《軌道交通電機及電氣控制技術》 課件 項目2 軌道交通常用電機

直流電動機主講教師：XXX課題一認識直流電機課題二直流電動機的機械特性和調(diào)速課題三直流電動機的起動、反轉和制動課題四直流電動機的使用、維護與檢修直流電動機目錄學習目標

1．了解直流電機的特點、用途和分類，熟悉直流電機的基本工作原理；2．認識直流電機的外形和內(nèi)部結構，熟悉各部件的作用；3．了解直流電機銘牌中型號和額定值的含義，掌握額定值的計算方法；4.會進行直流電動機的檢測、接線和簡單操作。直流電動機課題一認識直流電機直流電動機

什么是直流電機？

是通以直流電流的旋轉電機，是電能和機械能相互轉換的設備。

一定條件下，電動機和發(fā)電機可以轉換。直流發(fā)電機

一、直流電機的特點和用途1.直流電機的特點課題一認識直流電機

直流電動機與交流電動機相比，具有優(yōu)良的調(diào)速性能和起動性能。直流電動機具有寬廣的調(diào)速范圍，平滑的無級調(diào)速特性，可實現(xiàn)頻繁的無級快速起動、制動和反轉；過載能力大，能承受頻繁的沖擊負載；能滿足自動化生產(chǎn)系統(tǒng)各種特殊運行要求。而直流發(fā)電機則能提供無脈動的大功率直流電源，且輸出電壓可以精確地調(diào)節(jié)和控制。一、直流電機的特點和用途2.直流電機的用途課題一認識直流電機(c）電動自行車

(a）地鐵列車

(b)城市電車

(d)造紙機

直流電動機的用途一、直流電機的特點和用途課題一認識直流電機(a）電解鋁車間

(b)電鍍車間直流發(fā)電機的用途二、直流電機的基本結構課題一認識直流電機直流電機的結構1—前端蓋；2—風扇；3—定子；4—轉子；5—電刷及刷架；6—后端蓋二、直流電機的基本結構課題一認識直流電機一、直流電機的基本結構直流電機主要由定子和轉子構成，定子與轉子之間有一定大小的間隙（氣隙）。(一)定子定子由機座、主磁極、換向極、電刷裝置、端蓋等組成。(二)轉子轉子由電樞鐵心、電樞繞組、換向器等組成。(三)氣隙二、直流電機的基本結構課題一認識直流電機二、直流電機的基本結構課題一認識直流電機1.定子部分二、直流電機的基本結構課題一認識直流電機主磁極換向極AB機座D電刷裝置C二、直流電機的基本結構課題一認識直流電機2.轉子部分二、直流電機的基本結構課題一認識直流電機2）電樞繞組

3）換向器

1）電樞鐵心二、直流電機的基本結構課題一認識直流電機3.氣隙

氣隙是電機磁路的重要部分。它的路徑雖然很短，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），對電機性能有很大的影響。三、直流電機的工作原理課題一認識直流電機1.直流發(fā)電機的工作原理課題一認識直流電機

如何在電刷上得到直流電動勢呢？想一想課題一認識直流電機例：如圖所示直流發(fā)電機順時針旋轉，電刷兩端的電動勢極性有何變化？還有什么因素會引起同樣的變化？答案在書中找問

題

討

論三、直流電機的工作原理課題一認識直流電機2.直流電動機的工作原理課題一認識直流電機

若要改變電動機的轉向，還可以采取什么措施？想一想：

通過分析可知，若要改變電動機的轉向，可改變電源的極性。課題一認識直流電機三、直流電機的工作原理3.直流電動機的工作原理

一臺直流電機，既可作為電動機運行，也可作為發(fā)電機運行。

如果原動機拖動電樞旋轉，通過電磁感應，便將機械能轉換為電能，供給負載，這就是發(fā)電機。

如果由外部電源供給電機，由于載流導體在磁場中的作用產(chǎn)生電磁力，建立電磁轉矩，拖動負載轉動，又成為電動機了。課題一認識直流電機四、直流電機的勵磁方式他勵方式并勵方式串勵方式復勵方式課題一認識直流電機四、直流電機的勵磁方式并勵電機他勵電機課題一認識直流電機四、直流電機的勵磁方式串勵電機復勵電機課題一認識直流電機五、直流電機出線端子的標志繞組名稱出線端標志繞組名稱出線端標志電樞繞組換向極繞組補償繞組A1A2B1B2C1C2串勵繞組并勵繞組他勵繞組D1D2E1E2F1F2課題一認識直流電機六、直流電機的銘牌數(shù)據(jù)與系列型號Z4-112/2—1勵磁方式并勵功率5.5kW勵磁電壓180V電壓440V效率81.190%電流15A定額連續(xù)轉速3000r/min溫升80℃出品號數(shù)××××出廠日期2001年10月××××電機廠直流電動機銘牌四、直流電機的銘牌數(shù)據(jù)直流電機的銘牌數(shù)據(jù)為電機的技術數(shù)據(jù)，是選用、安裝和維修電機的依據(jù)，同時用以規(guī)定電動機的正常運行狀態(tài)和條件。某品牌直流電機銘牌1.型號2.額定功率3.額定電壓4.額定電流5.額定轉速6.絕緣等級7.工作方式8.防護等級9.勵磁方式10.額定勵磁電壓11.額定勵磁電流課題一認識直流電機六、直流電機的銘牌數(shù)據(jù)與系列課題一認識直流電機七、直流電機的參數(shù)計算1.電磁轉矩2.電樞電動勢課題一認識直流電機七、直流電機的參數(shù)計算3.電磁功率4.電動勢平衡方程式課題一認識直流電機七、直流電機的參數(shù)計算5.功率平衡方程式4）附加損耗Ps2）鐵心損耗PFe1）機械損耗

Pm3）銅耗PCu

課題一認識直流電機課外提示：附加損耗很難計算和測定，一般靠經(jīng)驗估算。對有補償繞組的電機，附加損耗可取為0.5%PN；而對無補償繞組的電機，附加損耗可取1%PN。注意哦！課題一認識直流電機七、直流電機的參數(shù)計算6.轉矩平衡方程式學習目標

