華南理工大學《電工電子技術(shù)基本教程》本科教學課件第4章-電機與電器

1、suct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:第四章電機與電器4.1磁路與變壓器4.1.1磁路的基本知識當電流通過線圈時，產(chǎn)生的磁通絕大部分通過鐵心閉合，稱 為主磁通，用#示小部分磁通沿鐵心以外空間閉合，稱為漏磁通，用表示。漏磁通很小，在工程中常略去不計。主磁通通過的閉合路徑稱為磁路。用以產(chǎn)生磁場的電流稱為勵磁電流。電磁鐵變壓器直流電機磁路中有很短的空氣隙 各段截面積基本相等，為均勻磁路 磁路中也有空氣

2、隙suct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟(每年更新):華南理工考研資料聯(lián)盟(每年更新):suct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟(每年更新):華南理工考研資料聯(lián)盟(每年更新):磁路的基本物理量磁感應(yīng)強度表示磁場內(nèi)某點磁場強弱及方向的物 理量。單位是特斯拉(T)，簡稱特。 磁通少：在均勻磁場中，磁通少等于磁感應(yīng)強度S 與垂直于磁場方向的面積S的乘積，即少=BS 或 B = S御單位是韋伯(Wb),簡稱韋。1 T=1 Wb / m2(韋 / 米2)磁導(dǎo)率A :磁導(dǎo)率A是表示物質(zhì)導(dǎo)磁性能的物理量。 單位是亨/米(H/m)o戸相對磁導(dǎo)率

3、Ar =戸0/。是真空的磁導(dǎo)率，/o=4tuxI0 7H/m ,是常數(shù)。非鐵磁物質(zhì)&近似為1鐵磁物質(zhì)&遠大于1，不是常數(shù)。磁場強度W: H=單位是安/米(A/m)Asuct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟(每年更新):華南理工考研資料聯(lián)盟(每年更新):suct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!全電流定律在磁場中沿任何閉合回線，磁場強度的矢量的線積分等于穿過該閉合回線所包圍面積電流的代數(shù)和，即 r?iHdl = Yl計算電流代數(shù)和時，與繞行方向符合右螺旋定則的 電流取正號，反之取負號。在

4、無分支的均勻磁路中，全電流定律可寫為HI 二 = HI 二 = NI = FmN為線圈匝數(shù)Fm稱為磁動勢，單位是安(A)。華南理工考研資料聯(lián)盟(每年更新): HYPERLINK 磁路的歐姆定律mRm:磁位差 um:um =Rm(P磁阻/不是一個常數(shù)，隨勵磁電流J的改變而改變， 因而通常不能用磁路的歐姆定律直接計算。電路與磁U露Ilf電路磁路電路磁路磁通磁通 磁動勢Fm 磁阻 Rm=ll(iS) 磁導(dǎo)率/磁位差Um=RmI磁路歐姆定律 Fm=Rm電流I電動勢F電阻 R=ll(yS)電導(dǎo)率Y電位差(電壓)U=RI電路歐姆定律=/?/鐵磁材料的磁性能高導(dǎo)磁性鐵磁材料的磁導(dǎo)率很高，外可達102104，

5、是制造 電磁鐵、變壓器、電機等的主要材料。磁飽和性BbAnAnsuct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:3.磁滯性BB鐵磁材料的種類和用途軟磁材料：磁導(dǎo)率高，磁滯 特性不明顯，矯頑力和剩磁都 小，磁滯回線較窄，磁滯損耗硬磁材料剩磁和矯頑力均 較大，磁滯性明顯，磁滯回 線較寬，矩磁材料只要受較小的外磁 場作用就能磁化到飽和，當外 磁場去掉，磁性仍保持，磁滯 回線幾乎成矩形。華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更

6、新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:suct-kyzl預(yù)祝你考研成功！ 例一環(huán)形螺線管，匝數(shù)N =1000匝，電流/=4A,螺 線管外徑DO.Sm,內(nèi)徑D2=0.22m,試分別計算媒 質(zhì)為紙心、鑄鋼心時的磁場強度和磁通。解磁路平均長度o.816m2D-DN.IS = 7CX（1）2 = 1.26 X 10_3 m2H= = 4902A / m2I當媒質(zhì)為紙心時 B = 6.16x10 一 3T0 = BS = 7.76xlO_6Wb當媒質(zhì)為鑄鋼心時 由表得H=4902A/m時S=1.55T0 = BS = 1.95xlO_

