電動機原理介紹課件

第一節(jié)電動機的種類與標識一、電動機的種類電動機直流電動機交流電動機他勵直流電動機并勵直流電動機串勵直流電動機復(fù)勵直流電動機同步電動機異步電動機自勵他勵籠型電動機繞線式電動機電源種類勵磁方式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)n=n1二、電動機的標識

表11-1三相電動機的銘牌

電機廠編號××××型號Y160–4功率15KW頻率50HZ電壓380V電流30.3A接法△轉(zhuǎn)速1460r/min溫升75℃絕緣等級E防護等級IP144重量150kg工作方式S1

功率因數(shù)0.88出廠年月××

×

×年××月1.額定電壓

UN表示電動機定子繞組規(guī)定使用的線電壓，單位V或KV。2、額定電流

IN表示電動機在額定電壓及額定功率運行時，電源輸入電動機定子繞組中的線電流，單位A。表示三角接法下，電機的線電流為11.2A，相電流為6.48A；星形接法時線、相電流均為6.48A。3、額定功率

PN電動機在額定狀態(tài)下運行時，轉(zhuǎn)軸輸出的機械功率，單位W或KW。線電壓ABCXYZ線電壓AZBYXC如：連接方式：Y/接法Y接法：

接法：U1V1W1W2U2V2U1V1W1W2U2V2U1BW1U2YZ接線盒：W1U1ZV1YU2W1V2V1W2V1W2V2V2U1U2W2V1W17、額定頻率fN指接入電動機的交流電源的頻率，單位HZ。8、絕緣等級與溫升絕緣等級表示電動機所用絕緣材料的耐熱等級。溫升表示電動機允許發(fā)熱的限度。

表11-2電機的絕緣等級和極限工作溫度（℃）絕緣材料級別極限工作溫度YAEBFHC90105120130155180180以上

產(chǎn)品代號是由異步電動機類型代號(Y)、電動機特點代號（用字母表示）和設(shè)計序號（用數(shù)字表示）等三個小節(jié)順序組成。規(guī)格代號是由中心高或鐵心外徑、機座長度（mm）、鐵心長度、功率、轉(zhuǎn)速等來表示。中小型電動機長度用國際通用符號來表示：S-短機座，M-中機座，L-長機座。特殊環(huán)境代號是各種特殊環(huán)境條件的代號。極數(shù)及特殊環(huán)境代號規(guī)格代號（用數(shù)字或國際通用符號拼用）產(chǎn)品代號（用字母，設(shè)計序號用數(shù)字表示）12

3

9、型號電動機在額定狀態(tài)下，輸入的有功功率與視在功率的比值。額定負載時一般為0.7~0.9，空載時功率因數(shù)很低約為0.2~0.3。額定負載時，功率因數(shù)最大。注意：實用中應(yīng)選擇合適容量的電機，防止“大馬”拉“小車”的現(xiàn)象。10、功率因數(shù)(cos1)：P2PNcos1

第二節(jié)直流電動機一、直流電動機直流電動機并勵直流電動機串勵直流電動機復(fù)勵直流電動機自勵他勵他勵直流電動機圖11-3直流電動機勵磁方式示意圖特點:調(diào)速性能好，啟動、制動、過載轉(zhuǎn)矩大，容易控制；但它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高，維護量大，需配備直流電源。應(yīng)用：多用于對啟動和調(diào)速等性能要求比較高的場所，如挖掘機、造紙機、軋鋼機、城市電車、電瓶車等。MMMM他勵式并勵式串勵式復(fù)勵式

+接勵磁電源-+接電源

-+接電源

-+接電源

-+接電源

-二、直流電動機的制動制動：加上一個與電動機轉(zhuǎn)向相反的轉(zhuǎn)矩，用來使電動機迅速停轉(zhuǎn)或限制電動機的轉(zhuǎn)速。1、機械制動：給一個人為的機械阻力，制動轉(zhuǎn)矩是用機械制動閘的摩擦力轉(zhuǎn)矩來產(chǎn)生。特點:結(jié)構(gòu)簡單2、電磁制動：使電動機本身在制動時產(chǎn)生與其旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩。按產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的方法不同分為能耗制動（電阻制動）、反接制動和回饋制動（再生制動）。特點：操作方便，制動轉(zhuǎn)矩大

第三節(jié)異步電動機的構(gòu)造與工作原理一、構(gòu)造

三相異步電動機的種類很多，但各類三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)是相同的，它們都由定子和轉(zhuǎn)子這兩大基本部分組成，在定子和轉(zhuǎn)子之間具有一定的氣隙。此外，還有端蓋、軸承、接線盒、吊環(huán)等其他附件。

