第五章第三版ppt課件

1、第5章電 動 機(jī) 5 51 1 三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)* *5 52 2 單相異步電動機(jī)單相異步電動機(jī)* *5 53 3 直流電動機(jī)直流電動機(jī)* *5 54 4 交直流通用電動機(jī)交直流通用電動機(jī)* *5 55 5 步進(jìn)電動機(jī)步進(jìn)電動機(jī) 5 51 1 三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)機(jī)械能機(jī)械能電能電能機(jī)械能機(jī)械能電能電能電動機(jī)電動機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)利用電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的電氣設(shè)備稱為電機(jī)。利用電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的電氣設(shè)備稱為電機(jī)。直流電動機(jī)直流電動機(jī)交流電動機(jī)交流電動機(jī)同步同步異步異步一、三相異步電動機(jī)的構(gòu)造一、三相異步電動機(jī)的構(gòu)造V2V1W2U2U1W1轉(zhuǎn)子

2、轉(zhuǎn)子定子定子定子繞組定子繞組三相三相機(jī)機(jī) 座座 電動機(jī)電動機(jī)定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵心鐵心定子繞組定子繞組機(jī)座機(jī)座轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組風(fēng)扇風(fēng)扇轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸繞線式繞線式鼠籠式鼠籠式二、異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理二、異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理三相異步電動機(jī)是依托定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子電流之間的相互作用三相異步電動機(jī)是依托定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子電流之間的相互作用而任務(wù)的。而且在正常任務(wù)時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)而任務(wù)的。而且在正常任務(wù)時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速必需堅持固定的差別，故稱為異步電動機(jī)。速必需堅持固定的差別，故稱為異步電動機(jī)。1.旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場0nU1V2W1V1W2U2240sin120s

3、insin321tIitIitIimmm1i2i3itmI 旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生W1W2V2V1U1U20) 1 (t、NS0120sin0120sin0321mmIiIii1i2i3imIt合成磁場方向合成磁場方向:向下向下 60)2(t、U1U2V2W1V1W2SN601i2i3itmI0180sin060sin060sin321mmmIiIiIi120)3(t、1i2i3itmI0240sin00120sin321mmIiiIiAU1V2W1V1W2U260XBZAYC180)4(t、1i2i3itmI060sin060sin0321mmIiIii60 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)

4、速）/min( 600rfn 同步轉(zhuǎn)速電源頻率電源頻率 一對磁極）in/( 600mrpfn 磁極對數(shù)磁極對數(shù)電源頻率電源頻率 同步轉(zhuǎn)速 P對磁極 旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)磁場的方向取決于通入定子繞組的三相電流的相序旋轉(zhuǎn)磁場的方向取決于通入定子繞組的三相電流的相序0n0n換接定子繞組的兩相會改動磁場的旋轉(zhuǎn)方向換接定子繞組的兩相會改動磁場的旋轉(zhuǎn)方向1i2i3imIt1i3i2imIt順相序順相序逆相序逆相序2.轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流V2V1W2U2U1W10nNS 用右手定那么判別感應(yīng)電流方用右手定那么判別感應(yīng)電流方向向3.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動原理和轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動原理和轉(zhuǎn)差率用左手定那么判別導(dǎo)線受力方用左

5、手定那么判別導(dǎo)線受力方向向NS FFn電動機(jī)電動機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致，但但0nn無轉(zhuǎn)矩?zé)o轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運(yùn)動轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運(yùn)動無轉(zhuǎn)子電動勢轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線無轉(zhuǎn)子電動勢轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線無轉(zhuǎn)子電流無轉(zhuǎn)子電流假設(shè)假設(shè)0nn 異步電動機(jī)異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子不會旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子不會旋轉(zhuǎn)改動三相電流在定子繞組中的相序改動三相電流在定子繞組中的相序改動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向的方法：改動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向的方法： 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率 : %10000nnns電動機(jī)起動瞬間電動機(jī)起動瞬間:0n轉(zhuǎn)差率最大轉(zhuǎn)差率最大式中：式中： n0 n0 同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速

