温度应力对电动机可靠性及寿命的影响（浙大陈敏祥）
(2012-07-23 20:28:32)
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分类：电机技术
标签：
电机
可靠性
失效
1.1 温度对电机绝缘的影响
电机在整个寿命期内，通常可分为3个阶段：第一阶段为磨合阶段。即早期失效阶段，失效率随时间迅速下降，这一阶段通常在出厂前的试验中被剔除；第二阶段为偶然失效期，失效率基本不变，是最重要的阶段，这一阶段的可靠性是电机制造商和用户最关心的；第三阶段，电机使用到一定程度后，由于轴承磨损、绝缘和电子元件的老化，其失效率随时间迅速上升。温度对电机绝缘寿命有显著影响，高温将加快绝缘材料的物理变化和化学反应速度，促进绝缘老化，温度对绝缘寿命的影响很大。通过大量的研究，曾经得出了A级绝缘的8度规律，B级绝缘的10度规律，H级绝缘的18度规律，即对于A、B、H级绝缘，温度每升高8、
10、18度，绝缘的寿命将降低一半
1.2 温度对轴承寿命的影响
俄罗斯专家认为轴承径向力增加一倍，寿命降低10倍，而精度降低一级，寿命降低一倍。有关轴承手册也给出了轴承寿命计算公式：
上式只考虑了轴承的疲劳寿命，事实上，轴承寿命还与温度密切相关。温度升高将使轴承性能恶化，油脂流失，振动和噪音增大，加速了轴承磨损和材料退化，轴承寿命明显缩短。因此，在设计电机时，应根据电机工作的环境温度、用户对电机寿命的要求，选用合适的轴承，限制轴承的极限运行温度。对于一些重要场合，需安装轴承温升检测装置，以保证轴承长期可靠工作。
结束语
绕组绝缘、轴承和驱动控制元件的失效是电动机的主要失效模式，温度是影响电动机可靠性和寿命的主要因素。了解温度对绕组绝缘、轴承和驱动控制元件可靠性及寿命的影响，是制定电动机可靠性及加速寿命试验方案的基础，也是电动机可靠性设计的依据，具有重要的意义。
电机的寿命一般在 15 年
至
20 年，电机的寿命长短
大体上取决于使用者的保养
,使用环境的好坏,及电机在使用中受到的电,磁,热,振动等因素.
具体的电机应具体的分析
,
例如,像通用有刷小功率类微特电机,其寿命就主要取决于换向器,
轴承
,电刷的长短,它们的
寿命终结后
,无法更换;
对直流电机,永磁直流电机等中小功率的电机(大功率除外,不谈),它们的寿民就取决于整流
子和绕组的绝缘寿命
,轴承的损坏和电刷磨光可以更换,甚至于永磁材料退磁后可进行再冲磁,
这就延长了电机的寿命
,比买新电机要便宜多了;
对单多相的异步
,同步电机的寿命,主要取决于电机在使用中所受到电,磁,热,振动,环境条
件
,及使用者的爱护保养,它们的损坏,即终结寿命就是电机绕组的寿命.通常如好好的保养,合
理的选择电机的容量
,和安装的形式等,都会使电机的使用寿命达到所设计的使用寿命,甚至
远远超过设计寿命；
归纳起来大致有以下几种原因
1、电机本身设计温升，如果电机设计温升过高，加上环境温度如果超过绝缘极限温度，则电机寿命会大降低。
2、轴承，轴承质量差，寿命短，就会导致电机寿命短。主要是出现机械故障后影响电机的寿命。
3、绝缘材料。绝缘材料质量差，电机温度极限降低。
4、外界电压。
5、环境工况及工作条件
电机的寿命和可靠性标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
电机的寿命和可靠性 绝缘——影响寿命和可靠性的关键因素 在国民经济和社会生活领域里，电机已经得到了越来越广泛的应用，电机的寿命及使用可靠性也越来越被人们所关注。在正常使用的条件下，电机的寿命一般定义为10——15年。传统的观念认为，影响电机寿命的主要因素是绝缘的老化，因此绝缘结构的确定、绝缘材料的选用，就成为电机设计制造的首要任务之一。 绝缘系统的选择主要取决于电机的电压等级和耐温要求，而同一等级使用哪一种绝缘材料，则要综合考虑其耐温要求，机械性能，电气性能及使用工艺性能等因素后最终选定。 电机对地绝缘（亦称主绝缘）的等级决定了电机的绝缘等级，一台电机上可以按不同部位的发热状况和使用要求，来选用不同等级的绝缘材料，而不必规定一台电机上所有的部位必须选用同一等级的绝缘材料。 微电机常用电气绝缘材料的耐热等级和允许的极限使用温度见下表： 表1
电机各导电部件由于电位不同，因此须用绝缘材料将其分隔开。按使用部位及功能的不同，常分为以下几种： 1、对地绝缘：指电机带电部位与接地部位（如铁芯、机壳、轴等）之间隔开所用的绝缘，为环氧粉沫涂敷，DMD纤维纸，聚酯薄膜纸，尼龙一体成型槽绝缘等。 2、匝间绝缘：指一个多匝绕成的线圈，电位不同相邻匝间的绝缘，微电机中一般是漆包线本身的外包漆作为匝间绝缘。 3、层间绝缘：指电枢线圈在槽内或端部上下层之间分隔开所用的绝缘，微电机中常用漆包线本身的外包漆作为层间绝缘。 4、相间绝缘：指放置于同一部位的电位不等的几种线圈之间隔离所用的绝缘，如交流电机不同相（A、B、C相）之间，不同激磁方式直流电机的激磁绕组（串激、复激、他激）及不同转速档（高速、中速、低速）各激磁线圈之间所用的绝缘。
2017年步进电机行业深度研究报告 导语 2017-2022 年，我国步进电机制造业市场规模将保持 7%-13%左右年增长速度。其中，工业自动化领域，年均增速在20%以上；办公自动化领域，保持在 0-10%之间；印刷设备制造领域，保持在 6%-10%之间；家用电器领域增速放缓。 一、产业规模：全球稳步增长，我国略高于全球增速 近年来，全年步进电机市场保持了稳步增长。细分来看，据日本EMJ、日本矢野经济研究所统计，2013-2015 年全球HB 步进电机出货量达到7780 万台、7900 万台（yoy 1.54%）、8000 万台（yoy 1.27%）。2013-2015 年全球PM 步进电机出货量为12.88 亿台、13.52 亿台（yoy 5.04%）、14.21 亿台（yoy 5.11%） 来源：EMJ，矢野经济研究所
