電工技術(shù)第七章 電動(dòng)機(jī)

第七章電動(dòng)機(jī)第一節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理第三節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的電路分析第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)第四節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性第六節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)第七節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速第八節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇與使用第九節(jié)單相異步電動(dòng)機(jī)第十節(jié)直流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)鼠籠式繞線式異步機(jī)同步機(jī)他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的分類電動(dòng)機(jī)：電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能電動(dòng)機(jī)的作用優(yōu)點(diǎn)使用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械可以：（1）簡化生產(chǎn)機(jī)械的結(jié)構(gòu)（2）提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量（3）能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制（4）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操縱

（1）基本結(jié)構(gòu)（2）工作原理（3）機(jī)械特性（4）起動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速的基本原理（5）應(yīng)用場合和正確使用主要內(nèi)容異步電動(dòng)機(jī)的模型：第一節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)微型三相異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)體照片：1、定子2、轉(zhuǎn)子定子鐵心定子繞組機(jī)座異步機(jī)的結(jié)構(gòu)(1)定子鐵心：由互相絕緣的內(nèi)圓周表面沖有很多槽的硅鋼片疊成。(2)定子繞組：可以Y接，也可以△接三相繞組對稱分布在定子鐵芯的圓周上，接線盒2轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)軸繞線式轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子注：轉(zhuǎn)子電路必須是閉合的:三相對稱繞組Y接回路中可外接附加電阻：由外圓周沖有槽的硅鋼片疊成V2V1W2U2U1W1轉(zhuǎn)子定子轉(zhuǎn)子作用：產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，并輸出機(jī)械能。定子作用：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，從電網(wǎng)吸收電能線繞式鼠籠式結(jié)構(gòu)示意圖第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理感應(yīng)電動(dòng)勢方向用右手定則確定受力F方向用左手定則確定假設(shè)磁場旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)原理(1)轉(zhuǎn)子跟隨磁場轉(zhuǎn)動(dòng);

結(jié)論：(2)轉(zhuǎn)子比旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)得慢。旋轉(zhuǎn)磁場是如何產(chǎn)生的呢？(3)轉(zhuǎn)子要能轉(zhuǎn)動(dòng)，必須要有旋轉(zhuǎn)磁場。一、定子的旋轉(zhuǎn)磁場U1V2W1V1W2定子三相對稱繞組U1U2,V1V2,W1W2

通入三相對稱電流，就會(huì)在空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場?！?”電流流出“

”電流流入U(xiǎn)2U1U2V2W1V1W2合成磁場方向：向下NS假設(shè)電流正方向：從首端流入，尾端流出。V2U1U2V1W1W2同理分析，可得其它瞬間產(chǎn)生的磁場方向：U1U2V2W1V1W2NSU1U2V2W1V1W2NSAU2V2W1V1W2NSU1SNU1U2V1V2W1W2與通入定子三相繞組U1U2,V1V2,W1W2的三相電流的相序有關(guān)。改變磁場的旋轉(zhuǎn)方向：改變定子三相電流的相序。o二、旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向o轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場的旋轉(zhuǎn)方向一致。電動(dòng)機(jī)如何實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)呢？將電動(dòng)機(jī)同電源相接的三根導(dǎo)線中任意互換兩根即可。正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)L1L2L3M3~U1V1W1電源~M3~L1L2L3U1V1W1電源~*異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)的方法三、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速1、極對數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)p與定子三相繞組的排列有關(guān)。此種接法下，合成磁場只有一對磁極。即：U1U2V2W1V1W2NSV2U1U2V1W1W2

若定子每相繞組由兩個(gè)線圈串聯(lián)，繞組的首端之間互差60°，則形成兩對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場。U1U1'U2U2'V1V2V1'V2'W1W2W1'W2'W1'V2'U1V1W1U2V2W2U1'U2'V1'W2'極對數(shù)U1U2U1'U2'V1V2V1'V2'W1W2W1'W2'0W1'V2'U1V1W1U2V2W2U1'U2'V1'W2'U1W2'V1U2W1V2U1'W2V1'U2'W1'V2'0U1U2U1'U2'0

旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速取決于磁場的極對數(shù)和電源頻率2、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速電流變化一個(gè)周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)1圈電流頻率為f1，則每分鐘電流變化60f1周，磁場旋轉(zhuǎn)n0圈。即：n0稱為同步轉(zhuǎn)速p=2時(shí)：p=1時(shí)：異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速:極對數(shù)每個(gè)電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速磁極數(shù)(同步轉(zhuǎn)速)感應(yīng)電動(dòng)勢方向用右手定則確定受力F方向用左手定則確定假設(shè)磁場旋轉(zhuǎn)四、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理(1)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場的旋轉(zhuǎn)方向一致;

結(jié)論：(2)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速小于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速“異步”

轉(zhuǎn)差率s：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間:（轉(zhuǎn)差率最大）異步電機(jī)額定運(yùn)行中:略小于

旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速五、轉(zhuǎn)差率空載轉(zhuǎn)差率一般<0.5%轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的頻率：例1：三相異步電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速nN=960r/min，電源f1=50Hz,求：額定轉(zhuǎn)差率SN

，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢的頻率f2N同步轉(zhuǎn)速：額定轉(zhuǎn)差率：極對數(shù)：p=3解：由額定轉(zhuǎn)速

nN略小于

n0

，可知額定轉(zhuǎn)差率例2：一臺(tái)四極電動(dòng)機(jī),額定轉(zhuǎn)差率SN=0.02,電源頻率

f1=50Hz。試求電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速nN解：根據(jù)四極電動(dòng)機(jī)，可知極對數(shù)：p=2額定轉(zhuǎn)差率：同步轉(zhuǎn)速n0=1500r/min額定轉(zhuǎn)速：

三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系與變壓器類似。

：主磁通產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢。e1e2、定子電路i2r1、X1r2、X2i1u1e1e2轉(zhuǎn)子電路+--++-異步電動(dòng)機(jī)每相電路第三節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的電路分析一、定子電路定子每相電路r1、X1i1u1e1+--+定子繞組中變化的電流設(shè)：則有效值

變化的磁場

感應(yīng)電動(dòng)勢e1定子電路r1、X1i1u1e1+--+（U1為定子每相繞組電壓）：定子電流的頻率：定子線圈匝數(shù)其中取決于轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場的相對速度同理可得：二、轉(zhuǎn)子電路分析定子電路i2r1、X1r2、X2i1u1e1e2轉(zhuǎn)子電路+--++-：轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢的頻率：轉(zhuǎn)子線圈匝數(shù)其中即1.轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢頻率3.轉(zhuǎn)子漏電抗4.轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流5.轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)2.轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢i2r2、X2e2+-(其中(其中轉(zhuǎn)子電路中的各個(gè)物理量：

結(jié)論：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電路中的各量均與轉(zhuǎn)差率

s有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速n有關(guān)。轉(zhuǎn)子電路中各物理量隨s變化曲線:I21s0f2X2E2(1)(4)(5)(3)(2)1n0n0nN電磁轉(zhuǎn)矩－－轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下,受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)矩之總和。常數(shù)，與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)旋轉(zhuǎn)磁場每極磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)第四節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性一、轉(zhuǎn)矩公式得到電磁轉(zhuǎn)矩公式由前面分析知：由公式可知（2）s，r2一定時(shí)，T與定子每相繞組電壓成正比。（1）當(dāng)電源電壓U1一定時(shí)，T是

s的函數(shù)。（3）r2

的大小對

T有影響，因此繞線式異步電動(dòng)機(jī)可以外接電阻來改善啟動(dòng)性能和調(diào)速性能。OTS根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式得：OT1機(jī)械特性曲線O一、機(jī)械特性曲線n0Tn1、額定轉(zhuǎn)矩電機(jī)在額定電壓下，以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，輸出額定功率時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸上輸出的轉(zhuǎn)矩。（牛頓?米）nN*理想空載與硬特性：OTbcaa點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)空載且不存在電動(dòng)機(jī)損耗理想空載ac段為穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)da-c段：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的增加而略微下降為穩(wěn)定工作區(qū)硬特性c-d段：不穩(wěn)定工作區(qū)在穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)，電動(dòng)機(jī)具有自動(dòng)適應(yīng)負(fù)載的能力。2、最大轉(zhuǎn)矩Tm：

轉(zhuǎn)軸上機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL不能大于Tm

，否則將造成堵轉(zhuǎn)(停車)電機(jī)帶動(dòng)最大負(fù)載的能力0Ts1求解臨界轉(zhuǎn)差率過載系數(shù)：三相異步機(jī)注意：

