交流电动机的学习.ppt

1、交流电动机,三相交流异步电动机的应用,单相电动机一般为1kW以下的小容量电机，在日常生活中应用较多。三相异步电动机因为具有构造简单、价格低廉、工作可靠、易于控制及使用维护方便等突出优点，在工农业生产中应用很广。,由于生产过程的机械化，电动机作为拖动生产机械的原动机，在现代生产中有着广泛的应用。,1、认识三相异步电动机2、三相异步电动机的启动、制动、反转3、三相异步电动机的运行（调速-机械特性）,三相异步交流电动机的任务,知识目标：1、了解交流电机的结构，熟悉交流电机的工作原理2、掌握交流电机的启动、调速、制动、反转方法,能力目标：1、能叙说交流异步电动机的启动-反转-调速-制动方法与过程2、能

2、根据交流电动机的类型和使用场合，选择交流电动机的启动、调速和制动方式3、*能分析交流电动机的机械特性,1、能定性描述三相异步电动机的转动原理2、能根据铭牌参数决定电机的接线方式3、能进行电机额定值的计算,能力目标：,知识目标：,1、了解三相异步电机的外型和内部结构，熟悉各部件的作用2、熟悉三相异步电机的工作原理3、了解三相异步电动机铭牌型号和额定值的含义,任务一认识三相异步电动机,一、三相异步电动机motor的结构P106,三相异步电动机的机座,定子铁心是由0.5mm厚的硅钢片叠压制成，在其内圆冲有分布的槽。定子铁心的作用：一是槽内可用来嵌放定子绕组；二是定子铁心构成电动机磁路的一部分。定子绕

3、组由铜导线绕制而成。构成电动机电路的一部分。机座是电动机的支架，一般用铸铁或铸钢制成。,定子,三相定子绕组的接法,定子绕组的接法：Y形和形。三相定子绕组由机壳外面的接线盒引出：左下图为Y接连线图；右下图为接连线图。,三相异步电动机型号Y132M-4功率7.5KW频率50Hz电压380V电流15.4A接法转速1440r/min绝缘等级B工作方式连续标准编号工作制S1B级绝缘年月编号电机厂,电源线电压为380V,现有2台电动机,其铭牌数据如下,试选择定子绕组的连接方式。（1）型号Y90S-4，功率1.1KW，电压220/380V，接法/Y，电流4.67/2.7A，转速1400r/min，功率因数0

4、.7。（2）型号Y112M-4，功率4.0KW，电压380/660V，接法/Y，电流8.8/5.1A，转速1400r/min，功率因数0.8。,转子铁心是也是由0.5mm厚的硅钢片叠压制成，在其外圆冲有分布的槽。转子铁心可嵌放转子绕组，构成电机磁路的另一部分。,转子,转子铁心,笼形转子绕组,铸铝笼形转子,转子绕组大部分是浇铸铝笼型，大功率也有铜条制成的笼型转子导体，构成电机电路的一部分。由转轴输出机械能。,可以看出，在通入按正弦规律变化的三相交流电流时，就会在定子铁心中产生一个旋转磁场。在定子旋转磁场的带动下，处于旋转磁场中的转子，会按照定子旋转磁场的方向转动起来。,二、旋转磁场的产生,在定子

5、旋转磁场的带动下，处于旋转磁场中的转子，会按照定子旋转磁场的方向转动起来。,二、旋转磁场的产生,1、旋转(rotate)磁场转速(一对磁极)：同步转速,若电流f=50Hz（每秒种旋转50圈），则每分钟,2、旋转磁场方向：电流（顺时针）相序一致,三、旋转磁场转速和磁场方向,国产异步电动机，定子绕组电流频率为50Hz，不同极对数的异步电动机所对应旋转磁场的转速也就不同,旋转磁场转速,P115,3、旋转磁场转速（多对磁极）：同步转速,转子(电动机)的转速n能等于旋转磁场转速n1吗？,如果,结论：nn1,转差率S：,S=1.5%-6%P113,四、电动机的转动原理,同步转速：,转差率：,解：,三相异步

