第4章 電動機(jī)

1、第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路第第 4 章電動機(jī)章電動機(jī)第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路第第 4 章電動機(jī)章電動機(jī)4.1三相異步電動機(jī)的構(gòu)造三相異步電動機(jī)的構(gòu)造4.2三相異步電動機(jī)的工作原理三相異步電動機(jī)的工作原理4.3三相異步電動機(jī)的電路分析三相異步電動機(jī)的電路分析4.4三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性4.5三相異步電動機(jī)的起動三相異步電動機(jī)的起動4.6三相異步電動機(jī)的調(diào)速三相異步電動機(jī)的調(diào)速*4.7三相異步電動機(jī)的制動三相異步電動機(jī)的制動4.8三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)4.9單相異步電動機(jī)單相異步電動機(jī)*4.10直流電動機(jī)

2、直流電動機(jī)*4.11控制電機(jī)控制電機(jī)第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路4.1三相異步電動機(jī)的構(gòu)造三相異步電動機(jī)的構(gòu)造異步電動機(jī)的應(yīng)用非常廣泛：異步電動機(jī)的應(yīng)用非常廣泛：在工業(yè)方面：中、小型軋鋼設(shè)備，機(jī)床、輕工機(jī)械、起在工業(yè)方面：中、小型軋鋼設(shè)備，機(jī)床、輕工機(jī)械、起重機(jī)械，礦山機(jī)械等。重機(jī)械，礦山機(jī)械等。在農(nóng)業(yè)方面：脫粒機(jī)、粉碎機(jī)、排灌機(jī)械及加工機(jī)械。在農(nóng)業(yè)方面：脫粒機(jī)、粉碎機(jī)、排灌機(jī)械及加工機(jī)械。在家用電器方面：電風(fēng)扇、空調(diào)機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱等。在家用電器方面：電風(fēng)扇、空調(diào)機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱等。電動機(jī)的作用是將交流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，電動機(jī)分電動機(jī)的作用是將交流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，電動機(jī)分交

3、流電動機(jī)和直流電動機(jī)兩大類，而交流電動機(jī)又分為異交流電動機(jī)和直流電動機(jī)兩大類，而交流電動機(jī)又分為異步電動機(jī)和同步電動機(jī)。步電動機(jī)和同步電動機(jī)。1異步電動機(jī)按電動機(jī)定子相數(shù)分：異步電動機(jī)按電動機(jī)定子相數(shù)分：三相異步電動機(jī)、單相異步電動機(jī)。三相異步電動機(jī)、單相異步電動機(jī)。2按電動機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：按電動機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：籠型異步電動機(jī)、籠型異步電動機(jī)、繞線型異步電動機(jī)繞線型異步電動機(jī)。第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路電動機(jī)的外形電動機(jī)的外形4.1三相異步電動機(jī)的構(gòu)造三相異步電動機(jī)的構(gòu)造第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路三三相相異異步步電電動動機(jī)機(jī)的的基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)示示意意圖圖 三相異步

4、電動機(jī)主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分三相異步電動機(jī)主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。組成。此外，還有端蓋、機(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路端蓋端蓋機(jī)座機(jī)座三三相相異異步步電電動動機(jī)機(jī)的的基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)示示意意圖圖三相異步電動機(jī)主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩三相異步電動機(jī)主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機(jī)座、軸承、風(fēng)大部分組成。此外，還有端蓋、機(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。扇等部件。第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路三三相相異異步步電電動動機(jī)機(jī)的的基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)示示意意圖圖定子定子三相異步電動機(jī)主要部件是

5、由定子和轉(zhuǎn)子兩三相異步電動機(jī)主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機(jī)座、軸承、風(fēng)大部分組成。此外，還有端蓋、機(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。扇等部件。第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路三三相相異異步步電電動動機(jī)機(jī)的的基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)示示意意圖圖定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子軸承軸承端蓋端蓋機(jī)座機(jī)座三相異步電動機(jī)主要部件是由定子和三相異步電動機(jī)主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機(jī)轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。座、軸承、風(fēng)扇等部件。第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路1定子定子三相異步電動機(jī)的定子是由機(jī)座、定子鐵心和定子三相異步電動機(jī)的定子是由機(jī)座、

6、定子鐵心和定子繞組組成。繞組組成。 定子繞組定子繞組機(jī)座機(jī)座鐵心鐵心第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路定子鐵心是由沖有槽孔的硅鋼片疊壓而成。定子鐵心是由沖有槽孔的硅鋼片疊壓而成。定子硅鋼片定子硅鋼片第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路2轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子繞繞線線型型轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子鐵鐵心心與與繞繞組組根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)的不同又分為籠型轉(zhuǎn)子和繞線型轉(zhuǎn)根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)的不同又分為籠型轉(zhuǎn)子和繞線型轉(zhuǎn)子。子。繞線型轉(zhuǎn)子的電動機(jī)稱繞線型電動機(jī)。繞線型轉(zhuǎn)子的電動機(jī)稱繞線型電動機(jī)。 外接電阻外接電阻電刷電刷滑環(huán)滑環(huán)轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路轉(zhuǎn)子鐵心是由相互絕緣的硅鋼片疊壓

