《電機(jī)額定功率》課件

電機(jī)額定功率電機(jī)額定功率是指電機(jī)在額定電壓、額定電流和額定頻率下，能夠持續(xù)輸出的最大機(jī)械功率。額定功率是電機(jī)的重要參數(shù)，它決定了電機(jī)能夠驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力。課程目標(biāo)了解電機(jī)額定功率的概念理解電機(jī)額定功率的定義及其在電機(jī)應(yīng)用中的重要性。掌握電機(jī)額定功率的確定方法學(xué)習(xí)如何根據(jù)電機(jī)的工作條件和應(yīng)用需求確定合適的電機(jī)額定功率。電機(jī)概述電機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置。它是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的關(guān)鍵部件，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備、家用電器、交通工具等。電機(jī)的工作原理是利用電磁感應(yīng)原理，通過電流在磁場(chǎng)中產(chǎn)生的力來驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。電機(jī)的結(jié)構(gòu)主要包括定子、轉(zhuǎn)子和磁場(chǎng)。電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)定子定子是電機(jī)中固定不動(dòng)的部分。通常由鐵芯和繞組構(gòu)成。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是電機(jī)中旋轉(zhuǎn)的部分。通常由鐵芯和繞組構(gòu)成。軸承軸承用于支撐轉(zhuǎn)軸，減少摩擦，保證轉(zhuǎn)子的平穩(wěn)運(yùn)行。機(jī)殼機(jī)殼用于保護(hù)電機(jī)內(nèi)部零件，防止外部灰塵和濕氣侵入。電機(jī)的工作原理電機(jī)通過電磁感應(yīng)原理工作，利用磁場(chǎng)和電流相互作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力。1磁場(chǎng)產(chǎn)生繞組通電后，產(chǎn)生磁場(chǎng)2磁場(chǎng)相互作用磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用3轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子受到磁力矩驅(qū)動(dòng)，開始轉(zhuǎn)動(dòng)4機(jī)械功輸出轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)負(fù)載，輸出機(jī)械功電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩受電流大小和磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響。當(dāng)電流和磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩也會(huì)隨之改變。電機(jī)的效率效率定義影響因素電機(jī)效率電機(jī)輸出功率與輸入功率之比電機(jī)類型、負(fù)載大小、電機(jī)尺寸、溫度效率表示電機(jī)能量轉(zhuǎn)換的有效性，越高越好。電機(jī)類型、負(fù)載、尺寸和溫度都會(huì)影響其效率。電機(jī)負(fù)荷特性負(fù)載變化電機(jī)負(fù)載變化會(huì)影響電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，例如轉(zhuǎn)速、電流、功率等。負(fù)載特性負(fù)載特性是指電機(jī)在不同負(fù)載情況下性能的變化規(guī)律。特性曲線通過繪制電機(jī)轉(zhuǎn)速、電流、功率等參數(shù)與負(fù)載的關(guān)系曲線，可以直觀地了解電機(jī)負(fù)載特性。電機(jī)的分類直流電機(jī)直流電機(jī)通過電刷和換向器將直流電轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)力。應(yīng)用于電動(dòng)汽車、工業(yè)機(jī)械等領(lǐng)域。交流異步電機(jī)交流異步電機(jī)通過旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。廣泛應(yīng)用于家電、工業(yè)設(shè)備等。同步電機(jī)同步電機(jī)轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn)，適用于需要精確控制速度的應(yīng)用，如發(fā)電機(jī)、伺服電機(jī)等。步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)以離散的步進(jìn)方式旋轉(zhuǎn)，常用于自動(dòng)化設(shè)備，如數(shù)控機(jī)床、打印機(jī)等。直流電機(jī)直流電機(jī)是一種將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備中。直流電機(jī)的工作原理基于電磁感應(yīng)原理，當(dāng)電流流過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體周圍會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)會(huì)與外部磁場(chǎng)相互作用，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力。直流電機(jī)根據(jù)其勵(lì)磁方式可分為他勵(lì)、自勵(lì)、串勵(lì)和并勵(lì)等類型。其中他勵(lì)直流電機(jī)勵(lì)磁繞組與電樞繞組獨(dú)立供電，控制性能較好；自勵(lì)直流電機(jī)勵(lì)磁繞組由電樞繞組產(chǎn)生的電流供電，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低。