電機及其應用

1、精品電動機及其應用第1章電動機的種類頁碼1.1 電動機的種類11.2 感應電動機的定位21.3 感應電動機的種類3第2章電動機銘牌的含義52.1 頻率62.2 交流電流和電壓62.3 功率因數(shù)和電壓、電流的關系82.4 三相交流82.5 關于輸出功率、輸入功率、功率因數(shù)、效率122.6 轉(zhuǎn)速和極數(shù)、轉(zhuǎn)差率142.7 額定值、溫度上升、絕緣的類別152.8 轉(zhuǎn)矩162.9 二次電壓和二次電流182.10 起動階段192.11 軸承202.12 電刷20感謝下載載精品2.13 復習問題21第3章感應電動機為什么會轉(zhuǎn)動223.1 導線切割磁場會感應電壓223.2 磁場內(nèi)的導體中有電流通過時導體會受力

2、223.3 轉(zhuǎn)動磁鐵時銅板跟著轉(zhuǎn)動233.4 鼠籠型轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)243.5 3相交流的旋轉(zhuǎn)磁場253.6 2相交流的旋轉(zhuǎn)磁場273.7 單相電動機的旋轉(zhuǎn)28第4章感應電動機的結(jié)構(gòu)294.1 感應電機的結(jié)構(gòu)294.2 定子鐵心294.3 定子繞組314.4 定子框架和托架（bracket）344.5 轉(zhuǎn)子鐵心354.6 鼠籠型轉(zhuǎn)子的繞組364.7 繞組型轉(zhuǎn)子的繞組374.8 保護和冷卻的方法37感謝下載載精品第5章感應電動機的啟動方法頁碼5.1 鼠籠型電動機的起動思路395.2 全電壓起動395.3 星形-三角形啟動395.4 電抗器啟動405.5 補償器啟動和 Kondorfer 啟動5.6 一

3、次電阻啟動及 Kuza啟動（三相中只有一相裝入電阻或電抗的啟動方式）425.7 繞組型感應電動機的啟動425.8 單相感應電動機的啟動方法43第6章單相感應電動機的設計6.1 轉(zhuǎn)子直徑和轉(zhuǎn)子鐵心長度486.2 每極磁通量的確定496.3 定子繞組尺寸496.4 定子卷繞次數(shù)506.5 繞組系數(shù)506.6 定子槽526.7 定子鐵心的確定526.8 氣隙526.9 氣隙的平均磁密536.10 轉(zhuǎn)子繞組和槽數(shù)546.11 轉(zhuǎn)子鐵心的確定55感謝下載載精品6.12 定子繞組的電阻556.13 轉(zhuǎn)子導體的電阻566.14 漏抗576.15 重繞設計58附：用于壓縮機的電動機設計表61感謝下載載精品第1

4、章電動機的種類1.1 電動機的種類按電流區(qū)分有直流和交流。電動機相應做如下分類。直流電動機 施加直流電而產(chǎn)生動力輸出的電動機交流電動機施加交流電而產(chǎn)生動力輸出的電動機因為直流電動機是靠輸入直流電而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的，一般采用整流子和電刷的方式（來實現(xiàn)）。最近因為能得到較高的效率，所以在空調(diào)電機中，沒有使用霍爾器件位置檢測器等感應裝置，而實際上使用無刷直流電機方式。交流電動機根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)，可以按如下分類：同步電動機磁鐵（永磁鐵或電磁鐵等）受旋轉(zhuǎn)磁場牽引而與旋轉(zhuǎn)磁場一起按同樣的速度轉(zhuǎn)動。感應電動機從一次繞組感應到二次繞組的電流和旋轉(zhuǎn)磁場的相互作用，使電動機按慢于旋轉(zhuǎn)磁場的速度轉(zhuǎn)動。交流整流子機是交流電動

5、機，有整流子和電刷。同步電機5定于fit心精品感謝下載載精品1.2 感應電動機的定位1感應電動機的特長感應電動機的特長大體有以下兩點：(1)結(jié)構(gòu)簡單特別是三相鼠籠型感應電動機如圖1.2所示，由轉(zhuǎn)動部分也就是轉(zhuǎn)子及支撐轉(zhuǎn)子的定子組成，在轉(zhuǎn)子的鐵芯上安裝有短路的裸導體，定子和轉(zhuǎn)子間沒有電氣上的連接。圖1.3顯示了其構(gòu)造。 /殂地子(心定子)卷腺集電環(huán)£ > 電刷 牙畫照力L圖1.3 同步電機直流電動機如圖1.4所示，舉流子和電刷。，小/ 勵磁繞組弓滬?子是主電路部分，不但繞有帶絕緣的繞組，而且有整圖1.2 鼠籠形感應電動機同步電動機中，一般，為了制造在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生電磁鐵作用的勵磁繞組

6、，在鐵心上繞有被絕緣的繞組，為了使電流形成回路，需要有集電環(huán)和電刷。感謝下載載精品勵磁繞組purlin 廓即 叫回就橙子(畫苑子)卷首0匹圖1.4 直流電動機意思是說它價格如上所示，之所以說鼠籠形感應電動機的結(jié)構(gòu)較其他電動機簡單, 便宜、堅固耐用、以及損壞消耗的零件少。因此使用方便，無須保養(yǎng)。(2)特性穩(wěn)定將供電所供給的電壓直接施加到定子的三相繞組上后，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力從而旋轉(zhuǎn)，并以穩(wěn)定的速度持續(xù)旋轉(zhuǎn)。即使負荷加重，速度也只變化幾個百分點。這個特點極有利于電機用在泵、鼓風機、壓縮機等上面。因為具有該特長，三相鼠籠形感應電動機得到廣泛應用。并且一般用的電動機，從0.2Kw到37Kw ,都作為標