7、3Wbsuct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:+4.1.2鐵，0線圈直流鐵心線圈特點：1.線圈的勵磁電流/只與外加電壓1/及線圈 電阻/?有關(guān)，l=UIR,與磁路特性無關(guān)。2.勵磁電流在磁路產(chǎn)生的是恒定磁通，不會在線圈中 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。磁路的磁通不僅與線電流/、線圈匝數(shù)W有關(guān)，還與磁路磁阻有關(guān)。直流鐵心線圈的功率損耗AP=/2R,由電流及電 阻大小確定，與磁路無關(guān)。交流鐵心線圈1.電壓、電流和磁

8、通一戶二dt交流鐵心線圈1.電壓、電流和磁通一戶二dte = -Ndt漏磁感應(yīng)電動勢：4 =設(shè)R為線圈的電阻，則d/u = Ri c Ri + Z/g （一 Ur + i/g + udt寫成相量形式為U = RI + (一Es) + (-E) = RI + X3i + (E)+t/s +U,0 = 0m sin cot,貝ljd0e = -TV= -coN0m cos cot - 2?ifN0m sin（/ - 90）At=Em sin（冰-90）coN言“+4戰(zhàn)UE = 4.442.功率損耗銅損（PCu）:線圈導(dǎo)線電阻所致，PClrI2R。r磁滯損耗A/:由鐵磁物質(zhì)的磁滯性引I起，其大小與磁

9、滯回線包鐵損（P鐵損（P介）、渦流損耗APe:由鐵芯中的渦流廣生。 減少渦流損耗的方法：1、增大鐵心材料的電阻率，在鋼中滲硅既保持 良好的導(dǎo)磁性，又使電阻率大大提高。2、以鋼片疊成鐵心代替整塊鐵心，片間彼此絕緣。3.鐵心線圈的等效電路I R jXs例有一鐵心線接到交流220V工頻電壓源，測得電流J=2A，功率P=50W，（1）不計線圈電阻及漏磁通，試求鐵心線圈等效電路的7?0W0; （2）若線圈電阻試計算該線的銅損耗及鐵損耗。試計算該線的銅損耗及鐵損耗。解(1)等效阻抗UPZ = A0 + iZn = Zarccos一 = 12.5 + 109.30 00 IUI7?0 -12.5Q,-109

10、.3Q(2)銅損耗和鐵損耗A/u =/2A = 4WAe 二尸一=46W4.同極性端當電流從兩接線端流進（或流出），在鐵心中產(chǎn)生 的磁通方向一致時，這兩個接線端稱為同極性端或 同名端。正確串聯(lián)正確并聯(lián)同極性端的測定開關(guān)S瞬間接通，若此 時毫安表正向偏轉(zhuǎn)，則 線圈A的1端與線圈B的 3端是同極性端。4若毫安表反偏，則1和4端為同極性端。44.1.3單相變壓器變壓器的基本結(jié)構(gòu)心式殼式變壓器主要由鐵心和繞組構(gòu)成變壓器的工作原理一次繞組二次繞組2 + S2 =+ 2變壓器空載運行（電壓變換原理） 二次繞組開路t/20二五2二4舅我變壓器的電壓變換關(guān)系為U2 E2=KK稱為變壓器的電壓比變壓器的負載運行

11、（電流變換原理）變壓器一次繞組接通電源，二次繞組接負載Z。+42 =hNl A寸 h 二人 +戶2忽略一、二次繞組電阻及漏磁通，1在變壓器接近 滿載時：、二次繞組電流有效值之比為阻抗變換原理 例設(shè)交流信號源電壓U=80V,內(nèi)阻Ro=8OOQ,負載 l=8Q, (1)將負載直接接至信號源，負載獲得多大 功率？(2)經(jīng)變壓器進行阻抗匹配，求負載獲得最大 功率是多少？變壓器的變比K是多少？ 解(1)負載直接接信號源時P=J2Rl=(-)2J?l = 0.0784W 氏+坆(2)輸出最大功率時，折算到一次繞組應(yīng)為800QP-2WP-2Wmax 4 7?o變壓器變比變壓器的損耗和效率A/AU+Ae銅損A

