电机与变压器课件

1、tNe11tNe22ueitNe2121NNEEKKNNEEUUu212121iuKKNNUUII1121221AAKIIu26. 01 . 67 . 121ZKUUNNUUIUZNNNN22122121221)(211211IUZ ZKZ20022200100NNUUUU002200220012100100100FeCuPPPPPPPPP1234+1234+1234+N11234N2V1234S3VmAcos3UIP 三相变压器设计型号额定电压额定容量U1U2u2u1_N1N2I1I2IB+_+U1U2212121UUNNEEK12IIKiKNNII12212121NNUUKuVUKUNNU

2、u661001000011212AIKINNIi0 . 3510022121UUOUNONIISCIN焊接电流与电弧电压的关系曲线NSFFn1n2旋转磁场转向U1V2W1V1W2U2Vi U1 U2 V1 V2W1W2UiWiiWiUiVit mIoU1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W260t 90t SNSN0t U1U2V2W1V1W2NS60AU1U2V2W1V1W2AU1U2V2W1V1W2结论：结论： 任意调换两根任意调换两根电源进线，则旋转电源进线，则旋转磁场反转。磁场反转。0t 60t Vi U1 U2W1W2V1V2UiWiViWiUi0mIi tomINSNS任意调

3、换两根电源进线任意调换两根电源进线(电路如图电路如图)pfn1160min/3000min/150606011rrpfnU1V2W1V1W2U2n1FF11nnns11nnnsNNmin/1440min/1500)04. 01 ()1 (1rrnsnNNpz21pzy2112Zqpm124622 2Zp124222 2 3Zqpm 13 6 03 6 023 02 4pZ异步电动机：异步电动机：旋转磁场切割导体旋转磁场切割导体 e， U1 E1= 4.44K1 f 1N1 m1000026060fspnnnnpnnf 2122222LfsLfX 222222XREI 2202220)(sXRs

4、E )(0002nnIs 2202220max21XREIs 220222222222)( cossXRRXRR 202SXRs 很很小小时时1cos2 202XRss 较较大大时时s1cos2 %88%10048.1211%10012PPkWIUP48.1285. 03 .223803cos3111)/()(9550NNN分分转转千千瓦瓦nPT (N m) 如某普通机床的主轴电机如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型型) 的额定功的额定功率为率为7.5kw, 额定转速为额定转速为1440r/min, 则额定转矩为则额定转矩为nPnPT9550602 m.N7 .4914405 .79550

5、9550NNN nPTL1L2L3Q1FURstM3FUQ2图8-6 串电阻减压起动图8-7 自耦变压器减压起动1160(1)(1)fns nsp图5.1 单相异步电动机结构图 图5.2 电容分相单相电动机接线图及相量图AiBitiiAmAsin)90sin(tiiBmB 图5.3 两相电流波形图 图5.4 两相旋转磁场 i 1 2 当电流当电流i 流过定子绕组时，产生了一部分磁流过定子绕组时，产生了一部分磁通通 1 ，同时产生的另一部分磁通与短路环作用，同时产生的另一部分磁通与短路环作用生成了磁通生成了磁通 2 。由于短路环中感应电流的阻碍。由于短路环中感应电流的阻碍作用，使得作用，使得 2

6、在相位上滞后在相位上滞后 1 ，从而在电动机，从而在电动机定子极掌上形成一个向短路环方向移动的磁场，定子极掌上形成一个向短路环方向移动的磁场，使转子获得所需的起动转矩。使转子获得所需的起动转矩。 罩极式单相异步电动机起动转矩较小，转向罩极式单相异步电动机起动转矩较小，转向不能改变，常用于电风扇、吹风机中；电容分相不能改变，常用于电风扇、吹风机中；电容分相式单相异步电动机的起动转矩大，转向可改变，式单相异步电动机的起动转矩大，转向可改变，故常用于洗衣机等电器中。故常用于洗衣机等电器中。图2-19 凸极式集中励磁罩极电动机结构1-凸极式定子铁心 2-转子3-罩极 4-定子绕组图2-20 凸极式分别

7、励磁罩极电动机结构1-凸极式定子铁心2-罩极 3-定子绕组4-转子图5.5 串电抗器调速接线图 （a）T形接法 （b）L形接法 图5.6 抽头法调速接线图3.晶闸管调速 利用改变晶闸管的导通角，来实现加在单相异步电动机上的交流电压的大小，从而达到调节电动机转速的目的，这种方法能实现无级调速，缺点是会产生一些电磁干扰。目前常用于吊式风扇的调速上。1在图中所示位置时在图中所示位置时电源正极接电源正极接 A、负极接、负极接 B，电，电枢绕组中电流流向枢绕组中电流流向 a b c d，电枢受，电枢受力朝逆时针方向旋转。力朝逆时针方向旋转。2电枢转过电枢转过 90 时时电源中断，电枢凭惯性旋转。电源中断