1．熟悉他勵直流電動機機械特性方程的表達式；2．掌握他勵直流電動機的機械特性特點；3．了解生產(chǎn)機械的負載特性；4.了解直流電動機穩(wěn)定運行的條件;5.熟悉他勵直流電動機調(diào)速的目的和概念；6.理解他勵直流電動機調(diào)速指標的含義；7.重點掌握直流電動機的三種調(diào)速方法；8.重點掌握直流電動機的三種調(diào)速方法。課題二直流電動機的調(diào)速課題二直流電動機的調(diào)速一、他勵直流電動機的機械特性1.機械特性的一般表達式課題二直流電動機的調(diào)速一、他勵直流電動機的機械特性2.他勵直流電動機的固有機械特性課題二直流電動機的調(diào)速一、他勵直流電動機的機械特性3.他勵直流電動機的人為機械特性1）電樞回路串電阻時的人為特性他勵直流電動機電樞回路串電阻的人為機械特性課題二直流電動機的調(diào)速一、他勵直流電動機的機械特性2）改變電源電壓時的人為機械特性他勵直流電動機電樞回路串電阻的人為機械特性課題二直流電動機的調(diào)速一、他勵直流電動機的機械特性3）改變磁通時的人為機械特性他勵直流電動機電樞回路串電阻的人為機械特性課題二直流電動機的調(diào)速二、生產(chǎn)機械的負載轉矩特性312恒功率負載特性恒轉矩負載特性通風機型負載特性課題二直流電動機的調(diào)速三、電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行電力拖動系統(tǒng)的組成課題二直流電動機的調(diào)速三、電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行

電源電壓波動時的穩(wěn)定運行

電力拖動系統(tǒng)的不穩(wěn)定運行課題二直流電動機的調(diào)速四、他勵直流電動機的調(diào)速1.調(diào)速指標1）調(diào)速范圍2）調(diào)速的相對穩(wěn)定性3）調(diào)速的平滑性4）調(diào)速的經(jīng)濟性課題二直流電動機的調(diào)速四、他勵直流電動機的調(diào)速2.電樞回路串電阻調(diào)速他勵直流電動機電樞串電阻調(diào)速的機械特性課題二直流電動機的調(diào)速

調(diào)速電阻不能用起動變阻器代替，因為起動變阻器是短時使用的，而調(diào)速變阻器是連續(xù)工作的。要注意課題二直流電動機的調(diào)速四、他勵直流電動機的調(diào)速3.降壓調(diào)速他勵直流電動機降壓調(diào)速機械特性課題二直流電動機的調(diào)速四、他勵直流電動機的調(diào)速4.弱磁調(diào)速他勵直流電動機減弱磁通調(diào)速的機械學習目標

1．了解直流電動機起動時存在的問題；2．掌握直流電動機常用的起動方法；3．掌握直流電動機的反轉方法；4.熟悉直流電動機的制動方法;5.學會直流電動機常用起動、反轉和制動方法的操作。課題三直直流電動機的起動、反轉和制動課題三直直流電動機的起動、反轉和制動一、他勵直流電動機的起動1.起動條件

I

st

≤

2~2.5

I

N，換向最大電流為2~2.5IN，Tst≥

(1.1~1.2)TN。課題三直直流電動機的起動、反轉和制動一、他勵直流電動機的起動2.起動方法（3）電樞回路串電阻起動（1）全壓起動（2）減壓起動課題三直直流電動機的起動、反轉和制動二、他勵直流電動機的反轉1.改變勵磁電流方向。2.改變電樞電壓極性。課題三直直流電動機的起動、反轉和制動三、他勵直流電動機的制動1.能耗制動2.反接制動3.回饋制動電機運行時，需要采取措施使電機轉速從穩(wěn)定轉速快速下降到停轉；1.制動方式有機械制動（抱閘）和電磁制動；2.電磁制動：產(chǎn)生與旋轉方向相反的電磁轉矩；主要有能耗制動、反接制動、回饋制動。1.能耗制動電機運行時，電樞電壓變?yōu)?，再將電樞串聯(lián)一個制動電阻，電機處于能耗制動狀態(tài)。特點：（1）線路簡單；（2）經(jīng)濟安全；（3）常用于反抗性電氣制動停車和下方重物。能耗制動電路圖課題三直直流電動機的起動、反轉和制動三、他勵直流電動機的制動2.反接制動電機的電樞電壓和電樞電動勢其中一個在外部條件下發(fā)生方向的改變，電機處于反接制動狀態(tài)。特點：（1）線路簡單；（2）生產(chǎn)機械要求迅速減速、停車和反向的場合以及要求頻繁正、反轉的機械上。反接制動電路圖課題三直直流電動機的起動、反轉和制動三、他勵直流電動機的制動學習目標

1．了解直流電動機起動前的準備工作和起動、運行時應注意的事項；2．熟悉直流電動機的定期檢修內(nèi)容和注意事項；3．了解直流電動機日常保養(yǎng)的相關知識；4.了解直流電動機的常見故障以及處理方法。課題四直流電動機的使用、維護與檢修課題四直流電動機的使用、維護與檢修一、直流電動機的使用1.直流電動機的起動準備2.直流電動機的起動3.直流電動機的調(diào)速4.直流電動機停機課題四直流電動機的使用、維護與檢修二、直流電動機維護1.電動機的清潔

2.換向器的保養(yǎng)

3.電刷的使用4.軸承的保養(yǎng)

5.絕緣電阻

6.通風系統(tǒng)

課題四直流電動機的使用、維護與檢修三、直流電動機的保養(yǎng)（1）電動機未使用前應放置在通風干燥的倉庫中，下面墊塊干燥的木板更佳；電動機應遠離有腐蝕性的物質，電動機的軸伸端應涂防銹油。（2）從倉庫中取出電動機后，應用吹風機吹去表面的灰塵和雜物。（3）若是新電動機，要先打開風扇蓋，撕去粘在風扇蓋內(nèi)的防塵紙；揭去包在換向器刷架上的覆蓋紙。課題四直流電動機的使用、維護與檢修三、直流電動機的保養(yǎng)（4）檢查換向器表面是否有油污，如果有，可用棉紗蘸酒精擦凈。（5）仔細檢查每個電刷在刷握中松緊是否合適，刷握是否有松動，檢查刷握與換向器表面之間的距離是否合適。（6）檢查電刷的受壓大小是否合適，不適合應逐之調(diào)整。課題四直流電動機的使用、維護與檢修三、直流電動機的保養(yǎng)（7）用手轉動電動機軸，檢查電樞轉動是否靈活，有無異常響聲。（8）用500V的兆歐表搖測每個繞組對地的絕緣阻值；搖測各繞組之間的絕緣阻值；若低于0.5M，則應放入烘箱烘干。課題四直流電動機的使用、維護與檢修四、直流電動機的常見故障及檢修方法直流電動機不能起動的原因和檢修方法課題四直流電動機的使用、維護與檢修四、直流電動機的常見故障及檢修方法直流電動機過熱故障的原因和檢修方法感謝觀看主講教師：XXX主講教師：三相異步電動機什么是電機？電機在哪里？電機的應用及類型電機的應用及類型

