電機(jī)學(xué)1.1概述

一、電機(jī)的定義廣義：實(shí)施電能生產(chǎn)、傳輸、使用和電能特性變換的機(jī)械和裝置。狹義：電機(jī)是基于電磁感應(yīng)定律、電磁力定律（能進(jìn)行電磁感應(yīng)），由電路和磁路所構(gòu)成，能進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換或信號(hào)變換的電磁機(jī)械裝置。二、電機(jī)的主要類型

發(fā)電機(jī)——將機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為電能電動(dòng)機(jī)——將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率變壓（流、頻、相位）器——將電能轉(zhuǎn)換為另一種形式的電能控制電機(jī)——電氣機(jī)械系統(tǒng)中調(diào)節(jié)、放大和控制作用據(jù)能量轉(zhuǎn)換分據(jù)學(xué)科分電機(jī)靜止的電氣設(shè)備——變壓器旋轉(zhuǎn)電機(jī)交流電機(jī)直流電機(jī)直流發(fā)電機(jī)直流電動(dòng)機(jī)同步電機(jī)異步電機(jī)同步發(fā)電機(jī)同步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)異步發(fā)電機(jī)實(shí)物圖使用中的變壓器水輪發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)汽輪發(fā)電機(jī)組三、電機(jī)中所用材料電電路導(dǎo)電材料及絕緣材料

導(dǎo)電材料：紫銅、鋁線絕緣材料：聚脂漆、云母片按耐熱能力高低分六個(gè)等級(jí)A—105oE—120o

B—130oF—155oH—180oC180o2、磁磁路導(dǎo)磁材料硅鋼片、鑄鋼等導(dǎo)磁材料：鐵磁材料3、力結(jié)構(gòu)材料鑄鋼、鑄鐵、鋼板等四、電機(jī)作用和地位電能生產(chǎn)——由同步發(fā)電機(jī)生產(chǎn)；高壓輸電——由升壓變壓器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓升高到輸電電壓再輸送；降壓用電——由降壓變壓器將輸來(lái)的高壓電降為所需低電壓，供給用電設(shè)備；生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)——由各種電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)；控制系統(tǒng)中的信號(hào)轉(zhuǎn)換——由各種控制電機(jī)完成。我國(guó)老牌電機(jī)廠：哈爾濱電機(jī)廠上海電機(jī)廠四川：德陽(yáng)東方電機(jī)廠請(qǐng)觀察電力系統(tǒng)示意圖，找到系統(tǒng)中使用的電機(jī)？2．電機(jī)的近代發(fā)展及趨勢(shì)單機(jī)容量不斷增加如汽輪發(fā)電機(jī)：中小型電機(jī)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不斷改進(jìn)新的設(shè)計(jì)方法（CAD）、工藝、材料、測(cè)試手段應(yīng)用范圍擴(kuò)大19005MVA1956水內(nèi)冷208MVA192025MVA1960320MVA1937空氣冷卻100MVA目前>1000MVA氫氣冷卻150MVA2.1交流異步電機(jī)

作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的異步電機(jī)。因其轉(zhuǎn)子繞組電流是感應(yīng)產(chǎn)生的，又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)是各類電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用最廣、需要量最大的一種。各國(guó)的以電為動(dòng)力的機(jī)械中，約有90％左右為異步電動(dòng)機(jī)，其中小型異步電動(dòng)機(jī)約占70％以上。在電力系統(tǒng)的總負(fù)荷中，異步電動(dòng)機(jī)的用電量占相當(dāng)大的比重。

三相異步電動(dòng)機(jī)由定子（不動(dòng)部件）、轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部件）及氣隙組成。2.2基本結(jié)構(gòu)1.三相異步電動(dòng)機(jī)的定子三相異步電動(dòng)機(jī)的定子由機(jī)座、端蓋、定子鐵心和定子繞組幾個(gè)主要部分組成。機(jī)座、端蓋組成電機(jī)的外殼。機(jī)座主要用來(lái)固定和支撐定子鐵心；中、小型電機(jī)的端蓋可支撐轉(zhuǎn)子，保護(hù)定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組端部。鐵心和機(jī)座定子鐵心和定子槽形狀轉(zhuǎn)子槽形如圖6—3所示。定子槽形如圖6—4所示。定子鐵心和繞組2.三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸三個(gè)主要部分構(gòu)成。轉(zhuǎn)子槽形如圖6—6所示。根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組的不同，三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子分為鼠籠式和繞線式轉(zhuǎn)子兩大類。（1）籠型轉(zhuǎn)子籠型繞組是自閉的。（2）繞線轉(zhuǎn)子繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組也是三相繞組。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子照片3.氣隙異步電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子之間存在有氣隙。中、小型電機(jī)的氣隙通常為0.2～1.5mm。

