第六章其他用途的電動(dòng)機(jī)

1、第六章第六章 其他用途的電動(dòng)機(jī)其他用途的電動(dòng)機(jī) 課件制作胡幸鳴電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動(dòng)機(jī)其他用途的電動(dòng)機(jī)第六章第六章 其他用途的電動(dòng)機(jī)其他用途的電動(dòng)機(jī) 在拖動(dòng)系統(tǒng)中，除了使用前面介紹的直流電動(dòng)機(jī)和三相異步電動(dòng)機(jī)外，還有使用其他各種用途的電動(dòng)機(jī)。本章主要介紹一些常用的或新穎的其他用途的電動(dòng)機(jī)，如單相異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、直線電動(dòng)機(jī)等，以適應(yīng)生產(chǎn)和日常生活中的各種需要。下面逐一簡介它們的結(jié)構(gòu)、工作原理及特點(diǎn)。電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動(dòng)機(jī)其他用途的電動(dòng)機(jī)第一節(jié)第一節(jié) 單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)：特點(diǎn)：接單相交流電源運(yùn)行接單相交流電

2、源運(yùn)行 結(jié)構(gòu)簡單（定子單相或兩相，轉(zhuǎn)子籠型）結(jié)構(gòu)簡單（定子單相或兩相，轉(zhuǎn)子籠型）成本低廉成本低廉 ，運(yùn)行可靠，運(yùn)行可靠性能遜于三相異步電動(dòng)機(jī)，只制成小容量性能遜于三相異步電動(dòng)機(jī)，只制成小容量應(yīng)用應(yīng)用 ：廣泛應(yīng)用于家用電器、醫(yī)療器械、小廣泛應(yīng)用于家用電器、醫(yī)療器械、小型電氣設(shè)備等方面。型電氣設(shè)備等方面。電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動(dòng)機(jī)其他用途的電動(dòng)機(jī)一、單相單繞組異步電動(dòng)機(jī)的工作原理一、單相單繞組異步電動(dòng)機(jī)的工作原理脈振磁通勢的分解或合成1.單相繞組的脈振磁場及分解通入單相繞組的交流電單相交流電單相繞組脈振磁通勢F正向旋轉(zhuǎn)磁通勢F+反向旋轉(zhuǎn)磁通勢F-分解合成F+與F-大

3、小相同、同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)向相反，也可進(jìn)行合成為FF=0F正向正向最大最大F=0F反向反向最大最大F=0電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動(dòng)機(jī)其他用途的電動(dòng)機(jī)2.單相異步電動(dòng)的機(jī)械特性一、單相單繞組異步電動(dòng)機(jī)的工作原理一、單相單繞組異步電動(dòng)機(jī)的工作原理單相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性（T-s) 單相單繞組異步電動(dòng)機(jī)可想象為是由兩臺三相異步電動(dòng)機(jī)合成，其中一臺磁場F+正轉(zhuǎn)，另一臺磁場F-反轉(zhuǎn)。F+對應(yīng)T+=f(s+)，s+=(n1-n)/n1F-對應(yīng)T-=f(s-)，s-=(-n1-n)/(-n1)=2-s+ 當(dāng)T+為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)， T-就為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；反之前者是制動(dòng)的，后者就是驅(qū)動(dòng)的。T是兩

4、者的合成轉(zhuǎn)矩。F對應(yīng)的合成曲線T電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動(dòng)機(jī)其他用途的電動(dòng)機(jī) 結(jié)論：結(jié)論：（）當(dāng)轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)，n0，s+s-1，這時(shí)T+T-，故Tst0，表明單相單繞組異步電動(dòng)機(jī)無起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，不能自行起動(dòng)。 （）如果外力作用使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來，這時(shí)s1，T0。 若合成轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則將加速并達(dá)到某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，而旋轉(zhuǎn)的方向由電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的方向來定。電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)后，氣隙中的磁場變?yōu)闄E圓形旋轉(zhuǎn)磁場。 （）因存在反向電磁轉(zhuǎn)矩T-，起制動(dòng)作用，使得電動(dòng)機(jī)的總輸出轉(zhuǎn)矩減小，所以，單相異步電動(dòng)機(jī)的過載能力,效率,功率因數(shù)等均低于同容量的三相異步電動(dòng)機(jī)。2.單相異步電動(dòng)的機(jī)械特

5、性一、單相單繞組異步電動(dòng)機(jī)的工作原理一、單相單繞組異步電動(dòng)機(jī)的工作原理電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動(dòng)機(jī)其他用途的電動(dòng)機(jī)二、單相異步電動(dòng)機(jī)的類型及起動(dòng)方法二、單相異步電動(dòng)機(jī)的類型及起動(dòng)方法 單相單繞組異步電動(dòng)機(jī)因脈振磁場而不能自行起動(dòng)，必須在起動(dòng)時(shí)建立一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場建立一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場。常用的方法是采取分相式分相式或罩極式罩極式。 1.單相分相式異步電動(dòng)機(jī)單相分相式異步電動(dòng)機(jī) 在電動(dòng)機(jī)定子鐵心上安放在空間相位上相差90電角度的兩套繞組。兩相對稱電流)90cos(costIitIimVmU兩相對稱繞組繞組參數(shù)相同、空間隔90電角圓形旋轉(zhuǎn)磁場（幅值不變、轉(zhuǎn)速n1=60f /p)通