7、準品而批量生產(chǎn)，尺寸和特性都有標準規(guī)定。2感應電動機的缺點三相鼠籠形感應電動機具有以下缺點：(1)電動機自身不可以改變轉(zhuǎn)速。(2)一般情況下，頻率為50Hz時轉(zhuǎn)速為3000rpm、頻率為60Hz時轉(zhuǎn)速為3600rpm , 在此之上的轉(zhuǎn)速單靠電機本身不能達到。但隨著可控硅等半導體裝置的進步和普及，改變施加到電機上的頻率和電壓變得容易，感謝下載載精品該問題正在逐步解決。1.3 感應電動機的種類感應電動機也有各種類別，根據(jù)轉(zhuǎn)子的構(gòu)造、電源，可以大體劃分如下。1根據(jù)轉(zhuǎn)子構(gòu)造劃分(鼠籠形和繞組形)(1)鼠籠形感應電機上一節(jié)也說到，因為裝在軸上的鐵芯上安裝有短路的裸導體，跟定子側(cè)的電線沒有連 接，結(jié)構(gòu)上非

8、常簡單。導體上采用的是銅，小型電動機上，用鑄鋁來將導體和短路環(huán)壓鑄為 一體的方法得到廣泛的應用。(a)銅導體(b)鋁壓鑄導體1:二次導體2:短路環(huán) 3:通風翼片圖1.5鼠籠形轉(zhuǎn)子(2)繞組形感應電機比起鼠籠形電機，繞組形電機的轉(zhuǎn)子上要繞上繞組，還要通過集電環(huán)、電刷來連接到外部的電阻器等，構(gòu)造比較復雜，操作也比較麻煩。優(yōu)點是啟動特性優(yōu)良，可以承受重負荷啟動，也可以調(diào)整速度。感謝下載載精品C DA :集電環(huán)B:通風翼片C:扎線D:鐵心圖1.6繞組形轉(zhuǎn)子2根據(jù)單相和三相電源的劃分提供給家庭的電力是由兩根線組成的單相電源。(參照圖1.7 (a)與此相對，提供給工廠等作為動力使用的電力是由三根線組成的三

9、相電源。(參照圖IM 是感應電動機(InductionMotor)的符號圖1.7單相和三相學相三相(1)單相感應電動機感謝下載載精品主要用于家庭用電氣用品，也會用于小工廠的動力。輸出功率多數(shù)從幾瓦到幾百 瓦不等。（2）三相感應電動機因為一般的企事業(yè)單位的動力幾乎都來自三相配線，所以要使用三相電動機。輸 出功率從幾百瓦到幾千瓦不等。3根據(jù)低壓和高壓電源劃分三相配線有低壓和高壓區(qū)分。我國的低壓采用200V 或400V ,高壓采用 3,000V 或6,000V。低壓電動機和高壓電動機的名緣方式有很大差異。200V用的低壓電動機在 55KW程度以下，400V用的低壓電動機在 200KW程度以下，高壓電

10、動機有 45KW程度以上的。表1.1顯示了其分類。表1.1 感應電動機的種類低壓、高壓的區(qū)別電壓（V）一制造的電機的額定輸出功率與頻率的關系單相（鼠籠形）低壓1000.75KW以下50、60Hz者B是按100V 制造2000.4 0.75KW50、60Hz都是按200V 制造三相（鼠籠形）低壓20055KW以下50、60Hz 多數(shù)都是按200V制造感謝下載載精品（繞組形）400200KW以下50Hz 按 400V ,60Hz多數(shù)按440V制造。高壓6,00045KW以上50Hz 按 3000V ,60Hz多數(shù)按3300V 制造6,00045KW以上50Hz 按 6000V ,60Hz多數(shù)按66

11、00V 制造第2章 電動機銘牌的含義電動機如圖2.1所示，肯定會安裝上銘牌。并且，銘牌上寫有電機的特性、使用方法等 所有內(nèi)容，記載的每一個數(shù)字和文字都包含著重要的內(nèi)容。但是，銘牌如圖2.2所示，只占很小的空間，所以內(nèi)容簡潔，為便于理解，需要先知道 一些用語等的意思。本章以銘牌記載事項為中心，對決定電機性能的各種變量和用語進行說明。圖2.1電機的銘牌感謝下載載精品仔金方：隧7kWTFM-/HLITTLE KINGPHA5L MDlMTIC*Tf畤:w "定?茁"一rj；除逝手滑廣七里速有淳)色'號(L力一虺列圖2.2銘牌的例子2.1 頻率供電所供給我們的電力都是交流的

12、。這種交流的說法是相對于直流而言的。直流如圖2.3 (a)所示，跟時間無關并保持一定大小。但交流如圖 2.3 (b)那樣，大小和方向隨時間而有規(guī)律地變化。各個點相對于時間的值稱作瞬時值。例如，如圖(b)所示，時間t1的瞬時值是v1V。并且，所有瞬時值中最大的值稱為最大值。(a)直壓(b)交流位壓+ I I 曜正G大含冬弧度； 廿彳夕山：循環(huán)、周期圖2.3直流電壓和交流電壓感謝下載載精品圖中，如時間tp秒之間交流的變化，交流從產(chǎn)生變化到回歸到初始狀態(tài)為一個循環(huán)，或稱一個周期?；蛘?，1秒鐘的交流變化周期數(shù)稱為頻率，用赫茲（ Hertz符號記為Hz）作為單位。在日本，中部地區(qū)的中央部以西地區(qū)使用60

