第四章電動(dòng)機(jī)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第四章第四章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)第一頁，共42頁。第一節(jié)第一節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)及銘牌及銘牌一、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本(jbn)結(jié)構(gòu)第1頁/共42頁第二頁，共42頁。1.定子：主要定子：主要(zhyo)用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,它由定子鐵心、它由定子鐵心、 定子繞組、定子繞組、 機(jī)殼等組成。機(jī)殼等組成。 機(jī)殼包括端蓋和機(jī)座，其作用是支承定子鐵心和固定整個(gè)電機(jī)(dinj)。中小型電機(jī)(dinj)機(jī)座一般采用鑄鐵鑄造, 端蓋多用鑄鐵鑄成，用螺栓固定在機(jī)座兩端。 定子鐵心是磁路的一部分,為了降低鐵心損耗,采用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，硅鋼片

2、間彼此絕緣。鐵心內(nèi)圓周(yunzhu)上分布有若干均勻的平行槽，用來嵌放定子繞組。 第2頁/共42頁第三頁，共42頁。 3. 定子繞組定子繞組 定子繞組是電機(jī)定子的電路部分，應(yīng)用定子繞組是電機(jī)定子的電路部分，應(yīng)用絕緣銅線絕緣銅線(tn xin)或鋁線繞制而成。三相或鋁線繞制而成。三相繞組對(duì)稱地嵌放在定子槽內(nèi)。繞組對(duì)稱地嵌放在定子槽內(nèi)。 三相異步電動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的三個(gè)首端機(jī)定子繞組的三個(gè)首端U1、V1、W1和三個(gè)和三個(gè)末末U2、V2、W2，都從機(jī)座上的接線盒中，都從機(jī)座上的接線盒中引出。引出。 圖（圖（a）為定子繞組的星形接法；）為定子繞組的星形接法； 圖圖（b）為定子繞組的三角形接法

3、。三相繞組具）為定子繞組的三角形接法。三相繞組具體應(yīng)該采用何種接法，應(yīng)視電力網(wǎng)的線電壓體應(yīng)該采用何種接法，應(yīng)視電力網(wǎng)的線電壓和各相繞組的工作電壓而定。目前我國生產(chǎn)和各相繞組的工作電壓而定。目前我國生產(chǎn)的三相異步電動(dòng)機(jī)，功率在的三相異步電動(dòng)機(jī)，功率在4 kW以下者一般以下者一般采用星形接法；在采用星形接法；在4kW以上者采用三角形接以上者采用三角形接法。法。 第3頁/共42頁第四頁，共42頁。W1V1U1W2U2V2ABCW1V1U1W2U2V2ABC(a)(b)YY三相三相(sn xin)定子繞定子繞組的接法組的接法第4頁/共42頁第五頁，共42頁。 二、轉(zhuǎn)子二、轉(zhuǎn)子(zhun z)(zhun

4、 z)轉(zhuǎn)子主要用來產(chǎn)生(chnshng)旋轉(zhuǎn)力矩，拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成。（1）. 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸 轉(zhuǎn)軸用來固定轉(zhuǎn)子鐵心和傳遞功率轉(zhuǎn)軸用來固定轉(zhuǎn)子鐵心和傳遞功率(gngl)， 一般用中碳鋼制成。一般用中碳鋼制成。 （2）. 轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心 轉(zhuǎn)子鐵心也 屬于磁路的一部分， 也用0.5mm的硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子鐵心固定在轉(zhuǎn)軸上，其外圓均勻分布的槽是用來放置轉(zhuǎn)子繞組的。 轉(zhuǎn)子的硅鋼片第5頁/共42頁第六頁，共42頁。3. 轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組: 三相三相(sn xin)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組分為鼠籠式和繞異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組分為鼠籠式和繞線式兩種。線式兩種。鼠籠式轉(zhuǎn)子是由安放在轉(zhuǎn)

