第6章 電動機

1、第第 6 章章 電動機電動機6.1 電機概述電機概述6.2 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理6.5 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性6.4 三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)6.6 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 6.7 三相異步電動機的調(diào)速三相異步電動機的調(diào)速 教學基本要求教學基本要求分析與思考分析與思考練習題練習題返回主頁返回主頁第第 6 章章 電電 動動 機機6.3 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)第第 6 章章 電動機電動機(一一) 電機的分類電機的分類1. 發(fā)電機發(fā)電機直流電動機直流電動機同步電動機同步電動機鼠籠

2、型鼠籠型將機械能轉(zhuǎn)換為電能；將機械能轉(zhuǎn)換為電能；將電能轉(zhuǎn)換為機械能。將電能轉(zhuǎn)換為機械能。上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一下一節(jié)節(jié)線繞型線繞型2. 電動機電動機交流電動機交流電動機異步電動異步電動機機6.1 電機概述電機概述第第 6 章章 電動機電動機對稱三相繞組對稱三相繞組通入對稱三相電流通入對稱三相電流旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場(磁場能量磁場能量)磁場繞組切磁場繞組切割轉(zhuǎn)子繞組割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組中轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生產(chǎn)生 e 和和 i轉(zhuǎn)子繞組在磁場中轉(zhuǎn)子繞組在磁場中受到電磁力的作用受到電磁力的作用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來機械負載機械負載旋轉(zhuǎn)起來旋轉(zhuǎn)起來三相交流電能三相交流電能輸出機械能量輸

3、出機械能量上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)6.2 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理第第 6 章章 電動機電動機（1）旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生上一頁上一頁下一頁下一頁返回返回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)圖圖 6.2.2 二極旋轉(zhuǎn)磁場二極旋轉(zhuǎn)磁場一、旋轉(zhuǎn)磁場一、旋轉(zhuǎn)磁場第第 6 章章 電動機電動機 極對數(shù)極對數(shù)（p）的概念：的概念：（2）旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速）旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速 n0 同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速如何改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速？如何改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速？ 以以 Y 型接法為例，當每相型接法為例，當每相繞組只有一個線圈時，按右下繞組只有一個線圈時，按

4、右下圖放入定子槽內(nèi)，合成的旋轉(zhuǎn)圖放入定子槽內(nèi)，合成的旋轉(zhuǎn)磁場只有一對磁極，則極對數(shù)磁場只有一對磁極，則極對數(shù)為為 1。即即 p = 1U1U2V1V2W2W1上一頁上一頁下一頁下一頁返回返回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)U1U2V1V2W1W2i2i1i3第第 6 章章 電動機電動機 以以 Y 型接法為例，將型接法為例，將每相繞組都改用兩個線圈每相繞組都改用兩個線圈串聯(lián)組成。串聯(lián)組成。 按下圖放入定子按下圖放入定子槽內(nèi)。槽內(nèi)。 形成的磁場則是形成的磁場則是兩對磁極。兩對磁極。即即 p = 2 U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3上一頁上一頁下一頁下一頁返回返回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)i3

5、W2V4U1V1W1U2V2W3U3U4V3W4i1i2圖圖 6.2.3 三相繞組三相繞組圖圖 6.2.4 四極旋轉(zhuǎn)磁場四極旋轉(zhuǎn)磁場第第 6 章章 電動機電動機上一頁上一頁下一頁下一頁返回返回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)第第 6 章章 電動機電動機電流變化一周電流變化一周 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)一圈旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)一圈電流每秒鐘變化電流每秒鐘變化 50 周周 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn) 50 圈圈旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn) 3000 圈圈電流每分鐘變化電流每分鐘變化 (5060) 周周p = 1 時：時：電流變化一周電流變化一周 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)半圈旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)半圈電流每秒鐘變化電流每秒鐘變化 50 周周 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn) 25

6、圈圈旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn) 1500 圈圈電流每分鐘變化電流每分鐘變化 (2560) 周周p = 2 時：時：上一頁上一頁下一頁下一頁返回返回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)第第 6 章章 電動機電動機三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速600pfn =min）r/( p12 3456n0/(r/min)300015001000750600500 f = 50 Hz 時時,不同極對數(shù)時的同步轉(zhuǎn)速如下不同極對數(shù)時的同步轉(zhuǎn)速如下:表表 6.2.1 同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速p 為任意值時：為任意值時：上一頁上一頁下一頁下一頁返回返回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)第第 6 章章 電動機電動機旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電

