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1、第第6 6章章 电动机电动机电机概述电机概述6.1三相异步电动机三相异步电动机6.2常用电动机常用电动机6.31 电机是实现能量转换或信号转换的电磁装置电机是实现能量转换或信号转换的电磁装置 种类种类种类种类:6.1 电电 机机 概概 述述 交流电机交流电机 直流电机直流电机同步电机同步电机异步电机异步电机单相单相三相三相单相单相三相三相电能电能 机械能机械能 (2)(2)控制电控制电控制电控制电机机机机 电动机电动机发电机发电机(1)(1)动力电机：动力电机：动力电机：动力电机：伺服电动机，测速发电机，自伺服电动机，测速发电机，自 整整 角角 机，机，步进电动机，旋转变压器，感应同步器。步进

2、电动机，旋转变压器，感应同步器。2大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系6.2 三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。组成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。电动机的外形电动机的外形电动机的外形电动机的外形6.2.1 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构3大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系一、定子一、定子三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕组组成。和定子绕组组成。基座基座 铁心铁心 定子绕组

3、定子绕组 端盖端盖 4大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系W2U2V2U1V1W1W2U2V2U1V1W1W2U2V2U1V1W1 接线柱的连接接线柱的连接 星形联结星形联结三角形联结三角形联结5大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系二、转子二、转子根据转子绕组结构的不同又分为笼型转子和根据转子绕组结构的不同又分为笼型转子和绕线型转子。绕线型转子。笼型转子笼型转子绕线型转子绕线型转子 转子铁心转子铁心 转轴转轴 6大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系异步电动机的结构异步电动机的结构 三相笼式异步电动机的部件图三相笼式异步电动机的部件图7大连理工大学电气工程系大连理工大学电

4、气工程系1.1.旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生一、旋转磁场一、旋转磁场三相三相(多相多相)绕组中流过三相绕组中流过三相(多相多相)电流。电流。U1U2V1V2W2W1U1 U2 通入通入 iU V1 V2 通通入入 iV W1 W2 通通入入 iW 6.2.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 tiiUiVOiW8大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系 t=0W2U1V2W1U2V1U1W2V1U2W1V2NS t=90NS tiiUiVOiW9大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系10大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系U1U2U

5、3U4V1V4V2V3W4W1W2W3每相绕组都用两个线圈串联组成：每相绕组都用两个线圈串联组成：形成的磁场则是两对磁极，形成的磁场则是两对磁极，即即 p=2 U1U2U3U4V1V2V3V4W1W2W3W4NSNSNSNSU1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3 t=0 t=9011大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系（二）工作原理（二）工作原理对称三相绕组对称三相绕组通入对称三相电流通入对称三相电流旋转磁场旋转磁场(磁场能量磁场能量)磁场切割磁场切割转子绕组转子绕组转子绕组中转子绕组中产生产生 e 和和 i转子绕组在磁场中转子绕组在磁场中受到电磁力的作用受到电磁力的作用转子

6、旋转起来转子旋转起来机械负载机械负载旋转起来旋转起来三相交流电能三相交流电能输出机械能量输出机械能量12大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系2.2.旋转磁场的转速旋转磁场的转速旋转磁场的转速旋转磁场的转速旋转磁场转速旋转磁场转速 n0 同步转速同步转速同步转速同步转速 p12 3456n0/(r/min)3000 1500 1000750600500 f=50 Hz 时，不同磁极对数时的同步转速如下：时，不同磁极对数时的同步转速如下：60 f1pn0=磁极对数为磁极对数为 p 时时 13大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系3.3.旋转磁场的转向旋转磁场的转向旋转磁场的转向旋转磁

7、场的转向旋转磁场的转向为：旋转磁场的转向为：U1V1W1与三相绕组中的三相电流的相序与三相绕组中的三相电流的相序 L1 L2 L3 一致一致L1 L2 L3L1 L2 L3n0n014大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系 电动机转速和旋转磁场同步转速的关系：电动机转速和旋转磁场同步转速的关系：n 与与 n0 方向一致。方向一致。n n0，4.转差率转差率:起动起动(堵转堵转)时时:n=0，s=1 理想空载时理想空载时:n=n0，s=0 正常工作时正常工作时:0 s 1 故称异步电动机或感应电动机故称异步电动机或感应电动机n0nn0s=15大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系6.