对于我国而言，由于正处在产业转型升级过程中，步进电机作为机电一体化关键部件，而扮演着重要角色。根据深圳前瞻产业研究院预测，2017-2022 年，我国步进电机制造业市场规模将保持7%-13%左右年增长速度。其中，工业自动化领域，年均增速在20%以上；办公自动化领域，保持在0-10%之间；印刷设备制造领域，保持在6%-10%之间；家用电器领域增速放缓。 来源：深圳前瞻产业研究院 二、产业趋势：新兴产业崛起，拓宽步进电机市场空间 （1）平安城市、反恐推动安防需求
目前，国际反恐形势严峻，我国政府提出建设“国家应急体系”、“平安城市”、“平安建设”等，拉动安防产业发展。步进电机为监控摄像头提供自由度，可以扩大摄像头的转动或者移动范围，提高监控的面积。一般筒型（枪型）、半球型摄像机带有0-1 个自由度，球型摄像机带有2-3 个自由度。以海康威视深眸系列400 万球型摄像机水为例，该摄像机具有两个自由度，即水平转动360°，垂直转动-20°-90°。每个自由度需要1 台步进电机支持。 根据IHS 对2017 年的预测，今年出货量中网络摄像机占9800 万台，高清摄像机2900 万台，整体增速约20%左右。我们假设2018-2020 年出货量复合增速约25%，至2020 年监控摄像机出货量将达到2.5 亿台。而随着监控需求的上升，更高自由度的监控摄像机将受到青睐。目前平均每台监控摄像机具有约0.8 个自由度。假设每年平均自由度数上升0.1 至2020 年平均每台监控摄像机自由度为 1.1。以此估算需要的步进电机数量，预计到2020 年需要约2.75 亿台步进电机。 来源：IHS
教学内容备注 一、组织教学：（1 min ） 整顿课堂纪律，准备进入教学。 二、复习回忆：（5 min ） ￥ （1）自锁概念。（见课件） 点两名学生回答问题。 （2）生活中那些机械要求电动机有正反两个转向。 全班回答，归纳。 （3）如何实现电动机正反转。 电工实习时如何接正反转电路。 三、导入新课：（4min ） 通过刚才几个同学回答的问题，我们知道在日常生活中我们坐的电梯，以及各种生产机械常常要求具有上、下、左、右、前、后等相反方向的运动，这就要求电动机能实现可逆运行。因此我们今天要学习的新课内容是三相异步电动机正反转运行控制电路。(板书课题）。 四、授课内容：（30 min ） 一）单向连续运行（5min ） 1.电路图查考勤 : 指定学生回答问题，教师讲解补充。 : 讲述并创造问题环境，启发学生思考激发学生求知欲，引出课题,并实现新旧知识的过渡 & 展示课件 提问学生回答单向连续控制的原理，并要求掌握 >
2.工作原理： 1)合上QS，U,V,W三相控制有电 2)按下SB1，KM线圈吸合，KM 主触点闭合，电动机运转。 、 KM辅助常开触点闭合，自锁。 3)按下SB1，KM线圈断电，主触点、辅助触点断开，电动机停止 二）正反转运行 1.主电路(10min) ①在电工实训和电器变压器中我们学过电动机正反转接线联系,请 同学回答问题（2min） - ②“从主电路着眼”： 主电路中的KM1闭和时将三相电按L1、L2、L3的顺序引进； KM2闭和时将三相电按L3、L2、L1的顺序引进，与KM1比较，它改变了两相电流相序；故可知KM1和KM2控制正反转。（3min） 换相的方法：改变电源任意两相的接线。借此引出正反转,一台电动机,两种不同运行方向,对前面知识的加深学习. - 板书 用彩笔标出此内容为本课的重点，要求学生重点掌握。 用两种不同颜色粉笔在主回路画图区别正反向 ^ 提问,由此调动学生参与课堂积极性. 对比反问,加深学生印象 ,
精心整理 电机的寿命和可靠性 绝缘——影响寿命和可靠性的关键因素 在国民经济和社会生活领域里，电机已经得到了越来越广泛的应用，电机的寿
电机各导电部件由于电位不同，因此须用绝缘材料将其分隔开。按使用部位及功能的不同，常分为以下几种： 1、对地绝缘：指电机带电部位与接地部位（如铁芯、机壳、轴等）之间隔开所 2 3 4 场合，负荷大小，工作环境条件，工作制长短等，通过电路、磁路计算选取合理的发热和磁路参数，决定电机各主要零部件的关键尺寸，并通过这些主要条件进行机械强度计算，最终绘制电机主要零部件的工作图及总装图，设计时必须同时考虑到制作时良好的工艺性及制造成本的经济合理性。 下面列出一些直流微电机中常用的电磁计算公式及应控制的电磁设计参数。
1、 P N =0.1047n N T N 其中：P N ——额定功率（瓦） T N ——额定转矩（牛·米） n N ——额定转速（转/分） 2、N n N P aE N N ???=Φ81060 3、4 5、P l =U N I N 其中：P l ——电机输入功率（瓦） 6、l P P ∑-=1η 其中：∑P ——电机总损耗（瓦）
电机的主要发热和磁路参数有定子电流密度，转子电流密度，电枢线负载，电枢发热因素，每极磁通量，气隙磁通密度，电枢齿部磁通密度等。 7、321016.0-?=a a i N l D AB T δα 其中 i α——电机计算极弧系数 δB ——气隙磁通密度（高斯） l D 1、换向器精车：换向器是一个高速运转的部件，其工作面与电刷滑动接触并传送电能，因此要求其工作面必须是一个稳定的圆柱体，径向跳动小于等于0.01，不得有凹片和凸片，表面光洁度要达到Ra0.8以下（相当于原87~??） 换向器精车必须使用高精度的车床，床身和传动机构牢固、可靠、且应避免默默振动的影响。切屑量、切屑速度和走刀量要选取合理。金刚石车刀由于硬度高、耐
