第一模块 常用低压电器-电动机

模块一常用低压电器司全龙机车车辆教研室上一页下一页返回发电机▲直流电动机▲同步电动机▲鼠笼型——将机械能转换为电能；——将电能转换为机械能。▲绕线型电动机▲交流电动机▲异步电动机电机：实现能量转换或信号转换的电磁装置（动力电机）（控制电机）▲单相▲三相▲单相▲三相电动机一、直流电动机1直流电机的基本工作原理IU–+SbNacd

直流电从两电刷之间通入电枢绕组，电枢电流方向如图所示。由于换向片和电源固定联接，无论线圈怎样转动，总是S极有效边的电流方向向里,N极有效边的电流方向向外。电动机电枢绕组通电后中受力(左手定则)按顺时针方向旋转。U–+U–+电刷换向片U–+IFFTn换向器作用：将外部直流电转换成内部的直流电，以保持转矩方向不变。2直流电动机的构造

直流电机由定子(磁极)、转子(电枢)、电刷、换向片和机座等部分构成。1.定子(磁极)永磁式:

由永久磁铁做成。励磁式:

磁极上绕线圈，线圈中通过直流电，形成电磁铁。用来在电机中产生磁场。2直流电动机的构造磁极上的线圈通以直流电产生磁通永磁式励磁式励磁绕组励磁铁心换向极绕组换向极铁心2直流电动机的构造定子机座换向极铁心换向极绕组主磁极铁心主磁极绕组（励磁绕组）直流电机定子2直流电动机的构造2.转子(电枢)

由铁心、绕组（线圈）、换向器组成。电枢铁心：由硅钢片叠装而成。电枢绕组：单个绕组元件组成。2直流电动机的构造1.他励电动机励磁绕组和电枢绕组分别由两个直流电源供电。

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2.并励电动机励磁绕组和电枢绕组并联，由一个直流电源供电。UUfIaM+_+_If他励IaUM+_If+_IE并励3直流电机的分类4.复励电动机励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同一电源上。3.串励电动机励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。串励UIa+_IfM复励U+_IMIa3直流电机的分类4并励电动机的起动与反转一、启动直流电动机不允许在额定电压UN下直接起动。Iast太大会使换向器产生严重的火花,烧坏换向器；1.启动问题：(1)启动电流Iast大(2)启动转矩大

起动时，起动转矩为(10~20)TN,造成机械冲击，使传动机构遭受损坏。一般Iast限制在(1.5~2.5)IN。E=Ke

n

1.降压启动，2.电枢串电阻起动法随着转速n升高，反电动势E增大，再逐步提高供电电压或切除外加电阻。2.起动方法4并励电动机的起动与反转二.反转电磁转矩：T=KT

Ia

(1)改变励磁电流的方向。

(2)改变电枢电流的方向。注意：改变转动方向时，励磁电流和电枢电流两者的方向不能同时变。改变直流电机转向的方法有两种：常见直流电机调速方法有三种。2、改变磁通调速1、改变电压调速3、电枢回路串电阻调速3调速n=(U-Ia(Ra+Rad))/(KeΦ)

式中：n—转速，U—电机端电压，Rad—串入电驱回路的电阻，

Ia—电枢电流，Ra—电机电枢绕组电阻

Ke—电机常数，Φ—电机气隙磁通。4并励电动机的起动与反转二、三相异步电动机1、三相异步电动机的基本结构三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。

电动机的外形二、三相异步电动机（一）、定子三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕组组成。二、三相异步电动机（二）、转子根据转子绕组结构的不同又分为笼型转子和绕线型转子。笼型转子二、三相异步电动机（二）、转子根据转子绕组结构的不同又分为笼型转子和绕线型转子。绕线型转子二、三相异步电动机2、三相异步电动机的基本工作原理2.1工作原理对称三相绕组通入对称三相电流旋转磁场(磁场能量)磁场切割转子绕组转子绕组中产生e和i转子绕组在磁场中受到电磁力的作用转子旋转起来机械负载旋转起来三相交流电能输出机械能量二、三相异步电动机2.2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：旋转磁场切割转子绕组感应电动势和电流。3、电磁力：转子绕组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。U2U1W2V1W1V2n二、三相异步电动机规定：

i:“+”首端流入，尾端流出。

i:“–”首端流出，尾端流入。

三相对称交流绕组通入三相对称交流电流时，将在电机气隙空间产生旋转磁场。AXCZBYAYCBZX(•)电流出(

)电流入二、三相异步电动机合成磁场旋转90°

t600o

三相电流合成磁场的分布情况合成磁场旋转60°合成磁场方向向下分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场。即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°。AXYCBZAXYCBZAXYCBZ旋转磁场的转向旋转磁场是沿着：U1V1W1与三相绕组中的三相电流的相序L1→

