电工学课件：第七章电动机

1、第七章第七章 电动机电动机第一节第一节 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构第二节第二节 三相异步电动机的转动原理三相异步电动机的转动原理第三节第三节 三相异步电动机的电路分析三相异步电动机的电路分析第五节第五节 三相异步电动机的启动三相异步电动机的启动第四节第四节 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性三相异步电动机的电磁转矩与机械特性第六节第六节 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动第七节第七节 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速第八节第八节 三相异步电动机的选择与使用三相异步电动机的选择与使用第九节第九节 单相异步电动机单相异步电动机第十节第十节 直流电动机直流电动机交流电动机

2、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：电能转换成机械能使用电动机驱动生产机械可以：使用电动机驱动生产机械可以： （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 （1 1）基本结构）基本结构 （2 2）工作原理）工作原理 （3 3）机械特性）机械特性 （4 4）起动、制动、反转、调速的基本原理）起动、制动、反转、调速的基本原理 （5 5）应

3、用场合和正确使用）应用场合和正确使用 异步电动机的模型：异步电动机的模型：微型三相异步电动机的实体照片：微型三相异步电动机的实体照片：1、定子、定子2、转子、转子定子铁心定子铁心定子绕组定子绕组机座机座异步机的结构异步机的结构(1)定子铁心：定子铁心： 由互相绝缘的内圆周表面冲有很多槽的硅钢片叠成。由互相绝缘的内圆周表面冲有很多槽的硅钢片叠成。(2)定子绕组：定子绕组：可以可以Y接，也可以接，也可以接接三相绕组对称分布在定子铁芯的圆周上，三相绕组对称分布在定子铁芯的圆周上，接线盒接线盒2转子：转子：转子铁心转子铁心转子绕组转子绕组转轴转轴绕线式转子绕线式转子鼠笼式转子鼠笼式转子注：转子电路注：

4、转子电路必须是闭合的必须是闭合的:三相对称绕组三相对称绕组Y接接回路中可外接附加电阻回路中可外接附加电阻由外圆周冲有槽的硅钢片叠由外圆周冲有槽的硅钢片叠V2V1W2U2U1W1转子转子定子定子转子作用：产生电磁转矩，转子作用：产生电磁转矩， 并输出机械能。并输出机械能。定子作用：产生旋转磁场，从电网吸收电能定子作用：产生旋转磁场，从电网吸收电能线绕式线绕式鼠笼鼠笼式式结构示意结构示意图图n0n感应电动势方向感应电动势方向用右手定则确定用右手定则确定受力受力F方向方向用左手定则确定用左手定则确定假设磁场旋转假设磁场旋转转动原理转动原理NSFF(1)转子跟随磁场转动转子跟随磁场转动; 结论结论：(

5、2)转子比旋转磁场转得转子比旋转磁场转得慢。慢。旋转磁场是旋转磁场是如何产生的呢？如何产生的呢？(3)转子要能转动，必须转子要能转动，必须要有旋转磁场。要有旋转磁场。一、定子的旋转磁场一、定子的旋转磁场U1V2W1V1W2定子三相对称绕组定子三相对称绕组 U1U2, V1V2 , W1W2 通入三相对称电流，就会通入三相对称电流，就会在空间产生旋转磁场。在空间产生旋转磁场。1i2i3imIt0n“”电流流出电流流出“ ”电流流入电流流入U2240sin120sinsin321tIitIitIimmm0tU1U2V2W1V1W21i2i3imIt合成磁场方向：合成磁场方向：向下向下NS01i02

6、i03i假设电流正方向：从首端流入，尾端流出。假设电流正方向：从首端流入，尾端流出。V22iU1U2V1W1W21i3i同理分析，可得同理分析，可得其它瞬间产生其它瞬间产生的磁场方向：的磁场方向：1i2i3itmI 60tU1U2V2W1V1W20n60NS01i02i03iU1U2V2W1V1W2NS0tA120tU2V2W1V1W20nNSU1180t0nSNU1U2V1V2W1W2与通入定子三相绕组与通入定子三相绕组U1U2, V1V2 , W1W2的的 三相电流的相序有关。三相电流的相序有关。0n0n改变磁场的旋转方向：改变定子三相电流的相序。改变磁场的旋转方向：改变定子三相电流的相序