7、而成。轉(zhuǎn)子鐵心是由相互絕緣的硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子硅硅鋼鋼片片2轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路2轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子籠籠型型轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子籠型轉(zhuǎn)子的電動機(jī)稱籠型電動機(jī)?；\型轉(zhuǎn)子的電動機(jī)稱籠型電動機(jī)?；\型轉(zhuǎn)子是由嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的導(dǎo)電條組成，籠型轉(zhuǎn)子是由嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的導(dǎo)電條組成，在轉(zhuǎn)子鐵心的兩端各用一個導(dǎo)電端環(huán)把所有的導(dǎo)電條連在轉(zhuǎn)子鐵心的兩端各用一個導(dǎo)電端環(huán)把所有的導(dǎo)電條連接起來。接起來。第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路在定子槽孔中放置三相彼此獨立的繞組。在定子槽孔中放置三相彼此獨立的繞組。U1U2V1V2W1W2U1V1W1W2U2V2U1U2V1V2W1W2U1U2V1V2

8、W1W2U1V1W1W2U2V2定子繞組定子繞組星形聯(lián)結(jié)星形聯(lián)結(jié)定子繞組定子繞組三角形聯(lián)結(jié)三角形聯(lián)結(jié)端子端子第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路在定子槽孔中放置三相彼此獨立的繞組。在定子槽孔中放置三相彼此獨立的繞組。定子繞組定子繞組U1U2V1V2W1W2iU1iV1iW1uU1uV1uW1i1i2i3U1V1W1U2V2W2U1W2V1U2W1V2+設(shè)：設(shè)：電流的流入端用電流的流入端用 + 表示表示 電流的流出端用電流的流出端用 表示表示第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組定子繞組定子繞組U1W2V1U2W1V2+設(shè)：設(shè)：電流的流入

9、端用電流的流入端用 + 表示表示 電流的流出端用電流的流出端用 表示表示第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路4.2三相異步電動機(jī)的工作原理三相異步電動機(jī)的工作原理i1i2i3U1V1W1U2V2W2i1 = Imsin ti2 = Imsin( t 120 )i3 = Imsin( t + 120 )i1i2i3對稱三相電流對稱三相電流流入流入對稱三相繞組。對稱三相繞組。 tiO4.2.1旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路4.2.1旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場1旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生 tiOi1 t = 0 U1W2V1U2W1V2i1 = 0i2 為為負(fù)負(fù)值值i3 為為正

10、正值值NS0 i2i3設(shè)：設(shè)：電流的流入端用電流的流入端用 + 表示表示 電流的流出端用電流的流出端用 表示表示第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路 t t = 60 iU1W2V1U2W1V2NS60 i3 = 0i2 為為負(fù)負(fù)值值i1 為為正正值值i1i2i3O4.2.1旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場1旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路 t = 90 U1W2V1U2W1V2NS90 i1 為為正正值值i2 為為負(fù)負(fù)值值i3 為為負(fù)負(fù)值值 tii1i2i3O4.2.1旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場1旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路 t = 18

11、0 U1W2V1U2W1V2i1 = 0i2 為為正正值值i3 為為負(fù)負(fù)值值180 NS tii1i2i3O4.2.1旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場1旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路 t = 0 U1W2V1U2W1V2NS0 N t = 180 U1W2V1U2W1V2S180 t = 90 U1W2V1U2W1V2NS90 t = 60 U1W2V1U2W1V2NS60 1旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路空間相差空間相差 120 角的三相繞組，通入對稱三相電流角的三相繞組，通入對稱三相電流時，產(chǎn)生的是一對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場時，產(chǎn)生的是一

12、對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，當(dāng)電流經(jīng)過一個當(dāng)電流經(jīng)過一個周期變化時，磁場也沿著順時針方向旋轉(zhuǎn)了一周周期變化時，磁場也沿著順時針方向旋轉(zhuǎn)了一周( (在空在空間旋轉(zhuǎn)的角度為間旋轉(zhuǎn)的角度為 360 ) )。綜上分析可以得出：綜上分析可以得出：第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路 tiiU1iV1iW10U1V1W1U2V2W2i1i390 60 0 U1W2V1U2W1V2NS0 U1W2V1U2W1V2NS60 U1W2V1U2W1V2NS90 i22改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路綜上分析可以得出：綜上分析可以得出：改變流入三相繞組的電流相序改變流入三相繞組

