電工學(xué)chapter7[2016]

1、12授課內(nèi)容：授課內(nèi)容： 3機(jī)座：鑄鋼或鑄鐵機(jī)座：鑄鋼或鑄鐵4 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子: 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。鼠籠轉(zhuǎn)子鼠籠轉(zhuǎn)子(1) 鼠籠式轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子 (2) 繞線式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子5定子與轉(zhuǎn)子的作用定子與轉(zhuǎn)子的作用YBZXAC轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子定子繞組定子繞組（三相）（三相）機(jī)機(jī) 座座轉(zhuǎn)子：在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，轉(zhuǎn)子：在旋轉(zhuǎn)磁場作用下， 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢或產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢或 電流。電流。三相定子繞組：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)三相定子繞組：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。磁場。6n0neiNSf磁鐵磁鐵閉合閉合線圈線圈7磁極旋轉(zhuǎn)磁極旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢導(dǎo)線切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)

2、勢vlBe導(dǎo)線長度導(dǎo)線長度磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度切割速度切割速度（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）通電導(dǎo)線在磁場中受力通電導(dǎo)線在磁場中受力ilBfn0neiNSf81. 線圈跟著磁鐵轉(zhuǎn)線圈跟著磁鐵轉(zhuǎn)兩者轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致兩者轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致 結(jié)論：結(jié)論：異步異步2. 線圈比磁場轉(zhuǎn)得慢線圈比磁場轉(zhuǎn)得慢0nnn0neiNSf如何讓磁場如何讓磁場旋轉(zhuǎn)？旋轉(zhuǎn)？9旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生AYCBZ異步機(jī)中異步機(jī)中, 旋轉(zhuǎn)磁場代替了旋轉(zhuǎn)磁極旋轉(zhuǎn)磁場代替了旋轉(zhuǎn)磁極0n()電流出電流出( )電流入電流入X240sin120sinsintIitIitIimCmBmAAi

3、BiCimIt100tAXYCBZNSAiBiCimItBiAXBYCZAiCi合成磁場方向：合成磁場方向：向下向下設(shè)電流為正時(shí)，流入首端設(shè)電流為正時(shí)，流入首端11180tXBZ0nAYC 60tAXYCBZSN0n60A120tXYCBZ0n同理分析，可得同理分析，可得其它電流角度下其它電流角度下的磁場方向：的磁場方向：60012001800AiBiCimIt12旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。：取決于三相電流的相序。0n0n改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中兩相。改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中兩相。AiCiBimIt旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向AiBiCimIt13M3M314旋轉(zhuǎn)

4、磁場的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速大小大小分）轉(zhuǎn) /( 600fn 一個(gè)電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)過一個(gè)電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)過360。則。則 同步轉(zhuǎn)速（旋轉(zhuǎn)磁場的速度）為：同步轉(zhuǎn)速（旋轉(zhuǎn)磁場的速度）為：AXYCBZNSAXYCBZSN0n60AXYCBZNSAiBiCimIt15極對數(shù)（極對數(shù)（P）的概念）的概念BiAXBYCZAiCi1p此種接法下，合成磁場只有一對磁極，則極對數(shù)為此種接法下，合成磁場只有一對磁極，則極對數(shù)為1。即：即：AXYCBZNS16極對數(shù)（極對數(shù)（P）的改變）的改變CYABCXYZAXBZAiBiCi 將每相繞組分成兩段，按右下圖放入定子槽內(nèi)。形將每相繞組分成兩段，按右下

5、圖放入定子槽內(nèi)。形成的磁場則是兩對磁極。成的磁場則是兩對磁極。X AAXBYBYCZCZ17極對數(shù)極對數(shù)2pAXX ANSSNZCZCBYBYCYABCXYZAXBZAiCiBiAiBiCimIt18XNSASNZBX AYCZBCY0t分）轉(zhuǎn)/( 600pfn 60t A0nAZXXCZCSNSN30極對數(shù)和轉(zhuǎn)速的關(guān)系極對數(shù)和轉(zhuǎn)速的關(guān)系A(chǔ)iBiCimIt19三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速分）轉(zhuǎn)/( 600pfn 2p180分）轉(zhuǎn)/( 50011p360分）轉(zhuǎn)/( 0003極對數(shù)極對數(shù)每個(gè)電流周期每個(gè)電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速)50(Hzf

6、0n3p120分）轉(zhuǎn)/( 000120AXYCBZ分）分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 6010pfn BlvBliFvF0nNS21電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速:n電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致， 但但 異步異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)0nn無轉(zhuǎn)矩?zé)o轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運(yùn)動(dòng)無轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電流無轉(zhuǎn)子電流提示提示：如果如果0nn 22 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率 的概念：的概念：)(s%10000nnns異步電機(jī)運(yùn)行中異步電機(jī)運(yùn)行中:%91

