任务驱动课件(任务二 起重机电动机的认识与使用 ).ppt

电控与PLC,电气与自动化系,任务二、起重机电动机的认识与使用,一、任务描述起重机等设备中交流电动机结构、种类和基本参数的认识,起重机电动机工作电路分析、接线和操作使用。二、教学目标认识各种异步电动机的结构、特点和应用，了解异步电动机铭牌中型号和额定值的含义，掌握额定值的简单计算，熟悉异步电动机的工作原理了解异步电动机的启动、调速和制动方法异步电动机主电路的绘制能力和接线、操作能力，异步电动机的初步选型能力。,起重机照片,三、任务分析,现代各种生产机械都广泛使用电动机来拖动。由于现代电网普遍采用三相交流电，而三相异步电动机又比直流电动机有更好的性价比，因此三相电动机比直流电动机使用得更广泛。在工矿企业的电力拖动生产设备中，三相异步电动机是所有电动机中应用最广泛的一种。单相异步电动机具有结构简单、成本低廉、噪声小等优点，因此广泛应用于工业、农业、医疗和家用电器等方面。,四、知识点三相异步电动机的特点和用途。三相异步电动机的基本结构。三相异步电动机的工作原理。三相异步电动机的铭牌。三相异步电动机的调速方法。三相异步电动机的启动、反转和制动方法。,五、使用开关器件实现三相异步电动机的启动和反转,认识、检测并记录三相异步电动机及其相关设备的规格、量程和额定值使用万用表检测接线盒中每相绕组的首末端,绘制三相异步电动机的工作电路图连接三相异步电动机的工作电路通电启动三相异步电动机改变三相异步电动机的转向,六、三相异步电动机的调速方法的操作使用,绘制并连接三相绕线异步电动机调速的工作电路图通电启动三相异步电动机转子串电阻调速降压调速,七、三相异步电动机的启动和制动方法的操作使用,绘制并连接三相笼形异步电动机的Y-启动的工作电路操作并观察三相笼形异步电动机全压启动的过程操作并观察三相笼形异步电动机Y-启动的过程绘制并连接三相笼形异步电动机能耗制动的工作电路操作并观察三相笼形异步电动机能耗制动的过程绘制并连接三相笼形异步电动机反接制动的工作电路操作并观察三相笼形异步电动机反接制动的过程,八、总结与讨论,1.几种三相异步电动机启动方法的比较2.几种三相异步电动机制动方法的比较3.几种三相异步电动机调速方法的比较4.单相异步电动机与三相异步电动机的区别5.实践中出现的问题及解决,本单元内容全部结束，谢谢！,一、三相异步电动机的特点和用途,三相异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械。,返回,优点：结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便、效率较高缺点：功率因数较低，调速性能不如直流电动机。,二、三相异步电动机的基本结构,一、定子部分,1、定子铁心导磁部分。定子铁心是电机磁路的一部分，并起固定定子绕组的作用。为了增强导磁能力和减小铁耗，定子铁心常选用0.5mm或0.35mm厚的硅钢片冲制叠压而成，片间涂上绝缘漆。定子铁心内圆均匀冲出许多形状相同的槽，用以嵌放定子绕组。,2、定子绕组：放在定子铁心内圆槽内导电部分。定子绕组是异步电动机的电路部分，其材料主要采用紫铜。小型异步电动机常采用三相单层绕组，大中型异步电动机常采用三相双层短矩叠绕组形式，三相绕组的六个出线端子均接在机座侧面的接线板上，可根据需要将三相绕组接成Y形或形。,3、机座机座是电动机的外壳，支撑电机各部件，并通过机座的底脚将电机安装固定。全封闭式电机的定子铁心紧贴机座内壁，故机座外壳上的散热筋是电机的主要散热面。中小型电机采用铸铁机座。大型电机一般采用钢板焊接机座。,定子绕组,机座,定子冲片,定子线圈,三相定子绕组的接法,三相定子绕组可以联结成星形或三角形,(a)出线端的排列(b)星形连接(c)三角形连接,三相线电势与相电势的关系：,线电势=相电势,二、转子部分,1、转子铁心转子铁心也是电机磁路的组成部分，并用来固定转子绕组。铁心材料也用0.5mm或0.35mm厚的硅钢片冲制叠压而成，故通常用冲制定子铁芯冲片剩余下来的内圆部分制作。转子铁芯固定在转轴上，其外圆上开有槽，用来嵌放转子绕组。,2、转子绕组根据转子绕组的结构型式可分为1）鼠笼式转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸导条，形成一个多相对称短路绕组。2）绕线式转子：转子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。,异步电动机的气隙是均匀的。大小为机械条件所能允许达到的最小值。