《物理第八章電動機》課件

解:因而則一。機械特性電動機的機械特性是指電動機的轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。電動機中存在兩種轉(zhuǎn)矩：電磁轉(zhuǎn)矩和阻力矩。阻力矩由電機的負載及機械磨擦等因素產(chǎn)生,這兩種轉(zhuǎn)矩達到平衡狀態(tài)時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將維持恒定。§8-3三相鼠籠式異步電動機的機械特性和轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩T是三相異步電動機最重要的物理量之一，機械特性是它的主要特性。1精選PPT解:因而則一。機械特性§8-3三相鼠籠式異步電動機的機械特性例如在負載不變時，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速偏高，轉(zhuǎn)子受到的電磁轉(zhuǎn)矩變小，迫使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速減慢；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速偏低時，轉(zhuǎn)子受的電磁轉(zhuǎn)矩變大，又迫使轉(zhuǎn)子加快轉(zhuǎn)速，結(jié)果，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速最后基本穩(wěn)定在某一轉(zhuǎn)速上。如果負載改變，電機轉(zhuǎn)速也要改變。例如負載加大，阻力矩變大，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速就會變慢。這是由于負載加大后，平衡被破壞，阻力矩開始大于電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變慢，轉(zhuǎn)差率增大，感應(yīng)電流增加，電磁力矩增大，直到電磁轉(zhuǎn)矩重新等于阻力矩，轉(zhuǎn)子不再進一步減速，而是在較低的轉(zhuǎn)速下作等速運轉(zhuǎn)。2精選PPT例如在負載不變時，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速偏高，轉(zhuǎn)子受到的2精選PPT反之，若阻力矩減小，電機開始加速，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間相對速度差降低，感應(yīng)電流變小，電磁力矩隨之變小，電機將在較高的轉(zhuǎn)速下達到新的力矩平衡，并作等速轉(zhuǎn)動。如前所述，電機負荷減輕后雖然轉(zhuǎn)速將增加，但不會等于或超過同步轉(zhuǎn)速圖8-13是反映轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩T二者關(guān)系的曲線。3精選PPT反之，若阻力矩減小，電機開始加速，轉(zhuǎn)子與3精選PPT}C0BA圖8-13異步電動機的機械特性曲線圖中以橫軸表示電動機的電磁轉(zhuǎn)矩，縱軸表示轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。圖中標出的三個轉(zhuǎn)矩，即起動轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩是應(yīng)用中常遇到的。下面介紹它們之間的關(guān)系。4精選PPT}C0BA圖8-13異步電動機的機械特性曲線圖中以橫軸電動機剛起動瞬間的轉(zhuǎn)矩稱為起動轉(zhuǎn)矩，其值不大，如圖8-13中的TST;當(dāng)起動轉(zhuǎn)矩大于軸上的反抗轉(zhuǎn)矩（負載力矩電動機風(fēng)阻、摩擦等產(chǎn)生的反抗轉(zhuǎn)矩）時，轉(zhuǎn)子便旋轉(zhuǎn)起來，并逐漸加速，由機械特性曲線可知，此時電磁轉(zhuǎn)矩沿著曲線CB部分上升，經(jīng)過最大轉(zhuǎn)矩TmaxC以后，又沿著曲線的BA部分逐漸下降；最后當(dāng)時，就以某一轉(zhuǎn)速等速旋轉(zhuǎn)。由此可見，異步電動機一經(jīng)起動后，便立即進入機械特性曲線的AB部分,而穩(wěn)定地工作,電動機在AB部分工作時,如果負5精選PPT電動機剛起動瞬間的轉(zhuǎn)矩稱為起動轉(zhuǎn)矩，其值由此可見，異步電動機載增大,電動機的轉(zhuǎn)速就要下降,電磁轉(zhuǎn)矩上升,從而與負載保持平衡；如果負載轉(zhuǎn)矩增大到超過了最大轉(zhuǎn)矩則電動機的轉(zhuǎn)速將很快下降，直到停轉(zhuǎn)，因此，電動機的穩(wěn)定區(qū)域僅限于曲線的AB部分。這一部分幾乎是一條稍微向下傾斜的直線，這說明電動機從空載到滿載轉(zhuǎn)速下降很少，這樣的機械特性稱硬特性。一般金屬切削機床就需要用這種硬特性的電動機耒拖動.顯然電動機的額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于最大轉(zhuǎn)矩，但不能太接近最大轉(zhuǎn)矩,否則電動機略一過載就立即停轉(zhuǎn).停轉(zhuǎn)時間過長甚至燒壞電機。6精選PPT載增大,電動機的轉(zhuǎn)速就要下降,電磁轉(zhuǎn)矩上升,6精選PPT二。額定轉(zhuǎn)速定義為異步電動機長期連續(xù)運行時，轉(zhuǎn)軸所輸出的最大轉(zhuǎn)矩或者說，電動機在額定負載時的轉(zhuǎn)矩。電動機的額定轉(zhuǎn)矩可以根據(jù)額定功率和額定轉(zhuǎn)速來計算。由力學(xué)知識知道，電動機的額定功率

