电工学讲义-电动机

电工学讲义-电动机第1页，课件共52页，创作于2023年2月基本要求1.了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理。本章要求：2.理解三相交流异步电动机的转矩和机械特性，掌握起动的基本方法,了解调速的方法。3.理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。第2页，课件共52页，创作于2023年2月电动机的分类：鼠笼式异步交流电动机授课内容：基本结构、工作原理、机械特性、启动、调速、铭牌电动机交流电动机直流电动机三相电动机单相电动机同步电动机异步电动机他励、并励电动机串励、复励电动机第3页，课件共52页，创作于2023年2月异步电动机的结构定子：转子：铁芯、定子绕组和机座转子铁心、转子绕组、风扇及转子轴笼型转子绕线式转子第4页，课件共52页，创作于2023年2月异步电动机的结构第5页，课件共52页，创作于2023年2月常见鼠笼式转子的结构第6页，课件共52页，创作于2023年2月三相异步电动机的定子绕组共六个出线端，引至机座的出线盒内。Y

绕组首端：U1，V1，W1绕组末端：U2，V2，W2根据电源电压和电动机绕组的额定值三相绕组接为星形或三角形第7页，课件共52页，创作于2023年2月三相异步电动机的转动原理三部曲旋转磁场的产生转子电流的产生电磁转矩的产生转子转动第8页，课件共52页，创作于2023年2月旋转磁场的产生电动机三相绕组做“Y”形连接，三相对称电流通入相应的定子绕组U1U2V1V2W1W2第9页，课件共52页，创作于2023年2月规定

i:“+”首端流入，尾端流出。

i:“–”尾端流入，首端流出。U1V2W1V1W2U2(•)电流出(

)电流入o第10页，课件共52页，创作于2023年2月oAXYCBZAXYCBZU1U2V2W1V1W2三相电流合成磁

场的分布情况600i1=0i2<0(V1出,V2入）i3>0(W1入，W2出）产生一对磁极i1>0i2<0i3=0磁场旋转60ºi1>0i2<0i3<0磁场旋转90º第11页，课件共52页，创作于2023年2月

t=0i1=0i2<0(V1出,V2入）i3>0(W1入，W2出）产生一对磁极

t=120

i1>0i2=0i3<0磁场旋转120º

t=240

i1<0i2>0i3=0磁场旋转120º

t=360

i1=0i2<0i3>0磁场旋转120ºi1i2i3旋转磁场的产生磁场旋转一周第12页，课件共52页，创作于2023年2月旋转磁场的产生当电动机三相绕组做“Y”形连接，三相对称电流通入相应的定子绕组在三相绕组中分别产生磁场合成两个磁极（磁极对数为1）磁场旋转产生磁极旋转电流交变小结U1U2V1V2W1W2第13页，课件共52页，创作于2023年2月极对数（P）的概念此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：U1U2V2W1V1W2U1U2V1V2W1W2补充第14页，课件共52页，创作于2023年2月极对数（P）的改变W1’V2’U1V1W1U2V2W2U1’U2’V1’W2’将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。U1U2V1V2W1W2U1’U2’V1’V2’W1’W2’第15页，课件共52页，创作于2023年2月极对数W1’V2’U1V1W1U2V2W2U1’U2’V1’W2’如图，此时形成的磁极是两对。第16页，课件共52页，创作于2023年2月旋转磁场的转速n0=60f/p(r/min)n0取决于电源频率f和电动机的磁极对数pn0称为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第17页，课件共52页，创作于2023年2月旋转磁场的方向当三相电流的相序为：123，旋转磁场方向为：U1V1W1与相序一致第18页，课件共52页，创作于2023年2月转子电流的产生磁场以n0顺时针旋转磁场与转子相对运动转子以n0逆时针切割磁力线转子导体中产生感生电动势转子电路闭合转子电路中产生电流(方向同电动势)磁场转子大拇指为转子旋转方向,四指为电动势方向NS右手螺旋定则第19页，课件共52页，创作于2023年2月电磁转矩的产生——转子旋转转子电流产生后导体在磁场中产生电磁力形成电磁转矩转子沿磁场旋转方向以转速n旋转磁场n0四指为电流方向,大拇指为电磁力方向转子nSN左手螺旋定则FFF第20页，课件共52页，创作于2023年2月转子沿旋转磁场方向旋转,若转子转速n上升为同步转速n0，则转子与旋转磁场之间没有相对转速，转子中没有感生电动势和转子电流，没有电磁转矩的产生磁场n0转子n又因为转子导体的电流是由旋转磁场感应而来的（转子并不接电源）所以又称感应电动机转子转速只能小于同步转速，故称为异步电动机第21页，课件共52页，创作于2023年2月转差率是描述异步电动机运行情况的一个重要的概念：电动机启动瞬时：n=0，S=1,转差率最大空载运行时：n空

最大，S空

最小额定负载运行时:n<n空，S>S空一般SN=1-6％转差率:S=(n0-n)/n0

或

S=(n0-n)/n0×100％

n与n0的关系第22页，课件共52页，创作于2023年2月例1：一台三相异步电动机，其额定转速

n=975r/min，电源频率f1=50Hz。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知：n0=1000r/min,即额定转差率为p=3第23页，课件共52页，创作于2023年2月转子旋转方向与旋转磁场的方向一致,即，与相序方向一致。如何让电动机反转？转子n磁场n0思考第24页，课件共52页，创作于2023年2月

方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。电动机正转电动机反转三相异步电动机的正、反转电源~L1L2L3M3~L1L2L3电源~M3~第25页，课件共52页，创作于2023年2月三相异步电动机的转动小结三部曲旋转磁场的产生转子电流的产生电磁转矩的产生转子转动第26页，课件共52页，创作于2023年2月三相异步电动机转矩与机械特性转矩

