第七章 电动机ppt课件

1、第一节第一节 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二节第二节 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三节第三节 三相异步电动机的电磁转矩与机械三相异步电动机的电磁转矩与机械特性特性第四节第四节 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用第五节第五节 三相异步电动机的铭牌和技术数据三相异步电动机的铭牌和技术数据第六节第六节 单相异步电动机单相异步电动机第七节第七节 三相同步电动机三相同步电动机第八节第八节 直流电动机直流电动机第九节第九节 控制电机控制电机l 定定 子子l 转转 子子电动机电动机直流电动机直流电动机交流电动机交流电动机交流电动机交流电动机同步电动机同步电动

2、机异步电动机异步电动机异步电动机异步电动机按交流电的相数按交流电的相数三相异步电动机三相异步电动机单相相异步电动机单相相异步电动机按结构按结构绕线转子异步电动机绕线转子异步电动机笼型异步电动机笼型异步电动机 异步电动机由定子和转子两部分组成。异步电动机由定子和转子两部分组成。一、一、 定定 子子 定子是异步电动机固定不动的部分。定子是异步电动机固定不动的部分。 由机座、定子铁心、定子三相绕组组成。由机座、定子铁心、定子三相绕组组成。 定子铁心安装在机座内，由硅钢片叠成。定子铁心安装在机座内，由硅钢片叠成。定子三相绕组嵌在定子铁心的槽内，三相定子三相绕组嵌在定子铁心的槽内，三相绕组的始端和末端分

3、别接到电动机出线盒绕组的始端和末端分别接到电动机出线盒的接线柱上，这样可以根据需要将三相绕的接线柱上，这样可以根据需要将三相绕组组Y形联结或形联结或形联结，使电动机使用于两形联结，使电动机使用于两种不同的工作电压。种不同的工作电压。定子接线端的联结定子接线端的联结A1B1C1C2A2B2C A B Z X Y Y联结联结联结联结二、转二、转 子子 转子是异步电动机旋转的部分。转子是异步电动机旋转的部分。 由转子铁心、转子绕组组成。由转子铁心、转子绕组组成。 转子绕组可分为笼型和绕线转子两种。转子绕组可分为笼型和绕线转子两种。 转子铁心仍由硅钢片叠成转子铁心仍由硅钢片叠成 。 笼型转子结构简单，

4、它是在转子铁心的笼型转子结构简单，它是在转子铁心的槽内穿入金属导体，两端装上铜环将所有槽内穿入金属导体，两端装上铜环将所有的金属导体短接，自成闭合路径。的金属导体短接，自成闭合路径。 绕线转子与定子绕组相同，但三相绕组绕线转子与定子绕组相同，但三相绕组都是都是Y联结。三个出线端通过电动机轴上联结。三个出线端通过电动机轴上的铜环与电刷引到电动机的外部。的铜环与电刷引到电动机的外部。YBZXAC定子定子定子绕组定子绕组（三相）（三相）机机 座座笼型转子笼型转子 转子转子l 旋转磁场旋转磁场l 转动原理转动原理l 转差率转差率一、旋转磁场一、旋转磁场1. 旋转磁场的产生旋转磁场的产生 定子三相绕组对

5、称，且空间上互差定子三相绕组对称，且空间上互差120，接成接成Y形。形。ABCXYZABCYZXiAiCiB iA = Imsint iB = Imsin (t120) iC =Imsin (t - 240)对称三相电流对称三相电流tiiAiBiC波形如图波形如图 规定电流正方向由始端向末端，实际流入时规定电流正方向由始端向末端，实际流入时用用 表示，实际流出时用表示，实际流出时用 表示。表示。OtiiAiBiCO12024060A BCYXZN SA BCYXZN S A BCYXZN S180A BCYXZN St =0 iA = 0iB 0A BCYXZ S Nn1对称三相绕组，送入对称

6、三对称三相绕组，送入对称三 相电流，一定产生旋转磁场。相电流，一定产生旋转磁场。t =60 iA 0iB 0iB = 0iC 0iC 0t =240 iA 0iC= 02. 旋转磁场的转向旋转磁场的转向 旋转磁场的旋转方向与三相电流的相序一致。旋转磁场的旋转方向与三相电流的相序一致。电流的相序：电流的相序：ABC 电流的相序：电流的相序：AC Bn1n1 改变电流相序，即任意对调任意两根电源线，改变电流相序，即任意对调任意两根电源线，可改变旋转磁场的方向，使电动机反转。可改变旋转磁场的方向，使电动机反转。3、旋转磁场的转速、旋转磁场的转速 定子每相一个线圈，旋转磁场为定子每相一个线圈，旋转磁场

7、为二极。旋转磁场的磁极对数二极。旋转磁场的磁极对数 p = 1 电流变化一周，磁场也旋转一周。电流变化一周，磁场也旋转一周。磁场的转速磁场的转速 n1=60 f 1 (r/min) 定子每相二个线圈，旋转磁场为定子每相二个线圈，旋转磁场为四极。旋转磁场的磁极对数四极。旋转磁场的磁极对数 p = 2 电流变化一周，磁场也旋转电流变化一周，磁场也旋转0.5周。周。磁场的转速磁场的转速 n1=60 f 1 /2 (r/min) 改变定子绕组的接线方式，可以改变异步改变定子绕组的接线方式，可以改变异步电动机的极数。电动机的极数。 旋转磁场的转速旋转磁场的转速n1 与电动机的磁极对数与电动机的磁极对数p

