[重点]手摇发电机的制作

[重点]手摇发电机的制作 手摇发电机的制作 材料:玩具小马达一个、直径等于20厘米的皮带轮一个、圆杆铅笔头一个、乳胶、皮筋一根、1.5V小灯泡一个、木板一块。 方法: (1)将小马达固定在木板上。 (2)取6毫米长圆铅笔杆一段，除去铅心，用三角钢挫挫成皮带糟，制成小皮带轮。 (3)用乳胶把小皮带轮粘在小马达轴上。 (4)用两层三合板制成直径20厘米的大皮带轮一个。 (5)把大皮带轮架在木板上，装好摇把。 (6)将皮筋套在小皮带轮和大皮带轮上。 (7)将1.5V小灯泡，连接在小马达两个接线点上。 (8)快速摇动大皮带轮摇把，使小马达发电，点亮小灯泡。 注意: (1)要选择定于磁极磁力强的马达。用手指捻动小马达轴，可以感觉磁极的磁力。 (2)摇动摇把速度越快，发出的电越强，小灯泡越亮，实验效果越好 感应电机 目录 简介 特点 类型 感应电机特征 简介 感应电机 :Induction Motor 定转子之间靠电磁感应作用，在转子内感应电流以实现机电能量转换的电机。感应电机一般用作电动机。 特点 优点:结构简单，制造方便，价格便宜，运行方便。 缺点:功率因素滞后，轻载功率因数低，调速性能稍差。 感应电机是异步电机的一种，由于现在异步电机主要是感应电机，所有现在也有人直接在定义时候将异步电机定义为感应电机。但异步电机不仅包括感应电机还包括双馈异步电机 和交流换向器电机。 类型 功率强大的AC感应电机慢慢发展为的电机设计类型，其特点是效率高，且价格具诱惑力。美国国家电气制造协会(National Electrical Manufacturers Association, NEMA)已经开发了针对于此的，名为NEMA A、B、C和D电机类型，将典型电机特性标准化，如起动电流、转差、转矩点，以适应各种不同的负载应用。以下是NEMA电机类型的纲要: 类型A:常规起动转矩(通常为额定的150-170%)，相应起动电流高。极限转矩是所有NEMA类型中最高的。能在短时间内处理重负荷。转差小于或等于5%。一个典型的应用是注塑机械的电机。 类型B:是AC感应电机中类型最多的电机。它的起动转矩与类型A的相似，但有时还要低，提供较低的起动电流。但是，它在工业应用中锁定转子转矩，仍然允许起动负载。转差小于或等于5%。电机效率和满载功率因素比较高。典型的应用包括泵、风扇、和机床。 类型C:提供高起动转矩(高于类型A和B，通常超过额定的200%)。它常用于驱动重起步负载。这些电机几乎可运行在全速时，而不出现过载。起动电流低。转差小于或等于5%。 类型D:在所有NEMA电机类型中，是能提供最高的起动转矩的电机。起动电流和满载速度低。高转差值(5-13%)，电机适用于在电机运行速度中，没有负载变换或没有剧烈变换时，例如调速轮能量存储的机械。不少类型的子分类还包括更宽的转差范围。这种电机类型一般是特殊定制的。 这些电机的速度-转矩特性各不相同。定转子转矩(起动转矩)指最小转矩，由转子停止时产生，此时为额定电压和频率。极限转矩是最大转矩，在突然的电机速度降低前产生，出现额定速度(额定电压和频率)。拉升转矩是最小转矩，在电机的速度从停止一直到速度点时产生，此时极限转矩出现。 欧洲及全球的电机市场 有不同的电机类型和规范，并由IEC定义。其中一个IEC感应电机类型，名为N类型，运行特性与NEMA的A和B类型有可比之处。 感应电机特征 1、感应运转型感应电机不只在启动时，在运转时也使用辅助线圈和电容器。虽然启动转矩不是很大，但其结构简单，信赖度高，效率也高。 2、可以连续运转。 3、随负荷的大小，电机的额定转速也会改变。 4、使用于不需要速度制动的应用场合。 5、用E种绝缘等级，而UL型电机则用A种。 6、有感应运转型单相感应电机和三相感应电机两种。 7、单相电机为感应运转型感应电机，效率高，噪声低。 8、单相感应电机运转时，产生与旋转方向相反的转矩，因此不可能在短时间内改变方向。应在电机完全停止以后，再转换其旋转方向。 9、单相电机的电源有A(110V 60Hz)、B(22V 60Hz)、C(100V 50/60Hz)、D(200V 50/60Hz)、E(115V 60Hz)、X(200-240V50Hz)等。 10、三相电机的电源有U(200V 50/60Hz)、T(220V 50/60Hz)、S(380-440V 50/60Hz) 等。 微型电机(small and special electrical machine)，是体积、容量较小，输出功率一般在数百瓦以下的电机和用途、性能及环境条件要求特殊的电机。全称微型特种电机，简称微电机。常用于控制系统中，实现机电信号或能量的检测、解算、放大、执行或转换等功能，或用于传动机械负载，也可作为设备的交、直流电源。 目录 一、微型电机的种类 二、微型电机的结构 2.1、电磁式 2.2、组合式 2.3、非电磁式 三、控制用微电机特性参数 3.1、工作特性 3.2、灵敏度 微型电机-韩国第一品牌-SPG 一、微型电机的种类 微特电机门类繁多，大体可分为直流电动机、交流电动机、自态角电机、步进电动机、旋转变压器、轴角编码器、交直流两用电动机、测速发电机、感应同步器、直线电机、压电电动机、电机机组、其他特种电机等13大类。 二、微型电机的结构 微特电机在结构上大体可分为3类 : 2.1、电磁式 基本组成与普通电机相似，包括定子、转子、电枢绕组、电刷等部件，但结构格外紧凑。 2.2、组合式 常见的有两种:上述各种微电机的组合;微电机与电子线路的组合。例如直流电动机与传感器的组合，X方向与Y方向直线电动机的组合等。 2.3、非电磁式 外形结构与电磁式一样，如旋转类产品作成圆柱形，直线类产品作成方形，但内部结构因其工作原理不同而差别很大。 三、控制用微电机特性参数 各类微特电机的性能差别很大，其性能参数难以统一阐明。一般说来，用于驱动机械的侧重于运行及起动时的力能指 微型电机-韩国SPG微型电机 标;作电源用的要考虑输出功率、波形和稳定性;控制用微电机则偏重于静态和动态的特性参数。前两类电机的特性参数与普通电机相似。 唯控制用微电机有其独特的特性参数。 3.1、工作特性 常用输出量与输入量，或一个输出量与另一个输出量之间的关系来表示。从控制要求来说，静态特性曲线应连续、光滑，没有突变;动态特性常用频率曲线或响应曲线来表示。频率曲线应平稳，无突跳振荡点;响应曲线应快速收敛。 3.2、灵敏度 对应于单位输入信号的输出量的大小。一般常用比力矩、比电动势、放大系数等表示。 3.3、精度 一定输入条件下，输出信号的实际值与理论值的差值代表微电机的精度，常用误差大小表示。 3.4、阻抗或电阻 在系统中，微电机的输入、输出阻抗应分别与相应电路匹配，保证系统的运行性能及精度。 3.5、可靠性 不仅是控制用微电机的特殊要求，驱动微电机和电源微电机也有此要求。常用使用寿命、失效率、可靠度和平均无故障时间等参数表征微电机的运行可靠性。 四、微型电机的应用领域 微特电机主要应用于3个领域:?无特殊控制要求的驱动场合作为运动机械负载的动力源。?音像设备。例如，在盒式录像机中，微特电机既是磁鼓组件的关键元件，又是其主导轴驱动、收供带和磁带盒的自动装载以及磁带张力控制的重要元件。?办公自动化设备、计算机外部设备和工业自动化设备。如磁盘驱动器、复印机、数控机床、机器人等都应用了微特电机。 五、微型电机行业特点 微型电机指直径小于160mm或额定功率小于750W或具有特殊性能、特殊用途的电机。微特电机综合了电机、微电子、 电力电子、计算机、自动控制、精密机械、新材料等多门学科的高新技术行业，尤其是电子技术和新材料技术的应用促进了微特电机技术进步。 微特电机品种众多(达5000余种)、规格繁杂、市场应用领域十分广泛，涉及国民经济、国防装备、人类生活的各个方面，凡是需要电驱动的场合都可以见到微特电机。 微特电机制造工序多，涉及精密机械、精细化工、微细加工、磁材料处理、绕组制造、绝缘处理等工艺技术，需要的工艺装备数量大、精度高，为了保证产品的质量还需一系列精密的测试仪器，是投资性较强的行业。 简而言之，微特电机行业是劳动密集型和技术密集型的高新技术产业。 六、我国微型电机行业回顾 我国微型电机行业创建于20世纪50年代末期，从为满足国防武器装备需要开始，经历了仿制、自行设计和研究开发的阶段，至今已有40余年的发展历史，已形成产品开发、规模化生产和关键零部件、关键材料、专用制造设备、测试仪器配套的完整的工业体系。据统计，我国微特电机生产及配套厂家在1000家以上，从业人员超过10万人，工业总产值超过100亿元。微特电机行业已成为国民经济和国防现代化建设中不可缺少的一个基础产品工业。 七、我国微型电机行业现状 自20世纪80年代以来，微型电机的国内需求在不断增长。我国已引进50余条生产线，实现25个大类、60个系列、400个品种、2000个规格微特电机大批量、规模化生产。主要产品是有刷永磁直流电动机、小功率交流电动机、交直流串激电动机、罩极电动机、步进电动机、振动电机(手机用)等。 1999年我国微特电机产量约30亿台，其中民营和国企的产量约2.5亿台，独资企业的产量约12亿台，香港地区的产量约14亿台(德昌公司12亿台)，台湾地区的产量约1.8亿台。2000年生产量约39亿台，占全球总产量的60%。 技术含量高的微型电机，如精密无刷电动机、高速同步电动机、高精度步进电动机、片状绕组无刷电动机、高性能伺服电动机以及新原理新结构超声波电动机国内尚未形成商品化或批量生产能力。所以国内对高精密微特电机还依赖进口。据海关统计，1995~2000年年均用汇增长26.9%，2001年虽然增加4.81%，还达11.97亿美元. 八、国际微型电机市场现状 世界经济在不断发展，人们生活水平在不断提高，微特电机作为不可缺少的基础机电产品，它既有低、中档、低投资的 微型电机-韩国SPG微型电机全系列 劳动密集型产品，又有采用先进制造技术、新兴电子技术和新材料技术应用相结合的高投资技术密集型产品，并已融入生产和销售的全球化。 2000年，全球微特电机市场在65亿台以上，主要分布在视听、办公自动化、电动车(含汽车)、家电和空调等领域。表1列出了2000年世界微特电机市场分布的状况及日本的占有率(在这里应该指出的是日本占有市场份额的相当大部分的中、低档微特电机已转移到我国内地生产)。