（1）三相異步機(jī)的

和電壓的平方成正比所以對電壓的波動(dòng)很敏感，使用時(shí)要注意電壓的變化。

工作時(shí)，一定令負(fù)載轉(zhuǎn)矩，否則電機(jī)將停轉(zhuǎn)。致使

（2）電機(jī)嚴(yán)重過熱燒壞3、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩起動(dòng)時(shí)，n=0（s=1）Tst體現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載起動(dòng)的能力。OTTst起動(dòng)能力1.1~2.0

U1變化對機(jī)械特性的影響結(jié)論：U

TLTOs=0s=1U1

和R2變化對機(jī)械特性的影響

R2變化對機(jī)械特性的影響r2增大n

r2的

改變

：適合繞線式電機(jī)，外接電阻時(shí)，可增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

結(jié)論：TOs=0s=1可以調(diào)速啟動(dòng)：

Tst>TL

，電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速n

，轉(zhuǎn)矩T

c點(diǎn)：轉(zhuǎn)矩達(dá)最大Tm

，轉(zhuǎn)速n繼續(xù)，T

，沿c-b走b點(diǎn)：T=TL，轉(zhuǎn)速n不再上升，穩(wěn)定運(yùn)行當(dāng)TL

s

TL

>Tn

T

達(dá)到新的平衡I2

穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)TOcb

電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負(fù)載的變化而自動(dòng)調(diào)整，這種能力稱為自適應(yīng)負(fù)載能力。電動(dòng)機(jī)自動(dòng)適應(yīng)負(fù)載的能力再次低速穩(wěn)定運(yùn)行

有一臺(tái)4極三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，其額定功率PN=7.5kW，額定轉(zhuǎn)速nN=1450r/min，Tmax/TN=1.8,Tst/TN=1.2,電源頻率f=50HZ，求這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩TN，最大轉(zhuǎn)矩Tmax，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst和額定轉(zhuǎn)差率。例解最大轉(zhuǎn)矩為：額定轉(zhuǎn)矩為：啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：同步轉(zhuǎn)速為：p=2額定轉(zhuǎn)差率一、啟動(dòng)性能啟動(dòng)瞬間：

n=0，s=1。啟動(dòng)電流

大：一般中小型鼠籠式電機(jī)啟動(dòng)電流為額定電流的5~7倍。起動(dòng)時(shí)n=0，轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線速度很大。轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢轉(zhuǎn)子電流定子電流

后果：原因：第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)影響同一電網(wǎng)其他負(fù)載工作頻繁起動(dòng)時(shí)造成熱量積累大電流I21s0f2X2E21電機(jī)過熱電機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)，n=0，s=1，轉(zhuǎn)子電流I2雖然很大，但轉(zhuǎn)子功率因數(shù)cosφ2很低，因而啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst并不大。通常電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的(1.1-2.0)倍。起重冶金用的電機(jī)Tst/TN可達(dá)2.5～3.1。啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩

?。涸颍汉蠊弘姍C(jī)啟動(dòng)時(shí)間拖長或不能帶負(fù)載啟動(dòng)。OT1.直接啟動(dòng)2.減壓啟動(dòng)采用降低定子繞組電壓的方法啟動(dòng)，以減小啟動(dòng)電流。啟動(dòng)后待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)再換接額定電壓。Y－

換接啟動(dòng)自耦變壓器降壓啟動(dòng)降壓方法二、啟動(dòng)方法

電機(jī)容量不大于直接供電變壓器容量的20％-30％，可以采用直接起動(dòng)。小容量20-30千瓦以下的異步電動(dòng)機(jī)一般都采直接起動(dòng)。正常運(yùn)行時(shí)，定子繞組為△接啟動(dòng)時(shí)，把定子繞組接成星形YY－

降壓啟動(dòng)：△接：Y接：

降壓啟動(dòng)時(shí)的電流為直接啟動(dòng)時(shí)的1/3+－U1U2V1V2W1W2啟動(dòng)正常運(yùn)行+－U1U2V1V2W1W2

采用Y—△降壓啟動(dòng)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為直接啟動(dòng)時(shí)的1/3Y接時(shí)，相電壓為△接時(shí)，相電壓為∴∵啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和相電壓的平方成正比啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩分析：(1)僅適用于正常運(yùn)行為三角形(△)接法的電機(jī)。Y-

