《电动机》教学课件

《电动机》返回一、铭牌和额定值

每台电动机都有一个铭牌,安装在机座上，记载它的额定值,以便按规定的数值使用

三相异步电动机型号Y112M-6功率4.0kW防护等级IP44电压380V电流8.8A功率因数0.84接法△转速1440r/m绝缘等级B频率50Hz重量45kg工作方式S1××电机厂返回1.型号

型号是电动机类型、规格的代号。由汉语拼音大写字母或英文字母加阿拉伯数字组成。按顺序包括名称代号、规格代号。Y

112

M

－6磁极数机座长度代号（S、M、L）中心高三相异步电动机返回2.额定电压UN

是指电动机在额定运行时定子绕组的线电压。

Y系列异步电动机的额定电压都是380V,3kW以下的接成Y形,而4kW以上的均接成△形。

380/220Y/

是指：线电压为380V时采用Y接法；当线电压为220V时采用

接法。一般规定电源电压波动不应超过额定值的±5%。3.额定电流IN是指电动机在额定运行情况下定子绕组的线电流。4.额定功率PN与额定效率ηN

电动机在额定运行情况下,轴上输出的机械功率称为额定功率。返回额定效率是指额定功率与输入电功率之比5.额定转速nN

指电动机额定运行时的转速。它略低于同步转速n1

。6.额定功率因数λN

指在额定情况下,电动机定子电路的功率因数,φN是定子绕组相电压与相电流之间的相位差。其值约为0.7~0.9。返回7.绝缘等级它是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的。8.工作制通常分为连续运行、短时运行和断续运行三种,分别用代号S1、S2、S3表示。9.防护等级它是指电机外壳防护型式的分级。

异步电动机铭牌上通常还列出了Ist/IN、Tst/TN

、Tmax/TN。绕线式异步电动机铭牌上还标明转子额定电流和转子绕组的开路电压。返回二、运行特性

电动机当电压U1、频率f1为定值时，将I1=f(P2)、cosφ1=f(P2)、η

=f(P2)称为运行特性（工作特性）。I1η

cosφ1P2ηcosφ1I1定子电流特性I1=f(P2)

P2=0（空载）

I1=I10(空载电流）

P2↑→I1↑2.功率因数特性cosφ1=f(P2)

P2=0（空载）

cosφ1很小

P2↑→cosφ1↑（但到一定数值后，又略有下降）3.效率特性η=f(P2)

η

=P2/P1

P2=0（空载）

η=0

P2↑→η↑（但出现最大值后，又略有下降）例1、三相异步电动机额定值为PN=40kW,接法Y/△,UN=380V/220V,nN=1460r/min,ηN=0.895,cosφN=0.89,Ist/IN=5.5,Tst/TN=1.1,Tmax/TN=2。试求P1N,IN,TN,SN,Tst,Tmax,Ist,f2N。解：

Ist△=5.5IN△=5.5×132A=726AIstY=5.5INY

=5.5×76A=418A

Tst=1.1TN=262×1.1N·m=288N·m

Tmax=2TN=2×262N·m=524N·mf2N=S

f1=0.027×50Hz=1.35Hz返回例2、Y132S-4型三相异步电动机额定值如下,试求SN,IN,TN,Tst,Tmax,Ist。

PN

nNUNηN

λNIst/INTm/TNTst/TN

5.5kW1440r/min380V0.8550.8472.22.2解：

Ist

=7IN

=81.48A

Tst=2.2TN=324.9N·m

Tmax=2.2TN=324.9N·m磁极对数p=2,n1=1500r/min返回例3、三相异步电动机额定值为PN=10kW,△联结,UN=380V,nN=1460r/min,ηN=0.88,λN=0.88,Ist/IN=7,Tst/TN=1.3,λT=2，f=50Hz。试求(1)磁极对数p

,IN,TN,SN,Tst,Tmax,Ist。1111(2)若负载转矩TL=55N·m,当U＝0.9UN时，能否起动？电动机若要采用Y－△换接起动，则IstY，TstY各为多少；能否起动？∴磁极对数p=2,n1=1500r/min∵nN=1460r/min略小于n1

Ist

=7IN

=137.2ATst=1.3TN=85N·m

Tmax=2TN=130.8N·m

Tst∝(U)2Tst′=(0.9)2Tst=68.85N·m

Tst′>TL，可以起动解：采用Y－△换接起动IstY=

Ist/3=45.7A

TstY=Tst/3=28.3N·m<TL=55N·m

不能起动返回例4、Y160M-2型三相异步电动机PN=15kW,△联结,UN=380V,nN=2930r/min,ηN=0.882,λN=0.88,Ist/IN=7,λS

=2,λM=2.2，起动电流不允许超过150A。若负载转矩TL=60N·m,试问能否带此负载(1)长期运行,(2)短时运行,(3)直接起动？Tst=2TN=97.8N·mTmax=2.2TN=107.58N·m