可表示為：=（8-4）7精選PPT定義為異步電動機長期連續(xù)運行時，=（8-電動機的額定轉(zhuǎn)矩（牛米）電動機的額定功率（瓦）電動機的額定轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）式中電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角頻率（）若電磁轉(zhuǎn)矩

的單位是牛米

而

用千瓦，用轉(zhuǎn)

/分做單位，則式（8-4)可改寫成8精選PPT電動機的額定轉(zhuǎn)矩（牛米）式中電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角頻式中電動機的額定轉(zhuǎn)矩（牛

米）;電動機的額定功率（千瓦）;電動機的額定轉(zhuǎn)速（

）.（8-5)例

8-3已知某兩臺三相異步電動機額定功率均為55千瓦，電源頻率為50赫，其中第一臺電動機的磁極數(shù)為2，額定轉(zhuǎn)速為2960第二臺電動機的磁極數(shù)為8，額定轉(zhuǎn)速為7209精選PPT式中電動機的額定轉(zhuǎn)矩（牛米）;（8-5)例8-試求它們的轉(zhuǎn)差率及額定轉(zhuǎn)矩各為多少？則解（1）因10精選PPT試求它們的轉(zhuǎn)差率及額定轉(zhuǎn)矩各為多少？則解（1）因10精選PP由此可見，輸出功率相同的電動機，磁極數(shù)越多，則轉(zhuǎn)速越低，但轉(zhuǎn)矩越大；反之磁極少的轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)矩小。必須指出電動機的轉(zhuǎn)矩除與轉(zhuǎn)速有關(guān)外，還與外加電壓有關(guān)。經(jīng)分析可知，當(dāng)電源頻率及電動機的結(jié)構(gòu)一定時，轉(zhuǎn)矩的大小與加在定子繞組上電壓的平方成正比，因此，外加電壓的變動對異步電動機的工作有很大影響。11精選PPT由此可見，輸出功率相同的電動機，磁極數(shù)11精選PPT§8-4三相異步電動機的起動，調(diào)速和反轉(zhuǎn)。1。起動，電動機接通電源后，轉(zhuǎn)速從零增加到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的過程，稱為起動過程，簡稱起動。若起動時加在電動機定子繞組上的起動電壓是電動機的額定電壓，就稱全壓起動，也稱直接起動。由于電動機剛接通電源的瞬間，轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動，但旋轉(zhuǎn)磁場已經(jīng)產(chǎn)生，此時,磁場以最大轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，使轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生很大的感生電流；和變壓器的原理相似，定子繞組相當(dāng)于變壓器的初級，轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于變壓器的次級，12精選PPT§8-4三相異步電動機的起動，調(diào)速和反轉(zhuǎn)。12精選PPT因此電動機的起動的瞬間，在定子繞組中也會出現(xiàn)很大的起動電流。通常全壓起動時的起動電流是額定電流的4~7倍。起動電流過大會產(chǎn)生以下嚴重后果：（1）使線路電壓降增大，引起電網(wǎng)電壓波動，不但使電動機本身的起動轉(zhuǎn)矩減?。ㄉ踔敛荒芷饎樱疫€影響到其他電氣設(shè)備的正常運行；（2）使電動機繞組發(fā)熱，起動時間越長，發(fā)熱越嚴重，容易造成絕緣老化，縮短電機使用壽命。所以全壓起動只適用于電動機的容量不超過電源容量15~20%13精選PPT因此電動機的起動的瞬間，在定子繞組中也會出13精選PPT的小型電動機；而大中型異步電動機起動時，采用降壓起動的方式來限制起動電子電流（約為額定電流的2~2.5倍）。所謂降壓起動，就是利用起動設(shè)備將電壓適當(dāng)降低后，加到電動機定子繞組上進行起動，待電動機起動完畢后，再使電壓恢復(fù)到額定值。2。調(diào)速:異步電動機的調(diào)速，也就是用人工的方法改變其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度，使之在同一負載條件下，獲得不同的轉(zhuǎn)速。由轉(zhuǎn)差率公式可知14精選PPT的小型電動機；而大中型異步電動機起動時，2。調(diào)速:異步電動機所以異步電動機調(diào)速可通過三種方法實現(xiàn)。（1）改變電源頻率的調(diào)速方法，稱為變頻調(diào)速,由于我國電網(wǎng)頻率固定為50赫，必須配置復(fù)雜的變頻設(shè)備以便對電動機的定子繞組供給不同頻率的交流電，由于變頻設(shè)備相當(dāng)復(fù)雜，且費用較大，所以目前僅在少數(shù)有特殊需要的地方（例如有些紡織機械上）采用這種調(diào)速方法。15精選PPT所以異步電動機調(diào)速可通過三種方法實現(xiàn)。15精選PPT（2）改變磁極對數(shù)調(diào)速，用此種方法調(diào)速時，只能成對的改變磁極數(shù)，所以這種方法是有級調(diào)速。改變定子繞組的聯(lián)接方式，就能改變磁極的對數(shù)。如圖8-14（a）所示,將定子每相中兩組線圈串聯(lián),就能產(chǎn)生四極磁場倘若改接成并聯(lián)繞組如圖8-14（b）所示，就可成為兩極磁場于是這臺電動機就有兩種速度。下圖為變級調(diào)速示意圖16精選PPT（2）改變磁極對數(shù)調(diào)速，用此種方法調(diào)16精選NS（b）NSSN（a）圖8-14變極調(diào)速示意圖17精選PPTNS（b）NSSN（a）圖8-14變極調(diào)速示意圖17精（3）改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子繞組的電阻有關(guān),如果在轉(zhuǎn)子繞組的電路中接調(diào)速變阻器，異步電機轉(zhuǎn)速亦可改變。顯然，這種方法僅適用于繞線式轉(zhuǎn)子的異步電動機3。反轉(zhuǎn)：由于電動機的旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向一致，所以要使電動機反轉(zhuǎn)，只需改變旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向通常是將通入電動機的三根電源線中的任意兩根對調(diào)即可。18精選PPT（3）改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速18精選PPT§8-5三相電機的銘牌數(shù)據(jù)每臺電動機的機座上都有一塊銘牌,它上面標出了反映該臺電動機性能的一些技術(shù)參據(jù),

