电动机初步知识

1、电动机的类型电动机的类型三相异步电动机的基本构造： 主要由定子和转子两部分构成。转子：转动的部分转子：转动的部分定子：固定不动的部分定子：固定不动的部分三相异步电动机的工作原理是什么三相异步电动机的工作原理是什么 异步电动机的转动原理定子绕组通电定子绕组通电 旋转磁场（转速为旋转磁场（转速为n1） 转子导体（闭合）切割磁力线转子导体（闭合）切割磁力线 产生感应电动势及感应电流产生感应电动势及感应电流 带电的转子导体在磁场中受力（左手定则）带电的转子导体在磁场中受力（左手定则） 转子导体受到电磁转矩转子导体受到电磁转矩T的作用的作用 转子转动起来，且与旋转磁场同方向，转子转动起来，且与旋转磁场同

2、方向， 转速为转速为n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设设 旋转磁场转速：旋转磁场转速：n1 电动机转速：电动机转速：nn和和n1是否相等？是否相等？提示：如果提示：如果n=n1 转子与旋转磁场间没有相对运动转子与旋转磁场间没有相对运动 无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电动势（转子导体不切割磁力线） 转子无电流转子无电流 无转矩无转矩 转子不能转动转子不能转动异步电动机异步电动机 n n1，且，且n n1轴线U轴线V轴线WP=2P=1Pf160执行元件的匹配选择：执行元件的匹配选择：1.1.转矩匹配；转矩匹配；2.2.功率匹配功率匹配( (过热验算

3、、过载验算过热验算、过载验算) )机电一体化系统对执行元件的要求：机电一体化系统对执行元件的要求：惯量小、动力大；惯量小、动力大；体积小、重量轻；体积小、重量轻；便于维修、安装；便于维修、安装；宜于微机控制宜于微机控制第第1414章章 机电传动控制中电动机的选择机电传动控制中电动机的选择电动机容量选择的原则 (l)(l)发热：发热：实际最高工作温度实际最高工作温度 maxmaxa a 电动机绝缘的允许最高工作温度电动机绝缘的允许最高工作温度。NmmmNmLTTTTT/8 . 0maxmaxmax异步电动机(2)(2)过载能力过载能力：决定电动机容量的主要因素不是发热而是电动机的过载能力：决定电

4、动机容量的主要因素不是发热而是电动机的过载能力短期工作时，承受高于额定功率的负载功率时仍可保证短期工作时，承受高于额定功率的负载功率时仍可保证 maxmaxa a 多数生产中，电动机的负载大小是变动的，如小型车床主轴电机。但多数生产中，电动机的负载大小是变动的，如小型车床主轴电机。但加工工序多，各工序时间短，存在退刀、进刀、更换工件等空载或轻加工工序多，各工序时间短，存在退刀、进刀、更换工件等空载或轻载情况载情况按最大负载来选电机容量，电机不能充分利用；按最大负载来选电机容量，电机不能充分利用；按最小负载来选电机，电机容量又不够按最小负载来选电机，电机容量又不够等值法等值法例：由一台电机经过减

5、速机构拖动生产机械，生产机械要求转速例：由一台电机经过减速机构拖动生产机械，生产机械要求转速n=1450r/minn=1450r/min左右，左右，其转矩负载变化如图，其转矩负载变化如图，1 1）试选择电动机）试选择电动机2 2）如果该系统采用电源反接制动，设计其电路图，画出并分析其制动特性）如果该系统采用电源反接制动，设计其电路图，画出并分析其制动特性92. 0c1 1 额定功率额定功率PnPn：对电动机来说，是指轴头输出的标称机械功率。对电动机来说，是指轴头输出的标称机械功率。 2 2 额定频率额定频率f f：交流电机额定运行时的频率。交流电机额定运行时的频率。 3 3 额定电压额定电压U

6、nUn：电机在额定状态时定子端的电压。电机在额定状态时定子端的电压。 4 4 额定电流额定电流InIn：电机在额定电压时的电流。电机在额定电压时的电流。 5 5 额定转矩额定转矩TnTn：电动机在额定状态时，转轴输出的转矩值。电动机在额定状态时，转轴输出的转矩值。6 效率效率 ：电机输出的额定功率占输入的有功功率的百分比电机输出的额定功率占输入的有功功率的百分比7 功率因数功率因数 :电机额定电流与额定电压间夹角的余弦电机额定电流与额定电压间夹角的余弦值值 ， 即有功功率与视在功率之比。即有功功率与视在功率之比。cos电机基本概念8 8 堵转电流：堵转电流：电动机转轴被堵住，定子端给定额定电压

