電工電子-第4章

1、4.1 三相異步電動機的構(gòu)造三相異步電動機的構(gòu)造4.3 三相異步電動機的電路分析三相異步電動機的電路分析4.2 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理4.4 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩與機械特性三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩與機械特性4.5 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動4.6 三相異步電動機的調(diào)速三相異步電動機的調(diào)速*4.7 三相異步電動機的制動三相異步電動機的制動4.8 三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)退出退出*4.10 直流電動機直流電動機*4.9 單相異步電動機單相異步電動機*4.11 控制電動機控制電動機異步電動機的應(yīng)用非常廣泛：異步電動機的應(yīng)用非常廣泛：在工業(yè)方

2、面：中、小型軋鋼設(shè)備，機床、輕工機械、在工業(yè)方面：中、小型軋鋼設(shè)備，機床、輕工機械、起重機械，礦山機械等。起重機械，礦山機械等。在農(nóng)業(yè)方面：脫粒機、粉碎機、排灌機械及加工機械。在農(nóng)業(yè)方面：脫粒機、粉碎機、排灌機械及加工機械。在家用電器方面：電風(fēng)扇、空調(diào)機、洗衣機等。在家用電器方面：電風(fēng)扇、空調(diào)機、洗衣機等。 電動機的作用是將交流電能轉(zhuǎn)換成機械能電動機的作用是將交流電能轉(zhuǎn)換成機械能, , 電動機分電動機分交流電動機和直流電動機兩大類。交流電動機和直流電動機兩大類。1. 交流電動機按電機定子相數(shù)分交流電動機按電機定子相數(shù)分三相異步電動機、兩相異步電動機、單相異步電動機。三相異步電動機、兩相異步電動

3、機、單相異步電動機。2. 按電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分按電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分 籠型異步電動機、繞線型異步電動機籠型異步電動機、繞線型異步電動機4.1 三相異步電動機的構(gòu)造三相異步電動機的構(gòu)造電動機的外形電動機的外形4.1 三相異步電動機的構(gòu)造三相異步電動機的構(gòu)造三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機座、軸承、風(fēng)扇等部件。組成。此外，還有端蓋、機座、軸承、風(fēng)扇等部件。三三相相異異步步電電動動機機的的基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)示示意意圖圖三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機

4、座、軸承、風(fēng)扇等部件。組成。此外，還有端蓋、機座、軸承、風(fēng)扇等部件。端蓋端蓋機座機座三三相相異異步步電電動動機機的的基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)示示意意圖圖三三相相異異步步電電動動機機的的基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)示示意意圖圖三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機座、軸承、風(fēng)扇等部件。組成。此外，還有端蓋、機座、軸承、風(fēng)扇等部件。定子定子三三相相異異步步電電動動機機的的基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)示示意意圖圖三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機座、軸承、風(fēng)扇等部件。組成。此外，還

5、有端蓋、機座、軸承、風(fēng)扇等部件。定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子軸承軸承端蓋端蓋機座機座1. 定子定子三相異步電動機的定子是由機座、定子鐵心和定子三相異步電動機的定子是由機座、定子鐵心和定子繞組組成。繞組組成。定子繞組定子繞組機座機座鐵心鐵心定子鐵心是由沖有槽孔的硅鋼片疊壓而成。定子鐵心是由沖有槽孔的硅鋼片疊壓而成。定子硅鋼片定子硅鋼片繞繞線線型型轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子鐵鐵心心與與繞繞組組2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)的不同又分為籠型轉(zhuǎn)子和繞線型轉(zhuǎn)根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)的不同又分為籠型轉(zhuǎn)子和繞線型轉(zhuǎn)子。子。繞線型轉(zhuǎn)子的電動機稱繞線型電動機。繞線型轉(zhuǎn)子的電動機稱繞線型電動機。外接電阻外接電阻電刷電刷滑環(huán)滑環(huán)轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組

