電機與電氣控制技術(shù) 課件 趙紅順 項目1、2 直流電機、交流電動機

項目一直流電機任務(wù)一直流電機的拆裝任務(wù)二直流電動機的電力拖動及故障維修任務(wù)三直流電動機的故障維修直流電機

電力機車、軋鋼機、大型機床、礦井卷揚機、船舶機械、造紙和紡織機械等都廣泛采用直流電動機作為原動機。直流電機的用途廣泛應(yīng)用于收錄機、錄像機、影碟機、電動剃須刀、電吹風(fēng)、電子表、玩具等直流電機的特點直流發(fā)電機的電勢波形較好，對電磁干擾的影響小。直流電動機的調(diào)速范圍寬廣，調(diào)速特性平滑。

直流電動機過載能力較強，起動和制動轉(zhuǎn)矩較大。由于存在換向器，其制造復(fù)雜，價格較高電機與拖動－直流電機任務(wù)一直流電機的拆裝1-端蓋2-電刷和刷架3-勵磁繞組4-磁極鐵心5-機殼6-電樞7-后端蓋小型直流電機的結(jié)構(gòu)分解圖主要由定子、轉(zhuǎn)子兩部分組成直流電機定子轉(zhuǎn)子機座換向極主磁極電刷裝置電樞鐵心軸承換向器風(fēng)扇轉(zhuǎn)軸電樞繞組一、直流電機的基本結(jié)構(gòu)（錄像）1、定子的主要部件包括：

主磁極、機座、換向極、端蓋和電刷裝置等部件。主磁極的作用是建立主磁場。絕大多數(shù)直流電機的主磁極不是用永久磁鐵而是由勵磁繞組通以直流電流來建立磁場。主磁極由主磁極鐵心和套裝在鐵心上的勵磁繞組構(gòu)成。主磁極鐵心靠近轉(zhuǎn)子一端的擴大的部分稱為極靴，它的作用是使氣隙磁阻減小，改善主磁極磁場分布，并使勵磁繞組容易固定。為了減少轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時由于齒槽移動引起的鐵耗，主磁極鐵心采用1～1.5mm的低碳鋼板沖壓一定形狀疊裝固定而成。主磁極上裝有勵磁繞組，整個主磁極用螺桿固定在機座上。主磁極的個數(shù)一定是偶數(shù)，勵磁繞組的連接必須使得相鄰主磁極的極性按N，S極交替出現(xiàn)。主磁極主磁極

機座有兩個作用，一是作為主磁極的一部分，二是作為電機的結(jié)構(gòu)框架。機座中作為磁通通路的部分稱為磁軛。機座一般用厚鋼板彎成筒形以后焊成，或者用鑄鋼件（小型機座用鑄鐵件）制成。機座的兩端裝有端蓋。機座1、定子的主要部件包括：

主磁極、機座、換向極、端蓋和電刷裝置等部件。換向極

換向極是安裝在兩相鄰主磁極之間的一個小磁極，它的作用是改善直流電機的換向情況，使電機運行時不產(chǎn)生有害的火花。換向極結(jié)構(gòu)和主磁極類似，是由換向極鐵心和套在鐵心上的換向極繞組構(gòu)成，并用螺桿固定在機座上。換向極的個數(shù)一般與主磁極的極數(shù)相等，在功率很小的直流電機中，也有不裝換向極的。換向極繞組在使用中是和電樞繞組相串聯(lián)的，要流過較大的電流，因此和主磁極的串勵繞組一樣，導(dǎo)線有較大的截面。

1、定子的主要部件包括：

主磁極、機座、換向極、端蓋和電刷裝置等部件換向極安裝位置電刷

電刷裝置是電樞電路的引出（或引入）裝置，它由電刷，刷握，刷桿和連線等部分組成，右圖所示，電刷是石墨或金屬石墨組成的導(dǎo)電塊，放在刷握內(nèi)用彈簧以一定的壓力按放在換向器的表面，旋轉(zhuǎn)時與換向器表面形成滑動接觸。刷握用螺釘夾緊在刷桿上。每一刷桿上的一排電刷組成一個電刷組，同極性的各刷桿用連線連在一起，再引到出線盒。刷桿裝在可移動的刷桿座上，以便調(diào)整電刷的位置。1、定子的主要部件包括：

主磁極、機座、換向極、端蓋和電刷裝置等部件

端蓋裝在機座兩端并通過端蓋中的軸承支撐轉(zhuǎn)子，將定轉(zhuǎn)子連為一體。同時端蓋對電機內(nèi)部還起防護作用。端蓋1、定子的主要部件包括：

主磁極、機座、換向極、端蓋和電刷裝置等部件2、直流電機的電樞電樞總成2、轉(zhuǎn)子的主要部件包括：

轉(zhuǎn)子，又稱電樞。轉(zhuǎn)子部分包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸、軸承、風(fēng)扇等。電樞鐵心

