電動機的結構和工作原理(課件)

感應式電動機

感應式電動機2023/1/43-7三相異步交流電動機基本知識主要內(nèi)容及重難點：一、三相異步電動機的基本結構（重點）二、三相異步電動機的工作原理（難點）三、三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)（了解）四、電磁轉矩和機械轉矩（重點）五、特殊用途的電動機（了解）2022/12/293-7三相異步交流電動機基本知識主要內(nèi)容2023/1/4導入新課：電機概述第9章電動機

電機——實現(xiàn)機械能與電能的相互轉換。發(fā)電機——將機械能轉換為電能。電動機——將電能轉換為機械能。直流電動機交流電動機直流發(fā)電機交流發(fā)電機（三相和單相）（三相和單相）

電動機電機

發(fā)電機同步電動機異步電動機（籠型和繞線型）

動力電機電機

控制電機

:以高效率的能量轉換為目的。:以高靈敏度、高準確度的信號轉換和傳遞為主要目的。2022/12/29導入新課：電機概述第9章電2023/1/4交流電動機感性認識2022/12/29交流電動機感性認識2023/1/4

三相異步電動機的外形9.1三相異步電動機的基本結構和額定值2022/12/29三相異步電動機的外形9.1三相2023/1/4※部分額定值：UN690V，2kV~11kVfN

50/60HzPN

200kW~3000kW2p

2~12

籠型異步電動機外形9.1三相異步電動機的基本結構和額定值※

部分額定值：UN400V~690V

fN

50/60HzPN

200kW~2300kW2p

2~82022/12/29※部分額定值：籠型異步電動機外形92023/1/42022/12/292023/1/43-8三相異步電動機的基本結構一、三相異步電動機的基本結構1.定子：指其固定不動部分，主要包括：(1)定子鐵心(2)定子繞組(3)機座和端蓋等2.轉子：指其旋轉部分，主要部件包括：(1)轉子鐵心(2)轉子繞組(3)轉軸等2022/12/293-8三相異步電動機的基本結構一、2023/1/4

定子鐵心、定子繞組、機座和端蓋等。

定子鐵心的硅鋼片3-8-1定子2022/12/29定子鐵心的硅鋼片3-8-1定子2023/1/4

定子鐵心9.1三相異步電動機的基本結構和額定值定子鐵芯內(nèi)圓沖有分布的槽。定子鐵芯硅鋼片：異步電動機的鐵芯是由0.5mm厚的硅鋼片疊壓制成的。作用：嵌放繞組，提供磁路；2022/12/29定子鐵心9.1三相異步電動機的基2023/1/4

定子繞組對稱三相繞組。9.1三相異步電動機的基本結構和額定值定子繞組是由漆包線繞制而成，嵌入到定子鐵芯槽中。作用：產(chǎn)生旋轉磁場，構成電機電路的一部分。定子繞組2022/12/29定子繞組對稱三相繞組。9.1三相2023/1/4機座和端蓋：機座機座是電動機的支架，通常用鑄鐵或鑄鋼制成。2022/12/29機座和端蓋：機座機座是電動機的支架，通常2023/1/4

定子接線盒U1V1

W1W2U2V2U1V1

W1U2V2

W2U1V1

W1W2

U2V2星形(Y)聯(lián)結3~U1V1

W1W2

U2V2三角形(△)聯(lián)結3~9.1三相異步電動機的基本結構和額定值2022/12/29定子接線盒U1V12023/1/4（1）轉子鐵心：嵌放繞組，提供磁路。（2）轉子繞組：感應出電勢、電流。

（分為兩種類型：如下）繞線型：對稱三相繞組?；\型：對稱多相繞組。（3）轉軸（4）風扇等。

轉子鐵心的硅鋼片3-8-2轉子9.1三相異步電動機的基本結構和額定值轉子鐵芯一般用45號鋼制成，用來傳遞電磁轉矩。轉子繞組大部分是澆鑄鋁籠型，大功率也有銅條制成的籠型轉子導體。轉子繞組構成電動機電路的另一部分。轉子繞組2022/12/29（1）轉子鐵心：嵌放繞組，提供磁路。轉子2023/1/4

鼠籠式異步電動機的轉子

導條

端環(huán)

風扇圖1銅條籠型轉子圖2鑄鋁籠型轉子2022/12/29鼠籠式異步電動機的轉子2023/1/4

繞線式異步電動機的轉子9.1三相異步電動機的基本結構和額定值集電環(huán)2022/12/29繞線式異步電動機的轉子9.1三2023/1/4

由于繞線式異步電動機能采用轉子繞組串電阻起動和調(diào)速，因此起動性能和調(diào)速性能均比鼠籠式異步機優(yōu)越。2022/12/29由于繞線式異步電動機能采用轉子繞2023/1/4播放視頻講解電動機結構2022/12/29播放視頻講解電動機結構2023/1/43-7-1異步電動機旋轉原理模型圖2022/12/293-7-1異步電動機旋轉原理模型圖2023/1/4模型說明ei蹄形磁鐵閉合線圈人為轉動感應電流受力而旋轉感生電流2022/12/29模型說明ei蹄形磁鐵閉合線圈人為轉動感應2023/1/4異步電動機原理模型圖通電導體的受力方向用“左手定則”判斷導線內(nèi)感應電流方向用“右手定則”判斷人為轉動對轉子的轉軸形成一個順時針方向的轉矩

結論：轉子的旋轉方向和磁場旋轉方向一致模型示意圖2022/12/29異步電動機原理模型圖通電導體的受力方向用2023/1/4異步電動機轉動模型原理總結如下：第6章電動機

機械負載旋轉起來對稱定子三相繞組通入對稱三相電流旋轉磁場（磁場能量）

磁感線切割轉子繞組

轉子繞組中產(chǎn)生e和

i

轉子繞組在磁場中受到電磁力的作用

轉子旋轉起來

三相交流電能電磁轉矩感應

相當于變壓器的原邊

相當于變壓器的副邊2022/12/29異步電動機轉動模型原理總結如下：第6章2023/1/4轉子旋轉的原理：在旋轉磁場和轉子之間要有相對運動，轉子導體要切割磁力線，如果n=n1,它們之間就沒有相對運動了，不可能產(chǎn)生e,i,F,T。因此n與n1之間一定存在差異，所以叫異步電動機。異步電動機的由來