6、轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子鐵心是由相互絕緣的硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子鐵心是由相互絕緣的硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子硅硅鋼鋼片片2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 籠型轉(zhuǎn)子是由嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的導(dǎo)電條組成，籠型轉(zhuǎn)子是由嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的導(dǎo)電條組成，在轉(zhuǎn)子鐵心的兩端各用一個導(dǎo)電端環(huán)把所有的導(dǎo)電條在轉(zhuǎn)子鐵心的兩端各用一個導(dǎo)電端環(huán)把所有的導(dǎo)電條連接起來。連接起來?；\籠型型轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子的電動機稱籠型電動機?；\型轉(zhuǎn)子的電動機稱籠型電動機。在定子槽孔中放置三相彼此獨立的繞組。在定子槽孔中放置三相彼此獨立的繞組。AXBYCZABCZXYAXBYCZAXBYCZABCZXY定子繞組定子繞組星接星接定子繞組定子繞組角接角接端子端子A

7、ZBXCY電流的流入端用電流的流入端用 + 表示表示 電流的流出端用電流的流出端用 表示表示在定子槽孔中放置三相彼此獨立的繞組。在定子槽孔中放置三相彼此獨立的繞組。定子繞組定子繞組AXBYCZiAiBiCuAuBuCiAiBiCABCXYZ+定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組定子繞組定子繞組轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組AZBXCY+電流的流入端用電流的流入端用 + 表示表示 電流的流出端用電流的流出端用 表示表示返回返回iAiBiCABCXYZiA = Imsin tiB = Imsin( t 120 )iC = Imsin( t + 120 )iAiBiC相序相序 A-B-C-A對稱三相電流對稱三相電

8、流流入流入 對稱三相繞組。對稱三相繞組。 tiO4.2 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理4.2.1 旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場iA t = 0 tiAZBXCYiA = 0iB 為為負(fù)負(fù)值值iC 為為正正值值NS0電流的流入端用電流的流入端用 + 表示表示 iBiC電流的流出端用電流的流出端用 表示表示4.2.1 旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場1. 旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生O t t = 60iAZBXCYNS60iC = 0iB 為為負(fù)負(fù)值值iA 為為正正值值iAiBiCO4.2.1 旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場1. 旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生 t = 90AZBXCYNS90iA 為為正正值值iB 為為

9、負(fù)負(fù)值值iC 為為負(fù)負(fù)值值 tiiAiBiCO4.2.1 旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場1. 旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生 t = 180AZBXCYiA = 0iB 為為正正值值iC 為為負(fù)負(fù)值值180NS tiiAiBiCO4.2.1 旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場1. 旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生 t = 0AZBXCYNS0N t =180 AZBXCYS180 t = 90AZBXCYNS90 t = =60 AZBXCYNS601. 旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生空間相差空間相差 120 角的三相繞組，通入對稱三相電流角的三相繞組，通入對稱三相電流時，產(chǎn)生的是一對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，當(dāng)電流經(jīng)過一個周時，產(chǎn)生的是一對

10、磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，當(dāng)電流經(jīng)過一個周期變化時，磁場也沿著順時針方向旋轉(zhuǎn)了一周期變化時，磁場也沿著順時針方向旋轉(zhuǎn)了一周( (在空間在空間旋轉(zhuǎn)的角度為旋轉(zhuǎn)的角度為360) )。綜上分析可以得出：綜上分析可以得出： tiiAiBiCOABCXYZiAiC90 600 AZBXCYNS0AZBXCYNS60相序相序 A-C-B-AAZBXCYNS90iB2. 改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向 改變流入三相繞組的電流相序，就能改改變流入三相繞組的電流相序，就能改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向；改變了旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向，變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向；改變了旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向，也就改變了三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)方向。也就改變了三相異步電動機的旋