電樞鐵心既是主磁路的組成部分，又是電樞繞組支撐部分；電樞繞組就嵌放在電樞鐵心的槽內(nèi)。為減少電樞鐵心內(nèi)的渦流損耗，鐵心一般用厚0.5mm且沖有齒、槽的型號為DR530或DR510的硅鋼片疊壓夾緊而成，如左圖所示。小型電機的電樞鐵心沖片直接壓裝在軸上，大型電機的電樞鐵心沖片先壓裝在轉(zhuǎn)子支架上，然后再將支架固定在軸上。為改善通風(fēng)，沖片可沿軸向分成幾段，以構(gòu)成徑向通風(fēng)道。直流電機的電樞鐵芯沖片2、轉(zhuǎn)子的主要部件包括：

轉(zhuǎn)子，又稱電樞。轉(zhuǎn)子部分包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸、軸承、風(fēng)扇等。電樞繞組電樞繞組由一定數(shù)目的電樞線圈按一定的規(guī)律連接組成，他是直流電機的電路部分，也是產(chǎn)生電動勢，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩進行機電能量轉(zhuǎn)換的部分。線圈用絕緣的圓形或矩形截面的導(dǎo)線繞成，分上下兩層嵌放在電樞鐵心槽內(nèi)，上下層以及線圈與電樞鐵心之間都要妥善地絕緣（左圖），并用槽楔壓緊。大型電機電樞繞組的端部通常緊扎在繞組支架上。單疊繞組的的特點：同一主磁極下的元件串聯(lián)成一條支路，主磁極數(shù)與支路數(shù)相同。

a=P單波繞組的特點同極下各元件串聯(lián)起來組成一條支路，支路對數(shù)為1，與磁極對數(shù)無關(guān)；a=12、轉(zhuǎn)子的主要部件包括：

轉(zhuǎn)子，又稱電樞。轉(zhuǎn)子部分包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸、軸承、風(fēng)扇等。換向器

在直流發(fā)電機中，換向器起整流作用，在直流電動機中，換向器起逆變作用，因此換向器是直流電機的關(guān)鍵部件之一。換向器由許多具有鴿尾形的換向片排成一個圓筒，其間用云母片絕緣，兩端再用兩個V形環(huán)夾緊而構(gòu)成，每個電樞線圈首端和尾端的引線，分別焊入相應(yīng)換向片的升高片內(nèi)。小型電機常用塑料換向器，這種換向器用換向片排成圓筒，再用塑料通過熱壓制成。換向器拼裝

氣隙是電機磁路的重要部分。他的路徑雖然很短，但由于氣隙磁阻遠大于鐵心磁阻，（一般小型電機的氣隙為0.7～5mm，大型電機為5～10mm左右），對電機性能又很大影響。在拆裝直流電機時應(yīng)予以重視。氣隙二、直流電機的工作原理（錄像）直流電動機的物理模型將直流電源通過電刷和換向器接入電樞繞組，使電樞導(dǎo)體有電流流過。電機內(nèi)部有磁場存在。載流的轉(zhuǎn)子（即電樞）導(dǎo)體將受到電磁力f的作用f=Blia（左手定則）所有導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁力作用于轉(zhuǎn)子，拖動機械負載旋轉(zhuǎn)。

二、直流電機的工作原理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，總是S極有效邊的電流方向向里,N極有效邊的電流方向向外。電動機電樞繞組通電后中受力(左手定則)按順時針方向旋轉(zhuǎn)。U–+U–+電刷換向片U–+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。直流電機原理要求結(jié)構(gòu)組成直流電動機建立磁場→產(chǎn)生電磁力的條件之一載流導(dǎo)體→產(chǎn)生電磁力的條件之二線圈運動→對外輸出機械功換向器和電刷→換流，產(chǎn)生持續(xù)電磁力直流電動機運行時的幾點結(jié)論（★）1、外施電壓、電流是直流，電樞線圈內(nèi)電流是交流；2、線圈中的感應(yīng)電勢與電流方向相反；3、產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相同，是驅(qū)動性質(zhì)的。

對于同一臺電機，在不同的外部條件下，既可作發(fā)電機運行，也可作電動機運行的原理，稱為電機的可逆原理。電機的可逆原理，是電機理論中的普遍原理。它不僅適用于直流電機，而且也適用于交流電機。直流電機的可逆原理三、直流電機的銘牌數(shù)據(jù)

