普通电动机PPT学习教案

1、会计学1普通电动机普通电动机2电动机电动机交流电动机交流电动机(AC motor)直流电动机直流电动机(DC motor)鼠笼式鼠笼式 绕线式绕线式异步机异步机同步机同步机他励、异励、串励、复励他励、异励、串励、复励三相异步电动机的分类三相异步电动机的分类 三相异步电动机整体结构三相异步电动机整体结构4 . 1 三 相 异 步 电 动 机三 相 异 步 电 动 机 ( t h r e e - p h a s e asynchronous motor)的结构及转动原理的结构及转动原理三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构第1页/共44页3第2页/共44页4三相异步电动机的结构三相异步电动机的结

2、构V2V1W2U2U1W1转子转子定子定子定子绕组定子绕组(三相三相)机座机座 U、V、W分别代表三个线圈分别代表三个线圈; 下标下标1表示线圈的首表示线圈的首端端, 下标下标2表示线圈的末端表示线圈的末端.第3页/共44页5机座：机座：中小型电机采用铸铁机座；大型电机采用钢板中小型电机采用铸铁机座；大型电机采用钢板焊接机座。焊接机座。 作用：作用：支撑定子铁心。支撑定子铁心。定子定子: 由定子铁心、定子绕组、机座三部分组成。由定子铁心、定子绕组、机座三部分组成。定子铁心定子铁心: 一般采用一般采用0.5mm厚并涂有绝缘漆的硅钢片厚并涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成，形状为环行，沿内圆表面均匀轴向开

3、槽。叠压而成，形状为环行，沿内圆表面均匀轴向开槽。作用：作用：导磁，安放绕组。导磁，安放绕组。1. 定子定子(stator)定子绕组：定子绕组：由漆包线绕制而成。连接方式有三角形或由漆包线绕制而成。连接方式有三角形或星形两种。星形两种。作用：作用：形成旋转磁场。形成旋转磁场。第4页/共44页6定子与转子之间定子与转子之间存在很小的气隙存在很小的气隙其他部分称为附件其他部分称为附件铸铁或铸铝铸铁或铸铝制成起支撑制成起支撑作用作用0.5毫米厚的硅毫米厚的硅钢片叠装而成钢片叠装而成用漆包铜线或铝线用漆包铜线或铝线绕制成三相对称绕绕制成三相对称绕组组第5页/共44页7W2V2U2V1W2W1U2V2W

4、2U1U1U2V1V1W1W1V2U1U1U2V2V1W2W1定子绕组的连接方式分别为星形连接与三角形连接定子绕组的连接方式分别为星形连接与三角形连接. 机座外有一接线盒机座外有一接线盒, 选择选择不同的接线方式可以使定子不同的接线方式可以使定子绕组的接线形式选为星形或绕组的接线形式选为星形或为三角形为三角形. 接线盒如右图接线盒如右图.W2U1U2V2V1W1第6页/共44页82 . 转 子转 子(rotor)转子转子主要由转子铁心和转子绕组组成主要由转子铁心和转子绕组组成.转子铁心转子铁心: 它用它用0.5mm厚且外圆周冲有转子槽形的硅钢厚且外圆周冲有转子槽形的硅钢片叠压而成片叠压而成.作

5、用作用: 导磁导磁, 安放绕组安放绕组.转子绕组转子绕组:线绕式由漆包线绕制而成。线绕式由漆包线绕制而成。鼠笼式鼠笼式作用作用:产生电磁转矩产生电磁转矩第7页/共44页9三相异步电动机铭牌数据三相异步电动机铭牌数据三相异步电动机三相异步电动机编号编号某某电机厂某某电机厂标准编号标准编号工作制工作制S1B级绝缘级绝缘 年年 月月防护等级防护等级IP44接法接法 50Hz45Kg380V1440 r/minLW82 dB型号型号 Y-112M-44.0 KW8.8 A第8页/共44页101. 型号型号 Y-112M4 磁极数磁极数4(磁极对数磁极对数p=2)Y系列异系列异步电动机步电动机中心机座高

