电工技术-第七章

第7章交流电动机679387.6三相异步电动机的调速与制动7.7三相异步电动机的铭牌数据7.8电动机的选择7.9单相异步电动机械特性返回上一页7.1三相异步电动机的基本结构电机都是由固定不动的定子和可以转动的转子两大部分组成。图7-1是三相异步电动机的部件。7.1.1主要部件1.定子三相异步电动机的定子由基座、定子铁心、定子绕组和端盖等组成。基座是铸铁或铸钢制成的。铁心由彼此绝缘的硅钢片(见图7-2)叠成圆筒形,装在基座内。铁心内壁冲有许多均匀分布的槽,槽内嵌放着由绝缘导线制成的三相绕组AX(U1U2)、BY(V1V2)、CZ(W1W2)。它们与三相同步发电机的定子三相绕组一样,是匝数、形状和尺寸都相同,而轴线在空间互差120°电气角度的3个绕组。下一页返回7.1三相异步电动机的基本结构A(U1)、B(V1)、C(W1)是它们的首端(一组同极性端),X(U2)、Y(V2)、Z(W2)是它们的末端(另一组同极性端)。三相绕组的6个出线端都引到机座外侧接线盒内的接线柱上。接线柱的布置如图7-3所示。图7-3a是定子三相绕组联结成星形的方法,图7-3b是联结成三角形的方法。端盖固定在机座上,用以支撑转子和防护外物的侵入。上一页下一页返回7.1三相异步电动机的基本结构2.转子三相异步电动机的转子主要由转子铁心、转子绕组和转轴等组成。转子铁心由彼此绝缘的硅钢片(见图7-2)叠成圆筒形,固定在转轴上,铁心外表面冲有许多均匀分布的槽,槽内嵌放着转子绕组。按转子绕组构造的不同,三相异步电动机的转子又分为笼型转子和绕线转子两种。笼型转子是在转子槽中铸入铜条或铝条,用端环闭合,外形像笼子。额定功率在100kW以上的笼型异步电动机,转子铁心槽内嵌放的是铜条,铜条的两端各用一个铜环焊接起来,形成闭合回路(见图7-4)。100kW以下的笼型异步电动机,转子绕组以及作冷却用的风扇则常用铝一起铸成(见图7-5)。笼型异步电动机的构造简单、坚固耐用,所以应用最为广泛。上一页下一页返回7.1三相异步电动机的基本结构绕线转子是在转子槽中嵌入铜线绕组形成的。转子绕组与定子绕组一样也是三相绕组,只是都联结成星形。它的3个首端分别与转轴上的3个彼此绝缘的铜质集电环相连接,其外形结构如图7-6a所示。图7-6b是它的示意图。每个集电环上都用弹簧压着一个固定不动的电刷,转子转动时集电环与电刷之间保持滑动接触。转子绕组盒中,以便在转子电路中串入附加电阻,改善电动机的起动和调速性能(详见7.5节和7.7节)。绕线转子异步电动机的结构比笼型异步电动机复杂,价格也较贵,适用于要求具有较大起动转矩以及有一定调速范围的场合,如大型立式车床和起重设备等。上一页下一页返回7.1三相异步电动机的基本结构7.1.2外形结构生产机械的种类繁多,工作环境不一,有的空气中含有大量灰尘或水分,有的还含有腐蚀性气体甚至易于爆炸的混合物。为了保证电动机在各种环境下都能安全可靠地工作,必须选择合适的外形、结构。异步电动机的外形、结构主要有以下几种:防护型、封闭型、防爆型。上一页返回7.2三相异步电动机的工作原理7.2.1旋转磁场1.旋转磁场的形成旋转磁场是由三相电流通过三相绕组产生的。要说明这一问题,只要分析三相电流通过三相绕组时,在不同时刻产生的合成磁场就一目了然。为此,假设三相绕组AX(U1U2)、BY(V1V2)和CZ(W1W2)中通过的三相电流分别为iA、iB

和iC,它们的波形如图7-7所示,并选择电流的参考方向是从绕组的首端A(U1)、B(V1)、C(W1)流向末端X(U2)、Y(V2)、Z(W2)的。下一页返回7.2三相异步电动机的工作原理2.旋转磁场的转速旋转磁场的转速称为同步转速,用n0

