1、第一章 概述第一節 電機的定義電機可泛指所有實施電能生產、傳輸、使用和電能特性變換的機械或裝置。然而，由于生產、傳輸、使用電能和電能特性變換的方式很多，原理各異，如機械摩擦、電磁感應、光電效應、磁光效應、熱電效應、壓電效應、化學效應等等，內容廣泛，不可能由一門課程包括。電機學的主要研究范疇僅限于那些依據電磁感應定律和電磁力定律實現機電能量轉換和信號傳遞與轉換的裝置。一、 電機的能量交換原理 根據電機學定義，電機是一種將電能轉換成機械能或將機械能轉換成電能的設備，其中將機械能變為電能的稱發電機；將電能變為機械能的稱為電動機。 電機實現能量轉換都基于兩個基本定律：1、 法拉第-楞次定律（感應電動勢

2、定律）導體在磁場中運動切割磁力線，在導體兩端必然會產生感應電動勢，感應電動勢e的大小與導體運動速度v、導體的長度L以及磁場的磁感應強度B成正比，即：e=BLV 感應電動勢的方向符合右手定律。 2、 畢奧-薩戈爾定律（電磁力定律）載流導體在磁場中必然會受到電磁力的作用。電磁力的大小與導體所載電流I、磁場的磁感應強度B以及導體的長度L成正比，即：F=BIL 電磁力的方向符合左手定律。 所有電機都是根據上述兩個定律基本原理設計的。電機類型很多，結構類型很多，結構形式也各不相同，但其能量轉換和轉矩產生原理是相同的，由于勵磁方式不同，各類電機磁場性能和變化不同，才有電機的不同類型和不同特性。 電機內部實

3、現能量轉換包括電系統、耦合系統和機械系統三個環節，如圖1-1。電動機通常是在其接線端子上輸入電能，在軸上輸出機械功率。外電路電能通過耦合系統在在機械系統中產生機械能，在機械系統軸頭以機械能輸出。發電機則是在其軸上輸入機械功率，其端子上輸出電功率。驅動機械的機械能通過耦合系統，在電系統中產生電能輸出。在上述能量轉換過程中，三個系統都會產生部分能量損失，最終都以熱量形式向周圍環境散逸。 圖1-1 電機能量轉換環節二、 電動機和發電機的可逆運行 電機進行機電能量轉換的過程是可逆的。當電機內部電磁轉距起驅動作用時為電動狀態；當電磁轉距起制動作用時為發電狀態。即電機在運行過程中，電動機狀態和發電機狀態是

4、可以互換的，如電動機在工作時，采用能耗制動或反饋制動時，即進入了發電機狀態。又如蓄能發電機組，在抽水蓄能時，以電動機狀態運行，調峰發電時，以發電機方式工作。由于機電能量轉換過程是可逆的，因而電動機和發電機在結構上無根本區別。三、 電機實現能量交換的條件根據電機的基本原理，電機要進行能量交換必須要具備有相對運動的兩個部分，一個是產生磁場的磁感應部件；另一個是感應電動勢和流過工作電流的被感應部件。當被感應部件繞組中流過電流所建立磁場與勵磁磁場間，在極數相等，相對靜止條件下，就能產生有效的電磁轉矩。電機內兩個相互耦合的磁場為了要能相對運動，必須有一個機械部分是固定的另一個是能相對運動的。因此，對任何

5、旋轉電機來說（有別于直線電機），必須有一個定子部件，固定住一套繞組和磁路部件；另外還必須有一個轉動部件，支撐住另一套繞組和磁路部件。只有這樣才能在定、轉子之間的氣隙磁場實現能轉換。四、電機基本組成部分任何一臺電機其機械總結構一般應包括以下部分。(1)定子。是輸入電功率，產生磁場的靜止部件。對交流電機來說，在通常結構型式下，定子磁場是旋轉的；對直流電機來說，定子磁場是靜止的。定子通常是由機座固定在底板上(對大型電機)或基礎上(對中、小型電機)。(2)轉子。是產生一個與定子磁場相對運動的磁場軸上輸出機械功率的重要部件，其上備部件往往要承受較大機械應力和電磁力轉子通常是依靠轉軸支承在軸承上。(3)軸