6、 n n 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速S S的額定值普通在的額定值普通在1%6%1%6%之間之間0S10S11 s空載運(yùn)轉(zhuǎn)時空載運(yùn)轉(zhuǎn)時:轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速很高，轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速很高，轉(zhuǎn)差率s很小很小額定負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速比空載時低，轉(zhuǎn)差率比空載時高額定負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速比空載時低，轉(zhuǎn)差率比空載時高例題例題一臺一臺4對極的三相異步電動機(jī)，電源頻率對極的三相異步電動機(jī)，電源頻率f150Hz，額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速nN735r/min，試求電動機(jī)帶額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)差率試求電動機(jī)帶額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)差率sN解：解：min/75045060600rpfn同步轉(zhuǎn)速%2%100750735750%10000nnnsN轉(zhuǎn)差率三、三相異步電

7、動機(jī)的特性三、三相異步電動機(jī)的特性1、轉(zhuǎn)子電路分析、轉(zhuǎn)子電路分析i2三相異步電動機(jī)的每相轉(zhuǎn)、定子電路三相異步電動機(jī)的每相轉(zhuǎn)、定子電路i1u1e1e2e 1Z1e 2Z2轉(zhuǎn)子電動勢轉(zhuǎn)子電動勢202sEEs定義：定義：E20是轉(zhuǎn)子靜止時轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電動勢是轉(zhuǎn)子靜止時轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電動勢 E2s是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n時轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電動勢時轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電動勢20000026060SfPnnnnPnnfs2f轉(zhuǎn)子電動勢的頻率轉(zhuǎn)子電動勢的頻率轉(zhuǎn)子阻抗和轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子阻抗和轉(zhuǎn)子電流20220222)(22XsLfsLfXss轉(zhuǎn)子漏感抗轉(zhuǎn)子漏感抗0I2, cos2s1I2cos2轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)轉(zhuǎn)子電路的功

8、率因數(shù)220222222222)(cossXRRXRRS結(jié)論：轉(zhuǎn)差率結(jié)論：轉(zhuǎn)差率s添加添加(轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n減小減小)時，轉(zhuǎn)子切割磁力線加劇，于時，轉(zhuǎn)子切割磁力線加劇，于 是是E2S添加，添加，I2也添加。也添加。由分析可知轉(zhuǎn)子電路中的各個物理量都與由分析可知轉(zhuǎn)子電路中的各個物理量都與s s有關(guān)，也就是與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速有關(guān)，也就是與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n n有關(guān)有關(guān)220222022222222)(sXRsEXREZEISSS轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流結(jié)論：轉(zhuǎn)差率結(jié)論：轉(zhuǎn)差率s添加添加(轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n減小減小)時，時，I2添加，轉(zhuǎn)子繞組漏磁通添加，轉(zhuǎn)子繞組漏磁通 添加，轉(zhuǎn)子繞組漏感抗也添加，導(dǎo)致添加，轉(zhuǎn)子繞組漏感抗也添加，導(dǎo)致 減

9、小。減小。2cos2、電磁轉(zhuǎn)矩特性和、電磁轉(zhuǎn)矩特性和T-s曲線曲線異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩是由旋轉(zhuǎn)磁場每磁極的磁通異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩是由旋轉(zhuǎn)磁場每磁極的磁通 與轉(zhuǎn)子電流與轉(zhuǎn)子電流 i2 相互作用產(chǎn)生的。相互作用產(chǎn)生的。22cosIkTm22022202)(sXRsEI2202222)(cossXRR2202222)(sXRUsRkTsmTmaxTs0當(dāng)當(dāng)s較小時，較小時， T與與s成正比成正比當(dāng)當(dāng)s較大時，較大時，T與與 s 成反比成反比并且有最大轉(zhuǎn)矩并且有最大轉(zhuǎn)矩Tmax存在存在1轉(zhuǎn)矩特性曲線轉(zhuǎn)矩特性曲線3、機(jī)械特性和、機(jī)械特性和nT曲線曲線定義：電動機(jī)的轉(zhuǎn)速定義：電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n和電磁轉(zhuǎn)矩和電磁轉(zhuǎn)矩T

