全套课件】电机与电气控制技术

1、电机与电气控制技术电机与电气控制技术电子工业出版社电机与电气控制技术电机与电气控制技术第第1章章 变变 压压 器器1.1 变压器的用途及分类变压器的用途及分类1.1.1 变压器的用途变压器的用途变压器是一种利用电磁感应原理，将某一数值的交变电压变换为同频率的另一数值的交变电压的电气设备。变压器在许多方面都得到了广泛的应用，如电力系统中的输、配电和电子技术领域、测试技术领域、焊接技术领域等。电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.1 变压器的用途及分类变压器的用途及分类三相电力系统输电示意图电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.1 变压器的用途及分类变压器的用途及分类1.1.2 变压器的分类变

2、压器的分类1按用途分类2按绕组构成分类3按铁芯结构分类4按相数分类5按冷却方式分类电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.2 变压器的基本结构与铭牌技术数据变压器的基本结构与铭牌技术数据1.2.1 变压器的基本结构变压器的基本结构1铁芯 单相芯式变压器 单相壳式变压器电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.2 变压器的基本结构与铭牌技术数据变压器的基本结构与铭牌技术数据2绕组绕组是用导线绕制的线圈，是变压器的电路部分，应具较高的耐热、机械强度及良好的散热条件，以保证变压器的可靠运行。与电源相连的称一次绕组，与负载相连的称二次绕组。也可根据电压大小分为高压、低压绕组。电机与电气控制技术电机与电气

3、控制技术1.2 变压器的基本结构与铭牌技术数据变压器的基本结构与铭牌技术数据3油箱和其他附件（1）油箱。（2）储油柜。（3）安全气道。（4）气体继电器。（5）绝缘套管。（6）分接开关。电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.2 变压器的基本结构与铭牌技术数据变压器的基本结构与铭牌技术数据1.2.2 变压器的铭牌技术数据变压器的铭牌技术数据1额定电压U1N/U2N额定电压U1N是指交流电源加到一次绕组上的正常工作电压；U2N是指在一次绕组加U1N时，二次绕组开路时（空载）的端电压。在三相变压器中，额定电压是指线电压，通常在铭牌上以分数的形式U1N/U2N表示。2额定电流I1N/I2N额定电流是变

4、压器绕组允许长时间连续通过的最大工作电流，由变压器绕组的允许发热程度决定。在三相变压器中额定电流是指线电流。电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.2 变压器的基本结构与铭牌技术数据变压器的基本结构与铭牌技术数据3额定容量SN单相：N1N1NSIUN2N2NSIU三相： N1N1N3SIUN2N2N3SIU电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.3 变压器的工作原理变压器的工作原理变压器空载运行原理图电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.3 变压器的工作原理变压器的工作原理1.3.1 变压器的空载运行变压器的空载运行1空载运行时的物理情况e = Nd/dt。由交变磁通所产生的感应电动势的正方

5、向与产生它的磁通符合右手螺旋定则关系，在此关系下：11m1m22m2m111 m1 msin(90 )sin(90 )sin(90 )sin(90 )sin(90 )sin(90 )eNtEteNtEteNtEt电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.3 变压器的工作原理变压器的工作原理各电动势有效值分别为：11m1m124.44EEf N22m12m24.44EEf N11 m11 m124.44EEf N一、二次绕组感应电动势之比为变压器的变比，用k表示121212kEENNU U电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.3 变压器的工作原理变压器的工作原理2空载电流I0所示为励磁电流、主磁

6、通及其感应电动势的相量图。由图可见，I0比在相位上超前一个角度，称为铁耗角，一般很小，可忽略。电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.3 变压器的工作原理变压器的工作原理1.3.2 变压器的负载运行变压器的负载运行变压器负载运行的原理示意图。电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.3 变压器的工作原理变压器的工作原理负载时磁路总的合成磁动势等于空载时的励磁磁动势F0：F1+ F2= F0I1 N1+ I2 N2= I0 N0额定运行时，I0IN,F0FN，F1中主要的是负载分量。忽略I0可得一、二次电流关系式为：2121NIIN电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.3 变压器的工作原理变压器

7、的工作原理1.3.3 变压器的运行特性变压器的运行特性1电压变化率和外特性2022N2202N%100%100%UUUUUUU电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.3 变压器的工作原理变压器的工作原理2效率效率是指变压器输出有功功率P2与输入有功功率P1之比。考虑到变压器是静止设备，无转动部分，不存在机械损耗，一般效率都较高（95%以上）。P1与P2相差不大，通常采用间接法测出各种损耗再计算效率。变压器的总损耗包括铁芯的铁损耗PFe和绕组的铜损耗PCu，通过试验能测出PFe和PCu。效率为：CuFe212FeCu100%1100%PPPPPPP电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.4 三相

