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1、电动机的基础知识,课题一电动机的种类和用途课题二异步电动机的结构课题三异步电动机的工作原理课题四电动机的铭牌和型号,第一节 电动机的种类和用途,选择电动机种类应在满足生产机械对拖动性能的要求下，优先选用结构简单、运行可靠、维护方便、价格便宜的电动机。电动机种类选择时应考虑的主要内容有：（1）电动机的机械特性应与所拖动生产机械的机械特性相匹配；（2）电动机的调速性能（调速范围、调速的平滑性、经济性）应该满足生产机械的要求。对调速性能的要求在很大程度上决定了电动机的种类、调速方法以及相应的控制方法；（3）电动机的启动性能应满足生产机械对电动机启动性能的要求，电动机的启动性能主要是启动转矩的大小，同
2、时还应注意电网容量对电动机启动电流的限制；（4）电源种类 在满足性能的前提下应优先采用交流电动机；（5）经济性 一是电动机及其相关设备（如：启动设备、调速设备等）的经济性；二是电动机拖动系统运行的经济性，主要是要效率高，节省电能。目前应优先选用YE3和YX3系列的电机。,交流电动机,电动机,直流电动机,他励、异励、串励、复励,电动机的分类,磁极旋转,导线切割磁力线产生感应电动势,导线长,切割速度,（右手定则）,异步,2.线圈比磁场转得慢,三相异步机的结构,转子：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或 电流。,三相定子绕组：产生旋转 磁场。,旋转磁场的产生,A,Y,C,B,Z,异步机中,旋转磁场代替
3、了旋转磁极,()电流出,()电流入,X,第三节 异步电机的工作原理,合成磁场方向：向下,同理分析，可得其它电流角度下的磁场方向：,旋转方向：取决于三相电流的相序。,改变电机的旋转方向：换接其中两相,旋转磁场的旋转方向,旋转磁场的转速大小,极对数（P）的概念,极对数（P）的改变,将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。,极对数,极对数和转速的关系,三相异步电动机的同步转速,极对数,每个电流周期磁场转过的空间角度,同步转速,电动机转速和旋转磁场同步转速的关系,电动机转速:,转差率 的概念：,异步电机运行中:,转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：,第四节 三相异
4、步机铭牌与技术数据,1.型号 Y 132M4,转差率,3.联接方式：Y/接法：,A,B,C,Z,X,Y,A,B,C,Z,X,Y,A,B,C,X,Y,Z,4.额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压.,说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的 5。,例：380/220 Y/是指：线电压为380V时采用Y接法；当线电压为220V时采用接法。,5.额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流。,如：,表示三角接法下，电机的线电流为11.2A，相电流为6.48A；星形接法时线、相电流均为6.48A。,6.额定功率：额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率（），不等于从电源吸收的功率（）。两者的
5、 关系为：,其中,额定负载时一般为0.7 0.9，空载时功率因数很低约为0.2 0.3。额定负载时，功率因数最大。,注意：实用中应选择合适容量的电机，防止“大马”拉“小车”的现象。,7.功率因数(cos1)：,P2,PN,cos1,电机的绝缘等级,根据绕组所用的绝缘材料，按照它的允许耐热程度规定的等级。中小型异步电动机的绝缘等级有A、E、B、F和H级。电动机的工作温度主要受绝缘材料的限制。若工作温度超出绝缘材料所允许的温度，绝缘材料就会迅速老化，其使用寿命将大大缩短。修理电动机时，所选用的绝缘材料应符合铭牌规定的绝缘等级。,电机绝缘等级,三相异步电动机的运行,课题一 三相异步电动机的启动课题二
