電動機(jī)的作用是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能現(xiàn)代各種生產(chǎn)機(jī)械都(共43張PPT)

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電動機(jī)的作用是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。現(xiàn)代各種生產(chǎn)機(jī)械都廣泛應(yīng)用電動機(jī)來驅(qū)動。有的生產(chǎn)機(jī)械只裝配著一臺電動機(jī)，如單軸鉆床；有的需要好幾臺電動機(jī)，如某些機(jī)床的主軸、刀架、橫梁以及潤滑油泵和冷卻油泵等都是由單獨(dú)的電動機(jī)來驅(qū)動的。常見的橋式起重機(jī)上就有三臺電動機(jī)。第9章電動機(jī)及其控制概述第1頁，共43頁。29.1三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)9.2三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理9.3三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩和機(jī)械特性9.4三相異步電動機(jī)的啟動、調(diào)速、制動本章目錄9.5常用控制電器9.6三相異步電動機(jī)的啟動控制9.7三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制第2頁，共43頁。3電動機(jī)可分為交流電動機(jī)和直流電動機(jī)兩大類。交流電動機(jī)又分為異步電動機(jī)（或稱感應(yīng)電動機(jī)）和同步電動機(jī)。直流電動機(jī)按照勵(lì)磁方式的不同分為他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)四種。

第3頁，共43頁。49.1三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)分成兩個(gè)基本部分：定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）

圖9.1三相異步電動機(jī)的構(gòu)造第4頁，共43頁。三相異步電動機(jī)的定子由機(jī)座和裝在機(jī)座內(nèi)的圓筒形鐵心以及其中的三相定子繞組組成。機(jī)座是用鑄鐵或鑄鋼制成的，鐵心是由互相絕緣的硅鋼片疊成的。鐵心的內(nèi)圓周表面沖有槽（圖9.2），用以放置對稱三相繞組AX，BY和CZ，有的聯(lián)接成星形，有的聯(lián)接成三角形。9.1三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)第5頁，共43頁。6三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子根據(jù)構(gòu)造上的不同分為兩種型式：鼠籠式和繞線式。轉(zhuǎn)子鐵心是圓柱狀，也用硅鋼片疊成，表面沖有槽（圖9.2）。鐵心裝在轉(zhuǎn)軸上，軸上加機(jī)械負(fù)載。9.1三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)第6頁，共43頁。鼠籠式的轉(zhuǎn)子繞組做成鼠籠狀圖9.3鼠籠式轉(zhuǎn)子第7頁，共43頁。繞線式異步電動機(jī)的構(gòu)造如圖9.4所示圖9.4繞線式異步電動機(jī)的構(gòu)造第8頁，共43頁。9.2三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理圖9.5異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的演示兩點(diǎn)啟示：第一、有一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場；第二、轉(zhuǎn)子跟著磁場轉(zhuǎn)動。異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子的原理是與上述演示相似的。第9頁，共43頁。旋轉(zhuǎn)磁場(1)旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生圖9.6三相對稱電流第10頁，共43頁。圖9.7三相電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場（p=1）第11頁，共43頁。（2）旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向圖9.8旋轉(zhuǎn)磁場的反轉(zhuǎn)第12頁，共43頁。（3）旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)圖三相電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場（p=2)第13頁，共43頁。（4）旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，它與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速有關(guān)，而旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速決定于磁場的極數(shù)。由此推知，當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場具有對磁極時(shí)，磁場的轉(zhuǎn)速為

123456（r/min）300015001000750600500第14頁，共43頁。9.2.2電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理

圖9.12轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的原理圖

如圖所示為三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的原理圖，圖中N，S表示兩極旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子中只畫出兩根導(dǎo)條（銅或鋁）。當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，其磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，導(dǎo)條中就感應(yīng)出電動勢。電動勢的方向由右手定則確定。在這里應(yīng)用右手定則時(shí)，可假設(shè)磁極不動，而轉(zhuǎn)子導(dǎo)條向逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)切割磁力線，這與實(shí)際上磁極順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條是相當(dāng)?shù)?。在電動勢的作用下，閉合的導(dǎo)條中就有電流。這電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用。而使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到電磁力。電磁力的方向可應(yīng)用左手定則來確定。由電磁力產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動起來。第15頁，共43頁。9.2.3轉(zhuǎn)差率圖9.12轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的原理圖