7、流的相序。旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。（3）旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向）旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)磁場是沿著：旋轉(zhuǎn)磁場是沿著：U1V1W1 與三相繞組中的三相電流與三相繞組中的三相電流的相序：的相序：L1 L2 L3 一致。一致。U1U2V1V2W2W1i1i2上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)L1L2L3U1U2V1V2W1W2i2i1i3ImOti3第第 6 章章 電動機電動機NS（1）電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生）電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生 用右手定則判斷轉(zhuǎn)用右手定則判斷轉(zhuǎn)子繞組中感應電流的子繞組中感應電流的方向方向 用左手定則判斷轉(zhuǎn)用左手定則判斷轉(zhuǎn)子繞組受到的電磁力子繞組受到的電磁力的方向的方向電磁力電

8、磁力電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 TT 與與 n0 同方向。同方向。上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)圖圖 6.2.6 工作原理示意圖工作原理示意圖二、工作原理二、工作原理第第 6 章章 電動機電動機電動機轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關系：電動機轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關系：電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致，電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致，但但 n TL 電機能起動，電機能起動，否則將起動不了。否則將起動不了。 起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù): :TS TNKS =Y系列系列: KS = 1.62.2上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)機械特性機械特性 Mn0

9、TnOTSTNnNTMnMNS第第 6 章章 電動機電動機（1）降低定子電壓時的人為特性）降低定子電壓時的人為特性UN0.9UN0.81TM0.81TS上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)n0nMnOT圖圖 6.5.2 定子電壓降低時的人為機械特性定子電壓降低時的人為機械特性二、人為特性二、人為特性第第 6 章章 電動機電動機（2）增加轉(zhuǎn)子電阻時的人為特性）增加轉(zhuǎn)子電阻時的人為特性R2R2 +RTS +T n0nOT圖圖 6.5.3 轉(zhuǎn)子電阻增加時的人為機械特性轉(zhuǎn)子電阻增加時的人為機械特性 轉(zhuǎn)子串聯(lián)合適的電阻轉(zhuǎn)子串聯(lián)合適的電阻: : TS TM上一頁上一頁下一頁下一頁返返

10、 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)第第 6 章章 電動機電動機硬特性硬特性：負載變化時，轉(zhuǎn)速變化不大負載變化時，轉(zhuǎn)速變化不大。軟特性軟特性：負載增加時，轉(zhuǎn)速下降較快。負載增加時，轉(zhuǎn)速下降較快。硬特性硬特性軟特性軟特性 不同場合應選用不不同場合應選用不同的電機。同的電機。 如金屬切削，選硬特如金屬切削，選硬特 性電機；性電機； 重載起動則選軟特性重載起動則選軟特性 電機。電機。上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)n0nTO三、機械特性的軟硬三、機械特性的軟硬第第 6 章章 電動機電動機 電動機的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負載的變化而自動調(diào)電動機的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負載的變化而自動調(diào)整，這種能力

11、稱為自適應負載能力。整，這種能力稱為自適應負載能力。 電動機工作在特性曲線的電動機工作在特性曲線的哪一點上？哪一點上？ 應當運行于與負載機械特性應當運行于與負載機械特性的交點上。的交點上。上一頁上一頁下一頁下一頁返回返回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)n0nTO四、電動機的自適應負載能力四、電動機的自適應負載能力第第 6 章章 電動機電動機n0nTOn0nTO工作段工作段 自適應負載能力自適應負載能力是是電動機區(qū)別于其它動力機械電動機區(qū)別于其它動力機械的重要特點。的重要特點。 a 點點TLnI2T直至新的平衡直至新的平衡I1 P1TLaTL a點點a上一頁上一頁下一頁下一頁返回返回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下

