電動機工作原ppt課件

1、跳轉到第一頁跳轉到第一頁跳轉到第一頁三相異步電動機由定子和轉子構成。定子和轉三相異步電動機由定子和轉子構成。定子和轉子都有鐵心和繞組。定子的三相繞組為子都有鐵心和繞組。定子的三相繞組為AX、BY、CZ。轉子分為鼠籠式和繞線式兩種構造。轉子分為鼠籠式和繞線式兩種構造。鼠籠式轉子繞組有銅條和鑄鋁兩種方式。繞線鼠籠式轉子繞組有銅條和鑄鋁兩種方式。繞線式轉子繞組的方式與定子繞組根本一樣，式轉子繞組的方式與定子繞組根本一樣，3個個繞組的末端銜接在一同構成星形銜接，繞組的末端銜接在一同構成星形銜接，3個始個始端銜接在端銜接在3個銅集電環(huán)上，起動變阻器和調(diào)速個銅集電環(huán)上，起動變阻器和調(diào)速變阻器經(jīng)過電刷與集電

2、環(huán)和轉子繞組相銜接。變阻器經(jīng)過電刷與集電環(huán)和轉子繞組相銜接。跳轉到第一頁)120sin(2)120sin(2sin2CBAtIitIitIipppAiAiBiCXBYCZ 把三相定子繞組接成星形接到對稱把三相定子繞組接成星形接到對稱三相電源，定子繞組中便有對稱三相電三相電源，定子繞組中便有對稱三相電流流過。流流過。跳轉到第一頁tiiAiBiCO1 2 0 2 4 0 3 6 0 (a) t = 0 (b) t = 120 (c) t = 240AAAXXXBBBYYYCCCZZZ跳轉到第一頁r/min 601opfn 跳轉到第一頁noFFn 靜止的轉子與旋轉磁場之靜止的轉子與旋轉磁場之間有相對

3、運動，在轉子導體中間有相對運動，在轉子導體中產(chǎn)生感應電動勢，并在構成閉產(chǎn)生感應電動勢，并在構成閉合回路的轉子導體中產(chǎn)生感應合回路的轉子導體中產(chǎn)生感應電流，其方向用右手定那么斷電流，其方向用右手定那么斷定。轉子電流在旋轉磁場中遭定。轉子電流在旋轉磁場中遭到磁場力到磁場力F的作用，的作用，F(xiàn)的方向用的方向用左手定那么斷定。電磁力在轉左手定那么斷定。電磁力在轉軸上構成電磁轉矩。電磁轉矩軸上構成電磁轉矩。電磁轉矩的方向與旋轉磁場的方向一致的方向與旋轉磁場的方向一致。跳轉到第一頁 電動機在正常運轉時，其轉速電動機在正常運轉時，其轉速n總是稍低總是稍低于同步轉速于同步轉速no，因此稱為異步電動機。又由，因

4、此稱為異步電動機。又由于產(chǎn)生電磁轉矩的電流是電磁感應所產(chǎn)生的于產(chǎn)生電磁轉矩的電流是電磁感應所產(chǎn)生的，所以也稱為感應電動機。，所以也稱為感應電動機。 異步電動機同步轉速和轉子轉速的差值與異步電動機同步轉速和轉子轉速的差值與同步轉速之比稱為轉差率，用同步轉速之比稱為轉差率，用s表示，即：表示，即：%100oonnns 轉差率是異步電動機的一個重要參數(shù)。轉差率是異步電動機的一個重要參數(shù)。異步電動機在額定負載下運轉時的轉差率約異步電動機在額定負載下運轉時的轉差率約為為1%9%。跳轉到第一頁例例：有一臺 4 極感應電動機，電壓頻率為 50 Hz，轉速為 1440 rmin，試求這臺感應電動機的轉差率。解

5、解：因為磁極對數(shù)2p，所以同步轉速為：r/min 150025060601opfn轉差率為：%4%100150014401500%1000onnns跳轉到第一頁+u1e1e1i1i2e2e2dtdNdtdiLRieeRiu1111111111)()()()()(1111111111EXI jRIEERIUmNfEU111144. 411EU忽略忽略R1和和X1上的壓降，上的壓降，那么：那么：跳轉到第一頁dtdiLRieRie22222222)(22222222)(XI jRIERIE+u1e1e1i1i2e2e2202122244. 444. 4sENsfNfEmm1oooo26060)(sf