交流異步電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)交流異步電機(jī)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的電機(jī)類型，主要包括定子和轉(zhuǎn)子兩部分，定子通常由定子鐵芯、定子繞組和定子外殼組成，而轉(zhuǎn)子則包括轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組。運(yùn)行原理交流異步電機(jī)的運(yùn)行原理基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，定子繞組通入交流電后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而產(chǎn)生磁場(chǎng)，兩個(gè)磁場(chǎng)相互作用，最終驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。廣泛應(yīng)用交流異步電機(jī)憑借其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域，例如機(jī)械制造、機(jī)床、風(fēng)機(jī)、水泵等。同步電機(jī)同步電機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)速度與電源頻率同步的電機(jī)，它能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為機(jī)械能或反之。在同步電機(jī)中，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速始終與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步速度相同，與電源頻率密切相關(guān)。電機(jī)的額定參數(shù)1額定功率電機(jī)在額定電壓和額定頻率下所能輸出的最大功率。2額定電壓電機(jī)正常工作時(shí)所允許的電壓值。3額定電流電機(jī)在額定電壓和額定頻率下所允許的電流值。4額定轉(zhuǎn)速電機(jī)在額定負(fù)載下所能達(dá)到的轉(zhuǎn)速值。電機(jī)額定功率的確定1負(fù)載需求首先需要確定電機(jī)負(fù)載的功率需求。2電機(jī)類型選擇合適的電機(jī)類型，例如三相異步電機(jī)或直流電機(jī)。3額定功率選擇根據(jù)負(fù)載功率需求和電機(jī)類型選擇合適的額定功率。4安全裕量考慮安全裕量，確保電機(jī)能夠正常運(yùn)行。在實(shí)際應(yīng)用中，電機(jī)額定功率的選擇需要綜合考慮負(fù)載需求、電機(jī)類型、安全裕量等因素。電機(jī)的選型負(fù)載需求選擇與負(fù)載功率匹配的電機(jī)，避免功率過大或過小，影響效率和使用壽命。工作環(huán)境考慮工作環(huán)境溫度、濕度、振動(dòng)等因素，選擇適合的電機(jī)類型和防護(hù)等級(jí)。性能指標(biāo)根據(jù)應(yīng)用需求，考慮轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、效率、噪音等性能指標(biāo)，選擇合適的電機(jī)型號(hào)。經(jīng)濟(jì)性在滿足性能需求的前提下，選擇性價(jià)比高的電機(jī)型號(hào)，節(jié)省成本，提高效益。電機(jī)的過載能力電機(jī)過載能力是指電機(jī)在短時(shí)間內(nèi)能夠承受超出額定功率的負(fù)載的能力。電機(jī)過載能力通常由電機(jī)本身的結(jié)構(gòu)和材料決定，也與電機(jī)的工作環(huán)境和冷卻方式有關(guān)。電機(jī)過載能力是電機(jī)的重要指標(biāo)之一，它反映了電機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中的可靠性和安全性。電機(jī)過載能力通常用過載系數(shù)表示，過載系數(shù)是指電機(jī)在短時(shí)間內(nèi)能夠承受的最大功率與額定功率的比值。過載系數(shù)越大，表示電機(jī)的過載能力越強(qiáng)。電機(jī)的溫升電機(jī)運(yùn)行時(shí)，由于電流的熱效應(yīng)，電機(jī)的溫度會(huì)升高。溫升是指電機(jī)溫度相對(duì)于環(huán)境溫度的升高值。40°C最高溫升電機(jī)允許的最高溫升值，超過此值會(huì)影響電機(jī)壽命。80°C高溫超過80°C的溫度會(huì)損壞絕緣材料。100°C極限電機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間超過100°C的高溫運(yùn)行會(huì)嚴(yán)重?fù)p害電機(jī)。電機(jī)的空載特性空載運(yùn)行電機(jī)軸上沒有負(fù)載，僅由自身摩擦和風(fēng)阻產(chǎn)生損耗，此時(shí)稱為空載運(yùn)行?？蛰d電流空載運(yùn)行時(shí)，電機(jī)吸收的電流，稱為空載電流，主要用于磁化勵(lì)磁繞組?？蛰d功率電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)消耗的功率，稱為空載功率，主要用于克服電機(jī)自身的損耗?？蛰d轉(zhuǎn)速空載運(yùn)行時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，稱為空載轉(zhuǎn)速，此時(shí)轉(zhuǎn)速最高。電機(jī)的啟動(dòng)特性1啟動(dòng)電流電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電流較大，通常是額定電流的數(shù)倍，甚至更高。2啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是指電機(jī)剛開始啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大小決定電機(jī)啟動(dòng)負(fù)載的能力。3啟動(dòng)時(shí)間電機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)啟動(dòng)到達(dá)到正常運(yùn)行速度所需的時(shí)間，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)短與電機(jī)參數(shù)和負(fù)載有關(guān)。