8、成反比，与交流电的频率成反比，与交流电的频率 f1 成正比。成正比。 1160 (r/min)f n p p12345n1/ (r/min) 3000 1500 1000 750600二、转动原理二、转动原理nn1 F F n1=0, 磁场静止，磁场静止，转子不能感应电流，转子不能感应电流，导体静止。导体静止。 n10，磁场顺时，磁场顺时针旋转。针旋转。 异步电动机要转动起来，异步电动机要转动起来，要有旋转的磁场，同时转要有旋转的磁场，同时转子电路必须闭合。子电路必须闭合。 改变磁场旋转方向可使电动机反转。改变磁场旋转方向可使电动机反转。 转子产生感应电转子产生感应电流，在磁场的作用下流，在磁

9、场的作用下产生电磁转矩，使转产生电磁转矩，使转子转动起来，方向与子转动起来，方向与磁场方向一致。磁场方向一致。SN对称三对称三相电源相电源定子对称定子对称三相绕组三相绕组旋转旋转磁场磁场转子转子旋转旋转n1n三、转差率三、转差率 异步电动机的转动原理是建立在电磁感应的异步电动机的转动原理是建立在电磁感应的基础上的，所以电动机的转速基础上的，所以电动机的转速n与旋转磁场的转与旋转磁场的转速速n1又叫做同步转速不能相等。又叫做同步转速不能相等。 即即 nn1其相差的程度用转差率其相差的程度用转差率 S 来表示来表示 。11nnSn 转差率转差率 S 是异步电动机重要的参数之一。是异步电动机重要的参

10、数之一。 S0.020.06异步电动机刚起动的瞬间，异步电动机刚起动的瞬间，n = 0 , S = 1例、某三相异步电动机额定转速例、某三相异步电动机额定转速nN= 980r/min，接在接在 f 1= 50Hz 的电源上运行。试求在额定状态下的电源上运行。试求在额定状态下,定子旋转磁场速度定子旋转磁场速度n1、磁极对数、磁极对数p、额定转差率、额定转差率S。 解：解： 一般额定转差率为一般额定转差率为0.020.06 nNn11N160 f nn p 1N6060503980f p n 11606050r / min1000r / min3f n p 1N110009800.021000nn

11、Sn l 转矩平衡转矩平衡l 电磁转矩电磁转矩l 自然机械特性自然机械特性l 人工机械特性人工机械特性一、转矩平衡关系一、转矩平衡关系 三相异步电动机在拖动生产机械工作时，旋三相异步电动机在拖动生产机械工作时，旋转磁场与转子电流相互作用产生的转矩称为电磁转磁场与转子电流相互作用产生的转矩称为电磁转矩转矩T，它是一个驱动转矩。，它是一个驱动转矩。 作用在电动机轴上作用在电动机轴上的各种机械转矩称为负载转矩的各种机械转矩称为负载转矩TL，它是一个阻碍，它是一个阻碍转矩。转矩。 当电动机稳定运行时，驱动转矩等于阻碍转当电动机稳定运行时，驱动转矩等于阻碍转矩。即：矩。即： T = TL （转矩平衡方程

12、）（转矩平衡方程） 若若T TL 电动机加速电动机加速二、电磁转矩二、电磁转矩 三相异步电动机的电磁转矩是由旋转磁场与三相异步电动机的电磁转矩是由旋转磁场与转子电流相互作用产生的。因此电磁转矩与旋转转子电流相互作用产生的。因此电磁转矩与旋转磁场的每级主磁通磁场的每级主磁通、转子电流、转子电流I2有关。即：有关。即： T I2 转子电流转子电流I2由转子电动势由转子电动势E2产生。产生。İ2、2之之间的相位差角为间的相位差角为2，cos2是转子功率因数。是转子功率因数。 所以，电磁转矩所以，电磁转矩T与与 和转子电流和转子电流I2的有功的有功分量分量I2cos2成正比。即：成正比。即： T =

13、KT m I2cos2 KT是决定于电动机的常数。是决定于电动机的常数。1. 定子电路定子电路 三相电动机的电磁关系与变压器相类似，定三相电动机的电磁关系与变压器相类似，定子相当与变压器一次侧，转子相当于二次侧。子相当与变压器一次侧，转子相当于二次侧。 以一相为例：以一相为例：定子每相绕组磁通定子每相绕组磁通 = msinte1 = - N1d/dt忽略忽略uZ、e1，那，那么么 u1 e1U1E1=4.44f1N1 m f1=pn1/6011UE u1i1i2e2e1f1f22. 转子电路转子电路e2 = - N2d /dtE2=4.44f2N2 m f2= pn1-n）/60 E2、 f2

14、为转子电动势和转子电流的频率，为转子电动势和转子电流的频率，因为旋转磁场与定子间的相对转速为因为旋转磁场与定子间的相对转速为n1，定，定子与转子间的相对转速为子与转子间的相对转速为n。则有：。则有： 11160nnpnn = S f1电动机起动瞬间电动机起动瞬间n = 0，S =1 f2= f20= pn1/60= f1E20= 4.44 f1N2 mE2=4.44 S f1N2 mE2=SE20转子电路呈感性转子电路呈感性 Z2 = R2+X2式中漏磁感抗式中漏磁感抗 X2=2 f2LS2= 2S f1LS2S=1, X20= 2 f1LS2X2=SX20转子电流转子电流2022222222

15、220()SEEIRXRSX转子功率因数转子功率因数222222222220cos()RRRXRSX 转子电路的各物理量都与转差率有关，即与转子电路的各物理量都与转差率有关，即与转子的转速有关。转子的转速有关。I2、cos2与与S 的关系如曲线所示的关系如曲线所示I2 cos211Scos2起动时，起动时，S =1，n =0起动时，起动时，I2 很大很大,cos2 很低很低I2n SI211nnSn OT = KT I2cos22022222220220()()TSERK RSXRSX 22022220()TSR EK RSX 转矩公式转矩公式22122220()TSR UTKRSX 2212

