【教学课件】第4章电动机.ppt
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1、跳转到第一页电工电子技术基础电工电子技术基础跳转到第一页n n三相异步电动机的转动原理三相异步电动机的转动原理n n三相异步电动机使用方法三相异步电动机使用方法n n三相异步电动机的运行和控制方法三相异步电动机的运行和控制方法n n三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性n n单相异步电动机的转动原理单相异步电动机的转动原理n n直流电动机的转动原理直流电动机的转动原理学习要点学习要点第第4章章 电动机电动机跳转到第一页第第4章章 电动机电动机n n4.1 三相异步电动机的结构及转动原理三相异步电动机的结构及转动原理n n4.2 三相异步电动机的电磁转矩和机械特性三相异步电动机的电磁转
2、矩和机械特性n4.3 三相异步电动机的运行与控制三相异步电动机的运行与控制n4.4 三相异步电动机的选择与使用三相异步电动机的选择与使用n4.5 单相异步电动机单相异步电动机n4.6 直流电动机直流电动机跳转到第一页4.1 三相异步电动机的结三相异步电动机的结构及转动原理构及转动原理4.1.1 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构三相异步电动机由定子和转子构成。定子和转三相异步电动机由定子和转子构成。定子和转子都有铁心和绕组。定子的三相绕组为子都有铁心和绕组。定子的三相绕组为AX、BY、CZ。转子分为鼠笼式和绕线式两种结构。转子分为鼠笼式和绕线式两种结构。鼠笼式转子绕组有铜条和铸铝两种形式
3、。绕线鼠笼式转子绕组有铜条和铸铝两种形式。绕线式转子绕组的形式与定子绕组基本相同,式转子绕组的形式与定子绕组基本相同,3个个绕组的末端连接在一起构成星形连接,绕组的末端连接在一起构成星形连接,3个始个始端连接在端连接在3个铜集电环上,起动变阻器和调速个铜集电环上,起动变阻器和调速变阻器通过电刷与集电环和转子绕组相连接。变阻器通过电刷与集电环和转子绕组相连接。跳转到第一页4.1.2 旋转磁场的产生旋转磁场的产生 把三相定子绕组接成星形接到对称把三相定子绕组接成星形接到对称三相电源,定子绕组中便有对称三相电三相电源,定子绕组中便有对称三相电流流过。流流过。跳转到第一页跳转到第一页结论结论:(1)在
4、在对对称称的的三三相相绕绕组组中中通通入入三三相相电电流流,可可以产生在空间旋转的合成磁场。以产生在空间旋转的合成磁场。(2)磁磁场场旋旋转转方方向向与与电电流流相相序序一一致致。电电流流相相序序为为A-B-C时时磁磁场场顺顺时时针针方方向向旋旋转转;电电流流相相序序为为A-C-B时磁场逆时针方向旋转。时磁场逆时针方向旋转。(3)磁磁场场转转速速(同同步步转转速速)与与电电流流频频率率有有关关,改改变变电电流流频频率率可可以以改改变变磁磁场场转转速速。对对两两极极(一一对对磁磁极极)磁磁场场,电电流流变变化化一一周周,则则磁磁场场旋旋转转一一周。同步转速周。同步转速no与磁场磁极对数与磁场磁极
5、对数p的关系为:的关系为:跳转到第一页4.1.3 三相异步电动机的转动原理三相异步电动机的转动原理 静静止止的的转转子子与与旋旋转转磁磁场场之之间间有有相相对对运运动动,在在转转子子导导体体中中产产生生感感应应电电动动势势,并并在在形形成成闭闭合合回回路路的的转转子子导导体体中中产产生生感感应应电电流流,其其方方向向用用右右手手定定则则判判定定。转转子子电电流流在在旋旋转转磁磁场场中中受受到到磁磁场场力力F的的作作用用,F的的方方向向用用左左手手定定则则判判定定。电电磁磁力力在在转转轴轴上上形形成成电电磁磁转转矩矩。电电磁磁转转矩矩的的方方向向与旋转磁场的方向一致。与旋转磁场的方向一致。跳转到
6、第一页 电电动动机机在在正正常常运运转转时时,其其转转速速n总总是是稍稍低低于于同同步步转转速速no,因因而而称称为为异异步步电电动动机机。又又因因为为产产生生电电磁磁转转矩矩的的电电流流是是电电磁磁感感应应所所产产生生的的,所以也称为所以也称为感应电动机感应电动机。异异步步电电动动机机同同步步转转速速和和转转子子转转速速的的差差值值与与同步转速之比称为同步转速之比称为转差率转差率,用,用s表示,即:表示,即:转差率是异步电动机的一个重要参数。转差率是异步电动机的一个重要参数。异步电动机在额定负载下运行时的转差率约异步电动机在额定负载下运行时的转差率约为为1%9%。跳转到第一页跳转到第一页4.