6、中心机座高度度112mmM表示中机座表示中机座, L表示长机座表示长机座, S表示短机座表示短机座.2. 额定功率额定功率PN4.0KW指电机在额定运行时转轴上输出的机械功率指电机在额定运行时转轴上输出的机械功率.3. 额定频率额定频率fN(50Hz)电动机所接交流电的频率电动机所接交流电的频率.第9页/共44页11W2U2U1V1V2W2W1U2V2U1V14.额定电压额定电压UN定子绕组在指定接法下应加的线电压。定子绕组在指定接法下应加的线电压。说明说明: 一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的定值的 5 .例：例：380/220 Y/ 是指

7、线电压为是指线电压为380V时采用时采用Y接法接法; 当线电压为当线电压为220V时采用时采用 接法接法.W1第10页/共44页125. 额定电流额定电流IN 定子绕组在指定接法下的线电流。定子绕组在指定接法下的线电流。如如 表示三角形接法下表示三角形接法下, 电机的线电机的线电流为电流为11.2A, 相电流为相电流为6.48A; 星形接法时线星形接法时线, 相电流均相电流均为为6.48A.6. 转速转速nN 额定运行时电机轴上的转速额定运行时电机轴上的转速. 如如n2=1440 转转/分分(r/min)7. 工作制工作制 S1指电动机可以在铭牌标出的额定状态下连续运指电动机可以在铭牌标出的额

8、定状态下连续运行行, 即连续工作制即连续工作制. S2表示短时工作制表示短时工作制, S3表示断续周表示断续周期工作制期工作制.8. 接法接法 表示在额定运行时表示在额定运行时, 定子绕组应采用的联结方式定子绕组应采用的联结方式./11.2A/6.48A 第11页/共44页139. 防护等级防护等级IP44 防 护 等 级 由 字 母防 护 等 级 由 字 母 I P 和 两 个 数 字 组 成和 两 个 数 字 组 成 , I P (International Protection)后面的第一个数字代表第一种后面的第一个数字代表第一种防护型式防护型式(防尘防尘)的等级的等级, 第二个数字代表

9、第二种防护型第二个数字代表第二种防护型式式(防水防水)的等级的等级,数字越大数字越大, 防护能力越强。防护能力越强。10. 效率效率N 电动机额定输出的功率电动机额定输出的功率P2N与在额定负载下的输入与在额定负载下的输入功率功率P1N之比。之比。鼠笼电机鼠笼电机 = 72%932N2NN1NNNN100%100%3cosPPPU I第12页/共44页1411. 功率因数功率因数 ( ) Ncos 额定负载时定子电路的功率因数，一般为额定负载时定子电路的功率因数，一般为0.7 0.9. 空载时功率因数很低约为空载时功率因数很低约为0.20.3. 额定负载时额定负载时, 功率因数功率因数最大最大

10、.P2PNcos 12. 绝缘等级绝缘等级 B级绝缘指的是电动机的允许温升级绝缘指的是电动机的允许温升. 温升指工作温温升指工作温度与环境温度的差值度与环境温度的差值. 我国规定的标准环境温度为我国规定的标准环境温度为40第13页/共44页15三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势eBLV闭合导线产生电流闭合导线产生电流I, 通电导通电导线在磁场中受力线在磁场中受力FBIL注意注意: 受力方向与磁场旋转受力方向与磁场旋转方向一致方向一致1. 线圈跟着磁铁转线圈跟着磁铁转两者转动方向一两者转动方向一 致致结论：结论