2022/12/29轉子旋轉的原理：異步電動機的由來

2023/1/4下面就先來討論異步電動機中的旋轉磁場是怎樣建立起來的。

模型中靠磁鐵的轉動來獲得轉子轉動，它是用機械能換取機械能，沒有實際意義。注意：磁場的旋轉是電機旋轉的前提?。?！2022/12/29下面就先來討論異步電動機中的旋轉磁場是怎2023/1/43-7-2三相異步電動機的旋轉磁場

實際的異步電動機中的旋轉磁場是利用三相交流電通過固定在定子上的三相對稱繞組來獲得的。旋轉磁場的作用就是相當于模型中的蹄形磁鐵轉動時產(chǎn)生的磁場。2022/12/293-7-2三相異步電動機的旋轉磁場2023/1/4AXBYZCA

B

CXYZ

電流流出

電流流入

4、定子三相繞組中電流的標注方法

一.定子繞組的放置方式1、先以每相繞組中只有一個繞組的簡單電路來說明

定子鐵芯

定子繞組2、三相對稱繞組每相繞組由一個線圈組成3、設三相電流的參考方向為從繞組的首端指向尾端2022/12/29AXBYZCAB2023/1/4對稱的三相電流通入對稱的三相繞組中，它們的合成磁場、合成磁通就是一個旋轉磁場?。?！這個結論怎么得到的呢？？？？？選定電流的幾個特殊值加以分析，就能得出結論了??！5、以三相繞組結成Y型為例來討論2022/12/29對稱的三相電流通入對稱的三相繞組中，它們2023/1/4U←V←W←AXBYZCi1=Imsin

ti2=Imsin(

t－120O)i3=Imsin(

t＋120O)i1

i2

i3t=0O

時i1=0i2＜0(尾端流入、首端流出）i3

＞0（首端流入、尾端流出）××NSIm

tOi1二、旋轉磁場的產(chǎn)生相鄰線圈電流流向一致，在氣隙中生成合成磁場，方向如上所示：A

B

CXYZi的參考方向:首端指向尾端

電流流入

電流流出2022/12/29U←AXBYZCi1=Imsin2023/1/4t=0O

時i1=0，i2＜0，i3＞0U1U2V1V2W2W1NSt=120O

時i1＞0，i2=

0，i3＜

0U1U2V1V2W2W1NS9.2三相異步電動機的工作原理

顯然，電流隨時間變化120°電角，電動機的氣隙磁場在空間的位置也隨之旋轉了120°。2022/12/29t=0O時U1U2V1V2W2W2023/1/4U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W2W1NSt=240O

時i1＜

0，i2＞0，i3=0t=360O

時i1=0，i2＜0，i3＞0NS9.2三相異步電動機的工作原理電流隨時間變化一周，電動機的氣隙磁場在空間的位置也順時針旋轉了360°。2022/12/29U1U2V1V2W2W1U1U2V1V22023/1/4tOi1

i2

i3ImU1U2V1V2W2W1××NS

快速瀏覽--------i的一個周期內(nèi)不同時間段旋轉磁場的位置t=0ot=30ot=60o

t=90ot=120o

t=150ot=180o

t=210ot=240ot=270ot=300ot=330ot=360o2022/12/29tOi12023/1/4tOi1

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不同時間旋轉磁場的位置t=0ot=30ot=60o

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t=210ot=240ot=270ot=300ot=330ot=360o9.2三相異步電動機的工作原理2022/12/29tOi12023/1/4tOi1

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不同時間旋轉磁場的位置t=0ot=30ot=60o

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不同時間旋轉磁場的位置t=0ot=30ot=60o

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不同時間旋轉磁場的位置t=0ot=30ot=60o

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不同時間旋轉磁場的位置t=0ot=30ot=60o

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不同時間旋轉磁場的位置t=0ot=30ot=60o

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t=210ot=240ot=270ot=300ot=330ot=360o9.2三相異步電動機的工作原理2022/12/29tOi12023/1/49.2三相異步電動機的工作原理當P=1時，結論:i

變化一周→旋轉磁場轉一圈。旋轉磁場的作用就是相當于模型中的蹄形磁鐵轉動時產(chǎn)生的磁場。

只要三相異步機的對稱三相定子繞組中通入對稱三相交流電，就會在定子和轉子之間的氣隙中產(chǎn)生一個隨時間、空間、位置不斷變化的旋轉磁場。2022/12/299.2三相異步電動機的工作原理2023/1/4ωt0iωt=360°AXBYCZωt=360°時電流和磁場情況×××NSn0

結論：

可見，工程實際中，三相異步電動機定子和轉子之間的氣隙旋轉磁場代替了模型電機定子的轉動磁極。歸納：只要三相異步機的對稱三相定子繞組中通入對稱三相交流電，就會在定子和轉子之間的氣隙中產(chǎn)生一個隨時間空間位置不斷變化的旋轉磁場。2022/12/29ωt0iωt=360°AXBYCZωt2023/1/4河南工業(yè)大學電氣工程學院n1n1×

××

×NSn三、運行原理見下圖：2022/12/29河南工業(yè)大學電氣工程學院n1n1×2023/1/4電動機轉動（運行）的原理（一）、基本工作原理1、電生磁：三相對稱繞組通往三相對稱電流產(chǎn)生圓形旋轉磁場。2、磁生電：旋轉磁場切割轉子導體感應電動勢和電流。（轉子導體是閉合，該圖為剖面圖。）3、電磁力：轉子載流（有功分量電流）體在磁場作用下受電磁力作用，形成電磁轉矩，驅動電動機旋轉。U2U1W2V1W1V2n2022/12/29電動機轉動（運行）的原理（一）、基本工作2023/1/4AXBYCZ×××n0（二）三相異步電動機工作原理概括

在電動機對稱三相定子繞組中通入對稱三相交流電流產(chǎn)生氣隙旋轉磁場NS轉子導體與磁場相切割感應電動勢，由于閉合生成感應電流載流導體受電磁力的作用形成力偶力偶對電機轉軸形成電磁轉矩從而使固定不動的轉子順著旋轉磁場的方向轉動起來。FF

