交直流電動(dòng)機(jī)PPT課件

.,1,交直流電動(dòng)機(jī),第六章,.,2,第一節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用第二節(jié)異步電動(dòng)機(jī)基本原理第三節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和調(diào)速第四節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu)第五節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式第六節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行第七節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速第八節(jié)廠用電動(dòng)機(jī)的選擇與自啟動(dòng),主要內(nèi)容,.,3,一、結(jié)構(gòu)組成,異步電機(jī),定子繞組,定子鐵心,轉(zhuǎn)子,機(jī)座,轉(zhuǎn)子鐵心,轉(zhuǎn)軸,轉(zhuǎn)子繞組,定子,氣隙,鼠籠型,繞線(xiàn)型,第一節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用,.,4,二、定子,1.定子鐵心作用主磁路的一部分，放置定子繞組。構(gòu)成0.5mm厚的硅鋼片疊成圓柱體；內(nèi)圓沖有若干均勻分布的形狀相同的槽,.,5,定子槽形,半閉口槽小型異步電機(jī)，繞組用圓導(dǎo)線(xiàn)繞成。半開(kāi)口槽低壓中型異步電機(jī)，繞組是成型線(xiàn)圈。開(kāi)口槽高壓大中型異步電機(jī)，繞組是用絕緣帶包扎并浸漆處理過(guò)的成型線(xiàn)圈。,.,6,2.定子繞組作用構(gòu)成電路部分，通過(guò)電流，建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。構(gòu)成銅線(xiàn)圈。小型異步機(jī)采用單層；大、中型異步機(jī)采用雙層短距。,.,7,定子繞組聯(lián)接方式星形（Y）接法和三角形（）接法,.,8,3.機(jī)座（機(jī)殼）作用固定和支撐定子鐵心，承受運(yùn)行中的各種作用力，散熱。構(gòu)成鑄鐵或鋼板焊接而成。,.,9,三、轉(zhuǎn)子,1.轉(zhuǎn)子鐵心作用主磁路的一部分，放置轉(zhuǎn)子繞組。構(gòu)成0.5mm厚的硅鋼片疊成，外圓周沖有若干均勻分布的形狀相同的槽。,.,10,轉(zhuǎn)子槽,槽形的選擇主要取決定于對(duì)運(yùn)行性能和起動(dòng)性能的要求。,.,11,2.轉(zhuǎn)子繞組作用構(gòu)成電路部分。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、流過(guò)電流和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。構(gòu)成鑄鋁，銅條焊接，銅繞組。結(jié)構(gòu)型式鼠籠型繞組和繞線(xiàn)型繞組。,鼠籠型轉(zhuǎn)子繞組：由插入每個(gè)轉(zhuǎn)子槽中的導(dǎo)條和兩側(cè)的短路端環(huán)構(gòu)成，如果去掉轉(zhuǎn)子鐵心，剩余的轉(zhuǎn)子繞組就像一個(gè)松鼠籠子。一般為鋁澆鑄的，對(duì)中大型電機(jī)為減小損耗、提高效率，往往采用銅條焊接而成。,繞線(xiàn)型轉(zhuǎn)子繞組：三個(gè)出線(xiàn)端子接到固定在轉(zhuǎn)軸上的三滑環(huán)上，通過(guò)電刷引出，與外電路接通。其特點(diǎn)是可以在轉(zhuǎn)子繞組中串入附加電阻，來(lái)改善電機(jī)的起動(dòng)性能或調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。,.,12,鼠籠型轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)示意圖,.,13,繞線(xiàn)型轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)示意圖,.,14,繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)示意圖（a）接線(xiàn)圖;（b）提刷裝置,.,15,3.轉(zhuǎn)軸作用支撐轉(zhuǎn)子鐵心，輸出、輸入機(jī)械轉(zhuǎn)矩。構(gòu)成鋼。,.,16,.,17,三相異步電機(jī)主要部件拆分圖,.,18,三相異步電機(jī)整體圖,鼠籠型異步電機(jī)剖視圖,鼠籠型異步電機(jī)外部視圖,.,19,四、氣隙,定、轉(zhuǎn)子之間的間隙，是主磁路的組成部分。氣隙大小對(duì)異步電機(jī)的性能影響很大。為了減小主磁路的磁阻，降低勵(lì)磁電流，提高功率因數(shù)，氣隙應(yīng)盡可能小。異步電機(jī)氣隙長(zhǎng)度應(yīng)為定、轉(zhuǎn)子在運(yùn)行中不發(fā)生機(jī)械摩擦所允許的最小值。中、小型異步電機(jī)中，氣隙長(zhǎng)度一般為0.21.5mm。