6、pnnnnnnpfmNfE212044.4 為0n即1s時的轉子電動勢。20212222222sXLsfLfLX21202LfX為0n即1s時的轉子漏抗。跳轉到第一頁2cosI2，2cosI2Os1 轉子每相電流：2202220222222)(sXRsEXREI 轉子的功率因數(shù)為：220222222222)(cossXRRXRR 可見異步電動機的轉子電流和功率因數(shù)也都與轉差率 s 有關，如圖所示。跳轉到第一頁三相異步電動機的電磁轉矩 T 是由旋轉磁場的每極磁通與轉子電流 I2相互作用而產(chǎn)生的，故電磁轉矩與轉子電流的有功分量22cosI及定子旋轉磁場的每極磁通成正比，即：22TcosIKT式中

7、KT是一個與電動機結構有關的常數(shù)。將 I2、2cos的表達式及與 U1的關系式代入上式，得三相異步電動機電磁轉矩公式的另一個表示式：22022212)(sXRUsRKT式中 K 是一常數(shù)。可見電磁轉矩 T 也與轉差率 s 有關，并且與定子每相電壓 U1的平方成正比，電源電壓對轉矩影響較大。同時，電磁轉矩 T 還受到轉子電阻 R2的影響。跳轉到第一頁aOTnn0TmaxTqTNnNbcTNTqTmaxTssm1O(a) T=f(s)曲線 (b) n=f(T)曲線22022212XRURKTq電動機剛起動電動機剛起動n=0，s=1時的轉矩稱為起動時的轉矩稱為起動轉矩。轉矩。跳轉到第一頁NN2N95

8、50nPTT 電動機在額定負載下任務時的電磁電動機在額定負載下任務時的電磁轉矩稱為額定轉矩，忽略空載損耗轉矩，轉矩稱為額定轉矩，忽略空載損耗轉矩，那么額定轉矩等于機械負載轉矩。那么額定轉矩等于機械負載轉矩。 式中式中PN是電動機的額定功率，單位是電動機的額定功率，單位為為kW；nN是電動機的額定轉速，單位是是電動機的額定轉速，單位是r/min。跳轉到第一頁例例：有兩臺功率都為kW 5 . 7NP的三相異步電動機，一臺V 380NU、r/min 962Nn，另一臺V 380NU、r/min 1450Nn，求兩臺電動機的額定轉矩。解解：第一臺：mN 45.749625 . 795509550NNN

9、nPT第二臺：mN 4 .4914505 . 795509550NNNnPT跳轉到第一頁對應 于 最大 轉 矩的 轉 差率 sm可 由0dsdT求得，為202XRsm。最大轉矩為：2021max2XUKT過載系數(shù)：NmaxTT一般三相異步電動機的2 . 28 . 1。跳轉到第一頁直接起動是利用閘刀開關或接觸器將電動機直直接起動是利用閘刀開關或接觸器將電動機直接接到額定電壓上的起動方式，又叫全壓起動。接接到額定電壓上的起動方式，又叫全壓起動。優(yōu)點：起動簡單。優(yōu)點：起動簡單。缺陷：起動電流較大，將使線路電壓下降，影缺陷：起動電流較大，將使線路電壓下降，影響負載正常任務。響負載正常任務。適用范圍：電

10、動機容量在適用范圍：電動機容量在10kW以下，并且小以下，并且小于供電變壓器容量的于供電變壓器容量的20。跳轉到第一頁Y接起動接運行跳轉到第一頁起動運行跳轉到第一頁定子轉子電刷滑環(huán)電阻繞線式異步電動機轉子繞組串入附加電阻繞線式異步電動機轉子繞組串入附加電阻后，既可以降低起動電流，又可以增大起后，既可以降低起動電流，又可以增大起動轉矩。動轉矩。跳轉到第一頁pfsnsn1o60)1 ()1 (三相異步電動機的轉速：三相異步電動機的轉速：經(jīng)過改動電動機的定子繞組所構成的磁經(jīng)過改動電動機的定子繞組所構成的磁極對數(shù)極對數(shù)p來調(diào)速。因磁極對數(shù)只能是按來調(diào)速。因磁極對數(shù)只能是按1、2、3、的規(guī)律變化，所以用