5、子鐵心槽內(nèi)的裸導(dǎo)體(dot)和兩端的短路環(huán)連接而成的。轉(zhuǎn)子繞組就像一個(gè)鼠籠形狀故稱其為鼠籠式轉(zhuǎn)子。 鑄鋁轉(zhuǎn)子(zhun z)：中小型電機(jī)，一般采用鑄鋁繞組。這種轉(zhuǎn)子(zhun z)是將融化了的鋁液直接澆注在轉(zhuǎn)子(zhun z)槽內(nèi)，并連同兩端的短路環(huán)和風(fēng)扇澆注在一起。第6頁/共42頁第七頁，共42頁。如某三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌如下， 現(xiàn)對(duì)銘牌的各項(xiàng)數(shù)據(jù)作些簡要(jinyo)介紹。三相三相(sn xin)異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)的銘牌的銘牌型號(hào)Y112M4編號(hào)功率4.0kW 電流8.8A電壓380V1440r/min LW 82dB接法 防護(hù)等級(jí)IP44 50Hz 45kg標(biāo)準(zhǔn)編號(hào) 工作制S1 B級(jí)絕緣

6、型號(hào)Y112M4 ：Y產(chǎn)品代號(hào)， 114機(jī)座中心高160 mm； M表示(biosh)中機(jī)座， （ S表示(biosh)短機(jī)座， L表示(biosh)長機(jī)座）；4磁極數(shù)。第7頁/共42頁第八頁，共42頁。(1) 額定功率額定功率PN。 額定功率為電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，額定功率為電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)， 轉(zhuǎn)子軸上輸出的機(jī)械功率轉(zhuǎn)子軸上輸出的機(jī)械功率kW。 (2) 額定電壓和接法。額定電壓指定子繞組按銘牌上規(guī)定的接法連接時(shí)應(yīng)加的線電壓值。額定電壓和接法。額定電壓指定子繞組按銘牌上規(guī)定的接法連接時(shí)應(yīng)加的線電壓值。 Y系列電動(dòng)機(jī)功率在系列電動(dòng)機(jī)功率在 4 kW以上均采用以上均采用(ciyng)三

7、角形連接，三角形連接， 以便采用以便采用(ciyng)Y-接法。接法。3kW 以下有以下有380v和和220v兩種，寫成兩種，寫成380/220v，對(duì)應(yīng)接法兩種，即，對(duì)應(yīng)接法兩種，即Y/ . 電源線電壓電源線電壓380v時(shí)，定子繞組接成星形；電源線電壓時(shí)，定子繞組接成星形；電源線電壓220v時(shí)，定子繞組接成三角形。時(shí)，定子繞組接成三角形。(3) 額定電流。額定電流。 額定電流指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行額定電流指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行(ynxng)情況下，情況下， 定子繞組取用的線電流值。定子繞組取用的線電流值。 (4) 額定轉(zhuǎn)速。額定轉(zhuǎn)速。 額定轉(zhuǎn)速為電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行額定轉(zhuǎn)速為電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行(ynxng)

8、狀態(tài)時(shí)的轉(zhuǎn)速，狀態(tài)時(shí)的轉(zhuǎn)速， 單位為單位為 r/min。 第8頁/共42頁第九頁，共42頁。(6) 絕緣等級(jí)。絕緣等級(jí)是電動(dòng)機(jī)定子繞組(roz)所用的絕緣材料的等級(jí)。(7) 工作方式。工作方式即電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行(ynxng)方式。按負(fù)載持續(xù)時(shí)間的不同，國家標(biāo)準(zhǔn)把電動(dòng)機(jī)分成三種工作方式： 連續(xù)工作制、 短時(shí)工作制和斷續(xù)周期工作制絕緣等級(jí)YAEBFHC極限工作溫度（。C)90105120130155180180（5）防護(hù)(fngh)方式（IP44）。表示電動(dòng)機(jī)外殼防護(hù)(fngh)的方式為封閉式。第9頁/共42頁第十頁，共42頁。第二節(jié)第二節(jié) 三相三相(sn xin)(sn xin)異步電動(dòng)機(jī)的的異步電

9、動(dòng)機(jī)的的旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場1. 旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場(xun zhun c chn)的產(chǎn)生三相異步電動(dòng)機(jī)的定子，的產(chǎn)生三相異步電動(dòng)機(jī)的定子， 三相定子繞組對(duì)稱放置在定子槽中，即三相繞組首端三相定子繞組對(duì)稱放置在定子槽中，即三相繞組首端U1、V1、W1（或末端（或末端U2、V2、W2）的空間位置互差）的空間位置互差120。若三相繞組連接成星形，末端U2、V2、W2相連，首端U1、V1、W1接到三相對(duì)稱電源(dinyun)上， 則在定子繞組中通過三相對(duì)稱的電流iU、iV、iW（習(xí)慣規(guī)定電流參考方向由首端指向末端）wtIimusin)120sin(wtIimv)120sin(wtIimw第10頁/共42頁