圖11-4封閉式三相籠型異步電動機結(jié)構(gòu)圖1—軸承；2—前端蓋；3—轉(zhuǎn)軸；4—接線盒；5—吊環(huán)；6—定子鐵心；7—轉(zhuǎn)子；8—定子繞組；9—機座；10—后端蓋；11—風(fēng)罩；12—風(fēng)扇（2）定子鐵心異步電動機定子鐵心是電動機磁路的一部分，由0.35mm～0.5mm厚表面涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓而成，如圖11-5所示。由于硅鋼片較薄而且片與片之間是絕緣的，所以減少了由于交變磁通通過而引起的鐵心渦流損耗。鐵心內(nèi)圓有均勻分布的槽口，用來嵌放定子繞組。（a）定子鐵心（b）定子硅鋼片

圖11-5定子鐵心及沖片示意圖（3）定子繞組定子繞組是三相電動機的電路部分，三相電動機有三相繞組，通入三相對稱電流時，就會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。三相繞組由三個彼此獨立的繞組組成，且每個繞組又由若干線圈連接而成。每個繞組即為一相，每個繞組在空間相差120°電角度。線圈由絕緣銅導(dǎo)線或絕緣鋁導(dǎo)線繞制。中、小型三相電動機多采用圓漆包線，大、中型三相電動機的定子線圈則用較大截面的絕緣扁銅線或扁鋁線繞制后，再按一定規(guī)律嵌入定子鐵心槽內(nèi)。定子三相繞組的六個出線端都引至接線盒上，首端分別標為U1,V1,W1，末端分別標為U2,V2,W2。這六個出線端在接線盒里的排列如圖11-2所示，可以接成星形或三角形。（二）轉(zhuǎn)子主要有轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成（1）轉(zhuǎn)子鐵心是用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，套在轉(zhuǎn)軸上，作用和定子鐵心相同，一方面作為電動機磁路的一部分，一方面用來安放轉(zhuǎn)子繞組。（2）轉(zhuǎn)子繞組異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組分為繞線形與籠形兩種，由此分為繞線式異步電動機與籠形異步電動機。

②籠形繞組

在轉(zhuǎn)子鐵心的每一個槽中插入一根銅條，在銅條兩端各用一個銅環(huán)（稱為端環(huán)）把導(dǎo)條連接起來，稱為銅排轉(zhuǎn)子，如圖11-7（a）所示。也可用鑄鋁的方法，把轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和端環(huán)風(fēng)扇葉片用鋁液一次澆鑄而成，稱為鑄鋁轉(zhuǎn)子，如圖11-7（b）所示。100kW以下的異步電動機一般采用鑄鋁轉(zhuǎn)子。（a）銅排轉(zhuǎn)子（b）鑄鋁轉(zhuǎn)子

圖11-7籠形轉(zhuǎn)子繞組（三）其他部分包括端蓋、風(fēng)扇等。端蓋除了起防護作用外，在端蓋上還裝有軸承，用以支撐轉(zhuǎn)軸。風(fēng)扇則用來通風(fēng)冷卻電動機。三相異步電動機的定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙，一般僅為0.2mm～1.5mm。氣隙太大，電動機運行時的功率因數(shù)低；氣隙太小，功率因數(shù)高，裝配困難，運行不可靠，高次諧波磁場增強，從而使附加損耗增加以及使啟動性能變差。二、異步電動機的工作原理三相交流電通入定子繞組后，便形成了一個旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線被轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體有電流流過。設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場按順時針方向旋轉(zhuǎn)，且某時刻為上為北極N下為南極S，如圖11-8所示。根據(jù)右手定則，在上半部轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的電動勢和電流方向由里向外，用⊙表示；在下半部則由外向里，用

表示。圖11-8感應(yīng)電動機原理電動機轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系電動機轉(zhuǎn)速（額定轉(zhuǎn)速）:電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致，但

異步電動機無轉(zhuǎn)距轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運動無轉(zhuǎn)子電動勢（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電流提示：如果n1TnTmTst機械特性曲線TL起動：Tst>TL(負載轉(zhuǎn)矩)，電機起動轉(zhuǎn)速n，轉(zhuǎn)矩Tcc點：轉(zhuǎn)矩達最大Tm，轉(zhuǎn)速n繼續(xù)，T，沿cb走bb點：T=TL，轉(zhuǎn)速n不再上升，穩(wěn)定運行若TL，暫時T<TL,nsI2Tn電動機的自適應(yīng)負載能力電動機的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負載的變化而自動調(diào)整，這種能力稱為自適應(yīng)負載能力。常用特性段s=0s=1和轉(zhuǎn)子電阻的關(guān)系R2的

