1. 同步电机滑环
特点与优势
优势
驱动系统使用永磁同步无齿曳引机。由于永磁同步无齿曳引机与传统的蜗轮、蜗杆传动的曳引机相比具有如下优点: 永磁同步曳引机
1、永磁同步无齿曳引机是直接驱动,没有蜗轮、蜗杆传动副,永磁同步电机没有作异步电机所需非常占地方的定子线圈,而制作永磁同步电机的主要材料是高能量密度的高剩磁感应和高矫顽力的钕铁硼,其气隙磁密一般达到0.75T以上,所以可以做到体积小和重量轻。 2、传动效率高。由于采用了永磁同步电机直接驱动(没有蜗轮蜗杆传动副)其传动效率可以提高20%~30%。 3、永磁同步无齿曳引机由于不存在一个异步电机在高速运行时轴承所发生的噪声和不存在蜗轮蜗杆副接触传动时所发生噪声,所以整机噪声可降低5~10db(A)。 4、能耗低。 从永磁同步电机工作原理可知其励磁是由永磁铁来实现的,不需要定子额外提供励磁电流,因而电机的功率因数可以达到很高(理论上可以达到1)。同时永磁同步电机的转子无电流通过,不存在转子耗损问题 。一般比异步电机降低45%~60% 耗损。由于没有效率低、高能耗蜗轮蜗杆传动副,能耗进一步降低。 5、永磁同步无齿曳引机由于不存在齿廓磨损问题和不需要定期更换润滑油,因此其使用寿命长,且基本不用维修。在近期如果能尽快解决生产永磁同步电机成本问题,永磁同步无齿曳引机将代替由蜗轮蜗杆传动副异步电机组成的曳引机。当然将来超导电力拖动技术和磁悬浮驱动技术也会在电梯上应用。
特点
1、节能、驱动系统动态性能好: 采用多极低速直接驱动的永磁同步曳引机,无需庞大的机械传动效率仅为70%左右的蜗轮、蜗杆减速齿轮箱;与感应电动机相比,无需从电网汲取无功电流,因而功率因数高;因没有激磁绕组没有激磁损耗,故发热小,因而无需风扇、无风摩耗,效率高;采用磁场定向矢量变换控制,具有和直流电动机一样优良的转矩控制特性,起、制动电流明显低于感应电动机,所需电动机功率和变频器容量都得到减小。 2、平稳、噪声低: 低速直接驱动,故轴承噪声低,无风扇、无蜗轮蜗杆噪声。噪声一般可低5~10分贝,减小对环境噪声污染。 3、建筑空间: 永磁同步曳引机
无庞大减速齿轮箱、无激磁绕组、采用高性能钕铁硼永磁材料,故电机体积小,重量轻,可缩小机房或无需机房。 4、寿命长、安全可靠: 永磁同步曳引机 电机无需电刷和集电环,故使用寿命长,且无齿轮箱的油气,对环境污染少。 5、维护费用少:刷、无减速箱,维护简单。 相对于有齿轮式曳引机,永磁同步曳引机具节能环保之绝对优势,此于欧洲日本早有认知,近来于中国业界亦多有论述。除以上客户端能明显体认之优点外,于安全性之层面:因结构简化,具刚性直轴制动的特点,提供全时上下行超速保护能力外,利用永磁电机的反电动势特点,实现蜗轮蜗杆之自锁功能,为电梯系统与乘客提供多层安全防护。于应用面之层面:因永磁同步曳引机小型化及薄型化特点,对电梯配置安排及与建筑物间整合空间的搭配性,大大提升,相信对建筑设计师提供更大的弹性设计空间,间接改善人于建物空间中之使用机能与品质。
编辑本段工作原理
同步发电机为了实现能量的转换,需要有一个直流磁场而产生这个磁场的直流电流,称为发电机的励磁电流。根据励磁电流的供给方式,凡是从其它电源获得励磁电流的发电机,称为他励发电机,从发电机本身获得励磁电源的,则称为自励发电机。 永磁同步曳引机
一、
获得励磁电流的方式
