第七章 電動機ppt課件

1、第一節(jié)第一節(jié) 三相異步電動機的基本結構三相異步電動機的基本結構第二節(jié)第二節(jié) 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三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機的電磁轉矩與機械三相異步電動機的電磁轉矩與機械特性特性第四節(jié)第四節(jié) 三相異步電動機的使用三相異步電動機的使用第五節(jié)第五節(jié) 三相異步電動機的銘牌和技術數據三相異步電動機的銘牌和技術數據第六節(jié)第六節(jié) 單相異步電動機單相異步電動機第七節(jié)第七節(jié) 三相同步電動機三相同步電動機第八節(jié)第八節(jié) 直流電動機直流電動機第九節(jié)第九節(jié) 控制電機控制電機l 定定 子子l 轉轉 子子電動機電動機直流電動機直流電動機交流電動機交流電動機交流電動機交流電動機同步電動機同步電動

2、機異步電動機異步電動機異步電動機異步電動機按交流電的相數按交流電的相數三相異步電動機三相異步電動機單相相異步電動機單相相異步電動機按結構按結構繞線轉子異步電動機繞線轉子異步電動機籠型異步電動機籠型異步電動機 異步電動機由定子和轉子兩部分組成。異步電動機由定子和轉子兩部分組成。一、一、 定定 子子 定子是異步電動機固定不動的部分。定子是異步電動機固定不動的部分。 由機座、定子鐵心、定子三相繞組組成。由機座、定子鐵心、定子三相繞組組成。 定子鐵心安裝在機座內，由硅鋼片疊成。定子鐵心安裝在機座內，由硅鋼片疊成。定子三相繞組嵌在定子鐵心的槽內，三相定子三相繞組嵌在定子鐵心的槽內，三相繞組的始端和末端分

3、別接到電動機出線盒繞組的始端和末端分別接到電動機出線盒的接線柱上，這樣可以根據需要將三相繞的接線柱上，這樣可以根據需要將三相繞組組Y形聯結或形聯結或形聯結，使電動機使用于兩形聯結，使電動機使用于兩種不同的工作電壓。種不同的工作電壓。定子接線端的聯結定子接線端的聯結A1B1C1C2A2B2C A B Z X Y Y聯結聯結聯結聯結二、轉二、轉 子子 轉子是異步電動機旋轉的部分。轉子是異步電動機旋轉的部分。 由轉子鐵心、轉子繞組組成。由轉子鐵心、轉子繞組組成。 轉子繞組可分為籠型和繞線轉子兩種。轉子繞組可分為籠型和繞線轉子兩種。 轉子鐵心仍由硅鋼片疊成轉子鐵心仍由硅鋼片疊成 。 籠型轉子結構簡單，

4、它是在轉子鐵心的籠型轉子結構簡單，它是在轉子鐵心的槽內穿入金屬導體，兩端裝上銅環(huán)將所有槽內穿入金屬導體，兩端裝上銅環(huán)將所有的金屬導體短接，自成閉合路徑。的金屬導體短接，自成閉合路徑。 繞線轉子與定子繞組相同，但三相繞組繞線轉子與定子繞組相同，但三相繞組都是都是Y聯結。三個出線端通過電動機軸上聯結。三個出線端通過電動機軸上的銅環(huán)與電刷引到電動機的外部。的銅環(huán)與電刷引到電動機的外部。YBZXAC定子定子定子繞組定子繞組（三相）（三相）機機 座座籠型轉子籠型轉子 轉子轉子l 旋轉磁場旋轉磁場l 轉動原理轉動原理l 轉差率轉差率一、旋轉磁場一、旋轉磁場1. 旋轉磁場的產生旋轉磁場的產生 定子三相繞組對

5、稱，且空間上互差定子三相繞組對稱，且空間上互差120，接成接成Y形。形。ABCXYZABCYZXiAiCiB iA = Imsint iB = Imsin (t120) iC =Imsin (t - 240)對稱三相電流對稱三相電流tiiAiBiC波形如圖波形如圖 規(guī)定電流正方向由始端向末端，實際流入時規(guī)定電流正方向由始端向末端，實際流入時用用 表示，實際流出時用表示，實際流出時用 表示。表示。OtiiAiBiCO12024060A BCYXZN SA BCYXZN S A BCYXZN S180A BCYXZN St =0 iA = 0iB 0A BCYXZ S Nn1對稱三相繞組，送入對稱

6、三對稱三相繞組，送入對稱三 相電流，一定產生旋轉磁場。相電流，一定產生旋轉磁場。t =60 iA 0iB 0iB = 0iC 0iC 0t =240 iA 0iC= 02. 旋轉磁場的轉向旋轉磁場的轉向 旋轉磁場的旋轉方向與三相電流的相序一致。旋轉磁場的旋轉方向與三相電流的相序一致。電流的相序：電流的相序：ABC 電流的相序：電流的相序：AC Bn1n1 改變電流相序，即任意對調任意兩根電源線，改變電流相序，即任意對調任意兩根電源線，可改變旋轉磁場的方向，使電動機反轉?？筛淖冃D磁場的方向，使電動機反轉。3、旋轉磁場的轉速、旋轉磁場的轉速 定子每相一個線圈，旋轉磁場為定子每相一個線圈，旋轉磁場

7、為二極。旋轉磁場的磁極對數二極。旋轉磁場的磁極對數 p = 1 電流變化一周，磁場也旋轉一周。電流變化一周，磁場也旋轉一周。磁場的轉速磁場的轉速 n1=60 f 1 (r/min) 定子每相二個線圈，旋轉磁場為定子每相二個線圈，旋轉磁場為四極。旋轉磁場的磁極對數四極。旋轉磁場的磁極對數 p = 2 電流變化一周，磁場也旋轉電流變化一周，磁場也旋轉0.5周。周。磁場的轉速磁場的轉速 n1=60 f 1 /2 (r/min) 改變定子繞組的接線方式，可以改變異步改變定子繞組的接線方式，可以改變異步電動機的極數。電動機的極數。 旋轉磁場的轉速旋轉磁場的轉速n1 與電動機的磁極對數與電動機的磁極對數p

