電工學(xué)第5,6章電動機(jī)

變壓器功能：變電壓：電力系統(tǒng)變阻抗：電子電路中的阻抗匹配（如喇叭的輸出變壓器）變電流：電流互感器5.2

變壓器

發(fā)電廠1.05萬伏輸電線22萬伏升壓變電站

1萬伏降壓變壓器應(yīng)用舉例…降壓實(shí)驗(yàn)室380/220伏降壓儀器36伏降壓單相變壓器鐵芯原邊繞組副邊繞組5.2.1變壓器的結(jié)構(gòu)鐵心：變壓器的磁路。高、低壓繞組.原邊（一次繞組）：接電源的繞組副邊（二次繞組）：接負(fù)載的繞組變壓器符號：空載運(yùn)行：原邊接入電源，副邊開路。接上交流電源原邊電流i1等于勵(lì)磁電流i10

產(chǎn)生感應(yīng)電動勢1i

i10

產(chǎn)生磁通

（交變）e,方向符合右螺旋法則注意5.2.2工作原理1u1.電壓變換Z2.電流變換1）原、副邊電流的大小與匝數(shù)成反比；結(jié)論2）副邊電流取決于負(fù)載，原邊電流取決于副邊電流。ZRL

i2

i1

負(fù)載電阻增大時(shí)，原邊電流如何變化？LZ3.阻抗變換22IUZL=u1i1

22222211KZKIUKIKUIUZLL====

信號源電動勢E=80V

，內(nèi)阻R0=400

，負(fù)載電阻RL=4

。1）負(fù)載直接接在信號源上時(shí)，信號源的輸出功率。1）將負(fù)載直接接到信號源上，得到的輸出功率為：例2求2）阻抗匹配時(shí)變壓器的變比及輸出功率。解2）阻抗匹配時(shí)應(yīng)使RL=R0將負(fù)載通過變壓器接到信號源上變換阻抗。ELR1N2NR0輸出功率為：21=10

NNK則變比：LLRKR2==400

′′′第6章異步電動機(jī)6.1三相異步電動機(jī)6.2三相異步電動機(jī)的使用6.3單相異步電動機(jī)電動機(jī)的應(yīng)用交流電動機(jī)電動機(jī)直流電動機(jī)鼠籠式繞線式異步機(jī)同步機(jī)他勵(lì)、異勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)本章重點(diǎn)學(xué)習(xí)鼠籠式異步交流電動機(jī)：基本結(jié)構(gòu)、工作原理、機(jī)械特性、控制方法

電動機(jī)的分類6.1三相異步電動機(jī)6.1.1工作原理定子鐵心定子繞組轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)子風(fēng)扇罩殼軸承機(jī)座接線盒端蓋軸承蓋1.基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)V2V1W2U2U1W12）三相對稱的定子繞組：用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場1、定子：鐵心、線圈（繞組）U1U2V1V2W1W2可以連成星型或三角型，與三相電源相連1）鐵心：硅鋼片疊成機(jī)座定子定子繞組（三相）在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或電流。線繞式：接成星型的三相繞組鼠籠式：繞組短路鼠籠轉(zhuǎn)子V2V1W2U2U1W1轉(zhuǎn)子2.轉(zhuǎn)子：鐵心、繞組、轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸1）鐵心：硅鋼片疊成2）繞組：2.旋轉(zhuǎn)磁場1.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生BiAXBYCZAiCiiAImiBiCCZAXYBNSt=060

CZAXYBNSn0t=60

t=120

NSn0ZCAXBYt=180

NSn0ZCAXBY同理可得其他時(shí)刻旋轉(zhuǎn)磁場的方向。iAImiBiC結(jié)論：1）旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)磁場的方向取決于三相電流的相序。（當(dāng)電流的相序?yàn)锳-B-C時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場的方向沿繞組的首端A-B-C的方向，與電流相序一致。）任意調(diào)換電源線中的兩相，旋轉(zhuǎn)磁場與原方向相反。2）旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)(p)當(dāng)每相繞組只有一個(gè)線圈，繞組的始端相差120

產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場具有一對極，即p=1。CZAXYBNSBiAXBYCZAiCiC'Y'ABCXYZA'X'B'Z'當(dāng)每相繞組只有兩個(gè)線圈，繞組的始端相差60

