第五章電工電子技術(shù)基礎(chǔ)——PPT

1、課題l5.1 三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)l5.2 三相異步電動機(jī)工作原理電動機(jī)是工程中用量最大的電力電器。統(tǒng)計(jì)資料顯示，電網(wǎng)的60%70%的電能被各種電動機(jī)所利用，交流異步電動機(jī)的擁有量占到電動機(jī)總擁有量的90%以上，直流電動機(jī)在調(diào)速領(lǐng)域正在被變頻調(diào)速所取代，擁有量下降，步進(jìn)電機(jī)的擁有量隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展在快速上升。電動機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要作用不言而喻。電動機(jī)是根據(jù)磁場中的載流導(dǎo)體受力原理制造的電器設(shè)備。為了提高電動機(jī)的效率和減少漏磁通，電動機(jī)也是用高導(dǎo)磁率的鐵磁材料制造磁路。電動機(jī)根據(jù)使用電壓和用途不同，分為直流電動機(jī)、交流電動機(jī)、脈沖電動機(jī)（步進(jìn)電機(jī)）和特種電動機(jī)等。本章主要介紹常用電動機(jī)的

2、結(jié)構(gòu)、原理和應(yīng)用。5.1.1 定子定子組成：鐵心、繞組、機(jī)座三部分。作用：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 (a) 定子鐵心(b) 鐵心硅鋼片（c）局部繞組5.1.2 轉(zhuǎn)子 籠型轉(zhuǎn)子 繞線轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。5.2.1 旋轉(zhuǎn)磁場和同步轉(zhuǎn)速 1.旋轉(zhuǎn)磁場 2.同步轉(zhuǎn)速 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1又稱為同步轉(zhuǎn)速。pfn11605.2.2 三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)動原理1.轉(zhuǎn)動原理旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子導(dǎo)線切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電流（法拉第電磁感應(yīng)定律，電流方向右手定則）轉(zhuǎn)子電流處在旋轉(zhuǎn)磁場中受到電磁力作用（受力方向左手定則）轉(zhuǎn)子在電磁力作用下沿著旋轉(zhuǎn)磁場方向轉(zhuǎn)動n是一個(gè)絕對值，使用不方便，取相對值n/n

3、1，用s表示，稱為轉(zhuǎn)差率2.轉(zhuǎn)差率spfsnsn1160-1)1 (）（3. 定子電壓、定子和轉(zhuǎn)子電流的關(guān)系iKII121iKII21三相異步感應(yīng)電動機(jī)是運(yùn)行電器，是通過轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩工作的。其工作條件是：定子要產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流和磁場作用產(chǎn)生電磁力。課題l5.3 異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩l5.4 三相異步電動機(jī)的運(yùn)行特性及銘牌數(shù)據(jù)5.3.1 轉(zhuǎn)子各量之間的關(guān)系1.轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動勢E2E2=4.44f2N2k2 2. 轉(zhuǎn)子感抗X2X2=2f2L2 =SX203. 轉(zhuǎn)子電流I2與功率因數(shù)cos222022222222222)(sXRRXRRZRc

4、os5.3.2 三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩1. 電磁轉(zhuǎn)矩T22022221)(sXRsRKUT2. 轉(zhuǎn)矩特性（1）當(dāng)s很小時(shí)（如s=0sm），(sX202)2，則Ts（2）當(dāng)s很大時(shí)（如s=sm1）， (sX202)2，則T（3）改變電阻R2，可改變sm值（4）當(dāng)其它參數(shù)不變時(shí)，轉(zhuǎn)矩T 22R22Rs121U5.4.1 三相籠型異步電動機(jī)的機(jī)械特性 1額定轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩 （1）額定轉(zhuǎn)矩TN （2）最大轉(zhuǎn)矩Tm （3）起動轉(zhuǎn)矩Tst三相籠型異步電動機(jī)的機(jī)械特性5.4.2 三相繞線型電動機(jī)機(jī)械特性1. 改變R2電阻，得到不同斜率的特性曲線。由左圖可見，當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，通過改變R2，可進(jìn)行小范