8、成反比，與交流電的頻率成反比，與交流電的頻率 f1 成正比。成正比。 1160 (r/min)f n p p12345n1/ (r/min) 3000 1500 1000 750600二、轉動原理二、轉動原理nn1 F F n1=0, 磁場靜止，磁場靜止，轉子不能感應電流，轉子不能感應電流，導體靜止。導體靜止。 n10，磁場順時，磁場順時針旋轉。針旋轉。 異步電動機要轉動起來，異步電動機要轉動起來，要有旋轉的磁場，同時轉要有旋轉的磁場，同時轉子電路必須閉合。子電路必須閉合。 改變磁場旋轉方向可使電動機反轉。改變磁場旋轉方向可使電動機反轉。 轉子產生感應電轉子產生感應電流，在磁場的作用下流，在磁

9、場的作用下產生電磁轉矩，使轉產生電磁轉矩，使轉子轉動起來，方向與子轉動起來，方向與磁場方向一致。磁場方向一致。SN對稱三對稱三相電源相電源定子對稱定子對稱三相繞組三相繞組旋轉旋轉磁場磁場轉子轉子旋轉旋轉n1n三、轉差率三、轉差率 異步電動機的轉動原理是建立在電磁感應的異步電動機的轉動原理是建立在電磁感應的基礎上的，所以電動機的轉速基礎上的，所以電動機的轉速n與旋轉磁場的轉與旋轉磁場的轉速速n1又叫做同步轉速不能相等。又叫做同步轉速不能相等。 即即 nn1其相差的程度用轉差率其相差的程度用轉差率 S 來表示來表示 。11nnSn 轉差率轉差率 S 是異步電動機重要的參數之一。是異步電動機重要的參

10、數之一。 S0.020.06異步電動機剛起動的瞬間，異步電動機剛起動的瞬間，n = 0 , S = 1例、某三相異步電動機額定轉速例、某三相異步電動機額定轉速nN= 980r/min，接在接在 f 1= 50Hz 的電源上運行。試求在額定狀態(tài)下的電源上運行。試求在額定狀態(tài)下,定子旋轉磁場速度定子旋轉磁場速度n1、磁極對數、磁極對數p、額定轉差率、額定轉差率S。 解：解： 一般額定轉差率為一般額定轉差率為0.020.06 nNn11N160 f nn p 1N6060503980f p n 11606050r / min1000r / min3f n p 1N110009800.021000nn

11、Sn l 轉矩平衡轉矩平衡l 電磁轉矩電磁轉矩l 自然機械特性自然機械特性l 人工機械特性人工機械特性一、轉矩平衡關系一、轉矩平衡關系 三相異步電動機在拖動生產機械工作時，旋三相異步電動機在拖動生產機械工作時，旋轉磁場與轉子電流相互作用產生的轉矩稱為電磁轉磁場與轉子電流相互作用產生的轉矩稱為電磁轉矩轉矩T，它是一個驅動轉矩。，它是一個驅動轉矩。 作用在電動機軸上作用在電動機軸上的各種機械轉矩稱為負載轉矩的各種機械轉矩稱為負載轉矩TL，它是一個阻礙，它是一個阻礙轉矩。轉矩。 當電動機穩(wěn)定運行時，驅動轉矩等于阻礙轉當電動機穩(wěn)定運行時，驅動轉矩等于阻礙轉矩。即：矩。即： T = TL （轉矩平衡方程

12、）（轉矩平衡方程） 若若T TL 電動機加速電動機加速二、電磁轉矩二、電磁轉矩 三相異步電動機的電磁轉矩是由旋轉磁場與三相異步電動機的電磁轉矩是由旋轉磁場與轉子電流相互作用產生的。因此電磁轉矩與旋轉轉子電流相互作用產生的。因此電磁轉矩與旋轉磁場的每級主磁通磁場的每級主磁通、轉子電流、轉子電流I2有關。即：有關。即： T I2 轉子電流轉子電流I2由轉子電動勢由轉子電動勢E2產生。產生。?2、2之之間的相位差角為間的相位差角為2，cos2是轉子功率因數。是轉子功率因數。 所以，電磁轉矩所以，電磁轉矩T與與 和轉子電流和轉子電流I2的有功的有功分量分量I2cos2成正比。即：成正比。即： T =

13、KT m I2cos2 KT是決定于電動機的常數。是決定于電動機的常數。1. 定子電路定子電路 三相電動機的電磁關系與變壓器相類似，定三相電動機的電磁關系與變壓器相類似，定子相當與變壓器一次側，轉子相當于二次側。子相當與變壓器一次側，轉子相當于二次側。 以一相為例：以一相為例：定子每相繞組磁通定子每相繞組磁通 = msinte1 = - N1d/dt忽略忽略uZ、e1，那，那么么 u1 e1U1E1=4.44f1N1 m f1=pn1/6011UE u1i1i2e2e1f1f22. 轉子電路轉子電路e2 = - N2d /dtE2=4.44f2N2 m f2= pn1-n）/60 E2、 f2

14、為轉子電動勢和轉子電流的頻率，為轉子電動勢和轉子電流的頻率，因為旋轉磁場與定子間的相對轉速為因為旋轉磁場與定子間的相對轉速為n1，定，定子與轉子間的相對轉速為子與轉子間的相對轉速為n。則有：。則有： 11160nnpnn = S f1電動機起動瞬間電動機起動瞬間n = 0，S =1 f2= f20= pn1/60= f1E20= 4.44 f1N2 mE2=4.44 S f1N2 mE2=SE20轉子電路呈感性轉子電路呈感性 Z2 = R2+X2式中漏磁感抗式中漏磁感抗 X2=2 f2LS2= 2S f1LS2S=1, X20= 2 f1LS2X2=SX20轉子電流轉子電流2022222222

15、220()SEEIRXRSX轉子功率因數轉子功率因數222222222220cos()RRRXRSX 轉子電路的各物理量都與轉差率有關，即與轉子電路的各物理量都與轉差率有關，即與轉子的轉速有關。轉子的轉速有關。I2、cos2與與S 的關系如曲線所示的關系如曲線所示I2 cos211Scos2起動時，起動時，S =1，n =0起動時，起動時，I2 很大很大,cos2 很低很低I2n SI211nnSn OT = KT I2cos22022222220220()()TSERK RSXRSX 22022220()TSR EK RSX 轉矩公式轉矩公式22122220()TSR UTKRSX 2212

