電工學(xué)(電工技術(shù))第七版 上冊(cè) 第七章 電子教案

第6章交流電動(dòng)機(jī)7.1

三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造第7章交流電動(dòng)機(jī)7.2

三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理7.3

三相異步電動(dòng)機(jī)的電路分析7.4

三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性7.5

三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)7.6

三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速7.7

三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)7.8

三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)7.9

三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇7.11

單相異步電動(dòng)機(jī)7.10

同步電動(dòng)機(jī)(略)1.了解三相交流異步電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造和轉(zhuǎn)動(dòng)原理;本章要求：2.理解三相交流異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，掌握起動(dòng)和反轉(zhuǎn)的基本方法,了解調(diào)速和制動(dòng)的方法;3.理解三相交流異步電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)的意義。第7章交流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的分類：籠型電動(dòng)機(jī)線繞型電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)直流電動(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)第7章交流電動(dòng)機(jī)籠型異步交流電動(dòng)機(jī)授課內(nèi)容：

基本結(jié)構(gòu)、工作原理、機(jī)械特性、起動(dòng)、反轉(zhuǎn)和調(diào)速的方法。7.1

三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造轉(zhuǎn)子定子殼體1.定子鐵心：由內(nèi)周有槽的硅鋼片疊成。U1---U2

V1---V2W1---W2三相繞組機(jī)座：鑄鋼或鑄鐵2.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?；\型繞線型鐵心：由外周有槽的硅鋼片疊成?；\型轉(zhuǎn)子鑄鋁的籠型轉(zhuǎn)子

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。(2)

繞線型轉(zhuǎn)子同定子繞組一樣，也分為三相，并且接成星形。繞線型異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造風(fēng)罩風(fēng)扇后端蓋定子鐵心出線盒定子繞組轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子鐵心前端蓋機(jī)座三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造籠型電動(dòng)機(jī)與繞線型電動(dòng)機(jī)的的比較：籠型：

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、工作可靠；不能人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。繞線型：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴、維護(hù)工作量大；轉(zhuǎn)子外加電阻可人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)YR系列繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)7.2

三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理演示實(shí)演原理7.2.1旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

定子三相繞組通入三相交流電(星形聯(lián)接)1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生規(guī)定

i:“+”首端流入，尾端流出。

i:“–”尾端流入，首端流出。(?)電流出(

)電流入三相電流合成磁

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)90°600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°2.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，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)。任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線取決于三相電流的相序6003.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)當(dāng)三相定子繞組按圖示排列時(shí)，產(chǎn)生一對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，即：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)與三相繞組的排列有關(guān)

若定子每相繞組由兩個(gè)線圈串聯(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)。p=2時(shí)若定子每相繞組由三個(gè)線圈串聯(lián)

,繞組的始端之間互差40°,將形成三對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。6004.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)p=2時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速P對(duì)磁極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速(同步轉(zhuǎn)速)n0與極對(duì)數(shù)p的關(guān)系旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0與頻率f1和極對(duì)數(shù)p有關(guān)?？梢?不同磁極對(duì)數(shù)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速pn1/(r/min)130002150031000475056006500

7.2.3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)和轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間沒有相對(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。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=975r/min，電源頻率f1=50Hz。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：n0=1000r/min,即p=3額定轉(zhuǎn)差率為7.5

三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)7.5.1起動(dòng)性能起動(dòng)問(wèn)題：起動(dòng)電流大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。

一般中小型籠型電機(jī)起動(dòng)電流為額定電流的5~7倍;電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的(1.0~2.2)倍。大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響鄰近負(fù)載的工作頻繁起動(dòng)時(shí)造成熱量積累，使電機(jī)過(guò)熱后果：原因：起動(dòng)：

n=0，s=1,接通電源。起動(dòng)時(shí)，n=0，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線速度很大，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)轉(zhuǎn)子電流定子電流

7.5.2

起動(dòng)方法(1)直接起動(dòng)

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

)

換接起動(dòng)自耦降壓起動(dòng)（適用于籠型電動(dòng)機(jī)）(3)轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)（適用于繞線型電動(dòng)機(jī)）以下介紹降壓起動(dòng)和轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)。1.降壓起動(dòng)(1)Y－

換接起動(dòng)

降壓起動(dòng)時(shí)的電流為直接起動(dòng)時(shí)的正常運(yùn)行設(shè)：電機(jī)每相阻抗為Y－

起動(dòng)器接線簡(jiǎn)圖△動(dòng)觸點(diǎn)Y動(dòng)觸點(diǎn)靜觸點(diǎn)Y－

起動(dòng)器接線簡(jiǎn)圖Y起動(dòng)Y－

起動(dòng)器接線簡(jiǎn)圖

工作

(a)僅適用于正常運(yùn)行為三角形聯(lián)結(jié)的電機(jī)。

(b)Y－

起動(dòng)Y－

換接起動(dòng)適合于空載或輕載起動(dòng)的場(chǎng)合Y-

換接起動(dòng)應(yīng)注意的問(wèn)題(2)自耦降壓起動(dòng)