若要改變電動機的旋轉方向，只需任調(diào)通入定子繞組中兩相電流的相序即可。2022/12/29AXBYCZ×××n0（二）三相異步電動2023/1/4i

變化一周對50Hz的工頻交流電來說

i每秒鐘變化50周對50Hz的工頻交流電來說i每分鐘變化(50×60)周→旋轉磁場轉一圈→旋轉磁場每秒鐘轉50圈→旋轉磁場每分鐘轉3000圈四、旋轉磁場的轉速n1

——同步轉速n1=60f1

能否得到不同轉速的旋轉磁場呢？用什么方法呢？由以上兩極（磁極對數(shù)p=1）旋轉磁場的分析可知:1、旋轉磁場的轉速n1的大小

2022/12/29i變化一周→旋轉磁場轉一圈四、旋轉磁場2023/1/4經(jīng)過分析和實驗，得到旋轉磁場的轉速n1不僅和電源頻率f有關，還和磁極對數(shù)p有關。以上分析的是兩極（磁極對數(shù)p=1）的旋轉磁場，怎么增加旋轉磁場的磁極對數(shù)呢？如果三相對稱繞組中每項繞組是有兩個線圈組成，就可形成4極旋轉磁場。P=2自行分析，不做討論?。。。。。。。。。。。?！2022/12/29經(jīng)過分析和實驗，得到旋轉磁場的轉速n1不2023/1/4四極旋轉磁場轉速的分析AA'B'Y'C'Z'XX'BYCZ

相鄰線圈電流的流向一致，其合成磁場的分布情況為：ωt0iωt=0°時××××ωt=120°時AA'B'Y'C'Z'XX'BYCZ××××

電流變化120°，旋轉磁場在空間的位置僅轉過了60°；當電流變化360°時，四極電動機的旋轉磁場才能旋轉180°。顯然，四極旋轉磁場的轉速是二極電機的1/2。2022/12/29四極旋轉磁場轉速的分析AA'B'Y'C'2023/1/4

依此類推，可得電動機旋轉磁場的轉速與極對數(shù)之間的關系為：

電動機通常工作在50Hz的工頻情況下，因此：

即：異步電動機旋轉磁場的轉速與電源頻率成正比，與電機的極對數(shù)(出廠時就已經(jīng)確定)成反比。顯然，改變電機的極對數(shù)，可以得到不同的轉速。2022/12/29依此類推，可得電動機旋轉磁場的2023/1/4

U(i1)→V(i2)→W(i3)

由超前相轉向滯后相。

即由通入三相繞組中的電流的相序決定的。旋轉磁場的旋轉方向決定了電動機的轉動方向。

電動機怎樣改變轉向呢？

只需要改變旋轉磁場的方向即可。

怎樣改變旋轉磁場n1的方向?

只需要調(diào)換任意兩項繞組與電源的連線，就可改變通入三相繞組中的電流的相序，例如：原來：A(i1)→B(i2)→C(i3)后來：C(i1)→B(i2)→A(i3)

此為電機正反轉的原理2、旋轉磁場n1的的方向（轉向）2022/12/29此為電機正反轉的原理2、旋轉磁場n12023/1/43.旋轉磁場如何改變方向？？（電動機的轉向改變問題）電動機轉向與旋轉磁場的轉向相同。順時針方向旋轉怎樣改變轉子的轉向?3~M3~UVW3~M3~UVW逆時針方向旋轉旋轉方向？2022/12/293.旋轉磁場如何改變方向？？電動機轉向2023/1/4注意：轉子旋轉方向與磁場旋轉方向相同，但轉速總是低于磁場轉速?。。。?！定義磁場轉速為同步轉速，用表示n1；轉子轉速為n,則轉差率轉差率是電機一個重要參數(shù)，其值范圍0﹤S≤12022/12/29注意：轉子旋轉方向與磁場旋轉方向相同，2023/1/4五、有關轉差率的討論

電動機的轉差速度與磁場轉速n0之比稱為轉差率，用s表示：

顯然，電動機的轉差率隨著電動機轉速的升高而減小。(1)電動機起動瞬間，電動機轉速n=0，轉差率s=1；(2)電動機理想空載時，轉速n≈n0，轉差率s≈0；(3)電動機運行過程中，轉速0<n<n0，轉差率0<s<1；問題與討論

電動機的轉速n能等于旋轉磁場的轉速n1嗎？分析如果二者相等，則轉子與旋轉磁場之間產(chǎn)生感應電流成為載流導體→不是載流導體就無法在磁場中n≠n1，異步！就沒有了相對切割→轉子不切割磁場就不能受力→不受力電動機就永遠轉運不起來。正常運行時，轉差率一般在0.01~0.06之間，即電機轉速接近同步速。2022/12/29五、有關轉差率的討論電動機的轉差速2023/1/4六、異步電機的三種運行狀態(tài)—了解，知識拓展根據(jù)轉差率的大小和正負,異步電機有三種運行狀態(tài)機械能轉變?yōu)殡娔茈娔芎蜋C械能變成內(nèi)能電能轉變?yōu)闄C械能能量關系制動制動驅動電磁轉矩轉差率轉速外力使電機快速旋轉外力使電機沿磁場反方向旋轉定子繞組接對稱電源實現(xiàn)發(fā)電機電磁制動電動機狀態(tài)2022/12/29六、異步電機的三種運行狀態(tài)—了解，知識拓2023/1/4可逆電機

可逆電機，一方面通電的時候，可以帶動電機專用。另一方面，當外力使電機轉動的時候可以產(chǎn)生電，這個時候就是個發(fā)電機。和它相對應的就是“定向電機”，現(xiàn)在可逆電機的應用主要是為了節(jié)省能源和環(huán)保，在一些高檔的汽車上有用到。直流電動機可以作發(fā)電機使用,而直流發(fā)電機也可以作電動機使用。一般應按銘牌規(guī)定使用...如果直流電動機要當發(fā)電機使用時，為了能達到發(fā)電機規(guī)定的額定電壓，就應適當提示機組的轉速，但不能超過額定值的10%；或者增大其勵磁電流，但注意不要超過電機2022/12/29可逆電機可逆電機，一方面通電的時候，可2023/1/4電動機能當發(fā)電機用嗎？聽父輩的中學物理張老師說過，1972年農(nóng)村沒電的時候他曾經(jīng)用木制的水輪帶動電動機發(fā)電，輸出近1KW。