16、2220()TSR UTKRSX 當當KT、U1、R2、X20、一定的條件下，、一定的條件下，把把T=f (S)曲線稱為轉矩特性曲線。如圖：曲線稱為轉矩特性曲線。如圖：TTmax1SSmS 較小，較小， 0 S Sm ， S TS 較大，較大， Sm S U1T U 2 Sm與與U1無關無關U1Tn S I2I1 電壓不足，會造成電流增電壓不足，會造成電流增 大，電動機發(fā)熱。大，電動機發(fā)熱。0 S Sm電動機運行穩(wěn)定，電動機運行穩(wěn)定， Sm S 1電動電動機運行不穩(wěn)定。機運行不穩(wěn)定。O臨界轉差率臨界轉差率Sm與與R2成正比。成正比。最大轉矩最大轉矩Tmax與與R2無關。無關。R2 nm(AB段

17、）：段）： 為穩(wěn)定工為穩(wěn)定工作區(qū)作區(qū)S 較?。?，具有硬特較?。哂杏蔡匦?，即電動機具有自動適應性，即電動機具有自動適應負載能力。負載能力。TLT TLn S T T =TL0n nm(BC段）：段）： 為不穩(wěn)為不穩(wěn)定工作區(qū)。定工作區(qū)。 TL T Tmax時，電動機將發(fā)生悶車時，電動機將發(fā)生悶車停轉。定子電流急劇升高，電動機過熱導致燒停轉。定子電流急劇升高，電動機過熱導致燒毀毀 。稱最大轉矩與額定轉矩的比值稱最大轉矩與額定轉矩的比值為過載系數。為過載系數。m axmNTT 一般，過載系數一般，過載系數mm為為1.81.82.22.2。 mm也表示也表示短時允許過載能力。短時允許過載能力。起動轉

18、矩起動轉矩Tst ：電動機剛起動：電動機剛起動 n = 0，S = 1時的轉矩。時的轉矩。由由S=1 可得可得221st22220()TR UTKRX Tst U12 Tst與與R2有關有關當當U1減小時，減小時，Tst減小，當減小，當R2適當增適當增大時，大時， Tst會增大會增大起動能力起動能力S =stNTT一般一般Tst=(12.2)TN 。只有當只有當TL Tst 時電動機才能起動。否則會時電動機才能起動。否則會發(fā)生發(fā)生“堵轉堵轉”，此時電流，此時電流I1 I2都很大。都很大。I2與與S 的關系如曲線所示的關系如曲線所示I211S起動時，起動時，S =1，n =0起動時，起動時，I2

19、 很大很大,I2n SI211nnSn OTstTnTstU1 U1U1U1TstTnTstR2 TL 滿足起動轉矩的前提下，起動電流滿足起動轉矩的前提下，起動電流Ist 越小越好越小越好 一般一般Ist=(57)IN，由于起動時間短，電機，由于起動時間短，電機不會因發(fā)熱而燒毀，但過大的電流會造成電網不會因發(fā)熱而燒毀，但過大的電流會造成電網電壓降落增大，影響其它設備正常工作。電壓降落增大，影響其它設備正常工作。2. 鼠龍式異步電動機的起動方法鼠龍式異步電動機的起動方法 全壓起動直接起動）全壓起動直接起動） 全壓起動簡單、經濟、但全壓起動簡單、經濟、但Ist較大。適用于較大。適用于 PN 10k

20、W 的中小型電動機，或者電動機功率的中小型電動機，或者電動機功率小于變壓器容量的小于變壓器容量的20%，同時電網電壓下降不，同時電網電壓下降不超過超過5%。 降壓起動降壓起動 降壓起動即起動時降低加在定子繞組上的降壓起動即起動時降低加在定子繞組上的電壓，當電動機轉速接近額定值時，再將定子電壓，當電動機轉速接近額定值時，再將定子繞組上的電壓恢復到額定值。繞組上的電壓恢復到額定值。 由于加到定子繞組上的電壓由于加到定子繞組上的電壓U1下降，所以下降，所以起動電流下降，同時起動轉矩也下降。因此降起動電流下降，同時起動轉矩也下降。因此降壓起動適用于輕載或空載起動。壓起動適用于輕載或空載起動。形運行形運

21、行Y形起動形起動C2C1B2B1A2A1SS常用的降壓起動方法：常用的降壓起動方法： Y換接起動換接起動 這種方法只適用于正常運轉時這種方法只適用于正常運轉時形聯結的電動機。形聯結的電動機。 當當S2 接起動端時，定子三相繞組接起動端時，定子三相繞組Y形聯結。形聯結。起動電流線電流）起動電流線電流）IstY=UP /z13Uz 當當S2 接運行端時，定子三接運行端時，定子三相繞組相繞組形聯結。形聯結。起動電流線電流）起動電流線電流）Ist=133PUzUz IstY/ Ist =1/3 起動電流是起動電流是Y起動電流的三倍。利用起動電流的三倍。利用 Y換接起動時，電源供給電流可下降為原來的換接

22、起動時，電源供給電流可下降為原來的1/3。21stY3UT 2st1 TU 又因為又因為所以所以TstY/ Tst =1/3 聯結起動定子繞組相電壓是聯結起動定子繞組相電壓是Y聯結起動的聯結起動的 倍。利用倍。利用Y換接起動時，起動轉矩下降為原換接起動時，起動轉矩下降為原來的來的1/3。3例、一臺三相異步電動機，額定功率為例、一臺三相異步電動機，額定功率為30kW，額定轉速為額定轉速為1470r/min，聯結，在額定負載下聯結，在額定負載下運行線電流為運行線電流為57.5A，Tst/TN=1.2， Ist/IN=7， 試求：試求：(1)用用Y換接起動時的起動轉矩和起動換接起動時的起動轉矩和起動