7、时电动机转轴被堵住，定子端给定额定电压时 的定子电流值。的定子电流值。9 9 堵转转矩：堵转转矩：电动机转轴被堵住，定子端给定额定电压时，电动机转轴被堵住，定子端给定额定电压时， 转轴输出的转矩值。转轴输出的转矩值。1010最大转矩：最大转矩：电机稳定工作区与非稳定工作区分界点的转矩值，电机稳定工作区与非稳定工作区分界点的转矩值， 又称颠覆转矩。又称颠覆转矩。1111转动惯量：转动惯量：用于描述回转体的惯性，即用于描述回转体的惯性，即J=GD/4J=GD/4。 ( (飞轮力矩或惯性矩飞轮力矩或惯性矩=GD=GD）电机基本概念12绝缘等级：绝缘等级：用来表示电机所用绝缘材料的耐温等级，用来表示电

8、机所用绝缘材料的耐温等级， 常用的有常用的有F、B级等。级等。 型谱中所列：型谱中所列： F/F：电机为：电机为F级绝缘，级绝缘，F级温升考核（应用）。级温升考核（应用）。 F/B：电机为：电机为F级绝缘，级绝缘，B级温升考核（应用）。级温升考核（应用）。电机基本概念绝缘绝缘等级等级YAEBFHC耐热耐热温度温度9010511513015518020014 14 结构型式结构型式/ /安装方式安装方式I M B 3I M B 3 5I M V 1水平安装水平安装水平安装带凸缘水平安装带凸缘垂直安装垂直安装电机基本概念13结构型式：结构型式：用来表示电机的安装型式，用用来表示电机的安装型式，用“

9、IM”表示，表示， 如：如：IMB3，IMV1 等。等。15工工 作作 制：制：用于表示电机的负载状态。常用的有：用于表示电机的负载状态。常用的有： S1连续工作制连续工作制 S2短时工作制短时工作制 S3断续周期工作制（无启动电流的影响）断续周期工作制（无启动电流的影响） S4断续周期工作制（有启动电流的影响）断续周期工作制（有启动电流的影响） S5断续周期工作制（有启动电流和制动电流的影响断续周期工作制（有启动电流和制动电流的影响） S6断续周期工作制断续周期工作制 （无启动电流的影响，但运行段功率大于额定功率）（无启动电流的影响，但运行段功率大于额定功率） S9非周期性工作制非周期性工作

10、制1616防护等级：防护等级：用于表示电机的防护型式，用用于表示电机的防护型式，用“IP”表示，表示， 如：如：IP23，IP54，IP55等。等。第一个数字防固体第一个数字防固体第二个数字防液体第二个数字防液体0无防护无防护0无防护无防护1D50mm，如手，如手 190滴水，如凝结液滴水，如凝结液2D12.5mm，如手指，如手指2下倾角下倾角15的滴水的滴水3D2.5mm，如工具或导线，如工具或导线3下倾角下倾角60的喷洒水的喷洒水4D1.0mm，如导线或细棍，如导线或细棍4任意方向的喷水，溅水任意方向的喷水，溅水5灰尘灰尘5任意方向的射水，水柱任意方向的射水，水柱620毫巴尘密毫巴尘密6任

11、意方向的强射水，高压水任意方向的强射水，高压水柱柱IP代码定义代码定义7短时浸水，水深短时浸水，水深0.15m1m8长期浸水长期浸水电机基本概念1717冷却方法：冷却方法：用来表示电机的冷却方式，用用来表示电机的冷却方式，用“IC”表示，表示， 如：如：IC01，IC411，IC416等。等。I C 4 1 1I C 4 1 1I C 4 1 6I C 4 1 6I C 6 1 1I C 6 1 1I C 6 1 6I C 6 1 6I C 8 1 WI C 8 1 WI C 8 6 WI C 8 6 WI C 0 1I C 0 1第二冷却介质及推动方式第二冷却介质及推动方式第一冷却介质及推动