13、Hz ,中央部以東地區(qū)使用 50Hz ,所以選用電動機時要好好確認銘牌上所寫的頻率。另外，一般電機制造時就考慮到了50Hz和60Hz是通用的。圖2.2就是其中一例，分兩種頻率標明下述各變量。像這樣，銘牌上記載的電動 機能使用的交流頻率稱為額定頻率。2.2 交流電流和電壓1交流電流電流的單位用安培（符號是 A）表示。交流如圖2.4所示，電流的大小和流向按正弦波狀變化。這樣表示交流電流大小的方法可以用最大值Im表示，但其效果與同等大小的直流電流不同。因此，通入交流電流時產(chǎn)生的熱量與同樣電阻下通入直流電流1A所產(chǎn)生的熱量相等時，該交流電流定為1A。這樣，因為產(chǎn)生的熱量為I2R,所以交流的情況下就是變

14、化的電流其各瞬時值的平方的平均值，該值稱為有效值。因此，電流的有效值為I的話，如下式所示。（參照圖2.4）ita內(nèi)大美大版T夷就僮/=力一”抄雷流G大衣：電壓的大?。换《?；廿彳夕山：循環(huán)、周期圖2.4 交流電流感謝下載載精品感應電動機的銘牌上記載的額定電流是基于額定電壓、額定頻率，在銘牌上記載的輸出功率（額定輸出功率）下使用時通入的電流值。2交流電壓電壓的單位用伏特（符號為V）表示。直流時如圖2.3（a）所示，電壓值總是保持恒定。因此，電壓的大小如該圖（a）所示用Vd表示就可以了。交流時，如該圖（b）所示，呈正弦波狀變化。因此，交流電壓的值跟交流電流一樣用瞬時電壓最大值 Vm的1/中的值來表示

15、，這個稱為電壓的實用值。電流及電壓的瞬時值算式現(xiàn)用算式表示電流隨時間的變化。時間t時交流電流的瞬時值為i的話，可用下式表示。i = Im sin 3 = Ie 5ina>t =m sin 2 ft （A）（M2）上式中，。是將交流的1周期tp （50Hz時為1/50秒，60Hz時為1/60秒）看作1次旋轉(zhuǎn)，當作2兀時的時間軸長度值，稱為電角度，單位用弧度 （rad）表示。3稱為電角度速度，單位用弧度每秒（ rad/s ）表示，f為頻率（Hz）, t為時間（s）, Im為電流的最大值（A）。并且，。、3、t之間有如下關系。感謝下載載精品8 - St = 2ft （rad）（2.3）交流電壓

16、的瞬時值用算式來表示的話： =丫口 虱ng 二 Vfl = ¥白訊 2ft （V）（工2在此，U :時間t時電壓的瞬時值（V）,。：電角度（rad ）1.1 :電角度速度（rad/s ）t :時間（s）Vm ：電壓的最大值（V）f ：頻率（Hz）2.3 功率因數(shù)和電壓、電流的關系對電動機施加圖2.3 （b）所示的交流電壓后，通入如圖 2.4所示的電流，電壓和電流的關系是如何呢，如圖 2.5所示，頻率相同，但電流的變化比電壓的變化稍遲一些。這個延遲的電角度（）稱為功率因數(shù)角度， cos（）稱為功率因數(shù)。完全沒有這種延遲時（）= 0, cos （f）= 1 （cos0=1 ）。并且，電壓

17、和電流只要偏位 90 °也就是卅2時，4=兀/2 , cos（j）=0 （cos兀/2 = 0）。一般功率因數(shù)角度越小，而且功率因數(shù)越接近1越好。原因?qū)⒃诤笪闹v述。算式（2.4）中，交流電壓u表示為u m Y. sin 2府fl （V）（2 5）那么，延遲功率因數(shù) cos。的交流電流i就表示為I In 導q 印感謝下載載精品圖2.5 功率因數(shù)和電壓、電流的關系2.4 三相交流1三相的電壓和電流像家庭配線那樣由兩條配線提供的交流電力稱為單相。與此相對，有一種有三個單相交流的，其最大值和頻率是相等的，交變的時間各相隔一個周期的1/3 ,也就是用電角度表示的話為各相隔2/3兀的組合稱為三相

18、交流。其概貌如圖2.6所示。-W t國三相交流因為是通入三個單相，所以本應需要2X3= 6根電線，但通入各相的其中一根電線的感謝下載載精品電流的各瞬間瞬間的值正負相加后總為0,所以6根線中的3根線可以省略。也就是說，3相交流可以用3根線配送，非常經(jīng)濟的同時，3相交流通入3相繞組時可 形成旋轉(zhuǎn)磁場，從而可簡單地使電動機旋轉(zhuǎn)。這就是現(xiàn)在的配送電線里使用三相交流的原因。三相交流的電壓及電流瞬時值的算式三相交流的相電壓及相電流相互錯位2兀/3 (rad ),也就是120度，所以U相電壓的瞬時值為uu, V相電壓的瞬時值為 w, W相電壓的瞬時值為u w的話，u - Va sin Zirtt1u v t