11、：2. 线圈比磁场转得慢线圈比磁场转得慢12nn e2n1niFNS第14页/共44页16旋转磁场旋转磁场(rotating magnetic field)的产生的产生异步电动机中异步电动机中, 旋转磁场代替了旋转磁极旋转磁场代替了旋转磁极UmVmWmsinsin120sin120iItiItiItU1V2W1V1W21nU2约定约定: 电流为正时电流为正时, 电流由线电流由线圈的首端流进圈的首端流进, 末端流出末端流出; 电电流为负时流为负时, 电流由线圈的末电流由线圈的末端流进端流进, 首端流出首端流出.第15页/共44页17U1U2V2 w1V1w2NS0tU1U2V2W1V1W2SN1

12、n60U2V1W21nU1V2W1SN180AU2V2W1V1W21nU1SN12060t120t180t第16页/共44页18旋转磁场的转速旋转磁场的转速 交流电变化一个周期，旋转磁场在空间转过交流电变化一个周期，旋转磁场在空间转过360.则同步转速则同步转速(旋转磁场的速度旋转磁场的速度)为为:160nf磁极对数磁极对数(p)此种接法下此种接法下, 合成磁场只有一对磁极合成磁场只有一对磁极, 则磁极对数则磁极对数p=1.U1U2V2W1V1W2NSViU1V1U2V2W1W2Wiui第17页/共44页19V1W1V2W1U2V2W2U1U2V1W2UiWiViU1NSSNU1U2U1U2W

13、1W2V1V2V1V2W1W2 磁极对数磁极对数p=2 将每相绕组分成两段将每相绕组分成两段, 按右下图放入定子槽内按右下图放入定子槽内, 则则形成两对磁极的磁场形成两对磁极的磁场.第18页/共44页20三相异步电动机的同步转速三相异步电动机的同步转速磁极对数磁极对数 p134562同步转速同步转速n1(f=50HZ)30001500 1000750600500160 fnp 旋转方向取决于三相电流的相序旋转方向取决于三相电流的相序. 只要将接入定子只要将接入定子绕组的三相交流电任意换接其中两相绕组的三相交流电任意换接其中两相, 旋转磁场的方向旋转磁场的方向改变改变, 电机的旋转方向也改变电机

14、的旋转方向也改变.旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向第19页/共44页21转差率转差率(slip) s异步电机运行中异步电机运行中:%6%2s转差转差 为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。电动机起动瞬间电动机起动瞬间:1 , 02sn, 此时转差率最大此时转差率最大即：即：转差率转差率s 为转差与同步转速之比。为转差与同步转速之比。121100%nnsn第20页/共44页22 空载运行是指电动机通电后已经转动但没有带机械空载运行是指电动机通电后已经转动但没有带机械负载的情况负载的情况.特点特点: 空载电流小空载电流小, 功率因数和效率都很低功率因数和效

15、率都很低.注意注意: 选择电动机时选择电动机时, 不要用大容量的电动机去拖动小不要用大容量的电动机去拖动小功率的机械负载功率的机械负载(俗称俗称“大马拉小车大马拉小车”). 有载运行是指电动机拖动一个生产机械运转有载运行是指电动机拖动一个生产机械运转, 电动电动机的机的转速转速和和电流电流会随着负载的变化而会随着负载的变化而变化变化.一、空载运行一、空载运行二、有载运行二、有载运行第21页/共44页23三、三相电动机的机械特性三、三相电动机的机械特性(mechanical characteristic)22( ),( )TT snn T 电动机的机械特性曲线是电动机产生的电磁转矩电动机的机械特

16、性曲线是电动机产生的电磁转矩 T 与转子转速与转子转速 n2 的关系曲线的关系曲线.Ts10转矩特性曲线转矩特性曲线n1Tn2机械特性曲线机械特性曲线0第22页/共44页24三个重要转矩三个重要转矩起动转矩起动转矩(starting torque) Tst 当电动机的启动转矩当电动机的启动转矩Tst大于大于负载阻转矩负载阻转矩TL时，电动机转时，电动机转动起来。否则将起动不了。动起来。否则将起动不了。n1Tn2TstnNTN额定转矩额定转矩TN 电机在额定电压电机在额定电压下下, 以额定转速以额定转速nN 运行运行, 输出输出额定功率额定功率PN 时时, 电机转轴上输电机转轴上输出的转矩。出的

