电动机培训资料.ppt

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电工电子技术电工电子技术第一篇第一篇电工电子技术电工电子技术首首页页学习目的与要求了解三相异步电动机的结构组成，熟悉异步电动机的工作原理，了解铭牌数据；理解和掌握三相异步电动机机械特性的分析方法；了解单相异步电动机的结构组成及其工作原理；熟悉常用低压电器及在电路中的作用；掌握三相异步电动机基本控制线路的分析方法；理解电动机的起动、制动、调速等概念。

电工电子技术电工电子技术首首页页三相异步电动机的基本结构1.三相异步电动机的基本结构三相异步电动机5.1异步电动机的基本知识异步电动机的基本知识定子转子三相异步电动机具有结构简单、制造成本低廉、使用和维修方便、运行可靠且效率高等优点，被广泛应用于工农业生产中的各种机床、水泵、通风机、锻压和铸造机械、传送带、起重机及家用电器、实验设备中。

电工电子技术电工电子技术首首页页异步电动机的定子指其固定不动部分，主要包括有：

机座机座是电动机的支架，通常用铸铁或铸钢制成。

定子铁芯铁芯硅钢片异步电动机的定子铁芯是由0.5mm厚的硅钢片叠压制成的。

定子铁芯内圆冲有分布的槽。

定子铁芯构成异步电动机磁路的一部分。

定子绕组定子绕组是由漆包线绕制而成，嵌入到定子铁芯槽中。

构成电机电路的一部分。

电工电子技术电工电子技术首首页页一般用45号钢制成，用来传递电磁转矩。

异步电动机的转子指其旋转部分，主要部件包括：

转子铁芯也是由0.5mm厚的硅钢片叠压制成。

在其内圆冲有均匀分布的槽，用来嵌放转子绕组。

转子铁芯构成电动机磁路的又一部分。

转子铁芯铁芯硅钢片转子绕组转子绕组大部分是浇铸铝笼型，大功率也有铜条制成的笼型转子导体。

转子绕组构成电动机电路的另一部分。

转轴电工电子技术电工电子技术首首页页绕线式异步电动机的转子结构中，转子铁芯与鼠笼式相类似，但转子绕组与定子绕组相同，也是采用漆包线绕制成对称三相绕组，嵌放到转子铁芯中。

绕线式转子三相绕组必须连接成星形，三个向外的引出端子与固定在转轴上的三个相互绝缘的铜环相接，如下图所示：

由于绕线式异步电动机的能采用转子绕组串电阻起动和调速，因此起动性能和调速性能均比鼠笼式异步机优越。

转轴转子铁芯固定在转轴上的三个铜滑环。

Y接三相转子绕组分别与三个铜滑环相联。

变阻器电刷电刷与滑环紧压，并通过输电线与变阻器相联。

显然，三相绕线式异步机的转子绕组是闭合的。

电工电子技术电工电子技术首首页页2.三相异步电动机的工作原理三相异步三相异步电动机是电动机是如何转动如何转动起来的？

起来的？

设三相异步电动机模型的定子磁极是顺时针转动的。

固定不动的转子绕组和旋转的定子磁场相切割而感应电动势。

转子绕组是闭合的，因此感应电动势在绕组中产生感应电流。

感应电流的方向与感应电动势的方向相同。

载流的转子绕组处在磁场中，必定受到电磁力的作用。

两个电磁力的大小相等、方向相反，因此对电动机转轴形成了电磁转矩。

于是转子就顺着定子磁场的方向转动起来。

NNSS模型电机的定子磁极模型电机的转子绕组eei2FFn0电机转动的关键是：

旋转的定子磁场！

n用右手定则判断用左手定则判断电工电子技术电工电子技术首首页页实际三相电动机实际三相电动机的旋转磁场是如的旋转磁场是如何产生的呢？

何产生的呢？

在电动机的对称三相定子绕组中通入对称三相交流电；AAXXBBYYCCZZt0it=0时电流和磁场情况A、C两相电流t=0时为正，因此首端流入、尾端流出。

B相电流t=0时为负，尾端流入、首端流出。

电流入电流入电流出电流出NNSSn0相邻线圈电流流向一致，在气隙中生成合成磁场，方向为：

电工电子技术电工电子技术首首页页t0it=120AAXXBBYYCCZZt=120时电流和磁场情况NNSSn0显然，电流随时间变化120电角，电动机的气隙磁场在空间的位置也随之旋转了120。

