電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)知識(shí).ppt

電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理 鄭州三全食品股份有限公司維修部 電動(dòng)機(jī)的分類 交流電動(dòng)機(jī) 三相異步電動(dòng)機(jī) 三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌及數(shù)據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理特殊三相異步電動(dòng)機(jī)介紹三相電動(dòng)機(jī)直觀判斷極性的方法 三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù) 1 型號(hào) 用以表明電動(dòng)機(jī)的系列 幾何尺寸和極數(shù) 例如 Y132M 4 2 接法 定子三相繞組的聯(lián)接方法 Y聯(lián)結(jié) 聯(lián)結(jié) 3 電壓 例如 380 220V Y 是指線電壓為380V時(shí)采用Y聯(lián)結(jié) 線電壓為220V時(shí)采用 聯(lián)結(jié) 說(shuō)明 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 因?yàn)樵陔妱?dòng)機(jī)滿載或接近滿載情況下運(yùn)行時(shí) 電壓過(guò)高或過(guò)低都會(huì)使電動(dòng)機(jī)的電流大于額定值 從而使電動(dòng)機(jī)過(guò)熱 電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組上應(yīng)加的線電壓值 三相異步電動(dòng)機(jī)的額定電壓有380V 3000V 及6000V等多種 4 電流 例如 Y 6 73 11 64A表示星形聯(lián)結(jié)下電機(jī)的線電流為6 73A 三角形聯(lián)結(jié)下線電流為11 64A 5 功率 電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的線電流值 額定功率是指電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)械功率大小 異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品名稱代號(hào) 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 下面是它主要部件的拆分圖 右圖是一臺(tái)三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的外形圖 定子部分 一 定子部分 1 定子鐵心 導(dǎo)磁部分 定子鐵心是電機(jī)磁路的一部分 并起固定定子繞組的作用 為了增強(qiáng)導(dǎo)磁能力和減小鐵耗 定子鐵心常選用0 5mm或0 35mm厚的硅鋼片沖制疊壓而成 片間涂上絕緣漆 定子鐵心內(nèi)圓均勻沖出許多形狀相同的槽 用以嵌放定子繞組 2 定子繞組 放在定子鐵心內(nèi)圓槽內(nèi) 導(dǎo)電部分 定子繞組是異步電動(dòng)機(jī)的電路部分 其材料主要采用紫銅 小型異步電動(dòng)機(jī)常采用三相單層繞組 大中型異步電動(dòng)機(jī)常采用三相雙層短矩疊繞組形式 三相繞組的六個(gè)出線端子均接在機(jī)座側(cè)面的接線板上 可根據(jù)需要將三相繞組接成Y形或 形 一 定子部分 3 機(jī)座機(jī)座是電動(dòng)機(jī)的外殼 支撐電機(jī)各部件 并通過(guò)機(jī)座的底腳將電機(jī)安裝固定 全封閉式電機(jī)的定子鐵心緊貼機(jī)座內(nèi)壁 故機(jī)座外殼上的散熱筋是電機(jī)的主要散熱面 中小型電機(jī)采用鑄鐵機(jī)座 大型電機(jī)一般采用鋼板焊接機(jī)座 一 定子部分 轉(zhuǎn)子部分 1 轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心也是電機(jī)磁路的組成部分 并用來(lái)固定轉(zhuǎn)子繞組 鐵心材料也用0 5mm或0 35mm厚的硅鋼片沖制疊壓而成 故通常用沖制定子鐵芯沖片剩余下來(lái)的內(nèi)圓部分制作 轉(zhuǎn)子鐵芯固定在轉(zhuǎn)軸上 其外圓上開有槽 用來(lái)嵌放轉(zhuǎn)子繞組 二 轉(zhuǎn)子部分 2 轉(zhuǎn)子繞組 根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組的結(jié)構(gòu)型式可分為1 鼠籠式轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子鐵心的每個(gè)槽內(nèi)插入一根裸導(dǎo)條 形成一個(gè)多相對(duì)稱短路繞組 2 繞線式轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子繞組為三相對(duì)稱繞組 嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi) 