電機(jī)工作原理以及特性

1、關(guān)于電機(jī)的工作原理及特性第一張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1.1直流電機(jī)的工作原理及特性1.直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)主磁極電樞換向器電刷裝置第二張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖剖面圖：電樞1；主磁極2；換向極4；機(jī)座6電樞鐵心沖片換向器：換向片3；連接片4；云母環(huán)2第三張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2.直流電機(jī)的基本工作原理發(fā)電機(jī)電動機(jī)簡化為一對磁極,一個線圈第四張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1)感應(yīng)電勢E2.直流電機(jī)的基本方程式2)電磁轉(zhuǎn)矩T-一對磁極的磁通(Wb);n-電樞轉(zhuǎn)速(r/min); Ke -與結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù).式中:E-電動

2、勢(V);-一對磁極的磁通(Wb); Ia-電樞電流(A); Kt-與結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù).式中:T-電磁轉(zhuǎn)矩(Nm);第五張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月3.直流電動機(jī)的機(jī)械特性1.他激和并激直流電動機(jī)的機(jī)械特性1)原理電路圖第六張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1)直流電動機(jī)機(jī)械特性方程式直流電動機(jī)電樞電壓平衡方程式 上式為直流電動機(jī)機(jī)械特性的一般表達(dá)式式中,Ra為電樞電阻.以代入得:由將Ia值再代入,得:第七張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月機(jī)械特性曲線n=f(T)4.固有(自然)機(jī)械特性和人工機(jī)械特性1)他激直流電動機(jī)的自然機(jī)械特性(正轉(zhuǎn))在額定電壓,額定磁通,電樞

3、電路內(nèi)不外接電阻時的機(jī)械特性即為自然機(jī)械特性.額定負(fù)載時,轉(zhuǎn)速降落不多,是硬特性;金屬切削機(jī)床,冷軋機(jī),造紙機(jī)等宜于選用硬特性的電動機(jī).第八張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2)自然機(jī)械特性曲線的作法已知電動機(jī)的PN,UN,IN,nN,由公式可計算出Ra,Ke , (1)電樞電阻Ra的估算:(2)理想空載轉(zhuǎn)速no計算:(3)額定轉(zhuǎn)矩Nn的計算:no,TN,找出兩個點(diǎn),即理想空載點(diǎn)(o,no)和額定運(yùn)行點(diǎn)(TN,nN),通過這兩點(diǎn)作出自然機(jī)械特性.第九張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月3)舉例(1)一臺Z2-51型直流他激電動機(jī),已知額定功率5.5kW,額定電壓220V,額定電流

4、31A,額定轉(zhuǎn)速1500r/min,忽略損耗,求自然機(jī)械特性.解:分析 只要求出理想空載點(diǎn)和額定運(yùn)行點(diǎn),就可繪出機(jī)械特性. =0.71=0.132=1667r/min=35Nm第十張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月4)電動機(jī)人工機(jī)械特性(三種)(1)電樞回路串附加電阻Rad的人工機(jī)械特性在自然機(jī)械特性方程式中,用(Rad+Ra)代替Ra,得到串電阻的人工機(jī)械特性方程式:附加電阻Rad越大,機(jī)械特性越軟.第十一張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月(2)改變電樞電壓的人工機(jī)械特性U改變,但轉(zhuǎn)速降不變.因此,變電樞電壓的人工機(jī)械特性是一簇與自然機(jī)械特性平行的特性曲線.只允許在額定電壓以

5、下調(diào)節(jié).在后面的自動調(diào)速系統(tǒng)學(xué)習(xí)中有廣泛的應(yīng)用. 隨U的變化而變化第十二張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月(3)改變磁通的人工機(jī)械特性從機(jī)械特性方程可知,改變磁通時,電動機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速降落都會隨磁通的變化而變化.磁通只能在額定值以下調(diào)節(jié),理想空載轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速降落都要增大-弱磁增速.使用中,要防止電動機(jī)過載,更要防止飛車,因此,直流他激電動機(jī)設(shè)有失磁保護(hù).第十三張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月串激直流電動機(jī)的機(jī)械特性1)特點(diǎn):電樞電流就是激磁電流.2)機(jī)械特性分析: 第一段,電動機(jī)輕載時,機(jī)械特性具有雙曲線的形狀,理想空載轉(zhuǎn)速趨近無窮大. 第二段,電動機(jī)負(fù)載較重時,磁路趨

6、于飽和,機(jī)械特性近似一條直線.3)注意事項: 直流串激電動機(jī)不允許空載運(yùn)行-飛車事故. 第十四張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月4 直流他激電動機(jī)的起動特性直流他激電動機(jī)的起動電流是額定電流的(10-20)倍,不允許直接起動.限制其起動電流的方法有兩種.1.降壓起動: 組成SCR-M自動調(diào)速系統(tǒng)的起動環(huán)節(jié).是后面學(xué)習(xí)的一個重點(diǎn).2.電樞電路串外接電阻起動 右圖為具有三段起動電阻的他激電動機(jī)電路原理圖和起動特性, 其起動特性就是前面剛剛學(xué)習(xí)過的一種人工機(jī)械特性.第十五張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月5.直流他激電動機(jī)的制動特性直流他激電動機(jī)的工作狀態(tài)分為電動狀態(tài)和制動狀態(tài),如右