5、圍調(diào)速。適應(yīng)于大功率風(fēng)機(jī)節(jié)能運(yùn)行。2. 改變R2電阻，在起動時(shí)可得到最大轉(zhuǎn)矩，并且較軟的機(jī)械特性，特別適合起重設(shè)備、卷揚(yáng)機(jī)、礦井絞車等應(yīng)用。3.因?yàn)檗D(zhuǎn)子外串電阻要消耗大量電能，電動機(jī)故障率較高等缺點(diǎn)，現(xiàn)在很多應(yīng)用場合已經(jīng)被變頻器驅(qū)動籠型電動機(jī)所取代。5.4.3 三相異步電動機(jī)的銘牌和技術(shù)數(shù)據(jù)電動機(jī)銘牌1.電動機(jī)在轉(zhuǎn)動過程中，轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、機(jī)械特性都要受到轉(zhuǎn)子各量的影響。根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式5-12，R2越小，電動機(jī)的機(jī)械特性越硬，人們生產(chǎn)了鑄鋁轉(zhuǎn)子電動機(jī)，滿足需要硬機(jī)械特性的場合；R2越大，機(jī)械特性越軟，人們生產(chǎn)了繞線型電動機(jī)，滿足需要軟機(jī)械特性的場合。2. 電動機(jī)的機(jī)械特性是使用電動機(jī)的基礎(chǔ)，根據(jù)不同

6、的負(fù)載要求，選擇不同的電動機(jī)。課題l5.5 三相異步電動機(jī)的控制l5.6 單相電動機(jī)5.5.1 三相異步電動機(jī)的起動 電動機(jī)轉(zhuǎn)速從零上升到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的過程稱為起動起動 約為額定電流的57倍起動電流 為防止啟動電流對電網(wǎng)的沖擊，7.5kW以上采用降壓起動起動措施1直接起動2降壓起動 （1）定子電路中串聯(lián)電阻降壓起動 特點(diǎn)：起動設(shè)備簡單、操作方便 不足：起動時(shí)電阻要消耗大量的電能，不夠經(jīng)濟(jì) （2）Y-D降壓起動 特點(diǎn)：起動電流小，為直接起動電流的1/3；起動設(shè)備簡單、成本低、起動過程中無額外的電力消耗 缺點(diǎn)：起動轉(zhuǎn)矩小，適合空載或輕載的場合 （3）自耦變壓器降壓起動 特點(diǎn)：可以按容許的起動電流和所需

7、的起動轉(zhuǎn)矩來選擇自耦變壓器的不同抽頭，起動方便；不受電動機(jī)接法的限制，不論是星形連接還是三角形連接都可以使用 缺點(diǎn)：起動設(shè)備費(fèi)用較高，體積大3繞線式電動機(jī)的起動4軟起動器起動5.5.2 三相異步電動機(jī)的調(diào)速異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與定子的磁極對數(shù)p、轉(zhuǎn)差率s和電源的頻率f1之間的關(guān)系為1改變定子繞組的磁極對數(shù)p來調(diào)速2改變轉(zhuǎn)子電路的電阻（改變s）調(diào)速3變頻調(diào)速pfsn160)1 ( 5.5.3 三相異步電動機(jī)的制動1反接制動2能耗制動3.機(jī)械抱閘制動5.6.1 電容分相單相異步電動機(jī)1.電動機(jī)結(jié)構(gòu)（a）結(jié)構(gòu)圖（b）接線圖5.6.2 電動機(jī)應(yīng)用 單相異步電動機(jī)應(yīng)用廣泛，一般應(yīng)用在沒有三相交流電和小功率的