8、变压器三相变压器1.4.1 三相变压器的连接组三相变压器的连接组1三相绕组的连接方法电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.4 三相变压器三相变压器2三相连接组别单相变压器连接组别和同名端如图1.10所示，其中“I/I”表示高、低压侧均为单相。电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.4 三相变压器三相变压器（1）Y/Y接法的组别。 Y/Y-12连接组 图1.12 Y/Y-6连接组电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.4 三相变压器三相变压器（2）Y/接法的组别。Y/-11连接组 Y/-1连接组电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.4 三相变压器三相变压器1.4.2 三相变压器的并联三相变压

9、器的并联把几台变压器一、二次绕组相同标记的出线端连在一起，接到公共母线上，如图电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.5 其他用途的变压器其他用途的变压器1.5.1 自耦变压器自耦变压器一次绕组接在固定电压的电源上，K是滑动触点，可沿绕组各部分移动，改变滑动触点K的位置，即可改变输出电压U2的大小，U2调节的范围可以从零到稍大于U1的数值。电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.5 其他用途的变压器其他用途的变压器1.5.2 仪用互感器仪用互感器1电压互感器电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.5 其他用途的变压器其他用途的变压器2电流互感器测量高压线路的电流或测量大电流，同测量高电压一样，

10、也不宜将仪表直接接入电路，而用有一定变比的升压变压器，即电流互感器将高压线路隔开或将大电流变小，再用电流表进行测量。电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.5 其他用途的变压器其他用途的变压器1.5.3 电焊变压器电焊变压器电焊变压器的两个绕组一般分装在两个铁芯柱上，再利用磁分路法和串联可变电抗法，使绕组漏抗较大且可调节，以产生快速下降外特性电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.5 其他用途的变压器其他用途的变压器在一、二次绕组的两铁芯柱之间加一铁芯分支磁路，通过螺杆来回移动进行调节。电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.6 小型变压器常见故障及维修小型变压器常见故障及维修1.6.1 变压

11、器故障分析及处理变压器故障分析及处理1接通电源后无电压输出2空载电流偏大3运行中响声大4温升过高或冒烟5电压过高或过低6铁芯或底板带电电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.6 小型变压器常见故障及维修小型变压器常见故障及维修1.6.2 小型变压器修复后的一般测试小型变压器修复后的一般测试1绝缘电阻的测试2各绕组电压值的测量3耐压试验4满载电流试验电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.7 小型变压器的手工制作小型变压器的手工制作1变压器线圈的绕制线圈一般分层绕制，每绕完一层应加一层绝缘材料，普通低压绕组可用一般电容纸、黄蜡绸等绝缘材料，高压绕组应采用聚酯薄膜等耐高压的绝缘材料。漆包线直径/m

12、m绝 缘 材 料厚度/mm0.060.14电容纸0.030.150.25电话纸0.050.270.80电缆纸0.080.83以上青壳纸0.120.17电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.7 小型变压器的手工制作小型变压器的手工制作引出线的连接和固定电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.7 小型变压器的手工制作小型变压器的手工制作2变压器铁芯的装配电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.7 小型变压器的手工制作小型变压器的手工制作3变压器的测试（1）检查外观。检查线圈有无断线、脱焊，有无机械损伤。（2）检测线圈。用万用表检测线圈的通断或用双臂电桥测量线圈的直流电阻。（3）检测绝缘电阻。用兆

13、欧表测量绕组间以及绕组对铁芯的绝缘电阻，均应大于50MW。（4）空载特性测试。一次侧加额定电压，测试原边空载电流和二次侧边空载电压。（5）负载特性测试。二次侧加额定负载，测试输出电压和电压调整率。（6）检测温升。加额定负载4h，用测电阻法计算温升，应不超过4050。电机与电气控制技术电机与电气控制技术1.7 小型变压器的手工制作小型变压器的手工制作4变压器的浸漆处理为了提高变压器的防潮性能，防止电压击穿，变压器应进行浸漆处理。在浸漆前应进行预烘干，以驱除内部潮气。烘烤时可将变压器置于大功率的灯泡下或电烘箱中，温度控制在115125，预烘46h，取出冷却到6080后，放入绝缘清漆中浸漆1h，最好

14、采用真空浸漆。变压器浸漆时，可在装配铁芯后整体浸漆，也可先将线圈单独浸漆一次，然后装配铁芯，再进行整体浸漆。电机与电气控制技术电机与电气控制技术电机与电气控制技术电机与电气控制技术电子工业出版社电机与电气控制技术电机与电气控制技术第第2章章 交流异步电动机交流异步电动机目前大量使用的交流电动机主要有三相交流异步电动机和单相交流异步电动机。三相交流异步电动机由三相交流电源供电。与直流电动机相比，它具有运行稳定可靠、效率高且价格低、结构简单、制造与维护简便等优点，广泛用于拖动各种机械负载。交流电动机的主要缺点是：功率因数偏低、调速性能较差，难以满足要求大范围或准确、平滑调速的特殊负载的需要。随着电

