电机培训ppt课件

1、电机培训主 讲 人：日 期：. 教学目的：1、让大家掌握三相异步电机的结构和工作原理；2、学会分析三相异步电机的机械特性。.三相异步电动机教学内容1 电机学概述2 电机分类及结构3 电机工作原理及旋转磁场的产生和特性4 异步电机重要物理量5 三相异步电动机的电磁转矩6 三相异步电动机的机械特性. 、 电机及电力拖动的发展历史 1802年奥斯特发现了电流在磁场中受力的物理现象，随后由安培对这种现象进行了科学的总结，发现了磁路定律及全电流定律。在此基础上人们在实验室里制成了直流电动机的模型。1831年法拉第发现了电磁感应定律,为生产制造各种发电机提供了依据。随后制成了直流发电机，替换了价格昂贵的电

2、池，为直流电动机的广泛应用提供了电源。可见在电机与电力拖动发展史上首先得到应用的是直流电机。1871年凡麦尔发明了交流发电机, 1878年亚布洛契可夫用交流发电机和变压器发明的照明装置供电。1885年意大利物理学家费拉利斯发现了两相电流可以产生旋转磁场。一年以后费拉利斯和在美国的坦斯拉几乎同时制成了两相感应电动机的模型。 . 1888年多里沃多勃罗沃尔斯提出了三相制，并制成了三相感应电动机，奠定三相电路和三相电机的基础。此后三相交流电迅速地发展起来,到20世纪初，各种三相交流电动机均已设计制造成功。进入20世纪以后，人们在降低电机成本，减小电机尺寸,提高电机性能,选用新型电磁材料,改进电机生产

3、工艺等方面进行了大量工作，使现代电机与上世纪初的电机有很大差别。 我国的电机工业，从新中国成立以来的50多年间，建立了独立自主的完整体系。早在1958年我国就研制成功当时世界上第一台1.2万kW双水内冷汽轮发电机，显示了我国电机工业的迅速掘起。近些年来，随着对电机新材料的研究,以及计算机技术在电机设计、制造工艺中的应用，普通电机的性能得到提高，而控制电机的高可靠性、高精度、快速响应使控制系统完成各种人工无法完成的快速复杂的精巧工作。 . 在现代化工业生产过程中，为了实现各种生产工艺过程，需要使用各种各样的生产机械。拖动各种生产机械运转，可以采用气动、液压传动和电力拖动。由于电力拖动具有控制简单

4、，调节性能好、损耗小、并能实现自动控制等一系列优点，因此大多数生产机械均采用电力拖动。按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系统和交流电力拖动系统两大类。电力拖动的发展过程，交、直流两种拖动方式并存于各生产过程,各时期科学技术的发展水平不同，它们所处的地位也有所不同。随着自动控制理论、电力电子技术、数控技术、计算机技术的不断发展,电力拖动装置的特性品质的提高,极大地提高劳动生产率和产品的质量,提高了电力拖动系统的自动化控制,所以电力拖动成为现代工农业电气自动化的基础. 在交流电出现以前，直流电力拖动是惟一的一种电力拖动方式。而交流电动机的研制成功，使交流电力拖动在工业中得到了广泛的

5、应用。但是生产技术的发展，特别是精密机械加工与冶金工业生产过程的进步，对电力拖动在启动、制动、正反转以及调速提出了新的、更高的要求。在20世纪中期以前，相当长一个时期内几乎都是采用直流电力拖动，而交流电力拖动则主要用于恒转速系统。直流电动机具有调速性能优异这一突出优点，但是直流电机有电刷和换向器，所以故障率比较高,直流电动机的使用环境也受到一定的限制（如不能在有易燃、易爆气体及尘埃多的场合使用等），而且直流电动机的电压等级、转速、单机容量等也受到一定的限制。 . 20世纪60年代以后，随着电力电子技术的发展，交流调速的方法不断进步和完善，其调速性能可与直流调速相媲美, 目前，在很多应用场合交流

6、电动机的调速已取代直流电动机调速。而且交流电动机的调速将会取代直流电动机的调速，可以说这是一种必然的发展趋势。 电机是利用电磁感应原理工作，它应用广泛，种类繁多，性能各异，分类方法也很多。常见的分类方法为：按功能用途分，可分为常规电机和控制电机两大类。按照电机的结构或转速分类，可分为变压器和旋转电机。根据电源的不同，旋转电机又分为直流电机和交流电机两大类。交流电机又分为同步电机和异步电机两类。 .1.1 电机学习方法学习方法： 1.抓住主要矛盾； 2.理论联系实际； 3.善于运用对比的方法。能力目标： 1.培养识图能力以及比较分析和归纳总结的能力； 2.培养和训练发现问题、认识问题、解决问题实

