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电机入门.ppt

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电机与变压器1电机在国民经济中的作用电机在国民经济中的作用一、电机一、电机现代社会中，电能是使用最广泛的一种能源，在电现代社会中，电能是使用最广泛的一种能源，在电能的生产、输送和使用等方面，电机起着重要的作能的生产、输送和使用等方面，电机起着重要的作用用电机：

是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传电机：

是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。

递的一种电磁装置。

v发电机：

机械能发电机：

机械能电能，主要用于生产电能的发电能，主要用于生产电能的发电厂；在火电厂、水电厂、电厂；在火电厂、水电厂、核电厂中，水轮机、核电厂中，水轮机、汽轮机带动发电机，把燃料的热能、水流的机械能、汽轮机带动发电机，把燃料的热能、水流的机械能、原子核裂变的原子能原子核裂变的原子能电能。

电能。

1.发电环节发电环节发电机发电机国产国产300MW汽轮发电机汽轮发电机现场运行的水轮发电机现场运行的水轮发电机新能源技术新能源技术风力发电波浪发电波浪能电站外景波浪能电站外景波浪能电站内景波浪能电站内景2.2.输配电环节输配电环节输配电环节输配电环节变压器变压器变压器变压器20kV/500kV（220kV）500kV（220kV）/110kV110kV/35kV35kV/10kV10kV/380V为了把发电厂发出的电力输送到四面八方的用户，为了把发电厂发出的电力输送到四面八方的用户，需要将发电机输出的需要将发电机输出的20kV左右的电压升高。

在我国，左右的电压升高。

在我国，一般升高到一般升高到220kV或或500kV。

为了输送一定大小的功率、。

为了输送一定大小的功率、采用高电压。

采用高电压。

连接发电机与电网的升压变压器连接发电机与电网的升压变压器连接发电机的连接发电机的封闭母线封闭母线与电网相连与电网相连的高压出线端的高压出线端3.用电环节用电环节电动机电动机11）各行业广泛使用电动机）各行业广泛使用电动机22）在高新技术领域的新应用）在高新技术领域的新应用信息技术（雷达驱动）信息技术（雷达驱动）航天航空航海航天航空航海生物医学工程（多种医疗设备）生物医学工程（多种医疗设备）2电机的分类电机的分类l控制电机控制电机自动控制系统的控制元件自动控制系统的控制元件从能量传递、转换的功能及用途分从能量传递、转换的功能及用途分l发电机发电机将机械能转换为电能将机械能转换为电能l电动机电动机将电能转换为机械能将电能转换为机械能l变压器变压器改变交流电压，也改变相数、改变交流电压，也改变相数、阻抗及相位阻抗及相位按照电机的结构特点及电源性质分按照电机的结构特点及电源性质分l变压器变压器静止设备静止设备l旋转电机旋转电机直流电机直流电机交流异步电机交流异步电机交流同步电机交流同步电机电源为直流电电源为直流电转速恒为同步转速转速恒为同步转速转速不为同步转速转速不为同步转速异步电机一、异步电机的主要特点一、异步电机的主要特点1、三相异步电动机、三相异步电动机优点：

优点：

结构简单，制造、使用、维护方便，运行可靠性结构简单，制造、使用、维护方便，运行可靠性高，重量轻，成本低。

高，重量轻，成本低。

（同功率、同转速的直流电动机相比，（同功率、同转速的直流电动机相比，前者重量只及后者的二分之一，成本仅为三分之一）前者重量只及后者的二分之一，成本仅为三分之一）不足：

它的转速与其旋转磁场的同步转速有固定的转差不足：

它的转速与其旋转磁场的同步转速有固定的转差率（见异步电机），因而调速性能较差，在要求有较宽广的率（见异步电机），因而调速性能较差，在要求有较宽广的平滑调速范围的使用场合（如传动轧机、卷扬机、大型机床平滑调速范围的使用场合（如传动轧机、卷扬机、大型机床等），不如直流电动机经济、方便。