11、這種方、的規(guī)律變化，所以用這種方法調(diào)速，電動機的轉速不能延續(xù)、平滑法調(diào)速，電動機的轉速不能延續(xù)、平滑地進展調(diào)理。地進展調(diào)理。跳轉到第一頁經(jīng)過變頻器把頻率為經(jīng)過變頻器把頻率為50Hz工頻的三相交流電工頻的三相交流電源變換成為頻率和電壓均可調(diào)理的三相交流源變換成為頻率和電壓均可調(diào)理的三相交流電源，然后供應三相異步電動機，從而使電電源，然后供應三相異步電動機，從而使電動機的速度得到調(diào)理。變頻調(diào)速屬于無級調(diào)動機的速度得到調(diào)理。變頻調(diào)速屬于無級調(diào)速，具有機械特性曲線較硬的特點。速，具有機械特性曲線較硬的特點。經(jīng)過改動轉子繞組中串接調(diào)速電阻的大小來經(jīng)過改動轉子繞組中串接調(diào)速電阻的大小來調(diào)整轉差率實現(xiàn)平滑調(diào)

12、速的，又稱為變阻調(diào)調(diào)整轉差率實現(xiàn)平滑調(diào)速的，又稱為變阻調(diào)速。調(diào)速電阻的接法與起動電阻一樣。這種速。調(diào)速電阻的接法與起動電阻一樣。這種方法只適用于繞線式異步電動機。方法只適用于繞線式異步電動機。跳轉到第一頁由于三相異步電動機的轉動方向是由旋轉由于三相異步電動機的轉動方向是由旋轉磁場的方向決議的，而旋轉磁場的轉向取磁場的方向決議的，而旋轉磁場的轉向取決于定子繞組中通入三相電流的相序。因決于定子繞組中通入三相電流的相序。因此，要改動三相異步電動機的轉動方向非此，要改動三相異步電動機的轉動方向非常容易，只需將電動機三相供電電源中的常容易，只需將電動機三相供電電源中的恣意兩相對調(diào)，這時接到電動機定子繞組

13、恣意兩相對調(diào)，這時接到電動機定子繞組的電流相序被改動，旋轉磁場的方向也被的電流相序被改動，旋轉磁場的方向也被改動，電動機就實現(xiàn)了反轉。改動，電動機就實現(xiàn)了反轉。跳轉到第一頁電動機定子繞組切斷三相電源后迅速接通直電動機定子繞組切斷三相電源后迅速接通直流電源。感應電流與直流電產(chǎn)生的固定磁場流電源。感應電流與直流電產(chǎn)生的固定磁場相互作用，產(chǎn)生的電磁轉矩方向與電動機轉相互作用，產(chǎn)生的電磁轉矩方向與電動機轉子轉動方向相反，起到制動作用。子轉動方向相反，起到制動作用。特點：是制動準確、平穩(wěn)，但需求額外的直特點：是制動準確、平穩(wěn)，但需求額外的直流電源。流電源。+M3Fnn0=0跳轉到第一頁電動機停車時將三相

14、電源中的恣意兩相對調(diào)，電動機停車時將三相電源中的恣意兩相對調(diào)，使電動機產(chǎn)生的旋轉磁場改動方向，電磁轉矩使電動機產(chǎn)生的旋轉磁場改動方向，電磁轉矩方向也隨之改動，成為制動轉矩。方向也隨之改動，成為制動轉矩。留意：當電動機轉速接近為零時，要及時斷開留意：當電動機轉速接近為零時，要及時斷開電源防止電動機反轉。電源防止電動機反轉。特點：簡單，制動效果好，但由于反接時旋轉特點：簡單，制動效果好，但由于反接時旋轉磁場與轉子間的相對運動加快，因此電流較大磁場與轉子間的相對運動加快，因此電流較大。對于功率較大的電動機制動時必需在定子電。對于功率較大的電動機制動時必需在定子電路鼠籠式或轉子電路繞線式中接入電路鼠籠