表示。如前所述,对于两个磁极(p=1)的旋转磁场,当电流变化了一周期时,磁场在空间也转一周。如果电流的频率为f1,则同步转速n0=60f1(单位为r/min),对于4个磁极(p=2)的旋转磁场,n0=60f1/2(单位为r/min)。依次类推,如果旋转磁场具有p对磁极,则同步转速应为当电流的频率为工频50Hz时,不同极对数时的同步转速见表7-1。上一页下一页返回7.2三相异步电动机的工作原理3.旋转磁场的转向由图7-8和图7-10可以看出,旋转磁场的旋转方向与电流出现正、负的先后有关,即与三相绕组中的三相电流的相序有关。所以要改变旋转磁场的转向,就必须改变三相绕组中电流的相序。如图7-11所示,将接入电动机的三相电源的其中两相交换,会使电动机反转。上一页下一页返回7.2三相异步电动机的工作原理7.2.2转子的转动原理图7-12是说明三相异步电动机转动原理的示意图。为了能形象地说明问题,图中将定子三相绕组通入三相电流后产生的旋转磁场用一对旋转的磁极来表示,它以同步转速n0

顺时针方向旋转。于是,转子绕组切割磁场线而产生感应电动势,且在闭合的转子绕组中产生感应电流。它们的方向可以用右手定则判断,在N极下是穿出纸面的(用☉表示),在S极下是进入纸面的(用¤表示)。转子电流与旋转磁场相互作用而产生电磁力F,其方向可用左手定则判断,如图7-12中的小箭头所示。这些电磁力在法线方向的合力为零,切线方向的力在转子上形成了顺时针方向的转矩。由电磁力形成的转矩称为电磁转矩,它驱使转子沿着旋转磁场的转向旋转,在轴上输出机械功率。上一页下一页返回7.2三相异步电动机的工作原理由于转子与旋转磁场之间有相对运动时,转子绕组才会切割磁场线而产生感应电动势和感应电流,才能产生电磁转矩,所以转子的转速总是小于同步转速的(n<n0),但n接近于n0,两者不可能相等,故称为异步电动机。1.转子导体切割磁力线的速度当电磁转矩与负荷转矩平衡时,转子以n的速度旋转,转向与n0

相同,转子导体切割磁力线的速度为同步转速相对于转子的速度,用Δn表示。上一页下一页返回7.2三相异步电动机的工作原理2.转差率s转子转速n与同步转速n0

之差,与同步转速n0

的比值称为转差率,用s表示,即因此转子转速上一页下一页返回7.2三相异步电动机的工作原理转子导体切割磁力线的速度为

Δn=sn0(7-5)转差率是分析异步电动机工作情况的重要参数。当电动机接通电源而尚未转动时(即起动瞬间),n=0,s=1;当异步电动机在正常工作时,n0>n>0,0<s<1。3.转子电流频率f2以上分析说明,从电磁关系来看,异步电动机和变压器相似,定子绕组相当于一次绕组,从电源取用电流和功率;转子绕组相当于二次绕组,通过电磁感应产生电动势和电流。因此,电动机的定、转子电流之间也应满足相应的磁通电势平衡方程式的关系,转子电流增加时,定子电流也会增加。上一页下一页返回7.2三相异步电动机的工作原理转子电流频率与转子导体切割磁力线的速度成正比,旋转磁场极对数p越大,电流变化频率越快:4.转子旋转磁场转子绕组是三相对称绕组,在空间对称分布,通以感应产生的频率为f2的三相对称电流,同定子原理一样会产生旋转磁场。转子旋转磁场相对于转子的转速为上一页下一页返回7.2三相异步电动机的工作原理转子旋转磁场相对于定子的转速为由上分析得出结论:定子旋转磁场与转子旋转磁场同步(相互间的相对转速为零),相对于定子的转速为同步转速n0,相对于转子的转速为Δn。7.2.3转矩与功率的关系电动机轴上输出的机械功率用P2

