第4章 电动机优秀课件.ppt
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1、第第4章章 电动机电动机第1页,本讲稿共50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 电动机电动机第2页,本讲稿共50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第3页,本讲稿共50页4.1 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构及转动原理及转动原理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。定子和转子都有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。定子的三相绕组为铁心和绕组。定子的三相绕组为AX、BY、CZ。转。转子分为鼠笼式和绕线式两种结构。鼠笼式转子绕组有子分为鼠笼式和绕线式两种结构。鼠笼式
3、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,绕组基本相同,3个绕组的末端连接在一起构成星形个绕组的末端连接在一起构成星形连接,连接,3个始端连接在个始端连接在3个铜集电环上,起动变阻器和个铜集电环上,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。调速变阻器通过电刷与集电环和转子绕组相连接。第4页,本讲稿共50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三相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流流过。电源,定子绕组中便有对称三相电流流过。第5页,本讲稿共50
4、页第6页,本讲稿共50页结论结论:(1)在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,可可以以产产生在空间旋转的合成磁场。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周。同同
5、步步转转速速no与与磁磁场场磁极对数磁极对数p的关系为:的关系为:第7页,本讲稿共50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
6、与与旋转磁场的方向一致。旋转磁场的方向一致。第8页,本讲稿共50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,所所以以也也称称为为感应电动机感应电动机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。异步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
7、运行时的转差率约为电动机在额定负载下运行时的转差率约为1%9%。第9页,本讲稿共50页第10页,本讲稿共50页4.2 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:第11页,本讲稿共50页2转子电路分析转子电路分析第12页,本讲稿共50页第13页,本讲稿共50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第14页,本讲稿共50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
8、刚起动(n=0,s=1)时的转矩称为)时的转矩称为起动转起动转矩矩。第15页,本讲稿共50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转矩称电动机在额定负载下工作时的电磁转矩称为为额定转矩额定转矩额定转矩额定转矩,忽略空载损耗转矩,则额定转矩,忽略空载损耗转矩,则额定转矩等于机械负载转矩。等于机械负载转矩。式中式中PN是电动机的额定功率,单位为是电动机的额定功率,单位为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。第16页,本讲稿共50页第17页,本讲稿共50页3最大转矩最大转矩第18页,本讲稿共50页4.3 三相异步电动机的运三相异步电动机的运行与控制行与
9、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接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。接到额定电压上的起动方式,又叫全压起动。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,影响负:起动电流较大,将使线路电压下降,影响负载正常工作。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,并且小于供以下,并且小于供电变压器容量的电变压器容量的20。第19页,本讲稿共50页2降压起动降压起动Y-Y-换换换换接接接接起起起起动动动动:在在起起动动时时
10、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额定定转转速速时时再再换换接成三角形。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都有有两个引出端子的电动机。两个引出端子的电动机。优优优优点点点点: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时的的13。第20页,本讲稿共50页自耦降压起动自耦降压起动:利用三:利用三相自耦变压器将电动机相自耦变压器将电动机在起动过程中的端电压在起动过程中的端电压降低,以达到
11、减小起动降低,以达到减小起动电流的目的。自耦变压电流的目的。自耦变压器备有器备有40、60、80等多种抽头,使用时等多种抽头,使用时要根据电动机起动转矩要根据电动机起动转矩的要求具体选择。的要求具体选择。第21页,本讲稿共50页绕线式异步电动机转子绕组串入附加电阻后,绕线式异步电动机转子绕组串入附加电阻后,既可以降低起动电流,又可以增大起动转矩。既可以降低起动电流,又可以增大起动转矩。第22页,本讲稿共50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极对通过改变电动机的定子绕组所形成的磁极
12、对数数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,所以用这种方法调速,电、的规律变化,所以用这种方法调速,电动机的转速不能连续、平滑地进行调节。动机的转速不能连续、平滑地进行调节。第23页,本讲稿共50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工频的三相交流电源变换工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电源,然后供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,从而使电动机的速度得到调节。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速,具有机械特性曲线较硬的变频调速属于无级调速,具有机械特
13、性曲线较硬的特点。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调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,又称为变阻调速。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。这种方法只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。适用于绕线式异步电动机。第24页,本讲稿共50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磁场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决于定子的方向决定的,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。
14、因此,要改变三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常容易,只要将电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任意两相对调,这时接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的电流相序被改变,旋转磁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改变,电动机就实现了反转。场的方向也被改变,电动机就实现了反转。第25页,本讲稿共50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
15、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子转转动动方方向向相相反反,起起到到制动作用。制动作用。特点特点特点特点:是制动准确、平稳,但需要额外的直流电源。:是制动准确、平稳,但需要额外的直流电源。第26页,本讲稿共50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,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方向向也也随随之之改改变,成为制动转矩。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电源防止电动机反转
16、。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,用用以以限制电流。限制电流。第27页,本讲稿共50页第28页,本讲稿共50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的电动机转速超过旋转磁场的转速时,电磁转矩的方向与转速时,电磁转矩的方向与转子的运动方向相反,从而转子的运动方向相反,从而限制转子的转速,起到了制限
17、制转子的转速,起到了制动作用。因为当转子转速大动作用。因为当转子转速大于旋转磁场的转速时,有电于旋转磁场的转速时,有电能从电动机的定子返回给电能从电动机的定子返回给电源,实际上这时电动机已经源,实际上这时电动机已经转入发电机运行,所以这种转入发电机运行,所以这种制动称为发电反馈制动。制动称为发电反馈制动。第29页,本讲稿共50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 三相异步电动机的选三相异步电动机的选择与使用择与使用型号型号:第30页,本讲稿共50页功率功率:电动机在铭牌规定条件下正常工作时转轴上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。输
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