电力拖动课程结题报告 题目：异步电机的矢量控制系统 班级：K0312417 姓名：罗开元 学号：K031241723 老师：郎建勋老师 2015年 6月 22 日
前言 异步电机的矢量控制设计及仿真在矢量控制技术出现之前，交流调速系统多为V / f 比值恒定控制方法，又常称为标量控制。采用这种方法在低速及动态（如加减速）、加减负载等情况时，系统表现出明显的缺陷，所以交流调速系统的稳定性、启动、低速时的转矩动态相应都不如直流调速系统。随着电力电子技术的发展，交流异步电机控制技术全面从标量控制转向了矢量控制，采用矢量控制的交流电机完全可以和直流电机的控制效果相媲美，甚至超过直流调速系统。 矢量变换控制(以下简称VC)技术的诞生和发展为现代交流调速技术的发展提供了理论基础。交流电动机是一个多变量、非线性、强耦合的被控对象，采用了参数重构和状态重构的现代控制理论概念可以实现交流电动机定子电流的励磁分量和转矩分量之间的解耦，实现了将交流电动机的控制过程等效为直流电动机的控制过程。这就使得交流调速系统的动态性能得到了显著的改善和提高，从而使交流调速最终取代直流调速系统成为可能。实践证明，采用矢量控制方法的交流调速系统的优越性高于直流调速系统。矢量控制原理的出现也促进了其它控制方法的产生，如多变量解耦控制等方法。 七十年代初期，西门子公司的F .Blashke 和W .Flotor 提出了“感应电机磁场定向的控制原理”，通过矢量旋转变换和转子磁场定向，将定子电流按转子磁链空间方向分解成为励磁分量和转矩分量，这样就可以达到对交流电机的磁链和电流分别控制的目的,得到了类似于直流电机的模型,然后模拟直流电机进行控制，可以获得良好的静、动态调速性能。本文分析异步电机的数学模型及矢量控制原理的基础上, 利Matlab/Simulink 中SimPowerSystems 模块,采用模块化的思想分别建立了交流异步电机模块、矢量控制器模块、坐标变换模块、磁链调节器模块、速度调节模块, 再进行功能模块的有机整合, 构成了按转子磁场定向的异步 电机矢量控制系统仿真模型。仿真结果表明该系统转速动态响应快、稳态静差小、抗负载扰动能力强, 验证了交流电机矢量控制的可行性、有效性。 1.异步电机的 VC 原理 1.1 坐标变换 坐标变换的目的是将交流电动机的物理模型变换成类似直流电动机的模式，这样变换后，分析和控制交流电动机就可以大大简化。以产生同样的旋转磁动势为准则，在三相坐标 系上的定子交流电机A i 、B i 、C i ，通过3/2变换可以等效成两相静止坐标系上的交流电流 α i 和 β i ，再通过同步旋转变换，可以等效成同步旋转坐标系上的直流电流 d i 和q i 。如果观察 者站到铁心上与坐标系一起旋转，他所看到的就好像是一台直流电动机。 把上述等效关系用结构图的形式画出来，得到图l 。从整体上看，输人为A ，B ，C 三相电压，输出为转速ω，是一台异步电动机。从结构图内部看，经过3／2变换和按转子磁链
WORD格式 电机行业国内外研究现状及发展趋势 1、现状 国外公司注重新产品开发，在电机的安全、噪声、电磁兼容等方面很重视。国外的先进水平主要体现在电机的可靠性高，寿命长，通用化程度高，电机效率不断提高，噪声低，重量轻，电机外形美观，绝缘等级采用F级和H级，而且也考虑电机制造成本的降低等国内虽有部分产品已达90年代初的国际水平，但相当部分的产品可靠性差，重量重，体积大和噪声大，综合水平只相当于80年代初期国际水平，其主要原因是制造工艺落后，关键材料的质量和品种不能满足要求，科研和设计工作没有跟上，科研投入少，新产品开发资金匮乏，企业技术创新能力较弱。 2、电机行业发展趋势 新型、特种电机仍将是与新原理；新结构；新材料；新工艺；新方法联系最密切；发展最活跃；也最富想象力的学科分支，并将进一步深入渗透到人类生产和生活的所有领域之中。随着人类生活品质的不断提升，绿色电机的概念已经提出并被人们所接受。虽然这个概念目前还是抽象的，但从环保角度看，低震动；低噪声；无电磁干扰；有再生利用能力以及高效率；高可靠性是一些最起码的要求，这对电机的设计制造和运行控制，尤其是原理；结构；材料；工艺等，无疑是一种新的挑战。此外，随着工业自动化的不断发展，智能化电机或智能化电力传动的概念也被越来越多的人们所认可。这种智能化包含两个方面的内容：其一是系统所具有的控制能力和学习能力，另一方面就是电机的容错运行能力，既要求研制所谓容错型电机。容错型电机的定义还不太确切，其基本要求就是以安全为前提，允许电机在故障和误操作情况下的容错运行，直至故障消除或系统自动控制恢复。这对于传统的电机运行观念，无疑也是一个严峻的挑战。 需要特别强调的是，近代科学技术，特别是计算机技术对电机学科的影响是巨大的，意义是深远的。电机的传统内涵已经发生着极大的变化，研究内容拓宽了，研究方法改进了，研究手段也丰富了。新的观念在形成，新的交叉学科在产生，老学科确实重新焕发了出了生机和魅力。近年来，围绕带电机以及其系统的各类控制设备和计算机应用软件的研制方兴未艾，并已构成电机学科新的发展方向。电机与电力电子技术的结合使得现代电力传动系统的分析必须将电机与系统以及电力电子装置揉成一个整体，由此可形成所谓的“电子电机学”。传统电机学以路（电路；磁路；热路；风路）；集中参数；均质等温体，刚体等概念分析处理电机，视电机为系统中的一个元件，若可将之称为“宏观电机学”的话，那么，从综合物理场的角度；用计算 机手段分析处理电机的理论和方法体系就可以称之为“微观电机学”。此外，在我国，“电力电子与电力传动”已经发展称为一门学科。 专业资料整理