7、。1i2imIo3it二、旋转磁场的旋转方向二、旋转磁场的旋转方向1imIot3i2i转子的转动方向与磁场的旋转方向一致。转子的转动方向与磁场的旋转方向一致。电动机如何实现电动机如何实现反转呢？反转呢？将电动机同电源相接的三根导线中任意互换两根即可。将电动机同电源相接的三根导线中任意互换两根即可。正转正转反转反转L1L2L3M3U1V1W1电电 源源M3L1L2L3U1V1W1电电 源源*异步电动机实现反转的方法异步电动机实现反转的方法三、旋转磁场的转速三、旋转磁场的转速1 1、极对数、极对数旋转磁场的极对数旋转磁场的极对数 p p 与定子三相绕组的排列有关。与定子三相绕组的排列有关。1p此种

8、接法下，合成磁场只有一对磁极。即：此种接法下，合成磁场只有一对磁极。即：U1U2V2W1V1W2NSV22iU1U2V1W1W21i3i 若定子每相绕组由两个线圈串联若定子每相绕组由两个线圈串联 ，绕组的首端，绕组的首端之间互差之间互差60，则形成两对磁极的旋转磁场。，则形成两对磁极的旋转磁场。U1U1U2U2V1V2V1V2W1W2W1W2W1V2U1V1W1U2V2W2U1U2V1W21i2i3i极对数极对数2pNSSNU1U2U1U2V1V2V1V2W1W2W1W20t1i2i3imIt0W1V2U1V1W1U2V2W2U1U2V1W21i2i3iNSSNU1W2V1U2W1V2U1W2

9、V1U2W1V21i2i3imIt0 60t0nZCZCSNSN 30U1U2U1U20t1i2i3imIt02 2、旋转磁场的转速、旋转磁场的转速分）转 /( 6010fn 电流变化一个周期，旋转磁场在空间转电流变化一个周期，旋转磁场在空间转1圈圈电流频率为电流频率为 f1，则每分钟电流变化，则每分钟电流变化60 f1周，周，磁场旋转磁场旋转n0圈。即：圈。即：n0称为称为同步转速同步转速p = 2时：时：p = 1时：时：分）转/( 26010fn 异步电动机旋转磁场的转速异步电动机旋转磁场的转速:分）转/( 6010pfn 2p180分）转/( 50011p360分）转/( 0003极对

10、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(1Hzf 0n3p120分）转/( 00014p90分）转/( 507磁极数磁极数2468(同步转速同步转速)n0n感应电动势方向感应电动势方向用右手定则确定用右手定则确定受力受力F方向方向用左手定则确定用左手定则确定假设磁场旋转假设磁场旋转四、电动机的转动原理四、电动机的转动原理NSFF(1)转子的转动方向转子的转动方向与磁场的旋转方向一致与磁场的旋转方向一致; 结论：结论：(2)转子的转速小于旋转转子的转速小于旋转磁场的转速磁场的转速0nn“异步异步”0nn 转差率转差率s ：%10000nnns电

11、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）10ss范围：异步电机额定运行中异步电机额定运行中:07.001.0NsNn0n略小于略小于 旋转磁场的转速和转子转速之差与旋转磁场的转速旋转磁场的转速和转子转速之差与旋转磁场的转速之比称为转差率。之比称为转差率。转子转速转子转速五、转差率五、转差率0nn转差率最小），转子最大转速(00snn空载转差率一般空载转差率一般 TL ，电机启动电机启动转速转速n ，转矩，转矩T c点：转矩达最大点：转矩达最大Tm ，转速，转速n继续继续 ，T ，沿，沿c-b走走b点：点：T=TL，转速，转速n不再上升，稳定运行不再上升，稳定运行 当

12、当TL sTL Tn T 达到新达到新的平衡的平衡I2 LTT0nnTOncbLTmTLTstT电动机的电磁转矩可以随负载电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，这种能力称为自的变化而自动调整，这种能力称为自适应负载能力。适应负载能力。再次低速稳定运行再次低速稳定运行 有一台有一台4 4极三相笼型异步电动机，其额定功率极三相笼型异步电动机，其额定功率PN=7.5kW，额定转速额定转速nN=1450r/min，Tmax/TN=1.8, Tst/TN=1.2,电源频率电源频率f=50HZ，求这台求这台电动机的额定转矩电动机的额定转矩TN，最大转矩最大转矩Tmax，启动转矩启动转矩Tst和额定转