二 轉(zhuǎn)子部分 按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分 繞線型異步電動(dòng)機(jī) 鼠籠型異步電動(dòng)機(jī) 鼠籠型轉(zhuǎn)子鐵心和繞組結(jié)構(gòu)示意圖 三相繞線型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖 三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理 圖為三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理示意圖 三相交流電通入定子繞組后 便形成了一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 其轉(zhuǎn)速 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線被轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割 根據(jù)電磁感應(yīng)原理 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 轉(zhuǎn)子繞組是閉合的 則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體有電流流過(guò) 假設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn) 且某時(shí)刻為上為北極N下為南極S 如圖所示 根據(jù)右手定則 在上半部轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì)和電流方向由里向外 用 表示 在下半部則由外向里 用 表示 異步電動(dòng)機(jī) 三相電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度 兩極三相異步電動(dòng)機(jī) 即2p 2 定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 由分析可見 當(dāng)三相交流電變化一周后 即每相經(jīng)過(guò)360度電角度 其所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)也正好旋轉(zhuǎn)一周 故在兩極電動(dòng)機(jī)中旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速等于三相交流電的變化速度即n1 60f1 3000轉(zhuǎn) 分 三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組為p對(duì)極時(shí) 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速為 n1 60 f1式中n1 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速 又稱同步轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn) 分f1 三相交流電源的頻率 赫p 磁極對(duì)數(shù) 特種三相異步電動(dòng)機(jī) 起重用錐形電動(dòng)機(jī)多速電動(dòng)機(jī)振動(dòng)電動(dòng)機(jī)防爆電動(dòng)機(jī)等 起重用錐形電動(dòng)機(jī) 錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)定子內(nèi)腔和轉(zhuǎn)子外形都成錐形 其錐形制動(dòng)環(huán)鑲嵌于風(fēng)扇制動(dòng)輪上 靜制動(dòng)環(huán)鑲在后端蓋上 定子通電后 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 同時(shí)產(chǎn)生軸向磁拉力 使轉(zhuǎn)子軸向移動(dòng)并壓縮彈簧 使風(fēng)扇制動(dòng)輪上的錐形環(huán)與靜制動(dòng)環(huán)離開 轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng) 定子斷電后 軸向磁拉力消失 轉(zhuǎn)子在彈簧的作用下 連同風(fēng)扇制動(dòng)輪一起復(fù)位 使動(dòng)靜制動(dòng)環(huán)接觸 產(chǎn)生摩擦力矩 迫使電動(dòng)機(jī)立即停轉(zhuǎn) 一般此種電動(dòng)機(jī)沒(méi)有單相的 多速電動(dòng)機(jī) 電機(jī)的變速采用改變繞組的連接方式 也就是說(shuō)用改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)來(lái)改變它的轉(zhuǎn)速 變極調(diào)速原理 定子上每相有兩組線圈 每組線圈用一個(gè)集中繞組線圈來(lái)代表如果把定子繞組U相的兩組線圈1u1 1u2和2u1 2u2反向并聯(lián) 則氣隙中將形成兩極磁場(chǎng) 1u1 1u2 