8、，电枢凭惯性旋转。3电枢转过电枢转过 180 时时电枢中电流流向为电枢中电流流向为 d c b a，电，电枢受力朝逆时针方向旋转。枢受力朝逆时针方向旋转。4反电动势反电动势5电源电压电源电压电枢转动后，其绕组切割励磁磁场磁感线产生与电枢电流方电枢转动后，其绕组切割励磁磁场磁感线产生与电枢电流方向相反的感应电动势，其值为向相反的感应电动势，其值为式中，式中， Ce 电动机电动势常数。电动机电动势常数。nCEea 加在电枢绕组上的电压必须用于解决两个部分的需要，即平加在电枢绕组上的电压必须用于解决两个部分的需要，即平衡平衡反电动势和克服电枢绕组的电阻电压。衡平衡反电动势和克服电枢绕组的电阻电压。a

9、aaIREU 其中电枢电流为其中电枢电流为aaaREUI 当负载增大时，电枢电流增大，电动机功率增大，但转速下当负载增大时，电枢电流增大，电动机功率增大，但转速下降；当负载减小时，情况与上述规律相反。降；当负载减小时，情况与上述规律相反。（一）定子（一）定子定子由机座、主磁极、定子由机座、主磁极、换向磁极、电刷组件组成，换向磁极、电刷组件组成，如如右右图所示。图所示。定子的横剖平面图定子的横剖平面图如如右右图所示。图所示。1机座机座用铸钢或铜板焊成，用作支撑和保护整机结构，同时又是用铸钢或铜板焊成，用作支撑和保护整机结构，同时又是电机磁路的一部分，有良好的导磁性能和机械强度。电机磁路的一部分，

10、有良好的导磁性能和机械强度。2主磁极主磁极由铁心和励磁绕组组成。铁心由极身和极靴两部分组成，如由铁心和励磁绕组组成。铁心由极身和极靴两部分组成，如下下图所示。图所示。励磁绕组绕在铁心外面，主磁极的作用是在励磁绕组中通入励磁绕组绕在铁心外面，主磁极的作用是在励磁绕组中通入励磁电流时产生主磁通。励磁电流时产生主磁通。 3换向磁极换向磁极换向磁极的作用是为了改善换向性能，减小换向火花。换换向磁极的作用是为了改善换向性能，减小换向火花。换向磁极与转子间气隙较大，涡流较小，可用整块钢制成。其上向磁极与转子间气隙较大，涡流较小，可用整块钢制成。其上的绕组一般与电枢绕组串联，用横截面较大的铜导线绕制。的绕组

11、一般与电枢绕组串联，用横截面较大的铜导线绕制。4电刷组件电刷组件电刷组件由电刷、刷握、刷杆、刷杆座及压紧弹簧组成，如电刷组件由电刷、刷握、刷杆、刷杆座及压紧弹簧组成，如下下图所示。图所示。电刷内有用细铜丝编织成的刷辫与外电路导通，从而连接电电刷内有用细铜丝编织成的刷辫与外电路导通，从而连接电枢、电刷及电路，引入或导出电枢电流。枢、电刷及电路，引入或导出电枢电流。（二）电枢（二）电枢电枢又称转子，作用是在励磁磁场作用下，产生感应电动电枢又称转子，作用是在励磁磁场作用下，产生感应电动势和电磁转矩，实现电能与机械能之间的转换。其结构如势和电磁转矩，实现电能与机械能之间的转换。其结构如下下图图所示。所

12、示。1电枢铁心电枢铁心电机磁路的另一部分，为减小涡流由硅钢片叠压而成。在电机磁路的另一部分，为减小涡流由硅钢片叠压而成。在电区外缘有嵌放绕组的铁心槽，整个铁心固定在转动轴上，随电区外缘有嵌放绕组的铁心槽，整个铁心固定在转动轴上，随轴一起转动。轴一起转动。2电枢绕组电枢绕组由绝缘铜导线或扁铜线在模具上绕制成型后嵌放在转子铁由绝缘铜导线或扁铜线在模具上绕制成型后嵌放在转子铁心槽中，伸出铁心槽的端部，均用非磁性丝带扎紧，每个线圈心槽中，伸出铁心槽的端部，均用非磁性丝带扎紧，每个线圈的首尾端，均按一定规律，焊接到换向片上。的首尾端，均按一定规律，焊接到换向片上。 3换向器换向器由若干个楔形铜片装成一圆

