电机拖动原理课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,1,例：交流电动机,三相异步电动机的结构与工作原理,三相异步电动机的机械特性,三相异步电动机的使用,2,例：交流电动机 三相异步电动机的结构与工作原理2,交流电动机,电动机,直流电动机,鼠笼式,绕线式,异步机,同步机,他励、异励、串励、复励,鼠笼式异步交流电动机授课内容：,基本结构、工作原理、 机械特性、控制方法,电动机的分类,3,交流电动机电动机直流电动机鼠笼式异步机他励、异励、串励、复励,8.1,三相异步电动机的结构与工作原理,磁铁,闭合,线圈,e,方向用,右手定则,确定,f,方向用,左手定则,确定,磁场旋转,4,8.1 三相异步电动机的结构与工作原理磁铁闭合e方向用f,磁极旋转,导线切割磁力线产生感应电动势,导线长,磁感应强度,切割速度,（右手定则）,闭合导线产生电流,i,（左手定则）,通电导线在磁场中受力,5,磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势导线长磁感应强度切割速度,1.,线圈跟着磁铁转两者转动方向一致,结论：,2.,线圈比磁场转得慢,异步,6,1. 线圈跟着磁铁转两者转动方向一致 结论：2. 线圈比磁,三相异步机的结构,Y,B,Z,X,A,C,转子,定子,定子绕组,（三相）,机 座,转子：在旋转磁场作用下，,产生感应电动势或,电流。,三相定子绕组：产生旋转,磁场。,线绕式,鼠笼式,鼠笼转子,7,三相异步机的结构YBZXAC转子定子定子绕组机 座转子：在,旋转磁场的产生,A,Y,C,B,Z,异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极,(),电流出,(,),电流入,X,8,旋转磁场的产生AYCBZ异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极(,A,X,Y,C,B,Z,A,X,B,Y,C,Z,合成磁场方向：,向下,9,AXYCBZAXBYCZ合成磁场方向：9,X,B,Z,A,Y,C,A,X,Y,C,B,Z,A,X,Y,C,B,Z,同理分析，可得,其它电流角度下,的磁场方向：,10,XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得10,旋转方向,：取决于三相电流的相序。,改变电机的旋转方向：换接其中两相。,旋转磁场的旋转方向,11,旋转方向：取决于三相电流的相序。改变电机的旋转方向：换接其中,旋转磁场的,转速,大小,一个电流周期，旋转磁场在空间转过,360,电流频率为,f Hz,，则磁场,1/f,秒旋转,1,圈，每秒旋转,f,圈。每分钟旋转：,n,1,称为,同步转速,12,旋转磁场的转速大小 一个电流周期，旋转磁场在空间,极对数（,P,）的概念,A,X,B,Y,C,Z,此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为,1,。,即：,A,X,Y,C,B,Z,13,极对数（P）的概念AXBYCZ此种接法下，合成磁场只有一对磁,极对数（,P,）的改变,C,Y,A,B,C,X,Y,Z,A,X,B,Z,将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形,成的磁场则是两对磁极。,A,X,B,Y,C,Z,14,极对数（P）的改变CYABCXYZAXBZ,极对数,C,Y,A,B,C,X,Y,Z,A,X,B,Z,15,极对数CYABCXYZAXBZ15,极对数和转速的关系,16,极对数和转速的关系16,三相异步电动机的同步转速,极对数,每个电流周期,磁场转过的空间角度,同步转速,17,三相异步电动机的同步转速极对数每个电流周期同步转速17,电动机转速和旋转磁场同步转速的关系,电动机转速（额定转速）,:,电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，,但,异步,电动机,无转距,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）,无转子电流,提示,：,如果,18,电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速（额定转速）:电,转差率 的概念：,异步电机运行中,:,转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：,电动机起动瞬间,:,（转差率最大）,19,转差率 的概念：异步电机运行中:转差率,转子感生电流的频率：,20,转子感生电流的频率：20,例,1,：三相异步电动机,p=3,，电源,f,1,=50Hz,，电机额定,转速,n=960r/min,。