電工技術(shù)ch7電動機(jī)

1、鼠籠式異步交流電動機(jī)授課內(nèi)容：鼠籠式異步交流電動機(jī)授課內(nèi)容： 機(jī)座：鑄鋼或鑄鐵機(jī)座：鑄鋼或鑄鐵 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子: 在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或電在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或電流。流。鼠籠轉(zhuǎn)子鼠籠轉(zhuǎn)子(1) 鼠籠式轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子 鐵芯槽內(nèi)放銅條，端鐵芯槽內(nèi)放銅條，端 部用短路環(huán)形成一體。部用短路環(huán)形成一體。 或鑄鋁形成轉(zhuǎn)子繞組?；蜩T鋁形成轉(zhuǎn)子繞組。(2) 繞線式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子 120sin120sinsinmCmBmAtIitIitIi BiAXBYCZAiCiCiAiBiitmIoiCiAiBitmIo0n規(guī)定規(guī)定 i : “+” 首端流入，尾端流出。首端流入，尾端流出。 i : “”

2、尾端流入，首端流出。尾端流入，首端流出。 AYCBZX()電流出電流出( )電流入電流入CiBiAii tAXYCBZAXYCBZAXYCBZNS0 t 60t 0n60 90t 600動畫動畫mIoSNSNAAXZBCYAAXZBCY分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉(zhuǎn)的磁場分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉(zhuǎn)的磁場 即：即：2. .動畫動畫0t 60t 任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線(電路如圖電路如圖)CiAXCZBYAiBi0mICiBiAi tiomINSNS0t 即：即：1pCiBiAioimI tBiAXBYCZAiCiAXYCBZNSCYABCXYZAXBZAi

3、BiCiX A AXBYB Y CC ZZ 極對數(shù)極對數(shù)2p動畫動畫旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)與三相繞組的排列有關(guān)與三相繞組的排列有關(guān)CYABCXYZAXBZAiBiCiAX XNSZ CZBYB Y A C SNBiCiAiimIt 0分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) /( 6010fn 工頻：工頻：Hz501 f分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) /( 30000 np=1時時0mICiBiAi tiomIAXYCBZNSAXYCBZNSAXYCBZNSX NSA X ABZCYZ C Y B SN0t 60tp=2時時BiCiAiit mI0分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 150026010 fn0n30AX XZ CZBYB Y A C

4、 NSNS)/( 6010分分轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)pfn 2p180分）轉(zhuǎn)/( 50011p360分）轉(zhuǎn)/( 0003極對數(shù)極對數(shù)每個電流周期每個電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速)f(Hz501 3p120分）轉(zhuǎn)/( 00014p分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 75090旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0與頻率與頻率f1和極對數(shù)和極對數(shù)p有關(guān)。有關(guān)。AXYCBZ分）分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 6010pfn FvF0nNS0nn %s)91( 0)(1nns %10000 nnns 例例1 1：一臺三相異步電動機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速一臺三相異步電動機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速 n= =975 r/min，電源頻率，電源頻率 f1 1= =

5、50 Hz。試求電動機(jī)的。試求電動機(jī)的極對數(shù)和額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率。極對數(shù)和額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率。解：解：根據(jù)異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)根據(jù)異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系可知：速的關(guān)系可知：n0=1000 r/min , 2.5%100%10009751000%10000 nnns變壓器：變壓器： 變化變化 eU1 E1= 4.44 f N1 E2= 4.44 f N2 11 444Nf.U i1u1e1e 1e2e 2i2+f1f2異步電動機(jī)：異步電動機(jī)：旋轉(zhuǎn)磁場切割導(dǎo)體旋轉(zhuǎn)磁場切割導(dǎo)體 e， U1 E1= 4.44 f 1N1 每極磁通每極磁通111444Nf.U 1U 旋

