第6章 電動(dòng)機(jī)

1、第第 6 章章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)6.1 電機(jī)概述電機(jī)概述6.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理6.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性6.4 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)6.6 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) 6.7 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 教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求分析與思考分析與思考練習(xí)題練習(xí)題返回主頁返回主頁第第 6 章章 電電 動(dòng)動(dòng) 機(jī)機(jī)6.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)第第 6 章章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)(一一) 電機(jī)的分類電機(jī)的分類1. 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)鼠籠

2、型鼠籠型將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能；將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能；將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一下一節(jié)節(jié)線繞型線繞型2. 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)機(jī)6.1 電機(jī)概述電機(jī)概述第第 6 章章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)對(duì)稱三相繞組對(duì)稱三相繞組通入對(duì)稱三相電流通入對(duì)稱三相電流旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)(磁場(chǎng)能量磁場(chǎng)能量)磁場(chǎng)繞組切磁場(chǎng)繞組切割轉(zhuǎn)子繞組割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組中轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生產(chǎn)生 e 和和 i轉(zhuǎn)子繞組在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)子繞組在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用受到電磁力的作用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來機(jī)械負(fù)載機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)起來旋轉(zhuǎn)起來三相交流電能三相交流電能輸出機(jī)械能量輸

3、出機(jī)械能量上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)6.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理第第 6 章章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)（1）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生上一頁上一頁下一頁下一頁返回返回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)圖圖 6.2.2 二極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)二極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)一、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)一、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)第第 6 章章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 極對(duì)數(shù)極對(duì)數(shù)（p）的概念：的概念：（2）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速 n0 同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速如何改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速？如何改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速？ 以以 Y 型接法為例，當(dāng)每相型接法為例，當(dāng)每相繞組只有一個(gè)線圈時(shí)，按右下繞組只有一個(gè)線圈時(shí)，按

4、右下圖放入定子槽內(nèi)，合成的旋轉(zhuǎn)圖放入定子槽內(nèi)，合成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)只有一對(duì)磁極，則極對(duì)數(shù)磁場(chǎng)只有一對(duì)磁極，則極對(duì)數(shù)為為 1。即即 p = 1U1U2V1V2W2W1上一頁上一頁下一頁下一頁返回返回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)U1U2V1V2W1W2i2i1i3第第 6 章章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 以以 Y 型接法為例，將型接法為例，將每相繞組都改用兩個(gè)線圈每相繞組都改用兩個(gè)線圈串聯(lián)組成。串聯(lián)組成。 按下圖放入定子按下圖放入定子槽內(nèi)。槽內(nèi)。 形成的磁場(chǎng)則是形成的磁場(chǎng)則是兩對(duì)磁極。兩對(duì)磁極。即即 p = 2 U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3上一頁上一頁下一頁下一頁返回返回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)i3

5、W2V4U1V1W1U2V2W3U3U4V3W4i1i2圖圖 6.2.3 三相繞組三相繞組圖圖 6.2.4 四極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)四極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)第第 6 章章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)上一頁上一頁下一頁下一頁返回返回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)第第 6 章章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電流變化一周電流變化一周 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一圈旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一圈電流每秒鐘變化電流每秒鐘變化 50 周周 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn) 50 圈圈旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn) 3000 圈圈電流每分鐘變化電流每分鐘變化 (5060) 周周p = 1 時(shí)：時(shí)：電流變化一周電流變化一周 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)半圈旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)半圈電流每秒鐘變化電流每秒鐘變化 50 周周 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn) 25

6、圈圈旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn) 1500 圈圈電流每分鐘變化電流每分鐘變化 (2560) 周周p = 2 時(shí)：時(shí)：上一頁上一頁下一頁下一頁返回返回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)第第 6 章章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速600pfn =min）r/( p12 3456n0/(r/min)300015001000750600500 f = 50 Hz 時(shí)時(shí),不同極對(duì)數(shù)時(shí)的同步轉(zhuǎn)速如下不同極對(duì)數(shù)時(shí)的同步轉(zhuǎn)速如下:表表 6.2.1 同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速p 為任意值時(shí)：為任意值時(shí)：上一頁上一頁下一頁下一頁返回返回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)第第 6 章章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電