,.,20,五、異步電動(dòng)機(jī)的銘牌,異步電機(jī)的銘牌,銘牌：型號(hào)，額定值，繞組聯(lián)結(jié)方式，生產(chǎn)廠家等,型號(hào)：Y132S1-2,Y異步電動(dòng)機(jī)；132機(jī)座中心高度132mm，S-短鐵心；2-極數(shù),.,21,額定值,5）額定功率因數(shù)cosN:指電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)定子側(cè)的功率因數(shù)；,1）額定功率PN（kW）:指額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)軸上的輸出機(jī)械功率。,2）額定電壓UN（V）:指加在繞組上的線(xiàn)電壓；,3）額定電流IN（A）:指定子繞組中的線(xiàn)電流；,4）額定頻率f（Hz）:我國(guó)工業(yè)用頻率為50Hz；,6）額定轉(zhuǎn)速nN（r/min）:指電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速；,.,22,絕緣等級(jí),絕緣等級(jí)電動(dòng)機(jī)各繞組及其絕緣部件所用的絕緣材料在使用時(shí)容許的極限溫度的分級(jí)。常用絕緣材料的技術(shù)數(shù)據(jù),.,23,防護(hù)等級(jí),IP（INTERNATIONALPROTECTION）防護(hù)等級(jí)是由兩個(gè)數(shù)字所組成，第1個(gè)數(shù)字表示防塵、防止外物侵入的等級(jí)，第2個(gè)數(shù)字表示防濕氣、防水侵入的密閉程度，數(shù)字越大表示其防護(hù)等級(jí)越高。,.,24,異步電機(jī)是一種與同步電機(jī)相對(duì)應(yīng)的交流電機(jī)。因其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速不同，而稱(chēng)為異步電機(jī)。又因其定、轉(zhuǎn)子之間沒(méi)有電的直接聯(lián)系，是借助于定、轉(zhuǎn)子之間的電磁感應(yīng)作用實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的，故又稱(chēng)為感應(yīng)電機(jī)。,六、異步電機(jī)的特點(diǎn)及分類(lèi),.,25,1.異步電機(jī)的特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、使用及維護(hù)方便、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行效率較高和適用的工作特性。缺點(diǎn)：目前還不能經(jīng)濟(jì)地在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速；需要從電網(wǎng)吸收感性的無(wú)功功率，以建立磁場(chǎng)，因而功率因數(shù)較差，總小于1。,常用于風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)、起重機(jī)、電梯,.,26,2.分類(lèi),異步電機(jī),按相數(shù)分,按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分,單相異步電機(jī),三相異步電機(jī),繞線(xiàn)型異步電機(jī),鼠籠型異步電機(jī),.,27,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生,A,X,B,Y,C,Z,iA=Imsint,iB=Imsin(t-1200),iC=Imsin(t+1200),第二節(jié)異步電動(dòng)機(jī)基本原理,一、異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理,.,28,三相電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),.,29,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)原理示意圖,切割磁力線(xiàn)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),閉合回路，產(chǎn)生電流,產(chǎn)生F，F(xiàn)=BIL,在T=Fr作用下，旋轉(zhuǎn),.,30,基本原理,定子接三相對(duì)稱(chēng)電源，繞組中流過(guò)三相對(duì)稱(chēng)電流，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生相應(yīng)的電流轉(zhuǎn)子繞組在磁場(chǎng)中受到電磁力矩作用，在這個(gè)力矩驅(qū)動(dòng)下，轉(zhuǎn)子與磁場(chǎng)同方向旋轉(zhuǎn),異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是低于同步轉(zhuǎn)速，且與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向相同。改變相序可以改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向。,.,31,A,Y,C,B,Z,()電流出,()電流入,X,f,f,若要改變旋轉(zhuǎn)方向呢？,任意兩相對(duì)調(diào),.,32,二、轉(zhuǎn)差率,背景異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)和電流取決于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差，因此分析異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，常不直接用轉(zhuǎn)速，而用轉(zhuǎn)差率來(lái)表示。