交流电机课件

第1章交流电动机电动机交流电动机直流电动机三相电动机单相电动机同步电动机异步电动机他励、并励电动机串励、复励电动机控制电动机伺服电动机步进电动机……………

1.1三相异步电动机的结构定子转子1.定子铁心三相绕组机座鼠笼型绕线型2.转子

7.2三相异步电动机的转动原理？闭合线圈磁铁磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势导线长磁感应强度切割速度闭合导线产生电流

i通电导线在磁场中受力1.线圈跟着磁铁转→两者转动方向一致异步2.线圈比磁场转得慢？旋转磁场一.旋转磁场的产生AYCBZXAXBYCZAXYCBZAXYCBZAXYCBZ旋转磁场电角度＝空间角度600AAXZBCY600AAXZBCY旋转方向取决于相序任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转。二.旋转磁场的方向极对数p三.旋转磁场的速度AXYCBZBC'ACB'X'XA'YY'ZZ'AXBYCZ？C'ACB'X'XYY'ZZ'A'BC'ACB'X'XYY'ZZ'A'B600旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关旋转磁场转速n0与极对数p的关系同步转速n0与电源频率f1和极对数p有关。可见:极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速异步电动机四.转差率？转差率s

例1：一台三相异步电动机，其额定转速

n=975r/min，电源频率f1=50Hz。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知：n0=1000r/min,即p=3电磁关系与变压器类似。变压器：变化eU1E1=4.44fN1

E2=4.44fN2E1、E2同频。异步电动机每相电路i1u1e1e

1e2e

2i2+－++++－－－－f1f2

7.3三相异步电动机的电路分析1.旋转磁场的磁通

异步电动机：旋转磁场切割定子导体e，

U1

E1=4.44

f1N1每极磁通旋转磁场与定子导体间的相对速度为

n0，所以2.定子感应电势的频率f1感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关f1=电源频率f一.定子电路1.转子感应电势频率f2转子导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而变化。定子感应电势频率f1转子感应电势频率f2

转子感应电势频率f2二.转子电路2.转子感应电动势E2E2=4.44f2N2=4.44sf1N2

当转速n=0(s=1)时，f2最高，且E2最大，有E20=4.44

f1N2转子静止时的感应电势即E2=

sE20

转子转动时的感应电势3.转子感抗X2当转速n=0(s=1)时，f2最高，且X2最大，有X20=2

f1L2即X2=

sX20

4.转子绕组的感应电流I25.转子电路的功率因数cos2转子绕组的感应电流转子电路的功率因数

结论：转子转动时，转子电路中的各量均与转差率s有关，即与转速n有关。I2cos2s1I2,O一.转矩公式

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矩之总和。常数，与电机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

7.4三相异步电动机的转矩与机械特性由此得电磁转矩公式由前面分析知：由公式可知:电磁转矩公式1.T与定子每相绕组电压成正比。U1T2.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。绕线型异步电动机可外接电阻来改变转子电阻R2

，从而改变转距。二.机械特性曲线OTSOT1电动机在额定负载时的转矩。1.额定转矩TN三个重要转矩OT(N•m)例：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2.最大转矩

Tmax令：求得临界转差率OTTmax过载系数(能力)UT2TO工作时必须使T2

<Tmax

，否则电机将停转。电机严重过热而烧坏！！！绕线型电机改变转子附加电阻R´2可实现调速。

TOR2Tst

n硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。3.起动转矩TstOTTst起动能力UT2TOTstTOR2Tst

n4.电动机的运行分析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。

自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要特点。此过程中，n、sE2,I2

I1

电源提供的功率自动增加。T2sT2>TT=T2nT

T´2达到新的平衡T2常用特性段TO一.起动起动问题：起动电流大

一般中小型笼型电机起动电流为额定电流的5~7倍。大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作频繁起动时造成热量积累，使电机过热

n=0，s=1

7.5三相异步电动机的起动起动方法：(1)直接起动：

十千瓦以下(2)降压起动：星形-三角形(Y－)

换接起动自耦降压起动（鼠笼型）(3)转子串电阻起动（绕线型）1.直接起动判定原则:经验公式电源总容量(kVA)4起动电动机功率(kW)2.降压起动(1)Y－换接起动

降压起动时的电流为直接起动时的+－

起动U1U2V1V1W1W2正常运行+－U1U2V1V2W1W2Y－

起动器接线简图L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1△动触点Y动触点静触点Y－

起动器接线简图Y起动L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1

起动UPU1+＿Ul+＿U2V1V2W1W2Y－

起动器接线简图

工作L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1正常运行+－U1U2V1V2W1W2(a)仅适用于正常运行为三角形联结的电机。

