[工学]电工学第五章电动机课件.ppt
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- 工学 电工学 第五 电动机 课件
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1、 第第 五五 章章 电电 动动 机机图片图片1 1上一页上一页下一页下一页返返 回回图片图片2 2 齿轮减速三相异步电动机齿轮减速三相异步电动机上一页上一页下一页下一页返返 回回图片图片3 3 防爆式防爆式上一页上一页下一页下一页返返 回回图片图片4 4 绕线式异步机绕线式异步机上一页上一页下一页下一页返返 回回鼠笼式鼠笼式绕线式绕线式图片图片5 5上一页上一页返返 回回转子定子壳体图片图片6 6上一页上一页下一页下一页返返 回回图片图片7 7 转子转子上一页上一页下一页下一页返返 回回图片图片8 8 转子转子上一页上一页下一页下一页返返 回回图片图片9 9 定子绕组定子绕组上一页上一页下一页
2、下一页返返 回回图片图片1010上一页上一页下一页下一页返返 回回图片图片11 11 直流电机直流电机上一页上一页下一页下一页返返 回回图片图片12 12 小直流电机小直流电机上一页上一页返返 回回图片图片13 13 步进电机步进电机下一页下一页返返 回回图片图片14 14 步进电机步进电机上一页上一页下一页下一页返返 回回图片图片15 15 交流伺服电机交流伺服电机下一页下一页返返 回回图片图片16 16 同步电动机同步电动机下一页下一页返返 回回图片图片17 17 三相同步电机三相同步电机上一页上一页下一页下一页返返 回回上一页上一页下一页下一页返返 回回图片图片18 18 单相电容起动电
3、动机单相电容起动电动机图片图片1919图片图片2020图片图片2121图片图片2222第五章第五章 电动机电动机5-1 5-1 三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构异步电动机转动原理异步电动机转动原理三相异步电动机的特性三相异步电动机的特性三相异步电动机的启动与调速三相异步电动机的启动与调速三相异步电动机的额定值三相异步电动机的额定值作业:作业:5-15-1,5-25-2电动机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电动机的分类电动机的分类 三相异步电动机的组成三相异步电动机的组成鼠笼式电动机的各部件一、三
4、相异步电动机的结构一、三相异步电动机的结构V2V1W2U2U1W1转子转子定子定子定子绕组定子绕组(三相)(三相)机座机座5.1 5.1 三相异步电动机三相异步电动机U、V、W分别代分别代表三个线圈;角表三个线圈;角标标1表示线圈的首表示线圈的首端,角标端,角标2表示线表示线圈的末端。圈的末端。定子由定子由定子铁心定子铁心、定子绕组定子绕组、机座机座三部分组成。三部分组成。定子铁心定子铁心:一般采用一般采用0.5mm0.5mm厚并涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成,厚并涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成,形状为环行,沿内圆表面均匀轴向开槽。形状为环行,沿内圆表面均匀轴向开槽。作用:一是导磁,二是安放绕组。作用
5、:一是导磁,二是安放绕组。1、定子、定子定子绕组定子绕组:由漆包线绕制而成。连接方式有三角:由漆包线绕制而成。连接方式有三角形或星形两种。形或星形两种。*作用:形成旋转磁场作用:形成旋转磁场。机座机座:中小型电机采用铸铁机座;大型电机采用钢板焊接机座。中小型电机采用铸铁机座;大型电机采用钢板焊接机座。作用:支撑定子铁心。作用:支撑定子铁心。定子硅钢片定子硅钢片装有三相绕组的定子装有三相绕组的定子注意注意:机座外有一接线盒,选择不同的接机座外有一接线盒,选择不同的接线方式可以使定子绕组的接线形式选为星线方式可以使定子绕组的接线形式选为星形或为三角形。形或为三角形。U1U2V2V1W2W1接线盒接
6、线盒 Y 接法:接法:U1U1U2U2V2V2V1V1W1W1W2W2 接法:接法:V2U1U1U2U2V2V1V1W2W2W1W1注:定子绕组的连接方式分别为星形连接与三注:定子绕组的连接方式分别为星形连接与三角形连接。角形连接。2、转子、转子转子主要由转子主要由转子铁心转子铁心和和转子绕组转子绕组组成。组成。转子铁心转子铁心:它用它用0.5mm厚且外圆周冲有转子槽形厚且外圆周冲有转子槽形的硅钢片叠压而成。的硅钢片叠压而成。作用:一是导磁,二是安放绕组。作用:一是导磁,二是安放绕组。转子绕组转子绕组绕绕线式线式由漆包线绕制而成。用于要求由漆包线绕制而成。用于要求大启动转矩时使用。大启动转矩时