改變

：鼠籠式電機轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的金屬材料不同，線繞式電機外接電阻不同。

結(jié)論：第四節(jié)異步電動機的起動起動電流：中小型鼠籠式電機起動電流為額定電流的4~7倍。定子電流原因：起動時n=0，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條切割磁力線速度很大。轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢轉(zhuǎn)子電流大電流使電網(wǎng)電壓降低影響其他負載工作頻繁起動時造成熱量積累電機過熱影響：三相異步機的起動方法：（1）直接起動。二三十千瓦以下的異步電動機一般（全壓起動）采用直接起動。（2）降壓起動。Y－起動自耦變壓器降壓起動延邊三角形起動（3）繞線式異步電動機起動（轉(zhuǎn)子串電阻起動）。Y－起動：正常運行AZBYXC

起動ABCXYZ設(shè)：電機每相阻抗為AZBYXC正常運行UPABCXYZ起動UP'（2）Y－起動應(yīng)注意的問題：（1）僅適用于正常接法為三角形接法的電機。所以降壓起動適合于空載或輕載起動的場合Y－起動。S1S2圖11-11鼠籠式電動機Y-△啟動線路例4:三相異步電動機，電源電壓=380V，三相定子繞組接法運行，額定電流IN=20A，啟動電流Ist/IN=7，求：（1）接法時的啟動電流Ist

（2）若啟動時改為Y接法，求IstY（1）Ist=7IN=720=140A解：（2）IstY=Ist/3=140/3=47A自耦變壓器降壓起動用自耦變壓器降壓啟動時，先合上電源開關(guān)S1

，再把轉(zhuǎn)換開關(guān)S2的操作手柄推向“啟動”位置，這時電源電壓接在三相自耦變壓器的全部繞組上(高壓側(cè))，而電動機在較低電壓下啟動，當電動機轉(zhuǎn)速上升到接近于額定轉(zhuǎn)速時，將轉(zhuǎn)換開關(guān)S2的操作手柄迅速從“啟動”位置投向“運行”位置，這時自耦變壓器從電網(wǎng)中切除。

圖11-10自耦變壓器降壓起動S1S2為獲得不同的啟動轉(zhuǎn)矩，自耦變壓器的次級繞組常備有不同的電壓抽頭，例如次級繞組電壓為初級繞組電壓的60％和80%等，以供具有不同啟動轉(zhuǎn)矩的機械使用。

這種啟動方法不受電動機定子繞組接線方式的限制，可按照容許的啟動電流和所需的啟動轉(zhuǎn)矩選擇不同的抽頭，因此適用于啟動容量較大的電動機，其缺點是設(shè)備造價較高，不能用在頻繁啟動的場合。采用自耦變壓器降壓起動時，與直接起動相比較，起動電壓降低

1/K

倍，而起動電流和轉(zhuǎn)矩降低到

1

/K2

倍。

延邊三角形起動適用于每相繞組中間有抽頭，正常運行為三角形接線的鼠籠式電動機圖11-12（a）直接起動（b）延邊三角形起動

三相鼠籠式異步電動機降壓起動方法的比較主要性能指標起動方法起動電壓比值起動電流比值起動轉(zhuǎn)矩比值起動設(shè)備應(yīng)用場合直接起動111最簡單電機容量小于7.5

定子串電抗起動

一般任意容量，輕載起動ㄚ－△起動

簡單正常運行為△形，電機可頻繁起動自耦變壓器

較復(fù)雜較大容量電機，較大負載不頻繁起動延邊三角形起動0.660.50.5簡單專門設(shè)計的電機，較大負載可頻繁起動繞線式異步電動機起動在轉(zhuǎn)子回路中接入變阻器起動圖11-13（a）接線原理圖

（b）機械特性

第五節(jié)異步電動機的運行與維護一、電動機的運行基本要求（P231）二、電動機的運行監(jiān)視（1）電動機電流是否超過允許值I<+10%IN。（2）軸承的溫度及潤滑是否正常。（3）電動機有無異常音響。（4）注意電刷是否有冒火或其它異常情況。（5）注意電動機及周圍的溫度。（6）由外部用管道引入空氣冷卻的電動機，應(yīng)保管道清潔暢通，連接處要緊密，閘門應(yīng)在正確的位置上。（7）按規(guī)定時間，記錄電動機表記的讀數(shù)，電動機起動停止的時間，并記錄所發(fā)現(xiàn)的一切異常情況。三、電動機運行中的事故停機運行中如發(fā)生下列情況之一，應(yīng)緊急停機：（1）發(fā)生人身事故與運行中的電動機有關(guān)。（2）電動機所拖動的機械發(fā)生故障。（3）電動機冒煙起火。（4）電動機軸承溫度超過允許值，不停機將造成損害。（5）電動機電流超過規(guī)定值，或在運行中猛增。（6）電動機在發(fā)熱和發(fā)出異聲的同時，轉(zhuǎn)矩急劇變化。（7）電動機內(nèi)部發(fā)出沖擊。（8）傳動裝置失靈或損害。（9）電動機劇烈振動。（10）電動機的啟動裝置、保護裝置、強迫潤滑或冷卻系統(tǒng)等附屬設(shè)備發(fā)生事故，并影響電動機的正常運行。一、選擇題

