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旋转电机 编辑词条词条保护

词条创建者 随风

旋转电机简介

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旋转电机有很多种类型。按功能分为发电机和电动机,按电压特性分为直流电动机和交流电动机,按结构分为同步电动机和异步电动机。异步电动机按其相位不同可分为三相异步电动机和单相异步电动机;根据转子结构的不同,可分为笼型转子和绕线型转子。其中笼型三相异步电动机因其结构简单、制造方便、价格低廉、运行可靠等优点,应用广泛,在各类电动机中需求量最高。旋转电机

旋转电机防雷保护

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旋转电机(发电机、相移相机、大型电机等)的防雷工作比变压器困难得多,雷击事故率往往高于变压器。这是因为旋转电动机在绝缘结构、性能、绝缘配合等方面与变压器有一些不同的特点。
(1)在相同电压等级的电气设备中,旋转电机的绝缘冲击耐压等级最低。
原因是:①电机有高速旋转的转子,所以只能使用固体介质,不能像变压器那样使用固液(变压器油)组合介质进行绝缘。在制造过程中,固体介质容易被破坏,绝缘中容易出现空洞或缝隙。因此,在运行过程中容易发生局部放电,导致绝缘退化;②电机绝缘的运行条件最为恶劣,受到热量、机械振动、空气中的湿气、污染、电磁应力等因素的综合影响,导致其老化速度较快。电机绝缘结构的电场相对均匀,其影响系数接近1。过电压下的电气强度是最薄弱的环节。因此,电机的额定电压和绝缘等级不能太高。
(2)用于保护旋转电机的避雷器的残余电压非常接近电机的冲击耐压值,绝缘余量很小。
如果发电机的出厂冲击耐压试验值仅比氧化锌避雷器的3kA残余电压值高25% ~ 30%,则磁吹避雷器的裕度较小,绝缘裕度会随着发电机的运行而降低。因此,单纯依靠避雷器对电机进行保护是不够的,还必须与电容器、电抗器、电缆段等结合起来进行保护。
(3)匝间绝缘要求严格限制入侵波的陡度。
由于电机绕组匝间电容小且不连续,过电压波进入电机绕组后只能沿绕组导体传播,且绕组每匝的长度远远大于变压器绕组的长度。相邻匝间的过电压与入侵波的陡度成正比。为了保护电动机匝间绝缘,有必要严格限制侵入波的陡度。
综上所述,旋转电机的防雷要求高、难度大,需要综合考虑绕组主绝缘、匝间绝缘、中性点绝缘的保护要求。

旋转电机原理

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能量守恒原理是物理学中的一个基本原理。这个原理的含义是,在一个质量恒定的物理系统中,能量总是守恒的;能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,而只能改变它的存在形式。
在传统的旋转电机机电系统中,机械系统要么是原动机(用于发电机),要么是生产机械(用于电动机),电气系统是用电的负载或电源。旋转电机把电气系统和机械系统连接起来。在旋转电机内部的能量转换过程中,能量主要有四种形式:电能、机械能、磁场储能和热能。在能量转换过程中会产生损耗,包括电阻损耗、机械损耗、铁芯损耗和附加损耗。
对于旋转电机来说,损耗和消耗全部转化为热量,使电机产生热量,温度升高,影响电机的输出,降低其效率。加热和冷却是所有电机的共同问题。电机损耗和温升问题为新型旋转电磁器件的研究和开发提供了途径,这涉及到形成一个由电能、机械能、磁场储能和热能组成的新型旋转电机机电系统。该系统不输出机械能或电能,而是利用电磁理论和旋转电机的损耗和温升概念,将输入的能量(电能、风能、水能、其他机械能等)充分、充分、有效地转换为热能,所有输入的能量都转换为有效的热能,作为“损耗”输出。
在此基础上,提出了一种基于旋转电磁学原理的机电热换能器。旋转磁场的产生与旋转电机类似,可以通过多相对称绕组或多极旋转永磁体产生。采用合适的材料、结构和方法,利用闭环中磁滞、涡流和二次感应电流的联合作用,将输入能量充分转化为热能,将传统旋转电机的“损耗”转化为有效热能。它将电、磁、热系统与流体热交换系统有机地结合在一起。这种新型的机电热传感器不仅具有反问题的研究价值,而且扩展了传统旋转电机的功能和应用。