銘牌數(shù)據(jù)（額定值）：是制造廠對各種電氣設(shè)備（本章指直流電機）在指定工作條件下運行時所規(guī)定的一些量值。在額定狀態(tài)下運行時，可以保證各電氣設(shè)備長期可靠地工作。并具有優(yōu)良的性能。額定值也是制造廠和用戶進行產(chǎn)品設(shè)計或試驗的依據(jù)。額定值通常標(biāo)在各電氣的銘牌上，故又叫銘牌值。直流電機銘牌直流電動機型號Z2－72產(chǎn)品編號7001結(jié)構(gòu)類型____勵磁方式他勵功率22kW勵磁電壓220V電壓220V工作方式連續(xù)電流116.3A絕緣等級B級轉(zhuǎn)速1500r/min重量__kg標(biāo)準(zhǔn)編號JB1104-68出廠日期__年__月直流電機的銘牌

型號表明該電機所屬的系列及主要特點。掌握了型號，就可以從有關(guān)的手冊及資料中查出該電機的許多技術(shù)數(shù)據(jù)。1、電機型號：額定條件下電機所能提供的功率指電刷間輸出的額定電功率發(fā)電機指軸上輸出的機械功率電動機發(fā)電機：是指輸出額定電壓；電動機：是指輸入額定電壓。在額定工況下，電機出線端的平均電壓在額定電壓下，運行于額定功率時對應(yīng)的電流在額定電壓、額定電流下，運行于額定功率時對應(yīng)的轉(zhuǎn)速.對應(yīng)于額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速及額定功率時的勵磁電流電機銘牌上還標(biāo)有其它數(shù)據(jù)，如勵磁電壓、出廠日期、出廠編號等。額定功率PN：輸出功率額定電壓UN：額定狀態(tài)下出線端電壓；額定電流IN：額定狀態(tài)下出線端電流；額定轉(zhuǎn)速n：額定狀態(tài)下的電機轉(zhuǎn)速直流發(fā)電機：PN＝UN·IN直流電動機：PN＝UN·IN·

★注意：對于電動機，PN表示軸上輸出的機械功率； 而UNIN表示輸入的電功率。對于發(fā)電機，PN表示輸出的電功率，PN=UNIN；而輸入的機械功率為TΩ。.如果電機的電流小于額定電流，稱為欠載或輕載；如果電機的電流大于額定電流，稱為過載或超載；如果電機的電流等于額定電流，稱為滿載。

直流電機勵磁繞組的接線方式稱為勵磁方式。實質(zhì)上就是勵磁繞組和電樞繞組如何聯(lián)接。

除了永磁直流電機外，直流電機的勵磁方式有他勵和自勵（串勵、并勵和復(fù)勵）。

勵磁方式他勵：勵磁繞組的電流由單獨的電源供給。并勵：勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)。串勵：勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)。復(fù)勵：勵磁繞組分為兩部分，一部分與電樞繞組并聯(lián)，是主要部分，另一部分與電樞繞組串聯(lián)。主磁極上有兩套勵磁繞組，一套與電樞繞組并聯(lián)稱并勵繞組，另一套與電樞繞組串聯(lián)稱串勵繞組。若兩套勵磁繞組產(chǎn)生的磁勢是相加，則稱積復(fù)勵；若兩套勵磁繞組產(chǎn)生的磁勢是相減，則稱差復(fù)勵。實際應(yīng)用中常用積復(fù)勵。積復(fù)勵與差復(fù)勵示意圖任務(wù)二直流電動機的電力拖動及故障維修1。他勵直流電動機的起動；2。他勵直流電動機的反轉(zhuǎn)；3。他勵直流電動機的調(diào)速；4。直流電機的故障及維修一、他勵直流電動機的起動直流電動機接到電源以后，轉(zhuǎn)速從零達到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的過程，稱為起動過程。對電動機起動的基本要求：（1）起動轉(zhuǎn)矩要大；（2）起動電流要??；（3）起動設(shè)備要簡單、經(jīng)濟、可靠。1、他勵直流電機直接起動：將電動機的電樞投入額定電壓的電源上起動。優(yōu)點：操作簡單，無需另加設(shè)備。缺點：沖擊電流大，引起換向困難，產(chǎn)生火花；電源會發(fā)生瞬時跌落。適用于容量很小的電動機。2、減壓起動優(yōu)點：起動電流小，起動過程平滑、能量損耗少。缺點：需要一套專用的直流發(fā)電機或整流電源，投資費用大。

開始時，降低端電壓，使Ia＝(1.5~2.0)IN,Ust=(1.5～2.0）INRa。隨著轉(zhuǎn)速的上升，電動勢Ea也逐漸增大，Ia相應(yīng)減小，起動轉(zhuǎn)矩也減小。為使電樞電流限制在一定范圍內(nèi)，以保證足夠大的起動轉(zhuǎn)矩，起動過程中必須不斷提高電樞電壓，直至額定電壓，電動機進入穩(wěn)定運行，起動結(jié)束。