表示上一页下一页返回7.2三相异步电动机的工作原理三相异步电动机从电源输入的有功功率为式中,U1l和I1l是定子绕组的线电压和线电流;U1P和I1P是定子绕组的相电压和相电流;三相异步电动机是电感性负载,定子相电流滞后于相电压一个φ角,cosφ是三相异步电动机的功率因数。上一页下一页返回7.2三相异步电动机的工作原理P1

与P之差是电动机的功率损耗ΔP,它包括铜损PCu、铁损PFe、机械损PMe;机械功率P与电磁功率P1

之比,称为三相异步电动机的效率系数,用η表示,故可得三相异步电动机的输出机械功率为额定运行时,电动机的额定输出机械功率为上一页返回7.3三相异步电动机的电路分析图7-13是三相异步电动机的每相电路。定子和转子每相绕组的匝数分别为N1

和N2。和变压器相比,定子绕组相当于变压器的一次绕组,转子绕组(一般是短接的)相当于二次绕组。三相异步电动机中的电磁关系同变压器类似。当定子绕组接上三相电源电压(相电压为u1)时,则有三相电流(相电流为i1)通过。定子三相电流产生旋转磁场,其磁通通过定子和转子铁心而闭合。这磁场不仅在转子每相绕组中要感应出电动势e2(由此产生电流i2),而且在定子每相绕组中也要感应出电动势e1(实际上三相异步电动机中的旋转磁场是由定子电流和转子电流共同产生的)。此外,还有漏磁通,在定子绕组和转子绕组中产生漏磁电动势eδ1和eδ2。下一页返回7.3三相异步电动机的电路分析7.3.1定子电路定子每相电路的电压方程和变压器一次绕组电路的一样,即如用相量表示,则为上一页下一页返回7.3三相异步电动机的电路分析和变压器一样,也可得出式中,Φm

是通过每相绕组的磁通最大值,在数值上它等于旋转磁场的每极磁通;f1

是e1的频率。因为旋转磁场和定子间的相对转速为n0,所以即等于电源(或定子)电流的频率。上一页下一页返回7.3三相异步电动机的电路分析7.3.2转子电路转子每相电路的电压方程为如用相量表示,则为上一页返回7.4三相异步电动机的转矩与机械特性7.4.1转矩公式电磁转矩是由转子电流与旋转磁场相互作用而产生的,因此它的大小与旋转磁场的磁通最大值及转子电流的大小成正比。异步电动机在定子绕组的相电压和频率都不变时,旋转磁场的磁通最大值也基本不变,即旋转磁通最大值正比于定子相电压。转子电流是转子绕组切割旋转磁场的磁场线而产生的,因此转子电流的大小也是正比于旋转磁场的磁通最大值,即正比于定子相电压的,并与转差率s的大小有关,因为s不同,转子与旋转磁场的相对运动速度不同,转子绕组中感应电动势的大小就不同,因而转子电流的大小也就不同。因此,电磁转矩的大小正比于定子相电压的二次方,并与转差率s有关。下一页返回7.4三相异步电动机的转矩与机械特性电磁转矩公式的推导:电磁转矩T=P1/Ω0,Ω0=2πn0/60(r/s)为电磁角速度,电磁功率为转子每相电流为上一页下一页返回7.4三相异步电动机的转矩与机械特性由以上几式得7.4.2机械特性曲线在一定的电源电压U1P和转子电阻R2