10、第十一頁，共42頁。6T3T2TiUiViWitOU1W1V1iWiVU1W1V1iVU1W1V1iWU1W1V1iWiViUiUU2V2V1W1W2U1SNU2V2V1W1W2U1NSU2V1W2W1U1V2NSNSV2V1U2U1W2W1(a)(b)(c)(d)第11頁/共42頁第十二頁，共42頁。(1) t=0 瞬間（iU=0；iV為負(fù)值； iW為正值）: 此時(shí)，U相繞組（U1U2繞組）內(nèi)沒有電流；V相繞組（V1V2繞組）電流為負(fù)值，說明電流由V2流進(jìn)，由V1流出；而W相繞組（W1W2繞組）電流為正， 說明電流由W1流進(jìn)，由W2流出。運(yùn)用右手螺旋(luxun)定則， 可以確定合成磁場如圖

11、 (a)所示， 為一對(duì)極(兩極)磁場。 (2) t=T/6瞬間（iU為正值；iV為負(fù)值；iW=0）: U相繞組電流為正，電流由U1流進(jìn)，由U2流出；V相繞組電流未變； W相繞組內(nèi)沒有電流。合成(hchng)磁場如圖 （b）所示，同t=0瞬間相比，合成(hchng)磁場沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)了 60。 (3) t=T/3瞬間（iU為正值；iV=0；iW為負(fù)值）: 合成(hchng)磁場沿順時(shí)針方向又旋轉(zhuǎn)了60，如圖（c）所示(4) t=T/2瞬間（iU=0；iV為正值；iW為負(fù)值）:與t=0瞬間相比，合成(hchng)磁場共旋轉(zhuǎn)了 180。 第12頁/共42頁第十三頁，共42頁。2. 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速旋

12、轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 由以上分析可以看出，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與磁極對(duì)數(shù)、定子由以上分析可以看出，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與磁極對(duì)數(shù)、定子(dngz)電流的頻率之間存在著一定的關(guān)系。一對(duì)極的旋轉(zhuǎn)磁場，電流的頻率之間存在著一定的關(guān)系。一對(duì)極的旋轉(zhuǎn)磁場， 電流變化一周時(shí)，電流變化一周時(shí)， 磁場在空間轉(zhuǎn)過磁場在空間轉(zhuǎn)過360（一轉(zhuǎn)）；兩對(duì)極的旋轉(zhuǎn)磁場，電流變化一周時(shí)，磁場在空間轉(zhuǎn)過（一轉(zhuǎn)）；兩對(duì)極的旋轉(zhuǎn)磁場，電流變化一周時(shí)，磁場在空間轉(zhuǎn)過180（1/2轉(zhuǎn)）；由此類推，當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場具有轉(zhuǎn)）；由此類推，當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場具有p對(duì)磁極時(shí)，電流變化一周，對(duì)磁極時(shí)，電流變化一周， 其旋轉(zhuǎn)磁場就在空間轉(zhuǎn)過其旋轉(zhuǎn)磁場就在空間轉(zhuǎn)過 1/p轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。

13、常轉(zhuǎn)速是以每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)來表示的，常轉(zhuǎn)速是以每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)來表示的， 所以旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式為所以旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式為pfn1160第13頁/共42頁第十四頁，共42頁。異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和極對(duì)數(shù)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和極對(duì)數(shù)(du sh)的對(duì)應(yīng)關(guān)的對(duì)應(yīng)關(guān)系系由上式可得，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 n1 取決于電源頻率f 和磁極對(duì)數(shù) p。我國工頻(n pn)50Hz,可得不同磁極對(duì)數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速如下磁極對(duì)數(shù)p123456轉(zhuǎn)速n1/r(min)-1 300015001000750600500旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向(zhunxing)與通入定子繞組的電流相序一致。若使旋轉(zhuǎn)磁場反向，只需把三根電源線的任意兩根對(duì)調(diào)（如U、W對(duì)調(diào)

14、）第14頁/共42頁第十五頁，共42頁。第三節(jié)第三節(jié) 三相三相(sn xin)(sn xin)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理及異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理及轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率一、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理一、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理 當(dāng)電動(dòng)機(jī)的定子繞組通以三相交流電時(shí)，便在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場以當(dāng)電動(dòng)機(jī)的定子繞組通以三相交流電時(shí)，便在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場以n1的速度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，相當(dāng)于磁場不動(dòng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體逆時(shí)針方向切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢、感應(yīng)電流的速度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，相當(dāng)于磁場不動(dòng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體逆時(shí)針方向切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢、感應(yīng)電流 ，其方向可根據(jù)右手定則判斷（假定磁場不動(dòng)，其方向可根據(jù)右手定則判斷

