汽车电路分析

1、汽车电路分析第四章第四章 电动机电动机学习要求学习要求1. 理解三相异步电动机的基本结构和工作原理。理解三相异步电动机的基本结构和工作原理。2. 掌握三相异步电动机的运行特性。掌握三相异步电动机的运行特性。3. 理解单相异步电动机的工作原理。理解单相异步电动机的工作原理。4. 掌握直流电动机的基本结构和工作原理。掌握直流电动机的基本结构和工作原理。 4.1.1 三相异步电动机的结构第四章第四章 电动机电动机 三相异步电动机的结构主要包括定子和转子两部分。三相异步电动机的结构主要包括定子和转子两部分。 4.1.1 三相异步电动机的结构第四章第四章 电动机电动机1. 定子定子 定子是电动机的固定部

2、分，主要由铁芯和绕在铁芯上的三相绕组构成。铁定子是电动机的固定部分，主要由铁芯和绕在铁芯上的三相绕组构成。铁芯一般由表面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成，其内圆周均匀分布一定数量的芯一般由表面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成，其内圆周均匀分布一定数量的槽孔，用以嵌置三相定子绕组。每相绕组分布在几个槽内，整个绕组和铁芯槽孔，用以嵌置三相定子绕组。每相绕组分布在几个槽内，整个绕组和铁芯固定在机壳上固定在机壳上4.1.1 三相异步电动机的结构第四章第四章 电动机电动机2. 转子转子 转子绕组根据构造分成两种，笼式和绕线式。转子绕组根据构造分成两种，笼式和绕线式。 4.1.2 三相异步电动机的工作原理第四章第四章

3、 电动机电动机 定子绕组接通三相交流电源后，在定子绕组内形成三相对称电流，在电定子绕组接通三相交流电源后，在定子绕组内形成三相对称电流，在电动机内形成旋转磁场，转子绕组与旋转磁场产生相对运动并切割磁力线，使动机内形成旋转磁场，转子绕组与旋转磁场产生相对运动并切割磁力线，使转子绕组产生感应电流，两者相互作用产生电磁转矩，使转子转动起来。转子绕组产生感应电流，两者相互作用产生电磁转矩，使转子转动起来。1. 旋转磁场的产生旋转磁场的产生AXYCBZAXYCBZAXYCBZNS0 t 60t 0n60 90t 600动画动画SNSNBiCiAiimIt 0分分）转转 /( 6010fn 工频：工频：H

4、z501 f分分）转转 /( 30000 np=1时时0mICiBiAi tiomICYABCXYZAXBZAiBiCiX A AXBYB Y CC ZZ 旋转磁场的磁极对数旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关与三相绕组的排列有关X NSA X ABZCYZ C Y B SN0t 60tp=2时时BiCiAiit mI0分分）转转/( 150026010 fn0n30AX XZ CZBYB Y A C NSNS)/( 6010分分转转pfn 2p180分）转/( 50011p360分）转/( 0003极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速)f

5、(Hz501 3p120分）转/( 00014p分分）转转/( 75090旋转磁场转速旋转磁场转速n0与频率与频率f1和极对数和极对数p有关。有关。AAXZBCYAAXZBCY2. .动画动画0t 60t CiAXCZBYAiBiNSNS600BiCiAiimIt 00t 60t 0t 2. 转动原理转动原理3. 转差率转差率4.1.2 三相异步电动机的工作原理第四章第四章 电动机电动机%6%2s4.2.1 电磁转矩T与转子转速n1的关系曲线第四章第四章 电动机电动机1. 额定转矩额定转矩 额定转矩是电动机带额定负载时对应的电磁转矩额定转矩是电动机带额定负载时对应的电磁转矩。如图所示曲线中的点

6、是。如图所示曲线中的点是额定转矩和额定转速所对应的点，称为额定工作点。异步电动机若运行在该额定转矩和额定转速所对应的点，称为额定工作点。异步电动机若运行在该点或附近，其效率及功率因数均较高。点或附近，其效率及功率因数均较高。2. 最大转矩最大转矩 最大转矩为三相异步电动机电磁转矩最大值。最大转矩为三相异步电动机电磁转矩最大值。3. 启动转矩启动转矩 电动机刚起动瞬间时的转矩称为启动转矩。电动机刚起动瞬间时的转矩称为启动转矩。NmaxTTm一般三相异步电动机的过载系数为一般三相异步电动机的过载系数为5 .26 .1m启动能力启动能力2 .24 .1stKNststTTK )/()(9550NNN