15、力电子技术的发展，调速性能的不断改善，交流异步电动机将会获得更广泛的应用。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.1 三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型2.1.1 三相交流异步电动机的基本原理三相交流异步电动机的基本原理1旋转磁场三相交流异步电动机的三相定子绕组在空间上互差120（电角度），连接成星形（Y）或三角形（），是对称三相负载，简化后如图电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.1 三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型定子绕组接通电源后流入三相对称交流电流，如图电机与电气控制技术电机与电气控制技术2

16、.1 三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型一对磁极的旋转磁场假设某相绕组电流瞬间为正时，电流从该相绕组的首端流入，尾端流出；电流为负时，方向相反。为简单反映合成磁场及其旋转特征，选取电流相位角t=0、120、240、360这4个瞬时，对应这4个时刻的各绕组电流方向及磁场分别如图电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.1 三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型如果电动机的每相绕组由两个串联的线圈（组）组成，三相绕组连接成Y形电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.1 三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型三相

17、交流异步电动机的基本原理、结构与类型两对磁极（四极）的旋转磁场电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.1 三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型2三相交流异步电动机的基本工作原理三相交流异步电动机的转子绕组自行闭合，当旋转磁场扫过转子表面时，会在转子导体中产生感应电流电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.1 三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型3转差与转差率由上述分析也可看出：对于异步电动机而言，旋转磁场与转子之间的相对运动速度直接影响了转子电流及电磁转矩的大小。一般把同步转速n1与转子转速n的差值称为转差

18、，转差与同步转速的比值称为转差率，以s表示：11nnsn电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.1 三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型【例2.1】 某三相异步电动机的额定转速nN=1 440r/min，额定频率f1=50Hz，求该电机的极数、同步转速和额定转差率。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.1 三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型解：根据额定转速值并结合额定转差率的一般取值范围可以判断：该电机的同步转速n1=1 500r/min，磁极对数p=2，该电机为四极电机。因此，额定转差率sN为N11(

19、)/(15001440)/15000.04snnn电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.1 三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型2.1.2 三相交流异步电动机的基本结构与类型三相交流异步电动机的基本结构与类型1三相交流异步电动机的基本结构1转子绕组；2端盖；3轴承；4定子绕组；5转子；6定子；7滑环、电刷结构；8接线盒；9机座电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.1 三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型（1）定子。定子主要由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成。（2）转子。转子包括转子铁芯、转子绕组和转轴

20、。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.1 三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型2三相交流异步电动机的类型三相交流异步电动机一般按转子结构分为笼型异步电机和绕线式异步电机。此外，还有其他一些分类方式。按机壳防护型式分有：防护式可防止水滴、灰尘、铁屑及其他物体从上方或斜上方落入电机内部，适用于较清洁的场合；封闭式能防止水滴、灰尘、铁屑及其他物体从任意方向落入电机内部，适用于灰砂较多的场合；开启式除必要的支撑外，转动部分与绕组无专门防护，散热好，仅用于干燥、清洁、无腐蚀性气体的场合。按机座号分为：小型电机0.6125kW，19号机座；中型电机1001

21、250kW，1115号机座；大型电机1 250kW以上，15号以上机座。按相数分为：单相、三相电机。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.1 三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型2.1.3 三相交流异步电动机的额定值与型号三相交流异步电动机的额定值与型号1三相交流异步电动机的铭牌与额定值（1）额定功率PN。电动机额定运行时的输出机械功率。（2）额定电压UN。电动机额定状态时定子绕组的线电压。（3）额定电流IN。电动机额定状态时定子绕组的线电流。（4）额定频率fN。额定状态下电动机应接电源的频率。（5）额定转速nN。电动机在上述额定值下转子的转速，单

22、位为转/分（r/min或rpm）。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.1 三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型三相交流异步电动机的基本原理、结构与类型2三相交流异步电动机的型号电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.2 三相异步电动机定子绕组简介三相异步电动机定子绕组简介1定子绕组简介三相异步电动机的定子绕组是由许多嵌放在定子铁芯槽内的线圈按照一定的规律分布、排列并连接而成的。为满足异步电动机的运行要求，必须保证各相绕组的形状、尺寸及匝数都相同，且在空间的分布应彼此相差120电角度。定子绕组结构形式较多，若按槽内层数来分，可分为单层绕组、双层绕组。按每极每相所占槽数来分，可分为整数槽绕