電機的應用電機的應用及類型電機的應用電機的應用及類型電動機：電能→機械能，代替人力，提高工作效率電機的定義電機的應用及類型汽輪發(fā)電機水輪發(fā)電機發(fā)電機：機械能→電能將機械能轉化為電能，輸入電網(wǎng)風能發(fā)電機潮汐能發(fā)電機電機的定義電機的應用及類型火力發(fā)電機軋鋼電動機水力發(fā)電機風力發(fā)電機機床電動機風扇電動機升壓變壓器降壓變壓器電網(wǎng)中的電機電機的應用及類型變壓器靜動機械能→電能發(fā)電機電能→機械能電能→電能電動機電機的分類電機的類型電機的應用及類型（1）從能量轉換角度分（2）從工作原理分（3）從運行情況分發(fā)電機（機→電）電動機（電→機）變壓器（電→電）變壓器直流電機交流電機旋轉電機直線電機靜止電機（變壓器）電機的分類異步電機同步電機電機的類型電機的應用及類型電機直流電機交流電機同步電機異步電機單相異步電動機三相異步電動機鼠籠式異步電機繞線式異步電機電機的類型電機的應用及類型——使用交流電能或產(chǎn)生交流電能的旋轉電機什么是交流電機？電機的類型電機的應用及類型n1n1n2<n1n2=n1異步電機同步電機交流電機的類型電機的應用及類型同步電機勵磁繞組異步電機鼠籠繞組鐵心：提高導磁性能繞組：產(chǎn)生旋轉磁場不同部分相同部分交流電機的類型電機的應用及類型簡介異步電機主要用作電動機去拖動各種生產(chǎn)機械。優(yōu)點:

結構簡單、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。缺點:

功率因數(shù)較差。異步電動機運行時，必須從電網(wǎng)里吸收滯后的無功功率，它的功率因數(shù)總是小于１。三相異步電動機三相異步電機簡介三相異步電動機三相異步電機結構封閉式三相異步電動機的結構1—端蓋；2—軸承；3—機座；4—定子繞組；5—轉子；6—軸承；7—端蓋；8—風扇；9—風罩；10—接線盒三相異步電動機三相異步電機結構定子部分轉子部分定子鐵心及繞組機座端蓋罩殼轉子鐵心及繞組風扇轉軸三相異步電動機三相異步電機結構定子部分①

定子鐵心及定子鐵心沖片——用

0.5mm

厚的硅鋼片疊成外徑大于1m時，用扇形沖片拼成圓形三相異步電動機三相異步電機結構定子部分②定子繞組三相異步電動機三相異步電機結構②定子繞組定子部分三相異步電動機三相異步電機結構定子繞組Y形連接定子繞組△連接定子部分三相異步電動機三相異步電機結構②定子繞組接線方式鐵心：提高導磁性能由硅鋼片疊壓而成內(nèi)表面開槽：放繞組繞組：產(chǎn)生旋轉磁場對稱、正弦導電好、銅耗小、散熱好按一定規(guī)律放單層繞組、雙層繞組浸絕緣漆增加絕緣和散熱AXBY較強的磁場導磁好、鐵耗小CNSZ定子部分三相異步電動機三相異步電機結構③機座固定和支撐定子鐵心和端蓋充當電機的磁路部分散熱定子部分三相異步電動機三相異步電機結構繞線式轉子籠型轉子轉子部分三相異步電動機三相異步電機結構鼠籠型異步電動機鑄鋁轉子銅導條轉子由多相對稱閉合繞組構成，不能外接電阻。鼠籠型轉子結構簡單，制造方便，經(jīng)濟耐用。適用于變頻調(diào)速的場合。轉子部分三相異步電動機三相異步電機結構結構復雜，價格貴，但轉子回路可引入外加電阻來改善起動和調(diào)速性能。優(yōu)勢：可串入附加電阻改善異步電機的起動和調(diào)速性能。繞線型異步電動機轉子部分三相異步電動機三相異步電機結構定子與轉子之間有氣隙。氣隙對三相異步電動機的性能有影響，氣隙大，磁阻大，電源提供的勵磁電流大，使電機運行的功率因素降低；氣隙太小，運行過程中定子和轉子的鐵心會相碰。一般氣隙為0.2-1.5mm.氣

隙三相異步電動機三相異步電機結構三相異步電機的工作原理三相異步電動機三相異步電機1.旋轉磁場的產(chǎn)生

三相異步電動機轉子之所以會旋轉、實現(xiàn)能量轉換，是因為轉子氣隙內(nèi)有一個旋轉磁場。下面來討論旋轉磁場的產(chǎn)生。如圖所示，在定子鐵心上均勻分布三相定子繞組U1U2、V1V2、W1W2，在空間彼此相隔120°電角度，接成Y形。三相繞組的首端U1、V1、W1接在三相對稱電源上，有三相對稱電流通過三相繞組。三相異步電動機三相異步電機工作原理1.旋轉磁場的產(chǎn)生設電源的相序為U,V,W。三相交流電波形如圖2-4波形圖所示。三相交流電在不同的瞬間產(chǎn)生的磁場也表示在圖2-4中，可見該磁場隨時間的推移在按順時針方向旋轉，稱之為旋轉磁場。NSNSNSNSNS三相異步電動機三相異步電機工作原理旋轉原理（鼠籠型轉子為例）1.旋轉磁場的產(chǎn)生三相異步電動機三相異步電機工作原理旋轉原理（鼠籠型轉子為例）1.旋轉磁場的產(chǎn)生三相異步電動機三相異步電機工作原理①