這對使用和維修電動機是不可少的表是8-2一塊小型電動機的銘牌.電機廠三相交流鼠籠電動機表

8-2型號容量轉(zhuǎn)速頻率Y132M-417千瓦1460轉(zhuǎn)/分50赫電壓

380伏電流32.9安功率因數(shù)0.88絕緣等級

E接法

定額連續(xù)溫升75出廠年月年月

19精選PPT§8-5三相電機的銘牌數(shù)據(jù)每臺電動機的機座上都有一塊舉例Y132M-4磁極數(shù)機座長度代號本例為短機座機座中心高(毫米)三相異步電動機(2)容量就是額定功率,指電動機在額定情況下運行時,轉(zhuǎn)軸上所能輸出的機械功率,單位為瓦或千瓦;(3)額定轉(zhuǎn)速指電動機在額定情況下運行,軸端有額定功率輸出時轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速,單位為轉(zhuǎn)/分.20精選PPT舉例Y132M-4磁極數(shù)(2)（4）額定頻率這是指加在電動機定子繞組上規(guī)定的電源頻率，國產(chǎn)異步電動機額定頻率為50赫；（5）額定電壓指定子繞組上規(guī)定使用的線電壓。單位為伏或千伏。（6）額定電流指在額定情況下運行，軸端有額定負載

輸出時定子電路取用的線電流。單位為安；（7）絕緣等級指絕緣材料的耐熱等級；（8）接法指電動機定子繞組的連接方式。若銘牌上的電壓寫

380伏，接法寫時，就表明定子每相繞組的額定電壓21精選PPT（4）額定頻率這是指加在電動機定子繞組上規(guī)定21精選PP如圖8-15所示是380伏，當(dāng)電源電壓為380伏時，定子繞組則應(yīng)接成形：若銘牌上的電壓寫，接法寫就表明電動機每相定子繞組的額定電壓是220伏，所以，當(dāng)電源電壓為380伏時，定子繞組應(yīng)接成Y形，當(dāng)電源電壓為220伏時，定子繞組應(yīng)接成形，22精選PPT如圖8-15所示是380伏，當(dāng)電源電壓為380伏時，定子繞組圖8-15定子繞組的聯(lián)接W1V1U1U2W2W2U2V2接電源接電源W2U2V2V2U1U2V1V2W1W2型接法（b）星型接法（a）u1v1w1u1v1w123精選PPT圖8-15定子繞組的聯(lián)接W1V1U1U2W2W2（9）定額：指電動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，通常分連續(xù)、短時和斷續(xù)三種；（10）溫升在規(guī)定的環(huán)境溫度下（通常），電動機各部分允許超出的最高溫度稱為溫升。表