降壓起動(dòng)應(yīng)注意的問題Y－

降壓起動(dòng)適合于空載或輕載起動(dòng)的場合。(2)Y－

起動(dòng)啟動(dòng)電流、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為直接啟動(dòng)時(shí)的1/3。自耦減壓起動(dòng)利用三相自耦變壓器降低電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電壓原理：起動(dòng)時(shí)，先合上開關(guān)Q1，將手柄Q2扳到‘起動(dòng)’位置操作：自耦減壓起動(dòng)接線圖達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，迅速將手柄扳到‘工作’位置適用于容量較大的或正常工作時(shí)為星形聯(lián)接，不能采用星-三角起動(dòng)的籠型電動(dòng)機(jī)適用范圍繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)主要采用轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)外接電阻的方法RRR滑環(huán)電刷定子轉(zhuǎn)子起動(dòng)時(shí)將適當(dāng)?shù)腞串入轉(zhuǎn)子電路中，起動(dòng)后將R短路。起動(dòng)電阻?有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)如下：PN(kW)

UN(V)nN(r/min)接法1038014500.880.866.52.12.0△求(1)額定電流IN和啟動(dòng)電流Ist(3)若在額定負(fù)載及負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的65%的情況下電動(dòng)機(jī)能否采用Y－△啟動(dòng)？例(2)

額定轉(zhuǎn)矩

TN

、最大轉(zhuǎn)矩Tm和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst；解:（1）（2）（3）額定負(fù)載不能Y－△啟動(dòng)，額定負(fù)載的65%時(shí)可以采用Y－△啟動(dòng)一、

能耗制動(dòng)：

停車時(shí)，斷開交流電源，接至直流電源上，產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小與直流電流的大小有關(guān)直流電流的大小一般為電動(dòng)機(jī)額定電流的0.5-1倍制動(dòng)能量消耗小制動(dòng)平穩(wěn)，但需要直流電源M3~+-運(yùn)行制動(dòng)n

F轉(zhuǎn)子第六節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)

二、

反接制動(dòng)

停車時(shí)，將電動(dòng)機(jī)接到電源的三根線中的任意兩根的一端對調(diào)位置，使旋轉(zhuǎn)磁場反向旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩方向與電動(dòng)機(jī)原來的旋轉(zhuǎn)方向相反，起制動(dòng)的作用。

反接制動(dòng)時(shí)，定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)速很大。即切割磁力線的速度很大，造成轉(zhuǎn)子電流增大，引起定子電流增大。為限制電流，在制動(dòng)時(shí)要在定子或轉(zhuǎn)子中串電阻簡單、效果好但能量消耗大返回注意措施

三、發(fā)電反饋制動(dòng)：

當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速超過旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速時(shí)，這時(shí)的轉(zhuǎn)矩也是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。n

Fno當(dāng)起重機(jī)快速下放重物時(shí)當(dāng)多速電動(dòng)機(jī)從高速調(diào)到低速的過程中電動(dòng)機(jī)已轉(zhuǎn)入發(fā)電機(jī)運(yùn)行，將重物的位能轉(zhuǎn)換為電能而反饋到電網(wǎng)里去，所以稱為發(fā)電反饋制動(dòng)返回第七節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速調(diào)速方法：2.變極調(diào)速3.變轉(zhuǎn)差率調(diào)速1.變頻調(diào)速1.變頻調(diào)速

此種調(diào)速方法發(fā)展很快，且調(diào)速性能較好。其主要環(huán)節(jié)是研制變頻電源恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速：低于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，保持U1/f1的比值近似不變，這時(shí)磁通Φ和轉(zhuǎn)矩也都近似不變。恒功率調(diào)速：高于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)保持U1=U1N，這時(shí)磁通Φ和轉(zhuǎn)矩都減小。轉(zhuǎn)速增大，轉(zhuǎn)矩減小，使功率近似不變。無級(jí)調(diào)速2.改變極對數(shù)有級(jí)調(diào)速。3.改變轉(zhuǎn)差率

無級(jí)調(diào)速適用于繞線式電動(dòng)機(jī)方法：在繞線式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中接入調(diào)速電阻，改變電阻的大小，就可得到平滑調(diào)速。返回三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)：YR180L-8

功率：11kW頻率：50Hz電壓：380V電流：25.2A接法：△轉(zhuǎn)速：760r/min效率：86.5%功率因數(shù)：0.77工作方式：連續(xù)

絕緣等級(jí)：B重量

kg標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)