電生磁：三相繞組通入三相對稱交流電產(chǎn)生圓形旋轉磁場（轉速

n1）。②

磁生電：旋轉磁場切割轉子導體產(chǎn)生感應電動勢和電流。③

電磁力：載流的轉子導體在磁場作用下受電磁力作用，形成電磁轉矩，驅動電動機旋轉（轉速

n）。F1F2三相異步電動機三相異步電機工作原理三相異步電動機三相異步電機工作原理旋轉磁場的轉速n1

旋轉磁場轉速也稱為“同步轉速”，用n1表示，單位為“r/min”，它與電源的頻率f1和電機磁極對數(shù)p有關:例如:一對磁極的電動機：f=50Hzn1=60*50/1=3000r/min三相異步電動機三相異步電機工作原理

轉差率s：旋轉磁場的同步轉速n1與轉子轉速n之差與同步轉速的比值。s=(n1-n)/n1

轉差率一般小于5%,轉差率是決定異步電機運行狀態(tài)的重要變量。異步電機的轉子轉速 n總是略低于（電動機）或略高于（發(fā)電機）旋轉磁場轉速n1.這也是異步電機名稱的由來。三相異步電動機三相異步電機工作原理因為銘牌上的標稱轉速n即為轉子轉速，根據(jù)n=1390r/min,由于同步轉速和電機轉速接近，可推理得知n1=1500r/min,因此根據(jù)公式：，可得p=2.請問下圖中電機的磁極對數(shù)為幾對？三相異步電動機三相異步電機工作原理三相異步電機的銘牌三相異步電動機三相異步電動機三相異步電機銘牌在電動機的銘牌上標注了電動機的型號和主要的技術參數(shù)。注意：銘牌上規(guī)定的技術參數(shù)為額定運行條件下的值。三相異步電動機三相異步電機銘牌1.型號異步的“異”字的拼音縮寫機座中心高度（毫米）機座長度，S為短型、M為中型、L為長型4極電動機，極對數(shù)P=2Y132M-4Y132M4P=2n。=？(轉/分）0pn

60

f同步轉速1500轉/分三相異步電動機三相異步電機銘牌1.型號三相異步電動機三相異步電機銘牌1）額定功率PN：指電動機額定狀態(tài)下運行時，電動機轉軸輸出的機械功率。單位為kW或W。對于三相異步電動機，2）額定電壓UN（V）：指電動機額定工作狀態(tài)時，加在定子繞組上的線電壓。3）額定電流IN（A）：指電動機額定工作狀態(tài)時，流入定子繞組的線電流。4）額定轉速nN(r/min)：指電動機額定工作狀態(tài)時，電動機轉速。5）額定頻率fN（Hz）：指電動機定子側電壓的頻率。我國電網(wǎng)fN=50Hz。三相異步電動機三相異步電機額定值額定電壓定子繞組在指定接法下應加的線電壓.線電壓AZYXB

C線電壓ABCYZ X例：380/220

Y/△是指：線電壓為380V時采用Y接法；當線電壓為220V時采用△接法。說明：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％。三相異步電動機三相異步電機額定值額定電流定子繞組在指定接法下的線電流.如：Y

/

△

11.2A

/

6.48A表示三角接法下，電機的線電流為11.2A，星形接法時，線電流為6.48A。三相異步電動機三相異步電機額定值轉速代表電機軸上的額定轉速若n

=1440

轉/分1500

0.041500

1440轉差率

s

n1=1500轉/分三相異步電動機三相異步電機額定值額定功率其中：cosφ是功率因數(shù)，η是電機效率。三相異步電動機三相異步電機額定值3.聯(lián)接方式：Y/

△接法

接法：Y

接法：A B CZ X YA B CZ X YABCYZ XAZXBCY三相異步電動機三相異步電機額定值4.工作制工作制可分為額定連續(xù)工作制S1、短時工作制S2、斷續(xù)工作制S3三種。三相異步電動機三相異步電機額定值5.防護等級IP表示國際防護等級，其后面的第一個數(shù)字代表防塵等級，共分0~6七個等級；其后面的第二個數(shù)字代表防水等級，共分0~8九個等級，數(shù)字越大，表示防護的能力越強?！癐P”和其后面的數(shù)字表示電動機外殼的防護等級三相異步電動機三相異步電機額定值6.絕緣等級

電動機繞組常用的絕緣材料，按其耐熱性一般分為A、E、B、F、H五種等級，每一絕緣等級的絕緣材料都有相應的極限允許工作溫度。電機運行繞組絕緣最熱點的溫度不得超過其規(guī)定，否則，將加速繞組絕緣老化，縮短電機壽命；如果溫度超過允許值很多，絕緣就會損壞，導致電動機燒毀。絕緣等級是指電動機繞組采用絕緣材料的耐熱等級三相異步電動機三相異步電機額定值三相異步電機的電力拖動三相異步電動機起動：把三相定子繞組與電源接通，使電動機的轉子由靜止加速到一定的轉速，穩(wěn)定運行的過程。起動要求：Tst足夠大，Ist不能太大三相異步電動機三相異步電機起動起動瞬間，n=0,s=1,轉子電流I2st最大值,定子電流I1st最大值,約為額定電流的5-7倍。優(yōu)點：設備簡單，操作方便。缺點：起動慢，起動電流對電網(wǎng)的影響大，適合用于小于7.5kw的電動機直接起動電路三相異步電動機1.直接起動特點：（1）起動平穩(wěn)，工作可靠，起動時功率因素高；（2）串入電抗應有一個合理的范圍。三相異步電動機2.三相籠型異步電動機降壓起動-定子串聯(lián)電阻或電抗起動特點：（1）方法簡單，價格便宜，操作方便，因此在輕載條件下優(yōu)先采用；（2）該方法只適用于正常三角形連接的電動機。三相異步電動機2.三相籠型異步電動機降壓起動-電動機Y-△降壓起動特點：（1）自耦變壓器一般有2-3組抽頭，能輸出多種電源電壓，產(chǎn)生多種轉矩，一般比星三角的轉矩大；（2）比較昂貴，不允許頻繁起動。使用與起動次數(shù)少，容量較大的三相籠型異步電動機，故在10kw以上的電動機廣發(fā)使用。三相異步電動機2.三相籠型異步電動機降壓起動-自耦變壓器降壓起動調(diào)速方式：1.變極調(diào)速：改變電動機的磁極對數(shù)p2.改變轉差率調(diào)速：改變轉差率s,適用于繞線式電動機3.變頻調(diào)速：改變電動機的頻率f1三相異步電動機三相異步電動機的調(diào)速三相異步電動機三相異步電動機的反接制動電氣制動機械制動反接制動能耗制動回饋制動電源反接制動倒拉反接制動電動機起動時，電磁抱閘線圈同時通電，電磁鐵吸合，使抱閘松開；電動機斷電時，抱閘線圈同時斷電，電磁鐵釋放，在彈簧作用下，抱閘把電動機轉子緊緊抱住，實現(xiàn)制動。三相異步電動機三相異步電動機的制動特點：制動電路比較簡單，制動轉矩較大，停機迅速，但制動瞬間電流較大，電能消耗也較大，機械沖擊強烈，易損壞傳動部件，這種制動一般用于要求頻繁正反轉的場合。三相異步電動機三相異步電動機的制動-電源反接特點：電源不用反接，不需要專用的制動設備，而且還可以調(diào)節(jié)制動轉速，但只適用于繞線電動機，其轉子電路需串入大電阻，使轉差率大于1.三相異步電動機三相異步電動機的制動-倒拉反接

