《物理第八章电动机》课件

解:因而则一。机械特性电动机的机械特性是指电动机的转速和电磁转矩的关系。电动机中存在两种转矩：电磁转矩和阻力矩。阻力矩由电机的负载及机械磨擦等因素产生,这两种转矩达到平衡状态时，转子转速将维持恒定。§8-3三相鼠笼式异步电动机的机械特性和转矩电磁转矩T是三相异步电动机最重要的物理量之一，机械特性是它的主要特性。1精选PPT解:因而则一。机械特性§8-3三相鼠笼式异步电动机的机械特性例如在负载不变时，当转子转速偏高，转子受到的电磁转矩变小，迫使转子转速减慢；当转子转速偏低时，转子受的电磁转矩变大，又迫使转子加快转速，结果，使转子转速最后基本稳定在某一转速上。如果负载改变，电机转速也要改变。例如负载加大，阻力矩变大，转子转速就会变慢。这是由于负载加大后，平衡被破坏，阻力矩开始大于电磁转矩，转子转速变慢，转差率增大，感应电流增加，电磁力矩增大，直到电磁转矩重新等于阻力矩，转子不再进一步减速，而是在较低的转速下作等速运转。2精选PPT例如在负载不变时，当转子转速偏高，转子受到的2精选PPT反之，若阻力矩减小，电机开始加速，转子与旋转磁场之间相对速度差降低，感应电流变小，电磁力矩随之变小，电机将在较高的转速下达到新的力矩平衡，并作等速转动。如前所述，电机负荷减轻后虽然转速将增加，但不会等于或超过同步转速图8-13是反映转速n与电磁转矩T二者关系的曲线。3精选PPT反之，若阻力矩减小，电机开始加速，转子与3精选PPT}C0BA图8-13异步电动机的机械特性曲线图中以横轴表示电动机的电磁转矩，纵轴表示转子的转速。图中标出的三个转矩，即起动转矩最大转矩额定转矩是应用中常遇到的。下面介绍它们之间的关系。4精选PPT}C0BA图8-13异步电动机的机械特性曲线图中以横轴电动机刚起动瞬间的转矩称为起动转矩，其值不大，如图8-13中的TST;当起动转矩大于轴上的反抗转矩（负载力矩电动机风阻、摩擦等产生的反抗转矩）时，转子便旋转起来，并逐渐加速，由机械特性曲线可知，此时电磁转矩沿着曲线CB部分上升，经过最大转矩TmaxC以后，又沿着曲线的BA部分逐渐下降；最后当时，就以某一转速等速旋转。由此可见，异步电动机一经起动后，便立即进入机械特性曲线的AB部分,而稳定地工作,电动机在AB部分工作时,如果负5精选PPT电动机刚起动瞬间的转矩称为起动转矩，其值由此可见，异步电动机载增大,电动机的转速就要下降,电磁转矩上升,从而与负载保持平衡；如果负载转矩增大到超过了最大转矩则电动机的转速将很快下降，直到停转，因此，电动机的稳定区域仅限于曲线的AB部分。这一部分几乎是一条稍微向下倾斜的直线，这说明电动机从空载到满载转速下降很少，这样的机械特性称硬特性。一般金属切削机床就需要用这种硬特性的电动机耒拖动.显然电动机的额定转矩应小于最大转矩，但不能太接近最大转矩,否则电动机略一过载就立即停转.停转时间过长甚至烧坏电机。6精选PPT载增大,电动机的转速就要下降,电磁转矩上升,6精选PPT二。额定转速定义为异步电动机长期连续运行时，转轴所输出的最大转矩或者说，电动机在额定负载时的转矩。电动机的额定转矩可以根据额定功率和额定转速来计算。由力学知识知道，电动机的额定功率

可表示为：=（8-4）7精选PPT定义为异步电动机长期连续运行时，=（8-电动机的额定转矩（牛米）电动机的额定功率（瓦）电动机的额定转速（转/分）式中电动机转子转动的角频率（）若电磁转矩