15、（假定磁場不動(dòng)， 導(dǎo)體以相反的方向切割磁力線）。由于轉(zhuǎn)子電路為閉合電路導(dǎo)體以相反的方向切割磁力線）。由于轉(zhuǎn)子電路為閉合電路(bhdinl)， 在感應(yīng)電動(dòng)勢的作用下，在感應(yīng)電動(dòng)勢的作用下， 產(chǎn)生了感應(yīng)電流由于載流導(dǎo)體在磁場中要受到力的作用，產(chǎn)生了感應(yīng)電流由于載流導(dǎo)體在磁場中要受到力的作用， 因此，因此， 可以用左手定則確定轉(zhuǎn)子導(dǎo)體所受電磁力的方向如圖可以用左手定則確定轉(zhuǎn)子導(dǎo)體所受電磁力的方向如圖 所示。所示。 這些電磁力對(duì)轉(zhuǎn)軸形成一電磁轉(zhuǎn)矩，這些電磁力對(duì)轉(zhuǎn)軸形成一電磁轉(zhuǎn)矩， 其作用方向同旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向一致。這樣，轉(zhuǎn)子便以一定的速度沿旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來。其作用方向同旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向一

16、致。這樣，轉(zhuǎn)子便以一定的速度沿旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來。 第15頁/共42頁第十六頁，共42頁。電動(dòng)機(jī)不帶機(jī)械負(fù)載的狀態(tài)稱為空載(kn zi)。這時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩是由軸與軸承之間的摩擦力及風(fēng)阻力等造成的，稱為空載(kn zi)轉(zhuǎn)矩， 其值很小。這時(shí)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩也很小，但其轉(zhuǎn)速n0（稱空載(kn zi)轉(zhuǎn)速）很高，接近于同步轉(zhuǎn)速。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n2與旋轉(zhuǎn)磁場n1同向，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n2不可能達(dá)到(d do)同步轉(zhuǎn)速n1（若n1 n2 ，轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子部切割磁力線轉(zhuǎn)子受電磁力F=0）。有n1大于 n2 。故稱為異步電動(dòng)機(jī)第16頁/共42頁第十七頁，共42頁。轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子

17、異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子(zhun z)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n低于同步轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速n1，兩者的差值，兩者的差值(n1-n)稱為轉(zhuǎn)差。轉(zhuǎn)差就是轉(zhuǎn)子稱為轉(zhuǎn)差。轉(zhuǎn)差就是轉(zhuǎn)子(zhun z)與旋轉(zhuǎn)磁場之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速。與旋轉(zhuǎn)磁場之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速。 轉(zhuǎn)差率就是相對(duì)(xingdu)轉(zhuǎn)速（即轉(zhuǎn)差）與同步轉(zhuǎn)速之比， 用s表示， 即 轉(zhuǎn)差率是分析異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性的一個(gè)重要參數(shù)。在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間，n=0，s=1；當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速（為理想空載轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中不可能達(dá)到）時(shí)， n=n1，s=0。由此可見，異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)下，轉(zhuǎn)差率的范圍為0s1；在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，s=0.020.06。111nns第17頁/共42頁

18、第十八頁，共42頁。第四節(jié)第四節(jié) 三相三相(sn xin)(sn xin)異步電動(dòng)機(jī)的異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)之所以能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，是因?yàn)檗D(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流(dinli)，此電流(dinli)同旋轉(zhuǎn)磁場的磁通作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩之故。TABn2TNTmTstDOCn1nN三相(sn xin)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線圖中，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為 Tst 為啟動(dòng)時(shí)對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩，額定轉(zhuǎn)矩 T TN 為電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)額定負(fù)載時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩；最大轉(zhuǎn)矩 T Tm 是電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中具有的最大轉(zhuǎn)矩第18頁/共42頁第十九頁，共42頁。根據(jù)(gnj)機(jī)械特性曲線分析如下（1）當(dāng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Tst 大于