能耗制動是將運行著的異步電動機的定子繞組從三相交流電源上斷開，立即接到直流電源上。三相異步電動機三相異步電動機的制動-能耗制動

回饋制動又稱為再生制動或者發(fā)電制動，主要用于起重設備中。

電動機的轉速超過旋轉磁場的轉速，轉子中感應電動勢、電流和電磁矩的方向都發(fā)生了變化，電動機轉入發(fā)電運行狀態(tài)，將重物的位能轉化為電能，再送回到電網(wǎng)，所以稱為回饋制動或者發(fā)電制動。三相異步電動機三相異步電動機的制動-回饋制動SuccessAlwaysBelongsToThosePrepared!單相異步電動機

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CLOUDSYSTEMConvenientlyiteratetop-linealignmentsforwirelessmetrics.單相異步電動機在結構上和三相籠型異步電動機類似，包括定子和轉子兩部分，單相異步電動機轉子繞組也是籠形轉子。定子上有一個單相工作繞組和一個啟動繞組，為了能產(chǎn)生旋轉磁場，在起動繞組中還串聯(lián)了一個電容器。單相異步電動機單相異步電動機的結構1.單相脈動磁場在上圖所示單相定子繞組中通入單相交流電后所產(chǎn)生的磁場其大小及方向在不斷變化，但磁場的軸線卻固定不動，這種磁場稱脈動磁場。脈動磁場在轉子導體中不產(chǎn)生感應電動勢和電流，因此單相異步電動機沒有起動轉矩，不能自行起動。