13、差率和额定转差率。NTT8 . 1max最大转矩为：最大转矩为：mN 9 .88NNNnPT9550额定转矩为：额定转矩为：mNmN4 .4914505 . 79550NstTT2 . 1启动转矩为：启动转矩为：mN 3 .59pfn600min/1500min/25060rrp p=2=2%10000nnnsNN额定转差率额定转差率%3 . 3%100150014501500一、启动性能一、启动性能启动瞬间启动瞬间： n = 0，s =1。stI启动电流启动电流 大大 ：一般中小型鼠笼式电机启动电流为额定电流的一般中小型鼠笼式电机启动电流为额定电流的5 7 倍倍。起动时起动时n = 0，转子

14、绕组切割磁力线速度很大。转子绕组切割磁力线速度很大。转子感应电势转子感应电势转子电流转子电流定子电流定子电流后果：后果：原因：原因：影响同一电网其他负载工作影响同一电网其他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 大电流大电流I21s0f2X2E22cos75NstII电机过热电机过热电机刚启动时，电机刚启动时， n = n = 0 0，s =1s =1，转子电流，转子电流 I2 I2 虽然很大，但转子虽然很大，但转子功率因数功率因数cos2cos2很低，因而启动转矩很低，因而启动转矩TstTst并不大。通常电动机的并不大。通常电动机的起动转矩为额定转矩的起动转矩为额定转矩的(1.

15、1-2.0)(1.1-2.0)倍。起重冶金用的电机倍。起重冶金用的电机TstTst / TN / TN可达可达2.52.53.13.1。stT启动转矩启动转矩 小小 ：原因：原因：后果：后果：22cosIKTT2202222)(cosXrrsNnmaxTstTOnTNT0n0 . 21 . 1NstTT1. 1. 直接启动直接启动2. 2. 减压启动减压启动采用降低定子绕组电压的方法启动，以减小启动电流。采用降低定子绕组电压的方法启动，以减小启动电流。启动后启动后 待电动机转速接近额定值时再换接额定电压。待电动机转速接近额定值时再换接额定电压。Y Y 换接启动换接启动自耦变压器降压启动自耦变压

16、器降压启动降压方法降压方法二、启动方法二、启动方法 电机容量不大于直接供电变压器容电机容量不大于直接供电变压器容 量的量的2020-30-30，可以采，可以采用用 直接起动。小容量直接起动。小容量20 -3020 -30千瓦以下的异步电动机一般都采千瓦以下的异步电动机一般都采直接起动。直接起动。正常运行时，定子绕组为正常运行时，定子绕组为接接启动时，把定子绕组接成星形启动时，把定子绕组接成星形Y Y ZUZUIIlppl333接接：Y接：接：ZUZUIIlppl331llIIYlIZlU+U1U2V1V2W1W2启动启动正常运行正常运行 lIlU+ZU1U2V1V2W1W23lpUU Y Y

17、接时，相电压为接时，相电压为lpUU接时，相电压为接时，相电压为313/22llppststUUUUTT启动转矩和相电压的平方成正比启动转矩和相电压的平方成正比2PUT 31ststTT(1) (1) 仅适用于正常运行为三角形仅适用于正常运行为三角形( () )接法的电机。接法的电机。)(2pstUT(2) Y(2) Y 起动起动也时ststTI,启动电流、启动转矩为直接启动时的启动电流、启动转矩为直接启动时的1/31/3。31ststTT31ststII利用三相自耦变压器降低利用三相自耦变压器降低电动机启动时的电压电动机启动时的电压原理原理：起动时，先合上开关起动时，先合上开关Q1Q1，将手

