1.7三相交流電動(dòng)機(jī)基本知識(shí)課件

1、1.7 三相交流電動(dòng)機(jī)基本知識(shí)本講主要內(nèi)容：一、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 二、 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三、 三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù) 第1頁(yè)，共47頁(yè)。電動(dòng)機(jī)的分類(lèi)：電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)三相電動(dòng)機(jī)單相電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)他勵(lì)、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)串勵(lì)、復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)1.7 發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的電工設(shè)備總稱(chēng)為電機(jī)。機(jī)械能電能發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)第2頁(yè)，共47頁(yè)。交流電動(dòng)機(jī)感性認(rèn)識(shí)第3頁(yè)，共47頁(yè)。第4頁(yè)，共47頁(yè)。1.7三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造與工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)由靜止的定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。定子與轉(zhuǎn)子之間有一很小的氣隙。轉(zhuǎn)子風(fēng)扇定子鐵心轉(zhuǎn)軸接線(xiàn)盒外殼定子繞組第5頁(yè)，共47頁(yè)。三相

2、異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)定子軸承支撐端蓋軸承冷卻風(fēng)扇機(jī)殼軸承轉(zhuǎn)子第6頁(yè)，共47頁(yè)。轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)型式籠型繞組(也稱(chēng)為導(dǎo)條)是在轉(zhuǎn)子鐵心的槽里嵌放裸銅條或鋁條，然后用兩個(gè)金屬環(huán)(稱(chēng)為端環(huán))分別在裸金屬導(dǎo)條兩端把它們?nèi)拷油?短接)，即構(gòu)成了轉(zhuǎn)子繞組；小型籠型電動(dòng)機(jī)一般用鑄鋁轉(zhuǎn)子，這種轉(zhuǎn)子是用熔化的鋁液澆在轉(zhuǎn)子鐵心上，導(dǎo)條、瑞環(huán)一次澆鑄出來(lái)。如果去掉鐵心，整個(gè)繞組形似鼠籠，所以得名籠型繞組?；\型轉(zhuǎn)子線(xiàn)槽一般都是斜槽，目的是改善起動(dòng)與調(diào)速性能。第7頁(yè)，共47頁(yè)。鐵心：由內(nèi)周有槽的0.5mm厚硅鋼片疊成。磁路的一部分 A -X B -Y C- Z三相繞組機(jī)座：鑄鐵或鋼板焊接支撐鐵心和固定電機(jī)硅鋼片裝有三相繞組的

3、定子1、定子第8頁(yè)，共47頁(yè)。2、轉(zhuǎn)子籠型繞線(xiàn)式 轉(zhuǎn)子: 在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或電流,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組0.5mm的硅鋼片疊壓第9頁(yè)，共47頁(yè)?；\型轉(zhuǎn)子(1)籠型轉(zhuǎn)子 鐵芯槽內(nèi)放銅條，端 部用短路環(huán)形成一體。 或鑄鋁形成轉(zhuǎn)子繞組。第10頁(yè)，共47頁(yè)。繞線(xiàn)式轉(zhuǎn)子 繞線(xiàn)式轉(zhuǎn)子繞組是嵌于轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的三組相對(duì)稱(chēng)繞。小容量接成三角形，中大容量接成星形。繞組接線(xiàn)圖3.氣隙：異步電動(dòng)機(jī)的氣隙一般為0.22.5mm。第11頁(yè)，共47頁(yè)。三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理演示實(shí)驗(yàn)第12頁(yè)，共47頁(yè)。工作原理三相交流電源接通三相定子繞組定子繞組產(chǎn)生三相對(duì)稱(chēng)電流三相對(duì)稱(chēng)電流在電機(jī)內(nèi)部建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋

4、轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng) ( 切割 )轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子繞組(感應(yīng)電流)在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用在電磁力作用下，轉(zhuǎn)子逆時(shí)針?lè)较蜷_(kāi)始旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為n 。iAACBXZYiBiC三相異步電動(dòng)機(jī)原理簡(jiǎn)圖三相對(duì)稱(chēng)電流旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感應(yīng)電流第13頁(yè)，共47頁(yè)。（右手定則）（左手定則）B:磁感應(yīng)強(qiáng)度v:切割速度l :導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)磁極旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線(xiàn)切割磁力線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)閉合導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生電流通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受力第14頁(yè)，共47頁(yè)。 1. 線(xiàn)圈跟著磁鐵轉(zhuǎn) 兩者轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致異步 2. 線(xiàn)圈比磁場(chǎng)轉(zhuǎn)得慢結(jié)論第15頁(yè)，共47頁(yè)。三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理AXCZBYo1.7.2旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生第16頁(yè)，共47頁(yè)。由此可知，

5、異步電動(dòng)機(jī)是通過(guò)載流的轉(zhuǎn)子繞組在磁場(chǎng)中受力而使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的，而轉(zhuǎn)子繞組中的電流由電磁感應(yīng)產(chǎn)生，并非外部輸入，故異步電動(dòng)機(jī)又稱(chēng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。第17頁(yè)，共47頁(yè)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生定子對(duì)稱(chēng)三相繞組通入三相對(duì)稱(chēng)電流U1U2V1V2W1W2o第18頁(yè)，共47頁(yè)。o規(guī)定 i : “+” 首端流入，尾端流出。 i : “” 尾端流入，首端流出。 AYCBZX()電流出()電流入三相對(duì)稱(chēng)交流繞組通入三相對(duì)稱(chēng)交流電流時(shí)，將在電機(jī)氣隙空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；第19頁(yè)，共47頁(yè)。 tAXYCBZAXYCBZAXYCBZ 三相電流合成磁場(chǎng) 的分布情況合成磁場(chǎng)方向向下合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)60合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)90600o第20頁(yè)，共47頁(yè)。A

6、AXZBCYAAXZBCY分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是一旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng) 即：一個(gè)電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過(guò)360取決于三相電流的相序1、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向結(jié)論： 任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線(xiàn)，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)。任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線(xiàn)AXBYCZ第21頁(yè)，共47頁(yè)。磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向：改變定子三相電流的相序。oo 異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向一致。第22頁(yè)，共47頁(yè)。 若定子每相繞組由兩個(gè)線(xiàn)圈串聯(lián) ，繞組的始端之間互差60，將形成兩對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。CYABCXYZAXBZAXBYC2、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)P第23頁(yè)，共47頁(yè)。極對(duì)數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極

7、對(duì)數(shù)與三相繞組的排列有關(guān)CYABCXYZAXBZ0第24頁(yè)，共47頁(yè)。3、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速工頻： 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速取決于磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)p=1時(shí)0 toAXYCBZAXYCBZAXYCBZ第25頁(yè)，共47頁(yè)。p=2時(shí)0第26頁(yè)，共47頁(yè)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n1與極對(duì)數(shù) p 的關(guān)系極對(duì)數(shù)每個(gè)電流周期磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)的空間角度同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n1 與頻率f1和極對(duì)數(shù)p有關(guān)?？梢?jiàn):第27頁(yè)，共47頁(yè)。轉(zhuǎn)差率 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速之比稱(chēng)為轉(zhuǎn)差率。 由前面分析可知，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向一致，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 不可能達(dá)到與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相等，即異步電動(dòng)機(jī)如果:無(wú)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)和

8、轉(zhuǎn)子電流 轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，磁通不切 割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條無(wú)轉(zhuǎn)矩因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速間必須要有差別。第28頁(yè)，共47頁(yè)。異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中:轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得轉(zhuǎn)差率s 例1：一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速 n=975 r/min，電源頻率 f1=50 Hz。試求電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)和額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率。解：根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系可知：n1=1000 r/min , 即p=3額定轉(zhuǎn)差率為第29頁(yè)，共47頁(yè)。三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)1、 型號(hào) 磁極數(shù)( 極對(duì)數(shù) p = 2 )例如： Y 132 M4 用以表明電動(dòng)機(jī)的系列、幾何尺寸和極數(shù)。機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)機(jī)座中心高（mm）