2.兩相繞組的旋轉磁場在定子空間布置相差90°的兩相定子繞組，即U相和Z相繞組，通入在時間上相差90°的兩相交流電，通過分析可知，其合成磁場為沿定子、轉子及空氣隙旋轉的旋轉磁場。單相異步電動機單相異步電動機工作原理三相異步電動機的繞組判別與接線三相異步電動機定子繞組有星形連接和三角形連接兩種基本接線方式。在使用之前，必須先判斷哪些引出線屬于同一相，并分清每相繞組的首尾端，然后才能正確接線，否則有可能導致短路并燒毀電機。一般規(guī)定，對某相繞組而言，把電流流入的一端稱為首端，電流流出的一端稱為尾端。接下來，我們介紹三相電機定子繞組的判別與接線方法。三相異步電動機的繞組三相異步電動機的繞組判別與接線材料及工具準備三相異步電動機1臺連接軟導線若干導碼管若干機械式萬用表1臺中號十字螺絲刀1把1.5V電池1節(jié)絕緣膠布1卷鱷魚夾若干三相異步電動機的繞組判別與接線操作步驟校表、驗表首先檢查萬用表的外觀是否破損，并水平放置。將萬用表的紅黑表筆插入正確的孔位，先進行機械調(diào)零，使指針“左對零”；再選擇合適的歐姆檔位（R×100或R×1K），并進行歐姆調(diào)零，將紅黑表筆短接，使指針“右對零”。三相異步電動機的繞組判別與接線操作步驟分相用電阻測量法判別三相電動定子每相繞組的兩個線頭。萬用表選擇電阻檔，將其中一支表筆接電動機的任意一相出線端，另一支表筆依次接剩余出線端，若所測電阻值趨近于零，則表明所接的兩個線頭為同相繞組。用同樣的方法找出其它兩相繞組的兩個出線端，并用導碼管做好標記。三相異步電動機的繞組判別與接線操作步驟判斷首尾端用直流電流法判斷電動機各相繞組的首尾端。萬用表選擇直流毫安檔的最小量程（0.5mA），將兩支表筆分別接任意一相繞組的兩端，用干電池接另外一相繞組，如圖2-30所示。圖2-30直流電流法測電機首尾端三相異步電動機的繞組判別與接線電池電路接通瞬間，根據(jù)電磁感應原理，另一相繞組將產(chǎn)生瞬時感應電流而使指針偏轉，根據(jù)指針擺動的方向可判斷繞組的首尾端。閉合瞬間，若指針向右擺動（正偏），則表明接電池正極的線頭與萬用表負極（黑筆）所接的線頭同為首端或尾端；若指針向左擺動（反偏），則表示接電池正極的線頭與萬用表的正極（紅筆）所接的線頭同為首端或尾端。保持萬用表表筆接線不變，將電池改接到第三相繞組的兩個線頭上重復以上試驗，確定第三相繞組的首尾端，由此可確定三相繞組各自的首尾。判斷完成后，做好標記?？偨Y一句話，可按照“左正正，右正負”的順序記憶。圖2-30直流電流法測電機首尾端需要說明的是：繞組的首端和尾端并不是絕對的，規(guī)定一端進線為首端，則其對應的另一端即為尾端，反之亦可。！三相異步電動機的繞組判別與接線操作步驟校驗萬用表選擇直流毫安檔的最小量程。將判別出的三個首端和三個尾端分別連接在一起，分別與萬用表的兩支表筆相連，如圖2-31所示。圖2-31電流法校驗快速轉動電動機轉軸，如指針基本不動，則判別結果正確；如指針明顯左右擺動，則判別結果錯誤，需重新判別。三相異步電動機的繞組判別與接線操作步驟整理將萬用表轉換開關旋至“OFF”檔位或交流電壓的最高量程檔上；將電動機上所做的標記全部拆除，裝回接線盒蓋，恢復原狀；將電動機、萬用表及干電池等工具放在安全位置，并擺放整齊；打掃工位，清理現(xiàn)場。三相異步電動機的繞組判別與接線三相異步電機的接線前面我們已經(jīng)知道三相異步電動機定子繞組有星形連接和三角形連接兩種基本接線方式，具體接線須參照電機銘牌要求。對于星形連接，用短接片將三個尾端連在一起，剩余的三個端子作為出線端；對于三角形連接，用短接片將各相繞組首尾相接，并在接頭處引出三個出線端即可。圖2-29三相異步電動機接線感謝觀看永磁同步電機主講教師：XXX永磁同步電機永磁同步電機（PermanentMagnetSynchronousMotor,PMSM）出現(xiàn)在20世紀50年代。永磁同步電機的運行原理與普通電勵磁同步電機相同，但它以永磁體勵磁替代勵磁繞組勵磁，使電動機結構更為簡單，降低了加工和裝配費用，同時還省去容易出現(xiàn)問題的集電環(huán)和電刷，提高了電動機運行的可靠性。由于無需勵磁電流，沒有勵磁損耗，提高了電動機的工作效率。1.永磁同步電機簡介永磁同步電機如圖所示，永磁同步電機主要部分為：轉子、定子、端蓋等部件。2.永磁同步電機結構永磁同步電機PMSM的定子主要指定子繞組和定子鐵芯兩部分。定子繞組目前有分布式和集中式兩種結構。分布式繞組與異步電動機的定子多相交流繞組相似，一般希望分布在定子槽中的定子繞組產(chǎn)生的理想磁通勢為正弦波，然而實際繞組不會產(chǎn)生理想的正弦波。定義每極每相繞組槽數(shù)q=Z/(2*np*m)，Z為定子槽數(shù)，np為電動機極對數(shù)，m為電動機定子繞組相數(shù)。2.永磁同步電機結構永磁同步電機PMSM的轉子主要包括永磁體、轉子鐵芯、轉軸、軸承等。傳統(tǒng)的電網(wǎng)供電異步啟動永磁同步電動機的轉子會安裝有籠型繞組，現(xiàn)代變頻調(diào)速用永磁同步電動機通常不會安裝轉子繞組。根據(jù)永磁體在轉子鐵芯中的位置可以劃分為表面式與內(nèi)置式PMSM。表面式PMSM又可以劃分為表貼式與插入式兩種結構。見下圖3、圖4、圖5所示。2.永磁同步電機結構圖3表面式與內(nèi)置式PMSM永磁同步電機PMSM的轉子主要包括永磁體、轉子鐵芯、轉軸、軸承等。傳統(tǒng)的電網(wǎng)供電異步啟動永磁同步電動機的轉子會安裝有籠型繞組，現(xiàn)代變頻調(diào)速用永磁同步電動機通常不會安裝轉子繞組。根據(jù)永磁體在轉子鐵芯中的位置可以劃分為表面式與內(nèi)置式PMSM。表面式PMSM又可以劃分為表貼式與插入式兩種結構。見下圖3、圖4、圖5所示。2.永磁同步電機結構圖4表貼式PMSM永磁同步電機PMSM的轉子主要包括永磁體、轉子鐵芯、轉軸、軸承等。傳統(tǒng)的電網(wǎng)供電異步啟動永磁同步電動機的轉子會安裝有籠型繞組，現(xiàn)代變頻調(diào)速用永磁同步電動機通常不會安裝轉子繞組。根據(jù)永磁體在轉子鐵芯中的位置可以劃分為表面式與內(nèi)置式PMSM。表面式PMSM又可以劃分為表貼式與插入式兩種結構。見下圖3、圖4、圖5所示。2.永磁同步電機結構圖5內(nèi)置式PMSM永磁同步電機在較大的電機用得較多是在轉子內(nèi)部嵌入永磁體，稱為內(nèi)埋式永磁轉子（或稱為內(nèi)置式永磁轉子或內(nèi)嵌式永磁轉子），永磁體嵌裝在轉子鐵芯內(nèi)部，鐵芯內(nèi)開有安裝永磁體的槽，永磁體的布置主要方式見圖6。在每一種形式中又有采用多層永磁體進行組合的方式。2.永磁同步電機結構圖6內(nèi)埋式永磁轉子的形式永磁同步電機永磁同步電機的工作原理是基于電磁感應和永磁體磁場的相互作用。具體來說，當三相電流通入永磁同步電機定子的三相對稱繞組中時，會產(chǎn)生一個幅值大小不變的旋轉磁動勢。這個旋轉磁動勢與轉子上的永磁體磁場相互作用，從而產(chǎn)生一個推動或者阻礙電機旋轉的電磁轉矩。3.永磁同步電機工作原理永磁同步電機1.定子繞組產(chǎn)生旋轉磁場在永磁同步電機中，定子繞組通常分布在定子鐵芯上。當三相交流電流通過定子繞組時，會在繞組周圍產(chǎn)生一個旋轉磁場。這個旋轉磁場的轉速與電流的頻率成正比，與電機的極對數(shù)成反比。3.永磁同步電機工作原理永磁同步電機2.轉子永磁體產(chǎn)生恒定磁場永磁同步電機的轉子裝有永磁體材料，這些永磁體向外產(chǎn)生恒定的磁場。當轉子旋轉時，這個恒定磁場會隨著轉子的轉動而轉動。3.永磁同步電機工作原理永磁同步電機3.旋轉磁場與恒定磁場相互作用當定子的旋轉磁場與轉子的恒定磁場相互作用時，會產(chǎn)生一個電磁轉矩。這個電磁轉矩的大小取決于兩個磁場的相對位置和強度。如果旋轉磁場滯后于恒定磁場，那么產(chǎn)生的電磁轉矩將與轉子旋轉方向相反，從而使電機處于發(fā)電狀態(tài)；相反，如果旋轉磁場超前于恒定磁場，那么產(chǎn)生的電磁轉矩將與轉子旋轉方向相同，推動轉子加速轉動。3.永磁同步電機工作原理永磁同步電機控制器精確控制電流和轉速為了實現(xiàn)永磁同步電機的精確控制，通常需要使用一個高精度控制器?？刂破骺梢愿鶕?jù)傳感器反饋信息調(diào)整電流對電機的速度和轉矩進行控制。通過調(diào)整三相交流電的幅值、頻率和相位等參數(shù)，可以實現(xiàn)對電機速度和轉矩的精確控制。3.永磁同步電機工作原理永磁同步電機永磁同步電機具有高效率、高功率密度、高精度控制等優(yōu)點。與傳統(tǒng)的交流異步電機相比，它在許多方面都表現(xiàn)出更優(yōu)越的性能。因此，永磁同步電機被廣泛應用于需要大功率、高效率和低噪聲的應用領域，如工業(yè)自動化、新能源汽車、風力發(fā)電等。特別是在新能源汽車領域，永磁同步電機憑借其高效率和高性能成為了主流驅動電機之一。4.永磁同步電機特點及應用感謝觀看主講教師：XXX主講教師：步進電機電脈沖信號機械角位移或直線位移步進電機步進電機