3、電樞回路串電阻的分級起動

電樞回路串電阻起動時，電源電壓為額定值且保持不變，將起動電阻串入電樞回路，以達到限制起動電流的目的，待轉(zhuǎn)速上升后，逐步將起動電阻切除。起動電流起動轉(zhuǎn)矩動手操作二、他勵直流電動機的反轉(zhuǎn)

要使直流電機反轉(zhuǎn)，就要改變它的電磁轉(zhuǎn)矩的方向，而電磁轉(zhuǎn)矩的方向由磁通方向和電樞電流的方向決定，所以，只要將磁通和電樞電流的方向任意改變其一就可以實現(xiàn)電機的反轉(zhuǎn)。

1、改變勵磁電流的方向

2、改變電樞電壓極性動手操作三、他勵直流電動機的調(diào)速

人為地改變電動機的速度，以滿足生產(chǎn)工藝的要求，稱為調(diào)速。調(diào)速有機械方法、電氣方法或機械電氣相結(jié)合的方法。

人為改變電動機的參數(shù)（如端電壓、勵磁電流或電樞回路電阻），使同一負載下得到不同轉(zhuǎn)速，稱為電氣調(diào)速

電動機驅(qū)動生產(chǎn)機械，對電動機的轉(zhuǎn)速不僅要能調(diào)節(jié)，而且要求調(diào)節(jié)的范圍寬廣、過程平滑、調(diào)節(jié)的方法簡單、經(jīng)濟。直流電動機調(diào)速直流電動機的轉(zhuǎn)速公式：因此直流電動機的調(diào)速方法：（1）改變勵磁電流從而改變磁通；（2）改變施加在電樞兩端的電壓U；（3）改變串入電樞回路的調(diào)節(jié)電阻；電樞回路串電阻調(diào)速保持U＝UN且＝N不變，電樞回路中串入調(diào)速電阻Rc，使同一個負載得到不同轉(zhuǎn)速的方法，稱為電樞串電阻調(diào)速。1、串入電樞回路的電阻越大，轉(zhuǎn)速越低。電機運行于固有機械特性上的轉(zhuǎn)速稱為基速。電樞回路串電阻調(diào)速的方法，只能從基速往下調(diào)。（1）設(shè)備簡單，操作方便。電樞回路串電阻調(diào)速的特點：（2）低速時，機械特性很軟，當(dāng)負載變化時，轉(zhuǎn)速波動很大。靜態(tài)穩(wěn)定性差，調(diào)速范圍不大。（3）由于電阻的不連續(xù)調(diào)節(jié)，因此速度調(diào)節(jié)不平滑，屬有級調(diào)速。（4）電樞電流在調(diào)節(jié)電阻上消耗的能量大，調(diào)速時效率低。效率與轉(zhuǎn)速成正比。動手操作改變端電壓調(diào)速保持電動機的＝N不變且無外接電樞電阻，僅降低施加于電動機電樞兩端電壓U達到調(diào)速的目的，稱為降壓調(diào)速。2、電壓越低，轉(zhuǎn)速越低，調(diào)速方向從基速往下調(diào)。調(diào)節(jié)過程：改變端電壓調(diào)速的特點：（1）降壓的人為特性是一簇與固有特性平行的直線，無論是滿載、輕載還是空載都有明顯的調(diào)速效果。（2）由于人為特性硬度不變，低速時由于負載變化引起的轉(zhuǎn)速波動不大。靜態(tài)穩(wěn)定性好，調(diào)速范圍大。（3）可平滑調(diào)節(jié)端電壓，使轉(zhuǎn)速平滑調(diào)節(jié)，實現(xiàn)無級調(diào)速。（4）調(diào)節(jié)過程能量損耗小。動手操作3、改變磁通的調(diào)速改變勵磁電流調(diào)速，實際上是減少勵磁電流的調(diào)速，所以又稱弱磁調(diào)速。弱磁調(diào)速：保持U＝UN，Rpa＝0，僅減小電動機的勵磁電流If使主磁通減小，達到調(diào)速目的。從兩個穩(wěn)定點A1、A2對應(yīng)轉(zhuǎn)速說明減小勵磁可以使轉(zhuǎn)速升高。弱磁調(diào)速的過程If減小瞬間速度不變