观察电流波形图及电机示意图可看出，合成磁场的转向取决于三相电流的顺序，ABC正序时气隙磁场顺时针旋转。

电工电子技术电工电子技术首首页页t0it=240AAXXBBYYCCZZt=240时电流和磁场情况NNSSn0电流随时间继续变化，经历了120电角的同时，电动机的气隙磁场在空间的位置也顺时针旋转了120。

电工电子技术电工电子技术首首页页t0it=360AAXXBBYYCCZZt=360时电流和磁场情况NNSSn0电流随时间变化一周，电动机的气隙磁场在空间的位置也顺时针旋转了360。

可见，工程实际中，三相异步电动机定子和转子之间的气隙旋转磁场代替了模型电机定子的转动磁极。

归纳：

归纳：

只要三相异步机的对称三相定子绕组中通入对称三相交流电，就会在定子和转子之间的气隙中产生一个随时间空间位置不断变化的旋转磁场旋转磁场。

电工电子技术电工电子技术首首页页AAXXBBYYCCZZn0三相异步电动机工作原理概括在电动机对称三相定子绕组中通入对称三相交流电流产生气隙旋转磁场NNSS转子导体与磁场相切割感应电动势，由于闭合生成感应电流载流导体受电磁力的作用形成力偶力偶对电机转轴形成电磁转矩从而使固定不动的转子顺着旋转磁场的方向转动起来。

FF若要改变电动机的旋转方向，只需任调通入定子绕组中两相电流的相序即可。

电工电子技术电工电子技术首首页页三相电动机旋转三相电动机旋转磁场的转速与哪磁场的转速与哪些因素有关？

些因素有关？

AAXXBBYYCCZZ设电动机各相定子绕组有四个线圈，各相首尾相接顺串后分别构成三相定子绕组时，其磁极对数：

AAAABBYYCCZZXXXXBBYYCCZZ当电动机各相定子绕组的四个线圈首接首、尾接尾连接后分别构成三相定子绕组时，其磁极对数：

SSNN显然，频率不变时，电动机旋转磁场的转速取决于电动机的极对数p。

电工电子技术电工电子技术首首页页四极旋转磁场转速的分析AAAABBYYCCZZXXXXBBYYCCZZ相邻线圈电流的流向一致，其合成磁场的分布情况为：

t0it=0时t=120时AAAABBYYCCZZXXXXBBYYCCZZ电流变化120，旋转磁场在空间的位置仅转过了60；当电流变化360时，四极电动机的旋转磁场才能旋转180。

显然，四极旋转磁场的转速是二极电机的1/2。

电工电子技术电工电子技术首首页页依此类推，可得电动机旋转磁场的转速与极对数之间的关系为：

电动机通常工作在50Hz的工频情况下，因此：

即：

异步电动机旋转磁场的转速与电源频率成正比，与电机的极对数（出厂时就已经确定）成反比。

显然，改变电机的极对数，可以得到不同的转速。

电工电子技术电工电子技术首首页页有关转差率的讨论电动机的转差速度与磁场转速之比称为转差率，用s表示：

显然，电动机的转差率随着电动机转速的升高而减小。

（1）电动机起动瞬间，电动机转速n=0，转差率s=1；

（2）电动机转速最高时，转速nn0，转差率s0；（3）电动机运行过程中，转速0nn0，转差率0sTL，电动机就会加速运行；若TTN动力小于阻力电机稳定运行状态被破坏转速n下降转差率s上升转子电路感应电动势增加电流I2增大定子电流I1随之增大电磁转矩T增大至T当T=TL时电动机转速重新稳定在n上，此时nn。

