電機與電氣控制基礎(chǔ) 課件 第2章 電動機基礎(chǔ)知識

第2章

電動機基礎(chǔ)知識《電機與電氣控制基礎(chǔ)》楊清德

宋文超

楊波主編目錄CATALOGUE01單相異步電動機及其應(yīng)用02直流電動機及其應(yīng)用03三相異步電動機及其應(yīng)用《電機與電氣控制基礎(chǔ)》楊清德

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楊波主編01單相異步電動機及其應(yīng)用《電機與電氣控制基礎(chǔ)》楊清德

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楊波主編單相異步電動機由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，定子包含硅鋼片疊壓成的鐵心及主副繞組，而轉(zhuǎn)子則根據(jù)具體結(jié)構(gòu)類型（內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子或凸極式罩極）有所不同?；窘Y(jié)構(gòu)當單相交流電通過主副繞組時，產(chǎn)生的磁場交互作用使電動機啟動并運行。通過調(diào)整磁場強度和相位，可實現(xiàn)電動機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及調(diào)速功能。工作原理單相異步電動機的結(jié)構(gòu)及原理單相罩極異步電動機電動機采用罩極結(jié)構(gòu)，通過改變極面形狀和磁路結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生均勻的旋轉(zhuǎn)磁場，實現(xiàn)啟動和運行，適用于低轉(zhuǎn)速或恒速運行場合。電阻分相啟動單相異步電動機電動機通過電阻分相啟動，利用電阻的阻尼作用產(chǎn)生啟動轉(zhuǎn)矩，適用于輕載或空載啟動的場合。電容分相啟動單相異步電動機電動機采用電容分相啟動，利用電容的容性電流與主繞組感性電流的相位差產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，實現(xiàn)啟動和運行。單相異步電動機的種類串聯(lián)PTC調(diào)速通過在電路中串聯(lián)PTC元件（正溫度系數(shù)熱敏電阻），利用其阻值隨溫度變化的特性，實現(xiàn)電動機調(diào)速。溫度升高時，PTC元件阻值增大，電流減小，轉(zhuǎn)速降低。晶閘管調(diào)速利用晶閘管的開關(guān)特性，通過控制晶閘管的導通角來調(diào)節(jié)電動機的端電壓，實現(xiàn)調(diào)速。這種調(diào)速方式具有調(diào)速范圍廣、調(diào)節(jié)平滑等特點。串聯(lián)電抗調(diào)速通過在電路中串聯(lián)電抗器或電感線圈，利用其感抗作用減小電流，從而降低電動機轉(zhuǎn)速。這種調(diào)速方式適用于需要平滑調(diào)速或降低轉(zhuǎn)速的場合。繞組抽頭調(diào)速通過改變電動機繞組抽頭的接線方式，調(diào)整電動機的極數(shù)和電壓，從而實現(xiàn)調(diào)速。L型接線適用于低電壓高電流的場合，T型接線適用于高電壓低電流的場合。單相異步電動機調(diào)速控制單相異步電動機的啟動啟動過程關(guān)鍵，需克服靜摩擦與機械阻力，確保電動機順暢進入運行狀態(tài)。正反轉(zhuǎn)控制方法通過調(diào)整繞組連接或改變磁場方向，實現(xiàn)電動機的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)控制，滿足不同工作需求。單相異步電動機啟動與反轉(zhuǎn)控制故障排查遇到電源電壓正常但電動機不轉(zhuǎn)的情況，應(yīng)檢查電路、繞組及啟動裝置，確保無故障。故障處理接通電源后熔絲熔斷，應(yīng)立即檢查電路中是否存在短路或過載情況，及時排除故障。運行監(jiān)控運行時溫度過高，需檢查通風散熱情況，確保電動機在運行中不過熱，延長使用壽命。噪聲振動原因運行時噪聲大或振動過大，可能是機械故障或不平衡引起，需檢查并調(diào)整。絕緣性能維護絕緣性能下降導致外殼帶電，應(yīng)檢查絕緣材料及安裝環(huán)境，避免漏電事故發(fā)生。單相異步電動機典型故障處理0102030405單相異步電動機典型故障處理1.電源電壓正常，但通電后電動機不轉(zhuǎn)；2.接通電源后熔絲熔斷；3.運行時溫度過高；4.運行時噪聲大或振動過大；5.絕緣性能下降，外殼帶電。單相異步電動機典型故障處理1.電源電壓正常，但通電后電動機不轉(zhuǎn)2.接通電源后熔絲熔斷3.運行時溫度過高4.運行時噪聲大或振動過大5.絕緣性能下降，外殼帶電02直流電動機及其應(yīng)用《電機與電氣控制基礎(chǔ)》楊清德