电动机行业调查报告 我国电力工业发展势态良好，电力建设正以超常速度发 展。以下是小编精心准备的电动机行业调查报告，大家可以 参考以下内容哦！ 随着我国机械行业的蓬勃发展，电机行业也搭上这这一 趟顺风车。以下是我对机电行业发展优势及发展方向的几点 看法，以便消费者及生产经营者更加了解我电机市场。 近年来，节能机电设备一直处于不冷不热状态，然而， 随着国家倡导低碳，在“十二五”节能减排的大背景下，对 节能减排的积极推行及高效节能电机补贴政策的逐步落实， 高效节能电机业将迎来爆发式的增长。而目前，我国电机年 用电量超过2万亿千瓦时，约占全国用电量的60%和工业用电量的80%。高效节能电机耗比普通电机低20%——30%。我国高效电机目前市场占比只有10%。节能电机设备采用新的设计理念、新工艺和新材料，通过降低电磁能、热能和机械 能的损耗，提高输出率。与标准机电设备相比，使用节能机 电设备的节能效果非常明显，通常可提高4%左右，节能电机市场前景看好。若我国每年新增的电机及拖动系统均采用高 效节能产品，电机系统优化设计，每年可节电上千亿千瓦时，减排近亿吨二氧化碳。因此大力推广高效节能电机，提高电 机效率无疑是实现节能减排目标首要解决的问题。 国外厂家对永磁电动机的研究起步较早，技术更加先进，
产品更加成熟，占据大部分高端市场，但是受限于稀土资源 的限制，近几年发展明显放慢。而我国的稀土资源丰富，稀 土不稀，号称“稀土王国”。稀土矿石和稀土永磁的产量都 居世界前列。稀土永磁材料和稀土永磁电机的科研水平都达 到了国际先进水平，品质量不断提高、成本价格不断降低,为制造较大功率的稀土永磁电机奠定了坚实基础，使得我们 开发出的稀土永磁电机在国内外市场必然有一定的竞争优 势。因此，充分发挥我国稀土资源丰富的优势，大力研究和 推广应用以稀土永磁电机为代表的各种永磁电机，通过资源 整合，公司销售重心应转向电机电器高端市场，全面进军国 际电机高端市场。 “农村市场广阔天地大有作为”，毕竟乡镇农村占据中国的大半壁江山，在动力能源这一块一直以来以汽油、柴油 等为主，其耗能大，效率低，污染多，费用高，这已经不能 满足于他们的需求了，成为了阻碍新农村建设与发展的新型 问题。随着国家对环境及节能减排的重视，尤其是作为新农 村建设这块，势必将会成为今后电机行业新的竞争领域。而 且随着国家家电下乡政策的进一放宽，越来越多的电器及其 他动力设备像电冰箱、洗衣机、农用机车甚至汽车都已开始 走进千家万户了。而人民生活水平的不断提高，对家用电器 的要求越来越高。例如家用空调器，既是耗电大件，又是噪 声的主要来源，其发展趋势是使用能无级调速的永磁无刷直
产品寿命可靠性测试方法 概念： ?平均失效时间: MTBF ( Mean Ti me bet ween Fai l ur es )，就是失效率的倒数，试验求得的MTBF设为θ，是相当于产品总运作时间除以总失效的次数。 ??平均失效时间的最低接收值( θ1) : Mi ni mum Accept abl e Mean Ti me Bet ween Fai l ur es , 是根据能够容忍错误接收产品的特定风险而决定出。 规定的平均失效时间( θ0) : Speci f i ed Mean Ti me Bet ween Fai l ur e,是一种在规格书上所订定的MTBF值此值是用平均失效时间的最低接收值θ1乘上判别比率( Di scr i mi nat i on Rat i o) θ0/ θ1而得。它是用来限制生产者的冒险率( α)。 ??判别比率( θ0/ θ1) : Di scr i mi nat i on Rat i o,是规定的平均失效时间与平均失效时间的最低 接收值之比，也即是在可靠性试验下，可视为合格之最坏的可靠性特性值的界限值与尽可 能视为不合格之可靠性的特性值的界限值之比。 风险( Deci si on Ri sks) : ( 1)消费者的风险( Consumer’s Deci si on Ri sk: β) :消费者接收较差的MTBF( θ1)的机率称之为消费者的风险。 ( 2)生产者的风险( Pr oducer’s Deci si on Ri sk: α) :拒绝接收产品的真实MTBF为θ0之机率称之为生产者的风险。 1.寿命可靠性验证试验( Demonst r at i on Test ) 该试验适用于DMT/ PMT验证时期的产品可靠性测试，建议采用一次抽样可靠性试验( Sequent i al Rel i abi l i t y Test i ng)。 一次抽样可靠性测试设计及评估方法： ??首先确认产品Spec.规定的MTBF值及信赖度水平( 1- α) 依照下列公式与测试计划给予的时间要求确定测试样品的数量及测试时间 MTBF Cal cul at i on For mul a 2×T MTBF= χ 2 α ( ,2R+ 2) T = Tot al Power On Ti me, R = Tot al Fai l ur e number ; α = 1?confidence= 1?0.9 Ref er ence Tabl e: Conf i dence Level Fai l ur e Q’t y 90% 10% χ 2(α,2R+ 2) χ 2(α,2R+ 2) 0 1 2 3 4 4. 6 7. 78 10. 6 13. 4 16 0. 21 1. 07 2. 21 3. 49 4. 87