15、式或轉子電路繞線式中接入電阻，用以限制電流。阻，用以限制電流。跳轉到第一頁M3Fnn0跳轉到第一頁電動機轉速超越旋轉磁場電動機轉速超越旋轉磁場的轉速時，電磁轉矩的方的轉速時，電磁轉矩的方向與轉子的運動方向相反，向與轉子的運動方向相反，從而限制轉子的轉速，起從而限制轉子的轉速，起到了制動作用。由于當轉到了制動作用。由于當轉子轉速大于旋轉磁場的轉子轉速大于旋轉磁場的轉速時，有電能從電動機的速時，有電能從電動機的定子前往給電源，實踐上定子前往給電源，實踐上這時電動機曾經(jīng)轉入發(fā)電這時電動機曾經(jīng)轉入發(fā)電機運轉，所以這種制動稱機運轉，所以這種制動稱為發(fā)電反響制動。為發(fā)電反響制動。Fnnn0n0跳轉到第一頁

16、三相異步電動機 型 號 Y132M-4 功 率 7.5kW 頻 率 50Hz 電 壓 380V 電 流 15.4A 接 法 轉 速 1440r/min 絕緣等級 B 工作方式 連續(xù) 年 月 日 編號 電機廠機座中心高度（132mm）Y 132 M4磁極數(shù)（4 極）機座長度代號（中機座）三相異步電動機跳轉到第一頁U1 V1 W1W2 U2 V2U1 V1 W1W2 U2 V2U1 V1 W1U2 V2 W2U1 V1 W1(a) 星型連接 (b) 三角形連接U2 V2 W2跳轉到第一頁合理選擇電動機關系到生產(chǎn)機械的安全運行和投資效益?？筛鶕?jù)生產(chǎn)機械所需功率選擇電動機的容量，根據(jù)工作環(huán)境選擇電動機

17、的結構形式，根據(jù)生產(chǎn)機械對調(diào)速、起動的要求選擇電動機的類型，根據(jù)生產(chǎn)機械的轉速選擇電動機的轉速。跳轉到第一頁電動機的安裝應遵循如下原則：（1）有大量塵埃、爆炸性或腐蝕性氣體、環(huán)境溫度 40以上以及水中作業(yè)等場所，應該選擇具有合適防護型式的電動機。（2）一般場所安裝電動機，要注意防止潮氣。不得已的情況下要抬高基礎，安裝換氣扇排潮。（3）通風條件要良好。環(huán)境溫度過高會降低電動機的效率，甚至使電動機過熱燒毀。（4）灰塵少?；覊m會附在電動機的線圈上，使電動機絕緣電阻降低、冷卻效果惡化。（5）安裝地點要便于對電動機的維護、檢查。跳轉到第一頁電動機的絕緣如果損壞，運行中機殼就會帶電。一旦機殼帶電而電動機又

18、沒有良好的接地裝置，當操作人員接觸到機殼時，就會發(fā)生觸電事故。因此，電動機的安裝、使用一定要有接地保護。在電源中性點直接接地系統(tǒng)，采用保護接中性線，在電動機密集地區(qū)應將中性線重復接地。在電源中性點不接地系統(tǒng)，應采用保護接地。跳轉到第一頁t8ntiOt1t2t3t4t5t6t7t8t1t2t3t4t5t6t7定子繞阻軸線在單相異步電動機的定子繞組通入單相交流電，在單相異步電動機的定子繞組通入單相交流電，電動機內(nèi)產(chǎn)生一個大小及方向隨時間沿定子繞電動機內(nèi)產(chǎn)生一個大小及方向隨時間沿定子繞組軸線方向變化的磁場，稱為脈動磁場。組軸線方向變化的磁場，稱為脈動磁場。跳轉到第一頁tBO45 90 135 180

