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空压机基础知识:压缩机电动机
作者:阿特拉斯·科普柯  发布时间:2023-10-19

文章转载自“阿特拉斯压缩机技术部”微信公众号,如有侵权请联系删除!

电动机

常见的电动马达是三相鼠笼式异步电动机。这种电动机应用于所有类型的工业。它无声且可靠,因此是绝大多数系统的一部分,包括压缩机在内。电动机主要包括两部分,静止的定子和转动的转子。定子产生一个转动的磁场,转子将此能量转换动能,即机械能。

定子连接到三相电源上。定子绕组中的电流加强了旋转磁力场,这样就会在转子中产生电流,并会加强磁力场。定子与转子各自的磁力场产生转向力矩,结果就会使转子轴转动。

电动机转速

如果异步电动机轴的旋转速度与磁场相同,转子上的感应电流将会是零。然而,由于轴承的各种损失,轴的转动速度总是低于磁场同步转速(叫做“滑程”)的1-5%。

(永磁电动机不会产生任何滑程。)


效率

电动机中的能量转换不会没有损失。那些损失是在其它机构中的电阻损耗、通风损失、磁化损失和摩擦损失。


P2总是电动机铭牌上印有的数据。

电动机绝缘等级

电动机绕组中的绝缘材料按照IEC60085来分级,IEC60085是由国际电工技术委员会发表的一份标准。根据温度的不同,字母来代表等级数,此温度是隔离应用领域的上限。

如果超出上限10℃持续一段时间,绝缘材料的使用寿命就会缩短一半左右。

绝缘等级 B F H
最大线圈温度℃ 130 155 180
环境温度℃ 40 40 40
温度上升℃ 80 105 125
热余裕℃ 10 10 15

电动机防护等级

按照IEC60034-5,防护等级指定了电动机防接触和防水的分类情况。这些都是以字母IP和两位数字表示。第一位数字表明电动机固体对接触和渗透的保护程度。第二个数字表明防水的程度。例如,IP23中的(2)表示防固体物的厚度是12mm;(3)表示从垂直方向起可以防止水直接喷洒到60°的位置IP54:(5)防尘;(4)对来自各个方向水的喷洒都可以防护。IP55:(5)防尘;(5)对来自各个方向的低压喷射的水都可以防护。

电动机冷却方法

按照IEC60034-6冷却方法说明了电动机如何冷却。这是用字母IC、代表冷却方式的数字(不通风、自通风、强制冷却)和冷却操作模式(内部冷却、表面冷却、闭路冷却、液体冷却等等)来表示。

电动机安装方法

按照IEC60034-7,安装方法明确了应该如何安装电动机。这是由字母IM和四个数字表示。例如,IM1001表示:两个轴承、一个带有自由轴颈端的轴和带脚定子固定机构。IM3001表示:两个轴承、一个带有自由轴颈端的轴、无脚定子机构,带有平面固定孔的大法兰。


该图显示了电机绕组的连接是星形连接,其中端头连接在星形连接电机端子上。这个例子显示了它连接在690V电源上。


该图显示了电机绕组的连接是组在三角形连接,其中端头连接在三角形连接电机端子上。这个例子显示了它连接在400V电源上。

电动机星形连接(Y)和三角形(∆)连接

三相电动机有两种连接方法:星形(Y)或三角形(Δ)。三相电动机的绕组标有U、V和W(U1-U2;V1-V2;W1-W2)。在美国标准则使用T1、T2、T3、T4、T5和T6。对于星形连接来讲,电动机绕组“端子”连接到一起,形成零点,外观像一个星形(Y)。


主电源连接在三相电机的端子上,显示为U、V和W。位相序列分别是L1、L2和L3。该图显示了电机顺时针转动,如从“D”驱动端部看到的一样。为使电机逆时针转动,要更换连接在启动器或电机上的三根火线中任意两个的接线位置。当逆时针转动时,要检查冷却风扇的运行。

相电压(相电压=主电压/√3;例如400V=690/√3)会穿过整个绕组。朝向零点的电流Ih变成相电流,相应的,相电流将会以If=Ih流过绕组。

在三角形(Δ)连接中,起点和终点在不同的相中是连在一起的,然后就形成一个三角形(Δ)。因此,将有一主电压流过绕组。进入电动机的电流Ih是主电流,它将会在绕组之间分开,使每一相都通有电流,Ih/√3=If。同样的电动机可以连接到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,流过绕组的电压都会达到400V。对于通往电动机的电流,连接到电压为690V的星形连接的电流要低于连接到电压为400V的三角形连接的电流。电流之间是√3的关系。

例如,对于电动机电板,它可以使用690/400V的电压。就是说,星形连接主要用于高压,而三角形连接主要用于低压。也可以源于电板的电流对于星形连接电动机来说较低,而对于三角形连接的电动机来说就较高。

电动机力矩

电动机转向力矩是表示电动机转向能力的物理量。每台电动机都存在最大力矩。当负载大于最大力矩时,电动机则不能转动。在低于电动机的最大力矩的正常负荷范围内,电动机能够正常运转。然而,启动序列会包括额外负载。电动机性能通常变现为力矩曲线。


鼠笼式异步电动机的力矩曲线,当电机启动时力矩比平常大。Mst=启动力矩、Mmax=最大力矩(“切削力矩”)、Mmin=最小力矩(“鞍座力矩”)、Mn=额定力矩


螺杆式压缩机的星形/三角形启动异步电动机的力矩曲线与螺杆压缩机的力矩需求曲线。压缩机在星形接线时是空载(空转)。当速度已达到约90-95%的额定速度时,电机切换到三角形接线,力矩增加,压缩机加载,并且达到了它的工作点。

本内容由阿特拉斯·科普柯的压缩空气技术工程师们多年来收集信息、修订而成。我们希望通过这些知识的分享,帮助那些需要压缩空气的行业以更快更好的方式实现压缩效率的提升。

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