特性曲线的N点向右移。

显然，把转矩特性曲线旋转90后即可得到机械特性曲线。

额定转速最大电磁转矩起动电磁转矩电机稳定运行在TL=TN。

当负载减少时，TLn。

沿特性曲线左移。

NN电工电子技术电工电子技术首首页页三相异步电动机运行在三相异步电动机运行在额定状态下，当（额定状态下，当

（1）1）负载负载增大；增大；

（2）

（2）电压升高；电压升高；（3）（3）频率升高时，试分别分析频率升高时，试分别分析电动机的转速和电流的电动机的转速和电流的变化情况。

变化情况。

为什么增加三相为什么增加三相异步电动机的负异步电动机的负载时，定子电流载时，定子电流会随之增加会随之增加？

你会做吗？

将三相绕线式异步电动机将三相绕线式异步电动机的转子三相绕组开路，问这的转子三相绕组开路，问这台电动机能否转动台电动机能否转动？

三相异步电动机中的气三相异步电动机中的气隙大小对电动机运行有隙大小对电动机运行有何影响何影响？

电动机的转矩与电源电压电动机的转矩与电源电压之间的关系如何？

若在运行之间的关系如何？

若在运行过程中电源电压降为额定值过程中电源电压降为额定值的的60%60%，假如负载不变，电动，假如负载不变，电动机的转矩、电流及转速有机的转矩、电流及转速有何变化？

何变化？

电工电子技术电工电子技术首首页页1.三相异步电动机的起动或电机容量在10kW以下，并且小于供电变压器容量的20异步电动机通电后，从静止状态到稳定运行状态的过渡过程称为起动。

全压起动也叫做直接起动。

其优点：

操作简单；缺点：

起动电流较大，通常是额定电流的47倍，这么大的起动电流将使线路电压下降，严重时影响同一电网上的其它负载正常工作。

当电动机满足条件当电动机满足条件5.3三相异步电动机的控制三相异步电动机的控制时，电动机可以直接加全压起动，称为全压起动。

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（1）Y降压起动如果三相异步电动机不满足直接起动条件，就要采取降压起动的措施，以减小起动电流给电网和设备带来的不利因素。

即：

电动机起动时定子绕组连成星形，起动后转速升高，当转速基本达到额定值时再切换成三角形连接的起动方法。

手柄上打，定子绕组形运行手柄下打，定子绕组成Y形起动优点：

起动电流降为全压起动时的1/3；QS1L3V2L2L1QS2FUV1U1U2W1W2V1U1W1W2U2V2缺点：

起动转矩也降为全压起动时的1/3。

适用范围适用范围正常运行时定子绕组为三角形连接，且每相绕组都有两个引出端子的电机。

三相异步电动机Y-起动器闭合电源开关，为电机通电做好准备电工电子技术电工电子技术首首页页某三相异步电动机，接于线电压=380V的三相电源，已知电机三相定子绕组正常运行为形接法，额定电流IN=20A，刚起动瞬间电流与额定电流之比是7。

求：

（1）接法时的起动电流Ist

（2）若起动时电机改为Y接法，求IstY。

（1）已知Ist/IN=7，可得直接起动时的起动电流为：

（2）若改为Y形起动，根据前面所讲知识可得：

采用Y-起动，显然大大减小了起动电流对电网的影响。

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（2）自耦降压起动利用三相自耦变压器将电动机在起动过程中的端电压降低，以达到减小起动电流的目的。

自耦变压器备有40、60、80等多种抽头，使用时要根据电动机起动转矩的要求具体选择。

运行时上打与电机直通起动时下打通过自耦变压器降压QS1L3V1L2L1QS2FUU1W1V1U1W1L2L1L3优点：

缺点：

具有不同的抽头，可以根据起动转矩的要求，比较方便的得到不同的电压。

设备体积大、成本高。

适用范围适用范围适用于容量较大的电动机或不能用Y-降压起动的鼠笼式三相异步电动机。

三相自耦变压器闭合电源开关，为电机通电做好准备电工电子技术电工电子技术首首页页（3）绕线式异步电动机的起动绕线式异步电动机起动时，只要在转子电路中串入适当的起动电阻Rst，就可以达到减小起动电流增大起动转矩的目的。

绕线式异步电动机目前用得更多的是在转子回路中接频敏变阻器起动，此变阻器在起动过程中能自动减小阻值，以代替人工切除起动电阻。

绕线式异步机价高维护难。

绕线式异步电动机起动转矩大的特点，使它广泛应用于要求起动转矩较大的卷扬机、起重机等场合。

电工电子技术电工电子技术首首页页2.三相异步电动机的调速

（1）改变极对数p，实现有级调速；由式可知，异步电动机的调速通过三种形式可实现：

三相异步电动机的转速公式：

（2）改变转差率s，实现无级调速；（3）改变电源频率f1，实现无级调速。

目前，第三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，通常由整流器、逆变器等组成。

用人为的方法使电动机的转速从某一数值改变到另一数值的过程称为调速。

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