23、组和分数槽绕组；若按绕组的结构和形状来分，又可分为链式绕组、同芯绕组、交叉式绕组、叠绕组和波绕组等。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.2 三相异步电动机定子绕组简介三相异步电动机定子绕组简介2定子绕组的常用名词（1）线圈、线圈组、绕组。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.2 三相异步电动机定子绕组简介三相异步电动机定子绕组简介（2）极距。12zp（3）线圈节距y。（4）机械角度和电角度。（5）每极每相槽数q。（6）极相组。y12zp电角度=p机械角度12zqpm电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.3 三相笼型异步电动机的绕组三相笼型异步电动机的绕组1链式绕组电机与电气控制技术电机

24、与电气控制技术2.3 三相笼型异步电动机的绕组三相笼型异步电动机的绕组2同芯式绕组24槽4极单层同芯绕组展开图电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.3 三相笼型异步电动机的绕组三相笼型异步电动机的绕组3交叉式绕组电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.4 三相交流异步电动机的运行特性三相交流异步电动机的运行特性2.4.1 三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性电磁转矩对电动机的特性有重要影响。由理论推导可得转矩表达式为mm22cosTCI1机械特性电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.4 三相交流异步电动机的运行特性三相交流异步电动机的运行特性2机械特性上的特殊点及其状态

25、 在频率f1不变时，TU12，电动机对电源电压的波动很敏感，电网电压的下降可导致电磁转矩的大幅度下降。 人为改变电源频率f1或磁极对数P时，电磁转矩T及电机转速n都会变化，从而可实现对异步电动机进行变频或变极调速。 临界转差率smr2，绕线式异步电动机转子绕组外接电阻时，Sm增大，启动转矩Tst上升但最大转矩Tm不变，临界状态向低转速区迁移，相当于特性的临界点下移。 人为机械特性上稳定段的倾斜程度反映了电动机抗负载扰动的能力。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.4 三相交流异步电动机的运行特性三相交流异步电动机的运行特性为衡量电动机带负载启动和极限过载的能力，通常把启动转矩Tst、最大转矩

26、Tm与额定转矩TN的比值分别称为启动能力（Kst）、过载能力（）：ststNTKTmNTT电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.4 三相交流异步电动机的运行特性三相交流异步电动机的运行特性2.4.2 三相交流异步电动机的工作特性三相交流异步电动机的工作特性当负载在一定范围内变化时，异步电动机一般能通过参数的自动调整适应这种变化。在额定电压和额定频率下，电机的转速n、定子电流I1、电磁转矩T、功率因数cos1、效率与电动机输出的机械功率P2之间的关系可以从不同的侧面反映电动机的工作特征，这就是异步电动机的工作特性电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.4 三相交流异步电动机的运行特性三相交流异

27、步电动机的运行特性1转速特性n=f（P2）2定子电流特性I1=f（P2）3电磁转矩特性T=f（P2）4功率因数特性cos1=f（P2）5效率特性=f（P2）2111PPPP 电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.5 三相交流异步电动机的启动三相交流异步电动机的启动2.5.1 笼型异步电动机的启动笼型异步电动机的启动1全压启动stNkVA134kWII供电变压器容量（）电动机容量（）全压启动就是将电机直接接入电网，在定子绕组承受额定电压情况下启动，又称直接启动。一般容量的电源可允许7.5kW以下异步电机直接启动，如果供电变压器的容量较大，对7.5kW以上并且启动电流比满足以下经验公式的异步电机

28、也可直接启动：电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.5 三相交流异步电动机的启动三相交流异步电动机的启动2降压启动（1）定子串电阻或电抗降压启动。st1st1IUkIU22st1st1TUkTU电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.5 三相交流异步电动机的启动三相交流异步电动机的启动（2）星形-三角形（Y-）降压启动。stY1st1(/3)133IUIU2stY1st1/313TUTU电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.5 三相交流异步电动机的启动三相交流异步电动机的启动（3）自耦变压器降压启动。222stst2st11stITNUkINUT电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.5

29、三相交流异步电动机的启动三相交流异步电动机的启动（4）延边三角形降压启动。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.5 三相交流异步电动机的启动三相交流异步电动机的启动3深槽型和双笼型异步电动机启动（1）深槽型异步电动机。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.5 三相交流异步电动机的启动三相交流异步电动机的启动（2）双笼型异步电动机。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.5 三相交流异步电动机的启动三相交流异步电动机的启动2.5.2 绕线式异步电动机的启动绕线式异步电动机的启动1转子串电阻分级启动电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.5 三相交流异步电动机的启动三相交流异步电动机的启动2转