2u1 2u2 S N 1u1 1u2 2u1 2u2 S N 變極調(diào)速原理 若把兩組線圈正向串聯(lián) 使其中一組線圈的電流反向 則氣隙中將形成四極磁場(chǎng) 由此可見 欲使極對(duì)數(shù)改變一倍 只有改變定子繞組的接線 使其中一半繞組中的電流反向即可實(shí)現(xiàn) 1u1 1u2 2u1 2u2 S N 1u1 1u2 2u1 2u2 S N S N N S 振動(dòng)電動(dòng)機(jī) 振動(dòng)電機(jī)可產(chǎn)生圓形 橢圓形 直線形 復(fù)合形運(yùn)動(dòng)方式 振動(dòng)電機(jī)是靠自身的高頻振動(dòng) 來(lái)產(chǎn)生振動(dòng)力的 防爆電動(dòng)機(jī) 防爆電機(jī)是一種可以在易燃易爆廠所使用的一種電機(jī) 運(yùn)行時(shí)不產(chǎn)生電火花防爆電機(jī)主要用于煤礦 石油天然氣 石油化工和化學(xué)工業(yè) 此外 在紡織 冶金 城市煤氣 交通 糧油加工 造紙 醫(yī)藥等部門也被廣泛應(yīng)用 防爆電機(jī)作為主要的動(dòng)力設(shè)備 通常用于驅(qū)動(dòng)泵 風(fēng)機(jī) 壓縮機(jī)和其他傳動(dòng)機(jī)械 三相電動(dòng)機(jī)直觀判斷極性的方法 單相異步電動(dòng)機(jī) 1 單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)2 單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理3 單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速4 單相異步電動(dòng)機(jī)常見接線方法 單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 單相異步電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上與三相籠形異步電動(dòng)機(jī)類似 轉(zhuǎn)子繞組也為一籠形轉(zhuǎn)子 定子上有一個(gè)單相工作繞組和一個(gè)啟動(dòng)繞組 為了能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 在啟動(dòng)繞組中還串聯(lián)了一個(gè)電容器 其結(jié)構(gòu)如圖所示 工作原理為了能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 利用啟動(dòng)繞組中串聯(lián)電容實(shí)現(xiàn)分相 其接線原理如圖a所示 只要合理選擇參數(shù)便能使工作繞組中的電流與啟動(dòng)繞組中的電流 相位相差90 如圖b所示 分相后兩相電波形如圖所示 電容分相單相電動(dòng)機(jī)接線圖及相量圖 兩相電流波形圖 單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速單相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法主要有變頻調(diào)速 晶閘管調(diào)速 串電抗器調(diào)速和抽頭法調(diào)速等 變頻調(diào)速設(shè)備復(fù)雜 成本高 很少采用 下面簡(jiǎn)單介紹目前較多采用的串電抗器調(diào)速 抽頭法調(diào)速和晶閘管調(diào)速 1 串電抗器調(diào)速在電動(dòng)機(jī)的電源線路中串聯(lián)起分壓作用的電抗器 通過(guò)調(diào)速開關(guān)選擇電抗器繞組的匝數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)電抗值 從而改變電動(dòng)機(jī)兩端的電壓 達(dá)到調(diào)速的目的 如圖所示 串電抗器調(diào)速 其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 容易調(diào)整調(diào)速比 但消耗的材料多 調(diào)速器體積大 串電抗器調(diào)速接線圖 2 抽頭法調(diào)速如果將電抗器和電機(jī)結(jié)合在一起 在電動(dòng)機(jī)定子鐵心上嵌入一個(gè)中間繞組 或稱調(diào)速繞組 通過(guò)調(diào)速開關(guān)改變電動(dòng)機(jī)氣隙磁場(chǎng)的大小及橢圓度 可達(dá)到調(diào)速的目的 根據(jù)中間繞組與工作繞組和啟動(dòng)繞組的接線不同 常用的有T形接法和L形接法 如圖所示 抽頭法調(diào)速與串電抗器調(diào)速相比較 抽頭法調(diào)速時(shí)用料省 耗電少 但是繞組嵌線和接線比較復(fù)雜 3 晶閘管調(diào)速利用改變晶閘管的導(dǎo)通角 來(lái)實(shí)現(xiàn)加在單相異步電動(dòng)機(jī)上的交流電壓的大小 從而達(dá)到調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的 這種方法能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速 缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生一些電磁干擾 目前常用于吊式風(fēng)扇的調(diào)速上 a T形接法 b L形接法抽頭法調(diào)速接線圖 圖中所示為電容運(yùn)轉(zhuǎn)式單相電動(dòng)機(jī) 常見的有單相排風(fēng)扇 鼓風(fēng)機(jī) 家用水泵等 它們的主副繞組不一樣 單相異步電動(dòng)機(jī)常見接線方法1 副繞組 主繞組 電容 220v電源 單相異步電動(dòng)機(jī)常見接線方法2 副繞組 主繞組 電容 220v電源 圖中所示為普通單相洗衣機(jī)電機(jī)內(nèi)部原理圖 其中要注意的時(shí)主副繞組是數(shù)據(jù)是一樣的 兩繞組的結(jié)合點(diǎn)為公共點(diǎn) 兩繞組的另外兩端跨接電容 單相電源一根直接送給公共點(diǎn) 另外一根送給跨接電容繞組的其中一個(gè) 轉(zhuǎn)換開關(guān) 圖中所示為單相雙值電動(dòng)機(jī) 它一般應(yīng)用與功率稍微較大的單相電動(dòng)機(jī)使用 例如木工鋸床 和大功率水泵 單相異步電動(dòng)機(jī)常見接線方法3 副繞組 主繞組 運(yùn)轉(zhuǎn)電容 220v電源 啟動(dòng)電容 離心開關(guān) 直流電動(dòng)機(jī) 直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造直流電動(dòng)機(jī)的工作原理他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)自勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造 1 風(fēng)扇 2 機(jī)座 3 電樞 4 主磁極 5 刷架 6 換向器 7 接線板 8 出線盒 9 換向極 10 端蓋 直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖 直流電機(jī)由定子 固定不動(dòng) 與轉(zhuǎn)子 旋轉(zhuǎn) 兩大部分組成 定子與轉(zhuǎn)子之間有空隙 稱為氣隙 定子部分包括機(jī)座 主磁極 換向極 端蓋 電刷等裝置 轉(zhuǎn)子部分包括電樞鐵心 電樞繞組 換向器 轉(zhuǎn)軸 風(fēng)扇等部件 看視頻 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組由獨(dú)立的勵(lì)磁電源供電 它與電樞繞組互不相連 因此勵(lì)磁電流的大小由勵(lì)磁電源Uf的大小決定 自勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián) 利用調(diào)節(jié)電阻的大小來(lái)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流 它的特點(diǎn)是勵(lì)磁繞組匝數(shù)多 導(dǎo)線截面較小 勵(lì)磁電流只占電樞電流的一小部分 串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián) 因此流過(guò)勵(lì)磁繞組的電流與流過(guò)電樞繞組的電流相等 其特點(diǎn)是勵(lì)磁繞組匝數(shù)少 導(dǎo)線截面較大 而在勵(lì)磁繞組上的電壓降則很低 復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 它有兩組勵(lì)磁繞組 一組與電樞并聯(lián) 另一組與電樞繞組串聯(lián) 當(dāng)兩組繞組產(chǎn)生的磁通方向一致時(shí) 稱為積復(fù)勵(lì)電機(jī) 伺服和步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理 伺服電動(dòng)機(jī) 從電機(jī)結(jié)構(gòu)上看 感應(yīng)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子 伺服電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子 線圈 永磁鐵 這兩種電機(jī)動(dòng)作原理是怎樣的 伺服電動(dòng)機(jī) 1 基本結(jié)構(gòu)交流伺服電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成 定子鐵心通常用硅鋼片疊壓而成 定子鐵心表面的槽內(nèi)嵌有兩相繞組 其中一相繞組是勵(lì)磁繞組 另一相繞組是控制繞組 兩相繞組在空間位置上互差90 電角度 工作時(shí)勵(lì)磁繞組f與交流勵(lì)磁電源相連 控制繞組k加控制信號(hào)電壓 伺服電動(dòng)機(jī)特點(diǎn) 感應(yīng)電機(jī)動(dòng)作原理 交流電通過(guò)定子時(shí)在內(nèi)部產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 轉(zhuǎn)子切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電流 感應(yīng)電流產(chǎn)生與定子磁場(chǎng)相互作用的磁場(chǎng) 