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楊波主編直流電動機的基本結(jié)構(gòu)直流電動機由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，定子包括機座、電樞、電刷和換向器，而轉(zhuǎn)子則為旋轉(zhuǎn)的電樞。直流電動機出線端標記直流電動機出線端的標記見表2-5，遵循一定規(guī)則，便于維護人員快速識別和維修。直流電機的優(yōu)缺點直流電機控制性能佳、速度易調(diào)、技術(shù)成熟且成本低，但速度提升受限、電刷易故障、維修成本高。直流電機的種類及應(yīng)用直流電機分為他勵、并勵、串勵和復(fù)勵四種，每種電機都有其特定的應(yīng)用場景，如他勵電機常用于電力機車。直流電動機的結(jié)構(gòu)及種類01020304啟動需高轉(zhuǎn)矩、限流并簡穩(wěn)裝置，采用全壓、串電阻或降壓啟動方式。直流電動機的啟動直流電動機的制動方式多樣，包括機械制動和電氣制動（能耗、反接、回饋）。直流電動機的制動電樞串電阻、變電壓或調(diào)主磁通均可調(diào)節(jié)直流電動機速度，滿足不同工況需求。直流電動機的調(diào)速直流電動機的啟動、制動和調(diào)速010203直流電動機的使用與維護直流電動機的選用直流電動機的選用需根據(jù)具體應(yīng)用場景而定，不同類型的直流電動機適用于不同的設(shè)備和工作條件。直流電動機使用前的檢查使用直流電動機前，需檢查電壓、電流、轉(zhuǎn)向及機械部件運轉(zhuǎn)情況，確保電機正常運行。直流電動機的使用使用直流電動機時，需注意電壓電流匹配、啟動停止規(guī)范、防潮防塵等，確保電機安全高效運行。直流電動機的常見故障直流電動機常見故障包括不能啟動、轉(zhuǎn)速異常、電刷火花大、過熱冒煙及機座帶電等。伺服電動機的分類調(diào)速方式控制方式選用考慮因素電磁式直流伺服電動機通過定子勵磁繞組直流勵磁，而永磁式直流伺服電動機則采用永久磁鐵作為磁極，省去了勵磁繞組。常用的有：電樞中串入電阻調(diào)速、改變電樞電壓調(diào)速、改變電動機主磁通調(diào)速。電磁式和永磁式直流伺服電動機的控制方式包括電樞控制和磁場控制，通過改變電樞電壓或磁通來實現(xiàn)對電動機性能的調(diào)節(jié)。在選用直流伺服電動機時，需要考慮額定電壓、額定轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)速等關(guān)鍵參數(shù)，以確保電動機能夠滿足實際應(yīng)用的需求。直流伺服電動機03三相異步電動機及其應(yīng)用《電機與電氣控制基礎(chǔ)》楊清德