,求：转差率,s,，转子电动势的频率,f,2,同步转速：,转差率：,21,例1：三相异步电动机 p=3，电源f1=50Hz，电机额定同,一、三相异步电动机的“电磁”关系,8.2,三相异步电动机的机械特性,定子电路,i,2,R,1,R,2,i,1,u,1,e,1,e,2,：主磁通产,生的感应电动势。,e,1,e,2,、,转子电路,设：,则：,定子边：,22,一、三相异步电动机的“电磁”关系 8.2 三相异步电,i,2,R,1,R,2,i,1,u,1,e,1,e,2,23,i2R1R2i1u1e1e223,：转子感应电动势的频率,：转子线圈匝数,取决于转子和旋转磁场的相对速度,同理可得：,i,2,R,1,R,2,i,1,u,1,e,1,e,2,24,：转子感应电动势的频率：转子线圈匝数取决于转子和旋转磁场的相,i,2,R,1,R,2,i,1,u,1,e,1,e,2,转子电流,25,i2R1R2i1u1e1e2转子电流25,转子功率因数,26,转子功率因数26,例,2,：三相异步电动机，,p=2,，,n=1440 r/min,，转子,R,2,=0.02,，,X,20,=0.08 ,，,E,20,=20V,，,f,1,=,50Hz,。,启动时,I,2,（,st,）,额定转速下的,I,2,（,N,）,s=1,27,例2：三相异步电动机，p=2，n=1440 r/min，转子,电磁转矩,T,：,转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力所形成的转距之总和。,常数,每极磁通,转子电流,转子电路的,转矩公式的推导,（牛顿,米）,28,电磁转矩 T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,常数每极磁,得到,转矩公式,将其中参数代入：,29,得到转矩公式将其中参数代入：29,二、 三相电动机的机械特性,根据转矩公式,1,0,n,1,T,n,得特性曲线：,启动时,n=0,最大转速,n=n,1,时,30,二、 三相电动机的机械特性根据转矩公式10n1Tn得特性曲线,三个重要转矩,n,1,T,n,额定转矩 ：,电机在额定电压下，以额,定转速 运行，输出额,定功率,时，电机转轴,上输出的转矩。,( 1 ),（牛顿,米）,n,N,31,三个重要转矩n1Tn额定转矩 ：电机在额定电,如果 电机将会,因带不动负载而停转。,最大转矩 ：,( 2 ),电机带动最大负载的能力。,求解,1,0,s,m,T,m,32,如果 电机将会最大,过载系数：,三相异步机,工作时，一定令负载转矩 ，否则电机将停转。致使,注意：,（,1,）三相异步机的 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。,（,2,）,电机严重过热,33,过载系数：三相异步机 工作时，一定令负载,起动转矩 ：,( 3 ),电机起动时的转矩。,n,1,T,n,其中,则,体现了电动机带载起动的能力。若 电机能,起动，否则将起动不了。,34,起动转矩 ：( 3 )电机起动时的转矩。n1,n,1,T,n,T,m,T,st,机械特性曲线,T,L,启动：,T,st,T,L,(,负载转矩)，电机启动,转速,n,，转矩,T ,c,c,点：转矩达最大,T,m,，转速,n,继续,，,T,，沿,cb,走,b,b,点：,T=T,L,，转速,n,不再上升，稳定运行,若,T,L,，暂时,TTL (负载,例,3,（,7-7,）：三相异步电动机，额定功率,P,N,=10kW,，,额定转速,n,N,=1450r/min,，,启动能力,T,st,/T,N,=1.2,，,过载,系数,=1.8。,（牛顿,米）,（,1,）额定转矩,T,N,（,2,）启动转矩,T,st,（,3,）最大转矩,T,m,#,（,4,）用,Y,方法起动时的,T,st,36,例3（7-7）：三相异步电动机，额定功率PN=10kW，（牛,机械特性和电路参数的关系,和电压的关系,结论：,37,机械特性和电路参数的关系和电压的关系结论：37,和转子电阻的关系,R,2,的,改变,：,鼠笼式电机转子导条的金属材料不同，线绕式电机外接电阻不同。