电动机(讲课用)

1、哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 电工学教研室电工学教研室 第第7 7章章 交流电动机交流电动机交流电动机直流电动机直流电动机鼠笼式鼠笼式绕线式绕线式异步机异步机同步机同步机他励、并励、串励、复励他励、并励、串励、复励电动机：电能转换成机械能电动机：电能转换成机械能发电机：其他形式的能量转换成电能发电机：其他形式的能量转换成电能返回返回使用电动机驱动生产机械可：使用电动机驱动生产机械可： （1 1）简化生产机械的结构）简化生产机械的结构 （2 2）提高生产效率和产品质量）提高生产效率和产品质量 （3 3）能实现自动控制）能实现自动控制 （4 4）实现远距离操纵）实现远距离操纵返回返回7.1 7.1

2、 三相异步电动机的构造三相异步电动机的构造鼠笼式鼠笼式绕线式绕线式转子转子返回返回定子（固定部分）定子（固定部分） 转子（旋转部分）转子（旋转部分）分为两个基本部分分为两个基本部分： 构成：由机座、铁心和定子绕组组成构成：由机座、铁心和定子绕组组成 作用：作用： 产生旋转磁场产生旋转磁场 返回返回定子定子返回返回返回返回定子铁心定子铁心定子绕组定子绕组鼠笼式电动机构造简单、价格低鼠笼式电动机构造简单、价格低廉、工作可靠、使用方便廉、工作可靠、使用方便 构成构成：由铁心和绕组两部分构成：由铁心和绕组两部分构成作用作用：在旋转磁场作用下，产生感：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。应电动势或电

3、流。返回返回转子转子返回返回返回返回返回返回返回返回三相异步机的结构三相异步机的结构YBZXAC线绕式线绕式鼠笼式鼠笼式鼠笼转子鼠笼转子 7.2 7.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理返回返回n0neiNSf 1. 线圈跟着磁铁转线圈跟着磁铁转 两者转动方向一致两者转动方向一致 2. 线圈比磁场转得慢线圈比磁场转得慢0nn返回返回旋转磁场的产生旋转磁场的产生AiBiCimIt240sin120sinsintIitIitIimCmBmAYBZXAC0tAXYCBZNSAiBiCimItBiAXBYCZAiCi180tXBZ0nAYC 60tAXYCBZSN0n60A120tXY

4、CBZ0nAiBiCitmI旋转方向旋转方向：取决于三相电流的相序。：取决于三相电流的相序。0n0nAiBiCimItAiCiBimIt旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转磁场的转速大小转速大小分）转 /( 600fn 一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过360。则。则 同步转速（旋转磁场的速度）为：同步转速（旋转磁场的速度）为：AXYCBZNSAXYCBZSN0n60AXYCBZNSAiBiCimIt极对数（极对数（P）的概念）的概念BiAXBYCZAiCi1p此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1

5、。即：即：AXYCBZNS极对数（极对数（P）的改变）的改变CYABCXYZAXBZAiBiCiX AAXBYBYCZCZ极对数极对数2pAXX ANSSNZCZCBYBYCYABCXYZAXBZAiCiBiAiBiCimItXNSASNZBX AYCZBCY0t分）转/( 600pfn 60t A0nAZXXCZCSNSN30极对数和转速的关系极对数和转速的关系AiBiCimIt分）转/( 600pfn 2p180分）转/( 50011p360分）转/( 0003极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速)50(Hzf 0n3p120分）转/(

6、0001三相异步电动机的同步转速三相异步电动机的同步转速电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速和旋转磁场同步转速的关系0nn 转差率转差率 的概念：的概念：( ) s%10000nnns异步电机运行中异步电机运行中:%91s电动机起动瞬间电动机起动瞬间:1 , 0sn（转差率最大）（转差率最大）7.3.1 三相异步电动机的三相异步电动机的“电磁电磁”关系关系 7.3 7.3 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性i2转、定子电路转、定子电路R1R2i1u1e1e 1e2e 222cosIKTmT转矩公式转矩公式22cosIKTmT22022202)(SXRSEI2202222)

7、(cosSXRRmNfU11144.4将其中参数代入：将其中参数代入：21220222)(UsXRsRKT得到得到转矩公式转矩公式7.3.2 三相电动机的机械特性三相电动机的机械特性)()(TfnSfT21220222)(UsXRsRKT根据转矩公式根据转矩公式Ts10n0Tn得特性曲线：得特性曲线：三个重要转矩三个重要转矩n0TnNT额定转矩额定转矩 ：( 1 )/()(9550602分转千瓦NNNNNnPnPT（牛顿（牛顿米）米）NTnN最大转矩最大转矩 ：( 2 )maxT电机带动最大负载的能力。电机带动最大负载的能力。n0TnmaxT求解求解0ST21220222)(UsXRsRKT2

8、021max21XKUT过载系数：过载系数：NTTmax三相异步机三相异步机2 .28 .1 工作时，一定令负载转矩工作时，一定令负载转矩 ，否则，否则电机将停转。致使电机将停转。致使注意：注意： （1）三相异步机的）三相异步机的 和电压的平方成正比，所和电压的平方成正比，所以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。maxTmaxTTL （2）电机严重过热电机严重过热0n121)(s II2021max21XKUTstT起动转矩起动转矩 ：( 3 )电机起动时的转矩。电机起动时的转矩。n0TnstT21220222)(UsXRsRKT0n1)(