19、負(fù)載阻力矩TL時(shí)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)，并在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下加速，此時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩隨額定轉(zhuǎn)矩n2 增加而逐漸增大（沿曲線DC段上升(shngshng)），直到最大轉(zhuǎn)矩 Tm。而后，隨著轉(zhuǎn)速的繼續(xù)增加電磁轉(zhuǎn)矩反而下降 （沿曲線CA段下降），最終當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩T= TL 時(shí)電機(jī)以某一轉(zhuǎn)速勻速穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。（2）異步電動(dòng)機(jī)一經(jīng)啟動(dòng)很快進(jìn)入曲線的AC段，并在某一點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。在AC段如果負(fù)載加重，負(fù)載力矩大于電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速(zhun s)下降，同時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速(zhun s)的下降而增大，與負(fù)載力矩達(dá)到新的平衡，使電機(jī)以比原來稍低的轉(zhuǎn)速(zhun s)運(yùn)行。第19頁/共42頁第二十頁，共42頁。（3）若伏在的阻力

20、矩超過了最大轉(zhuǎn)矩 Tm ，負(fù)載力矩則一直大于電磁轉(zhuǎn)矩，再也不存在新的平衡點(diǎn)使T= TL ，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速很快下降直到停止，處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。定子電流(dinli)加大可達(dá)47倍，時(shí)間長損害電機(jī)。（4）機(jī)械(jxi)特性曲線AC段為電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。從空載到滿載轉(zhuǎn)速下降很少，只要負(fù)載力矩介于AC區(qū)間，均可找到穩(wěn)定點(diǎn)運(yùn)行。 AC段稱電動(dòng)機(jī)的硬機(jī)械(jxi)特性，適合大多數(shù)生產(chǎn)機(jī)械(jxi)對(duì)拖動(dòng)的要求。（5）過載能力(nngl) 電動(dòng)機(jī)的最大電磁轉(zhuǎn)矩Tm 與轉(zhuǎn)矩TN 之比稱過載能力(nngl)，一般為1.92.2。電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Tst 與TN 之比稱啟動(dòng)能力(nngl)，一般為1.72.2。第20頁

21、/共42頁第二十一頁，共42頁。二、轉(zhuǎn)矩與功率二、轉(zhuǎn)矩與功率(gngl)的關(guān)系的關(guān)系電動(dòng)機(jī)載運(yùn)行中若帶動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)(zhun dng)的轉(zhuǎn)矩為T2,軸上輸出的機(jī)械功率為P2 ,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n22229550nPT 電動(dòng)機(jī)載額定狀態(tài)(zhungti)下運(yùn)行NNN9550nPTTN 為輸出的額定轉(zhuǎn)矩PN 為輸出的額定功率n nN N 為輸出的額定轉(zhuǎn)矩第21頁/共42頁第二十二頁，共42頁。三、電磁三、電磁(dinc)轉(zhuǎn)矩與電源電壓轉(zhuǎn)矩與電源電壓的關(guān)系的關(guān)系0T2n2UT 電磁轉(zhuǎn)矩與電動(dòng)機(jī)定子繞組上所加電壓(diny)U的平方成正比U1U2U3當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載的阻力矩TL一定時(shí)，又有電壓降低，電磁轉(zhuǎn)矩T下降

22、，將使電機(jī)可能帶不動(dòng)原有負(fù)載，于是(ysh)轉(zhuǎn)速下降，電流加大。電壓下降過低，以致最大轉(zhuǎn)矩也低于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，電機(jī)停轉(zhuǎn)。第22頁/共42頁第二十三頁，共42頁。第五節(jié)第五節(jié) 三相三相(sn xin)(sn xin)異步電動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)鼠籠式電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)(q dn)方法有直接起動(dòng)(q dn)和降壓起動(dòng)(q dn)兩種。 直接起動(dòng)(q dn)就是利用閘刀開關(guān)將電動(dòng)機(jī)直接接入電網(wǎng)使其在額定電壓下起動(dòng)(q dn)，如圖 所示。這種方法最簡單，設(shè)備少，投資小，起動(dòng)(q dn)時(shí)間短，但起動(dòng)(q dn)電流大，起動(dòng)(q dn)轉(zhuǎn)矩小， 一般只適用于小容量電動(dòng)機(jī)（10 kW以下）的起動(dòng)(q dn)