出廠日期

××電機(jī)廠銘牌數(shù)據(jù)（YR180L-8）一、三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌第八節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇和使用型號(hào)磁極數(shù)(極對數(shù)p=2)例如：Y132M－4

用以表明電動(dòng)機(jī)的系列、幾何尺寸和極數(shù)。機(jī)座長度代號(hào)機(jī)座中心高（mm）三相異步電動(dòng)機(jī)它不等于從電源吸取的電功率。額定功率電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)械功率P2N

。UN=380/220V、Y/

接指：線電壓為

380V時(shí)采用

Y接法；

線電壓為

220V時(shí)采用

接法。電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)，定子繞組在指定接法下應(yīng)加的線電壓值。額定電壓：兩種接法情況下，相電壓均為220V(每相繞組的額定電壓)一般規(guī)定電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電壓不能高于或低于額定值的5％。例說明額定電流：電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)，定子繞組在指定接法下的線電流值。

頻率

轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)接交流電源的工作頻率，我國工頻電源為50HZ電動(dòng)機(jī)額定工作狀態(tài)下轉(zhuǎn)子每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)

接法指定子三相繞組的聯(lián)接方法。有三個(gè)首端U1、V1、W1，三個(gè)尾端U2、V2、W2，可以Y接或接定子三相繞組U1U2、V1V2、W1W2U1V1W1W2U2V2W1U1V1W2U2V2Y接法：

接法：

接法指定子三相繞組的聯(lián)接方法。定子三相繞組U1U2、V1V2、W1W2有三個(gè)首端U1、V1、W1，三個(gè)尾端U2、V2、W2，可以Y接或接V1W2U1W1U2V2U2U1W2V1V2W1工作方式工作方式分為連續(xù)、短時(shí)、斷續(xù)三種絕緣等級(jí)按照電動(dòng)機(jī)繞組所用的絕緣材料在使用時(shí)允許的極限溫度來分的。

極限溫度，是指電動(dòng)機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)中最熱點(diǎn)的最高容許溫度。

絕緣等級(jí)絕緣等級(jí)極限溫度AEBFH指定子每相繞組的功率因數(shù)。功率因數(shù)軸上輸出機(jī)械功率與定子輸入電功率P1N的比值。

額定效率：二、

三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇

功率的選擇連續(xù)工作：短時(shí)運(yùn)行：:生產(chǎn)機(jī)械效率:傳動(dòng)效率:電動(dòng)機(jī)過載系數(shù)某離心式水泵的技術(shù)參數(shù)為：流量Q=0.03m3/s,揚(yáng)程H=20m，轉(zhuǎn)速為1460r/min機(jī)械效率η1=0.55；籠型電動(dòng)機(jī)與水泵聯(lián)軸器直接連接，即η2=1，試選用該水泵的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率。例解:查相關(guān)資料，選用Y160M-4型電動(dòng)機(jī)，其PN>11kW第九節(jié)單相異步電動(dòng)機(jī)

單相異步電動(dòng)機(jī)常用于功率不大的電動(dòng)工具（如手電鉆、攪拌器等）和眾多的家用電器（洗衣機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇等）。單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理結(jié)構(gòu)：

定子放單相繞組（也稱工作繞組，其中通入單相交流電）；轉(zhuǎn)子一般用鼠籠式。返回定子轉(zhuǎn)子

定子繞組定子中通入單相交流電后，形成脈動(dòng)磁場。其磁感應(yīng)強(qiáng)度按正弦分布，且隨時(shí)間按正弦變化。返回

....F轉(zhuǎn)子導(dǎo)條及電流

當(dāng)定子繞組產(chǎn)生的合成磁場增加時(shí)，根據(jù)右手螺旋定則和左手定則，可知轉(zhuǎn)子導(dǎo)條左、右受力大小相等方向相反，所以沒有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。返回一、電容分相式異步電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)機(jī)定子中放置一個(gè)起動(dòng)繞組B，與工作繞組在空間相隔

90°，起動(dòng)繞組B與電容器串聯(lián)，使兩個(gè)繞組中的電流在相位上近于相差90°，這就是分相。由這兩相電流也能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場ABAB返回分相實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)改變C的串聯(lián)位置，可使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。將開關(guān)合在1，電容與V繞組串聯(lián)，電流超前近90°；將開關(guān)切換到2，電容與U繞組串聯(lián)，電流超前近90°。如此便改變了旋轉(zhuǎn)磁場的方向，實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。二、罩極式單相電機(jī)定子磁極轉(zhuǎn)子短路環(huán)