,定義同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速之比值稱(chēng)為轉(zhuǎn)差率，以表示，即,其中,.,33,三、異步電動(dòng)機(jī)的物理情況分析,三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系同變壓器類(lèi)似，定子繞組相當(dāng)于變壓器的原繞組；轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于變壓器的副繞組。定子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)將通過(guò)定子和轉(zhuǎn)子鐵心而構(gòu)成的閉合磁路，該磁場(chǎng)不僅在轉(zhuǎn)子的每相繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2，也要在定子的每相繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1。實(shí)際上，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是由定子電流和轉(zhuǎn)子電流共同作用產(chǎn)生的。,.,34,定子繞組中由旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為,f1是e1的頻率，由同步轉(zhuǎn)速可得,定子繞組的電勢(shì)平衡方程,.,35,定子電流不僅產(chǎn)生主磁通，還將產(chǎn)生漏磁通,主磁通要通過(guò)轉(zhuǎn)子繞組，而漏磁通將不通過(guò)轉(zhuǎn)子繞組，則定子電勢(shì)平衡方程為,式中R1和X1=2f1L1分別為定子每相繞組的電阻和漏磁感抗。它們都很小，對(duì)于主磁通產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可忽略，則,.,36,轉(zhuǎn)子繞組的電勢(shì)平衡方程,轉(zhuǎn)子繞組中由旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值為,f2為轉(zhuǎn)子繞組中電流的頻率,因?yàn)樾D(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速為(n1n)，所以,結(jié)論：轉(zhuǎn)子電流頻率與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)，也就是與轉(zhuǎn)速n有關(guān)。,.,37,由此，可得轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為,E2為s=1(或n=0)時(shí)轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值,用相量表示，則為,X2與轉(zhuǎn)子頻率f2有關(guān)，即,結(jié)論：轉(zhuǎn)子感抗與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)其中X20是s=1(或n=0)時(shí)的轉(zhuǎn)子感抗,.,38,由上式，可得轉(zhuǎn)子電流為,結(jié)論：轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)cos2也與轉(zhuǎn)差率s有關(guān),結(jié)論：電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流最大,.,39,四、電磁轉(zhuǎn)矩,（1）物理表達(dá)式,1.T與定子每相繞組電壓平方成正比。,2.當(dāng)電源電壓U1一定時(shí)，T是s的函數(shù),3.R2的大小對(duì)T有影響。繞線(xiàn)型異步電動(dòng)機(jī)可外接電阻來(lái)改變轉(zhuǎn)子電阻R2，從而改變轉(zhuǎn)矩。,由公式可見(jiàn),.,40,五、機(jī)械特性曲線(xiàn),由前面轉(zhuǎn)矩公式可得電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線(xiàn),研究電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線(xiàn)的目的：分析電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能,.,41,1.額定轉(zhuǎn)矩TN,例：某機(jī)床的主軸電機(jī)的額定功率為7.5kw,額定轉(zhuǎn)速為1440r/min,則額定轉(zhuǎn)矩為,.,42,2.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst,電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩,起動(dòng)時(shí)n=0時(shí)，s=1,(2)Tst與R2有關(guān)，適當(dāng)使R2Tst。對(duì)繞線(xiàn)式電機(jī)改變轉(zhuǎn)子附加電阻R2,可使Tst=Tmax。