23、電流；電流；(2)當負載轉矩為額定轉矩的當負載轉矩為額定轉矩的60%和和25%時，時，用用Y換接起動是否可以？換接起動是否可以？ 起動電流起動電流Ist = 7 IN = 757.5A =402.5AY換接起動時換接起動時TstY= Tst/3 = 1.2194.93 Nm=77.96NmIstY = Ist/3 = 402.53 A= 134.17ATN= 9550301470Nm = 194.9Nm TL=0.6TN=0.6194.9Nm=116.94Nm TL TstY 不可以不可以 TL=0.25TN=0.25194.9Nm=48.725Nm TL 1 降壓起動電流降壓起動電流 Ist

24、= U2 / z = Ist / K直接起動電流直接起動電流 Ist= U1/z降壓起動從電網吸收的電流降壓起動從電網吸收的電流 IstT= Ist K =Ist / K 22stTU TstT=Tst / K 2 自耦變壓器降壓起動的起動電流與起動轉自耦變壓器降壓起動的起動電流與起動轉矩都是直接起動的矩都是直接起動的1 / K 2倍。倍。 定子電路串電阻降壓起動定子電路串電阻降壓起動 起動時定子串聯電阻，當電動機的轉速接起動時定子串聯電阻，當電動機的轉速接近額定轉速時，再將串入電阻去除。此種方法近額定轉速時，再將串入電阻去除。此種方法的缺點是起動時電阻上消耗較大的功率。的缺點是起動時電阻上消

25、耗較大的功率。 這種方法適用正常運行的這種方法適用正常運行的Y或或聯結的三聯結的三相異步電動機。相異步電動機。 繞線轉子異步電動機的起動繞線轉子異步電動機的起動 繞線轉子異步電動機的起動常用轉子串電阻繞線轉子異步電動機的起動常用轉子串電阻或串頻敏變阻器兩種方法。或串頻敏變阻器兩種方法。 轉子串電阻起動是在轉子電路中串入電阻轉子串電阻起動是在轉子電路中串入電阻Rst，起動后，隨著轉速上升逐漸減小起動后，隨著轉速上升逐漸減小Rst，最終將，最終將Rst全部短路。全部短路。起動瞬間起動瞬間 n=0，S=1R2I2IstTstTnTstR2R2+RstR2 Tst 繞線轉子異步電動機的繞線轉子異步電動

26、機的轉子串電阻起動，不僅限制轉子串電阻起動，不僅限制起動電流，同時增大起動轉起動電流，同時增大起動轉矩。因而，繞線轉子異步電矩。因而，繞線轉子異步電動機比籠型異步電動機的起動機比籠型異步電動機的起動性能好。動性能好。O二、調二、調 速速異步電動機的轉速為異步電動機的轉速為1160(1)(1)f nS nS p 改變磁極對數改變磁極對數p、電源頻率、電源頻率 f1 和轉差率和轉差率S 都都可調速?？烧{速。1.變極對數調速變極對數調速 極對數的改變極對數的改變, ,可以通過改變定子統(tǒng)組的接可以通過改變定子統(tǒng)組的接法來實現。法來實現。 變極對數調速是有級調速，可制成專變極對數調速是有級調速，可制成專

27、用多速電機，這種方式只適用于籠型異步用多速電機，這種方式只適用于籠型異步電動機。電動機。2.變頻調速變頻調速 這種調速方法不僅適用于籠型異步電動機這種調速方法不僅適用于籠型異步電動機, ,同樣適用于繞線轉子異步電動機。同樣適用于繞線轉子異步電動機。 采用專用的調速變頻電源，可實現對電動機采用專用的調速變頻電源，可實現對電動機的無級調速。的無級調速。3.變轉差率調速變轉差率調速 在負載轉矩一定的情況下在負載轉矩一定的情況下, ,在繞線轉子異在繞線轉子異步電動機的轉子電路中串入不同的附加電阻步電動機的轉子電路中串入不同的附加電阻以改變轉差率以改變轉差率S ,S ,實現調速。實現調速。 這種調速方法

28、使機械特性變軟這種調速方法使機械特性變軟, ,穩(wěn)定性差穩(wěn)定性差, ,電阻耗能大，但可連續(xù)平滑調速電阻耗能大，但可連續(xù)平滑調速, , 用于起重、用于起重、冶金設備。冶金設備。 此種調速方法發(fā)展很快，且調速性能較此種調速方法發(fā)展很快，且調速性能較好。其主要環(huán)節(jié)是研制變頻電源常由整流好。其主要環(huán)節(jié)是研制變頻電源常由整流器、逆變器等組成）。器、逆變器等組成）。三、反三、反 轉轉 三相異步電動機的轉向三相異步電動機的轉向決定于旋轉磁場的轉向決定于旋轉磁場的轉向, ,而而旋轉磁場的轉向又與通入三旋轉磁場的轉向又與通入三相定子繞組的電流相序有關相定子繞組的電流相序有關, , 因而因而, ,改變相序即可改變轉

29、改變相序即可改變轉向。向。 只要將三相定子繞組接電只要將三相定子繞組接電源的三根線中任意兩根對調源的三根線中任意兩根對調即可。即可。正轉正轉反轉反轉1. 能耗制動能耗制動 當電動機脫離三相電源當電動機脫離三相電源后，將后，將S2 接通直流電源，接通直流電源，則在電動機內會產生一個則在電動機內會產生一個恒定的不旋轉的磁場。恒定的不旋轉的磁場。 轉子由于機械慣性繼續(xù)旋轉子由于機械慣性繼續(xù)旋轉轉, ,因而轉子導體切割磁力線因而轉子導體切割磁力線, ,產生感應電動勢和電流。產生感應電動勢和電流。四、制四、制 動動用強制的方法迫使電動機迅速停車就叫制動。用強制的方法迫使電動機迅速停車就叫制動。 由于這種