7、圖所示.圖中,(a)為電動狀態(tài); (b)為制動狀態(tài).1)特點(diǎn):電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n方向相反,電機(jī)處于發(fā)電工作狀態(tài).2)制動形式:穩(wěn)定的制動狀態(tài); 過渡的制動狀態(tài).3)制動方法有3種: 反饋制動; 反接制動; 能耗制動.第十六張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1.反饋制動1)實(shí)現(xiàn)條件:外部作用使電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n大于其理想空載轉(zhuǎn)速no.如,電車下坡,起重機(jī)下放重物.2)機(jī)械特性:正轉(zhuǎn)時,是第一象限的機(jī)械特性在第二象限內(nèi)的延伸,如右圖所示.3)特點(diǎn):(1)利用位能轉(zhuǎn)矩帶動電動機(jī)發(fā)電,將機(jī)械能變成電能,向電源饋送.(2)重物下放時電動機(jī)的轉(zhuǎn)速仍高于理想空載轉(zhuǎn)速,運(yùn)行不太安全.第十七張，PPT共

8、八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2.反接制動1)實(shí)現(xiàn)條件:電樞電壓或電樞電勢反向.2)分類:(1)電源反接制動.改變電樞電壓U的方向所產(chǎn)生的制動.機(jī)械特性方程式為; 為了限制制動時比較大的電樞電流,實(shí)施電源反接制動時,一定要在電樞電路中串入限流電阻. 應(yīng)用在需要迅速減速或頻繁正反轉(zhuǎn)的機(jī)械上.第十八張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月(2)倒拉反接制動.改變電樞電勢方向所產(chǎn)生的制動.如:起重機(jī)的重物下降時,電樞反轉(zhuǎn),電勢反向.此時,位能負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL使重物下放,電動機(jī)轉(zhuǎn)矩TM反對重物下放-制動.特點(diǎn):適當(dāng)選擇電樞電路中的附加電阻,可以得到低的轉(zhuǎn)速,保證安全; 轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性較差.制動特性如右圖所示

9、.是第一象限在第四象限的延伸或第三象限在第二象限的延伸.反接制動第十九張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月3.能耗制動1)實(shí)現(xiàn)條件:將電樞電壓突然降為零,串一外接電阻使電樞短接.此時電動機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩T與n反向-制動.2)特點(diǎn):制動時的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苁雇饨与娮璋l(fā)熱而消耗,稱之為“能耗”; 穩(wěn)定性好,電動機(jī)不可能反向起動.3)應(yīng)用:要求迅速準(zhǔn)確停車的場合;重物恒速下放. 第二十張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月6.直流他激電動機(jī)的調(diào)速特性由直流他激電動機(jī)人工機(jī)械特性方程式直流電動機(jī)的調(diào)速方法:式中, Ke,Kt,Ra 均為常數(shù),因此,電動機(jī)有3種調(diào)速方法 1.變電樞電路外接

10、電阻Rad; 2.變電樞電壓U; 3.變磁通 .第二十一張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1.改變電樞電路外接電阻調(diào)速電動機(jī)電樞電路串電阻后,其人工機(jī)械特性如右圖示.1)應(yīng)用: 起重機(jī),卷揚(yáng)機(jī);2)缺點(diǎn):機(jī)械特性軟,實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速困難;3)注意:串電阻調(diào)速與起動特性相似,但起動電阻與調(diào)速電阻不同. 第二十二張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2.改變電動機(jī)電樞供電電壓調(diào)速變電樞電壓調(diào)速的機(jī)械特性如右圖.1)特點(diǎn):容易實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速;機(jī)械特性是一組平行線,硬度不變;不需用其他起動設(shè)備.2)應(yīng)用;適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,組成SCR-M系統(tǒng)，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用.第11章將重點(diǎn)學(xué)習(xí).第二十三張，

11、PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月3.改變電動機(jī)主磁通調(diào)速變磁通調(diào)速的機(jī)械特性如右圖示.1)特點(diǎn):可以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速;機(jī)械特性軟;調(diào)速范圍不大.2)應(yīng)用:適用于恒功率負(fù)載.一般與調(diào)壓配合使用.3)注意:在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)節(jié)-弱磁增速.第二十四張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月例題例:一臺直流他激電機(jī)的額定數(shù)據(jù)為;PN=2.2kW,UN=220V.IN=12.4A,nN=1500r/min,Ra=1.7歐 ;如果電動機(jī)在額定轉(zhuǎn)矩下運(yùn)行,求(1)電動機(jī)的電樞電壓降到180V時,電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是多少?(2)激磁電流If=IfM(即磁通為額定值的0.8時)時,電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是多少?(3)電樞電路串