19、 Vi sin(2jift -q 7)廿V。sinCZjrft = 4»/3)下面，各相電流的瞬時值為iu、iv、iw,功率因數(shù)角度為4的話，可得下式：i u * Ii sin £jzft f y = L sinttff ft = 2«/3 - ©)(2.8)1- li sin(2ff ft * 4x/3 * 步)2線間電壓和相電壓、線電流和相電流如圖2.7所示，因為三相電流是用三根線配送的， 所以其電壓用線和線之間的電壓， 也 就是圖中uuv、ww、uwu來表示。然后，該電壓稱為線間電壓，與此相對，uu、uv、uw稱為相電壓。感謝下載載精品g為甌 PT

20、O®I.*L流經(jīng)該處的電流之和為0,省略圖2.7三相配線線間電壓和相電壓的關系如圖2.8所示，電壓大小方面，線間電壓是相電壓的73倍，相位方面，uuv比uu前30 ° ,uvw比 w前30 ° ,uwu比uw前30 ° 。我國的三相交流的配線在低壓方面，線間電壓的實用值為200V或400V。此時的相電壓為各自的 200/ 梅=115.5 (V),或 400/ 73=231 (V)。并且，高壓方面，線間電壓的實用值為3,000V或6,000V 。三相交流的電流用流經(jīng)各條線的電流，也就是圖2.7的iu、iv、iw表示較為方便，這稱為線電流。感謝下載載精品圖2

21、.8 相電壓和線間電壓三相電動機的銘牌上所寫的電壓是使用該電動機的三相交流的線間電壓實用值。同樣， 電流是額定狀態(tài)下通入的線電流實用值。正常狀態(tài)下，各線間都是一樣大小的電壓，并且各條線都是通入同樣大小的電流。圖2.2的銘牌例中，頻率 50Hz時額定電壓為 200V ,頻率60Hz時標記了額定電壓 200V及 220V兩種。這是由于現(xiàn)在低壓配線在50Hz地區(qū)和60Hz地區(qū)的配電電壓原則上都是200V ,60Hz地區(qū)的某些地方是 220V的緣故，這表明一般用電動機是制作成在哪個地區(qū)都能使用的。另外，本是用于 50Hz、200V的感應電動機具有在 60Hz、220時，在同樣的條件下也能使用的特性（原

22、因?qū)⒃诤笪恼撌觯?，這也是銘牌上添加了60Hz、220V的理由之一。高壓電動機有些是有 50Hz 3,000V、60Hz 3,300V 雙重額定值的，也是由于那樣的原因。表2.1顯示了這些特性的一個例子。感謝下載載出力 (kW)低E 200V1 0,2 0.4 0.7S 1.5 2.2 3t7 5.5 -511 .15 18.5 2230、1374555i裴-2.1 (a)低壓防滴保護型鼠籠形感應電動機的特性氤荷 三速度產(chǎn)I勸率j力率攝數(shù)定格甯流始財®流。先負荷含荷(r pm,1 4W_ ./1%)C05八%)皿60 Hz50 Hz60 H;|5OH2J6OH250 Hz160 Hz5

23、0 Hz460Hz1 4139016701.聿3 1+1?5.95.666.01 71.063.5的.54141016902.2：a 1.95950.073.577.070,077.(1420I 1700353.2413+016,079.5S1.576.082. 0414201700民代5.99乳53L083.084.0arc86 0414201700&, 178. 5®49.542 5&4* 5g。82. 0牝011420171014.914.082,570.586.085.5S3.588 0145。173D21.620.5110.093.088.083.083.5

24、83 04U50173028.627.514012589.088.585.0gg 04145017304L539.6210186mo90.085.0&9.041450173056.353.7 ；29826090.590,585. 08g. 04U5017456g.466.3 :謂。31090.39&5g0B9.。41460175082.178.8,【3539091.090,505.08$. 0414601750 111106戶5601809L 591,585.069.541460I75Q 13230£50 (5009L591.586,0ES. 54114601750

25、163 J.581000 :9。91.592.0&7489.5_4 !_1470 1750 卜98321Z79 J10492.092,587,0 8S.5精品(b)低壓防滴保護型鼠籠形感應電動機的特性出A CkW)亞數(shù)全食荷 回鞋速度燒 率力 率定格霍流始勤霜波18%食荷1如汨力荷8 卬(完)(rpm)1/A)h w黑狗50 Hi60 Hz50 HiSO Ha50 He60 Hz50 Hz60 Hz5OHz60 Hz低比 4MV (50 Hi)75M669709701X701170135 q -163121*4674083070C770go9191 ,92時87440 V1106970

26、117Q204183970 |910919285(&OHz)J32697511752312101010560船93 I83J16069751175 127925013001240_1黃j93 1JLi88(c)高壓防滴保護型鼠籠形感應電動機的特性(僅 6極，達到160kW )L 、 ._-出力 CkWJ血嗝3度蟲流財鄴1力阜定將可質(zhì)18郭E而1曄知？rpmI。A (AJ彳%9期F版)DHi螃 965 箍 S75 咯鈍H工116511651165 工廟1173 】1茄|5QWf囹SOHt60 H:SCHt160 Hz150 He60117靄a ix>ov (30Hz) 33OQV

27、(CO Hz)35IS 90 no 1鴕 iw認T 維323 057 B33 d40.4 1L3 2 IS 3 20.6 25.0 30. C 3氏4?1攜射121155IBS ?4F載建U5 13£H7 177 iL91如5 92 器 期S2 |靠 92 般 羹 92 927B73 ai81828279 州B2 82 黑 &32.5 關于輸出功率、輸入功率、功精品率因數(shù)、效率1輸出功率銘牌上以瓦特（W）或千瓦（KW）的單位表示電動機軸可產(chǎn)生的動力多少，也就是輸 出功率。輸出功率表示單位時間內(nèi)電動機可做功的量，1W為1秒鐘內(nèi)可做功1 焦耳（J） =1 （N m） =1/9.8