30、方法是用消耗轉子的動能由于這種方法是用消耗轉子的動能( (轉換成電轉換成電能來進行制動的能來進行制動的, ,所以稱為能耗制動。所以稱為能耗制動。 這種方法準確、平穩(wěn)、能耗小這種方法準確、平穩(wěn)、能耗小, ,但需直流電源但需直流電源. .一般直流電流可調節(jié)為額定電流的一般直流電流可調節(jié)為額定電流的0.50.51 1倍。倍。 載有電流的導體在恒定磁場載有電流的導體在恒定磁場的作用下的作用下, ,受到制動力受到制動力FT,FT,產生制產生制動轉矩動轉矩Tz,Tz,使轉子迅速停車。使轉子迅速停車。 這種制動方法簡單、快速這種制動方法簡單、快速, ,但制動時但制動時S2,S2,電流大，制動不準確電流大，制

31、動不準確, ,耗能大耗能大, ,沖擊較強烈沖擊較強烈, ,易易損壞機械零件。當損壞機械零件。當n0n0時時, ,應立即斷開電源應立即斷開電源, ,否否則電動機將反轉則電動機將反轉, ,應加制動電阻。應加制動電阻。2. 反接制動反接制動 反接制動就是通過任意對反接制動就是通過任意對調三相定子繞組的兩相電源來調三相定子繞組的兩相電源來實現的。實現的。 任意對調兩相電源后任意對調兩相電源后, ,旋轉磁旋轉磁場反向旋轉速度場反向旋轉速度n1),n1),電磁轉矩電磁轉矩也反向而起制動作用。也反向而起制動作用。l銘牌和額定值銘牌和額定值l運行特性運行特性l例題例題一、銘牌和額定值一、銘牌和額定值 每臺電動

32、機都有一個銘牌每臺電動機都有一個銘牌, ,安裝在機座上，安裝在機座上，記載它的額定值記載它的額定值, ,以便按規(guī)定的數值使用以便按規(guī)定的數值使用 三相異步電動機三相異步電動機型號型號 Y112M-6 功率功率 4.0kW防護等級防護等級IP44電壓電壓 380V電流電流 8.8A功率因數功率因數 0.84接法接法 轉速轉速 1440r/min 絕緣等級絕緣等級 B頻率頻率 50Hz重量重量 45kg工作方式工作方式 S1電機廠電機廠1. 型型 號號 型號是電動機類型、規(guī)格的代號。由漢語型號是電動機類型、規(guī)格的代號。由漢語拼音大寫字母或英文字母加阿拉伯數字組成。拼音大寫字母或英文字母加阿拉伯數字

33、組成。按順序包括名稱代號、規(guī)格代號。按順序包括名稱代號、規(guī)格代號。 Y 112 M 6磁極數磁極數機座長度代號機座長度代號S、M、L）中心高中心高三相異步電動機三相異步電動機2. 額定電壓額定電壓UN 額定電壓是指電動機在額定運行時定子繞組的額定電壓是指電動機在額定運行時定子繞組的線電壓。線電壓。 它與繞組接法有對應關系：它與繞組接法有對應關系： Y系列異步電動機的額定電壓都是系列異步電動機的額定電壓都是380V，3kW以下的接成以下的接成Y形，而形，而4kW以上的均接成以上的均接成形。一形。一般規(guī)定電源電壓波動不應超過額定值的般規(guī)定電源電壓波動不應超過額定值的5%。3. 額定電流額定電流IN

34、是指電動機在額定運行情況下定子繞組的線電流。是指電動機在額定運行情況下定子繞組的線電流。4. 額定功率額定功率PN與額定效率與額定效率N 電動機在額定運行情況下電動機在額定運行情況下, ,軸上輸出的機械功軸上輸出的機械功率稱為額定功率。率稱為額定功率。額定效率是指額定功率與輸入電功率之比額定效率是指額定功率與輸入電功率之比NNN1NNNN100%100%3PPPU I 5. 額定轉速額定轉速nN 指電動機額定運行時的轉速。它略低于同步指電動機額定運行時的轉速。它略低于同步轉速轉速n1 。6. 額定功率因數額定功率因數N 指在額定情況下指在額定情況下,電動機定子電路的功率因數電動機定子電路的功率

35、因數, N 是定子繞組相電壓與相電流之間的相位差。是定子繞組相電壓與相電流之間的相位差。其值約為其值約為0.70.9。 7. 絕緣等級絕緣等級 它是按電動機繞組所用的絕緣材料在使用時它是按電動機繞組所用的絕緣材料在使用時允許的極限溫度來分級的。允許的極限溫度來分級的。8. 工作制工作制 通常分為連續(xù)運行、短時運行和斷續(xù)運行通常分為連續(xù)運行、短時運行和斷續(xù)運行三種三種,分別用代號分別用代號S1、S2、S3表示。表示。9. 防護等級防護等級 它是指電機外殼防護型式的分級。它是指電機外殼防護型式的分級。 異步電動機銘牌上通常還列出了異步電動機銘牌上通常還列出了Ist /IN、 Tst /TN 、 T

36、max /TN。繞線轉子異步電動機銘。繞線轉子異步電動機銘牌上還標明轉子額定電流和轉子繞組的開路電牌上還標明轉子額定電流和轉子繞組的開路電壓。壓。二、二、 運行特性運行特性 電動機當電壓電動機當電壓U1、頻率、頻率f1為定值時，將為定值時，將 I1= f (P2) 、 cos1= f (P2) 、 = f (P2)稱為運行特性稱為運行特性工作特性）。工作特性）。I1 cos1P2cos1I1 定子電流特性定子電流特性I1= f (P2) P2=0 （空載）（空載） I1= I10 (空載電空載電流）流） P2 I1 2. 功率因數特性功率因數特性 cos1= f (P2) P2=0 （空載）（

37、空載） cos1 很小很小 P2 cos1 （但到（但到一定數值后，又略有下一定數值后，又略有下降降 ）3. 效率特性效率特性 = f (P2) = P2/P1 P2=0 （空載）（空載） =0 P2 （但出現最大（但出現最大值后，又略有下降值后，又略有下降 ）O例例1、三相異步電動機額定值為、三相異步電動機額定值為PN=40kW,接法接法Y/,UN=380V/220V, nN=1460r/min, N=0.895, cosN=0.89, Ist /IN=5.5, Tst /TN=1.1,Tmax /TN=2。試求試求P1N , IN , TN , SN , Tst , Tmax , Ist