13、的電流相序，就能改變旋轉(zhuǎn)磁就能改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向場的轉(zhuǎn)向；改變了旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向改變了旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向，也就改變了三相也就改變了三相異步電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。異步電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路3旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù) p 旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù) p 與三相定子繞組的連接方式有關(guān)。與三相定子繞組的連接方式有關(guān)。4旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 n0pfn1060 電源的頻率電源的頻率 磁極對數(shù)磁極對數(shù)n0 的單位：轉(zhuǎn)的單位：轉(zhuǎn)/分分若若 f1 = 50 Hz ，p = 1n0 = 3000 r/min p = 2n0 = 1500 r/min p =

14、 3n0 = 1000 r/min 第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路4.2.2電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理SN n0ne( i )ff轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子導(dǎo)體導(dǎo)體旋轉(zhuǎn)磁極形成旋轉(zhuǎn)磁旋轉(zhuǎn)磁極形成旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速也稱場，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速也稱為同步轉(zhuǎn)速?；\型轉(zhuǎn)子在為同步轉(zhuǎn)速?；\型轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下也轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)磁場的作用下也轉(zhuǎn)動起來，其轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場起來，其轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同。的轉(zhuǎn)向相同。第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路4.2.3轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率 s轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率00nnns 0 s Tst ，不能起動。，不能起動。負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩 T2 510.2 Nm，所所以能起動。以能起動。在在

15、 U = 0.9UN 時，時，T st = 0.92 551.8 Nm = 447 Nm 510.2Nm，所以不能起動。所以不能起動。第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路( (2) )Ist = 7IN 84.2 A = 589.4 AstYst11589.4 A =196.5 A33IIstYst11551.8 N m = 183.9 N m33TT在在 80% 額定轉(zhuǎn)矩時額定轉(zhuǎn)矩時stYN183.9183.9180%290.4 80%232.3TT，不不能能起起動動；在在 50% 額定轉(zhuǎn)矩時額定轉(zhuǎn)矩時stYN183.9183.9150%290.4 50%145.2TT，可可以以起起動動

16、。第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路4.6三相異步電動機(jī)的調(diào)速三相異步電動機(jī)的調(diào)速調(diào)速方法調(diào)速方法pfsnsn1060)1()1( 變頻調(diào)速變頻調(diào)速( (籠型電動機(jī)籠型電動機(jī)) )變極調(diào)速變極調(diào)速( (籠型電動機(jī)籠型電動機(jī)) )變轉(zhuǎn)差率調(diào)速變轉(zhuǎn)差率調(diào)速( (繞線型電動機(jī)繞線型電動機(jī)) )第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路4.6.1變頻調(diào)速變頻調(diào)速變頻調(diào)速裝置變頻調(diào)速裝置兩種變頻調(diào)速方式：兩種變頻調(diào)速方式：( (1) )f1 f1N ，即高于額定轉(zhuǎn)速調(diào)速，即高于額定轉(zhuǎn)速調(diào)速應(yīng)保持應(yīng)保持 U1 U1N，由由 U1 = 4.44 f1N1 知，在減小知，在減小 f1 同時同時 減小，又減

17、小，又電磁轉(zhuǎn)電磁轉(zhuǎn)矩矩 T = KT I2 cos 2，T 也減小。轉(zhuǎn)速增大，轉(zhuǎn)矩減小，將也減小。轉(zhuǎn)速增大，轉(zhuǎn)矩減小，將使功率近于不變，這是恒功率調(diào)速。使功率近于不變，這是恒功率調(diào)速。第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路4.6.2變極調(diào)速變極調(diào)速改變極對數(shù)改變極對數(shù) p 調(diào)速調(diào)速有級調(diào)速有級調(diào)速U11U21U12U22U11U12U21U22U2U1p = 2線圈串聯(lián)線圈串聯(lián)第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路改變極對數(shù)改變極對數(shù) p 調(diào)速調(diào)速有級調(diào)速有級調(diào)速4.6.2變極調(diào)速變極調(diào)速U11U1U2U12U21U22U11U21U12U22p = 1線圈反并聯(lián)線圈反并聯(lián)第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路4.6.3變轉(zhuǎn)差率調(diào)速變轉(zhuǎn)差率調(diào)速在繞線型電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組中串入電阻在繞線型電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組中串入電阻 R , 可改變轉(zhuǎn)可改變轉(zhuǎn)差率差率 s 和轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速 n。sTO1TstTmsmR2R2smR2 R2TN1小范圍無級調(diào)速小范圍無級調(diào)速特點特點2R2 大大 特性變軟特性變軟第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路4.8三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)第第2 2章章 正弦交流電路正弦交流電路4.8