異步電動(dòng)機(jī)按保護(hù)形式的不同分為四種結(jié)構(gòu)形式:開(kāi)啟式；防護(hù)式；封閉式；防爆式。異步電動(dòng)機(jī)按冷卻方式的不同分為兩類結(jié)構(gòu)形式:外部冷卻(介質(zhì)只與鐵心、繞組、機(jī)殼的外表面接觸);內(nèi)部冷卻(介質(zhì)在空心導(dǎo)線內(nèi)部通過(guò),直接帶走熱量)。2.3異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式

2.4電機(jī)的安裝方式電機(jī)的安裝方式分為臥式和立式。臥式電機(jī)安裝后轉(zhuǎn)軸為水平方向,立式電機(jī)的轉(zhuǎn)軸為垂直方向。一般情況下用臥式的居多。異步交流電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)異步交流電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、運(yùn)行可靠的特點(diǎn)，與同容量的其他電動(dòng)機(jī)比重量輕、成本低、價(jià)格便宜，因此得到廣泛的應(yīng)用。由于時(shí)間關(guān)系，我們只學(xué)習(xí)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)。一臺(tái)三相籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖如圖6—1所示，籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)拆散形狀如圖6—2所示。2.5主要產(chǎn)品系列介紹三相異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)說(shuō)明如下：Y100L1－2其中Y是產(chǎn)品代號(hào),表示三相異步電動(dòng)機(jī);100表示機(jī)座中心高為100mm;L表示機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)，意思是長(zhǎng)機(jī)座（M為中機(jī)座；S為短機(jī)座）；1.表示鐵心長(zhǎng)度代號(hào)；2.表示電機(jī)的極數(shù)。2.6異步電動(dòng)機(jī)的額定值（1）額定功率PN——指額定運(yùn)行時(shí)電機(jī)的輸出功率（單位kW）（2）額定電壓UN——額定運(yùn)行時(shí)定子的線電壓（單位V）（3）額定電流IN——額定運(yùn)行時(shí)定子的線電流（單位A）（4）額定頻率fN——指額定運(yùn)行時(shí)電樞的頻率（單位Hz）一般指工業(yè)電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)頻率50Hz。（5）額定轉(zhuǎn)速nN——額定運(yùn)行時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速

（單位r／min）通常額定轉(zhuǎn)速比同步轉(zhuǎn)速低2%~6%。二極電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為2950r/min左右；四極電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為1450r/min左右。另外銘牌上還有功率因數(shù)cos、絕緣等級(jí)、定子繞組相數(shù)、接法、工作方式、防護(hù)等級(jí)等。異步電動(dòng)機(jī)銘牌電動(dòng)機(jī)的絕緣等級(jí)和允許溫升

絕緣材料是電機(jī)中最為薄弱的環(huán)節(jié)。絕緣材料尤其容易受到高溫的影響而加速老化并損壞。不同的絕緣材料耐熱性能有區(qū)別，采用不同絕緣材料的電氣設(shè)備其耐受高溫的能力就有不同。因此一般的電氣設(shè)備都規(guī)定其工作的最高溫度。電動(dòng)機(jī)的絕緣等級(jí)是指其所用絕緣材料的耐熱等級(jí)，分Y、A、E、B、F、H、C級(jí)。允許溫升是指電動(dòng)機(jī)的溫度與周圍環(huán)境溫度相比升高的限度。絕緣等級(jí)

Y級(jí)A級(jí)

E級(jí)B級(jí)

F級(jí)

H級(jí)

C級(jí)極限溫度（℃）90

105

120

130

155

180

180以上電機(jī)的絕緣等級(jí)決定于它所采用的絕緣材料的耐熱等級(jí)。若一臺(tái)電機(jī)主要部件的絕緣結(jié)構(gòu)采用不同耐熱等級(jí)的絕緣材料，其絕緣等級(jí)按絕緣材料的最低耐熱等級(jí)考核。電動(dòng)機(jī)的外殼防護(hù)等級(jí)

第一位數(shù)字:表征防固體進(jìn)入性能簡(jiǎn)述第2位數(shù)字:表征防液體進(jìn)入性能簡(jiǎn)述0無(wú)防護(hù)電機(jī)0無(wú)防護(hù)電機(jī)1防護(hù)>50mm固體的電機(jī)1防滴電機(jī)2防護(hù)>12mm固體的電機(jī)215o防滴電機(jī)3防護(hù)>2.5mm固體的電機(jī)3防淋水電機(jī)4防護(hù)>1mm固體的電機(jī)4防濺水電機(jī)5防塵的電機(jī)5防噴水電機(jī)6防海浪電機(jī)7防浸水電機(jī)8潛水電機(jī)如:IP44電機(jī)的工作制工作制（也叫定額）：電動(dòng)機(jī)的工作方式。有S1S10共十類，常用的是S1S3這三類。S1為連續(xù)工作制；S2為短時(shí)工作制(運(yùn)行與停歇交替進(jìn)行，運(yùn)行時(shí)間短，停歇時(shí)間也不是很長(zhǎng))；S3