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07 电工学Ⅰ 第七章 电动机.pptx

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本课件系统讲授电动机,先说明三相异步电动机的定子与转子结构,解析旋转磁场的产生与转差率,推导电磁转矩与机械特性,进而讨论起动、调速、反转与制动方法,介绍铭牌技术数据的含义,最后概述单相异步电动机、同步电动机、直流电动机与控制电机。

第七章电动机目录页,列出第一节三相异步电动机的基本结构、第二节三相异步电动机的工作原理等9节标题与内容框架
第一节三相异步电动机的基本结构章节标题页,列出本节的知识要点与讲解顺序
电动机直流电动机交流,结合三相异步电动机的基本结构部分的电路图与公式推导给出说明
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第1页:第七章电动机目录

本页为第七章电动机的目录页,列出本部分所包含的章节与内容框架。

  • 第一节三相异步电动机的基本结构
  • 第二节三相异步电动机的工作原理
  • 第三节三相异步电动机的电磁转矩与机械特性
  • 第四节三相异步电动机的使用
  • 第五节三相异步电动机的铭牌和技术数据
  • 第六节单相异步电动机
  • 第七节三相同步电动机
  • 第八节直流电动机
  • 第九节控制电机三相异步电动机的结构及制造工艺

第2页:第一节三相异步电动机的基本结构

第一节三相异步电动机的基本结构:本页为章节标题页,页面原文如下。

第一节三相异步电动机的基本结构定子转子

本页以电路图、波形或实物图示为主,源文件未提取到更多文字说明,建议对照原课件图片补充本页要点。

第3页:电动机直流电动机交流

电动机直流电动机交流电动机交流电动机同步电动机异步电动机异步电动机按交流电的相数三相异步电动机单相相异步电动机按结构绕线转子异步电动机笼型异步电动机

第4页:异步电动机由定子和转子两部分组成

异步电动机由定子和转子两部分组成。一、定子定子是异步电动机固定不动的部分。

由机座、定子铁心、定子三相绕组组成。定子铁心安装在机座内,由硅钢片叠成。

定子三相绕组嵌在定子铁心的槽内,三相绕组的始端和末端分别接到电动机出线盒的接线柱上,这样可以根据需要将三相绕组Y形联结或形联结,使电动机使用于两种不同的工作电压。

第5页:定子接线端的联结

定子接线端的联结A1B1C1C2A2B2C A BZ X YY联结联结

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第6页:转子的组成与结构

二、转子转子是异步电动机旋转的部分。由转子铁心、转子绕组组成。

转子绕组可分为笼型和绕线转子两种。转子铁心仍由硅钢片叠成。笼型转子结构简单,它是在转子铁心的槽内穿入金属导体,两端装上铜环将所有的金属导体短接,自成闭合路径。

绕线转子与定子绕组相同,但三相绕组都是Y联结。三个出线端通过电动机轴上的铜环与电刷引到电动机的外部。

第7页:定子(续)

YBZXAC定子定子绕组(三相)机座笼型转子转子

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第8页:第二节三相异步电动机的工作原理

第二节三相异步电动机的工作原理:本节依次讲解以下内容。

  • 旋转磁场
  • 转差率

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第9页:旋转磁场1.旋转磁场

一、旋转磁场1.旋转磁场的产生定子三相绕组对称,且空间上互差120°,接成Y形。

ABCXYZABCYZXiAiCiB

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第10页:三相异步电动机的工作原理(续)

iA=ImsinωtiB=Imsin(ωt-120°)iC=Imsin(ωt-240°)对称三相电流ωtiiAiBiC波形如图规定电流正方向由始端向末端,实际流入时用表示,实际流出时用⊙表示。

第11页:三相异步电动机的工作原理(续)

ωtiiAiBiCO120°240°60°A⊙⊙BCYXZNSA⊙BCYXZNS⊙A⊙⊙BCYXZNS180°A⊙⊙BCYXZNSωt=0°iA= 0iB< 0iC> 0A⊙⊙BCYXZSNn1对称三相绕组,送入对称三相电流,一定产生旋转磁场。

ωt=60°iA> 0iB< 0iC= 0ωt=120°iA> 0iB= 0iC< 0ωt=180°iA= 0iB> 0iC< 0ωt=240°iA< 0iB> 0iC= 0

第12页:旋转磁场的转向旋转磁场

2.旋转磁场的转向旋转磁场的旋转方向与三相电流的相序一致。电流的相序:A-B-C电流的相序:A-C-Bn1n1改变电流相序,即任意对调任意两根电源线,可改变旋转磁场的方向,使电动机反转。

第13页:旋转磁场的转速定子每相一个线圈

3、旋转磁场的转速定子每相一个线圈,旋转磁场为二极。旋转磁场的磁极对数p= 1电流变化一周,磁场也旋转一周。

磁场的转速n1=60f1(r/min)定子每相二个线圈,旋转磁场为四极。

旋转磁场的磁极对数p= 2电流变化一周,磁场也旋转0.5周。

磁场的转速n1=60f1/2 (r/min)

