第六章電動機

6.1三相異步電動機的基本結(jié)構6.2三相異步電動機的工作原理6.3三相異步電動機的機械特性6.4三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)第6章

電動機6.5三相異步電動機的起動6.6三相異步電動機的調(diào)速6.7單相異步電動機第6章

電動機概述電動機發(fā)電機電機動力電機控制電機能量轉(zhuǎn)換信號轉(zhuǎn)換交流電動機直流電動機異步電動機同步電動機三相異步電動機單相三相電機是實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和信號轉(zhuǎn)換的裝置

異步電動機的應用非常廣泛：在工業(yè)方面：中、小型軋鋼設備，機床、輕工機械、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。在家用電器方面：電風扇、空調(diào)機、洗衣機、電冰箱等。電動機的分類：

交流電動機的作用是將交流電能轉(zhuǎn)換成機械能,交流電動機分異步電動機和同步電動機兩大類。1.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。2.按電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構分：籠型異步電動機、繞線型異步電動機.第8章概述這是電動機的外形三相異步電動機的構造第8章8.1這是三相異步電動機的基本結(jié)構示意圖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、風扇等部件。第8章8.1這是三相異步電動機的基本結(jié)構示意圖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、風扇等部件。第8章8.1端蓋機座這是三相異步電動機的基本結(jié)構示意圖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、風扇等部件。第8章8.1定子這是三相異步電動機的基本結(jié)構示意圖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、風扇等部件。第8章8.1定子轉(zhuǎn)子軸承端蓋機座1.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。這是機座定子鐵心和定子繞組示意圖第8章8.1定子繞組機座鐵心定子鐵心是由沖有槽孔的硅鋼片疊壓而成第8章8.1這是定子硅鋼片

在工業(yè)方面：中、小型軋鋼設備，機床、輕工機械、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。第6章第6章

電動機三相異步電動機特點：結(jié)構簡單、價格便宜、運行可靠、維護方便用途：本章要求：了解結(jié)構、理解原理、掌握使用方法6.1三相異步電動機的基本結(jié)構第6章6.1一、主要部件：定子、轉(zhuǎn)子二、外形結(jié)構：防護型、封閉型、防爆型三、安裝結(jié)構W2U2V2W1U1V1W2U2V2W1U1V1W2U2V2W1U1V1定子三相繞組接線盒星形聯(lián)接三角形聯(lián)接一、旋轉(zhuǎn)磁場iAiBiCiA=ImsintiB=Imsin(t-120

)iC=Imsin(t+120

)iAiBiC相序A-B-C-A對稱三相電流流入對稱三相繞組

ti0第6章6.21、旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生YXZBAC6.2三相異步電動機的工作原理iAtiAZBXCYiA=0iB為負值iC為正值NS0°設：電流的流入端用表示iBiC電流的流出端用表示第6章6.21、旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生

t=0°

t=60°iC

=0iB為負值iA為正值AZBXCYNS60°

t=90°iA為正值iB為負值iC為負值

tiiAiBiC0第6章6.21、旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生AZBXCY90°NS設：電流的流入端用表示電流的流出端用表示t=60AZBXCYNS60°t=90°AZBXCYNSt=0°AZBXCYNS90°t=180AZBXCYNS180°0°第6章6.21、旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生

空間相差120o

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(在空間旋轉(zhuǎn)的角度為360o

)。綜上分析可得結(jié)論：第6章6.21、旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生2.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速iAiBiCABCXYZA'B'C'X'Y'Z'60°0°t=0°AZ'BX'C'NSXCYA'ZB'Y'0°SNNS30°SNt=60°AZ'BX'C'XCYA'ZB'Y'

tiiAiBiC0第6章6.2將兩個繞組串聯(lián)起來

tiiBiC090°180°t=90°AZ'BX'C'NSXCYA'ZB'Y'45°SNt=180°AZ'BX'C'NSXCYA'ZB'Y'90°SN90°ABCXYZA'B'C'X'Y'Z'iAiBiCiA2.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速第6章6.2

當定子每相中有兩個繞組串聯(lián),且每相繞組在空間相差60o時,通入對稱三相交流電后,也產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場,但它是一個四極旋轉(zhuǎn)磁場。當電流變化一周,旋轉(zhuǎn)磁場在空間只轉(zhuǎn)了半周(180o

空間角),旋轉(zhuǎn)速度較兩極磁場慢了一半。旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0pn0