電機(jī)的速度特性1轉(zhuǎn)速與負(fù)載的關(guān)系電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)隨著負(fù)載的變化而改變，負(fù)載越大，轉(zhuǎn)速越低。這被稱為電機(jī)速度特性。2速度控制方法電機(jī)速度可以通過多種方法控制，例如改變電壓、改變電流、改變勵(lì)磁電流或使用變速器。3速度穩(wěn)定性電機(jī)速度特性可以通過控制系統(tǒng)來改善，例如使用閉環(huán)控制系統(tǒng)來保持電機(jī)速度穩(wěn)定。機(jī)械特性曲線機(jī)械特性曲線是電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系曲線。它描述了電機(jī)在不同負(fù)載下的運(yùn)行特性。曲線的形狀可以反映電機(jī)的性能指標(biāo)，例如啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩。該曲線可用于選擇合適的電機(jī)來驅(qū)動(dòng)負(fù)載，以及評(píng)估電機(jī)在不同負(fù)載下的運(yùn)行情況。例如，當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)下降，而轉(zhuǎn)矩會(huì)增加。電機(jī)的勵(lì)磁特性勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流是產(chǎn)生磁場(chǎng)所需的電流，與電機(jī)磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。轉(zhuǎn)矩勵(lì)磁電流的變化會(huì)影響電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出，從而影響電機(jī)的工作性能。轉(zhuǎn)速在一定負(fù)載下，勵(lì)磁電流的變化也會(huì)影響電機(jī)的轉(zhuǎn)速。電機(jī)的勵(lì)磁方式直流勵(lì)磁直流勵(lì)磁是指利用直流電流來產(chǎn)生磁場(chǎng)，通常使用獨(dú)立的直流電源供電。直流勵(lì)磁方式的優(yōu)點(diǎn)是磁場(chǎng)強(qiáng)度穩(wěn)定、控制方便，但也存在效率低、成本高的缺點(diǎn)。交流勵(lì)磁交流勵(lì)磁是指利用交流電流來產(chǎn)生磁場(chǎng)，通常使用三相交流電源供電。交流勵(lì)磁方式的優(yōu)點(diǎn)是效率高、成本低，但磁場(chǎng)強(qiáng)度波動(dòng)較大，控制難度也相對(duì)較高。電機(jī)的短路特性電機(jī)短路特性是指電機(jī)在短路狀態(tài)下，其電流、電壓、轉(zhuǎn)速等參數(shù)隨時(shí)間變化的關(guān)系。當(dāng)電機(jī)發(fā)生短路故障時(shí)，其繞組中的電流會(huì)急劇上升，可能會(huì)造成電機(jī)過熱、燒毀等嚴(yán)重后果。因此，了解電機(jī)的短路特性對(duì)于保證電機(jī)的安全運(yùn)行至關(guān)重要。短路特性反映了電機(jī)在發(fā)生短路故障時(shí)其運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化情況，可用于分析短路故障發(fā)生的可能性及后果。電機(jī)的無功功率無功功率是指電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電流與電壓之間的相位差導(dǎo)致的能量損耗。無功功率不會(huì)轉(zhuǎn)化為機(jī)械功，而是用來建立電磁場(chǎng)。無功功率單位公式電感性無功功率乏(var)Q=U*I*sinφ容性無功功率乏(var)Q=U*I*cosφ電機(jī)的功率因數(shù)功率因數(shù)是衡量電機(jī)效率的重要指標(biāo)，表示電機(jī)消耗的總功率中有多少功率被有效利用。功率因數(shù)越高，電機(jī)效率越高，浪費(fèi)的能量越少。0.8功率因數(shù)電機(jī)功率因數(shù)通常在0.8到0.9之間。1理想值功率因數(shù)的理想值為1，意味著所有能量都被有效利用。電機(jī)的電流特性電機(jī)的電流特性反映了電機(jī)電流與負(fù)載轉(zhuǎn)矩或速度之間的關(guān)系。電流特性曲線可以幫助工程師分析電機(jī)在不同負(fù)載下的運(yùn)行狀態(tài)，并選擇合適的電機(jī)來滿足特定的應(yīng)用需求。1額定電流電機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)的電流值2啟動(dòng)電流電機(jī)啟動(dòng)時(shí)瞬間的最大電流3過載電流電機(jī)在超過額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)的電流電機(jī)的電壓特性電機(jī)電壓特性曲線通常為一條直線，表示電機(jī)電流與電壓之間的關(guān)系。電壓升高，電流也隨之增加。電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩電機(jī)輸出的力矩轉(zhuǎn)速電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度特性曲線表示轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系轉(zhuǎn)矩特性反映了電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的輸出轉(zhuǎn)矩，是電機(jī)的重要性能指標(biāo)之一。電機(jī)的失速特性失速是指電機(jī)轉(zhuǎn)速降為零的狀態(tài)，此時(shí)電機(jī)無法提供額定輸出功率。失速特性是指電機(jī)失速時(shí)的轉(zhuǎn)矩和電流關(guān)系。失速轉(zhuǎn)矩電機(jī)失速時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩失速電流電機(jī)失速時(shí)的最大電流失速特性是電機(jī)的重要參數(shù)之一，反映了電機(jī)在過載時(shí)的承受能力。本章小結(jié)11.電機(jī)類型學(xué)習(xí)了直流電機(jī)、交流異步電機(jī)和同步電機(jī)等常見類型，并了解了其特性和應(yīng)用。22.額定參數(shù)掌握了電機(jī)額定功率的確定方法，以及選型過程中需要考慮的關(guān)鍵因素。33.性能特性深入