交流電動機精品課件

1、交流電動機第1頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日電機的分類：交流電動機直流電動機同步異步他勵、并勵電動機串勵、復勵電動機6.1 電機概述控制電機動力電機電動機發(fā)電機（按勵磁方式分）（按工作原理分）三相單相三相同步鼠 繞籠 線式 式按功能分第2頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日控制電機 (信號轉換)伺服電動機(電信號角位移)感應同步器(轉角位移電壓)步進電動機(電脈沖步進角)自整角機(角位移，角速度的接收、 變換、傳輸).第3頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日優(yōu)點 使用電動機驅動生產(chǎn)機械可： （1）簡化生產(chǎn)機械的結構 （2）提高生產(chǎn)效率

2、和產(chǎn)品質量 （3）能實現(xiàn)自動控制 （4）實現(xiàn)遠距離操縱 （1）基本結構 （2）工作原理 （3）機械特性 （4）起動、制動、反轉、調(diào)速的基本原理 主要內(nèi)容第4頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日1.定子6.3 三相異步電動機的構造鐵心：由內(nèi)周有槽的硅鋼片疊成。U1 -U2V1 -V2 W1- W2三相繞組機座：鑄鋼或鑄鐵第5頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日轉子: 在旋轉磁場作用下，產(chǎn)生感應電動勢或電流。2.轉子鼠籠轉子鐵心：由外周有槽的硅鋼片疊成。 (1) 鼠籠式轉子鐵芯槽內(nèi)放銅條，端部用短路環(huán)形成一體?；蜩T鋁形成轉子繞組。(2) 繞線式轉子 同定子繞組一

3、樣，有三相，并且接成星形。鼠籠式繞線式第6頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日鼠籠式電動機與繞線式電動機的的比較：鼠籠式： 結構簡單、價格低廉、工作可靠； 不能人為改變電動機的機械特性。繞線式： 結構復雜、價格較貴、維護工作量大； 轉子外加電阻可人為改變電動機的機械特性。第7頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日6. 2. 1 旋轉磁場 定子三相繞組通入三相交流電(星形聯(lián)接)U1U2V1V2W1W21.旋轉磁場的產(chǎn)生o第8頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日o規(guī)定 i 的參考方向首端指向末端： i : “+” 首端流入，末端流出。 i : “

4、” 末端流入，首端流出。 U1V2W1V1W2U2()電流出()電流入第9頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日U1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2 t 三相電流合成磁場 的分布情況合成磁場方向向下合成磁場旋轉60合成磁場旋轉90600oU1U2V2W1V1W2第10頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日分析可知： 三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一個旋轉的磁場， 并且電流變化一個周期，旋轉磁場在空間轉過360，即電流變化一次，磁場旋轉一轉。2.旋轉磁場的旋轉方向任意調(diào)換兩根電源進線U1U2V1V2W1W20 to第11頁，共77頁，2022年，5月20日，

5、9點1分，星期日V1AU1U2V2W1W2AU1U2V2W1V1W2結論： 任意調(diào)換兩根電源進線，則旋轉磁場反轉。取決于三相電流的相序2.旋轉磁場的旋轉方向U1U2V1V2W1W20 to600第12頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日3.旋轉磁場的極對數(shù)P 當三相定子繞組按圖示排列時，產(chǎn)生一對磁極的旋轉磁場，即：o tU1U2V1V2W1W2U1U2V2W1V1W2第13頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日 若定子每相繞組由兩個線圈串聯(lián) ，繞組的始端之間互差60。V1W3V4U1W1U2V2W2U3U4V3W4U1U2V1V2W1第14頁，共77頁，202

6、2年，5月20日，9點1分，星期日極對數(shù)旋轉磁場的磁極對數(shù)與三相繞組的排列有關0V1W3V4U1W1U2V2W2U3U4V3W4第15頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日4.旋轉磁場的轉速工頻：p=1時0 toU1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2第16頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日p=2時0第17頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日極對數(shù)每個電流周期磁場轉過的空間角度同步轉速旋轉磁場轉速n0與頻率f1和極對數(shù)p有關。可見:第18頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日6. 2. 2 電

7、動機的轉動原理1. 轉動原理定子三相繞組通入三相交流電方向:順時針 切割轉子導體右手定則感應電動勢 E20旋轉磁場感應電流 I2旋轉磁場左手定則電磁力F電磁轉矩TnU1U2V2W1V1W2FF第19頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日 6. 2. 3 轉差率 旋轉磁場的同步轉速和電動機轉子轉速之差與旋轉磁場的同步轉速之比稱為轉差率。 由前面分析可知，電動機轉子轉動方向與磁場旋轉的方向一致，但轉子轉速 n 不可能與旋轉磁場的轉速相等，異步電動機如果:轉子中無電動勢和轉子電流 轉子與旋轉磁場間沒有相對運動，磁通不切 割轉子導條無轉矩因此，轉子轉速與旋轉磁場轉速間必須要有差別。第2

8、0頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日異步電動機運行中:轉子轉速亦可由轉差率求得轉差率s例1：一臺三相異步電動機，其額定轉速 n=975 r/min，電源頻率 f1=50 Hz。試求電動機的極對數(shù)和額定負載下的轉差率。解：根據(jù)異步電動機轉子轉速與旋轉磁場同步轉速的關系可知：n0=1000 r/min , 即p=3額定轉差率為第21頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日6.4 三相異步電動機銘牌數(shù)據(jù)1. 型號 磁極數(shù)( 極對數(shù) p = 2 )例如： Y 132 M4 用以表明電動機的系列、幾何尺寸和極數(shù)。機座長度代號機座中心高（mm）三相異步電動機教材表6.4.