7、使用。鼠笼式鼠笼式作用:产生电磁转矩作用:产生电磁转矩2n1nei2 2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理NSF磁磁 铁铁闭闭 合合线线 圈圈一、三相异步电动机的工作原理一、三相异步电动机的工作原理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vlBe导线长导线长磁感应强度磁感应强度切割速度切割速度(右手定则)(右手定则)闭合导线产生电流闭合导线产生电流 i通电导线在磁场中受力通电导线在磁场中受力(左手定则)(左手定则)ilBF2n1neiNSF注意:注意:受力方向与磁场旋受力方向与磁场旋转方向一致转方向一致1.线圈跟着磁铁转线圈跟着磁铁转两者转动方向
8、一两者转动方向一 致致 结论:结论:异步异步2.线圈比磁场转得慢线圈比磁场转得慢12nn2n1neiNSF电动机的几个问题电动机的几个问题怎样产生磁场?(在定子上加怎样的电流?)怎样产生磁场?(在定子上加怎样的电流?)产生什么样的磁场?产生什么样的磁场?转子上如何产生电流?(转子上如何产生电流?(感生的还是外加感生的还是外加?)?)产生怎样的电磁转矩?产生怎样的电磁转矩?直流产生固定磁场,交流产生交变磁场。磁场的规直流产生固定磁场,交流产生交变磁场。磁场的规律与外加电压的规律相同律与外加电压的规律相同转子线圈的磁通发生改变,产生转矩旋转。转子线圈的磁通发生改变,产生转矩旋转。V2V1W2U2U
9、1W1定子使固定在铁心上的,如何产生旋定子使固定在铁心上的,如何产生旋转转 磁场?磁场?通以交流电通以交流电二、旋转磁场的产生二、旋转磁场的产生异步电动机中异步电动机中,旋转磁场代替了旋转磁极旋转磁场代替了旋转磁极通入线圈线圈通入线圈通入WtIiVtIiUtIimWmVmU120sin120sinsinU1V2W1V1W21n()电流出电流出()电流入电流入U2约定约定:电流为正时,电流由线圈的首端流进,末端流电流为正时,电流由线圈的首端流进,末端流出;电流为负时,电流由线圈的末端流进,首端流出。出;电流为负时,电流由线圈的末端流进,首端流出。条件:把三相定子绕组接成星条件:把三相定子绕组接成
10、星形接到对称三相电源,定子绕形接到对称三相电源,定子绕组中便有对称三相电流流过。组中便有对称三相电流流过。产生旋转磁场。产生旋转磁场。0tU1U2V2 w1V1w2NSUiViWimItViU1U2V1V2W1W2UiWi电动机内部电动机内部合成磁场方向:合成磁场方向:向下向下同理分析,可得其它电流角度下的磁场方向:同理分析,可得其它电流角度下的磁场方向:UiViWitmI 60tU1U2V2W1V1W2SN1n60 180tU2V1W21nU1V2W1SN180A 120tU2V2W1V1W21nU1SN1200tU1U2V2 w1V1w2NS三、旋转磁场的转速大小三、旋转磁场的转速大小分)
11、转/(601fn 交流电变化交流电变化 一个周期,旋转磁场在空间转过一个周期,旋转磁场在空间转过360。则则 同步转速同步转速(旋转磁场的速度)(旋转磁场的速度)为:为:W1U1U2V2V1W2NS1nUiViWimItU1U2V2V1W2W1W1U1U2V2V1W2NSW1NS60t三相异步电动机的同步转速(旋转磁场转速)三相异步电动机的同步转速(旋转磁场转速)磁极对数磁极对数P=1P=3P=4P=5P=6P=2同步转速同步转速n1(f=50HZ)3000转转/分分1500转转/分分1000转转/分分750转转/分分600转转/分分500转转/分分分)转/(601pfn 旋转方向旋转方向:取
12、决于三相电流的相序。:取决于三相电流的相序。注意:注意:只要将接入定子绕组的三相交流电任意只要将接入定子绕组的三相交流电任意换接换接其中其中两相两相,旋转磁场的方向改变旋转磁场的方向改变,电机的旋转方向电机的旋转方向也改变也改变。四、旋转磁场的旋转方向四、旋转磁场的旋转方向UiViWimItr/min 601opfn:(1)在对称的三相绕组中通入三相电流,可以产生在对称的三相绕组中通入三相电流,可以产生在空间旋转的合成磁场。在空间旋转的合成磁场。(2)磁场旋转方向与电流相序一致。电流相序为磁场旋转方向与电流相序一致。电流相序为A-B-C时磁场顺时针方向旋转;电流相序为时磁场顺时针方向旋转;电流