第14页:改变定子绕组的接线方式

改变定子绕组的接线方式,可以改变异步电动机的极数。旋转磁场的转速n1与电动机的磁极对数p成反比,与交流电的频率f1成正比。

54321p600750100015003000n1/(r/min)

第15页:转动原理

二、转动原理nn1F⊙Fn1=0,磁场静止,转子不能感应电流,导体静止。

n1≠0,磁场顺时针旋转。异步电动机要转动起来,要有旋转的磁场,同时转子电路必须闭合。

改变磁场旋转方向可使电动机反转。转子产生感应电流,在磁场的作用下产生电磁转矩,使转子转动起来,方向与磁场方向一致。

SN对称三相电源定子对称三相绕组旋转磁场转子旋转n1n

第16页:转差率异步电动机的转动

三、转差率异步电动机的转动原理是建立在电磁感应的基础上的,所以电动机的转速n与旋转磁场的转速n1(又叫做同步转速)不能相等。

即n≠n1其相差的程度用转差率S来表示。转差率S是异步电动机重要的参数之一。

S≈0.02~0.06异步电动机刚起动的瞬间,n= 0 ,S= 1

第17页:例、某三相异步电动机额定转速

例、某三相异步电动机额定转速nN= 980r/min,接在f1= 50Hz的电源上运行。

试求在额定状态下,定子旋转磁场速度n1、磁极对数p、额定转差率S。

解:∵一般额定转差率为0.02~0.06∴nN≈n1

第18页:第三节三相异步电动机的电磁转矩与机械特性

第三节三相异步电动机的电磁转矩与机械特性:本节依次讲解以下内容。

  • 转矩平衡电磁
  • 转矩自然机械特性人工
  • 机械特性

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第19页:转矩平衡关系三相异步电动

一、转矩平衡关系三相异步电动机在拖动生产机械工作时,旋转磁场与转子电流相互作用产生的转矩称为电磁转矩T,它是一个驱动转矩。

作用在电动机轴上的各种机械转矩称为负载转矩TL,它是一个阻碍转矩。

当电动机稳定运行时,驱动转矩等于阻碍转矩。即:T=TL(转矩平衡方程)若T<TL电动机减速若T>TL电动机加速

第20页:电磁转矩三相异步电动机

二、电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩是由旋转磁场与转子电流相互作用产生的。

因此电磁转矩与旋转磁场的每级主磁通Φ、转子电流I2有关。即:T∝ΦI2转子电流I2由转子电动势E2产生。

İ2、Ė2之间的相位差角为φ2,cosφ2是转子功率因数。所以,电磁转矩T与Φ和转子电流I2的有功分量I2cosφ2成正比。

即:T=KTΦmI2cosφ2KT是决定于电动机的常数。

第21页:定子电路三相电动机的电磁

1.定子电路三相电动机的电磁关系与变压器相类似,定子相当与变压器一次侧,转子相当于二次侧。

以一相为例:定子每相绕组磁通Φ = Φmsinωte1=-N1dΦ/dt忽略uZ、eσ1,则u1≈-e1U1≈E1=4.44f1N1Φmf1=pn1/60u1i1i2e2e1f1f2

第22页:转子电路

2.转子电路e2=-N2dΦ/dtE2=4.44f2N2Φmf2=p(n1-n)/60E2、f2为转子电动势和转子电流的频率,因为旋转磁场与定子间的相对转速为n1,定子与转子间的相对转速为n。

则有:=Sf1电动机起动瞬间n= 0,S=1f2=f20=pn1/60=f1E20= 4.44f1N2ΦmE2=4.44Sf1N2ΦmE2=SE20

第23页:转子电路呈感性

转子电路呈感性Z2=R2+X2式中漏磁感抗X2=2πf2LS2=2πS f1LS2S=1,X20= 2πf1LS2X2=SX20转子电流转子功率因数

第24页:转子电路的各物理量都与转差率有关

转子电路的各物理量都与转差率有关,即与转子的转速有关。I2、cosφ2与S的关系如曲线所示I2cosφ211Scosφ2起动时,S=1,n=0起动时,I2很大,cosφ2很低I2n↓ →S↑→I2↑O

第25页:三相异步电动机的电磁转矩与机械特性(续)

T=KTΦI2cosφ23.转矩公式

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第26页:三相异步电动的特性与条件

当KT、U1、R2、X20、一定的条件下,把T=f(S)曲线称为转矩特性曲线。

如图:TTmax1SSmS较小,0 <S<Sm,S↑T↑S较大,Sm<S< 1,S↑T↓将Tmax对应的Sm称为临界转差率.三、自然机械特性1.转矩特性利用导数可求得Sm=R2/X20Tmax=KTU12/2X20O