我們用轉(zhuǎn)差率來表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與磁場轉(zhuǎn)速相差的程度，即轉(zhuǎn)差率是異步電動機(jī)的一個(gè)重要的物理量。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速越接近磁場轉(zhuǎn)速，則轉(zhuǎn)差率越小。由于三相異步電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速相近，所以它的轉(zhuǎn)差率很小。通常異步電動機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率約為1%~9%。第16頁，共43頁。第17頁，共43頁。9.3三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩和機(jī)械特性9.3.1電機(jī)轉(zhuǎn)矩——常數(shù)，與電動機(jī)的結(jié)構(gòu)有關(guān)；——每級磁通；——轉(zhuǎn)子電流；電機(jī)轉(zhuǎn)矩另一種表達(dá)式第18頁，共43頁。4繞線式異步電動機(jī)的構(gòu)造15是一種星三角起動器的接線簡圖。異步電動機(jī)起動時(shí)的主要缺點(diǎn)是起動電流較大。15星三角起動器接線簡圖繞線式電動機(jī)的起動，只要在轉(zhuǎn)子電路中接入大小適當(dāng)?shù)钠饎与娮铻榱藴p小起動電流（有時(shí)也為了提高或減小起動轉(zhuǎn)矩），必須采用適當(dāng)?shù)钠饎臃椒ā?三相異步電動機(jī)的構(gòu)造采用星三角起動器來實(shí)現(xiàn)。7三相電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場（p=1）4三相異步電動機(jī)的啟動、調(diào)速、制動(1)星形—三角形（Y-）換接起動4三相異步電動機(jī)的啟動、調(diào)速、制動直流電動機(jī)按照勵(lì)磁方式的不同分為他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)四種。交流接觸器常用來接通和斷開電動機(jī)或其他設(shè)備的主電路，每小時(shí)可開閉好幾百次。交流接觸器常用來接通和斷開電動機(jī)或其他設(shè)備的主電路，每小時(shí)可開閉好幾百次。9.3.2機(jī)械特性曲線圖9.13固有特性第19頁，共43頁。1.額定狀態(tài)

第20頁，共43頁。2臨界狀態(tài)

第21頁，共43頁。4三相異步電動機(jī)的啟動、調(diào)速、制動1三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)鼠籠式的轉(zhuǎn)子繞組做成鼠籠狀圖三相電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場（p=2)采用星三角起動器來實(shí)現(xiàn)。6三相異步電動機(jī)的啟動控制如果電動機(jī)不經(jīng)常啟動，它的容量小于變壓器容量的30%時(shí)允許直接啟動。異步電動機(jī)起動時(shí)的主要缺點(diǎn)是起動電流較大。例如Y132M-4型電動機(jī)的額定電流為，起動電流與額定電流之比值為7，因此起動電流為(2)自耦降壓起動有的地區(qū)規(guī)定：用電單位如有獨(dú)立的變壓器，則在電動機(jī)起動頻繁時(shí)，電動機(jī)容量小于變壓器容量的20%時(shí)允許直接啟動；25三相異步電動機(jī)Y-△啟動4三相異步電動機(jī)的啟動、調(diào)速、制動3起動狀態(tài)第22頁，共43頁。9.4三相異步電動機(jī)的啟動、調(diào)速、制動9.4.1三相異步電動機(jī)的啟動異步電動機(jī)起動時(shí)的主要缺點(diǎn)是起動電流較大。為了減小起動電流（有時(shí)也為了提高或減小起動轉(zhuǎn)矩），必須采用適當(dāng)?shù)钠饎臃椒?。電動機(jī)起動就是把它開動起來。在剛起動時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)磁場對靜止的轉(zhuǎn)子有著很大的相對轉(zhuǎn)速，磁通切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的速度很快，這時(shí)轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出的電動勢和產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子電流都很大。和變壓器的原理一樣，轉(zhuǎn)子電流增大，定子電流必然相應(yīng)增大。一般中小型鼠籠式電動機(jī)的定子起動電流（指線電流）與額定電流之比值大約為5~7。例如Y132M-4型電動機(jī)的額定電流為，起動電流與額定電流之比值為7，因此起動電流為第23頁，共43頁。1直接啟動直接啟動就是利用閘刀開關(guān)或接觸器將電動機(jī)直接接到具有額定電壓的電源上。這種啟動方法雖然簡單，但如上所述，由于啟動電流較大，將使線路電壓下降，影響負(fù)載正常工作。一臺電動機(jī)能否直接啟動，有一定規(guī)定。有的地區(qū)規(guī)定：用電單位如有獨(dú)立的變壓器，則在電動機(jī)起動頻繁時(shí)，電動機(jī)容量小于變壓器容量的20%時(shí)允許直接啟動；如果電動機(jī)不經(jīng)常啟動，它的容量小于變壓器容量的30%時(shí)允許直接啟動。如果沒有獨(dú)立的變壓器（與照明共用），電動機(jī)直接啟動時(shí)所產(chǎn)生的電壓降不應(yīng)超過5%。二三十千瓦以下的異步電動機(jī)一般都是采用直接啟動的。第24頁，共43頁。2降壓啟動

