第二章电动机

1、2022年2月18日星期五1第二章 异步电动机2022年2月18日星期五2第一节第一节 三相异步电动机三相异步电动机一一. 三相异步三相异步电动机的分类电动机的分类异步（感应）电动机：应用广泛。异步（感应）电动机：应用广泛。同步电动机：用于功率较大，不需要同步电动机：用于功率较大，不需要 调速，长期工作的机械。调速，长期工作的机械。交流交流直流：他励，并励，串励，复励。直流：他励，并励，串励，复励。电动机电动机2022年2月18日星期五3三相异步机的结构三相异步机的结构YBZXAC转子转子定子定子定子绕组定子绕组（三相）（三相）机机 座座转子：在旋转磁场作用下，转子：在旋转磁场作用下， 产生感

2、应电动势或产生感应电动势或 电流。电流。三相定子绕组：产生旋转三相定子绕组：产生旋转 磁场。磁场。线绕式线绕式鼠笼式鼠笼式鼠笼转子鼠笼转子 2022年2月18日星期五4三相定子绕组：三相定子绕组：产生旋转磁场。产生旋转磁场。组成：组成：定子铁心、定子绕组和机座。定子铁心、定子绕组和机座。2022年2月18日星期五5 转子：转子：在旋转磁场作用下，产生在旋转磁场作用下，产生 感应电动势或电流。感应电动势或电流。组成：组成：转子铁心、转子绕组和转轴。转子铁心、转子绕组和转轴。2022年2月18日星期五6一一. 转动原理：转动原理： 2 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 2022

3、年2月18日星期五7 实际的异步电动机中，实际的异步电动机中，转子之所以转动，是由于转子之所以转动，是由于旋转磁场的作用。旋转磁场的作用。2022年2月18日星期五8二、旋转磁场的产生二、旋转磁场的产生AYCBZ异步机中异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极旋转磁场代替了旋转磁极AiBiCimIt0n()电流出电流出( )电流入电流入X240sin120sinsintIitIitIimCmBmA2022年2月18日星期五9三相对称绕组通入三相对称电流就形成三相对称绕组通入三相对称电流就形成旋转磁场旋转磁场。0wt2022年2月18日星期五10060wt090wt2022年2月18日星期五11旋转磁场

4、的旋转磁场的转速大小转速大小分）转 /( 600fn 一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过360。则。则 同步转速（旋转磁场的速度）为：同步转速（旋转磁场的速度）为：AXYCBZNSAXYCBZSN0n60AXYCBZNSAiBiCimIt2022年2月18日星期五12极对数（极对数（P）的概念）的概念BiAXBYCZAiCi1p此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：即：AXYCBZNS2022年2月18日星期五13极对数（极对数（P）的改变）的改变CYABCXYZAXBZAiBiCi 将每相绕组分成两段，按

5、右下图放入定子槽内。形将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。成的磁场则是两对磁极。X AAXBYBYCZCZ2022年2月18日星期五14极对数极对数2pAXX ANSSNZCZCBYBYCYABCXYZAXBZAiCiBiAiBiCimIt2022年2月18日星期五15XNSASNZBX AYCZBCY0t分）转/( 600pfn 60t A0nAZXXCZCSNSN30极对数和转速的关系极对数和转速的关系AiBiCimIt2022年2月18日星期五16三相异步电动机的同步转速三相异步电动机的同步转速分）转/( 600pfn 2p180分）转/( 50011p36

6、0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)50(Hzf 0n3p120分）转/( 00012022年2月18日星期五17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动机转速电动机转速:n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 异步异步电动机电动机0nn无转距无转距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）无转子电流无转子电流提示提示：如果如果0nn 2022年2月18日星

7、期五18 转差率转差率 的概念：的概念：)(s%10000nnns异步电机运行中异步电机运行中:%91s转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：电动机起动瞬间电动机起动瞬间:1 , 0sn（转差率最大）（转差率最大）2022年2月18日星期五19旋转方向旋转方向：取决于三相电流的相序。：取决于三相电流的相序。0n0n改变电机的旋转方向：换接其中两相改变电机的旋转方向：换接其中两相AiBiCimItAiCiBimIt旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向2022年2月18日星期五20 方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现方法：和电源相接的

8、任意两相互换，就可实现反转。反转。 正转正转反转反转A B CM3电电 源源ABCM3电电 源源2022年2月18日星期五21一、一、 三相异步电动机的三相异步电动机的“电磁电磁”关系关系 i2转、定子电路转、定子电路R1R2i1u1e1e 1e2e 2 ：漏磁通：漏磁通产生的感应电动产生的感应电动势。势。 ：主磁通产：主磁通产生的感应电动势。生的感应电动势。e1e2、e 1e 2、dtdNeeeRiu1111111设：设：tsin1m则：则：tNum1111cos定子边：定子边：3 3 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性2022年2月18日星期五22三个重要转矩三个重要转矩n0