7、流的相序。旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。（3）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是沿著：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是沿著：U1V1W1 與三相繞組中的三相電流與三相繞組中的三相電流的相序：的相序：L1 L2 L3 一致。一致。U1U2V1V2W2W1i1i2上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)L1L2L3U1U2V1V2W1W2i2i1i3ImOti3第第 6 章章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)NS（1）電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生）電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生 用右手定則判斷轉(zhuǎn)用右手定則判斷轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流的子繞組中感應(yīng)電流的方向方向 用左手定則判斷轉(zhuǎn)用左手定則判斷轉(zhuǎn)子繞組受到的電磁力子繞組受到的電磁力的方向的方向電磁力電

8、磁力電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 TT 與與 n0 同方向。同方向。上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)圖圖 6.2.6 工作原理示意圖工作原理示意圖二、工作原理二、工作原理第第 6 章章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系：電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向一致，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向一致，但但 n TL 電機(jī)能起動(dòng)，電機(jī)能起動(dòng)，否則將起動(dòng)不了。否則將起動(dòng)不了。 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù): :TS TNKS =Y系列系列: KS = 1.62.2上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)機(jī)械特性機(jī)械特性 Mn0

9、TnOTSTNnNTMnMNS第第 6 章章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)（1）降低定子電壓時(shí)的人為特性）降低定子電壓時(shí)的人為特性UN0.9UN0.81TM0.81TS上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)n0nMnOT圖圖 6.5.2 定子電壓降低時(shí)的人為機(jī)械特性定子電壓降低時(shí)的人為機(jī)械特性二、人為特性二、人為特性第第 6 章章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)（2）增加轉(zhuǎn)子電阻時(shí)的人為特性）增加轉(zhuǎn)子電阻時(shí)的人為特性R2R2 +RTS +T n0nOT圖圖 6.5.3 轉(zhuǎn)子電阻增加時(shí)的人為機(jī)械特性轉(zhuǎn)子電阻增加時(shí)的人為機(jī)械特性 轉(zhuǎn)子串聯(lián)合適的電阻轉(zhuǎn)子串聯(lián)合適的電阻: : TS TM上一頁上一頁下一頁下一頁返返

10、 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)第第 6 章章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)硬特性硬特性：負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化不大負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化不大。軟特性軟特性：負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)速下降較快。負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)速下降較快。硬特性硬特性軟特性軟特性 不同場(chǎng)合應(yīng)選用不不同場(chǎng)合應(yīng)選用不同的電機(jī)。同的電機(jī)。 如金屬切削，選硬特如金屬切削，選硬特 性電機(jī)；性電機(jī)； 重載起動(dòng)則選軟特性重載起動(dòng)則選軟特性 電機(jī)。電機(jī)。上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)n0nTO三、機(jī)械特性的軟硬三、機(jī)械特性的軟硬第第 6 章章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 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)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

11、稱為自適應(yīng)負(fù)載能力。整，這種能力稱為自適應(yīng)負(fù)載能力。 電動(dòng)機(jī)工作在特性曲線的電動(dòng)機(jī)工作在特性曲線的哪一點(diǎn)上？哪一點(diǎn)上？ 應(yīng)當(dāng)運(yùn)行于與負(fù)載機(jī)械特性應(yīng)當(dāng)運(yùn)行于與負(fù)載機(jī)械特性的交點(diǎn)上。的交點(diǎn)上。上一頁上一頁下一頁下一頁返回返回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)n0nTO四、電動(dòng)機(jī)的自適應(yīng)負(fù)載能力四、電動(dòng)機(jī)的自適應(yīng)負(fù)載能力第第 6 章章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)n0nTOn0nTO工作段工作段 自適應(yīng)負(fù)載能力自適應(yīng)負(fù)載能力是是電動(dòng)機(jī)區(qū)別于其它動(dòng)力機(jī)械電動(dòng)機(jī)區(qū)別于其它動(dòng)力機(jī)械的重要特點(diǎn)。的重要特點(diǎn)。 a 點(diǎn)點(diǎn)TLnI2T直至新的平衡直至新的平衡I1 P1TLaTL a點(diǎn)點(diǎn)a上一頁上一頁下一頁下一頁返回返回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下

12、一節(jié)第第 6 章章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 異步機(jī)的起動(dòng)特性：異步機(jī)的起動(dòng)特性： 起動(dòng)電流大起動(dòng)電流大: IS = KI IN =（57）IN 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小: TS = KSTN =（1.62.2）TN 影響：影響： 頻繁起動(dòng)時(shí)造成熱量積累頻繁起動(dòng)時(shí)造成熱量積累, ,易使電動(dòng)機(jī)過熱。易使電動(dòng)機(jī)過熱。 大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響其他負(fù)載工作。大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響其他負(fù)載工作。不好不好! 良好的起動(dòng)性能良好的起動(dòng)性能: 起動(dòng)電流小起動(dòng)電流小 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)6.6 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)第第 6 章章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)