7、s轉(zhuǎn)差率為旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之差。即：轉(zhuǎn)差率為旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之差。即：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間:1 , 0sn（轉(zhuǎn)差率最大）（轉(zhuǎn)差率最大）23 例例6.2.1 6.2.1 一臺三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速一臺三相異步電動(dòng)機(jī)，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(dòng)機(jī)的。試求電動(dòng)機(jī)的極對數(shù)和額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率。極對數(shù)和額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率。解：解：根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)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%100097510

8、00%10000nnns24一、轉(zhuǎn)矩公式一、轉(zhuǎn)矩公式 22cosIKTT則轉(zhuǎn)矩公式可表示為則轉(zhuǎn)矩公式可表示為 轉(zhuǎn)矩T也與s有關(guān)。22022212)(sXRUsRKT25二、機(jī)械特性曲線二、機(jī)械特性曲線 在電源電壓U1和轉(zhuǎn)子電阻R2 一定的情況下，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線 n n =f f (T T)，稱為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線。轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線TbTmax0nn0TNTstnNa261. 額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩 TNTbTmax0nn0TNTstnNa02TTT若功率單位用千瓦，則nPT2955060/22nP2TnP255. 9 額定轉(zhuǎn)矩是電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)矩。額定轉(zhuǎn)矩是電動(dòng)

9、機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)矩。NNNnPT2955027如某臺電動(dòng)機(jī)，P P2N =7.5kW，額定轉(zhuǎn)速n nN=1440r r/min，則額定轉(zhuǎn)矩為14405 . 7955095502NNNnPTmN 7 .49 正常情況下，電動(dòng)機(jī)都工作在正常情況下，電動(dòng)機(jī)都工作在特性曲線的特性曲線的 ab ab 段，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速要降低，段，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速要降低，但對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩卻要增加，因?yàn)榈珜?yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩卻要增加，因?yàn)?ab ab 段比較平坦，所以電段比較平坦，所以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化不大。這種特征稱為動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化不大。這種特征稱為硬的機(jī)械特性。硬的機(jī)械特性。TbTmax0nn0Ts

10、taTNnN282. 最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 Tmax 在機(jī)械特性曲線的最大值，稱為在機(jī)械特性曲線的最大值，稱為最最大轉(zhuǎn)矩大轉(zhuǎn)矩或或臨界轉(zhuǎn)矩臨界轉(zhuǎn)矩。Tb0nn0TstaTNnNTmax0)(22022212sXRUKsRdsddsdT可得202XRsm進(jìn)而可得進(jìn)而可得2021max2XUKT可見，T Tmaxmax U U1 12 2,且與轉(zhuǎn)子電阻R R2 無關(guān)，而R R2越大 s sm也越大。29 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急劇下降，電當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急劇下降，電動(dòng)機(jī)將停止轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)機(jī)將停止轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生悶車現(xiàn)象。產(chǎn)生悶車現(xiàn)象。 電動(dòng)機(jī)一旦悶車，電流立即電動(dòng)機(jī)一旦悶車，電流立

11、即上升上升6767倍倍，電動(dòng)機(jī)嚴(yán)重，電動(dòng)機(jī)嚴(yán)重過熱！以至燒壞。從另一方面考慮，若在很短時(shí)間內(nèi)過過熱！以至燒壞。從另一方面考慮，若在很短時(shí)間內(nèi)過載，在電動(dòng)機(jī)尚未過熱就恢復(fù)達(dá)到正常狀態(tài)，未損壞電載，在電動(dòng)機(jī)尚未過熱就恢復(fù)達(dá)到正常狀態(tài)，未損壞電動(dòng)機(jī)是允許的。因此，最大轉(zhuǎn)矩也表示電動(dòng)機(jī)具有短時(shí)動(dòng)機(jī)是允許的。因此，最大轉(zhuǎn)矩也表示電動(dòng)機(jī)具有短時(shí)間的過載能力。間的過載能力。定義最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值為過載系數(shù)定義最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值為過載系數(shù)，即，即NTTmax一般電動(dòng)機(jī)的過載系數(shù)為1.82.2。303. 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Tst 電動(dòng)機(jī)剛起動(dòng) (n n =0) 時(shí)的轉(zhuǎn)矩稱為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩22022

12、212XRURKTst當(dāng)當(dāng)R R2 2 = X = X2020時(shí)，時(shí)， T Tstst = = T Tmaxmax ，s sm m =1 =1。T0nU1U1U1 U1U1對轉(zhuǎn)矩的影響對轉(zhuǎn)矩的影響T0nTmaxR2R2R2 510.2 N. m mN2510mN 4478551902st .T (2) 因?yàn)橐驗(yàn)镮st/IN=7.0, Ist =7IN=7 84.2=589.4 AA519645983131st stY.II 在在U = 0.9UN 時(shí)時(shí)48132329183%8042909183%80NstY .TT121459183%5042909183%50NstY .TT起動(dòng)起動(dòng)mN91