10、之間的關(guān)系之間的關(guān)系 稱為電動機(jī)的機(jī)械特性。稱為電動機(jī)的機(jī)械特性。TmaxT0nn0電動機(jī)的機(jī)械特性曲線電動機(jī)的機(jī)械特性曲線穩(wěn)定工穩(wěn)定工作區(qū)作區(qū)不穩(wěn)定不穩(wěn)定任務(wù)區(qū)任務(wù)區(qū)在穩(wěn)定任務(wù)區(qū)電動機(jī)具有自順應(yīng)負(fù)載才干。在穩(wěn)定任務(wù)區(qū)電動機(jī)具有自順應(yīng)負(fù)載才干。TNnNTs 額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩TN 最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩Tmax臨界轉(zhuǎn)矩臨界轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩表達(dá)了電機(jī)帶動最大負(fù)載的才干。最大轉(zhuǎn)矩表達(dá)了電機(jī)帶動最大負(fù)載的才干。202max21XUkT202XRsm由由0dsdT定義：過載才干定義：過載才干NTTmax 起動轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩Tsn0、s1時的轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)矩sT表達(dá)了電動機(jī)帶載起動的才干表達(dá)了電動機(jī)帶載起動的才干2202

11、222XRURkTs定義：起動才干定義：起動才干NsTTAB四、三相異步電動機(jī)的起動和調(diào)速四、三相異步電動機(jī)的起動和調(diào)速stI起動電流起動電流 ：中小型鼠籠式電機(jī)起動電流為額定電流的中小型鼠籠式電機(jī)起動電流為額定電流的5 7 倍。倍。0n定子電流定子電流 緣由：起動時緣由：起動時 ，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條切割磁力線速度很大。，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條切割磁力線速度很大。轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流大電流使電網(wǎng)電壓降低大電流使電網(wǎng)電壓降低 影響其他負(fù)載任務(wù)影響其他負(fù)載任務(wù)頻繁起動時呵斥熱量積累頻繁起動時呵斥熱量積累 電機(jī)過熱電機(jī)過熱影響：影響：sI 起動電流起動電流 比較大比較大1、電動機(jī)的起動、電動機(jī)的起動 起

12、動轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩Ts不大不大1起動性能起動性能2起動方法起動方法 全壓起動直接起動全壓起動直接起動電動機(jī)用額定電壓起動時稱為全壓起動或直接起動。電動機(jī)用額定電壓起動時稱為全壓起動或直接起動。L1 L2 L3M 3全壓起動全壓起動普通只需功率在十千瓦以下的異步電動機(jī)才干普通只需功率在十千瓦以下的異步電動機(jī)才干采用直接起動的方法來起動。采用直接起動的方法來起動。全壓起動全壓起動降壓起動降壓起動轉(zhuǎn)子串電阻起動轉(zhuǎn)子串電阻起動 降壓起動降壓起動電動機(jī)的定子繞組起動時采用降壓措施時稱為降壓起動。電動機(jī)的定子繞組起動時采用降壓措施時稱為降壓起動。Y 起動起動自耦降壓起動自耦降壓起動降壓起動降壓起動留意：降壓起

13、動只適宜于空載或輕載起動的場所。留意：降壓起動只適宜于空載或輕載起動的場所。星形三角形星形三角形Y 起動法起動法 起動起動ABCXYZlUlYI 正常運(yùn)轉(zhuǎn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)lUAZBYXClI留意：留意：Y 起動法只適用于正常運(yùn)轉(zhuǎn)時定子繞組按三角形聯(lián)接的電動機(jī)。起動法只適用于正常運(yùn)轉(zhuǎn)時定子繞組按三角形聯(lián)接的電動機(jī)。Y手柄手柄靜靜觸觸點(diǎn)點(diǎn)L1W1V2 U2L2V1W2L3U1動動觸觸點(diǎn)點(diǎn)Y動動觸觸點(diǎn)點(diǎn)動動觸觸點(diǎn)點(diǎn)Y動動觸觸點(diǎn)點(diǎn)動動觸觸點(diǎn)點(diǎn)Y動動觸觸點(diǎn)點(diǎn)U1V2W1動動觸觸點(diǎn)點(diǎn)Y動動觸觸點(diǎn)點(diǎn)U2V1W2L1L2L3U1U2V1V2W1W2起動起動運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn) 繞線型電動機(jī)的起動繞線型電動機(jī)的起動繞線式轉(zhuǎn)子繞線式