18、柄将手柄Q2Q2扳到扳到起动起动位位置置操作操作：自耦减压起动接线图自耦减压起动接线图达到额定转速时，迅速将达到额定转速时，迅速将手柄扳到手柄扳到工作工作位置位置适用于容量较大的或正常适用于容量较大的或正常工作时为星形联接，不能工作时为星形联接，不能采用星采用星- -三角起动的笼型三角起动的笼型电动机电动机适用适用范围范围主要采用转子回路串联外接电阻的方法主要采用转子回路串联外接电阻的方法RRR滑环滑环电刷电刷定子定子转子转子起动时将适当的起动时将适当的R R 串入转子电路中，起动后将串入转子电路中，起动后将R R 短路。短路。起动电阻起动电阻有一台三相异步电动机的技术数据如下：有一台三相异步

19、电动机的技术数据如下：P PN N(kW) U UN N (V)n nN N(r/min) )接法接法1010380380145014500.880.880.860.866.56.52.12.12.02.0NcosNTTmaxNstIINstTT求求(1)(1)额定电流额定电流IN和启动电流和启动电流Ist(3)(3)若在额定负载及负载转矩为额定转矩的若在额定负载及负载转矩为额定转矩的65%65%的情况下电动机的情况下电动机 能否采用能否采用Y Y启动？启动？N(2)(2) 额定转矩额定转矩 TN 、最大转矩最大转矩Tm和启动转矩和启动转矩Tst；)(2086. 088. 038031010c

20、os33AUPINNNNN)(9 .6514704095509550mNnPTNNN)(8 .1319 .652 .10 .2)(mNTTTTTNNNstst)(39.1389 .6521 .2)(maxmaxmNTTTTTNNN（1 1）AIINst1305 . 6（2 2）（3 3）mNTTstst93.438 .1313131NstYTTstYNTmNT)(82.142%65额定负载不能额定负载不能Y Y启动，额定负载的启动，额定负载的65%65%时可以采用时可以采用Y Y启动启动一、一、 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

21、转矩。电源上，产生制动转矩。制动能量消耗小制动能量消耗小制动平稳，但需制动平稳，但需要直流电源要直流电源M3+-运行运行制动制动n F转子转子 二、二、 反接制动反接制动 停车时，将电动机接到电源的三根线中的任意两根的一端对停车时，将电动机接到电源的三根线中的任意两根的一端对调位置，使旋转磁场反向旋转，电动机的转矩方向与电动机原来调位置，使旋转磁场反向旋转，电动机的转矩方向与电动机原来的旋转方向相反，起制动的作用。的旋转方向相反，起制动的作用。 反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。即切割磁力线的速度很大，造成转子电流增大，引起定即切割磁力

22、线的速度很大，造成转子电流增大，引起定子电流增大。子电流增大。为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻简单、效果好但能量消耗大简单、效果好但能量消耗大返回返回 三、发电反馈制动三、发电反馈制动： 当电动机转子的转速超过旋转磁场的同步转速时，这当电动机转子的转速超过旋转磁场的同步转速时，这时的转矩也是制动转矩时的转矩也是制动转矩。n Fno当起重机快速下放重物时当起重机快速下放重物时当多速电动机从高速调到低速的过程中当多速电动机从高速调到低速的过程中电动机已转入发电机运行，将重物的电动机已转入发电机运行，将重物的位能转换为电能而反馈到电网里去，位能转换

23、为电能而反馈到电网里去，所以称为发电反馈制动所以称为发电反馈制动返回返回第七节第七节 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速pfsnsn106011调速方法：调速方法：2. 变极调速变极调速3. 变转差率调速变转差率调速1. 变频调速变频调速1. 变频调速变频调速 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研制变频电源恒转矩调速：低于额定转速时，保持恒转矩调速：低于额定转速时，保持U1/f1的比值的比值近似不变，这时磁通近似不变，这时磁通和转矩也都近似不变和转矩也都近似不变。恒功率调速：高于额定转速时，应保持恒功率调速：高

24、于额定转速时，应保持U1=U1N，这时磁通这时磁通和转矩都减小。转速增大，转矩减小，和转矩都减小。转速增大，转矩减小，使功率近似不变。使功率近似不变。无级调速无级调速2. 改变极对数改变极对数 有级调速有级调速。p3. 改变转差率改变转差率 s无级调速无级调速适用于绕线式电动机方法：方法：在绕线式电动机的转子电路中接入调速电阻，改变在绕线式电动机的转子电路中接入调速电阻，改变电阻的大小，就可得到平滑调速。电阻的大小，就可得到平滑调速。返回返回三相异步电动机三相异步电动机型号型号： YR180L-8 功率功率：11kW 频率：频率：50Hz 电压：电压：380V 电流：电流：25.2A 接法：接