16、2220()TSR UTKRSX 当当KT、U1、R2、X20、一定的条件下，、一定的条件下，把把T=f (S)曲线称为转矩特性曲线。如图：曲线称为转矩特性曲线。如图：TTmax1SSmS 较小，较小， 0 S Sm ， S TS 较大，较大， Sm S U1T U 2 Sm与与U1无关无关U1Tn S I2I1 电压不足，会造成电流增电压不足，会造成电流增 大，电动机发热。大，电动机发热。0 S Sm电动机运行稳定，电动机运行稳定， Sm S 1电动电动机运行不稳定。机运行不稳定。O临界转差率临界转差率Sm与与R2成正比。成正比。最大转矩最大转矩Tmax与与R2无关。无关。R2 nm(AB段

17、）：段）： 为稳定工为稳定工作区作区S 较小），具有硬特较小），具有硬特性，即电动机具有自动适应性，即电动机具有自动适应负载能力。负载能力。TLT TLn S T T =TL0n nm(BC段）：段）： 为不稳为不稳定工作区。定工作区。 TL T Tmax时，电动机将发生闷车时，电动机将发生闷车停转。定子电流急剧升高，电动机过热导致烧停转。定子电流急剧升高，电动机过热导致烧毁毁 。称最大转矩与额定转矩的比值称最大转矩与额定转矩的比值为过载系数。为过载系数。m axmNTT 一般，过载系数一般，过载系数mm为为1.81.82.22.2。 mm也表示也表示短时允许过载能力。短时允许过载能力。起动转

18、矩起动转矩Tst ：电动机刚起动：电动机刚起动 n = 0，S = 1时的转矩。时的转矩。由由S=1 可得可得221st22220()TR UTKRX Tst U12 Tst与与R2有关有关当当U1减小时，减小时，Tst减小，当减小，当R2适当增适当增大时，大时， Tst会增大会增大起动能力起动能力S =stNTT一般一般Tst=(12.2)TN 。只有当只有当TL Tst 时电动机才能起动。否则会时电动机才能起动。否则会发生发生“堵转堵转”，此时电流，此时电流I1 I2都很大。都很大。I2与与S 的关系如曲线所示的关系如曲线所示I211S起动时，起动时，S =1，n =0起动时，起动时，I2

19、 很大很大,I2n SI211nnSn OTstTnTstU1 U1U1U1TstTnTstR2 TL 满足起动转矩的前提下，起动电流满足起动转矩的前提下，起动电流Ist 越小越好越小越好 一般一般Ist=(57)IN，由于起动时间短，电机，由于起动时间短，电机不会因发热而烧毁，但过大的电流会造成电网不会因发热而烧毁，但过大的电流会造成电网电压降落增大，影响其它设备正常工作。电压降落增大，影响其它设备正常工作。2. 鼠龙式异步电动机的起动方法鼠龙式异步电动机的起动方法 全压起动直接起动）全压起动直接起动） 全压起动简单、经济、但全压起动简单、经济、但Ist较大。适用于较大。适用于 PN 10k

20、W 的中小型电动机，或者电动机功率的中小型电动机，或者电动机功率小于变压器容量的小于变压器容量的20%，同时电网电压下降不，同时电网电压下降不超过超过5%。 降压起动降压起动 降压起动即起动时降低加在定子绕组上的降压起动即起动时降低加在定子绕组上的电压，当电动机转速接近额定值时，再将定子电压，当电动机转速接近额定值时，再将定子绕组上的电压恢复到额定值。绕组上的电压恢复到额定值。 由于加到定子绕组上的电压由于加到定子绕组上的电压U1下降，所以下降，所以起动电流下降，同时起动转矩也下降。因此降起动电流下降，同时起动转矩也下降。因此降压起动适用于轻载或空载起动。压起动适用于轻载或空载起动。形运行形运

21、行Y形起动形起动C2C1B2B1A2A1SS常用的降压起动方法：常用的降压起动方法： Y换接起动换接起动 这种方法只适用于正常运转时这种方法只适用于正常运转时形联结的电动机。形联结的电动机。 当当S2 接起动端时，定子三相绕组接起动端时，定子三相绕组Y形联结。形联结。起动电流线电流）起动电流线电流）IstY=UP /z13Uz 当当S2 接运行端时，定子三接运行端时，定子三相绕组相绕组形联结。形联结。起动电流线电流）起动电流线电流）Ist=133PUzUz IstY/ Ist =1/3 起动电流是起动电流是Y起动电流的三倍。利用起动电流的三倍。利用 Y换接起动时，电源供给电流可下降为原来的换接

22、起动时，电源供给电流可下降为原来的1/3。21stY3UT 2st1 TU 又因为又因为所以所以TstY/ Tst =1/3 联结起动定子绕组相电压是联结起动定子绕组相电压是Y联结起动的联结起动的 倍。利用倍。利用Y换接起动时，起动转矩下降为原换接起动时，起动转矩下降为原来的来的1/3。3例、一台三相异步电动机，额定功率为例、一台三相异步电动机，额定功率为30kW，额定转速为额定转速为1470r/min，联结，在额定负载下联结，在额定负载下运行线电流为运行线电流为57.5A，Tst/TN=1.2， Ist/IN=7， 试求：试求：(1)用用Y换接起动时的起动转矩和起动换接起动时的起动转矩和起动