定子通入電流以后，部分磁通穿過短路環(huán)，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電流。短路環(huán)中的電流阻礙磁通的變化，致使有短路環(huán)部分和沒有短路環(huán)部分產(chǎn)生的磁通有了相位差，從而形成旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來。結(jié)構(gòu)：單相繞組繞在磁極上，在磁極的約1/3部分套一短路環(huán)返回三相異步電動(dòng)機(jī)的單相運(yùn)行

三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，若其中一相和電源斷開，則變成單相運(yùn)行。此時(shí)和單相電動(dòng)機(jī)一樣，電動(dòng)機(jī)仍會(huì)按原來方向運(yùn)轉(zhuǎn)。但若負(fù)載不變，三相供電變?yōu)閱蜗喙╇?，電流將變大，?dǎo)致電動(dòng)機(jī)過熱。

使用中要特別注意這種現(xiàn)象

三相異步電動(dòng)機(jī)若在啟動(dòng)前有一相斷電，和單相電動(dòng)機(jī)一樣將不能啟動(dòng)。此時(shí)只能聽到嗡嗡聲，長時(shí)間啟動(dòng)不了，也會(huì)過熱，必須趕快排除故障。返回第十節(jié)直流電動(dòng)機(jī)

是直流電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置。直流電動(dòng)機(jī)雖然比三相交流異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修也不便，但由于它的調(diào)速性能較好和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，因此，對調(diào)速要求較高的生產(chǎn)機(jī)械或者需要較大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機(jī)械往往采用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：(1)調(diào)速性能好,調(diào)速范圍廣,易于平滑調(diào)節(jié)。

(2)起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,易于快速起動(dòng)、停車。

(3)易于控制。應(yīng)用:1)軋鋼機(jī)、電氣機(jī)車、中大型龍門刨床、礦山豎井提升機(jī)以及起重設(shè)備等調(diào)速范圍大的大型設(shè)備。

2)用蓄電池做電源的地方，如汽車、拖拉機(jī)等NS············NS一、直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及分類極掌極心勵(lì)磁繞組機(jī)座轉(zhuǎn)子直流電動(dòng)機(jī)的磁極和磁路

直流電機(jī)由定子(磁極)、轉(zhuǎn)子(電樞)和換向器等部分構(gòu)成。（一）直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)2.轉(zhuǎn)子(電樞)

由鐵心、繞組（線圈）、換向器組成。1.磁極永磁式:

由永久磁鐵做成。勵(lì)磁式:

磁極上繞線圈，線圈中通過直流電，形成電磁鐵。勵(lì)磁:

磁極上的線圈通以直流電產(chǎn)生磁通，稱為勵(lì)磁。電樞鐵心：由硅鋼片疊裝而成。電樞繞組：單個(gè)繞組元件組成。用來在電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生磁場。1.他勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組和電樞繞組分別由兩個(gè)直流電源供電。（二）直流電動(dòng)機(jī)的分類

直流電機(jī)按照勵(lì)磁方式可分為他勵(lì)電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)。2.并勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組和電樞繞組并聯(lián)，由一個(gè)直流電源供電。UUfIaM+_+_If他勵(lì)I(lǐng)aUM+_If+_IE并勵(lì)4.復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的聯(lián)接有串有并，接在同一電源上。3.串勵(lì)電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)接到同一電源上。串勵(lì)UIa+_IfM復(fù)勵(lì)U+_IMIa二、直流電機(jī)的基本工作原理和機(jī)械特性IU＋－SbNacd

直流電從兩電刷之間通入電樞繞組，電樞電流方向如圖所示。由于換向片和電源固定聯(lián)接，無論線圈怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)，總是S極有效邊的電流方向向外,N極有效邊的電流方向向里。電動(dòng)機(jī)電樞繞組通電后中受力(左手定則)按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。電刷換向片IFFTn換向器作用：將外部直流電轉(zhuǎn)換成內(nèi)部的直流電，以保持轉(zhuǎn)矩方向不變。1.轉(zhuǎn)動(dòng)原理U＋－EETnSbNdFFacII換向片電刷

線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)，將在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。由右手定則，感應(yīng)電動(dòng)勢的方向與電流的方向相反。Ce:

與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)n:

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

：磁通（1）電樞感應(yīng)電動(dòng)勢

E=Cen2.電磁轉(zhuǎn)矩與電壓平衡方程U＋－EETnSbNdFFacII換向片電刷

由圖可知，電樞感應(yīng)電動(dòng)勢E與電樞電流或外加電壓方向總是相反，所以稱反電勢。式中：U—外加電壓

Ra

—繞組電阻（2）電樞回路電壓平衡式–RaIaE+–+UMCm:與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)

:

線圈所處位置的磁通Ia：電樞繞組中的電流單位:

(韋伯)，Ia

(安)，T(牛頓?米)

直流電動(dòng)機(jī)電樞繞組中的電流(電樞電流Ia)與磁通

相互作用，產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩，直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式為轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系

電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩,它使電樞轉(zhuǎn)動(dòng)。在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩必須和機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩及空載損耗轉(zhuǎn)矩相平衡，即T=Cm

Ia

當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸上的機(jī)械負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，通過電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電動(dòng)勢、電樞電流的變化，電磁轉(zhuǎn)矩將自動(dòng)調(diào)整，以適應(yīng)負(fù)載的變化，保持新的平衡。轉(zhuǎn)矩平衡過程T2:機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩T0:空載轉(zhuǎn)矩例：設(shè)外加電樞電壓U一定，T=T2

(平衡)，此時(shí)，若T2突然增加，則調(diào)整過程為達(dá)到新的平衡點(diǎn)(Ia

、P入

)

。T2

n

Ia

T

E

3.

直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性特點(diǎn):

勵(lì)磁繞組與電樞并聯(lián)由圖可求得由上分析可知：

當(dāng)電源電壓U和勵(lì)磁回路的電阻Rf一定時(shí),勵(lì)磁電流If和磁通

不變，即

=常數(shù)。則IaUM+_If+_IE令：T=Cm

Ia=Cm

Ia

即：并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的磁通

=常數(shù)，轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比。

由以下公式求得IaUM+_If+_IE式中：n=f(T)

特性曲線n0nNTN

并勵(lì)電動(dòng)機(jī)在負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速n的變化不大—硬機(jī)械特性（自然特性）。改變電樞電壓和電樞回路串電阻可得人工特性曲線n0T

n

例:有一并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下：P２=22KW,

UN=110V,

nN=1000r/min,

=0.84,并已知

Rf=27.5

，Ra=0.04,試求:(1)額定電流I,額定電樞電流Ia及額定勵(lì)磁電流If

;(2)損耗功率PaCu,及PO

;(3)額定轉(zhuǎn)矩T;(4)反電動(dòng)勢E。解：(1)P2是輸出功率，額定輸入功率為額定電流額定勵(lì)磁電流額定電樞電流（2）電樞電路銅損勵(lì)磁電路銅損總損失功率空載損耗功率（3）額定轉(zhuǎn)矩（4）反電動(dòng)勢三、直流電動(dòng)機(jī)（并勵(lì)、他勵(lì))的運(yùn)行與控制

直流電動(dòng)機(jī)的基本運(yùn)行與控制過程包括起動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、調(diào)速和制動(dòng)等。1.起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)不允許在額定電壓UN下直接起動(dòng)。Iast太大會(huì)使換向器產(chǎn)生嚴(yán)重的火花,燒壞換向器；起動(dòng)時(shí),n=0

(1)起動(dòng)電流大(2)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大

起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為(10~20)TN,造成機(jī)械沖擊，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)遭受損壞。一般Iast限制在(1.5~2.5)IN。*起動(dòng)方法注意事項(xiàng)(1)電樞串電阻起動(dòng)法(2)降壓起動(dòng)法：

直流電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)和工作時(shí)，勵(lì)磁電路一定要接通,不能讓它斷開,而且起動(dòng)時(shí)要滿勵(lì)磁。否則，磁路中只有很少的剩磁，可能產(chǎn)生事故：在滿磁下將Rst置最大處，逐漸減小Rst使n升高。最大起動(dòng)電壓Ust為(1)如果電動(dòng)機(jī)是靜止的，由于轉(zhuǎn)矩太小(T=Cm