38、, f2N。解：解：N1NN40kW44.7kW0.895PP 31NNYNNN44.7 10A76A3cos3380 0.89PIU 31NNNNN44.710A132A3cos32200.89PIU NNN4095509550N m262N m1460PTn1NN1150014600.0271500nnSn Ist= 5.5 IN= 5.5132A = 726A IstY= 5.5 INY = 5.576A =418A Tst=1.1TN=2621.1Nm=288Nm Tmax=2TN=2262Nm=524Nm f2N=S f1=0.02750Hz=1.35Hz例例2、Y132S-4型三相

39、異步電動機額定值如下型三相異步電動機額定值如下,試求試求SN、IN、TN、Tst、Tmax、Ist 。 PN nNUN N NIst /INTm /TNTst /TN 5.5 kW1440 r/min380V 0.855 0.84 7 2.2 2.2解：解：3NNNNN5.510A333800.8550.8411.64APIU 1NN1150014400.041500nnSn Ist = 7 IN =81.48A Tst=2.2TN=324.9Nm Tmax=2.2TN=324.9Nm磁極對數磁極對數 p= 2, n1=1500r/minNNN5.595509550N m147.68N m14

40、40PTn 例例3、三相異步電動機額定值為、三相異步電動機額定值為PN=10kW, 聯結聯結, UN=380V, nN=1460r/min, N=0.88, N=0.88, Ist /IN=7, Tst /TN = 1.3, T = 2，f =50Hz。 試試求求(1) 磁極對數磁極對數p、IN、TN、SN、Tst、Tmax、Ist； (2)若負載轉矩若負載轉矩TL=55Nm,當當U0.9UN時，能時，能 否起動？電動機若要采用否起動？電動機若要采用Y換接起動，則換接起動，則IstY，TstY各為多少？能否起動？各為多少？能否起動？1NN1150014600.0271500nnSn 磁極對數磁

41、極對數 p= 2, n1=1500r/minNNN1095509550N m65.4N m1460PTn nN=1460r/min 略小于略小于n13NNNNN1010A333800.880.8819.6APIU Ist = 7 IN =137.2A Tst=1.3TN=85Nm Tmax=2TN=130.8Nm Tst(U)2 Tst =(0.9)2Tst=68.85Nm Tst TL ， 可以起動可以起動解：解：采用采用Y換接起動換接起動 IstY= Ist/3=45.7A TstY = Tst/3 = 28.3Nm TL=55Nm 不能起動不能起動例例4、Y160M-2型三相異步電動機型

42、三相異步電動機PN=15kW, 聯聯結結, UN=380V, nN=2930r/min, N=0.882, N=0.88, Ist /IN=7, S = 2, M= 2.2，起動電流不允許超過，起動電流不允許超過150A。若負載轉矩。若負載轉矩TL=60Nm,試問能否帶此負載試問能否帶此負載(1)長期運行；長期運行；(2)短時運行；短時運行；(3)直接起動？直接起動？NNN1595509550N m48.9N m2930PTn 3NNNNN1510A333800.8820.8829.35APIU Tst=2TN=97.8Nm Tmax=2.2TN=107.58Nm Ist = 7 IN =20

43、5.45A 解：解： TN TL 能短時運行能短時運行 Tst TL 但但Ist150A 不能直接起動不能直接起動. 電網電壓下降電網電壓下降10%,電動機在恒定負載轉矩下電動機在恒定負載轉矩下工作工作, 穩(wěn)定后的狀態(tài)為穩(wěn)定后的狀態(tài)為_ A. 轉矩不變轉矩不變,轉速下降轉速下降,電流減小電流減小; B. 轉矩不變轉矩不變,轉速下降轉速下降,電流增大電流增大; C. 轉矩減小轉矩減小,轉速不變轉速不變,電流減?。浑娏鳒p??； D. 轉矩減小轉矩減小,轉速不變轉速不變,電流增大；電流增大； B . 異步電動機起動電流大是因為異步電動機起動電流大是因為_ A. 起動時軸上靜摩擦阻力轉矩大起動時軸上靜摩

44、擦阻力轉矩大; B. 起動時磁通還未產生起動時磁通還未產生, E1=0 ; C. n=0 , S=1 SN , I2很大。很大。C 例例5、選擇填空。、選擇填空。. 異步電動機銘牌值為異步電動機銘牌值為:UN=380V/220V，接法，接法Y/， IN=6.3A/10.9A，當額定運行時每相繞組，當額定運行時每相繞組電壓電壓UP和電流和電流IP為為_A. 380V , 6.3A B. 220V , 6.3A C. 380V , 10.9A D. 220V , 10.9A B .對于起動并不頻繁的三相籠型異步電動機對于起動并不頻繁的三相籠型異步電動機,適當降低其起動電流是為了適當降低其起動電流是

45、為了_ A. 防止電動機燒壞防止電動機燒壞 B. 防止熔體熔斷防止熔體熔斷 C. 防止電網電壓過度降低防止電網電壓過度降低. 繞線轉子三相異步電動機在負載不變的情況繞線轉子三相異步電動機在負載不變的情況下下,增加轉子電路電阻會使其轉速增加轉子電路電阻會使其轉速_ A. 增高增高 B. 降低降低 C. 穩(wěn)定不變穩(wěn)定不變C B . 三相異步電動機的旋轉方向由三相異步電動機的旋轉方向由_決定。決定。A. 電源電壓大小電源電壓大小 B. 電源頻率高低電源頻率高低 C. 定子電流的相序定子電流的相序C . 三相籠型異步電動機額定功率三相籠型異步電動機額定功率PN=30kW,額額定電壓定電壓UN=380V

46、,接法接法, Tst /TN = 1.2,當當TL=0.3TN時，應采用時，應采用_起動。起動。Y換接起動換接起動 TstY/ Tst=1/3 TstY=0.4 Tst TL= 0.3TN%100cos3%1001NNNNNNNIUPPPNNNnP9550T NmaxmTT S =NstTTIst/ Ist =1/3Tst/ Tst =1/3 (r/min) fP60n11 11nnns 三相異步電動機常用公式三相異步電動機常用公式Tst(U)2 Tst =(0.9)2TstUst/ Ust =1/3l 電容分相式異步電動機電容分相式異步電動機l 罩極式異步電動機罩極式異步電動機一、電容分相式