12、/AU+Ae變壓器的損耗1L鐵損（尸F(xiàn)e）銅損耗。是一次、二次繞組電阻穴2上所消耗 的功率，即Au = 1 + 版鐵損耗是主磁通在鐵心中交變時所產(chǎn)生的磁滯損 耗和渦流損耗，與負載電流大小無關(guān)，與鐵心材 料、電源電壓、頻率侑關(guān)。變壓器的額定值電力變壓器產(chǎn)品型號:SL電力變壓器產(chǎn)品型號:SL7-1000/10 標準代號:GB6451.186 額定容量:1000kVA產(chǎn)品代號:1GB、710、3408.1 額定頻率:50Hz、三相額定電壓:10000 土 5%/400V 聯(lián)結(jié)組標號:Y，ynO冷卻方式：油浸自冷使用條件：戶外阻抗電壓：4.5%開關(guān)位置高壓低壓VAVAI1050057.54001443

13、1110000III9500油重：715kg 總重：3440kg 生產(chǎn)廠：廣州高壓電器廠 出廠日期：1999年9月產(chǎn)品型號SL7-1000/10S表示三相（D表示單相）L表示鋁線（銅線無文字表示） 7表示設(shè)計序號1000表示容量為1000kVA10表示高壓側(cè)線電壓為10kV額定電壓指高壓繞組接于電網(wǎng)的額定線電壓額定電流指允許繞組長時間連續(xù)工作的線電流額定容量在額定工作條件下，變壓器輸出能力的保證值，即變壓器的視在功率，單位為千伏安(kVA)o聯(lián)結(jié)組標號聯(lián)結(jié)組標號表明變壓器高壓、低壓繞組的聯(lián)結(jié)方式阻抗電壓指變壓器二次繞組短路，一、二次繞組達到額定電流時，加到一次繞組的電壓值。例有一臺三相配電變壓

14、器，聯(lián)接組標號為丫，ynO, 額定電壓為10000V/400V,現(xiàn)向380V、功率P=240kW、cos產(chǎn)0.8的負載供電，求變壓器一、： 次繞組電流，并選擇變壓器的容量。p，=455.8A K =_,n/V32N/7325_,n/V32N/73251L 一 71P _ 7 2Pxx18232Ap 240S，= L = kVA = 300kVA -coscp 0.8查產(chǎn)品目錄，應(yīng)選標稱值5N=315kVAo4.1.4特殊變壓器自耦變壓器mK自耦變壓器mKsuct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟(每年更新):華南理工考研資料聯(lián)盟(每年更新):suct-kyzlsu

15、ct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟(每年更新):華南理工考研資料聯(lián)盟(每年更新):自耦變壓器的優(yōu)缺點結(jié)構(gòu)簡單，使用材料省、體積小、重量輕， 效率高。短路阻抗小，短路電流大，必要時要采取 限制短路電流措施。自耦變壓器不能作為安全變壓器。電流互感器一次繞組線徑較粗， 匝數(shù)很少，有時只有 一匝，串聯(lián)在被測電 路中；二次繞組線徑 較細，匝數(shù)很多，與 電流表等儀表相聯(lián)接使用應(yīng)注意：電流互感器工作時二次側(cè)不得開路。電流互感器的二次側(cè)一端必須接地。電壓互感器電壓互感器一次繞組匝 數(shù)很多，并聯(lián)于供電系 統(tǒng)的一次電路，二次繞 組匝數(shù)較少，與電壓表 等儀表并聯(lián)。使用應(yīng)注意：(1)電壓互感器工作時二

16、次側(cè)不得短路。(2)電壓互感器的二次側(cè)的一端必須接地。suct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:4.2交流電動機電機是一種利用電磁原理進行機械能與電能互 換的裝置。發(fā)電機：把機械能轉(zhuǎn)換成電能的電機電動機：把電能轉(zhuǎn)換成機械能的電機f直流電動機電動機jr同步電動機L交流電動機JI異步電動機4.2.1三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的結(jié)構(gòu)風扇10轉(zhuǎn)軸8端主皿了轉(zhuǎn)子6軸承4機座接線盒端蓋1軸承蓋

17、華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:suct-kyzl預(yù)祝你考研成功！三相異步電動機定子結(jié)構(gòu)定子主要由機座、定子鐵心和定子繞組構(gòu)成。三相異步電動機具有三相對稱的定子繞組定子鐵心沖片suct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:三相異步電動機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子鐵心沖片籠型轉(zhuǎn)子a繞線轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場w2當三相定子繞組接