,(3)體現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)帶載起動(dòng)的能力,(4)Tst必須大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，電機(jī)才能起動(dòng)，否則不能起動(dòng)（堵轉(zhuǎn)）。,說(shuō)明,.,43,3.最大轉(zhuǎn)矩Tmax,電機(jī)帶動(dòng)最大負(fù)載的能力,令：,將sm代入轉(zhuǎn)矩公式,臨界轉(zhuǎn)差率,.,44,繞線(xiàn)型電機(jī)改變轉(zhuǎn)子附加電阻R2可實(shí)現(xiàn)調(diào)速,過(guò)載系數(shù),.,45,c,b,s=0,s=1,d,e,4.運(yùn)行分析,啟動(dòng),負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加,啟動(dòng)：開(kāi)始沿dc，轉(zhuǎn)矩達(dá)最大Tm，轉(zhuǎn)速n繼續(xù)，T，沿cb進(jìn)行；到達(dá)b點(diǎn)，T=TL，轉(zhuǎn)速n不再上升，穩(wěn)定運(yùn)行,轉(zhuǎn)矩增加,TL,n,s,T,T=TL1,E2,I2,I1,電源提供的功率增加,.,46,異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性曲線(xiàn),轉(zhuǎn)子電路運(yùn)行特性曲線(xiàn),.,47,六、功率平衡關(guān)系,.,48,第三節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和調(diào)速,三相異步電動(dòng)機(jī)接通三相交流電源后，轉(zhuǎn)速由零逐漸加速到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的過(guò)程稱(chēng)為啟動(dòng)。,影響,一、啟動(dòng)性能,起動(dòng)時(shí)，n=0，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線(xiàn)速度很大,轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì),轉(zhuǎn)子電流,定子電流,異步電動(dòng)機(jī)固有的啟動(dòng)性能是啟動(dòng)電流大，而啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大。,.,49,二、鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式,1.直接啟動(dòng),直接啟動(dòng)是用刀閘開(kāi)關(guān)或接觸器把電動(dòng)機(jī)的定子繞組直接接到額定電壓的電網(wǎng)上。這種啟動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是啟動(dòng)電流大。,就電動(dòng)機(jī)本身而言，籠型異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)均允許在額定電壓下直接起動(dòng)。是否采用直接起動(dòng)，取決于電源容量的大小。若電網(wǎng)容量足夠大，起動(dòng)電流不致引起顯著的電壓降落，應(yīng)優(yōu)先采用直接起動(dòng)，因?yàn)樗?jiǎn)單而且起動(dòng)快；若電源容量不夠大，引起電壓降落超過(guò)15，則應(yīng)設(shè)法限制起動(dòng)電流，采用降壓起動(dòng)。,.,50,為什么電壓降落不允許超過(guò)15？,若引起電壓降落超過(guò)15，則可能導(dǎo)致其它電動(dòng)機(jī)停機(jī)。一般電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力km1.6（1.8-2.2），若電壓降為額定電壓的85，則電動(dòng)機(jī)的最大電磁轉(zhuǎn)矩為T(mén)max=0.8521.6TN=1.156TN若再降低電壓，則可導(dǎo)致停機(jī)。為了改善大容量的鼠籠式電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能，采用了深槽式或雙鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。,.,51,1.深槽式異步電動(dòng)機(jī),深槽式異步電動(dòng)機(jī)也是一種單籠電機(jī)，定子與普通鼠籠電動(dòng)機(jī)一樣，但轉(zhuǎn)子槽形窄而深（一般槽深與槽寬之比為1012），以增強(qiáng)集膚效應(yīng)。,左圖為深槽中導(dǎo)條的漏磁場(chǎng)分布圖，可見(jiàn)在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條下部交鏈的漏磁通比上部多，漏磁通不會(huì)飽和，因而槽口附近的磁導(dǎo)率小于槽底附近的磁導(dǎo)率，即槽口附近的漏電抗小，槽底附近的漏電抗大。,.,52,在起動(dòng)時(shí)s1，轉(zhuǎn)子電流頻率f2f1，漏電抗較大，是導(dǎo)條阻抗的主要成分，導(dǎo)條中的電流分布近似與電抗成反比，故導(dǎo)條中電流密度的分布由下(槽底)而上(槽口)逐漸加大。,電流密度向?qū)l表面密集分配，相應(yīng)于導(dǎo)條截面積減小，這種現(xiàn)象稱(chēng)為集膚效應(yīng)。