交流電動機原理及使用

關于交流電動機原理及使用第1頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月1.定子3.1

三相異步電動機的基本結構鐵心：由內(nèi)周有槽的硅鋼片疊成。A----XB----YC----Z三相繞組機座：鑄鋼或鑄鐵第2頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

轉子:在旋轉磁場作用下，產(chǎn)生感應電動勢或電流。2.轉子鼠籠轉子鐵心：由外周有槽的硅鋼片疊成。(1)

鼠籠式轉子

鐵芯槽內(nèi)放銅條，端部用短路環(huán)形成一體?；蜩T鋁形成轉子繞組。(2)

繞線式轉子

同定子繞組一樣，也分為三相，并且接成星形。鼠籠式繞線式第3頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月第4頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月鼠籠式電動機與繞線式電動機的的比較：鼠籠式：

結構簡單、價格低廉、工作可靠；不能人為改變電動機的機械特性。繞線式：結構復雜、價格較貴、維護工作量大；轉子外加電阻可人為改變電動機的機械特性。第5頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2

三相異步電動機的工作原理第6頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2.1旋轉磁場

定子三相繞組通入三相交流電(星形聯(lián)接)AXBYCZ1.旋轉磁場的產(chǎn)生o第7頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月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()電流入第8頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月tAXYCBZAXYCBZAXYCBZ三相電流合成磁

場的分布情況合成磁場方向向下合成磁場旋轉60°合成磁場旋轉90°600o第9頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉的磁場

即：一個電流周期，旋轉磁場在空間轉過360°取決于三相電流的相序2.旋轉磁場的旋轉方向結論：任意調(diào)換兩根電源進線，則旋轉磁場反轉。第10頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3.旋轉磁場的極對數(shù)P

當三相定子繞組按圖示排列時，產(chǎn)生一對磁極的旋轉磁場，即：otAXBYCZAXYCBZ第11頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

若定子每相繞組由兩個線圈串聯(lián)

，繞組的始端之間互差60°，將形成兩對磁極的旋轉磁場。C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AXBYC第12頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月極對數(shù)旋轉磁場的磁極對數(shù)與三相繞組的排列有關C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'0第13頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月4.旋轉磁場的轉速工頻：

旋轉磁場的轉速取決于磁場的極對數(shù)p=1時0toAXYCBZAXYCBZAXYCBZ第14頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月p=2時0第15頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月旋轉磁場轉速n0與極對數(shù)p的關系極對數(shù)每個電流周期磁場轉過的空間角度同步轉速旋轉磁場轉速n0與頻率f1和極對數(shù)p有關?？梢?第16頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2.2電動機的轉動原理1.轉動原理AXYCBZ定子三相繞組通入三相交流電方向:順時針

切割轉子導體右手定則感應電動勢E20旋轉磁場感應電流I2旋轉磁場左手定則電磁力FF電磁轉矩TnF第17頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2.3轉差率

旋轉磁場的同步轉速和電動機轉子轉速之差與旋轉磁場的同步轉速之比稱為轉差率。

由前面分析可知，電動機轉子轉動方向與磁場旋轉的方向一致，但轉子轉速n不可能達到與旋轉磁場的轉速相等，即異步電動機如果:無轉子電動勢和轉子電流

轉子與旋轉磁場間沒有相對運動，磁通不切割轉子導條無轉矩因此，轉子轉速與旋轉磁場轉速間必須要有差別。第18頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月異步電動機運行中:轉子轉速亦可由轉差率求得轉差率s

例1：一臺三相異步電動機，其額定轉速

n=975r/min，電源頻率f1=50Hz。試求電動機的極對數(shù)和額定負載下的轉差率。解：根據(jù)異步電動機轉子轉速與旋轉磁場同步轉速的關系可知：n0=1000r/min,即p=3額定轉差率為第19頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月上次課重點內(nèi)容單相交流電和三相交流電的特點、電源及負載的接法；工業(yè)企業(yè)的配電、照明的配電；了解單相變壓器原理，三相變壓器繞組接法；三相異步電動機的結構、轉動原理，轉速與極對數(shù)的關系、轉差率的概念；第20頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月電動機在額定負載時的轉矩。1.額定轉矩TNOT額定轉矩(N?m)