25、法： 转速：转速：760r/min 效率：效率：86.5% 功率因数：功率因数：0.77工作方式：工作方式：连续连续 绝缘等级：绝缘等级：B 重量重量 kg标准编号标准编号 出厂日期出厂日期 电机厂电机厂铭牌数据（铭牌数据（YR180L-8 ）一、一、 三相异步电动机的铭牌三相异步电动机的铭牌 第八节第八节 三相异步电动机的选择和使用三相异步电动机的选择和使用磁极数磁极数( 极对数极对数 p = 2 )例如：例如： Y 132 MY 132 M4 4 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。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

26、三相异步电动机它不等于从电源吸取的电功率它不等于从电源吸取的电功率。NP电动机在额定运行时轴上输出的机械功率电动机在额定运行时轴上输出的机械功率 P P2N2N 。UN = 380/220V、 Y/ 接接指：线电压为指：线电压为 380V 时采用时采用 Y接法接法； 线电压为线电压为 220V 时采用时采用 接法接法。电动机在额定运行时，定子绕组在指定接法下应加的线电压值。电动机在额定运行时，定子绕组在指定接法下应加的线电压值。NU两种接法情况下，相电压均为两种接法情况下，相电压均为220V( (每相绕组的额定电压每相绕组的额定电压) )NI电动机在额定运行时，定子绕组在指定接法下的线电流值。

27、电动机在额定运行时，定子绕组在指定接法下的线电流值。电动机接交流电源的工作频率，我国工频电源为电动机接交流电源的工作频率，我国工频电源为50H50HZ Z电动机额定工作状态下转子每分钟的转数电动机额定工作状态下转子每分钟的转数指定子三相绕组的联接方法指定子三相绕组的联接方法。有三个首端有三个首端U1、V1、W1三个尾端三个尾端U2、V2、W2可以可以Y Y接或接或 接接定子三相绕组定子三相绕组U1U2 、V1V2 、W1W2U1U2W1V1W2V2 Y 接法：接法： 接法：接法：指定子三相绕组的联接方法指定子三相绕组的联接方法。定子三相绕组定子三相绕组U1U2 、V1V2 、W1W2有三个首端

28、有三个首端U1、V1、W1三个尾端三个尾端U2、V2、W2可以可以Y Y接或接或 接接U2U1W2V1V2W1工作方式分为连续、短时、断续三种工作方式分为连续、短时、断续三种按照电动机绕组所用的绝缘材料在使用时允许的按照电动机绕组所用的绝缘材料在使用时允许的极限温度来分的。极限温度来分的。 极限温度，是指电动机绝缘结构中最热点的最高容许温度。极限温度，是指电动机绝缘结构中最热点的最高容许温度。 绝缘等级绝缘等级绝缘等级绝缘等级极限温度极限温度AEBFHC105C120C130C155C180指定子每相绕组的功率因数。指定子每相绕组的功率因数。Ncos轴上输出机械功率与定子输入电功率轴上输出机械

29、功率与定子输入电功率P1N的比值的比值。NNNNIUPcos31%1001NNNPPN二、二、 三相异步电动机的选择三相异步电动机的选择 连续工作：连续工作：短时运行：短时运行：212PPN1/2PPN2: :生产机械效率生产机械效率: :传动效率传动效率: :电动机过载系数电动机过载系数某离心式水泵的技术参数为：流量某离心式水泵的技术参数为：流量Q=0.03mQ=0.03m3 3/s,/s,扬程扬程H=20mH=20m，转速为，转速为1460r/min1460r/min机械效率机械效率1 1=0.55=0.55；笼型电动机与水泵；笼型电动机与水泵联轴器直接连接，即联轴器直接连接，即2=1，试