伴随人们生活水平的提高，微特电机市场在迅速发展。通常每个家庭拥有微特电机的数量可以衡量一个国家现代化水平的程度，从表2可以知道发达国家日本每个家庭拥有微特电机数量逐年增长的历史状况和今后增长的趋势，其市场需求发展迅速、蕴藏着巨大的市场。 日本在AV、OA用微特电机轻、薄、小型化家电、空调用微特电机高效率化、静音化、工业伺服用微特电机高性能化诸方面进行了大量研发工作，在世界上处于领先地位，其产品技术含量大，占据了世界高档微特电机的绝大部分市场。 九、我国微型电机行业的未来 我国自1995年至2000年微特电机出口年均创汇增长18.6%，2001年比2000年减少6.02%。受美国“9.11”事件的影响，美国、日本经济受到严重挫折全球经济不景气，是2001年出口减少的主要因素。表3列出了海关统计的1995~2001年微特电机出口的情况。2000年世界微特电机市场约65亿台，我国出口 27.26亿台，占国际市场约42%的份额，其中玩具电机32151.1万台，<37.5W的微特电机238239.6万台，>37.5W的交直两用电机1970.6万台，<750W的直流电动机、发电机237.7万台。据统计，80%为日本、我国香港和台湾地区在内地的投资企业所生产出口的微特电机。2001年出口创汇在5000万美元的企业有6家:青岛三美电机有限公司14134万美元，天津三美电机有限公司12450万美元，珠海三美电机有限公司10803万美元，东芝华强三洋马达有限公司9955万美元，万宝至马达大连有限公司9690万美元，珠海松下马达有限公司8082万美元，三协精机(福建)有限公司7271万美元。 加入WTO后，我国微特电机行业已经进入机遇与挑战并存的全球经济大环境中，只有全力拼博、激烈竞争，才能夺取国际市场更大份额。 产品特点 电机是由永磁同步电动机和内置减速箱组合而成的可逆同步电动机，具有力矩大、噪音低、体积小、重量轻、使用方便、运行恒速等优点，还可以搭配各种齿轮箱以达到改变输出速度和转矩的目的。 应用范围 食品机械、纺织机械、医疗器械、智能门窗、监控器云台、广告灯箱、家用电器、冷暖空调风页、执行器控制等所有小功率恒转速大力矩设备。 电能是现代社会最主要的能源之一。发电机是将其它形式的能源转换成电能的机械设备，最早产生于第二次工业革命时期，由德国工程师西门子于1866年制成，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其它动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。 目录 简介 工作原理 柴油发电机 类型 滚筒直流发电机 风力发电机 柴油发电机 同步发电机 , , , , , , , , , 展开 简介 英文名称:Generators 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是:用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机的分类可归纳如下: 发电机 : 直流发电机、交流发电机、 同步发电机、异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 直流发电机 原理图 工作原理 发电机主要由定子、转子、端盖.电刷.机座及轴承等部件构成。 定子由机座.定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。 转子由转子铁芯、转子磁极(有磁扼.磁极绕组)、滑环、(又称铜环.集电环)、风扇及转轴等部件组成。 通过轴承、机座及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，通过滑环通入一定励磁电流，使转子成为一个旋转磁场，定子线圈做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。由于电刷与转子相连处有断路处，使转子按一定方向转动，产生交变电流所以家庭电路等电路中是交变电流，简称交流电。我国电网输出电流的频率是50赫兹。 汽轮发电机 与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率，汽轮机一般做成高速的，通常为3000转/分(频率为50赫)或3600转/分(频率为60赫)。核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子。特别是在3000转/分以上的大容量高速机组，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过 1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极 限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以 5,10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。70年代以来，汽轮发电机的最大容量已达到130,150万千瓦。从1986年以来，在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可望在汽轮发电机中得到应用，这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞跃。 柴油发电机 基本信息 由内燃机驱动的发电机。它起动迅速，操作方便。但内燃机发电成本较高，所以柴油发电机组主要用作应急备用电源，或在流动电站和一些大电网还没有到达的地区使用。柴油发电机通常在1000转/分以上,容量在几千瓦到几千千瓦之间，尤以200千瓦以下的机组应用较多。它制造比较简单。柴油机轴上输出的转矩呈周期性脉动，所以发电机是在剧烈振动的条件下工作。因此,柴油发电机的结构部件,特别是转轴要有足够的强度和刚度，以防止这些部件因振动而断裂。此外，为防止因转矩脉动而引起发电机旋转角速度不均匀，造成电压波动,引起灯光闪烁,柴油发电机的转子也要求有较大的转动惯量，而且应使轴系的固有扭振频率与柴油机的转矩脉动中任一交变分量的频率相差20%以上，以免发生共振，造成断轴事故。 柴油发电机组 主要由柴油机、发电机和控制系统组成，柴油机和发电机有两种连接方式，一为柔性连接，即用连轴器把两部分对接起来，二为刚性连接，用高强度螺栓将发电机钢性连接片和柴油机飞轮盘连接而成，目前使用刚性连接比较多一些，柴油机和发电机连接好后安装在公共底架上，然后配上各种传感器，如水温传感器，通过这些传感器，把柴油机的运行状态显示给操作员，而且有了这些传感器，就可以设定一个上限，当达到或超过这个限定值时控制系统会预先报警，这个时候如果操作员没有采取措施，控制系统会自动将机组停掉，柴油发电机组就是采取这种方式起自我保护作用的。传感器起接收和反馈各种信息的作用，真正显示这些数据和执行保护功能的是机组本身的控制系统。 柴油发电机型号含义 柴油机发电机组是以柴油机作动力，驱动同步交流发电机而发电的电源设备。为了便于生产管理和使用，国家对柴油机发电机组的名称和型号编制方法做了统一规定，机组的型号排列和符号含义如下图 - 1 2 3 4 5 -6 7 - - 柴油发电机组的型号 其中符号和数字代表的型号含义如下: 1---输出额定功率(KW)，用数字表示。 2---输出电压种类G代表交流工频;P代表交流中频;S代表交流双频;Z代表直流。 3---发电机组类型;F代表陆用;FC代表船用;Q代表汽车用;T代表挂车用。 4---控制特征，缺位为手动(普通型)机组;Z代表自动化机组;S代表低噪声机组;SZ代表低噪音自动化机组。 5---设计序号，用数字表示。 6---变型代号，用数字表示。 7---环境特征，缺位普通型;TH代表湿热型。 柴油发电机组含义 (5)120GFSZ1代表输出额定功率120KW、交流工频、陆用、低噪声、设计序列号为1的自动化柴油发电机组。 (6)200GFC1代表输出额定功率200KW、交流工频、船用、设计序列号为1柴油发电机组。 (7)120GT6代表输出额定功率120KW、交流工频、挂车式(即拖车式)、设计序列号为6的柴油发电机组。 (8)90GQ1代表输出额定功率为90KW、交流工频、汽车式、设计序列号为1的柴油发电机组。 (9)17ZQ1代表输出额定功率17KW、直流、汽车式、设计序列号为1的柴油发电机组。 有的国产柴油发电机组系列型号是由机组生产厂自行确定的，与上述型号含义不同。 柴油发电机原理 柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。 在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油 充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为„作功?。各汽缸按一定 柴油发电机 顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。 将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的 转子，利用„电磁感应?原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。 这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。 柴油发电机组是一种独立的发电设备，系指以柴油等为燃料，以柴油机为原动机带动发电机发电的动力机械。整套机组一般由柴油机、发电机、控制箱、燃油箱、起动和控制用蓄电瓶、保护装置、应急柜等部件组成。整体可以固定在基础上，定位使用，亦可装在拖车上，供移动使用。 柴油发电机组属非连续运行发电设备，若连续运行超过12h，其输出功率将低于额定功率约90%。 尽管柴油发电机组的功率较低，但由于其体积小、灵活、轻便、配套齐全，便于操作和维护，所以广泛应用于矿山、铁路、野外工地、道路交通维护、以及工厂、企业、医院等部门，作为备用电源或临时电源。