9、1中列出了各種電動機的系列代號。第22頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日2. 接法接線盒定子三相繞組的聯(lián)接方法。通常V1W2U1W1U2V2U2U1W2V1V2W1U1V1W1W2U2V2W2U2V2V1W1U1Y 聯(lián)結W1U1V1W2U2V2 聯(lián)結第23頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日3. 額定電壓例如：380/220V、Y/ 是指線電壓為 380V 時 采用 Y聯(lián)結；線電壓為 220V 時采用 聯(lián)結。 一般規(guī)定，電動機的運行電壓不能高于或低于額定值的 5% 。因為在電動機滿載或接近 滿載情況下運行時，電壓過高 或過低都會使電動機的電流大于額定值,

10、從而使電動機過熱。在額定運行時定子繞組在指定接法下應加的線電壓。 三相異步電動機的額定電壓有380V，3000V, 及6000V等多種。第24頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日4. 額定電流例如： Y / 6.73 / 11.64 A 表示星形聯(lián)結下電機的線電流為 6.73A；三角形聯(lián)結下線電流為 11.64A。兩種接法下相電流均為 6.73A。 5. 額定功率與效率 鼠籠電機 =7293電動機在額定運行時定子繞組的線電流值。額定功率是指電機在額定運行時軸上輸出的機械功率 P2，它不等于從電源吸取的電功率 P1。第25頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日注

11、意：實用中應選擇容量合適的電機，防止出現(xiàn) “大馬拉小車” 的現(xiàn)象。PN7. 額定轉速電機在額定電壓、額定負載下運行時的轉速。P2cosO6. 額定功率因數(shù)(cos1) 三相異步電動機的功率因數(shù)較低，在額定負載時約為 0.7 0.9?？蛰d時功率因數(shù)很低，只有 0.2 0.3。額定負載時，功率因數(shù)最高。 第26頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日如： n N =1440 轉/分 sN = 0.048. 絕緣等級 指電機絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分為Y、A、E、B、F、H七級。絕緣等級YAEBFHC極限溫度C90105120130155180180第27頁，共77頁，2022

12、年，5月20日，9點1分，星期日6.5 三相異步電動機轉矩與機械特性6. 5. 1 轉矩公式 一、轉子中各載流導體在旋轉磁場的作用下,受到 電磁力所形成的轉矩之總和。常數(shù)，與電機結構有關旋轉磁場每極磁通轉子電流轉子電路的功率因數(shù)第28頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日二、根據(jù)動力學知識，旋轉物體的機械功率等于 機械轉矩與機械角速度的乘積。機械功率機械角速度同步角速度電磁功率同步速度第29頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日 三相異步電動機的電路分析 三相異步電動機的電磁關系與變壓器類似。變壓器： 變化 eU1 E1= 4.44 f N1 E2= 4.44

13、f N2E1 、E2 頻率相同，都等于電源頻率。定子電路轉子電路異步電動機每相電路i1u1e1e 1e2e 2i2+f1f2第30頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日一、定子電路1.旋轉磁場的磁通異步電動機：旋轉磁場切割導體 e， U1 E1= 4.44 f 1N1每極磁通旋轉磁場與定子導體間的相對速度為 n0 ，所以2.定子感應電勢的頻率 f1感應電勢的頻率與磁場和導體間的相對速度有關f 1= 電源頻率 f第31頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日二、轉子電路1. 轉子感應電動勢頻率 f 2定子導體與旋轉磁場間的相對速度固定，而轉子導體與旋轉磁場間的相對速

14、度隨轉子的轉速不同而變化。 定子感應電動勢頻率 f 1 轉子感應電動勢頻率 f 2 轉子感應電動勢頻率 f 2旋轉磁場切割定子導體和轉子導體的速度各不相同第32頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日2. 轉子感應電動勢E 2E2= 4.44 f 2N2 = 4.44s f 1N2 當轉速 n = 0(s=1)時， f 2最高，且 E2 最大，有E20= 4.44 f 1N2轉子靜止時的感應電勢即E2= s E20 轉子轉動時的感應電勢3. 轉子感抗X 2當轉速 n = 0(s =1)時， f 2最高，且 X2 最大，有X20= 2 f1L2即X2= sX20 第33頁，共77頁

15、，2022年，5月20日，9點1分，星期日4. 轉子電流 I2（轉子繞組的感應電流）5. 轉子電路的功率因數(shù)第34頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日轉子繞組的感應電流轉子電路的功率因數(shù) 結論：轉子轉動時，轉 子電路中的各量均與轉 差率 s有關，即與轉速 n有關。I2cos2s1I2,O第35頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日由此得電磁轉矩公式：由前面分析知：第36頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日由公式可知電磁轉矩公式1. T 與定子每相繞組電壓 成正比。U 1 T 2. 當電源電壓 U1 一定時，T 是 s 的函數(shù)。3. R2 的大

