《電工學(xué)電動(dòng)機(jī)》課件

《電工學(xué)電動(dòng)機(jī)》電動(dòng)機(jī)在我們的日常生活中隨處可見(jiàn)。它廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、家用電器、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域，是現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的重要設(shè)備。課程目標(biāo)11.掌握電動(dòng)機(jī)的基本原理了解電動(dòng)機(jī)的工作原理，并能夠運(yùn)用這些知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。22.熟悉電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)了解各種類型電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并能夠識(shí)別和分析不同結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)。33.掌握電動(dòng)機(jī)的分類和應(yīng)用了解直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)等不同類型的電動(dòng)機(jī)，并能夠根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的電動(dòng)機(jī)。44.了解電動(dòng)機(jī)的控制和維護(hù)了解電動(dòng)機(jī)的控制方法和維護(hù)技巧，并能夠?qū)﹄妱?dòng)機(jī)進(jìn)行安全操作和維護(hù)。電動(dòng)機(jī)概述電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置。廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域。電動(dòng)機(jī)是電氣化發(fā)展的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要?jiǎng)恿υ?。電?dòng)機(jī)的基本原理電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置，利用電磁感應(yīng)原理工作。電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。定子是靜止部分，由線圈繞組組成，通電后產(chǎn)生磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分，由導(dǎo)體繞組組成，在定子磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的部分，由鐵芯、繞組和軸組成。轉(zhuǎn)子的繞組與定子繞組相互作用，產(chǎn)生磁場(chǎng)并驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。定子定子是電動(dòng)機(jī)靜止的部分，通常由鐵芯和繞組組成。定子繞組通電后產(chǎn)生磁場(chǎng)，與轉(zhuǎn)子繞組相互作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩。軸承軸承是支撐轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的部件，用于減少摩擦和噪音，并保證轉(zhuǎn)子的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。外殼外殼是保護(hù)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部部件的結(jié)構(gòu)，同時(shí)用于固定電動(dòng)機(jī)并提供安裝支架。直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理工作的電機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)、交通、家用電器等領(lǐng)域。直流電動(dòng)機(jī)的工作原理磁場(chǎng)產(chǎn)生電流流經(jīng)定子繞組，產(chǎn)生磁場(chǎng)，形成磁場(chǎng)。電磁感應(yīng)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組相互作用，產(chǎn)生電磁感應(yīng)力，推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。能量轉(zhuǎn)換直流電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)機(jī)械設(shè)備工作。直流電動(dòng)機(jī)的分類勵(lì)磁方式他勵(lì)并勵(lì)串勵(lì)復(fù)勵(lì)結(jié)構(gòu)類型永磁電磁用途工業(yè)用交通工具家用電器直流電動(dòng)機(jī)的特性轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)速隨負(fù)載轉(zhuǎn)矩的增加而下降，特性曲線呈下降趨勢(shì)。轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩呈線性關(guān)系，可以用公式表示。效率特性效率隨負(fù)載轉(zhuǎn)矩的增加而上升，達(dá)到最大值后逐漸下降。效率受電機(jī)參數(shù)和運(yùn)行條件影響，可以通過(guò)設(shè)計(jì)和優(yōu)化來(lái)提高。直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速改變勵(lì)磁電流改變勵(lì)磁電流可以改變磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。改變電樞電壓改變電樞電壓可以改變電樞電流，從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。改變電樞回路電阻改變電樞回路電阻可以改變電樞電流，從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。改變電樞回路串聯(lián)電阻改變電樞回路串聯(lián)電阻可以改變電樞電流，從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。交流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)是利用交流電磁場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電機(jī)。交流電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活領(lǐng)域，例如家用電器、工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸?shù)?。三相異步電?dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)是最常用的電動(dòng)機(jī)類型，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和日常生活。這類電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、維護(hù)方便、運(yùn)行效率高，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理基于電磁感應(yīng)原理。定子繞組通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流，該電流與定子磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生電磁力，從而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速始終低于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，因此稱為異步電動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)速差稱為滑差，滑差越大，轉(zhuǎn)子電流越大，電磁轉(zhuǎn)矩也越大。三相異步電動(dòng)機(jī)的分類鼠籠式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，易于維護(hù)，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備中。繞線式轉(zhuǎn)子繞組可以接入外部電阻，實(shí)現(xiàn)調(diào)速和控制。雙層籠式兼顧了鼠籠式和繞線式的優(yōu)點(diǎn)，具備較高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和良好的運(yùn)行性能。三相異步電動(dòng)機(jī)的特性轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速隨負(fù)載增加而下降，適用于恒轉(zhuǎn)速負(fù)載，如風(fēng)機(jī)和水泵。轉(zhuǎn)矩特性啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于額定轉(zhuǎn)矩，適用于重負(fù)載啟動(dòng)，如起重機(jī)和電梯。功率特性功率隨負(fù)載增加而增加，效率較高，適用于高功率輸出，如大型機(jī)械。溫度特性運(yùn)行溫度較低，具有良好的散熱性，適用于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，如工業(yè)設(shè)備。三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速1改變電源頻率通過(guò)改變電源頻率，改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，適用于調(diào)速范圍較寬、精度要求不高的場(chǎng)合。2改變定子磁場(chǎng)強(qiáng)度通過(guò)改變定子繞組的電流，改變定子磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，適用于調(diào)速范圍較窄、精度要求較高的場(chǎng)合。3改變轉(zhuǎn)子電阻通過(guò)改變轉(zhuǎn)子電阻，改變轉(zhuǎn)子電流，從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，適用于調(diào)速范圍較窄、精度要求較高的場(chǎng)合。