之下,转矩与转差率的关系曲线T=f(s)或转速与转矩的关系曲线n=f(T),称为电动机的机械特性曲线。T=f(s)曲线可根据式(7-28)得出,如图7-15所示。图7-16所示的n=f(T)曲线可从图7-15得出。只需将T=f(s)曲线沿顺时针方向转过90°,再将表示T的横轴下移即可。上一页返回7.5三相异步电动机的起动7.5.1起动性能电动机的起动就是把它开动起来。在起动初始瞬间,n=0,s=1。我们从起动的电流和转矩来分析电动机的起动性能。1.起动电流Ist在电动机刚起动时,由于旋转磁场对静止的转子有着很大的相对转速,磁通切割转子导条的速度很快,这时转子绕组中感应出的电动势和产生的转子电流都很大。和变压器的原理一样,转子电流增大,定子电流必然相应增大。下一页返回7.5三相异步电动机的起动起动电流Ist指起动时在定子侧的电流,此电流与定子每相电压U1P成正比,与起动时转子阻抗模成反比,即在实际中我们经常用起动电流倍数来衡量起动电流的大小,起动电流倍数定义为:Ist/IN。一般中、小型笼型异步电动机的起动电流倍数为5~7。例如,Y132M-4型电动机的额定电流为15.4A,起动电流与额定电流比值为7,因此起动电流为7×15.4A=107.8A。上一页下一页返回7.5三相异步电动机的起动电动机不是频繁起动时,起动电流对电动机本身影响不大。因为起动电流虽大,但起动时间一般很短(小型电动机只有1~3s),从发热角度考虑没有问题;并且一经起动后,转速很快升高,电流便很快减小了。但当起动频繁时,由于热量的积累,可以使电动机过热。因此,在实际操作时应尽可能不让电动机频繁起动。例如,在切削加工时,一般只是用摩擦离合器将主轴与电动机轴脱开,而不将电动机停下来。但是,电动机的起动电流对线路是有影响的。过大的起动电流在短时间内会在线路上造成较大的电压降落,而使负载端的电压降低,影响邻近负载的正常工作。例如对邻近的异步电动机,电压的降低不仅会影响它们的转速(下降)和电流(增大),甚至可能使它们的最大转矩Tmax降到小于负载转矩,致使电动机停下来。上一页下一页返回7.5三相异步电动机的起动2.起动转矩Tst在实际中经常用起动转矩倍数来衡量起动转矩的大小。起动转矩倍数的定义为:Tst/TN。在刚起动时,虽然转子电流较大,但转子的功率因数cosφ2

是很低的,起动转矩实际上是不大的,起动转矩倍数为1.0~2.2。如果起动转矩过小,就不能在满载时起动,应设法提高起动转矩。但起动转矩如果过大,会使传动机构(如齿轮)受到冲击而损坏,所以又应设法减小。一般机床的主电动机都是空载起动(起动后再切削),对起动转矩没有什么要求。但对移动床鞍横梁以及起重用的电动机应采用起动转矩较大一点的电动机。上一页下一页返回7.5三相异步电动机的起动由上述可知,异步电动机起动时的主要缺点是起动电流较大。为了减小起动电流(有时也为了提高或减小起动转矩),必须采用适当的起动方法。7.5.2起动方法笼型异步电动机的起动有直接起动和减压起动两种。1.直接起动直接起动又称全压起动,就是利用刀开关或接触器将电动机直接接到具有额定电压的电源上。这种起动方法虽然简单,但如上所述,由于起动电流较大,将使线路电压下降,影响负载正常工作。上一页下一页返回7.5三相异步电动机的起动一台电动机能否直接起动,有一定规定。有的地区规定:用电单位如有独立的变压器,则在电动机起动频繁时,电动机容量小于变压器容量的20%时允许直接起动;如果电动机不经常起动,它的容量小于变压器容量的30%时允许直接起动。如果没有独立的变压器(与照明共用),电动机直接起动时所产生的电压降不应超过5%。30kW以下的异步电动机一般都是采用直接起动的。2.减压起动如果电动机直接起动时所引起的线路电压较大,必须采用减压起动,就是在起动时降低加在电动机定子绕组上的电压,以减小起动电流。上一页返回7.6三相异步电动机的调速与制动7.6.1三相异步电动机的调速调速就是在同一负载下能得到不同的转速,以满足生产过程的要求。例如各种切削机床的主轴运动随着工件与刀具的材料、工件直径、加工工艺的要求及走刀量的大小等的不同,要求有不同的转速,以获得最高的生产率和保证加工质量。如果调速只能跳跃式调节,称为有级调速;如果转速能连续调节,称为无级调速。三相异步电动机的调速原理是基于转速公式:下一页返回7.6三相异步电动机的调速与制动此式表明,改变电动机的转速有3种可能,即改变电源频率f1、极对数p及转差率s。前两者是笼型异步电动机的调速方法。今分别讨论如下。1.变频调速近年来变频调速技术发展很快,目前主要采用图7-24所示的变频调速装置,它主要由整流器和逆变器两大部分组成。整流器先将频率f为50Hz的三相交流电变换为直流电,再由逆变器变换为频率f1