我想電動機和發(fā)電機的結構（原理）不一樣，不一定可逆，不知壇里有老前輩DIY過類似的，請介紹一下，謝謝！

我試過用一臺單相電動機同軸帶動一臺三相電動機，結果只是空轉，什么電都發(fā)不出來。

電動機和發(fā)電機沒有本質(zhì)的區(qū)別,完全是可逆的,同步電機就不說了,那就是一樣的,異步電動機做發(fā)電機,電機不用任合改動,每一相并上合適的電容就行了.電容是為了建立磁場,你不給電機并電容,當然就發(fā)不出電啦,我們用195柴油機帶10KW電機發(fā)電,這種異步發(fā)電機還有一個最大的優(yōu)點,不怕短路,短路放掉了電容的電,電機失磁,電流也就消失了,短路消失又能發(fā)電了.直流的電動機只要很簡單的稍微調(diào)整一下電刷架的位置就是一臺直流發(fā)電機了（如果不調(diào)整刷架位置也能發(fā)點，就是電刷反應大一些，電刷間的花火大）

交流電動機尤其是三相異步電動機，直接轉是不可能發(fā)點的....

交流發(fā)電機一般都是同步的

說的超級簡單點吧，您把三相電動機內(nèi)的鼠籠轉子換成磁鐵，再轉起來就能發(fā)電了，磁鐵的磁極要跟定子繞組垂直。當年下鄉(xiāng)在農(nóng)場當放映員時，停電頻繁。為解決電源問題就是用的三相異步電動機（3KW）接三個電容（1000V，8MF，星形接法），用打藥水的汽油機或手扶拖拉機拖動來發(fā)電的，效果相當?shù)暮谩?/p>

由于農(nóng)場各隊均有鉆床，用鉆床上的電機是最理想的了，電機上面帶的塔形皮帶輪可和拖拉機的皮帶輪隨意連接，以后干脆只帶內(nèi)裝三個電容的配電盒就可以了，到現(xiàn)場后臨時把電機拆下裝到拖拉機上，一套發(fā)電設備很快就完成了。

2022/12/29電動機能當發(fā)電機用嗎？聽父輩的中學物理張2023/1/4剛剛用三個2.2uF/450V電容并在三相電機的繞組上（三相異步，三角接法），果然發(fā)出電來了

我用的是一臺480W洗衣機（南韓Goldstar）電機同軸（10mm）連接一臺110W三相異步電機（法國FWV，型號：635-4PR35），負載是三盞25W/230V電燈。感覺發(fā)這種電的質(zhì)量很差，負載的輕重直接嚴重影響輸出電壓和頻率。

電是發(fā)出來了，加電容的原理還是不很清楚---正在學習中....效果不好，負載調(diào)整率差，適合固定負載照明，別的最好不用。如果手頭有動力設備和電機（應該是常見的），此法適合應急。完全可以在急需時臨時拼湊一套發(fā)電設備在用后恢復，而無須投資備用一套常年閑置的專用設備。

最好用功率遠大于電力輸出的動力設備拖帶發(fā)電的電機，用電負荷穩(wěn)定較好。一般的單相電機只要把4個繞組交叉并聯(lián)起來再接上一個30微發(fā)的工作電容就可以了老技術了，文革前、甚至于解放前，窮對付的老技術了2022/12/29剛剛用三個2.2uF/450V電容并在三2023/1/4直流電機的可逆原理

直流電機在一定的條件下，可作為發(fā)電機運行，把機械能轉變?yōu)殡娔芄┙o直流負載；而在另外的條件下又可把電能轉換為機械能拖動機械負載。任何直流電機都是可逆的，但這并不是說是廠商提供的直流機可以不分發(fā)電機和電動機了。因為電機是有額定工作狀態(tài)的，這也是制造廠家為該電機設計的最佳工作狀態(tài)，若混用，會不同程度的偏離最佳工作狀態(tài)，使電機的性能變壞。

2022/12/29直流電機的可逆原理

直流電機在一定的條件2023/1/4

電動機和發(fā)電機的工作原理分別是什么？

電動機：電生磁，磁生力。（是磁場對通電導線有作用力-電流通過線圈產(chǎn)生磁力驅動轉子轉動）發(fā)電機：力生磁，磁生電。（電磁感應-機械力驅動轉子線圈轉動切割磁場發(fā)生電磁感應后而發(fā)電。閉合電路中一部分導體在磁場中做切割磁感線運動，產(chǎn)生感應電流）在結構上來說，發(fā)電機和電動機是完全相同的，通常由定子、轉子、端蓋.電刷.機座及軸承等部件構成。定子由機座.定子鐵芯、線包繞組、以及固定這些部分的其他結構件組成。轉子由轉子鐵芯、轉子磁極（有磁扼.磁極繞組)、滑環(huán)、(又稱銅環(huán).集電環(huán))、風扇及轉軸等部件組成。發(fā)電機和電動機是完全可逆的，在發(fā)電機和電動機的定子上加上額定電壓，轉子就會旋轉，用外力使發(fā)電機或電動機的轉子旋轉，達到額定同步轉速，定子就會產(chǎn)生電壓，發(fā)出電來。三相異步電動機的工作原理：

三相交流電流的電動機的定子繞組通入三相交流電，就會產(chǎn)生一個旋轉磁場，旋放磁場的磁力線通過定子鐵芯、氣隙和轉子鐵苡構成回路。異步電動機轉子繞組導體由于相對于旋轉磁場運動，就會因切割磁力線而感應電動勢，因而轉子繞組就會流過電流。載流的轉子繞組導體在旋轉磁場中會受到電磁力的作用。在電磁力形成的電磁轉矩作用下，電動機轉子就沿著旋轉磁場的方風轉動起來。同步發(fā)電機的工作原理:

同步發(fā)電機的工作原理轉子是旋轉的,其中裝設的轉子勵磁繞組線圈兩端與兩個彼此絕緣的滑環(huán)連接,外界是通過壓在滑環(huán)上的電刷將直流電送給勵磁繞組的,當轉子勵磁繞組得電后,就會產(chǎn)生磁場,有N極S極。當轉子在原動機的帶動下旋轉時,三相定子電樞繞組就處在旋轉磁場中切割磁力線而感應電勢,輸出端接入負荷,發(fā)電機就會向負載供電。2022/12/29

電動機和發(fā)電機的工作原理分別是什么？

2023/1/4發(fā)電機分同步和異步，都是發(fā)交流電。電動機做發(fā)電機，屬于異步發(fā)電機，需要轉子有剩磁，同時需要電容；直接的發(fā)電機，轉子帶磁（永磁或者電磁），不需要電容。原則上要想發(fā)電，首先要建立磁場，因為沒有線圈切割磁力線的過程就無法發(fā)出電來。而電動機的磁場可以直接由電源建立出來。所以要想把電動機變成發(fā)電機，首要條件是具備自我建立磁場的能力。盡管電動機可以變成發(fā)電機，但許多參數(shù)并不是處在最佳狀態(tài)下，而發(fā)電機是專為發(fā)電而設計的，各項參數(shù)都做了最佳選擇。所以電動機雖然能夠發(fā)電，但還是不如發(fā)電機的效率高。2022/12/29發(fā)電機分同步和異步，都是發(fā)交流電。2023/1/41、發(fā)電機原理：導體在外力作用下切割磁力線，導體內(nèi)會感應出電動勢，可以用右手定則來判別。2、電動機原理：通電導體在磁場中會運動，運動方向可以用左手定則來判別。3、如果電動機用作發(fā)電機時是可以的，但是電動機設計時在定子上有專門換向補償繞組，它是去磁作用，可減少換向電流及火花，改成發(fā)電機使用，換向電流可能較大，從而產(chǎn)生火花比正規(guī)發(fā)電機要大。4、并激電動機只要有其他電動機拖動就能作發(fā)電機使用，而發(fā)電機只要通電就會成為電動機旋轉。里面不存在再需要外加勵磁電壓，（他激式電機除外）2022/12/291、發(fā)電機原理：導體在外力作用下切割磁力2023/1/41.異步電動機的電磁轉矩3-9異步電動機的電磁轉矩和機械轉矩電動機的結構常數(shù)每極下工作主磁通轉子電流轉子電路功率因數(shù)

異步電動機的電磁轉矩等于轉子中各載流導體在旋轉磁場作用下，受到電磁力所形成的轉矩之總和。上式中各參數(shù)：每極下工作主磁通遵循主磁通原理。轉子電路的功率因數(shù)和轉子電流均隨轉差率的變化而變化。2022/12/291.異步電動機的電磁轉矩3-9異步電2023/1/4

將公式中各量的計算式代入電磁轉矩公式，即可得到電磁轉矩的另一種表達形式：

電磁轉矩T正比電源電壓U12的平方，反映了電動機的電磁轉矩在負載不變情況下，其大小取決于電源電壓的高低。但這并不意味電動機的工作電壓越高，電動機實際輸出的電磁轉矩就越大。上式說明，只要電機參數(shù)不發(fā)生變化，電磁轉矩

電動機拖動機械負載運行時，輸出機械轉矩的大小，實際上決定于來自于電動機軸上負載阻轉矩的大小。換言之，當電磁轉矩T等于負載阻轉矩TL時，電動機就會在某一速度下穩(wěn)定運行；若T>TL，電動機就會加速運行；若T<TL，電動機則要減速運行直至停轉。2022/12/29將公式中各量的計算式代入電磁轉矩公式2023/1/42、異步電動機電磁轉矩特性電磁轉矩有三個重要值，分別為：Tmsm1T0sn=0n=n0根據(jù)公式可得異步機的電磁轉矩特性曲線：最大電磁轉矩對應最大電磁轉矩的臨界轉差率。(1)額定轉矩TN

電動機額定電壓下以額定轉速nN運功率單位若為W時，9550改為9.55行，輸出額定機械功率PN時，電機轉軸上對應輸出的機械轉矩為額定電磁轉矩TN。2022/12/292、異步電動機電磁轉矩特性電磁轉矩有三個2023/1/4

最大轉矩反映了電動機帶最大負載的性能，我們把它與額定轉矩的比值稱為電動機的過載能力，即：TMT0s最大電磁轉矩起動電磁轉矩(2)最大轉矩TM

起動轉矩反映了異步機帶負載起動時的性能。起動轉矩與額定電磁轉矩之比稱作電動機的起動能力，即：Tst(3)起動轉矩Tst

λm通常在1.6~2.0之間。如果負載轉矩超過了最大轉矩，電動機將停轉。

λst通常在1.4~1.8之間。如果電機的起動轉矩Tst小于電動機軸上的負載阻轉矩TL時，電動機將無法起動。2022/12/29最大轉矩反映了電動機帶最大負載的2023/1/43.異步電動機的機械特性n0T機械特性曲線額定工作點NnNTNTstTM額定轉矩

電動機運行在AB段，其電磁轉矩可以隨負載的變化而自動調(diào)整，這種能力稱為自適應負載能力。ABC

機械特性曲線可分為穩(wěn)定運行區(qū)AB段和非穩(wěn)定運行區(qū)BC段兩部分。

電機穩(wěn)定運行時TL=TN。當負載增加時，TL'>TN動力小于阻力電機穩(wěn)定運行狀態(tài)被破壞轉速n下降轉差率s上升轉子電路感應電動勢增加電流I2增大定子電流I1隨之增大電磁轉矩T增大至T′當T′=TL′時電動機轉速重新穩(wěn)定在n'上，此時n′<n。特性曲線的N點向右移。

