6三相异步电动机学习(教学PPT)VIP

第6章电动机,6.1三相异步电动机的结构及转动原理6.2三相异步电动机机械特性6.3三相异步电动机的运行与控制6.4三相异步电动机的选择与使用6.5其他结构电动机,1,交流电动机,电动机,直流电动机,他励、异励、串励、复励,电动机的概念与分类,2,6.1三相异步电动机的结构与工作原理,e方向用右手定则确定,f方向用左手定则确定,磁场旋转,3,磁极旋转,导线切割磁力线产生感应电动势,导线长,切割速度,（右手定则）,4,三相异步机的结构,转子：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。,三相定子绕组：产生旋转磁场。,5,旋转磁场的产生,A,Y,C,B,Z,异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极,()电流出,()电流入,X,6,合成磁场方向：向下,7,同理分析，可得其它电流角度下的磁场方向：,8,旋转方向：取决于三相电流的相序。,改变电机的旋转方向：换接其中两相。,旋转磁场的旋转方向,9,旋转磁场的转速大小,一个电流周期，旋转磁场在空间转过360,电流频率为fHz，则磁场1/f秒旋转1圈，每秒旋转f圈。每分钟旋转：,n0称为同步转速,10,极对数（P）的概念,11,极对数（P）的改变,将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。,12,极对数,13,极对数和转速的关系,14,三相异步电动机的同步转速,极对数,每个电流周期磁场转过的空间角度,同步转速,15,静止的转子与旋转磁场之间有相对运动，在转子导体中产生感应电动势，并在形成闭合回路的转子导体中产生感应电流，其方向用右手定则判定。转子电流在旋转磁场中受到磁场力F的作用，F的方向用左手定则判定。电磁力在转轴上形成电磁转矩T，驱使转子以转速n旋转，在轴上输出机械功率。,电动机的转动,16,电磁转矩的方向与旋转磁场的方向一致。,电磁转矩T,17,电动机转速和旋转磁场同步转速的关系,电动机转速（额定转速）:,提示：如果,18,转差率的概念：,异步电机运行中:,转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：,19,例1：三相异步电动机p=3，电源f1=50Hz，电机额定转速n=960r/min。求：转差率s,同步转速：,转差率：,20,转矩平衡,电机输出转矩T2等于电磁转矩T减去空载转矩T0。即：,电机稳定运行时，输出转矩T2等于负载转矩TL。即：,21,功率传递,电机输出机械功率P2与输出转矩T2和转子转速n有关。,电机输入电功率与定子电参数和功率因数有关。即：,电机的效率为输出机械功率与输入电功率的比值。即：,22,例2：某三相异步电动机，极对数P2，定子绕组三角形联结，接于50Hz、380V的三相电源上工作，当负载转矩TL91Nm时，测得I1L30A，P116kW，n1470r/m，求此电动机带此负载运行时的s、P2、。,23,6.3三相异步电动机的基本结构,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。,电动机的外形,24,一、定子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。,基座,铁心,定子绕组,端盖,25,接线柱的连接,星形联结,三角形联结,26,二、转子根据转子绕组结构的不同又分为笼型转子和绕线型转子。,笼型转子,绕线型转子,转子铁心,转轴,27,6.4三相异步电动机的铭牌数据,三相异步电动机型号Y132S6功率3kW频率50Hz电压380V电流7.2A联结Y转速960r/min功率因数0.76绝缘等级B,1.型号Y132S6,Y系列异步机,机座中心高度,机座长度代号,2p=6,n0=1000r/min,2.额定功率PNPN=3kW,轴上输出机械功率的额定值,3.额定电压UNUN=380V,定子三相绕组应施加的线电压,磁极数,28,4.额定电流ININ=7.2A,三相异步电动机型号Y132S6功率3kW频率50Hz电压380V电流7.2A联结Y转速960r/min功率因数0.76绝缘等级B,定子三相绕组的额定线电流,6.