第6章 电动机

1、第第 6 章章 电动机电动机6.1 电机概述电机概述6.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理6.5 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性6.4 三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌数据6.6 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 6.7 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 教学基本要求教学基本要求分析与思考分析与思考练习题练习题返回主页返回主页第第 6 章章 电电 动动 机机6.3 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构第第 6 章章 电动机电动机(一一) 电机的分类电机的分类1. 发电机发电机直流电动机直流电动机同步电动机同步电动机鼠笼

2、型鼠笼型将机械能转换为电能；将机械能转换为电能；将电能转换为机械能。将电能转换为机械能。上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一下一节节线绕型线绕型2. 电动机电动机交流电动机交流电动机异步电动异步电动机机6.1 电机概述电机概述第第 6 章章 电动机电动机对称三相绕组对称三相绕组通入对称三相电流通入对称三相电流旋转磁场旋转磁场(磁场能量磁场能量)磁场绕组切磁场绕组切割转子绕组割转子绕组转子绕组中转子绕组中产生产生 e 和和 i转子绕组在磁场中转子绕组在磁场中受到电磁力的作用受到电磁力的作用转子旋转起来转子旋转起来机械负载机械负载旋转起来旋转起来三相交流电能三相交流电能输出机械能量输

3、出机械能量上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节6.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理第第 6 章章 电动机电动机（1）旋转磁场的产生旋转磁场的产生上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节图图 6.2.2 二极旋转磁场二极旋转磁场一、旋转磁场一、旋转磁场第第 6 章章 电动机电动机 极对数极对数（p）的概念：的概念：（2）旋转磁场的转速）旋转磁场的转速旋转磁场转速旋转磁场转速 n0 同步转速同步转速如何改变旋转磁场的转速？如何改变旋转磁场的转速？ 以以 Y 型接法为例，当每相型接法为例，当每相绕组只有一个线圈时，按右下绕组只有一个线圈时，按

4、右下图放入定子槽内，合成的旋转图放入定子槽内，合成的旋转磁场只有一对磁极，则极对数磁场只有一对磁极，则极对数为为 1。即即 p = 1U1U2V1V2W2W1上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节U1U2V1V2W1W2i2i1i3第第 6 章章 电动机电动机 以以 Y 型接法为例，将型接法为例，将每相绕组都改用两个线圈每相绕组都改用两个线圈串联组成。串联组成。 按下图放入定子按下图放入定子槽内。槽内。 形成的磁场则是形成的磁场则是两对磁极。两对磁极。即即 p = 2 U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节i3

5、W2V4U1V1W1U2V2W3U3U4V3W4i1i2图图 6.2.3 三相绕组三相绕组图图 6.2.4 四极旋转磁场四极旋转磁场第第 6 章章 电动机电动机上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节第第 6 章章 电动机电动机电流变化一周电流变化一周 旋转磁场转一圈旋转磁场转一圈电流每秒钟变化电流每秒钟变化 50 周周 旋转磁场转旋转磁场转 50 圈圈旋转磁场转旋转磁场转 3000 圈圈电流每分钟变化电流每分钟变化 (5060) 周周p = 1 时：时：电流变化一周电流变化一周 旋转磁场转半圈旋转磁场转半圈电流每秒钟变化电流每秒钟变化 50 周周 旋转磁场转旋转磁场转 25

6、圈圈旋转磁场转旋转磁场转 1500 圈圈电流每分钟变化电流每分钟变化 (2560) 周周p = 2 时：时：上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节第第 6 章章 电动机电动机三相异步电动机的同步转速三相异步电动机的同步转速600pfn =min）r/( p12 3456n0/(r/min)300015001000750600500 f = 50 Hz 时时,不同极对数时的同步转速如下不同极对数时的同步转速如下:表表 6.2.1 同步转速同步转速p 为任意值时：为任意值时：上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节第第 6 章章 电动机电动机旋转方向：取决于三相电

7、流的相序。旋转方向：取决于三相电流的相序。（3）旋转磁场的转向）旋转磁场的转向旋转磁场是沿着：旋转磁场是沿着：U1V1W1 与三相绕组中的三相电流与三相绕组中的三相电流的相序：的相序：L1 L2 L3 一致。一致。U1U2V1V2W2W1i1i2上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节L1L2L3U1U2V1V2W1W2i2i1i3ImOti3第第 6 章章 电动机电动机NS（1）电磁转矩的产生）电磁转矩的产生 用右手定则判断转用右手定则判断转子绕组中感应电流的子绕组中感应电流的方向方向 用左手定则判断转用左手定则判断转子绕组受到的电磁力子绕组受到的电磁力的方向的方向电磁力电

8、磁力电磁转矩电磁转矩 TT 与与 n0 同方向。同方向。上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节图图 6.2.6 工作原理示意图工作原理示意图二、工作原理二、工作原理第第 6 章章 电动机电动机电动机转速和旋转磁场同步转速的关系：电动机转速和旋转磁场同步转速的关系：电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但但 n TL 电机能起动，电机能起动，否则将起动不了。否则将起动不了。 起动转矩倍数起动转矩倍数: :TS TNKS =Y系列系列: KS = 1.62.2上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节机械特性机械特性 Mn0