14、轉(zhuǎn)子起動時將適當(dāng)?shù)钠饎訒r將適當(dāng)?shù)腞P串入轉(zhuǎn)子繞組中，起動后將串入轉(zhuǎn)子繞組中，起動后將RP短路。短路。sssTIRXREI2222022202)(RPRPRP轉(zhuǎn)子電流串接電阻的起動方法不僅減小了起動電流還能增大起動轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子電流串接電阻的起動方法不僅減小了起動電流還能增大起動轉(zhuǎn)矩方法：和電源相接的恣意兩相互換，就可實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。方法：和電源相接的恣意兩相互換，就可實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。 三相異步電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)三相異步電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)A B CM3電電 源源ABCM3電電 源源2、電動機(jī)的調(diào)速、電動機(jī)的調(diào)速調(diào)速就是在負(fù)載不變時人為地改動電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。調(diào)速就是在負(fù)載不變時人為地改動電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。pf

15、snsn106011 改動極對數(shù)改動極對數(shù) 變極調(diào)速變極調(diào)速p調(diào)速方法調(diào)速方法 改動電源頻率改動電源頻率 ( (變頻調(diào)速變頻調(diào)速) ) 1. 改動極對數(shù)改動極對數(shù) 有級調(diào)速。有級調(diào)速。p2. 改動轉(zhuǎn)差率改動轉(zhuǎn)差率 s無級調(diào)速無級調(diào)速調(diào)速方法：調(diào)速方法：0Tn2R2R0ST2R2R22RR 3. 改動電源頻率改動電源頻率 (變頻調(diào)速變頻調(diào)速) 無級調(diào)速無級調(diào)速1f變頻電源變頻電源 可變可變Uf ,Hz50pfsnsn106011 此種調(diào)速方法開展很快，且調(diào)速性能較好。其主此種調(diào)速方法開展很快，且調(diào)速性能較好。其主要環(huán)節(jié)是研制變頻電源常由整流器、逆變器等組要環(huán)節(jié)是研制變頻電源常由整流器、逆變器等組

16、成。成。制動方法：制動方法： 1. 抱閘：加機(jī)械抱閘；抱閘：加機(jī)械抱閘； 2. 反接制動：停車時，將電動機(jī)接電源的意反接制動：停車時，將電動機(jī)接電源的意兩相反接，使電動機(jī)由原來的旋轉(zhuǎn)方向反過來，兩相反接，使電動機(jī)由原來的旋轉(zhuǎn)方向反過來，以達(dá)制動的目的；以達(dá)制動的目的； 反接制動時，定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)速很大。反接制動時，定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)速很大。為限制電流，在制動時要在定子或轉(zhuǎn)子中串電阻。為限制電流，在制動時要在定子或轉(zhuǎn)子中串電阻。即切割磁力線的速度很大，呵斥即切割磁力線的速度很大，呵斥 ，引起，引起 。2I1I留意：留意： 4.發(fā)電反響制動：發(fā)電反響制動： 令電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速超越

17、令電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速超越 旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速，便旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速，便 會產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩。會產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩。M3+-運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)制動制動n F轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子3. 能耗制動：停車時，斷開交流電源，接至直流能耗制動：停車時，斷開交流電源，接至直流 電源上，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩；電源上，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩；n Fno五、三相異步電動機(jī)的額定值五、三相異步電動機(jī)的額定值1. 額定電壓：電動機(jī)在額定運(yùn)轉(zhuǎn)時定子繞組在指定接法下應(yīng)加的線電壓額定電壓：電動機(jī)在額定運(yùn)轉(zhuǎn)時定子繞組在指定接法下應(yīng)加的線電壓.2. 額定電流：電動機(jī)在額定運(yùn)轉(zhuǎn)時定子繞組的線電流額定電流：電動機(jī)在額定運(yùn)轉(zhuǎn)時定子繞組的線電流.3. 額定功率：電動機(jī)在額定電壓下運(yùn)轉(zhuǎn)當(dāng)電流到達(dá)額定值時軸上輸出的機(jī)械功率額定功率：電動機(jī)在額定電壓下運(yùn)轉(zhuǎn)當(dāng)電流到達(dá)額定值時軸上輸出的機(jī)械功率.4. 額定效率：電動機(jī)滿載時的效率額定效率：電動機(jī)滿載時的效率.cos3%100212UIPPP輸入電功率輸出機(jī)械功率7. 額定功率因數(shù)：電動機(jī)在額定運(yùn)轉(zhuǎn)時定子繞組每相電路的功率因數(shù)額定功率因數(shù)：電動機(jī)在額定運(yùn)轉(zhuǎn)