电动机的作用是将电能转换为机械能现代各种生产机械都(共43张PPT)

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电动机的作用是将电能转换为机械能。现代各种生产机械都广泛应用电动机来驱动。有的生产机械只装配着一台电动机，如单轴钻床；有的需要好几台电动机，如某些机床的主轴、刀架、横梁以及润滑油泵和冷却油泵等都是由单独的电动机来驱动的。常见的桥式起重机上就有三台电动机。第9章电动机及其控制概述第1页，共43页。29.1三相异步电动机的结构9.2三相异步电动机的转动原理9.3三相异步电动机的转矩和机械特性9.4三相异步电动机的启动、调速、制动本章目录9.5常用控制电器9.6三相异步电动机的启动控制9.7三相异步电动机的正反转控制第2页，共43页。3电动机可分为交流电动机和直流电动机两大类。交流电动机又分为异步电动机（或称感应电动机）和同步电动机。直流电动机按照励磁方式的不同分为他励、并励、串励和复励四种。

第3页，共43页。49.1三相异步电动机的结构三相异步电动机分成两个基本部分：定子（固定部分）和转子（旋转部分）

图9.1三相异步电动机的构造第4页，共43页。三相异步电动机的定子由机座和装在机座内的圆筒形铁心以及其中的三相定子绕组组成。机座是用铸铁或铸钢制成的，铁心是由互相绝缘的硅钢片叠成的。铁心的内圆周表面冲有槽（图9.2），用以放置对称三相绕组AX，BY和CZ，有的联接成星形，有的联接成三角形。9.1三相异步电动机的结构第5页，共43页。6三相异步电动机的转子根据构造上的不同分为两种型式：鼠笼式和绕线式。转子铁心是圆柱状，也用硅钢片叠成，表面冲有槽（图9.2）。铁心装在转轴上，轴上加机械负载。9.1三相异步电动机的结构第6页，共43页。鼠笼式的转子绕组做成鼠笼状图9.3鼠笼式转子第7页，共43页。绕线式异步电动机的构造如图9.4所示图9.4绕线式异步电动机的构造第8页，共43页。9.2三相异步电动机的转动原理图9.5异步电动机转子转动的演示两点启示：第一、有一个旋转的磁场；第二、转子跟着磁场转动。异步电动机转子的原理是与上述演示相似的。第9页，共43页。旋转磁场(1)旋转磁场的产生图9.6三相对称电流第10页，共43页。图9.7三相电流产生的旋转磁场（p=1）第11页，共43页。（2）旋转磁场的转向图9.8旋转磁场的反转第12页，共43页。（3）旋转磁场的极数图三相电流产生的旋转磁场（p=2)第13页，共43页。（4）旋转磁场的转速三相异步电动机的转速，它与旋转磁场的转速有关，而旋转磁场的转速决定于磁场的极数。由此推知，当旋转磁场具有对磁极时，磁场的转速为

123456（r/min）300015001000750600500第14页，共43页。9.2.2电动机的转动原理

图9.12转子转动的原理图

如图所示为三相异步电动机转子转动的原理图，图中N，S表示两极旋转磁场，转子中只画出两根导条（铜或铝）。当旋转磁场向顺时针方向旋转时，其磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势。电动势的方向由右手定则确定。在这里应用右手定则时，可假设磁极不动，而转子导条向逆时针方向旋转切割磁力线，这与实际上磁极顺时针方向旋转时磁力线切割转子导条是相当的。在电动势的作用下，闭合的导条中就有电流。这电流与旋转磁场相互作用。而使转子导条受到电磁力。电磁力的方向可应用左手定则来确定。由电磁力产生电磁转矩，转子就转动起来。第15页，共43页。9.2.3转差率图9.12转子转动的原理图

我们用转差率来表示转子转速与磁场转速相差的程度，即转差率是异步电动机的一个重要的物理量。转子转速越接近磁场转速，则转差率越小。由于三相异步电动机的额定转速与同步转速相近，所以它的转差率很小。通常异步电动机在额定负载时的转差率约为1%~9%。第16页，共43页。第17页，共43页。9.3三相异步电动机的转矩和机械特性9.3.1电机转矩——常数，与电动机的结构有关；——每级磁通；——转子电流；电机转矩另一种表达式第18页，共43页。4绕线式异步电动机的构造15是一种星三角起动器的接线简图。异步电动机起动时的主要缺点是起动电流较大。15星三角起动器接线简图绕线式电动机的起动，只要在转子电路中接入大小适当的起动电阻为了减小起动电流（有时也为了提高或减小起动转矩），必须采用适当的起动方法。1三相异步电动机的构造采用星三角起动器来实现。7三相电流产生的旋转磁场（p=1）4三相异步电动机的启动、调速、制动(1)星形—三角形（Y-）换接起动4三相异步电动机的启动、调速、制动直流电动机按照励磁方式的不同分为他励、并励、串励和复励四种。交流接触器常用来接通和断开电动机或其他设备的主电路，每小时可开闭好几百次。交流接触器常用来接通和断开电动机或其他设备的主电路，每小时可开闭好几百次。9.3.2机械特性曲线图9.13固有特性第19页，共43页。1.额定状态

