汽车电工电子 课件 单元五 电动机

单元五电动机汽车电工电子电动机直流电动机三相异步电动机直流电动机的结构直流电动机的工作原理直流电动机的控制步进电动机直流电动机在汽车电路中的应用三相异步电动机的结构旋转磁场三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的分类和铭牌三相异步电动机的控制单元五电动机单元五电动机1.了解直流电动机的基本结构。2.理解直流电动机的工作原理及换向器的作用；了解步进式电动机的基本结构及工作原理。3.了解直流电动机的铭牌数据及直流电动机的控制。4.了解直流电动机在汽车上的应用。5.了解三相异步电动机的基本结构，理解工作原理，并熟悉铭牌数据的意义。6.了解三相异步电动机的起动、调速、反转和制动的方法。1.会检测汽车常见直流电动机并判断其性能好坏。2.能说出旋转磁场产生的原理。1.通过实践操作，让学生在参与中体验获得感，培养学生对待工作细节精益求精、细致严谨的态度，通过团队协作，培养学生的集体主义精神。2.通过了解我国电机技术的发展进程，树立民族自信，培养学生的责任感，激发学生勇于开拓的创新精神。知识目标能力目标育人目标电动机概述1、概念

从广义的角度看，电机是生产、传输、使用、变换电能的一种装置。2、电动机的分类（按电机的功能分）（1）发电机：机械能转换成电能。（2）电动机：电能转换成机械能。（3）特种电机：控制系统中的检测、执行元件，实现电信号的传递和转换功能。（4）变换机：实现电流、电压、频率、相位等电参数的改变，如变压器、变频机、移相器等。任务一直流电动机单元五电动机电动机概述任务一直流电动机单元五电动机一、直流电动机的结构

直流电动机主要由主磁极(定子)、电枢（转子）和空气隙3部分构成。任务一直流电动机单元五电动机一、直流电动机的结构1.定子

定子是电动机不动的部分，由主磁极、换向磁极、电刷、机座、端盖和轴承组成。（1）主磁极：磁极的作用是在电动机中产生磁场。（2）换向磁极：用于减小电刷与换向器之间的火花，由铁心和换向磁极绕组组成。（3）机座：用来固定主磁极、换向磁极和端盖的,由铸铁或铸钢制成。（4）电刷装置：将旋转的电枢绕组电路与静止的外部电路相连，把直流电流引入或将直流感应电动势引出。任务一直流电动机单元五电动机一、直流电动机的结构2.转子

直流电动机的转动部分称为转子，又称电枢。它由电枢铁芯、绕组、换向器等组成。（1）电枢铁心：用0.5mm厚的硅钢片叠压而成。（2）电枢绕组：主要作用是在磁场和电流的共同作用下产生电磁力，输出转矩。（3）换向器：由铜质换向片组成，外形为圆柱形，片与片之间用云母绝缘。在直流电动机中，换向器可将外加的直流电流变为电枢绕组中的交流电流。3.气隙：一般小型电机的气隙为0.5～5mm，大型电机为5～10mm左右。任务一直流电动机单元五电动机直流电动机的转子直流电动机的换向器二、直流电动机的工作原理

任务一直流电动机单元五电动机换向片的作用：使线圈中流过的电流是交流的，所以其产生的转矩方向保持不变。二、直流电动机的分类和铭牌

（一）直流电动机的分类

直流电动机的定子分可分为永磁式和励磁式。直流电机按励磁方式又可分为他励、并励、串励和复励四种。任务一直流电动机单元五电动机（a）他励（b）并励（c）串励（d）复励二、直流电动机的分类和铭牌