30、选用该水泵的拖动电动机的试选用该水泵的拖动电动机的功率。功率。212PPN21102HQkWkWPN7 .1055. 0110220100003. 03/1000mkg查相关资料，选用查相关资料，选用Y160M-4Y160M-4型电动机，其型电动机，其P PN N11kW11kW第九节第九节 单相异步电动机单相异步电动机 单相异步电动机常用于功率不大的电动工具（如手电钻、搅拌器等）和众多的家用电器（洗衣机、电冰箱、电风扇等）。结构结构： 定子放单相绕组（也称工作绕组，其中通入定子放单相绕组（也称工作绕组，其中通入 单相交流电）；单相交流电）； 转子一般用鼠笼式转子一般用鼠笼式。返回返回定子定子

31、转子转子 定子定子绕组绕组定子中通入单相交流电后，形成定子中通入单相交流电后，形成脉动磁场脉动磁场。其磁。其磁感应强度按正弦分布，且随时间按正弦变化感应强度按正弦分布，且随时间按正弦变化。返回返回 .F转子导条转子导条及电流及电流 当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据右手螺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，相等方向相反，所以没有起动转矩所以没有起动转矩。返回返回一、电容分相式异步电动机一、电容分相式异步电动机在电动机定子中放置一个起动绕组在电动机定子中放置一个起动绕组B B，与工作绕组

32、在空间相隔，与工作绕组在空间相隔 9090，起起动绕组动绕组B B与电容器串联，使两个绕组与电容器串联，使两个绕组中的电流在相位上近于相差中的电流在相位上近于相差9090，这这就是分相。由这两相电流也能产生旋就是分相。由这两相电流也能产生旋转磁场转磁场 0tAB 45tABSN返回返回改变改变C C的串联位置，可使电的串联位置，可使电动机反转。将开关合在动机反转。将开关合在1 1，电容与电容与V V绕组串联，电流绕组串联，电流 超超前前 近近9090；Vi将开关切换到将开关切换到2 2，电容与，电容与U U绕绕组串联，电流组串联，电流 超前超前 近近9090。 如此便改变了旋转如此便改变了旋转

33、磁场的方向，实现反转。磁场的方向，实现反转。UiViUi二、罩极式单相电机二、罩极式单相电机定子定子磁极磁极转子转子短路短路环环 定子通入电流以后，部分磁通穿定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋转生的磁通有了相位差，从而形成旋转磁场，使转子转起来。磁场，使转子转起来。结构结构：单相绕组绕在磁极单相绕组绕在磁极 上，上，在磁极的约在磁极的约1/31/3部分套部分套一短路环一短路环返回返

34、回 三相异步电动机运行过程中，若其中一相和电源断开，则变成单相运行。此时和单相电动机一样，电动机仍会按原来方向运转。但若负载不变，三相供电变为单相供电，电流将变大，导致电动机过热。 使用中要特别注意这种现象使用中要特别注意这种现象 三相异步电动机若在启动前有一相断电，和单相三相异步电动机若在启动前有一相断电，和单相电动机一样将不能启动。此时只能听到嗡嗡声，长电动机一样将不能启动。此时只能听到嗡嗡声，长时间启动不了，也会过热，必须赶快排除故障。时间启动不了，也会过热，必须赶快排除故障。返回返回 是直流电能转化为机械能的旋转机械装置。是直流电能转化为机械能的旋转机械装置。直流直流电动机虽然比三相交

35、流异步电动机结构复杂，维修也电动机虽然比三相交流异步电动机结构复杂，维修也不便，但由于它的调速性能较好和起动转矩较大，因不便，但由于它的调速性能较好和起动转矩较大，因此，对调速要求较高的生产机械或者需要较大起动转此，对调速要求较高的生产机械或者需要较大起动转矩的生产机械往往采用直流电动机驱动。矩的生产机械往往采用直流电动机驱动。NSNS 直流电机由定直流电机由定子子(磁极磁极)、转子、转子(电枢电枢)和换向器等和换向器等部分构成。部分构成。 由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。由永久磁铁做成。由永久磁铁做成。磁极上绕线圈，线圈中通过直流电，磁极上绕线圈，线圈中通