同时这种小型的发电机组也可以作为小型的移动电站使用，成为很多企业的后备电源使用。 类型 由于一次能源形态的不同，可以制成不同的发电机。 利用水利资源和水轮机配合，可以制成水轮发电机;由于水库容量和水头落差高低不同，可以制成容量和转速各异的水轮发电机。 利用煤、石油等资源，和锅炉，涡轮蒸汽机配合，可以制成汽轮发电机，这种发电机多为高速电机(3000rpm)。 此外还有利用风能、原子能、地热、潮汐等能量的各类发电机。 此外，由于发电机工作原理不同又分作直流发电机，异步发电机和同步发电机。目前在广泛使用的大型发电机都是同步发电机。 滚筒直流发电机 1、购买和使用发电机，应当符合铭牌上的技术要求，如电压，功率和额定输出电流等。例如用于丰收—27型拖拉机，东方红—40型拖拉机等，常用150瓦发电机，额定输出电流为13安;用于铁牛—55型拖拉机常用220瓦发电机，额定输出电流为18安。 2、用于拖拉机上的发电机通常为并激式，也就是说发电机激磁线圈是并联的，所以，总要有一端通过机壳与电枢线圈是并联的，所以，总要有一端通过机壳与电枢线圈相接。若激磁 发电机原理 线圈在发电机内通过机壳与电枢线圈相接叫内搭铁(图5—1)，即叫“内搭铁发电机”;若激磁线圈在发电机外通过调节器搭铁(图5—2)，即叫“外搭铁发电机”。国产拖拉机目前使用的直流发电机均为内搭铁。在接线时，一定要将激磁线圈的引出线与搭铁的碳刷架相接，激磁线圈便无电流通过，发电机不会发电。另外有些进口的拖拉机上使用外搭铁发电机，如果改为内搭铁发电机，只要调换发电机激磁线圈抽头接线即可。 3、发电机壳上两个接线柱，一般均有“电枢”“磁场”字样注明。如文字标注不清，可用下述方法识别。 1) 电枢接线柱:直径较粗;是接在绝缘的刷架上。 2) 磁场接线柱:直径较细;磁场线圈一个端头就按在上面。 4 、在拖拉机上的发电机是由发动机带动的，所以转动方向是一定的，在检修时若将发电机反向旋转就不发电，这是因为正转时电枢线圈在磁场的作用下感应出的电流经调节器与激磁线圈相通。激磁线圈通电后的磁场方向与铁芯剩磁方向相同，因而磁场不断增强，电压迅速升高。反转时电流方向与正转时相反，使激磁线圈通电后的磁场方向与铁芯剩磁方向相反，磁场越来越弱，使发电机不能发电。 5、当发电机电枢不经负载短路时，发电场是不会烧坏的。这是因为拖拉机上使用的直流发电机均为并激式。发电机于额定功率下工作时，电枢绕组产生的电流大部分输向外电路，小部分输入激磁绕组产生磁场。当电枢接线柱与机壳短路时，发电机电流迅速增大，此时在电机内产生很大的压降和强烈的电枢反应，使输出的电压急剧下降，激磁电流迅速消失，发电机电压趋近于零。因此，当电枢接线柱与机壳短路时不会烧坏发电机。 6、在使用中有时发现发电机极性突然改变的现象(即发出的电流方向改变)。这是因为输出电流骤然增大时，电机内部强烈的电枢反应使铁芯剩磁方向改变而引起。遇到这种情况必须将其改变过来，才能使充电电路正常工作。改变的方法是:将蓄电池正极与机壳连接，负极与磁场接线柱相触2—3秒，即能改变磁极铁芯的剩磁方向。(在正极搭铁的系统中)。有时，在检修中用蓄电池做电源，用跳火花法检查激磁线圈故障时，如不注意连接的极性，把蓄电池负极当成搭铁极，改变了激磁线圈的电流方向，从而使铁芯剩磁方向改变了。由于剩磁方向的改变，则发电机电压极性也随之改变。这是应当注意的。 7、一般的直流发电机整流子铜片间的云母片都低于铜片。这是因为铜片比云母片磨损速度快，使用一段时间云母片就会高出整流子铜片，使碳刷悬空。这样整流子和碳刷之间就会出现强烈火花。为避免此现象，整流子车光后应用锯片将云母割低于整流子铜片0.8毫米左右。但有的直流发电机如ZF—28型和ZF—33型，整流子铜片间采用人工云母，它与铜片磨损速度相近，故出厂时未将云母片割低，检修这种发电机就不需割低。 风力发电机 是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。风力发电利用的是自然能源。相对柴油发电要好的多。但是若应急来用的话，还是不如柴油发电机。风力发电不可视为备用电源，但是却可以长期利用。 水利发电机是将水的动能和重力势能转换为机械功的动力机械。我国的三峡就是很好的例子。在发电这一块最好要数核能发电了，不过相对核能污染较大。所以我国现在广泛还是用煤炭发电。目前我国煤炭资源吃紧，煤炭价格一直在涨，这也是为什么现在会有电荒的出现的主要原因。 柴油发电机 柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。 在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油 充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为„作功?。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。 将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用„电磁感应?原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。 同步发电机 基本信息 作发电机运行的同步电机。是一种最常用的交流发电机。在现代电力工业中，它广泛用于水力发电、火力发电、核能发电以及柴油机发电。由于同步发电机一般采用直流励磁，当其单机独立运行时，通过调 发电机 节励磁电流，能方便地调节发电机的电压。若并入电网运行，因电压由电网决定，不能改变，此时调节励磁电流的结果是调节了电机的功率因数和无功功率。 同步发电机的定子、转子结构与同步电机相同，一般采用三相形式，只在某些小型同步发电机中电枢绕组采用单相。 工作特性 表征同步发电机性能的主要是空载特性和负载运行特性。这些特性是用户选用发电机的重要依据。 空载特性 发电机不接负载时，电枢电流为零，称为空载运行。此时电机定子的三相绕组只有励磁电流If感生出的空载电动势E0(三相对称)，其大小随If的增大而增加。但是，由于电机磁路铁心有饱和现象，所以两者不成正比(图1)。反映空载电动势E0与励磁电流If关系的曲线称为同步发电机的空载特性。 电枢反应 当发电机接上对称负载后，电枢绕组中的三相电流会产生另一个旋转磁场，称电枢反应磁场。其转速正好与转子的转速相等，两者同步旋转。 同步发电机的电枢反应磁场与转子励磁磁场均可近似地认为都按正弦规律分布。它们之间的空间相位差取决于空载电动势E0与电枢电流I之间的时间相位差。电枢反应磁场还与负载情况有关。当发电机的负载为电感性时，电枢反应磁场起去磁作用，会导致发电机的电压降低;当负载呈电容性时,电枢反应磁场起助磁作用,会使发电机的输出电压升高。 负载运行特性 主要指外特性和调整特性。外特性是当转速为额定值、励磁电流和负载功率因数为常数时，发电机端电压U与负载电流I之间的关系,如图2所示。调整特性是转速和端电压为额定值、负载功率因数为常数时,励磁电流If与负载电流I之间的关系，如图3所示。图2中还显示出电阻性、电容性和电感性3种负载的情况。由于电枢反应磁场影响的不同，三者的曲线也不一样。在外特性中，从空载到额定负载时电压的变化程度称为电压变化率?U，常用百分数表示为 同步发电机的电压变化率约为20,40%。一般工业和家用负载都要求电压保持基本不变。为此，随着负载电流的增大,必须相应地调整励磁电流。图3所示为 3种不同性质负载下的调整特性。虽然调整特性的变化趋势与外特性正好相反，对于感性和纯电阻性负载，它是上升的，而在容性负载下，一般是下降的。 。 高速同步发电机 因大多数发电机与原动机同轴联动，火电厂都用高速汽轮机作原动机，所以汽轮发电机通常用高转速的2极电机,其转速达3000转/分(在电网频率为60赫时,为3600转/分)。核电站多用4极电机，转速为1500转/分(当电网频率为60赫时，为1800转/分)。为适应高速、高功率要求，高速同步发电机在结构上一是采用隐极式转子，二是设置专门的冷却系统。 ?隐极式转子:外表呈圆柱形，在圆柱表面开槽以安放直流励磁绕组，并用金属槽楔固紧，使电机具有均匀的气隙。由于高速旋转时巨大的离心力，要求转子有很高的机械强度。隐极式转子一般由高强度合金钢整块锻成，槽形一般为开口形，以便安装励磁绕组。在每一个极距内约有1/3部分不开槽,形成大齿;其余部分的齿较窄，称做小齿。大齿中心即为转子磁极的中心。有时大齿也开一些较小的通风槽，但不嵌放绕组;有时还在嵌线槽底部铣出窄而浅的小槽作为通风槽。隐极式转子在转子本体轴向两端还装有金属的护环和中心环。护环是由高强度合金制成的厚壁圆筒，用以保护励磁绕组端部不至被巨大的离心力甩出;中心环用以防止绕组端部的轴向移动，并支撑护环。此外，为了把励磁电流通入励磁绕组，在电机轴上还装有集电环和电刷。 ?冷却系统:由于电机中能量损耗和电机的体积成正比，它的量级与电机线度量级的三次方成比例，而电机散热面的量级只是电机线度量级的二次方。因此，当电机尺寸增大时(受材料限制，增大电机容量就得加大其尺寸)，电机每单位表面上需要散发的热量就会增加，电机的温升将会提高。在高速汽轮发电机中，离心力将使转子表面和转子中心孔表面产生巨大的切向应力，转子直径越大，这种应力也越大。因此，在锻件材料允许的应力极限范围内,2极汽轮发电机的转子本体直径不能超过1250毫米。大型汽轮发电 发电机 机要增大单机容量，只有靠增加转子本体的长度(即用细长的转子)和提高电磁负荷来解决。目前,转子长度可达8米，已接近极限。要继续提高单机容量，只能是提高电机的电磁负荷。这使大型汽轮发电机的发热和冷却问变得特别突出。为此，已研制出多种冷却系统。 对于50000千瓦以下的汽轮发电机，多采用闭路空气冷却系统，用电机内的风扇吹拂发热部件降温。对于容量为5,60万千瓦的发电机,广泛使用氢冷。氢气(纯度99%)的散热性能比空气好，用它来取代空气不仅散热效果好，而且可使电机的通风摩擦损耗大为降低，从而能显著提高发电机的效率。但是，采用氢冷必须有防爆和防漏措施，这使电机结构更为复杂，也增加了电极材料的消耗和成本。此外，还可采用液体介质冷却,例如水的相对冷却能力为空气的50倍,带走同样的热量，所需水的流量比空气小得多。