28、 K Kgf.m ）換句話說，如果有1W的電動機，它有能力在對抗 1牛（N）的力的同時，以每秒 1m 的比例使物體持續(xù)運動。在額定電壓及額定頻率下，能發(fā)揮最好特性地進行運轉(zhuǎn)的輸出功率 稱為額定輸出功率，其時的負荷狀態(tài)為全負荷，空轉(zhuǎn)為無負荷，超出額定輸出功率的稱為過 負荷。2輸入功率和功率因數(shù)電動機從軸產(chǎn)生一定輸出功率運轉(zhuǎn)時，跟其機械能相當?shù)碾娔懿粩噍斎攵俗?。也就是輸入電力。這稱為輸入功率。輸入功率的單位跟輸出功率一樣都是用（ W）或（KW）表示。額定輸出功率下運轉(zhuǎn)時的輸入功率的大小可從銘牌標記的數(shù)值中推測出來。電力是電壓和電流的乘積。直流電動機銘牌上記載的額定電壓（V）和額定電流（A）的乘積就

29、是額定運轉(zhuǎn)時的輸入功率（W）。但交流電動機的輸入功率不能只這樣算，還要再乘以一個功率因數(shù)。單相電動機額定時的輸入功率如下式所示：F i * V I cos。 （I）（2 9）在此，V:額定電壓（V）I:額定電流（A）感謝下載載精品cos 4 ：額定電流時的功率因數(shù)（功率單位值）三相交流電動機的輸入功率是根據(jù)相電壓和相電流求出的單相電力的3倍，電壓用線間電壓，電流用線電流表示，所以輸入功率Pi的關系式如下。Pi 3 V由中 c<m . .3 V cos 中（I）（2,1Q）在此，V6：相電壓（V）V:線間電壓（V）I也相電流（A）I:線電流（A）如上所示，交流的情況下，VI或者3VI不是全

30、部成為有效電力，VI cos （j）或者3VI cos。成為有效電力。這正像圖2.9所示的那樣，本希望高爾夫球筆直飛向目標的，但卻飛偏了。有勃布發(fā)發(fā)射位置高爾夫球/力螺效分或弱。工M加7圖2.9 有效成分和無效成分該直角三角形的各成分分別如下稱呼：感謝下載載精品Fh/TWcos*冊力（有嵬T0力）S = VI 二工ccs中。=/3人濟中篇勁俺力皮相重力有勁分甯流,黑勁分就流富旅皮相雷:力：表觀電力并且，各個量之間存在以下關系:£二1/為、1=土川+ %* J功率因數(shù)越好，越可以以更少的電流來傳遞更多的電力。3效率并非所有的輸入功率 3V Icos 6都轉(zhuǎn)換成輸出功率，如圖2.10所示

31、，輸入功率的一部分成為電動機中的損失，被消耗掉，其余的作為輸出功率被輸出。圖2.10 輸入功率、輸出功率和損失也就是說，輸出功率 P0是(2.13)P0 - P i 一 W 工產(chǎn) P j在此，Pi是輸入功率， W是損失，刀是效率。效率用輸出功率和輸入功率的比值來表示。也就是說，效率P是感謝下載載精品(2.14 )邛=P0 / P i （功率單位值）并且，損失是電動機運轉(zhuǎn)時變熱的原因。2.6 轉(zhuǎn)速和極數(shù)、轉(zhuǎn)差率銘牌上標有電動機在額定電壓、額定頻率下產(chǎn)生額定輸出功率運轉(zhuǎn)時，每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)（這稱為額定轉(zhuǎn)速）（rpm ）的概略值。該轉(zhuǎn)速與電動機的極數(shù)有密切的關系。電動機內(nèi)部形成若干個磁極。如圖2.11

32、（a）所示，間隙面上形成 N、S 一對磁極的為2極，如該圖（b）所示，形成兩對磁極的稱為4極，同樣地，該圖（c）的為6極?；仃?.即定于 2 S(b) 4 ®k) 6 fig0 2*11 S K3相繞組里通入3相交流后，根據(jù)不同的極數(shù)形成如圖所示的磁極，它隨著電流的交變而旋轉(zhuǎn)。這樣，繞組停止了，但只有磁極在旋轉(zhuǎn)的稱為旋轉(zhuǎn)磁場。該旋轉(zhuǎn)磁場的速度是每半個周期移向下一極的，所以同步速度ns如下式表示:ns 三 120 f/P（rpi）（2 i5）在此，f :頻率（Hz ）, P:極數(shù)感應電動機在無負荷的狀態(tài)下轉(zhuǎn)子以跟ns同樣的速度轉(zhuǎn)動，施加負荷后轉(zhuǎn)速會慢幾個百分點。這稱為轉(zhuǎn)差率。以圖 2

33、.2的銘牌為例，p=4、f=50 （Hz）,所以同步速度ns根據(jù) 算式（2.15）, ns=120 X50/4=1,500（rpm ）,因為額定轉(zhuǎn)速 nr 為 1,420rpm ,所以轉(zhuǎn)差率sr為感謝下載載精品3 r = (n B - n r )/n s Q500 - L420) /?,500 0.053(& 16)也就是5.3%。這樣，無論是否施加負荷， 速度變化都不大， 也就是所謂的定速電動機, 這是感應電動機的一大魅力。2.7 額定值、溫度上升、絕緣的類別1額定值對電動機保證的使用限度稱為額定值，在規(guī)定輸出功率使用限度的同時，指定電壓、頻率等。上文已說過，這些分別稱為額定輸出功率