,三、气隙,转子,转子铁心,按转子结构分：,绕线型异步电动机,鼠笼型异步电动机,鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图,三相绕线型转子结构图,结构简单，坚固，成本低，运行性能不如绕线式,通过外串电阻改善电机的起动，调速等性能,鼠笼转子,绕线转子,铭牌：型号，额定值，绕组联结方式，生产厂家等,型号：Y180M-4,Y：三相笼型异步电动机。180：机座中心高度180mm。M：机座长度代号(S一短机座，M一中机座，L一长机座)4：磁极数(磁极对数p=2)绕组联结方式：接法或者Y接法。,三、三相异步电动机的铭牌,异步电动机额定值,额定电压UN：(V)，额定运行时，电源加于定子绕组上的线电压；额定电流IN：(A),额定运行时，电源供给定子绕组上的线电流；额定功率PN：(kW),额定运行时，电动机轴上输出的机械功率；额定转速n：(r/min),额定运行时，电动机的转子转速；额定频率fN：(Hz)，所接交流电源的频率(50Hz)；额定效率N:输出机械功率与输入电功率的比值。,额定值:正常运行时的主要数据指标,返回,四、三相异步电动机的工作原理,用图解法分析不同时刻三相合成磁动势,合成磁动势的转向是从载有超前电流的相转到载有滞后电流的相。,A.旋转磁场的产生,产生圆形旋转磁动势的条件：一是三相或多相对称绕组；二是三相或多相对称电流。两个条件有一个不满足，即产生椭圆形旋转磁动势。,三相对称绕组通入三相对称电流，产生的基波合成磁动势是一个幅值恒定不变的圆形旋转磁动势，它有以下主要性质：,(1)转向由电流相序决定,从载有超前电流相转到载有滞后电流相.,(2)旋转磁场转速决定于电流的频率和电机的磁极对数,B.三相感应电动机的工作原理,（一）转动原理,1、电生磁：三相对称绕组通往三相对称电流产生圆形旋转磁场。,2、磁生电：旋转磁场切割转子导体感应电动势和电流。,3、电磁力：转子载流（有功分量电流）体在磁场作用下受电磁力作用，形成电磁转矩，驱动电动机旋转，将电能转化为机械能。,转差率,切割磁力线是产生转子感应电流和电磁转矩的必要条件。转子必须与旋转磁场保持一定的速度差，才可能切割磁力线。旋转磁场的转速用n1表示，称为同步转速；转子的实际转速用n表示，转差n=n1-n转差率是异步电动机的一个基本变量，在分析异步电动机运行时有着重要的地位。,转差率：,改变旋转磁场转向的方法：调换任意两相电源线（改变相序）,旋转磁场的转向,例:一台三相四极异步电动机，额定频率50Hz，额定转速nN=1440r/min，计算额定转差率sN。,返回,改变定于绕组的极对数p改变供电电源的频率f1改变电动机的转差率s,1、变极调速,五、三相异步电动机的调速,2、变频调速,恒转矩调速,VVVF,恒功率调速,CVVF,3、变转差率调速,a.转子电路串联电阻调速,b.改变定子电压调速,返回,异步电动机的起动，存在两种矛盾：电动机起动电流大，供电网络承受冲击电流；电动机起动转矩小，负载要求有足够的转矩才起动；,A.三相异步电动机的起动,六、三相异步电动机的起动、反转和制动,三相异步电动机的起动方法,直接起动笼型异步电动机降压起动变频起动绕线型异步电动机转子串电阻起动,直接起动,用开关将额定电压直接加到定子绕组上使电动机起动，就是直接起动，又称全压起动。,起动是否频繁；电动机容量与供电变压器的比值；供电线路距离；（要求母线压降不大于10）,一般10KW以下电机允许直接起动。,直接起动的条件,经验公式,常用的降压起动方法,定子串电阻或电抗降压起动；Y/起动；自耦变压器降压起动。,起动时：电抗器串接于定子电路中降低定子电压，限制起动电流。转速接近额定值时：将电抗器短接电动机在额定电压下开始正常运行。,定子串接电抗器起动,正常工作时，定子绕组是联结起动时接成Y；转速上升后，恢复联结。,Y/起动,Y/起动时的起动电流是联结直接起动时的1/3。Y/起动时的起动转矩是联结直接起动时的1/3。,自耦变压器降压起动,起动:定子绕组接到自耦变压器的副边转速升高后:定子绕组直接与电源相接,自耦变压器降压起动,定子电压为直接起动时的l/K；定子电流(即自耦变压器副边电流)也降为直接起动时的l/K；原边电流降为直接起动时的1/K2；起动转矩降低为直接起动时的1/K2。,双向晶闸管,软起动,电动机可以按照设定的起动电流和起动转矩以及加速度自动运行。,变频起动,必须有一个专门配套的变频电源,绕线型异步电动机转子串电阻起动,既增大起动转矩，又减小起动电流。常用的方法：转子串电阻或转子串频敏变阻器。,转子串频敏变阻器启动,B三相异步电动机的反转,改变三相交流电的相序即可，即把三根电源线中的任意两根对调。,C三相感应电动机的制动,制动状态方式：反接制动能耗制动回馈制动,两相对调,电机原运行于电动状态，两相对调后，旋转磁场反转，而转子由于惯性仍沿原方向转动，因而产生的电磁转矩方向与电动机转动方向相反，电动机因制动转矩的作用而迅速停转,反接制动,当转速接近于零时，利用控制电器将三相电源及时切断，否则电动机将反转。,手动反接