顯然，把轉矩特性曲線旋轉90°后即可得到機械特性曲線。額定轉速最大電磁轉矩起動電磁轉矩分析

電機穩(wěn)定運行在TL=TN。當負載減少時，TL″<TN動力大于阻力電機的穩(wěn)定運行狀態(tài)被破壞轉速n上升轉差率s下降轉子電路感應電動勢減小電流I2減小定子電流I1隨之減小電磁轉矩T減小至T″當T″=TL″時電動機轉速重新穩(wěn)定在n″上，此時n″>n。沿特性曲線左移。N′N″2022/12/293.異步電動機的機械特性n0T機械特性2023/1/44、三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動機型號Y132M-4功率7.5KW頻率50Hz電壓380V

電流15.4A

接法Δ轉速1440r/min絕緣等級B工作方式連續(xù)標準編號工作制S1

B級絕緣年月編號××電機廠Y表示異步機，132(mm)表示機座中心高；M代表中機座(L長機座、S短機座)，-4代表4極電機。額定功率指的是電動機輸出的機械功率。額定電壓、電流均指電動機額定運行情況下的定子線電壓、線電流的數(shù)值。額定轉速指的是電動機轉子的轉速n。

三相異步電動機的定子繞組有兩種接法：Y形和Δ形

。

三相定子繞組由機殼外面的接線盒引出，如圖示：Y形接線Δ形接線2022/12/294、三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動2023/1/43-10三相異步電動機的控制見另一課件2022/12/293-10三相異步電動機的控制見另一課件2023/1/4一、.單相異步電動機簡介

實驗室、家庭及辦公場所通常是單相供電，因此實驗室的很多儀器、各種電動小型工具、家用洗衣機、電冰箱、電風扇等，都采用單相異步電動機。單相異步機采用鼠籠式轉子結構，一般容量多在0.75KW以下（小功率）。電容運轉單相機洗衣機電動機電風扇電動機制冷壓縮機單相異步電動機產(chǎn)品圖

三相異步電動機只所以能夠轉動，是因為它的定子繞組通入對稱三相交流電后產(chǎn)生的旋轉磁場。那么，單相異步電動機通入單相交流電后，產(chǎn)生的是一個什么樣的磁場呢？3-11.單相異步電動機2022/12/29一、.單相異步電動機簡介實2023/1/4二、單相異步電動機的定子磁場單相機定子單相機轉子ωt0i在定子繞組中通入單相交流電×××電流正半周，線圈導體中通過的電流始終為正值，如圖示：

相鄰導體中電流方向相同，電流的合成磁場方向一致。

合成磁場隨時間大小不斷變化，但磁場軸線的位置始終不變。NS電流的負半周，線圈導體中通過的電流方向始終為負，如圖：×××SN

相鄰導體中電流方向相同，電流的合成磁場方向一致。

合成磁場隨時間大小不斷變化，但磁場軸線的位置始終不變。結論：顯然，單相異步電動機的定子磁場是一個大小和方向隨時間不斷變化、但磁場軸線位置始終不變的脈動磁場。2022/12/29二、單相異步電動機的定子磁場單相機定子單2023/1/4單相異步電動機脈動磁場的分析

脈動磁場可以分解為兩個大小相等、轉速相同、轉向相反的旋轉磁場B1和B2。

順時針方向旋轉的磁場B1對轉子產(chǎn)生順時針方向的電磁轉矩；逆時針方向旋轉的磁場B2對轉子產(chǎn)生逆時針方向的電磁轉矩。由于在任何時刻這兩個電磁轉矩都大小相等、方向相反，所以單向異步機的轉子不會自行起動，也就是說單相異步電動機的起動轉矩為零。2022/12/29單相異步電動機脈動磁場的分析脈動2023/1/42022/12/292023/1/42022/12/292023/1/42022/12/292023/1/4如何使單相異步電動機旋轉起來呢？為何電容分相法可讓單相異步機轉動？

電容分相式異步電動機的定子有兩個繞組：一個是工作繞組；另一個是起動繞組，兩個繞組在空間對稱嵌放。起動繞阻與電容C串聯(lián)，使起動繞組電流i2和工作繞組電流i1產(chǎn)生90°的相位差，即：

加入起動繞組后，和工作繞組并聯(lián)連接于單相交流電源上。這時兩繞組中的電流磁場為：

可見，單相電動機定子兩繞組的合成磁場也是一個隨時間空間位置不斷變化的旋轉磁場。單相電動機也因之可以自行起動了。AXBYAXBYAXBY2022/12/29如何使單相異步電動機旋轉起來呢？為何電容2023/1/4

啟動時開關K閉合，使兩繞組電流相位差約為90°，從而產(chǎn)生旋轉磁場，電機轉起來；

轉動正常以后離心開關被甩開，啟動繞組被切斷，而電機仍按原方向繼續(xù)轉動。其工作原理~KDCWSTAXA'X'2022/12/29啟動時開關K閉合，使兩繞2023/1/42022/12/292023/1/43、罩極式單相電機定子磁極轉子短路環(huán)

定子通入電流以后，部分磁通穿過短路環(huán)，并在其中產(chǎn)生感應電流。短路環(huán)中的電流阻礙磁通的變化，致使有短路環(huán)部分和沒有短路環(huán)部分產(chǎn)生的磁通有了相位差，從而形成旋轉磁場，使轉子轉起來。

圖中電機的轉動方向：順時針旋轉。因為沒有短路環(huán)部分的磁通比有短路環(huán)部分的磁通領先。2022/12/293、罩極式單相電機定子轉子短路定2023/1/4

拓展：三相異步電動機的單相運行

三相異步電動機在運行過程中，若其中一相和電源斷開，則變成單相運行。此時和單相電機一樣，電機仍會按原來方向運轉。但若負載不變，三相供電變?yōu)閱蜗喙╇姡娏鲗⒆兇?，導致電機過熱。使用中要特別注意這種現(xiàn)象；三相異步電動機若在啟動前有一相斷電，和單相電機一樣將不能啟動。此時只能聽到嗡嗡聲，長時間啟動不了，也會過熱，必須趕快排除故障。2022/12/29拓展：三相異步電動機的單相運行2023/1/4三相異步電動機為什么不能缺相運行?當電動機兩相運行時，定子磁場有三相旋轉磁場變?yōu)閱雾椕}動磁場，這個脈動磁場可分解成兩個轉向向反的旋轉磁場，其中正向旋轉磁場產(chǎn)生的正向轉矩使電動機繼續(xù)運轉，而反向旋轉磁場產(chǎn)生的反向轉矩將抵消一部分正向轉矩，因此電動機的轉矩要比原來降低很多。兩相運行時，缺相的那一相無電流，其他兩相的電流增大，雖然電機仍能運轉，但轉速降低，電流加大，使電動機發(fā)熱，很容易燒壞電機繞組。所以，電動機不允許長期缺相運行。2022/12/29三相異步電動機為什么不能缺相運行?當電2023/1/43-12特種電機---控制電機（了解）