30、子串频敏变阻器启动分级启动的缺点主要是：启动设备维护复杂，有冲击，启动过程不平滑。转子串频敏变阻器启动则可根据启动过程中的电机转速自动调整频敏变阻器参数，从而实现平滑启动。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.6 三相交流异步电动机的调速三相交流异步电动机的调速2.6.1 变极调速变极调速1变极原理电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.6 三相交流异步电动机的调速三相交流异步电动机的调速2变极调速形式与特征（1）Y-YY变极调速。Y-YY变极调速前后的机械特性如图电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.6 三相交流异步电动机的调速三相交流异步电动机的调速（2）-YY调速。经理论推导可得，变

31、极前后电机的容许输出功率由P变为PYY=1.15P。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.6 三相交流异步电动机的调速三相交流异步电动机的调速2.6.2 变频调速变频调速1111UfUf常数2211m211123344()pUpUTkff xxmNTTN1111NTUfUfT电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.6 三相交流异步电动机的调速三相交流异步电动机的调速（1）对恒转矩负载1111UUff由于实际的电动机绝缘强度有限度，因此定子电压达到电机的额定电压UN后，U1不能再按变频比例增大。在U1=UN的情况下，如果从f1自额定频率fN继续上调则主磁通将减小，最大转矩也减小，过载能力下降；

32、当f1自额定频率fN下调时，由于x1+x2=kf1也随f1下降，r1逐渐变得不能忽略，主磁通虽可保持近似不变但最大转矩还会减小，过载能力也随之下降。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.6 三相交流异步电动机的调速三相交流异步电动机的调速（2）对恒功率负载N1N1T fTf N1N1TfTf1111UfUf电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.6 三相交流异步电动机的调速三相交流异步电动机的调速2.6.3 变转差率调速变转差率调速1转子串电阻调速电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.6 三相交流异步电动机的调速三相交流异步电动机的调速2转子电路引入附加电势调速2p2S22jsEEIrsX

33、异步电动机除上述三大类调速方法外，还有其他调速方法。例如，人为地改变定子电压或采用电磁离合器调速，甚至于将某些电磁调速装置与电机构成整体而成为电磁调速电机。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.7 三相交流异步电动机的制动三相交流异步电动机的制动2.7.1 反接制动反接制动1倒拉反转制动电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.7 三相交流异步电动机的制动三相交流异步电动机的制动2电源反接制动电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.7 三相交流异步电动机的制动三相交流异步电动机的制动2.7.2 回馈制动回馈制动电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.7 三相交流异步电动机的制动三相交流异步电动

34、机的制动2.7.3 能耗制动能耗制动电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.8 三相交流异步电动机常见故障维修三相交流异步电动机常见故障维修1三相电动机定子绕组绝缘电阻偏低的故障维修（1）故障诊断。 电动机长期停用或存储，受周围潮湿空气、雨水、盐雾、油污、粉尘、腐蚀性气体的浸入，使绕组表面吸附一层导电物质造成绝缘电阻下降。 绝缘老化，电动机的长期使用，特别是环境温度较高或经常过载，超温使用的电动机。 电动机原来的绝缘材料或绝缘层存在薄弱环节，如绝缘材料质量差，部分地方绝缘层厚度未达标或在嵌线时失误造成电磁线等局部绝缘层损伤。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.8 三相交流异步电动机常见故障

35、维修三相交流异步电动机常见故障维修（2）电动机的干燥处理。电动机因受潮需干燥处理，常用干燥方法为 烘房（烘箱）干燥法。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.8 三相交流异步电动机常见故障维修三相交流异步电动机常见故障维修 热风干燥法。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.8 三相交流异步电动机常见故障维修三相交流异步电动机常见故障维修 白炽灯干燥法。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.8 三相交流异步电动机常见故障维修三相交流异步电动机常见故障维修 电流干燥法。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.8 三相交流异步电动机常见故障维修三相交流异步电动机常见故障维修（3）在进行电机干燥时

36、应注意事项。 干燥前应将电机吹扫干净，采用电流干燥法时应注意电机的接地保护以防触电。 电机干燥前一般应将电机全部拆开或折开端盖以利潮气逸出。 干燥升温不能过快，一般应控制在10/h以内，最低加热温度不低于100。 干燥温度升达100时应进行绝缘电阻测量，然后观察电阻值稳定不变或很小变化时即可停止干燥。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.8 三相交流异步电动机常见故障维修三相交流异步电动机常见故障维修（4）浸漆处理。对于受潮烘干的电机，若绝缘不能满足要求或绝缘老化的电机及经过绕组重绕的电机都应进行浸漆处理。浸漆前应将电机清理干净并经预烘，一般预烘温度在110左右，时间48h，每小时测一次绝缘

37、电阻，待电阻稳定才可浸漆。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.8 三相交流异步电动机常见故障维修三相交流异步电动机常见故障维修2电动机绕组对地短路故障诊断（1）确定短路地点。 校验灯法。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.8 三相交流异步电动机常见故障维修三相交流异步电动机常见故障维修 电流烧穿法。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.8 三相交流异步电动机常见故障维修三相交流异步电动机常见故障维修（2）电动机绕组对地短路故障的排除。 对于短路发生在定子槽口处的，可将绝缘片插入线圈与铁芯之间并包扎好绝缘带，涂上快干绝缘漆。 切除故障绕组。 局部线圈更换法。电机与电气控制技术电机与电气

