第12講 電動機簡介

1、 * *5.2 5.2 單相異步電動機單相異步電動機* *5.3 5.3 直流電動機直流電動機* *5.4 5.4 交直流通用電動機交直流通用電動機5.1 5.1 三相異步電動機三相異步電動機* *5.5 5.5 步進電動機步進電動機本章教學要求本章教學要求重點重點難點難點交流電動機交流電動機電動機電動機直流電動機直流電動機鼠籠式鼠籠式繞線式繞線式異步機異步機同步機同步機他勵、異勵、串勵、復(fù)勵他勵、異勵、串勵、復(fù)勵控制電機：控制電機：步進電機，伺服電機，自整角機步進電機，伺服電機，自整角機用途：用途： 1、動力；、動力； 2、控制。、控制。5.1 5.1 三相異步電動機三相異步電動機5.1 5

2、.1 三相異步電動機三相異步電動機機座：鑄鋼或鑄鐵機座：鑄鋼或鑄鐵 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子: 在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或電在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或電流。流。鼠籠轉(zhuǎn)子鼠籠轉(zhuǎn)子(1) 鼠籠式轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子 鐵芯槽內(nèi)放銅條，端鐵芯槽內(nèi)放銅條，端 部用短路環(huán)形成一體。部用短路環(huán)形成一體。 或鑄鋁形成轉(zhuǎn)子繞組?；蜩T鋁形成轉(zhuǎn)子繞組。(2) 繞線式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子 結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、工作可靠；不能人為改結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、工作可靠；不能人為改變電動機的機械特性。變電動機的機械特性。 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格較貴、維護工作量大；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格較貴、維護工作量大；轉(zhuǎn)子外加電阻可人為改變電動機的機械特性。外加電阻可

3、人為改變電動機的機械特性。0nNS磁鐵磁鐵小磁針小磁針0nSNn0neiNS磁鐵磁鐵閉合導閉合導電線框電線框Nff 120sin120sinsinmCmBmAtIitIitIi BiAXBYCZAiCiCiAiBiitmIo定子電流及轉(zhuǎn)子電流示意圖iCiAiBitmIo0n規(guī)定規(guī)定 i : “+” 首端流入，尾端流出。首端流入，尾端流出。 i : “” 尾端流入，首端流出。尾端流入，首端流出。 AYCBZX()電流出電流出( )電流入電流入CiBiAii tAXYCBZAXYCBZAXYCBZNS0 t 60t 0n60 90t 600mIoSNSN分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉(zhuǎn)的磁

4、場分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉(zhuǎn)的磁場 即：即：（2 2）反轉(zhuǎn)動畫反轉(zhuǎn)動畫0t 60t 任意調(diào)換兩根電源進線任意調(diào)換兩根電源進線(電路如圖電路如圖)CiAXBYCZAiBi0mICiBiAi tiomIAAXYCBZNSAAXYCBZNS正轉(zhuǎn)動畫正轉(zhuǎn)動畫0t 即：即：1pCiBiAioimI tBiAXBYCZAiCiAXYCBZNSCYABCXYZAXBZAiBiCiX A AXBYB Y CC ZZ 極對數(shù)極對數(shù)2p動畫動畫旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)與三相繞組的排列有關(guān)與三相繞組的排列有關(guān)CYABCXYZAXBZAiBiCiAX XNSZ CZBYB Y A C SNB

5、iCiAiimIt 0分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) /( 6010fn 工頻：工頻：Hz501 f分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) /( 30000 np=1時時0mICiBiAi tiomIAXYCBZNSAXYCBZNSAXYCBZNSX NSA X ABZCYZ C Y B SN0t 60tp=2時時BiCiAiit mI0分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 150026010 fn0n30AX XZ CZBYB Y A C NSNS)/( 6010分分轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)pfn 2p180分）轉(zhuǎn)/( 50011p360分）轉(zhuǎn)/( 0003極對數(shù)極對數(shù)每個電流周期每個電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度磁場轉(zhuǎn)過的空間角度nO(同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速)f(Hz501 3p120分

6、）轉(zhuǎn)/( 00014p分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 75090旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0與頻率與頻率f1和極對數(shù)和極對數(shù)p有關(guān)。有關(guān)。AXYCBZ分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 6010pfn FvF0nNS（3） 0nn 如果如果:0nn %s)91( 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得0)(1nns %10000 nnns 例例1 1：一臺三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速一臺三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速 n= =975 r/min，電源頻率，電源頻率 f1 1= =50 Hz。試求電動機的。試求電動機的極對數(shù)和額定負載下的轉(zhuǎn)差率。極對數(shù)和額定負載下的轉(zhuǎn)差率。解：解：根據(jù)異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)根據(jù)異步