第27页:异步电动机的电磁转矩与定子相电压

异步电动机的电磁转矩与定子相电压U12成正比。当电源电压有所变动时,对电磁转矩影响很大。

TTmax1SSmTmax′U1U1′U1>U1′T∝U2Sm与U1无关U1↓→T↓→n↓ →S↑→I2↑→I1↑电压不足,会造成电流增大,电动机发热。

0 <S<Sm电动机运行稳定,Sm<S< 1电动机运行不稳定。

第28页:临界转差率

临界转差率Sm与R2成正比。最大转矩Tmax与R2无关。R2′< R2″TTmax1SSm′R2′R2″Sm″2.机械特性在电源电压U1不变时,电动机的转速n和电磁转矩T间的关系称为电动机的机械特性。

第29页:n=f的特性

n=f(T)机械特性曲线可由转矩特性曲线得来:TstTNnNnTmaxTn1ABCnmn>nm(AB段):为稳定工作区(S较小),具有硬特性,即电动机具有自动适应负载能力。

TL↓→T>TL→n↑ →S↓→T↓ →T=TL0<n<nm(BC段):为不稳定工作区。

第30页:异步电动机T-n曲线上

三个特定转矩
额定转矩TN
转矩Tmax
电动机转矩的最大值

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第31页:异步电动曲线(续)

一般,过载系数λm为1.8~2.2。λm也表示短时允许过载能力。

起动转矩Tst:电动机刚起动n= 0,S= 1时的转矩。由S=1可得Tst∝U12Tst与R2有关当U1减小时,Tst减小,当R2适当增大时,Tst会增大

第32页:起动能力λS=一般

起动能力λS=一般Tst=(1~2.2)TN。只有当TL<Tst时电动机才能起动。

否则会发生“堵转”,此时电流I1I2都很大。I2与S的关系如曲线所示I211S起动时,S=1,n=0起动时,I2很大,I2n↓ →S↑→I2↑O

第33页:Tst″Tn的分类

Tst″TnTst′U1′<U1″U1′U1″Tst″TnTst′R2′<R2″R2′R2″Tst∝U2U↓,Tst↓U↓,Tmax↓R2↓,Tst↓R2↓,Tmax不变四、人工机械特性

第34页:例1 一台三相异步电动机,电源电压

例1、一台三相异步电动机,电源电压U1=220V,f1= 50 Hz,额定转速nN=1425r/min,转子电路的电阻R2=0.03Ω,感抗X20=0.09Ω,磁极对数p=2,E1/E20=11。

求:(1)电动机起动瞬间的E20,f20,I20,cosφ20;

(2)转子达到额定转速nN时的E2,f2,I2,cosφ2。

U1≈E1= 220VE20=E1/11=20V起动瞬间f20=f1=50HZ解:转子转速为nNn1=60f1/p=1500r/minSN=(n1-nN)/nN=0.05E2=SE20=1Vf2=Sf20=2.5HzX2=SX20=0.0045Ω

第35页:例2 一台异步电动机

例2、一台异步电动机,额定转矩TN=65.9N·m,额定转速nN=1450r/min,起动能力为1.4,过载系数为2.0,求Tmax、Tst、PN。

解:λS=Tst=1.4×65.9=92.9N·m

第36页:第四节三相异步电动机的使用

第四节三相异步电动机的使用:本页为章节标题页,页面原文如下。

第四节三相异步电动机的使用起动调速反转制动

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第37页:起动三相异步电动机接通

  • 起动三相异步电动机接通电源后从静止状态过渡到稳定运转状态的过程叫起动。
  • 起动性能要求有足够大的起动转矩,否则电动机不能起动Tst>TL满足起动转矩的前提下,起动电流Ist越小越好一般Ist=(5~7)IN,由于起动时间短,电机不会因发热而烧毁,但过大的电流会造成电网电压降落增大,影响其它设备正常工作。

第38页:起动方法全压起动

2.起动方法全压起动(直接起动)全压起动简单、经济、但Ist较大。

适用于PN≤10kW的中小型电动机,或者电动机功率小于变压器容量的20%,同时电网电压下降不超过5%。

降压起动降压起动即起动时降低加在定子绕组上的电压,当电动机转速接近额定值时,再将定子绕组上的电压恢复到额定值。

由于加到定子绕组上的电压U1下降,所以起动电流下降,同时起动转矩也下降。

因此降压起动适用于轻载或空载起动。

第39页:形运行Y形起动

形运行Y形起动C2C1B2B1A2A1SS常用的降压起动方法:Y-换接起动这种方法只适用于正常运转时形联结的电动机。

当S2接起动端时,定子三相绕组Y形联结。起动电流(线电流)IstY=UP/z当S2接运行端时,定子三相绕组形联结。

起动电流(线电流)Ist=

第40页:起动电流是Y起动电流的三倍

IstY/Ist=1/3起动电流是Y起动电流的三倍。利用Y-换接起动时,电源供给电流可下降为原来的1/3。

又因为所以TstY/Tst=1/3联结起动定子绕组相电压是Y联结起动的倍。

利用Y-换接起动时,起动转矩下降为原来的1/3。

第41页:例、一台三相异步电动机

例、一台三相异步电动机,额定功率为30kW,额定转速为1470r/min,联结,在额定负载下运行线电流为57.5A,Tst/TN=1.2,Ist/IN=7,试求:(1)用Y-换接起动时的起动转矩和起动电流;

(2)当负载转矩为额定转矩的60%和25%时,用Y-换接起动是否可以?

