干机、 风干机 | 长期 短期 | 恒定 | 1.1~2.0 | 1.7~2.0 | 高温, 多尘 | |
螺旋推运 器、升运器 | 长期 | 恒定 | 1.8~2.0 | ≤2.2 | 多尘 | 高启动 转矩 |
粉碎机、 磨切碎机 | 长期 | 剧变 | 1.1~1.5 | ≥2.5 | 多尘 | 高启动 转矩、 高转差 |
提升机、 绞车装 载 机 | 间歇 | 变化 | 1.1~2.0 | ≥2.2 | 露天 | 高启动 转矩、 高转差 |
闸 门 | 短期 | 变化 | 1.5~2.0 | ≥2.2 | 潮湿 | 高启动 转矩、 高转差 |
选用功率过大的电动机会降低效率和功率因数,增加启动电流对电网的冲击,影响电压稳定性,造成启动困难等。农用电动机早期损坏的主要原因是电动机型号选择与使用环境条件不符,电动机缺相运行,电网电压下降和负荷大造成电机堵转烧毁。
发展趋势 农用电动机由于使用环境恶劣,如高湿、露天曝晒、多尘、使用维护条件差,平均使用寿命短。生产适于在不同农业使用条件下的农用电动机专用系列已受到重视。如适于畜舍使用的抗化学腐蚀型;适于饲料加工厂、粮食加工厂使用的防尘系列;适于水果、蔬菜、牛奶加工厂的防潮湿系列;适于微气候调节燃油热风机配套使用的抗高温系列和禽舍电机系列;适于剧变负荷和繁重启动条件下工作的农用高转差、高启动转矩、多速异步机系列等。针对农用电动机使用维护条件差的特点,采用密封全寿命不润滑或注油润滑轴承结构,可提高平均使用寿命;微电子技术迅速渗入农业电动机应用领域,各种预防电动机损坏的电子保护装置开始广泛应用。