热交换

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首先,时间和空间谐波对热的产生有非常迅速和显著的影响,这在电机结构设计中很少被提及。由于斩波电源电压的应用越来越少,为了使电机旋转得更快,有必要提高电流有源分量的频率,但这取决于电流谐波分量的显著增加。在低速电机中,齿谐波引起的磁场局部变化会引起加热。在选择金属板材的厚度和冷却系统的时候一定要注意这个问题。在计算中,还应考虑绑扎带的使用。
众所周知,超导材料在低温下工作,这就导致了两种情况:
首先是预测电机线圈绕组中使用的复合超导体产生热点的位置。
第二是设计一个冷却系统,可以冷却超导线圈的任何部分。
由于需要处理的参数较多,电机温升的计算变得非常困难。这些参数包括电机的几何形状、转速、材料的不均匀性、组成材料的成分以及每个零件的表面粗糙度。由于计算机和数值计算方法的迅速发展,实验研究与仿真分析相结合的电机温升计算的进展已经超越了其他领域。
热模型应该是全局的和复杂的,而不是一般性的。每一个新的马达都意味着一个新的型号。

绝缘材料

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运行电机的绝缘必须承受各种内外因素的影响和作用。内部因素主要包括电场、热和机械应力的影响;外部因素包括电机运行所处的机械力、环境条件(温度、湿度、污染、化学成分),这些都构成了电机绝缘的工作特性。此外,高压电机的绝缘相对于其他相同电压等级的电气设备,电气强度较低,对运行有一定的影响。电动机绝缘应能承受上述各种因素的单独或综合作用,并能长期安全可靠地运行。
云母和云母制品
云母是一种具有高电强度的硅酸盐矿物晶体。它还具有耐高温、耐燃、化学性能稳定、吸水性差、耐电晕等优点,是高压电机理想的绝缘材料。
云母产品按用途可分为云母带、云母板、云母箔三大类。各种类型的云母产品由云母、增强材料和粘合剂组成。云母作为基本绝缘屏障,确保长期运行时的高电阻;采用增强材料,提高机械强度;粘合剂把两者粘合在一起。云母产品必须具有较高的电气强度和足够的机械强度。
绝缘漆
绝缘漆由漆基(树脂、沥青、干油、纤维素等)、助熔剂或稀释剂(苯、甲苯)、辅助材料(干燥剂、颜料、杀菌剂)三部分组成。按其用途分为浸渍漆、覆盖漆、粘接漆三种。
(1)浸渍油漆。用于浸渍电机绕组和纤维材料,以提高电气性能、导热性、耐热性、防潮性和绝缘的整体完整性。近年来,无溶剂浸渍涂料领域有了发展,以聚酯和环氧树脂为最常用的两大类,逐渐取代聚氨酯涂料。
(2)覆盖油漆。又称刷漆或涂布漆,是涂于预浸渍的绝缘表面,形成机械、光滑、防水的绝缘膜,增强防潮性,防止灰尘、污垢和化学物质影响绝缘,如漆包线漆、硅钢片漆、半导体漆等。
(3)粘合剂涂料。用于粘接各种绝缘材料,如云母、纸、布等。除了具有电气性能外,还特别要求具有很强的附着力。常用的粘接漆有醇酸树脂漆、虫胶漆、酚醛树脂漆、环氧聚酯漆等。
漆布、漆膜及其复合制品
漆布是在绝缘漆中浸泡晾干布或玻璃布制成的软质绝缘材料,必须具有一定的机械强度、柔韧性、电性能、耐热性和导热性。
与漆布相比,薄膜具有电强度高、机械性能好、厚度小、节省棉布等优点。高压电机常采用聚酰亚胺薄膜作绝缘。

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