1、直流发电机供电的励磁方式:这种励磁方式的发电机具有专用的直流发电机,这种专用的直流发电机称为直流励磁机,励磁机一般与发电机同轴,发电机的励磁绕组通过装在大轴上的滑环及固定电刷从励磁机获得直流电流。这种励磁方式具有励磁电流独立,工作比较可靠和减少自用电消耗量等优点,是过去几十年间发电机主要励磁方式,具有较成熟的运行经验。缺点是励磁调节速度较慢,维护工作量大,故在10MW以上的机组中很少采用。 2、交流励磁机供电的励磁方式,现代大容量发电机有的采用交流励磁机提供励磁电流。交流励磁机也装在发电机大轴上,它输出的交流电流经整流后供给发电机转子励磁,此时,发电机的励磁方式属他励磁方式,又由于采用静止的整流装置,故又称为他励静止励磁,交流副励磁机提供励磁电流。交流副励磁机可以是永磁机或是具有自励恒压装置的交流发电机。为了提高励磁调节速度,交流励磁机通常采用100——200HZ的中频发电机,而交流副励磁机则采用400——500HZ的中频发电机。这种发电机的直流励磁绕组和三相交流绕组都绕在定子槽内,转子只有齿与槽而没有绕组,像个齿轮,因此,它没有电刷,滑环等转动接触部件,具有工作可靠,结构简单,制造工艺方便等优点。缺点是噪音较大,交流电势的谐波分量也较大。 永磁同步曳引机
3、无励磁机的励磁方式: 在励磁方式中不设置专门的励磁机,而从发电机本身取得励磁电源,经整流后再供给发电机本身励磁,称自励式静止励磁。自励式静止励磁可分为自并励和自复励两种方式。自并励方式它通过接在发电机出口的整流变压器取得励磁电流,经整流后供给发电机励磁,这种励磁方式具有结简单,设备少,投资省和维护工作量少等优点。自复励磁方式除没有整流变压外,还设有串联在发电机定子回路的大功率电流互感器。这种互感器的作用是在发生短路时,给发电机提供较大的励磁电流,以弥补整流变压器输出的不足。这种励磁方式具有两种励磁电源,通过整流变压器获得的电压电源和通过串联变压器获得的电流源。 曳引机
与励磁电流有关特性
1、电压的调节 自动调节励磁系统可以看成为一个以电压为被调量的负反馈控制系统。无功负荷电流是造成发电机端电压下降的主要原因,当励磁电流不变时,发电机的端电压将随无功电流的增大而降低。但是为了满足用户对电能质量的要求,发电机的端电压应基本保持不变,实现这一要求的办法是随无功电流的变化调节发电机的励磁电流。 2、无功功率的调节: 发电机与系统并联运行时,可以认为是与无限大容量电源的母线运行,要改变发电机励磁电流,感应电势和定子电流也跟着变化,此时发电机的无功电流也跟着变化。当发电机与无限大容量系统并联运行时,为了改变发电机的无功功率,必须调节发电机的励磁电流。此时改变的发电机励磁电流并不是通常所说的“调压”,而是只是改变了送入系统的无功功率。 3、无功负荷的分配: 并联运行的发电机根据各自的额定容量,按比例进行无功电流的分配。大容量发电机应负担较多无功负荷,而容量较小的则负提供较少的无功负荷。为了实现无功负荷能自动分配,可以通过自动高压调节的励磁装置,改变发电机励磁电流维持其端电压不变,还可对发电机电压调节特性的倾斜度进行调整,以实现并联运行发电机无功负荷的合理分配。
自动调节励磁电流的方法
在改变发电机的励磁电流中,一般不直接在其转子回路中进行,因为该回路中电流很大,不便于进行直接调节,通常采用的方法是改变励磁机的励磁电流,以达到调节发电机转子电流的目的。常用的方法有改变励磁机励磁回路的电阻,改变励磁机的附加励磁电流,改变 可控硅的导通角等。这里主要讲改变可控硅导通角的方法,它是根据发电机电压、电流或功率因数的变化,相应地改变可控硅整流器的导通角,于是发电机的励磁电流便跟着改变。这套装置一般由晶体管,可控硅电子元件构成,具有灵敏、快速、无失灵区、输出功率大、体积小和重量轻等优点。在事故情况下能有效地抑制发电机的过电压和实现快速灭磁。自动调节励磁装置通常由测量单元、同步单元、放大单元、调差单元、稳定单元、限制单元及一些辅助单元构成。