23、电流；电流；(2)当负载转矩为额定转矩的当负载转矩为额定转矩的60%和和25%时，时，用用Y换接起动是否可以？换接起动是否可以？ 起动电流起动电流Ist = 7 IN = 757.5A =402.5AY换接起动时换接起动时TstY= Tst/3 = 1.2194.93 Nm=77.96NmIstY = Ist/3 = 402.53 A= 134.17ATN= 9550301470Nm = 194.9Nm TL=0.6TN=0.6194.9Nm=116.94Nm TL TstY 不可以不可以 TL=0.25TN=0.25194.9Nm=48.725Nm TL 1 降压起动电流降压起动电流 Ist

24、= U2 / z = Ist / K直接起动电流直接起动电流 Ist= U1/z降压起动从电网吸收的电流降压起动从电网吸收的电流 IstT= Ist K =Ist / K 22stTU TstT=Tst / K 2 自耦变压器降压起动的起动电流与起动转自耦变压器降压起动的起动电流与起动转矩都是直接起动的矩都是直接起动的1 / K 2倍。倍。 定子电路串电阻降压起动定子电路串电阻降压起动 起动时定子串联电阻，当电动机的转速接起动时定子串联电阻，当电动机的转速接近额定转速时，再将串入电阻去除。此种方法近额定转速时，再将串入电阻去除。此种方法的缺点是起动时电阻上消耗较大的功率。的缺点是起动时电阻上消

25、耗较大的功率。 这种方法适用正常运行的这种方法适用正常运行的Y或或联结的三联结的三相异步电动机。相异步电动机。 绕线转子异步电动机的起动绕线转子异步电动机的起动 绕线转子异步电动机的起动常用转子串电阻绕线转子异步电动机的起动常用转子串电阻或串频敏变阻器两种方法。或串频敏变阻器两种方法。 转子串电阻起动是在转子电路中串入电阻转子串电阻起动是在转子电路中串入电阻Rst，起动后，随着转速上升逐渐减小起动后，随着转速上升逐渐减小Rst，最终将，最终将Rst全部短路。全部短路。起动瞬间起动瞬间 n=0，S=1R2I2IstTstTnTstR2R2+RstR2 Tst 绕线转子异步电动机的绕线转子异步电动

26、机的转子串电阻起动，不仅限制转子串电阻起动，不仅限制起动电流，同时增大起动转起动电流，同时增大起动转矩。因而，绕线转子异步电矩。因而，绕线转子异步电动机比笼型异步电动机的起动机比笼型异步电动机的起动性能好。动性能好。O二、调二、调 速速异步电动机的转速为异步电动机的转速为1160(1)(1)f nS nS p 改变磁极对数改变磁极对数p、电源频率、电源频率 f1 和转差率和转差率S 都都可调速。可调速。1.变极对数调速变极对数调速 极对数的改变极对数的改变, ,可以通过改变定子统组的接可以通过改变定子统组的接法来实现。法来实现。 变极对数调速是有级调速，可制成专变极对数调速是有级调速，可制成专

27、用多速电机，这种方式只适用于笼型异步用多速电机，这种方式只适用于笼型异步电动机。电动机。2.变频调速变频调速 这种调速方法不仅适用于笼型异步电动机这种调速方法不仅适用于笼型异步电动机, ,同样适用于绕线转子异步电动机。同样适用于绕线转子异步电动机。 采用专用的调速变频电源，可实现对电动机采用专用的调速变频电源，可实现对电动机的无级调速。的无级调速。3.变转差率调速变转差率调速 在负载转矩一定的情况下在负载转矩一定的情况下, ,在绕线转子异在绕线转子异步电动机的转子电路中串入不同的附加电阻步电动机的转子电路中串入不同的附加电阻以改变转差率以改变转差率S ,S ,实现调速。实现调速。 这种调速方法

28、使机械特性变软这种调速方法使机械特性变软, ,稳定性差稳定性差, ,电阻耗能大，但可连续平滑调速电阻耗能大，但可连续平滑调速, , 用于起重、用于起重、冶金设备。冶金设备。 此种调速方法发展很快，且调速性能较此种调速方法发展很快，且调速性能较好。其主要环节是研制变频电源常由整流好。其主要环节是研制变频电源常由整流器、逆变器等组成）。器、逆变器等组成）。三、反三、反 转转 三相异步电动机的转向三相异步电动机的转向决定于旋转磁场的转向决定于旋转磁场的转向, ,而而旋转磁场的转向又与通入三旋转磁场的转向又与通入三相定子绕组的电流相序有关相定子绕组的电流相序有关, , 因而因而, ,改变相序即可改变转

29、改变相序即可改变转向。向。 只要将三相定子绕组接电只要将三相定子绕组接电源的三根线中任意两根对调源的三根线中任意两根对调即可。即可。正转正转反转反转1. 能耗制动能耗制动 当电动机脱离三相电源当电动机脱离三相电源后，将后，将S2 接通直流电源，接通直流电源，则在电动机内会产生一个则在电动机内会产生一个恒定的不旋转的磁场。恒定的不旋转的磁场。 转子由于机械惯性继续旋转子由于机械惯性继续旋转转, ,因而转子导体切割磁力线因而转子导体切割磁力线, ,产生感应电动势和电流。产生感应电动势和电流。四、制四、制 动动用强制的方法迫使电动机迅速停车就叫制动。用强制的方法迫使电动机迅速停车就叫制动。 由于这种