可调、电压有效值U1

也可调的三相交流电,供给三相笼型异步电动机。由此可得到电动机的无级调速,并具有硬的机械特性。上一页下一页返回7.6三相异步电动机的调速与制动2.变极调速由式n0=60f1/p可知,如果极对数p减小一半,则旋转磁场的转速n0

便提高一倍,转子转速n差不多也提高一倍,因此改变p可以得到不同的转速。如何改变极对数呢?这同定子绕组的接法有关。图7-25所示的定子绕组的两种接法。把A相绕组分成两半:线圈A1X1和A2X2。图7-25a中是两个线圈串联,得出p=2;图7-25b中是两个线圈反并联(头尾相连),得出p=1。在换极时,一个线圈中的电流方向不变,而另一个线圈中的电流必须改变方向。上一页下一页返回7.6三相异步电动机的调速与制动双速电动机在机床上用得较多,如某些镗床、磨床、铣床上都有。这种电动机的调速是有级的。3.变转差率调速只要在绕组式电动机的转子电路中接入一个调速电阻(和起动电阻一样接入,见图7-23),改变电阻的大小,就可得到平滑调速。例如增大调速电阻时,转差率s上升,而转速n下降。(思考:Tmax改变否?)这种调速方法的优点是设备简单、投资少,但能量损耗较大,广泛应用于起重设备中。上一页下一页返回7.6三相异步电动机的调速与制动7.6.2三相异步电动机的制动因为电动机的转动部分有惯性,所以把电源切断后,电动机还会继续转动一定时间才停止。为了缩短辅助工时,提高机械的生产率,并为了保证安全,往往要求电动机能够迅速停车和反转。这就需要对电动机制动。对电动机制动,也就是要求它的转矩与转子的转动方向相反,这时的转矩称为制动转矩。异步电动机的制动常用下列几种方法。上一页下一页返回7.6三相异步电动机的调速与制动1.能耗制动这种制动方法就是在切断三相电源的同时,接通直流电源(见图7-26),使直流电流通入定子绕组。直流电流的磁场是固定不动的,而转子由于惯性继续在原方向转动。根据右手定则和左手定则不难确定这时的转子电流与固定磁场相互作用产生的转矩的方向。它与电动机转动的方向相反,因而起制动的作用。制动转矩的大小与直流电流的大小有关。直流电流的大小一般为电动机额定电流的0.5~1倍。这种制动能量消耗小、制动平稳,但需要直流电源。在有些机床中采用这种制动方法。上一页下一页返回7.6三相异步电动机的调速与制动2.反接制动在电动机停车时,可将接到电源的3根导线的任意两根的一端对调位置,使旋转磁场反方向旋转,而转子由于惯性仍在原方向转动。这时的转矩方向与电动机的转动方向相反(见图7-27),因而起动制动的作用。当转速接近零时,利用某种控制电器将电源自动切断,否则电动机将会反转。由于在反接制动时旋转磁场与转子的相对转速(n0+n)很大,因而电流较大。为了限制电流,对功率较大的电动机进行制动时必须在定子电路(笼型异步电动机)或转子电路(绕线转子异步电动机)中接入电阻。这种制动比较简单,效果较好,但能量消耗较大,有些中型车床和铣床主轴的制动采用这种方法。上一页下一页返回7.6三相异步电动机的调速与制动3.发电反馈制动当转子的转速n超过旋转磁场的转速n0时,这时的转矩也是制动的(见图7-28)。当起重机快速下放重物时,就会发生这种情况,这时重物拖动转子,使其转速n>n0,重物受到制动而等速下降。实际上这时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,所以称为发电反馈制动。另外,当将多速电动机从高速调到低速的过程中,也自然发生这种制动。因为刚将极对数p加倍时,磁场转速立即减半,但由于惯性,转子转速只能逐渐下降,因此就出现n>n0

的情况。上一页返回7.7三相异步电动机的铭牌数据要正确使用电动机,必须要看懂铭牌。今以Y132S-6型电动机为例,来说明铭牌上各数据的意义。Y132S-6型电动机的铭牌如下:此外,它的主要技术数据还有:绝缘等级、工作方式、效率等。下一页返回7.7三相异步电动机的铭牌数据

