1.7三相交流電動機基本知識課件

1、1.7 三相交流電動機基本知識本講主要內(nèi)容：一、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu) 二、 三相異步電動機的工作原理三、 三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù) 第1頁，共47頁。電動機的分類：電動機交流電動機直流電動機三相電動機單相電動機同步電動機異步電動機他勵、并勵電動機串勵、復勵電動機1.7 發(fā)電機與電動機實現(xiàn)電能與機械能相互轉(zhuǎn)換的電工設(shè)備總稱為電機。機械能電能發(fā)電機電動機第2頁，共47頁。交流電動機感性認識第3頁，共47頁。第4頁，共47頁。1.7三相異步電動機的構(gòu)造與工作原理三相異步電動機由靜止的定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。定子與轉(zhuǎn)子之間有一很小的氣隙。轉(zhuǎn)子風扇定子鐵心轉(zhuǎn)軸接線盒外殼定子繞組第5頁，共47頁。三相

2、異步電動機的結(jié)構(gòu)定子軸承支撐端蓋軸承冷卻風扇機殼軸承轉(zhuǎn)子第6頁，共47頁。轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)型式籠型繞組(也稱為導條)是在轉(zhuǎn)子鐵心的槽里嵌放裸銅條或鋁條，然后用兩個金屬環(huán)(稱為端環(huán))分別在裸金屬導條兩端把它們?nèi)拷油?短接)，即構(gòu)成了轉(zhuǎn)子繞組；小型籠型電動機一般用鑄鋁轉(zhuǎn)子，這種轉(zhuǎn)子是用熔化的鋁液澆在轉(zhuǎn)子鐵心上，導條、瑞環(huán)一次澆鑄出來。如果去掉鐵心，整個繞組形似鼠籠，所以得名籠型繞組。籠型轉(zhuǎn)子線槽一般都是斜槽，目的是改善起動與調(diào)速性能。第7頁，共47頁。鐵心：由內(nèi)周有槽的0.5mm厚硅鋼片疊成。磁路的一部分 A -X B -Y C- Z三相繞組機座：鑄鐵或鋼板焊接支撐鐵心和固定電機硅鋼片裝有三相繞組的

3、定子1、定子第8頁，共47頁。2、轉(zhuǎn)子籠型繞線式 轉(zhuǎn)子: 在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或電流,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組0.5mm的硅鋼片疊壓第9頁，共47頁?；\型轉(zhuǎn)子(1)籠型轉(zhuǎn)子 鐵芯槽內(nèi)放銅條，端 部用短路環(huán)形成一體。 或鑄鋁形成轉(zhuǎn)子繞組。第10頁，共47頁。繞線式轉(zhuǎn)子 繞線式轉(zhuǎn)子繞組是嵌于轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的三組相對稱繞。小容量接成三角形，中大容量接成星形。繞組接線圖3.氣隙：異步電動機的氣隙一般為0.22.5mm。第11頁，共47頁。三相異步電動機的工作原理演示實驗第12頁，共47頁。工作原理三相交流電源接通三相定子繞組定子繞組產(chǎn)生三相對稱電流三相對稱電流在電機內(nèi)部建立旋轉(zhuǎn)磁場旋

4、轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生相對運動 ( 切割 )轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子繞組(感應(yīng)電流)在磁場中受到電磁力的作用在電磁力作用下，轉(zhuǎn)子逆時針方向開始旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為n 。iAACBXZYiBiC三相異步電動機原理簡圖三相對稱電流旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)電流第13頁，共47頁。（右手定則）（左手定則）B:磁感應(yīng)強度v:切割速度l :導線長磁極旋轉(zhuǎn)導線切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢閉合導線產(chǎn)生電流通電導線在磁場中受力第14頁，共47頁。 1. 線圈跟著磁鐵轉(zhuǎn) 兩者轉(zhuǎn)動方向一致異步 2. 線圈比磁場轉(zhuǎn)得慢結(jié)論第15頁，共47頁。三相異步電動機的工作原理AXCZBYo1.7.2旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生第16頁，共47頁。由此可知，

5、異步電動機是通過載流的轉(zhuǎn)子繞組在磁場中受力而使電動機旋轉(zhuǎn)的，而轉(zhuǎn)子繞組中的電流由電磁感應(yīng)產(chǎn)生，并非外部輸入，故異步電動機又稱感應(yīng)電動機。第17頁，共47頁。旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生定子對稱三相繞組通入三相對稱電流U1U2V1V2W1W2o第18頁，共47頁。o規(guī)定 i : “+” 首端流入，尾端流出。 i : “” 尾端流入，首端流出。 AYCBZX()電流出()電流入三相對稱交流繞組通入三相對稱交流電流時，將在電機氣隙空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場；第19頁，共47頁。 tAXYCBZAXYCBZAXYCBZ 三相電流合成磁場 的分布情況合成磁場方向向下合成磁場旋轉(zhuǎn)60合成磁場旋轉(zhuǎn)90600o第20頁，共47頁。A