6、承裝置。是使轉子能以所需方式旋轉，而能保持定、轉子相對位置的主要結構。中、小型電動機一般采用滾動軸承，固定在電機兩側端蓋上，對大型電機來說一般采用滑動軸承，用軸承座固定在底板上。(4)底板。單臺的中、小型電動機沒有底板，定、轉子、機座、端蓋裝配成一個整體，依靠與機座為一體的底腳板，直接固定到基礎上。大型電動機定子、軸承座，端罩都裝到一個有足夠剛度的基礎板底板上，使電動機成為一個整體。(5)其他附屬結構1)集電環與換向器。是構成旋轉部分導電的滑動接觸的結構。2)接線盒?？煽抗潭ㄝ斎腚娔艿母鞣N導體端子，并使之與機座可靠絕緣的部件。3)風扇。對于發電機和非調速電動機，可采用軸上自帶風扇來進行通風冷卻

7、，風扇結構型式有徑向風扇、軸向風扇、斗式風扇等。4)端罩(或端蓋)。防止維護、值班人員碰到旋轉、帶電部分的部件。5)附件。如測速發電機、過速繼電器、脈沖發生器等是調速電動機速度信號檢測的裝置。 第二節 電機的主要類型 電機的種類很多，分類方法也很多。如按運動方式分，靜止的有變壓器，運動的直線電機和旋轉電機，直線電機和旋轉電機按電源性質分，又有直流電機和交流電機兩種，而交流電機按運動速度與電源頻率的關系又可分為異步電機和同步電機兩大類。分類還可以進一步細分下去，這里就不一一列舉了。鑒于直線電機較少應用，而電機學只側重旋轉電機的研究，故上述分類結果可歸納為： 變壓器 電機直流電機旋轉電機同步電機交

8、流電機異步電機發電機：由原動機拖動，將機械能轉換為電能電動機：將電能轉換為機械能，驅動電力機械電機變壓器、變頻機、變流機、移相器：分別用于改變電壓、電流、頻率和相位 控制電機：進行信號的傳遞和轉換，控制系統中的執行、檢測第三節 電機的絕緣材料及要求 由于電機是依據電磁感應定律實現能量轉換的，因此電機中必須要有電流通道和磁通通道，也即通常所說的電路和磁路，并要求由性能優良的導電材料和導磁材料構成。具體說來，電機中的導電材料是繞制線圈（電機學將一組線圈稱為繞組）用的，要求導電性能好電阻損耗小，故一般選用紫銅線（棒）。電機中的導磁材料又叫鐵磁材料，主要采用硅鋼片，也稱電工鋼片。除導電和導磁材料外，電

9、機中還需要有能將電、磁兩部分融合為一個有機整體的結構材料。這些材料首先包括機械強度高、加工方便的鑄鐵、鑄鋼和鋼板，此外，還包括大量介電強度高、耐熱性能好的絕緣材料（如聚酯漆、環氧樹脂、玻璃絲帶、電工紙、云母片、玻璃纖維板等），專用于導體之間和各類構件之間的絕緣處理。 一、 對絕緣結構的要求 繞組是實現能量交換的主要部件，是由導電性良好的導體和不導電的絕緣層所構成，導體的作用是構成電機的電路，絕緣層的作用是隔離電路與磁路、導體之間、以及帶電導體與地之間不同的電位。為了減少鐵心中渦流產生的損耗和阻尼作用，鐵心疊片之間也用絕緣作為隔離層，通常是極簿的一層漆膜。電機內的絕緣層往往是由幾種絕緣材料組成，

10、并經過各種絕緣工藝處理。如包繞、烘壓、浸漆、表面處理等，這種由多種絕緣材料經過加工和特殊處理形成的復合絕緣層，通常稱為絕緣結構。絕緣結構比單一的絕緣材料具有更好的電氣性能、防潮性能、機械強度、導熱性和整體性。電機內因有數種繞組，往往有幾種不同的絕緣結構，它們全體構成電機的絕緣系統。電機的運行性能和使用壽命， 與絕緣材料和絕緣系統的性能密切相關，很大程度上取決于它們的電、熱、力學、理化性能。電機要能在惡劣的環境和嚴苛的運行條件下可靠工作，絕緣結構應具備電氣強度高、耐熱性能高、導熱性好、防潮、防塵性好、機械強度高和便于維護等特點。此外對于在濕熱帶、海上等環境工作的電動機，其絕緣結構要經過特殊處理。