摘要：本文设计了一种基于PLC的异步电动机调速与定位综合控制系统 ,应用模糊-PI复合控制算法实现了异步电动机的速度控制,应用比例因子自调整模糊控制算法实现了异步电动机的位置控制。该系统集异步电动机速度控制和位置控制为一体,达到了一定的控制精度。 1 引言 随着变频调速技术的不断发展，交流传动系统的性能突飞猛进。交流异步电动机以其低廉的造价、坚固的结构得到了越来越广泛的应用。在交流传动的许多应用场合中，均对电机的调速性能和定位性能提出了较高的要求。例如在加工设备和机床的主轴伺服系统中，主轴应兼备速度和位置控制的功能；在住宅小区和高层建筑的恒压供水系统中，要求电机有较高的调速性能；在炼钢转炉的准确定位、堆垛机械的位置控制系统中，要求电机有精确的定位功能。在上述应用场合中，异步电动机以其大功率、高性价比的独特优势而占有一席之地，但同时其调速性能和定位性能却不甚完美，尚需完善。 本文提出了一种基于可编程控制器（PLC）硬件平台的异步电动机综合控制系统。该系统在没有增加硬件投资的情况下集异步电动机速度控制和位置控制为一体，应用模糊控制策略，达到了一定的控制精度。 2 硬件设计 异步电动机综合控制系统硬件如图1所示。图1中，上位计算机和PLC通过变频器对异步电动机进行速度和位置控制。通过旋转编码器的脉冲计数值可以获得异步电动机的速度和位置信息。脉冲计数由PLC完成，并不断与上位机通讯，将计数值传送给上位机。上位机根据PLC 传送过来的脉冲计数值得到速度和位置信息，根据不同的控制策略，得到输出控制量——速度给定值，再传送给PLC，经过PLC的A/D转换模块，将速度给定值的模拟量送到变频器的模拟控制端进行控制，形成闭环控制。
三相异步电动机的控制电路 一、复习思路及要求 1. 题型：选择题、技能题、简答题。 2. 必须熟练分析各种控制电路的工作原理，只有熟悉了工作原理才能正确绘制控制电路；补画控制电路；识别电路图中的错误；对故障进行正确分析处理；设计一些简单的控制电路；并且对PLC中简单的程序设计也有帮助。 3. 该部分容是非常重要的，要熟悉电路形式及控制形式：自锁、联锁的作用及连接方式；点动、连续运转；具有过载保护的连续运转控制电路是基础。 4. 需要掌握的控制电路有：⑴点动单向运转控制电路；⑵连续单向运转控制电路；⑶点动与连续混合控制电路；⑷接触器联锁双向运转控制电路；⑸按钮联锁双向运转控制电路；⑹接触器按钮双重联锁双向运转控制电路；（7）降压起动控制电路。 二、控制电路的分析 1.单向点动转控制电路 2.单向连续运转控制电路 3.连续与点动混合控制电路（一） 4.连续与点动混合控制电路（二） 5.连续与点动混合控制电路（三）
该电路中使用了中间继电器。其电器符号是KA。作用是：当其他继电器的触点数量不够时，可借助中间继电器来扩展触头数和触点容量，起到信号中继作用。 注：通过以上控制电路明确自锁的作用及其连接方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。 6.多地控制电路 该控制电路能实现电动机的两地控制。起动按钮并联，停止按钮串联。（图中如果SB1、SB2控制A地，则SB3、SB4控制B地。） 7.接触器联锁双向控制电路 该电路采用了接触器联锁优点是工作安全可靠。但电动机由正转变为反转时，必须先按下停止按钮，才能按反转按钮，否则由于接触器联锁作用，不能实现反转。 8.按钮联锁双向控制电路该线路的优点是操作方便，由正转变为反转时不必按下停止按钮，但容易产生电源两相短路故障。 9.接触器按钮双重联锁双向控制电路 该线路工作安全可靠、操作方便。 注：通过以上三个线路要明确联锁的作用及连接方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。 10.定子绕组串电阻降压起动控制线路（一）
电机的寿命和可靠性 绝缘——影响寿命和可靠性的关键因素 在国民经济和社会生活领域里，电机已经得到了越来越广泛的应用，电机的寿命及使用可靠性也越来越被人们所关注。在正常使用的条件下，电机的寿命一般定义为10——15年。传统的观念认为，影响电机寿命的主要因素是绝缘的老化，因此绝缘结构的确定、绝缘材料的选用，就成为电机设计制造的首要任务之一。 绝缘系统的选择主要取决于电机的电压等级和耐温要求，而同一等级使用哪一种绝缘材料，则要综合考虑其耐温要求，机械性能，电气性能及使用工艺性能等因素后最终选定。 电机对地绝缘（亦称主绝缘）的等级决定了电机的绝缘等级，一台电机上可以按不同部位的发热状况和使用要求，来选用不同等级的绝缘材料，而不必规定一台电机上所有的部位必须选用同一等级的绝缘材料。 微电机常用电气绝缘材料的耐热等级和允许的极限使用温度见下表： 表1
电机各导电部件由于电位不同，因此须用绝缘材料将其分隔开。按使用部位及功能的不同，常分为以下几种： 1、对地绝缘：指电机带电部位与接地部位（如铁芯、机壳、轴等）之间隔开所用的绝缘，为环氧粉沫涂敷，DMD纤维纸，聚酯薄膜纸，尼龙一体成型槽绝缘等。 2、匝间绝缘：指一个多匝绕成的线圈，电位不同相邻匝间的绝缘，微电机中一般是漆包线本身的外包漆作为匝间绝缘。 3、层间绝缘：指电枢线圈在槽内或端部上下层之间分隔开所用的绝缘，微电机中常用漆包线本身的外包漆作为层间绝缘。 4、相间绝缘：指放置于同一部位的电位不等的几种线圈之间隔离所用的绝缘，如交流电机不同相（A、B、C相）之间，不同激磁方式直流电机的激磁绕组（串激、复激、他激）及不同转速档（高速、中速、低速）各激磁线圈之间所用的绝缘。 二、合理设计——电机寿命和可靠性的先天保证 电机设计是产品质量链中的第一环节，如果设计不合理，甚至不
2019年电机行业分析 报告 2019年1月
