電工學(xué)簡明教程(秦曾煌)7

1、第 7章交流電動機(jī)17.1三相異步電動機(jī)的構(gòu)造異步電動機(jī)的應(yīng)用非常廣泛：在工業(yè)方面：中、小型軋鋼設(shè)備，機(jī)床、輕工機(jī)械、起重機(jī)械，礦山機(jī)械等。在農(nóng)業(yè)方面：脫粒機(jī)、粉碎機(jī)、排灌機(jī)械及加工機(jī)械。在家用電器方面：電風(fēng)扇、空調(diào)機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱等。電動機(jī)的作用是將交流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，電動機(jī)分交流電動機(jī)和直流電動機(jī)兩大類，而交流電動機(jī)又分為異步電動機(jī)和同步電動機(jī)。1異步電動機(jī)按電動機(jī)定子相數(shù)分：三相異步電動機(jī)、單相異步電動機(jī)。2按電動機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：籠型異步電動機(jī)、繞線型異步電動機(jī)。2交流電動機(jī)感性認(rèn)識34電動機(jī)的外形7.1三相異步電動機(jī)的構(gòu)造5三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)示意圖三相異步電動機(jī)主要部件是由定

2、子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。6端蓋機(jī)座三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)示意圖三相異步電動機(jī)主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。7三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)示意圖定子三相異步電動機(jī)主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。8三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)示意圖定子轉(zhuǎn)子軸承端蓋機(jī)座三相異步電動機(jī)主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。91定子三相異步電動機(jī)的定子是由機(jī)座、定子鐵心和定子繞組組成。 定子繞組機(jī)座鐵心10定子鐵心是由沖有槽孔的硅鋼片疊壓而成。定子硅鋼片11在定

3、子槽孔中放置三相彼此獨(dú)立的繞組。定子繞組U1U2V1V2W1W2iU1iV1iW1uU1uV1uW1i1i2i3U1V1W1U2V2W2U1W2V1U2W1V2+設(shè)：電流的流入端用 + 表示 電流的流出端用 表示12在定子槽孔中放置三相彼此獨(dú)立的繞組。U1U2V1V2W1W2U1V1W1W2U2V2U1U2V1V2W1W2U1U2V1V2W1W2U1V1W1W2U2V2定子繞組星形聯(lián)結(jié)定子繞組三角形聯(lián)結(jié)端子132轉(zhuǎn)子繞線型轉(zhuǎn)子鐵心與繞組根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)的不同又分為籠型轉(zhuǎn)子和繞線型轉(zhuǎn)子。繞線型轉(zhuǎn)子的電動機(jī)稱繞線型電動機(jī)。 外接電阻電刷滑環(huán)轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組14轉(zhuǎn)子鐵心是由相互絕緣的硅鋼片疊壓而成。

4、轉(zhuǎn)子硅鋼片2轉(zhuǎn)子152轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子的電動機(jī)稱籠型電動機(jī)?；\型轉(zhuǎn)子是由嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的導(dǎo)電條組成，在轉(zhuǎn)子鐵心的兩端各用一個導(dǎo)電端環(huán)把所有的導(dǎo)電條連接起來。鼠籠轉(zhuǎn)子16定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組定子繞組U1W2V1U2W1V2+設(shè)：電流的流入端用 + 表示 電流的流出端用 表示17異步電動機(jī)原理模型ei磁鐵閉合線圈人為轉(zhuǎn)動感應(yīng)電流受力而旋轉(zhuǎn)感生電流7.2三相異步電動機(jī)的工作原理187.2三相異步電動機(jī)的工作原理i1i2i3U1V1W1U2V2W2i1 = Imsinti2 = Imsin(t 120 )i3 = Imsin(t + 120 )i1i2i3對稱三相電流流入對稱三相繞組。t

5、iO7.2.1旋轉(zhuǎn)磁場197.2.1旋轉(zhuǎn)磁場1旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生tiOi1t = 0U1W2V1U2W1V2i1 = 0i2 為負(fù)值i3 為正值NS0i2i3設(shè)：電流的流入端用 + 表示 電流的流出端用 表示20tt = 60iU1W2V1U2W1V2NS60i1 = 正值i2 為負(fù)值i3 為 = 0i1i2i3O7.2.1旋轉(zhuǎn)磁場1旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生21t = 90U1W2V1U2W1V2NS90i1 為正值i2 為負(fù)值i3 為負(fù)值tii1i2i3O7.2.1旋轉(zhuǎn)磁場1旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生22t = 180U1W2V1U2W1V2i1 = 0i2 為正值i3 為負(fù)值180NStii1i2i3O7.2.1旋

6、轉(zhuǎn)磁場1旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生23t = 0U1W2V1U2W1V2NS0 Nt = 180 U1W2V1U2W1V2S180t = 90U1W2V1U2W1V2NS90t = 60U1W2V1U2W1V2NS601旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生24空間相差 120 角的三相繞組，通入對稱三相電流時，產(chǎn)生的是一對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，當(dāng)電流經(jīng)過一個周期變化時，磁場也沿著順時針方向旋轉(zhuǎn)了一周(在空間旋轉(zhuǎn)的角度為 360 )。綜上分析可以得出：25tii1i2i30U1V1W1U2V2W2i1i390600U1W2V1U2W1V2NS0U1W2V1U2W1V2NS60U1W2V1U2W1V2NS90i22改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向26

7、綜上分析可以得出：改變流入三相繞組的電流相序，就能改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向；改變了旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向，也就改變了三相異步電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。27 以 Y 型接法為例，將每相繞組都改用兩個線圈串聯(lián)組成。 按下圖放入定子槽內(nèi)。 形成的磁場則是兩對磁極。即 p = 2 U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)i2W2V4U1V1W1U2V2W3U3U4V3W4i1i3 三相繞組 四極旋轉(zhuǎn)磁場28上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)293旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù) p旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù) p 與三相定子繞組的每相繞組組數(shù)有關(guān)。4旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 n0 電源的頻率 磁極對數(shù)n0 的單位：轉(zhuǎn)/分若 f