17、转矩。NNNNN9550260PPTnnTm最大转矩最大转矩Tm 电机带动最大负载的能力。电机带动最大负载的能力。启动能力启动能力, 约约为为1.42.2。过载能力，约过载能力，约为为1.62.5。ststNTTmmNTT第23页/共44页25电动机的自适应负载能力电动机的自适应负载能力 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，这种能力称为自适应负载能力。这种能力称为自适应负载能力。 自适应负载能力是电动机自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要特区别于其它动力机械的重要特点点. (如柴油机当负载增加时，如柴油机当负载增加时，必须由操作者加

18、大油门，才能必须由操作者加大油门，才能带动新的负载带动新的负载.)直至新的平衡。直至新的平衡。 此过程中，此过程中， 根据根据能量守恒，电源提供的功率自能量守恒，电源提供的功率自动增加。动增加。n1Tn2TSTnNTNTmL22 TnSIT 21 II第24页/共44页26四、电磁转矩与电源电压的关系四、电磁转矩与电源电压的关系1maxSTUTT 电动机的电磁转矩对电压很敏感，电磁转矩电动机的电磁转矩对电压很敏感，电磁转矩T与与电动机定子绕组所加电压电动机定子绕组所加电压U的平方成正比。的平方成正比。T U121UT2n12) 0(nns第25页/共44页27例例1 已知某三相异步电动机已知某

19、三相异步电动机UN=380V, cosN=0.82, 效率效率=84%, 额定功率额定功率PN=4KW, 额定转速额定转速 nN=1440r/min，试求试求: 额定电流额定电流, 额定转矩额定转矩TN, 启动转矩启动转矩Tst, 最大转矩最大转矩Tm(过载能力为过载能力为2.2, 启动能力为启动能力为1.8). 试问在电压降低试问在电压降低30%(即电压为额定值的即电压为额定值的70%), 负载阻转矩为额定值的负载阻转矩为额定值的80%的的重载情况下重载情况下, 能否启动能否启动? 为什么为什么? 满载时能否启动满载时能否启动? 为什为什么么?解解:IN=8.8ANNiNNN3N3cos4

20、100.8433800.82PPPU II第26页/共44页28当电压降低当电压降低30%时时,根据根据TU2，对应的启动转矩，对应的启动转矩2stst0.70.49 47.823.4(N m)TT 最大转矩最大转矩Tm=2.2TN=2.226.5=58.4(Nm)启动转矩启动转矩Tst=1.8TN=1.826.5=47.8(Nm)额定转矩额定转矩NNN49550955026.5(N m)1440PTn第27页/共44页29当负载满载时当负载满载时LN26.5N mTTst23.4N mT 不可以启动不可以启动.当负载阻转矩为额定值的当负载阻转矩为额定值的80%的重载情况下的重载情况下LN0.

21、826.5 0.821.2(N m)TT TL=21.2Nmst23.4N mT 可以启动可以启动.第28页/共44页30一、三相异步电动机的启动一、三相异步电动机的启动 电动机从接通电源至加速到正常转速的过程，称电动机从接通电源至加速到正常转速的过程，称为启动过程。为启动过程。 对于小型电机需几秒种，大型电机则需十几秒甚对于小型电机需几秒种，大型电机则需十几秒甚至几十秒。至几十秒。起动电流起动电流(stating current) Ist 中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的57 倍倍.大电流使电网电压降低大电流使电网电压降低, 频繁起动时造成热量积累频繁

22、起动时造成热量积累, 电机过热电机过热.影响其它负载正常工作影响其它负载正常工作.第29页/共44页31三相异步机的起动方法：三相异步机的起动方法：直接起动直接起动 十千瓦以下的异步电动机一般采用直接起动。十千瓦以下的异步电动机一般采用直接起动。降压起动降压起动Y 起动起动自耦降压起动自耦降压起动转子串电阻起动转子串电阻起动第30页/共44页32(2)Y 起动应注意的问题：起动应注意的问题：(1) 仅适用于正常接法为三角形接法的电机。仅适用于正常接法为三角形接法的电机。 所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合.2ST1()TUY- 起动起动: Ist 降低