13、（1）直接起動(dòng)（全壓起動(dòng)）直接起動(dòng)（全壓起動(dòng)） (a) 小容量的電動(dòng)機(jī)（二三十千瓦以下）；小容量的電動(dòng)機(jī)（二三十千瓦以下）； (b) 電源容量足夠大時(shí)。電源容量足夠大時(shí)。（2）減壓起動(dòng)）減壓起動(dòng)(a) Y 減壓減壓起動(dòng)：起動(dòng)： 適用于：正常運(yùn)行為適用于：正常運(yùn)行為聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)。的電動(dòng)機(jī)。起起動(dòng)動(dòng)時(shí)時(shí)運(yùn)運(yùn)行行時(shí)時(shí)上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)UVWUNI1lYUVWUNI1l 一、籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)一、籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)第第 6 章章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)設(shè)：定子每相阻抗為設(shè)：定子每相阻抗為 Z3U1pI 1l =ZZI1lY =U1pYZUN3 =ZUN 3 =TU

14、p2 Y型型起動(dòng)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：起動(dòng)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩： Y型型起動(dòng)的起動(dòng)電流：起動(dòng)的起動(dòng)電流：13UpU1pY=上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)IS IsY =1313TS TsY = Y 起起動(dòng)動(dòng)起起動(dòng)動(dòng)Y 起起 動(dòng)動(dòng)與與全壓起動(dòng)全壓起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比較時(shí)起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比較UVWUNI1lYUVWUNI1l 第第 6 章章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)3 Y 減壓減壓起動(dòng)的特點(diǎn)：起動(dòng)的特點(diǎn)： (1) 電源電壓不變，定子繞組接法改變；電源電壓不變，定子繞組接法改變； (2) 降壓比為降壓比為 1 (1) IsYImax （線路中允許的最大電流）；（線路中允許的最大電流）； (2)

15、TsYTL 否則不能采用此法。否則不能采用此法。 Y 減壓減壓起動(dòng)的使用條件：起動(dòng)的使用條件： Y型型起動(dòng)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：起動(dòng)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為： Y型型起動(dòng)的起動(dòng)電流為：起動(dòng)的起動(dòng)電流為：13TS TsY =上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)IS IsY =13第第 6 章章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)(1) 轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng) 減小起動(dòng)電流減小起動(dòng)電流 增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩(2) 轉(zhuǎn)子電路串頻轉(zhuǎn)子電路串頻 敏變阻器起動(dòng)敏變阻器起動(dòng) 頻敏變阻器：頻敏變阻器： 頻率高，損耗大，電阻大；頻率高，損耗大，電阻大； 頻率低，則反之。頻率低，則反之。 轉(zhuǎn)子電路起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電路起動(dòng)

16、時(shí): R2R2n0TnOTsTs 轉(zhuǎn)子電路運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子電路運(yùn)行時(shí):f2 高，電阻大，高，電阻大， Ts 大，大， Is 小。小。f2 低，電阻小，低，電阻小， 自動(dòng)切除變阻器。自動(dòng)切除變阻器。R2R2上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)二、繞線式異步機(jī)的起動(dòng)方法：二、繞線式異步機(jī)的起動(dòng)方法：第第 6 章章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)1. 改變磁極對(duì)數(shù)改變磁極對(duì)數(shù) p2. 改變轉(zhuǎn)差率改變轉(zhuǎn)差率 s 3. 改變電源頻率改變電源頻率 f1 (變頻調(diào)速變頻調(diào)速)調(diào)速方法：調(diào)速方法：有級(jí)調(diào)速有級(jí)調(diào)速無級(jí)或有級(jí)調(diào)速無級(jí)或有級(jí)調(diào)速無級(jí)調(diào)速無級(jí)調(diào)速 n = (1 s) n0 = (1 s) p60 f1上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)6.7 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)速第第 6 章章 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) U、f 可可 變變M33整流電路整流電路逆變電路逆變電路50 Hz控制控制電路電路n0TnOfNf1 fN 直直 流流動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示f2 f1上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)圖圖 6.7.1 變頻調(diào)速變頻調(diào)