18、到三相對稱電源時，繞組 中便產(chǎn)生了三相對稱電流（V /B、iCo當wt=O時，ZA 二 0，ZB 0當v/t=60 時，zA0，zB 0, iB = 0, ic 0,zc 0suct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:結(jié)論：三相正弦交流電流通過電機的三相對稱繞組， 在電機中所建立的合成磁場是一個旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向和三相電流的相序一致；任意對 調(diào)接到電動機三相定子繞組的三相電源引線中的兩根，

19、就可使旋轉(zhuǎn)磁場反向旋轉(zhuǎn)O旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速:同步轉(zhuǎn)速行0極對數(shù) （人=50Hz）戶=13000（轉(zhuǎn)/分）1500（轉(zhuǎn)/分）p = 31000（轉(zhuǎn)/分）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與旋轉(zhuǎn)磁場的方向一致三相異步電動機的工作原理旋轉(zhuǎn)磁場順時針方向旋轉(zhuǎn)，相當于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體逆時針方向切割磁通，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。因為轉(zhuǎn)子繞組是接成回路的， 所以產(chǎn)生感應(yīng)電流。載 流導(dǎo)體在磁場中會受到 電磁力F的作用，電動 機的轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動起來。電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n必定低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速nQ o轉(zhuǎn)差：旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速nQ與異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 速n之差稱為轉(zhuǎn)差，用An表示，即An = n0 n轉(zhuǎn)差率:轉(zhuǎn)差與同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率，用

20、S表示， 即AnAn0例有一臺三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速nN =1440 r/min。試求電動機的極數(shù)和額定負載時的轉(zhuǎn)差率 sN o電源頻率 =50 Hz o解由于異步電動機的轉(zhuǎn)差率通常在很小的數(shù)值范 圍內(nèi)；所以電動機的n與nQ非常接近。1500-1440 O415004.2.2三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩和機械特性三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩T = K戶I2 cos%T-一電磁轉(zhuǎn)矩，單位為N-m；Kt常數(shù)，決定于電動機的結(jié)構(gòu)。異步電動機的電磁關(guān)系與變壓器類似。定子繞組相 當于變壓器的一次繞組，轉(zhuǎn)子繞組相當于變壓器的 二次繞組。4.44A：1/；2V10轉(zhuǎn)子頻率= sfi:p(n0-n)二 nQ-n

21、乂 轉(zhuǎn)子頻率= sfi72 - 60- _60E2 = 4.44/2_2足2 = 4A4sfN2K2在n=0，即s=1時，轉(zhuǎn)子電動勢為E20 = 4.44乂_22五2二5五20轉(zhuǎn)子繞組的漏抗為 = 27cf2Z2 = 2tZ2 在A7=0，即S=1時，轉(zhuǎn)子漏抗為120=2/2設(shè)轉(zhuǎn)子每相電阻為/?2,E22+右20_辦f+風。）2h，COS爐20 1C0S7?h，COS爐20 1C0S7?=,把+右0 二 OC Ux4A4KM 4A4KM常數(shù)可見：轉(zhuǎn)矩r與定子每相電壓2成比例，所以 當電源電壓變動時，對轉(zhuǎn)矩的影響很大。轉(zhuǎn)矩r 還受轉(zhuǎn)子電阻/?2的影響。最大轉(zhuǎn)矩rm對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率Sm稱為臨界轉(zhuǎn)差率異

22、步電動機的轉(zhuǎn)矩特性曲線20TUQS起動轉(zhuǎn)矩Tst:電動機剛起動（n=0、s=1）時的轉(zhuǎn)矩電動機的轉(zhuǎn)r二= 9.55 電動機的轉(zhuǎn)r二6QP2電動機軸上輸出的機械功率，單位為W;n轉(zhuǎn)速，單位為r/min；T轉(zhuǎn)矩，單位是N，m。電動機的功率尸2以千瓦（kW）為單位，貝ijT = 9550 n例如，某電動機（型號為Y132M-4）的額定功 率為7.5 kW,額定轉(zhuǎn)速為1440r/min，則其額 定轉(zhuǎn)矩為7； = 9550 = 9550 x-N. m = 49.7N. m i1440異步電動機電源電壓變化對轉(zhuǎn)矩特性的影響O異步電動機轉(zhuǎn)子電路電阻對轉(zhuǎn)矩曲線的影響為 岑 越三相異步電動機的機械特性表示電動機