產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場具有兩對磁極，即p=2。iAiBiC電流變化60

，旋轉(zhuǎn)磁場順時(shí)針轉(zhuǎn)過30

。電流變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場在空間上順時(shí)針轉(zhuǎn)過180

旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速通常稱為：電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速min)/r(pf60n1=p—旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)對電動機(jī)來講，f和p通常是一定的，此時(shí)n1為常數(shù)f—電源電流的頻率極對數(shù)每電流周期，磁場轉(zhuǎn)過角度同步轉(zhuǎn)速(f=50Hz)p=1360

3000r/minp=2180

1500r/minp=3120

1000r/min3.三相異步電動機(jī)的工作原理SN1nFn三相定子繞組接入三相電源，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場；旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，短路的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電流；載流導(dǎo)體（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體）在磁場中受力，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。1.電動機(jī)轉(zhuǎn)動原理2.電動機(jī)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系電動機(jī)轉(zhuǎn)速n電機(jī)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(jī)無轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運(yùn)動無轉(zhuǎn)子電動勢（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電流如果旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速:n1轉(zhuǎn)差率的概念：轉(zhuǎn)差率為旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動機(jī)轉(zhuǎn)速之差。電動機(jī)啟動瞬間:1

,0==sn（轉(zhuǎn)差率最大）電動機(jī)額定負(fù)載運(yùn)行時(shí):

S=0.01~0.09一三相異步電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速

n=1470r/min。求：P=？SN=？解：從額定轉(zhuǎn)速可知：n1=1500r/min，

P=2例1每相定、轉(zhuǎn)子電路i2R1R2i1u1e1e

1e2e

2：主磁通產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢；e1e2、：漏磁通產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。e

1e

2、u1：電源電壓；i1：定子電流；R1：定子電阻；R2：轉(zhuǎn)子電阻；22cosφIΦCTmT=電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下,受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)距之總和。1三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩

6.1.2三相異步電動機(jī)的特性轉(zhuǎn)矩表達(dá)式：U1——定子繞組的相電壓

T

U12

電源電壓變化時(shí)，對轉(zhuǎn)矩的影響很大；

轉(zhuǎn)矩T還受轉(zhuǎn)子電阻的影響；

當(dāng)R2

、X20為常數(shù)，電源電壓U1和f1一定時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩T只隨轉(zhuǎn)差率S（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n）變化。)(Tfn=10n1Tn轉(zhuǎn)矩特性曲線n機(jī)械特性曲線0n12機(jī)械特性n0TnNTnN1.電動機(jī)等速運(yùn)行的條件T=TC電磁轉(zhuǎn)矩=阻力轉(zhuǎn)矩阻力轉(zhuǎn)矩：主要是電動機(jī)軸上的機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2

和電動機(jī)的空載損耗轉(zhuǎn)矩（主要是機(jī)

械損耗轉(zhuǎn)矩）T0TC=T2+T0

T2忽略T0

，電動機(jī)等速運(yùn)行的條件：T=T2T=T2

勻速運(yùn)行減速運(yùn)行加速運(yùn)行T<T2

T>T2

電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)：2.三個(gè)重要轉(zhuǎn)矩1）額定轉(zhuǎn)矩TNn0TnP2——輸出的機(jī)械功率N·m過載系數(shù)在短時(shí)間內(nèi)，電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩可以超過額定轉(zhuǎn)矩運(yùn)行，這種短時(shí)允許過載能力用過載系數(shù)表示。通常為1.8~2.2NTTm=λm思考：降低電壓U1，使Tm減小，如果Tm<T2，出現(xiàn)什么現(xiàn)象？Tn當(dāng)Tm<T2

T<T2

電機(jī)減速

轉(zhuǎn)速n迅速下降至0

電機(jī)停轉(zhuǎn)

轉(zhuǎn)子導(dǎo)條以n0速度切割磁力線

電流迅速升高

電機(jī)過熱、燒毀悶車（堵轉(zhuǎn)）TmT22）最大轉(zhuǎn)矩

Tm電動機(jī)能夠產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩。3）啟動轉(zhuǎn)矩Tst電動機(jī)在啟動瞬間的轉(zhuǎn)矩Tstn=0n0Tn啟動系數(shù)通常為0.8~2NTTSt=λ

S啟動轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩?zé)o關(guān)！LstTT>TSt體現(xiàn)了電動機(jī)帶載啟動的能力。若