13、柱体，片与片之间用云母绝缘。由若干个楔形铜片装成一圆柱体，片与片之间用云母绝缘。结构如结构如下下图所示。图所示。换向片与转轴之间又用换向片与转轴之间又用塑料绝缘，固定在转轴的一塑料绝缘，固定在转轴的一端，按照一定规律与电枢绕端，按照一定规律与电枢绕组连接。它的作用是变换电组连接。它的作用是变换电枢电流方向并通过电刷将电枢电流方向并通过电刷将电枢绕组与电路接通。枢绕组与电路接通。（三）直流电机的其他部分（三）直流电机的其他部分直流电机的其他部分还有端盖、轴承、转轴、风扇、接线直流电机的其他部分还有端盖、轴承、转轴、风扇、接线板、接线盒等。板、接线盒等。（一）并励电机（一）并励电机电机励磁绕组与电

14、枢绕组并联，共用一个直流电源供电，如电机励磁绕组与电枢绕组并联，共用一个直流电源供电，如下下图所示。图所示。为了保证电枢的输出功率，电枢绕组线径粗、匝数少、电阻为了保证电枢的输出功率，电枢绕组线径粗、匝数少、电阻小，应有足够大的工作电流。小，应有足够大的工作电流。（二）串励电机（二）串励电机电机的励磁绕组与电枢绕组串联接于同一电源，如图所示。电机的励磁绕组与电枢绕组串联接于同一电源，如图所示。为了减小励磁电压，励磁绕组的线径粗、匝数少、电阻小。为了减小励磁电压，励磁绕组的线径粗、匝数少、电阻小。电机主磁极上嵌放两套独立的绕组，一套与电枢绕组并电机主磁极上嵌放两套独立的绕组，一套与电枢绕组并联，

15、另一套与电枢绕组串联，如联，另一套与电枢绕组串联，如下下图所示。图所示。以上三种励磁方式的直流电机作发电机时，它们的励磁电以上三种励磁方式的直流电机作发电机时，它们的励磁电流都是由自己发出的，所以通称为自励电机流都是由自己发出的，所以通称为自励电机。他励电机的励磁电流由另外的直流电源供给，如图所示。他励电机的励磁电流由另外的直流电源供给，如图所示。这类电机设备较复杂，但它的优点是：励磁电流不受电枢这类电机设备较复杂，但它的优点是：励磁电流不受电枢电压影响，而只与励磁电源电动势和励磁绕组有关。电压影响，而只与励磁电源电动势和励磁绕组有关。并励电动机转速公式并励电动机转速公式 串励电动机转速公式串

16、励电动机转速公式 下面以改变主磁极磁通下面以改变主磁极磁通 调速为例分析其调速方法及原理。调速为例分析其调速方法及原理。 eaaCIRUn eaLa)(CIRRUn 1并励电动机的变并励电动机的变 调速调速在励磁支路上串入一阻值连续可调的变阻器在励磁支路上串入一阻值连续可调的变阻器 RP，如图所示。，如图所示。由由 eaaCIRUn 可知，可知，RP 增大时，增大时， 减小，转速减小，转速 n 上升上升；RP 减小时，减小时， 增大，增大，转速转速 n 下降下降。2串励电动机变串励电动机变 调速调速在励磁支路上并入一阻值连续可调的变阻器，如图所示。在励磁支路上并入一阻值连续可调的变阻器，如图所

17、示。转速公式应修改为转速公式应修改为 eaPLa)/(CIRRRUn 因此，因此，RP 增大时，增大时， 增大，转速增大，转速 n 下降下降；RP 减小时，减小时， 减小，转速减小，转速 n 上升。上升。（1）可实现无级平滑调速。）可实现无级平滑调速。3根据转矩公式根据转矩公式 T = CT Ia 分析，在调速中如保持转矩分析，在调速中如保持转矩 T 不变，不变， 减小，电枢电流减小，电枢电流 Ia 必然增大。如果调速前已达额定值，必然增大。如果调速前已达额定值，则不能用此法调速。它只适用于调高速度以前电枢电流未达额则不能用此法调速。它只适用于调高速度以前电枢电流未达额定值的情况。这种调速方法