,.,53,當(dāng)起動(dòng)完畢，轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)子電流頻率逐漸降低，集膚效應(yīng)減弱，轉(zhuǎn)子電流分布將逐漸均勻。到正常運(yùn)行時(shí)，f2很低只有1-3Hz，此時(shí)轉(zhuǎn)子的漏電抗比電阻小得多，電流按導(dǎo)條電阻均勻分布在導(dǎo)條中，集膚效應(yīng)消失，即轉(zhuǎn)子電阻、電抗均恢復(fù)正常值，從而保證運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子銅耗小和效率高的要求，具有較好的運(yùn)行性能。目前的中小型異步電動(dòng)機(jī)，為增大電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，常采用深槽式。,.,54,2.雙鼠籠式異步電動(dòng)機(jī),上籠,黃銅或青銅制成,電阻率大,截面小,電阻R2大,下籠,紫銅制成,電阻率小,截面大,電阻R2小,漏磁通的磁阻大，漏電抗小,漏磁通的磁阻小，漏電抗大,漏磁通的分布,.,55,所以正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子電阻較小。,在起動(dòng)時(shí)s1，轉(zhuǎn)子電流頻率f2f1，轉(zhuǎn)子的頻率高,漏電抗大于電阻，電流的分布取決于漏電抗,上籠漏電抗小，電流被擠到上籠,起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子有較大的電阻,轉(zhuǎn)子有較高的功率因數(shù)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。,正常運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)子電流頻率f2sf1，轉(zhuǎn)子的頻率低,漏電抗遠(yuǎn)小于電阻，電流的分布取決于電阻,上籠電阻小，電流主要集中在下籠,起動(dòng)籠,工作籠,.,56,2.降壓?jiǎn)?dòng),如果由于電源容量的限制，不能采用直接啟動(dòng)時(shí)，就需要采用降壓?jiǎn)?dòng)來(lái)減小啟動(dòng)電流。由于TMU2，降壓?jiǎn)?dòng)的同時(shí)會(huì)使電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也減小，因此降壓?jiǎn)?dòng)只適用于對(duì)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的場(chǎng)合。通常降壓?jiǎn)?dòng)有以下幾種方法：電阻降壓或電抗降壓?jiǎn)?dòng)；自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)；星三角（Y-）連接降壓?jiǎn)?dòng)。,.,57,1.電阻降壓或電抗降壓?jiǎn)?dòng)在定子電路中串接電阻，或在定子電路中串接電抗，如圖所示。,電阻、電抗降壓?jiǎn)?dòng),.,58,2.自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)的原理如圖所示，圖中QJ為自耦變壓器。常用的啟動(dòng)自耦變壓器又稱(chēng)為啟動(dòng)補(bǔ)償器。,電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)吸取的電流為,.,59,自耦補(bǔ)償器,.,60,3.星三角(Y-)連接降壓?jiǎn)?dòng)星三角(Y-)連接降壓?jiǎn)?dòng)方法只適用于定子繞組在正常工作時(shí)是三角形連接的三相異步電動(dòng)機(jī)。,.,61,Y-連接啟動(dòng)的原理線(xiàn)路,.,62,三、繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式,異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入合適的電阻起動(dòng)，既可以降低起動(dòng)電流，又可以提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)串電阻起動(dòng)，可以很好地改善電機(jī)的起動(dòng)性能。一般要求串入的電阻隨轉(zhuǎn)速的升高而逐步切除，所串的電阻一般有兩種形式：分段電阻和頻敏電阻,.,63,1、轉(zhuǎn)子串電阻分級(jí)起動(dòng),為了使整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中盡量保持較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)可以采用逐級(jí)切除起動(dòng)電阻的轉(zhuǎn)子串電阻分級(jí)起動(dòng)。,轉(zhuǎn)子串電阻后對(duì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性(Ts曲線(xiàn))的影響：轉(zhuǎn)子串電阻后，轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)提高，故電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩提高，但并不是串入的電阻越大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大。