6、轉(zhuǎn)磁場與定子導(dǎo)體間的相對速度為旋轉(zhuǎn)磁場與定子導(dǎo)體間的相對速度為 n0 ，所以，所以16001pnf 感應(yīng)電動勢的頻率與磁場和導(dǎo)體間的相對速度有關(guān)感應(yīng)電動勢的頻率與磁場和導(dǎo)體間的相對速度有關(guān)f 1= 電源頻率電源頻率 f定子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對速度固定，而轉(zhuǎn)子定子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對速度固定，而轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對速度隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不同而導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對速度隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不同而變化變化 定子感應(yīng)電動勢頻率定子感應(yīng)電動勢頻率 f 1 轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢頻率轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢頻率 f 2 1000026060fspnnnnpnnf 旋轉(zhuǎn)磁場切割定子導(dǎo)體和轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的速度不同旋轉(zhuǎn)磁場切割定子導(dǎo)體和轉(zhuǎn)

7、子導(dǎo)體的速度不同 E20= 4.44 f 1N2 即即E2= s E20 2122222LfsLfX X20= 2 f1L 2即即X2= sX20 222222XREI 2202220)(sXRsE 220222222222)( cossXRRXRR I2cos 2s1I2,2cos O)cos(2 sn 結(jié)論：結(jié)論：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn) 子電子電路中的各量均與路中的各量均與轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率 s有關(guān)，有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速即與轉(zhuǎn)速n有關(guān)。有關(guān)。22Tcos IKT 常數(shù)，與電常數(shù)，與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場每極磁通每極磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路的轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)功率因數(shù) 2I ,

8、T 222角角，滯滯后后比比轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子電電路路是是感感性性的的，又又 EI21220222)(UsXRsRKT 22 cos IKTT 22022202)( XREIss 2202222)(cosXRRs 11144.4NfU 由前面分析知：由前面分析知：21220222)(UsXRsRKT 21UmaxTmSNSOTS曲曲線線)(sfT 曲曲線線)(Tfn 根據(jù)轉(zhuǎn)矩公根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式式22022212)(sXRUsRKT 得特性曲線：得特性曲線：NnmaxTstTOnTNT0nstT1NTNnNT)/()(9550NNN分分轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)千千瓦瓦nPT OnT0n(N m) 如某普通機(jī)床的主軸電機(jī)如某普通機(jī)

9、床的主軸電機(jī)(Y132M-4型型) 的額定功的額定功率為率為7.5kw, 額定轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速為1440r/min, 則額定轉(zhuǎn)矩為則額定轉(zhuǎn)矩為nPnPT9550602 m.N7 .4914405 .795509550NNN nPT21220222UsXRsRKT)(2021max2 XUKT 0dd ST令：令：求得求得202XRss m臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率On0nTmax將將sm代入轉(zhuǎn)矩公式，可得代入轉(zhuǎn)矩公式，可得 12 II max121max, )1(TUUT2021max2 XUKT NmaxTT 一般三相異步電動機(jī)的過載系數(shù)為一般三相異步電動機(jī)的過載系數(shù)為2 .28 .1 (2) sm

10、與與 R2 有關(guān)，有關(guān)， R2 sm n 。繞線式電。繞線式電機(jī)改變轉(zhuǎn)子附加電阻機(jī)改變轉(zhuǎn)子附加電阻R 2 可實(shí)現(xiàn)調(diào)速?？蓪?shí)現(xiàn)調(diào)速。 Tmax也表示電機(jī)短時容許過載的能力：也表示電機(jī)短時容許過載的能力：22022212)(sXRUsRKT 22022212stXRURKT 電動機(jī)起動時的轉(zhuǎn)矩。電動機(jī)起動時的轉(zhuǎn)矩。起動時起動時n= 0 時時，s =1體現(xiàn)了電動機(jī)帶載起動的能力。體現(xiàn)了電動機(jī)帶載起動的能力。 0nOnTNstst TTK 起起動動能能力力U1Tm U UTst 22022212stXRURKT 2021m2XUKT 202mXRs 0nNUT2nTOstTTOn0nR2 maxT22

11、022212stXRURKT 2021m2XUKT 202mXRs 問題：問題：。 一般中小型鼠籠式電機(jī)起動電流為額定電流的一般中小型鼠籠式電機(jī)起動電流為額定電流的5 7 倍倍; 電動機(jī)的起動電動機(jī)的起動 二、三十千瓦以下的異步電動機(jī)一般都采用二、三十千瓦以下的異步電動機(jī)一般都采用直接起動。直接起動。星形星形-三角形三角形(Y ) 換接起動換接起動自耦降壓起動自耦降壓起動(3) 轉(zhuǎn)子串電阻起動轉(zhuǎn)子串電阻起動以下介紹降壓起動和轉(zhuǎn)子串電阻起動。以下介紹降壓起動和轉(zhuǎn)子串電阻起動。ZUIll3:Y 星形聯(lián)結(jié)時星形聯(lián)結(jié)時ZUIll3 三三角角形形聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)時時：31Y llII31YlIZlU+U1U2V