18、具有如下特点：定值的情况。这种调速方法具有如下特点：（2）调节器速后，新的转速仍较稳定。）调节器速后，新的转速仍较稳定。（3）励磁电流小，能量损耗小。）励磁电流小，能量损耗小。（4）这种调速方法的缺点是转速只能调到比加调速变阻器）这种调速方法的缺点是转速只能调到比加调速变阻器前的转速高。前的转速高。1保持电枢电流方向不变，将励磁绕组反接，改变励磁电保持电枢电流方向不变，将励磁绕组反接，改变励磁电流方向；流方向；2保持励磁电流方向不变，将电枢绕组反接，从而改变电保持励磁电流方向不变，将电枢绕组反接，从而改变电枢电流方向。枢电流方向。大型同步电动机大型同步电动机 60TYK永磁同步电动机永磁同步电

19、动机 微型同步电动机微型同步电动机 同步电动机的结构同步电动机的结构 转子磁极结构转子磁极结构 凸极型转子的外形图凸极型转子的外形图 一、同步电动机的工作原理 同步电动机的定子三相绕组中通入对称三相交流电时，对称的三相绕组中产生旋转磁场，当转子的励磁绕组加入励磁电流时，转子好象一个“磁铁”，在旋转磁场的带动下旋转。这时，转子的转速和旋转磁场的同步转速相等。 由于同步电动机的转子的转矩是旋转磁场与转子磁场不同极性间的吸引力所产生的，所以转子的转速始终等于旋转磁场转速，不因负载改变而改变。同步电动机异步起动法起动时原理接线图一、一、 永磁式微型同步电动机永磁式微型同步电动机永磁式同步电动机永磁式同

20、步电动机磁滞式同步电动机磁滞式同步电动机 异步起动式永磁同步电动异步起动式永磁同步电动机的转子结构机的转子结构 径向式磁滞起动式永磁径向式磁滞起动式永磁同步电动机的结构同步电动机的结构 二、二、 反应式微型同步电动机反应式微型同步电动机分段式隐极转子结构分段式隐极转子结构 凸极转子结构图凸极转子结构图 反应式同步电动机结构原理反应式同步电动机结构原理 4.5.3 磁滞式同步电动机磁滞式同步电动机(a)磁性套筒磁性套筒 (b)非磁性套筒非磁性套筒 磁滞电动机的转矩作用原理图磁滞电动机的转矩作用原理图（一）基本结构（一）基本结构步进电动机通入一个电脉冲信号只转动一个角度。下面介步进电动机通入一个电

21、脉冲信号只转动一个角度。下面介绍反应式旋转运动步进电动机。绍反应式旋转运动步进电动机。单段式反应式旋转运动步单段式反应式旋转运动步进电动机的结构如图所示。进电动机的结构如图所示。三相反应式步进电动机原理如图所示。三相反应式步进电动机原理如图所示。当向当向 U 相绕组通入电脉冲时，相绕组通入电脉冲时，由于磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，由于磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，于是产生磁场力使转子轴线与于是产生磁场力使转子轴线与 U 相相绕组轴线对齐。如将电脉冲改通入到绕组轴线对齐。如将电脉冲改通入到 V 相绕组中，根据同样的原理，转子相绕组中，根据同样的原理，转子沿顺时针方向旋转沿顺时针方向旋转 60

22、。如定子绕组。如定子绕组按按 UVWU 的顺序重复通入的顺序重复通入电脉冲，转子就按顺时针的方向一步电脉冲，转子就按顺时针的方向一步一步转动。一步转动。每对定子磁极上绕有一对控制每对定子磁极上绕有一对控制绕组被称为一相，定子磁极数为相绕组被称为一相，定子磁极数为相数的两倍。在定子磁极极面和转子数的两倍。在定子磁极极面和转子外缘均开有分布均匀的小齿，两者外缘均开有分布均匀的小齿，两者齿型和齿距相同，齿型和齿距相同，U 相磁极的小齿相磁极的小齿子与转子小齿一一对正，而子与转子小齿一一对正，而 V 相磁相磁极的小齿与转子小齿错开极的小齿与转子小齿错开 1/3 齿距，齿距，W 相则错开相则错开 2/3 齿距，这种结构称齿距，这种结构称为槽齿结构。为槽齿结构。这种电动机制造简便、精确度高，每转一步对应的转子转这种电动机制造简便、精确度高，每转一步对应的转子转角小，容量获得较高的起动转矩和运行频率。角小，容量获得较高的起动转矩和运行频率。在工程技术上