38、控制技术2.8 三相交流异步电动机常见故障维修三相交流异步电动机常见故障维修3绕组间短路故障维修（1）绕组间短路的检查方法。 用万用表或兆欧表测量绕组间绝缘电阻，测量前应拆除三相绕组之间的连片(线)。 对于绕组匝间短路，由于电机绕组线圈电阻一般很小，所以只能用电桥测量三相绕组的直流电阻，一般电阻较小者为有短路匝的绕组。 用三相电流平衡法检查，即通入电源测三相电流，电流大的一相为有短路相。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.8 三相交流异步电动机常见故障维修三相交流异步电动机常见故障维修三相电流平衡法电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.8 三相交流异步电动机常见故障维修三相交流异步电动机

39、常见故障维修 用短路侦察器检查。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.8 三相交流异步电动机常见故障维修三相交流异步电动机常见故障维修4绕组断路的故障维修（1）万用表法。（2）用试验灯法。（3）测直流电阻法。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.8 三相交流异步电动机常见故障维修三相交流异步电动机常见故障维修5三相交流异步电动机转子故障维修（1）断条的检查。 表面检查法。 铁粉显示法。 短路侦察器检查法。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.8 三相交流异步电动机常见故障维修三相交流异步电动机常见故障维修（2）断条维修。对于铝断条，若断条少，可在断裂处外表面进行补焊，也可用换条法进行修理

40、。但换条后由于质量变化大应重新进行动平衡校正。对于铜条可将断条的两端环部开一缺口把断条取出，换上一条与原来截面相同的新铜条，并要长出端环1520mm，以便于气焊焊牢，经过车床车削加工，再进行平衡校正。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.8 三相交流异步电动机常见故障维修三相交流异步电动机常见故障维修6三相电动机的拆装（1）电动机拆卸前的准备。 电动机拆卸前应准备好需要的拆卸工具。 准备好起重工具。 做好必要的位置标记。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.8 三相交流异步电动机常见故障维修三相交流异步电动机常见故障维修（2）拆卸皮带轮或联轴器。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.8

41、三相交流异步电动机常见故障维修三相交流异步电动机常见故障维修（3）拆卸端盖。（4）抽出转子。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.8 三相交流异步电动机常见故障维修三相交流异步电动机常见故障维修7轴承的拆卸轴承拆卸的方法与拆带轮(联轴器)相似，用专用拉具拉出电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.8 三相交流异步电动机常见故障维修三相交流异步电动机常见故障维修用铜棒敲击法拆卸轴承支承敲击法拆卸轴承电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.9 单相交流异步电动机单相交流异步电动机2.9.1 单相交流异步电动机的工作原理与机械特性单相交流异步电动机的工作原理与机械特性1脉振磁场及相应的特性电机与电

42、气控制技术电机与电气控制技术2.9 单相交流异步电动机单相交流异步电动机 脉振磁场的分解电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.9 单相交流异步电动机单相交流异步电动机脉振磁场作用原理与相应的机械特性电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.9 单相交流异步电动机单相交流异步电动机2单相电机工作原理与机械特性单相交流异步电动机的定子绕组由轴线在空间上错开一定角度的两套绕组构成，分别称为主绕组（又称为工作绕组或运行绕组）和启动绕组。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.9 单相交流异步电动机单相交流异步电动机2.9.2 单相交流异步电动机的启动类型单相交流异步电动机的启动类型1分相式单相电机（1

43、）电容分相单相电机。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.9 单相交流异步电动机单相交流异步电动机（2）电阻分相单相电机。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.9 单相交流异步电动机单相交流异步电动机2罩极式单相电机将定子磁极的一部分嵌放短路铜环或短路线圈（组）就构成了罩极式单相电机。罩极式单相电机包括凸极式和隐极式两种类型。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.10 单相交流电动机的故障维修单相交流电动机的故障维修1单相电阻启动电动机的维修（1）电动机通电后不启动。（2）电动机转速低运转无力。（3）电动机不启动但发出嗡嗡声。（4）电动机运行过热。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.