23、。 1) 直接起動(dòng)直接起動(dòng) UV WQS1FUM3第23頁/共42頁第二十四頁，共42頁。2) 降壓降壓(jin y)起動(dòng)起動(dòng) 降壓起動(dòng)的主要目的是為了(wi le)限制起動(dòng)電流， 但同時(shí)也限制了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此，這種方法只適用于輕載或空載情況下起動(dòng)。常用的降壓起動(dòng)方法有下列幾種： (1) 定子電路(dinl)中串電抗器起動(dòng)。 這種起動(dòng)方法是在電動(dòng)機(jī)定子繞組的電路中串入一個(gè)三相電抗器，其接線如圖 所示。UV WQS1FUQS2M3第24頁/共42頁第二十五頁，共42頁。(2)Y-起動(dòng)起動(dòng)(q dn)。 這種方法(fngf)只適用于正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)定子繞組作三角形連接的電動(dòng)機(jī)。起動(dòng)時(shí)，先將定子繞組改接成

24、星形，使加在每相繞組上的電壓降低到額定電壓的1/3，從而降低了起動(dòng)電； 待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高后，再將繞組接成三角形，使其在額定電壓下運(yùn)行。Y-起動(dòng)線路如圖 可以證明， 星形起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流（線電流）僅為三角形直接(zhji)起動(dòng)時(shí)電流（線電流）的1/3，即IYst=(1/3)Ist； 其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也為后者的1/3，即 TYst=(1/3)Tst。 第25頁/共42頁第二十六頁，共42頁。UV WQS1FUU1W1W2U2V1V2QS2(運(yùn) 行 )Y(起 動(dòng) )這種方法適用于電動(dòng)機(jī)輕載或空載(kn zi)時(shí)啟動(dòng)注第26頁/共42頁第二十七頁，共42頁。(3) 自耦變壓器起動(dòng)自耦變壓器起動(dòng)(q dn)。

25、 對(duì)容量(rngling)較大或正常運(yùn)行時(shí)作星形連接的電動(dòng)機(jī)，可應(yīng)用自耦變壓器降壓起動(dòng)。 自耦變壓器降壓起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)(yudin)是不受電動(dòng)機(jī)繞組接線方法的限制，可按照允許的起動(dòng)電流和所需的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩選擇不同的抽頭，常用于起動(dòng)容量較大的電動(dòng)機(jī)。其缺點(diǎn)是設(shè)備費(fèi)用高，不宜頻繁起動(dòng)。 起動(dòng)運(yùn)行第27頁/共42頁第二十八頁，共42頁。第六節(jié)第六節(jié) 三相三相(sn xin)(sn xin)異步電動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速機(jī)的調(diào)速調(diào)速是指人為(rnwi)的改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。pfsnsn1o60)1 ()1 (調(diào)速方法(fngf)如下：1 1變極調(diào)速變極調(diào)速通過改變電動(dòng)機(jī)的定子繞組所形成的磁極對(duì)數(shù)通過改變電動(dòng)機(jī)的定子繞

26、組所形成的磁極對(duì)數(shù)p p來調(diào)速。因磁極對(duì)數(shù)只能是按來調(diào)速。因磁極對(duì)數(shù)只能是按1 1、2 2、3 3、的規(guī)律、的規(guī)律變化，所以用這種方法調(diào)速，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不能變化，所以用這種方法調(diào)速，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不能連續(xù)、平滑地進(jìn)行調(diào)節(jié)。是步級(jí)式調(diào)速方法連續(xù)、平滑地進(jìn)行調(diào)節(jié)。是步級(jí)式調(diào)速方法第28頁/共42頁第二十九頁，共42頁。通過變頻器把頻率為50Hz工頻的三相交流電源變換成為頻率和電壓均可調(diào)節(jié)的三相交流電源，然后供給三相異步電動(dòng)機(jī)，從而使電動(dòng)機(jī)的速度(sd)得到調(diào)節(jié)。變頻調(diào)速屬于無級(jí)調(diào)速，具有機(jī)械特性曲線較硬的特點(diǎn)2 2變頻變頻(bin (bin pn)pn)調(diào)速調(diào)速可控整流器逆變器M35050HzHz三