習(xí)題1.電動機的額定電壓表示定子繞組規(guī)定的（），額定電流表示輸入定子繞組的（）。A.相電壓，相電流B.線電壓，線電流C.相電壓，線電流D.線電壓，相電流2.電動機按運行持續(xù)的時間分為（）基本工作制A.連續(xù)B.短時C.斷續(xù)周期D.以上均是3.若電動機銘牌電壓標380/220V，接法標Y/△,表明電源線電壓為380V是接成（），線電壓為220VBBDB時接成（）。A.Y，YB.Y，△C.△，△D.△，Y4.（）表示中心高355mm，中機座，鐵心長度代號為2的4極異步電動機。A．Y355M2-4B．Y355L2-2C．Y355S2-45.對于各種機床、泵、風(fēng)機等多種機械的電力拖動,可選用（）。A．直流電動機B．繞線式異步電動機C．籠型異步電動機6.Δ接法的籠型異步電動機錯接成Y形接法時的故障現(xiàn)象是（）。A．電機不轉(zhuǎn)B．轉(zhuǎn)速過低C．劇烈振動BACB7.電動機的功率因數(shù)是指輸入的（）的比值。A.有功功率與視在功率B.無功功率與視在功率C.有功功率與無功功率D.無功功率與視在功率8.直流電動機按勵磁方式可分為（）兩種。A.他勵與自勵B.他勵與并勵C.并勵與串勵D.他勵與串勵9.電動機（）制動就是給一個人為的阻力。A.能耗B.反接C.回饋D.機械A(chǔ)AD10.三相異步電動機的轉(zhuǎn)速（）同步轉(zhuǎn)速。A.高于B.等于C.低于11.繞線式異步電動機隨著轉(zhuǎn)子電阻的增大，臨界轉(zhuǎn)差率（）。A.增大B.減小C.不變12.異步電動機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場的方向（）。A.相同B.相反C.不確定CAA13.自耦變壓器降壓起動適用于電動機繞組（）接線方式。A.YB.△C.YD.Y或△14.Y-△降壓起動適用于運行時為（）接線的鼠籠式異步電動機。A.YB.△C.Y或△15.采用Y-△降壓起動的電動機，繞組的相電壓為線

電壓的（）。A.1/√3B.1/√2C.1/3D.1/216.采用Y-△降壓起動的電動機，起動轉(zhuǎn)矩只有全壓起動的（）。A.1/√3B.1/√2C.1/3D.1/2

DBAC17.延邊三角形起動適用于繞組有中間抽頭，正常運行為（）接線的電動機。A.YB.△C.Y或△二、判斷題1.電動機空載轉(zhuǎn)速略低于額定轉(zhuǎn)速，過載時轉(zhuǎn)速高于額定轉(zhuǎn)速。（）2.電動機短時工作制代號為S2。（）×√B3.電動機溫升表示電動機允許發(fā)熱的限度。（）4.他勵直流電動機的勵磁繞組由電動機本身供給。（）5.電磁制動是使電動機本身在制動時使電動機產(chǎn)生與其旋轉(zhuǎn)方向相同的電磁轉(zhuǎn)矩。（）6.自勵直流電動機按勵磁繞組與電樞繞組的連接方式，一般分為并勵、串勵和復(fù)勵。（）7.繞線式異步電動機最大轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電阻大小無關(guān)（）××√√√8.同步電動機也叫感應(yīng)電動機。（）9.繞線式電動機轉(zhuǎn)子繞組一般接成三角形。（）10.電動機轉(zhuǎn)子與定子之間氣隙是磁路的一部分，氣越小功率因數(shù)越小。（）11.衡量電動機起動性能好壞最主要的有兩項，一是電流盡可能的小，二是起動轉(zhuǎn)矩盡可能的小。（）12.采用自耦變壓器降壓起動時，將電源電壓接至變器低壓側(cè)，電動機接高壓側(cè)。（）×××××13.降壓起動適用于輕載或空載起動。（）14.降壓起