電工技術(shù)ch7電動機

1、鼠籠式異步交流電動機授課內(nèi)容：鼠籠式異步交流電動機授課內(nèi)容： 機座：鑄鋼或鑄鐵機座：鑄鋼或鑄鐵 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子: 在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或電在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或電流。流。鼠籠轉(zhuǎn)子鼠籠轉(zhuǎn)子(1) 鼠籠式轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子 鐵芯槽內(nèi)放銅條，端鐵芯槽內(nèi)放銅條，端 部用短路環(huán)形成一體。部用短路環(huán)形成一體。 或鑄鋁形成轉(zhuǎn)子繞組?；蜩T鋁形成轉(zhuǎn)子繞組。(2) 繞線式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子 120sin120sinsinmCmBmAtIitIitIi BiAXBYCZAiCiCiAiBiitmIoiCiAiBitmIo0n規(guī)定規(guī)定 i : “+” 首端流入，尾端流出。首端流入，尾端流出。 i : “”

2、尾端流入，首端流出。尾端流入，首端流出。 AYCBZX()電流出電流出( )電流入電流入CiBiAii tAXYCBZAXYCBZAXYCBZNS0 t 60t 0n60 90t 600動畫動畫mIoSNSNAAXZBCYAAXZBCY分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉(zhuǎn)的磁場分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉(zhuǎn)的磁場 即：即：2. .動畫動畫0t 60t 任意調(diào)換兩根電源進線任意調(diào)換兩根電源進線(電路如圖電路如圖)CiAXCZBYAiBi0mICiBiAi tiomINSNS0t 即：即：1pCiBiAioimI tBiAXBYCZAiCiAXYCBZNSCYABCXYZAXBZAi

3、BiCiX A AXBYB Y CC ZZ 極對數(shù)極對數(shù)2p動畫動畫旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)與三相繞組的排列有關(guān)與三相繞組的排列有關(guān)CYABCXYZAXBZAiBiCiAX XNSZ CZBYB Y A C SNBiCiAiimIt 0分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) /( 6010fn 工頻：工頻：Hz501 f分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) /( 30000 np=1時時0mICiBiAi tiomIAXYCBZNSAXYCBZNSAXYCBZNSX NSA X ABZCYZ C Y B SN0t 60tp=2時時BiCiAiit mI0分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 150026010 fn0n30AX XZ CZBYB Y A C

4、 NSNS)/( 6010分分轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)pfn 2p180分）轉(zhuǎn)/( 50011p360分）轉(zhuǎn)/( 0003極對數(shù)極對數(shù)每個電流周期每個電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速)f(Hz501 3p120分）轉(zhuǎn)/( 00014p分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 75090旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0與頻率與頻率f1和極對數(shù)和極對數(shù)p有關(guān)。有關(guān)。AXYCBZ分）分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 6010pfn FvF0nNS0nn %s)91( 0)(1nns %10000 nnns 例例1 1：一臺三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速一臺三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速 n= =975 r/min，電源頻率，電源頻率 f1 1= =

5、50 Hz。試求電動機的。試求電動機的極對數(shù)和額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率。極對數(shù)和額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率。解：解：根據(jù)異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)根據(jù)異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系可知：速的關(guān)系可知：n0=1000 r/min , 2.5%100%10009751000%10000 nnns變壓器：變壓器： 變化變化 eU1 E1= 4.44 f N1 E2= 4.44 f N2 11 444Nf.U i1u1e1e 1e2e 2i2+f1f2異步電動機：異步電動機：旋轉(zhuǎn)磁場切割導(dǎo)體旋轉(zhuǎn)磁場切割導(dǎo)體 e， U1 E1= 4.44 f 1N1 每極磁通每極磁通111444Nf.U 1U 旋