8、場合。功率多在幾十瓦1千瓦之間，大功率單相電動機(jī)可以定做，但一般不超過5kW 在家用電器、醫(yī)療器械、電動工具（多使用串勵(lì)電動機(jī)）等均采用電相電動機(jī)1.電動機(jī)的起動和制動，是電動機(jī)工作的兩個(gè)必經(jīng)狀態(tài)，小功率的電動機(jī)因?yàn)楣β市?，起動制動比較容易。大功率電動機(jī)因?yàn)楣β蚀?，起動時(shí)對電網(wǎng)的影響極大，必須采用限流措施。停機(jī)時(shí)當(dāng)需要制動時(shí)也要采取相應(yīng)的制動措施。2.單相電動機(jī)是電動機(jī)的一個(gè)大類，品種多功率小。電容分相電動機(jī)功率大，體積也大，多用于固定場合。電動工具、吸塵器等移動設(shè)備，都采用串勵(lì)單相電動機(jī)，串勵(lì)單相電動機(jī)體積小功率大。功率在幾瓦到十幾瓦的小功率單相電動機(jī)，采用罩極式，體積小，制造簡單。大家用到

9、查相關(guān)資料。課題l5.7 步進(jìn)電動機(jī) l5.8 知識應(yīng)用1基本結(jié)構(gòu)(a) U相通電 (b) V相通電(c) W相通電2工作原理（1）單拍運(yùn)行三相順序通電：三相繞組按UVWU順序通電，則轉(zhuǎn)子沿瞬時(shí)針方向一步一步地轉(zhuǎn)動，每一步都轉(zhuǎn)30o。步距角和拍：每一步轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角，用表示。從一相通電到另一相通電稱為一拍，每一拍都轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。如果電動機(jī)反轉(zhuǎn)，通電的方式改為UWVU，則電機(jī)反轉(zhuǎn)。（2）雙拍運(yùn)行雙拍運(yùn)行：若步進(jìn)電動機(jī)按UUVVVWWWUU順序通電，則稱為三相單雙六拍運(yùn)行方式，每一循環(huán)共有六拍，電動機(jī)的步距角為15o。5.8.1 電動機(jī)的選擇1. 電動機(jī)容量的選擇（1）短時(shí)工作電動機(jī)的選擇

10、 應(yīng)選用短時(shí)工作制的電動機(jī)。短時(shí)工作制電動機(jī)和功率相同的連續(xù)工作制電動機(jī)相比，其最大轉(zhuǎn)矩大、體積小、價(jià)格低（2）連續(xù)工作電動機(jī)的選擇 電動機(jī)連續(xù)工作，但負(fù)載不穩(wěn)定，忽大忽小。選擇電動機(jī)的額定電流IN大于或等于Ieq。以保證電動機(jī)長期工作而不過熱（3）電動機(jī)的類比選擇法 具體做法是：了解本單位或附近其他單位的類似生產(chǎn)機(jī)械使用多大功率的電動機(jī)，然后選用近似功率的電動機(jī)進(jìn)行試車2. 電動機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 相同功率的電動機(jī)，極數(shù)越多，轉(zhuǎn)速越低，體積越大，價(jià)格越貴。因此，選擇電動機(jī)的轉(zhuǎn)速即要考慮速度合適，還要考慮電動機(jī)的體積價(jià)格。一般電動機(jī)要通過減速器和負(fù)載進(jìn)行速度匹配，這樣可以選擇較高轉(zhuǎn)速的電動機(jī)3.電動機(jī)種類的選擇 籠型轉(zhuǎn)子電動機(jī) 繞線式電動機(jī)5.8.2 電動機(jī)起動方式的選擇 10kW以上的交流電動機(jī)，一般都采用降壓起動。 在大功率電動機(jī)的起動中（如500020000kW），一般采用軟啟動器降壓起動。5.8.3 電動機(jī)的安裝與維護(hù) 1.電動機(jī)的安裝 2.電動機(jī)的日常維護(hù)安裝前的檢查安裝場所應(yīng)符合要求電動機(jī)與負(fù)載的傳動連接1.步進(jìn)電動