起动电流Ist= 7IN= 7×57.5A =402.5AY-换接起动时TstY=Tst/3 =1.2×194.9÷3 N·m=77.96N·mIstY=Ist/3= 402.5÷3 A= 134.17ATN= 9550×30÷1470N·m = 194.9N·mTL=0.6TN=0.6×194.9N·m=116.94N·mTL>TstY不可以TL=0.25TN=0.25×194.9N·m=48.725N·mTL<TstY可以解:

第42页:自耦变压器降压起动这种

自耦变压器降压起动这种方法适用于容量较大或不能采用Y-起动的三相笼型异步电动机。

降压起动全压运行S2接起动端时,定子三相绕组接至自耦变压器的二次侧,电压低于电源电压。

S2接运行端时,定子三相绕组接至电源电压。

第43页:三相异步电动机的使用(续)

·M3~ABCU2U1Ist′IstT自耦变压器U1/U2=K> 1降压起动电流Ist′=U2/z = Ist/K直接起动电流Ist=U1/z降压起动从电网吸收的电流IstT= Ist′/K=Ist/K2TstT=Tst/K2自耦变压器降压起动的起动电流与起动转矩都是直接起动的1 /K2倍。

第44页:定子电路串电阻降压起动的分类

定子电路串电阻降压起动起动时定子串联电阻,当电动机的转速接近额定转速时,再将串入电阻去除。

此种方法的缺点是起动时电阻上消耗较大的功率。这种方法适用正常运行的Y或联结的三相异步电动机。

绕线转子异步电动机的起动绕线转子异步电动机的起动常用转子串电阻或串频敏变阻器两种方法。

转子串电阻起动是在转子电路中串入电阻Rst,起动后,随着转速上升逐渐减小Rst,最终将Rst全部短路。

第45页:起动瞬间

起动瞬间n=0,S=1R2↑→I2↓→Ist↓Tst″TnTst′R2R2+RstR2↑→Tst↑绕线转子异步电动机的转子串电阻起动,不仅限制起动电流,同时增大起动转矩。

因此,绕线转子异步电动机比笼型异步电动机的起动性能好。

第46页:调速异步电动机的转速为

二、调速异步电动机的转速为改变磁极对数p、电源频率f1和转差率S都可调速。

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第47页:变极对数调速的分类

  • 变极对数调速极对数的改变,可以通过改变定子统组的接法来实现。
  • 变极对数调速是有级调速,可制成专用多速电机,这种方式只适用于笼型异步电动机。
  • 变频调速这种调速方法不仅适用于笼型异步电动机,同样适用于绕线转子异步电动机。
  • 采用专用的调速变频电源,可实现对电动机的无级调速。

第48页:变转差率调速在负载转矩

3.变转差率调速在负载转矩一定的情况下,在绕线转子异步电动机的转子电路中串入不同的附加电阻以改变转差率S,实现调速。

这种调速方法使机械特性变软,稳定性差,电阻耗能大,但可连续平滑调速,用于起重、冶金设备。

此种调速方法发展很快,且调速性能较好。其主要环节是研制变频电源(常由整流器、逆变器等组成)。

第49页:反转三相异步电动机的转向

三、反转三相异步电动机的转向决定于旋转磁场的转向,而旋转磁场的转向又与通入三相定子绕组的电流相序有关,因此,改变相序即可改变转向。

只要将三相定子绕组接电源的三根线中任意两根对调即可。正转反转

第50页:能耗制动当电动机脱离三相电源后

  • 能耗制动当电动机脱离三相电源后,将S2接通直流电源,则在电动机内会产生一个恒定的不旋转的磁场。
  • 转子由于机械惯性继续旋转,因而转子导体切割磁力线,产生感应电动势和电流。
  • 制动用强制的方法迫使电动机迅速停车就叫制动。

第51页:能耗制动的方法

由于这种方法是用消耗转子的动能(转换成电能)来进行制动的,所以称为能耗制动。

这种方法准确、平稳、能耗小,但需直流电源.一般直流电流可调节为额定电流的0.5~1倍。

载有电流的导体在恒定磁场的作用下,受到制动力FT,产生制动转矩Tz,使转子迅速停车。

第52页:能耗制动的方法

这种制动方法简单、快速,但制动时S≈2,电流大,制动不准确,耗能大,冲击较强烈,易损坏机械零件。

当n≈0时,应立即断开电源,否则电动机将反转,应加制动电阻。

2.反接制动反接制动就是通过任意对调三相定子绕组的两相电源来实现的。

任意对调两相电源后,旋转磁场反向旋转(速度n1),电磁转矩也反向而起制动作用。

第53页:第五节三相异步电动机的铭牌和技术数据

第五节三相异步电动机的铭牌和技术数据:本节依次讲解以下内容。

  • 额定值

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第54页:铭牌和额定值每台电动机都

一、铭牌和额定值每台电动机都有一个铭牌,安装在机座上,记载它的额定值,以便按规定的数值使用三相异步电动机IP44防护等级4.0kW功率Y112M-6型号0.84功率因数8.8A电流380V电压B绝缘等级1440r/min转速接法S1工作方式45kg重量50Hz频率××电机厂