步進電機是將脈沖信號轉換成機械角位移或直線位移的一種控制電動機。步進電機每接收一個脈沖，轉子就轉過相應的角度（步距角）。轉子的角位移的大小和轉速與輸入脈沖的數(shù)量及其頻率成正比，轉向與繞組通電的相序有關。步進電機定義反應式永磁式混合式步進電機步進電機分類步進電機反應式步進電機結構三相反應式步進電動機的定子內(nèi)圓周均勻分布著六個磁極，磁極上有勵磁繞組，每兩個相對的繞組組成一相。轉子有四個齒。定子和轉子均為軟磁材料制成，利用磁阻的變化產(chǎn)生反應轉矩的步進電機ABCIAIBIC定子轉子步進電機反應式步進電機工作原理ABCIAIBIC定子轉子

勵磁繞組通電后磁通經(jīng)過轉

子形成閉合回路，若磁場軸線與轉子存

在一定角度，則在磁場作用下，轉子被磁化，吸引轉子，使轉子的位置力圖使

其磁路的磁阻最小，使轉子和定子的齒對齊。

轉子與定子間相對位置不同，磁路的磁阻也不同：齒-齒相對時，磁路的磁阻最??；齒-槽相對時，磁路的磁阻最大。30°步進電機反應式步進電機工作過程現(xiàn)以A BC A的通電順序，使三相繞組輪流通入直流電流，分析轉子的運動情況“單”是指每次只有一相控制繞組通電“雙”是指每次有兩相控制繞組通電三相單、雙六拍A-AB-B-BC-C-CA-A或A-AC-C-CB-B-BA-A三相雙三拍AB-BC-CA-AB或AC-CB-BA-AC三相單三拍A-B-C-A或A-C-B-A注步進電機步進電機工作原理CBB'C'A3A'14 2a.三相單三拍“三相”指三相步進電機；“單”指每次只能一相繞組通電；“三拍”指通電三次完成一個通電循環(huán)。A相繞組通電，B、C相不通電。氣隙產(chǎn)生以A-

A′為軸線的磁場，而磁力線總是力圖從磁阻最小的路徑通過，故電動機轉子受到一個反應轉矩，在此轉矩的作用下，轉子必然轉到左圖所示位置：1、3齒與A、A′極對齊。步進電機步進電機工作原理步進電機步進電機工作原理B相通電時，轉子會轉過30°角，2、4齒和B、B'磁極軸線對齊；C相通電時，轉子再轉過30°角，1、3齒和C'、C磁極軸線對齊。A通B通C通CA的順序給三相繞組輪流通電。這種方式可b.三相六拍按A

AB

B

BC C以獲得更精確的控制特性。CBB'C'A14 23A'CA'BB'C'A4132A相通電，轉子1、3齒與A、A'

對齊。A、B相同時通電，A、A'磁極拉住1、3齒，B、B'磁極拉住2、4齒，轉子轉過15

步進電機步進電機工作原理b.三相六拍CA'BB'C'A41324132CA'BB'C'AB相通電，轉子2、4齒與B、B'對齊。B、C相同時通電，B、B'磁極拉住2、4齒，C、C'磁極拉住1、3齒，轉子轉過15

步進電機步進電機工作原理步進電機步進電機工作原理b.三相六拍按A

AB

B

BC C

CA的順序給三相繞組輪流通電。每拍轉子轉過15°(步距角)，一個通電循環(huán)周期(6拍)轉子轉過90°(齒距角)。與單三拍相比，六拍驅動方式的步距角更小，更適用于需要精確定位的控制系統(tǒng)中。通過改變通電順序即可實現(xiàn)改變轉向

360

Zr

mAB' C'14 2C 3 BA'Zr=40m=3，或6步進電機步進電機細分實際結構一般步進電動機最常見的步距角是3°或1.5°。由上式可知，轉子上不只4個齒（齒距角90°），而有40個齒（齒距角為9°）。為了使轉子齒與定子齒對齊，兩者

的齒寬和齒距必須相等。展開結構

360

Zr

m步進電機步進電機細分Zr

m

360

步進電機步進電機細分步進電機的運動精度和步距角有關，

但是步距角的大小受到電機結構的限制，而小步距角電動機加工比較困難。

為使步進電機有更小的步距角，通常采用細分步距角的方法：每次輸入脈沖切換時，不是將繞組電流全部輸入或切除，而是改變繞組中額定電流的一部分，從而使步進電機轉子在每步運動時只轉過步距角的一部分。這種將一個步距角細分為若干小步、每一小步只有步距角的一部分的驅動方法稱為細分。步進電機步進電機細分A-AB-B-BC-C-CA-A按三相六拍四細分驅動時序未細分前步距角=15度，