16、小對 T 有影響。繞線式異步電動機可外 接電阻來改變轉子電阻R2 ，從而改變轉距。第37頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日6. 5. 3 機械特性曲線OTS根據(jù)轉矩公式得轉矩特性曲線：OT1第38頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日1.額定轉矩TN（表明電動機長期運行的能力）三個重要轉矩OT額定轉矩 -電動機在額定負載時的轉矩。(N m)PN -電動機軸上輸出的額定機械功率。nN -電動機的額定轉速。第39頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日 如某普通機床的主軸電機(Y132M-4型) 的額定功率為7.5kw, 額定轉速為1440r/mi

17、n, 則額定轉矩為：第40頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日2.最大轉矩 Tmax（表明電動機帶最大負載的能力）OTTmax臨界轉差率令：sm與 R2 有關， R2 sm n 。繞線式電機改變轉子附加電阻R2 可實現(xiàn)調(diào)速。 第41頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日 工作時，一定令負載轉矩 ，否則電機將停轉。致使注意： （1）三相異步機的 和電壓的平方成正比，所以對電壓的波動很敏感，使用時要注意電壓的變化。 （2）電機嚴重過熱一般三相異步電動機的過載系數(shù)為過載系數(shù)(能力)第42頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日3. 起動轉矩 Tst起動

18、時n= 0 時，s =1(2) Tst與 R2 有關， 適當使 R2 Tst 。對繞線式 電機改變轉子附加電阻 R2 , 可使Tst =Tmax 。OTTst Tst電動機起動時的轉矩，體現(xiàn)了電動機帶載起動的能力。 若 Tst T2電機能起動，否則不能起動。起動能力第43頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日4. 電動機的穩(wěn)定運行分析（指電動機受到外界干擾后能回到原來的狀態(tài)。如負載變化） 電動機的電磁轉矩可以隨負載的變化而自動調(diào)整，這種能力稱為自適應負載能力。 自適應負載能力是電動機區(qū)別于其它動力機械的重要特點（如：柴油機當負載增加時，必須由操作者加大油門，才能帶動新的負載）

19、。此過程中， n 、sE2 , I2 I1 電源提供的功率自動增加。T2sT2TT =T2n T T2達到新的平衡T2TOT第44頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日T2T2 510.2 N. m 不能起動 (2) Ist =7IN=784.2=589.4 A 在U= 0.9UN 時能起動例2:第64頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日在80%額定負載時不能起動在50%額定負載時可以起動(3)第65頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日6.7.1 變頻調(diào)速 (無級調(diào)速) f=50Hz逆變器M3 整流器f1、U1可調(diào)+變頻調(diào)速方法恒轉距調(diào)速（f

20、1f1N）頻率調(diào)節(jié)范圍：0.5幾百赫茲三種電氣調(diào)速方法6.7 三相異步電動機的調(diào)速第66頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日6.7.2 變極調(diào)速 (有級調(diào)速) 變頻調(diào)速方法可實現(xiàn)無級平滑調(diào)速,調(diào)速性能優(yōu)異，因而正獲得越來越廣泛的應用。A1X1A2X2iiP=2A1A2X1X2NNSS第67頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日A1X1A2X2iiP=1 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、磨床等機床上。A1A2X1X2SN第68頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期

21、日To6.7.3 變轉差率調(diào)速 (無級調(diào)速) 變轉差率調(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、設備簡單投資少，缺點是能耗較大。這種調(diào)速方式廣泛應用于各種提升、起重設備中。nnTLTLs sTso第69頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日（補充）三相異步電動機的制動一、 能耗制動制動方法機械制動電氣制動能耗制動反接制動發(fā)電反饋制動 在斷開三相電源的同時，給電動機其中兩相繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場與旋轉的轉子作用，產(chǎn)生了與轉子旋轉方向相反的轉距（制動轉距），使轉子迅速停止轉動。第70頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日nF轉子Tn0

22、=0二、 反接制動 停車時，將接入電動機的三相電源線中的任意兩相對調(diào)，使電動機定子產(chǎn)生一個與轉子轉動方向相反的旋轉磁場，從而獲得所需的制動轉矩，使轉子迅速停止轉動。 M3+-運轉制動RP第71頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日M3運轉制動nF轉子Tn0三、 發(fā)電反饋制動 當電動機轉子的轉速大于旋轉磁場的轉速時，旋轉磁場產(chǎn)生的電磁轉距作用方向發(fā)生變化，由驅動轉距變?yōu)橹苿愚D距。電動機進入制第72頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日動狀態(tài)，同時將外力作用于轉子的能量轉換成電能回送給電網(wǎng)。nF轉子Tn0n n0第73頁，共77頁，2022年，5月20日，9點1分，星期日 三相異步電動機在運行過程中，若其中一相與電源斷開，就成為單相電動機運行。此時電動機仍