Ist

=7IN

=205.45A解：

TN<TL=60N·m不能长期运行

Tmax>TL

能短时运行

Tst>TL

但Ist>150A不能直接起动返回2.电网电压下降10%,电动机在恒定负载转矩下工作,稳定后的状态为______A.转矩不变,转速下降,电流减小;B.转矩不变,转速下降,电流增大;C.转矩减小,转速不变,电流减小；

D.转矩减小,转速不变,电流增大；B1.异步电动机起动电流大是因为______A.起动时轴上静摩擦阻力转矩大;B.起动时磁通还未产生,E1=0;C.n=0,S=1>>SN,I2很大。C返回返回3.异步电动机铭牌值为:UN=380V/220V,接法Y/△，IN=6.3A/10.9A，当额定运行时每相绕组电压UP和电流IP为______A.380V,6.3AB.220V,6.3AC.380V,10.9AD.220V,10.9AB对于起动并不频繁的三相笼型异步电动机,适当降低其起动电流是为了______A.防止电动机烧坏B.防止熔体熔断C.防止电网电压过度降低C返回5.三相异步电动机的旋转方向由_____决定。A.电源电压大小B.电源频率高低C.定子电流的相序C6.三相笼式异步电动机额定功率PN=30kW,额定电压UN=380V,△接法,Tst/TN=1.2,当TL=0.3TN时，应采用________________起动。Y－△换接起动

TstY/

Tst=1/3

TstY=1/3X1.2TN=0.4

TN>TL=0.3TN返回一、电容分相式异步电动机u~SCABXY12

两个相位差90°的电流分别通过在空间上相差90°的两个绕组，能产生旋转磁场。从而对转子产生电磁转矩。返回A

⊙BYXN

S

⊙A⊙

BYXN

Sn1A

⊙BYXN

S45°90°ωt＝0°ωt＝45°ωt＝90°

当开关S在“1”位置时，电容器与BY绕组串联，电动机顺时针方向转动。当开关S接到“2”位置时，电容器与AX绕组串联，电动机逆时针方向转动。返回二、罩极式异步电动机

定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋转磁场，使转子转起来。转子定子磁极短路环YBZXAC定子定子绕组（三相）NS一、基本结构凸极转子

三相同步电动机的定子与三相异步电动机的定子绕组相同，可以联结成Y形和△形。三相同步电动机的转子装有磁极和激励绕组，分为凸极式和隐极式。返回二、转动原理对称三相电源定子对称三相绕组旋转磁场吸引转子的磁极n1n转子旋转返回返回三、功率因数可调性

改变转子激励电流，可以调节电动机的功率因数。正常激励电流－功率因数为1时的激励电流激励电流<正常激励电流－－电动机呈感性激励电流>正常激励电流－－电动机呈容性返回NS············NS极心励磁绕组机座转子

直流电机由定子(磁极)、转子(电枢)和机座等部分构成。一、基本结构返回1.定子定子的分类：永磁式：由永久磁铁做成。励磁式：磁极上绕线圈，然后在线圈中通过直流电，形成电磁铁。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。二、工作原理SbNacd换向片电刷IFFn电枢通入电流后，产生电磁转矩，使电机在磁场中转动起来。通电线圈在磁场中转动，又会在线圈中产生感应电动势（用e表示）。ee

根据右手定则知，e和原通入的电流方向相反，电动机电枢绕组受力(左手定则)按逆时针方向旋转。返回KE：与电机结构有关的常数n：电动机转速

：磁通三、机械特性

根据励磁线圈和转子绕组的联接关系，励磁式的直流电机又可细分为：他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开。并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。串励电动机：励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。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。返回返回1.他励电动机其中，MUfIfIaUE＋－返回n0：理想空载转速,即T=0时的转速。（实际工作时,由于有空载损耗，电机的T不会0。）根据n－T公式得到特性曲线n0nNTNTn

n当T

时n

，但由于他励电动机的电枢电阻Ra很小，所以在负载变化时，转速n的变化不大，属硬机械特性。返回2.并励电动机并励电动机和他励电动机的机械特性一样。MUIfE＋－返回3.串励电动机MUE＋－据此公式得到T－n曲线nT随转矩T的增大，n下降得很快，这种特性属软机械特性。

恒功率负载（P一定时，T和n成反比），要选软特性电机拖动。如：电气机车t提升设备等。直流电动机特性类型的选择:

恒转矩的生产机械(TL一定，和转速无关）要选硬特性的电动机，如：金属加工、起重机械等。返回＊串励电动机在轻载或空载运行时，转速很高，容易使电动机损坏，所以串励电动机不能在轻载或空载运行。四、直流电动机的使用1.起动直流电动机不允许在额定电压UN下直接起动。Ist太大会使换向器产生火花，烧坏换向器。起动时，n=0

起动电流大

起动转矩大

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。返回返回在满磁下将Rst置最大处，逐渐减小Rst使n升高。(1)电枢串电阻Rst起动法(2)降压起动法最大起动电压Ust为返回2.调速

与异步电动机相比，直流电动机结构复杂，价格高，维护不方便，但它的最大优点是调速性能好。（1）调速均匀平滑，可以无级调速。（2）调速范围大，调速比可达200（他励式）以上（调速比等于最大转速和最小转速比）。直流电动机调速的优点：返回

