【电工】第6章电动机.ppt

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1、1电工与电子技术电工与电子技术21了解三相异步电动机的构造与转动原理，理解了解三相异步电动机的构造与转动原理，理解旋转磁场旋转磁场的特性。的特性。2了解定子电路和转子电路中的电压、电流关系。了解定子电路和转子电路中的电压、电流关系。3重点掌握电动机重点掌握电动机电磁转矩和机械特性电磁转矩和机械特性。4了解异步电动机的起动、调速、反转、制动原了解异步电动机的起动、调速、反转、制动原理和方法。理和方法。5理解异步电动机的理解异步电动机的铭牌数据铭牌数据。6了解单相异步电动机构造与工作原理。了解单相异步电动机构造与工作原理。教学基本要求教学基本要求36.1 6.1 电机概述及其结构电机概述及其结构发

2、电机发电机将机械能转换为电能；将机械能转换为电能；将电能转换为机械能。将电能转换为机械能。电动机电动机电机：实现能量转换或信号转换的电磁装置电机：实现能量转换或信号转换的电磁装置（动力电机）（动力电机）（控制电机）（控制电机）转子定子壳体4 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6.1 6.1 电机概述及其结构电机概述及其结构56.2 6.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理1.1.二极旋转磁场二极旋转磁场二极旋转磁场二极旋转磁场一、旋转磁场一、旋转磁场旋转磁场由三相电流通过三相旋转磁场由三相电流通过三相对称对称绕组产生。绕组产生。对称：对称：三相对称负载三相对称

3、负载空间对称分布空间对称分布旋转磁场是三相异步电动机工作的基础。旋转磁场是三相异步电动机工作的基础。电机是利用电与磁的相互转化和相互作用制成的电机是利用电与磁的相互转化和相互作用制成的。6返回返回二二极极旋旋转转磁磁场场6.2 6.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理一、旋转磁场一、旋转磁场t=0i1=0，U1，U2端端电电流流为为零零i2为负为负，V1端流出，端流出，V2端流入端流入i3为为正，正，W1端流入，端流入，W2端流出端流出t=60i1为为正，正，U1端流入，端流入，U2端流出端流出i2为负为负，V1端流出，端流出，V2端流入端流入i3=0，W1，W2端端电电流流为

4、为零零72.2.四极旋转磁场四极旋转磁场四极旋转磁场四极旋转磁场一、旋转磁场一、旋转磁场t=0i1=0，U1,U2,U3,U4端端电电流流为为零零i2为负为负,V1,V3端流出端流出,V2,V4端流入端流入i3为为正正,W1,W3端流入端流入,W2,W4端流端流出出82.2.四极旋转磁场四极旋转磁场四极旋转磁场四极旋转磁场一、旋转磁场一、旋转磁场t=90i1为为正正,U1,U3端流入端流入,U2,U3端流出端流出i2为负为负,V1,V3端流出端流出,V2,V4端流入端流入i3为负为负,W1,W3端流出端流出,W2,W4端流端流入入96.2 6.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原

5、理一、旋转磁场一、旋转磁场3.3.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10电流变化一周电流变化一周 旋转磁场转一圈旋转磁场转一圈电流每秒钟变化电流每秒钟变化 50 周周 旋转磁场转旋转磁场转 50 圈圈 旋转磁场转旋转磁场转 3000 圈圈电流每分钟变化电流每分钟变化(5060)周周p=1 时：时：电流变化一周电流变化一周 旋转磁场转半圈旋转磁场转半圈电流每秒钟变化电流每秒钟变化 50 周周 旋转磁场转旋转磁场转 25 圈圈 旋转磁场转旋转磁场转 1500 圈圈电流每分钟变化电流每分钟变化(2560)周周p=2 时：时：6.2 6.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机

6、的工作原理一、旋转磁场一、旋转磁场3.3.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11 在在t=0到到90期间，两极旋转磁场旋转了期间，两极旋转磁场旋转了90，而四极旋，而四极旋转磁场转磁场旋转了旋转了45。磁场的磁极数（极对数。磁场的磁极数（极对数p）越多，旋转）越多，旋转磁场的转速磁场的转速n0（称为（称为同步转速同步转速）越低。规律是：）越低。规律是：p12 3456n0/(r/min)300015001000750600500 f 1=50 Hz 时时,不同极对数（不同极对数（p）时的同步转速）时的同步转速n0如下如下:6.2 6.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电

7、动机的工作原理一、旋转磁场一、旋转磁场3.3.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其中，其中，f 1为定子电流的频率为定子电流的频率12旋转方向：取决于三相电流的相序。旋转方向：取决于三相电流的相序。4.4.旋转磁场的转向旋转磁场的转向旋转磁场的转向旋转磁场的转向旋转磁场是沿着：旋转磁场是沿着：U1V1W1U1U2V1V2W2W1i1i2L1L2L3U1U2V1V2W1W2i3i1i2ImOti3i1U1，i2V1，i3W16.2 6.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理一、旋转磁场一、旋转磁场13旋转磁场是沿着：旋转磁场是沿着：U1W1V1U1U2V1V2