44、10 单相交流电动机的故障维修单相交流电动机的故障维修2单相电容启动电动机维修（1）电动机不能启动。（2）电动机启动很快发热。（3）通电后过载保护很快动作（过电流）。（4）电动机运转噪声大。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.10 单相交流电动机的故障维修单相交流电动机的故障维修3罩极电动机故障诊断（1）通电后电动机不转。（2）转速低。（3）电动机严重发热。（4）运行时噪声大。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.10 单相交流电动机的故障维修单相交流电动机的故障维修4单相电动机的维修（1）绕组的维修。（2）转子的维修。（3）机械故障修理。（4）电容故障。（5）离心式开关结构及常见故障排

45、除。电机与电气控制技术电机与电气控制技术2.10 单相交流电动机的故障维修单相交流电动机的故障维修（6）离心式开关常见故障。 离心开关打不开。当电动机达到规定速度时，离心式开关不动作，则可能因为触点转动轴不灵活，阻力大或弹簧拉力过大，只要清除轴内油污，重新调整并加入新的润滑油或重新调整弹簧拉力。 离心开关不闭合或有火花。由于转轴不灵或弹簧拉力过小，触点与两半圆铜环间接触面不平整，以及启动绕组有短路造成电流过大。这种情况下适当调整弹簧拉力和转轴灵活程度，对不平整的部分用工具打磨平整。电机与电气控制技术电机与电气控制技术电机与电气控制技术电机与电气控制技术电子工业出版社电机与电气控制技术电机与电气

46、控制技术第第3章章 直直 流流 电电 机机直流电机包括直流电动机和直流发电机，与三相交流异步电动机相比，其主要优点是速度调节范围宽广，平滑性、经济性较好，启动转矩较大。但是直流电机也有它显著的缺点，它结构复杂，价格高，维护不方便，尤其是电刷与换向器之间容易产生火花，故障较多，因而运行可靠性较差。目前直流电机主要应用于电力拖动性能要求较高的场合，如起重机械、电力机车、大型可逆轧钢机和龙门刨床等生产机械中。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式3.1.1 直流电机的工作原理直流电机的工作原理1直流发电机的工作原理电机

47、与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式2直流电动机的工作原理电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式3直流电机的可逆运行原理从上述直流电机的工作原理来看，一台直流电机若在电刷两端加上直流电压输入电能，即可拖动生产机械旋转，输出机械能而成为电动机；反之若用原动机带动电枢旋转，输入机械能，就可在电刷两端得到一个直流电动势作为电源，输出电能而成为发电机。说明同一台电机在一定条件下既可作电动机又可作发电机运行。这就是电机的可逆运行原理。电机与电气

48、控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式3.1.2 直流电机的基本结构直流电机的基本结构电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式1主磁极主磁极的作用是产生主磁通，它由铁芯和励磁绕组组成电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式2换向磁极换向磁极的作用是产生附加磁场，用以改善电机的换向性能。通常铁芯由整块钢做成，换向磁极的绕组应与电枢绕组串联。换向磁极装在两个主磁极之间电

49、机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式3机座机座一方面用来固定主磁极、换向磁极和端盖等，另一方面作为电机磁路的一部分称为磁轭。4电刷装置电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式5电枢铁芯电枢铁芯的作用是通过磁通和安放电枢绕组。当电枢在磁场中旋转时，铁芯将产生涡流和磁滞损耗，为了减少损耗，提高效率，电枢铁芯一般用硅钢片冲叠而成。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及

50、励磁方式6电枢绕组电枢绕组的作用是产生感应电动势和通过电流产生电磁转矩，实现机电能量转换。绕组通常用漆包线绕制而成，嵌入电枢铁芯槽内，并按一定的规则连接起来。为了防止电枢旋转时产生的离心力使绕组飞出来，绕组嵌入槽内后，用槽楔压紧；线圈伸出槽外的端接部分用无纬玻璃丝带扎紧。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式7换向器电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式3.1.3 直流电机的励磁方式直流电机的励磁方式直流发电机的各种励磁方式接线如图

51、电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电动机的各种励磁方式接线如图电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式1他励方式2并励方式3串励方式4复励方式电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式3.1.4 直流电机的铭牌数据及系列直流电机的铭牌数据及系列1直流电机铭牌数据型 号Z2-72励 磁 方 式并 励功率22kW励磁电压220V电压220B励磁电流2.0

52、6A电流116A定额连续转速1 500r/min温升80编号出厂日期年月日 电 机 厂电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.1 直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式直流电机的工作原理、基本结构及励磁方式2直流电机系列（1）Z2系列。（2）ZF和ZD系列。（3）ZZJ系列。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.2 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组3.2.1 电枢绕组概述电枢绕组概述电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.2 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组1实槽与虚槽电机电枢上实际开出的槽叫实槽。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.2 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组2元件

53、数、换向片数与虚槽数每个元件有两个元件边，而每一个换向片连接两个元件边，又因为每个虚槽里包含两个元件边，所以，绕组的元件数S、换向片数K和虚槽数Zi三者应相等，即iSKZZ电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.2 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组3绕组节距（1）第一节距y1。（2）合成节距y。（3）换向器节距yK。（4）第二节距y2。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.2 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组3.2.2 电枢绕组的基本形式电枢绕组的基本形式1单叠绕组单叠绕组的连接特点是：每个元件的首端和末端分别接到相邻的两个换向片上，后一元件的首端与前一元件的末端连在一起，并接到同一