1.型号为了适应不同用途和不同工作环境的需要,电动机被制成不同的系列,每种系列用各种型号来表示。例如:异步电动机的产品名称代号及其汉字意义摘录于表7-2中。下一页返回7.7三相异步电动机的铭牌数据小型Y、YL系列笼型异步电动机是取代JO系列的新产品,为封闭自扇冷式。Y系列的定子绕组为铜线,YL系列的为铝线,电动机功率是0.55~90kW。同样功率的电动机,Y系列比JO系列体积小、质量小、效率高。2.接法这里指的是定子三相绕组的接法。一般笼型异步电动机的接线盒中有6根引出线,标有U1、V1、W1、U2、V2、W2,其中:U1、U2

是第一相绕组的两端(旧标号是D1、D4);V1、V2

是第二相绕组的两端(旧标号是D2、D5);W1、W2

是第三相绕组的两端(旧标号是D3、D6)。上一页下一页返回7.7三相异步电动机的铭牌数据如果U1、V1、W1

分别为三相绕组的首端(头),则U2、V2、W2是相应的末端(尾)。这6根引出线端在接电源之前,相互间必须正确连接,连接方法有星形联结和三角形联结两种。通常3kW以下的三相异步电动机,采用星形联结;4kW以上的,采用三角形联结。如果电动机的这6个线端未标有标号或被腐蚀,则可用试验方法确定。先确定每相绕组的两个线端,然后用下面的方法确定每相绕组的首、末端。上一页下一页返回7.7三相异步电动机的铭牌数据把任何一相的两端的两线端先标志为U1和U2,然后照图7-29的方法确定第二相绕组的首、末端,如V1和V2。同理,再确定W1

和W2。如果连成图7-29a所示的情况,两绕组的合成磁通不穿过第三绕组,第三绕组中不产生感应电动势,于是电灯不亮(也可用一个适当量程的交流电压表来代替电灯)。这时,与第一绕组的末端(U2)相连的是第二绕组的末端(V2)。当连成图7-29b所示的情况时,灯丝发红。这时,与U2

相连的是V1。3.电压铭牌上所标的电压值是指电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压值。一般规定电动机的电压不应高于或低于额定值的5%。当电压高于额定值时,磁通将增大(因U1≈4.44f1N1Φ)。若所加电压较额定电压高出较多,这将使励磁电流大大增加,电流大于额定电流,使定子铁心过热。上一页下一页返回7.7三相异步电动机的铭牌数据但常见的是电压低于额定值。这时引起转速下降,电流增加。如果在满载或接近满载的情况下,电流的增加将超过额定值,使绕组过热。还必须注意,在低于额定电压下运行时,和电压的二次方成正比的最大转矩Tmax会显著地降低,这对电动机的运行也是不利的。三相异步电动机的额定电压有380V、3000V及6000V等多种。4.电流铭牌上所示的电流值是指电动机在额定运行时绕组的线电流值。当电动机空载时,转子转速接近于旋转磁场的转速,两者之间相对转速很小,所以转子电流近似为零,这时定子电流几乎全为建立旋转磁场的励磁电流。当输出功率增大时,转子电流和定子电流都随着相应增大。图7-30是一台10kW三相异步电动机的工作特性曲线。上一页下一页返回7.7三相异步电动机的铭牌数据5.功率与效率铭牌上所标的功率值是指电动机在额定运行时轴上输出的机械功率值。输出功率与输入功率不等,其差值等于电动机本身的损耗功率,包括铜损、铁损及机械损耗等。所谓效率就是输出功率与输入功率的比值。6.功率因数因为电动机是电感性负载,定子相电流比相电压滞后一个φ角,cosφ就是电动机的功率因数。三相异步电动机的功率因数较低,在额定负载时为0.7~0.9,而在轻载和空载时更低,空载时只有0.2~0.3。因此,必须正确选择电动机的容量,防止“大马拉小车”,并力求缩短空载的时间。上一页下一页返回7.7三相异步电动机的铭牌数据cosφ=f(P2)曲线如图7-30所示。7.转速由于生产机械对转速的要求不同,需要生产不同磁极数的异步电动机,因此有不同的转速等级。最常用的是四极电机(p=2,n0=1500r/min)。8.绝缘等级绝缘等级是按电动机绕组所用的绝缘材料在使用时容许的极限温度来分级的。所谓极限温度,是指电动机绝缘结构中最热点的最高容许温度,技术数据见表7-3。上一页下一页返回7.7三相异步电动机的铭牌数据9.工作方式电动机的工作方式为8类,用字母S1~S8

