第七章 交流電動(dòng)機(jī)

1、第第7 7章章 交流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)7.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造7.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理7.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的電路分析三相異步電動(dòng)機(jī)的電路分析7.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性7.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)7.6 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速7.7 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)7.8 三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)7.9 三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇分類分類電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)他勵(lì)電動(dòng)機(jī)并勵(lì)電動(dòng)

2、機(jī)并勵(lì)電動(dòng)機(jī)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)三相電動(dòng)機(jī)三相電動(dòng)機(jī)單相電動(dòng)機(jī)單相電動(dòng)機(jī)兩相電動(dòng)機(jī)兩相電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)三相電動(dòng)機(jī)三相電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)是一種根據(jù)電磁感應(yīng)原理，把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械是一種根據(jù)電磁感應(yīng)原理，把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)電氣設(shè)備。能的旋轉(zhuǎn)電氣設(shè)備。 由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：減輕繁重的體力勞動(dòng)；提高生由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：減輕繁重的體力勞動(dòng)；提高生產(chǎn)率；可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和遠(yuǎn)距離操縱。產(chǎn)率；可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和遠(yuǎn)距離操縱。7.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造定子定子(固定部分固定部分)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子

3、(旋轉(zhuǎn)部分旋轉(zhuǎn)部分)組成部分組成部分構(gòu)成：構(gòu)成：一、定子一、定子機(jī)座、定子鐵心和定子繞組機(jī)座、定子鐵心和定子繞組定子繞組中通入三相交流電后能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場定子繞組中通入三相交流電后能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場 機(jī)座由鑄鐵或鑄鋼制機(jī)座由鑄鐵或鑄鋼制成，作為安裝定子鐵心的成，作為安裝定子鐵心的支架。支架。作用：作用： 1.機(jī)座機(jī)座機(jī)機(jī)座座 定子鐵心是磁路部分，定子鐵心是磁路部分，用用0 0.5mm、相互絕緣的硅鋼、相互絕緣的硅鋼片壓疊成圓筒形。鐵心的片壓疊成圓筒形。鐵心的內(nèi)圓周表面上分布有與軸內(nèi)圓周表面上分布有與軸平行的線槽，用來嵌放定平行的線槽，用來嵌放定子繞組。子繞組。2.定子鐵心定子鐵心3.定子繞組定子繞組

4、 U1 U2V1 V2 W1 W2 始端始端末端末端三相對(duì)稱繞組三相對(duì)稱繞組U1U2V2W1V1W2U1U2i轉(zhuǎn)子鐵心：轉(zhuǎn)子鐵心：轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心構(gòu)成：構(gòu)成：作用：作用：二、轉(zhuǎn)子二、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢或電流。在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢或電流。 轉(zhuǎn)子鐵心也是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心也是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分。用厚度為磁路的一部分。用厚度為0.5mm、相互絕緣的硅鋼、相互絕緣的硅鋼片壓疊成圓柱體，并緊固片壓疊成圓柱體，并緊固在轉(zhuǎn)軸上。鐵心的外表面在轉(zhuǎn)軸上。鐵心的外表面上分布有均勻的線槽，用上分布有均勻的線槽，用來嵌放轉(zhuǎn)子繞組。來嵌放轉(zhuǎn)子繞組

5、。 鼠鼠籠籠式轉(zhuǎn)子式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組鼠籠式鼠籠式繞線式繞線式1.鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)繞線式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子滑環(huán)滑環(huán)轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組電刷電刷可變電阻器可變電阻器2.繞線式異步電動(dòng)機(jī)繞線式異步電動(dòng)機(jī)鼠籠式鼠籠式電動(dòng)機(jī)與繞線型電動(dòng)機(jī)的比較電動(dòng)機(jī)與繞線型電動(dòng)機(jī)的比較鼠籠式鼠籠式： 結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、工作可靠；不能人為改變電結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、工作可靠；不能人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。繞線繞線式式： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴、維護(hù)工作量大；轉(zhuǎn)子外加電阻結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴、維護(hù)工作量大；轉(zhuǎn)子外加電阻可人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。可人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。返回返回7.2 三相異步電動(dòng)