減小機組加速nEaIaT＝TLT新的平衡，新的Ia和n弱磁調(diào)速特點：優(yōu)點：設(shè)備簡單，調(diào)節(jié)方便，能耗小。缺點：單方向調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速調(diào)得過高，勵磁過弱，電樞電流變大，換向變壞，出現(xiàn)不穩(wěn)定。動手操作拓展：他勵直流電動機的制動直流電動機的兩種運轉(zhuǎn)狀態(tài)：（1）電動運轉(zhuǎn)狀態(tài)：電動機的電磁轉(zhuǎn)矩方向T與旋轉(zhuǎn)方向n相同，此時電網(wǎng)向電動機輸入電能，并轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，帶動負載。（2）制動運轉(zhuǎn)狀態(tài)：電動機的電磁轉(zhuǎn)矩方向T與旋轉(zhuǎn)方向n相反，此時電動機吸收機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。電動機很快停車，或者由高速運行很快進入低速，要求制動運行。在負載轉(zhuǎn)矩為位能性負載轉(zhuǎn)矩的機械設(shè)備中（例如起重機下放重物時，運輸工具在下坡運行時）使設(shè)備保持一定的運行速度。在機械設(shè)備需要減速或停止時，電動機能實現(xiàn)減速和停止。直流電動機的制動狀態(tài)：T與n方向相反。直流電動機的制動斷開電源抱閘能耗制動反接制動回饋制動自由停車機械制動電氣制動1、能耗制動的方法和原理電動運轉(zhuǎn)狀態(tài)T與n方向相同制動運轉(zhuǎn)狀態(tài)T與n方向相反電樞電流Ia反向了，T反向，電動機因慣性繼續(xù)原方向轉(zhuǎn)動保持勵磁電流If的大小及方向不變，將開關(guān)接至Rbk，電樞從電網(wǎng)脫離經(jīng)制動電阻Rbk閉合。參數(shù)特點：＝N，U＝0，電樞回路總電阻R＝Ra＋Rbk∵U=Ea+IaR∴Ia=-Ea/R實際上是相當(dāng)于一臺他勵直流發(fā)電機。軸上的機械能轉(zhuǎn)化成電能，全部消耗于電樞回路的電阻上，所以稱為能耗制動。能耗制動時的機械特性能耗制動的參數(shù)（UN=0）代入固有機械特性的一般表達式，得到能耗制動時的機械特性：制動過程：固有機械特性能耗制動的特點：（1）操作簡單，停車準(zhǔn)確（2）能耗制動產(chǎn)生的沖擊電流不會影響電網(wǎng)；（3）低速時制動轉(zhuǎn)矩小，停轉(zhuǎn)慢；（4）動能大部分都消耗在制動轉(zhuǎn)矩上。2、反接制動反接制動倒拉反接制動（用于位能性負載）電樞反接制動（用于反抗性負載）1)電樞反接制動保持If不變，將電樞反接在電源上，同時電樞回路串入制動電阻Rbk。參數(shù)特點：＝N，U＝－UN。R=Ra+Rbk.電壓平衡式：機械特性：機械特性：電樞反接制動的特點：（1）可以很快使機組停機。（2）需要加入足夠的電阻，限制電樞電流；（3）轉(zhuǎn)速至零時，需切斷電源。能量關(guān)系：

從電網(wǎng)吸收的電能和軸上輸入的機械能都消耗在電樞回路的電阻上。回饋制動當(dāng)轉(zhuǎn)速高于某一數(shù)值時，電樞電動勢大于端電壓，電機進入發(fā)電狀態(tài)，電磁轉(zhuǎn)矩起制動作用，限制轉(zhuǎn)速上升，位能轉(zhuǎn)換為電能，回饋到電網(wǎng)。

（3）回饋制動（2）反向電動狀態(tài)（1）電壓反向的反接制動機車下坡或下放重物：降低電樞電壓調(diào)速時的發(fā)電回饋制動回饋制動

回饋制動過程中，有功功率UIa回饋電網(wǎng)從電能消耗看，回饋制動是最經(jīng)濟的一種制動方式。

轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速是回饋制動運行狀態(tài)的重要特點。任務(wù)三直流電機的故障及維修（1）定子繞組的故障及修理①勵磁繞組過熱②勵磁繞組匝間短路③定子繞組接地（2）電樞繞組的故障及修理①電樞繞組短路圖1-31電樞繞組短路的檢查②電樞繞組斷路

a)電源跨接在數(shù)片換向片兩端b)電源直接接在相鄰兩個換向片上圖1-32電樞繞組斷路的檢查③電樞繞組接地圖1-33電樞繞組接地的檢查2.不足之處:1)換向問題.2)直流電源問題.

問題:如何來解決這一問題呢?1.直流電機工作特點：1)調(diào)速性能優(yōu)良.2)效率高.3)靜差小,穩(wěn)定性好.項目二交流電動機異步電動機的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、價格低廉、運行可靠、堅固耐用、運行效率較高和具有適用的工作特征。