被测量信号(如电压、电流等),经测量单元变换后与给定值相比较,然后将比较结果(偏差)经前置放大单元和功率放大单元放大,并用于控制可控硅的导通角,以达到调节发电机励磁电流的目的。同步单元的作用是使移相部分输出的触发脉冲与可控硅整流器的交流励磁电源同步,以保证控硅的正确触发。调差单元的作用是为了使并联运行的发电机能稳定和合理地分配无功负荷。稳定单元是为了改善电力系统的稳定而引进的单元 。励磁系统稳定单元 用于改善励磁系统的稳定性。限制单元是为了使发电机不致在过励磁或欠励磁的条件下运行而设置的。必须指出并不是每一种自动调节励磁装置都具有上述各种单元,一种调节器装置所具有的单元与其担负的具体任务有关。
调节励磁的组成部件及辅助设备
自动调节励磁的组成部件有机端电压互感器、机端电流互感器、励磁变压器;励磁装置需要提供以下电流,厂用AC380v、厂用DC220v控制电源.厂用DC220v合闸电源;需要提供以下空接点,自动开机.自动停机.并网(一常开,一常闭)增,减;需要提供以下模拟信号,发电机机端电压100V,发电机机端电流5A,母线电压100V,励磁装置输出以下继电器接点信号;励磁变过流,失磁,励磁装置异常等。 励磁控制、保护及信号回路由灭磁开关,助磁电路、风机、灭磁开关偷跳、励磁变过流、调节器故障、发电机工况异常、电量变送器等组成。在同步发电机发生内部故障时除了必须解列外,还必须灭磁,把转子磁场尽快地减弱到最小程度,保证转子不过的情况下,使灭磁时间尽可能缩短,是灭磁装置的主要功能。根据额定励磁电压的大小可分为线性电阻灭磁和非线性电阻灭磁。 永磁同步曳引机 近十多年来,由于新技术,新工艺和新器件的涌现和使用,使得发电机的励磁方式得到了不断的发展和完善。在自动调节励磁装置方面,也不断研制和推广使用了许多新型的调节装置。由于采用微机计算机用软件实现的自动调节励磁装置有显著优点,目前很多国家都在研制和试验用微型机计算机配以相应的外部设备构成的数字自动调节励磁装置,这种调节装置将能实现自适应最佳调节。
2. 同步电机滑环作用
逆时针和顺时针,是要从什么方向来看,这只是看的方向的问题,从这个方向是顺时针,从另外一个方向就是逆时针,没有人规定电机总是顺时针转的,以三相异步电机为例,任何两条相线接法颠倒了,电机会立马反向,也就是原来所谓的顺时针,会变成逆时针旋转了。
对电机旋转方向的术语是有国标规定的,只称为顺时针还是逆时针,但是没有谁规定电机一定要顺时针转。如果只有一个轴伸,或不同直径的两个轴伸,从轴伸端看(对两个轴伸的看大直径端);如果有两个相同直径轴伸的,或者没有轴伸,则从有换向器或滑环端看;如果一端有换向器而另一端有滑环,则从滑环端看。电动机的转向是顺时针的称顺时针旋转,逆时针的称逆时针旋转。
3. 同步电机滑环温度最高不超过
永磁同步电动机以永磁体提供励磁,使电动机结构较为简单,降低了加工和装配费用,且省去了容易出问题的集电环和电刷,提高了电动机运行的可靠性;又因无需励磁电流,没有励磁损耗,提高了电动机的效率和功率密度。
永磁同步电动机由定子、转子和端盖等部件构成。定子与普通感应电动机基本相同,采用叠片结构以减小电动机运行时的铁耗。转子可做成实心,也可用叠片叠压。电枢绕组可采用集中整距绕组的,也可采用分布短距绕组和非常规绕组。
4. 同步电机滑环温度
在三相异步电动机运转工作时温度没有绝对的正常或者是标准。它是以工作环境最高允许温升为基准的。F级最高允许温升《环境温度为40度》测量分为温度计法和电阻法。定子绕组温度计法为85度,电阻法为100度。转子绕组绕线型温度法为85度,电阻法为100度。定子铁心为100度。滑环为90度。滑动轴承为40度。滚动轴承为55度。至于你那电机正常不正常你自己拿个温度计测量一下然后减去环境温度就知道了吗?