8、W2W1L1L2L3U1U2V1V2W1W2i2i1i3i1U1，i2W1，i3V1任意对调两根电源进线，磁场反转。任意对调两根电源进线，磁场反转。6.2 6.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理一、旋转磁场一、旋转磁场4.4.旋转磁场的转向旋转磁场的转向旋转磁场的转向旋转磁场的转向14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

9、能三相交流电能输出机械能量输出机械能量6.2 6.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理二、工作原理二、工作原理151.1.电磁转矩的产生电磁转矩的产生电磁转矩的产生电磁转矩的产生转子绕组（铜条）切割旋转磁场转子绕组（铜条）切割旋转磁场产生感应电流产生感应电流 用右手定则判断电流的方向用右手定则判断电流的方向电流在磁场中受力电流在磁场中受力 用左手定则判断力的方向用左手定则判断力的方向 工作原理示意图工作原理示意图6.2 6.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理二、工作原理二、工作原理2.2.转子转速转子转速转子转速转子转速n n 小于磁场同步转速小于磁场同步转速

10、小于磁场同步转速小于磁场同步转速 n n 0n T，则转子转速降低，转子切割旋转磁场的速度增大，则转子转速降低，转子切割旋转磁场的速度增大，转子电流增大，转子转矩增大，达到与负载转矩的平衡。转子电流增大，转子转矩增大，达到与负载转矩的平衡。NMNMSS32T=kTsR2U1p2R22+(sX2)2 一、固有特性一、固有特性转矩特性转矩特性 返返 回回6.5 6.5 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性转矩与转差率之间的关系：转矩与转差率之间的关系：机械特性机械特性2.2.临界状态（最大转矩状态）临界状态（最大转矩状态）临界状态（最大转矩状态）临界状态（最大转矩状态）临界转差率临界转

11、差率sM可由转矩公式对转差率可由转矩公式对转差率s求求导数得到导数得到,导数导数=0。将将sM代入转矩公式就能求得最大转矩代入转矩公式就能求得最大转矩TM三相异步电动机可以短时过载运行，三相异步电动机可以短时过载运行，过载时过载时TN TL TM,这时转子不转动，转子这时转子不转动，转子电流很大，时间一长，会烧坏电机。电流很大，时间一长，会烧坏电机。过载系数过载系数KM,通常为通常为22.2。SSNMNM33T=kTsR2U1p2R22+(sX2)2 一、固有特性一、固有特性转矩特性转矩特性 返返 回回6.5 6.5 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性转矩与转差率之间的关系：转矩

12、与转差率之间的关系：机械特性机械特性3.3.起动状态起动状态起动状态起动状态起动转矩必须大于负载转矩，起动转矩必须大于负载转矩，TSTL起动转矩与额定转矩的比值起动转矩与额定转矩的比值Ks一般为一般为1.62.2起动电流与额定电流的比值起动电流与额定电流的比值Kc一般为一般为5.57在转矩公式中，当在转矩公式中，当s=1时，就能求得起动转矩的计算公式：时，就能求得起动转矩的计算公式：SSNMNM34返返 回回6.5 6.5 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性解：解：解：解：(1)(1)(2)(2)(3)(3)例题例题例例6.5.1：某三相异步电动机，额定功率某三相异步电动机，额定

13、功率PN=45kW，额定，额定转速转速nN=2 970r/min，KM=2.2，KS=2.0。若。若TL=200N.m，试，试问能否带此负载问能否带此负载:(1)长期运行；长期运行；(2)短时运行；短时运行；(3)直接起动。直接起动。由于由于TN TL，故可以带负载短时运行。，故可以带负载短时运行。由于由于TSTL，故可以带负载直接起动。，故可以带负载直接起动。351.1.降低定子电压降低定子电压降低定子电压降低定子电压U U1 1时的人为特性时的人为特性时的人为特性时的人为特性6.5 6.5 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性二、人为特性二、人为特性转矩特性转矩特性 机械特性机

14、械特性由最大转矩的计算公式和起动转矩的计算公式，降低定由最大转矩的计算公式和起动转矩的计算公式，降低定子电压子电压U U1 1时，三相异步电动机的最大转矩时，三相异步电动机的最大转矩时，三相异步电动机的最大转矩时，三相异步电动机的最大转矩T TMM和起动转矩和起动转矩T TS S都要减小。都要减小。362.2.增加转子电阻增加转子电阻增加转子电阻增加转子电阻R2时的人为特性时的人为特性时的人为特性时的人为特性机械特性机械特性转子电阻转子电阻R2增加时，最大转矩增加时，最大转矩TM不变不变转子电阻转子电阻R2增加时，临界增加时，临界sM增大增大转子电阻转子电阻R2增加时，起动转矩增加时，起动转矩