概述§一、步進電動機

§二、伺服電動機交流伺服電動機直流伺服電動機2022/12/293-12特種電機---控制電機（了解）2023/1/4

前面介紹的異步電動機、直流電動機等都是作為動力使用的，其主要任務是能量轉換，例如將電能轉換為機械能。本節(jié)介紹控制電機。概述如：伺服機將電壓信號轉換為轉矩和轉速；步進機將脈沖信號轉換為角位移或線位移。

控制電機的主要功能是轉換和傳遞信號。控制電機的種類很多，下面主要介紹步進機、伺服機。

對控制電機的主要要求：動作靈敏、準確、重量輕、體積小、運行可靠、耗電少等。2022/12/29前面介紹的異步電動機、直流電動機等2023/1/4§3-12-1步進電動機機理：步進電機是利用電磁鐵原理，將脈沖信號轉換成線位移或角位移的電機。每來一個電脈沖，電機轉動一個角度，帶動機械移動一小段距離。特點：(1)來一個脈沖，轉一個步距角。

(2)控制脈沖頻率，可控制電機轉速。

(3)改變脈沖順序，改變方向。2022/12/29§3-12-1步進電動機機理：步進電2023/1/4種類：有勵磁式和反應式兩種。兩種的區(qū)別在于勵磁式步進電機的轉子上有勵磁線圈，反應式步進電機的轉子上沒有勵磁線圈。應用：

步進機的應用非常廣泛。如：在數(shù)控機床、自動繪圖儀等設備中都得到應用。

下面以反應式步進電機為例說明步進電機的結構和工作原理。2022/12/29種類：應用：下面以反應式步進電機為例說2023/1/4§3-12-2伺服電動機

交流伺服電動機和直流伺服電動機。伺服電動機分類：

伺服電動機的作用是驅動控制對象。被控對象的轉距和轉速受信號電壓控制，信號電壓的大小和極性改變時，電動機的轉動速度和方向也跟著變化。伺服電動機的作用2022/12/29§3-12-2伺服電動機交流伺服電2023/1/4

直流伺服電機的特性較交流伺服電機硬。直流伺服電機經(jīng)常用在功率稍大的系統(tǒng)中，它的輸出功率一般為1-600W。它的用途很多，如隨動系統(tǒng)中的位置控制等。應用：2022/12/29直流伺服電機的特性較交流伺服電機硬。2023/1/4結束！謝謝！2022/12/29結束！感應式電動機

感應式電動機2023/1/43-7三相異步交流電動機基本知識主要內(nèi)容及重難點：一、三相異步電動機的基本結構（重點）二、三相異步電動機的工作原理（難點）三、三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)（了解）四、電磁轉矩和機械轉矩（重點）五、特殊用途的電動機（了解）2022/12/293-7三相異步交流電動機基本知識主要內(nèi)容2023/1/4導入新課：電機概述第9章電動機

電機——實現(xiàn)機械能與電能的相互轉換。發(fā)電機——將機械能轉換為電能。電動機——將電能轉換為機械能。直流電動機交流電動機直流發(fā)電機交流發(fā)電機（三相和單相）（三相和單相）

電動機電機

發(fā)電機同步電動機異步電動機（籠型和繞線型）

動力電機電機

控制電機

:以高效率的能量轉換為目的。:以高靈敏度、高準確度的信號轉換和傳遞為主要目的。2022/12/29導入新課：電機概述第9章電2023/1/4交流電動機感性認識2022/12/29交流電動機感性認識2023/1/4

三相異步電動機的外形9.1三相異步電動機的基本結構和額定值2022/12/29三相異步電動機的外形9.1三相2023/1/4※部分額定值：UN690V，2kV~11kVfN

50/60HzPN

200kW~3000kW2p

2~12

籠型異步電動機外形9.1三相異步電動機的基本結構和額定值※

部分額定值：UN400V~690V

fN

50/60HzPN

200kW~2300kW2p

2~82022/12/29※部分額定值：籠型異步電動機外形92023/1/42022/12/292023/1/43-8三相異步電動機的基本結構一、三相異步電動機的基本結構1.定子：指其固定不動部分，主要包括：(1)定子鐵心(2)定子繞組(3)機座和端蓋等2.轉子：指其旋轉部分，主要部件包括：(1)轉子鐵心(2)轉子繞組(3)轉軸等2022/12/293-8三相異步電動機的基本結構一、2023/1/4

定子鐵心、定子繞組、機座和端蓋等。

定子鐵心的硅鋼片3-8-1定子2022/12/29定子鐵心的硅鋼片3-8-1定子2023/1/4

定子鐵心9.1三相異步電動機的基本結構和額定值定子鐵芯內(nèi)圓沖有分布的槽。定子鐵芯硅鋼片：異步電動機的鐵芯是由0.5mm厚的硅鋼片疊壓制成的。作用：嵌放繞組，提供磁路；2022/12/29定子鐵心9.1三相異步電動機的基2023/1/4

定子繞組對稱三相繞組。9.1三相異步電動機的基本結構和額定值定子繞組是由漆包線繞制而成，嵌入到定子鐵芯槽中。作用：產(chǎn)生旋轉磁場，構成電機電路的一部分。定子繞組2022/12/29定子繞組對稱三相繞組。9.1三相2023/1/4機座和端蓋：機座機座是電動機的支架，通常用鑄鐵或鑄鋼制成。2022/12/29機座和端蓋：機座機座是電動機的支架，通常2023/1/4