異步電動機的缺點：功率因數(shù)較差。異步電動機運行時，必須從電網(wǎng)里吸收落后性的無功功率，它的功率因數(shù)總是小于１。項目二交流電動機三相異步電機主要用作電動機，拖動各種生產(chǎn)機械。在日常生活中，電扇、洗衣機、電冰箱和空調(diào)等一般由單相異步電動機拖動。金屬切削機床玉米脫粒機電扇用異步電動機交流旋轉(zhuǎn)電機可分為異步電機和同步電機兩大類。項目二交流電動機三相異步電動機的廣泛用途三相異步電動機特指感應(yīng)電動機（視頻）任務(wù)1三相異步電機的拆裝知識目標(biāo)：1.掌握異步電機的主要結(jié)構(gòu)；2.掌握異步電機的工作原理（重點）3.掌握旋轉(zhuǎn)磁場（難點）能力目標(biāo)：1.能進行電機的外部接線；2.能計算電機的同步轉(zhuǎn)速項目二交流電動機一、三相異步電動機的結(jié)構(gòu)

一、三相異步電動機的結(jié)構(gòu)一、三相異步電動機的結(jié)構(gòu)主要部件的拆分圖一、三相異步電動機的結(jié)構(gòu)外形圖異步電動機由定子、轉(zhuǎn)子兩大部分組成，在定子和轉(zhuǎn)子之間還有氣隙。定子鐵心定子繞組機座定子1、定子一、三相異步電動機的結(jié)構(gòu)播放三相異步電動機的結(jié)構(gòu)視頻103(一)定子部分1.定子鐵心是電機磁路的一部分；用0.5mm硅鋼片疊成，以減少鐵心損耗；疊片內(nèi)圓沖有槽，以嵌放定子(電樞)繞組；定子鐵心壓裝在機座內(nèi)。定子沖片105是電機的電路部分;定子繞組為按一定規(guī)律連接而成的三相對稱繞組，嵌放在定子鐵心槽內(nèi)。2.定子繞組(一)定子部分2.定子繞組?作用：感應(yīng)電動勢、流過電流實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。?構(gòu)成：絕緣銅（或鋁）線繞成。?聯(lián)結(jié)方式：根據(jù)實際使用需要接成根據(jù)實際使用需要接成“Y”形或“D”形。(一)定子部分定子鐵心和定子繞組

三相籠式異步電動機的部件圖一、三相異步電動機的結(jié)構(gòu)異步電動機的外部接線

Y接法：

接法：ABCXYZAZBYXCABCXYZ接線盒：鐵心和機座機座?作用：用來支撐整個電機。?構(gòu)成：中、小型異步電機采用鑄鐵機座，大型異步電機一般采用鋼板焊接機座。轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)子2、轉(zhuǎn)子它的作用是帶動其它機械設(shè)備旋轉(zhuǎn)。一、三相異步電動機的結(jié)構(gòu)112（二）轉(zhuǎn)子部分1.轉(zhuǎn)子鐵心是電機磁路的一部分；用0.5mm硅鋼片疊成，以減少鐵心損耗；疊片外圓沖有槽，以嵌放轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子鐵心固定在轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)子114（二）轉(zhuǎn)子部分是電機電路的一部分；2.轉(zhuǎn)子繞組有兩種結(jié)構(gòu)型式鼠籠型轉(zhuǎn)子——鼠籠型異步電動機繞線型轉(zhuǎn)子——繞線型異步電動機繞線型異步電動機鼠籠型異步電動機（1）籠型轉(zhuǎn)子

（1）籠型轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子每個槽中有一根導(dǎo)條，在鐵心兩端用短路環(huán)短接，形成一個多相對稱短路繞組（一個槽為一相）。如去掉轉(zhuǎn)子鐵心，整個繞組猶如一個“松鼠籠子”，由此得名。大型電動機多用銅導(dǎo)條和銅端環(huán)組成；中、小型電動機采用鑄鋁導(dǎo)條，連同端環(huán)、冷卻用的風(fēng)葉一次澆鑄成型

。（2）繞線轉(zhuǎn)子是三相對稱繞組，一般采用星形聯(lián)結(jié)。三相繞組的出線端分別接在三個滑環(huán)上，經(jīng)電刷引出，再經(jīng)串聯(lián)電阻后短接起來。轉(zhuǎn)子回路串電阻，可以改善電動機的起動性能或?qū)崿F(xiàn)電動機調(diào)速。（2）繞線轉(zhuǎn)子按轉(zhuǎn)子繞組的結(jié)構(gòu)鼠籠式異步電動機繞線式異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、工作可靠結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格較貴、維護工作量;通過外串電阻改善電機的起動，調(diào)速等性能（二）轉(zhuǎn)子部分鼠籠型異步電動機與繞線型異步電動機的比較（三）氣隙定子和轉(zhuǎn)子之間氣隙大小，對電動機性能影響很大。變壓器主磁路全部是鐵心，磁阻很小，產(chǎn)生主磁通所需勵磁電流很?。?~10%）。異步電機主磁路由定、轉(zhuǎn)子鐵心和兩段氣隙構(gòu)成，氣隙雖然很小但磁阻卻很大，因此產(chǎn)生一定的主磁通所需要的勵磁電流較大，一般為額定電流的20~50%。勵磁電流是無功電流，勵磁電流較大是異步電動機功率因數(shù)較低的主要原因。為提高功率因數(shù)，必須減小勵磁電流，最有效的方法就是減小氣隙長度。異步電動機的氣隙大小一般為0.2～1.5mm左右。動手做一做電機裝配（仿真）二、三相異步電動機銘牌數(shù)據(jù)銘牌：型號，額定值，繞組聯(lián)結(jié)方式，生產(chǎn)廠家等型號：