目录 一、行业管理体制、法律法规和产业政策 (4) 1、行业管理体制 (4) 2、行业主要法规和产业政策 (4) 二、电机行业现状及前景 (6) 1、电机行业概况 (6) 2、电机行业前景展望 (9) （1）新能源汽车行业发展给电机行业带来新增长 (9) （2）微特电机将保持平稳增长趋势 (12) 三、行业竞争格局、市场化程度、主要企业及利润变化趋势 (13) 1、电机行业竞争格局、市场化程度及主要企业 (13) 2、电机行业利润变化趋势 (14) 四、影响行业发展的因素 (16) 1、有利因素 (16) （1）政策扶持 (16) （2）国民经济的持续快速发展，下游产业需求旺盛 (17) 2、不利因素 (17) （1）缺乏高端技术人才 (17) （2）缺乏知名品牌 (17) 五、进入行业的主要障碍 (18) 1、认证壁垒 (18) 2、技术壁垒 (18) 3、进入壁垒 (19)
六、行业发展特点 (19) 1、行业技术水平及技术特点 (19) （1）设计技术 (19) （2）制造技术 (20) （3）集成技术 (20) （4）检验技术 (20) 2、行业周期性、区域性、季节性 (21) （1）周期性 (21) （2）区域性 (21) （3）季节性 (21) 七、行业上下游之间的关联性 (22) 1、上游行业的关联性及影响 (22) 2、下游行业的关联性及影响 (22)
一、行业管理体制、法律法规和产业政策 1、行业管理体制 电机行业由中国电器工业协会下属的中小型电机分会进行行业自律管理。中小型电机分会的主要作用是对协会成员提供信息咨询、技术交流、产业政策研究等方面的服务。国家发改委负责电机行业产业政策的制定与发布、提出中长期产业发展导向和指导性意见、建设项目的备案管理。国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会负责家用和类似用途电器质量、安全等标准制定及产品质量认证、监督。 2、行业主要法规和产业政策
可靠性和使用寿命 所谓产品的可靠性，实际上是以时间的方式来描述产品的质量，其经典定义是：在 规定的条件下和规定的时间内满意地完成规定功能的概牢。比如说，一合电冰箱．厂 家 设计它的使用寿命为10年，那么生产出的电冰箱在以后实际的工作中是否能满意地工作 10年呢?也就是说，它工作10年的概率有多大?概率越大，其可靠性就超高，反之则低。 经典定义所强调的共有四个方面，即概率、性能要求、使用条件和干均无故障工作时间。 由此可以确定故障与使用寿命的函数随时间而变化，并呈现出不同的特性，如图3—1所 示。从图中可以看到，任何电器设备的故障发生期均可分为三个阶段，即早期故障、 使用 期故障和损耗期故障。早期故障一般是指在仓库存放或销售期间，运输过程中，以及 用 户购买后使用半年左右的时间范围。这种故障一般是原发性的，有些是设计和生产中 的 问题，有些是工艺问题，也有的是个别不合格元器件未被剔除而失效。如果是运输中 出现的故障，如破损、元器件压碎等，在商店选购时其AVX钽电容故障就会显露出来，一般不会到用
户手中，这些产品由生产厂家或批发商直接负责。而在月户使用过程中的早期性故障 一 般表现为：焊接或密封不良，接点不良．元器件装配不当，偶发性故障等，这也不要紧， 因为一般的大型电子产品，这段时间都由厂家或特约的维修网点保修。过f早期故障期， 产品即进行了老化，开始进入使用期，在这一段时间内其故障率是最少的，见图3—1中曲 线比较平坦的一段，我们通常所说的使用寿命大都是这段时间。当然，不同的电子产 品 有不同的使用寿命，据日本有关资料统计，几种常用家电的使用寿命见表3—1所示。使用 期所发生的故障大多属于病发性的，一般是由于某一个元件或几个性能较差的元器件 的 性能变化或偶尔破坏性损坏。如人为故障，雷电击坏等，一般更换单只元器件，重新 调 整电路特性，故障即可排除。使用期过后，整机开始进入损耗期，这一时期，电路的 故钽电容 障较多，而且会越来越多，有时会同时几处出现故障。这个时期的故障属于损坏性的．因 电器设备一般比较复杂，采用的元器件较多，经过较长时间的损耗，元器件的持性变差、 性能衰老．出现疲劳而失效。损耗期除了要更换失效的元器件外，还要加以整机调试，有
三相异步电动机的控制 1．直接启动控制电路 直接启动即启动时把电动机直接接入电网，加上额定电压，一般来说， 电动机的容量不大于直接供电变压器容量的20％~30％时，都可以直接启 动。 1）．点动控制 合上开关QF ，三相电源被引入控 制电路，但电动机还不能起动。按下按钮SF ，接触器KM 线圈通电，衔铁吸合，常开主触点接通，电动机定子接入 三相电源起动运转。松开按钮SF ， 图5-13 点动控制 接触器KM 线圈断电，衔铁松开，常开主触点断开，电动机因断电而停转。 2).直接起动控制 （1）起动过程。按下起动按钮SF ，接触器KM 线圈通电，与SF 并联的KM 的辅助常开触点闭合，以保 证松开按钮SF 后KM 线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM 的主触点持续闭合，电动机连续运转，从而实现连续运转控制。 （2）停止过程。按下停止按钮SS ，接触器KM 线圈断电，与SF 并联的KM 的辅助常开触点断开，以保 证松开按钮SS 后KM 线圈持续失电，串联在电动机回路中的KM 的主触点持续断开，电动机停转。 与SF 并联的KM 的辅助常开触点的这种作用称为自锁。 图示控制电路还可实现短路保护、过载保护和零压 保护。 图5-14直接起动控制 ? 起短路保护的是串接在主电路中的熔断器FU 。一旦电路发生短路故障，熔体立即熔断，电动机立即停转。 ? 起过载保护的是热继电器KH 。当过载时，热继电器的发热元件发热，将其常闭触点断开，使接触器KM 线圈断电，串联在电动机回路中的KM 的主触点断开，电动机停转。同时KM 辅助触点也断开，解除自锁。故障排除后若要重新起动，需按下KH 的复位按钮，使KH 的常闭触点复位（闭合）即可。 ? 起零压（或欠压）保护的是接触器KM 本身。当电源暂时断电或电压严重下降时，接触器KM 线圈的电磁吸力不足，衔铁自行释放，使主、辅触点自行复位，切断电源，电动机停转，同时解除自锁。