8、2.3 三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌数据 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132S6功功 率率 3 kW 频频 率率 50 Hz电电 压压 380 V 电电 流流 7.2 A 联联 结结 Y转转 速速 960 r/min 功率因数功率因数 0.76 绝缘等级绝缘等级 B1.1.型号型号型号型号 Y132S6Y系列异步机系列异步机机座中心高度机座中心高度机座长度代号机座长度代号 2p=6n0=1 000 r/min2.2.额定功率额定功率额定功率额定功率 PN PN=3 kW轴上输出机械功率的额定值轴上输出机械功率的额定值3.3.额定电压额定电压额定电压额定电压 UN

9、UN=380 V定子三相绕组应施加的线电压定子三相绕组应施加的线电压磁极数磁极数16大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系4.4.额定电流额定电流额定电流额定电流 IN IN=7.2 A 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132S6功功 率率 3 kW 频频 率率 50 Hz电电 压压 380 V 电电 流流 7.2 A 联联 结结 Y转转 速速 960 r/min 功率因数功率因数 0.76 绝缘等级绝缘等级 B定子三相绕组的额定线电流定子三相绕组的额定线电流6.6.额定转速额定转速额定转速额定转速 nN5.5.额定功率因数额定功率因数额定功率因数额定功率因数 N=cos NP

10、1N=3 UNIN cos NPN=NP1N=3 UNIN cos N N17大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132S6功功 率率 3 kW 频频 率率 50Hz电电 压压 380 V 电电 流流 7.2 A 联联 结结 Y转转 速速 960r/min 功率因数功率因数 0.76 绝缘等级绝缘等级 B7.7.绝缘等级绝缘等级指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为为A、E、B、F、H五级，五级，A级最低级最低(105(105C)C)，H级最高级最高(180(180C)C)。18大连理工大学电气工程

11、系大连理工大学电气工程系6.2.4 三相异步电动的起动、调速和制动三相异步电动的起动、调速和制动 电动机在刚接通电源时，n=0，s=1。此时对应的电磁转矩叫起动转矩TS，定子的线电流叫起动电流IS。起动状态时说明了电动机的起动能力，应有TSTL，否则无法起转；同时需要注意的是起动电流，直接启动时，启动电流远大于额定电流。KC 起动电流倍数,KS 起动转矩倍数Y系列三相异步电动机的系列三相异步电动机的KS=1.62.2，KC=5.57.0。19三相异步电动机的调速调速就是在一定的负载下，根据生产的需要人为的改变电动机的转速。调速的方法有变频调速、变极调速和改变转差率调速等。变频调速变频调速可以实

12、现无极调速，其调速范围大、平滑性好、适用面广。但其需要一套专门的变频设备，价格较高。变极调速变极调速通过改变磁极对数调速，通常用改变定子绕组接线的方式实现。实现有极调速，磁极对数只能成整数倍地变化，无法做到平滑调速。变压调速变压调速是通过改变定子电压调速。转矩与电压的平方成正比，电压下降时，转矩成平方下降，因此只适用于轻载的设备。20三相异步电动机的制动制动是指使电动机减速其或迅速停转的设施。可以采用机械抱闸、反接制动、能耗制动等。机械抱闸机械抱闸是使用机械刹车设备使电动机停转。反接制动反接制动是指停车时，将电动机接电源的任意两相反接，使电动机产生的旋转磁场方向与原来的旋转方向相反，以达制动的

13、目的。此时虽然制动转矩大，制动效果好，但会产生大量热量。能耗制动能耗制动是停车时，断开交流电源，将任意两相接到直流电源上，产生制动转矩。能耗制动能量消耗小，制动平稳，无冲击，但需要直流电源，216.3 常用电动机常用电动机 6.3.16.3.1单相异步电动机单相异步电动机单相异步电动机单相异步电动机的定子绕组是单相绕组，转子是笼型。家居环境中的电风扇和洗衣机使用的是单相异步电动机。22大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系6.3.2 直流电动机直流电动机 由直流电源供电的电动机称为直流电动机直流电动机。电动机中的磁极磁极可以由直流电流通过绕在磁极铁心上的励磁绕组产生，也可以使用永久磁铁永

14、久磁铁产生所需要的磁场。直流电机的转子通常称为电枢，电枢绕组嵌放在转子的铁心槽内。通过两个彼此绝缘铜片和电刷接到直流电源上。23大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系6.3.3 交流伺服电动机交流伺服电动机 伺服电动机伺服电动机又称执行电动机，是一种控制电机，在自动控制系统中用作执行元件，将输入的电压信号变换为输出的转角或转速。24大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系6.3.4 6.3.4 步进电动机步进电动机步进电动机步进电动机也是一种控制电机，可以将脉冲信号变换成转角或转速。步进电动机的转角与输入脉冲数成正比，其转速与电脉冲频率成正比，因此不受电压、负载以及环境条件变化的影响，在脉冲技术和数字控制系统中应用广泛。步进电机是有较高的定位精度、无位置累积误差的电机，而且有驱动电流小、功耗低、效率高、无刷、转矩体积比大和成本低等优点。25大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系