9、TnOTSTNnNTMnMNS第第 6 章章 电动机电动机（1）降低定子电压时的人为特性）降低定子电压时的人为特性UN0.9UN0.81TM0.81TS上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节n0nMnOT图图 6.5.2 定子电压降低时的人为机械特性定子电压降低时的人为机械特性二、人为特性二、人为特性第第 6 章章 电动机电动机（2）增加转子电阻时的人为特性）增加转子电阻时的人为特性R2R2 +RTS +T n0nOT图图 6.5.3 转子电阻增加时的人为机械特性转子电阻增加时的人为机械特性 转子串联合适的电阻转子串联合适的电阻: : TS TM上一页上一页下一页下一页返返

10、 回回上一节上一节下一节下一节第第 6 章章 电动机电动机硬特性硬特性：负载变化时，转速变化不大负载变化时，转速变化不大。软特性软特性：负载增加时，转速下降较快。负载增加时，转速下降较快。硬特性硬特性软特性软特性 不同场合应选用不不同场合应选用不同的电机。同的电机。 如金属切削，选硬特如金属切削，选硬特 性电机；性电机； 重载起动则选软特性重载起动则选软特性 电机。电机。上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节n0nTO三、机械特性的软硬三、机械特性的软硬第第 6 章章 电动机电动机 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调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

11、称为自适应负载能力。整，这种能力称为自适应负载能力。 电动机工作在特性曲线的电动机工作在特性曲线的哪一点上？哪一点上？ 应当运行于与负载机械特性应当运行于与负载机械特性的交点上。的交点上。上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节n0nTO四、电动机的自适应负载能力四、电动机的自适应负载能力第第 6 章章 电动机电动机n0nTOn0nTO工作段工作段 自适应负载能力自适应负载能力是是电动机区别于其它动力机械电动机区别于其它动力机械的重要特点。的重要特点。 a 点点TLnI2T直至新的平衡直至新的平衡I1 P1TLaTL a点点a上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下

12、一节第第 6 章章 电动机电动机 异步机的起动特性：异步机的起动特性： 起动电流大起动电流大: IS = KI IN =（57）IN 起动转矩小起动转矩小: TS = KSTN =（1.62.2）TN 影响：影响： 频繁起动时造成热量积累频繁起动时造成热量积累, ,易使电动机过热。易使电动机过热。 大电流使电网电压降低，影响其他负载工作。大电流使电网电压降低，影响其他负载工作。不好不好! 良好的起动性能良好的起动性能: 起动电流小起动电流小 起动转矩大起动转矩大上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节6.6 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动第第 6 章章 电动机电动机

13、（1）直接起动（全压起动）直接起动（全压起动） (a) 小容量的电动机（二三十千瓦以下）；小容量的电动机（二三十千瓦以下）； (b) 电源容量足够大时。电源容量足够大时。（2）减压起动）减压起动(a) Y 减压减压起动：起动： 适用于：正常运行为适用于：正常运行为联结联结的电动机。的电动机。起起动动时时运运行行时时上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节UVWUNI1lYUVWUNI1l 一、笼式异步电动机的起动一、笼式异步电动机的起动第第 6 章章 电动机电动机设：定子每相阻抗为设：定子每相阻抗为 Z3U1pI 1l =ZZI1lY =U1pYZUN3 =ZUN 3 =TU

14、p2 Y型型起动的起动转矩：起动的起动转矩： Y型型起动的起动电流：起动的起动电流：13UpU1pY=上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节IS IsY =1313TS TsY = Y 起起动动起起动动Y 起起 动动与与全压起动全压起动时起动电流和起动转矩比较时起动电流和起动转矩比较UVWUNI1lYUVWUNI1l 第第 6 章章 电动机电动机3 Y 减压减压起动的特点：起动的特点： (1) 电源电压不变，定子绕组接法改变；电源电压不变，定子绕组接法改变； (2) 降压比为降压比为 1 (1) IsYImax （线路中允许的最大电流）；（线路中允许的最大电流）； (2)

15、TsYTL 否则不能采用此法。否则不能采用此法。 Y 减压减压起动的使用条件：起动的使用条件： Y型型起动的起动转矩为：起动的起动转矩为： Y型型起动的起动电流为：起动的起动电流为：13TS TsY =上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节IS IsY =13第第 6 章章 电动机电动机(1) 转子电路串电阻起动转子电路串电阻起动 减小起动电流减小起动电流 增大起动转矩增大起动转矩(2) 转子电路串频转子电路串频 敏变阻器起动敏变阻器起动 频敏变阻器：频敏变阻器： 频率高，损耗大，电阻大；频率高，损耗大，电阻大； 频率低，则反之。频率低，则反之。 转子电路起动时转子电路起动

16、时: R2R2n0TnOTsTs 转子电路运行时转子电路运行时:f2 高，电阻大，高，电阻大， Ts 大，大， Is 小。小。f2 低，电阻小，低，电阻小， 自动切除变阻器。自动切除变阻器。R2R2上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节二、绕线式异步机的起动方法：二、绕线式异步机的起动方法：第第 6 章章 电动机电动机1. 改变磁极对数改变磁极对数 p2. 改变转差率改变转差率 s 3. 改变电源频率改变电源频率 f1 (变频调速变频调速)调速方法：调速方法：有级调速有级调速无级或有级调速无级或有级调速无级调速无级调速 n = (1 s) n0 = (1 s) p60 f1上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节6.7 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速第第 6 章章 电动机电动机 U、f 可可 变变M33整流电路整流电路逆变电路逆变电路50 Hz控制控制电路电路n0TnOfNf1 fN 直直 流流动画演示动画演示f2 f1上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节图图 6.7.1 变频调速变频调