47、異步電動機一、電容分相式異步電動機uS CA B X Y 1 2 兩個相位差兩個相位差90的電流分別通過在空的電流分別通過在空間上相差間上相差90的兩個繞組，能產生旋轉磁的兩個繞組，能產生旋轉磁場。從而對轉子產生電磁轉矩。場。從而對轉子產生電磁轉矩。A BYXN S A BYXN Sn1A BYXN SAit Bi4590t0t45t90 當開關當開關S在在“1位位置時，電容器與置時，電容器與BY繞組繞組串聯，電動機順時針方串聯，電動機順時針方向轉動。向轉動。 當開關當開關S接到接到“2位位置時，電容器與置時，電容器與AX繞繞組串聯，電動機逆時針組串聯，電動機逆時針方向轉動。方向轉動。 iO二

48、、罩極式異步電動機二、罩極式異步電動機 定子通入電流以后，定子通入電流以后，部分磁通穿過短路環(huán)，并部分磁通穿過短路環(huán)，并在其中產生感應電流。短在其中產生感應電流。短路環(huán)中的電流阻礙磁通的路環(huán)中的電流阻礙磁通的變化，致使有短路環(huán)部分變化，致使有短路環(huán)部分和沒有短路環(huán)部分產生的和沒有短路環(huán)部分產生的磁通有了相位差，從而形磁通有了相位差，從而形成旋轉磁場，使轉子轉起成旋轉磁場，使轉子轉起來。來。轉子轉子短路短路環(huán)環(huán)定子定子磁極磁極l 基本結構基本結構l 轉動原理轉動原理l 功率因數可調性功率因數可調性YBZXAC定子定子定子繞組定子繞組（三相）（三相）NS一、基本結構一、基本結構凸極轉子凸極轉子 三

49、相同步電動機的定三相同步電動機的定子與三相異步電動機的定子與三相異步電動機的定子繞組相同，可以聯結成子繞組相同，可以聯結成Y形和形和形。形。 三相同步電動機的轉子三相同步電動機的轉子裝有磁極和激勵繞組，分裝有磁極和激勵繞組，分為凸極式和隱極式。為凸極式和隱極式。二、轉動原理二、轉動原理對稱三對稱三相電源相電源定子對稱定子對稱三相繞組三相繞組旋轉旋轉磁場磁場吸引轉子吸引轉子的磁極的磁極n1n轉子轉子旋轉旋轉1160 (r/min)f nn p三、功率因數可調性三、功率因數可調性 改變轉子激勵電流，可以調節(jié)電動機的改變轉子激勵電流，可以調節(jié)電動機的功率因數。功率因數。正常激勵電流正常激勵電流 功率

50、因數為功率因數為1時的激勵電流時的激勵電流激勵電流激勵電流 正常激勵電流電動機呈容性正常激勵電流電動機呈容性l 基本結構基本結構l 工作原理工作原理l 機械特性機械特性l 直流電動機的使用直流電動機的使用NSNS 直流電機由定直流電機由定子子( (磁極磁極) )、轉子、轉子( (電樞電樞) )和機座等和機座等部分構成。部分構成。一、基本結構一、基本結構1. 定子定子定子的分類：定子的分類：永磁式：由永久磁鐵做成。永磁式：由永久磁鐵做成。勵磁式：磁極上繞線圈，然后在線圈中勵磁式：磁極上繞線圈，然后在線圈中 通過直流電，形成電磁鐵。通過直流電，形成電磁鐵。二、工作原理二、工作原理SbNacd換向器

51、換向器電刷電刷IFFn電樞通入電流電樞通入電流后，產生電磁轉矩，后，產生電磁轉矩，使電樞在磁場中轉使電樞在磁場中轉動起來。通電線圈動起來。通電線圈在磁場中轉動，又在磁場中轉動，又會在線圈中產生感會在線圈中產生感應電動勢用應電動勢用e e表表示）。示）。ee 根據右手定則知，根據右手定則知，e e和原通入的電流方向相和原通入的電流方向相反，電動機電樞繞組受力反，電動機電樞繞組受力( (左手定則左手定則) )按逆時針按逆時針方向旋轉。方向旋轉。EEKn KE：與電機結構有關的常數：與電機結構有關的常數n：電動機轉速：電動機轉速 ：磁通：磁通三、機械特性三、機械特性 根據勵磁線圈和轉子繞組的聯接關系

52、，勵磁式根據勵磁線圈和轉子繞組的聯接關系，勵磁式的直流電機又可細分為：的直流電機又可細分為：他勵電動機：勵磁線圈與轉子電樞的電源分開。他勵電動機：勵磁線圈與轉子電樞的電源分開。并勵電動機：勵磁線圈與轉子電樞并聯接到同一電源上。并勵電動機：勵磁線圈與轉子電樞并聯接到同一電源上。串勵電動機：勵磁線圈與轉子電樞串聯接到同一電源上。串勵電動機：勵磁線圈與轉子電樞串聯接到同一電源上。復勵電動機：勵磁線圈與轉子電樞的聯接有串有并，接復勵電動機：勵磁線圈與轉子電樞的聯接有串有并，接 在同一電源上。在同一電源上。1. 他勵電動機他勵電動機aaaETUEI REK nTK I a2ETERUnTK K K a2

53、TERnTK K 0EUnK 0nnn 其中其中，MUfIfIaUEn0： 理想空載轉速理想空載轉速,即即T=0時的轉速。（實際時的轉速。（實際工作時工作時,由于有空載損耗，電機的由于有空載損耗，電機的T不會為不會為0。）。）根據根據 nT 公式得到特性曲線公式得到特性曲線n0nNTNTn n當當 T 時時n ，但由于，但由于他勵電動機的電樞電阻他勵電動機的電樞電阻Ra很小，所以在負載變很小，所以在負載變化時，化時， 轉速轉速 n 的變化不的變化不大，屬硬機械特性。大，屬硬機械特性。O2. 并勵電動機并勵電動機并勵電動機和他勵電動機的機械特性一樣。并勵電動機和他勵電動機的機械特性一樣。af=U