如某普通機床的主軸電機(Y132M-4型)的額定功率為7.5kw,額定轉速為1440r/min,則額定轉矩為3.3三相異步電動機的機械特性第21頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月2.最大轉矩Tmax

轉子軸上機械負載轉矩T2不能大于Tmax

，否則將造成堵轉(停車)。電機帶動最大負載的能力。OTTmax第22頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月過載系數(shù)(能力)一般三相異步電動機的過載系數(shù)為工作時必須使T2

<Tmax

，否則電機將停轉。電機嚴重過熱而燒壞。第23頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3.起動轉矩Tst電動機起動時的轉矩。起動時n=0時，s=1Tst體現(xiàn)了電動機帶載起動的能力。

若

Tst

>T2電機能起動，否則不能起動。OTTst起動能力第24頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3.4

三相異步電動機銘牌數(shù)據(jù)1.型號

磁極數(shù)(極對數(shù)p=2)例如：Y132M－4

用以表明電動機的系列、幾何尺寸和極數(shù)。機座長度代號機座中心高（mm）三相異步電動機教材表8.8.1中列出了各種電動機的系列代號。第25頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月異步電動機產(chǎn)品名稱代號產(chǎn)品名稱異步電動機繞線式異步電動機防爆型異步電動機高起動轉矩異步電動機新代號漢字意義老代號Y異異繞異爆異起YRYBYQJ、JOJR、JROJB、JBOJQ、JQO第26頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月2.接法接線盒定子三相繞組的聯(lián)接方法。通常V1W2U1W1U2V2U2U1W2V1V2W1U1V1W1W2U2V2W2U2V2V1W1U1Y聯(lián)結W1U1V1W2U2V2聯(lián)結第27頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3.電壓例如：380/220V、Y/是指線電壓為380V時采用Y聯(lián)結；線電壓為220V時采用

聯(lián)結。說明：一般規(guī)定，電動機的運行電壓不能高于或低于額定值的5%。因為在電動機滿載或接近滿載情況下運行時，電壓過高或過低都會使電動機的電流大于額定值,從而使電動機過熱。電動機在額定運行時定子繞組上應加的線電壓值。

三相異步電動機的額定電壓有380V，3000V,

及6000V等多種。第28頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月4.電流例如：Y/6.73/11.64A

表示星形聯(lián)結下電機的線電流為6.73A；三角形聯(lián)結下線電流為11.64A。兩種接法下相電流均為6.73A。

5.功率與效率鼠籠電機

=72~93％電動機在額定運行時定子繞組的線電流值。額定功率是指電機在額定運行時軸上輸出的機械功率P2，它不等于從電源吸取的電功率P1。第29頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月注意：實用中應選擇容量合適的電機，防止出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象。6.功率因數(shù)PN

三相異步電動機的功率因數(shù)較低，在額定負載時約為0.7~0.9?？蛰d時功率因數(shù)很低，只有

0.2~0.3。額定負載時，功率因數(shù)最高。7.額定轉速電機在額定電壓、額定負載下運行時的轉速。P2cosO第30頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月如：n

N=1440轉/分

sN=0.048.絕緣等級指電機絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分為A、E、B、F、H五級，A級最低(105oC)，H級最高(180oC)。第31頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5

三相異步電動機的起動3.5.1起動性能

起動問題：起動電流大，起動轉矩小。

一般中小型鼠籠式電機起動電流為額定電流的5~7倍;電動機的起動轉矩為額定轉矩的(1.0~2.2)倍。大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響鄰近負載的工作頻繁起動時造成熱量積累，使電機過熱后果：原因：起動：

n=0，s=1,接通電源。起動時，n=0，轉子導體切割磁力線速度很大，轉子感應電勢轉子電流定子電流

第32頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5.2

起動方法(1)直接起動

二、三十千瓦以下的異步電動機一般都采用直接起動。(2)降壓起動：星形-三角形(Y－)

換接起動自耦降壓起動（適用于鼠籠式電動機）(3)轉子串電阻起動（適用于繞線式電動機）以下介紹降壓起動和轉子串電阻起動。第33頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月1.降壓起動(1)Y－換接起動

降壓起動時的電流為直接起動時的+－

起動U1U2V1V1W1W2+－正常運行U1U2V1V2W1W2

降壓起動時的轉矩為直接起動時的第34頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)自耦降壓起動L1L3L2FUQQ2下合：接入自耦變壓器，降壓起動。Q2上合：切除自耦變壓器，全壓工作。合刀閘開關QQ2