13、相序为A-C-B时时磁场逆时针方向旋转磁场逆时针方向旋转。交换任意两相输入就可以交换任意两相输入就可以使电机反转。使电机反转。(3)磁场转速磁场转速(同步转速同步转速)与电流频率有关,改变电流与电流频率有关,改变电流频率可以改变磁场转速。对两极频率可以改变磁场转速。对两极(一对磁极一对磁极)磁场,磁场,电流变化一周,则磁场旋转一周。同步转速电流变化一周,则磁场旋转一周。同步转速no与与磁场磁极对数磁场磁极对数p的关系为:的关系为:五五 转子转动原理和转差率转子转动原理和转差率旋转磁场旋转磁场 转子电流转子电流电磁转矩电磁转矩使转子沿着使转子沿着旋转磁场的方向旋转。旋转磁场的方向旋转。静止的转子
14、与旋转磁场之间有相对运动,在转子导体静止的转子与旋转磁场之间有相对运动,在转子导体中产生感应电动势,并在形成闭合回路的转子导体中中产生感应电动势,并在形成闭合回路的转子导体中产生感应电流,其方向用右手定则判定。转子电流在产生感应电流,其方向用右手定则判定。转子电流在旋转磁场中受到磁场力旋转磁场中受到磁场力F的作用,的作用,F的方向用左手定则的方向用左手定则判定。电磁力在转轴上形成电磁转矩。电磁转矩的方判定。电磁力在转轴上形成电磁转矩。电磁转矩的方向与旋转磁场的方向一致。向与旋转磁场的方向一致。电动机在正常运转时,其转速电动机在正常运转时,其转速n总是稍低于同步转速总是稍低于同步转速no,因而称
15、为,因而称为。异步电动机同步转速和转子转速的差值与同步转异步电动机同步转速和转子转速的差值与同步转速之比称为速之比称为,用,用s表示,即:表示,即:%100oonnns 转差率是异步电动机的一个重要参数。异步电动机转差率是异步电动机的一个重要参数。异步电动机在额定负载下运行时的转差率约为在额定负载下运行时的转差率约为1%9%。电动机起动瞬间电动机起动瞬间:1 ,02sn(转差率最大)(转差率最大)例:有一台例:有一台4极感应电动机,电压频率为极感应电动机,电压频率为50 Hz,转速为,转速为1440 rmin,试求这台感应,试求这台感应 电动机的转差率。电动机的转差率。解解:因为磁极对数:因为
16、磁极对数:2pr/min 150025060601opfn所以同步转速为:所以同步转速为:转差率为:转差率为:%4%100150014401500%1000onnns 空载运行是指电动机通电后已经转动但没有带机械空载运行是指电动机通电后已经转动但没有带机械负载的情况。负载的情况。特点:空载电流小,功率因数和效率都很低。特点:空载电流小,功率因数和效率都很低。注意:选则电动机时,不要用大容量的电动机去拖动注意:选则电动机时,不要用大容量的电动机去拖动小功率的机械负载(俗称小功率的机械负载(俗称“大马拉小车大马拉小车”)。)。有载运行是指电动机拖动一个生产机械运转,电有载运行是指电动机拖动一个生产
17、机械运转,电动机的转速和电流会随着负载的变化而变化。动机的转速和电流会随着负载的变化而变化。一、空载运行一、空载运行二、有载运行二、有载运行dtdiLRieRiess22222222)(22222222)(XI jRIERIEs+u1 e1 e1s i1 i2 e2 e2s 相对转速为相对转速为 sn0,电电流(大小和频率)决流(大小和频率)决定于定于S。202122244.444.4sENsfNfEmm1oooo26060)(sfpnnnnnnpfmNfE212044.4 为0n即1s时的转子电动势。20212222222sXLsfLfLXss相对转速为旋转磁场转速减转子转速,为相对转速为旋
18、转磁场转速减转子转速,为sn0为为n=0,即,即s-1时的转子漏抗。时的转子漏抗。220202LfX2cosI2,2cosI2Os1结论:转子电流随转差率减小而减小。在启动时结论:转子电流随转差率减小而减小。在启动时最大。最大。电磁转矩电磁转矩 T: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,受到电磁力所形成的转距之总和。受到电磁力所形成的转距之总和。跟转子电流的有功分跟转子电流的有功分量量 I2和和cos2和磁通有关。和磁通有关。22cosIKTmT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转子电路的2cos转矩公式的推导转矩公式的推导 22cosIKTmT
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