新15章3八章电动机课件.ppt

1、电源电动机能量形势转换、传递机械负荷输出电功率输出机械功率outinPPP+=损耗电动机将电能转换成机械能,并完成能量的传递电源电动机电风扇380V,50Hz15-5 三相异步电动机结构三相异步电动机结构机座：机座：铁心：铁心：由互相绝缘的硅钢组成由互相绝缘的硅钢组成铸铁或铸钢制成铸铁或铸钢制成绕组：绕组：一、一、定子定子 线圈的复杂组合线圈的复杂组合 对称的三相绕组对称的三相绕组接接线线盒盒“”型连接型连接“Y”型连接型连接U1W1V1W2V2U2电源电源U1W1V1W2V2U2电源电源U1W1V1W2V2U2二、转子二、转子轴：轴：绕组：绕组：带动机械负载带动机械负载 转动，输出机械能转动

2、，输出机械能铁心：铁心：由互相绝缘的硅钢组成由互相绝缘的硅钢组成圆柱型，表面有槽圆柱型，表面有槽产生感应电流产生感应电流鼠笼式鼠笼式绕线式绕线式闭合，产生闭合，产生 i （右手定则）（右手定则）产生产生 F=Bli （左手定则）（左手定则）在在T=Fr 作用下转子旋转，转作用下转子旋转，转动方向与磁场旋转的方向相同。动方向与磁场旋转的方向相同。切割磁力线切割磁力线 e=BlvSN n15-6 三相异步电动机转动原理三相异步电动机转动原理F一、工作原理一、工作原理n1Fvn n1 ,n n1 磁场转速磁场转速电动机转速电动机转速三相异步电动机转动原理三相异步电动机转动原理U1W2W1V2V1U2

3、二、旋转磁场二、旋转磁场1.旋转磁场的旋转磁场的产生产生U:iL1=Im sintV:iL2=Im sin(t-1200)W:iL3=Im sin(t+1200)NSU1W2W1U2V2V10=t =60t NSU1U2W2W1V2V1=90t NS旋转旋转大小不变大小不变 合成磁场合成磁场i3i1i2ti06090首端首端“1”流入流入 正方正方向向2.旋转磁场的转向旋转磁场的转向 旋转磁场的旋转方向与对称三相电流的相序一致旋转磁场的旋转方向与对称三相电流的相序一致U1U2W2W1V2V1(iL1)(iL2)(iL3)n1怎样实现电动机的反向旋转怎样实现电动机的反向旋转(逆时针方向逆时针方向

4、)?)?任意两接线端倒位任意两接线端倒位3.旋转磁场的同步转速旋转磁场的同步转速 n1 n1决定于磁场的极数决定于磁场的极数 极数与三相绕组的安排有关极数与三相绕组的安排有关1)当磁极对数当磁极对数 p=1时时，n1=60f1?i3i1i2ti06090U1U2U1/U2/V1V2V1/V2/W1W2W1/W2/2121UUUU串联串联:并联并联:0=t =60t U1U2U1/U2/V1V2V1/V2/W1W2W1/W2/N1S1N2S2S2S1N1N2302)当磁极对数当磁极对数 p=2时时n12121UUUU ，n1=60f1/2i3i1i2ti0603)n1与磁极对数与磁极对数p的关系

5、的关系pfn1160=极极对对数数 p1234同同步步转转速速 n1(r/min)300015001000750三、三相异步电动机的转速三、三相异步电动机的转速n与转差率与转差率s1.n n12.nnn=1 转差：转差：111 nnnnns=转差率：转差率：转差率特点：转差率特点：启动启动 或或 堵转堵转 (电机卡住电机卡住)n=0 理想状态理想状态(没有摩擦没有摩擦)n=n1 s=0 一般情况一般情况n 从从 0 n1，s 从从 1 0s=115-7 电磁转矩与机械特性电磁转矩与机械特性一、电磁转矩一、电磁转矩TU1 n1 v E2 I2 F T n电磁转矩电磁转矩 cos 22m ICT=

6、m T 2I cos2 222222XREI+=222222cosXRR+=pfn260 =12 sff=n=0 s=1 f2=f1 E20=4.44f1N2 mE2=sE20120UE 2222 LfX=212Lsf=202 sXX=1snn=44.4111mNfU=E2=4.44f2N2 m12sff=E2=sE20120UE 202sXX=220222121)(sXRsRfUCT+=22022221T)(sXRsRUC+=22022221T22m)(cos sXRsRUCICT+=1.T与与s有着直接的关系有着直接的关系 s 很小很小 0，T ss 很大很大，T 1/1/s0Ts1 最大