13、8385513131ststY .TT(3)又當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的又當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的80%和和50%時(shí)，電動(dòng)機(jī)能否起動(dòng)？時(shí)，電動(dòng)機(jī)能否起動(dòng)？49 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)磁極對數(shù)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)磁極對數(shù)p = 2，頻率，頻率f1 = 50Hz ，額定電壓額定電壓UN = 380V，形聯(lián)結(jié)，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩形聯(lián)結(jié)，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL = 20 Nm時(shí)，轉(zhuǎn)差率時(shí)，轉(zhuǎn)差率s = 0.04，功率因數(shù)為，功率因數(shù)為 0.88，效率，效率 = 85%。求：求：(1) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n，（，（2）輸出功率）輸出功率P2，（，（3）輸入功率）輸入功率P1，（，（4）定子線電流）定子線電流I1L和相電流和相電流I1

14、P。/21PP 88. 03803cos31L11LNIIUP04. 01500n150000nnnSNm.20955022LNnPTT506.6 安全用電安全用電51一、知識回顧：一、知識回顧：1.家庭電路的進(jìn)戶線有兩根，分別叫家庭電路的進(jìn)戶線有兩根，分別叫 和和 。 對地有對地有220V的電壓，的電壓， 對地電壓為對地電壓為0V。火線零線火線零線 2.影響電流大小的因素有影響電流大小的因素有 和和 。電壓電阻12343.如圖所示，如圖所示，1接接 線，線，2接接 線，線，3接接 線，線，4接用電器的接用電器的 。零火地外殼52例題：把圖例題：把圖1中的引出線中的引出線a、b、c、d、e 、

15、f正確連入電路正確連入電路.圖圖1535455帶電操作帶電操作56沒問題?。?7二、觸二、觸電電1.定義：定義： 指一定強(qiáng)度的電流流過人體所引起的傷指一定強(qiáng)度的電流流過人體所引起的傷害事故。害事故。2.實(shí)驗(yàn)表明：實(shí)驗(yàn)表明：（1）當(dāng)）當(dāng)1mA左右的電流通過人體時(shí)，會(huì)使人左右的電流通過人體時(shí)，會(huì)使人產(chǎn)生麻的感覺；產(chǎn)生麻的感覺；（2）超過）超過10mA的電流就能使人感到巨痛，甚的電流就能使人感到巨痛，甚至神經(jīng)麻痹，呼吸困難，有生命危險(xiǎn)；至神經(jīng)麻痹，呼吸困難，有生命危險(xiǎn)；（3）電流達(dá)到）電流達(dá)到100mA時(shí)，時(shí)，3s就可使人窒息，心就可使人窒息，心臟停止跳動(dòng)。臟停止跳動(dòng)。（4）不高于）不高于36V的電

16、壓才是安全電壓。的電壓才是安全電壓。一定強(qiáng)度一定強(qiáng)度電流電流流過人體流過人體58220V人體人體凳子凳子幫倒忙！幫倒忙！由于干燥凳子的電阻非由于干燥凳子的電阻非常大，根據(jù)歐姆定律知，常大，根據(jù)歐姆定律知，通過人體的電流接近零，通過人體的電流接近零，所以人不會(huì)觸電。所以人不會(huì)觸電?；鹁€火線大地大地59火線零線三、觸電事故三、觸電事故家庭電路中的觸電事故都是人體直接或間接接觸火線引家庭電路中的觸電事故都是人體直接或間接接觸火線引起的。起的。單線觸電單線觸電雙線觸電雙線觸電低壓觸電低壓觸電60U高壓觸電的兩種形式高壓觸電的兩種形式高壓電弧觸電高壓電弧觸電跨步電壓觸電跨步電壓觸電怎么辦？怎么辦？單腳跳

17、吧！單腳跳吧！61四、防止觸電四、防止觸電1.如何防止觸電，保證安全用電呢？如何防止觸電，保證安全用電呢？（1）家庭電路的安裝應(yīng)當(dāng)符合安全用電的要求；）家庭電路的安裝應(yīng)當(dāng)符合安全用電的要求；（2）要注意不要弄濕用電器；）要注意不要弄濕用電器；（3）保護(hù)好用電器的絕緣體，不使它的火線裸露；）保護(hù)好用電器的絕緣體，不使它的火線裸露；（4）對于有金屬外殼的家用電器，其外殼要接地；）對于有金屬外殼的家用電器，其外殼要接地；（5）在戶外，不要靠近高壓帶電體。）在戶外，不要靠近高壓帶電體。2.安全用電的原則安全用電的原則:（1）不接觸低壓帶電體；）不接觸低壓帶電體；（2）不靠近高壓帶電體。）不靠近高壓帶電體。623.發(fā)現(xiàn)觸電事