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楊波主編電動機的種類按轉(zhuǎn)速與頻率關(guān)系分：同步、異步；按結(jié)構(gòu)尺寸分：大型、中型、小型；按轉(zhuǎn)速分：恒轉(zhuǎn)速、調(diào)速、變速電動機；三相異步電動機的種類及結(jié)構(gòu)按機械特性分：普通籠型、深槽籠型、雙籠型、特殊雙籠型、繞線轉(zhuǎn)子型；按安裝結(jié)構(gòu)分：臥式、立式、帶底腳式、帶凸緣式；按工作額度分：斷續(xù)式、連續(xù)式、間歇性；按保護方法分：開啟式、防護式、封閉式、防爆式；按通風降溫分：自扇冷式、自冷式、他扇冷式、管道通風式；按絕緣等級分：E級、B級、F級、H級。三相交流異步電動機的結(jié)構(gòu)由定子和轉(zhuǎn)子組成。定子是固定部分，包含電磁鐵心和三相繞組；轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分，由鼠籠式導條和鐵心組成。三相異步電動機的種類及結(jié)構(gòu)三相異步電動機根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作，通過三相繞組中的電流相互作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，從而驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)磁場及其產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的速度與電源頻率f1和磁極對數(shù)p有關(guān)，公式為n1=60f1/p表示磁極轉(zhuǎn)速與電源頻率和磁極對數(shù)間的關(guān)系。旋轉(zhuǎn)磁場的速度旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向與繞組中電流的相序有關(guān)，即電流的相序決定了旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向。旋轉(zhuǎn)磁場的方向三相異步電機的工作原理轉(zhuǎn)差率是描述三相異步電動機運行狀態(tài)的重要參數(shù)，它表示轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場速度之間的差值與旋轉(zhuǎn)磁場速度之間的比值。轉(zhuǎn)差率三相異步電機具有發(fā)電機狀態(tài)、電動機狀態(tài)和電磁制動狀態(tài)三種運行狀態(tài)，可通過改變輸入電流或電壓來調(diào)整。三相異步電機的三種運行狀態(tài)三相異步電機的工作原理三相異步電動機的反轉(zhuǎn)控制通過調(diào)整電源相序來改變電動機的旋轉(zhuǎn)方向，具體操作是交換任意兩根電源線，即可實現(xiàn)電動機的反轉(zhuǎn)。三相異步電動機接法三相異步電動機的接法包括星形接法和三角形接法，星形接法是將三相繞組的末端連接在一起，首端分別接入三相電源。三相異步電動機的啟動控制啟動方式有兩種種。直接啟動簡單可靠，降壓啟動通過降低定子電壓來減小啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩，適用于大容量電動機。三相異步電動機的控制三相異步電動機的制動控制機械制動通過制動裝置使電動機迅速停止，電力制動包括反接制動和能耗制動，反接制動通過改變電源相序使電動機反轉(zhuǎn)制動。三相異步電動機的調(diào)速用接觸器控制的雙速電動機調(diào)速電路簡單可靠，用時間繼電器控制的雙速電動機電路可實現(xiàn)自動換速，變頻調(diào)速則通過改變電源頻率實現(xiàn)平滑調(diào)速。三相異步電動機的控制根據(jù)使用環(huán)境選擇合適的防護形式，如開啟式、防護式、封閉式或防爆式，以確保電動機的安全運行。根據(jù)負載特性和工作條件，選擇合適的電動機功率，避免過大或過小的功率導致運行效率低下或損壞電動機。根據(jù)工作需求選擇合適的轉(zhuǎn)速，確保滿足生產(chǎn)要求，同時避免因轉(zhuǎn)速不匹配導致的負載波動或機械應(yīng)力過大。考慮電動機的效率、噪音、振動等指標，選擇性能優(yōu)異的電動機，以提高生產(chǎn)效率和降低運維成本。三相異步電動機的選用防護形式的選用功率的選用轉(zhuǎn)速的選擇其他要求合閘后電動機無任何動靜可能原因是電源未接通或繞組斷路，應(yīng)檢查電源線和繞組連接。合閘后電動機不動，但有嗡嗡聲可能是電源電壓過低或繞組接地，應(yīng)檢查電源電壓和繞組絕緣。合閘后電動機不轉(zhuǎn)，但熔體立即熔斷可能是電路中存在短路故障，應(yīng)檢查電路和電動機繞組。三相異步電動機典型故障的處理啟動困難，啟動后轉(zhuǎn)速嚴重低于正常值檢查電源電壓、負載情況及傳動裝置，確保正常運行。三相空載電流嚴重不平衡三相空載電流過大三相異步電動機典型故障的處理檢查繞組連接和絕緣，可能存在斷路或短路故障，需修復(fù)。檢查電源電壓、繞組絕緣及機械部分，可能因電壓過高、絕緣損壞或機械摩擦導致。可能因軸承損壞、傳動部件松動或不平衡引起，需檢查并修復(fù)。運行中發(fā)生異響運行中振動劇烈軸承過熱檢查基礎(chǔ)螺栓、傳動部件和平衡狀態(tài)，可能因松動