,.,64,2、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng),對(duì)于單純?yōu)榱讼拗破饎?dòng)電流、增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)，可以采用轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)。頻敏電阻：頻率高電阻大；頻率低電阻??；接觸器觸點(diǎn)K斷開(kāi)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入頻敏變阻器起動(dòng)。起動(dòng)過(guò)程結(jié)束后，接觸器觸點(diǎn)K再閉合，切除頻敏變阻器，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行。,頻敏變阻器：有較大鐵耗的變壓器,.,65,四、異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,1變頻調(diào)速(無(wú)級(jí)調(diào)速),頻率調(diào)節(jié)范圍：0.5幾百赫茲,.,66,1.恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速變頻調(diào)速時(shí)是以電源頻率fN=50Hz為基本頻率的。在基本頻率50Hz以下變頻調(diào)速時(shí)，由于U1E14.44f1N1kN11，因此如果降低頻率而保持電壓不變，則隨f1的下降將會(huì)使磁通1增大，電動(dòng)機(jī)磁路就會(huì)越來(lái)越飽和，勵(lì)磁電流也會(huì)大大增加，電動(dòng)機(jī)將無(wú)法正常運(yùn)行，故在降低頻率的同時(shí)，必須降低電源電壓，保持,=常數(shù),.,67,2.恒功率調(diào)速?gòu)幕绢l率50Hz往上變頻調(diào)速時(shí)，如果也按比例升高電壓，則電壓會(huì)超過(guò)電動(dòng)機(jī)的額定電壓，這是不允許的，因此只好保持電壓不變，頻率越往上調(diào)，磁通1就越小，是一種弱磁調(diào)速的方法，屬于恒功率的調(diào)速方法。,.,68,.,69,P=2,2變極調(diào)速(有級(jí)調(diào)速),僅適用于鼠籠式電動(dòng)機(jī)，繞線(xiàn)式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)固定不適用（定、轉(zhuǎn)子繞組極對(duì)數(shù)相同時(shí)才能正常運(yùn)行）,.,70,采用變極調(diào)速方法的電動(dòng)機(jī)稱(chēng)作雙速電機(jī)，由于調(diào)速時(shí)其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對(duì)調(diào)速性能要求不高的場(chǎng)合。,.,71,3.變轉(zhuǎn)差率調(diào)速(無(wú)級(jí)調(diào)速),變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線(xiàn)型電動(dòng)機(jī)特有的一種調(diào)速方法。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速平滑、設(shè)備簡(jiǎn)單投資少，缺點(diǎn)是能耗較大。這種調(diào)速方式廣泛應(yīng)用于各種提升、起重設(shè)備。,.,72,五、異步電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單故障分析,電氣方面：主回路、控制回路,機(jī)械方面：負(fù)載,.,73,第四節(jié)直流電動(dòng)機(jī)基本原理與結(jié)構(gòu),一、直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)成,.,74,二、直流電動(dòng)機(jī)的基本原理,在磁場(chǎng)作用下，N極性下導(dǎo)體ab受力方向從右向左，S極下導(dǎo)體cd受力方向從左向右。該電磁力形成逆時(shí)針?lè)较虻碾姶呸D(zhuǎn)矩。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。,把電刷A、B接到直流電源上，電刷A接正極，電刷B接負(fù)極，此時(shí)電樞線(xiàn)圈中將電流流過(guò)。,.,75,當(dāng)電樞轉(zhuǎn)過(guò)半周時(shí)，原N極性下導(dǎo)體ab轉(zhuǎn)到S極下，受力方向從左向右，原S極下導(dǎo)體cd轉(zhuǎn)到N極下，受力方向從右向左。該電磁力形成逆時(shí)針?lè)较虻碾姶呸D(zhuǎn)矩。線(xiàn)圈在該電磁力形成的電磁轉(zhuǎn)矩作用下繼續(xù)逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。,換向器和電刷的作用,將刷間的直流電逆變成線(xiàn)圈中的交流電把外面不轉(zhuǎn)的電路與轉(zhuǎn)動(dòng)的電路連接,實(shí)際的直流電動(dòng)機(jī)的電樞并非單一線(xiàn)圈，磁極也并非一對(duì)。