6、 三相异步电动机的调速,第一节 三相异步电动机的启动,一、起动性能,电动机的起动就是将它开动起来。在起动瞬间，n=0,s=1。我们没从起动时的电流和转矩来分析电动机的期待性能。,1、起动电流Ist,在刚起动时，由于旋转磁场对静止的转子有着很大的相对转速，磁力线切割转子导体的速度很快，这时转子绕组中感应出的电动势和产生的转子电流都很大。一般中小型电动机的起动电流约为额定值的5-7倍。,即：,当电动机不是频繁启动时，起动电流对电机本身影响不大。因为电机的启动时间很短。但当启动频繁时，由于热量的积累，可以使电机过热。规程规定，电机在热状态时允许启动1次，在冷状态时允许启动2次，不能超过启动次数，否则
7、可能造成电机绕组损坏。,电动机的启动电流对线路是有影响的。如果线路容量设计过小，可能造成电机启动困难，照明灯灭，严重的会造成整个线路的设备停运。,2、起动转矩Tst,在刚起动时，虽然转子电流较大，但由于转子的功率因数是很低的。因此起动转矩是不大的，它与额定转矩之比值约为1.02.2。,如果起动转矩过小，就不能在满载下起动，应设法提高。但起动转矩也不能过大，否则，会使传动机构收到冲击而损坏。,由上述可知，异步电动机起动时的主要缺点是起动电流较大。为了减小起动电流，必须采用适当的起动方法。,二、起动方法,鼠笼式电动机的起动方法有两种,1、直接起动,2、降压起动,1、直接起动,直接起动就是利用闸刀开
8、关或接触器将电动机直接接到额定电源上。这种起动方法虽然简单，但如上所述，由于起动电流较大，将使线路电压下降，影响负载的正常工作。一般只有功率在二三十千瓦以下的异步电动机才能采用直接起动的方法来起动。而对于功率较大的异步电动机通常都采用降压起动。,2、降压起动,所谓降压起动就是在电动机起动时，降低其所加的电压。其目的就是要减小起动电流。降压起动通常采用下面的几种方法。,（1）星形三角形（Y-）换接起动,该方法只适合于电动机在工作时，其定子绕组接成三角形时的情况。,如有一台三角形联接的电动机，接在电压为380V的电源上，其每相定子绕组上的电压就是380V；当采用星形联接并接在相同电源上，此时每相定
9、子绕组上的电压是220V。,电流关系,当电动机正常工作时，,当电动机星形起动时，,由于转矩与电压的平方成正比，所以起动转矩也减小到直接起动时的1/3。因此，这种方法只适合于空载或轻栽时起动。,该种起动一般采用星三角起动器来实现，电路如图所示。,（2）自耦降压起动,自耦降压起动是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，其接线如图所示。,自耦变压器备有抽头，以便得到不同的电压（例如为电源电压的73%、64%、55%），根据对起动转矩的要求而选用。,自耦降压起动适用于容量较大的或正常运行时联成星形不能采用三角起动器的鼠笼式异步电动机。,自耦降压起动接线图,（3）、接起动电阻起动,对于绕线
10、式电动机的起动，只要在转子电路中接入大小适当的起动电阻，就可达到减小起动电流的目的；同时起动转矩也提高了。,例,有一Y225M-4型三相异步电动机，其额定数据如下：试求：（1）额定电流；（2）额定转差率SN；（3）额定转矩TN；最大转矩Tmax;起动转矩Tst,（2）,（3）,解：,（1）4100KW的电动机通常都是380V、联接。,例,在上题中：（1）若负载转矩为510.2N.m，试问在U=UN和U/=0.9 UN两种情况下，能否起动？（2）采用Y-换接起动时，求起动电流和起动转矩。又当负载转矩为额定转矩TN的80%和50%时，电动机能否起动？,解：,（1）,Tst=551.8N.m510.
