交流电机分类.pptx
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1、第4章电动机交流电动机交流电动机直流电动机直流电动机鼠笼式鼠笼式绕线式绕线式异步机异步机同步机同步机他励、并励、串励、复励他励、并励、串励、复励电动机:电能转换成机械能电动机:电能转换成机械能发电机:其他形式的能量转换成电能发电机:其他形式的能量转换成电能电动机的作用电动机的作用使用电动机驱动生产机械可:使用电动机驱动生产机械可:(1 1)简化生产机械的结构)简化生产机械的结构 (2 2)提高生产效率和产品质量)提高生产效率和产品质量 (3 3)能实现自动控制)能实现自动控制 (4 4)实现远距离操纵)实现远距离操纵 (1 1)基本结构)基本结构 (2 2)工作原理)工作原理 (3 3)机械特
2、性)机械特性 (4 4)起动、制动、反转、调速的基本原理)起动、制动、反转、调速的基本原理 (5 5)应用场合和正确使用)应用场合和正确使用 4.1 4.1 三相异步电动机的构造三相异步电动机的构造鼠笼式鼠笼式绕线式绕线式转子转子定子(固定部分)定子(固定部分)转子(旋转部分)转子(旋转部分)分为两个基本部分分为两个基本部分:构成:由机座、铁心和定子绕组组成构成:由机座、铁心和定子绕组组成 机座是用铸铁或铸刚制成,铁心由机座是用铸铁或铸刚制成,铁心由 互相绝缘的硅钢片叠成,内圆周表面互相绝缘的硅钢片叠成,内圆周表面冲有槽,用以放置对称三相绕组;冲有槽,用以放置对称三相绕组;对称三相绕组有的联接
3、成星形、有的对称三相绕组有的联接成星形、有的联接成三角形联接成三角形 作用:作用:产生旋转磁场产生旋转磁场 机座机座定子绕组定子绕组铭牌数据铭牌数据出线端子出线端子鼠笼式电动机构造简单、价格低鼠笼式电动机构造简单、价格低廉、工作可靠、使用方便廉、工作可靠、使用方便 构成构成:由铁心和绕组两部分构成:由铁心和绕组两部分构成 铁心也用硅钢片叠成,表面冲有槽,铁心也用硅钢片叠成,表面冲有槽,装在转轴上,轴上加机械负载;因绕组装在转轴上,轴上加机械负载;因绕组不同,可分为鼠笼式和绕线式两种。不同,可分为鼠笼式和绕线式两种。作用作用:在旋转磁场作用下,产生感:在旋转磁场作用下,产生感应电动势或电流。应电
4、动势或电流。鼠笼式转子鼠笼式转子转轴转轴轴承轴承转子转子绕线式转子绕线式转子 铁心铁心绕组绕组转轴转轴鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较:鼠笼式:鼠笼式:鼠笼式:鼠笼式:结构简单、价格低廉、工作可靠;不能人为改结构简单、价格低廉、工作可靠;不能人为改变电动机的机械特性。变电动机的机械特性。绕线式:绕线式:绕线式:绕线式:结构复杂、价格较贵、维护工作量大;转子结构复杂、价格较贵、维护工作量大;转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。外加电阻可人为改变电动机的机械特性。4.2 4.2 三相异步电动
5、机的工作原理三相异步电动机的工作原理(右手定则右手定则)(左手定则左手定则)B:磁感应强度磁感应强度v:切割速度切割速度l:导线长导线长磁极旋转磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势导线切割磁力线产生感应电动势闭合导线产生电流闭合导线产生电流通电导线在磁场中受力通电导线在磁场中受力 1.线圈跟着磁铁转线圈跟着磁铁转 两者转动方向一致两者转动方向一致异步异步 2.线圈比磁场转得慢线圈比磁场转得慢4.2.1 旋转磁场旋转磁场1.旋转磁场的产生旋转磁场的产生 在三相异步电动机的定子铁心中放有三相对在三相异步电动机的定子铁心中放有三相对称绕组,在该三相对称绕组中通入三相对称交流称绕组,在该三相对称绕组中
