中职交流电动机课件

,下一页,返回,上一页,退出,第,6,章 交流电动机,6.1,三相异步电动机的基本结构,6.2,三相异步电动机的转动原理,6.3,三相异步电动机的机械特性,6.4,三相异步电动机的使用,第6章 交流电动机6.1 三相异步电动机的基本结构,电机,（,electric machine,）,是实现能量转换和信号转换的电磁装置。用作能量转换的电机称为动力电机；用作控制信号的转换和传递的电机称为控制电机。,动力电机中，将机械能转换为电能的称为发电机,(electric generator),；,将电能转换为机械能的称为电动机,(electric motor),。,第,6,章 交流电动机,电机（electric machine）是实现,电动机的分类,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,控制电机：,步进电机，伺服电机，自整角机,电动机的分类交流电动机电动机直流电动机鼠笼式异步机他励、异励,三相异步电动机（,three-phase asynchronous motor,）具有结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠，以及重量较轻，成本较低等优点，同时三相异步电动机有较高的运行效率和较好的工作特性，目前三相异步电动机在各种电动机中应用最广，需要量最大。在各种电气传动系统中，有,90,左右采用异步电动机驱动；在电网总负载中，异步电动机占,65,左右。,本章主要介绍三相鼠笼型异步电动机的基本结构、工作原理、机械特性以及应用。,三相异步电动机（three-phase asynchrono,三相异步电动机,主要部件是由定子和转子两大部分组成,。,三相异步电动机将电能转换为机械能是依赖于电动机定、转子间的磁场作为在能源和负载间传递的媒介。,此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。,三相异步电动机的结构图,1,轴承盖,2,端盖,3,接线盒,4,机座,5,定子铁心,6,定子绕组,7,转轴,8,转子,9,冷却风扇,10,罩壳,6.1,三相异步电动机的基本结构,三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分,6.1.1,定子,三相异步电动机的定子是电机的固定部分，主要由机座、定子铁心、定子绕组等组成。,机座：,机座是用来固定和支撑定子铁心的，由铸铁或铸钢浇铸成型。,定子铁心：,紧贴机座内壁放置着定子铁心，呈圆筒状，铁心内圆周上冲压有均匀的槽，用以嵌放定子绕组,定子铁心,6.1.1 定子 三相异步电动机的定子是,定子绕组：,三相异步电动机的定子绕组是一个三相对称绕组，分别是：,U,1,U,2,、,V,1,V,2,、,W,1,W,2,。三相绕组按对称结构放置于定子铁心内槽。三相定子绕组的六个接线头引出来并对应连接至电动机机座的接线盒内的接线柱上，使用时根据实际需要及电机铭牌的指示，三相绕组可接成星形或三角形,。,星形联接,三角形联接,定子绕组：三相异步电动机的定子绕组是一个三相对称绕组，分别是,6.1.2,转子,转子是电动机的旋转部分，主要由转子铁心、转子绕组、转轴等组成。,转子铁心,同样采用硅钢片叠压而成，固定在轴上。转子铁心外圆上有均匀分布的槽，用以嵌放转子绕组。转子绕组有笼型和绕线型两种。,按照转子结构的不同，三相异步电动机分为笼型和绕线型两种,。,(1),鼠笼式转子,铁芯槽内放铜条，端部用短路环形成一体。铸铝形成转子绕组。,中小型异步电动机鼠笼型转子槽内常采用铸铝，将导条、端环同时一次浇注成型，结构简单、制造方便，造价也低，应用非常,广泛。,6.1.2 转子 转子是电动机的旋转部分，主,(2),绕线式转子,同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。,笼型三相异步电动机和绕线型三相异步电动机虽然转子的结构不同，但工作原理是基本一样的。我们以笼型电动机为例来学习三相异步电动机的转动原理，机械特性以及应用。,(2)绕线式转子 同定子绕组一样，也分为三相，并且接成,鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：,鼠笼式：,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。,绕线式：,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,。,鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：鼠笼式：绕线式：,A,Z,B,X,C,Y,设：,电流的流入端用 表示,电流的流出端用 表示,定子绕组与转子绕组,定子绕组,转子绕组,AZBXCY设：电流的流入端用 表示 电,6.2,三相异步电动机的转动原理,三相异步电动机之所以能转起来是定子绕组中三相电流产生的旋转磁场与转子内的感应电流相互作用的结果。,+,e,-,磁铁,闭合,线圈,磁场旋转,6.2 三相异步电动机的转动原理 三相异,磁极旋转,导线切割磁力线产生感应电动势,导线长度,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,磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势导线长度磁感应强度切割速,定子三相绕组通入三,相交流电,(,星形联接,),1,.,旋转磁场的产生,6.2.1,旋转磁场,o,定子三相绕组通入三1.旋转磁场的产生6.2.1,U,1,V,2,W,1,V,1,W,2,U,2,(),电流出,(,),电流入,o,U1V2W1V1W2U2()电流出()电流入o,U,1,U,2,V,2,W,1,V,1,W,2,U,1,U,2,V,2,W,1,V,1,W,2,U,1,U,2,V,2,W,1,V,1,W,2,60,0,t,分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场,即：,一个电流周期，旋转磁场在空间转过,360,o,U1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2U1U2V2,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,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,6.2.2,电动机转动原理,1.,转动原理,定子三相绕组通入三相交流电,旋转磁场,切割转子导体,感应电流,I,2,旋转磁场,感应电动势,电磁转矩,T,电磁力,F,6.2.2 电动机转动原理 1.