36、过直流电， 形成电磁铁。形成电磁铁。磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称磁极上的线圈通以直流电产生磁通，称 为励磁。为励磁。 直流电机按照励磁方式可分为他励电动机直流电机按照励磁方式可分为他励电动机、并励电动机、串励电动机和复励电动机。、并励电动机、串励电动机和复励电动机。UUfIaM+_+_IffR stRIaUM+_IffR stR+_IEUIa+_IfM复励复励U+_IMIaIUSbNacd 直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流方向方向如图所示。由于换向片和电源固定联接，无论如图所示。由于换向片和电源固定联接，无论线圈怎样转动，总是线圈怎样转动，

37、总是S极有效边的电流方向向外极有效边的电流方向向外, N极有效边的电流方向向里。电动机电极有效边的电流方向向里。电动机电枢枢绕组通电绕组通电后中受力后中受力(左手定则左手定则)按逆时针方向旋转按逆时针方向旋转。电刷电刷换向片换向片IFFTn换向器作用：换向器作用：将外部直流电将外部直流电转换成内部的转换成内部的直流电，以保直流电，以保持转矩方向不持转矩方向不变。变。UEETnSbNdFFacII换向片换向片电刷电刷Ce: 与电机结构有关的常数与电机结构有关的常数n: 电动机转速电动机转速 ：磁通磁通E=Ce nUEETnSbNdFFacII换向片换向片电刷电刷aaaaRInCRIEUeRaIa

38、E+UM02TTT 设外加电枢电压设外加电枢电压 U 一定，一定，T=T2 (平衡平衡)，此时，此时，若若T2突然增加，则调整过程为突然增加，则调整过程为达到新的平衡点达到新的平衡点(Ia 、 P入入 ) 。T2 n Ia T E nCEeaaaREUI aICTmaaRIEU 励磁绕组与电枢并联励磁绕组与电枢并联由图可求得由图可求得aaREUI ffRUI aafIIII 由上分析可知：由上分析可知： 当电源电压当电源电压U和励磁回路的电阻和励磁回路的电阻Rf一定时一定时, 励励磁电流磁电流If和磁通和磁通则则IaUM+_IffR stR+_IEnnn 0TCCRnem2aCUne0令：令：

39、TCCRCUneme2a即：并励电动机的磁通即：并励电动机的磁通 aI IT TmeERIEUCnCaa由以下公式由以下公式IaUM+_IffR stR+_IE转速降:2aTCCRnem理理想想空空载载转转速速:0CUne式中：式中：nnTCCRCUneme02an0nNTN改变电枢电压和电枢回路串电阻可得人工特性曲线改变电枢电压和电枢回路串电阻可得人工特性曲线n0T有一并励电动机，其额定数据如下：有一并励电动机，其额定数据如下：P=22KW, UN=110V, nN=1000r/min, = 0.84, 并已知并已知Rf= 27.5 ，Ra= 0.04 , 试求试求: (1) 额定电流额定电

40、流I , 额定额定 电枢电流电枢电流Ia及及额定励磁电流额定励磁电流If ; (2) 损耗功率损耗功率 PaCu , 及及 PO ; (3) 额定转矩额定转矩T; (4) 反电动势反电动势E。解：解：(1) P2是输出功率，额定输入功率为是输出功率，额定输入功率为KW19.2684. 02221 PPA2381101019.2631 UPI额定电流额定电流额定励磁电流额定励磁电流A45 .27110ff RuI额定电枢电流额定电枢电流A2344238fa III（2）电枢电路铜损）电枢电路铜损W219023404. 02a2aaCu IRPW44045 .272f2ffCu IRP励磁电路铜损

41、励磁电路铜损总损失功率总损失功率W4190220002619021 PPP空载损耗功率空载损耗功率W200021904190aCu10 PPPm.N210100022955095502 nPT（3）额定转矩）额定转矩（4）反电动势）反电动势V6 .10023404. 0110aa IRUE 直流电动机的基本运行与控制过程包括起直流电动机的基本运行与控制过程包括起动、正反转、调速和制动等。动、正反转、调速和制动等。太大会使换向器产生严重的火花太大会使换向器产生严重的火花, ,烧坏换向器；烧坏换向器；NaaNast)2010(IRUI 0nCEe(1) 起动电流大起动电流大(2) 起动转矩大起动转