因此，在线圈里采用一部分空心导线，导线中通水冷却，就可以大大降低电机温升,延缓绝缘老化,增长电机寿命。1956年,英国首创第一台12000千瓦定子线圈水内冷汽轮发电机。1958年，中国由浙江大学、上海电机厂首先研制成第一台定、转子线圈都采用水内冷的 12000千瓦双水内冷汽轮发电机，为这种冷却方式奠定了基础。世界一些国家在大容量电机中也广泛采用水内冷技术，并制造出了几十万到一百多万千瓦的巨型发电机。除了水冷外,液体冷却介质还可使用变压器油，其相对导热能力约为水的40%，绝缘性能好，可将发电机额定电压提高到几万伏，从而节约了升压变压器的投资。近年来，还在研究用氟利昂作为冷却介质的蒸发冷却技术。氟利昂绝缘好，很容易气化，利用其气化潜热来冷却电机，是一种有意义的探索方向。 低速同步发电机 多数由较低速度的水轮机或柴油机驱动。电机磁极数由4极到60极,甚至更多。对应的转速为1500,100转/分及以下。由于转速较低,一般都采用对材料和制造工艺要求较低的凸极式转子。 凸极式转子的每个磁极常由1,2毫米厚的钢板叠成，用铆钉装成整体,磁极上套有励磁绕组(图4)。励磁绕组通常用扁铜线绕制而成。磁极的极靴上还常装有阻尼绕组。它是一个由极靴阻尼槽中的裸铜条和焊在两端的铜环形成的一个短接回路。磁极固定在转子磁轭上，磁轭由铸钢铸成。凸极式转子可分为卧式和立式两类。大多数同步电动机、同步调相机和内燃机或冲击式水轮机拖动的发电机，都采用卧式结构;低速、大容量水轮发电机则采用立式结构。 卧式同步电机的转子主要由主磁极、磁轭、励磁绕组、集电环和转轴等组成。其定子结构与异步电机相似。立式结构必须用推力轴承承担机组转动部分的重力和水向下的压力。大容量水轮发电机中，此力可高达四、五十兆牛(约相当于四、五千吨物体的重力)，所以这种推力轴承的结构复杂，加工工艺和安装要求都很高。按照推力轴承的安放位置，立式水轮发电机分为悬吊式和伞式两种。悬吊式的推力轴承放在上机架的上部或中部，在转速较高、 转子直径与铁心长度的比值较小时，机械上运行较稳定。伞式的推力轴承放在转子下部的下机架上或水轮机顶盖上。负重机架是尺寸较小的下机架，可节约大量钢材，并能降低从机座基础算起的发电机和厂房高度。 同步发电机的并联运行 同步发电机绝大多数是并联运行，并网发电的。各并联运行的同步发电机必须频率、电压的大小和相位都保持一致。否则，并联合闸的瞬间，各发电机之间会产生内部环流，引起扰动，严重时甚至会使发电机遭受破坏。但是，两台发电机在投入并联运行以前，一般说来它们的频率与电压的大小和相位是不会完全相同的。为了使同步发电机能投入并联运行，首先必须有一个同步并列的过程。同步并列的方法可分为准同步和自同步两种。同步发电机在投入并联运行以后，各机负载的分配决定于发电机的转速特性。通过调节原动机的调速器，改变发电机组的转速特性，即可改变各发电机的负载分配，控制各发电机的发电功率。而通过调节各发电机的励磁电流，可以改变各发电机无功功率分配和调节电网的电压。 准同步并列 将已加励磁的待投运发电机通过调节其原动机的转速和改变该发电机的励磁，使其和运行中的发电机的频率差不超过0.1,0.5%。在两机电压相位差不超过10?的瞬间进行合闸并联，两者即可自动牵入同步运行。准同步并列的操作可以手动，也可以借自动装置完成。 自同步并列 把待投入并联的发电机转速调到接近电网的同步转速，在未加励磁的条件下就合闸并联，然后再加入励磁，依靠发电机和电网之间出现的环流及相应产生的电磁转矩把发电机迅速牵入同步。采用自同步并列时，由于减少了调节发电机转速、电压和选择合闸瞬间所需的时间，所以并列的过程较快，特别适宜于电力系统事故情况下机组的紧急投入。但是此法在并列合闸瞬间的电流冲击比较大，会使电网电压短时下降，电机绕组端部承受较大的电磁力。 交流发电机 在日常生活中我们用交流发电机来供用电设备使用时,常发生用电设备不能正常工作的情况,其原因是发电机输出的交流电不够稳定,这时候需要电力稳压器来稳定电压,也就是我们日常生活中常用到的交流稳压电源，交流稳压电源能使发电机的输出电压精度稳定到我们用电设备正常工作所允许的范围。 异步发电机 异步发电机 异步发电机又称“感应发电机”。利用定子与转子间气隙旋转磁场与转子绕组中感应电流相互作用的一种交流发电机。其转子的转向和旋转磁场的转向相同，但转速略高于旋转磁场的同步转速。常用作小功率水轮发电机。 交流励磁发电机又被人们称之为双馈发电机 三相异步电动机 .交流励磁发电机由于转子方采用交流电压励磁,使其具有灵活的运行方式,在解决电站 持续工频过电压、变速恒频发电、抽水蓄能电站电动-发电机组的调速等问题方面有着传 统同步发电机无法比拟的优越性。交流励磁发电机主要的运行方式有以下三种:1) 运行于变速恒频方式;2) 运行于无功大范围调节的方式;3) 运行于发电-电动方式。 随着电力系统输电电压的提高,线路的增长, 当线路的传输功率低于自然功率时,线路和电站将出现持续的工频过电压.为改善系统的运行特性, 不少技术先进的国家,在6"世纪A"年代初开始研究异步发电机在大电力系统中的应用问题,并认为大系统采用异步发电机后,可提高系统的稳定性, 可靠性和运行的经济性. 异步发电机由于维护方便，稳定性好，常用作并网运行的小功率水轮发电机。当用原动机将异步电机的转子顺着磁场旋转方向拖动，并使其转速超过同步转速时，电机就进入发电机运行，并把原动机输入的机械能转变成电能送至电网。这时电机的励磁电流取自电网。 异步发电机也可以并联电容，靠本身剩磁自行励磁，独立发电(见图)，这时发电机的电压与频率由电容值、原动机转速和负载大小等因素决定。当负载改变，一般要相应地调节并联的电容值，以维持电压稳定。由于异步电机并联电容时，不需外加励磁电源就可独立发电，故在负荷比较稳定的场合，有可取之处。例如可用作农村简易电站的照明电源或作为备用电源等。 发电机的发展前景 全国水电供应因多方原因出现了严重紧缺，用电受到一定程度限制，而近几年，正是我国工业经济快速发展的时期，众多企业都纷纷加足马力投入大规模生产;其次是前两年众多厂家购买发电机是为了应急，在购买时没有长远打算，而事过境迁所购的小型发电机已适应不了新需求，在此情况下，更新换代的发电机也占了很大一部分;再者就是机电产品每年的出口量都在递增，水泵和发电机的市场空间在近几年内还会很大。正是在三方因素的促进下，五金城水泵和发电机市场又一次迎来了新的发展机遇。 目前最具发展前景的是风力发电机。 风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴藏量巨大，全球风能资源总量约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW。中国风能储量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量就有约3.53亿千瓦，开发利用潜力巨大。 随着全球经济的发展，风能市场也迅速发展起来。2007年全球风能装机总量为9万兆瓦，2008年全球风电增长28.8%，2008年底全球累计风电装机容量已超过了12.08万兆瓦，相当于减排1.58亿吨二氧化碳。随着技术进步和环保事业的发展，风能发电在商业上将完全可以与燃煤发电竞争。 “十五”期间，中国的并网风电得到迅速发展。2006年，中国风电累计装机容量已经达到260万千瓦，成为继欧洲、美国和印度之后发展风力发电的主要市场之一。2007年以来，中国风电产业规模延续暴发式增长态势。2008年中国新增风电装机容量达到719.02万千 瓦，新增装机容量增长率达到108.4%，累计装机容量跃过1300万千瓦大关，达到1324.22万千瓦。内蒙古、新疆、辽宁、山东、广东等地风能资源丰富，风电产业发展较快。 进入2008年下半年以来，受国际宏观形势影响，中国经济发展速度趋缓。为有力拉动内需，保持经济社会平稳较快发展，政府加大了对交通、能源领域的固定资产投资力度，支持和鼓励可再生能源发展。作为节能环保的新能源，风电产业赢得历史性发展机遇，在金融危机肆虐的不利环境中逆市上扬，发展势头迅猛，截止到2009年初，全国已有25个省份、直辖市、自治区具有风电装机。 中国风力等新能源的发展前景十分广阔，预计未来很长一段时间都将保持高速发展，同时盈利能力也将随着技术的逐渐成熟稳步提升。随着中国风电装机的国产化和发电的规模化，风电成本可望再降。因此风电开始成为越来越多投资者的逐金之地。风电场建设、并网发电、风电设备制造等领域成为投资热点，市场前景看好。2009年风电行业的利润总额仍将保持高速增长，经过2009年的高速增长，预计2010、2011年增速会稍有回落，但增长速度也将达到60%以上。2010年全国累计风电装机容量有望突破2000万千瓦，提前实现2020年的规划目标。 发电机术语 发电机 能把机械能转变为电能的设备的总称。所产生的电能可以是直流电(DC)也可以是交流电(AC)。 接地 是指电路与大地之间或与某些和大地相通的导电物体之间(有意或意外)的连接。 怠速控制 一种可直接根据电气负载对发动机的怠速进行控制的系统。 点火线圈 为火花塞提供直流电压的器件。 永磁发电机 一种带有永久磁铁的交流发电机，用于产生内燃机点火所需要的电流。 欧姆 电阻的单位。1 伏特电压可以使 1 安培电流流过 1 欧姆电阻。 相位 交流电的振幅或量值均匀、周期性的变化。三相交流电由三个不同的正弦波电流组成，相互之间的相位差均为 120 度。 电源转换系统 该系统可以把您的发电机安全地接入到您的家庭用电系统中。 额定速度 机组的设计工作速度(每分钟转数)。 额定电压 一套引擎发电机组的额定电压是其设计的工作电压值。 后轴承支架 一种铸件，用作转子轴承外罩。转子轴承支持转子轴。 整流器 将交流电转换为直流电的器件。 逆变器 是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成交流电(一般为220v50HZ正弦或方波)。 继电器 一种电动开关，通常用在控制电路中。与电流接触器相比，其触点只能通过较小的电流。 电阻 对电流的阻力。 转子 发电机的转动元件。 单相 一个交流负载或电源，通常情况下，如果是一个负载，则只有两个输入端子，如果是一个电源，则只有两个输出端子。 定子 电机的静止部分。 