,.,76,三、直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu),主磁極,機(jī)座,端蓋,轉(zhuǎn)軸,軸承,直流電機(jī),換向磁極,電刷裝置,電樞鐵心,電樞繞組,換向器,.,77,主磁極其作用是產(chǎn)生恒定的主磁場(chǎng)，由主磁極鐵心和套在鐵心上的勵(lì)磁繞組組成。鐵心的上部叫極身，下部叫磁靴。磁靴的作用是減小氣隙磁阻，使氣隙磁通沿氣隙均勻分布。機(jī)座有兩個(gè)作用，一是作為各磁極間的磁路，這部分稱(chēng)為定子的磁軛；二是作為電機(jī)的機(jī)械支撐。換向極換向極的作用是改善直流電機(jī)的換向性能，消除直流電機(jī)帶負(fù)載時(shí)換向器產(chǎn)生的有害火花。換向極的數(shù)目一般與主磁極數(shù)目相同，只有小功率的直流電機(jī)格不裝換向極或裝設(shè)只有主磁極數(shù)一半的換向極。電刷裝置其作用有兩個(gè)，一是使轉(zhuǎn)子繞組與電機(jī)外部電路接通；二是與換向器配合，完成直流電機(jī)外部直流與內(nèi)部交流的互換。,1.定子部分,.,78,轉(zhuǎn)子是直流電機(jī)的重要部件。由于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩都是在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生，是機(jī)械能和電磁能轉(zhuǎn)換的樞紐，因此直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子也稱(chēng)為電樞。電樞鐵心有兩個(gè)作用：一是作為磁路的一部分；二是將電樞繞組安放在鐵心的槽內(nèi)。為了減小由于電機(jī)磁通變化產(chǎn)生的渦流損耗，電樞鐵心通常采用0.350.5mm硅鋼片沖壓疊成。電樞繞組作用是產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)電能和機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換。,2.轉(zhuǎn)子部分,1轉(zhuǎn)軸；2軸承；3換向器；4電樞鐵心；5電樞繞組；6風(fēng)扇；,.,79,換向器是直流電機(jī)的關(guān)鍵部件，它與電刷配合，在直流電機(jī)中，能將電樞繞組中的交流電動(dòng)勢(shì)或交流電流轉(zhuǎn)變成電刷兩端的直流電動(dòng)勢(shì)或直流電流。換向器由許多具有鴿尾形的換向片排成一個(gè)圓筒，其間用云母片絕緣，兩端再用兩個(gè)V形環(huán)夾緊而構(gòu)成。每個(gè)電樞線(xiàn)圈首端和尾端的引線(xiàn)，分別焊入相應(yīng)換向片的升高片內(nèi),直流電機(jī)的換向片,.,80,第五節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式,直流電機(jī)的勵(lì)磁方式是指勵(lì)磁繞組獲得勵(lì)磁電流的方式。按勵(lì)磁方式不同可分為：他勵(lì)、自勵(lì)（并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)）。,1、他勵(lì)：直流電機(jī)的勵(lì)磁電流由其它直流電源單獨(dú)供給。,他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電樞電流和負(fù)載電流相同，即：,.,81,2、并勵(lì)：電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)。且滿(mǎn)足,3、串勵(lì)：勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)。且滿(mǎn)足,勵(lì)磁電流隨電壓變化而變化,極少采用,.,82,4、復(fù)勵(lì)：并勵(lì)和串勵(lì)兩種勵(lì)磁方式的結(jié)合。電機(jī)有兩個(gè)勵(lì)磁繞組，一個(gè)與電樞繞組串聯(lián)，一個(gè)與電樞繞組并聯(lián)。,.,83,第六節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行,一、直流電動(dòng)機(jī)的基本方程,產(chǎn)生:電樞繞組中有電樞電流流過(guò)時(shí),在磁場(chǎng)內(nèi)受電磁力的作用,該力與電樞鐵心半徑之積稱(chēng)為電磁轉(zhuǎn)矩。根據(jù)公式推倒，得,TL=T2+T0，TL負(fù)載轉(zhuǎn)矩，T2機(jī)械轉(zhuǎn)矩，T0空載轉(zhuǎn)矩。,T電磁轉(zhuǎn)矩,T=TL,電動(dòng)勢(shì),回路方程,.,84,二、機(jī)械特性,公式推導(dǎo),他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī),.,85,人為機(jī)械特性,電樞回路電阻,變電樞電壓,變氣隙磁通,為了滿(mǎn)足生產(chǎn)機(jī)械加工的要求,還需要人為地改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù),從而獲得新的機(jī)械特性,稱(chēng)此為人為機(jī)械特性,從機(jī)械特性方程中可知,人為改變的參數(shù)有電樞電壓、電樞回路電阻、氣隙磁通，從而可得到三種人為機(jī)械特性。