23、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線，稱為電動 機的機械特性曲線。通常異步電動機都工作 在ab段。在這一段，電 動機可根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩的 變化，自動調(diào)節(jié)電磁轉(zhuǎn) 矩，從而在新的轉(zhuǎn)速下 穩(wěn)定運行。即具有自適 應(yīng)調(diào)節(jié)能力。最大轉(zhuǎn)矩rm與額定轉(zhuǎn)矩rN的比值稱為電動機 的轉(zhuǎn)矩過載系數(shù)或過載能力，用x來表示，即一般三相異步電動機的X在1.82.2之間， 特殊用途電動機的X可達3或更大。4.2.3三相異步電動機的使用三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)號壓速型電轉(zhuǎn)Y132M-4380 V1440 r/min 號壓速型電轉(zhuǎn)Y132M-4380 V1440 r/min 年三相異功 率電 流絕緣等級編號步電動機7.5 kW15.4 A頻 率 5

24、0 Hz接 法工作方式連續(xù)X X電機廠此外，丫 132M-4型電動機的主要技術(shù)數(shù) 據(jù)還有：功率因數(shù)0.85，效率87%。1型號Y三相異步電動機1132Y三相異步電動機1132機座中心高（mm）M 41磁極數(shù)機座長度代號（S（S短機座；M中機座；L長機座）產(chǎn)品名稱代號漢字意義異步電動機Y異繞線轉(zhuǎn)子異步電動機YR異繞防爆型異步電動機YB異爆高起動轉(zhuǎn)矩異步電動機YQ異起2.電壓銘牌上所標的電壓值是指電動機在額定運行時定子 繞組上應(yīng)加的線電壓值（有效值），用表示。一般規(guī)定電動機的電壓不應(yīng)高于或低于額定 值的5%。3接法接法是指定子繞組的接法有星形（丫）和三角形（D）兩種丫系列規(guī)定，三相異步電動機額定電

25、壓（/為380V、3kW及以下者，作星形聯(lián)結(jié)；4kW及以 上者，聯(lián)結(jié)成三角形。suct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!):):suct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!):):接三相電源定子繞組的星形聯(lián)結(jié)接三相電源定子繞組的三角形聯(lián)結(jié)suct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:電流銘牌上所標的電流值是指電動機在額定運行時定子 繞組的線電流值（有效值），用J1N表示。若電動機三相定

26、子繞組有兩種接法，就有兩個相 對應(yīng)的額定電流值。功率因數(shù)額定功率因數(shù)是電動機在額定狀態(tài)運行時的功率因數(shù)，用COS外|表示。額定功率因數(shù)一般約在0.70.9,而在空載和輕載 時很低，空載時只有0.20.3。功率與效率銘牌上所標的功率值是指電動機在額定運行時輸 出的機械功率值。電動機從電源吸取的有功功率是輸入功率，減去自身的銅耗、鐵耗、機械損耗等損耗，輸出給機械負載的功率就是輸出功率。效率是輸出功率與輸入功率之比，即”=與額定效率是電動機在額定運行時的效率，用 來表示。轉(zhuǎn)速銘牌上所標的轉(zhuǎn)速值是電動機在額定運行時的轉(zhuǎn)速。7 =9550LPN額定輸出功率，單位為kW;nN額定轉(zhuǎn)速，單位為r/min；T

27、n額定轉(zhuǎn)矩，單位為N，m。絕緣等級絕緣等級AEBFH極限溫度 （C）105120130155180工作方式銘牌上標的工作方式，有時又稱為工作制。 工作方式分為8類，分別用字母S,S8表示。如81是“連續(xù)”工作方式；82是“短時”工作方 式，分10、30、60、90分鐘（min）四種；S3是 “斷續(xù)周期性”工作方式；.等等。三相異步電動機的起動異步電動機的起動電流Jst很大。因為在起動瞬間，W = O,旋轉(zhuǎn)磁場與靜止的轉(zhuǎn)子之間相對速度很大，磁通切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的速度 很快，轉(zhuǎn)子電路中的電動勢和電流都很大。一般電動機的定子起動電流（指線電流）往往為額定電流的57倍。（1）直接起動二、三十千瓦以下的異步