6、機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理n0nei磁鐵磁鐵閉合閉合線圈線圈fNS演示實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)磁極旋轉(zhuǎn)磁極旋轉(zhuǎn)eBlv (右手定則右手定則)閉合導(dǎo)線產(chǎn)生電流閉合導(dǎo)線產(chǎn)生電流 i (左手定則左手定則)fBli線圈跟著旋轉(zhuǎn)線圈跟著旋轉(zhuǎn)1.線圈跟著磁鐵旋轉(zhuǎn)且兩者旋轉(zhuǎn)方向一致；線圈跟著磁鐵旋轉(zhuǎn)且兩者旋轉(zhuǎn)方向一致；2.線圈比磁鐵轉(zhuǎn)得慢，即線圈比磁鐵轉(zhuǎn)得慢，即nTmax 電動(dòng)機(jī)將會(huì)因電動(dòng)機(jī)將會(huì)因帶不動(dòng)負(fù)載而停轉(zhuǎn)。帶不動(dòng)負(fù)載而停轉(zhuǎn)。NTTmax三相異步電動(dòng)機(jī)的過載系數(shù)為：三相異步電動(dòng)機(jī)的過載系數(shù)為： 1.82.2 注意：注意：(2)工作時(shí)，一定令負(fù)載轉(zhuǎn)矩工作時(shí)，一定令負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL TL電動(dòng)機(jī)能電動(dòng)機(jī)能起動(dòng)，

7、否則將起動(dòng)不了。起動(dòng)，否則將起動(dòng)不了。當(dāng)當(dāng)n=0(s=1)時(shí)：時(shí)：4.電動(dòng)機(jī)的自適應(yīng)負(fù)載能力電動(dòng)機(jī)的自適應(yīng)負(fù)載能力 電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負(fù)載的變化而自動(dòng)調(diào)整，這電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負(fù)載的變化而自動(dòng)調(diào)整，這種能力稱為自適應(yīng)負(fù)載能力。種能力稱為自適應(yīng)負(fù)載能力。 LT 自適應(yīng)負(fù)載能力是自適應(yīng)負(fù)載能力是電動(dòng)機(jī)區(qū)別于其它動(dòng)力機(jī)械的重要特電動(dòng)機(jī)區(qū)別于其它動(dòng)力機(jī)械的重要特點(diǎn)。點(diǎn)。(如：柴油機(jī)當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，必須由操作者加大油門，才如：柴油機(jī)當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，必須由操作者加大油門，才能帶動(dòng)新的負(fù)載。能帶動(dòng)新的負(fù)載。) LT 若？n s2I T1I 電源提供的功率電源提供的功率常用特性常用特性段段nTPPnPTO

8、n0至新的平衡至新的平衡21220222)(UsXRsRKT(1)與電壓與電壓U1的關(guān)系的關(guān)系5.機(jī)械特性和電路參數(shù)的關(guān)系機(jī)械特性和電路參數(shù)的關(guān)系T0nU1U1U1 n0時(shí)時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距作用方向發(fā)生變旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距作用方向發(fā)生變化，化，產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)已轉(zhuǎn)入發(fā)電機(jī)運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)已轉(zhuǎn)入發(fā)電機(jī)運(yùn)行。返回返回nF轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子T n0n n07.8 三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)型號(hào)Y132M-4功率功率7.5kW頻率頻率50Hz電壓電壓380V電流電流15.4A接法接法轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速1440r/min絕緣等級(jí)絕緣等級(jí)B工作方式工

9、作方式連續(xù)連續(xù)年年 月月 編號(hào)編號(hào)電機(jī)廠電機(jī)廠以以Y132M-4型電動(dòng)機(jī)為例型電動(dòng)機(jī)為例Y 132 M4 磁極數(shù)磁極數(shù)(極對(duì)數(shù)極對(duì)數(shù) p=2)機(jī)座長度代號(hào)機(jī)座長度代號(hào)三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)座中心高機(jī)座中心高1.型號(hào)型號(hào)異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品名稱代號(hào)異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品名稱代號(hào)產(chǎn)品名稱產(chǎn)品名稱異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)繞線式異步電動(dòng)機(jī)繞線式異步電動(dòng)機(jī)防爆型異步電動(dòng)機(jī)防爆型異步電動(dòng)機(jī)高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)新代號(hào)新代號(hào)漢字意義漢字意義老代號(hào)老代號(hào)Y異異異繞異繞異爆異爆異起異起YRYBYQJ、JOJR、JROJB、JBOJQ、JQO2.接法接法 Y 接法接法 接法接法U1U2V1V2W1W2U1

10、U2V1V2W1W2-定子三相繞組的接法定子三相繞組的接法U1V1W1W2U2V2接線盒接線盒聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)電電機(jī)機(jī)容容量量Y3kW 聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)電電機(jī)機(jī)容容量量 kW4通常通常L1L2 U1V1W1W2U2V2L3 U1V1W1W2U2V2L1L2L33.電壓電壓(額定電壓額定電壓UN )例：例：380/220 Y/ 是指：是指：同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)當(dāng)同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)當(dāng)線電壓為線電壓為380V時(shí)時(shí)采用采用Y接法；當(dāng)線電壓為接法；當(dāng)線電壓為220V時(shí)采用時(shí)采用 接法。接法。-電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)定子繞組上的電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)定子繞組上的線電壓線電壓。線線電電壓壓線線電電壓壓說明：一般規(guī)定，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電壓不能