振动支架 位于发动机或发电机与机架之间的橡胶器件，可以最大限度地减轻振动。 伏特 电动势的单位。把单位电动势恒定地作用在电阻为 1 欧姆的导体上，将产生 1 安培电流。 电压 电位差，单位用伏特表示。 稳压器 该设备通过控制激励转子的直流电量，自动地使发电机电压保持在一个正确值上。 瓦特 电源功率的单位。对于直流电，它等于伏特乘以安培。对于交流电，它等于电压有效值(伏特)乘以电流有效值(安培)乘以功率因数乘以一个常数(其值取决于相数)。1 千瓦 , 1000 瓦特。 绕组 发电机的所有线圈。定子绕组由若干个定子线圈及其互联线路组成。转子绕组由转子磁极上的所有绕组及接线组成。 发电机的种类 发电机的种类有很多种。从原理上分为同步发电机、异步发电机、单相发电机、三相发电机。从产生方式上分为汽轮发电机、水轮发电机、柴油发电机、汽油发电机等。从能源上分为火力发电机、水力发电机等。 发电机的类型 由于一次能源形态的不同，可以制成不同的发电机。 利用水利资源和水轮机配合，可以制成水轮发电机;由于水库容量和水头落差高低不同，可以制成容量和转速各异的水轮发电机。利用煤、石油等资源，和锅炉，涡轮蒸汽机配合，可以制成汽轮发电机，这种发电机多为高速电机(3000rpm)。此外还有利用风能、原子能、地热、潮汐等能量的各类发电机。利用柴油、汽油等资源作为能源的柴油、汽油发电机用得比较广泛。此外，由于发电机工作原理不同又分作直流发电机，异步发电机和同步发电机。目前在广泛使用的大型发电机都是同步发电机。 操作规程 1、启动前应检查燃油箱油量是否充足，各油管及接头处无漏油现象;冷却系统水量是否充足、清洁、无渗漏，风扇皮带松紧是否合适。检查内燃机与发电机传动部分应连接可靠，输出线路的导线绝缘良好，各仪表齐全、有效。 2、启动后，应低速运转3,5分钟，待温度和机油压轮均正常后，方可开始作业。发电机在升速中应无异响，滑环及整流子上电刷接触良好，无跳动及冒火花现象。待运转稳定，频率、电压达到额定值后，方可向外供电。 3、运行中出现异响、异味、水温急剧上升及机油压力急剧下降等情况时，应立即停机检查并排除故障。 4、发电机功率因数不得超过迟相(滞后)0.95。频率值的变动范围不得超过0.5HZ。 5、停机前应先切断各供电分路主开关，逐步减少载荷，然后切断发电机供电主开关，将励磁变阻器复回到电阻最大值位置，使电压降至最低值，再切断励磁开关和中性点接地开 关，最后停止内燃机运转。 安全操作规程 (1) 发电机安装时，应平稳牢固，室外操作时，应搭设机棚，并保持通风良好。 (2) 附近不得放置油料或其它易燃物品，并应设置消防器村，如有火情，应先切断电源并立即扑救。 (3) 发电机的联接件应牢固可靠，转动部位应有防护装置，输出线路应绝缘良好，各仪表指示清晰。 (4) 运转时，操作人员不得离开机械，发现异常立即停机，查明原因，故障排除后，方可继续工作。 (5) 严禁带电作业，检修电气设备前，必须切断电源，并挂醒目警示牌，并派专人监护。[1] 发电机发展历史 1832年，法国人毕克西发明了手摇式直流发电机，其原理是通过转动永磁体使磁通发生变化而在线圈中产生感应电动势，并把这种电动势以直流电压形式输出。 1866年，德国的西门子发明了自励式直流发电机。 1869年，比利时的格拉姆制成了环形电枢，发明了环形电枢发电机。这种发电机是用水力来转动发电机转子的，经过反复改进，于1847年得到了3。2KW的输出功率。 1882年，美国的戈登制造出了输出功率447KW，高3米，重22吨的两相式巨型发电机。 美国的特斯拉在爱迪生公司的时候就决心开发交流电机，但由于爱迪生坚持只搞直流方式，因此他就把两相交流发电机和电动机的专利权卖给了西屋公司。 1896年，特斯拉的两相交流发电机在尼亚拉发电厂开始劳动营运，3750KW，5000V的交流电一直送到40公里外的布法罗市。 1889年，西屋公司在俄勒冈州建设了发电厂，1892年成功地将15000伏电压送到了皮茨菲尔德。 在公元1831年，法拉第将一个封闭电路中的导线通过电磁场，导线转动有电流流过电线，法拉第因此了解到电和磁场之间有某种紧密的关连，他建造了第一座发电机原型，其中包括了在磁场中迥转的铜盘，此发电机产生了电力。在此之前，所有的电皆由静电机器和电池所产生，而这二者均无法产生巨大力量。但是，法拉第的发电机终于改变了一切。 发电机包括一个能在二个或二个以上的磁场间迅速旋转的电磁铁，当二个磁场相互交错，就产生了电，由电线从发电机中导出。电子工程师依发电机线绕的方式和磁铁的安排，而获得交流电(AC)或直流电(DC)，大部分发电机都是产生交流电，它比直流电更易由传输线作长距离的传送。 学过物理课的人都会记得，英国科学家法拉第于1831 年发现了电磁感应原理。这一在人类社会发展过程中起到重要作用的原理是说:“当磁场的磁力线发生变化时，在其周围的导线中就会感应产生电流。” 法拉第曾煞费苦心，通过研究和反复实验，终于发现了这一影响巨大的科学原理，而且他确信，利用此原理肯定能制造出可以实际发电的发电机。 就在法拉第发现电磁感应原理的第二年，受法拉第发现的启示，法国人皮克希应用电磁感应原理制成了最初的发电机。 皮克希的发电机是在靠近可以旋转的U 形磁铁(通过手轮和齿轮使其旋转)的地方，用两根铁芯绕上导线线圈，使其分别对准磁铁的N 极和S 极，并将线圈导线引出。这样，摇动手轮使磁铁旋转时，由于磁力线发生了变化，结果在线圈导线中就产生了电流。 由这种发电机的装置可以知道，每当磁铁旋转半圈时，线圈所对应的磁铁的磁极就改变一次，从而使电流的方向也跟着改变一次。为了改变这种情况，使电流方向保持不变，皮克希想出了一个巧妙的办法:在磁铁的旋转轴上加装两片相互隔开成圆筒状的金属片，由线圈引出的两条线头，经弹簧片分别与两个金属片相接触。另外，再用两根导线与两个金属片接触，以引出电流。这个装置，就叫做整流子，在后来的发电机上仍得到应用。 整流子为什么能保持电流方向不变呢,这是因为电流从线圈流入整流子，而整流子是和磁铁一起旋转的。当磁铁转过半圈，线圈中电流方向倒逆过来，整流子也正好转过半周来而掉转了方向，因而输出的电流方向始终是不变的。 皮克希发明的这种发电机在世界上是首创，当然也有其不足之处。需要对它进行改进的地方，一是转动磁铁不如转动线圈更为方便灵活;二是通过整流子可以得到定向的电流，但是电流强弱还是不断变化的。为改变这种情况，人们采用增加一些磁铁和线圈数量，并稍微错开地将变化的电流一起引出的办法，使输出电流的强度变化控制在一定的范围内。 从皮克希发明发电机后的30 多年间，虽然有所改进，并出现了一些新发明，但成果不大，始终未能研制出能输出像电池那样大的电流，而且可供实用的发电机。 1867 年，德国发明家韦纳?冯?西门子对发电机提出了重大改进。他认为，在发电机上不用磁铁(即永久磁铁)，而用电磁铁，这样可使磁力增强，产生强大的电流。 西门子用电磁铁代替永久磁铁发电的原理是，电磁铁的铁芯在不通电流时，也还残存有微弱的磁性。当转动线圈时，利用这一微弱的剩磁发出电流，再反回给电磁铁，促使其磁力增强，于是电磁铁也能产生出强磁性。 接着，西门子着手研究电磁铁式发电机。很快就制成了这种新型的发电机，它能产生皮克发电机所远不能相比的强大电流。同时，这种发电机比连接一大堆电池来通电要方便得多，因而它作为实用发电机被广泛应用起来。 西门子的新型发电机问世后不久，意大利物理学家帕其努悌于1865 年发明了环状发电机电枢。这种电枢是以在铁环上绕线圈代替在铁芯棒上绕制的线圈，从而提高了发电机的效率。 实际上，帕斯努悌早在1860 年就提出了发电机电枢的设想，但未能引起的人们的注意。1865 年，他又在一本杂志上发表了这一独创性的见解，仍未得到社会的公认。 到了1869 年，比利时学者古拉姆在法国巴黎研究电学时，看到了帕其努悌发表的文章，认为这一发明有其优越性。于是，他就根据帕其努悌的设计，兼采纳了西门子的电磁铁式发电机原理进行研制，于1870 年制成了性能优良的发电机。 在帕其努悌的发明中，对发电机的整流子部分进行了重要改进，使发电机发出的电流强度变化极小。而采用帕其努悌设计方案制成的古拉姆式发电机，其发出的电流强度变化也很小。这是古拉姆发电机的优良性能的表现之一。 古拉姆发电机的性能好，所以销路很广，他不仅发了财，而且被人们誉为“发电机之父”。 有些人看到古拉姆发明发电机获得成功，也想对发电机进行改进从而制造出更先进的发电机。在这些人中，就有德国的西门子公司研究发电机的工程师阿特涅。他发明了古拉姆发电机不同的线圈绕线方式，制成了性能良好的发电机。 古拉姆发电机的电枢是将铁丝绕成环状，在环与环之间夹上纸进行绝缘，然后将环捆在一起作为铁芯，在其上面绕上导线线圈，再由线圈的不同部位引出一些导线，接向带整流子。而阿特涅发电机的电枢，是用许多薄圆铁板以纸绝缘后重叠起来，制成铁芯，然后在上面绕上导线线圈。人们把这种方法叫做“鼓卷”，意思是像鼓一样的形状。经过这种改进后，发电机无论是外观或是性能，都比原来有了很大起色。 西门子公司由于阿特涅的这项发明而益发驰名。于是，德国以西门子公司为核心，大力研制各种发电机，从而使电力工业得到了迅速的发展。 随着发电机的逐渐大型化，转动发电机的动力也发生了变化。其中以水力作动力更使人们感兴趣。这是因为用水力转动大型发电机较方便，而且不消耗燃料，成本低。因此，西门子公司又投入水力发电的研究工作。 利用水力发电与水力发电不同，前者必须将发电机安装在水流湍急的地方，也就是水流落差大的地方。这样，就必须在山中河川的上游发电，然后再输送到远方的城市。 为了远距离输送电，就要架设很长的输电线。但是，在输电线中通过很强的电流时，电线就要发热，这样，好不容易发出的电能在送向远方的途中，却因为电线发热而损耗掉了。 为了减少电能在长距离输送中的发热损耗，可以采用的办法有两个:一是增加电压的截面积，即将电线加粗，减小电阻;二是提高电压而减小电流。 前一个措施因需要大量的金属导线，而且架设很粗的导线有很多困难，因而很难得到采用。比较起来，还是后一个措施有实用价值。然而，对于当时使用的直流电来说，使其电压提高或降低都是难以实现的。于是，人们只得开始考虑利用电压很容易改变的交流电。 看来，将直流发电机改为交流电发电机比较容易，主要是取掉整流子就行了。所以，西门子公司的阿特涅便于1873 年发明了交流发电机。