此外等），不如直流电动机经济、方便。

此外,异步电动机运行时异步电动机运行时,从电力系统吸取无功功率以励磁，这会导致电力系统的功率从电力系统吸取无功功率以励磁，这会导致电力系统的功率因数变坏。

因此，在大功率、低转速场合（如拖动球磨机、因数变坏。

因此，在大功率、低转速场合（如拖动球磨机、压缩机等）不如用同步电动机合理。

压缩机等）不如用同步电动机合理。

广泛地应用在工业设备上，如机床、矿山机械、中央空广泛地应用在工业设备上，如机床、矿山机械、中央空调等调等2、单相异步电动机、单相异步电动机优点：

有结构简单优点：

有结构简单,成本低廉成本低廉,维修方便等特点维修方便等特点不足：

与同容量的三相异步电动机相比，单相异步电动机不足：

与同容量的三相异步电动机相比，单相异步电动机的体积较大、运行性能较差、的体积较大、运行性能较差、功率因数及过载能力都较低、功率因数及过载能力都较低、效效率较低，一般只制成小型和微型系列的电机（微型，几瓦率较低，一般只制成小型和微型系列的电机（微型，几瓦750瓦；小型：

瓦；小型：

550瓦瓦3700瓦）。

瓦）。

广泛地应用家用电器上，风扇、冰箱、油烟机、洗衣机、广泛地应用家用电器上，风扇、冰箱、油烟机、洗衣机、吸尘器、自动控制、医疗机械、小型鼓风机等。

吸尘器、自动控制、医疗机械、小型鼓风机等。

二、异步电机的结构与基本工作原理二、异步电机的结构与基本工作原理1、结构和分类、结构和分类下图是它主要部件的拆分图。

下图是它主要部件的拆分图。

右图是一台三相鼠笼型异步电右图是一台三相鼠笼型异步电动机的外形图。

动机的外形图。

按定子绕组供电电源相数按定子绕组供电电源相数按转子绕组的结构按转子绕组的结构单相异步电动机单相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机两相异步电动机两相异步电动机异步电机异步电机鼠笼式异步电动机鼠笼式异步电动机绕线式异步电动机绕线式异步电动机结构简单，坚固，成本低，结构简单，坚固，成本低，运行性能不如绕线式运行性能不如绕线式通过外串电阻改善电机通过外串电阻改善电机的起动、调速等性能的起动、调速等性能三相异步电动机的转子部分结构类型主要有两三相异步电动机的转子部分结构类型主要有两种：

鼠笼型和绕线型。

种：

鼠笼型和绕线型。

鼠笼型转子绕组由插入每个转子槽中的导条和鼠笼型转子绕组由插入每个转子槽中的导条和两侧的短路端环构成，如果去掉转子铁心，剩余的两侧的短路端环构成，如果去掉转子铁心，剩余的转子绕组就像一个松鼠笼子。

转子绕组就像一个松鼠笼子。

鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图这种电机的特点是：

可以在转子绕组中串入附加电阻，这种电机的特点是：

可以在转子绕组中串入附加电阻，来改善电机的起动性能和调速性能。

来改善电机的起动性能和调速性能。

图示为三相绕线型转子结构。

绕组的三个出线端子图示为三相绕线型转子结构。

绕组的三个出线端子接到固定在转轴上的三铜环上，通过电刷引出。

接到固定在转轴上的三铜环上，通过电刷引出。

2、基本工作原理、基本工作原理

（1）旋转磁场）旋转磁场AYCBZ（）电流出电流出（）电流入电流入X旋转方向：

旋转方向：

四极旋转磁场四极旋转磁场电流变化一次，电流变化一次，旋转磁场仅转旋转磁场仅转过过l2转转

（2）工作原理）工作原理定子接三相电源上，绕组中流过三相对称电流，气隙中建立基波定子接三相电源上，绕组中流过三相对称电流，气隙中建立基波旋转磁动势，产生基波旋转磁场。

旋转磁动势，产生基波旋转磁场。

e方向用方向用右手定则右手定则确定确定f方向用方向用左手定则左手定则确定确定1.转子跟着磁铁转转子跟着磁铁转两者转动方向一致两者转动方向一致结论：

结论：

2.转子比磁场转得慢转子比磁场转得慢思考思考：

n能否等于能否等于n1？

何谓异步？

电动机的转向由谁决定？

由于异步电动机的转速由于异步电动机的转速n总不等于同步速总不等于同步速n1，因，因此在描述异步电机转速时通常采用此在描述异步电机转速时通常采用转差率转差率的概念。