12、1V1W1W2 lIlU+ZU1U2V1V2W1W2ZL1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1動觸點(diǎn)動觸點(diǎn)Y動觸點(diǎn)動觸點(diǎn)靜觸點(diǎn)靜觸點(diǎn)L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1UPU1+Ul+U2V1V2W1W2 工作工作L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2Ul+U1V1V2W1W2lUU31P (a) 僅適用于正常運(yùn)行為三角形聯(lián)結(jié)的電機(jī)。僅適用于正常運(yùn)行為三角形聯(lián)結(jié)的電機(jī)。 )(2StUT (b) Y 起動起動 ststTIY 換接起動適合于空載或輕載起動的場合換接起動適合于空載或

13、輕載起動的場合SYtst31TT UlU1W2V2W1+U2V1UP+Ul+U1W2V2W1U2V1L1L3L2FUQQ2R 12220220)(st2IIRXREIRR滑環(huán)滑環(huán)電刷電刷定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子起動電阻起動電阻 R2 Tst 22022212stXRURKT 22RR stTTOn0nmaxT2R2R stT M3M3 pfsnsn106011 f=50HzM3 +變頻調(diào)速方法變頻調(diào)速方法恒轉(zhuǎn)距調(diào)速（恒轉(zhuǎn)距調(diào)速（f1f1N）變頻調(diào)速方法可實(shí)現(xiàn)無級平滑調(diào)速變頻調(diào)速方法可實(shí)現(xiàn)無級平滑調(diào)速,調(diào)速性調(diào)速性能優(yōu)異，因而正獲得越來越廣泛的應(yīng)用。能優(yōu)異，因而正獲得越來越廣泛的應(yīng)用。A1X1A2X2i

14、iP=2A1A2X1X2NNSSA1X1A2X2iiP=1 采用變極調(diào)速方法的電動機(jī)稱作雙速電機(jī)，采用變極調(diào)速方法的電動機(jī)稱作雙速電機(jī)，由于調(diào)速時其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對由于調(diào)速時其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對調(diào)速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床調(diào)速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床等機(jī)床上。等機(jī)床上。A1A2X1X2SNTn0no22RR2R2R( 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線式電動機(jī)特有的一種調(diào)變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線式電動機(jī)特有的一種調(diào)速方法。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速平滑、設(shè)備簡單投資少，速方法。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速平滑、設(shè)備簡單投資少，缺點(diǎn)是能耗較大。這種調(diào)速方式廣泛應(yīng)用于各種缺點(diǎn)是能耗較大。這種調(diào)速

15、方式廣泛應(yīng)用于各種提升、起重設(shè)備中。提升、起重設(shè)備中。nnTLTLs sTs2R2Ro制動方法制動方法機(jī)械制動機(jī)械制動電氣制動電氣制動能耗制動能耗制動反接制動反接制動發(fā)電反饋制動發(fā)電反饋制動 在斷開三相電源的同時，給電動機(jī)其中兩相在斷開三相電源的同時，給電動機(jī)其中兩相繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場與繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)距（制動轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)距（制動轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動。nF轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子T n0=0 +-運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)制動制動RP運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)nFT n0 當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)

16、速大于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速時，旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距作用方向發(fā)生變時，旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距作用方向發(fā)生變化，由驅(qū)動轉(zhuǎn)距變?yōu)橹苿愚D(zhuǎn)距。電動機(jī)進(jìn)入制化，由驅(qū)動轉(zhuǎn)距變?yōu)橹苿愚D(zhuǎn)距。電動機(jī)進(jìn)入制動狀態(tài)，同時將外力作用于轉(zhuǎn)子的能量轉(zhuǎn)換成動狀態(tài)，同時將外力作用于轉(zhuǎn)子的能量轉(zhuǎn)換成電能回送給電網(wǎng)。電能回送給電網(wǎng)。nF轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子T n0n n0 磁極數(shù)磁極數(shù)( 極對數(shù)極對數(shù) p = 2 )例如：例如： Y 132 M4 用以表明電動機(jī)的系列、幾何尺寸和極數(shù)。用以表明電動機(jī)的系列、幾何尺寸和極數(shù)。機(jī)座長度代號機(jī)座長度代號機(jī)座中心高（機(jī)座中心高（mm）三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)教材表教