54、UU afaf+=+UEUIIIRR MUIfEIa3.串勵電動機串勵電動機MUEafaaTEURRITK I （）af2+ETERRUnTK K K 據此公式得到據此公式得到 Tn 曲線曲線nT隨轉矩隨轉矩T的增大，的增大，n 下降下降得很快，這種特性屬軟得很快，這種特性屬軟機械特性。機械特性。O 恒功率負載恒功率負載P 一定時，一定時，T 和和 n 成反比），成反比），要選軟特性電機拖動。如：電氣機車提升設要選軟特性電機拖動。如：電氣機車提升設備等。備等。直流電動機特性類型的選擇直流電動機特性類型的選擇: : 恒轉矩的生產機械恒轉矩的生產機械(TL一定，和轉速無關一定，和轉速無關要選硬特性

55、的電動機，如：要選硬特性的電動機，如： 金屬加工、起金屬加工、起重機械等。重機械等。串勵電動機在輕載或空載運行時，轉速很高，串勵電動機在輕載或空載運行時，轉速很高，容易使電動機損壞，所以串勵電動機不能在輕載容易使電動機損壞，所以串勵電動機不能在輕載或空載運行?；蚩蛰d運行。四、直流電動機的使用四、直流電動機的使用NstNa(10 20)UIIR 起動電流大起動電流大 起動轉矩大起動轉矩大 起動時，起動轉矩為起動時，起動轉矩為(1020)TN , 造成造成機械沖擊，使傳動機構遭受損壞。機械沖擊，使傳動機構遭受損壞。stTI NstNast(1.5 2.5)UIIRR NstastURRI (2)

56、降壓起動法降壓起動法最大起動電壓最大起動電壓Ust為為aNastst)5 . 25 . 1 (RIRIU 與異步電動機相比，直流電動機結構復雜，與異步電動機相比，直流電動機結構復雜，價格高，維護不方便，但它的最大優(yōu)點是調速價格高，維護不方便，但它的最大優(yōu)點是調速性能好。性能好。（1調速均勻平滑，可以無級調速。調速均勻平滑，可以無級調速。（2調速范圍大，調速比可達調速范圍大，調速比可達200 （他勵式（他勵式以上調速比等于最大轉速和最小轉速比）。以上調速比等于最大轉速和最小轉速比）。直流電動機調速的優(yōu)點：直流電動機調速的優(yōu)點：n0n0n0nTOKTnTKKRKUnETE 02a 工作時電壓不允許

57、超過工作時電壓不允許超過UN ，而，而n U, 所所以調速只能向下調。以調速只能向下調。 機械特性較硬，并且電壓降低后硬度不變，機械特性較硬，并且電壓降低后硬度不變，穩(wěn)定性好，適合于恒轉矩調速。穩(wěn)定性好，適合于恒轉矩調速。 均勻調節(jié)電樞電壓，可得到平滑無級調速。均勻調節(jié)電樞電壓，可得到平滑無級調速。 調速幅度較大。調速幅度較大。0n0n 0n TnOa2ETERUnTK K K 調速平滑，可得到無級調速；但只能向上調，調速平滑，可得到無級調速；但只能向上調，受機械本身強度所限，受機械本身強度所限，n不能太高。不能太高。 調速設備簡單，經濟，電流小，便于控制。調速設備簡單，經濟，電流小，便于控制

58、。 機械特性較硬，穩(wěn)定性較好。機械特性較硬，穩(wěn)定性較好。 若調速后若調速后 Ia 保持不變，電動機在高速運轉時保持不變，電動機在高速運轉時其負載轉矩必須減小。其負載轉矩必須減小。 這種調速方法只適用于恒功率調速這種調速方法只適用于恒功率調速(如用于切如用于切削機床削機床)。 電樞中串入電阻電樞中串入電阻,使使 n ，n0不變，即電機的特性曲不變，即電機的特性曲線變陡線變陡(斜率變大斜率變大)，在相同，在相同力矩下力矩下,n。特性曲線如圖。特性曲線如圖。nn0Ta02ETERUnTnnK K K O 設備簡單，操作方便。設備簡單，操作方便。 機械特性軟，穩(wěn)定性差。機械特性軟，穩(wěn)定性差。 能量損耗

59、大，只用于小型直流電機。能量損耗大，只用于小型直流電機。2. 反反 轉轉電動機的轉動方向由電磁力矩的方向確定。電動機的轉動方向由電磁力矩的方向確定。（1改變勵磁電流的方向。改變勵磁電流的方向。（2或改變電樞電流的方向?；蚋淖冸姌须娏鞯姆较?。改變直流電機轉向的方法：改變直流電機轉向的方法：3. 制動制動 與異步電動機相似，直流電機制動的所與異步電動機相似，直流電機制動的所采用的常用方法：采用的常用方法： 反接制動、能耗制動反接制動、能耗制動l 伺服電動機伺服電動機l 測速發(fā)電機測速發(fā)電機l 步進電動機步進電動機一、伺服電動機一、伺服電動機 伺服電動機又稱執(zhí)行電動機。其功能伺服電動機又稱執(zhí)行電動機

60、。其功能是將輸入的電壓控制信號轉換為軸上輸出是將輸入的電壓控制信號轉換為軸上輸出的角位移和角速度，驅動控制對象。的角位移和角速度，驅動控制對象。 伺服電動機可控性好，反應迅速。是自動控伺服電動機可控性好，反應迅速。是自動控制系統(tǒng)和計算機外圍設備中常用的執(zhí)行元件。制系統(tǒng)和計算機外圍設備中常用的執(zhí)行元件。1. 交流伺服電動機交流伺服電動機 交流伺服電動機就是一臺兩相交流異步電交流伺服電動機就是一臺兩相交流異步電機。它的定子上裝有空間互差機。它的定子上裝有空間互差90的兩個繞組：的兩個繞組：勵磁繞組和控制繞組。勵磁繞組和控制繞組。 勵磁繞組串聯電勵磁繞組串聯電容容C , 是為了產生是為了產生兩相旋轉