34、、額定電壓、額定頻率等。這些使用限度的保證是根據(jù)電動機廠家設計、制作，然后在出貨前通過試驗來確立的，決定使用限度的主要原因是因為電動機溫度上升。2溫度上升電動機運轉(zhuǎn)時，因為內(nèi)部產(chǎn)生損失，所以溫度上升，上升的方式如下。首先，運轉(zhuǎn)前電動機的溫度跟周圍空氣的溫度一樣。但是，運轉(zhuǎn)開始，施加一定的負荷后，溫度開始逐漸上升，不久發(fā)熱和散熱取得平衡，幾小時后達到恒定溫度。電動機的溫度和周圍溫度的差異稱為溫度上升。該狀態(tài)如圖2.12所示，溫度變化如圖圖2.12溫度上升感謝下載載精品3絕緣的類別電動機在運轉(zhuǎn)中某種程度變熱是理所當然的，并且從干燥的角度來看，保持適當溫度可以說更適宜。但是，升溫過高的話會加速絕緣物

35、的惡化、造成損傷、損壞軸承，所以會根 據(jù)使用的絕緣物的類別來規(guī)定溫度上升的限度。用于電動機的絕緣根據(jù)其允許最高溫度如表2.2分類。這些各級別的絕緣在表中所示的溫度范圍內(nèi)不得引起絕緣惡化，不能妨礙使用。表2.2 絕緣的類別絕緣的種類允許最高溫度（C）絕緣材料的例子A105木棉、絲綢、紙、聚乙烯醇縮甲醛E120聚酯系的涂層材料和薄膜等，縮甲醛的一部分也有使用B130云母、玻璃纖維等與普通的粘結(jié)材一起使用的物質(zhì)。聚酯系的涂層材料也在此范圍以內(nèi)。F155云母、玻璃纖維等與耐熱粘結(jié)材一起使用的物質(zhì)。下述H種的涂層材料、薄膜、紙及聚酯亞胺涂層材料等也有使用。H180云母、玻璃纖維等跟硅樹脂， 或是與硅樹脂

36、同等以上硅樹脂的粘結(jié)材一起使用的物質(zhì)。聚酰胺涂層材、薄膜、聚酰胺紙等也有使用。當然，上述各種絕緣材料的溫度上升限度各有差異，即使是同一個電動機，譬如繞組感謝下載載精品和集電環(huán)的限度值也不一樣。下面匯總了JEC標準里規(guī)定的溫度上升限度，如表 2.3所示。表2.3 溫度上升限度（C）電動機的部分A種絕緣E種絕緣B種絕緣F種絕緣H種絕緣溫電溫電溫電溫電溫電度阻度阻度阻度阻度阻計法計法計法計法計法法法法法法定子繞組*50*65*70*85*105607580100125定子鐵心607580100125鼠籠形轉(zhuǎn)子導體無機械方面的妨礙，并且不會對附近絕緣物造成損傷的溫度。轉(zhuǎn)子鐵心繞組形轉(zhuǎn)子繞組*50*65

37、*70*85*105607580100125轉(zhuǎn)子鐵心607580100125集電環(huán)60708090一100電刷及電無機械方面的妨礙，并且不會對附近絕緣物造成損傷的溫度。刷保持器感謝下載載精品軸承（自冷式）測試表面時 40 C ,將溫度計兀件埋入金屬時測試為45 Co使用耐熱性良好的潤滑劑時，表面測試溫度為55 。但使用水冷式軸承或特殊耐熱潤滑劑時，按當事者間的協(xié)定。*全密封型制定的溫度上升限度比該值高5C。4使用和額定的種類開始運轉(zhuǎn)數(shù)小時后，如圖2.12所示，溫度上升趨于穩(wěn)定。此后無論運轉(zhuǎn)多久都是安全的。這樣，可連續(xù)使用的額定稱為連續(xù)額定。銘牌額定值一欄里寫有“連續(xù)”或“ continuous

38、 ”，略稱“ cont ”的就是指這個意思。圖2.2就是它然后，溫度到達恒定之前的某段短時間內(nèi)可以使用的額定稱為短時間額定。此時，銘牌額定值一欄里就會寫 10分鐘、30分鐘、60分鐘、90分鐘等。并且，使用方法有反復轉(zhuǎn)動-停止，也有在一直運行的狀態(tài)下，反復施加負荷-使負荷為0?？梢詫嵭性撌褂梅椒ǖ念~定稱為反復額定。反復額定的銘牌上寫有施加負荷 的時間和反復一周期的比率（稱為負荷時間率），標為15%ED、25%ED、40%ED、60 %ED。圖2.15的銘牌是其中一例。2.8 轉(zhuǎn)矩1轉(zhuǎn)矩電動機使其軸轉(zhuǎn)動的力為轉(zhuǎn)矩（也稱旋轉(zhuǎn)力）。如圖2.13所示，電動機軸上安上支桿，其端部放上秤，給電動機施加電壓