6、AXZBCYAAXZBCY分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉(zhuǎn)的磁場 即：一個電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)過360取決于三相電流的相序1、旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向結(jié)論： 任意調(diào)換兩根電源進線，則旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)。任意調(diào)換兩根電源進線AXBYCZ第21頁，共47頁。磁場旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。改變電機的旋轉(zhuǎn)方向：改變定子三相電流的相序。oo 異步電動機的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向和旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向一致。第22頁，共47頁。 若定子每相繞組由兩個線圈串聯(lián) ，繞組的始端之間互差60，將形成兩對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場。CYABCXYZAXBZAXBYC2、旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)P第23頁，共47頁。極對數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場的磁極

7、對數(shù)與三相繞組的排列有關(guān)CYABCXYZAXBZ0第24頁，共47頁。3、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速工頻： 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速取決于磁場的極對數(shù)p=1時0 toAXYCBZAXYCBZAXYCBZ第25頁，共47頁。p=2時0第26頁，共47頁。旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1與極對數(shù) p 的關(guān)系極對數(shù)每個電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1 與頻率f1和極對數(shù)p有關(guān)?？梢?第27頁，共47頁。轉(zhuǎn)差率 旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率。 由前面分析可知，電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 不可能達到與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速相等，即異步電動機如果:無轉(zhuǎn)子電動勢和

8、轉(zhuǎn)子電流 轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運動，磁通不切 割轉(zhuǎn)子導條無轉(zhuǎn)矩因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速間必須要有差別。第28頁，共47頁。異步電動機運行中:轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得轉(zhuǎn)差率s 例1：一臺三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速 n=975 r/min，電源頻率 f1=50 Hz。試求電動機的極對數(shù)和額定負載下的轉(zhuǎn)差率。解：根據(jù)異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系可知：n1=1000 r/min , 即p=3額定轉(zhuǎn)差率為第29頁，共47頁。三相異步電動機銘牌數(shù)據(jù)1、 型號 磁極數(shù)( 極對數(shù) p = 2 )例如： Y 132 M4 用以表明電動機的系列、幾何尺寸和極數(shù)。機座長度代號機座中心高（mm）

9、三相異步電動機第30頁，共47頁。2. 電壓例如：380/220V、Y/ 是指線電壓為 380V 時 采用 Y聯(lián)結(jié)；線電壓為 220V 時采用 聯(lián)結(jié)。電動機在額定運行時定子繞組上應(yīng)加的線電壓值。3. 電流電動機在額定運行時定子繞組的線電流值。例如： Y / 6.73 / 11.64 A 表示星形聯(lián)結(jié)下電機的線電流為 6.73A；三角形聯(lián)結(jié)下線電流為 11.64A。兩種接法下相電流均為 6.73A。第31頁，共47頁。 4. 功率與效率 籠型電機 =7293額定功率是指電機在額定運行時軸上輸出的機械功率 P2，它不等于從電源吸取的電功率 P1。第32頁，共47頁。如： n N =1440 轉(zhuǎn)/分

10、 sN = 0.04第33頁，共47頁。定子繞組接線盒定子三相繞組的聯(lián)接方法。通常BZACXYXAZBYCABCZXYZXYBCAY 聯(lián)結(jié)CABZXY 聯(lián)結(jié)第34頁，共47頁。.三相異步機的起動方法1. 直接起動 20-30千瓦以下的異步電動機一般采用直接起動。2. 降壓起動 在起動時降低加在電動機定子繞組上的電壓，以減小起動電流，鼠籠式電動機常用的降壓起動方法有Y換接起動和自耦降壓起動。 方法簡單，但起動電流較大，影響電網(wǎng)上其他負載正常工作。第35頁，共47頁。（1）Y 起動 正常運行AZBYXC 起動ABCXYZ設(shè)：電機每相阻抗為第36頁，共47頁。Y 起動器接線簡圖Y起動L1L3L2FU

11、SU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1 起動UPU1+Ul+U2V1V2W1W2第37頁，共47頁。Y 起動器接線簡圖 工作L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2 正常運行Ul+U1V1V2W1W2第38頁，共47頁。（c）Y 起動應(yīng)注意的問題：（b）僅適用于正常接法為三角形接法的電動機。 Y 起動時，起動電流減小的同時，起動轉(zhuǎn)矩也減小了。所以降壓起動適合于空載或輕載起動的場合（a）可采用星三角起動器來實現(xiàn)。第39頁，共47頁。1.7.2直流電機 直流電機是直流發(fā)電機和直流電動機的總稱。直流發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換為電能；直流電動機將電能轉(zhuǎn)換為機械能。1構(gòu)造 直流電動機主要由磁極、電樞和換向器組成，如圖1-38所示。第40頁，共47頁。圖1-38 直流電動機的組成示意圖第41頁，共47頁。（1）磁極 直流電動機的磁極如圖1-39所示， 圖1-39 直流電動機的磁極及磁路第42頁，共47頁。（2）電樞 直流電動機的電樞是旋轉(zhuǎn)的，是電動機中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的部分。電樞和電樞鐵芯片示意圖如圖1-40所示。第43頁，共47頁。