23、时降低时, Tst 也降低也降低Y 起动起动 起动起动lU正常正常运行运行W2U2V2U1V1W1U2U1V1V2W2W1lU第31页/共44页33降压启动降压启动 自耦变压器上备自耦变压器上备有抽头有抽头, 以便根据所要以便根据所要求的起动转矩来选择不求的起动转矩来选择不同的电压。同的电压。自耦变压器降压启动自耦变压器降压启动优点优点:不受电动机绕组接不受电动机绕组接线方法的限制，常用于线方法的限制，常用于起动容量较大的电动机起动容量较大的电动机。缺点缺点: 设备费用高，不设备费用高，不宜频繁起动。宜频繁起动。全压运行全压运行FUL1L2L3SA1SA2M3第32页/共44页34转子串电阻起

24、动转子串电阻起动定子定子RRR线绕式转子线绕式转子起动时将适当的电阻起动时将适当的电阻 R串入转子绕组中串入转子绕组中, 起动后将起动后将 R 短路短路.第33页/共44页35二、三相异步电动机的调速二、三相异步电动机的调速1. 变频调速变频调速 无级调速无级调速f变频电源变频电源 可变可变Uf ,Hz50 此种调速方法发展很快，且调速性能较好。其主要此种调速方法发展很快，且调速性能较好。其主要环节是变频电源（常由整流器、逆变器等组成）。环节是变频电源（常由整流器、逆变器等组成）。 随着电子器件的成本不断降低和可靠性不断提高，随着电子器件的成本不断降低和可靠性不断提高，这种调速方法的应用将越来

25、越广泛。这种调速方法的应用将越来越广泛。调速方法：调速方法：216011fns nsp第34页/共44页362. 变极调数变极调数 有级调速。有级调速。p3. 改变转差率改变转差率 s无级调速无级调速T2n2R2RST2R2R22RR 通过改变定子绕组的接法来改变磁极对数通过改变定子绕组的接法来改变磁极对数 p, 达到调达到调速的目的速的目的.注意：只能实现小范围调速。注意：只能实现小范围调速。第35页/共44页371. 抱闸：抱闸：加机械抱闸；加机械抱闸； 2. 反接制动：反接制动：停车时，将电动机接电源的任意两相反停车时，将电动机接电源的任意两相反接，使电动机产生的旋转磁场方向与原来的旋转

26、方向接，使电动机产生的旋转磁场方向与原来的旋转方向相反，以达制动的目的；相反，以达制动的目的； 三、三相异步电动机的制动三、三相异步电动机的制动为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。即切割磁力线的速度很大，造成即切割磁力线的速度很大，造成 I2 , 引起引起 I1 。第36页/共44页38M3+-运行运行制动制动n2 F转子转子3. 能耗制动：能耗制动：停车时，断开交流电源，将任意两相接停车时，断开交流电源，将任意两相接到直流电源上，产生制动转矩；到直流

27、电源上，产生制动转矩；第37页/共44页39方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。 四、三相异步电动机的正、反转四、三相异步电动机的正、反转正转正转ABCM3反转反转ABCM3第38页/共44页40一、单相异步电动机的工作原理一、单相异步电动机的工作原理结构：定子放单相绕组结构：定子放单相绕组(其中通单相交流电其中通单相交流电)； 转子一般用鼠笼式。转子一般用鼠笼式。定子定子转子转子 定子定子绕组绕组定子中通入单相交流定子中通入单相交流电后，形成脉动磁场电后，形成脉动磁场。其磁感应强度按正。其磁感应强度按正弦分布，且随时间按弦分布，且随时间按正弦变化。正弦变化。.第39页/共44页41