转动原理 定子三相,2.,转子的转向,当磁场顺时针方向旋转时，处于磁场中的笼型转子的导条因相对运动而切割磁力线，使得导条两端产生感应电动势，从而产生感应电流，方向由右手螺旋定则确定：图中上半部分的导条电流流出，而下半部分的导条电流流进。由左手定则确定载流导体在磁场中要受到电磁力作用的方向，可看出在转子导条上形成了一个顺时针方向的电磁转矩。于是转子就跟着旋转磁场顺时针方向转动。,可见转子的旋转方向与旋转磁场方向相同。,2.转子的转向 当磁场顺时针方向旋转时，处于,6.2.3,三相异步电动机的极数与转速,1.,三相异步电动机的极数,三相异步电动机的极数就是旋转磁场的极数。旋转磁场的磁极对数与定子绕组的结构安排有关。通过适当的安排，可产生多磁极对数的旋转磁场。当每相绕组只有一个线圈时，绕组的始端之间相差,120,空间角，则产生的旋转磁场具有一对磁极，即 ，当交流电流变化一周期，旋转磁场也转过一圈，这样的电动机称为,2,极电机,。,6.2.3 三相异步电动机的极数与转速 1.三相异步,如将定子绕组安排得如下图那样，即每相绕组有两个线圈串联，绕组的始端之间相差,60,空间角，则产生的旋转磁场具有两对极，即，这样的电动机称为,4,极电机,。,如将定子绕组安排得如下图那样，即每相绕组有两个,2.,三相异步电动机的转速,磁场变化的速度和电流同步，即当电流交变了一次（一个周期）时，磁场恰好在空间旋转了一转。,为旋转磁场的转速，又称同步转速，单位为转每分（,r/min,）；,为定子电流的频率。,时，,2.三相异步电动机的转速 磁场变化的速度和电流同,当电流交变了一周时，磁场仅旋转了半转,当旋转磁场具有,对极时，磁场的转速为,时，,当电流交变了一周时，磁场仅旋转了半转 当旋转磁场具有对极时，,转速,n,0,与极对数,p,的关系,旋转磁场转速,n,0,与频率,f,1,和极对数,p,有关。,可见,:,极对数,每个电流周期,磁场转过的空间角度,同步转速,转速n0与极对数 p 的关系旋转磁场转速n0与频率f1和极对,（,2,）电机转速及转差率,转子的旋转方向与旋转磁场的转向相同，但转子的转速不能等于旋转磁场的转速，,否则磁场与转子之间便无相对运动，转子导条不切割磁力线，就不会有感应电势、感应电流与电磁转矩，转子也就根本不可能转动了。所以说转子转速与旋转磁场的转速“异步”，,因此称这种电机为“异步”电动机。,三相异步电动机所带负载的负载转矩越大，则电动机的“异步”程度也越大。通常用转差率（,slip,）来反映“异步”的程度,。,转差率是异步电机的一个基本参量。一般情况下，异步电动机的转差率变化不大，空载转差率低于,0.5%,，满载转差率在,1.8%,8%,之间，已知了电机极数和转差率，就可估计出电机的转速了。,（2）电机转速及转差率 转子的旋转方向与旋转磁,例,6.1,一台额定转速,试求电动机的极数及额定负载时的转差率,解,:,由于电动机的额定转速略小于同步转速，由表,6-1,可得，,的三相异步电动机，,例6.1 一台额定转速 试求电动机的极数及额定负载时的转差率,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。,6.2.4,三相异步电动机的电磁转矩,常数,每极磁通,转子电流,转子电路的功率因数,电磁转矩 T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,6.2.4,由此得电磁转矩公式,由前面分析知：,由此得电磁转矩公式由前面分析知：,由公式可知,电磁转矩公式,1.,T,与定子每相绕组电压 成正比。,U,1,T,2.,当电源电压,U,1,一定时，,T,是,s,的函数。,3.,R,2,的大小对,T,有影响。绕线,型,异步电动机可外,接电阻来改变转子电阻,R,2,，从而改变转距。,由公式可知电磁转矩公式1.T 与定子每相绕组电压,当电源电压,U,1,和频率,f,1,及转子电阻,R,2,一定时，电磁转矩,T,与转差率,s,之间的关系，即,或,n,与,T,对应的关系,称为电机的机械特性，反映的是三相异步电动机的转矩特性。,6.3,三相异步电动机的机械特性,当电源电压U1和频率f1及转子电阻R2一定时，电磁转矩T与转,6.3.1,特性曲线的两个工作区,将曲线分为对应,s,的两个不同性质区域：稳定工作区,ab,和不稳定工作区,bc,。,此过程中，,n,、,s,E,2,I,2,I,1,电源提供的功率自动增加。,T,L,s,T,2,T,L,T=T,2,n,T,达到新的平衡,稳定工作区,ab:,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,。,6.3.1 特性曲线的两个工作区将曲线分为对应 s的两个不,自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械,的重要特点（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,),。,在,bc,段，当负载转矩增大时，电动机的转矩增大，所以它的转速,n,开始下降。随着,n,的下降，电动机的转矩,T,继续下降，,这样下去，会导致电机停转，使定子电流剧增，电动机将严重发热，甚至烧毁。,自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械在bc,电动机在额定负载时的转矩,。,1,.,额定转矩,T,N,6.2.4,三个重要转矩,O,T,(N m),如某普通机床的主轴电机,(Y132M-4,型,),的额定功率为,7.5kw,额定转速为,1440r/min,则额定转矩为,电动机在额定负载时的转矩。1.额定转矩TN6.2.4 三个,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。,1,0,s,m,T,m,过载系数：,三相异步机,如果 电机将会最大,工作时，一定令负载转矩 ，否则电机将停转。致使,（,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,工作时，一定令负载转矩,3.,起动转矩,T,st,电动机起动时的转矩,。,起动时,n,=0,时，,s,=1,T,st,体现了电动机带载起动的