7、分分转转千千瓦瓦nPT 4.2.2 转矩与功率的关系 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自适应负载能力载能力。当负载转矩发生变化时，转速与电磁力矩的关系有：。当负载转矩发生变化时，转速与电磁力矩的关系有： 自适应负载能力是电动机区别于其他动力机械的重要特点自适应负载能力是电动机区别于其他动力机械的重要特点。（如柴油机当。（如柴油机当负载增加时，必须由操作者加大节气门，才能带动新的负载）负载增加时，必须由操作者加大节气门，才能带动新的负载）另外，由力学知识可以得到电动机转矩与功率关系式：另外，由力学知识可以得到

8、电动机转矩与功率关系式：第四章第四章 电动机电动机)/()(9550NNN分分转转千千瓦瓦nPT 感应电动机电磁转矩与电源电压的平方成正比，表示为感应电动机电磁转矩与电源电压的平方成正比，表示为4.2.3 电磁转矩与电源电压的关系 第四章第四章 电动机电动机4.3.1 起动 4.3 第四章第四章 电动机电动机 对三相异步电动机起动的要求有以下几点对三相异步电动机起动的要求有以下几点:（1）起动电流不能太大。）起动电流不能太大。（2）要有足够的起动转矩。）要有足够的起动转矩。（3）起动设备要简单，价格低廉，便于操作及维护。）起动设备要简单，价格低廉，便于操作及维护。1. 直接起动（全压起动）直接

9、起动（全压起动） 利用断路器或接触器将电动机直接接到具有额定电压的电源上，这种起动利用断路器或接触器将电动机直接接到具有额定电压的电源上，这种起动方法称为直接起动。方法称为直接起动。 直接起动的优点是起动设备和操作简单，缺点是起动电流大。直接起动的优点是起动设备和操作简单，缺点是起动电流大。2. 降压起动降压起动 电动机起动时，降低加在电动机定子绕组上的电压，待起动结束时再恢复电动机起动时，降低加在电动机定子绕组上的电压，待起动结束时再恢复额定电压运行。由于起动转矩明显减小所以降压起动适用于容量较大的笼型额定电压运行。由于起动转矩明显减小所以降压起动适用于容量较大的笼型三相异步电动机及对起动转

10、矩要求不高的生产机械。笼型三相异步电动机降三相异步电动机及对起动转矩要求不高的生产机械。笼型三相异步电动机降压起动的方法有定子绕组串电阻（或电抗）降压起动，自耦变压器降压起动，压起动的方法有定子绕组串电阻（或电抗）降压起动，自耦变压器降压起动，星形星形三角形降压起动。三角形降压起动。直接起动适用于直接起动适用于7.5千瓦以下，电动机的启动不频繁且电网容量足千瓦以下，电动机的启动不频繁且电网容量足够大够大 。星形星形-三角形三角形(Y ) 换接起动换接起动自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动定子绕组串电阻起动定子绕组串电阻起动ZUIll3:Y 星星形形联联结结时时ZUIll3 三三角角形形联联结

11、结时时：31Y llII31YlIZlU+U1U2V1V1W1W2 lIlU+ZU1U2V1V2W1W2ZQS1L3V2L2L1QS2FUV1U1U2W1W2V1U1W1W2U2V2UPU1+Ul+U2V1V2W1W2U2Ul+U1V1V2W1W2W2U2V2V1W1U14.3.2 制动第四章第四章 电动机电动机 制动问题研究的是怎样使稳定运行的异步电动机在断电后，在最短的时间制动问题研究的是怎样使稳定运行的异步电动机在断电后，在最短的时间内克服电动机的转动部分及其拖动的生产机械的惯性而迅速停车，以达到静止内克服电动机的转动部分及其拖动的生产机械的惯性而迅速停车，以达到静止状态。对电动机进行准

12、确制动不仅能保证工作安全，而且还能提高生产效率。状态。对电动机进行准确制动不仅能保证工作安全，而且还能提高生产效率。三相异步电动机的制动方式有机械制动和电气制动两大类。其中电气制动主要三相异步电动机的制动方式有机械制动和电气制动两大类。其中电气制动主要有：能耗制动、反接制动和发电反馈制动等。本节就能耗制动、反接制动做详有：能耗制动、反接制动和发电反馈制动等。本节就能耗制动、反接制动做详细阐述。细阐述。1. 能耗制动能耗制动 2. 反接制动反接制动4.3 三相异步电动机的转子方向与定子产生的旋转磁场方向相同，而旋转磁场三相异步电动机的转子方向与定子产生的旋转磁场方向相同，而旋转磁场的转向取决于定