12、方式第一冷却介质及推动方式冷却结构冷却结构电机基本概念18 18 环境温度及海拔高度对电机输出功率的环境温度及海拔高度对电机输出功率的影响影响环境温环境温度度海拔高度海拔高度1000m1000m1500m1500m2000m2000m2500m2500m3000m3000m3030100%100%100%100%100%100%98%98%95%95%3535100%100%100%100%97%97%94%94%91%91%4040100%100%97%97%93%93%90%90%87%87%454595%95%92%92%88%88%85%85%83%83%505090%90%87%87

13、%84%84%81%81%555585%85%82%82%606080%80%注：允许的输出功率占额定功率的百分比注：允许的输出功率占额定功率的百分比电机基本概念19 19 电机铭牌举例电机铭牌举例电机基本概念cosInUn3Pn1异步电动机基本公式异步电动机基本公式:电动机主要参数之间的关系spfn1602异步电机转速异步电机转速:注注:s为转差率，电机转子电阻越大，转差率越大为转差率，电机转子电阻越大，转差率越大nPnTn 955033转矩公式转矩公式: :%1001PPn44效率效率: :电动机主要参数之间的关系SnP1cos44功率因数功率因数: :注注:Sn:Sn为总功率（视在功率）

14、为总功率（视在功率）有功功率、无功功率和视在功率的关系有功功率、无功功率和视在功率的关系 （a）电流与电压相位关系（滞后）电流与电压相位关系（滞后） （b）电流与电压相位关系（超前）电流与电压相位关系（超前） （c）功率三角形）功率三角形 www.sz-生活中处处有电动机 通电导线对小磁针有力的作用，如果反过来磁场会不会对通电导线有力的通电导线对小磁针有力的作用，如果反过来磁场会不会对通电导线有力的作用呢？作用呢？1.磁场对通电导线的作用磁场对通电导线的作用2.电动机的基本构造电动机的基本构造3.生活中的电动机生活中的电动机1.磁场对通电导线的作用磁场对通电导线的作用通电导线在磁场中会受到力的

15、作用。通电导线在磁场中会受到力的作用。线圈在磁场中的运动 由于导线两边的电由于导线两边的电流方向是不一样的，所以流方向是不一样的，所以它们受到的力也就不一样，它们受到的力也就不一样，就像一个框被方向相反的就像一个框被方向相反的力扭动一样，所以只能是力扭动一样，所以只能是转动的。转动的。 问题问题: 导体在磁场中的运动方向与导体在磁场中的运动方向与哪些因素有关哪些因素有关? 猜想：猜想： 1. 电流方向电流方向 2. 磁感线方向磁感线方向导体在磁场中的运动方向与哪些因素有关导体在磁场中的运动方向与哪些因素有关（4）结论： 通电导体在磁场里，会受到力的作用，受力方向与电通电导体在磁场里，会受到力的

16、作用，受力方向与电流方向和磁感线方向有关。流方向和磁感线方向有关。2.电动机的基本构造电动机的基本构造电动电动机机转子转子定子定子那么线圈为什么能不停地转动？那么线圈为什么能不停地转动？E、F是换向器（两个半圆铜环）：是换向器（两个半圆铜环）：作用：作用：及时改变线圈中的电流方向，使受及时改变线圈中的电流方向，使受力方向总是相同，线圈一直转动下去。力方向总是相同，线圈一直转动下去。A、B是电刷是电刷作用：作用：与半环接触，与半环接触，使电源和线圈组成使电源和线圈组成闭合电路。闭合电路。 使电源和线圈组成闭合电路。这样，无论线圈的哪个边，只使电源和线圈组成闭合电路。这样，无论线圈的哪个边，只要它

17、处于靠近磁体要它处于靠近磁体 S极的一侧，其中的电流都是从读者这边朝纸内的极的一侧，其中的电流都是从读者这边朝纸内的方向流去，这时它的受力方向总是相同，线圈就可以不停地转动。方向流去，这时它的受力方向总是相同，线圈就可以不停地转动。3.生活中的电动机生活中的电动机电动机种类电动机种类:交流电动机交流电动机直流电动机直流电动机 电动机通电时转子转动，电能转化为机械运动的电动机通电时转子转动，电能转化为机械运动的能。由于电网供给的是交变电流，电风扇、洗衣机等家能。由于电网供给的是交变电流，电风扇、洗衣机等家用电器中的电动机，多数是交流电动机。交流电动机也用电器中的电动机，多数是交流电动机。交流电动