30、方法是用消耗转子的动能由于这种方法是用消耗转子的动能( (转换成电转换成电能来进行制动的能来进行制动的, ,所以称为能耗制动。所以称为能耗制动。 这种方法准确、平稳、能耗小这种方法准确、平稳、能耗小, ,但需直流电源但需直流电源. .一般直流电流可调节为额定电流的一般直流电流可调节为额定电流的0.50.51 1倍。倍。 载有电流的导体在恒定磁场载有电流的导体在恒定磁场的作用下的作用下, ,受到制动力受到制动力FT,FT,产生制产生制动转矩动转矩Tz,Tz,使转子迅速停车。使转子迅速停车。 这种制动方法简单、快速这种制动方法简单、快速, ,但制动时但制动时S2,S2,电流大，制动不准确电流大，制

31、动不准确, ,耗能大耗能大, ,冲击较强烈冲击较强烈, ,易易损坏机械零件。当损坏机械零件。当n0n0时时, ,应立即断开电源应立即断开电源, ,否否则电动机将反转则电动机将反转, ,应加制动电阻。应加制动电阻。2. 反接制动反接制动 反接制动就是通过任意对反接制动就是通过任意对调三相定子绕组的两相电源来调三相定子绕组的两相电源来实现的。实现的。 任意对调两相电源后任意对调两相电源后, ,旋转磁旋转磁场反向旋转速度场反向旋转速度n1),n1),电磁转矩电磁转矩也反向而起制动作用。也反向而起制动作用。l铭牌和额定值铭牌和额定值l运行特性运行特性l例题例题一、铭牌和额定值一、铭牌和额定值 每台电动

32、机都有一个铭牌每台电动机都有一个铭牌, ,安装在机座上，安装在机座上，记载它的额定值记载它的额定值, ,以便按规定的数值使用以便按规定的数值使用 三相异步电动机三相异步电动机型号型号 Y112M-6 功率功率 4.0kW防护等级防护等级IP44电压电压 380V电流电流 8.8A功率因数功率因数 0.84接法接法 转速转速 1440r/min 绝缘等级绝缘等级 B频率频率 50Hz重量重量 45kg工作方式工作方式 S1电机厂电机厂1. 型型 号号 型号是电动机类型、规格的代号。由汉语型号是电动机类型、规格的代号。由汉语拼音大写字母或英文字母加阿拉伯数字组成。拼音大写字母或英文字母加阿拉伯数字

33、组成。按顺序包括名称代号、规格代号。按顺序包括名称代号、规格代号。 Y 112 M 6磁极数磁极数机座长度代号机座长度代号S、M、L）中心高中心高三相异步电动机三相异步电动机2. 额定电压额定电压UN 额定电压是指电动机在额定运行时定子绕组的额定电压是指电动机在额定运行时定子绕组的线电压。线电压。 它与绕组接法有对应关系：它与绕组接法有对应关系： Y系列异步电动机的额定电压都是系列异步电动机的额定电压都是380V，3kW以下的接成以下的接成Y形，而形，而4kW以上的均接成以上的均接成形。一形。一般规定电源电压波动不应超过额定值的般规定电源电压波动不应超过额定值的5%。3. 额定电流额定电流IN

34、是指电动机在额定运行情况下定子绕组的线电流。是指电动机在额定运行情况下定子绕组的线电流。4. 额定功率额定功率PN与额定效率与额定效率N 电动机在额定运行情况下电动机在额定运行情况下, ,轴上输出的机械功轴上输出的机械功率称为额定功率。率称为额定功率。额定效率是指额定功率与输入电功率之比额定效率是指额定功率与输入电功率之比NNN1NNNN100%100%3PPPU I 5. 额定转速额定转速nN 指电动机额定运行时的转速。它略低于同步指电动机额定运行时的转速。它略低于同步转速转速n1 。6. 额定功率因数额定功率因数N 指在额定情况下指在额定情况下,电动机定子电路的功率因数电动机定子电路的功率

35、因数, N 是定子绕组相电压与相电流之间的相位差。是定子绕组相电压与相电流之间的相位差。其值约为其值约为0.70.9。 7. 绝缘等级绝缘等级 它是按电动机绕组所用的绝缘材料在使用时它是按电动机绕组所用的绝缘材料在使用时允许的极限温度来分级的。允许的极限温度来分级的。8. 工作制工作制 通常分为连续运行、短时运行和断续运行通常分为连续运行、短时运行和断续运行三种三种,分别用代号分别用代号S1、S2、S3表示。表示。9. 防护等级防护等级 它是指电机外壳防护型式的分级。它是指电机外壳防护型式的分级。 异步电动机铭牌上通常还列出了异步电动机铭牌上通常还列出了Ist /IN、 Tst /TN 、 T

36、max /TN。绕线转子异步电动机铭。绕线转子异步电动机铭牌上还标明转子额定电流和转子绕组的开路电牌上还标明转子额定电流和转子绕组的开路电压。压。二、二、 运行特性运行特性 电动机当电压电动机当电压U1、频率、频率f1为定值时，将为定值时，将 I1= f (P2) 、 cos1= f (P2) 、 = f (P2)称为运行特性称为运行特性工作特性）。工作特性）。I1 cos1P2cos1I1 定子电流特性定子电流特性I1= f (P2) P2=0 （空载）（空载） I1= I10 (空载电空载电流）流） P2 I1 2. 功率因数特性功率因数特性 cos1= f (P2) P2=0 （空载）（