=——60

f1綜上分析可得結(jié)論：—電源的頻率—磁極對數(shù)P=1n0=3000r/minP=2n0=1500r/minP=3n0=1000r/min—同步轉(zhuǎn)速2.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速第6章6.2

tiiAiBiC03.改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向ABCXYZiAiC90

60°0

AZBXCYNS0°AZBXCYNS60°相序A-C-B-AAZBXCYNS90°iB第6章6.2iA=0iB為負值iC為正值

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,也就改變了三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)方向。綜上分析可得結(jié)論：第6章6.23.改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向6.2三相異步電動機的工作原理???n0ne(i)ff轉(zhuǎn)子導體第6章6.2二、工作原理n0S=——=—–n0–nn0

nn

=(1–S)

n0

轉(zhuǎn)差率0

<

S

≤

S

=

0.015

~

0.06轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速SN1、電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用形成電磁力，由電磁力形成的轉(zhuǎn)矩稱為電磁轉(zhuǎn)矩。6.2三相異步電動機的工作原理???n0ne(i)ff轉(zhuǎn)子導體第6章6.2二、工作原理n0S=——=—–n0–nn0

n

轉(zhuǎn)差率SN1、電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生定、轉(zhuǎn)子繞組中電動勢和電流的頻率pn0

=——60

f1pn0

60f1=（n0–n）

60f2=p=（n0–n）n0pn060=Sf1轉(zhuǎn)子電流頻率f2與S成正比即與n有關2、電磁轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向一致6.2三相異步電動機的工作原理???n0ne(i)ff轉(zhuǎn)子導體第6章6.2二、工作原理n0S=——=—–n0–nn0

n

轉(zhuǎn)差率SN1、電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生2、電磁轉(zhuǎn)矩的方向3、電磁轉(zhuǎn)矩的大小轉(zhuǎn)子電流旋轉(zhuǎn)磁場相互作用電磁轉(zhuǎn)矩TT正比于定子相電壓U1的平方，同時與S有關。

m正比于U1轉(zhuǎn)子電流的大小正比于

m，即正比于U1但與S有關。6.2三相異步電動機的工作原理???n0ne(i)ff轉(zhuǎn)子導體第6章6.2二、工作原理SN1、電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生2、方向3、電磁轉(zhuǎn)矩的大小轉(zhuǎn)子電流旋轉(zhuǎn)磁場相互作用電磁轉(zhuǎn)矩TT2=T–T0輸出轉(zhuǎn)矩空載轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩=–穩(wěn)定運行時T

T2=TLT

=TL+T0T0很小6.2三相異步電動機的工作原理第6章6.2三、功率關系P2=T2=P=P1–P22

60T2n電動機輸出機械功率

轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度T2電動機輸出轉(zhuǎn)矩P1

=

U1I1cos

N輸入功率電動機功率損耗

N=——×100%P2P1

效率當定子電壓U1、f1保持不變時，電磁轉(zhuǎn)矩T與S之間的關系稱為轉(zhuǎn)矩特性T=

f(S)6.3三相異步電動機的機械特性第6章6.3

n與T之間的關系稱為機械特性

n

=

f(T)若定子電壓U1、f1保持為額定值，轉(zhuǎn)矩特性和機械特性稱為固有特性，否則稱為人為特性。一、固有特性ST10轉(zhuǎn)矩特性機械特性n0n0TNMTmSnNnMST10NMS1.額定狀態(tài)TN=

9.55———–PN(W)nN(r/min)SNTN轉(zhuǎn)矩特性T=

f(S)P2=T2?

=T2——2

n60TN=——60PN2

nN或TN=

9550———–PN(kW)nN(r/min)6.3三相異步電動機的機械特性第6章6.3一、固有特性硬特性：T增加，而n下降不大SN=0.01--0.09n0S=——n0–nnN接近n0ST10TstTMSM電磁轉(zhuǎn)矩為最大值的狀態(tài)SNTN轉(zhuǎn)矩特性T=f(S)6.3三相異步電動機的機械特性第6章6.32.臨界狀態(tài)NMS最大轉(zhuǎn)矩SM=

–—R2X20轉(zhuǎn)子每相繞組電阻轉(zhuǎn)子靜止的漏電抗KM=

–—TMTN過載能力3.起動狀態(tài)起動轉(zhuǎn)矩起動瞬間n=0，S=1臨界轉(zhuǎn)差率KS=

–—TSTNKI=

–—ISIN稱定子線電流為起動電流IS直接起動能力TMSmU1ST01U1>

U1>

U1

T'MU1′TMU1

二.人為特性

T

與U1的平方成正比U1增大第6章6.31、定子電壓降低時的人為特性

機械特性曲線ST0abc1n0n0TTn0n0TabcTsTMnNTN因為

n=n0(1-S),可以由轉(zhuǎn)矩特性得到機械特性機械特性曲線n=f(T)d第6章6.3轉(zhuǎn)矩特性T=f(S)