6、电动机磁极对数p=3，电源f1=50Hz，电机额定转速n=960r/min。求：转差率s.,有一台三相异步电动机，其额定转速nN1450r/min。求该电动机的磁极对数、同步转速、额定负载时的转差率。,解：要求转差率，首先应知道同步转速n1。最接近于1450rmin的同步转速是nl=1500rmin，磁极对数p=2。,额定转差率为,1、根据铭牌参数确定电动机负载拖动能力2、*能分析交流电动机的机械特性,能力目标：,知识目标：,1、了解交流电机运行时的电磁关系2、掌握交流电机的机械特性3、了解交流电机的铭牌参数,任务二三相异步电动机的运行,一、三相异步电动机的空载运行,空载时的电磁关系,S=1.

7、5%-6%,P125,（1）转子绕组感应电动势的频率,P71,P126,（3）转子绕组的感抗,（2）转子绕组的感应电动势,二、三相异步电动机的负载运行,转子绕组的一些参数,一台三相异步电动机接到50Hz的交流电源上，其额定转速nN=1455rmin，试求：(1)该电动机的极对数p；(2)额定转差率sN；(3)额定转速运行时，转子电动势的频率。,解：(1)n1=1500rmin，则,(2),(3),1、异步电动机的电磁转矩,（牛顿.米）,转矩常数,主磁通,转子电流,转子电路功率因数,P134,三、三相异步电动机的电磁转矩和机械特性,三相异步机转子中各导体在旋转磁场作用下，受到电磁力的作用，对转轴

8、形成转矩，称为电磁转矩T：,转子电流,转子电路功率因数,主磁通,2、异步电动机的电磁转矩,P134,三、三相异步电动机的电磁转矩和机械特性,电动机若要迅速启动起来，启动转矩Tst必须大于转轴上的负载转矩TL。,3、异步电动机的机械特性,最大转矩,启动转矩,额定转矩,电动机的转速随输出转矩的变化而变化的关系曲线称为机械特性。,D点是电动机的额定工作点。对应的转矩是额定转矩；对应的转速是额定转速。,AB段是稳定运行段。电动机随着负载的增加而转速略有下降；,BC段是启动运行段，处于不稳定的过渡状态。,a、额定转矩TN:,电动机在额定电压下，驱动额定负载,输出额定功率时的电磁转矩。,P136,c、启动

9、转矩Tst:,b、最大转矩Tm:,电动机输出的最大转矩。,若负载转矩Tm电动机停转(闷车)造成电动机电流过大绕组烧毁,异步电动机刚接通电源但尚未转动时的转矩，转速n=0,s=1,有一台异步电动机，额定功率30KW，Tst/TN=1.7，额定电压380V，形联结。为减小启动电流，该电机接在自耦降压器的副边。启动时自耦变压器副边电压为额定电压的65%。试问当负载转矩为额定转矩的80%和50%时，该电动机能否启动？,解：Tst=1.7TN,Tst=0.6521.7TN=0.7TN,Tst=0.7TN0.5TN,能启动,三相异步电动机型号Y132M-4功率7.5KW频率50Hz电压380V电流15.4

10、A接法转速1440r/min绝缘等级B工作方式连续标准编号工作制S1B级绝缘年月编号电机厂,IP:表征字第1位数字:外壳对人和壳内部件的防护等级。第2位数字:由于外壳进水而引起有害影响的防护等级。,由上表，试求Y-225M-6型异步电动机的额定转差率、额定转矩、启动转矩、最大转矩、启动电流和输入功率。,解：磁极对数p=3，,实验室有台三相异步电动机，其铭牌数据如下：型号Y180L-650HZ，15KW，220/380V，/Y，54.4/31.4A，970r/min又知其满载功率因数为0.81。该实验室的电源线电压为380V。（1）电动机的定子绕组应采取何种接法？（2）电动机满载运行时的输入功率