37、空载） cos1 很小很小 P2 cos1 （但到（但到一定数值后，又略有下一定数值后，又略有下降降 ）3. 效率特性效率特性 = f (P2) = P2/P1 P2=0 （空载）（空载） =0 P2 （但出现最大（但出现最大值后，又略有下降值后，又略有下降 ）O例例1、三相异步电动机额定值为、三相异步电动机额定值为PN=40kW,接法接法Y/,UN=380V/220V, nN=1460r/min, N=0.895, cosN=0.89, Ist /IN=5.5, Tst /TN=1.1,Tmax /TN=2。试求试求P1N , IN , TN , SN , Tst , Tmax , Ist

38、, f2N。解：解：N1NN40kW44.7kW0.895PP 31NNYNNN44.7 10A76A3cos3380 0.89PIU 31NNNNN44.710A132A3cos32200.89PIU NNN4095509550N m262N m1460PTn1NN1150014600.0271500nnSn Ist= 5.5 IN= 5.5132A = 726A IstY= 5.5 INY = 5.576A =418A Tst=1.1TN=2621.1Nm=288Nm Tmax=2TN=2262Nm=524Nm f2N=S f1=0.02750Hz=1.35Hz例例2、Y132S-4型三相

39、异步电动机额定值如下型三相异步电动机额定值如下,试求试求SN、IN、TN、Tst、Tmax、Ist 。 PN nNUN N NIst /INTm /TNTst /TN 5.5 kW1440 r/min380V 0.855 0.84 7 2.2 2.2解：解：3NNNNN5.510A333800.8550.8411.64APIU 1NN1150014400.041500nnSn Ist = 7 IN =81.48A Tst=2.2TN=324.9Nm Tmax=2.2TN=324.9Nm磁极对数磁极对数 p= 2, n1=1500r/minNNN5.595509550N m147.68N m14

40、40PTn 例例3、三相异步电动机额定值为、三相异步电动机额定值为PN=10kW, 联结联结, UN=380V, nN=1460r/min, N=0.88, N=0.88, Ist /IN=7, Tst /TN = 1.3, T = 2，f =50Hz。 试试求求(1) 磁极对数磁极对数p、IN、TN、SN、Tst、Tmax、Ist； (2)若负载转矩若负载转矩TL=55Nm,当当U0.9UN时，能时，能 否起动？电动机若要采用否起动？电动机若要采用Y换接起动，则换接起动，则IstY，TstY各为多少？能否起动？各为多少？能否起动？1NN1150014600.0271500nnSn 磁极对数磁

41、极对数 p= 2, n1=1500r/minNNN1095509550N m65.4N m1460PTn nN=1460r/min 略小于略小于n13NNNNN1010A333800.880.8819.6APIU Ist = 7 IN =137.2A Tst=1.3TN=85Nm Tmax=2TN=130.8Nm Tst(U)2 Tst =(0.9)2Tst=68.85Nm Tst TL ， 可以起动可以起动解：解：采用采用Y换接起动换接起动 IstY= Ist/3=45.7A TstY = Tst/3 = 28.3Nm TL=55Nm 不能起动不能起动例例4、Y160M-2型三相异步电动机型

42、三相异步电动机PN=15kW, 联联结结, UN=380V, nN=2930r/min, N=0.882, N=0.88, Ist /IN=7, S = 2, M= 2.2，起动电流不允许超过，起动电流不允许超过150A。若负载转矩。若负载转矩TL=60Nm,试问能否带此负载试问能否带此负载(1)长期运行；长期运行；(2)短时运行；短时运行；(3)直接起动？直接起动？NNN1595509550N m48.9N m2930PTn 3NNNNN1510A333800.8820.8829.35APIU Tst=2TN=97.8Nm Tmax=2.2TN=107.58Nm Ist = 7 IN =20

43、5.45A 解：解： TN TL 能短时运行能短时运行 Tst TL 但但Ist150A 不能直接起动不能直接起动. 电网电压下降电网电压下降10%,电动机在恒定负载转矩下电动机在恒定负载转矩下工作工作, 稳定后的状态为稳定后的状态为_ A. 转矩不变转矩不变,转速下降转速下降,电流减小电流减小; B. 转矩不变转矩不变,转速下降转速下降,电流增大电流增大; C. 转矩减小转矩减小,转速不变转速不变,电流减小；电流减小； D. 转矩减小转矩减小,转速不变转速不变,电流增大；电流增大； B . 异步电动机起动电流大是因为异步电动机起动电流大是因为_ A. 起动时轴上静摩擦阻力转矩大起动时轴上静摩

44、擦阻力转矩大; B. 起动时磁通还未产生起动时磁通还未产生, E1=0 ; C. n=0 , S=1 SN , I2很大。很大。C 例例5、选择填空。、选择填空。. 异步电动机铭牌值为异步电动机铭牌值为:UN=380V/220V，接法，接法Y/， IN=6.3A/10.9A，当额定运行时每相绕组，当额定运行时每相绕组电压电压UP和电流和电流IP为为_A. 380V , 6.3A B. 220V , 6.3A C. 380V , 10.9A D. 220V , 10.9A B .对于起动并不频繁的三相笼型异步电动机对于起动并不频繁的三相笼型异步电动机,适当降低其起动电流是为了适当降低其起动电流是

45、为了_ A. 防止电动机烧坏防止电动机烧坏 B. 防止熔体熔断防止熔体熔断 C. 防止电网电压过度降低防止电网电压过度降低. 绕线转子三相异步电动机在负载不变的情况绕线转子三相异步电动机在负载不变的情况下下,增加转子电路电阻会使其转速增加转子电路电阻会使其转速_ A. 增高增高 B. 降低降低 C. 稳定不变稳定不变C B . 三相异步电动机的旋转方向由三相异步电动机的旋转方向由_决定。决定。A. 电源电压大小电源电压大小 B. 电源频率高低电源频率高低 C. 定子电流的相序定子电流的相序C . 三相笼型异步电动机额定功率三相笼型异步电动机额定功率PN=30kW,额额定电压定电压UN=380V