(b)Y－

起动Y－

换接起动适合于空载或轻载起动的场合Y-换接起动应注意的问题+－

起动U1U2V1V1W1W2正常运行+－U1U2V1V2W1W2L1L3L2FUQ(2)自耦降压起动

Q2下合：接入自耦变压器，降压起动。

Q2上合：切除自耦变压器，全压工作。合刀闸开关QQ2

自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成Y形不能采用Y－起动的笼型异步电动机。滑环电刷定子转子起动时将适当的R串入转子电路中，起动后将R短路。起动电阻

3.绕线型电动机转子电路串电阻起动Rst•RstRst

若R2选得适当，转子电路串电阻起动既可以降低起动电流，又可以增加起动转矩。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。R2­ÞTst

­TO转子电路串电阻起动的特点1变频调速(无级调速)

f=50Hz逆变器M3~整流器f1、U1可调+–~变频调速方法恒转矩调速（f1<f1N）恒功率调速（f1>f1N）频率调节范围：0.5~几百赫兹三种电气调速方法

7.6三相异步电动机的调速2变极调速A1X1A2X2iiP=2··A1A2X1X2··NNSSA1X1A2X2ii••P=1A1··A2X1X2SNTo3变差调速

(无级调速)nn'••TL1

能耗制动制动方法机械制动电气制动能耗制动反接制动发电反馈制动nF转子Tn0=0运转制动M3~nF转子Tn02

反接制动

7.7三相异步电动机的制动3

发电反馈制动nF转子Tn0n>n0外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网。1.型号

磁极数(极对数p=2)例如：Y132M－4

用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。机座长度代号机座中心高（mm）三相异步电动机教材表8.8.1中列出了各种电动机的系列代号。

7.8三相异步电动机的铭牌数据异步电动机产品名称代号产品名称异步电动机绕线型异步电动机防爆型异步电动机高起动转矩异步电动机新代号汉字意义老代号Y异异绕异爆异起YRYBYQJ、JOJR、JROJB、JBOJQ、JQO2.接法定子三相绕组的联接方法。通常U2U1W2V1V2W1Y联结联结W2U2V2V1W1U1接线盒V1W2U1W1U2V2W1U1V1W2U2V2接电源W1U1V1W2U2V2接电源3.电压例如：380/220V、Y/是指线电压为380V时采用Y联结；线电压为220V时采用

联结。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5%。因为在电动机满载或接近满载情况下运行时，电压过高或过低都会使电动机的电流大于额定值,从而使电动机过热。电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压值。三相异步电动机的额定电压有380V，3000V,

及6000V等多种。4.电流例如：Y/6.73/11.64A

表示星形联结下电机的线电流为6.73A；三角形联结下线电流为11.64A。两种接法下相电流均为6.73A。

5.功率与效率鼠笼电机

=72~93％电动机在额定运行时定子绕组的线电流值。额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机械功率P2，它不等于从电源吸取的电功率P1。注意：实用中应选择容量合适的电机，防止出现“大马拉小车”的现象。6.功率因数PN三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载时约为0.7~0.9。空载时功率因数很低，只有

0.2~0.3。额定负载时，功率因数最高。7.额定转速电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。P2cosO如：n

N=1440转/分

sN

=0.048.绝缘等级指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为A、E、B、F、H五级，A级最低(105ºC)，H级最高(180ºC)。7.9.1

功率的选择功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易因过载而损坏。1.

对于连续运行的电动机，所选功率应等于或略大于生产机械的功率。2.对于短时工作的电动机，允许在运行中有短暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的功率。

7.9三相异步电动机的选择7.9.2

种类和型式的选择1.种类的选择

一般应用场合应尽可能选用笼型电动机。只有在需要调速、不能采用笼型电动机的场合才选用绕线型电动机。2.结构型式的选择

根据工作环境的条件选择不同的结构型式，如开启式、防护式、封闭式电动机。7.9.3

电压和转速的选择

根据电动机的类型、功率以及使用地点的电源电压来决定。Y系列笼型电动机的额定电压只有380V一个等级。大功率电动机才采用3000V和6000V。转速根据需要选定.定子定子绕组转子AA'NS

7.11单相异步电动机mtO脉动磁场iAS•ABB'A~iB