Ia),

電機(jī)將不能起動(dòng)，這時(shí)反電動(dòng)勢為零，電樞電流很大，電樞繞組有被燒壞的危險(xiǎn)。

(2)如果電動(dòng)機(jī)在有載運(yùn)行時(shí)斷開勵(lì)磁回路，反電動(dòng)勢

E立即減小而使電樞電流增大，同時(shí)由于所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩不滿足負(fù)載的需要，電動(dòng)機(jī)必將減速而停轉(zhuǎn)，更加促使電樞電流的增大，以至燒毀電樞繞組和換向器。

(3)如果電機(jī)在空載運(yùn)行，可能造成飛車，使電機(jī)遭受嚴(yán)重的機(jī)械損傷，而且因電樞電流過大而將繞組燒壞。（

E

Ia

T>>

T0

n

飛車）*反轉(zhuǎn)例：串勵(lì)的單相手電鉆，利用勵(lì)磁電流和電樞電流兩者的方向同時(shí)改變時(shí)而轉(zhuǎn)向不變的原理，采用特別的串勵(lì)電動(dòng)機(jī)，使手電鉆用單相交流電源或直流電源供電均可。電磁轉(zhuǎn)矩：T=Cm

Ia

(1)改變勵(lì)磁電流的方向。

(2)改變電樞電流的方向。注意：改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向時(shí)，勵(lì)磁電流和電樞電流兩者的方向不能同時(shí)變。改變直流電機(jī)轉(zhuǎn)向的方法有兩種：2、直流電動(dòng)機(jī)（并勵(lì)、他勵(lì))的調(diào)速并勵(lì)(他勵(lì))電動(dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)相比，雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，維護(hù)也不方便，但在調(diào)速性能上由其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。

1.調(diào)速均勻平滑，可以無級(jí)調(diào)速(注：異步機(jī)改變極對數(shù)調(diào)速的方法叫有級(jí)調(diào)速)。

2.調(diào)速范圍大，調(diào)速比可達(dá)200以上(調(diào)速比等于最大轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速之比）,因此機(jī)械變速所用的齒輪箱可大大簡化。主要優(yōu)點(diǎn)：由轉(zhuǎn)速公式:可見直流電機(jī)調(diào)速方法有三種?？梢姡涸赨一定的情況下，改變

可改變轉(zhuǎn)速n。a.

改變磁通調(diào)速

保持電樞電壓U不變，改變勵(lì)磁電流If(調(diào)Rf)以改變磁通

。由式Rf

If

n

一般只采用減少勵(lì)磁電流(減弱磁通)的方法調(diào)速,即

改變磁通調(diào)速的方法：減小磁通，n只能上調(diào)。改變

時(shí)的機(jī)械特性如圖。TLTn（

減?。㏑f增加

O調(diào)速過程:直至T=TC達(dá)到新的平衡。電壓U保持一定,減小磁通

。

Rf

E

Iａ

n

Ia

E

瞬間T

>T２T

(1)調(diào)速平滑，可得到無級(jí)調(diào)速；但只能向上調(diào)，受機(jī)械本身強(qiáng)度所限，n不能太高。(2)調(diào)速設(shè)備簡單，經(jīng)濟(jì)，電流小，便于控制。(3)機(jī)械特性較硬，穩(wěn)定性較好。(4)對專門生產(chǎn)的調(diào)磁電動(dòng)機(jī),其調(diào)速幅度可達(dá)３~４,

例如530~2120r/min及310~1240r/min。

減小

調(diào)速的特點(diǎn)：(1)若調(diào)速后

Ia

保持不變，電動(dòng)機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其負(fù)載轉(zhuǎn)矩必須減小。(2)這種調(diào)速方法只適用于恒功率調(diào)速(如用于切削機(jī)床)。使用調(diào)磁調(diào)速時(shí)應(yīng)注意：b.

改變電壓調(diào)速由轉(zhuǎn)速公式知：調(diào)電壓U，n0變化，但斜率不變，所以調(diào)速特性是一組平行曲線。n0"n0'電壓降低Tc特性曲線n0nT0改變電壓調(diào)速的特點(diǎn):(1)工作時(shí)電壓不允許超過UN

，而n

U,所以調(diào)速只能向下調(diào)。(2)機(jī)械特性較硬，并且電壓降低后硬度不變，穩(wěn)定性好。(3)均勻調(diào)節(jié)電樞電壓，可得到平滑無級(jí)調(diào)速。(4)調(diào)速幅度較大。調(diào)速過程:保持If

為額定,減小電樞電壓。

U

Ia

T

T