温度应力对电动机可靠性及寿命的影响（浙大陈敏祥） (2012-07-23 20:28:32) 转载▼ 分类：电机技术 标签： 电机 可靠性 失效 1.1 温度对电机绝缘的影响 电机在整个寿命期内，通常可分为3个阶段：第一阶段为磨合阶段。即早期失效阶段，失效率随时间迅速下降，这一阶段通常在出厂前的试验中被剔除；第二阶段为偶然失效期，失效率基本不变，是最重要的阶段，这一阶段的可靠性是电机制造商和用户最关心的；第三阶段，电机使用到一定程度后，由于轴承磨损、绝缘和电子元件的老化，其失效率随时间迅速上升。温度对电机绝缘寿命有显著影响，高温将加快绝缘材料的物理变化和化学反应速度，促进绝缘老化，温度对绝缘寿命的影响很大。通过大量的研究，曾经得出了A级绝缘的8度规律，B级绝缘的10度规律，H级绝缘的18度规律，即对于A、B、H级绝缘，温度每升高8、
10、18度，绝缘的寿命将降低一半 1.2 温度对轴承寿命的影响 俄罗斯专家认为轴承径向力增加一倍，寿命降低10倍，而精度降低一级，寿命降低一倍。有关轴承手册也给出了轴承寿命计算公式：
上式只考虑了轴承的疲劳寿命，事实上，轴承寿命还与温度密切相关。温度升高将使轴承性能恶化，油脂流失，振动和噪音增大，加速了轴承磨损和材料退化，轴承寿命明显缩短。因此，在设计电机时，应根据电机工作的环境温度、用户对电机寿命的要求，选用合适的轴承，限制轴承的极限运行温度。对于一些重要场合，需安装轴承温升检测装置，以保证轴承长期可靠工作。 结束语 绕组绝缘、轴承和驱动控制元件的失效是电动机的主要失效模式，温度是影响电动机可靠性和寿命的主要因素。了解温度对绕组绝缘、轴承和驱动控制元件可靠性及寿命的影响，是制定电动机可靠性及加速寿命试验方案的基础，也是电动机可靠性设计的依据，具有重要的意义。 电机的寿命一般在 15 年 至 20 年，电机的寿命长短 大体上取决于使用者的保养 ,使用环境的好坏,及电机在使用中受到的电,磁,热,振动等因素. 具体的电机应具体的分析 , 例如,像通用有刷小功率类微特电机,其寿命就主要取决于换向器, 轴承 ,电刷的长短,它们的 寿命终结后 ,无法更换; 对直流电机,永磁直流电机等中小功率的电机(大功率除外,不谈),它们的寿民就取决于整流 子和绕组的绝缘寿命 ,轴承的损坏和电刷磨光可以更换,甚至于永磁材料退磁后可进行再冲磁, 这就延长了电机的寿命 ,比买新电机要便宜多了; 对单多相的异步 ,同步电机的寿命,主要取决于电机在使用中所受到电,磁,热,振动,环境条
2021年电机行业分析 报告 2021年2月
目录 一、驱动电机VS控制电机 (3) 二、同步VS异步 (5) 1、直流电机 (5) 2、同步电机 (6) 3、异步电机 (7) 三、电机市场规模约万亿，预计保持稳增 (7) 1、2000年以来我国电机行业大概经历了四个阶段 (7) 2、估算目前国内电机市场规模在万亿左右 (8) 3、微特电机占比过半，电机出口增长较快 (9) 4、受益于全球电动化趋势，新能源车驱动电机市场前景广阔 (9) 5、工业智能化、消费升级趋势加快，控制电机渗透率提升带动需求 (10) 6、电机高效节能化趋势驱动存量更新需求提升 (11) 四、国际巨头VS进口替代 (12) 1、IT微特电机领域，日本企业相对领先 (13) 2、工业自动化领域的步进电机和伺服电机应用最多 (14) 3、我国伺服市场近70%的市场份额由外资品牌占据 (17)
电机品类丰富，应用领域广泛。按照最常用的电源分类方式可将电机分为直流电机和交流电机，其中直流电机根据有无电刷分为有刷和无刷电机，交流电机根据转子和磁场的运转同步与否分为同步电机和异步电机。据测算国内电机市场规模约万亿。电动机通用性较强，凡是需要电能和机械能相互转换的场景都需要用到电机，因此电机普遍用于制造业各个领域。随着我国制造业的复苏，以及全球YQ后经济回暖，消费升级和工业自动化渗透加快，电机需求有望保持稳步增长。电机行业呈现“两端高、中间低”的竞争格局，微型电机、大型电机由于技术难度高、前期投入较大、技术门槛较高，竞争格局相对集中，且高端产品基本由外资品牌垄断，而小中型电机技术门槛相对较低，竞争更加充分。国内企业处于技术追赶阶段，也不乏研发实力较强，技术持续进步，逐渐在高端市场形成国产替代的企业。 一、驱动电机VS控制电机 电机广义上指电动机和发电机，但一般情况下就以电机作为电动机的简称，且电动机和发电机原理可逆，都是利用电磁感应原理进行电能和机械能的相互转换。按照最常用的电源分类方式可将电机分为直流电机和交流电机，其中直流电机根据有无电刷分为有刷和无刷电机，交流电机根据转子和磁场的运转同步与否分为同步电机和异步电机；电机的另外一种分类方式是按照用途划分，主要分为驱动电机和控制电机两类，驱动电机的应用领域较为常见，如家电、电动工具及其他通用设备等，控制电机包括步进电机和伺服电机。
