任务驱动课件(任务起重机电动机的认识与使用)

电控与PLC应用技术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-Δ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-Δ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。

异步电动机定子定子铁心转子定子绕组机座转子铁心转子绕组转轴二、三相异步电动机的基本结构按电源的种类交流电动机直流电动机异步电动机同步电动机一、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Y连接三相

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ηN: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U2U1W2V1W1V2n（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Δn=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CVVF3、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。手动反接制动能耗制动~制动时，三相绕组脱离三相电源，由直流电流过定子绕组，在气隙中形成恒定磁场。过程分析：由于惯性，转子仍以n速度旋转切割磁力线感应电势感应电流产生电磁力制动转矩在制动转矩和负载转矩共同作用下，转子减速至n＝0。能耗制动手动能耗制动回馈制动T与n方向相反，处于制动状态当起重机放下重物时，因重力的作用，电动机的转速n超过旋转磁场的转速n1，电动机转入发电运行状态，将重物的位能转换为电能，再回送到电网，称为回馈制动。返回第一节活塞式空压机的工作原理第二节活塞式空压机的结构和自动控制第三节活塞式空压机的管理复习思考题单击此处输入你的副标题，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor压缩空气在船舶上的应用：

1.主机的启动、换向；

2.辅机的启动；

3.为气动装置提供气源；

4.为气动工具提供气源；

5.吹洗零部件和滤器。

排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor空压机分类：按排气压力分：低压0.2～1.0MPa；中压1～10MPa；高压10～100MPa。按排气量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor第一节活塞式空压机的工作原理容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式两级活塞式压缩机单级活塞压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机旋转叶片式压缩机最长的使用寿命-

----低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，可长达33年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。滑(叶)片式空压机可以365天连续运转并保证60000小时以上安全运转的空气压缩机1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机。螺杆式压缩机气路系统：

A

进气过滤器

B

空气进气阀

C

压缩机主机

D

单向阀

E

空气/油分离器

F

最小压力阀

G

后冷却器

H

带自动疏水器的水分离器油路系统：

J

油箱

K

恒温旁通阀

L

油冷却器

M

油过滤器

N

回油阀

O

断油阀冷冻系统：

P

冷冻压缩机

Q

冷凝器

R

热交换器

S

旁通系统

T

空气出口过滤器螺杆式压缩机涡旋式压缩机

涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。

由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。

涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。活塞式空气压缩机的外形第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）工作循环：4—1—2—34—1吸气过程

1—2压缩过程

2—3排气过程第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）

压缩分类：绝热压缩：1—2耗功最大等温压缩：1—2''耗功最小多变压缩：1—2'耗功居中功＝P×V（PV图上的面积）加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。二、实际工作循环（单级压缩）1.不存在假设条件2.与理论循环不同的原因：1）余隙容积Vc的影响Vc不利的影响—残存的气体在活塞回行时，发生膨胀，使实际吸气行程（容积）减小。Vc有利的好处—

（1）形成气垫，利于活塞回行；（2）避免“液击”（空气结露）；（3）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。第一节活塞式空压机的工作原理表征Vc的参数—相对容积C、容积系数λv合适的C：低压0.07-0.12

中压0.09-0.14

高压0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容积Vc的影响C越大或压力比越高，则λv越小。保证Vc正常的措施：余隙高度见表6-1压铅法—保证要求的气缸垫厚度2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理2）进排气阀及流道阻力的影响吸气过程压力损失使排气量减少程度，用压力系数λp表示：保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。λp

（0.90-0.98）2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3）吸气预热的影响由于压缩过程中机件吸热，所以在吸气过程中，机件放热使吸入的气体温度升高，使吸气的比容减小，造成吸气量下降。预热损失用温度系数λt来衡量（0.90-0.95）。保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理4）漏泄的影响内漏：排气阀（回漏）；外漏：吸气阀、活塞环、气缸垫。漏泄损失用气密系数λl来衡量（0.90-0.98）。保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、气缸与缸盖等部件的严密配合。5）气体流动惯性的影响当吸气管中的气流惯性方向与活塞吸气行程相反时，造成气缸压力较低，气体比容增大，吸气量下降。保证措施：合理的设计进气管长度，不得随意增减进气管的长度，保证滤器的清洁。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理上述五条原因使实际与理论循环不同。4）漏泄的影响5）气体流动惯性的影响1）余隙容积Vc的影响2）进排气阀及流道阻力的影响3）吸气预热的影响2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3.排气量和输气系数理论排气量Vt----单位时间内活塞所扫过的气缸容积。实际排气量Q：Q=Vt

λ输气系数λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影响余隙