11、二、絕緣結構組成單元 電機內有幾種不同的絕緣結構，每種絕緣結構的制作都必須根據絕緣制作工藝操作文件-絕緣規范來進行。絕緣結構是由很多種絕緣材料組成的，它們的作用和性能各不相同。絕緣單元結構主要有以下幾種： (1)匝間絕緣。用來隔離同一繞組內不同電位的導體，片間絕緣與股線絕緣也屑匝間絕緣性質，其承受電壓較低。 (2)對地絕緣。是主絕緣，承受對地電壓其作用是隔離地與導體之間電位，要求有較高的電氣強度，絕緣層的厚度根據電機的電壓等級來確定。 (3)層間絕緣。用來作為上、下層導線，或上、下層繞組問的絕緣，要求具有較好的彈性和韌性。 (4)保護絕緣。用來保護主絕緣。使主絕緣減少制造過程和運行過程受到的機

12、械損傷。保護絕緣要求具有某種好的機械性能，而不要求過高的絕緣性能，保護絕緣最常見的是線圈最外層的保護布帶、槽襯等。 (5)支撐絕緣。主要用來使繞組和帶電部件在電機內能可靠的定位和固定，槽楔、引線夾板、端于板、端部綁扎機等皆后支撐絕緣，支撐絕緣要求有較好的強度，并在長期工作中不應變形。 每種絕緣結構都是由上述絕緣的單元結構不同形成的組合。 三、絕緣結構的耐熱等級電機內的各種絕緣結構，在長期強電場、高溫下運行，其電氣和機械性能都將逐漸下降。這是由于絕緣層內有機物中揮發性成分的逸出，氧化裂解、熱裂解、水解等化學、物理變化、致使絕緣層變硬，變脆和出現裂紋，而導致力學、電氣、理化性能變差，這是通常所你的

13、絕緣老化現象，是一種劣化的過程。 絕緣材料老化的過程中，起主要作用的是長期高溫，即所謂熱老化。因此，提高絕緣材料和絕緣結構的耐熱性，是改善電機性能，延長使用壽命和提高運行可靠性的重要措施。不同的絕緣材料有不同的耐熱性能，電機內的絕緣結構都應有相同的耐熱等級。絕緣的耐熱等級規定見表11。 表1·1絕緣耐熱等級耐熱等級YAEBFH最高允許溫度(C)90105120130155180 除溫度因素外，臭氧、日光照射、電場、機械振動和沖擊都是加速老化的因素，老化實際上是絕緣結構和絕緣材料劣化的綜合表現。電機常用絕緣材料按性能劃分為Y、A、E、B、F、H等6個等級。如A級絕緣材料可在105度下長

14、期使用，超過105度則很快老化，E級絕緣材料可在120度下長期使用，超過120度則很快老化，B級絕緣材料可在130度下長期使用，超過130度則很快老化，F級絕緣材料可在155度下長期使用，超過155度則很快老化,H級絕緣材料允許在180度下長期使用超過180度則很快老化。使用時溫度超過8度，則使用壽命將縮短一半，通常稱為熱老化的8度規則第四節 電機的作用和地位 在自然界各種能源中，電能具有大規模生產、遠距離經濟傳輸、智能化自動控制的突出特點，它不但已成為人類生產和生活的主要能源，而且對近代人類文明的產生和發展起了重要的推動作用。與此相互應，作為電能生產、傳輸、使用和電能特性變換的核心裝備，電機

15、在現代社會所有行業和部門中也占據著越來越重要的地位。 對電力工業本身來說，電機就是發電廠和變電站的主要設備。首先，火（核）電廠利用汽輪機將機械能轉換為電能，然后電能經各級變電站利用變壓器改變電壓等級，再進行傳輸和分配。發電廠的多種輔助設備，如給水泵、鼓風機、調速器、傳送帶等，也需要電動機驅動。 在機械制造業和其它所有輕、重型制造工業中，電動機的應用也非常廣泛。各類工作母機，尤其是速控機床，都須由一臺或多臺不同容量和型式的電動機拖動和控制。各種專業機械，如紡織機、造紙機、印刷機等也都需要電動機來驅動。一個現代化的大企業通常要裝備幾千乃至幾萬臺不同類型的電動機。 在冶金工業中，高爐、轉爐和平爐都須