額定值:正常運行時的主要數(shù)據(jù)指標(biāo)。

繞組聯(lián)結(jié)方式：△接法或者Y接法。

三相異步電動機型號Y132S－6功率3kW

頻率

50Hz電壓380V

電流7.2A

聯(lián)結(jié)Y轉(zhuǎn)速960r/min

功率因數(shù)0.76

絕緣等級

B1.型號

Y132S－6Y系列異步機機座中心高度機座長度代號

2p=6→n1=1000r/min磁極數(shù)二、三相異步電動機銘牌數(shù)據(jù)3.額定轉(zhuǎn)速nN電機在額定電壓、額定負載下運行時的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。2.聯(lián)結(jié)方式通常三相異步電動機3kW以下者，聯(lián)結(jié)成星形，4kW以上者，聯(lián)結(jié)成三角形。4.額定電流IN

IN=7.2A

三相異步電動機型號Y132S－6功率3kW

頻率

50Hz電壓380V

電流7.2A

聯(lián)結(jié)Y轉(zhuǎn)速960r/min

功率因數(shù)0.76

絕緣等級

B→定子三相繞組的額定線電流5.額定電壓UN

UN=380V→定子三相繞組應(yīng)施加的線電壓6.額定功率PN

PN=3kW→轉(zhuǎn)子軸上輸出的機械功率電機的效率一般在=72－93％動手練一練

一臺三相異步電動機，，，求異步電動機的額定電流。工程實踐中通常采用估算的方法，得到電機的工作電流：功率的兩倍

三相異步電動機型號Y132S－6功率3kW

頻率

50Hz電壓380V

電流7.2A

聯(lián)結(jié)Y轉(zhuǎn)速960r/min

功率因數(shù)0.76

絕緣等級

B8.絕緣等級指電機絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分為A、E、B、F、H、C級，A級最低(105oC)，C級最高(≥180oC)。7.額定功率因數(shù)cos

N額定負載時一般為0.7-0.9，空載時功率因數(shù)很低約為0.2-0.3。額定負載時，功率因數(shù)最大。實用中應(yīng)選擇合適容量的電機，防止“大馬”拉“小車”的現(xiàn)象?；竟ぷ髟恚?、電生磁：三相對稱繞組通以三相對稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場。2、磁生電：旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電動勢和電流。3、電磁力：轉(zhuǎn)子載流（有功分量電流）體在磁場作用下受電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)。U2U1W2V1W1V2n三、三相異步電動機的工作原理NS電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生▲

用右手定則判斷轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流的方向▲

用左手定則判斷轉(zhuǎn)子繞組受到的電磁力的方向電磁力→電磁轉(zhuǎn)矩TT與n1同方向。

工作原理示意圖異步電機的工作原理總結(jié)：定子繞組通入三相交流電流旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子電流與磁場作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩運轉(zhuǎn)問題:旋轉(zhuǎn)磁場又是如何產(chǎn)生的呢?電動機轉(zhuǎn)速n和旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速n1的關(guān)系電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致，但

異步電動機無轉(zhuǎn)距轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運動無轉(zhuǎn)子電動勢（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電流提問：如果轉(zhuǎn)差率切割磁力線是產(chǎn)生轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流和電磁轉(zhuǎn)矩的必要條件。轉(zhuǎn)子必須與旋轉(zhuǎn)磁場保持一定的速度差，才可能切割磁力線。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速用n1表示，稱為同步轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)速用n表示，轉(zhuǎn)差Δn=n1-n。

轉(zhuǎn)差率是異步電動機的一個基本變量，在分析異步電動機運行時有著重要的地位。

起動瞬間，n=0,s=1

理想空載運行時：n=n1,s=0

作為電動機運行時，s的范圍在0--1之間轉(zhuǎn)差率一般很小，如s=0.03

制動運行時，電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反，即n1與n反向，s>1

發(fā)電運行時，n高于同步轉(zhuǎn)速n1,s<0S值與電機運行狀態(tài)的關(guān)系1.旋轉(zhuǎn)磁場定義對稱：三相對稱負載空間對稱分布四、圓形旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場就是一種極性和大小不變，且以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場。從理論分析和實踐證明，在對稱三相繞組中流過對稱三相交流電時會產(chǎn)生這種旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子：在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或電流。三相定子繞組：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場V2V1W2U2U1W1定子繞組（三相）機座定子轉(zhuǎn)子2.旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生(?)電流出(