的概念。

转差率的概念定义如下：

把同步速转差率的概念定义如下：

把同步速n1和电机转和电机转子转速子转速n之差与同步速之差与同步速n1的比值称为转差率，用的比值称为转差率，用s表示：

表示：

对称三相绕组对称三相绕组通入对称三相电流通入对称三相电流旋转磁场旋转磁场（磁场能量磁场能量）磁场切割磁场切割转子绕组转子绕组转子绕组中产生转子绕组中产生e（感应电动势）（感应电动势）和和i（感应电流）（感应电流）转子绕组在磁场中转子绕组在磁场中受到电磁力的作用受到电磁力的作用转子旋转起来转子旋转起来机械负载机械负载旋转起来旋转起来三相交流电能三相交流电能状状态态电动机电动机发电机发电机电磁制动电磁制动n与与s关系关系nnnn110s10snnn11s0s0nn与与nn11反向，反向，n1n1E1的的性质性质反电动势反电动势电源电动势电源电动势反电动势反电动势T的的性质性质电磁驱动电磁驱动力矩力矩电磁阻力矩电磁阻力矩电磁阻力矩电磁阻力矩能量能量转换转换电能电能机机械能械能原动机机械能原动机机械能电能电能电能电能+机械能机械能内内部损耗（短路）部损耗（短路）三、三、异步电动机的铭牌数据异步电动机的铭牌数据铭牌：

型号，额定值，绕组联结方式，生产厂家等铭牌：

型号，额定值，绕组联结方式，生产厂家等额定值额定值:

正常运行时的主要数据指标。

绕组联结方式：

接法或者接法或者Y接法。

接法。

1、型号、型号Y100L12机座中心高机座中心高铁心长度代号铁心长度代号机座长度代号机座长度代号异步电动机异步电动机极数极数2、额定值、额定值额定功率额定功率PN：

（kW）,额定运行时，电动机的输出功率；额定运行时，电动机的输出功率；额定电压额定电压UN：

（V），额定运行时，规定加在定子绕组上的线，额定运行时，规定加在定子绕组上的线电压；电压；额定电流额定电流IN：

（A）,额定运行时，规定加在定子绕组上的线电额定运行时，规定加在定子绕组上的线电流；流；额定频率额定频率f1：

（Hz），规定的电源频率，规定的电源频率（50Hz）；额定转速额定转速n：

（r/min）,额定运行时，电动机的转子转速；额定运行时，电动机的转子转速；额定效率、额定功率因数额定效率、额定功率因数等等四、性能分析四、性能分析基本方程式、等效电路和相量图基本方程式、等效电路和相量图功率关系：

功率关系：

电源输入的电功率为：

定子铜损耗为定子铜损耗为:

铁耗为：

电磁功率为：

转子绕组中的铜损耗为：

电机转轴上总的机械功率：

输出功率为：

转矩关系：

电磁转矩：

转矩平衡式：

机械特性：

五、五、异步电动机的起动与调速异步电动机的起动与调速1、起动、起动

（1）直接启动）直接启动直接起动是利用开关或者接触器将电动机直接接到额定电压上直接起动是利用开关或者接触器将电动机直接接到额定电压上的起动方式的起动方式优点：

起动简单。

优点：

起动简单。

缺点：

起动电流较大，将使线路电压下降，影响负载正常工缺点：

起动电流较大，将使线路电压下降，影响负载正常工作。

作。

适用范围：

电动机容量在适用范围：

电动机容量在7.5kW以下，并且小于供电变压器以下，并且小于供电变压器容量的容量的20%

（2）降压起动）降压起动Y-起动起动起动电流关系起动电流关系:

起动转矩关系起动转矩关系:

自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动广泛用于启动容量较大的广泛用于启动容量较大的鼠笼异步电动机鼠笼异步电动机启动启动运行运行深槽鼠笼异步电动机深槽鼠笼异步电动机“集肤效应集肤效应”转子槽漏抗较大，功率因数稍低，最大转矩转子槽漏抗较大，功率因数稍低，最大转矩倍数稍小。

倍数稍小。

高度是宽度的高度是宽度的1012倍倍电动机刚启动时，电动机刚启动时，s=1，转，转子电流频率子电流频率f2=sf1=f1较高，转较高，转子漏抗子漏抗X2较大，转子电流大较大，转子电流大小取决于转子漏抗小取决于转子漏抗X2。

电动机正常运行时，电动机正常运行时，s很小，转很小，转子电流频率子电流频率f2=sf1也很低，转子漏也很低，转子漏抗抗X2s=sX2很小，转子电流主要由很小，转子电流

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