19、235 270 315 360B1 B2B2 B1B1 B2B1 B2B2 B1B1 B2B2 B1B1 B2B2 B1BBBBBB脈動磁場可以分解為兩個大小一樣、轉速相等、方向相反的旋轉磁場 B1、B2。順時針方向轉動的旋轉磁場 B1對轉子產(chǎn)生順時針方向的電磁轉矩；逆時針方向轉動的旋轉磁場B2對轉子產(chǎn)生逆時針方向的電磁轉矩。由于在任何時刻這兩個電磁轉矩都大小相等、方向相反，所以電動機的轉子是不會轉動的，也就是說單相異步電動機的起動轉矩為零。跳轉到第一頁TTTT10022ss單相異步電動機的機械特性 但一旦讓單相異步電動機轉動起來，由于順時針旋轉磁場B1和逆時針旋轉磁場B2產(chǎn)生的合成電磁轉矩不

20、再為零，在這個合成轉矩的作用下，即使不需求其它的外在要素，單相異步電動機仍將沿著原來的運動方向繼續(xù)運轉。由于單相異步電動機總有一個反向的制動轉矩存在，所以其效率和負載才干都不及三相異步電動機。跳轉到第一頁電容分相式異步電動機的定子有兩個繞組：一個是工作繞組（主繞組）；另一個是起動繞組（副繞組），兩個繞組在空間互成 90。起動繞阻與電容 C 串聯(lián)，使起動繞組電流 i2和工作繞組電流 i1產(chǎn)生 90相位差，即：)90sin(2sin22211tIitIiii1i20180 360M1Ci2i1t跳轉到第一頁i1i1i1i2i2i2t=0 t=45 t=90以以下圖所示分別為以以下圖所示分別為t=0

21、、45、90時合時合成磁場的方向，由圖可見該磁場隨著時間成磁場的方向，由圖可見該磁場隨著時間的增長順時針方向旋轉。這樣一來，單相的增長順時針方向旋轉。這樣一來，單相異步電動機就可以在該旋轉磁場的作用下異步電動機就可以在該旋轉磁場的作用下起動了。起動了。跳轉到第一頁罩極法是在單相異步電動機定子磁極的極面上約罩極法是在單相異步電動機定子磁極的極面上約1/3處套裝了一個銅環(huán)短路環(huán)，套有短路環(huán)的磁極部處套裝了一個銅環(huán)短路環(huán)，套有短路環(huán)的磁極部分叫做罩極。當定子繞組通入電流產(chǎn)生脈動磁場后，分叫做罩極。當定子繞組通入電流產(chǎn)生脈動磁場后，有一部分磁通穿過銅環(huán)，使銅環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應電動勢和有一部分磁通穿過銅環(huán)，使

22、銅環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應電動勢和感應電流。根據(jù)楞次定律，銅環(huán)中的感應電流所產(chǎn)生感應電流。根據(jù)楞次定律，銅環(huán)中的感應電流所產(chǎn)生的磁場，阻止銅環(huán)部分磁通的變化，結果使得沒套銅的磁場，阻止銅環(huán)部分磁通的變化，結果使得沒套銅環(huán)的那部分磁極中的磁通與套有銅環(huán)的這部分磁極內(nèi)環(huán)的那部分磁極中的磁通與套有銅環(huán)的這部分磁極內(nèi)的磁通有了相位差，罩極外的磁通超前罩極內(nèi)的磁通的磁通有了相位差，罩極外的磁通超前罩極內(nèi)的磁通一個相位角。隨著定子繞組中電流變化率的改動，單一個相位角。隨著定子繞組中電流變化率的改動，單相異步電動機定子磁場的方向也就不時發(fā)生變化，在相異步電動機定子磁場的方向也就不時發(fā)生變化，在電動機內(nèi)構成了一個旋轉磁場

23、。在這個旋轉磁場的作電動機內(nèi)構成了一個旋轉磁場。在這個旋轉磁場的作用下，電動機的轉子就可以起動起來了。用下，電動機的轉子就可以起動起來了。跳轉到第一頁三相異步電動機也由定子和轉子構成。三相異步電動機也由定子和轉子構成。 定子的主要作用是產(chǎn)生磁場，包括主磁極、換向磁極、機座和定子的主要作用是產(chǎn)生磁場，包括主磁極、換向磁極、機座和電刷等。主磁極由鐵心和勵磁線圈組成，用于產(chǎn)生一個恒定的電刷等。主磁極由鐵心和勵磁線圈組成，用于產(chǎn)生一個恒定的主磁場。換向磁極安裝在兩個相鄰的主磁極之間，用來減小電主磁場。換向磁極安裝在兩個相鄰的主磁極之間，用來減小電樞繞組換向時產(chǎn)生的火花。電刷安裝的作用是經(jīng)過與換向器之樞