9、三相異步電動(dòng)機(jī)第30頁(yè)，共47頁(yè)。2. 電壓例如：380/220V、Y/ 是指線(xiàn)電壓為 380V 時(shí) 采用 Y聯(lián)結(jié)；線(xiàn)電壓為 220V 時(shí)采用 聯(lián)結(jié)。電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組上應(yīng)加的線(xiàn)電壓值。3. 電流電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的線(xiàn)電流值。例如： Y / 6.73 / 11.64 A 表示星形聯(lián)結(jié)下電機(jī)的線(xiàn)電流為 6.73A；三角形聯(lián)結(jié)下線(xiàn)電流為 11.64A。兩種接法下相電流均為 6.73A。第31頁(yè)，共47頁(yè)。 4. 功率與效率 籠型電機(jī) =7293額定功率是指電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)械功率 P2，它不等于從電源吸取的電功率 P1。第32頁(yè)，共47頁(yè)。如： n N =1440 轉(zhuǎn)/分

10、 sN = 0.04第33頁(yè)，共47頁(yè)。定子繞組接線(xiàn)盒定子三相繞組的聯(lián)接方法。通常BZACXYXAZBYCABCZXYZXYBCAY 聯(lián)結(jié)CABZXY 聯(lián)結(jié)第34頁(yè)，共47頁(yè)。.三相異步機(jī)的起動(dòng)方法1. 直接起動(dòng) 20-30千瓦以下的異步電動(dòng)機(jī)一般采用直接起動(dòng)。2. 降壓起動(dòng) 在起動(dòng)時(shí)降低加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，以減小起動(dòng)電流，鼠籠式電動(dòng)機(jī)常用的降壓起動(dòng)方法有Y換接起動(dòng)和自耦降壓起動(dòng)。 方法簡(jiǎn)單，但起動(dòng)電流較大，影響電網(wǎng)上其他負(fù)載正常工作。第35頁(yè)，共47頁(yè)。（1）Y 起動(dòng) 正常運(yùn)行AZBYXC 起動(dòng)ABCXYZ設(shè)：電機(jī)每相阻抗為第36頁(yè)，共47頁(yè)。Y 起動(dòng)器接線(xiàn)簡(jiǎn)圖Y起動(dòng)L1L3L2FU

11、SU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1 起動(dòng)UPU1+Ul+U2V1V2W1W2第37頁(yè)，共47頁(yè)。Y 起動(dòng)器接線(xiàn)簡(jiǎn)圖 工作L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2 正常運(yùn)行Ul+U1V1V2W1W2第38頁(yè)，共47頁(yè)。（c）Y 起動(dòng)應(yīng)注意的問(wèn)題：（b）僅適用于正常接法為三角形接法的電動(dòng)機(jī)。 Y 起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流減小的同時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也減小了。所以降壓起動(dòng)適合于空載或輕載起動(dòng)的場(chǎng)合（a）可采用星三角起動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。第39頁(yè)，共47頁(yè)。1.7.2直流電機(jī) 直流電機(jī)是直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的總稱(chēng)。直流發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能；直流電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。1構(gòu)造 直流電動(dòng)機(jī)主要由磁極、電樞和換向器組成，如圖1-38所示。第40頁(yè)，共47頁(yè)。圖1-38 直流電動(dòng)機(jī)的組成示意圖第41頁(yè)，共47頁(yè)。（1）磁極 直流電動(dòng)機(jī)的磁極如圖1-39所示， 圖1-39 直流電動(dòng)機(jī)的磁極及磁路第42頁(yè)，共47頁(yè)。（2）電樞 直流電動(dòng)機(jī)的電樞是旋轉(zhuǎn)的，是電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的部分。電樞和電樞鐵芯片示意圖如圖1-40所示。第43頁(yè)，共47頁(yè)。