自耦降壓起動適合于容量較大的或正常運行時聯(lián)成Y形不能采用Y－起動的鼠籠式異步電動機。第35頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月RRR滑環(huán)電刷定子轉子起動時將適當?shù)腞串入轉子電路中，起動后將R短路。起動電阻

2.繞線式電動機轉子電路串電阻起動?第36頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

若R2選得適當，轉子電路串電阻起動既可以降低起動電流，又可以增加起動轉矩。常用于要求起動轉矩較大的生產(chǎn)機械上。TO轉子電路串電阻起動的特點第37頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

方法：任意調(diào)換電源的兩根進線，電動機反轉。電動機正轉電動機反轉三相異步電動機的正、反轉電源~UVWM3~UVW電源~M3~第38頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6.1變頻調(diào)速(無級調(diào)速)

f=50Hz逆變器M3~整流器f1、U1可調(diào)+–~變頻調(diào)速方法恒轉距調(diào)速（f1<f1N）恒功率調(diào)速（f1>f1N）頻率調(diào)節(jié)范圍：0.5~幾百赫茲三種電氣調(diào)速方法3.6

三相異步電動機的調(diào)速第39頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6.2變極調(diào)速

(有級調(diào)速)

變頻調(diào)速方法可實現(xiàn)無級平滑調(diào)速,調(diào)速性能優(yōu)異，因而正獲得越來越廣泛的應用。A1X1A2X2iiP=2··A1A2X1X2··NNSS第40頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月A1X1A2X2ii??P=1

采用變極調(diào)速方法的電動機稱作雙速電機，由于調(diào)速時其轉速呈跳躍性變化，因而只用在對調(diào)速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床等機床上。A1··A2X1X2SN第41頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月To3.6.3變轉差率調(diào)速

(無級調(diào)速)

變轉差率調(diào)速是繞線式電動機特有的一種調(diào)速方法。其優(yōu)點是調(diào)速平滑、設備簡單投資少，缺點是能耗較大。這種調(diào)速方式廣泛應用于各種提升、起重設備中。nn'??TLTLs

′s??Tso第42頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月功率的選擇

功率選得過大不經(jīng)濟，功率選得過小電動機容易因過載而損壞。1.對于連續(xù)運行的電動機，所選功率應等于或略大于生產(chǎn)機械的功率。2.對于短時工作的電動機，允許在運行中有短暫的過載，故所選功率可等于或略小于生產(chǎn)機械的功率。三相異步電動機的選擇第43頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月種類和型式的選擇1.種類的選擇

一般應用場合應盡可能選用鼠籠式電動機。只有在需要調(diào)速、不能采用鼠籠式電動機的場合才選用繞線式電動機。2.結構型式的選擇

根據(jù)工作環(huán)境的條件選擇不同的結構型式，如開啟式、防護式、封閉式電動機。

根據(jù)電動機的類型、功率以及使用地點的電源電壓來決定。Y系列鼠籠電動機的額定電壓只有380V一個等級。大功率電動機才采用3000V和6000V。第44頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

單相異步電動機主要應用于電動工具、洗衣機、電冰箱、空調(diào)、電風扇等小功率電器中。單相異步電動機的定子中放置單相繞組,轉子一般用鼠籠式。定子繞組中通入單相交流電后,形成脈動磁場，若不采取措施，將無法獲得所需的起動轉矩。3.7.1

單相異步電動機的工作原理3.7

單相異步電動機

當定子繞組產(chǎn)生的合成磁場增加時，根據(jù)右手螺旋定則和左手定則，可知轉子導條左、右受力大小相等方向相反，所以沒有起動轉矩。第45頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

為了獲得所需的起動轉矩，單相異步電動機的定子進行了特殊設計。常用的單相異步電動機有電容分相式異步電動機和罩極式異步電動機。他們都采用鼠籠式轉子，但定子結構不同。3.7.2電容分相式異步電動機

電容分相式異步電動機的定子中放置有兩個繞組，一個是工作繞組A–A'，另一個是起動繞組B–B',兩個繞組在空間相隔90o。起動時，B–B'繞組經(jīng)電容接電源，兩個繞組的電流相位