7、践操作的能力。多看多想多学多问多动1 电机学概述.1.2 电机概念何谓电机？应用：厂矿企业，交通工具，娱乐，科研，农业生产，日常生活等。定义：依据电磁感应定律实现电能的转换或者传递的一种电磁装置。电能转化为机械能优点：结构简单，工作可靠，起动容易，维护方便，成本较低，故应用广泛。但是其调速性能差、功率因数低.牵引电机.2.1电机分类分类旋转电机静止电机同步电机交流电机直流电机变压器异步电机三相电机单相电机 绕线式 鼠笼式2电机分类及结构.电机结构定子转子气隙其他部分2.2电机结构.2.2.1 定子部分定子外壳定子铁心定子绕组机座通风罩接线盒硅钢片端板线圈绕组绝缘材料.铸铁或铸钢浇铸成型保护和固

8、定定子绕组。机座（1）外壳. 用于保护线圈端部不受外物损伤，改善风的流通。 一般是用铸铁浇铸，其作用是保护和固定绕组的引出线端子。 出线盒通风罩. （a）定子铁心 （b）定子冲片 定子铁心及冲片示意图 （2）定子铁心0.5mm厚涂有绝缘漆的薄硅钢片薄硅钢片叠压而成电动机磁路的一部分，如图所示，用来嵌放定子绕圈。硅钢片?半闭口槽形?. （3）定子绕组电路部分，通三相对称电流时，就会产生旋转磁场线圈由绝缘铜导线或绝缘铝导线绕制。再按一定规律嵌入定子铁心槽内。.（a） Y 星形连接每相绕组电压为220V （b） 三角形连接每相绕组电压为380V 定子绕组的联结.2.2.2 转子部分转子转子铁心转子绕

9、组转轴.转子铁心 转子铁心是用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，热套在转轴上。作用?热套?. 转子绕组是异步电动机电路的另一部分。转子铜条（绕组）作用?.绝缘？笼型转子绕组铜条短路环.引申？转轴压板作用?材料?.气隙一般为0.22mm。 怎么计算？ 过小？2.2.3 气隙 过大？.2.2.4其他部分 其他部分端盖轴承盖轴承风扇.连接转动部分与不动部分，目前都采用滚动轴承以减少摩擦。我们现场用滚珠和滚柱轴承。用铸铁或铸钢浇铸成型。端盖 轴承不一样?作用?.轴承盖铸铁或铸钢浇铸成型的，风扇则用来通风冷却电动机。作用?.3.三相异步电动机的工作原理磁铁闭合线圈对定子绕组的反作用.ei转子的转动示意图右手

10、定则?发电机左手定则?电动机.三相交流电通入定子绕组旋转磁场（n60f/p）转子导条切割磁力线电磁感应原理转子导条产生感应电动势转子导条产生感应电流转子导条受电磁力和转矩转子转动在定子和转子的气隙内转子导条是闭合的FB.i.leB.l.v3.1 转子转动工作原理异步电动机模型(见动画）NSn0n笼型转子.磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势导线长度磁感应强度切割速度（右手定则）闭合导线产生电流 i通电导线在磁场中受力（左手定则）1. 线圈跟着磁铁转两者转动方向一致 结论：异步2. 线圈比磁场转得慢.3.2 旋转磁场的产生（见动画）AYCBZ()电流出()电流入X.AXYCBZAXBYCZ合成磁

11、场方向：向下.XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得其它电流角度下的磁场方向：.旋转方向：取决于三相电流的相序。改变电机的旋转方向：换接其中两相3.3 旋转磁场的旋转方向.3.4旋转磁场的转速大小 一个电流周期，旋转磁场在空间转过360。则 同步转速（旋转磁场的速度）为：AXYCBZAXYCBZAXYCBZ.3.5 极对数（P）的概念AXBYCZ此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：AXYCBZ.极对数CYABCXYZAXBZ3.6 极对数（P）的改变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。.3.7 极对数和转速的关系.三相异步电动机的同步转

12、速极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速.3.8 电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速:电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但 异步电动机无转矩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）无转子电流提示：如果感应？. 转差率 的概念：转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差与同步转速 的比值称为转差率，转差率用s来表示， 。即：电动机起动瞬间:（转差率最大）4. 异步电动机的重要物理量随着转子转速的上升，转差率减小异步电机运行中:. 起动瞬间，n = 0,s=1 理想空载运行时：n=n1,s=0 作为电动机运行时，s的范围在0-1之间。 转差率一般很小，

13、如s = 0.03。 制动运行时，电磁转矩方向与转速方向相反，即n1与n反向，s1 发电运行时，n高于同步转速n1,s0. 根据转差率可以区分异步电动机运行状态.状 态电动机发电机电磁制动n与s关系nn10sn1s0n与n1反向，n1E1的性质反电动势电源电动势反电动势T的性质电磁驱动力矩电磁阻力矩电磁阻力矩能量转换电能机械能原动机机械能电能电能+机械能内部损耗（短路）注：表中“电动机”、“发电机”、“电磁制动”为超级链接热字.解:由于电动机的额定转速接近而略小于同步转速,而同步转速对应于不同的极对数有一系列固定的数值(见表).显然,与975 最相近的同步转速 与此相应的磁极对数 =3,因此,