電機(jī)能啟動，否則將啟動不了。Tst越大，啟動過程越快，時(shí)間越短。Tnab1）穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)（a、b段）T2n假設(shè)：電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在e點(diǎn)。T=T2

若負(fù)載變化使T2減小

T2'<T2T不能突變

T>T2'

電機(jī)加速T2'n'ee'

轉(zhuǎn)速沿機(jī)械特性曲線上升

上升到e'點(diǎn)

T=T2'

電機(jī)達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)，轉(zhuǎn)速為n'—

n'>n

若負(fù)載變化使T2增加

T2">T2T不能突變

T<T2"

電機(jī)減速

轉(zhuǎn)速沿機(jī)械特性曲線下降

下降到e"點(diǎn)

T=T2"

電機(jī)達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)，轉(zhuǎn)速為n"—

n"<ne"n"T2"3.電動機(jī)運(yùn)行的兩個(gè)區(qū)域2）不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)（b、c段）TnbcT2ee'T2'T2"

負(fù)載減小T>T2'

電機(jī)加速

轉(zhuǎn)速沿機(jī)械特性曲線上升

上升到e'點(diǎn)

T=T2'

電機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定區(qū)運(yùn)行。

若負(fù)載變化使T2增加

T2">T2

T不能突變

T<T2"

電機(jī)減速

轉(zhuǎn)速沿機(jī)械特性曲線下降

很快達(dá)到n=0

發(fā)生悶車T=T2

電機(jī)在e點(diǎn)運(yùn)行TnbcT2ee'T2'T2"電動機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)比較平坦，轉(zhuǎn)速變化不大。電動機(jī)只能在穩(wěn)定區(qū)運(yùn)行，不能穩(wěn)定運(yùn)行在不穩(wěn)定區(qū)。n0=1500r/min的電動機(jī)能否穩(wěn)定運(yùn)行在750r/min?不能！電機(jī)在750r/min進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)。三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)1.型號Y132M—4三相異步

電動機(jī)機(jī)座中心高（mm）機(jī)座長度代號：

S—短機(jī)座

M—中機(jī)座

L—長機(jī)座磁極數(shù)（個(gè)數(shù)）2.額定電壓額定運(yùn)行時(shí)，定子繞組上應(yīng)加的線電壓。一般規(guī)定電動機(jī)的電壓不應(yīng)高于或低于額定值的5%。3.額定電流額定運(yùn)行時(shí)，定子繞組的線電流。4.功率和效率：額定功率：電動機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)下，其轉(zhuǎn)子軸

上輸出的機(jī)械功率。額定運(yùn)行狀態(tài)：定子加額定電壓，轉(zhuǎn)子帶額定負(fù)載。效率：輸入功率

P1N：5.功率因數(shù)電機(jī)的功率因數(shù)指定子的功率因數(shù)。電機(jī)的功率因數(shù)是變量，不同的工作狀態(tài)cos

不同。6.轉(zhuǎn)速電源電壓=UN，頻率=fN

，電機(jī)的輸出功率=P2N

時(shí)，電動機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)。7.接法定子三相繞組的接法。例：銘牌數(shù)據(jù)：380/220、Y/

指：UL=380v時(shí)，采用Y形連接

UL=220v時(shí)，采用

形連接U1

V1W1U2V2W2U1

V1W1U2V2W2聯(lián)接方式：Y/

接法U1V1W1U2V2W2接線盒U1U2V1V2W1W2U1

V1W1U2V2W2Y形形6.2.1三相異步電動機(jī)的啟動1.啟動狀態(tài)啟動時(shí)n=0

，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條切割磁力線速度很大。大電流使電網(wǎng)電壓降低影響其他負(fù)載工作頻繁啟動時(shí)造成熱量積累電機(jī)過熱影響啟動電流大。Ist

=5~7IN

原因啟動轉(zhuǎn)矩不大。Tst

=0.8~2TN

6.2三相異步電動機(jī)的使用2.啟動方法適用：二三十千瓦以下的異步電動機(jī)。2）降壓啟動。Y－

啟動自耦降壓啟動1）直接啟動特點(diǎn)：簡單，啟動電流大Y－

啟動

運(yùn)行時(shí)，

接AZBYXC

啟動時(shí)，Y接ABCXYZZUIllY3=3ZUI