16、由若干臺電動機來控制大型扎鋼機常由數千乃至數萬千瓦的電動機拖動。 在石油和天然氣的鉆探及加壓泵送過程中，在煤炭開采和輸送過程中，在化學提煉和加工設備中，在電氣化鐵路和城市交通以及作為現代化高速交通工具之一的磁懸浮列車中，在建筑、醫藥、糧食加工工業中，在供水和排灌系統中，在制導、跟蹤、定位等自動化控制系統以及大功率電磁發射技術等國防高科技領域，在電動工具、家用電器、電動玩具、辦公自動化設備和計算機外部設備中總之在一切工農業生產、國防、文教、科技領域以及人們日常生活中，電機的應用越來越廣泛。常見電機圖1常見電機圖2 第二章各類型電機簡介第一節 同步發電機與同步電動機一、同步電機特點 同步電機是交流

17、電機的一種。普通同步電機與異步電機的根本區別是轉子側（特殊結構時也可以是定子側）裝有磁極并通入直流電流勵磁，因而具有確定的極性。同步電機的運行特點是轉子的旋轉速度必須與定子磁場的旋轉速度嚴格同步，并由此得名。 由其極數與交流電頻率決定的按一定轉速運轉的電機此轉速稱為同步轉速。同步轉速是由電網頻率和極對數決定的，即 n60f/p (rmin)式中 f電網頻率，Hz p極對數。 同步電機的主要功能是機械能與恒定頻率交流電之間相互轉換。現代的工業交流電源，需要保持其頻率恒定而采用同步發電機。將同步電動機接入交流電源作電動機運行便成為同步電動機。由于同步電動機其恒定的轉速持性和具有良好的功率因數等得到

18、了廣泛應用。同步電機還可以用來調節電力系統的無功功率和功率因數，這種用途的同步電機稱同步調相機。 和其他電機一樣，同步電機進行機電能量變換的過程是可逆的。當電磁轉矩為驅動性時，同步電機運行于電動機狀態；當電磁轉矩為制動時，同步電機運行于發電機狀態。但是需要說明，同步發電機或電動機從原理上說都可以可逆運行，而實際上由于對同步發電機和同步電動機運行參數和性能要求是不同的，所以一臺同步電機當改變運行狀態時，除非專門設計，一般來說，其運行性能和參數往往不能完全滿足運行需要。二、同步發電機 現代工業和生活的電源，幾乎全部為恒定頻率(50Hz或60Hz)的三相交流電，這種交流電全部是由同步發電機提供的。由

19、于同步發電機拖動機械的種類不同，其結構型式和運行特點有很大差異，同步發電機主要有下列幾種主要型式： (一)汽輪發電機 由高速汽輪機或燃氣輪機驅動，主要用于火力發電或核能發電。這種發電機都是臥式結構，在高速下運行，幾乎全為隱極式結構圓柱形轉子。近30年來，汽輪發電機的單機容量，有了很大的提高。大功率的兩極汽輪發電機單機容量已達1000Mw。而用于核能發電的汽輪發電機，因蒸汽條件，汽輪機為低速機，發電機為四極，最大單機容量已達1500Mw。汽輪發電機單機容量的提高，主要依靠改進冷卻技術，如采用了繞組內部冷卻技術，并用氫和水為冷卻介質，以及各種組合冷卻方式等。圖21氫冷汽輪發電機的結構圖。由于大容量

20、的汽輪發電機采用了很高的電磁負荷，設計得較細長，因而也帶來了由端部漏磁引起的雜散損耗和端部發熱，定、轉子繞組在槽內和端部的固定方式、轉子強度和振動等問題。圖2-1 氫氣冷卻汽輪發電機（定子繞組為水冷卻） 1-定子 2-轉子 3-端蓋軸承 4-油密封 5-軸承瓦 6-電刷罩 7-冷卻水管（二）水輪發電機由水輪機驅動的同步發電機。結構型式有立式和臥式兩種。臥式水輪發電機通常由沖擊式或貫流式水輪機驅動，常用于特殊水路條件，容量較小，轉子為凸極式結構。立式水輪發電機主要由混流式或軸流式水輪機驅動，這種發電機組因水輪機結構比較合理，機組占地面積小等待點。最大水輪發電機容量已達700Mw。圖22是5.7M