6、轉(zhuǎn)磁場與定子導(dǎo)體間的相對速度為旋轉(zhuǎn)磁場與定子導(dǎo)體間的相對速度為 n0 ，所以，所以16001pnf 感應(yīng)電動勢的頻率與磁場和導(dǎo)體間的相對速度有關(guān)感應(yīng)電動勢的頻率與磁場和導(dǎo)體間的相對速度有關(guān)f 1= 電源頻率電源頻率 f定子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對速度固定，而轉(zhuǎn)子定子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對速度固定，而轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對速度隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不同而導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對速度隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不同而變化變化 定子感應(yīng)電動勢頻率定子感應(yīng)電動勢頻率 f 1 轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢頻率轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢頻率 f 2 1000026060fspnnnnpnnf 旋轉(zhuǎn)磁場切割定子導(dǎo)體和轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的速度不同旋轉(zhuǎn)磁場切割定子導(dǎo)體和轉(zhuǎn)

7、子導(dǎo)體的速度不同 E20= 4.44 f 1N2 即即E2= s E20 2122222LfsLfX X20= 2 f1L 2即即X2= sX20 222222XREI 2202220)(sXRsE 220222222222)( cossXRRXRR I2cos 2s1I2,2cos O)cos(2 sn 結(jié)論：結(jié)論：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn) 子電子電路中的各量均與路中的各量均與轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率 s有關(guān)，有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速即與轉(zhuǎn)速n有關(guān)。有關(guān)。22Tcos IKT 常數(shù)，與電常數(shù)，與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)機結(jié)構(gòu)有關(guān)旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場每極磁通每極磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路的轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)功率因數(shù) 2I ,

8、T 222角角，滯滯后后比比轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子電電路路是是感感性性的的，又又 EI21220222)(UsXRsRKT 22 cos IKTT 22022202)( XREIss 2202222)(cosXRRs 11144.4NfU 由前面分析知：由前面分析知：21220222)(UsXRsRKT 21UmaxTmSNSOTS曲曲線線)(sfT 曲曲線線)(Tfn 根據(jù)轉(zhuǎn)矩公根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式式22022212)(sXRUsRKT 得特性曲線：得特性曲線：NnmaxTstTOnTNT0nstT1NTNnNT)/()(9550NNN分分轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)千千瓦瓦nPT OnT0n(N m) 如某普通機床的主軸電機如某普通機

9、床的主軸電機(Y132M-4型型) 的額定功的額定功率為率為7.5kw, 額定轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速為1440r/min, 則額定轉(zhuǎn)矩為則額定轉(zhuǎn)矩為nPnPT9550602 m.N7 .4914405 .795509550NNN nPT21220222UsXRsRKT)(2021max2 XUKT 0dd ST令：令：求得求得202XRss m臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率On0nTmax將將sm代入轉(zhuǎn)矩公式，可得代入轉(zhuǎn)矩公式，可得 12 II max121max, )1(TUUT2021max2 XUKT NmaxTT 一般三相異步電動機的過載系數(shù)為一般三相異步電動機的過載系數(shù)為2 .28 .1 (2) sm

10、與與 R2 有關(guān)，有關(guān)， R2 sm n 。繞線式電。繞線式電機改變轉(zhuǎn)子附加電阻機改變轉(zhuǎn)子附加電阻R 2 可實現(xiàn)調(diào)速?？蓪崿F(xiàn)調(diào)速。 Tmax也表示電機短時容許過載的能力：也表示電機短時容許過載的能力：22022212)(sXRUsRKT 22022212stXRURKT 電動機起動時的轉(zhuǎn)矩。電動機起動時的轉(zhuǎn)矩。起動時起動時n= 0 時時，s =1體現(xiàn)了電動機帶載起動的能力。體現(xiàn)了電動機帶載起動的能力。 0nOnTNstst TTK 起起動動能能力力U1Tm U UTst 22022212stXRURKT 2021m2XUKT 202mXRs 0nNUT2nTOstTTOn0nR2 maxT22