7、2 三相异步电动机的三相异步电动机的电磁转矩和机械特性电磁转矩和机械特性4.2.1 三相异步电动机的电路分析三相异步电动机的电路分析1定子电路分析定子电路分析忽略忽略R1和和X1上的压降,则:上的压降,则:跳转到第一页2转子电路分析转子电路分析跳转到第一页跳转到第一页4.2.2 三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩跳转到第一页4.2.3 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性1起动转矩起动转矩电动机刚起动(电动机刚起动(n=0,s=1)时的转矩称为时的转矩称为起动起动转矩转矩。跳转到第一页2额定转矩额定转矩 电动机在额定负载下工作时的电磁电动机在额定负载下工作时的电磁转矩
8、称为转矩称为额定转矩额定转矩,忽略空载损耗转矩,忽略空载损耗转矩,则额定转矩等于机械负载转矩。则额定转矩等于机械负载转矩。式中式中PN是电动机的额定功率,单位是电动机的额定功率,单位为为kW;nN是电动机的额定转速,单位是是电动机的额定转速,单位是r/min。跳转到第一页跳转到第一页3最大转矩最大转矩跳转到第一页4.3 三相异步电动机的三相异步电动机的运行与控制运行与控制4.3.1 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动1直接起动直接起动直接起动是利用闸刀开关或接触器将电动机直直接起动是利用闸刀开关或接触器将电动机直接接到额定电压上的起动方式,又叫全压起动。接接到额定电压上的起动方式,又叫全
9、压起动。优点优点:起动简单。:起动简单。缺点缺点:起动电流较大,将使线路电压下降,影:起动电流较大,将使线路电压下降,影响负载正常工作。响负载正常工作。适用范围适用范围:电动机容量在:电动机容量在10kW以下,并且小以下,并且小于供电变压器容量的于供电变压器容量的20。跳转到第一页2降压起动降压起动Y-换换接接起起动动:在在起起动动时时将将定定子子绕绕组组连连接接成成星星形形,通通电电后后电电动动机机运运转转,当当转转速速升升高高到到接接近近额定转速时再换接成三角形。额定转速时再换接成三角形。适适用用范范围围:正正常常运运行行时时定定子子绕绕组组是是三三角角形形连连接接,且且每每相相绕绕组组都
10、有两个引出端子的电动机。都有两个引出端子的电动机。优优点点:起起动动电电流流为为全全压压起起动动时时的的13。缺缺点点:起起动动转转矩矩均均为为全全压压起起动动时的时的13。跳转到第一页自耦降压起动自耦降压起动:利用:利用三相自耦变压器将电三相自耦变压器将电动机在起动过程中的动机在起动过程中的端电压降低,以达到端电压降低,以达到减小起动电流的目的。减小起动电流的目的。自耦变压器备有自耦变压器备有40、60、80等多种抽等多种抽头,使用时要根据电头,使用时要根据电动机起动转矩的要求动机起动转矩的要求具体选择。具体选择。跳转到第一页绕线式异步电动机转子绕组串入附加电阻绕线式异步电动机转子绕组串入附
11、加电阻后,既可以降低起动电流,又可以增大起后,既可以降低起动电流,又可以增大起动转矩。动转矩。跳转到第一页4.3.2 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速三相异步电动机的转速:三相异步电动机的转速:1变极调速变极调速通过改变电动机的定子绕组所形成的磁通过改变电动机的定子绕组所形成的磁极对数极对数p来调速。因磁极对数只能是按来调速。因磁极对数只能是按1、2、3、的规律变化,所以用这种方、的规律变化,所以用这种方法调速,电动机的转速不能连续、平滑法调速,电动机的转速不能连续、平滑地进行调节。地进行调节。跳转到第一页2变频调速变频调速通过变频器把频率为通过变频器把频率为50Hz工频的三相交流电工