9、TnNT额定转矩额定转矩 ：电机在额定电压下，以额电机在额定电压下，以额定转速定转速 运行，输出额运行，输出额定功率定功率 时，电机转轴时，电机转轴上输出的转矩。上输出的转矩。NPNn( 1 )/()(9550602分转千瓦NNNNNnPnPT（牛顿（牛顿米）米）NTnN（电动机在额定负载时的转矩。）（电动机在额定负载时的转矩。）2022年2月18日星期五23 如果如果 电机将会电机将会因带不动负载而停转。因带不动负载而停转。maxTTL最大转矩最大转矩 ：( 2 )maxT电机带动最大负载的能力。电机带动最大负载的能力。n0TnmaxT求解求解0ST21220222)(UsXRsRKT202

10、1max21XKUT2022年2月18日星期五24过载系数：过载系数：NTTmax三相异步机三相异步机2 .28 .1 工作时，一定令负载转矩工作时，一定令负载转矩 ，否则，否则电机将停转。致使电机将停转。致使注意：注意： （1）三相异步机的）三相异步机的 和电压的平方成正比，所和电压的平方成正比，所以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。maxTmaxTTL （2）电机严重过热电机严重过热0n121)(s II2021max21XKUT2022年2月18日星期五25stT起动转矩起动转矩 ：( 3 )电机起动时的转矩。电机起动时的转矩。n0

11、TnstT21220222)(UsXRsRKT0n1)(s 其中其中则则21220222)(UXRRKTstLstTT stT体现了电动机带载起动的能力。若体现了电动机带载起动的能力。若 电机能电机能起动，否则将起动不了。起动，否则将起动不了。2022年2月18日星期五264 4 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动2022年2月18日星期五27一、一、 三相异步机的起动三相异步机的起动stI起动电流起动电流 ：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

12、为额定电流的5 7 倍。倍。0n定子电流定子电流 原因：起动时原因：起动时 ，转子导条切割磁力线速度很大。，转子导条切割磁力线速度很大。转子感应电势转子感应电势转子电流转子电流大电流使电网电压降低大电流使电网电压降低 影响其他负载工作影响其他负载工作频繁起动时造成热量积累频繁起动时造成热量积累 电机过热电机过热影响：影响：2022年2月18日星期五28三相异步机的起动方法：三相异步机的起动方法：（1） 直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般 采用直接起动。采用直接起动。（2） 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（3）智能型软智能型

13、软起动。起动。以下介绍以下介绍Y 起动和起动和智能软启动智能软启动。2022年2月18日星期五29 2.2. 三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌数据 Y132M-4型电动机型电动机三相异步电动机三相异步电动机型号型号 Y132M-4 功率功率7.5KW 频率频率50Hz电压电压380V 电流电流15.4A 接法接法转速转速1440 r/min 绝缘等级绝缘等级 B 工作方式：连续工作方式：连续功率因数功率因数 0.85 效率效率(%) 87 年年 月月 编号编号 XX电机厂电机厂2022年2月18日星期五301. 型号型号：表明不同用途，不同环境。表明不同用途，不同环境。三相异步电动

14、机三相异步电动机机座中心高机座中心高机座长度代号机座长度代号磁极数磁极数Y 132 M-4磁极数磁极数(极对数极对数 p=2)同步转速同步转速1500转转/分分分）转/( 600pfn 2022年2月18日星期五31转差率转差率0.04 150014401500s2. 转速转速: 电机轴上的转速（电机轴上的转速（n)。如：如： n =1440 转转/分分2022年2月18日星期五323. 联接方式：联接方式：Y/ 接法：接法： Y 接法：接法： 接法：接法：AB CZX YA B CZX YABCXYZAZBYXCABCXYZ接线盒：接线盒：2022年2月18日星期五33图图1 图图22022

15、年2月18日星期五344.联接方式：联接方式：智能型软起动智能型软起动：基本接线图基本接线图软起动原理图软起动原理图2022年2月18日星期五352022年2月18日星期五364. 额定电压：定子绕组在额定电压：定子绕组在指定接法指定接法下应加的下应加的线电压线电压. 说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额说明：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 。线线电电压压AZBYXC相相电电压压ABCXYZ例：例：380/220 Y/ 是指：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。2022年2月18日星

16、期五3711IUNfU11144.4电压波动对电动机的影响电压波动对电动机的影响1U1I11IUsnnns02E202sEE 2I1I1Un小1U大1UTnI2022年2月18日星期五385. 额定电流：额定电流：定子绕组在定子绕组在指定接法指定接法下的下的线电流。线电流。如：如：A48. 6/A2 .11/ 表示三角接法下，电机的线电流为表示三角接法下，电机的线电流为11.2A，相电，相电流为流为6.48A；星形接法时线、相电流均为；星形接法时线、相电流均为6.48A。6. 额定功率：额定功率： 额定功率指电机在额定运行时轴上输出的额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率功率（ ），不等于从