7、转矩最大转矩 起动转矩起动转矩TstTm 额定转矩额定转矩TNscsN临界转差率临界转差率额定转差率额定转差率2.T U12，并与并与R2有关有关U1U10TsR 2R 20Ts二、异步电动机的机械特性二、异步电动机的机械特性n=f(T2)T2=T-T0忽略忽略T0 ，所以有所以有n=f(T)0Ts1n0n1TstTm0n1nT只有只有TL=T，电动机电动机才能拖动负载运行才能拖动负载运行。负载的机械特性负载的机械特性外加转矩外加转矩-阻转矩阻转矩TLTL-n 的关系称为负载机械特性的关系称为负载机械特性两种两种0nTL恒转矩恒转矩平方率平方率90 A点：点：0)1 T nTLLATT=B点：

8、点：nTL0=n T T0)2 T A点：点：nTLLATT =B点：点：nTL T TLATT =A点为稳定点点为稳定点TTT+=LL,T 去掉去掉。回到回到A s s电动机停转电动机停转机械特性曲线机械特性曲线 n=f(T)TstTm0n1nTTLABLT LT A A B点为不稳定点点为不稳定点。不回到不回到去掉去掉B ,T)(stLTT 1.运行工作点运行工作点T=TL 达到力学平衡达到力学平衡(A、B 两点两点)2.工作点的稳定性工作点的稳定性IIIII为稳定点为稳定点A点为稳定点点为稳定点B点为不稳定点点为不稳定点),0(cnn 为为不稳定区不稳定区),(1cnnn 为为稳定区稳定

9、区若若TLn 很小，只有很小，只有5%左右，左右，称其具有称其具有硬特性硬特性则则n1=?若若nN=960 r/min，(n1=1000 r/min)?ncTstTm机械特性曲线机械特性曲线 n=f(T)0n1nT3.额定工作点额定工作点1)额定转矩额定转矩TN 12LIIsnT电动机轴上输出的机械功率电动机轴上输出的机械功率2)额定转速额定转速nN3)额定功率额定功率PNL2L 602TTnPT=NN2N29550 9550nPTnPT=T:N.m P:Kw n:r/min4)机械过载能力机械过载能力NmmTT=一般一般1.8 2.25)起动能力起动能力NststTTK=一般一般 1.4 2

10、.2TNnN15-8 技术数据和运行特性技术数据和运行特性一、铭牌数据一、铭牌数据三相异步电动机三相异步电动机型号型号:Y132S-2功率功率:7.5Kw频率频率:50Hz电压电压:380V电流电流:15.0A接法接法:转速转速:2900r/min绝缘等级绝缘等级:B工作方式工作方式:连续连续 出厂年月出厂年月 年年 月月类型代号类型代号 结构结构 -极数极数PN：电动机工作在额定条：电动机工作在额定条件下输出的机械功率件下输出的机械功率工作频率工作频率 f1N定子绕组上应加的线电压定子绕组上应加的线电压UNnN：380V/220V10A/17.3AY/定子绕组的线电流定子绕组的线电流INTN

11、 nN=9550 PN TN其他技术数据：其他技术数据：Tst/TNTmax/TNIst/IN二、运行特性二、运行特性n1n 1I1T在在U1N、f1N 条件下条件下，I1、1、n、T与输出机械功率与输出机械功率P2的关系的关系1.转速转速 n2.电磁转矩电磁转矩 T 内部有摩擦内部有摩擦T 0，且且P=T 曲线上曲线上翘翘3.定子电流定子电流 I1P2 n I1=0.4 IN4.功率因数功率因数 1 Q2P25.效率效率 =P2/P10P2/PNI1、1、T、nP2 n e2 I2 I1 11NN1cos3 IUP=PP+=215-9 三相三相异步电动机的起动、反转和调速异步电动机的起动、反

12、转和调速一、起动一、起动1.全压起动全压起动(直接起动直接起动)用于用于2030Kw电动机电动机2.降压起动降压起动(1)“(1)“-”换接起动法换接起动法21UT 21stUT st1TU 造成电压瞬间降低造成电压瞬间降低stst 1 :ITU、，每相绕组电压每相绕组电压运行运行 stst 1 :ITU 、，每每相相绕绕组组电电压压起起动动 Y 311UU=3ststTT=ZUZUII11Y3 =113UU=stst31II=(2)自耦降压起动自耦降压起动1)起动补偿器起动补偿器2)抽头抽头k=73%、64%或或55%)(12NNk=电动机电动机电源电源根据对起动转矩的要求而选用根据对起动转