21、VA，428rmin立式水輪發電機。水輪發電機起動、并網所需時間很短，運行調度較靈活，因而在電力系統除擔負基荷外，還常用作調峰、調相和事故備用電源。 水輪發電機運行和設計中，具有下面幾個特點：1)要求發電機有較大的轉動慣量(GDZ)，同時由于轉速較低而極數較多，因此，水輪發電機轉子直徑和外型尺寸較大，而鐵心長度往往較短，外形正與汽輪發電機相反，多數是扁平的。2)水電站通常遠離負荷中心，需通過長距離高壓輸電至負荷中心，因而，電力系統對水輪發電機有較高的動態穩定和穩態穩定的要求。3)為了防止水輪發電機出現飛逸轉速對電機造成的破壞，其結構強度必須要能承受逸速時的離心力，在逸速下保持可靠性。(三)柴油

22、發電機 是由活塞式內燃機驅動的同步發電機，其容星范圍一般為幾千瓦至幾兆瓦，柴油發電機組待點是起動迅速，操作方便，但其發電成本較高，通常作為應急備用電源，或一些流動工作單位照明、動力和通信電源。 柴油發電機一般安裝在戶內或電源車內，其結構為凸極式。大型柴油發電機結構與臥式水輪發電機相雷同，小型柴油發電機除轉子為凸極式外，其余結構與異步電機相同。 為了改善發電機運行性能，提高拉術經濟指標和運行可靠性，柴油發電機通常采用自勵恒壓勵磁系統。由于活塞式內燃機軸上輸出的是周期性脈動力矩，使柴油發電機在振動較大的條件下工作，因此，要求其機座、端蓋、風扇等設計要具有足夠的強度和剛度，特別是發電機組軸系設計要注

23、意扭振問題。為使轉速均勻和避免出現共振，柴油發電機組必須具有合適的飛輪力矩，在飛輪力矩過小的情況，必須加設飛輪。 圖2-2 5.7MVA,428r/min立式水輪發電機三、同步電動機 (一)工作原理 同步電動機是一種將三相交流電變換成恒定轉速的輸出機械功率的電機。在同步電機定子上，齒槽沖片疊成的鐵心上嵌裝了三相繞組，而轉子上裝有直流勵磁的磁極。定子鐵心內的三相繞組是這樣設置的：各相繞組是對稱的，在定子表面備相帶占120電角度，而各相電勢相位也差120電角度。根據電機學電勢向量分析可知，這個三相繞組通電后將在定于空間產生一個與電網頻同步的旋轉磁場。而其轉子磁場由于是恒定勵磁，相對于轉于是靜止的，

24、定、轉子磁場作用結果，轉子磁場被定子磁場吸引，以同步速度旋轉，并產生電磁轉矩。因此，電動機以同步速度運行，并輸出機械轉矩。(二)同步電動機特點1) 轉速不隨負裁和電壓而變化，只與頻率有關；2) 運行穩定性好，具有較強過載能力；3) 運行效率高，在低速時，同步電動機這一點尤為突出；4) 能以超前功率因數運行，有利于改善電網功率因數，5) 一個弱點是不宜連續起動。 (三)同步電動機的應用范圍 同步電動機主要用于恒速運行大型機械的驅動，如球磨機、空壓機、鼓風機、各類大泵等。在實際使用場合中是以大型同步機為主，中、小型同步機較少使用，目前大型高爐鼓風機、制氧機用高速同步機單機容量已達70Mw。圖23是

25、一臺800kw同步電動機。同步電動機為了滿足被驅動機械的要求可以設計具有不同的特性。如軋鋼電動機具有較大過載能力和承受沖擊負荷能力；球磨機同步電動機具有較高的起動力矩，拍動往復式壓縮機的同步電動機應具有較大的飛輪力矩等。四、同步電機結構 同步電機結構主要由定子、轉子、軸承裝置、滑環裝置和底板等五個主要部分組成。但是，由于使用條件和運行方式的不同，其結構具有多種不同型式。同步電動機布置形式分立式和臥式兩種，立式布置的同步電機通常用作大容量水輪發電機以及泵和離心壓縮機類負荷的同步電動機；多數同步發電機和電動機為臥式結構，圖2-4是630KW同步電機結構圖。 圖2-3 800KW同步電動機 圖2-4

