第五章电工电子技术基础——PPT

1、课题l5.1 三相异步电动机的结构l5.2 三相异步电动机工作原理电动机是工程中用量最大的电力电器。统计资料显示，电网的60%70%的电能被各种电动机所利用，交流异步电动机的拥有量占到电动机总拥有量的90%以上，直流电动机在调速领域正在被变频调速所取代，拥有量下降，步进电机的拥有量随着数控技术的发展在快速上升。电动机在国民经济建设中的重要作用不言而喻。电动机是根据磁场中的载流导体受力原理制造的电器设备。为了提高电动机的效率和减少漏磁通，电动机也是用高导磁率的铁磁材料制造磁路。电动机根据使用电压和用途不同，分为直流电动机、交流电动机、脉冲电动机（步进电机）和特种电动机等。本章主要介绍常用电动机的

2、结构、原理和应用。5.1.1 定子定子组成：铁心、绕组、机座三部分。作用：产生旋转磁场。 (a) 定子铁心(b) 铁心硅钢片（c）局部绕组5.1.2 转子 笼型转子 绕线转子转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。5.2.1 旋转磁场和同步转速 1.旋转磁场 2.同步转速 旋转磁场的转速为 旋转磁场的转速n1又称为同步转速。pfn11605.2.2 三相异步电动机转动原理1.转动原理旋转磁场转动转子导线切割磁力线产生感应电流（法拉第电磁感应定律，电流方向右手定则）转子电流处在旋转磁场中受到电磁力作用（受力方向左手定则）转子在电磁力作用下沿着旋转磁场方向转动n是一个绝对值，使用不方便，取相对值n/n

3、1，用s表示，称为转差率2.转差率spfsnsn1160-1)1 (）（3. 定子电压、定子和转子电流的关系iKII121iKII21三相异步感应电动机是运行电器，是通过转子感应电流产生电磁转矩工作的。其工作条件是：定子要产生旋转磁场，转子在旋转磁场的作用下产生感应电流，感应电流和磁场作用产生电磁力。课题l5.3 异步电动机的电磁转矩l5.4 三相异步电动机的运行特性及铭牌数据5.3.1 转子各量之间的关系1.转子绕组的感应电动势E2E2=4.44f2N2k2 2. 转子感抗X2X2=2f2L2 =SX203. 转子电流I2与功率因数cos222022222222222)(sXRRXRRZRc

4、os5.3.2 三相异步电动机的电磁转矩1. 电磁转矩T22022221)(sXRsRKUT2. 转矩特性（1）当s很小时（如s=0sm），(sX202)2，则Ts（2）当s很大时（如s=sm1）， (sX202)2，则T（3）改变电阻R2，可改变sm值（4）当其它参数不变时，转矩T 22R22Rs121U5.4.1 三相笼型异步电动机的机械特性 1额定转矩、最大转矩和起动转矩 （1）额定转矩TN （2）最大转矩Tm （3）起动转矩Tst三相笼型异步电动机的机械特性5.4.2 三相绕线型电动机机械特性1. 改变R2电阻，得到不同斜率的特性曲线。由左图可见，当负载一定时，通过改变R2，可进行小范

5、围调速。适应于大功率风机节能运行。2. 改变R2电阻，在起动时可得到最大转矩，并且较软的机械特性，特别适合起重设备、卷扬机、矿井绞车等应用。3.因为转子外串电阻要消耗大量电能，电动机故障率较高等缺点，现在很多应用场合已经被变频器驱动笼型电动机所取代。5.4.3 三相异步电动机的铭牌和技术数据电动机铭牌1.电动机在转动过程中，转矩、转速、机械特性都要受到转子各量的影响。根据转矩公式5-12，R2越小，电动机的机械特性越硬，人们生产了铸铝转子电动机，满足需要硬机械特性的场合；R2越大，机械特性越软，人们生产了绕线型电动机，满足需要软机械特性的场合。2. 电动机的机械特性是使用电动机的基础，根据不同