27、三相相交交流流電電源源第29頁/共42頁第三十頁，共42頁。3 3變壓調(diào)速變壓調(diào)速變壓調(diào)速：用電抗器或自耦變壓器來降低定子繞組上變壓調(diào)速：用電抗器或自耦變壓器來降低定子繞組上所承受的電壓，進(jìn)而改變轉(zhuǎn)矩，獲得一定的調(diào)速范圍所承受的電壓，進(jìn)而改變轉(zhuǎn)矩，獲得一定的調(diào)速范圍。這種方法常用于拖動(dòng)電機(jī)、泵類負(fù)載。這種方法常用于拖動(dòng)電機(jī)、泵類負(fù)載(fzi)(fzi)。家。家用電器中的風(fēng)扇就是用這種方法調(diào)速的。用電器中的風(fēng)扇就是用這種方法調(diào)速的。近年來，交流變頻調(diào)速在國內(nèi)外發(fā)展非常迅速。 由于晶閘管變流技術(shù)的日趨成熟和可靠， 變頻調(diào)速在生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用非常普遍，它打破了直流拖動(dòng)在調(diào)速領(lǐng)域中的統(tǒng)治地位。 交流變頻

28、調(diào)速需要有一套專門的變頻設(shè)備，所以價(jià)格較高。 但由于其調(diào)速范圍大，平滑性好，適應(yīng)面廣，能做到無級(jí)調(diào)速，因此它的應(yīng)用將日益(ry)廣泛。第30頁/共42頁第三十一頁，共42頁。第七節(jié)第七節(jié) 單相單相(dn xin)(dn xin)異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)單相(dn xin)異步電動(dòng)機(jī)：由單相(dn xin)電源供電的小功率異步電動(dòng)機(jī)。 日常生活中的電風(fēng)扇、電冰箱、洗衣機(jī)、抽排油煙機(jī)。由于單相異步電動(dòng)機(jī)繞組通過單相交變電流，若電動(dòng)機(jī)定子鐵心只具有單相繞組，所以產(chǎn)生的磁通是交變脈動(dòng)磁通，它的軸線(zhu xin)載空間上是固定不變的，這種磁通不可能使轉(zhuǎn)子啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)。必須采取另外的啟動(dòng)措施。電容分相式異步電

29、動(dòng)機(jī)的定子有兩個(gè)繞組：一個(gè)是工作繞組（主繞組）；另一個(gè)是起動(dòng)繞組 （副繞組），兩個(gè)繞組在空間互成 90。起動(dòng)繞阻與電容 C 串聯(lián)，使起動(dòng)繞組電流 i2和工作繞組電流 i1產(chǎn)生 90相位差，第31頁/共42頁第三十二頁，共42頁。M1Ci2i1tii1i20(a) 電路圖 (b) 波形圖4590 360在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子就會(huì)沿旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)，有的單相異步電動(dòng)機(jī)不采用在啟動(dòng)繞組中串入電阻的方法，使得(sh de)兩相繞組中的電流在相位上存在一定的電角度，也可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。第32頁/共42頁第三十三頁，共42頁。罩極式單相罩極式單相(dn xin)異異步電動(dòng)機(jī)步電動(dòng)機(jī)罩極式單相異步

30、電動(dòng)機(jī)定子鐵心做成凸極式，轉(zhuǎn)子仍為鼠籠式。在定子磁極上開一個(gè)槽，將磁柱分為兩部分，在較小磁極上套一個(gè)短路銅環(huán)，稱為罩極。在磁極上繞有單相繞組，通入單相交流電，鐵心中便產(chǎn)生(chnshng)交變磁通，銅環(huán)中產(chǎn)生(chnshng)感應(yīng)電流。感應(yīng)電流產(chǎn)生(chnshng)的磁通將阻礙原磁場的變化，使罩極穿過的磁通滯后于未罩銅環(huán)部分穿過的磁通?？傮w上看，好像磁場在旋轉(zhuǎn)，從而獲得啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。第33頁/共42頁第三十四頁，共42頁。第八節(jié)第八節(jié) 同步同步(tngb)(tngb)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)是一種交流電動(dòng)機(jī)， 它的主要特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(zhun s)等于同步轉(zhuǎn)速(zhun s)， 即 同步發(fā)電機(jī)在電力

31、工業(yè)中有著很廣泛的應(yīng)用：火力發(fā)電、同步發(fā)電機(jī)在電力工業(yè)中有著很廣泛的應(yīng)用：火力發(fā)電、 水力發(fā)電、水力發(fā)電、 原子能發(fā)電等，幾乎全部應(yīng)用三相同步發(fā)電機(jī)原子能發(fā)電等，幾乎全部應(yīng)用三相同步發(fā)電機(jī)同步電動(dòng)機(jī)雖然不像異步電動(dòng)機(jī)那樣應(yīng)用廣泛，但由于它的功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)，并且大多調(diào)節(jié)在容性狀態(tài)下運(yùn)行，同步電動(dòng)機(jī)雖然不像異步電動(dòng)機(jī)那樣應(yīng)用廣泛，但由于它的功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)，并且大多調(diào)節(jié)在容性狀態(tài)下運(yùn)行， 這樣可以補(bǔ)償采用異步電動(dòng)機(jī)所需的感性電流，從而提高電力網(wǎng)的功率因數(shù)。這樣可以補(bǔ)償采用異步電動(dòng)機(jī)所需的感性電流，從而提高電力網(wǎng)的功率因數(shù)。 同步電動(dòng)機(jī)常用在中等功率同步電動(dòng)機(jī)常用在中等功率(50kW)以上，不需調(diào)