28、電動機一般都是采用 直接起動的。（2）減壓起動星形一三角形（丫一）換接起動適用于正常運行時定子繞組為三角形聯(lián)結(jié)的籠型電動機。3I自耦減壓起動自耦減壓起動適用于容量較大或正常運行時聯(lián)成星形不能采用星三角換接起動的籠型異步電動機。%自耦減壓起動時電K=At線路起動電流:K=At線路起動電流:轉(zhuǎn)子串接電阻起動對于繞線轉(zhuǎn)子電動機，通常采用在轉(zhuǎn)子電路串入電阻的方法。起動時接入起動電阻Rst，很明顯起動電流將減小，小起動 大小起 阻減高 電可提 的既即 入則又 串，流。 要當電矩 只適動轉(zhuǎn)時COS（p2卻增大。小起動 大小起 阻減高 電可提 的既即 入則又 串，流。 要當電矩 只適動轉(zhuǎn)例 某三相異步電動機

29、的額定數(shù)據(jù)如表所示。試求：解由七An(1)額定電流；(2)額定轉(zhuǎn)差率；(3)額定轉(zhuǎn)矩、 最大轉(zhuǎn)矩、起動轉(zhuǎn)矩。(4)用丫一換接起動時的 起動電流和起動轉(zhuǎn)矩。(5)當負載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩 的60%和25%解由七An功率轉(zhuǎn)速電壓效率功率因數(shù)4nmax/N30kW1470r/min380 V90%0.887.01.22.0一得. 3UI cos 滬/N=_ =57.55AV3(/n cos (p N(2)=1470r/min，故電動機是四極的，即極對數(shù)P=2，同步轉(zhuǎn)速?70 = 1500r/mm。所以(3)7 (3)7 -9550 = 194.9N-m= 2.0 xl94.9N-m = 389.8N-m

30、= 1.2x 194.9N m = 233.9N. m(4)4 a =7/N = 7x57.55A = 402.85A4y-|4a-|x402.85A134.28ArstY 二 |rgtA =233.9N. m 二 77.97N. m(5)在60%額定轉(zhuǎn)矩時，60%7-116.94N m77.97TYst 25%凡可以采用丫一 換接起動例 對上例中的電動機采用自耦減壓起動，而使電 動機的起動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的85%,試求：(1) 自耦變壓器的電壓比(2)電動機的起動電流和 線路上的起動電流。1.27；0.85; “19解1.27；0.85; “19K = U2(2)設(shè)電動機直接起動電流為Ist、

31、自耦降壓起動電流為+5- 線路起動電流為。W x = .48A華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:suct-kyzl預(yù)祝你考研成功！三相異步電動機的反轉(zhuǎn)把電動機與電源的三根聯(lián)結(jié)線中的任意兩根對調(diào)，電 動機的轉(zhuǎn)向便與原來相反。三相異步電動機的調(diào)速n = (l-s)n 0 = (1 - 5)P所以改變電動機的轉(zhuǎn)速有三種可能：改變電源頻率門改變極對數(shù)p改變轉(zhuǎn)差率s。suct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟(每年更新):華南理工考研資料聯(lián)盟(每年更新):suct-kyzl

32、suct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟(每年更新):華南理工考研資料聯(lián)盟(每年更新):(1)變極調(diào)速= 60因此改變p可以得到不同的轉(zhuǎn)速Pp=1p=1(2)變頻調(diào)速/ = 50K謂(2)變頻調(diào)速/ = 50K謂+_流器逆變器Z、U可調(diào)z*、3變頻調(diào)速有恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速兩種方式繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的調(diào)速(1)改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速在繞線轉(zhuǎn)子電動機的轉(zhuǎn)子電路中接入一個調(diào)速 電阻(和起動電阻一樣接入)，改變電阻的大 小，就可得到平滑調(diào)速。優(yōu)點是設(shè)備簡單、投資少，廣泛應(yīng)用于起重設(shè)備中；但在電阻上的能量損耗較大。(2)串級調(diào)速用一套有源逆變電路來代替調(diào)速電阻及開關(guān)設(shè)備，把 原來消耗在電阻上的

33、功率反饋到電網(wǎng)去，用改變晶閘 管的逆變角的方法來改變電動機的轉(zhuǎn)速。華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:suct-kyzl預(yù)祝你考研成功！4.3直流電動機直流電機是機械能和直流電能互相轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)機械裝置。 直流發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換為電能直流電動機將電能轉(zhuǎn)換為機械能直流電動機的調(diào)速性能較好、起動轉(zhuǎn)矩較大， 因此，對調(diào)速要求較高的生產(chǎn)機械（例如龍門刨 床、銑床、軋鋼機等）或者需要較大起動轉(zhuǎn)矩的 生產(chǎn)機械（例如起重機械、電力牽引設(shè)備等）往往 采用直流電動機來驅(qū)動。suct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你