7、電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系可知：速的關(guān)系可知：n0=1000 r/min , 2.5%100%10009751000%10000 nnns（1）定子繞組接通三相電源后，定子電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁）定子繞組接通三相電源后，定子電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，同時定子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動勢場，同時定子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E1。（2）轉(zhuǎn)子切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，靜止時最大，）轉(zhuǎn)子切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，靜止時最大，記作記作E20，轉(zhuǎn)子電流最大，相當于變壓器短路；轉(zhuǎn)動后，轉(zhuǎn)子電流最大，相當于變壓器短路；轉(zhuǎn)動后，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢變小，轉(zhuǎn)子電流也變小。轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢變小，轉(zhuǎn)子電流也變小。（3）電磁轉(zhuǎn)矩大小與轉(zhuǎn)子電流

8、成正比。電動機帶負載）電磁轉(zhuǎn)矩大小與轉(zhuǎn)子電流成正比。電動機帶負載勻速轉(zhuǎn)動時，電磁轉(zhuǎn)矩與阻力轉(zhuǎn)矩平衡。負載加重，轉(zhuǎn)勻速轉(zhuǎn)動時，電磁轉(zhuǎn)矩與阻力轉(zhuǎn)矩平衡。負載加重，轉(zhuǎn)速變慢，轉(zhuǎn)子電流增大，電磁轉(zhuǎn)矩增大，在新的轉(zhuǎn)速下速變慢，轉(zhuǎn)子電流增大，電磁轉(zhuǎn)矩增大，在新的轉(zhuǎn)速下實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩平衡。反之，負載減輕，轉(zhuǎn)速變快，轉(zhuǎn)子電流實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩平衡。反之，負載減輕，轉(zhuǎn)速變快，轉(zhuǎn)子電流減小，電磁轉(zhuǎn)矩減小，電動機在實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩平衡時，進入減小，電磁轉(zhuǎn)矩減小，電動機在實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩平衡時，進入勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)。勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)。電動機具有電動機具有變變化化曲曲線線隨隨、SI cos22 )cos(2 sn 結(jié)論：結(jié)論：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn) 子

9、電路中的各量均與轉(zhuǎn)子電路中的各量均與轉(zhuǎn) 差率差率 s有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速 n有關(guān)，啟動瞬間，功有關(guān)，啟動瞬間，功率因數(shù)最低，電流最大。率因數(shù)最低，電流最大。I2cos 2s1I2,2cos OmaxTmSNSOTS曲曲線線f(s)T stT1NTTmax：最大轉(zhuǎn)矩。：最大轉(zhuǎn)矩。Tst：啟動轉(zhuǎn)矩。：啟動轉(zhuǎn)矩。TN：額定轉(zhuǎn)矩。：額定轉(zhuǎn)矩。maxTmSNSOTS曲曲線線)(sfT 曲曲線線)(Tfn NnmaxTstTOnTNT0nstT1NT、三個重要轉(zhuǎn)矩、三個重要轉(zhuǎn)矩NnNT)/()(9550NNN分分轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)千千瓦瓦nPT OnT0n(N m) 如某普通機床的主軸電機如某普通機床的主軸電機

10、(Y132M-4型型) 的額定功的額定功率為率為7.5kw, 額定轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速為1440r/min, 則額定轉(zhuǎn)矩為則額定轉(zhuǎn)矩為nPnPT9550602 m.N7 .4914405 .795509550NNNnPTOn0nTmaxmax121maxTU,UT (a)NmaxTT 一般三相異步電動機的過載系數(shù)為一般三相異步電動機的過載系數(shù)為2 .28 .1 (b) sm與與 R2 有關(guān)，有關(guān)， R2 sm n 。繞線式電。繞線式電機改變轉(zhuǎn)子附加電阻機改變轉(zhuǎn)子附加電阻R 2 可實現(xiàn)調(diào)速?？蓪崿F(xiàn)調(diào)速。 st121stTU,UT )(a(b) Tst與與 R2 有關(guān)，有關(guān)， 適當使適當使 R2 Tst

11、 。對繞線式。對繞線式 電機改變轉(zhuǎn)子附加電阻電機改變轉(zhuǎn)子附加電阻 R 2 , 可使可使Tst =Tmax 。體現(xiàn)了電動機帶載起動的能力。體現(xiàn)了電動機帶載起動的能力。 0nOnTNststTTK 起動能力起動能力 不同場合應(yīng)選用不不同場合應(yīng)選用不同的電機。如金屬切同的電機。如金屬切削，選硬特性電機；削，選硬特性電機；重載起動則選軟特性重載起動則選軟特性電機。電機。stTTOn0nTst n maxT 二、三十千瓦以下的異步電動機一般都采用二、三十千瓦以下的異步電動機一般都采用直接起動。直接起動。星形星形-三角形三角形(Y ) 換接起動換接起動自耦降壓起動自耦降壓起動(3) 轉(zhuǎn)子串電阻起動轉(zhuǎn)子串電