13、子绕组通入的三相电流的方向，的转向取决于定子绕组通入的三相电流的方向，所以只要将三根电源线中的任所以只要将三根电源线中的任意两根对调意两根对调，通入定子绕组的电流相序改变，从而就可使转子的转动方向改变，通入定子绕组的电流相序改变，从而就可使转子的转动方向改变，实现电动机反转。，实现电动机反转。4.3.3 反转 第四章第四章 电动机电动机4.3 4.3.4 调速 第四章第四章 电动机电动机 在实际生产过程中，为满足生产机械的需要，需要人为地改变电动机的在实际生产过程中，为满足生产机械的需要，需要人为地改变电动机的转速，这就是通常所说的调速。转速，这就是通常所说的调速。 1. 变频调速变频调速 变

14、频调速指通过改变三相异步电动机供电电源的频率来实现调速。它主变频调速指通过改变三相异步电动机供电电源的频率来实现调速。它主要由整流器要由整流器逆变器逆变器控制电路三部分组成。整流器先将的交流电转换成电控制电路三部分组成。整流器先将的交流电转换成电压可调的直流电，再由逆变器变换成频率连续可调，电压也可调的三相交流压可调的直流电，再由逆变器变换成频率连续可调，电压也可调的三相交流电。以此来实现三相异步电动机的无级调速。电。以此来实现三相异步电动机的无级调速。2. 变极调速变极调速 变极调速就是通过改变旋转磁场的磁极对数来实现对三相异步电动机的调变极调速就是通过改变旋转磁场的磁极对数来实现对三相异步

15、电动机的调速。速。3. 变转差率调速变转差率调速 在三相异步电动机的结构中，已提及绕线式转子的三根引出线，通过滑环在三相异步电动机的结构中，已提及绕线式转子的三根引出线，通过滑环电刷等最终会接到起动装置或调速用的变阻器上。只要改变调速变阻器的电刷等最终会接到起动装置或调速用的变阻器上。只要改变调速变阻器的大小，就可平滑调速。大小，就可平滑调速。4.3 直流电动机是依据载流导体在磁场中受力而旋转的原理制造的，主要由定直流电动机是依据载流导体在磁场中受力而旋转的原理制造的，主要由定子和转子两部分组成。通常将磁场固定不动，而导体做成可以在磁场内绕中心子和转子两部分组成。通常将磁场固定不动，而导体做成

16、可以在磁场内绕中心轴旋转。轴旋转。4.4.1 直流电动机的结构及转动原理4.4 直流电动机直流电动机第四章第四章 电动机电动机 直流电动机定子磁极、的产生一般有两种方法，一种方法是用永久磁铁，另直流电动机定子磁极、的产生一般有两种方法，一种方法是用永久磁铁，另一种方法是给定子铁芯上的励磁绕组通入直流电。按励磁绕组与电枢绕组连接方一种方法是给定子铁芯上的励磁绕组通入直流电。按励磁绕组与电枢绕组连接方式的不同，直流电动机可分为他励、并励、串励和复励四种。式的不同，直流电动机可分为他励、并励、串励和复励四种。 4.4.2 直流电动机的励磁方式第四章第四章 电动机电动机4.4 直流电动机直流电动机 车

17、用起动电动机主要用来对静态下的汽车发动机进行起动，包括直流串励式车用起动电动机主要用来对静态下的汽车发动机进行起动，包括直流串励式电动机、操纵机构和传动机构三部分。电动机、操纵机构和传动机构三部分。1.操纵机构的结构及工作过程操纵机构的结构及工作过程 结构结构4.4.3 车用起动电动机第四章第四章 电动机电动机4.4 直流电动机直流电动机zz1.操纵机构的结构及工作过程操纵机构的结构及工作过程 工作原理工作原理（1）点火开关旋到起动档时，起动机电磁开关电路接通，有吸拉线圈电路和保）点火开关旋到起动档时，起动机电磁开关电路接通，有吸拉线圈电路和保持线圈电路；另外起动机主电路接通，同时辅助接线柱也被接通。电枢旋转，齿持线圈电路；另外起动机主电路接通，同时辅助接线柱也被接通。电枢旋转，齿轮与齿圈啮合。轮与齿圈啮合。（2）发动机起动后，单向离合器使驱动齿轮与