5. 同步电机滑环打火
有两种可能一是电刷接触不好,安装不正确,
二是转子短路通常电刷单位压力过高,是电刷的 磨损加剧,单位压力过小,接触不稳定,容易出现机械火.
或者通常有以下几个情况:
一:绕组匝间短路
二:绕组受潮,绝缘性能下降
三:导线绝缘损坏或碰线
四:绕组碰壳
五:主绕组与副绕组间绝缘损坏
6. 同步电机滑环防护罩
1、分解前的检查
(1)清洁发电机外表;
(2)手持皮带轮试前轴承轴向及径向间隙;
(3)转动转子,检查轴承阻力、噪声以及转子与定子之间有无摩擦
及异响。当发现阻力较大时,可拆除电刷再试,以确定阻力是来自电
刷还是来自轴承;
(4)转动转子轴,以视检查皮带轮的摆差大小,以判断转子轴是否
弯曲;
(5)检查外壳、挂脚等处有无裂纹及损坏。
2、硅整流发电机的分解
(1)拆下后轴承盖及油封,旋下转子轴紧固螺母;
(2)拆下前后端盖的紧固螺钉,使装有转子的前端盖与装有定子的
后端盖分离,并在前后端盖及定子铁心上同作一记号,以便装复时用;
(3)拆下皮带轮紧固螺母,取下皮带轮、风扇、半圆键,使转子与
前端盖分离,注意不要使定子线圈引线拉断;
(4)拆下前轴承盖,取出前轴承;
(5)拆下后端盖上的防护罩;
(6)拆除元件板上的定子线圈线端的连接螺母与中性线线端的连接
螺母,使定子与元件板(散热板)分离,取出定子总成;
(7)拆下后端盖上紧固元件板总成的螺母与电枢接线柱的紧固螺母,
取下元件板总成。
3、发电机的装配
(1)首先在轴承中加1~3号复合钙纳基润滑脂,但轴承内填充润滑脂的量不宜过多,以免易发生溢出而溅在滑环上,造成电刷接触不良;
(2)分别组合好前后端盖的轴承(201#203#);
(3)将整流元件板装到后端盖上(千万不要漏装绝缘垫);
(4)将定子总成装到后端盖上,与整流元件板连接好(定子绕组上4个接线柱〈片〉应顺其自然,不要强拉、强折,以免转子刮碰);
(5)转子总成装入定子及后端盖上;
(6)前后端盖组合连接(注意连接螺栓的螺母朝向风扇,连接螺栓应对角拧紧,边拧紧,边转动转子是否刮碰定子,以免引起烧坏转子与定子。为有转子刮碰定子的现象应用木锤敲击发电机外壳加以调整);
(7)装配半圆键、风扇、皮带轮、转子轴前后固定螺母;
(8)装配电刷架总成(注意电刷架与转子轴上铜滑环的位置应该对齐,千万不能一电刷吃二滑环,这样就不能发电了);
(9)装配好的发电机,应转动灵活,无卡滞,无刮碰声,转子轴无窜动现象。
(四)硅整流发电机的检修1、检修发电机壳体
壳体应无裂纹,挂脚无损,壳体上的承孔与轴承外圈配合间隙不大于0.1㎜。
2、检修发电机炭刷
7. 同步电机滑环材质