11、、效率和转差率；（3）额定转矩；（4）若电源电压为220V，此电动机能否满载运行？,解（1）Y型,不能,可以,1、一台三相异步电动机型号为Y112M-2，电源频率为50HZ，转子额定转速为2890r/min，求额定转差率。,2、一台Y280M-4型三相异步电动机，其额定数据如下表所示,课外作业：,教材P1237、8、9,试求（1）额定电流IN；（2）额定转差率SN；（3）额定转矩、最大转矩、启动转矩；（4）如果电源电压降为额定电压的80%，此时电动机的启动转矩和最大转矩各变为多少？,任务三三相异步电动机的启动、制动、调速,从异步电动机接入电源，转子开始转动到稳定运转的过程，称为启动。启动瞬间,

12、n=0s=1E最大Ist最大。,电机启动的特点：1）启动转矩较大，能够带负载甚至重载启动2）启动电流较大引起电动机本身发热3）使得母线电压降低，会影响到其他设备的正常运行,（1）全压启动,优点：设备简单，操作方便，启动时间短。,缺点：启动电流较大，将使线路电压下降，影响负载正常工作。,适用范围：电动机容量在10kW以下,全压启动是将电动机直接接到额定电压上的启动方式，又叫直接启动。,1）定子串电阻启动：,（2）降压启动,缺点：,外接启动电阻上有较大的功率损耗，经济性较差。,2）Y-降压启动：,对正常运行为形的电动机，启动时定子绕组连成Y形，通电后电动机运转，当转速升高到接近额定转速时再换接成形

13、。,缺点：,不适合高启动转矩场合，适合空载或轻载启动,三相异步电动机，电源电压=380V，三相定子绕组接法运行，额定电流IN=20A，启动电流Ist/IN=7，启动转矩Tst/TN=2，求：（1）接法时的启动电流Ist（2）若启动时改为Y接法，求IstY（3）若负载转矩为额定转矩的80%，可否采用Y-启动,（1）Ist=7IN=720=140A,（2）,IstY=Ist/3=140/3=47A,3）自耦变压器降压启动：,绕线式异步电动机转子绕组串入附加电阻后，既可以降低启动电流，又可以增大启动转矩。,（3）绕线式异步电动机的启动,绕线式异步电动机的启动性能和调速性能都优于鼠笼式异步机，但其结构

14、复杂，维修不易且造价较高。,P147,(1)改变极对数p,由上式可看出，异步电动机调速的方法有三种：,2、三相异步电动机的调速,三相异步电动机的转速,(2)改变转差率s,(3)改变电源频率f（变频调速-VVVf）,变频调速方法发展很快，且调速性能较好,1)改变转子电阻调速,2)改变电源电压调速,P134,(1)改变极对数p,绕线式异步电动机转子绕组串入附加电阻后，既可以降低启动电流，又可以增大启动转矩。,绕线式异步电动机的启动-调速,绕线式异步电动机的启动性能和调速性能都优于鼠笼式异步机，但其结构复杂，维修不易且造价较高。,P147,3、三相异步电动机的制动（刹车）,(1)能耗制动,电动机断电

15、后由于机械惯性总要经过一段时间才能停下来。为了提高生产效率及安全，采用一定的方法让高速运转的电动机迅速停转，就是所谓的制动。,制动方法：,n0=0,当电动机三相定子绕组与交流电源断开后，把直流电通入两相绕组，产生固定不动的磁场n0。,电动机由于惯性仍在运转。,转子导体切割固定磁场感应电流，载流导体受到与转子惯性方向相反的电磁力使电机迅速停转。,储存在转子中的动能变为转子绕组电阻的功率损耗,P149,1）时间控制原则的单向运行能耗制动控制,分析要点：1）运行控制2）制动控制,缺点：时间的长度如何控制,时间继电器KT,功能：延时接通或断开控制电路,P236,速度继电器,P251,速度继电器的转子是一个圆柱形永久磁铁，它和被控制电机轴连在一起，被电动机带动。定子固定在可动支架上，由硅钢片叠成，并装有笼形绕组。,工作原理：电动机运转时转子一起转动，相当于一个旋转磁场，在定子绕组里感应出电流，定子与转子同方向转动，胶木摆杆也转动，触点转换状态。动触头有一定的弹力，只有当电动机转速大于一定值，摆杆才能推动动触头；转速小于一定值，触点复位。,*,2）速度控制原则的单向运行能耗制动控制,分析要点：速度继电器