24、繞組換向時產(chǎn)生的火花。電刷安裝的作用是經(jīng)過與換向器之間的滑動接觸，把直流電壓、直流電流引入或引出電樞繞組。間的滑動接觸，把直流電壓、直流電流引入或引出電樞繞組。轉子由電樞鐵心、電樞繞組和換向器等組成。電樞鐵心上沖有轉子由電樞鐵心、電樞繞組和換向器等組成。電樞鐵心上沖有槽孔，槽內(nèi)放電樞繞組，電樞鐵心也是直流電動機磁路的組成槽孔，槽內(nèi)放電樞繞組，電樞鐵心也是直流電動機磁路的組成部分。電樞繞組的部分。電樞繞組的端裝有換向器，換向器由許多銅質(zhì)換向片端裝有換向器，換向器由許多銅質(zhì)換向片組成一個圓柱體，換向片之間用云母絕緣。換向器是直流電動組成一個圓柱體，換向片之間用云母絕緣。換向器是直流電動機的重要構造

25、特征，換向器經(jīng)過與電刷的摩擦接觸，將兩個電機的重要構造特征，換向器經(jīng)過與電刷的摩擦接觸，將兩個電刷之間固定極性的直流電流變換成為繞組內(nèi)部的交流電流，以刷之間固定極性的直流電流變換成為繞組內(nèi)部的交流電流，以便構成固定方向的電磁轉矩。便構成固定方向的電磁轉矩。跳轉到第一頁MMMM(a) 他勵式 (b) 并勵式 (c) 串勵式 (d) 復勵式他勵式電動機構造比較復雜，普通用于對調(diào)速范圍要求很寬的他勵式電動機構造比較復雜，普通用于對調(diào)速范圍要求很寬的重型機床等設備中。重型機床等設備中。并勵式電動機在外加電壓一定的情況下，勵磁電流產(chǎn)生的磁通并勵式電動機在外加電壓一定的情況下，勵磁電流產(chǎn)生的磁通將堅持恒定

26、不變。起動轉矩大，負載變動時轉速比較穩(wěn)定，轉將堅持恒定不變。起動轉矩大，負載變動時轉速比較穩(wěn)定，轉速調(diào)理方便，調(diào)速范圍大。速調(diào)理方便，調(diào)速范圍大。串勵式電動機的轉速隨轉矩的添加，呈顯著下降的軟特性，特串勵式電動機的轉速隨轉矩的添加，呈顯著下降的軟特性，特別適用于起重設備。別適用于起重設備。積復勵電動機的電磁轉矩變化速度較快，負載變化時可以有效積復勵電動機的電磁轉矩變化速度較快，負載變化時可以有效抑制電樞電流的沖擊，比并勵式電動機的性能優(yōu)越，主要用于抑制電樞電流的沖擊，比并勵式電動機的性能優(yōu)越，主要用于負載力矩有忽然變化的場所。差復勵電動機具有負載變化時轉負載力矩有忽然變化的場所。差復勵電動機具有負載變化時轉速幾乎不變的特性，常用于要求轉速穩(wěn)定的機械中。速幾乎不變的特性，常用于要求轉速穩(wěn)定的機械中。跳轉到第一頁FF (a) 直流電動機原理圖 (b) 線圈受力方向NSABabNS+U接通直流電壓接通直流電壓U時，直流電流為從時，直流電流為從a邊流入，邊流入，b邊流出，由于邊流出，由于a邊邊處于處于N極之下，極之下，b邊處于邊處于S極之下，那么線圈遭到電磁力而構成一極之下，那么線圈遭到電磁力而構成一個逆時針方向的電磁轉矩個逆時針方向的電磁轉矩T，使電樞繞組繞軸線方向逆時針轉動，使電樞繞組繞軸線方向逆時針轉動。跳轉到第一頁當電樞轉動半周后，a邊處于S極之下，而b邊處于N極