6、通入三相对称交流电流,就可产生一电流,就可产生一“旋转磁场旋转磁场”代替演示实验中代替演示实验中的磁铁的磁铁AAXXYYCCBBZZAXBYCZ合成磁场方合成磁场方向:向:向下向下参考方向:绕组始参考方向:绕组始端到末端的方向端到末端的方向AXYCBZAXYCBZ同理分析,可得同理分析,可得其它电流角度下其它电流角度下的磁场方向的磁场方向 可见,当定子绕组中通入三相电流后,它可见,当定子绕组中通入三相电流后,它们共同产生的合成磁场是随着电流的交变而在们共同产生的合成磁场是随着电流的交变而在空间不断地旋转着,这就是旋转磁场。空间不断地旋转着,这就是旋转磁场。2.旋转磁场的转向旋转磁场的转向 当当
7、通入定子绕组的三相电流的相序为通入定子绕组的三相电流的相序为A-B-CA-B-C时,旋转磁场的转向与这个顺序是一致的,可见时,旋转磁场的转向与这个顺序是一致的,可见磁场的转向与定子绕组中的电流相序有关。磁场的转向与定子绕组中的电流相序有关。取决于三相电流的相序。取决于三相电流的相序。改变电机旋转方向的方法:换接其中两相改变电机旋转方向的方法:换接其中两相3.旋转磁场的极数旋转磁场的极数AXBYCZ 此种接法下,绕组的始端之间相差此种接法下,绕组的始端之间相差120120度空间角,度空间角,合成磁场只有一对磁极,则极对数为合成磁场只有一对磁极,则极对数为1 1。AXYCBZ旋转磁场的极数和三相绕
8、组的安排有关旋转磁场的极数和三相绕组的安排有关即即:P=1CYABCXYZAXBZ 将每相绕组分成两段,按右下图放入定子槽内,将每相绕组分成两段,按右下图放入定子槽内,绕组的始端之间相差绕组的始端之间相差6060度度空间角,形空间角,形成的磁场则是成的磁场则是两两对磁极对磁极。即即:P=24.4.旋转磁场的转速旋转磁场的转速AXYCBZAXYCBZAXYCBZ 旋转磁场的转速决定于磁场的极数,在旋转磁场的转速决定于磁场的极数,在一对极一对极的的情况下,当电流交变情况下,当电流交变一次一次时,磁场恰好在空间旋转了时,磁场恰好在空间旋转了一周一周。N0=60f(转/分)旋转磁场具有旋转磁场具有两对
9、两对极极时,当电流从时,当电流从tt=0=0到到tt=60=60经历了经历了6060时,时,磁场在空间仅旋转了磁场在空间仅旋转了3030。比。比P P=1=1时转速慢了一半,时转速慢了一半,即:即:N0=60f/2(转/分)所以,旋转磁场的所以,旋转磁场的转速转速n0 0决定于决定于电流频率电流频率f1 1和磁场的和磁场的极对数极对数P,可推出:,可推出:极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速5.5.电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速电动机转速:电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致,电机转子转动方向与
10、磁场旋转的方向一致,但但 异步电动机异步电动机无转距无转距转子与旋转磁场间没有相对运动转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势(转子导体不切割磁力线)无转子电动势(转子导体不切割磁力线)无转子电流无转子电流提示提示:如果如果4.2.2 4.2.2 电动机的转动原理电动机的转动原理 在电动机定子绕组中通入三相对称交流电在电动机定子绕组中通入三相对称交流电流后,产生旋转磁场流后,产生旋转磁场。旋转磁场的磁力线切割转子导条,导条中旋转磁场的磁力线切割转子导条,导条中就感应出电动势。就感应出电动势。在电动势的作用下,闭合的导条中就有电流,在电动势的作用下,闭合的导条中就有电流,该电流与旋转磁场相互作用
11、,使转子导条受到电该电流与旋转磁场相互作用,使转子导条受到电磁力作用。由电磁力产生电磁转矩,转子就转动磁力作用。由电磁力产生电磁转矩,转子就转动起来。起来。异步电机运行中异步电机运行中:转差率:转差率:电动机起动瞬间电动机起动瞬间:(转差率最大转差率最大)4.2.3 4.2.3 转差率转差率同步转速:同步转速:旋转磁场的转速旋转磁场的转速1.1.三相异步电动机的三相异步电动机的“电磁电磁”关系关系 4.3 4.3 三相异步电动机的电路分析三相异步电动机的电路分析 :主磁通产生主磁通产生的感应电动势的感应电动势。e1e2、:漏磁通产漏磁通产生的感应电动势生的感应电动势。e 1e 2、2.2.定子