)電流入由電網(wǎng)提供的三相電壓是對稱三相電壓，由于對稱三相繞組組成的三相負載是對稱三相負載，所以，流過三相繞組的電流也必定是對稱三相電流。對稱三相電流的函數(shù)式表示為：旋轉(zhuǎn)磁場原理四、圓形旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場原理四、圓形旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場原理四、圓形旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場原理四、圓形旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生▲極對數(shù)（p）的概念：3、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速

n1

—同步轉(zhuǎn)速如何改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速？

以Y型接法為例，當(dāng)每相繞組只有一個線圈時，按右圖放入定子槽內(nèi)，合成的旋轉(zhuǎn)磁場只有一對磁極，則極對數(shù)為1。

即p=1U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W1W2i3i1i2

以Y型接法為例，將每相繞組都改用兩個線圈串聯(lián)組成。

按下圖放入定子槽內(nèi)。形成的磁場則是兩對磁極。

即

p=2

U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3i2W2V4U1V1W1U2V2W3U3U4V3W4i1i3三相繞組

四極旋轉(zhuǎn)磁場電流變化一周

→

旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)一圈電流每秒鐘變化50周

→

旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)50圈→

旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)3000圈電流每分鐘變化(50×60)周p=1

時：電流變化一周

→

旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)半圈電流每秒鐘變化50周

→

旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)25圈→

旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)1500圈電流每分鐘變化(25×60)周p=2時：三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速601pfn=min）r/

(

p12

3456n1/(r/min)300015001000750600500

f=50Hz

時，不同極對數(shù)時的同步轉(zhuǎn)速如下:同步轉(zhuǎn)速p為任意值時：旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。4、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向U1U2V1V2W2W1L1L2L3U1U2V1V2W1W2i3i1i2i1i2ImOti3U1U2V1V2W2W1L1L2L3U1U2V1V2W1W2i2i1i3任意對調(diào)兩根電源進線，磁場反轉(zhuǎn)。i1i2ImOti3旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序改變電機的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中兩相方法：和電源相接的任意兩相互換，就可實現(xiàn)反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)ABCM3~電源ABCM3~電源旋轉(zhuǎn)磁場的概要：1、三相基波合成磁場在空間是正弦分布，軸線在空間是旋轉(zhuǎn)的，因此稱旋轉(zhuǎn)磁場。幅值等于3Fm/2；2、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向由電流的相序決定，要改變磁場的轉(zhuǎn)向，只要將三相電源線任意兩項對調(diào)。3、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速用n1表示，n1又稱為同步轉(zhuǎn)速，其大小等于小結(jié)與討論旋轉(zhuǎn)磁場形成的條件？異步？同步速度？速度？異步電機的運行原理？轉(zhuǎn)差？轉(zhuǎn)差率？空間角度？空間電角度？時間電角度?極對數(shù)？按轉(zhuǎn)子繞組的結(jié)構(gòu)鼠籠式異步電動機繞線式異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、工作可靠結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格較貴、維護工作量;通過外串電阻改善電機的起動，調(diào)速等性能按轉(zhuǎn)子繞組的結(jié)構(gòu)來分，異步電機可以分為哪兩類？任務(wù)2三相異步電動機機械特性的求取任務(wù)目標(biāo)（1）能熟練掌握三相異步電動機電磁轉(zhuǎn)矩的三種表達式；（2）能熟練掌握固有機械特性、人為機械特性；（3）能通過銘牌數(shù)據(jù)求取電磁轉(zhuǎn)矩的實用表達式。反映了異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與氣隙每極磁通和轉(zhuǎn)子電流有功分量的乘積成正比的物理本質(zhì)。電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達式三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達式用來定性分析三相異步電動機的運行問題。三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達式與直流電動機電磁轉(zhuǎn)矩表達式比較。一、電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達式二、電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達式機械特性的參數(shù)表達式說明：電磁轉(zhuǎn)矩與電源參數(shù)（Ｕ1、f1）、結(jié)構(gòu)參數(shù)（R、X、m、p）和運行參數(shù)（s）有關(guān)。三、電磁轉(zhuǎn)矩的實用表達式實用表達式應(yīng)用于工程計算中。機械特性的參數(shù)表達式三相異步電動機的機械特性當(dāng)定子的對稱三相繞組按規(guī)定的接線方式；定子不經(jīng)任何阻抗直接加額定電壓、額定頻率的三相電壓；轉(zhuǎn)子回路不串任何阻抗，直接短路。這種情況下得到的n＝f（T），稱為固有機械特性。一、固有機械特性（a）（b）圖2-18三相異步電動機的機械特性（a）T-S曲線；（b）n-T曲線固有機械特性的特殊點固有機械特性的特殊點：起動點A：該點S＝