39、后，秤就受力。此時固定電動機軸和支桿，不讓 電動機轉(zhuǎn)動的話，這個力就是將要啟動的力，將軸和支桿緩慢咬合，軸跟支桿的安裝部感謝下載載精品邊摩擦邊轉(zhuǎn)動的話，這個力就是轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的運轉(zhuǎn)力。圖2.13 轉(zhuǎn)矩的測定?米(N?(217)1 (m )n/60 圈,轉(zhuǎn)矩的單位用重量單位表示就是千克？米(kgf? m),用SI單位表示就是牛m)。1 N ? m的轉(zhuǎn)矩就是圖2.13中，r=1(m)時施加1N力的轉(zhuǎn)矩。1Kgf ? m的轉(zhuǎn)矩就是r=1(m)時施加1 Kgf力的轉(zhuǎn)矩。= 9. 8 («.并且，2轉(zhuǎn)矩的求法轉(zhuǎn)矩的值可以通過輸出功率和轉(zhuǎn)速簡單求出?，F(xiàn)在，電動機的軸一邊產(chǎn)生 T (N? m)的

40、轉(zhuǎn)矩一邊轉(zhuǎn)一圈后，支桿長度為的部位在半徑為 1 (m)的圓周上以T(N)的力移動了 2兀><1 (m)。也就是做了 2兀燈(J)的功。電動機如果持續(xù)1分鐘轉(zhuǎn)n圈的話，1秒轉(zhuǎn)那么1秒鐘的功=輸出功率 P0就如下式所示。(2 星/6 0) * Tn =& 1047 Tn (r)18)感謝下載載精品3額定轉(zhuǎn)矩的求法額定輸出功率為 P0r (W),額定轉(zhuǎn)速為nr (rpm )的話，電動機的額定轉(zhuǎn)矩 Tr就 為Tr *KM而 r)(N-o)(219)并且，用Kg? m的單位表示的轉(zhuǎn)矩。r就為T4 POr/8 027 nr)峋,)(2 幽4啟動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩選定負荷方面適當電動機等的時

41、候，電動機轉(zhuǎn)矩是必須好好考慮的重要特性，除了上述額定轉(zhuǎn)矩，也必須注意啟動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩。啟動轉(zhuǎn)矩是停止時的電動機開啟后開始轉(zhuǎn)動瞬間電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，如果電動機被大于該轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩抑制的話，電動機不能轉(zhuǎn)動。并且，電動機存在這樣的限度：如果施加更大的轉(zhuǎn)矩，電動機不能在接近于額定轉(zhuǎn)速的正常轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)。這就是最大轉(zhuǎn)矩，感應電動機在運轉(zhuǎn)過程中，如果施加的轉(zhuǎn)矩大于該轉(zhuǎn)矩的話，會進入不穩(wěn)定區(qū)域而停止，所以也叫停止轉(zhuǎn)矩。5轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)差率的關系電動機的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)差率的關系一般如圖2.14所示。圖中分別顯示了額定轉(zhuǎn)矩、啟動轉(zhuǎn)矩、停止轉(zhuǎn)矩。感謝下載載精品十7 4 1圖2.14轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)差率（轉(zhuǎn)速率）的關系i 打葭口以上$行

42、力&i回仁遑慶郎，注：卜兒夕：轉(zhuǎn)矩；定格卜兒夕：額定轉(zhuǎn)矩;：轉(zhuǎn)差率；回乾速度率：轉(zhuǎn)速率另外，轉(zhuǎn)速0相當于轉(zhuǎn)差率i時，因為轉(zhuǎn)差率0跟同步速度相等，所以轉(zhuǎn)速跟同步 速度的比為轉(zhuǎn)速率（=n/ns ）的話，轉(zhuǎn)差率s和轉(zhuǎn)速率（nyuu ）的關系為 ifre. 21）圖2.14的橫軸就表示了這種關系。2.9 二次電壓和二次電流前文也已說到，感應電動機上，定子、轉(zhuǎn)子都繞了繞組，其一端與輸入電源相連。這稱為一次繞組。另一個繞組稱為二次繞組，其電流通過一次繞組的感應而通入。鼠籠形感應電動機中，二次繞組中間被短路，所以其電壓和電流跟外部沒關系，銘 牌上沒必要做標示。繞組感應電動機中，二次繞組的端子通過集電

43、環(huán)和電刷露出外部，在那里要連上電感謝下載載精品阻等進行各種控制的， 所以銘牌上標記著二次電壓和二次電流。圖2.15就是繞組形的銘牌的一個例子。二次電壓標記的是開放二次繞組，在一次繞組上施加額定電壓時，二次端子上出現(xiàn)的電壓的值。并且，二次電流標記的是額定負荷運轉(zhuǎn)時二次繞組上通過的電流的值。其概況如圖2.16所示。第2章電動機銘牌的含義三般除漏道劾例« 式 TF7ER060rpidE/F40 X-ftna eT*二二；f r*餐*上旦C兄T："秀安*:挈注：形式：型號；出力：輸出功率；周波數(shù)：頻率；yvs/：電刷；定格：額定值圖2.15 繞組形的銘牌感謝下載載精品注：亍八 電刷

44、；x v y 7°)y集電環(huán)；：感應電動機；定格：額定。(a)額定二次電壓(b)額定二次電流圖 2.162.10 啟動階段電動機剛開始啟動的瞬間流過的電流最大。該電流稱為啟動電流。電動機在接通電路的瞬間，常會看到給電燈等其它負荷上施加的電壓下降的情況。這是因為流入的啟動電流是額定電流的5倍到7倍，造成配電線的電壓下降的緣故。因此，從對配電線施加的影響這個角度，0.2KW 以上37KW以下的低壓3相感應電動機或單相感應電動機將啟動電流的程度作為“啟動階段”標示在銘牌上。啟動階段記號的內(nèi)容在JIS C 4204上有規(guī)定，如表 2.4所示。啟動電流的通電時間是啟動后到加速接近完成的1秒以內(nèi)