17、材表82中列出了各種電動機(jī)的系列代號。中列出了各種電動機(jī)的系列代號。異步電動機(jī)產(chǎn)品名稱代號異步電動機(jī)產(chǎn)品名稱代號接線盒接線盒。通常。通常聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)電機(jī)容量電機(jī)容量Y3kW 聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)電電機(jī)機(jī)容容量量 kW4U2U1W2V1V2W1U1U2W2U2V2V1W1U1W1V1W2V2例如：例如：380/220V、Y/ 是指線電壓為是指線電壓為 380V 時時 采用采用 Y聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)；線電壓為；線電壓為 220V 時采用時采用 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)。 表示星形表示星形聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)下電機(jī)的線電流為下電機(jī)的線電流為 6.73A；三角形；三角形聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)下線電下線電流為流為 11.64A。兩種接法下相電流均為。兩種接法下相電流均為

18、 6.73A。12PP cos3NN1IUP 鼠籠電機(jī)鼠籠電機(jī) =7293電動機(jī)在額定運(yùn)行時定子繞組的電動機(jī)在額定運(yùn)行時定子繞組的額定功率是指電機(jī)在額定運(yùn)行時軸上輸出的機(jī)額定功率是指電機(jī)在額定運(yùn)行時軸上輸出的機(jī)械功率械功率 P2，它不等于從電源吸取的電功率，它不等于從電源吸取的電功率 P1。PN 三相異步電動機(jī)的功率因數(shù)較低，在額定負(fù)載三相異步電動機(jī)的功率因數(shù)較低，在額定負(fù)載時約為時約為 0.7 0.9?？蛰d時功率因數(shù)很低，只有?？蛰d時功率因數(shù)很低，只有 0.2 0.3。額定負(fù)載時，功率因數(shù)最高。額定負(fù)載時，功率因數(shù)最高。 電機(jī)在額定電壓、額定負(fù)載下運(yùn)行時的轉(zhuǎn)速。電機(jī)在額定電壓、額定負(fù)載下運(yùn)行

19、時的轉(zhuǎn)速。P2cos O 0N0Nnnns 額額定定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差差率率指電機(jī)絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分指電機(jī)絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分為為A、E、B、F、H五級，五級，A級最低級最低(105C)，H級最高級最高(180C)。A2849230880380310453. 1)NNN3N2NNN1Ncos310cos3 UPUPI 一臺一臺Y225M-4型的三相異步電型的三相異步電 動機(jī)，定子動機(jī)，定子繞組繞組型聯(lián)結(jié)，其額定數(shù)據(jù)為：型聯(lián)結(jié)，其額定數(shù)據(jù)為：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V， N=92.3%，cos N=0.88， Ist/IN=7.0, Tst/TN

20、=1.9，Tmax/TN=2.2，求：，求： 2）由由nN=1480r/min，可知，可知 p=2 （四極電動機(jī)）（四極電動機(jī)）minr 15000/n 013. 015001480150000N nnns 3）mN 429014804595509550NN2N .nPTmN 9638429022)(NNmaxmax .TTTTmN 8551429091)(NNstst .TTTT 在在上例中上例中(1)如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩為如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 510.2Nm, 試試問在問在U=UN和和U =0.9UN兩種情況下電動機(jī)能否起兩種情況下電動機(jī)能否起動？（動？（2）采用）采用Y- 換接起動時，求起動電流和換接起動時，求起動電流和起動轉(zhuǎn)矩。起動轉(zhuǎn)矩。 又當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的又當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的80%和和50%時，電動機(jī)能否起動？時，電動機(jī)能否起動？ (1) Tst = 551.8Nm 510.2 N. m mN2510mN 4478551902st .T (2) Ist =7IN=7 84.2=589.4 AA5 .1964 .5893131st stYII 在在U = 0.9UN 時時132329183%8042909183%80NstY .TT121459183%50429091