26、是630KW同步電機結構圖。 (一)定子結構 定子是同步電機固定部件，其作用是在定子空間建立交流旋轉磁場和產生電磁轉矩、同步電機定于也稱電樞。主要由機座、鐵心和線圈等部件組成。中、小型同步機和汽輪發電機定子般是一個整體，大型同步電動機和水輪發電機定子，由于考慮運輸和安裝條件，往往做成分瓣形式，大型同步電動機通常做成分半形式，而大型水輪發電機往往可分為48辨。 (1)機座。是定子主要結構支承部件，其作用是固定鐵心和線圈，大型同步電機的機座都采用鋼板焊接結構，要求有較高的剛性，并有利于通風，機座通常需根據定子鐵心需要而做成整體或分瓣結構。 (2)定子鐵心。是構成定子磁路的部件，由刷漆的硅鋼片疊裝而

27、成，目的是減少渦流和磁滯損耗。定子沖片是分段疊裝，每段之間有通風槽片，以構成徑向通風。扇形沖片外圓上的鴿尾槽嵌裝在機座的定位筋上，鐵心兩端用壓扳把鐵心壓緊，使鐵心緊實，牢固地固定在機座上。 (3)定子線圈。是同步電機實現能量交換的主要部件。定子線圈結構型式多為雙層疊式繞組，嵌裝在定子鐵心內腔的槽內，依靠槽楔固定在槽內，其端部則用綁扎繩和絕緣墊塊將線圈伸出鐵心的兩端部綁扎成喇叭形整體，并用端箍固定在機座上，目的是為了防止起動和沖擊負荷大電流產生的巨大電動力造成線圈的振動和變形。 小型同步電機的定子電壓通常為380v，中、大型同步電機電壓為310kv，而大型同步發電機電壓等級為10一20kv，對地

28、絕緣厚度較厚，包統絕緣材料的層數較多，所使用的絕緣材料通常為F級或B級環氧膠粉云母帶。對于使用環境較惡劣，運行要求較高的同步電動機，一般要求定子線圈下線后進行vPI工藝(真空壓力浸膠工藝)處理，以便定子絕緣系統具有較好的整體性和防潮性能。 為了檢測定子繞組運行中的溫度，定子線圈在下線過程中通常埋有測溫元件，埋設的位置通常在三個相的繞組的槽底或線圈層問。 對于6kv以上的定子繞組，還必須進行防電暈處理。通常的做法是在線圈表面涂刷半導體漆，以改善其線圈表面的電位分布梯度。 (二)轉子結構 同步電機轉子結構根據轉速高低和容量大小，可分為凸極式和隱極式兩種，隱極式轉子通常只用于汽輪發電機和大容量高速電

29、動機，一般同步電機多采用凸極式轉子圖25是兩種轉子結構示意圖。 同步電動機轉子通常由轉軸、磁極、磁軛、阻尼繞組和滑環等部件組成，圖2-6是一臺具有實心磁極的同步電機的轉子結構。圖2-5同步電機轉子形式 a凸極式 b隱極式 圖2-6 具有實心磁極的同步電機的轉子結構 (1)轉軸。其作用是支承轉子和傳遞扭矩，一般由鍛造的優質結構鋼加工而成。 (2)磁極。磁極是同步電機建立轉子磁場的部件它由磁極鐵心，勵磁線圈和極身絕緣組成。磁極鐵心通常由磁極沖片疊成，沖片材質為11.5mm低碳鋼板。 除了疊片磁極外，還有不少同步電動機采用了實心磁極，其極身和極靴往往由鍛鋼或鑄鋼制造，實心磁極具有極好的機械強度和起動

30、性能，可以省去阻尼繞組，整體的極靴在起動時代替阻尼繞組作用。磁極線圈通常由棵銅排邊繞而成，繞制后需經去毛刺、退火、整形，在匝間墊放環氧破璃坯布等工藝，最后熱壓成型。磁極極身部分包繞有極身絕緣，是磁極線圈的對地絕緣。 (3)阻尼繞組。阻尼繞組作用除磁通變化時起阻尼作用外，另一個作用是同步電動機以異步方式起動時，作為起動繞組用。起動過程時間雖然很短，但由于流過阻尼繞組的電流很大，阻尼繞組在起動過程中承受很大熱應力。圖2-7阻尼線圈與端環的連接和固定a)懸掛式端環 b)止口式端環 c)端環間的柔性連接 阻尼繞組放置在位于極靴表面圓形半開口槽中，阻尼條多為黃銅材質的圓形導條，在槽內與磁極不絕緣，阻尼端