45、到幾秒鐘的短時間，需要對配線和連接加以注意。表2.4 啟動階段啟動階段每1kW 的輸入功率啟動階段每1kW 的輸入功率感謝下載載精品(kVA )(kVA)A4.2以下L12.1以上13.4以下B4.2以上4.8以下M13.4以上15.0以下C4.8以上5.4以下N15.0以上16.8以下D5.4以上6.0以下P16.8以上18.8以下E6.0以上6.7以下R18.8以上21.5以下F6.7以上7.5以下S21.5以上24.1以下G7.5以上8.4以下T24.1以上26.8以下H8.4以上9.5以下U26.8以上30.0以下J9.5以上10.7以下V30.1以上K10.7以上12.1以下山.（備

46、注）每1kW的啟動時輸入功率（單相時）=IMDx定優(yōu)出力垣W）每1kW的啟動時輸入功率（三相時）=rooo匕'K.一由方HV在此，V：額定電壓（V）, Is'：接近于全負荷電流的堵轉(zhuǎn)電流AVs':對于Is'的阻抗電壓V,Is：啟動電流A2.11 軸承感應電動機的軸承較常使用滾動軸承（球軸承）。因為軸承是一種消耗零件，到某個時間是要需更換的，為那個時候做準備，銘牌上會標示現(xiàn)使用的軸承的編號。2.12 電刷繞組形感應電動機為了給轉(zhuǎn)子通入電流而使用與端環(huán)進行相對滑動的電刷。電刷也感謝下載載精品是消耗零件，所以磨耗到最初長度的一半左右就要交換。這時候不是換成什么電刷都可

47、以的。廠家選定的牌子和尺寸都標示在銘牌上的，應使用那種電刷。* 復習問題 *問題1三相感應電動機的銘牌上標示額定電壓200V、額定電流14.4A、輸出功率3.7KW。該電動機的功率因數(shù)和效率的積為多少？問題2單相感應電動機的銘牌上標示額定電壓100V、額定電流5.8A、輸出功率200W。該電動機的功率因數(shù)為 59 %的話，效率是多少？感謝下載載精品問題3感應電動機的銘牌上標示極數(shù)4、頻率60Hz、轉(zhuǎn)速1,710rpm。求出該電動機的同步速度和轉(zhuǎn)差率。問題4感應電動機的銘牌上標示輸出功率3.7KW、轉(zhuǎn)速1,710rpm 。該電動機的額定轉(zhuǎn)矩是多少？第3章感應電動機為什么會旋轉(zhuǎn)?3.1 導線切割磁

48、力線時感應電壓（速度電壓）感謝下載載精品如圖3.1所示，使直線導體(a)在均勻磁場內(nèi)沿固定導體(b)的箭頭方向，也就是垂直于磁通的方向移動。現(xiàn)在，導體( b)的間距為1 (m),磁密為B (T),導體的 運動速度為u (m/s )的話，就會感應e = Bl u (V)(3.1)的電動勢。并且該電動勢 e的方向按照弗萊明的右手法則，產(chǎn)生于箭頭所示方向。弗萊明的右手法則如該圖(b)所示，右手的拇指、食指、中指相互呈直角展開，拇指指向運動方向，食指指向磁通方向，中指方向為電動勢的方向。手法則-I注：磁束：磁通;起雷:力：電動勢;j 03k) !方便的記憶方法圖3.1速度電壓的產(chǎn)生但是，該法則究竟用右

49、手還是左手，哪個手指指的是什么方向等是很容易忘記的，按下文所說的方法記憶就方便多了。也就是，如該圖( c)所示，導體沿箭頭方向在磁通通過的地方運動的話，導體把磁力線擠壓成凹進去的形狀、磁力線把導體卷繞起來，變成圖示的狀態(tài)。一般認為那些沿著卷繞的磁力線方向旋轉(zhuǎn)的右螺旋前進方向，也就是沿著紙面從里 向外的方向是感應電動勢的方向。感謝下載載精品3.2 磁場內(nèi)的導體中有電流流過時導體會受力運動如圖3.2 （a）所示，均勻磁場內(nèi)給固定的導體（ b）裝入電池，直線導體（a）在那上面可以自由移動。此時，導體（ b）里有電流流入，使導體（a）受到如圖箭頭方向所示的力。現(xiàn)在，磁密為 B （T）,電流為i （A）

50、的話，這個力的大小 Ft表示為F t = B i l （N）（3.2）而且，這個力的方向按照弗萊明的左手法則為如圖箭頭所示的方向。弗萊明的左手法則如該圖（b）所示，左手的三只手指呈直角展開，中指指向電流方向，食指指向磁通方向時，拇指方向為力的方向。這個法則也很容易忘記，按下述方法記憶較為方便。也就是如該圖（c）所示，方向為從下往上的磁通中，導體里流入從紙的里面往表面方向的電流的話，該電流使導體周圍產(chǎn)生右螺旋方向的磁通， 那么導體右側(cè)磁密因增加而變密，左側(cè)因相互抵消而變疏, 所以導體被密的一側(cè)推向疏的一側(cè)。3.3 轉(zhuǎn)動磁鐵時銅板跟著轉(zhuǎn)動感謝下載載精品感應電動機的原理是 3.1節(jié)、3.2節(jié)里所述兩個現(xiàn)象的組合。如