,结论：,38,和转子电阻的关系R2的 改变 ：结论：38,机械特性的软硬,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,动特性好。 ,硬特性,（,R,2,小）,软特性,（,R,2,大）,不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电机。,39,机械特性的软硬 硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好,一、三相异步机铭牌与技术数据,1.,型号,Y 132M,4,磁极数,(,极对数,p,=2),同步转速,1500,转,/,分,转差率,三相异步电动机的使用,2.,转速,:,电机轴上的转速（,n,),。,如：,n,=1440,转,/,分,40,一、三相异步机铭牌与技术数据1. 型号 Y 132,3.,联接方式 ：,Y/,接法,Y,接法：,接法：,A,B,C,Z,X,Y,A,B,C,Z,X,Y,A,B,C,X,Y,Z,A,Z,B,Y,X,C,A,B,C,X,Y,Z,接线盒：,41,3. 联接方式 ： Y/ 接法 Y 接法：,4.,额定电压：,定子绕组在,指定接法,下应加的,线电压,.,说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的,5,。,线,电,压,A,Z,B,Y,X,C,线,电,压,A,B,C,X,Y,Z,例：,380/220 Y/,是指：线电压为,380V,时采用,Y,接法；,当线电压为,220V,时采用接法。,42,4. 额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压. 说明,5.,额定电流：,定子绕组在,指定接法,下的,线电流。,如：,表示三角接法下，电机的线电流为,11.2A,，相电流为,6.48A,；星形接法时线、相电流均为,6.48A,。,6.,额定功率：,额定功率指电机在额定运行时轴上输出的,功率,（ ），不等于从电源吸收的功率（ ）。两者的,关系为：,其中,鼠笼电机,=72,93,43,5. 额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流。如： 表示,额定负载时一般为,0.7 0.9,， 空载时功率因数很低约为,0.2 0.3,。额定负载时，功率因数最大。,注意：实用中应选择合适容量的电机，,防止“大马”,拉“小车”,的现象。,7.,功率因数,(,cos,1,),：,P,2,P,N,此外还有,绝缘等级,等参数，不一 一介绍。,cos,1,44,额定负载时一般为0.7 0.9 ， 空载时功,二、 三相异步机的起动,起动电流 ：,中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的,5 7,倍。,定子电流 ,原因：起动时 ，转子导条切割磁力线速度很大。,转子感应电势,转子电流,大电流使电网电压降低 ,影响其他负载工作,频繁起动时造成热量积累 电机过热,影响：,45,二、 三相异步机的起动起动电流 ：中小型鼠,三相异步机的起动方法：,（,1,） 直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般,采用直接起动。,（,2,） 降压起动。,Y,起动,自耦降压起动,（,3,）转子串电阻起动。,以下介绍,Y,起动。,46,三相异步机的起动方法：（1） 直接起动。二三十千瓦以下的异步,Y,起动：,正常,运行,A,Z,B,Y,X,C,起动,A,B,C,X,Y,Z,设：电机每相阻抗为,47,Y 起动： 正常运行AZBYXC 起动ABCXYZ设,A,Z,B,Y,X,C,正常,运行,U,P,A,B,C,X,Y,Z,起动,U,P,（,2,）,Y,起动应注意的问题：,（,1,）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。,所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合,Y,起动,。,48,AZBYXC正常UPABCXYZ起动UP（2）Y 起,例,4:,三相异步电动机，电源电压,=380V,，,三相定子,绕组,接法运行，额定电流,I,N,=20A,，,启动电流,I,st,/I,N,=7,，,求： （1）接法时的启动电流,I,st ,（,2,）,若启动时改为,Y,接法，求,I,st Y,（1）,I,st ,=7,I,N,=7,20=140A,解：,（,2,）,I,st Y,=,I,st ,/3=140/3=47A,49,例4:三相异步电动机，电源电压 =380V，三相定子（1）I,方法：,和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。