31、環將每極的阻尼導條連接在一起，通常采用釬焊方式。阻尼瑞環之間一般采用柔性連接片連接，以避免起動時阻尼端環的熱應力。阻尼導條與阻尼瑞環連接和固定方式如圖27所示。(4)磁軛。磁軛是轉子磁路的一部分，由于同步電動機轉子磁通是恒定的，不是交變的，無渦流損耗，往往是用48mm鋼板的沖片疊成，也有用整體鍛鋼加工而成。磁軛另一個重要作用是固定磁極，其內孔直接套在軸上，其外表面沖有(或銑有)鴿尾槽，用以固定磁極，并使磁極準確定位。(三)軸承 軸承雖然在電機中只是支承轉子的一個部件，但是電動機多種原因產生的故障(如轉子不平衡，安裝不對中、氣隙不均勻，異步機斷條、同步機匝間短路等等)，都是以軸承振動大，發熱等形

32、式反映出來的，因而軸承往住是電動機診斷和維修的一個重要部件。 由于大型同步電動機轉子重量較大一般采用座式滑動軸承，原因是這種結構型式軸承的承載重量大，維護較方便。(1)座式軸承基本結構，座式軸承通常具有分兩半的軸瓦，可單獨拆卸，軸承蓋、軸承座直接固定于底板上。袖瓦材質為鑄鐵或鑄鋼，在與軸頸接觸的瓦面上，掛鑄了一層巴氏合金。軸瓦與軸頸之間必須保持一定間隙，以利于形成油膜因此，對鈾瓦間隙裝配時有一定要求，軸瓦間隙不合理，運行時會導致軸瓦發熱或油膜振蕩。通常軸瓦頂間隙可用下式來計算。 0.0010.0015d (mm) 式中 d軸頸直徑mm。 袖瓦與軸承座往往只有一個較窄的環面或球面來支承和接觸，使

33、軸瓦具有一定的可調性。 為防止軸電流的產生，大型電動機往往采用防軸電流措施。通常的做法是將非傳動端軸承座對地絕緣，而傳動端軸承不但不絕緣，而且還在軸伸部分裝置一套接地電刷，使之良好接地，防止軸電流燒蝕軸瓦和鈾頸表面。(2)潤滑方式?；瑒逾櫝卸疾捎孟∮蜐櫥?，潤滑方式有如下幾種：1)油環潤滑。用黃銅制成的油環，在軸瓦開口處套在軸頸上，油環下半部浸沒在潤滑油中，電機運行時，油環也隨之轉動，將潤滑油帶到鈾頸上部，從兩面流下，潤滑軸頸和軸瓦，這種潤滑方式如圖28a。 2)注油潤滑。在軸承線速度和比壓力較大情況下，采用油環帶油涸滑方式已經不能有效的潤滑和冷卻軸瓦，往往需采用將潤滑油注入軸瓦間隙，起到很有效

34、的冷卻和潤滑作用。采用這種潤滑方式時，軸承座油室需與外面管路連通，進行循環和冷卻。注油潤滑注入方式有兩種，一種是側部注入，只能用于單向旋轉電動機，其注油口位于軸瓦出油側，潤滑油通過上瓦的油槽在軸徑上流過；另一種是頂部注入方式。圖28b是側面注油潤滑方式。圖2-8座式軸承潤滑方式a) 油環潤滑 b)注油潤滑 c)復合潤滑d) 油盤和高壓油頂起復合潤滑3)復合潤滑。對于高轉速、軸承比壓較高、可逆或調速運行的同步電動機(如高速同步機、大容量同步機以及交流調速同步電動機等)，前面幾種潤滑方式都不一定能滿足潤滑和冷卻軸瓦的要求，往往需采用復合潤滑的方式，將自潤滑和注油潤滑結合起來，即同時采用自潤滑和注油

35、潤滑，圖28c是頂部注油的復合潤滑方式。4)油盤和高壓油頂起復合潤滑。軸頸邊有一個圓環，圓環下部浸沒油面，電動機運行時，油被圓環帶到上部，在軸瓦上部有一個集油器，一塊金屑薄板做成刮油板，把圓環上的油刮到一個小匣子內，而小匣子的孔則把油注到軸頸頂部、起潤滑作用。而在下瓦中間位置還開有一排小孔，與高壓油注油孔相通，一個小型高壓油泵將4一12MPa高壓油注入，軸承在工作時，軸頸與下瓦之間就充注了潤滑油，避免了直接接觸和干摩擦，這種潤滑方式如圖28d所示。中、小型同步電動機，軸承結構大都采用滾動軸承，其結構和型式與異步電動機相同。 （ 四） 滑環裝置同步電動機滑環是為引入轉子直流勵磁電流而設置的滑動接