32、速且轉(zhuǎn)速要求恒定以上，不需調(diào)速且轉(zhuǎn)速要求恒定(hngdng)的生產(chǎn)機(jī)械中，如大型的空壓機(jī)、水壓機(jī)等。的生產(chǎn)機(jī)械中，如大型的空壓機(jī)、水壓機(jī)等。 pfn1160第34頁/共42頁第三十五頁，共42頁。 同步電動(dòng)機(jī)按其結(jié)構(gòu)可分為旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極(cj)式兩種。旋轉(zhuǎn)磁極(cj)式電動(dòng)機(jī)由于特點(diǎn)突出，在生產(chǎn)實(shí)際中有著廣泛的應(yīng)用。 旋轉(zhuǎn)磁極(cj)式同步電動(dòng)機(jī)的定子與三相異步電動(dòng)機(jī)的定子相似，而其轉(zhuǎn)子為磁極(cj)，在磁極(cj)的鐵心上繞有激磁繞組， 該繞組通過電刷、滑環(huán)與直流電源相連。轉(zhuǎn)子有兩種結(jié)構(gòu)型式，a為凸極式 b隱極式 12SSNN4n1(a)SNn1431(b)1. 1. 同步電動(dòng)機(jī)的基本

33、同步電動(dòng)機(jī)的基本(jbn)(jbn)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)第35頁/共42頁第三十六頁，共42頁。 1.恒速性當(dāng)定子繞組中通入三相電流后，便產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場，其轉(zhuǎn)速(zhun s)為n1。旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對(duì)轉(zhuǎn)子的異性磁極產(chǎn)生較強(qiáng)的吸力，吸住轉(zhuǎn)子，使其按旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向并以同步轉(zhuǎn)速(zhun s)而旋轉(zhuǎn)。在規(guī)定的負(fù)載范圍內(nèi)，同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速(zhun s)為恒定值 。 2. 同步(tngb)電動(dòng)機(jī)的基本原理 2.功率因數(shù)可調(diào): 如在一定的負(fù)載下，調(diào)節(jié)直流激磁電流時(shí)， 可以引起定子電流的相位和大小(dxio)發(fā)生變化，所以，同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)可以用調(diào)節(jié)激磁電流大小(dxio)的方法來調(diào)節(jié)。有時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)不帶負(fù)載，

34、專門用來改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，這樣運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)稱為同步補(bǔ)償機(jī)。 第36頁/共42頁第三十七頁，共42頁。第九節(jié)第九節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)(dngj)(dngj)（1）調(diào)速性能好）調(diào)速性能好:調(diào)速范圍廣，易于平滑調(diào)速范圍廣，易于平滑(pnghu)調(diào)調(diào)節(jié)。節(jié)。（2）起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，易于快速起動(dòng)、停車。）起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，易于快速起動(dòng)、停車。（3）易于控制。）易于控制。直流電機(jī)：直流電機(jī)：（1）軋鋼機(jī)、電氣機(jī)車、中大型）軋鋼機(jī)、電氣機(jī)車、中大型(dxng)龍門刨床等調(diào)速龍門刨床等調(diào)速 范圍大的大型范圍大的大型(dxng)設(shè)備。設(shè)備。（2）用蓄電池做電源的地方，如汽車、拖拉機(jī)等。）用蓄電池做電源的地方，如汽車、拖拉機(jī)等。應(yīng)用：應(yīng)用：第37頁/共42頁第三十八頁，共42頁。轉(zhuǎn)子由電樞鐵心、電樞繞組和換向器等組成。電樞鐵心上沖有槽孔，槽內(nèi)放電樞繞組，電樞鐵心也是直流電動(dòng)機(jī)磁路的組成部分。電樞繞組的端裝有換向器，換向器由許多銅質(zhì)換向片組成一個(gè)