12、电路定子电路i2定子电路定子电路R1R2i1u1e1e 1e2e 2转子电路转子电路定子绕组相当于变压器原边绕组,转子绕组相当于副绕组定子绕组相当于变压器原边绕组,转子绕组相当于副绕组。设:设:设:设:取决于转子和旋转磁场的相对速度取决于转子和旋转磁场的相对速度(1)转子频率转子频率(2)转子电动势转子电动势3.3.转子电路转子电路:转子线圈匝数转子线圈匝数:转子感应电动势的频率转子感应电动势的频率其中其中(4)转子功率因数转子功率因数 (3)转子电流转子电流4.4.1 电磁转矩电磁转矩:转子中各载流导体在旋转磁场的作用下转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电受到电 磁力所形成的转矩之总和
13、磁力所形成的转矩之总和。4.4 4.4 转矩与机械特性转矩与机械特性 常数常数每极磁通每极磁通转子电流转子电流转子电路的功率因数转子电路的功率因数即即其中其中:代入可得代入可得4.4.2 机械特性曲线机械特性曲线OTS根据转矩公式根据转矩公式得特性曲线:得特性曲线:OT1(1 1)额定转矩)额定转矩 :电动机在额定电压下,以额电动机在额定电压下,以额定转速定转速 运行,输出额运行,输出额定功率定功率 时,电动机转轴时,电动机转轴上输出的转矩。上输出的转矩。(牛顿(牛顿米)米)n0TnnN 如果如果 电机将会电机将会因带不动负载而停转因带不动负载而停转。(2 2)最大转矩)最大转矩 :电机带动最
14、大负载的能力电机带动最大负载的能力。n0Tn求求解解过载系数过载系数:三相异步机三相异步机 (a)三相异步机的三相异步机的 和电压的平方成正比,所和电压的平方成正比,所以对电压的波动很敏感,使用时要注意电压的变化以对电压的波动很敏感,使用时要注意电压的变化。工作时,一定令负载转矩工作时,一定令负载转矩 ,否则,否则电机将停转。致使电机将停转。致使(b)电机严重过热电机严重过热(3)(3)起动转矩起动转矩起动转矩起动转矩 T Tstst电动机起动时的转矩。电动机起动时的转矩。起动时起动时n=0 时时,s=1(2)Tst与与 R2 有关,有关,适当使适当使 R2 Tst 。对绕线式。对绕线式 电机
15、改变转子附加电阻电机改变转子附加电阻 R2,可使可使Tst=Tmax。T Tst st体现了电动机带体现了电动机带载起动的能力。载起动的能力。若若若若 T Tst st T T2 2电机能起电机能起电机能起电机能起动,否则不能起动。动,否则不能起动。动,否则不能起动。动,否则不能起动。OTT Tst st起动能力起动能力 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整,这种能力称为自适应负载能力。整,这种能力称为自适应负载能力。常用特常用特性段性段n0nT 自适应负载能力是自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要电动机区别于其它动力机械的重要特点。(如
16、:柴油机当负载增加时,必须由操作者加大特点。(如:柴油机当负载增加时,必须由操作者加大油门,才能带动新的负载。)油门,才能带动新的负载。)直至新的平衡。此过程中,时,电源提供的功率自动增加。硬特性:负载变化时,转速变化不大,运行特性好。硬特性:负载变化时,转速变化不大,运行特性好。软特性:负载增加转速下降较快,但起动转矩大,起软特性:负载增加转速下降较快,但起动转矩大,起 动特性好。动特性好。硬特性 (R2小)小)软特性(R2大)大)不同场合应选用不同的电动机。如金属切削,选硬特不同场合应选用不同的电动机。如金属切削,选硬特性电机;重载起动则选软特性电动机性电机;重载起动则选软特性电动机。U
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