34、考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:4.3.1直流電動機的電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電動勢直流電動機的結(jié)構(gòu)搬心磁繞組機座1.磁極用來在電機中產(chǎn)生磁場，分成極心和極掌兩部分。極心上放置勵磁繞組，通直流電勵磁;極掌的作用是使電機空氣隙中磁感應(yīng)強度 的分布最為合適，并用來擋住勵磁繞組。2.電樞是電機中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的部分。3.換向器（整流子）壓圈楔形銅片換向器的凸出部分-iz4套筒外形剖面團直流電動機的基本工作原理直流電動機的電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電動勢T =

35、 K風kt-一與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)；O電動機一個磁極的磁通，單位為Wb;Ia電樞電流，單位為A;T單位是N，m。直流電動機電刷間的電動勢常用下式表示E = KEnO電動機一個磁極的磁通，單位為Wb; n 電樞轉(zhuǎn)速，單位為r/min；KE與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)；E電動勢，單位為V。4.3.2他勵電動機他勵電動機的機械特性 他勵電動機的勵磁繞組和 電樞繞組是分離的，分別 由兩個直流電源供給。勵磁電源uf產(chǎn)生勵磁電流if電樞電路接通電源u后，電樞中產(chǎn)生工作電流ia， 電樞在磁場作用下，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T，以n的轉(zhuǎn)速 旋轉(zhuǎn)，并在電樞中產(chǎn)生反電動勢E。Rf是勵磁電路的電阻U = E + IaRa1是電樞繞組電

36、阻U-EE :U -1凡ET02 r = ”。_ A他勵電動機的機械特性曲線他勵電動機的起動與反轉(zhuǎn)穩(wěn)定運行時，其電樞電流為,U-E在電動機起動的初始瞬間的電樞電流為. U由于Ra很小，起動電流將達到額定電流的1020倍， 這是不允許的。必須限制起動電流。限制起動電流的方法就是起動時在電樞電路中串 接起動電阻Rst。ast一般起動電流不應(yīng)超過額定電流的1.52.5倍。1st注意：直流電動機在起動或工作時，勵磁電路一定 要接通，不能讓它斷開（起動時要滿勵磁）。例有一他勵電動機，額定功率40kW, Un=220V,IaN=208A, Ra=0.09Q, Rf=62.8Q, nN=1500r/min,

37、 電動機最高轉(zhuǎn)速為2250r/min。試求：(1)在額定 運行時電動機的電樞電動勢；(2)額定轉(zhuǎn)矩；(3) 直接起動時的起動電流；(4)若用電樞電路串電阻 的方法限制起動電流為1的1.5倍，需串多大的電阻? 解(1)帶額定負載時E = U /aN7?a = 220V - 208 x 0.09V = 201.3V(2)額定轉(zhuǎn)矩 r9550AN 254.7N-msuct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:

38、suct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟(每年更新):華南理工考研資料聯(lián)盟(每年更新):(3)起動時E=0，若直接起動，則電流 220 220 ARa 0.09=2444A可見，直接起動時起動電流為額定 電流的11.75倍，這是不容許的。(4)可見，直接起動時起動電流為額定 電流的11.75倍，這是不容許的。(4)R t = Un , -R.= Q - 0.09Q 二 0.615Q 1.5/aN1.5x208他勵電動機的調(diào)速可知，改變電樞電壓1/或磁通中的大小，就 可以寬范圍地平滑調(diào)速。1.改變磁通中調(diào)速（調(diào)磁）保持電源電壓4/為額定值，改變勵磁電流進而改變磁通

39、，使轉(zhuǎn)速相應(yīng)改變。調(diào)速的過程：當保持恒定時，增大可調(diào)電阻，減 小勵磁電流/f。在Jf開始減小時，轉(zhuǎn)速由于慣性來不 及改變，但磁通?很快減小了，于是反電動勢立即減小。減小，貝ij/a急增。由于人增加 的影響超過中減小的影響，故r=xT0ja也迅速增加。 若阻轉(zhuǎn)矩Tc（Tc=T2十未變，則TTc，使轉(zhuǎn)速上 升（加速）。轉(zhuǎn)速n升高后，反電動勢又隨之增大， 而人和7又回頭下降，一直到7又重新等于Te為止。 此時轉(zhuǎn)速達到新的穩(wěn)定值，且轉(zhuǎn)速己較原來的升高 了。磁通中減小時，nQ升高了，轉(zhuǎn)速降A(chǔ)n也增大了; 但后者與中2成反比，所以磁通愈小，理想空載轉(zhuǎn)速 %愈高，機械特性曲線也就愈軟。改變0時的機械特性曲線