的单位是牛米

而

用千瓦，用转

/分做单位，则式（8-4)可改写成8精选PPT电动机的额定转矩（牛米）式中电动机转子转动的角频式中电动机的额定转矩（牛

米）;电动机的额定功率（千瓦）;电动机的额定转速（

）.（8-5)例

8-3已知某两台三相异步电动机额定功率均为55千瓦，电源频率为50赫，其中第一台电动机的磁极数为2，额定转速为2960第二台电动机的磁极数为8，额定转速为7209精选PPT式中电动机的额定转矩（牛米）;（8-5)例8-试求它们的转差率及额定转矩各为多少？则解（1）因10精选PPT试求它们的转差率及额定转矩各为多少？则解（1）因10精选PP由此可见，输出功率相同的电动机，磁极数越多，则转速越低，但转矩越大；反之磁极少的转速高，转矩小。必须指出电动机的转矩除与转速有关外，还与外加电压有关。经分析可知，当电源频率及电动机的结构一定时，转矩的大小与加在定子绕组上电压的平方成正比，因此，外加电压的变动对异步电动机的工作有很大影响。11精选PPT由此可见，输出功率相同的电动机，磁极数11精选PPT§8-4三相异步电动机的起动，调速和反转。1。起动，电动机接通电源后，转速从零增加到稳定转速的过程，称为起动过程，简称起动。若起动时加在电动机定子绕组上的起动电压是电动机的额定电压，就称全压起动，也称直接起动。由于电动机刚接通电源的瞬间，转子尚未转动，但旋转磁场已经产生，此时,磁场以最大转速切割转子导体，使转子导体中产生很大的感生电流；和变压器的原理相似，定子绕组相当于变压器的初级，转子绕组相当于变压器的次级，12精选PPT§8-4三相异步电动机的起动，调速和反转。12精选PPT因此电动机的起动的瞬间，在定子绕组中也会出现很大的起动电流。通常全压起动时的起动电流是额定电流的4~7倍。起动电流过大会产生以下严重后果：（1）使线路电压降增大，引起电网电压波动，不但使电动机本身的起动转矩减小（甚至不能起动），而且还影响到其他电气设备的正常运行；（2）使电动机绕组发热，起动时间越长，发热越严重，容易造成绝缘老化，缩短电机使用寿命。所以全压起动只适用于电动机的容量不超过电源容量15~20%13精选PPT因此电动机的起动的瞬间，在定子绕组中也会出13精选PPT的小型电动机；而大中型异步电动机起动时，采用降压起动的方式来限制起动电子电流（约为额定电流的2~2.5倍）。所谓降压起动，就是利用起动设备将电压适当降低后，加到电动机定子绕组上进行起动，待电动机起动完毕后，再使电压恢复到额定值。2。调速:异步电动机的调速，也就是用人工的方法改变其转子旋转的速度，使之在同一负载条件下，获得不同的转速。由转差率公式可知14精选PPT的小型电动机；而大中型异步电动机起动时，2。调速:异步电动机所以异步电动机调速可通过三种方法实现。（1）改变电源频率的调速方法，称为变频调速,由于我国电网频率固定为50赫，必须配置复杂的变频设备以便对电动机的定子绕组供给不同频率的交流电，由于变频设备相当复杂，且费用较大，所以目前仅在少数有特殊需要的地方（例如有些纺织机械上）采用这种调速方法。15精选PPT所以异步电动机调速可通过三种方法实现。15精选PPT（2）改变磁极对数调速，用此种方法调速时，只能成对的改变磁极数，所以这种方法是有级调速。改变定子绕组的联接方式，就能改变磁极的对数。如图8-14（a）所示,将定子每相中两组线圈串联,就能产生四极磁场倘若改接成并联绕组如图8-14（b）所示，就可成为两极磁场于是这台电动机就有两种速度。下图为变级调速示意图16精选PPT（2）改变磁极对数调速，用此种方法调16精选NS（b）NSSN（a）图8-14变极调速示意图17精选PPTNS（b）NSSN（a）图8-14变极调速示意图17精（3）改变转差率的调速转差率与转子绕组的电阻有关,如果在转子绕组的电路中接调速变阻器，异步电机转速亦可改变。显然，这种方法仅适用于绕线式转子的异步电动机3。反转：由于电动机的旋转方向与旋转磁场的旋转方向一致，所以要使电动机反转，只需改变旋转磁场的旋转方向通常是将通入电动机的三根电源线中的任意两根对调即可。18精选PPT（3）改变转差率的调速18精选PPT§8-5三相电机的铭牌数据每台电动机的机座上都有一块铭牌,它上面标出了反映该台电动机性能的一些技术参据,

这对使用和维修电动机是不可少的表是8-2一块小型电动机的铭牌.电机厂三相交流鼠笼电动机表

8-2型号容量转速频率Y132M-417千瓦1460转/分50赫电压

380伏电流32.9安功率因数0.88绝缘等级

E接法

定额连续温升75出厂年月年月

19精选PPT§8-5三相电机的铭牌数据每台电动机的机座上都有一块举例Y132M-4磁极数机座长度代号本例为短机座机座中心高(毫米)三相异步电动机(2)容量就是额定功率,指电动机在额定情况下运行时,转轴上所能输出的机械功率,单位为瓦或千瓦;(3)额定转速指电动机在额定情况下运行,轴端有额定功率输出时转子的转速,单位为转/分.20精选PPT举例Y132M-4磁极数(2)（4）额定频率这是指加在电动机定子绕组上规定的电源频率，国产异步电动机额定频率为50赫；（5）额定电压指定子绕组上规定使用的线电压。单位为伏或千伏。（6）额定电流指在额定情况下运行，轴端有额定负载