（1)型號6.4三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)第6章6.4Y132S-6

機座中心高（mm)機座長度代號S--短機座M--中機座L--長機座磁極數(shù)Y系列三相異步電動機（2)額定功率PN—電動機在額定運行時，軸上輸出的機械功率W，kW（3)額定電壓UN—定子繞組上所加的線電壓（4)額定電流IN—流入定子繞組的線電流（5)額定頻率fN6.4三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)第6章6.4（6)額定轉(zhuǎn)速nN—額定狀態(tài)下轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速r/min（7)額定功率因數(shù)

N=

cos

N—滿載時0.7~0.9（8)絕緣等級起動初始瞬間，n=0，S=1過大的起動電流在短時間內(nèi)會在線路上造成較大的電壓降落，影響鄰近負載的正常工作。

起動轉(zhuǎn)矩TS不大，雖然剛起動時轉(zhuǎn)子電流較大，但轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)很低,不能滿載起動。

三相異步電動機的使用6.5三相異步電動機的起動1.起動存在的問題第6章6.5KS=TS/TN=1.0~2.2

起動電流IS大,(4~7)IN。頻繁起動會使電動機過熱。(1)直接起動在起動時把電動機的定子繞組直接接入電網(wǎng)。特點：起動轉(zhuǎn)矩小；起動電流大，比額定值大4~7倍；優(yōu)點：

簡單、方便、經(jīng)濟、起動過程快，適用于中小型籠型異步電動機(2)減壓起動

起動時降低電動機的電源電壓，待電動機轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時，再把電壓恢復正常。一、籠式異步電動機的起動第6章6.5Y-

降壓起動FU~~W2U1U2V1V2W1Q1轉(zhuǎn)子定子繞組條件:只適用于正常運行時為

接法

的電動機。

Q2YU1U2V1W1V2W2Y型W1V1U1U2V2W2

型Y形起動:UpY

=Ul

/

3ˉˉIlY=IpY=——Ul

/

3ˉˉ|

Z

|

形起動:Ul

=UPIl

=

3

Ip

=

3—Ul

ˉˉ|

Z

|ˉˉIsty=——3Ist

Tsty=——3Tst

第6章6.5Y-

降壓起動~U1U2V1V2W1W2~Q1Q2運轉(zhuǎn)起動三相自耦變壓器M3

~3、自耦變壓器降壓起動自耦變壓器抽頭有0.55,0.64,0.73等結(jié)論:

電動機起動電流Is和起動轉(zhuǎn)矩Ts均為直接起動的1/k2。第6章6.5(4)串電抗降壓起動Q1FUM3~~~Q2電動機起動時先合開關Q1,當電動機的轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定值時,再將開關Q2合上,切除電抗器。繞線式電動機起動可在轉(zhuǎn)子繞組中串電阻，減小起動電流。轉(zhuǎn)子串電阻起動XST01TstTmSmR2′R2Sm′Rst轉(zhuǎn)子2

R2+XS2E2I2=————2第9章9.1一、三相異步電動機的起動(5)延邊三角形起動每相繞組有兩個線圈,將三相繞組中一個線圈接為Y形,另一個線圈接為

形,電動機起動電流ABCIsty<Ist<Ist

Ist第9章9.1(1)改變極對數(shù)p

調(diào)速三相異步電動機的使用

6.6

三相異步電動機的調(diào)速p=

(1–S)

——60

f1n

=(1–S)

n1(2)改變轉(zhuǎn)差率S

調(diào)速p

=2:1,2,3接電源；4,5,6懸空p

=1:4,5,6接電源；1,2,3

短接

：n1=1500

3000r/m

123654繞線式電動機在轉(zhuǎn)子繞組中串入電阻R2,可改變轉(zhuǎn)差率S和轉(zhuǎn)速n。—有級調(diào)速A.小范圍無級調(diào)速特點B.R2大→