細分后為15/4=3.75度。步進電機步進電機細分CBB'C'A413A'2

步進電機的細分，其主要目的是提高電機的運轉精度。其次，減弱或消除步進電機的低頻振動（細分本質是一種電子阻尼技術

），低頻振蕩是步進電機（尤其是反應式電機）的固有特性，而細分是消除它的唯一途徑，如果步進電機有時要在共振區(qū)工作，選擇細分是唯一的選擇。

“阻尼”是指在振動系統(tǒng)，由于外界作用或系統(tǒng)本身固有的原因引起的振動幅度逐漸下降的特性。

例如：某步進電機“固有步距角”=1.8。，脈沖頻率=200Hz，則電機轉速為1轉/秒，該轉速為工作轉速，對應頻率正好位于步進電機的共振區(qū)域內(nèi)，電機工作時出現(xiàn)振動。

如何保證電機轉速仍然為1轉/秒，且不出現(xiàn)共振現(xiàn)象呢？

選擇細分是唯一的選擇：例如，采用4細分后，實際步距角=

1.8。/4=0.45。，保證電機轉速仍為１轉／秒，則脈沖頻率=800Hz，進而避開200Hz的共振點。

細分后的主要優(yōu)點為：完全消除了電機的低頻振蕩；提高了電機的輸出轉矩，尤其是對三相反應式電機，其力矩比不細分時提高約30-40%

；提高了電機的分辨率，由于減小了步距角、提高了步距的均勻度。步進電機步進電機細分A一拍：一

相通電狀態(tài)到另一相通電狀態(tài)的變換B 步距角：每一拍轉子轉過的角度360mZC

θ-----步距角m----拍數(shù)Z-----轉子的齒數(shù)C-----通電狀態(tài)系數(shù)單拍或雙拍工作時C＝1

單、雙混合工作時C＝2步距角公式步進電機步進電機基本概念轉速改變?nèi)嗫刂评@組ABC通、斷電源的頻率轉向改變?nèi)嗬@組ABC的通電順序f----步進電機每秒的步數(shù)（或每秒的拍數(shù)），稱為步進電機的通電脈沖頻率。60

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步進電機轉速步進電機步進電機基本概念步進電機步進電機驅動器脈沖數(shù)=拍數(shù)角位移量定位位置控制脈沖頻率速度和加速度調(diào)速速度控制步距角： 轉子齒數(shù)運行拍數(shù)細分脈沖控制方向控制細分步進電機步進電機驅動器步進電機驅動器安裝與接線步進電機是一種將電脈沖信號轉換為機械運動的特種電機，每接收到一個脈沖信號就轉動一個固定的角度，稱為“步距角”。步進電機在使用時，必須配合步進驅動器，這是因為步進電機無法直接接收脈沖信號來控制其運動，必須通過驅動器來將電脈沖轉化為角位移，從而使其能夠正常工作。下面我們以步科（Kinco）三相步進電機（3S57Q-04079）和步科驅動器（3M458）為例，介紹步進電機和步進驅動器的一般接線。步進電機步進電機驅動器安裝與接線步科（Kinco）三相步進電機（3S57Q-04079）的步距角在整步方式下為1.8°，半步方式下為0.9°，其部分技術參數(shù)如表4-1所示。表4-13S57Q-04079部分技術參數(shù)參數(shù)名稱步距角相電流（A）保持扭矩阻尼扭矩電機慣量參數(shù)值1.8°5.8A1.0Nm0.04Nm0.3kg.cm2步科三相步進電機（3S57Q-04079）步進電機驅動器安裝與接線不同的步進電機的接線有所不同，3S57Q-04079接線圖如圖4-4所示，三個相繞組的六根引出線，必須按頭尾相連的原則連接成三角形。線色電機信號紅色U橙色藍色V白色黃色W綠色圖4-43S57Q-04079的接線步進電機驅動器安裝與接線在3M458步進驅動器的側面連接端子中間有一個紅色的八位DIP功能設定開關，可以用來設定驅動器的工作方式和工作參數(shù)，包括細分設置、靜態(tài)電流設置和運行電流設置。步科驅動器（3M458）圖4-53M458DIP開關功能劃分說明步進電機驅動器安裝與接線步科驅動器（3M458）表4-2細分設置表DIP1DIP2DIP3細分ONONON400步/轉ONONOFF500步/轉ONOFFON600步/轉ONOFFOFF1000步/轉OFFONON2000步/轉OFFONOFF4000步/轉OFFOFFON5000步/轉ONOFFOFF10000步/轉表4-3輸出電流設置表DIP5DIP5DIP5DIP5輸出電流OFFOFFOFFOFF3.0AOFFOFFOFFON4.0AOFFOFFONON4.6AOFFONONON5.2AONONONON5.8A步進電機驅動器安裝與接線步科（Kinco）三相步進電機（3S57Q-04079）的步距角為1.8度，即在無細分的條件下200個脈沖電機轉一圈，通過驅動器設置細分精度最高可以達到10000個脈沖電機轉一圈。驅動器細分設置為10000步/轉，若直線運動組件的同步輪齒距為5mm，共12個齒，則電機旋轉一周搬運機械手位移60mm，即每步機械手位移0.006mm。電機驅動電流設為5.2A，靜態(tài)鎖定方式為靜態(tài)半流，控制信號為24V電源時，需接2K限流電阻。轉換開關的拆裝與接線圖4-63M458的接線感謝觀看伺服電機主講教師：XXX伺服電機電壓控制信號角位移或角速度伺服電機伺服電機1.伺服電機應用伺服電機直流伺服電機交流伺服電機伺服電機1.伺服電機分類直流伺服電機磁場由永久磁鐵產(chǎn)生磁場由他勵式勵磁繞組產(chǎn)生電磁式永磁式結構不用裝換向磁極伺服電機1.直流伺服電機結構直流伺服電機方向：隨控制電壓的極性改變而改變電樞繞組勵磁繞組原理與直流他勵電動機相同電樞控制磁場控制伺服電機1.直流伺服電機工作原理TL一定時，U與n成正比U一定時，轉矩T與n成反比TL>=Tem時，n=0U3<U2<U1nn01U1nn0203U3 U2TemT T TL3

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L10直流伺服電機的機械特性直流伺服電機機械特性伺服電機1.直流伺服電機機械特性交流伺服電機