第55页:型号的组成

1.型号型号是电动机类型、规格的代号。由汉语拼音大写字母或英文字母加阿拉伯数字组成。

按顺序包括名称代号、规格代号。Y112M-6磁极数机座长度代号(S、M、L)中心高三相异步电动机

第56页:额定电压

  • 额定电压UN额定电压是指电动机在额定运行时定子绕组的线电压。
  • 它与绕组接法有对应关系:Y系列异步电动机的额定电压都是380V,3kW以下的接成Y形,而4kW以上的均接成形。
  • 一般规定电源电压波动不应超过额定值的±5%。
  • 额定电流IN是指电动机在额定运行情况下定子绕组的线电流。
  • 额定功率PN与额定效率ηN电动机在额定运行情况下,轴上输出的机械功率称为额定功率。

第57页:额定效率是指的分类

额定效率是指额定功率与输入电功率之比5.额定转速nN指电动机额定运行时的转速。

它略低于同步转速n1。6.额定功率因数λN指在额定情况下,电动机定子电路的功率因数,φN是定子绕组相电压与相电流之间的相位差。

其值约为0.7~0.9。

第58页:绝缘等级它是按电动机绕组

  • 绝缘等级它是按电动机绕组所用的绝缘材料在使用时允许的极限温度来分级的。
  • 工作制通常分为连续运行、短时运行和断续运行三种,分别用代号S1、S2、S3表示。
  • 防护等级它是指电机外壳防护型式的分级。
  • 异步电动机铭牌上通常还列出了Ist/IN、Tst/TN、Tmax/TN。
  • 绕线转子异步电动机铭牌上还标明转子额定电流和转子绕组的开路电压。

第59页:运行特性电动机当电压

二、运行特性电动机当电压U1、频率f1为定值时,将I1=f(P2)、cosφ1= f(P2)、η=f(P2)称为运行特性(工作特性)。

I1ηcosφ1P2ηcosφ1I11.定子电流特性I1=f(P2)P2=0(空载)I1=I10(空载电流)P2↑→I1↑2.功率因数特性cosφ1= f(P2)P2=0(空载)cosφ1很小P2↑→cosφ1↑(但到一定数值后,又略有下降)3.效率特性η=f(P2)η=P2/P1P2=0(空载)η=0P2↑→η↑(但出现最大值后,又略有下降)O

第60页:例1 三相异步电动机额定值为

例1、三相异步电动机额定值为PN=40kW,接法Y/,UN=380V/220V,nN=1460r/min,ηN=0.895,cosφN=0.89,Ist/IN=5.5,Tst/TN=1.1,Tmax/TN=2。

试求P1N,IN,TN,SN,Tst, Tmax,Ist,f2N。

解:Ist= 5.5IN= 5.5×132A = 726AIstY= 5.5INY= 5.5×76A =418ATst=1.1TN=262×1.1N·m=288N·mTmax=2TN=2×262N·m=524N·mf2N=Sf1=0.027×50Hz=1.35Hz

第61页:例2 型三相异步电动机额定值如下,试求

例2、Y132S-4型三相异步电动机额定值如下,试求SN、IN、TN、Tst、Tmax、Ist。

Tst/TNTm/TNIst/INλNηNUNnNPN2.22.270.840.855380V1440r/min5.5kW解:Ist= 7IN=81.48ATst=2.2TN=324.9N·mTmax=2.2TN=324.9N·m磁极对数p= 2,n1=1500r/min

第62页:例3 三相异步电动机额定值为

例3、三相异步电动机额定值为PN=10kW,联结,UN=380V,nN=1460r/min,ηN=0.88,λN=0.88,Ist/IN=7,Tst/TN= 1.3,λT= 2,f=50Hz。

试求(1)磁极对数p、IN、TN、SN、Tst、Tmax、Ist;

(2)若负载转矩TL=55N·m,当U=0.9UN时,能否起动?

电动机若要采用Y-换接起动,则IstY,TstY各为多少?能否起动?

