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空压机电动机主要由定子和转子两部分构成(空压机电机介绍)

2023-09-14

在工业生产中,电动机尤其是三相鼠笼式异步电动机的应用范围非常广泛。这种电动机静谧且稳定,成为大多数系统的重要部分,其中就包括压缩机。电动机主要由两部分构成:定子和转子。定子是静止的部分,产生旋转的磁场,而转子将这个磁场的能量转化为机械能。

定子连接着三相电源,其绕组中的电流会增强旋转磁场,从而在转子中产生电流并加强磁力场。定子和转子各自的磁场交互作用,产生转矩,使转子轴开始旋转。

电动机转速

关于电动机的转速,理论上,如果异步电动机的轴旋转速度与磁场同步,那么转子上的感应电流将会是零。然而实际上,因为轴承等因素的损失,轴的转动速度总是比磁场同步转速(这种现象被称为“滑差”)慢1-5%。

电动机的效率并非无损,它在转换能量时总会产生损耗,主要包括电阻损耗、通风损耗、磁化损耗以及摩擦损耗等。

电动机绝缘等级

电动机的绝缘等级是按照IEC60085标准进行分类的,这是由国际电工技术委员会提出的标准。不同的绝缘材料根据温度进行等级划分,使用字母来表示等级。这个温度值是绝缘材料能承受的蕞高温度。如果温度超过这个限值10℃并持续一段时间,那么绝缘材料的寿命可能会减半。

在电动机设计中,有多个因素对其性能有重要影响,包括防护等级、冷却方法和安装方式等。

电动机防护等级

防护等级,由国际电工技术委员会(IEC)在IEC60034-5中规定,主要描述了电动机对于接触和防水的防护能力。它通常用”IP”加两位数表示,其中,di一位数字代表电动机对固体接触和侵入的防护程度,第二位数字则代表其防水能力。例如,在IP23中,“2”表示电动机可以防止直径大于12mm的固体侵入,“3”表示电动机能防止向上倾斜至60°方向的水直接喷射。IP54和IP55则分别表示电动机具有防尘及对来自任意方向的水喷洒的防护能力,以及防尘及对来自任意方向的低压喷射水的防护能力。

电动机冷却方法

在冷却方法方面,IEC60034-6明确了电动机的冷却方式。这些方式用“IC”加数字表示,包括无通风、自通风、强制冷却等多种方式,同时还包括冷却的运行模式,如内部冷却、表面冷却、闭路冷却、液体冷却等。

电动机安装方法

至于电动机的安装方法,IEC60034-7为我们提供了具体的指导。这是由“IM”和四位数字表示。比如,“IM1001”表示的是两个轴承、一个带有自由轴颈端的轴和带脚定子固定结构。“IM3001”则表示两个轴承、一个带有自由轴颈端的轴、无脚定子结构,带有平面固定孔的大法兰。

还有关于电机绕组的连接方式,如星形连接,这种方式中,绕组端头连接在星形连接的电机端子上,例如连接在690V的电源上。另外还有三角形连接,这种方式中,绕组端头连接在三角形连接的电机端子上,如连接在400V的电源上。

电动机星形连接(Y)和三角形(∆)连接

三相电动机可以通过两种不同的方式连接:星形(Y)连接和三角形(Δ)连接。电动机的绕组通常标记为U、V和W(U1-U2;V1-V2;W1-W2),而美国标准则使用T1到T6。在星形连接中,电动机绕组的“末端”相互连接,形成一个中心点,其布局形状类似一个星形(Y)。

主电源则连接在电动机的起始端,标记为U、V和W,对应的相序列为L1、L2和L3。图示表明电动机是顺时针转动,如从“D”驱动端看到的一样。如果想使电动机逆时针转动,只需更换启动器或电动机上任意两根火线的连接位置。当电机逆时针运转时,需要检查冷却风扇是否正常运作。

在星形连接中,相电压(相电压=主电压/√3;例如400V=690/√3)通过整个绕组。向中心点的电流Ih变为相电流,而从绕组流出的电流将为If=Ih。

与此不同,三角形(Δ)连接将每个绕组的起点和终点分别连接,形成一个三角形(Δ)。因此,主电压会直接流过每个绕组。电流Ih进入电动机,这是主电流,并在各个绕组之间分流,使得每一相都有电流,其中,Ih/√3=If。

值得注意的是,同一电动机既可以连接到690V的星形连接上,也可以连接到400V的三角形连接上。在这两种情况下,流经绕组的电压都是400V。而对于输入电动机的电流,接入690V星形连接的电流要低于接入400V三角形连接的电流。电流之间存在着√3的比例关系。

例如,电动机的电板可以使用690/400V的电压。这也就是说,星形连接主要用于高压操作,而三角形连接则主要用于低压操作。此外,相对于星形连接,三角形连接的电动机会有较高的输入电流。

电动机力矩

电动机的转矩是衡量其旋转能力的重要物理量。每个电动机都有一个蕞大转矩。如果负载超过这个蕞大转矩,电动机将无法运转。在小于电动机蕞大转矩的正常负载范围内,电动机可以正常工作。但是,启动过程可能涉及到额外的负载。电动机的性能通常用转矩曲线来表示。

对于鼠笼式异步电动机,其转矩曲线显示,在启动时,电动机的转矩会比平时大。其中,Mst代表启动转矩,Mmax代表蕞大转矩(也被称为“切削转矩”),Mmin代表蕞小转矩(也被称为“鞍座转矩”),Mn代表额定转矩。

以螺杆式压缩机的星形/三角形启动异步电动机为例,其转矩曲线和螺杆压缩机的转矩需求曲线相关。在星形连接下,压缩机处于空载(无负荷运转)。当电动机的速度达到约90-95%的额定速度时,电动机切换到三角形连接,此时转矩增大,压缩机开始加载,并达到其工作点。

文章来源:摘自知乎账号”阿特拉斯·科普柯压缩机”

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