,三、三相异步电动机的正、反转,正转,反转,A,B,C,M,3,电 源,A,B,C,M,3,电 源,50,方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。 三、三相异,制动方法：,1.,抱闸,：,加机械抱闸,四、 三相异步电动机的制动,反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。,为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。,即切割磁力线的速度很大，造成 ，引起 。,注意：,3.,能耗制动,4.,发电反馈制动,2.,反接制动,：,停车时，将电动机接电源的意两相反接，,使电动机由原来的旋转方向反过来，以达,制动的目的；,51,制动方法：四、 三相异步电动机的制动反接制动时，定子旋转磁场,五、三相异步电动机的调速,1.,改变极对数,有级调速。,2.,改变转差率,无级调速,调速方法：,52,五、三相异步电动机的调速1. 改变极对数,3.,改变电源频率,(,变频调速,),无级调速,变频电源,可变,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）。,53,3. 改变电源频率 (变频调速) 无,电机拆卸,一、拆卸皮带轮（联轴器）,松脱锁紧螺钉，用拉码拉脱联轴器，如无松动感，则向锁紧螺钉口加入润滑油；如依然不动，则加热轴套再拉（须注意温度，以防变形）,二、拆卸轴承盖及转子,拆除风罩及通心缩紧螺栓，再用木锤向后端盖方向敲轴，致后端盖与机座分离,三、拆除前端盖,四、拆卸、清洗和检查轴承,54,电机拆卸一、拆卸皮带轮（联轴器）54,电机装配,、采用冷压或热套的方法将轴承装入轴承档,冷压的力在轴承内圈，热套温度控制在,、将后端盖装入后轴承，并锁紧后端盖螺钉,、将带有后端盖的转子推入定子,注意不要划伤定子线圈,、锁紧后端盖螺栓，装上前端盖并锁紧紧固件,、用手转动风扇叶，观察轴转动是否灵活，有无杂声,55,电机装配、采用冷压或热套的方法将轴承装入轴承档55,电机试车,、绝缘电阻测定,三相对地电阻及相间电阻阻值大于,.,兆欧,、正确接线,、空载运行,分钟后观察噪声、振动、发热状况,测量三相空载电流,以下电机空载电流一般为额定电流的,以上电机空载电流一般为额定电流的,三相电流基本平横（差异在以内）,56,电机试车、绝缘电阻测定56,运行中的维护,电机外壳（翅片）保持清洁,通风口、出风口保持通畅，不得有异物,检查电机温升（用红外线测温仪或用手触摸电机外壳）,定期维护,小修（ 次,/,月）：注黄油、清洁外壳、拎紧锁紧螺母、检测线圈绝缘电阻,大修（次,/,年）：检查并清洗轴承、定子线圈有无破损、发黑等现象、转子动静平衡校验,57,运行中的维护电机外壳（翅片）保持清洁57,启动前的准备和检查,检查接地是否可靠，接线是否正确与良好,长期停运的电机（月以上）启动前检查,绕组相对相、相对地绝缘值（大于兆欧），如果低于此值需烘烤,检查电机各紧固螺栓及安装螺栓是否紧固,检查电机转动是否灵活,检查熔断器的额定电流是否符合要求,上述检查达到要求后，可启动，空载运行分钟后，注意是否有异常（噪声、振动、发热不正常）,检测三相电流（三相电流差值为以内）,58,启动前的准备和检查检查接地是否可靠，接线是否正确与良好58,电机温升限值,绝缘等级,温升限值,59,电机温升限值绝缘等级59,电机故障及预防,故障现象,轴承原因,预防检查方法,预防对策,绕组对地击穿,绕组受潮,兆欧表检测,烘干线圈,长期过载,用钳型表检测电流,检查泵,定转子相檫,听,更换轴承,嵌线时绝缘物受损,兆欧表检测,委外维修,引接线绝缘损坏,线路检查,巡检,匝间短路,绕组受潮,兆欧表检测,烘干线圈,相间短路,嵌线时绝缘物受损,兆欧表检测,委外维修,低于额定转速,负载过大,用钳型表检测电流,绕组故障,兆欧表检测,委外维修,两相运行,目测和仪表检测,计划性巡检,噪声大、振动大,轴承损坏,目测,更换轴承,轴承缺油,目测,计划性加油脂,轴弯曲,目测,换轴,地脚螺栓松动,目测,计划性锁紧地脚螺栓,两相运行,目测和仪表检测,计划性巡检,60,电机故障及预防故障现象轴承原因预防检查方法预防对策绕组对地击,