這樣轉(zhuǎn)子就跟隨定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)起來(lái) 但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速始終落后于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 伺服電機(jī)動(dòng)作原理 交流電通過(guò)定子時(shí)在內(nèi)部產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 因?yàn)樗欧姍C(jī)轉(zhuǎn)子自身帶磁鐵 這樣轉(zhuǎn)子會(huì)立刻跟隨定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn) 并且始終與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步 電機(jī)自身結(jié)構(gòu)決定了伺服電機(jī)比感應(yīng)電機(jī)反應(yīng)快 加減速迅速 伺服電動(dòng)機(jī)三大顯著特點(diǎn) 1 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大由于轉(zhuǎn)子電阻大 其轉(zhuǎn)矩特性與普通異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性相比 有明顯的區(qū)別 它可使臨界轉(zhuǎn)差率S0 1 這樣不僅使轉(zhuǎn)矩特性 機(jī)械特性 更接近于線性 而且具有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 因此 當(dāng)定子一有控制電壓 轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng) 即具有起動(dòng)快 靈敏度高的特點(diǎn) 2 運(yùn)行范圍較廣3 無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象正常運(yùn)轉(zhuǎn)的伺服電動(dòng)機(jī) 只要失去控制電壓 電機(jī)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn) 當(dāng)伺服電動(dòng)機(jī)失去控制電壓后 它處于單相運(yùn)行狀態(tài) 由于轉(zhuǎn)子電阻大 定子中兩個(gè)相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子作用所產(chǎn)生的兩個(gè)轉(zhuǎn)矩特性以及合成轉(zhuǎn)矩特性使轉(zhuǎn)子不能轉(zhuǎn)動(dòng) 交流伺服電動(dòng)機(jī)的輸出功率一般是0 1 100W 當(dāng)電源頻率為50Hz 電壓有36V 110V 220 380V 當(dāng)電源頻率為400Hz 電壓有20V 26V 36V 115V等多種 伺服電動(dòng)機(jī)三大顯著特點(diǎn) 伺服電動(dòng)機(jī)另一個(gè)特點(diǎn) 編碼器 伺服電機(jī)相比感應(yīng)電機(jī)的一個(gè)重要特征 編碼器 通過(guò)編碼器反饋給驅(qū)動(dòng)器的信號(hào) 驅(qū)動(dòng)器可以準(zhǔn)確判斷伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和準(zhǔn)確位置 由于有了以上一些特性 伺服電機(jī)就可以做高速高精的定位控制 或者速度控制 或者扭矩控制 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 一般電動(dòng)機(jī)都是連續(xù)旋轉(zhuǎn) 而步進(jìn)電動(dòng)卻是一步一步轉(zhuǎn)動(dòng)的 故叫步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 每輸入一個(gè)沖信號(hào) 該電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度 因此步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種把脈沖變?yōu)榻嵌任灰频膱?zhí)行元件 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子為多極分布 定子上嵌有多相星形連接的控制繞組 由專門電源輸入電脈沖信號(hào) 每輸入一個(gè)脈沖信號(hào) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子就前進(jìn)一步 由于輸入的是脈沖信號(hào) 輸出的角位移是斷續(xù)的 所以又稱為脈沖電動(dòng)機(jī) 六拍通電方式的基本原理 設(shè)A相首先通電 轉(zhuǎn)子齒與定子A A 對(duì)齊 圖a 然后在A相繼續(xù)通電的情況下接通B相 這時(shí)定子B B 極對(duì)轉(zhuǎn)子齒2 4產(chǎn)生磁拉力 使轉(zhuǎn)子順時(shí)針