,.,86,三、直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法,電樞起動(dòng)電流應(yīng)限制到允許值之內(nèi)具有足夠量的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,啟動(dòng)要求,啟動(dòng)方法,直接啟動(dòng)：一般不采用的原因電樞串電阻啟動(dòng)降壓?jiǎn)?dòng),.,87,電樞串電阻啟動(dòng),起動(dòng)過(guò)程分析串入全部的電樞電阻通電起動(dòng)，進(jìn)入第一組起動(dòng)當(dāng)?shù)竭_(dá)切換點(diǎn)A，第一級(jí)起動(dòng)完成切除第一級(jí)電阻r1，電樞電流增大，電磁轉(zhuǎn)矩增大，進(jìn)入第二級(jí)起動(dòng)點(diǎn)B，轉(zhuǎn)速沿BC繼續(xù)上升，重復(fù)上述過(guò)程，到C點(diǎn)后完成第二組起動(dòng)切除第二級(jí)電阻r2，進(jìn)入第三級(jí)起動(dòng)點(diǎn)D，轉(zhuǎn)速上升到E點(diǎn)后，完成第三級(jí)起動(dòng)切除第三級(jí)電阻r3，進(jìn)入固有曲線(xiàn)F點(diǎn)，最后轉(zhuǎn)速沿固有曲線(xiàn)上升到穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn),.,88,降壓?jiǎn)?dòng),啟動(dòng)過(guò)程與前面分析類(lèi)似,.,89,第七節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,在機(jī)械負(fù)荷不變的條件下，改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速叫調(diào)速。即用人為的方式，改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，使其轉(zhuǎn)速改變，達(dá)到預(yù)定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。,他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法,1.改變電樞回路電阻調(diào)速,保持直流電機(jī)的輸入電壓不變，保持額定勵(lì)磁不變，電樞回路串入附加電阻，其工作特性與機(jī)械特性為:,.,90,過(guò)程分析設(shè)調(diào)速前電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行于固有特性（曲線(xiàn)1）A點(diǎn)，電磁轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速n1。串入電樞電阻R瞬間，轉(zhuǎn)速不能突變，因此電流、轉(zhuǎn)矩減小，切換到人為特性曲線(xiàn)2上的E點(diǎn)，由于這時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩T1，電機(jī)作減速運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速下降隨著轉(zhuǎn)速降低，反電勢(shì)下降，電流回升，電磁轉(zhuǎn)矩回升,直到B點(diǎn)，電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等，電機(jī)達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行。若串入的電阻更大，則曲線(xiàn)越軟，運(yùn)行轉(zhuǎn)速越低。,.,91,電樞回路串電阻調(diào)速特點(diǎn)：屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速性質(zhì)由于串入電樞電阻，其轉(zhuǎn)速降低，在調(diào)速范圍內(nèi)不會(huì)超過(guò)額定轉(zhuǎn)速，一般稱(chēng)在基速以下調(diào)速。理想空載轉(zhuǎn)速不變，斜率隨電阻的增在而增大，特性越軟。串入的電阻越大，則電樞電阻損耗越大，轉(zhuǎn)速越低，輸出機(jī)械功率越小，所以電機(jī)工作效率越低，其效率與速度成正比。,.,92,2.改變電壓調(diào)速,過(guò)程分析降低給電樞供電的電源電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)由原先穩(wěn)定的特性曲線(xiàn)A點(diǎn)，切換到降壓后的特性曲線(xiàn)C點(diǎn)，通過(guò)減速過(guò)程，到B點(diǎn)處，電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩達(dá)到新的平衡，穩(wěn)定運(yùn)行于B點(diǎn)。,特點(diǎn)屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速性質(zhì)由于電樞端壓不允許超過(guò)其額定值，其轉(zhuǎn)速就降低，在調(diào)速范圍內(nèi)不會(huì)超過(guò)額定轉(zhuǎn)速，一般稱(chēng)在基速以下調(diào)速。輸入電壓降低，輸入功率減小，轉(zhuǎn)速下降，輸出功率減小，其損耗基本不變，所以調(diào)壓調(diào)速的效率是較高的。,.,93,3.改變勵(lì)磁調(diào)速（弱磁調(diào)速）,直流電動(dòng)機(jī)在額定工作狀態(tài)時(shí)，其磁