∴磁极对数p= 2,n1=1500r/min∵nN=1460r/min略小于n1Ist= 7IN=137.2ATst=1.3TN=85N·mTmax=2TN=130.8N·mTst∝(U)2Tst′=(0.9)2Tst=68.85N·mTst′>TL,可以起动解:采用Y-换接起动IstY=Ist/3=45.7ATstY=Tst/3 = 28.3N·m <TL=55N·m不能起动

第63页:例4 型三相异步电动机

  • 例4、Y160M-2型三相异步电动机PN=15kW,联结,UN=380V,nN=2930r/min,ηN=0.882,λN=0.88,Ist/IN=7,λS= 2,λM= 2.2,起动电流不允许超过150A。
  • 若负载转矩TL=60N·m,试问能否带此负载(1)长期运行;
  • 短时运行;
  • 直接起动?
  • Tst=2TN=97.8N·mTmax=2.2TN=107.58N·mIst= 7 IN=205.45A解:TN<TL=60N·m不能长期运行Tmax> TL能短时运行Tst> TL但Ist>150A不能直接起动

第64页:②.电网电压下降

②.电网电压下降10%,电动机在恒定负载转矩下工作,稳定后的状态为______A.转矩不变,转速下降,电流减小;B.转矩不变,转速下降,电流增大;C.转矩减小,转速不变,电流减小;

D.转矩减小,转速不变,电流增大;B①.异步电动机起动电流大是因为______A.起动时轴上静摩擦阻力转矩大;B.起动时磁通还未产生,E1=0 ;C.n=0 ,S=1>>SN,I2很大。

C例5、选择填空。

第65页:③.异步电动机铭牌值为

③.异步电动机铭牌值为:UN=380V/220V,接法Y/,IN=6.3A/10.9A,当额定运行时每相绕组电压UP和电流IP为______A. 380V , 6.3A B. 220V , 6.3AC. 380V , 10.9A D. 220V , 10.9AB④.对于起动并不频繁的三相笼型异步电动机,适当降低其起动电流是为了______A.防止电动机烧坏B.防止熔体熔断C.防止电网电压过度降低⑤.绕线转子三相异步电动机在负载不变的情况下,增加转子电路电阻会使其转速________A.增高B.降低C.稳定不变CB

第66页:⑥.三相异步电动机的旋转

⑥.三相异步电动机的旋转方向由_____决定。A.电源电压大小B.电源频率高低C.定子电流的相序C⑦.三相笼型异步电动机额定功率PN=30kW,额定电压UN=380V,接法,Tst/TN= 1.2,当TL=0.3TN时,应采用________________起动。

Y-换接起动TstY/Tst=1/3TstY=0.4Tst>TL= 0.3TN

第67页:第六节单相异步电动机

第六节单相异步电动机:本节依次讲解以下内容。

  • 电容分相式异步电动机罩极
  • 式异步电动机

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第68页:电容分相式异步电动机

一、电容分相式异步电动机u~SCABXY12两个相位差90°的电流分别通过在空间上相差90°的两个绕组,能产生旋转磁场。

从而对转子产生电磁转矩。

第69页:单相异步电动机(续)

A⊙BYXNS⊙A⊙BYXNSn1A⊙BYXNS45°90°ωt=0°ωt=45°ωt=90°当开关S在“1”位置时,电容器与BY绕组串联,电动机顺时针方向转动。

当开关S接到“2”位置时,电容器与AX绕组串联,电动机逆时针方向转动。

第70页:罩极式异步电动机定子通入电流以后

二、罩极式异步电动机定子通入电流以后,部分磁通穿过短路环,并在其中产生感应电流。

短路环中的电流阻碍磁通的变化,致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差,从而形成旋转磁场,使转子转起来。

转子短路环定子磁极

第71页:第七节三相同步电动机

第七节三相同步电动机:本节依次讲解以下内容。

  • 功率因数

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第72页:定子的结构

YBZXAC定子定子绕组(三相)NS一、基本结构凸极转子三相同步电动机的定子与三相异步电动机的定子绕组相同,可以联结成Y形和形。

三相同步电动机的转子装有磁极和激励绕组,分为凸极式和隐极式。

第73页:转动原理对称三相电源定子

二、转动原理对称三相电源定子对称三相绕组旋转磁场吸引转子的磁极n1n转子旋转

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第74页:功率因数可调性改变转子激励电流

三、功率因数可调性改变转子激励电流,可以调节电动机的功率因数。

正常激励电流-功率因数为1时的激励电流激励电流<正常激励电流--电动机呈感性激励电流>正常激励电流--电动机呈容性

第75页:第八节直流电动机

第八节直流电动机:本节依次讲解以下内容。

  • 直流电

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第76页:NS的结构

NSNS铁心励磁绕组机座转子直流电机由定子(磁极)、转子(电枢)和机座等部分构成。

一、基本结构

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第77页:定子的组成与分类

  • 定子定子的分类:永磁式:由永久磁铁做成。
  • 励磁式:磁极上绕线圈,然后在线圈中通过直流电,形成电磁铁。
  • 转子(电枢)由铁心、绕组(线圈)、换向器组成。
  • 电枢铁心:由硅钢片叠装而成。
  • 电枢绕组:单个绕组元件组成。