6、的负载要求，选择不同的电动机。课题l5.5 三相异步电动机的控制l5.6 单相电动机5.5.1 三相异步电动机的起动 电动机转速从零上升到稳定转速的过程称为起动起动 约为额定电流的57倍起动电流 为防止启动电流对电网的冲击，7.5kW以上采用降压起动起动措施1直接起动2降压起动 （1）定子电路中串联电阻降压起动 特点：起动设备简单、操作方便 不足：起动时电阻要消耗大量的电能，不够经济 （2）Y-D降压起动 特点：起动电流小，为直接起动电流的1/3；起动设备简单、成本低、起动过程中无额外的电力消耗 缺点：起动转矩小，适合空载或轻载的场合 （3）自耦变压器降压起动 特点：可以按容许的起动电流和所需

7、的起动转矩来选择自耦变压器的不同抽头，起动方便；不受电动机接法的限制，不论是星形连接还是三角形连接都可以使用 缺点：起动设备费用较高，体积大3绕线式电动机的起动4软起动器起动5.5.2 三相异步电动机的调速异步电动机的转速与定子的磁极对数p、转差率s和电源的频率f1之间的关系为1改变定子绕组的磁极对数p来调速2改变转子电路的电阻（改变s）调速3变频调速pfsn160)1 ( 5.5.3 三相异步电动机的制动1反接制动2能耗制动3.机械抱闸制动5.6.1 电容分相单相异步电动机1.电动机结构（a）结构图（b）接线图5.6.2 电动机应用 单相异步电动机应用广泛，一般应用在没有三相交流电和小功率的

8、场合。功率多在几十瓦1千瓦之间，大功率单相电动机可以定做，但一般不超过5kW 在家用电器、医疗器械、电动工具（多使用串励电动机）等均采用电相电动机1.电动机的起动和制动，是电动机工作的两个必经状态，小功率的电动机因为功率小，起动制动比较容易。大功率电动机因为功率大，起动时对电网的影响极大，必须采用限流措施。停机时当需要制动时也要采取相应的制动措施。2.单相电动机是电动机的一个大类，品种多功率小。电容分相电动机功率大，体积也大，多用于固定场合。电动工具、吸尘器等移动设备，都采用串励单相电动机，串励单相电动机体积小功率大。功率在几瓦到十几瓦的小功率单相电动机，采用罩极式，体积小，制造简单。大家用到

9、查相关资料。课题l5.7 步进电动机 l5.8 知识应用1基本结构(a) U相通电 (b) V相通电(c) W相通电2工作原理（1）单拍运行三相顺序通电：三相绕组按UVWU顺序通电，则转子沿瞬时针方向一步一步地转动，每一步都转30o。步距角和拍：每一步转过的角度称为步距角，用表示。从一相通电到另一相通电称为一拍，每一拍都转过一个步距角。如果电动机反转，通电的方式改为UWVU，则电机反转。（2）双拍运行双拍运行：若步进电动机按UUVVVWWWUU顺序通电，则称为三相单双六拍运行方式，每一循环共有六拍，电动机的步距角为15o。5.8.1 电动机的选择1. 电动机容量的选择（1）短时工作电动机的选择

10、 应选用短时工作制的电动机。短时工作制电动机和功率相同的连续工作制电动机相比，其最大转矩大、体积小、价格低（2）连续工作电动机的选择 电动机连续工作，但负载不稳定，忽大忽小。选择电动机的额定电流IN大于或等于Ieq。以保证电动机长期工作而不过热（3）电动机的类比选择法 具体做法是：了解本单位或附近其他单位的类似生产机械使用多大功率的电动机，然后选用近似功率的电动机进行试车2. 电动机转速的选择 相同功率的电动机，极数越多，转速越低，体积越大，价格越贵。因此，选择电动机的转速即要考虑速度合适，还要考虑电动机的体积价格。一般电动机要通过减速器和负载进行速度匹配，这样可以选择较高转速的电动机3.电动机种类的选择 笼型转子电动机 绕线式电动机5.8.2 电动机起动方式的选择 10kW以上的交流电动机，一般都采用降压起动。 在大功率电动机的起动中（如500020000kW），一般采用软启动器降压起动。5.8.3 电动机的安装与维护 1.电动机的安装 2.电动机的日常维护安装前的检查安装场所应符合要求电动机与负载的传动连接1.步进电动