分别表示。例如:连续工作方式(S1);短时工作方式(S2),分为10min,30min,60min,90min4种;持续周期性工作方式(S3),其周期由一个额定负载时间和一个停止时间组成,额定负载时间与整个周期之比称为负载持续率。标准负载持续率有15%、25%、40%、60%几种,每个周期为10min。上一页返回7.8电动机的选择选择电动机时,既要使电动机的性能满足生产机械的要求,又要考虑周围环境的影响,同时还要尽可能节约投资,降低运行费用。一般来说,电动机的选择包括以下内容:1.种类的选择电动机的种类,主要应根据生产机械对电动机的机械特性(硬特性还是软特性)、调速性能和起动性能等方面的要求来选择。一般情况下,优先选用三相笼型异步电动机,无法满足要求时才考虑选用其他电动机。2.功率的选择根据生产机械所需要的功率和电动机的工作方式选择电动机的额定功率,使其温度不超过而又接近或等于额定值。下一页返回7.8电动机的选择3.电压的选择根据电动机的功率和供电电压的情况选择电动机的额定电压。例如三相笼型异步电动机,中、小功率的额定电压为380V,而大、中功率的额定电压有3000V、6000V和10000V几种。4.转速的选择根据生产机械的转速和传动方式来选择电动机的额定转速。5.外形结构的选择根据使用环境的要求选择电动机的外形结构(防护型、封闭型和防爆型)。6.型号的选择根据上述各项选择的结果,最后确定电动机的型号。上一页返回7.9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(如电钻、搅拌器等)和众多的家用电器(如洗衣机、电冰箱、电风扇、抽油烟机等)。下面介绍两种常用的单相异步电动机,它们都采用笼型转子,但定子有所不同。7.9.1电容分相式异步电动机图7-31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90°。绕组B与电容串联,使两个绕组中的电流在相位上近于相差90°,这样,在空间相差90°的两个绕组,分别通有在相位上相差90°(或接近90°)的两相电流,也能产生旋转磁场。下一页返回7.9单相异步电动机设两相电流为它们的正弦曲线如图7-32所示。我们只要回忆一下三相电流是如何产生旋转磁场的,从图7-33中就可以理解到两相电流所产生的合成磁场也是在空间旋转的。在该旋转磁场的作用下,电动机的转子就转动起来。在接近额定转速时,有的借助离心力的作用把开关S断开(在起动时是靠弹簧使其闭合的),以切断起动绕组。有的采用起动继电器把它的吸引线圈串联在工作绕组的电路中。在起动时由于电流较大,继电器动作,其常开触点闭合,将起的两相电流动绕组与电源接通。上一页下一页返回7.9单相异步电动机随着转速的升高,工作绕组中电流减小,当减小到一定值时,继电器复位,切断起动绕组。也有在电动机运行时不断开起动绕组(或仅切除部分电容)以提高功率因数和增大转矩。除用电容来分相外,也可用电感和电阻来分相。工作绕组的电阻小、匝数多(电感大),起动绕组的电阻大、匝数少,以达到分相的目的。改变电容器C的串联位置,可使单相异步电动机反转。在图7-34中,将开关S合在位置1,电容器C与绕组B串联,电流iB

较iA

超前近90°;当将S切换到位置2,电容器C与绕组A串联,iA

较iB

超前近90°。这样就改变了旋转磁场的转向,从而实现电动机的反转。洗衣机中的电动机就是由定时器的转换开关来实现这种自动切换的。上一页下一页返回7.9单相异步电动机7.9.2罩极式异步电动机罩极式单相异步电动机的结构如图7-35