6、入兩相合成磁場電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動(dòng)機(jī)其他用途的電動(dòng)機(jī) 當(dāng)兩相繞組不對稱或兩相電流不對稱時(shí)，例如繞組的匝數(shù)不等，電流的大小不等或相位差不是90時(shí)，則氣隙中將產(chǎn)生一個(gè)幅值變動(dòng)的旋轉(zhuǎn)磁通勢，其合成磁通勢矢量端點(diǎn)的軌跡為一個(gè)橢圓(長軸為F+F-，短軸為F+-F-)，即為橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場。 橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場的分解或合成1.單相分相式異步電動(dòng)機(jī)單相分相式異步電動(dòng)機(jī)反之：一個(gè)橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場可以分解為兩個(gè)大小不等的正向和反向圓形旋轉(zhuǎn)磁場。同樣，反反向旋轉(zhuǎn)磁場起制動(dòng)向旋轉(zhuǎn)磁場起制動(dòng)作用。作用。電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動(dòng)機(jī)其他用途的電動(dòng)機(jī)

7、1.單相分相式異步電動(dòng)機(jī)單相分相式異步電動(dòng)機(jī)（1）單相電阻起動(dòng)電動(dòng)機(jī)）單相電阻起動(dòng)電動(dòng)機(jī)主繞組(工作繞組)輔助繞組(起動(dòng)繞組)匝數(shù)較少，導(dǎo)線截面較小，與主繞組相比，電抗小而電阻大 （有時(shí)還串一電阻R） 兩電流不同相兩電流不同相 產(chǎn)生橢圓旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生橢圓旋轉(zhuǎn)磁通勢，使電磁通勢，使電動(dòng)機(jī)能夠自行動(dòng)機(jī)能夠自行起動(dòng)起動(dòng) 離心開關(guān)，轉(zhuǎn)速達(dá)到一定數(shù)值，斷開起動(dòng)繞組相位差相位差90 ,因而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩因而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大，適用于不大，適用于輕載起動(dòng)。輕載起動(dòng)。電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動(dòng)機(jī)其他用途的電動(dòng)機(jī)1.單相分相式異步電動(dòng)機(jī)單相分相式異步電動(dòng)機(jī)（2）單相電容起動(dòng)電動(dòng)機(jī)）單相電容起動(dòng)電動(dòng)機(jī)

8、與電阻起動(dòng)不同的是起動(dòng)繞組支路串了一個(gè)電容。電容器選擇適當(dāng)，使IV超前IU的相位達(dá)到90起動(dòng)時(shí)就有可能得到一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁場，具有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動(dòng)機(jī)其他用途的電動(dòng)機(jī)1.單相分相式異步電動(dòng)機(jī)單相分相式異步電動(dòng)機(jī)（3）單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)）單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)用于300以上電風(fēng)扇、空調(diào)壓縮機(jī)等的電動(dòng)機(jī)。起動(dòng)和運(yùn)行時(shí)都接入要設(shè)計(jì)成能長期工作的 。電動(dòng)機(jī)實(shí)質(zhì)上是一臺兩相電動(dòng)機(jī)，可以提高電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)和效率，運(yùn)行性能優(yōu)于電容起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)性能遜色于電容起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動(dòng)機(jī)其他用途的電動(dòng)機(jī)1.單相

9、分相式異步電動(dòng)機(jī)單相分相式異步電動(dòng)機(jī)（4）單相雙值電容電動(dòng)機(jī)）單相雙值電容電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電容器起動(dòng)電容器即有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，又有較好的運(yùn)行性能 電動(dòng)機(jī)常用在家用泵、小型機(jī)械等中。 單相分相式電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)方法：單相分相式電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)方法：對調(diào)主繞組或輔助繞組的兩個(gè)接線端子。電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動(dòng)機(jī)其他用途的電動(dòng)機(jī)2.單相罩極式異步電動(dòng)機(jī)單相罩極式異步電動(dòng)機(jī)短路環(huán)短路環(huán)凸極式鐵心定子繞組轉(zhuǎn)子122通過短通過短 路環(huán)時(shí)在其路環(huán)時(shí)在其 內(nèi)感應(yīng)的電內(nèi)感應(yīng)的電 動(dòng)勢動(dòng)勢E EK K短路環(huán)內(nèi)由短路環(huán)內(nèi)由于感應(yīng)產(chǎn)生于感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢對的電動(dòng)勢對應(yīng)的電流應(yīng)的電流I IK K及磁通及