所谓的同步电机,就是电枢绕组的磁场旋转速度与转子旋转方向一致,转速相同。这样的电机一般为如下结构:转子上有绕组,是集中式的励磁绕组;转子上无绕组,而采用永磁体结构;转子上无绕组,无永磁体,有齿和槽。定子上有分布式绕组。采用这样的结构主要是可以把滑环和电刷的数量降到最低,这样的电机又叫转场式电机。也有为某种特殊要求,而把励磁绕组放在定子上的结构,这样的结构一般称为转枢式(如家用吊扇)。
异步电机与同步电机其实有一个很大的工作原理上的区别:
同步电机的工作是靠“磁场总是沿着磁路最短的方向上走”,以转场失电机为例。在转子上有了励磁后,出现了N和S极;然后定子磁场旋转,其N,S极的相互变化,总是与转子上的磁极一一对应。所以形成了同步。更重要的是,定、转子的磁极数必须相同,否则电机是不能运转的。
而异步电动机是靠感应来实现运动的。原理是,在定子绕组加三相电压后,会形成旋转磁场,转子上的导条因切割磁力线,所以产生了电势;又由于导条是连通的,所以就产生了电流。此时,我们就想到了初中时学的---“带电导体在磁场中会产生运动”。所以,这样的电动机才叫“感应电机”。对于异步或感应电机来讲,其转子的极数是自动感应定子极数的。也可以讲,转子是没有极数的。(以上是以电枢绕组在定子上做例的)。异步电机没有转枢/转场之说。
8. 同步电机滑环打磨
1、用指针万用表判定电阻的好坏时,要先选择测量档位,再将倍率档旋钮置于适当的档位,一般100欧姆以下电阻器可选RX1档,100欧姆-1K欧姆的电阻器可选RX10档,1K欧姆-10K欧姆电阻器可选RX100档,10K-100K欧姆的电阻器可选RX1K档,100K欧姆以上的电阻器可选RX10K档。
2、测量档位选择确定后,对万用表电阻档为进行校0, 校0的方法是:将万用表两表笔金属棒短接,观察指针有无到0的位置,如果不在0位置,调整调零旋钮表针指向电阻刻度的0位置。
3、接着将万用表的两表笔分别和电阻器的两端相接,表针应指在相应的阻值刻度上,如果表针不动和指示不稳定或指示值与电阻器上的标示值相差很大,则说明该电阻器已损坏。
4、用数字万用表判定电阻的好坏时,要先将万用表的档位旋钮调到欧姆档的适当档位,一般200欧姆以下电阻器可选200档,200-2K欧姆电阻器可选2K档,2K-20K欧姆可选20K档,20K-200K欧姆的电阻器可选200K档,200K-200M欧姆的电阻器选择2M欧姆档。2M-20M欧姆的电阻器选择20M档,20M欧姆以上的电阻器选择200M档
9. 同步电机滑环接线
永磁同步电机是一种由永磁体激励以产生同步旋转磁场的同步电动机,永磁体用作转子以产生旋转磁场,三相定子绕组在旋转磁场的作用下通过电枢反应,从而感应出三相对称电流。
这时,将转子的动能转换为电能,此时永磁同步电动机作为发电机使用;当向定子侧施加三相对称电流时,由于三相定子在空间上相差120°,因此三相定子电流在空间上产生旋转磁场,转子旋转磁场,由于受到电磁力作用而产生运动,此时,电能被转换成动能,永磁同步电机作为电机使用。