17、电源吸收的功率（），不等于从电源吸收的功率（ ）。两者的）。两者的 关系为：关系为： 2P1P12PPCOSIUPNN31其中其中鼠笼电机鼠笼电机 =72932022年2月18日星期五39 额定负载时一般为额定负载时一般为0.7 0.9 ， 空载时功率因数很空载时功率因数很低约为低约为0.2 0.3。额定负载时，功率因数最大。额定负载时，功率因数最大。注意：实用中应选择合适容量的电机，注意：实用中应选择合适容量的电机，防止防止“大马大马” 拉拉“小车小车”的现象。的现象。7. 功率因数功率因数(cos 1)：P2PN此外还有此外还有绝缘等级绝缘等级等参数，不一等参数，不一 一介绍。一介绍。co

18、s 1第二节第二节 三相同步电动机三相同步电动机 大型直联传动水泵机组一般采用立式同步电动机。大型立式电机为分散式结构，需在泵站现场安装组合。由于机组转动部分重量和作用在叶片上的轴向水推力全部靠电动机上机架中的推力轴承支承，故又称悬吊式电机。 一、同步电机结构 立式同步电动机的定子和转子，是产生电磁作用的主要部件，上机架、下机架、推力轴承，上下导轴承、炭刷及滑环、顶盖等是支持或辅助部件。转子及主轴为转动部件，它与泵轴用刚性联轴器连接，带动叶轮旋转作功。 800kW立式同步电动机结构 1.6 m弯管式轴流泵配用800 kW立式同步电动机，其结构形式如图所示. 图 3-1 800kW立式同步电动机

19、1-定子；2-转子；3-上机架；4-推力瓦；5-上导轴承；6-推力头； 7-炭刷架；8-集电环； 9-下机架；10-下导轴承93125461078 一、定子 定子由机座、铁芯和线圈等部件组成，其结构作用如下。 （1）机座。即定子的外壳，一般用钢板焊接而成，它必须具有较大的刚度，以免变形和振动。机座的上法兰面支承着上机架传来的全部重量和作用力；下法兰面是整个电机的基础；四周筒壁是定子铁芯等部件的支承部分，筒壁上开有若干圆孔，供电机散热用。1-机座；2-脱板；3-拉紧螺杆；4-线圈；图3-2 定子5-铁芯；6-工字垫条；7-齿压板17651231 （2）铁芯。它由0.350.5 mm厚的扇形矽钢片

20、两面涂有绝缘漆经叠压而成。 空冷式铁芯，其高度常分为若干段，每段高4045 mm，段与段之间放10 mm厚的工字形衬条，作为通风散热的风沟，铁芯上下端放齿压板，用拉紧螺杆把矽钢片收紧，铁芯外圆有燕尾槽，通过托板和拉紧螺杆，将整个铁芯固定在机座上，铁芯内圈有嵌线槽，供嵌放绕组线圈用。 （3）线圈 定子线圈用带有绝缘的扁铜线外包绝缘布绕制而成。6 kV定子线圈采用叠绕式，即在定子铁芯槽内放上下两层线圈，嵌线时把叠绕线圈的两层相连，并分别嵌入相邻的指定槽内，分上层和下层依次叠装，使之联成一体。 二、转子 转子由主轴、轮辐、磁轭、磁极等部件组成 图3-4 转子10-磁极衬垫；11-双头螺栓6-阻尼条；

21、7-铁芯；8-极靴压板；9-磁极线圈1-电机轴；2-轮辐；3-磁轭；4-风扇；5-阻尼环；98765432176910 （1）主轴。它用来传递转矩并承受转子部分的轴向力，800 kW同步电动机主轴为实心轴，800 kW以上电机为配合全调节叶轮，一般为空心轴。 （2）磁轭。它用作产生转动惯量和固定磁极用，同时也是磁路的一部分。一般用热套的方法套在主轴上，磁轭外圆上设有T形槽或螺孔，供固定磁极用。 1磁轭2T型键(固定)3传动键4转子中心体5垫片 （3）磁极。它是产生磁场的主要部件，由磁极铁芯、励磁线圈及阻尼条三部分组成，用T形或螺杆式接头固定在磁轭上，通过改变磁极与磁轭之间木垫板厚度调整磁极外缘的不圆度。 磁极铁芯是用11.5 mm厚的矽钢片，经冲压成形后叠压而成，上下加极靴压板，并用双头螺栓拉紧，铁芯励磁线圈用扁铜条匝在磁极铁芯上，匝层间用粘贴石棉纸或玻璃丝布作为绝缘隔层。 三、上机架 上机架为辐射式十字形荷重机架，安装在定子的上端面，用来承受电动机转子、水泵转动部分的重量以及叶片上的水压力。 上机架顶部装有罩壳，内装炭刷架，中间为上油槽（又称上油缸），槽底为推力轴承座，上面装有8只抗重螺丝，顶着8块推力瓦，支承着转动部分的重量。油槽中设有导轴瓦架，上面装有4块上导轴瓦，用来控制主轴的径向位移；油槽内装有供润滑、冷却用的透平油，油面控制在上导轴瓦的中心位置，油由装在油槽内的4只