單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于生活和工業(yè)領(lǐng)域，如家用電器、小型機(jī)械等。單相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，在日常生活中隨處可見(jiàn)。單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理單相異步電動(dòng)機(jī)是利用單相交流電來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的，從而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電機(jī)。它廣泛應(yīng)用于家用電器、小型機(jī)械等領(lǐng)域。單相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是由定子繞組產(chǎn)生的，定子繞組通常采用單相交流電供電。當(dāng)單相交流電流通過(guò)定子繞組時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈動(dòng)磁場(chǎng)。為了實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，通常采用兩種方式：一種是使用輔助繞組，另一種是使用陰影極繞組。輔助繞組和陰影極繞組的連接方式?jīng)Q定了單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式，例如電容啟動(dòng)、電容運(yùn)行等。單相異步電動(dòng)機(jī)的分類旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)類型單相異步電動(dòng)機(jī)根據(jù)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生方式分為兩種：感應(yīng)啟動(dòng)型和電容啟動(dòng)型。運(yùn)行特性單相異步電動(dòng)機(jī)根據(jù)運(yùn)行特性分為兩種：籠型和繞線型。單相異步電動(dòng)機(jī)的特性結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，維護(hù)方便，廣泛應(yīng)用于日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中。起動(dòng)性能起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，起動(dòng)電流較大，通常需要使用起動(dòng)裝置以降低起動(dòng)電流。運(yùn)行性能運(yùn)行效率較低，功率因數(shù)較低，速度調(diào)節(jié)范圍有限，噪音較大。應(yīng)用范圍應(yīng)用于小型機(jī)械、家用電器、工具等，例如洗衣機(jī)、冰箱、風(fēng)扇等。同步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)是一種轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與電源頻率同步的電機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)主要應(yīng)用于需要精確速度控制的場(chǎng)合，例如大型工業(yè)設(shè)備、電力系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電等。同步電動(dòng)機(jī)的工作原理轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)與定子磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn)同步電動(dòng)機(jī)的工作原理基于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)與定子磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn)的特性。通過(guò)調(diào)整定子繞組的電流，可以控制定子磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向，從而影響轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度和方向。轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)與定子磁場(chǎng)相互作用當(dāng)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)與定子磁場(chǎng)相位一致時(shí)，轉(zhuǎn)子將被定子磁場(chǎng)吸引，從而推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度與定子磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度保持一致，即同步旋轉(zhuǎn)。定子磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)交互定子磁場(chǎng)是由定子繞組的電流產(chǎn)生的，該電流由外部電源提供。定子繞組通常由多相繞組組成，以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。同步電動(dòng)機(jī)的分類11.按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分類同步電動(dòng)機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，可分為：凸極式、隱極式和無(wú)極式三種。22.按勵(lì)磁方式分類同步電動(dòng)機(jī)根據(jù)勵(lì)磁方式，可分為直流勵(lì)磁式、交流勵(lì)磁式和永磁式三種。33.按用途分類同步電動(dòng)機(jī)根據(jù)用途，可分為：發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和同步補(bǔ)償器三種。同步電動(dòng)機(jī)的特性速度穩(wěn)定同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，不受負(fù)載變化影響。功率因數(shù)高同步電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)的調(diào)節(jié)，可以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。效率高同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，損耗小，效率較高。啟動(dòng)性能同步電動(dòng)機(jī)需要外加勵(lì)磁電流才能啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)需要特殊裝置。伺服電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)是一種特殊的電動(dòng)機(jī)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。伺服電動(dòng)機(jī)具有高精度、高響應(yīng)速度、高效率的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)控制。伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理伺服電動(dòng)機(jī)是一種閉環(huán)控制電機(jī)，通過(guò)反饋信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速和位置。它包含電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、控制器和傳感器等部件。伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理是：控制器根據(jù)設(shè)定值和反饋信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器接收控制信號(hào)并驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。傳感器則將電機(jī)的轉(zhuǎn)速和位置反饋給控制器，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。伺服電動(dòng)機(jī)可以精確控制位置和速度，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)，例如工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、機(jī)床加工中心等。伺服電動(dòng)機(jī)的分類直流伺服電機(jī)直流伺服電機(jī)以其高精度、高響應(yīng)速度、以及低成本等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于精密機(jī)械控制領(lǐng)域。交流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī)具有高效率、高可靠性、以及低維護(hù)成本等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)能夠精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)角度控制，常用于數(shù)控機(jī)床、打印機(jī)、以及自動(dòng)控制系統(tǒng)等領(lǐng)域。直線電機(jī)直線電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，在一些需要高速、高精度、以及無(wú)摩擦運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。伺服電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用工業(yè)自動(dòng)化廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)線中，例如機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等。航空航天用于無(wú)人機(jī)、衛(wèi)星等，