11、2N.m所以能起动。,（2）,在U/=0.9 UN时，T/st=0.92551.8=447N.m 510.2N.m所以不能起动。,在80%额定负载时,在50%额定负载时,例,对上题如采用自耦降压起动，设起动时电动机的端电压降到电源电压的64%，求线路起动电流和电动机的起动转矩。,解：,直接起动时的起动电流,设降压起动时电动机中的起动电流为,设降压起动时线路中的起动电流为,设降压起动时的起动转矩为,第二节 三相电动机的调速,调速就是在同一负载下能得到不同的转速，以满足生产过程的要求。,从三相异步电动机的转速公式,可以看到改变电动机的转速有三种可能：,（1）改变电源频率f1,（2）改变极对数p,（
12、3）改变转差率s,前两者是鼠笼式电动机的调速方法，后者是绕线式电动机的调速方法。下面我们分别讨论。,一、变极调速,由式,可知，如果极对数减小一半，,则旋转磁场的转速便提高一倍，转子转速差不多也提高一倍，因此，改变p可以得到不同的转速。,如何改变极对数呢？这同定子绕组的接法有关。,p=1的绕组接法,p=2的绕组接法,二、变频调速,变频调速就是改变电源电压的频率，从而改变电动机的转速。目前主要采用下图所示的变频装置,整流器先将50Hz的交流电变换为直流电，再由逆变器变换为频率可调、电压有效值也可调的三相交流电，供给鼠笼式异步电动机。由此可得到电动机的无级调速，并具有硬的机械特性。,三、变转差率调速
13、,只要在绕线式电动机的转子电路中接入一个调速电阻，改变电阻的大小，就可以得到平滑调速。如增大调速电阻时，转差率上升，而转速下降。这种调速方法的优点是设备简单、投资少；但能量损耗较大。,这种调速方法广泛应用于起重设备中。,单相异步电动机,课题一 单相异步电动机的原理、结构及分类课题二 单相异步电动机的运行课题三 单相异步电动机的常见故障及处理,一、电动机的分类,单相异步电动机：由单相电源供电的小功率异步电动机。应用广泛，如日常生活中的电风扇、电冰箱、洗衣机、抽排油烟机、手电钻、医用器械、自动化仪表。,第一节 单相异步电动机的原理、结构及分类,二、单相异步电动机（一）单相异步电动机的工作原理（二）
14、单相异步电动机的起动方法,（一）单相异步电动机的工作原理单相感应电动机中的磁场：静止的脉动磁场 三相感应电动机中的磁场：旋转磁场,结构：定子放单相绕组（其中通单相交流电）；转子一般用鼠笼式。,定子中通入单相交流电后，形成脉动磁场。其磁感应强度按正弦分布，且随时间按正弦变化。,转子借助其它力量转动后，外力去除后仍按原方 向继续转动。,定子绕组产生的脉动磁场（），可用正、反两个旋转磁场合成而等效。即：,第二节 单相异步电动机的运行 由于单相异步电动机绕组通过单相交变电流，若电动机定子铁心只具有单相绕组，则产生的磁通是交变脉动磁通，它的轴线在空间上是固定不变的，这种磁通不可能使转子起动旋转。必须采取
15、另外的起动措施。,单相异步电动机常用的起动方法有分相起动法和罩极法。1.电容分相式单相异步电动机 适合容量较大或要求起动转矩较高的单相异步电动机。,电容分相式单相异步电动机的定子有两个绕组：一个是工作绕组（主绕组）；另一个是起动绕组（副绕组），两个绕组在空间互成90。起动绕阻与电容C串联，起动时离心开关闭合，使起动绕组电流i2和工作绕组电流i1产生90相位差，从而产生旋转磁场。在旋转磁场的作用下，电动机的转子就会沿旋转磁场方向旋转。转动正常以后离心开关被甩开，起动绕组被切断。,下图所示分别为t=0、45、90时合成磁场的方向，由图可见该磁场随着时间的增长顺时针方向旋转。这样一来，单相异步电动机
16、就可以在该旋转磁场的作用下起动了。,其他方法：除用电容来分相外，也可以与起动绕组串联适当的电阻(或起动绕组本身的电阻比工作绕组大很多)，这样，工作绕组中的电流比起动绕组中的电流滞后，也可以产生一个旋转磁场使电动机起动。但起动转矩要比电容分相的起动转矩小些。,注意：三相异步电动机接到电源的三根导线中由于某种原因断开了一根线，就成为单相电动机运行。如果起动时就断开了一根线，则不能起动，只听到嗡嗡声，这时电流很大，时间长了，电动机会被烧坏。如果在运行中断了一根线，则电动机将继续转动，若此时还带动额定负载，其他两相电路中的电流将超过额定电流，时间一长，也会使电动机烧坏。因此，在实际工作中必须特别注意三相异步电动机在运行时有无发生一相熔丝烧断现象，一般要采取自动保护措施。,2.罩极式单相异步电动机 定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋转磁场，使转子转起来。,图中电机的转动方向：瞬时针旋转。因为没有短路环部分的磁通比有短路环部分的磁通领先。,讲课结束 谢谢大家,