46、,接法接法, Tst /TN = 1.2,当当TL=0.3TN时，应采用时，应采用_起动。起动。Y换接起动换接起动 TstY/ Tst=1/3 TstY=0.4 Tst TL= 0.3TN%100cos3%1001NNNNNNNIUPPPNNNnP9550T NmaxmTT S =NstTTIst/ Ist =1/3Tst/ Tst =1/3 (r/min) fP60n11 11nnns 三相异步电动机常用公式三相异步电动机常用公式Tst(U)2 Tst =(0.9)2TstUst/ Ust =1/3l 电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机l 罩极式异步电动机罩极式异步电动机一、电容分相式

47、异步电动机一、电容分相式异步电动机uS CA B X Y 1 2 两个相位差两个相位差90的电流分别通过在空的电流分别通过在空间上相差间上相差90的两个绕组，能产生旋转磁的两个绕组，能产生旋转磁场。从而对转子产生电磁转矩。场。从而对转子产生电磁转矩。A BYXN S A BYXN Sn1A BYXN SAit Bi4590t0t45t90 当开关当开关S在在“1位位置时，电容器与置时，电容器与BY绕组绕组串联，电动机顺时针方串联，电动机顺时针方向转动。向转动。 当开关当开关S接到接到“2位位置时，电容器与置时，电容器与AX绕绕组串联，电动机逆时针组串联，电动机逆时针方向转动。方向转动。 iO二

48、、罩极式异步电动机二、罩极式异步电动机 定子通入电流以后，定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短在其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形磁通有了相位差，从而形成旋转磁场，使转子转起成旋转磁场，使转子转起来。来。转子转子短路短路环环定子定子磁极磁极l 基本结构基本结构l 转动原理转动原理l 功率因数可调性功率因数可调性YBZXAC定子定子定子绕组定子绕组（三相）（三相）NS一、基本结构一、基本结构凸极转子凸极转子 三

49、相同步电动机的定三相同步电动机的定子与三相异步电动机的定子与三相异步电动机的定子绕组相同，可以联结成子绕组相同，可以联结成Y形和形和形。形。 三相同步电动机的转子三相同步电动机的转子装有磁极和激励绕组，分装有磁极和激励绕组，分为凸极式和隐极式。为凸极式和隐极式。二、转动原理二、转动原理对称三对称三相电源相电源定子对称定子对称三相绕组三相绕组旋转旋转磁场磁场吸引转子吸引转子的磁极的磁极n1n转子转子旋转旋转1160 (r/min)f nn p三、功率因数可调性三、功率因数可调性 改变转子激励电流，可以调节电动机的改变转子激励电流，可以调节电动机的功率因数。功率因数。正常激励电流正常激励电流 功率

50、因数为功率因数为1时的激励电流时的激励电流激励电流激励电流 正常激励电流电动机呈容性正常激励电流电动机呈容性l 基本结构基本结构l 工作原理工作原理l 机械特性机械特性l 直流电动机的使用直流电动机的使用NSNS 直流电机由定直流电机由定子子( (磁极磁极) )、转子、转子( (电枢电枢) )和机座等和机座等部分构成。部分构成。一、基本结构一、基本结构1. 定子定子定子的分类：定子的分类：永磁式：由永久磁铁做成。永磁式：由永久磁铁做成。励磁式：磁极上绕线圈，然后在线圈中励磁式：磁极上绕线圈，然后在线圈中 通过直流电，形成电磁铁。通过直流电，形成电磁铁。二、工作原理二、工作原理SbNacd换向器

51、换向器电刷电刷IFFn电枢通入电流电枢通入电流后，产生电磁转矩，后，产生电磁转矩，使电枢在磁场中转使电枢在磁场中转动起来。通电线圈动起来。通电线圈在磁场中转动，又在磁场中转动，又会在线圈中产生感会在线圈中产生感应电动势用应电动势用e e表表示）。示）。ee 根据右手定则知，根据右手定则知，e e和原通入的电流方向相和原通入的电流方向相反，电动机电枢绕组受力反，电动机电枢绕组受力( (左手定则左手定则) )按逆时针按逆时针方向旋转。方向旋转。EEKn KE：与电机结构有关的常数：与电机结构有关的常数n：电动机转速：电动机转速 ：磁通：磁通三、机械特性三、机械特性 根据励磁线圈和转子绕组的联接关系

52、，励磁式根据励磁线圈和转子绕组的联接关系，励磁式的直流电机又可细分为：的直流电机又可细分为：他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开。他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开。并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联接到同一电源上。并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联接到同一电源上。串励电动机：励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。串励电动机：励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。复励电动机：励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接复励电动机：励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接 在同一电源上。在同一电源上。1. 他励电动机他励电动机aaaETUEI REK nTK I a2ETERUnTK K K a2

53、TERnTK K 0EUnK 0nnn 其中其中，MUfIfIaUEn0： 理想空载转速理想空载转速,即即T=0时的转速。（实际时的转速。（实际工作时工作时,由于有空载损耗，电机的由于有空载损耗，电机的T不会为不会为0。）。）根据根据 nT 公式得到特性曲线公式得到特性曲线n0nNTNTn n当当 T 时时n ，但由于，但由于他励电动机的电枢电阻他励电动机的电枢电阻Ra很小，所以在负载变很小，所以在负载变化时，化时， 转速转速 n 的变化不的变化不大，属硬机械特性。大，属硬机械特性。O2. 并励电动机并励电动机并励电动机和他励电动机的机械特性一样。并励电动机和他励电动机的机械特性一样。af=U