11、轉(zhuǎn)方向。綜上分析可以得出：綜上分析可以得出：旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù) p 與三相定子繞組的連接方式與三相定子繞組的連接方式有關(guān)有關(guān)電源的頻率電源的頻率 磁極對數(shù)磁極對數(shù)若若 f1 = 50 Hz ，p = 1， n0 = 3 000 r/min； p = 2， n0 = 1 500 r/min； p = 3，n0 = 1 000 r/min。 3. 旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù) p4. 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 n0pfn1060= =n0 的單位：轉(zhuǎn)的單位：轉(zhuǎn)/每分每分U1U2V2W1V1W2分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 6010pfn = =BlvBliFvF0nNS4.2.2

12、電動機的轉(zhuǎn)動原理電動機的轉(zhuǎn)動原理n = (1 s) n00 s 510.2 N m mN2510mN 4478551902st = = = =.T (2) Ist =7IN=7 84.2=589.4 AA519645983131st stY.II= = = = = 在在U = 0.9UN 時時132329183%8042909183%80NstY = = = = .TT121459183%5042909183%50NstY = = = = .TT起動起動mN918385513131ststY = = = = =.TT(3) 練練 已知：已知：TN = 260 Nm，IN = 75 A， N =

13、 84.5%， UN = 380 V， 接，接，f1 = 50 Hz，Ist/ IN = 7， st= 1.2。求：。求：( (1) ) 負(fù)載轉(zhuǎn)矩為負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 280 Nm ，在，在 U = UN 和和 U = 0.9UN 兩種情兩種情況下電動機能否直接起動；況下電動機能否直接起動；( (2) ) 采用采用 Y 起動求起動電流起動求起動電流及起動轉(zhuǎn)矩；及起動轉(zhuǎn)矩；( (3) ) 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的 50% 時和時和 30% 時，利用時，利用 Y - 起動，電動機能否起動？起動，電動機能否起動？ 解解 ( (1) ) U = UNTst = 1.2TN = 1.2 26

14、0 = 312 Nm 280 Nm 可以起動?？梢云饎?。U = 0.9UNTst = 0.92Tst= 0.92 312 = 252.7 Nm 104 Nm電動機電動機 不能起動。不能起動。T = 30%TN = 0.3 260 = 78 Nm f1N，高于額定轉(zhuǎn)速調(diào)速，高于額定轉(zhuǎn)速調(diào)速，應(yīng)保持應(yīng)保持 U1 U1N，改變極對數(shù)改變極對數(shù) p 調(diào)速調(diào)速有級調(diào)速有級調(diào)速4.6.2 變極調(diào)速變極調(diào)速U1u1U2u2U1U2u1u2XAp = 2改變極對數(shù)改變極對數(shù) p 調(diào)速調(diào)速有級調(diào)速有級調(diào)速4.6.2 變極調(diào)速變極調(diào)速U1AXU2u1u2U1u1U2u2p = 1在繞線式電動機轉(zhuǎn)子繞組中串入電阻在

15、繞線式電動機轉(zhuǎn)子繞組中串入電阻 R , 可改變轉(zhuǎn)可改變轉(zhuǎn)差率差率 s 和轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速 n。TNsTO1TstTmsmR2R2sm R2 R2A. 小范圍無級調(diào)速小范圍無級調(diào)速特點特點B. R2 大大 特性變軟特性變軟4.6.3 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速變轉(zhuǎn)差率調(diào)速返回返回4.8 三相異步電動機銘牌數(shù)三相異步電動機銘牌數(shù)據(jù)據(jù) 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材表4.8.1中列出了各種電動機的系列代號。中

16、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。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 kW4U2U1W2V1V2W1W2U2V2V1W1U1接線盒接線盒W1V1W2V2接電源接電源W1V1W2V2接電源接電源例如：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)下下電機的線電流為電機的線電流為 6.73A；三角形；三角形聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)下線電流下線電流為為 11.64A。兩種接法下相電流均為。兩種接法下相電流均為 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