第78页:定子的工作原理

二、工作原理SbNacd换向器电刷IFFn电枢通入电流后,产生电磁转矩,使电枢在磁场中转动起来。

通电线圈在磁场中转动,又会在线圈中产生感应电动势(用e表示)。

ee根据右手定则知,e和原通入的电流方向相反,电动机电枢绕组受力(左手定则)按逆时针方向旋转。

第79页:KE的结构与特性

KE
与电机结构有关的常数n
电动机转速
磁通三、机械特性根据励磁线圈和转子绕组的联接关系,励磁式的直流电机又可细分为
他励电动机
励磁线圈与转子电枢的电源分开
并励电动机
励磁线圈与转子电枢并联接到同一电源上
串励电动机
励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上
复励电动机
励磁线圈与转子电枢的联接有串有并,接在同一电源上

第80页:他励电动机其中

1.他励电动机其中,MUfIfIaUE+-

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第81页:n0的特性

n0:理想空载转速,即T=0时的转速。(实际工作时,由于有空载损耗,电机的T不会为0。

)根据n-T公式得到特性曲线n0nNTNTnn当T时n,但由于他励电动机的电枢电阻Ra很小,所以在负载变化时,转速n的变化不大,属硬机械特性。

第82页:直流电动的特性

2.并励电动机并励电动机和他励电动机的机械特性一样。MUIfE+-Ia

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第83页:串励电动机

3.串励电动机MUE+-据此公式得到T-n曲线nT随转矩T的增大,n下降得很快,这种特性属软机械特性。

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第84页:恒功率负载

恒功率负载(P一定时,T和n成反比),要选软特性电机拖动。如:电气机车提升设备等。

直流电动机特性类型的选择:恒转矩的生产机械(TL一定,和转速无关)要选硬特性的电动机,如:金属加工、起重机械等。

*串励电动机在轻载或空载运行时,转速很高,容易使电动机损坏,所以串励电动机不能在轻载或空载运行。

第85页:直流电动机的使用1.起动

四、直流电动机的使用1.起动直流电动机不允许在额定电压UN下直接起动。

Ist太大会使换向器产生火花,烧坏换向器。起动时,n=0起动电流大起动转矩大起动时,起动转矩为(10~20)TN,造成机械冲击,使传动机构遭受损坏。

第86页:使用1.起动(续)

在满磁下将Rst置最大处,逐渐减小Rst使n升高。(1)电枢串电阻Rst起动法(2)降压起动法最大起动电压Ust为

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第87页:调速与异步电动机相比

  • 调速与异步电动机相比,直流电动机结构复杂,价格高,维护不方便,但它的最大优点是调速性能好。
  • 调速均匀平滑,可以无级调速。
  • 调速范围大,调速比可达200(他励式)以上(调速比等于最大转速和最小转速比)。
  • 直流电动机调速的优点:

第88页:改变电压调速由转速公式知

由转速公式知
调电压U,n0变化,但斜率不变,所以调速特性是一组平行曲线
压调速的特点
工作时电压不允许超过UN,而nU,所以调速只能向下调

第89页:改变电压的方法与特性

可见:在U一定的情况下,改变可改变转速n。改变磁通调速RfIfn一般只采用减少励磁电流(减弱磁通)的方法调速,即*磁通只能减小,n只能上调。

改变时的机械特性如图。TLTn(减小)Rf增加O

第90页:调速平滑

调速平滑,可得到无级调速;但只能向上调,受机械本身强度所限,n不能太高。

调速设备简单,经济,电流小,便于控制。机械特性较硬,稳定性较好。

若调速后Ia保持不变,电动机在高速运转时其负载转矩必须减小。

这种调速方法只适用于恒功率调速(如用于切削机床)。变磁通调速特点:

第91页:电枢回路串电阻调速电枢

电枢回路串电阻调速电枢中串入电阻,使n,n0不变,即电机的特性曲线变陡(斜率变大),在相同力矩下,n。

特性曲线如图。nn0T电枢回路串电阻调速需在电枢中串入专用电阻,电阻增大则转速下降,因此n只能下调。

电阻增大O

第92页:电枢回路的特点与特性

  • 设备简单,操作方便。
  • 机械特性软,稳定性差。
  • 能量损耗大,只用于小型直流电机。
  • 变电枢电阻调速特点:2.反转电动机的转动方向由电磁力矩的方向确定。
  • 改变励磁电流的方向。
  • 或改变电枢电流的方向。
  • 改变直流电机转向的方法:注意:改变转动方向时,励磁电流和电枢电流两者的方向不能同时变。