36、觸機構，由于引入的是直流電，因此，有一個滑環極性是正的，另一個極性是負的?；h的材質大部分是鍛鋼的大部分結構型式是加熱后套裝在表面貼有云母層的套簡上，再將套簡裝在袖上加以固定。 低轉速同步電動機滑環通常為裝配式滑環，這種滑環通常用作外露式滑環，便于拆裝，如圖29a。熱套整體式滑環是使用較多的滑環，結構緊湊，便于維護，如圖29b。高速大容量同步電動機的滑環，為了加強冷卻效果，在滑環表面車有螺紋溝，并有風扇進行冷卻如圖29c所示。圖2-9 同步電動機的滑環結構a) 裝配式結構 b)熱套整體式滑環b) 高速同步電機滑環 (五)底板底板是將同步電動機裝配成一體的底座，一般為一個整體，它要求有較好的剛度

37、，設計時主要考慮是安裝方便，亦有利于通風。第二節 異步電動機一、異步電動機的工作特性(一)工作原理 異步電動機是原理與同步電動機不同的交流電動機。其定子磁場和同步電動機一樣，是由一個三相交流電產生的旋轉磁場，這旋轉磁場也是和電網頻率同步的。其轉子上設置的是一個短路的繞組，當定子旋轉磁場切割轉子導體時，即在轉子導體中產生感應電動勢和感生電流，并建立一個轉子磁場。由于定、轉子磁場相互作用產生了電磁轉矩，其轉子軸上就輸出機械轉矩。因轉子磁場是由定子磁場切割感應而生，因而它和定子旋轉磁場不是同步的，電機的轉速和同步轉速不相等，故稱異步電動機。由于異步電動機轉于導體是由于切割定子磁通而感生電勢及電流，因

38、而產生了電磁力和轉矩，所以轉子速度必定低于定子旋轉磁場的速度，即轉子速度低于同步速度，它們之差稱為轉差速度。轉差速度以同步速度的百分數來表示時稱為轉差率s，可用下式計算； sno-n/n×100式中 n。一同步轉速，rmin； n 一轉子轉速，rmm。 (二)異步電動機特點1)異步電動機的轉子繞組不需要與其他電源相連接，定子電流可直接取自電網，因此，與其他電動機相比，供電方式簡單，而且還具有結構簡單、維護方便、運行可靠、價格較低等優點。2)異步電動機的最大力矩和供電電壓平方成正比，因此，其最大力短易受電網電壓變化的影響，在低電壓下運行，最大力矩將顯著降低。3)異步電動機機械特性。Mf

39、(s)說明，其最大力矩Mmax與轉子電阻的大小無關，而對應最大轉矩Mmax的臨界滑差率Sm，卻與轉子電阻R2成比例關系，如圖210所示。因此，繞線型異步電動機可以通過改變接入轉子回路的電阻來進行調速。4)由于異步電動機轉子電流是依靠定子磁場感應產生，因而定、轉子之間的空氣隙應盡可能小，空氣隙大了會增加空載電流，降低功率因數。但氣隙過小，裝配時易造成氣隙不均勻，甚至定、轉子鐵心相檫。(三)異步電動機應用范圍 1)由于異步電動機供電簡單維護方便和價格便宜等原因，被各個產業部門和家用電器圖2-10 異步電動機機械特性所采用，它是各類電動機中采用數量最多應用最廣泛，最普及的一類電動機。2)轉子繞組中串入電阻后即能調速，因此，統線型異步電動機，往往應用于電梯、起重機、調速風機相水泵的驅動。3)由于籠型異步電動機無滑環滑動接觸產生火花，可用作防爆電動機。二、異步電動機的基本結構異步電動機通常由定于、轉子、軸承裝置組成，對于繞線型異步電動機，還有一個起動和調速用的滑環裝置，因211a是繞線型異步電動機，b是籠型異步電動機。（一） 定子結構大型異步電動機定子結構和繞組型式和同步電動機基本相同。定于是由機座、鐵心和線圈組成。小型異步電動機大多數采用自帶風扇的封閉式冷卻方式結構型式是鑄鐵機座，并在機座上鑄出很