此后，对交流发电机的研究工作便盛行起来，从而使这种发电机得到了迅速的发展 变频器的运用 发电机在启动时，电机的电流会比额定高5-6倍的，不但会影响电机的使用寿命而且消耗较多的电量.系统在设计时在电机选型上会留有一定的余量，电机的速度是固定不变，但在实际使用过程中，有时要以较低或者较高的速度运行，因此进行变频改造是非常有必要的。变频器可实现电机软启动、通过改变设备输入电压频率达到节能调速的目的，而且能给设备提供过流、过压、过载等保护功能。进口变频器ABB西门子比较好，但贵得离谱，国内变频器做得较好的有三晶、汇川和英威腾等。 无刷电机 求助编辑百科名片 无刷电机 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。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。 目录 模型无刷与有刷电机性能比较 具体区别体现在: 模型无刷电机KV值解释 优点 工作原理 展开 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。 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。 无刷电机在我国的发展时间较短,便随着技术的日益成熟与完善得到了迅猛发展。已在航模、医疗器械、家用电器、电动车等多个领域得到广泛应用，并在深圳、长沙、上海等地形成初具规模产业链。如深圳伟业电机\长沙科达等一批专业厂商，在技术上不断推进行业发展。 无刷电机背景资料 近几年来，无刷电机成为在模型领域里快速发展的一种动力。由于产量和价格的原因，过去几年无刷电机多使用在中高档航空模型中，现在由于机械加工技术的快速发展，无刷电机的生产成本下降许多，目前它正进入模型领域的各个层面，从电动遥控车到电动遥控船再到电动模型飞机，无处不在。 对无刷电机存在的误区 很多人都见过模型用的无刷电机，他们使用的都是电池供电，所以很多人在知识上一直有这么个误区，以为无刷电机是直流电机，其实不然，无刷电机属于交流电机，是三相交流永磁电机的一种，输入模型无刷电机3根导线的电流是交流电，只不过这种交流电不是50HZ的市电正弦波，而是从无刷电机控制器(俗称无刷电调)调制出来的三相交变矩形波，频率比50HZ高很多，且随电机转速变化而变化。 无刷电机结构解析 结构上，无刷电机和有刷电机有相似之处，也有转子和定子，只不过和有刷电机的结构相反;有刷电机的转子是线圈绕组，和动力输出轴相连，定子是永磁磁钢;无刷电机的转子是永磁磁钢，连同外壳一起和输出轴相连，定子是绕组线圈，去掉了有刷电机用来交替变换电磁场的换向电刷，故称之为无刷电机(Brushless motor)，那现在就有问题了，没有了电磁场的变换，如何让无 刷电机转动呢, 无刷电机简明运行原理 简单而言，依靠改变输入到无刷电机定子线圈上的电流波交变频率和波形，在绕组线圈周围形成一个绕电机几何轴心旋转的磁场，这个磁场驱动转子上的永磁磁钢转动，电机就转起来了，电机的性能和磁钢数量、磁钢磁通强度、电机输入电压大小等因素有关，更与无刷电机的控制性能有很大关系，因为输入的是直流电，电流需要电子调速器将其变成3相交流电，还需要从遥控器接收机那里接收控制信号，控制电机的转速，以满足模型使用需要。 总的来说，无刷电机的结构是比较简单的，真正决定其使用性能的还是无刷电子调速器，好的电子调速器需要有单片机控制程序设计、电路设计、复杂加工工艺等过程的总体控制，所以价格要比有刷电机高出很多。 模型无刷与有刷电机性能比较 有刷电机的缺点 模友们可能觉得奇怪，怎么一上来就挑有刷的毛病;呵呵，我把下面的缺点说出来，大家就知道有刷电机的毛病不小了。 1、摩擦大，损耗大 老模友们在以前玩有刷电机的时候都碰到这个问题，那就是使用电机一段时间以后，需要打开电机来清理电机的碳刷，费时费力，维护强度不亚于来一次家庭大扫除。 2、发热大，寿命短 由于有刷电机的结构原因，电刷和换向器的接触电阻很大，造成电机整体电阻较大，容易发热，而永磁体是热敏元件，如果温度太高的话，磁钢是会退磁的，使电机性能下降，影响有刷电机的寿命。 3、效率低，输出功率小 上面说到的有刷电机发热问题，很大程度是因为电流做功在电机内部电阻上了，所以电能有很大程度转化为了热能，所以有刷电机的输出功率不大，效率也不高。 无刷电机的优点 1、无电刷、低干扰 无刷电机去除了电刷，最直接的变化就是没有了有刷电机运转时产生的电火花，这样就极大减少了电火花对遥控无线电设备的干扰。 2、噪音低，运转顺畅 无刷电机没有了电刷，运转时摩擦力大大减小，运行顺畅，噪音会低许多，这个优点对于模型运行稳定性是一个巨大的支持。 3、寿命长，低维护成本 少了电刷，无刷电机的磨损主要是在轴承上了，从机械角度看，无刷电机几乎是一种免维护的电动机了，必要的时候，只需做一些除尘维护即可。 上下一比较，就知道无刷电机相对于有刷电机的优势在哪里了，但是万事都不是绝对的，有刷电机低速扭力性能优异、转矩大等性能特点是无刷电机不可替代的，不过就无刷电机的使用方便性来看，随着无刷控制器的成本下降趋势和国内外无刷技术的发展与市场竞争，无刷动力系统正在高速的发展与普及阶段，这也极大促进了模型运动的发展。 具体区别体现在: 1、适用范围: 无刷电机:通常被使用在控制要求比较高，转速比较高的设备上，如航模，精密仪器仪表等对电机转速控制严格，转速达到很高的设备商，另外现在最为先进的干手器，迪奥电器产的无刷电机DIHOUR干手器也用的是这种电机，其电机和控制器的成本都很高，所以也之后比较高端的设备才被使用。 碳刷电机:通常动力设备使用的都是有刷电机，如吹风机，工厂的电动机，家用的抽油烟机等等，另外串激电机的转速也能达到很高，但是由于碳刷的磨损，使用寿命不如无刷电机。 2、使用寿命: 无刷电机:通常使用寿命在几万小时这个数量级，但是由于轴承的不同无刷电机使用寿命也有很大不同。 碳刷电机:通常有刷电机的连续工作寿命在几百到1千多个小时，到达使用极限就需要更换碳刷，不然很容易造成轴承的磨损。 3、使用效果: 无刷电机:通常是数字变频控制，可控性强，从每分钟几转，到每分钟几万转都可以很容易实现。 碳刷电机:无刷电机一般启动以后工作转速恒定，调速不是很容易，串激电机也能达到20000转/分， 但是使用寿命会比较短。 4、节能方面: 相对而言，无刷电机采用变频技术控制的会比串激电机节能很多，最典型的就是变频空调和冰箱。 5、日后维修方面，碳刷电机需要更换碳刷，如果更换不及时会造成电机的损坏，而无刷电机，使用寿命很长，通常是有刷电机的10倍以上，但是坏了就需要更换电机，但日常维护基本不需要。 6、噪音方面与是否是有刷电机无关，主要是看轴承和电机内部组件的配合情况。 模型无刷电机的参数指标，除了外形尺寸(外径、长度、轴径等)、重量、电压范围、空载电流、最大电流等参数外，还少不了一个重要指标--KV值，这个数值是无刷电机独有的一个性能参数，是判断无刷电机性能特点的一个重要数据。 模型无刷电机KV值解释 KV值定义 无刷电机KV值定义为 转速/V，意思为输入电压增加1伏特，无刷电机空转转速增加的转速值。从这个定义来看，我们能知道，无刷电机电压的输入与电机空转转速是遵循严格的线性比例关系的。 KV值的意义 无刷电机的意义不只是说明电机转速与电压成严格的线性比例关系，还对于电机的性能有一个开阔性的表示。 用过无刷电机的朋友大都有这种感觉，同级别(外径)的无刷电机，外转子的和内转子 的通电比较一下，会发觉外转子电机扭力大一些，要“硬”一些，内转子电机扭力稍微小一些，要“软”一些，一看电机参数，外转子电机KV值800多，内转子电机1000多到2000多。再看一下转速，内转子电机的转速明显高于外转子电机。其实这些特性都与KV值有关，按照KV值的定义来解释，无刷电机的空转极速，是KV值乘以输入的电压，这也就解释了内转子电机的转速为什么高于外转子无刷电机。 就扭力特性来看，KV值一定意义上体现了电机扭力性能，拿外转子电机来说，电机的空载极速一般般，但是加上负载(例如螺旋桨)后，其极速降落到空载极速的60%-70%，但是拿同级别的内转子电机来测试的话，其带负载的转速只能到其空载极速的30%-40%，这明显体现出这两种电机的扭力特性差别，内转子电机的带负载的能力相对较低，为了满足扭力做功，内转子电机必需自行降速，增加通过电流，在电压不变的情况下，这样电机的输出功率就增加了，内转子电机的这种扭力特性也体现在具体的应用上，以前不少轻型泡沫固定翼飞机，最初都用的是内转子无刷电机，但是因为扭力特性的缘故，飞机螺旋桨并不是直接连接在电机上(非直驱)，而是增加了一个减速齿轮组，为的就是改善内转子电机的扭力性能。 同系列同外形尺寸的无刷电机，KV值也能区别电机的特性，比如 B3674 内转子电机，一个KV值是1860，一个KV值是2075，那第一个电机的扭力就要大一些，峰值做工电流就相对小一些;第二个电机的技术高一些，但是扭力特性就比第一个电机要差，峰值电流就会更大一些。 无刷电机KV的意义，一定让你受益匪浅 无刷电机的一些基本知识模型用无刷KV值低的有1-2千，高的到5-6千，他表示的是电压每升高1伏，转速增加的数值，对于无刷，这个值是个常量 对于同种尺寸规格的无刷来说:& 绕线匝数多的，KV值低，最高输出电流小，但扭力大 绕线匝数少的，KV值高，最高输出电流大，但扭力小 单从KV值，不可以评价电机的好坏，因为不同KV值有不同的适用场合: 低电压环境(7.4v) KV值低的，由于转速偏低，适合配较小的减速比和较大的螺旋桨，靠较大负荷来提升电流，输出较大功率; KV值高的，由于转速较高，适合配较大的减速比和较小的螺旋桨，在满足输出功率的条件下，要减小负荷，避免电流过大; 高电压环境(11.1v) KV值低的，在这个电压环境下可以达到较高的转速，扭力也不错，比较理想。需要配合较大的减速比和较小的螺旋桨，在满足输出功率的条件下，要减小负荷，避免电流过大; KV值高的，在该环境中转速过高，为避免电流过大，要尽量减少负荷。利用其高转速，用于涵道风扇发动机很适合。 7.4v 和 11.v 只是举例说明，是常用的小级别。无刷的电压范围很宽，性能惊人。 