额定转速nN,5.额定功率因数N=cosN,29,例6.4.1Y180M-2型三相异步电动机，PN=22kW，UN=380V，三角形联结，IN=42.2A，N=0.89,fN=50Hz、nN=2940r/min。求额定状态下运行时的：(1)转差率;(2)定子绕组的相电流;(3)输入有功功率;(4)效率。,解(1)由型号知该电动机的2p2，即p1，,(2)定子三相绕组为三角形联结,(4)效率,(3)输入有功功率,30,根据转矩公式,得特性曲线：,6.5三相异步电动机的机械特性,31,三个重要转矩,n1,T,n,（牛顿米）,32,如果电机将会因带不动负载而停转。,求解,33,过载系数：,三相异步机,电机严重过热,当U1一定时，Tmax为定值,34,体现了电动机带载起动的能力。若电机能起动，否则将起动不了。,n1,T,n,起动系数:,35,机械特性曲线,启动：,TsTL(负载转矩)，电机启动,转速n，转矩T,c,c点：转矩达最大Tm，转速n继续，T，沿cb走,b,b点：T=TL，转速n不再上升，稳定运行,若TL，暂时TTL，故可以带此负载直接运行。,TS=KSTN=2.0145Nm=290Nm,38,U1和R2变化对机械特性的影响(人为特性),(1)U1变化对机械特性的影响,TL,39,(2)R2变化对机械特性的影响,R2,Ts,n,40,洗衣机电机,油烟机电机,电动车电机,家用空调电机,下一页,上一页,返回,41,三相异步电动机应用,(a)普通车床,(b)摇臂钻床,(c)自动生产线,(d)万能铣床,下一页,上一页,返回,42,一、三相异步机的起动,6.6三相异步电动机的运行与控制,电流倍数:,43,三相异步机的起动方法：,（1）直接起动。小型鼠笼异步电动机一般采用直接起动。,（3）转子串电阻起动。,44,(1)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接到额定电压上的起动方式，又叫全压起动。优点：起动简单。缺点：起动电流较大，将使线路电压下降，影响负载正常工作。适用范围：电动机容量在10kW以下，并且小于供电变压器容量的20。,45,(2)降压起动,Y-换接起动：在起动时将定子绕组连接成星形，通电后电动机运转，当转速升高到接近额定转速时再换接成三角形。适用范围：正常运行时定子绕组是三角形连接的电动机。优点：起动电流为全压起动时的13。缺点：起动转矩为全压起动时的13。,46,Y起动：,设：电机每相阻抗为,47,48,自耦降压起动：利用三相自耦变压器将电动机在起动过程中的端电压降低，以达到减小起动电流的目的。自耦变压器备有40、60、80等多种抽头，使用时要根据电动机起动转矩的要求具体选择。,49,变压器的降压比:,定子线电压比：,定子相电压比：,定子相电流比：,定子起动电流比：,电源电流比：,起动转矩比：,50,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。,（3）转子串电阻起动,51,例6.6.1一台Y250M-6型三相笼型异步电动机，UN380V，三角形联结，PN=37kW，nN=985r/min，IN=72A，KS=1.8，KC=6.5。已知电动机起动时的负载转矩TL=250Nm，从电源取用的电流不得超过360A，试问：(1)能否直接起动？(2)能否采用星形三角形起动？(3)能否采用KA=0.8的自耦变压器起动？,解(1)电动机的额定转矩,直接起动时的起动转矩和起动电流,由于I=IS360A，所以不能直接起动。,TS=KSTN=1.8359Nm=646Nm,IS=KCIN=6.572A=468A,52,(2)星形三角形起动时的起动转矩和起动电流,由于TSYTL，IS360A，所以可以采用自耦变压器起动。,53,方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。,二、三相异步电动机的正、反转,54,三、三相异步电动机的调速,调速方法：,55,1变极对数调速,通过改变电动机的定子绕组所形成的磁极对数p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，电动机的转速不能连续、平滑地进行调节。