54、个换向片上。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.2 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组2单波绕组单波绕组的连接特点是：每个元件与相距约两个极距的元件相串联，绕完一周以后，第p个元件的末端落到与起始换向片相邻的换向片上电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.2 直流电机的电枢绕组直流电机的电枢绕组3复叠和复波绕组（1）复叠绕组。复叠绕组的连接方式与单叠绕组相似，只是每串联一个元件就移动m个虚槽，即y=yK=m，其中m为大于1的整数，m=2为双叠绕组，m=3为3叠绕组采用最多的是双叠绕组。（2）复波绕组。复波绕组与单波绕组的区别在于：前者第p个元件串联后，不是回到与起始换向片相邻的换向片上，

55、而是回到与起始换向片相距m个换向片的换向片上。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.3 直流电机的感应电动势和电磁转矩直流电机的感应电动势和电磁转矩1电枢绕组的感应电动势EaaeECn2直流电机的电磁转矩TTaTCI电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.4 直流电动机的工作特性直流电动机的工作特性3.4.1 他励（并励）电动机的工作特性他励（并励）电动机的工作特性电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.4 直流电动机的工作特性直流电动机的工作特性1转速特性NaaeUI RnC2转矩特性输出转矩T2=9.55P2/n，由此可见，当转速不变时，T2=f（P2）将是一条通过原点的直线。3效率特性

56、效率特性是在U=UN时的= f（P2）。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.4 直流电动机的工作特性直流电动机的工作特性3.4.2 串励电动机的工作特性串励电动机的工作特性因为串励电动机的励磁绕组与电枢绕组串联，故励磁电流If=Ia与负载有关。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.5 直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性3.5.1 他励电动机的机械特性他励电动机的机械特性1固有机械特性NaaeNeNURnICC电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.5 直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性2人为机械特性（1）电枢串接电阻的人为机械特性。（2）改变电枢电压时的人为机械特性。电机与电

57、气控制技术电机与电气控制技术3.5 直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性（3）减弱磁通时的人为机械特性。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.5 直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性3.5.2 电动机的稳定运行条件电动机的稳定运行条件为了使系统能稳定运行，电动机的机械特性和负载特性必须配合得当。为了便于分析，将电动机的机械特性和负载特性画在同一坐标图上电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.6 他励直流电动机的启动与反转他励直流电动机的启动与反转1启动条件启动瞬间，n=0，Ea=0，此时电动机中流过的电流叫启动电流Ist，对应的电磁转矩叫启动转矩Tst。为了使电动机的转速从零逐步加速

58、到稳定的运行速度，在启动时电动机必须产生足够大的电磁转矩。2启动方法（1）电枢回路串电阻启动。（2）降压启动。3反转电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.7 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速1电枢串电阻调速电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.7 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速2弱磁调速这是一种改变电动机磁通大小来进行调速的方法。为了防止磁路饱和，一般只采用减弱磁通的方法。小容量电动机多在励磁回路中串接可调电阻，大容量电动机可采用单独的可控整流电源来实现弱磁调速。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.7 他励直流电动机的调速他励直流电动机的调速3降压调速电机与电气控制技

59、术电机与电气控制技术3.8 他励直流电动机的电气制动他励直流电动机的电气制动1能耗制动aNazNN(22.5)(22.5)EURRII电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.8 他励直流电动机的电气制动他励直流电动机的电气制动2反接制动（1）倒拉反接制动。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.8 他励直流电动机的电气制动他励直流电动机的电气制动（2）电枢电源反接制动。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.8 他励直流电动机的电气制动他励直流电动机的电气制动3回馈制动（再生制动）若电动机在电动状态运行中，由于某种因素（如电动机车下坡）而使电动机的转速高于理想空载转速时，电动机便处于回馈制动状

60、态。电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.9 直流电动机的维护与维修直流电动机的维护与维修3.9.1 换向器和电刷的维护换向器和电刷的维护1换向器的维护（1）换向器表面应光滑，无毛刺、黑斑、油垢等。对油垢，应用干净柔软的白布沾酒精擦拭；对锈蚀黑斑，应用00号细纱布研磨（不得使用金刚砂布），若其表面不平程度达到0.2mm时应用车床车光。（2）换向片边缘倒角为0.5mm45，换向器云母槽下刻深度见表 换向器直径/mm5050150151300300云母槽下刻深度/mm0.50.81.21.5电机与电气控制技术电机与电气控制技术3.9 直流电动机的维护与维修直流电动机的维护与维修2电刷的维护（1）