40、0,0 O0,0 O/7WZ7WTc T這種調(diào)速方法可以平滑調(diào)速，經(jīng)濟方便，穩(wěn) 定性較好，但只能在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)速。2.改變電樞電壓調(diào)速（調(diào)壓）當保持他勵電動機的勵磁電流/f為額定值時，降低電 樞電壓（/，理想空載轉(zhuǎn)速n。變低了，但An末改變。 因此，改變可得出一族彼此平行的機械特性曲線。調(diào)速的過程：保持磁通必不變，減小電樞電壓/。由 于機械慣性轉(zhuǎn)速不會立即發(fā)生變化，于是反電動勢 也暫不變化，則電樞電流Ja減小、轉(zhuǎn)矩7也減小了。 如果阻轉(zhuǎn)矩re未變，由于TB-C-A-的 順序輪流通電，則步進電動機轉(zhuǎn)子便按順時針方 向一步一步地轉(zhuǎn)動，每一步的轉(zhuǎn)角為30 （稱為步 距角）。電流換接三次，磁場旋轉(zhuǎn)一

41、周，轉(zhuǎn)子前進 了一個齒距角（轉(zhuǎn)子四個齒時為90 ）oA A 丁 nr三相單三拍信號波形六拍A相通電suct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!suct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!流通電，則轉(zhuǎn)子便順時針方向一步一步地轉(zhuǎn)動，步距 角為15。電流換接六次，磁場旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)子前 進了一個齒距角（轉(zhuǎn)子四個齒時為90 ）。如果按AAC-C-CBBBAA.的順序通電，則電機轉(zhuǎn)子逆時針方向轉(zhuǎn)動。華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）: HYPERLINK suct-kyzlsuct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:suct-kyzl

42、suct-kyzl預(yù)祝你考研成功!華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:B、CB、C相通電雙三拍如果每次都是兩相通電，即按ABBCCA-AB的順序通電，則稱為雙三拍方式。A、B相通電步距角也是30步距角0可用下式計算:盡是轉(zhuǎn)子齒數(shù);m是運行拍數(shù)。為了提高步進電動機的控制精度，采用較小的步 距角，最常見的是3或1.5此時轉(zhuǎn)子上不只四個齒（四個齒時齒距角），而 有40個齒（齒距角為9 ）三相反應(yīng)式步進電動機結(jié)構(gòu)圖步進電動機使用時必須配備專用的驅(qū)動電路， 它由脈沖分配器和功率放大電路組成。步進電動機系統(tǒng)示意圖4.4.2伺眼電動機伺服電動機是一種受輸入電信號控制、并作快速

43、 響應(yīng)的電動機。其輸入信號為電壓，輸出量是轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。伺服電動機有交流和直流兩種交流伺服電動機交流伺服電動機實質(zhì)上就是兩相的異步電動機。定子上裝有兩個空間位置互成90角的繞組，- 個是勵磁繞組f，另一個是控制繞組c，交流伺服電動機 的原理示意圖+U,交流伺服電動機 的原理示意圖+U,當勵磁電壓定而信號控制電壓的大小變化時， 則轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化。控制電壓大，電動機轉(zhuǎn)得 快；控制電壓小，電動機轉(zhuǎn)得慢。當控制電壓反相 時，由于旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生了變化，使電動 機轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)。機械特性杯形轉(zhuǎn)子伺服電動機的結(jié)構(gòu)圖自動平衡電位計電路的原理圖自動平衡電位計電路的閉環(huán)控制方框圖直流伺服電動機直流伺服電動機傳統(tǒng)式低慣量型直流伺服電動機傳統(tǒng)式低慣量型傳統(tǒng)式直流伺服電動機和普通直流電動機的結(jié)構(gòu) 基本相同，只是為了減小轉(zhuǎn)動慣量而做得細長一 些。它又可再分為永磁式和電磁式兩種。低慣量型直流伺服電動機通常有盤式電樞、空 心杯電樞、無槽電樞三種結(jié)構(gòu)型式。放大器接線圖直流伺服電動機的機械特性:機械特性Ra Tkeo kek戶20f-(1I大器位置隨動系統(tǒng)的示意圖華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:華南理工