12、阻起動ZUIll3:Y 星形聯(lián)結(jié)時星形聯(lián)結(jié)時ZUIll3三角形聯(lián)結(jié)時：31YllII31YlIZlU+U1U2V1V1W1W2 lIlU+ZU1U2V1V2W1W2L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1動觸點動觸點Y動觸點動觸點靜觸點靜觸點L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1UPU1+Ul+U2V1V2W1W2 工作工作L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2Ul+U1V1V2W1W2lUU31P (a) 僅適用于正常運行為三角形聯(lián)結(jié)的電機。僅適用于正常運行為三角形聯(lián)結(jié)的電機。

13、 )(2StUT (b) Y 起動起動 ststTIY 換接起動適合于空載或輕載起動的場合換接起動適合于空載或輕載起動的場合SYtst31TT UlU1W2V2W1+U2V1UP+Ul+U1W2V2W1U2V1L1L3L2FUQQ2RRR滑環(huán)滑環(huán)電刷電刷定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子起動電阻起動電阻 R2 Tst 22RR stTTOn0nmaxT2R2R stT M3M3 pfsnsn106011 f=50HzM3 +變頻調(diào)速方法變頻調(diào)速方法恒轉(zhuǎn)距調(diào)速（恒轉(zhuǎn)距調(diào)速（f1f1N）變頻調(diào)速方法可實現(xiàn)無級平滑調(diào)速變頻調(diào)速方法可實現(xiàn)無級平滑調(diào)速,調(diào)速性能優(yōu)異，因而調(diào)速性能優(yōu)異，因而正獲得越來越廣泛的應(yīng)用。正獲得越

14、來越廣泛的應(yīng)用。A1X1A2X2iiP=2A1A2X1X2NNSSA1X1A2X2iiP=1 采用變極調(diào)速方法的電動機稱作雙速電機，采用變極調(diào)速方法的電動機稱作雙速電機，由于調(diào)速時其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對由于調(diào)速時其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對調(diào)速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床調(diào)速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床等機床上。等機床上。A1A2X1X2SN(Tn0no22RR2R2R 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線式電動機特有的一種調(diào)變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線式電動機特有的一種調(diào)速方法，通過改變轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻實現(xiàn)調(diào)速。其優(yōu)速方法，通過改變轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻實現(xiàn)調(diào)速。其優(yōu)點是調(diào)速平滑、設(shè)備簡單投資少，缺

15、點是能耗較點是調(diào)速平滑、設(shè)備簡單投資少，缺點是能耗較大。這種調(diào)速方式廣泛應(yīng)用于各種提升、起重設(shè)大。這種調(diào)速方式廣泛應(yīng)用于各種提升、起重設(shè)備中。備中。nnTLTLs sTs2R2Ro制動方法制動方法機械制動機械制動電氣制動電氣制動能耗制動能耗制動反接制動反接制動發(fā)電反饋制動發(fā)電反饋制動1、 在斷開三相電源的同時，給電動機其中兩相在斷開三相電源的同時，給電動機其中兩相繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場與繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)距（制動轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)距（制動轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速

16、停止轉(zhuǎn)動。nF轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子T n0=0+-運轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)制動制動RP2、 運轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)nFT n01、 磁極數(shù)磁極數(shù)( 極對數(shù)極對數(shù) p = 2 )例如：例如： Y 132 M4 用以表明電動機的系列、幾何尺寸和極數(shù)。用以表明電動機的系列、幾何尺寸和極數(shù)。機座長度代號機座長度代號機座中心高（機座中心高（mm）三相異步電動機三相異步電動機教材表教材表8.8.1中列出了各種電動機的系列代號。中列出了各種電動機的系列代號。異步電動機產(chǎn)品名稱新老代號對照異步電動機產(chǎn)品名稱新老代號對照接線盒接線盒。通常。通常聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)電機容量電機容量Y3kW 聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)電電機機容容量量 kW4U2U1W2V1V2W1U1U2W2U2V2

17、V1W1U1W1V1W2V2例如：例如：380/220V、Y/ 是指線電壓為是指線電壓為 380V 時時 采用采用 Y聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)；線電壓為；線電壓為 220V 時采用時采用 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)。4 4、額定電流、額定電流5 5、額定、額定 表示星形表示星形聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)下下電機的線電流為電機的線電流為 6.73A；三角形；三角形聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)下線電流為下線電流為 11.64A。兩種接法下相電流均為。兩種接法下相電流均為 6.73A。12PP cos3NN1IUP 鼠籠電機鼠籠電機 =7293電動機在額定運行時定子繞組的電動機在額定運行時定子繞組的額定功率是指電機在額定運行時軸上輸出的機額定功率是指電機在額定運行時軸上輸出的機械功率械功率 P2，它不等于從電源吸取的電功率，它不等于從電源吸取的電功率 P1。6 6、功率因數(shù)、功率因數(shù) 三相異步電動機的功率因數(shù)較低，在額定負載三相異步電動機的功率因數(shù)較低，在額定負載時約為時約為 0.7 0.9?？蛰d時功