13、矩的要求而选用3)stst 1 :ITU、，电电压压运运行行stst 1 :ITU 、，电电压压起起动动11kUU=2121ststUUTT=st2stTkT=st*stkII=*ststIkI=stI*stI st2stIkI=(3)软起动法软起动法1)限流起动模式限流起动模式2)限压起动模式限压起动模式电动机按用户期望的起电动机按用户期望的起动特性完成起动过程动特性完成起动过程软起动器软起动器M3UVWL1L2L3ILIm1Im2It0Ut0UNU0t13.绕线型电动机的起动方法绕线型电动机的起动方法0Tn2R 2Rn1stTstT 适用起动转矩较大的生产机械起重机适用起动转矩较大的生产机

14、械起重机例如例如:起重机起重机22RR 二、反转二、反转U1U2W2W1V2V1实现电动机的反向旋转实现电动机的反向旋转(逆时针方向逆时针方向):):任意将三相电源的两根线对调位置（如对调任意将三相电源的两根线对调位置（如对调B B、C C两两相），即可使电动机反转相），即可使电动机反转。(iL1)(iL2)(iL3)n1i3i1i2ti060901.变极对数调速变极对数调速NSNSU1U21U 2U U1U21U 2U U1U21U 2U p=2p=1NSU1U21U 2U 特点特点:有级调速有级调速p=1 p=2,p=2 p=4 主要用于调速主要用于调速范围大的地方范围大的地方就是在同一负

15、载下得到不同的转速。就是在同一负载下得到不同的转速。三、调速三、调速人为改变电动机的机械特性人为改变电动机的机械特性pfsnsn1160)1()1(=改变电源频率改变电源频率f1、极对数、极对数p、转差率转差率s2.变转差率变转差率 s 调速调速220222121)(sXRsRfUCT+=据据 R2I2N，适用于绕线型电动机适用于绕线型电动机 220IsEsR 2R 20Tnn13.变频调速变频调速1)1)恒磁通恒磁通-+f=50=50HzHz逆逆变变器器3 M整整流流器器T不变不变f 可变可变 小小小小太太小小TI2 大大大大太太大大PI2 m1144.4 1NfE=nUf11不不变变)co

16、s(22m ICT=)(11恒定恒定=fU(恒转矩恒转矩-T 不变不变)基频以下的机械特性相互平行基频以下的机械特性相互平行2)恒功率恒功率 1f TP=2 nP2 不变不变机械特性变软机械特性变软=1N1UU m T 无级调速无级调速,便于自动控制便于自动控制 节能节能变频调速特点变频调速特点:例：一台笼型三相异步电动机，其额定数据如下：PN3.0kW,UN=220/380V(Y),IN11.2/6.48A,nN1430r/min,f1 50Hz,Ist/IN=7.0,Tm/TN=2.0,Tst/TN=1.8,cosN =0.84,试求：(1)额定转差率；(2)额定转矩；(3)最大转矩；(4

17、)起动转矩；(5)额定状态下运行时的效率；(6)当供电电压为380V时，定子绕组的联结方式和直接起动时的起动电流。解：（1）SN =0.047n1 -nNn11500-14301500（2）TN9550 =9550 3/1430 =20 NmPNnN（3）Tm 2 =2 20 =40 Nm TN（4）Tst 1.8 =1.8 20 =36 Nm TN(5)P1 3 UN IN cosN =3 380 6.48 0.84 =3582.6 W N =0.837PNP130003582.6(6)当供电电压为380V时，定子绕组应接成”Y Y”形，起动电流 Ist=7 I N=45.36 A例：某三相

18、笼型异步电动机，其铭牌数据如下：例：某三相笼型异步电动机，其铭牌数据如下：形接法形接法,UN=380V,IN19.9A,PN10kW,nN1450r/min,Tst/TN=1.4,Ist/IN=7。若负载转矩为。若负载转矩为20 Nm,电源允许最大电流为电源允许最大电流为60A60A，试问试问:应采用直接起动还是采用应采用直接起动还是采用 Y-Y-转换方法起动，为什么？转换方法起动，为什么？解：解：Ist 7 IN =7 19.9 =139.3 A 60 A所以不能采用直接起动。所以不能采用直接起动。应采用应采用 Y-Y-转换方法起动，因为：转换方法起动，因为：IstY Ist =46.43 A 20 Nm;