11、022212stXRURKT 2021m2XUKT 202mXRs 問題：問題：。 一般中小型鼠籠式電機起動電流為額定電流的一般中小型鼠籠式電機起動電流為額定電流的5 7 倍倍; 電動機的起動電動機的起動 二、三十千瓦以下的異步電動機一般都采用二、三十千瓦以下的異步電動機一般都采用直接起動。直接起動。星形星形-三角形三角形(Y ) 換接起動換接起動自耦降壓起動自耦降壓起動(3) 轉(zhuǎn)子串電阻起動轉(zhuǎn)子串電阻起動以下介紹降壓起動和轉(zhuǎn)子串電阻起動。以下介紹降壓起動和轉(zhuǎn)子串電阻起動。ZUIll3:Y 星形聯(lián)結(jié)時星形聯(lián)結(jié)時ZUIll3 三三角角形形聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)時時：31Y llII31YlIZlU+U1U2V

12、1V1W1W2 lIlU+ZU1U2V1V2W1W2ZL1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1動觸點動觸點Y動觸點動觸點靜觸點靜觸點L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1UPU1+Ul+U2V1V2W1W2 工作工作L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2Ul+U1V1V2W1W2lUU31P (a) 僅適用于正常運行為三角形聯(lián)結(jié)的電機。僅適用于正常運行為三角形聯(lián)結(jié)的電機。 )(2StUT (b) Y 起動起動 ststTIY 換接起動適合于空載或輕載起動的場合換接起動適合于空載或

13、輕載起動的場合SYtst31TT UlU1W2V2W1+U2V1UP+Ul+U1W2V2W1U2V1L1L3L2FUQQ2R 12220220)(st2IIRXREIRR滑環(huán)滑環(huán)電刷電刷定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子起動電阻起動電阻 R2 Tst 22022212stXRURKT 22RR stTTOn0nmaxT2R2R stT M3M3 pfsnsn106011 f=50HzM3 +變頻調(diào)速方法變頻調(diào)速方法恒轉(zhuǎn)距調(diào)速（恒轉(zhuǎn)距調(diào)速（f1f1N）變頻調(diào)速方法可實現(xiàn)無級平滑調(diào)速變頻調(diào)速方法可實現(xiàn)無級平滑調(diào)速,調(diào)速性調(diào)速性能優(yōu)異，因而正獲得越來越廣泛的應(yīng)用。能優(yōu)異，因而正獲得越來越廣泛的應(yīng)用。A1X1A2X2i

14、iP=2A1A2X1X2NNSSA1X1A2X2iiP=1 采用變極調(diào)速方法的電動機稱作雙速電機，采用變極調(diào)速方法的電動機稱作雙速電機，由于調(diào)速時其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對由于調(diào)速時其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對調(diào)速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床調(diào)速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床等機床上。等機床上。A1A2X1X2SNTn0no22RR2R2R( 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線式電動機特有的一種調(diào)變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線式電動機特有的一種調(diào)速方法。其優(yōu)點是調(diào)速平滑、設(shè)備簡單投資少，速方法。其優(yōu)點是調(diào)速平滑、設(shè)備簡單投資少，缺點是能耗較大。這種調(diào)速方式廣泛應(yīng)用于各種缺點是能耗較大。這種調(diào)速

15、方式廣泛應(yīng)用于各種提升、起重設(shè)備中。提升、起重設(shè)備中。nnTLTLs sTs2R2Ro制動方法制動方法機械制動機械制動電氣制動電氣制動能耗制動能耗制動反接制動反接制動發(fā)電反饋制動發(fā)電反饋制動 在斷開三相電源的同時，給電動機其中兩相在斷開三相電源的同時，給電動機其中兩相繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場與繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)距（制動轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)距（制動轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動。nF轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子T n0=0 +-運轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)制動制動RP運轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)nFT n0 當(dāng)電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)