10、磁通K 。某時(shí)刻通過短路某時(shí)刻通過短路環(huán)的總磁通環(huán)的總磁通22與與K的合成的合成是是通過短路環(huán)通過短路環(huán)的新總磁通的新總磁通 22總是滯后于總是滯后于1,氣隙中產(chǎn)生移動(dòng)磁氣隙中產(chǎn)生移動(dòng)磁場。移動(dòng)的方向總是從未罩住部分轉(zhuǎn)場。移動(dòng)的方向總是從未罩住部分轉(zhuǎn)向罩住部分。這也就電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向向罩住部分。這也就電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動(dòng)機(jī)其他用途的電動(dòng)機(jī)第二節(jié)第二節(jié) 三相同步電動(dòng)機(jī)三相同步電動(dòng)機(jī)同步電機(jī)同步發(fā)電機(jī)同步調(diào)相機(jī)n=n1同步電動(dòng)機(jī)三相旋轉(zhuǎn)磁極式同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖一般用于2、4極一般用于4極及以上同步機(jī)的結(jié)構(gòu)中，定子與三相異步電動(dòng)機(jī)類似，接入三相電源，但轉(zhuǎn)

11、子是不同的，是直流勵(lì)磁。電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動(dòng)機(jī)其他用途的電動(dòng)機(jī)一、三相同步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理一、三相同步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理 三相交流電施于三相定子繞組,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場直流電施于轉(zhuǎn)子繞組,產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場(極)以某種方法起動(dòng)后,定轉(zhuǎn)子磁場間異性相吸,轉(zhuǎn)子磁場跟隨定子磁場同步旋轉(zhuǎn)。定轉(zhuǎn)子磁場間的夾角越大，獲得的切向力越大，T 越大=0當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩太大時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場就無法拖動(dòng)轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，稱為“失步”，電動(dòng)機(jī)不能正常工作。 改變同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向：改變同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向：三相電源進(jìn)線中的任意兩相對調(diào)，定子旋轉(zhuǎn)磁場方向改變，與三相異步電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)的方法相同。 電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)

12、及拖動(dòng)基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動(dòng)機(jī)其他用途的電動(dòng)機(jī)二、三相同步電動(dòng)機(jī)的功率因素調(diào)節(jié)二、三相同步電動(dòng)機(jī)的功率因素調(diào)節(jié) 三相同步電動(dòng)機(jī)P2一定，調(diào)節(jié)If的大小時(shí)，會(huì)使轉(zhuǎn)子磁場大小變化。為保持保持定、轉(zhuǎn)子合成磁場定、轉(zhuǎn)子合成磁場不變不變，定子磁場必定要發(fā)生變化，因而會(huì)引起定子交流電流的大小和相位發(fā)生變化，而相位變化就起調(diào)節(jié)同步調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)的作用。正常勵(lì)磁If ，定子電流的cos=1，電流最小。過勵(lì)I(lǐng)f,轉(zhuǎn)子磁場；定子電流I，其從電網(wǎng)吸收的無功電流是容性的（超前），產(chǎn)生的增量磁通是去磁的，以抵消轉(zhuǎn)子磁場。欠勵(lì)I(lǐng)f ,轉(zhuǎn)子磁場 ；定子電流I，其從電網(wǎng)吸收的無功電流是感性

13、的（滯后），產(chǎn)生的磁通增量彌補(bǔ)轉(zhuǎn)子磁場的 。同步電動(dòng)機(jī)的V型曲線電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動(dòng)機(jī)其他用途的電動(dòng)機(jī) 改變勵(lì)磁電流可以調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)，這是同步電動(dòng)機(jī)很可貴的特性。由于電網(wǎng)上的負(fù)載多為異步電動(dòng)機(jī)等感性負(fù)載，因此如果將運(yùn)行在電網(wǎng)上的同步電動(dòng)機(jī)工作在過勵(lì)過勵(lì)狀態(tài)下，則除拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械外，還可用它吸收超前的無功電流去彌補(bǔ)異步電動(dòng)機(jī)吸收的滯后無功電流，從而可以提高工廠或系統(tǒng)的總功率因數(shù)。所以為了改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，現(xiàn)代同步現(xiàn)代同步電動(dòng)機(jī)的額定功率因數(shù)一般均設(shè)計(jì)為電動(dòng)機(jī)的額定功率因數(shù)一般均設(shè)計(jì)為10.8（超前）。（超前）。 如果將同步電動(dòng)機(jī)接在電網(wǎng)上空載運(yùn)行，專門用來調(diào)節(jié)電網(wǎng)的功率因數(shù)，則稱之為同步調(diào)相機(jī)同步調(diào)相機(jī)，或稱同步補(bǔ)償機(jī)。二、三相同步電動(dòng)機(jī)的功率因素調(diào)節(jié)二、三相同步電動(dòng)機(jī)的功率因素調(diào)節(jié) 電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)第六章第六章 其他用途的電動(dòng)機(jī)其他用途的電動(dòng)機(jī)三、三相同步電