L2→

L3一致L1

L2

L3L1L2L3n0n0二、三相异步电动机2.3.三相异步电动机的极数

三相异步电动机定子产生旋转磁场的磁极个数，称为极数。对于每相只有一个线圈的电动机，绕组始端之间相差120°的空间角，则产生的旋转磁场只有一对磁极。磁极对数用p表示，则p=1。

若每相定子绕组由两个线圈串联组成(如图所示)，则绕组始端之间相差60°空间角，因而旋转磁场具有两对磁极，p=2.ABCXA´X´B´Y´YZZ´C´

磁场位置(

t=0)C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'二、三相异步电动机二、三相异步电动机

电动机的转速是与旋转磁场有关的。而磁场极数不同则磁场的转速就不同，在一对磁极的情况下，交流电经历一个周期磁场恰好在空间转过一圈，若定子电流的频率为f1，旋转磁场在每分钟将转过60f1

周。磁极对数为p时，磁场的转速为：三相异步电动机的转速极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速

在我国(f1=50Hz)，磁极对数为p的磁场转速n1为：可见：旋转磁场转速n1

与频率f1和极对数p有关。二、三相异步电动机三、三相异步电动机的铭牌数据

三相异步电动机型号Y132S－6功率3kW

频率50Hz电压380V

电流7.2A

联结Y转速960r/min

功率因数0.76

绝缘等级

B1.型号

Y132S－6Y系列异步机机座中心高度机座长度代号2p=6→n0=1000r/min2.额定功率

PN

PN=3kW→轴上输出机械功率的额定值3.额定电压

UN

UN=380V→定子三相绕组应施加的线电压磁极数二、三相异步电动机4.额定电流

IN

IN=7.2A

三相异步电动机型号Y132S－6功率3kW

频率50Hz电压380V

电流7.2A

联结Y转速960r/min

功率因数0.76

绝缘等级

B→定子三相绕组的额定线电流6.额定转速

nN5.额定功率因数

N

=cos

NP1N=3

UNINcos

N二、三相异步电动机Y形连接：每相绕组上的电压是电源线电压1/√3

△形连接：每相绕组上的电压是电源线电压四三相异步电动机的使用

UVWUNI1lYUVWUNI1l

△二、三相异步电动机W2U2V2U1V1W1W2U2V2U1V1W1W2U2V2U1V1W1

接线柱的联结星形联结三角形联结二、三相异步电动机

异步机的起动特性：起动电流大:

IS=KCIN=（5～7）IN

起动转矩大:TS=KSTN=（1.6～2.2）TN

影响：

频繁起动时造成热量积累,易使电动机过热。大电流使电网电压降低，影响其他负载工作。五、三相异步电动机的起动

不好!

良好的起动性能:

起动电流小起动转矩大上一页下一页返回上一节下一节二、三相异步电动机（一）鼠笼式异步电动机的起动（1）直接起动（全压起动）

(a)小容量的电动机（7.5千瓦以下）；（2）减压起动(a)Y－减压起动：适用于：正常运行为△联结的电动机。起动时运行时UVWUNI1lYUVWUNI1l

△二、三相异步电动机(b)自耦变压器减压起动M3~Ul′降压比为:KA=Ul′UNUl′=KAUNKAIs定子电压：定子电流：

KAIsKAIsKA线路电流：KA2IsIsa=KA2Is▲

自耦变压器降压起动的起动电流为：Tsa=KA2Ts▲

自耦变压器降压起动的起动转矩为：UN上一页下一页返回上一节下一节二、三相异步电动机(二)绕线式异步机的起动：RRR滑环电刷定子转子起动电阻•起动时将适当的R

串入转子电路中，起动后将R短路。上一页下一页返回上一节下一节二、三相异步电动机(1)转子电路串电阻起动

减小起动电流增大起动转矩(2)转子电路串频敏变阻器起动

▲

频敏变阻器：频率高，损耗大，电阻大；频率低，则反之。

▲

转子电路起动时:R2R2′n0TnOTsTs′▲

转子电路运行时:f2高，电阻大，Ts′大，I