转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力所形成的转矩之总和。常数，与电机结构有关2.当电源电压U1一定时，T是转差率s的函数。3.转子导体电阻R2

的大小对

T有影响。绕线式异步电动机可外接电阻来改变转子电阻R2

，从而改变转距。1.T与定子每相绕组电源电压成正比。U1

T

转子静止时，转子导体漏感抗第27页，课件共52页，创作于2023年2月转矩特性曲线OTS根据转矩公式得转矩特性曲线：OT1临界转差率第28页，课件共52页，创作于2023年2月电动机在额定负载时的转矩。1.额定转矩TN三个重要转矩OT(N•m)如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型)的额定功率为7.5kw,额定转速为1440r/min,则额定转矩为第29页，课件共52页，创作于2023年2月2.最大转矩Tmax电机带动最大负载的能力。OTTmax当U1

一定时，Tmax为定值一般三相异步电动机的过载系数为(3)工作时必须使转子轴上机械负载转矩T2

<Tmax

，否则电机将严重过热而烧坏过载系数(能力)(2)第30页，课件共52页，创作于2023年2月3.起动转矩Tst电动机起动时的转矩。起动时n=0时，s=1(2)Tst与R2有关，适当使

R2

Tst

。对绕线式电机改变转子附加电阻

R´2,可使Tst=Tmax

。Tst体现了电动机带载起动的能力。

若

Tst

>T2电机能起动，否则不能起动。OTTst起动能力第31页，课件共52页，创作于2023年2月4.U1和R2变化对机械特性的影响

(1)U1变化对机械特性的影响U

TOTm

Tst

(2)R2变化

对机械特性的影响TOR2

n

Tst

第32页，课件共52页，创作于2023年2月5.电动机的运行分析电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，这种能力称为自适应负载能力T2

s

n

T2

T´2稳定运行区T2常用特性段TO硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。第33页，课件共52页，创作于2023年2月

不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电机。TOR2

Tst

n

软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。

第34页，课件共52页，创作于2023年2月异步电动机的起动和调速电动机从接通电源到正常工作的过程叫起动过程。对频繁起动停车的电动机，其起动性能对生产影响很大。起动转矩：起动电流：为额定转矩的1~1.2倍为额定电流的4~7倍（因为转差率S很高）大的起落电流将引起电路中其他用电设备上电压不稳，必须选用合适的起动方法限制起动电流。定子电流起动时，n=0，转子导体切割磁力线速度很大，转子感应电势转子电流定子电流

第35页，课件共52页，创作于2023年2月起动方法全压直接起动：降压起动Y–

起动补偿器（自耦变压器）起动法适用于小容量电机，二三十千瓦以下的异步电动机一般采用直接起动。绕线式电动机的起动第36页，课件共52页，创作于2023年2月（1）Y－

起动：设：电机每相阻抗为起动+_

正常运行+_第37页，课件共52页，创作于2023年2月Y－

起动器接线简图L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1△动触点Y动触点静触点第38页，课件共52页，创作于2023年2月Y－

起动器接线简图Y起动L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1

起动UPU1+＿Ul+＿U2V1V2W1W2第39页，课件共52页，创作于2023年2月Y－

起动器接线简图

工作L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2

正常运行Ul+＿U1V1V2W1W2第40页，课件共52页，创作于2023年2月(a)仅适用于正常运行为三角形联结的电机。

(b)Y－

起动Y－

换接起动适合于空载或轻载起动的场合Y-

换接起动应注意的问题

正常运行UlU1W2V2W1+＿U2V1UP

起动+＿Ul+＿U1W2V2W1U2V1第41页，课件共52页，创作于2023年2月(2)自耦降压起动L1L3L2FUQ

Q2下合：接入自耦变压器，降压起动。

Q2上合：切除自耦变压器，全压工作。合刀闸开关QQ2

自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成Y形不能采用Y－

起动的鼠笼式异步电动机。第42页，课件共52页，创作于2023年2月RRR滑环电刷定子转子起动时将适当的R串入转子电路中，起动后将R短路。起动电阻

（3）绕线式电动机转子电路串电阻起动•第43页，课件共52页，创作于2023年2月三相异步电动机的调速方法调速：指负载不变的情况下，人为改变电动机的转速n=(1-S)n0=60(1-S)f1

/p变频调速变极调速无级调速有级调速第44页，课件共52页，创作于2023年2月三相异步电动机的调速方法调速：指负载不变的情况下，人为改变电动机的转速n=(1-S)n0=60(1-S)f1

/p变频调速变极调速无级调速有级调速

f=50Hz逆变器M3~整流器f1、U1可调+–~第45页，课件共52页，创作于2023年2月异步电动机的铭牌三相异步电动机型号：Y132M-4功率：7.5KW频率：50HZ电压：380V电流：15.4A接法：

转速：1440r/min绝缘等级：B工作方式：连续

××××年××月编号：××××电机厂第46页，课件共52页，创作于2023年2月型号：Y132M—4Y：三相异步电动机132：机座中心高度M：机座长度代号（S短机座，M中机座，L长机座）4：磁极数异步电动机产品名称代号异步电动机Y异绕线式异步电动机YR异绕防爆型异步电动机YB异爆高起动转矩异步电动机YQ异起第47页，课件共52页，创作于2023年2月接法：

指定子绕组的接法，通常有Y/

两种电压：380V铭牌上电压指电动机额定运行时，定子绕组上所加线电压通常有380V/220V两种。电流：15.4A指电动机额定运行时，定子绕组上的线电流值第48页，课件共52页，创作于2023年2月额定转速：1440r/min电动机额定运行时的转速，单位：r/min绝缘等级：B按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级。绝缘等级极限温度(C)A105E