优点 1、无电刷、低干扰 无刷电机去除了电刷，最直接的变化就是没有了有刷电机运转时产生的电火花，这样就极大减少了电火花对遥控无线电设备的干扰。 2、噪音低，运转顺畅 无刷电机没有了电刷，运转时摩擦力大大减小，运行顺畅，噪音会低许多，这个优点对于模型运行稳定性是一个巨大的支持。 3、寿命长，低维护成本 少了电刷，无刷电机的磨损主要是在轴承上了，从机械角度看，无刷电机几乎是一种免维护的电动机了，必要的时候，只需做一些除尘维护即可。 上下一比较，就知道无刷电机相对于有刷电机的优势在哪里了，但是万事都不是绝对的，有刷电机低速扭力性能优异、转矩大等性能特点是无刷电机不可替代的，不过就无刷电机的使用方便性来看，随着无刷控制器的成本下降趋势和国内外无刷技术的发展与市场竞争，无刷动力系统正在高速的发展与普及阶段重，这也极大促进了模型运动的发展。 工作原理 模型无刷电机的参数指标，除了外形尺寸〔外径、长度、轴径等〕重量、电压范围、空载电流、最大电流等参数外，还少不了一个重要指标--KV值，这个数值是无刷电机独有的一个性能参数，是判断无刷电机性能特点的一个重要数据。 无刷直流电动机是采用半导体开关器件来实现电子换向的，即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点，广泛应用于高档录音座、录像机、电子仪器及自动化办公设备中。 无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。位置传感按转子位置的变化，沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流(即检测转子磁极相对定子绕组的位置，并在确定的位置处产生位置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关电路，按一定的逻辑关系进行绕组电流切换)。定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。 位置传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型。 采用磁敏式位置传感器的无刷直流电动机，其磁敏传感器件(例如霍尔元件、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等)装在定子组件上，用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。 采用光电式位置传感器的无刷直流电动机，在定子组件上按一定位置配置了光电传感器件，转子上装有遮光板，光源为发光二极管或小灯泡。转子旋转时，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件将会按一定频率间歇间生脉冲信号。 采用电磁式位置传感器的无刷直流电动机，是在定子组件上安装有电磁传感器部件(例如耦合变压器、接近开关、LC谐振电路等)，当永磁体转子位置发生变化时，电磁效应将使电磁传感器产生高频调制信号(其幅值随转子位置而变化)。 变频电机 求助编辑百科名片 变频电机 变频电机采用“专用变频感应电动机+变频器”的交流调速方式，使机械自动化程度和生产效率大为提高设备小型化、增加舒适性，目前正取代传统的机械调速和直流调速方案。 目录 变频电动机的特点 变频电机主要特点 变频电机的构造原理 变频电机的应用 变频节能 工作原理 变频电机优点 变频电机与普通电机的区别 展开 变频电动机的特点 电磁设计 对普通异步电动机来说，在设计时主要考虑的性能参数是过载能力、启动性能、效率和功率因数。而变频电动机，由于临界转差率反比于电源频率，可以在临界转差率接近1时 直接启动，因此，过载能力和启动性能不在需要过多考虑，而要解决的关键问题是如何改善电动机对非正弦波电源的适应能力。方式一般如下: 1) 尽可能的减小定子和转子电阻。 减小定子电阻即可降低基波铜耗，以弥补高次谐波引起的铜耗增 2)为抑制电流中的高次谐波，需适当增加电动机的电感。但转子槽漏抗较大其集肤效应也大，高次谐波铜耗也增大。因此，电动机漏抗的大小要兼顾到整个调速范围内阻抗匹配的合理性。 3)变频电动机的主磁路一般设计成不饱和状态，一是考虑高次谐波会加深磁路饱和，二是考虑在低频时，为了提高输出转矩而适当提高变频器的输出电压。 结构设计 再结构设计时，主要也是考虑非正弦电源特性对变频电机的绝缘结构、振动、噪声冷却方式等方面的影响，一般注意以下问题: 1)绝缘等级，一般为F级或更高，加强对地绝缘和线匝绝缘强度，特别要考虑绝缘耐冲击电压的能力。 2)对电机的振动、噪声问题，要充分考虑电动机构件及整体的刚性，尽力提高其固有频率，以避开与各次力波产生共振现象。 3)冷却方式:一般采用强迫通风冷却，即主电机散热风扇采用独立的电机驱动。 4)防止轴电流措施，对容量超过160KW电动机应采用轴承绝缘措施。主要是易产生磁路不对称，也会产生轴电流，当其他高频分量所产生的电流结合一起作用时，轴电流将大为增加，从而导致轴承损坏，所以一般要采取绝缘措施。 5)对恒功率变频电动机，当转速超过3000r/min时，应采用耐高温的特殊润滑脂，以补偿轴承的温度升高。 变频电机主要特点 变频专用电动机具有如下特点: B级温升设计，F级绝缘制造。采用高分子绝缘材料及真空压力浸漆制造工艺以及采用特殊的绝缘结构，使电气绕组采用绝缘耐压及机械强度有很大提高，足以胜任马达之高速运转及抵抗变频器高频电流冲击以及电压对绝缘之破坏。平衡质量高，震动等级为R级(降振级)机械零部件加工精度高，并采用专用高精度进口轴承，可以高速运转。强制通风散热系统，全部采用进口轴流风机超静音、高寿命，强劲风力。保障马达在任何转速下，得到有效散热，可实现高速或低速长期运行。经AMCAD软件设计的YP系列电机，与传统变频电机相比较，具备更宽广的调速范围和更高的设计质量，经特殊的磁场设计，进一步抑制高次谐波磁场，以满足宽频、节能和低噪音的设计指标。具有宽范围恒转矩与功率调速特性，调 速平稳，无转矩脉动。与各类变频器均具有良好的参数匹配，配合矢量控制，可实现零转速全转矩、低频大力矩与高精度转速控制、位置控制及快速动态响应控制。YP系列变频专用电机可配制刹车器，编码器供货，这样即可获得精准停车，和通过转速闭环控制实现高精度速度控制。采用“微电机+变频专用电机+编码器+变频器”实现超低速无级调速的精准控制。YP系列变频专用电机通用性好，其安装尺寸符合IEC标准，与一般标准型电机具备可互换性。 变频电机的构造原理 电动机的调速与控制，是工农业各类机械及办公、民生电器设备的基础技术之一。随着电力电子技术、微电子技术的惊人发展，采用“专用变频感应电动机+变频器”的交流调速方式，正在以其卓越的性能和经济性，在调速领域，引导了一场取代传统调速方式的更新换代的变革。它给各行各业带来的福音在于:使机械自动化程度和生产效率大为提高、节约能源、提高产品合格率及产品质量、电源系统容量相应提高、设备小型化、增加舒适性，目前正以很快的速度取代传统的机械调速和直流调速方案。 由于变频电源的特殊性，以及系统对高速或低速运转、转速动态响应等需求，对作为动力主体的电动机，提出了苛刻的要求，给电动机带来了在电磁、结构、绝缘各方面新的课题。 变频电机的应用 变频调速目前已经成为主流的调速方案，可广泛应用于各行各业无级变速传动。 特别是随着变频器在工业控制领域内日益广泛的应用，变频电机的使用也日益广泛起来，可以这样说由于变频电机在变频控制方面较普通电机的优越性，凡是用到变频器的地方我们都不难看到变频电机的身影。 变频节能 1、什么是变频器, 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。 2、PWM和PAM的不同点是什么, PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。 PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脉冲幅度调制) 缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。 3、电压型与电流型有什么不同, 变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容;电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波石电感。 4、为什么变频器的电压与电流成比例的改变, 电机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。 5、电动机使用工频电源驱动时，电压下降则电流增加;对于变频器驱动，如果频率下降时电压也下降，那么电流是否增加, 频率下降(低速)时,如果输出相同的功率,则电流增加,但在转矩一定的条件下,电流几乎不变。 6、采用变频器运转时，电机的起动电流、起动转矩怎样, 采用变频器运转，随着电机的加速相应提高频率和电压，起动电流被限制在150%额定电流以下(根据机种不同，为125%~200%)。用工频电源直接起动时，起动电流为6~7倍，因此，将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长)。起动电流为额定电流的1.2~1.5倍，起动转矩为70%~120%额定转矩;对于带有转矩自动增强功能的变频器，起动转矩为100%以上，可以带全负载起动。 7、V/f模式是什么意思, 频率下降时电压V也成比例下降，这个问题已在回答4说明。V与f的比例关系是考虑了电机特性而预先决定的，通常在控制器的存储装置(ROM)中存有几种特性，可以用开关或标度盘进行选择 8、按比例地改V和f时，电机的转矩如何变化, 频率下降时完全成比例地降低电压，那么由于交流阻抗变小而直流电阻不变，将造成在低速下产生地转矩有减小的倾向。因此，在低频时给定V/f,要使输出电压提高一些,以便获得一定地起动转矩,这种补偿称增强起动。可以采用各种方法实现,有自动进行的方法、选择V/f模式或调整电位器等方法 9、在说明书上写着变速范围60~6Hz，即10:1，那么在6Hz以下就没有输出功率吗, 在6Hz以下仍可输出功率，但根据电机温升和起动转矩的大小等条件，最低使用频率取6Hz左右，此时电动机可输出额定转矩而不会引起严重的发热问题。