如果電動機(jī)直接起動時(shí)所引起的線路電壓降較大，必須采用降壓起動，就是在起動時(shí)降低加在電動機(jī)定子繞組上的電壓，以減小起動電流。鼠籠式電動機(jī)的降壓起動常用下面幾種方法：(1)星形—三角形（Y-）換接起動如果電動機(jī)在工作時(shí)其定子繞組是聯(lián)接成三角形的，那么在起動時(shí)可把它聯(lián)成星形，等到轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)再換接成三角形。這樣，在起動時(shí)就把定子每相繞組上的電壓降到正常工作電壓的.第25頁，共43頁。圖9.14比較星形聯(lián)接和三角形聯(lián)接時(shí)的啟動電流第26頁，共43頁。采用星三角起動器來實(shí)現(xiàn)。圖9.15是一種星三角起動器的接線簡圖。圖9.15星三角起動器接線簡圖

第27頁，共43頁。(2)自耦降壓起動自耦降壓起動是利用三相自耦變壓器將電動機(jī)在起動過程中的端電壓降低.圖9.16自耦降壓起動接線圖第28頁，共43頁。繞線式電動機(jī)的起動，只要在轉(zhuǎn)子電路中接入大小適當(dāng)?shù)钠饎与娮?/p>

圖9.17繞線式電動機(jī)起動時(shí)的接線圖第29頁，共43頁。9.4.2三相異步電動機(jī)的調(diào)速第30頁，共43頁。1變頻調(diào)速

圖9.18變頻調(diào)速裝置第31頁，共43頁。1變頻調(diào)速

第32頁，共43頁。2變極調(diào)速

圖9.19改變極對數(shù)p的調(diào)速方法

第33頁，共43頁。9.4.3三相異步電動機(jī)的制動1能耗制動第34頁，共43頁。2反接制動3發(fā)電制動第35頁，共43頁。9.5常用控制電器9.5.1按鈕按鈕通常是用來接通或斷開控制電路（其中電流很?。?，從而控制電動機(jī)或其他電氣設(shè)備的運(yùn)行。圖9.20按鈕剖面圖第36頁，共43頁。原來就接通的觸點(diǎn)，稱為常閉觸點(diǎn)；原來就斷開的觸點(diǎn)，稱為常開觸點(diǎn)。9.5.1按鈕圖9.21雙聯(lián)按鈕第37頁，共43頁。9.5.2交流接觸器交流接觸器常用來接通和斷開電動機(jī)或其他設(shè)備的主電路，每小時(shí)可開閉好幾百次。接觸器主要由電磁鐵和觸點(diǎn)兩部分組成。它是利用電磁鐵的吸引力而動作的。圖9.22交流接觸器的主要結(jié)構(gòu)圖第38頁，共43頁。9.5.3熱繼電器

熱繼電器是用來保護(hù)電動機(jī)使之免受長期過載的危害。熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)而動作的，它的原理圖如圖9.23所示。熱元件是一段電阻不大的電阻絲，接在電動機(jī)的主電路中。雙金屬片系由兩種具有不同線膨脹系數(shù)的金屬碾壓而成。圖中，下層金屬的膨脹系數(shù)大，上層的小。當(dāng)主電路中電流超過容許值而使雙金屬片受熱時(shí)，它便向上彎曲，因而脫扣，扣板在彈簧