,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。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。,2变转差率调速,56,3.改变电源频率(变频调速)无级调速,此种调速方法发展很快，且调速性能较好。其主要环节是研制变频电源（常由整流器、逆变器等组成）。频率范围0.5Hz320Hz。,57,6.5其他结构电动机,6.5.1直流电动机,6.5.2单相异步电动机,6.5.3步进电动机,6.5.4伺服电动机,58,6.5.1直流电动机,与异步电动机相比，直流电动机的结构复杂，使用和维护不如异步机方便，而且要使用直流电源。,59,工作原理,电刷,换向片,60,注意：换向片和电源固定联接，线圈无论怎样转动，总是上半边的电流向里，下半边的电流向外。电刷压在换向片上。,由左手定则，通电线圈在磁场的作用下，使线圈逆时针旋转。,61,直流电机的构成,直流电机由定子、转子和机座等部分构成。,机座,磁极,励磁绕组,转子,励磁式直流电动机结构,62,1.转子（又称电枢）由铁芯、绕组（线圈）、换向器组成。,2.定子,定子的分类：,励磁的定义：磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称为励磁。,63,根据励磁线圈和转子绕组的联接关系，励磁式的直流电机又可细分为：,他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开。,并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。,串励电动机：励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。,复励电动机：励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同一电源上。,64,6.5.2单相异步电动机,结构：定子放单相绕组（其中通220V单相交流电）转子一般用鼠笼式。,65,N,S,当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据右手螺旋定则和左手定则，可知转子导条左、右受力大小相等方向相反，所以没有起动转矩。,在电流正半周,66,转子借助其它力量转动后，外力去除后仍按原方向继续转动。其原理分析如下：,定子绕组产生的脉动磁场（），可用正、反两个旋转磁场合成而等效。即：,67,脉动磁场的分解,68,正反向旋转磁场的合成转矩特性,合成转矩,（正向）,（反向）,69,电容分相式起动,单相异步电动机的起动,70,离心开关是由旋转部分和静止部分组成，旋转部分安装于电动机转轴上，与电动机一起旋转。而静止部分则安装在端盖或机座上。当电动机停止时，离心开关是闭合的，当电动机转动起来并达到一定转速时，离心开关断开。该开关触点的动作是依靠离心力来实现的故称为离心开关,上一页,返回,下一页,71,接近90,电容分相式单相异步电动机起动原理,72,t=t0,t=t1,t=t0,73,启动时开关K闭合，使两绕组电流相位差约为90，从而产生旋转磁场，电机转起来；转动正常以后离心开关被甩开，启动绕组被切断，而电机仍按原方向继续转动。,工作原理,74,单相异步电动机的功率小，主要制成小型电机。它的应用非常广泛，如家用电器（洗衣机、电冰箱、电风扇）、电动工具（如手电钻）、医用器械、自动化仪表等。,75,前面介绍的异步电动机、直流电动机等都是作为动力使用的，其主要任务是能量转换，例如将电能转换为机械能。,对控制电机的主要要求：动作灵敏、准确、重量轻、体积小、运行可靠、耗电少等。,6.5.3步进电动机,76,机理：步进电机是利用电磁铁原理，将脉冲信号转换成线位移或角位移的电机。每来一个电脉冲，电机转动一个角度，带动机械移动一小段距离。,特点：(1)来一个脉冲，转一个步距角。(2)控制脉冲频率，可控制电机转速。(3)改变脉冲顺序，改变方向。,77,种类：有励磁式和反应式两种。两种的区别在于励磁式步进电机的转子上有励磁线圈，反应式步进电机的转子上没有励磁线圈。,应用：步进机的应用非常广泛。如：在数控机床、自动绘图仪等设备中都得到应用。,78,6.5.4伺服电动机,伺服电动机的作用是驱动