11、高于或說明：一般規(guī)定，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電壓不能高于或低于額定低于額定值的值的 5% 。4.電流電流(額定電流額定電流 IN )指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)定子繞組的指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)定子繞組的線電流。線電流。5.功率和效率功率和效率鼠籠式電動(dòng)機(jī)鼠籠式電動(dòng)機(jī): =7293指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)械機(jī)械功率值功率值。效率效率 就是輸出功率與輸入功率的比值。就是輸出功率與輸入功率的比值。例如：例如： 380/220 Y/ 6.3/10.9 A 表示星形表示星形聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)下電機(jī)下電機(jī)的線電流為的線電流為 6.3A；三角形；三角形聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)下線電流為下線電流為 10.9A

12、。兩種。兩種接法下相電流均為接法下相電流均為 6.3A。6.功率因數(shù)功率因數(shù)額定負(fù)載時(shí)：額定負(fù)載時(shí)：空載時(shí)：空載時(shí)：0.2 0.3功率因數(shù)最大功率因數(shù)最大0.7 0.9注意：注意： 實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)選擇合適容量的電機(jī)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)選擇合適容量的電機(jī)，防止防止“大馬大馬” 拉拉“小車小車”的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。P2PNcos 07. 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 絕緣等級(jí)是按電動(dòng)機(jī)繞組所用的絕緣材料在使用時(shí)容絕緣等級(jí)是按電動(dòng)機(jī)繞組所用的絕緣材料在使用時(shí)容許的極限溫度許的極限溫度(最高容許溫度最高容許溫度)來分級(jí)的。來分級(jí)的。最常用的是四磁極的最常用的是四磁極的(P=2 n0=1500r/min)。8.絕緣等級(jí)絕緣等級(jí)9.工作

13、方式工作方式三種基本方式：三種基本方式：絕緣等級(jí)絕緣等級(jí)極限溫度極限溫度AEBFHC105C120C130C155C180連續(xù)運(yùn)行連續(xù)運(yùn)行(S1)、短時(shí)運(yùn)行、短時(shí)運(yùn)行(S2)和斷續(xù)運(yùn)行和斷續(xù)運(yùn)行(S3)。 返回返回7.9 三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇1.對(duì)于無特殊調(diào)速要求的場合，優(yōu)先選用鼠籠式異步電對(duì)于無特殊調(diào)速要求的場合，優(yōu)先選用鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。動(dòng)機(jī)。一、類型的選擇一、類型的選擇二、結(jié)構(gòu)型式的選擇二、結(jié)構(gòu)型式的選擇3.少塵、無腐蝕性氣體的場合可選用一般的防護(hù)式電動(dòng)機(jī)。少塵、無腐蝕性氣體的場合可選用一般的防護(hù)式電動(dòng)機(jī)。2.對(duì)于要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比較大，且頻繁起動(dòng)，又有一定調(diào)對(duì)于要求起動(dòng)

14、轉(zhuǎn)矩比較大，且頻繁起動(dòng)，又有一定調(diào)速要求的場合，可選用繞線式異步電動(dòng)機(jī)。速要求的場合，可選用繞線式異步電動(dòng)機(jī)。3.對(duì)于調(diào)速要求高場合，可選用直流電動(dòng)。對(duì)于調(diào)速要求高場合，可選用直流電動(dòng)。1.有易爆、易燃?xì)怏w的場合，選用防爆式電動(dòng)機(jī)。有易爆、易燃?xì)怏w的場合，選用防爆式電動(dòng)機(jī)。2.潮濕、多塵或有腐蝕性氣體的場合，選用封閉式電動(dòng)機(jī)。潮濕、多塵或有腐蝕性氣體的場合，選用封閉式電動(dòng)機(jī)。 型號(hào)與功率相同的情況下，轉(zhuǎn)速高的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)尺型號(hào)與功率相同的情況下，轉(zhuǎn)速高的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸比較小，價(jià)格便宜，所以通常選用高速電動(dòng)機(jī)。寸比較小，價(jià)格便宜，所以通常選用高速電動(dòng)機(jī)。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)行速度相差太大時(shí)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)行速度相差太大時(shí)，需配用減速器。需配用減速器。三、轉(zhuǎn)速的選擇三、轉(zhuǎn)速的選擇四、功率的四、功率的選擇選擇返回返回1.連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī) 所選功率應(yīng)等于或略大于生產(chǎn)機(jī)械的功率所選功率應(yīng)等于或略大于生產(chǎn)機(jī)械的功率 2. 短時(shí)工作的電動(dòng)機(jī)短時(shí)工作的電動(dòng)機(jī) 因允許在運(yùn)行中有短暫的過載，故所選功率可等于或因允許在運(yùn)行中有短