Q2下合：接入自耦變壓器，降壓起動(dòng)。

Q2上合：切除自耦變壓器，全壓工作。合刀閘開關(guān)QQ2

自耦降壓起動(dòng)適合于容量較大的或正常運(yùn)行時(shí)聯(lián)成Y形不能采用Y－

起動(dòng)的籠型異步電動(dòng)機(jī)?；h(huán)起動(dòng)時(shí)將適當(dāng)?shù)腞串入轉(zhuǎn)子電路中，起動(dòng)后將R短路。起動(dòng)電阻2.繞線型電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)電刷轉(zhuǎn)子定子

若R2選得適當(dāng)，轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)既可以降低起動(dòng)電流，又可以增加起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。常用于要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大的生產(chǎn)機(jī)械上。R2-TTst

-轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)的特點(diǎn)

方法：任意調(diào)換電源的兩根進(jìn)線，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)7.6

三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速7.6.1變頻調(diào)速(無(wú)級(jí)調(diào)速)變頻調(diào)速方法恒轉(zhuǎn)距調(diào)速（f1<f1N）恒功率調(diào)速（f1>f1N）頻率調(diào)節(jié)范圍：0.5~320Hz三種電氣調(diào)速方法直流電交流電f1、U1可調(diào)三相籠型電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速方法可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速,調(diào)速性能優(yōu)異,正獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用(如家用電器中的應(yīng)用)。7.6.2變極調(diào)速

(有級(jí)調(diào)速)P=2··NNSS改變磁極對(duì)數(shù)p，可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。由公式P=1采用變極調(diào)速方法的電動(dòng)機(jī)稱作雙速電機(jī)，由于調(diào)速時(shí)其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對(duì)調(diào)速性能要求不高的場(chǎng)合，如銑床、鏜床、磨床等機(jī)床上。常見的多速電動(dòng)機(jī)有雙速、三速、四速幾種。

SN7.6.3變轉(zhuǎn)差率調(diào)速

(無(wú)級(jí)調(diào)速)變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線型電動(dòng)機(jī)特有的一種調(diào)速方法。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速平滑、設(shè)備簡(jiǎn)單投資少，缺點(diǎn)是能耗較大。這種調(diào)速方式廣泛應(yīng)用于各種提升、起重設(shè)備中。在繞線型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中接入一個(gè)調(diào)速電阻R2，改變電阻的大小，在負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí)，就可得到平滑調(diào)速。n?n'?TL7.7

三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)7.7.1

能耗制動(dòng)

在斷開三相電源的同時(shí)，給電動(dòng)機(jī)其中兩相繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場(chǎng)與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用,產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)距(制動(dòng)轉(zhuǎn)距)，使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。7.7.2

反接制動(dòng)停車時(shí)，將接入電動(dòng)機(jī)的三相電源線中的任意兩相對(duì)調(diào)，使電動(dòng)機(jī)定子產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而獲得所需的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

7.7.3

發(fā)電反饋制動(dòng)

當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距作用方向發(fā)生變化，由驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)距變?yōu)橹苿?dòng)轉(zhuǎn)距。電動(dòng)機(jī)進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)將外力作用于轉(zhuǎn)子的能量轉(zhuǎn)換成電能回送給電網(wǎng)。n>n07.8

三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)1.型號(hào)

磁極數(shù)(極對(duì)數(shù)p=2)例如：Y132M－4

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）三相異步電動(dòng)機(jī)

三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132M-4

功率7.5kW

頻率50Hz電壓380V

電流15.6A

接法

轉(zhuǎn)速1440r/min

絕緣等級(jí)F工作方式連續(xù)n0=1500r/min異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品名稱代號(hào)Y系列YR系列繞線型防爆電機(jī)2.接法定子三相繞組的聯(lián)接方法:Y聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)接線盒3.電壓說(shuō)明：一般規(guī)定，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電壓不能高于或低于額定值的5%。因?yàn)樵陔妱?dòng)機(jī)滿載或接近滿載情況下運(yùn)行時(shí),電壓過(guò)高或過(guò)低都會(huì)使電動(dòng)機(jī)的電流大于額定值,從而使電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組上應(yīng)加的線電壓值。三相異步電動(dòng)機(jī)的額定電壓有380V,3000V及6000V等多種。

Y系列電動(dòng)機(jī)的額定電壓都是380V。

凡功率小于3kW的電機(jī)，其定子繞組均為星型聯(lián)接，4kW以上都是三角形聯(lián)接。4.電流

5.功率與效率鼠籠電機(jī)

=72~93％電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的線電流值。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。例：一臺(tái)Y132-4型電動(dòng)機(jī)注意：實(shí)用中應(yīng)選擇容量合適的電機(jī)，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