改变电压调速由转速公式知：调电压U，n0变化，但斜率不变，所以调速特性是一组平行曲线。n0"n0'电压降低n0nT0改变电压调速的特点:工作时电压不允许超过UN

，而n

U,所以调速只能向下调。

机械特性较硬，并且电压降低后硬度不变，稳定性好，适合于恒转矩调速。

均匀调节电枢电压，可得到平滑无级调速。

调速幅度较大。返回可见：在U一定的情况下，改变

可改变转速n。

改变磁通调速Rf

If

n

一般只采用减少励磁电流(减弱磁通)的方法调速,即＊磁通

只能减小，n只能上调。改变

时的机械特性如图。TLTn（

减小）Rf增加

O返回调速平滑，可得到无级调速；但只能向上调，受机械本身强度所限，n不能太高。调速设备简单，经济，电流小，便于控制。机械特性较硬，稳定性较好。若调速后

Ia

保持不变，电动机在高速运转时其负载转矩必须减小。这种调速方法只适用于恒功率调速(如用于切削机床)。变磁通调速特点：返回

电枢回路串电阻调速

电枢中串入电阻,使

n

，n0不变，即电机的特性曲线变陡(斜率变大)，在相同力矩下,n

。特性曲线如图。nn0T

电枢回路串电阻调速需在电枢中串入专用电阻，电阻增大则转速下降，因此n只能下调。电阻增大返回

设备简单，操作方便。机械特性软，稳定性差。能量损耗大，只用于小型直流电机。变电枢电阻调速特点：2.反转电动机的转动方向由电磁力矩的方向确定。（1）改变励磁电流的方向。（2）或改变电枢电流的方向。改变直流电机转向的方法：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。返回3.制动

与异步电动机相似，直流电机制动的所采用的常用方法：反接制动、能耗制动返回一、伺服电动机伺服电动机可分为两类：

伺服电动机又称执行电动机。其功能是将输入的电压控制信号转换为轴上输出的角位移和角速度，驱动控制对象。

交流伺服电动机直流伺服电动机

伺服电动机可控性好，反应迅速。是自动控制系统和计算机外围设备中常用的执行元件。返回1.交流伺服电动机

交流伺服电动机就是一台两相交流异步电机。它的定子上装有空间互差90

的两个绕组：励磁绕组和控制绕组。励磁绕组控制绕组内定子返回

励磁绕组串联电容C,是为了产生两相旋转磁场。

适当选择电容的大小，可使通入两个绕组的电流相位差接近90

,从而产生所需的旋转磁场。+–+–+–+–放大器励磁绕组控制绕组

工作时两个绕组中产生的电流İf和İC的相位差近于90º，因此便产生两相旋转磁场。在旋转磁场的作用下，转子便转动起来。返回TU20.8U20.6

U20.4U2on交流伺服电动机的机械特性

在励磁电压不变的情况下，随着控制电压的下降，特性曲线下移。在同一负载转矩作用时，电动机转速随控制电压的下降而均匀减小。

加在控制绕组上的控制电压反相时(保持励磁电压不变)，由于旋转磁场的旋转方向发生变化，使电动机转子反转。返回2.直流伺服电动机

直流伺服电动机的结构与直流电动机基本相同。只是为减小转动惯量，电机做得细长一些。

直流伺服电动机的工作原理也与直流电动机相同。SMUfIfIUC放大器U++––

直流伺服电机的机械特性与他励直流电机相同一样。返回由机械特性可知：(1)一定负载转矩下，当磁通

不变时，U2

n

。(2)U2=0时，电机立即停转。电动机反转：改变电枢电压的极性，电动机反转。机械特性曲线UC0.8UC0.6UC0.4UCnTO返回二、测速电动机

测速发电机是一种转速测量传感器。在许多自动控制系统中，它被用来测量旋转装置的转速，其输出的电压大小与转速成正比。测速发电机分为交流和直流两种类型。

直流测速发电机分永磁式和他励式两种。两种电机的电枢相同。但永磁式的定子使用永久磁铁产生磁场，因而没有励磁线圈；他励式的结构与直流伺服电机相同，工作时励磁绕组加直流电压Uf励磁。返回TGRLIaU+–Ra－＋EUf+–

当被测装置转动轴带动发电机电枢旋转时，电枢产生电动势E，其大小为：则：返回

可见，当励磁电压Uf保持恒定时（

亦恒定），若Ra、RL不变，则输出电压U的大小与电枢转速n成正比。0nURL1>RL2RL=

RL2RL1＊由于直流电机中存在着电枢反应现象，使得输出电压U与转速n有一定的线性误差。RL越小、n越大，误差越大。因此，在使用中应对RL的大小有要求。返回三、步进电机

步进电机是利用电磁铁的作用原理，每输入一个电脉冲，电动机就转动一定的角度或前进一段距离，所以步进电动机是一种将电脉冲信号转换为角位移或直