14、额定负载时的转差率为例2。 已知某异步电动机的磁极对数P=4,转差率S=4%,电源频率 试求该电动机的转速.例1。有一台三相异步电动机，其额定转速n=975 。试求电动机的极数和额定负载时的转差率。电源频率 .解:因而则.三相异步电动机的“电磁”关系 i2转、定子电路R1R2i1u1e1e 1e2e 2 ：漏磁通产生的漏电动势（漏抗压降） 。e1e2、e 1e 2、设：则：定子边：5.1 三相异步电动机的电路分析5. 三相异步电动机的电磁转矩 ：旋转的主磁通，产生的感应电动势。.R1R2i1u1e1e 1e2e 2同理得转子边：mmmmNfUUEfNNU11111111144.422=pw.：

15、转子感应电动势的频率：转子线圈匝数取决于转子和旋转磁场的相对速度.R1R2i1u1e1e 1e2e 2其中转子功率因数转子漏抗 .电磁转矩 T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力所形成的转距之总和。故电磁转矩与转子电流的有功分量及定子旋转磁场的每极磁通成正比，即：常数，与结构有关旋转磁场每极磁通转子电流转子电路的功率因数5.2电磁转矩公式.将其中参数代入：得到转矩公式由公式可知1. T 与定子每相绕组电压 成正比。U 1 T 2. 当电源电压 U1 一定时，T 是 s 的函数。3. R2 的大小对 T 有影响。绕线式异步电动机可外 接电阻来改变转子电阻R2 ，从而改变转距。.在一定

16、的电源电压U和转子电阻R2下，电动机电磁转矩与转差率的关系T=f（S）曲线叫做异步电动机的转矩特性曲线转速与转矩的关系为T=f（n）叫异步电动机的机械特性曲线。6. 三相电动机的机械特性 6.1 定义： 电动机的机械特性是指电动机的转速和电磁转矩的关系。 电动机中存在两种转矩：电磁转矩和阻力矩。阻力矩：由电机的负载及机械磨擦等因素产生,这两种转矩达到平衡状态时，转子转速将维持恒定。转矩特性曲线机械特性曲线.OTS根据转矩公式得特性曲线：OT1.6.2 电动机的自适应负载能力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载能力。常用特性段n0nT自适应负载能力是电动机区别于其它

17、动力机械的重要特点。（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能带动新的负载。）直至新的平衡。此过程中， 时， 电源提供的功率自动增加。.6.3 三个重要转矩OT(N m)额定转矩 ：电机在额定电压下，以额定转速 运行，输出额定功率 时，电机转轴上输出的转矩。( 1 ).例1：如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型) 的额定功率为7.5kw, 额定转速为1440r/min, 则额定转矩为：公式.解：第一台：第二台：. 如果 电机将会因带不动负载而停转。最大转矩 ：( 2 )电机带动最大负载的能力。n0Tn令：求得临界转差率将sm代入转矩公式，可得.过载系数：三相异步机当 U1 一定时

18、，Tmax为定值(2) sm与 R2 有关， R2 sm n 。绕线式电机改变转子附加电阻R2 可实现调速。 工作时，一定令负载转矩 ，否则电机将停转。致使注意： （1）三相异步机的 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。 （2）电机严重过热.起动转矩 ：( 3 )电机起动时的转矩。n0Tn其中则体现了电动机带载起动的能力。若 电机能起动，否则将起动不了。(2) Tst与 R2 有关， 适当使 R2 Tst 。对绕线式 电机改变转子附加电阻 R2 , 可使Tst=Tmax 起动能力总漏抗越大，起动转矩越小； . 6.4 机械特性和电路参数的关系和电压的关系结论.和

19、转子电阻的关系R2的 改变 ：鼠笼式电机转子导条的金属材料不同，线绕式电机外接电阻不同。 令：得：结论：.6.5 机械特性的软硬 硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起 动特性好。 硬特性 （R2小）软特性（R2大）不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电机。.二、三相异步电动机的功率和转矩平衡关系 .问：下面由八条相等线段组成图形总共有多少个正方形？要求：迅速做答，越快越好，可以补答；讲师：将学员所答答案全部依次记下，反复询问是否还有新的答案。学员一般反应：从20个到30个均有答案， 游戏正确答案：设定最小正方型边为1的话，则：边长为1的有16、边长为2的有9，边长为3的有4、边长为4的有1总数则为30个结论一：每个人看同样一件事物的深度是不同的，人需要认识到自己的局限性；（许多人说到26时，不能相信别人30的答案是正确的，认为不可能）结论二：人需要放弃自己不正确的看法/知识/等，才能从他人处学习到有用的知识。（有人在别人的答案出来之后，经过思考，决定放弃自己的答