第93页:制动与异步电动机相似

3.制动与异步电动机相似,直流电机制动的所采用的常用方法:反接制动、能耗制动

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第94页:第九节控制电机三相异步电动机的结构及制造

第九节控制电机三相异步电动机的结构及制造工艺:本节依次讲解以下内容。

  • 动机伺服电
  • 动机测速发电机步进
  • 电动机

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第95页:伺服电动机

一、伺服电动机伺服电动机可分为两类:伺服电动机又称执行电动机。

其功能是将输入的电压控制信号转换为轴上输出的角位移和角速度,驱动控制对象。

交流伺服电动机直流伺服电动机伺服电动机可控性好,反应迅速。是自动控制系统和计算机外围设备中常用的执行元件。

第96页:交流伺服电动机

1.交流伺服电动机交流伺服电动机就是一台两相交流异步电机。它的定子上装有空间互差90的两个绕组:励磁绕组和控制绕组。

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第97页:励磁绕组串联电容

励磁绕组串联电容C,是为了产生两相旋转磁场。适当选择电容的大小,可使通入两个绕组的电流相位差接近90,从而产生所需的旋转磁场。

SM~+–+–+–+–放大器励磁绕组控制绕组工作时两个绕组中产生的电流İf和İC的相位差近于90º,因此便产生两相旋转磁场。

在旋转磁场的作用下,转子便转动起来。

第98页:交流伺服电动机的机械特性

TU20.8U20.6U20.4U2on交流伺服电动机的机械特性在励磁电压不变的情况下,随着控制电压的下降,特性曲线下移。

在同一负载转矩作用时,电动机转速随控制电压的下降而均匀减小。

加在控制绕组上的控制电压反相时(保持励磁电压不变),由于旋转磁场的旋转方向发生变化,使电动机转子反转。

第99页:直流伺服电动机

2.直流伺服电动机直流伺服电动机的结构与直流电动机基本相同。

只是为减小转动惯量,电机做得细长一些。直流伺服电动机的工作原理也与直流电动机相同。

SMUfIfIUC放大器U++––直流伺服电机的机械特性与他励直流电机相同一样。

第100页:直流伺服的特性

机械特性可知
(1)一定负载转矩下,当磁通不变时,U2n
电动机反转
改变电枢电压的极性,电动机反转

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第101页:测速电动机测速发电机

二、测速电动机测速发电机是一种转速测量传感器。在许多自动控制系统中,它被用来测量旋转装置的转速,其输出的电压大小与转速成正比。

测速发电机分为交流和直流两种类型。直流测速发电机分永磁式和他励式两种。

两种电机的电枢相同。但永磁式的定子使用永久磁铁产生磁场,因而没有励磁线圈;

他励式的结构与直流伺服电机相同,工作时励磁绕组加直流电压Uf励磁。

第102页:控制电机三相异步电动机的结构及制造工艺(

TGRLIaU+–Ra-+EUf+–当被测装置转动轴带动发电机电枢旋转时,电枢产生电动势E,其大小为:则:

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第103页:控制电机(续)

可见,当励磁电压Uf保持恒定时(亦恒定),若Ra、RL不变,则输出电压U的大小与电枢转速n成正比。

OnURL1>RL2RL=RL2RL1*由于直流电机中存在着电枢反应现象,使得输出电压U与转速n有一定的线性误差。

RL越小、n越大,误差越大。因此,在使用中应对RL的大小有要求。

第104页:步进电机步进电动机是利

三、步进电机步进电动机是利用电磁铁的作用原理,每输入一个电脉冲,电动机就转动一定的角度或前进一段距离,所以步进电动机是一种将电脉冲信号转换为角位移或直线位移的执行元件。

1.基本结构ABC定子转子定子内圆周均匀分布着六个磁极,磁极上有励磁绕组,每两个相对的绕组组成一相。

第105页:2.工作原理步进电动机工作时

2.工作原理步进电动机工作时,定子各相绕组要轮流输入脉冲压电通电,从一次通电到另一次通电称为一拍,每一拍转子转过的角度称为步距角,步距角的大小与通电方式有关。

三相单三拍3412AA'C'CB'BA相绕组通电,B、C相不通电。

由于在磁场作用下,转子的1、3齿与A、A′极对齐。C'3412AB'BCA'B相通电时,转子会转过30角,2、4齿和B、B´磁极轴线对齐。

当C相通电时,转子再转过30角,1、3齿和C´、C磁极轴线对齐。

1342BB'AA'C'C

第106页:按ABCA……的顺序给

按ABCA……的顺序给三相绕组轮流通电,转子便一步一步转动起来。

每一拍转过30°(步距角),每个通电循环周期(3拍)转过90°(一个齿距角)。

改变定子三相绕组通电顺序ACBA……转子反向一步一步旋转。θ为步距角,Z为转子齿数,N为拍数,f为信号频率。

第107页:顺序给(续)

三相双三拍按ABBCCA的顺序给三相绕组轮流通电。C3412C'BB'AA'A、B相同时通电,A、A'磁极拉住1、3齿,B、B'磁极拉住2、4齿,转子转过30。

3412A'ABB'C'CA、B相同时通电,A、A'磁极拉住1、3齿,B、B'磁极拉住2、4齿,转子转过30。

改变三相绕组通电顺序ACCBBA,步进电机反向旋转。

第108页:顺序给(续)

三相六拍按AABBBCCCA的顺序给三相绕组轮流通电,是三相单三拍和三相双三拍的交替混合方式。

要完成一个循环,要经过六次换接绕组的通电状态,所以称为三相六拍,其步距角θ=15°。

第109页:顺序给(续)

本页以电路图、波形或实物图示为主,源文件未提取到更多文字说明,建议对照原课件图片补充本页要点。

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