（二）直流电动机的铭牌数据1.型号：为了适应不同用途和不同工作环境，将电动机制成不同的系列，每种系列用各种型号表示。例1：型号Z4-280—11B，Z表示直流电动机，4表示4系列，280表示电机中心高（mm），“—”后面第一个1表示铁芯长度序号，第二个1表示前端盖序号（1表示短端盖，2表示长端盖），B表示有补偿绕组。例2：型号Z4-112/2-1，“/”后面第一个数字代表极数，第二个数字代表铁芯长度序号。2.额定功率PN(kW)：指电动机在额定运行情况下，转轴所允许输出的机械功率。3.励磁方式：指励磁绕组和电枢绕组的联接方式。任务一直流电动机单元五电动机二、直流电动机的分类和铭牌

（二）直流电动机的铭牌数据4.额定电压UN(V)：指电动机额定运行时，在定子绕组上所加的电压值。一般规定电动机的电压不应超过额定值。5.额定电流IN(A)：指电动机额定运行时，允许电机长期流出或流入的电流，是定子绕组上的电流值。。6.额定效率ηN：输出功率与输入功率之比，PN=UN·IN·ηN。7.额定转速nN(r/min)：在额定工作状态下电机的转速。8.温升：是指电动机的各个部件高出环境的温度。9.定额：是按照电动机允许使用时间长短的规定，分为连续、短时和断续三种。任务一直流电动机单元五电动机

任务一直流电动机单元五电动机四、直流电动机的控制

（二）直流电动机的制动1.能耗制动

能耗制动，就是在制动时让电枢绕组从电网中断开，并立即接到一个制动电阻上。

2.反接制动

反接制动，就是在电动机制动时，电枢电压反向接在电枢两端，使其与反电动势同向，在电枢中就会立即产生很大的反向电流与相反的制动转矩，从而使电动机迅速停车。3.回馈制动

在起重机下放重物或电动机车下坡等场合，电动机的转速可能超过理想空载转速，此时电枢的反电动势增高而大于电枢端电压，造成电枢电流的反向，使电动机进入发电状态运行，这时电动机将负载的动能转换成电能回送给电网，因此称为回馈制动。任务一直流电动机单元五电动机四、直流电动机的控制

（三）直流电动机的反转

要改变直流电动机的旋转方向，则必须改变电磁转矩的方向。由左手定则，电磁转矩的方向由磁通和电枢电流方向共同决定，只要其中任意一项改变方向，都能使电磁转矩反向，电动机反转。

（四）直流电动机的调速

通过人为的方法改变电动机的速度，称为调速。

以他励电动机为例，其调速方法有改变电枢电压、改变电枢回路电阻和改变主磁通等。任务一直流电动机单元五电动机五、步进电动机

步进电动机是一种控制电机，常作为数字控制系统中的执行元件1.步进电机的结构

步进电机也叫步进器，利用电磁学原理，将电能转换为机械能，是由缠绕在电机定子齿槽上的线圈驱动的。任务一直流电动机单元五电动机五、步进电动机2.步进电机工作原理步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。因此，步进电动机又称脉冲电动机。通过控制施加在电机线圈上的电脉冲顺序、频率和数量，可以实现对步进电机的转向、速度和旋转角度的控制。3.步进电机的分类步进电动机的结构形式和分类方法较多，一般按励磁方式分为磁阻式、永磁式和混磁式三种；按相数可分为单相、两相、三相和多相等形式。4.步进电动机在汽车上的应用步进电动机在汽车上有重要应用，如在发动机怠速控制中，步进电动机就是怠速控制阀的主要执行部件。任务一直流电动机单元五电动机六、直流电动机在汽车电路中的应用直流电动机在汽车上的应用非常广泛，除了车辆起动、行驶及控制所必须的直流电动机之外，在汽车辅助电气设备中也大量应用直流电动机。这些直流电动机的应用主要是为了完善汽车性能、体现汽车的豪华、舒适、安全与可靠。

比如汽车刮水器的作用是刮除挡风玻璃上的雨水、雪或灰尘，确保驾驶员有良好的视线；鼓风机用于促使车内冷气、暖气、除霜及通风的气流流动。电动车窗升降系统可以代替摇把式车窗；电动调节的后视镜，驾驶员只需操作开关便能将外面的后视镜调整到合适的位置；电动座椅调整系统可以为乘员提供乘坐的舒适性。此外在汽车门锁、电动天线、水箱冷却等系统中也有应用。任务一直流电动机单元五电动机一、三相异步电动机的结构三相异步电动机主要有两个基本组成部分，即定子和转子。