特性變軟第6章6.6三種方法二、三相異步電動機的調(diào)速(3)改變電源頻率f1

調(diào)速變頻調(diào)速

f1

'

f1

n0TTm

f1

"nNTNnN'nN"

f1>

f1

>

f1'"由U1=4.44f1N1K1

為保證

不變，在調(diào)整電源頻率f1時,應同時調(diào)整電源電壓U1。A.大范圍無級平滑調(diào)速；B.調(diào)速后機械特性平行，帶負載能力(硬度)不變；特點C.需要專門的變頻調(diào)速設備，且成本較高。第6章6.6→

S↑直到T=

T2'

電機穩(wěn)定運行在新的轉(zhuǎn)速下,工作于d'點則

:

n↓———

n

=

(1–

S)

n1→

T↑n0n1TabcTstTmT2'd'n'nNTN=T2N

d轉(zhuǎn)矩平衡方程式T=T2+T0

=負載轉(zhuǎn)矩+空載轉(zhuǎn)矩2.分析轉(zhuǎn)速平衡過程

ab段為穩(wěn)定運行區(qū),電動機工作在穩(wěn)定運行區(qū)時,具有自適應能力。例如,原來在額定負載下穩(wěn)定運行(工作于d點),若負載轉(zhuǎn)矩突然增大為T2',T2'

>TN

，第9章9.1ST0TmSm1R2當X20不變時,臨界轉(zhuǎn)差率Sm隨R2增大而增加.4.Sm=R2/X20Sm′Sm″R2″R2<R2<

R2″′不同轉(zhuǎn)子電阻的轉(zhuǎn)矩特性Tm

=

C

——U122X202.最大轉(zhuǎn)矩Tm結(jié)論：1.Tm

U122.Tm與R2無關3.過載系數(shù)

m

Tm

TN

m

1.6

2.5Sm=

–—R2X20Sm與U1無關R2′R2增大第9章9.1第6章復習題一、是非題1、對稱的三相交流電流通入對稱的三相繞組中，便能產(chǎn)生一個在空間旋轉(zhuǎn)的恒速恒幅的合成磁場。（是）2、異步電動機轉(zhuǎn)子電路中，感應電動勢及電流的頻率是隨轉(zhuǎn)速而變的，轉(zhuǎn)速越高則頻率越高，轉(zhuǎn)速越低則頻率越低。（非）3、三相異步電動機在空載下起動則起動電流小，在滿載下起動則起動電流電流大。（非）4、由于異步電動機的磁通與電源電壓近似成正比，所以它的最大轉(zhuǎn)矩、起動轉(zhuǎn)矩也與電源電壓成正比。（非）5、交流異步電動機的額定轉(zhuǎn)速總是低于它的同步轉(zhuǎn)速，而且運行在接近同步轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)。（是）6、任何一臺三相異步電動機都可以采用Y—

起動的方法。（非）7、三相異步電動機直接起動時，由于起動電流大，故起動轉(zhuǎn)矩也大（非）8、三相異步電動機在改變電源頻率調(diào)速時，要保證電動機內(nèi)的旋轉(zhuǎn)磁場的磁通量不變，因此在改變頻率的同時要相應地改變端電壓的大小。（是）9、三相異步電動機能耗制動的方法是：在電動機斷電之后，立即在定子繞組中通入交流電流。（非）二、單項選擇題1、三相異步電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速總是（1）與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速相同（2）與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速無關（3）大于旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速（4）小于旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速。（4）2、三相異步電動機在穩(wěn)定運轉(zhuǎn)情況下，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的關系為（1）轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率無關（2）轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率平方成正比（3）轉(zhuǎn)差率增大轉(zhuǎn)矩增大（4）轉(zhuǎn)差率減小轉(zhuǎn)矩增大。（3）3、某三相異步電動機的額定轉(zhuǎn)速為735r/min，相對應的轉(zhuǎn)差率為（1）0.265（2）0.02（3）0.51（1）0.183。4、某三相異步電動機在額定狀態(tài)下運行，其轉(zhuǎn)速為970r/min，此時轉(zhuǎn)子電路中電流的頻率為（1）50Hz（2）48.5Hz（3）1.5Hz（4）51.5Hz（3）（2）5、三相籠式異步電動機起動電流的大小是（1）與起動時的電源電壓成正比（2）與電源電壓及負載大小無關的一個固定值（3）與負載大小有關（4）與電網(wǎng)容量有關。（1）三、填空題1、在額定情況下運行的異步電動機，若電源電壓突然下降，而負載轉(zhuǎn)矩不變，則電動機各量的變化情況為：旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速（），轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（），主磁通（），轉(zhuǎn)子電流（）（不變；下降；減?。辉龃?/p>