第20页，共43页。2临界状态

第21页，共43页。4三相异步电动机的启动、调速、制动1三相异步电动机的结构鼠笼式的转子绕组做成鼠笼状图三相电流产生的旋转磁场（p=2)采用星三角起动器来实现。6三相异步电动机的启动控制如果电动机不经常启动，它的容量小于变压器容量的30%时允许直接启动。异步电动机起动时的主要缺点是起动电流较大。例如Y132M-4型电动机的额定电流为，起动电流与额定电流之比值为7，因此起动电流为(2)自耦降压起动有的地区规定：用电单位如有独立的变压器，则在电动机起动频繁时，电动机容量小于变压器容量的20%时允许直接启动；25三相异步电动机Y-△启动4三相异步电动机的启动、调速、制动3起动状态第22页，共43页。9.4三相异步电动机的启动、调速、制动9.4.1三相异步电动机的启动异步电动机起动时的主要缺点是起动电流较大。为了减小起动电流（有时也为了提高或减小起动转矩），必须采用适当的起动方法。电动机起动就是把它开动起来。在刚起动时，由于旋转磁场对静止的转子有着很大的相对转速，磁通切割转子导条的速度很快，这时转子绕组中感应出的电动势和产生的转子电流都很大。和变压器的原理一样，转子电流增大，定子电流必然相应增大。一般中小型鼠笼式电动机的定子起动电流（指线电流）与额定电流之比值大约为5~7。例如Y132M-4型电动机的额定电流为，起动电流与额定电流之比值为7，因此起动电流为第23页，共43页。1直接启动直接启动就是利用闸刀开关或接触器将电动机直接接到具有额定电压的电源上。这种启动方法虽然简单，但如上所述，由于启动电流较大，将使线路电压下降，影响负载正常工作。一台电动机能否直接启动，有一定规定。有的地区规定：用电单位如有独立的变压器，则在电动机起动频繁时，电动机容量小于变压器容量的20%时允许直接启动；如果电动机不经常启动，它的容量小于变压器容量的30%时允许直接启动。如果没有独立的变压器（与照明共用），电动机直接启动时所产生的电压降不应超过5%。二三十千瓦以下的异步电动机一般都是采用直接启动的。第24页，共43页。2降压启动

如果电动机直接起动时所引起的线路电压降较大，必须采用降压起动，就是在起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流。鼠笼式电动机的降压起动常用下面几种方法：(1)星形—三角形（Y-）换接起动如果电动机在工作时其定子绕组是联接成三角形的，那么在起动时可把它联成星形，等到转速接近额定值时再换接成三角形。这样，在起动时就把定子每相绕组上的电压降到正常工作电压的.第25页，共43页。图9.14比较星形联接和三角形联接时的启动电流第26页，共43页。采用星三角起动器来实现。图9.15是一种星三角起动器的接线简图。图9.15星三角起动器接线简图

第27页，共43页。(2)自耦降压起动自耦降压起动是利用三相自耦变压器将电动机在起动过程中的端电压降低.图9.16自耦降压起动接线图第28页，共43页。绕线式电动机的起动，只要在转子电路中接入大小适当的起动电阻

图9.17绕线式电动机起动时的接线图第29页，共43页。9.4.2三相异步电动机的调速第30页，共43页。1变频调速

图9.18变频调速装置第31页，共43页。1变频调速

第32页，共43页。2变极调速

图9.19改变极对数p的调速方法

第33页，共43页。9.4.3三相异步电动机的制动1能耗制动第34页，共43页。2反接制动3发电制动第35页，共43页。9.5常用控制电器9.5.1按钮按钮通常是用来接通或断开控制电路（其中电流很小），从而控制电动机或其他电气设备的运行。图9.20按钮剖面图第36页，共43页。原来就接通的触点，称为常闭触点；原来就断开的触点，称为常开触点。9.5.1按钮图9.21双联按钮第37页，共43页。9.5.2交流接触器交流接触器常用来接通和断开电动机或其他设备的主电路，每小时可开闭好几百次。接触器主要由电磁铁和触点两部分组成。它是利用电磁铁的吸引力而动作的。图9.22交流接触器的主要结构图第38页，共43页。9.5.3热继电器

热继电器是用来保护电动机使之免受长期过载的危害。热继电器是利用电流的热效应而动作的，它的原理图如图9.23所示。热元件是一段电阻不大的电阻丝，接在电动机的主电路中。双金属片系由两种具有不同线膨胀系数的金属碾压而成。图中，下层金属的膨胀系数大，上层的小。当主电路中电流超过容许值而使双金属片受热时，它便向上弯曲，因而脱扣，扣板在弹簧