1.定子（1）机座：固定铁芯和定子绕组。（2）铁芯：电动机磁路部分。（3）定子绕组：异步电动机的电路部分。三相绕组共有六个出线端引出机壳外，接在机座的接线盒中。每相绕组的首末端用符号U1—U2、V1—V2、W1—W2标记，在接线形式上按电动机铭牌上的说明接成星形或三角形。任务二三相异步电动机单元五电动机二、旋转磁场1.旋转磁场的产生将对称三相交流电流通入在空间彼此相差120°的作星形联接的三组线圈。

任务二三相异步电动机单元五电动机iA=Imsin(

t)iB=Imsin(

t

120

)iC=Imsin(

t

120

)

t=0°

t=120°

t=60°

当空间彼此相差120°的三个相同线圈通入对称三相交流电，就能产生与电流有相同角速度的旋转磁场(即交流电变化一周，旋转磁场在空间也旋转一周)。

任务二三相异步电动机单元五电动机三、三相异步电动机的工作原理

1.三相异步电动机的工作原理旋转磁场以同步转速n0顺时针旋转，相当于磁场不动，转子绕组逆时针切割磁力线，在转子绕组中就会产生感应电流（右手定则）。此时，有电流的转子绕组在磁场中又会受到电磁力的作用（左手定则），上半部分所受磁场力向右，下半部分所受磁场力向左。这两个力对转子转轴形成电磁转矩，使转子沿旋转磁场的方向以转速n旋转。

任务二三相异步电动机单元五电动机

任务二三相异步电动机单元五电动机四、三相异步电动机的分类和铭牌1.型号

2.额定值（1）额定功率P：额定负载运行时，轴上的输出功率，单位W、kW。（2）额定电压U：额定运行时，定子绕组所加的线电压，单位V。（3）额定电流I：额定状态下,定子绕组允许长期通过的线电流。（4）额定频率f：我国的电网频率为50Hz。（5）额定转速n：额定状态下,转子的转速，单位r/min。3.绝缘等级：电动机所用绝缘材料的等级。4.接法：定子三相绕组的接法，根据额定电压接成星型（Y）或三角形(∆）。5.工作方式：指电动机的运转状态，分为连续、短时、断续周期工作制。

任务二三相异步电动机单元五电动机异步电动机机座长度代号（L：长机座；M：中机座；S：短机座）Y132M—4机座中心高极数三相异步电动机型号Y132M—4功率7.5KW频率50HZ电压380V电流15.4A接法

∆转速1440r/min绝缘等级B工作方式

连续

年

月

日

编号

XX电机厂

四、三相异步电动机的控制

（一）三相异步电动机的启动1.直接启动（全压启动）

在额定电压下启动,Ist=(4～7)IN，过大的启动电流会在线路上造成较大的电压降，影响供电线路上其他设备的正常工作。且当启动频繁时，会使电动机过热，影响使用寿命。只有二、三十千瓦以下的异步电动机采用全压启动。2.降压启动

任务一直流电动机单元五电动机（1）串电阻降压启动：电动机启动时将电阻串联在定子绕组与电源之间。（2）Y-Δ换接启动：电动机启动时把定子绕组连成Y，等到转速接近额定值时再换接成Δ。（3）自耦降压启动：利用三相自耦变压器将电动机在启动过程中的端电压降低。

任务一直流电动机单元五电动机四、三相异步电动机的控制

（三）三相异步电动机的反转

异步电动机的转向与旋转磁场的方向一致，而旋转磁场的方向取决于三相电源的相序。所以，只要将三根相线中任意两根对调即可使电动机反转。

任务一直流电动机单元五电动机四