18、机也是靠着通电导体在磁场中所受的力来运转的。而电动玩是靠着通电导体在磁场中所受的力来运转的。而电动玩具、录音机等小型电器则多数使用直流电动机。具、录音机等小型电器则多数使用直流电动机。 优点：优点：构造简单、控制方便、体积小、构造简单、控制方便、体积小、 效率高、功率可大可小、无污染效率高、功率可大可小、无污染 在此优点下电动机广泛地应用在社会生活中。农村的电灌在此优点下电动机广泛地应用在社会生活中。农村的电灌站、工厂的各种机床，都有电动机。电车、电力机车都是站、工厂的各种机床，都有电动机。电车、电力机车都是以电动机为动力的交通工具，由于电动机不像内燃机那样以电动机为动力的交通工具，由于电动机

19、不像内燃机那样污染环境，应该提倡用电做动力。由太阳能或蓄电池提供污染环境，应该提倡用电做动力。由太阳能或蓄电池提供能源的电动汽车的研究已经进入实验试行阶段。随着技术能源的电动汽车的研究已经进入实验试行阶段。随着技术的发展和社会的进步，电动机和人类的关系将越来越密切。的发展和社会的进步，电动机和人类的关系将越来越密切。 1在磁场中的通电导体在磁场中的通电导体( ) A一定受到磁场力的作用一定受到磁场力的作用 B可能受到磁场力的作用可能受到磁场力的作用 C一定不受磁场力的作用一定不受磁场力的作用 D以上说法均不正确以上说法均不正确B2. 要改变直流电动机转向，可以采用要改变直流电动机转向，可以采用

20、( )A.改变电流方向，其他不变改变电流方向，其他不变B.改变磁场方向，其他不变改变磁场方向，其他不变C.增大电流强度增大电流强度D.同时改变电流方向和磁场方向同时改变电流方向和磁场方向D 3.下列说法正确的是下列说法正确的是( ) A.电动机是把机械能转化为电能的机器电动机是把机械能转化为电能的机器 B.电动机是把电能转化为机械能的机器电动机是把电能转化为机械能的机器 C.直流电动机是利用线圈的转动而产生电流的直流电动机是利用线圈的转动而产生电流的 D.改变线圈中的电流方向，可以改变电动机线圈转动的快慢改变线圈中的电流方向，可以改变电动机线圈转动的快慢B第三篇 交流电机的一般问题第十五章 交

21、流电机概述1 1、电机、电机 机械能机械能电能电能电动机电动机发电机发电机2 2、电能、电能 直流直流交流交流3 3、交流电、交流电机机 机械能机械能交流电能交流电能交流电动机交流电动机交流发电机交流发电机4 4、交流电机、交流电机 同步发电机同步发电机同步电动机同步电动机同步电机同步电机异步发电机异步发电机异步电动机异步电动机异步电机异步电机同步电机同步电机异步电机异步电机同步电机与异步电机的异同点同步电机同步电机异步电机异步电机转子转速转子转速与与电源频率的关系电源频率的关系有确定的关系有确定的关系无确定的关系，无确定的关系，又称为感应电机又称为感应电机用途用途多用作发电机使用多用作发电机

22、使用; ;在不调速情况，也用作电在不调速情况，也用作电动机，可改变电网功率因动机，可改变电网功率因数数主要用作电动机，主要用作电动机，在特殊场合可用作在特殊场合可用作发电机发电机 交流绕组交流绕组 交流绕组的基本结构交流绕组的基本结构 交流绕组中的感应电势交流绕组中的感应电势 交流绕组产生的磁势交流绕组产生的磁势一、同步发电机的基本原理1、结构 定子：电枢铁心、电枢绕组电枢铁心、电枢绕组 转子：磁极铁心、励磁绕组磁极铁心、励磁绕组2、原理 励磁绕组通入直流电流，励磁绕组通入直流电流， 电机里就产生了磁场；电机里就产生了磁场； 原动机拖动主磁极以恒速原动机拖动主磁极以恒速 n 逆时针旋转，磁场与逆时针旋转，磁场与定子上的导体之间就有了相对运动，于是，在定子绕定子上的导体之间就有了相对运动，于是，在定子绕组里便感应