12、频的三相交流电源变换成为频率和电压均可调节的三相交流源变换成为频率和电压均可调节的三相交流电源,然后供给三相异步电动机,从而使电电源,然后供给三相异步电动机,从而使电动机的速度得到调节。变频调速属于无级调动机的速度得到调节。变频调速属于无级调速,具有机械特性曲线较硬的特点。速,具有机械特性曲线较硬的特点。3变转差率调速变转差率调速通过改变转子绕组中串接调速电阻的大小来通过改变转子绕组中串接调速电阻的大小来调整转差率实现平滑调速的,又称为变阻调调整转差率实现平滑调速的,又称为变阻调速。调速电阻的接法与起动电阻相同。这种速。调速电阻的接法与起动电阻相同。这种方法只适用于绕线式异步电动机。方法只适用
13、于绕线式异步电动机。跳转到第一页4.3.3 三相异步电动机的反转三相异步电动机的反转因为三相异步电动机的转动方向是由旋转因为三相异步电动机的转动方向是由旋转磁场的方向决定的,而旋转磁场的转向取磁场的方向决定的,而旋转磁场的转向取决于定子绕组中通入三相电流的相序。因决于定子绕组中通入三相电流的相序。因此,要改变三相异步电动机的转动方向非此,要改变三相异步电动机的转动方向非常容易,只要将电动机三相供电电源中的常容易,只要将电动机三相供电电源中的任意两相对调,这时接到电动机定子绕组任意两相对调,这时接到电动机定子绕组的电流相序被改变,旋转磁场的方向也被的电流相序被改变,旋转磁场的方向也被改变,电动机
14、就实现了反转。改变,电动机就实现了反转。跳转到第一页4.3.4 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动1能耗制动能耗制动电电动动机机定定子子绕绕组组切切断断三三相相电电源源后后迅迅速速接接通通直直流流电电源源。感感应应电电流流与与直直流流电电产产生生的的固固定定磁磁场场相相互互作作用用,产产生生的的电电磁磁转转矩矩方方向向与与电电动动机机转转子转动方向相反,起到制动作用。子转动方向相反,起到制动作用。特特点点:是是制制动动准准确确、平平稳稳,但但需需要要额额外外的的直直流电源。流电源。跳转到第一页2反接制动反接制动电电动动机机停停车车时时将将三三相相电电源源中中的的任任意意两两相相对对调调,
15、使使电电动动机机产产生生的的旋旋转转磁磁场场改改变变方方向向,电电磁磁转转矩矩方向也随之改变,成为制动转矩。方向也随之改变,成为制动转矩。注注意意:当当电电动动机机转转速速接接近近为为零零时时,要要及及时时断断开开电源防止电动机反转。电源防止电动机反转。特特点点:简简单单,制制动动效效果果好好,但但由由于于反反接接时时旋旋转转磁磁场场与与转转子子间间的的相相对对运运动动加加快快,因因而而电电流流较较大大。对对于于功功率率较较大大的的电电动动机机制制动动时时必必须须在在定定子子电电路路(鼠鼠笼笼式式)或或转转子子电电路路(绕绕线线式式)中中接接入入电电阻阻,用以限制电流。用以限制电流。跳转到第一
16、页跳转到第一页3发电反馈制动发电反馈制动电动机转速超过旋转磁场电动机转速超过旋转磁场的转速时,电磁转矩的方的转速时,电磁转矩的方向与转子的运动方向相反,向与转子的运动方向相反,从而限制转子的转速,起从而限制转子的转速,起到了制动作用。因为当转到了制动作用。因为当转子转速大于旋转磁场的转子转速大于旋转磁场的转速时,有电能从电动机的速时,有电能从电动机的定子返回给电源,实际上定子返回给电源,实际上这时电动机已经转入发电这时电动机已经转入发电机运行,所以这种制动称机运行,所以这种制动称为发电反馈制动。为发电反馈制动。跳转到第一页4.4.1 三相异步电动机的铭牌三相异步电动机的铭牌4.4 三相异步电动
17、机的三相异步电动机的选择与使用选择与使用型号型号:跳转到第一页功率功率:电动机在铭牌规定条件下正常工作时转电动机在铭牌规定条件下正常工作时转轴上输出的机械功率,称为额定功率或容量。轴上输出的机械功率,称为额定功率或容量。电压电压:电动机的额定线电压。:电动机的额定线电压。电流电流:电动机在额定状态下运行时的线电流。:电动机在额定状态下运行时的线电流。频率频率:电动机所接交流电源的频率。:电动机所接交流电源的频率。转速转速:额定转速。:额定转速。接线方法接线方法:跳转到第一页4.4.2 三相异步电动机的选择三相异步电动机的选择跳转到第一页4.4.3 电动机的安装与接地电动机的安装与接地跳转到第一
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