電工電子技術(shù)第4章 電動機課件.ppt

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1、主編李中發(fā)制作李中發(fā)2003年7月電工電子技術(shù)基礎(chǔ)三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理三相異步電動機使用方法三相異步電動機的運行和控制方法三相異步電動機的機械特性單相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理直流電動機的轉(zhuǎn)動原理學(xué)習(xí)要點第4章電動機第4章電動機4.1三相異步電動機的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)動原理4.2三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩和機械特性4.3三相異步電動機的運行與控制4.4三相異步電動機的選擇與使用4.5單相異步電動機4.6直流電動機4.1三相異步電動機的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)動原理4.1.1三相異步電動機的結(jié)構(gòu)三相異步電動機由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。定子和轉(zhuǎn)子都有鐵心和繞組。定子的

2、三相繞組為AX、BY、CZ。轉(zhuǎn)子分為鼠籠式和繞線式兩種結(jié)構(gòu)。鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組有銅條和鑄鋁兩種形式。繞線式轉(zhuǎn)子繞組的形式與定子繞組基本相同，3個繞組的末端連接在一起構(gòu)成星形連接，3個始端連接在3個銅集電環(huán)上，起動變阻器和調(diào)速變阻器通過電刷與集電環(huán)和轉(zhuǎn)子繞組相連接。4.1.2旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生把三相定子繞組接成星形接到對稱三相電源，定子繞組中便有對稱三相電流流過。結(jié)論：(1)在對稱的三相繞組中通入三相電流，可以產(chǎn)生在空間旋轉(zhuǎn)的合成磁場。(2)磁場旋轉(zhuǎn)方向與電流相序一致。電流相序為A-B-C時磁場順時針方向旋轉(zhuǎn)；電流相序為A-C-B時磁場

3、逆時針方向旋轉(zhuǎn)。(3)磁場轉(zhuǎn)速(同步轉(zhuǎn)速)與電流頻率有關(guān)，改變電流頻率可以改變磁場轉(zhuǎn)速。對兩極(一對磁極)磁場，電流變化一周，則磁場旋轉(zhuǎn)一周。同步轉(zhuǎn)速no與磁場磁極對數(shù)p的關(guān)系為：4.1.3三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理靜止的轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間有相對運動，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并在形成閉合回路的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，其方向用右手定則判定。轉(zhuǎn)子電流在旋轉(zhuǎn)磁場中受到磁場力F的作用，F(xiàn)的方向用左手定則判定。電磁力在轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩。電磁轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)磁場的方向一致。電動機在正常運轉(zhuǎn)時，其轉(zhuǎn)速n總是稍低于同步轉(zhuǎn)速no，因而稱為異

4、步電動機。又因為產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的電流是電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的，所以也稱為感應(yīng)電動機。異步電動機同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的差值與同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率，用s表示，即：轉(zhuǎn)差率是異步電動機的一個重要參數(shù)。異步電動機在額定負(fù)載下運行時的轉(zhuǎn)差率約為1%~9%。4.2三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩和機械特性4.2.1三相異步電動機的電路分析1．定子電路分析忽略R1和X1上的壓降，則：2．轉(zhuǎn)子電路分析4.2.2三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩4.2.3三相異步電動機的機械特性1．起動轉(zhuǎn)矩電動機剛起動（n=0，s=1）時的轉(zhuǎn)矩稱為起動轉(zhuǎn)矩。2．額定轉(zhuǎn)矩電動機在額定負(fù)載下

5、工作時的電磁轉(zhuǎn)矩稱為額定轉(zhuǎn)矩，忽略空載損耗轉(zhuǎn)矩，則額定轉(zhuǎn)矩等于機械負(fù)載轉(zhuǎn)矩。式中PN是電動機的額定功率，單位為kW；nN是電動機的額定轉(zhuǎn)速，單位是r/min。3．最大轉(zhuǎn)矩4.3三相異步電動機的運行與控制4.3.1三相異步電動機的起動1．直接起動直接起動是利用閘刀開關(guān)或接觸器將電動機直接接到額定電壓上的起動方式，又叫全壓起動。優(yōu)點：起動簡單。缺點：起動電流較大，將使線路電壓下降，影響負(fù)載正常工作。適用范圍：電動機容量在10kW以下，并且小于供電變壓器容量的20％。2．降壓起動Y-Δ換接起動：在起動時將定子繞組連接成星形，通電后電

6、動機運轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到接近額定轉(zhuǎn)速時再換接成三角形。適用范圍：正常運行時定子繞組是三角形連接，且每相繞組都有兩個引出端子的電動機。優(yōu)點：起動電流為全壓起動時的1／3。缺點：起動轉(zhuǎn)矩均為全壓起動時的1／3。自耦降壓起動：利用三相自耦變壓器將電動機在起動過程中的端電壓降低，以達(dá)到減小起動電流的目的。自耦變壓器備有40％、60％、80％等多種抽頭，使用時要根據(jù)電動機起動轉(zhuǎn)矩的要求具體選擇。繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串入附加電阻后，既可以降低起動電流，又可以增大起動轉(zhuǎn)矩。4.3.2三相異步電動機的調(diào)速三相異步電動機的轉(zhuǎn)速：1．變極調(diào)速通

7、過改變電動機的定子繞組所形成的磁極對數(shù)p來調(diào)速。因磁極對數(shù)只能是按1、2、3、…、的規(guī)律變化，所以用這種方法調(diào)速，電動機的轉(zhuǎn)速不能連續(xù)、平滑地進行調(diào)節(jié)。2．變頻調(diào)速通過變頻器把頻率為50Hz工頻的三相交流電源變換成為頻率和電壓均可調(diào)節(jié)的三相交流電源，然后供給三相異步電動機，從而使電動機的速度得到調(diào)節(jié)。變頻調(diào)速屬于無級調(diào)速，具有機械特性曲線較硬的特點。3．變轉(zhuǎn)差率調(diào)速通過改變轉(zhuǎn)子繞組中串接調(diào)速電阻的大小來調(diào)整轉(zhuǎn)差率實現(xiàn)平滑調(diào)速的，又稱為變阻調(diào)速。調(diào)速電阻的接法與起動電阻相同。這種方法只適用于繞線式異步電動機。4.3.3三相異步電

8、動機的反轉(zhuǎn)因為三相異步電動機的轉(zhuǎn)動方向是由旋轉(zhuǎn)磁場的方向決定的，而旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向取決于定子繞組中通入三相電流的相序。因此，要改變?nèi)喈惒诫妱訖C的轉(zhuǎn)動方向非常容易，只要將電動機三相供電電源中的任意兩相對調(diào)，這時接到電動機定子繞組的電流相序被改變，旋轉(zhuǎn)磁場的方向也被改變，電動機就