12、一節(jié)第第 6 章章 電動機電動機 異步機的起動特性：異步機的起動特性： 起動電流大起動電流大: IS = KI IN =（57）IN 起動轉(zhuǎn)矩小起動轉(zhuǎn)矩小: TS = KSTN =（1.62.2）TN 影響：影響： 頻繁起動時造成熱量積累頻繁起動時造成熱量積累, ,易使電動機過熱。易使電動機過熱。 大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響其他負載工作。大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響其他負載工作。不好不好! 良好的起動性能良好的起動性能: 起動電流小起動電流小 起動轉(zhuǎn)矩大起動轉(zhuǎn)矩大上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)6.6 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動第第 6 章章 電動機電動機

13、（1）直接起動（全壓起動）直接起動（全壓起動） (a) 小容量的電動機（二三十千瓦以下）；小容量的電動機（二三十千瓦以下）； (b) 電源容量足夠大時。電源容量足夠大時。（2）減壓起動）減壓起動(a) Y 減壓減壓起動：起動： 適用于：正常運行為適用于：正常運行為聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)的電動機。的電動機。起起動動時時運運行行時時上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)UVWUNI1lYUVWUNI1l 一、籠式異步電動機的起動一、籠式異步電動機的起動第第 6 章章 電動機電動機設：定子每相阻抗為設：定子每相阻抗為 Z3U1pI 1l =ZZI1lY =U1pYZUN3 =ZUN 3 =TU

14、p2 Y型型起動的起動轉(zhuǎn)矩：起動的起動轉(zhuǎn)矩： Y型型起動的起動電流：起動的起動電流：13UpU1pY=上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)IS IsY =1313TS TsY = Y 起起動動起起動動Y 起起 動動與與全壓起動全壓起動時起動電流和起動轉(zhuǎn)矩比較時起動電流和起動轉(zhuǎn)矩比較UVWUNI1lYUVWUNI1l 第第 6 章章 電動機電動機3 Y 減壓減壓起動的特點：起動的特點： (1) 電源電壓不變，定子繞組接法改變；電源電壓不變，定子繞組接法改變； (2) 降壓比為降壓比為 1 (1) IsYImax （線路中允許的最大電流）；（線路中允許的最大電流）； (2)

15、TsYTL 否則不能采用此法。否則不能采用此法。 Y 減壓減壓起動的使用條件：起動的使用條件： Y型型起動的起動轉(zhuǎn)矩為：起動的起動轉(zhuǎn)矩為： Y型型起動的起動電流為：起動的起動電流為：13TS TsY =上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)IS IsY =13第第 6 章章 電動機電動機(1) 轉(zhuǎn)子電路串電阻起動轉(zhuǎn)子電路串電阻起動 減小起動電流減小起動電流 增大起動轉(zhuǎn)矩增大起動轉(zhuǎn)矩(2) 轉(zhuǎn)子電路串頻轉(zhuǎn)子電路串頻 敏變阻器起動敏變阻器起動 頻敏變阻器：頻敏變阻器： 頻率高，損耗大，電阻大；頻率高，損耗大，電阻大； 頻率低，則反之。頻率低，則反之。 轉(zhuǎn)子電路起動時轉(zhuǎn)子電路起動

16、時: R2R2n0TnOTsTs 轉(zhuǎn)子電路運行時轉(zhuǎn)子電路運行時:f2 高，電阻大，高，電阻大， Ts 大，大， Is 小。小。f2 低，電阻小，低，電阻小， 自動切除變阻器。自動切除變阻器。R2R2上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)二、繞線式異步機的起動方法：二、繞線式異步機的起動方法：第第 6 章章 電動機電動機1. 改變磁極對數(shù)改變磁極對數(shù) p2. 改變轉(zhuǎn)差率改變轉(zhuǎn)差率 s 3. 改變電源頻率改變電源頻率 f1 (變頻調(diào)速變頻調(diào)速)調(diào)速方法：調(diào)速方法：有級調(diào)速有級調(diào)速無級或有級調(diào)速無級或有級調(diào)速無級調(diào)速無級調(diào)速 n = (1 s) n0 = (1 s) p60 f1上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)6.7 三相異步電動機的調(diào)速三相異步電動機的調(diào)速第第 6 章章 電動機電動機 U、f 可可 變變M33整流電路整流電路逆變電路逆變電路50 Hz控制控制電路電路n0TnOfNf1 fN 直直 流流動畫演示動畫演示f2 f1上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)圖圖 6.7.1 變頻調(diào)速變頻調(diào)