54、UU afaf+=+UEUIIIRR MUIfEIa3.串励电动机串励电动机MUEafaaTEURRITK I （）af2+ETERRUnTK K K 据此公式得到据此公式得到 Tn 曲线曲线nT随转矩随转矩T的增大，的增大，n 下降下降得很快，这种特性属软得很快，这种特性属软机械特性。机械特性。O 恒功率负载恒功率负载P 一定时，一定时，T 和和 n 成反比），成反比），要选软特性电机拖动。如：电气机车提升设要选软特性电机拖动。如：电气机车提升设备等。备等。直流电动机特性类型的选择直流电动机特性类型的选择: : 恒转矩的生产机械恒转矩的生产机械(TL一定，和转速无关一定，和转速无关要选硬特性

55、的电动机，如：要选硬特性的电动机，如： 金属加工、起金属加工、起重机械等。重机械等。串励电动机在轻载或空载运行时，转速很高，串励电动机在轻载或空载运行时，转速很高，容易使电动机损坏，所以串励电动机不能在轻载容易使电动机损坏，所以串励电动机不能在轻载或空载运行。或空载运行。四、直流电动机的使用四、直流电动机的使用NstNa(10 20)UIIR 起动电流大起动电流大 起动转矩大起动转矩大 起动时，起动转矩为起动时，起动转矩为(1020)TN , 造成造成机械冲击，使传动机构遭受损坏。机械冲击，使传动机构遭受损坏。stTI NstNast(1.5 2.5)UIIRR NstastURRI (2)

56、降压起动法降压起动法最大起动电压最大起动电压Ust为为aNastst)5 . 25 . 1 (RIRIU 与异步电动机相比，直流电动机结构复杂，与异步电动机相比，直流电动机结构复杂，价格高，维护不方便，但它的最大优点是调速价格高，维护不方便，但它的最大优点是调速性能好。性能好。（1调速均匀平滑，可以无级调速。调速均匀平滑，可以无级调速。（2调速范围大，调速比可达调速范围大，调速比可达200 （他励式（他励式以上调速比等于最大转速和最小转速比）。以上调速比等于最大转速和最小转速比）。直流电动机调速的优点：直流电动机调速的优点：n0n0n0nTOKTnTKKRKUnETE 02a 工作时电压不允许

57、超过工作时电压不允许超过UN ，而，而n U, 所所以调速只能向下调。以调速只能向下调。 机械特性较硬，并且电压降低后硬度不变，机械特性较硬，并且电压降低后硬度不变，稳定性好，适合于恒转矩调速。稳定性好，适合于恒转矩调速。 均匀调节电枢电压，可得到平滑无级调速。均匀调节电枢电压，可得到平滑无级调速。 调速幅度较大。调速幅度较大。0n0n 0n TnOa2ETERUnTK K K 调速平滑，可得到无级调速；但只能向上调，调速平滑，可得到无级调速；但只能向上调，受机械本身强度所限，受机械本身强度所限，n不能太高。不能太高。 调速设备简单，经济，电流小，便于控制。调速设备简单，经济，电流小，便于控制

58、。 机械特性较硬，稳定性较好。机械特性较硬，稳定性较好。 若调速后若调速后 Ia 保持不变，电动机在高速运转时保持不变，电动机在高速运转时其负载转矩必须减小。其负载转矩必须减小。 这种调速方法只适用于恒功率调速这种调速方法只适用于恒功率调速(如用于切如用于切削机床削机床)。 电枢中串入电阻电枢中串入电阻,使使 n ，n0不变，即电机的特性曲不变，即电机的特性曲线变陡线变陡(斜率变大斜率变大)，在相同，在相同力矩下力矩下,n。特性曲线如图。特性曲线如图。nn0Ta02ETERUnTnnK K K O 设备简单，操作方便。设备简单，操作方便。 机械特性软，稳定性差。机械特性软，稳定性差。 能量损耗

59、大，只用于小型直流电机。能量损耗大，只用于小型直流电机。2. 反反 转转电动机的转动方向由电磁力矩的方向确定。电动机的转动方向由电磁力矩的方向确定。（1改变励磁电流的方向。改变励磁电流的方向。（2或改变电枢电流的方向。或改变电枢电流的方向。改变直流电机转向的方法：改变直流电机转向的方法：3. 制动制动 与异步电动机相似，直流电机制动的所与异步电动机相似，直流电机制动的所采用的常用方法：采用的常用方法： 反接制动、能耗制动反接制动、能耗制动l 伺服电动机伺服电动机l 测速发电机测速发电机l 步进电动机步进电动机一、伺服电动机一、伺服电动机 伺服电动机又称执行电动机。其功能伺服电动机又称执行电动机

60、。其功能是将输入的电压控制信号转换为轴上输出是将输入的电压控制信号转换为轴上输出的角位移和角速度，驱动控制对象。的角位移和角速度，驱动控制对象。 伺服电动机可控性好，反应迅速。是自动控伺服电动机可控性好，反应迅速。是自动控制系统和计算机外围设备中常用的执行元件。制系统和计算机外围设备中常用的执行元件。1. 交流伺服电动机交流伺服电动机 交流伺服电动机就是一台两相交流异步电交流伺服电动机就是一台两相交流异步电机。它的定子上装有空间互差机。它的定子上装有空间互差90的两个绕组：的两个绕组：励磁绕组和控制绕组。励磁绕组和控制绕组。 励磁绕组串联电励磁绕组串联电容容C , 是为了产生是为了产生两相旋转