15、T TS随之变化。随之变化。6.5 6.5 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性二、人为特性二、人为特性-8-8转矩特性转矩特性 37 异步机的起动特性：异步机的起动特性：起动电流大起动电流大:IS=KC IN=（57）IN 起动转矩小起动转矩小:TS=KSTN=（1.62.2）TN 影响：影响：频繁起动时造成热量积累频繁起动时造成热量积累,易使电动机过热。易使电动机过热。大电流使电网电压降低，影响其它负载工作。大电流使电网电压降低，影响其它负载工作。6.6 6.6 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 良好的起动性能良好的起动性能:起动电流小起动电流小 起动转矩大起动转矩大3

16、8鼠笼式异步电动机的起动鼠笼式异步电动机的起动1.1.直接起动（全压起动）直接起动（全压起动）直接起动（全压起动）直接起动（全压起动）(a)小容量的电动机（二三十千瓦以下）；小容量的电动机（二三十千瓦以下）；(b)电源容量足够大时。电源容量足够大时。2.2.减压起动减压起动减压起动减压起动(a)Y 减压减压起动：起动：适用于：正常运行为适用于：正常运行为联结联结的电动机。的电动机。起起动动时时运运行行时时UVWUNI1LYUVWUNI1L6.6 6.6 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 39设：定子每相阻抗为设：定子每相阻抗为 Z，Y接起动的起动转矩：接起动的起动转矩：Y接起动的起动电

17、流：接起动的起动电流：Y 起起动动起起动动Y 起起 动动与与全压起动全压起动时起动电流和起动转矩比较时起动电流和起动转矩比较UVWUNI1LYUVWUNI1L6.6 6.6 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 鼠笼式异步电动机的起动鼠笼式异步电动机的起动：电源电压：电源电压40 Y 减压减压起动的特点：起动的特点：(1)电源电压不变，定子绕组接法改变；电源电压不变，定子绕组接法改变；(2)降压比为降压比为 。TsYTL，适用于轻载或空载起动适用于轻载或空载起动 否则不能采用此法。否则不能采用此法。Y 减压减压起动的使用条件：起动的使用条件：6.6 6.6 三相异步电动机的起动三相异步电动

18、机的起动 鼠笼式异步电动机的起动鼠笼式异步电动机的起动41例例1:1)解解:一台一台Y225M-4型的三相异步电动机，定子型的三相异步电动机，定子绕组绕组型联结，其额定数据为：型联结，其额定数据为：PN=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cos N=0.88，KC =7.0,Ks=1.9，KM=2.2求：求：1)1)额定电流额定电流IN?2)?2)额定转差率额定转差率sN?3)3)额定转矩额定转矩TN 、最大转矩最大转矩TM 和起动转矩和起动转矩TS。6.6 6.6 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 例题例题42 2）由由nN=1480r/min，可知

19、，可知 p=2（四极电动机四极电动机）3）6.6 6.6 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 例题例题43解解：在在上例中上例中(1 1)如果负载转矩为如果负载转矩为 510.2Nm,试问在试问在U=UN 和和U=0.9UN两种情况下电动机能否起动？（两种情况下电动机能否起动？（2 2）采）采用用Y-换接起动时，求起动电流和起动转矩。换接起动时，求起动电流和起动转矩。（3 3）当当负载转矩为额定转矩的负载转矩为额定转矩的80%和和50%时，电动机能否时，电动机能否Y-Y-换接起动？换接起动？(1)在在U=UN时时 TS=551.8Nm 510.2 N.m 不能起动不能起动 (2)IS =

20、KCIN=7 84.2=589.4 A 在在U=0.9UN 时时能起动能起动例例2:例题例题44在在80%额定负载时额定负载时在在50%额定负载时额定负载时可以起动可以起动(3)不能起动不能起动例题例题45图片0 柴油发电机返回返回46图片1上一页上一页下一页下一页返返 回回47图片2上一页上一页下一页下一页返返 回回48图片3A 齿轮减速三相异步电动机上一页上一页下一页下一页返返 回回49图片3B 防爆式上一页上一页下一页下一页返返 回回50图片4 绕线式异步机上一页上一页下一页下一页返返 回回51鼠笼式绕线式图片5上一页上一页返返 回回52转子定子壳体图片6上一页上一页下一页下一页返返 回

21、回53图片7 转子上一页上一页下一页下一页返返 回回54图片8 转子上一页上一页下一页下一页返返 回回55图片9 定子绕组上一页上一页下一页下一页返返 回回56图片10上一页上一页下一页下一页返返 回回57旋转方向旋转方向线圈中电流流动方向线圈中电流流动方向换换 相相 器器线圈线圈磁极磁极图片11下一页下一页返返 回回58图片12 直流电机上一页上一页下一页下一页返返 回回59图片13 直流电机上一页上一页下一页下一页返返 回回60图片14 小直流电机上一页上一页返返 回回61图片15 电动机的铭牌上一页上一页下一页下一页返返 回回62图片16 步进电机下一页下一页返返 回回63图片17 步进

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