浅谈可靠性加速寿命试验 加速寿命试验是可靠性试验中的一项重要的试验方法。采取加速寿命试验的作用在于加快试验进程，为预测系统或设备的可靠度提供重要的依据。 可靠性试验的方法和试验的规模由试验的对象及要求来决定。对于系统、设备及元器件，各自采用的试验方法是不同的。对于整机，通过试验剔除对系统有影响的不可靠元器件；对于机械零部件侧重于疲劳寿命试验；而对于电子元器件则主要进行寿命试验。 产品或系统的可靠度，应该按最终使用条件评价。所以，寿命试验应该按实际的使用条件与实际的环境条件（应力）来进行。但由于时间上，经济上的考虑，总希望以较少的试验费用，早一些取得满意的结果。为此，所采用的手段之一，是通过提高环境应力（如温度）与工作应力（施加给产品的电压、负荷等），来加快试验进程，缩短产品或系统的寿命试验时间。这种为缩短试验时间而按严苛条件（应力）进行的加速寿命试验与强制老化试验，实际上大同小异。都是以严苛的条件，加速产品质量特性的老化、促进产品寿命缩短的试验。例如，开关与继电器之类的产品，是按工作次数来计测寿命的，为加速试验，可用更高速度进行接通与断开试验，以检测产品的可靠性寿命。 加速寿命试验与产品例行试验（例如，一般强度和变形的性能测定）是不同的。例行试验的目的，只是保证产品进出厂验收前，其各种性能参数是否符合一定的标准，而没有测定产品在规定时间内的失效率。从而不能对产品的可靠性提出任何保证。而加速寿命试验，是对产品在规定的使用时间内符合一定的可靠性指标提出保证。同时，加速寿命试验也是产品可靠性预测和检验的基础。 加速寿命试验比产品的例行试验时间要长。因为，时间短促难以取得足以说明可靠度水平的数据。在试验数据的处理上，例行试验由于它仅是性能的通过试验，所以数据处理简单，而加速寿命因为它要对某一批产品的可靠性进行推断，所以要采用严格的数据统计方法，以便得出较为可靠的结论。 采取加速寿命试验的作用在于：通过严苛条件试验，可以确定产品、零部件的安全裕度，剔除与筛选可靠度低的零件；在严苛条件下观察到的寿命值（或故障率），同正常条件下的寿命值之间，有一定的规律性，利用此种规律性，可以预测正常条件下的寿命值。 因为加速寿命试验是选择严苛条件下的试验，与系统或设备的正常使用条件有很大的差异，因此，在进行加速寿命试验时，应注意如下几个方面的要求，以便对系统或设备做出正确的评价。 （1）所选条件与正常条件比，加速试验不应改变故障的基本模式与机理，或者改变它们的相对优势。 根据系统和设备的最终用途来确定和选定加速寿命试验的规模、时间、条件，并根据加速寿命试验的目的和要求确定试验参数。如试验时间、故障率λ（t）、平
电机行业研究报告 2017年8月
目录 1、电机大行业，新能源汽车推动行业新发展 (4) 1.1实现技术突破，当前交流电机应用更加广泛 (4) 图1：电机按工作电源种类分类 (4) 图2：电机基本结构 (5) 1.2新能源汽车拉动中小型电机销量增长 (5) 图3：电机按大小尺寸分类 (5) 图4：电机部分下游应用领域 (6) 图5：历年我国空调电机产量及同比变化（单位：万台） (6) 图6：空调电机分月份产量变化（单位：万台） (7) 图7：部分中高压电机产品下游行业固定资产投资完成额变化情况 （单位：亿元） (7) 2．新能源车电机永磁同步是主流，稀土涨价企业成本传导路径通畅 (7) 2.1永磁同步电机是当前市场主流 (7) 表1：三种电机性能对比 (8) 图8：前6批推荐车型目录各类型电机占比 (9) 图9：前6批推荐车型目录分车型各类型电机占比 (9) 2.2上游稀土涨价确定性高，电机企业毛利率稳定成本传导通畅 (9) 图10：新能源汽车永磁同步电机产业链介绍 (10) 图11：上海电驱动2015年1-9月驱动电机系统成本占比 (10) 图12：我国新能源车用稀土永磁材料预测（单位：吨） (11) 图13：我国烧结钕铁硼价格变化趋势（单位：元/Kg） (11) 图14：主要新能源汽车电机企业电机相关业务毛利率变化情况 (12) 3．竞争格局好于市场预期，百亿空间待发掘 (12) 图15：大洋电机与正海磁材电机产品出货量（单位：万台） (13) 表2：新能源汽车电机市场股权投资案例 (14) 表3：新能源汽车电机市场规模预测（单位：亿元） (14) 4．行业趋势与机会 (14)
产品寿命可靠性试验MTBF计算规范 一、目的： 明确元器件及产品在进行可靠性寿命试验时选用标准的试验条件、测试方法 二、范围： 适用于公司内所有的元器件在进行样品承认、产品开发设计成熟度/产品成熟度（DMT/PMT）验证期间的可靠性测试及风险评估、常规性ORT例行试验 三、职责： DQA部门为本文件之权责单位，责权主管负责本档之管制，协同开发、实验室进行试验，并确保供应商提交的元器件、开发设计产品满足本文件之条件并提供相关的报告。 四、内容： MTBF:平均无故障时间 英文全称:Mean Time Between Failure 定义:衡量一个产品（尤其是电器产品）的可靠性指标,单位为“小时”.它反映了产品的时间质量,是体现产品在规定时间内保持功能的一种能力.具体来说,是指相邻两次故障之间的平均工作时间，也称为平均故障间隔,它仅适用于可维修产品,同时也规定产品在总的使用阶段累计工作时间与故障次数的比值为MTBF
MTBF测试原理 1.加速寿命试验 (Accelerated Life Testing) 1.1执行寿命试验的目的在于评估产品在既定环境下之使用寿命. 1.2 常規试验耗時较长,且需投入大量的金钱,而产品可靠性资讯又不能及时获得并加以改善. 1.3 可在实验室时以加速寿命试验的方法,在可接受的试验时间里评估产品的使用寿命. 1.4 是在物理与时间基础上,加速产品的劣化肇因,以较短的时间试验来推定产品在正常使用状态的寿命或失效率.但基本条件是不能破坏原有设计特性. 1.5 一般情況下, 加速寿命试验考虑的三个要素是环境应力,试验样本数和试验时间. 1.6 一般电子和工控业的零件可靠性模式及加速模式几乎都可以从美軍规范或相关标准查得,也可自行试验分析,获得其数学经验公式. 1.7 如果溫度是产品唯一的加速因素,則可采用阿氏模型(Arrhenius Model),此模式最为常用. 1.8 引进溫度以外的应力,如湿度,电压,机械应力等,則为爱玲模型(Eyring Model),此种模式适用的产品包括电灯,液晶显示元件,电容器等. 1.9反乘冪法則(Inverse Power Law)适用于金属和非金属材料,如轴承和电子装备等.