16、速大于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速當(dāng)電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速時，旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距作用方向發(fā)生變時，旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距作用方向發(fā)生變化，由驅(qū)動轉(zhuǎn)距變?yōu)橹苿愚D(zhuǎn)距。電動機進入制化，由驅(qū)動轉(zhuǎn)距變?yōu)橹苿愚D(zhuǎn)距。電動機進入制動狀態(tài)，同時將外力作用于轉(zhuǎn)子的能量轉(zhuǎn)換成動狀態(tài)，同時將外力作用于轉(zhuǎn)子的能量轉(zhuǎn)換成電能回送給電網(wǎng)。電能回送給電網(wǎng)。nF轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子T n0n n0 磁極數(shù)磁極數(shù)( 極對數(shù)極對數(shù) p = 2 )例如：例如： Y 132 M4 用以表明電動機的系列、幾何尺寸和極數(shù)。用以表明電動機的系列、幾何尺寸和極數(shù)。機座長度代號機座長度代號機座中心高（機座中心高（mm）三相異步電動機三相異步電動機教材表教

17、材表82中列出了各種電動機的系列代號。中列出了各種電動機的系列代號。異步電動機產(chǎn)品名稱代號異步電動機產(chǎn)品名稱代號接線盒接線盒。通常。通常聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)電機容量電機容量Y3kW 聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)電電機機容容量量 kW4U2U1W2V1V2W1U1U2W2U2V2V1W1U1W1V1W2V2例如：例如：380/220V、Y/ 是指線電壓為是指線電壓為 380V 時時 采用采用 Y聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)；線電壓為；線電壓為 220V 時采用時采用 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)。 表示星形表示星形聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)下電機的線電流為下電機的線電流為 6.73A；三角形；三角形聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)下線電下線電流為流為 11.64A。兩種接法下相電流均為。兩種接法下相電流均為

18、 6.73A。12PP cos3NN1IUP 鼠籠電機鼠籠電機 =7293電動機在額定運行時定子繞組的電動機在額定運行時定子繞組的額定功率是指電機在額定運行時軸上輸出的機額定功率是指電機在額定運行時軸上輸出的機械功率械功率 P2，它不等于從電源吸取的電功率，它不等于從電源吸取的電功率 P1。PN 三相異步電動機的功率因數(shù)較低，在額定負(fù)載三相異步電動機的功率因數(shù)較低，在額定負(fù)載時約為時約為 0.7 0.9?？蛰d時功率因數(shù)很低，只有。空載時功率因數(shù)很低，只有 0.2 0.3。額定負(fù)載時，功率因數(shù)最高。額定負(fù)載時，功率因數(shù)最高。 電機在額定電壓、額定負(fù)載下運行時的轉(zhuǎn)速。電機在額定電壓、額定負(fù)載下運行

19、時的轉(zhuǎn)速。P2cos O 0N0Nnnns 額額定定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差差率率指電機絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分指電機絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分為為A、E、B、F、H五級，五級，A級最低級最低(105C)，H級最高級最高(180C)。A2849230880380310453. 1)NNN3N2NNN1Ncos310cos3 UPUPI 一臺一臺Y225M-4型的三相異步電型的三相異步電 動機，定子動機，定子繞組繞組型聯(lián)結(jié)，其額定數(shù)據(jù)為：型聯(lián)結(jié)，其額定數(shù)據(jù)為：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V， N=92.3%，cos N=0.88， Ist/IN=7.0, Tst/TN

20、=1.9，Tmax/TN=2.2，求：，求： 2）由由nN=1480r/min，可知，可知 p=2 （四極電動機）（四極電動機）minr 15000/n 013. 015001480150000N nnns 3）mN 429014804595509550NN2N .nPTmN 9638429022)(NNmaxmax .TTTTmN 8551429091)(NNstst .TTTT 在在上例中上例中(1)如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩為如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 510.2Nm, 試試問在問在U=UN和和U =0.9UN兩種情況下電動機能否起兩種情況下電動機能否起動？（動？（2）采用）采用Y- 換接起動時，求起動電流和換接起動時，求起動電流和起動轉(zhuǎn)矩。起動轉(zhuǎn)矩。 又當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的又當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的80%和和50%時，電動機能否起動？時，電動機能否起動？ (1) Tst = 551.8Nm 510.2 N. m mN2510mN 4478551902st .T (2) Ist =7IN=7 84.2=589.4 AA5 .1964 .5893131st stYII 在在U = 0.9UN 時時132329183%8042909183%80NstY .TT121459183%50429091