8、1 = 50 Hz ，p = 1n0 = 3000 r/min p = 2n0 = 1500 r/min p = 3n0 = 1000 r/min 307.2.2電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理SNn0ne( i )ff轉(zhuǎn)子導(dǎo)體旋轉(zhuǎn)磁極形成旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速也稱為同步轉(zhuǎn)速?；\型轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下也轉(zhuǎn)動起來，其轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同。317.2.3轉(zhuǎn)差率 s轉(zhuǎn)差率0 s Tst ，不能起動。負(fù)載轉(zhuǎn)矩 T2 510.2 Nm，所以能起動。在 U = 0.9UN 時，Tst = 0.92 551.8 Nm = 447 Nm 510.2Nm，所以不能起動。55(2)Ist = 7IN 84.2 A = 5

9、89.4 A在 80% 額定轉(zhuǎn)矩時在 50% 額定轉(zhuǎn)矩時56例2 在上例中，電動機(jī)采用自耦變壓器降壓起動，設(shè)起動電動機(jī)的端電壓降到到電源電壓的64%，求線路起動電流和電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩。Ist = 7IN 84.2 A = 589.4 A574.6三相異步電動機(jī)的調(diào)速調(diào)速方法變頻調(diào)速(籠型電動機(jī))變極調(diào)速(籠型電動機(jī))變轉(zhuǎn)差率調(diào)速(繞線型電動機(jī))587.6.1變頻調(diào)速變頻調(diào)速裝置兩種變頻調(diào)速方式：(1)f1 f1N 高于額定轉(zhuǎn)速調(diào)速應(yīng)保持 U1 U1N，由 U1 = 4.44 f1N1 知，在減小 f1 同時 減小，又電磁轉(zhuǎn)矩 T = KT I2 cos 2，T 也減小，是恒功率調(diào)速。頻率調(diào)節(jié)范

10、圍一般為0.5-320Hz。607.6.2變極調(diào)速改變極對數(shù) p 調(diào)速有級調(diào)速U11U21U12U22U11U12U21U22U2U1p = 261改變極對數(shù) p 調(diào)速有級調(diào)速7.6.2變極調(diào)速U11U1U2U12U21U22U11U21U12U22p = 1627.6.3變轉(zhuǎn)差率調(diào)速在繞線型電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組中串入電阻 R , 可改變轉(zhuǎn)差率 s 和轉(zhuǎn)速 n。sTO1TstTmsmR2R2smR2 R2TN1小范圍無級調(diào)速特點(diǎn)2R2 大 特性變軟637.7三相異步電動機(jī)的制動4.7.1能耗制動Q運(yùn)轉(zhuǎn)制動RP +M3 SNnff制動時定子接入直流電源產(chǎn)生固定磁場，i2 受到阻轉(zhuǎn)矩；當(dāng) n0，i20，

11、T0。 制動：將動能 電能 熱能。優(yōu)點(diǎn)：能耗小，制動準(zhǔn)確、平穩(wěn)，不會反轉(zhuǎn)。缺點(diǎn)：需要另外加直流電源。e2(i2)7.7.1能耗制動64Q正轉(zhuǎn)制動將三相中的任意兩相對調(diào)，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，使 M 停機(jī)。優(yōu)點(diǎn)：方法簡單，制動效果好。缺點(diǎn)：能量消耗大。旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)速為 (n1+ n) I2 I1。必須在籠型電動機(jī)的定子或繞線型電動機(jī)的轉(zhuǎn)子中串入電阻 R，以防止燒壞繞組。M3 R7.7.2反接制動65nffn066 三相異步電動機(jī)型 號 Y132S6功 率 3 kW 頻 率 50Hz電 壓 380 V 電 流 7.2 A 聯(lián) 結(jié) Y轉(zhuǎn) 速 960r/min 功率因數(shù) 0.76 絕緣等級 B1.型

12、號 Y132S6Y系列異步機(jī)機(jī)座中心高度機(jī)座長度代號 2p = 6n0 = 1 000 r/min2. 額定功率 PN PN = 3 kW軸上輸出機(jī)械功率的額定值3. 額定電壓 UN UN = 380 V定子三相繞組應(yīng)施加的線電壓磁極數(shù)上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)7.8三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)674. 額定電流 IN IN = 7.2A 三相異步電動機(jī)型 號 Y132S6功 率 3 kW 頻 率 50Hz電 壓 380 V 電 流 7.2 A 聯(lián) 結(jié) Y轉(zhuǎn) 速 960r/min 功率因數(shù) 0.76 絕緣等級 B定子三相繞組的額定線電流上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)6. 額定轉(zhuǎn)速nN電機(jī)在額定電壓、額定負(fù)載下運(yùn)行時的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。5. 聯(lián)結(jié)方式通常三相異步電動機(jī)3kW以下者，聯(lián)結(jié)成星形，4kW以上者，聯(lián)結(jié)成三角形。68 三相異步電動機(jī)型 號 Y132S6功 率 3 kW 頻 率 50Hz電 壓 380 V 電 流 7.2 A 聯(lián) 結(jié) Y轉(zhuǎn) 速 960r/min 功率因數(shù) 0.76 絕緣等級 B8. 絕緣等級指電機(jī)絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分為A、E、B、F、H五級，A級最低(105C)，H級最高(180C)。7. 額定功率因數(shù) cosN 額定負(fù)載條件下P1N = 3 UNIN cosNPN =NP1N = 3 UNIN cosNN上一