8-3異步電動機定子繞組出線端標志定子繞組相數(shù)習(xí)慣標志1980年國家標準首端尾端首端尾端第一相第二相第三相ABCXYZU1V1W1U2V2W224精選PPT（9）定額：指電動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，通常分連續(xù)、短時和斷續(xù)表

§8-6單相異步電動機用單相交流電源供電的電動機叫單相異步電動機，它被廣泛用于日常生活、醫(yī)療器材和某些工業(yè)設(shè)備上，如民用電扇、洗衣機、電冰箱、某些醫(yī)療器械和手槍電鉆中都有用單相電動機做動力，其功率較小，一般為幾瓦至幾百瓦。一。結(jié)構(gòu)1。結(jié)構(gòu)：它的結(jié)構(gòu)和三相異步電動機相似，有定子和鼠籠式轉(zhuǎn)子兩個基本部分，定子繞組嵌置在定子槽中，但它是單相的。25精選PPT1。結(jié)構(gòu)：它的結(jié)構(gòu)和三相異步電動機相似，有定子和鼠籠式轉(zhuǎn)子二。工作原理單相異步電動機的定子繞組通以單相電流后，會產(chǎn)生脈動磁場，這個磁場的磁通隨時間按正弦規(guī)律作周期性變化，并且是沿著軸線垂直上下變化的，如圖8-16所示。Y’YSYY’SNN(b)(a)圖8-16

單相定子脈沖磁場26精選PPT二。工作原理Y’YSYY’SNN(b)(a)圖8-16單相電流在正半周時，磁通方向垂直向上；電流負半周時，其磁通方向垂直向下，它的軸線在空間是固定不動的。此磁場可以認為是由兩個大小相等、轉(zhuǎn)速相同、但轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁場而合成的，與電動機轉(zhuǎn)向相同的磁場稱為正向旋轉(zhuǎn)磁場，與電動機轉(zhuǎn)向相反的，稱為逆向旋轉(zhuǎn)磁場。如圖8-17所示27精選PPT電流在正半周時，磁通方向垂直向上；如圖8-17所示27B8-17脈動磁場分成兩個轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁場28精選PPTB8-17脈動磁場分成兩個轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁場28精選PP當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)子靜止時兩個旋轉(zhuǎn)磁場分別在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生兩個轉(zhuǎn)矩，其大小相等、方向相反，互相抵消即合成轉(zhuǎn)矩為零。因此，轉(zhuǎn)子不能自行起動。如果用外力使轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)動一下，這時就會出現(xiàn)正向轉(zhuǎn)矩大于反向轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子在合成轉(zhuǎn)矩的作用下，就會按順時針方向不停地旋轉(zhuǎn)。當(dāng)然，反方向旋轉(zhuǎn)也是如此。由于單相異步電動機沒有起動轉(zhuǎn)矩，因此要用某種特殊的起動裝置。29精選PPT當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)子靜止時兩個旋轉(zhuǎn)磁場分別在由于單相異步1。電容起動式電動機B~SC圖8-18電容分相式異步電動機30精選PPT1。電容起動式電動機B~SC圖8-18電容分相式異步電圖8-18所示的是電容分相式異步電動機。在它的定子中放置一個起動繞組B，它與工作繞組A在空間相隔。繞組B與電容器串聯(lián)，使兩個繞組中的電流在相位上近于相差這就是分相。這樣，在空間相差的兩個繞組，分別通入在相位上相差（或接近）的兩相電流，也能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。設(shè)兩相電流為它們的正弦曲線如圖8-19所示。31精選PPT圖8-18所示的是電容分相式異步電動機。在它的它們的正弦曲線圖8-19兩相電流032精選PPT圖8-19兩相電流032精選PPT圖18-20

兩相旋轉(zhuǎn)磁場我們只要回憶一下三相電流是如