输出时定子电路取用的线电流。单位为安；（7）绝缘等级指绝缘材料的耐热等级；（8）接法指电动机定子绕组的连接方式。若铭牌上的电压写

380伏，接法写时，就表明定子每相绕组的额定电压21精选PPT（4）额定频率这是指加在电动机定子绕组上规定21精选PP如图8-15所示是380伏，当电源电压为380伏时，定子绕组则应接成形：若铭牌上的电压写，接法写就表明电动机每相定子绕组的额定电压是220伏，所以，当电源电压为380伏时，定子绕组应接成Y形，当电源电压为220伏时，定子绕组应接成形，22精选PPT如图8-15所示是380伏，当电源电压为380伏时，定子绕组图8-15定子绕组的联接W1V1U1U2W2W2U2V2接电源接电源W2U2V2V2U1U2V1V2W1W2型接法（b）星型接法（a）u1v1w1u1v1w123精选PPT图8-15定子绕组的联接W1V1U1U2W2W2（9）定额：指电动机的运转状态，通常分连续、短时和断续三种；（10）温升在规定的环境温度下（通常），电动机各部分允许超出的最高温度称为温升。表

8-3异步电动机定子绕组出线端标志定子绕组相数习惯标志1980年国家标准首端尾端首端尾端第一相第二相第三相ABCXYZU1V1W1U2V2W224精选PPT（9）定额：指电动机的运转状态，通常分连续、短时和断续表

§8-6单相异步电动机用单相交流电源供电的电动机叫单相异步电动机，它被广泛用于日常生活、医疗器材和某些工业设备上，如民用电扇、洗衣机、电冰箱、某些医疗器械和手枪电钻中都有用单相电动机做动力，其功率较小，一般为几瓦至几百瓦。一。结构1。结构：它的结构和三相异步电动机相似，有定子和鼠笼式转子两个基本部分，定子绕组嵌置在定子槽中，但它是单相的。25精选PPT1。结构：它的结构和三相异步电动机相似，有定子和鼠笼式转子二。工作原理单相异步电动机的定子绕组通以单相电流后，会产生脉动磁场，这个磁场的磁通随时间按正弦规律作周期性变化，并且是沿着轴线垂直上下变化的，如图8-16所示。Y’YSYY’SNN(b)(a)图8-16

单相定子脉冲磁场26精选PPT二。工作原理Y’YSYY’SNN(b)(a)图8-16单相电流在正半周时，磁通方向垂直向上；电流负半周时，其磁通方向垂直向下，它的轴线在空间是固定不动的。此磁场可以认为是由两个大小相等、转速相同、但转向相反的旋转磁场而合成的，与电动机转向相同的磁场称为正向旋转磁场，与电动机转向相反的，称为逆向旋转磁场。如图8-17所示27精选PPT电流在正半周时，磁通方向垂直向上；如图8-17所示27B8-17脉动磁场分成两个转向相反的旋转磁场28精选PPTB8-17脉动磁场分成两个转向相反的旋转磁场28精选PP当电动机的转子静止时两个旋转磁场分别在转子上产生两个转矩，其大小相等、方向相反，互相抵消即合成转矩为零。因此，转子不能自行起动。如果用外力使转子顺时针转动一下，这时就会出现正向转矩大于反向转矩转子在合成转矩的作用下，就会按顺时针方向不停地旋转。当然，反方向旋转也是如此。由于单相异步电动机没有起动转矩，因此要用某种特殊的起动装置。29精选PPT当电动机的转子静止时两个旋转磁场分别在由于单相异步1。电容起动式电动机B~SC图8-18电容分相式异步电动机30精选PPT1。电容起动式电动机B~SC图8-18电容分相式异步电图8-18所示的是电容分相式异步电动机。在它的定子中放置一个起动绕组B，它与工作绕组A在空间相隔。绕组B与电容器串联，使两个绕组中的电流在相位上近于相差这就是分相。这样，在空间相差的两个绕组，分别通入在相位上相差（或接近）的两相电流，也能产生旋转磁场。设两相电流为它们的正弦曲线如图8-19所示。31精选PPT图8-18所示的是电容分相式异步电动机。在它的它们的正弦曲线图8-19两相电流032精选PPT图8-19两相电流032精选PPT图18-20

两相旋转磁场我们只要回忆一下三相电流是如