变频器实际输出频率(起动频率)根据机种为0.5~3Hz. 10、对于一般电机的组合是在60Hz以上也要求转矩一定，是否可以, 通常情况下时不可以的。在60Hz以上(也有50Hz以上的模式)电压不变，大体为恒功率特性，在 高速下要求相同转矩时，必须注意电机与变频器容量的选择。 11、所谓开环是什么意思, 给所使用的电机装置设速度检出器(PG)，将实际转速反馈给控制装置进行控制的，称为“闭环 ”，不用PG运转的就叫作“开环”。通用变频器多为开环方式，也有的机种利用选件可进行PG反馈. 12、实际转速对于给定速度有偏差时如何办, 开环时，变频器即使输出给定频率，电机在带负载运行时，电机的转速在额定转差率的范围内(1%~5%)变动。对于要求调速精度比较高，即使负载变动也要求在近于给定速度下运转的场合，可采用具有PG反馈功能的变频器(选用件)。 13、如果用带有PG的电机，进行反馈后速度精度能提高吗, 具有PG反馈功能的变频器，精度有提高。但速度精度的值取决于PG本身的精度和变频器输出频率的分辨率。 14、失速防止功能是什么意思, 如果给定的加速时间过短，变频器的输出频率变化远远超过转速(电角频率)的变化，变频器将因流过过电流而跳闸，运转停止，这就叫作失速。为了防止失速使电机继续运转，就要检出电流的大小进行频率控制。当加速电流过大时适当放慢加速速率。减速时也是如此。 两者结合起来就是失速功能。 15、有加速时间与减速时间可以分别给定的机种，和加减速时间共同给定的机种，这有什么意义, 加减速可以分别给定的机种，对于短时间加速、缓慢减速场合，或者对于小型机床需要严格给定生产节拍时间的场合是适宜的，但对于风机传动等场合，加减速时间都较长，加速时间和减速时间可以共同给定。 16、什么是再生制动, 电动机在运转中如果降低指令频率，则电动机变为异步发电机状态运行，作为制动器而工作，这就叫作再生(电气)制动。 17、是否能得到更大的制动力, 从电机再生出来的能量贮积在变频器的滤波电容器中，由于电容器的容量和耐压的关系，通用变频器的再生制动力约为额定转矩的10%~20%。如采用选用件制动单元，可以达到50%~100%。 18、为什么用离合器连续负载时，变频器的保护功能就动作, 用离合器连接负载时，在连接的瞬间，电机从空载状态向转差率大的区域急剧变化，流过的大电流导致变频器过电流跳闸，不能运转。 19、在同一工厂内大型电机一起动，运转中变频器就停止，这是为什么, 电机起动时将流过和容量相对应的起动电流，电机定子侧的变压器产生电压降，电机容量大时此压降影响也大，连接在同一变压器上的变频器将做出欠压或瞬停的判断，因而有时保护功能(IPE)动作，造成停止运转。 20、什么是变频分辨率,有什么意义, 对于数字控制的变频器，即使频率指令为模拟信号，输出频率也是有级给定。这个级差的最小单位就称为变频分辨率。 变频分辨率通常取值为0.015~0.5Hz.例如，分辨率为0.5Hz，那么23Hz的上面可变为23.5、24.0 Hz，因此电机的动作也是有级的跟随。这样对于像连续卷取控制的用途就造成问题。在这种情况下，如果分辨率为0.015Hz左右，对于4级电机1个级差为1r/min 以下，也可充分适应。另外，有的机种给定分辨率与输出分辨率不相同。 21、装设变频器时安装方向是否有限制。 变频器内部和背面的结构考虑了冷却效果的，上下的关系对通风也是重要的，因此，对于单元型在盘内、挂在墙上的都取纵向位，尽可能垂直安装。 22、不采用软起动，将电机直接投入到某固定频率的变频器时是否可以, 在很低的频率下是可以的，但如果给定频率高则同工频电源直接起动的条件相近。将流过大的起动电流(6~7倍额定电流)，由于变频器切断过电流，电机不能起动。 23、电机超过60Hz运转时应注意什么问题, 超过60Hz运转时应注意以下事项 (1)机械和装置在该速下运转要充分可能(机械强度、噪声、振动等)。 (2) 电机进入恒功率输出范围，其输出转矩要能够维持工作(风机、泵等轴输出功率于速度的立方成比例增加，所以转速少许升高时也要注意)。 (3) 产生轴承的寿命问题，要充分加以考虑。 (4) 对于中容量以上的电机特别是2极电机，在60Hz以上运转时要与厂家仔细商讨。 24、变频器可以传动齿轮电机吗, 根据减速机的结构和润滑方式不同，需要注意若干问题。在齿轮的结构上通常可考虑70~80Hz为最大极限，采用油润滑时，在低速下连续运转关系到齿轮的损坏等。 25、变频器能用来驱动单相电机吗,可以使用单相电源吗, 机基本上不能用。对于调速器开关起动式的单相电机，在工作点以下的调速范围时将烧毁 辅助绕组;对于电容起动或电容运转方式的，将诱发电容器爆炸。变频器的电源通常为3相，但对于小容量的，也有用单相电源运转的机种。 26、变频器本身消耗的功率有多少, 它与变频器的机种、运行状态、使用频率等有关，但要回答很困难。不过在60Hz以下的变频器效率大约为94%~96%，据此可推算损耗，但内藏再生制动式(FR-K)变频器，如果把制动时的损耗也考虑进去，功率消耗将变大，对于操作盘设计等必须注意。 27、为什么不能在6~60Hz全区域连续运转使用, 一般电机利用装在轴上的外扇或转子端环上的叶片进行冷却，若速度降低则冷却效果下降，因而不能承受与高速运转相同的发热，必须降低在低速下的负载转矩，或采用容量大的变频器与电机组合，或采用专用电机。 28、使用带制动器的电机时应注意什么, 制动器励磁回路电源应取自变频器的输入侧。如果变频器正在输出功率时制动器动作，将造成过电流切断。所以要在变频器停止输出后再使制动器动作。 29、想用变频器传动带有改善功率因数用电容器的电机，电机却不动，清说明原因 变频器的电流流入改善功率因数用的电容器，由于其充电电流造成变频器过电流(OCT),所以不能起动，作为对策，请将电容器拆除后运转，甚至改善功率因数，在变频器的输入侧接入AC电抗器是有效的。 30、变频器的寿命有多久, 变频器虽为静止装置，但也有像滤波电容器、冷却风扇那样的消耗器件，如果对它们进行定期的维护，可望有10年以上的寿命。 31、变频器内藏有冷却风扇，风的方向如何,风扇若是坏了会怎样, 对于小容量也有无冷却风扇的机种。有风扇的机种，风的方向是从下向上，所以装设变频器的地方，上、下部不要放置妨碍吸、排气的机械器材。还有，变频器上方不要放置怕热的零件等。风扇发生故障时，由电扇停止检测或冷却风扇上的过热检测进行保护 32、装设变频器时安装方向是否有限制。 应基本收藏在盘内，问题是采用全封闭结构的盘外形尺寸大，占用空间大，成本比较高。其措施有: (1)盘的设计要针对实际装置所需要的散热; (2)利用铝散热片、翼片冷却剂等增加冷却面积; 变频电机(4张) (3) 采用热导管。 此外，已开发出变频器背面可以外露的型式。 33、想提高原有输送带的速度，以80Hz运转，变频器的容量该怎样选择, 设基准速度为50Hz,50Hz以上为恒功率输出特性。像输送带这样的恒转矩特性负载增速时，容量 需要增大为80/50?1.6倍。电机容量也像变频器一样增大 变频调速节能装置的节能原理 1、变频节能 由流体力学可知，P(功率)=Q(流量)? H(压力)，流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。例如:一台水泵电机功率为55KW，当转速下降到原转速的4/5时，其耗电量为28.16KW，省电48.8%，当转速下降到原转速的1/2时，其耗电量为6.875KW，省电87.5%. 2、功率因数补偿节能 无功功率不但增加线损和设备的发热，更主要的是功率因数的降低导致电网有功功率的降低，大量的无功电能消耗在线路当中，设备使用效率低下，浪费严重，由公式P=S?COSФ，Q=S?SINФ，其中S,视在功率，P,有功功率，Q,无功功率，COSФ,功率因数，可知COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵电机的功率因数在0.6-0.7之间，使用变频调速装置后，由于变频器内部滤波电容的作用，COSФ?1，从而减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。 3、软启动节能 由于电机为直接启动或Y/D启动，启动电流等于(4-7)倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命。节省了设备的维护费用。 变频器可以省电这是不可磨灭的事实，在某些情况下可以节电40%以上，但是某些情况还会比不接变频器浪费～ 变频器是通过轻负载降压实现节能的，拖动转距负载由于转速没有多大变化，即便是降低电压，也不会很多，所以节能很微弱，但是用在风机环境就不同了，当需要较小的风量时刻，电机会降低速度，我们知道风机的耗能跟转速的1.7次方成正比，所以电机的转距会急 剧下降，节能效果明显。如果我们用在油井上，就会因为在返程使用制动电阻白白浪费很多电能反而更废电。 当然，如果环境要求必须调速，变频器节能效果还是比较明显的。不调速的场合变频器不会省电，只能改善功率因数。 1、如果两个一模一样的电机都工作在50HZ的工频状态下，一个使用变频器，一个没有，同时转速和扭矩都在电机的额定状态下，那么变频器还能省电吗,能省多少呢, 答:对于这种情况，变频器只能改善功率因数，并不能节省电力。 2、如果这两个电机的扭矩没有达到电机的额定扭矩状态下工作(频率，转速还是一样50HZ)，有变频器的那个能省多少电, 答:如果使用了自动节能运行，这个时刻变频器能降压运行，可以节省部分电能，但是节电不明显。 3、同样的条件，空载状态下能省多少，这三种状态下哪个省的更多, 工作原理 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式(VVVF变频或矢量控制变频)，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。 变频电机优点 1、具备有启动功能。 2、采用电磁设计，减少了定子和转子的阻值。 3、适应不同工况条件下的频繁变速。 4、在一定程度上节能。 变频电机与普通电机的区别