9、s 其中其中则则21220222)(UXRRKTst1U21220222)(UsXRsRKT 机械特性和电路参数的关系机械特性和电路参数的关系21 UT和电压的关系和电压的关系0Tn0) 0(nns 和转子电阻的关系和转子电阻的关系22RR 2 R21220222)(UsXRsRKT0ST令：令：得：得：202XRSm0Tn2RmsmsstTstT 机械特性的软硬机械特性的软硬 硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起 动特性好。动特性好。 硬特性硬特

10、性 （R2小）小）软特性软特性（R2大）大）0Tn磁极数磁极数( 极对数极对数 p = 2 )例如：例如： Y 132 M4 机座长度代号机座长度代号机座中心高（机座中心高（mm）三相异步电动机三相异步电动机7.4.1 三相异步机铭牌与技术数据三相异步机铭牌与技术数据7.4 7.4 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。1. 型号型号转差率转差率0.04 150014401500s7.4 7.4 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用2. 转速转速: 电机轴上的转速（电机轴上的转速（n)。 如：如： n =1440

11、 转转/分分3. 联接方式：联接方式：Y/ 接法：接法： Y 接法：接法： 接法：接法：ABCXYZAZBYXCABCXYZAB CZX YZ X YA B C4. 额定电压：定子绕组在额定电压：定子绕组在指定接法指定接法下应加的下应加的线电压线电压.线线电电压压AZBYXC线线电电压压ABCXYZ例：例：380/220 Y/ 是指：线电压为是指：线电压为380V时采用时采用Y接法；接法； 当线电压为当线电压为220V时采用时采用 接法。接法。5. 额定电流：额定电流：定子绕组在定子绕组在指定接法指定接法下的下的线电流。线电流。如：如：A48. 6/A2 .11/6. 额定功率：额定功率：12

12、PP13cosNNPUI其中其中鼠笼电机鼠笼电机 =7293 额定负载时一般为额定负载时一般为0.7 0.9 ， 空载时功率因数很空载时功率因数很低约为低约为0.2 0.3。额定负载时，功率因数最大。额定负载时，功率因数最大。7. 功率因数功率因数(cos )：P2PNcos 7.4.2 7.4.2 三相异步机的起动三相异步机的起动stI起动电流起动电流 ：中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 7 倍。倍。大电流使电网电压降低大电流使电网电压降低 影响其它负载工作影响其它负载工作频繁起动时造成热量积累频繁起动时造成热量积累 电机过热电机过热影响：影响：三相

13、异步机的起动方法：三相异步机的起动方法：（1） 直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般 采用直接起动。采用直接起动。（2） 降压起动。降压起动。Y 起动起动自耦降压起动自耦降压起动（3）转子串电阻起动。）转子串电阻起动。Y 起动：起动： 正常正常运行运行lUAZBYXClI 起动起动ABCXYZlUlYIZUIllY33ZUIll设：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为z31llYIIAZBYXC正常正常运行运行UPABCXYZ起起动动UPStstYTT31PPUU31（2）Y 起动应注意的问题：起动应注意的问题：（1）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。

14、）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。 所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合)(2UTSTY 起动起动也时ststTI,。7.4.3 7.4.3 三相异步电动机的正、反转三相异步电动机的正、反转正转正转反转反转A B CM3电电 源源ABCM3电电 源源制动方法：制动方法：1. 抱闸抱闸：加机械抱闸；：加机械抱闸； 2. 反接制动反接制动：7.4.4 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动 停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动

15、方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。子迅速停止转动。 运转运转nFT n0 4.发电反馈制动：发电反馈制动：M3+-运行运行制动制动n F转子转子3. 能耗制动能耗制动：停车时，断开交流电源，接至直流：停车时，断开交流电源，接至直流 电源上，产生制动转矩；电源上，产生制动转矩；n Fno7.4.5 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速pfsnsn1060111. 改变极对数改变极对数 有级调速。有级调速。p 调速方法：调速方法：U11U21U12U22iiP=2U11U12U21U22NNSSU11U21U12U22i

16、iP=1U11U12U21U22SN7.4.5 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速pfsnsn1060112. 改变转差率改变转差率 s无级调速无级调速调速方法调速方法：0Tn2R2R3. 改变电源频率改变电源频率 (变频调速变频调速) 无级调速无级调速1f变频电源变频电源 可变可变Uf ,Hz50pfsnsn106011A2849230880380310453. (1)NNN3N2Ncos310 UPI 一台一台Y225M-4型的三相异步电型的三相异步电 动机，定子动机，定子绕组绕组型联结，其额定数据为：型联结，其额定数据为：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，

17、 N=92.3%，cos N=0.88， Ist/IN=7.0, Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：，求： (2) 由由nN=1480r/min，可知，可知 p=2 （四极电动机）（四极电动机）minr 15000/n 013. 015001480150000N nnns (3)mN 429014804595509550NN2N .nPTmN 9638429022)(NNmaxmax .TTTTmN 8551429091)(NNstst .TTTT (1) Tst = 551.8Nm 510.2 N. m 在在上例中上例中(1)如果负载转矩为如果负载转矩为 510.2Nm, 试试问在问在U=UN和和U =0.9UN两种情况下电动机能否起两种情况下电动机能否起动？（动？（2）采用）采用