定子接線盒U1V1

W1W2U2V2U1V1

W1U2V2

W2U1V1

W1W2

U2V2星形(Y)聯(lián)結3~U1V1

W1W2

U2V2三角形(△)聯(lián)結3~9.1三相異步電動機的基本結構和額定值2022/12/29定子接線盒U1V12023/1/4（1）轉子鐵心：嵌放繞組，提供磁路。（2）轉子繞組：感應出電勢、電流。

（分為兩種類型：如下）繞線型：對稱三相繞組。籠型：對稱多相繞組。（3）轉軸（4）風扇等。

轉子鐵心的硅鋼片3-8-2轉子9.1三相異步電動機的基本結構和額定值轉子鐵芯一般用45號鋼制成，用來傳遞電磁轉矩。轉子繞組大部分是澆鑄鋁籠型，大功率也有銅條制成的籠型轉子導體。轉子繞組構成電動機電路的另一部分。轉子繞組2022/12/29（1）轉子鐵心：嵌放繞組，提供磁路。轉子2023/1/4

鼠籠式異步電動機的轉子

導條

端環(huán)

風扇圖1銅條籠型轉子圖2鑄鋁籠型轉子2022/12/29鼠籠式異步電動機的轉子2023/1/4

繞線式異步電動機的轉子9.1三相異步電動機的基本結構和額定值集電環(huán)2022/12/29繞線式異步電動機的轉子9.1三2023/1/4

由于繞線式異步電動機能采用轉子繞組串電阻起動和調(diào)速，因此起動性能和調(diào)速性能均比鼠籠式異步機優(yōu)越。2022/12/29由于繞線式異步電動機能采用轉子繞2023/1/4播放視頻講解電動機結構2022/12/29播放視頻講解電動機結構2023/1/43-7-1異步電動機旋轉原理模型圖2022/12/293-7-1異步電動機旋轉原理模型圖2023/1/4模型說明ei蹄形磁鐵閉合線圈人為轉動感應電流受力而旋轉感生電流2022/12/29模型說明ei蹄形磁鐵閉合線圈人為轉動感應2023/1/4異步電動機原理模型圖通電導體的受力方向用“左手定則”判斷導線內(nèi)感應電流方向用“右手定則”判斷人為轉動對轉子的轉軸形成一個順時針方向的轉矩

結論：轉子的旋轉方向和磁場旋轉方向一致模型示意圖2022/12/29異步電動機原理模型圖通電導體的受力方向用2023/1/4異步電動機轉動模型原理總結如下：第6章電動機

機械負載旋轉起來對稱定子三相繞組通入對稱三相電流旋轉磁場（磁場能量）

磁感線切割轉子繞組

轉子繞組中產(chǎn)生e和

i

轉子繞組在磁場中受到電磁力的作用

轉子旋轉起來

三相交流電能電磁轉矩感應

相當于變壓器的原邊

相當于變壓器的副邊2022/12/29異步電動機轉動模型原理總結如下：第6章2023/1/4轉子旋轉的原理：在旋轉磁場和轉子之間要有相對運動，轉子導體要切割磁力線，如果n=n1,它們之間就沒有相對運動了，不可能產(chǎn)生e,i,F,T。因此n與n1之間一定存在差異，所以叫異步電動機。異步電動機的由來

2022/12/29轉子旋轉的原理：異步電動機的由來

2023/1/4下面就先來討論異步電動機中的旋轉磁場是怎樣建立起來的。

模型中靠磁鐵的轉動來獲得轉子轉動，它是用機械能換取機械能，沒有實際意義。注意：磁場的旋轉是電機旋轉的前提?。?！2022/12/29下面就先來討論異步電動機中的旋轉磁場是怎2023/1/43-7-2三相異步電動機的旋轉磁場

實際的異步電動機中的旋轉磁場是利用三相交流電通過固定在定子上的三相對稱繞組來獲得的。旋轉磁場的作用就是相當于模型中的蹄形磁鐵轉動時產(chǎn)生的磁場。2022/12/293-7-2三相異步電動機的旋轉磁場2023/1/4AXBYZCA

B

CXYZ

電流流出

電流流入

4、定子三相繞組中電流的標注方法

一.定子繞組的放置方式1、先以每相繞組中只有一個繞組的簡單電路來說明

定子鐵芯

定子繞組2、三相對稱繞組每相繞組由一個線圈組成3、設三相電流的參考方向為從繞組的首端指向尾端2022/12/29AXBYZCAB2023/1/4對稱的三相電流通入對稱的三相繞組中，它們的合成磁場、合成磁通就是一個旋轉磁場?。。∵@個結論怎么得到的呢？？？？？選定電流的幾個特殊值加以分析，就能得出結論了?。?、以三相繞組結成Y型為例來討論2022/12/29對稱的三相電流通入對稱的三相繞組中，它們2023/1/4U←V←W←AXBYZCi1=Imsin

ti2=Imsin(

t－120O)i3=Imsin(

t＋120O)i1

i2

i3t=0O

時i1=0i2＜0(尾端流入、首端流出）i3

＞0（首端流入、尾端流出）××NSIm

tOi1二、旋轉磁場的產(chǎn)生相鄰線圈電流流向一致，在氣隙中生成合成磁場，方向如上所示：A

B

CXYZi的參考方向:首端指向尾端

電流流入

電流流出2022/12/29U←AXBYZCi1=Imsin2023/1/4t=0O

時i1=0，i2＜0，i3＞0U1U2V1V2W2W1NSt=120O

時i1＞0，i2=

0，i3＜

0U1U2V1V2W2W1NS9.2三相異步電動機的工作原理

顯然，電流隨時間變化120°電角，電動機的氣隙磁場在空間的位置也隨之旋轉了120°。2022/12/29t=0O時U1U2V1V2W2W2023/1/4U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W2W1NSt=240O

時i1＜

0，i2＞0，i3=0t=360O

時i1=0，i2＜0，i3＞0NS9.2三相異步電動機的工作原理電流隨時間變化一周，電動機的氣隙磁場在空間的位置也順時針旋轉了360°。2022/12/29U1U2V1V2W2W1U1U2V1V22023/1/4tOi1

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