42、矩大 起动时，起动转矩为起动时，起动转矩为(1020)TN , 造成机械冲造成机械冲击，使传动机构遭受损坏。击，使传动机构遭受损坏。tasIT NstaNast)5 . 25 . 1 (IRRUI 直流电动机在起动和工作时，励磁电路一定要直流电动机在起动和工作时，励磁电路一定要接通接通, ,不能让它断开不能让它断开, ,而且起动时要满励磁。否则，而且起动时要满励磁。否则，磁路中只有很少的剩磁，可能产生事故：磁路中只有很少的剩磁，可能产生事故：aastNstRIUR aNastst)5 . 25 . 1 (RIRIU (3)如果电机在空载运行，可能造成飞车，使电机遭如果电机在空载运行，可能造成飞

43、车，使电机遭受严重的机械损伤，而且因电受严重的机械损伤，而且因电电流过大而将绕组电流过大而将绕组烧坏烧坏。（ E Ia T T0 n 飞车）飞车）例：例：串励的单相手电钻，利用励磁电流和电枢电流串励的单相手电钻，利用励磁电流和电枢电流两者的方向同时改变时而转向不变的原理，采用特两者的方向同时改变时而转向不变的原理，采用特别的串励电动机，使手电钻用单相交流电源或直流别的串励电动机，使手电钻用单相交流电源或直流电源供电均可。电源供电均可。电磁转矩：电磁转矩：与异步电动机相比，虽然结与异步电动机相比，虽然结构复杂，价格高，维护也不方便，但在调速性能上构复杂，价格高，维护也不方便，但在调速性能上由其独

44、特的优点。由其独特的优点。 1. 调速均匀平滑，可以无级调速调速均匀平滑，可以无级调速( (注：异步机改注：异步机改 变极对数调速的方法叫有级调速变极对数调速的方法叫有级调速) )。 2. 调速范围大，调速比可达调速范围大，调速比可达200 以上以上( (调速比等调速比等 于最大转速和最小转速之比）于最大转速和最小转速之比）, ,因此机械变速因此机械变速 所用的齿轮箱可大大简化。所用的齿轮箱可大大简化。由转速公式由转速公式:mCRIUnaa可见直流电机调速方法有三种。可见直流电机调速方法有三种。TCCRCUneme2a 保持电枢电压保持电枢电压U不变，改变励磁电流不变，改变励磁电流If (调调

45、Rf)以以改变磁通改变磁通 。由式由式0n 0n0nTnOTCCRCUneme2aaaaREUI Rf E I n Ia E T nCEeaICTm(1)调速平滑，可得到无级调速；但只能向上调，受调速平滑，可得到无级调速；但只能向上调，受 机械本身强度所限，机械本身强度所限，n不能太高。不能太高。(2) 调速设备简单，经济，电流小，便于控制。调速设备简单，经济，电流小，便于控制。(3) 机械特性较硬，稳定性较好。机械特性较硬，稳定性较好。(4) 对专门生产的调磁电动机对专门生产的调磁电动机, ,其调速幅度可达其调速幅度可达, 例如例如5302120 r/min及及3101 240 r/min

46、。(1) (2) n0n0Tcn0nT0nnTCCRCUneme02a )(a一定一定和和R(1)工作时电压不允许超过工作时电压不允许超过 ，而，而, 所以调速所以调速 只能向下调只能向下调。(2)机械特性较硬，并且电压降低后硬度不变，稳机械特性较硬，并且电压降低后硬度不变，稳 定性好。定性好。(3)均匀调节电枢电压，可得到平滑无级调速。均匀调节电枢电压，可得到平滑无级调速。(4)调速幅度较大。调速幅度较大。U Ia n E Ia 有一他励电动机，有一他励电动机， 已知已知U=220V , Ia=53.8A, n=1500r/min Ra=0.7 。今将电枢电压。今将电枢电压降低一降低一 半，而负载转矩不变，问转矩降低多少？半，而负载转矩不变，问转矩降低多少？解解: 由由可知，在保持负载转矩和励磁可知，在保持负载转矩和励磁电电 流不变的条件下，电流也保持不变。流不变的条件下，电流也保持不变。8 .537 . 02208 .