12、入2歐的附加電阻時,電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是多少?解: (1)此時,U=180V,Ra=1.7歐=14第二十五張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月例題求解(2)此時,U=UN=220V,Ra=1.7歐(3)此時,U=UNa=220V;電樞電路總電阻R=Ra+Rad=1.7+2=3.7(以上轉(zhuǎn)速單位為r/min)第二十六張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1.2三相異步電動機(jī)的工作原理及特性1).三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 三相異步電動機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成,定子和轉(zhuǎn)子之間有氣隙. (1)定子 定子由鐵心,繞組,機(jī)座三部分組成. 鐵心由0.5mm的硅鋼片疊壓而成; 三相繞組連接成星形或三角形; 機(jī)座

13、一般用鑄鐵作成,主要用于固定和支撐定子鐵心. (2)轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子由鐵心和繞組組成. 轉(zhuǎn)子同樣由硅鋼片疊壓而成,壓裝在轉(zhuǎn)軸上; 轉(zhuǎn)子繞組分為鼠籠式和線繞式兩種. 線繞式異步電動機(jī)還有滑環(huán),電刷機(jī)構(gòu).第二十七張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月鼠籠式三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖5.定子鐵心,6.定子繞組,7.轉(zhuǎn)軸,8.轉(zhuǎn)子,9.風(fēng)扇,11.軸承,12.機(jī)座第二十八張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月鼠籠電動機(jī)轉(zhuǎn)子和線繞電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組與外部接線第二十九張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2).三相異步電動機(jī)的工作原理(1)三相正弦交流電通入電動機(jī)定子的三相繞組,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,旋轉(zhuǎn)磁場的

14、轉(zhuǎn)速稱之為同步轉(zhuǎn)速;(2)旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體,產(chǎn)生感應(yīng)電勢;(3)轉(zhuǎn)子繞組中感生電流;(4)轉(zhuǎn)子電流在旋轉(zhuǎn)磁場中產(chǎn)生力,形成電磁轉(zhuǎn)矩,電動機(jī)就轉(zhuǎn)動起來了. 電動機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)不到旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速,否則,就不能切割磁力線,就沒有感應(yīng)電勢,電動機(jī)就停下來了.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速不一樣,差那么一些,稱之為異步. 設(shè)同步轉(zhuǎn)速為no,電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為n,則轉(zhuǎn)速差為 ; no-n; 電動機(jī)的轉(zhuǎn)速差與同步轉(zhuǎn)速之比定義為異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率S,S是分析異步電動機(jī)運(yùn)行情況的主要參數(shù),且 第三十張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月3).三相異步電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(1)旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生 設(shè)電動機(jī)為2極,每相繞組只有一個線圈

15、.在0-T/2這個區(qū)間,分析有一相電流為零的幾個點(diǎn).規(guī)定:當(dāng)電流為正時,從首端進(jìn)尾端出;電流為負(fù)時,從尾端進(jìn)首端出.第三十一張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月t=0時，iA=0;iB為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從Y端流到B端；iC為正，電流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從C端流到Z端。按右手螺旋法則確定三相電流產(chǎn)生的合成磁場，如圖(a)中箭頭所示。t=0時，iA=0;iB為負(fù)，iC為正第三十二張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月t=T/6時，t=T/6=/3,iA為正(電流從A端流到X端)；iB為負(fù)(電流從Y端流到B端)；iC=0。此時的合成磁場如圖(b)所示，合成磁場已

16、從t=0瞬間所在位置順時針方向旋轉(zhuǎn)了/3。t=T/6時，t=T/6=/3,iA為正；iB為負(fù)；iC=0第三十三張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月此時的合成磁場如圖(c)所示，合成磁場已從t=0瞬間所在位置順時針方向旋轉(zhuǎn)了2/3。t=T/3時，t=T/3=2/3,iA為正;iB=0；iC為負(fù)第三十四張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月此時的合成磁場如圖(d)所示。合成磁場從t=0瞬間所在位置順時針方向旋轉(zhuǎn)了。按以上分析可以證明：當(dāng)三相電流隨時間不斷變化時，合成磁場的方向在空間也不斷旋轉(zhuǎn)，這樣就產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場。t=T/2時，t=T/2=,iA=0；iB為正；iC為負(fù)。第三十五張，PP

17、T共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向與三相交流電的相序一致;改變?nèi)嘟涣麟姷南嘈?即A-B-C變?yōu)镃-B-A,旋轉(zhuǎn)磁場反向;要改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)向,只要任意對調(diào)三相電源的兩根接線.(2)旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向式中,f為電源頻率50HZ;p為電動機(jī)的磁極對數(shù).電動機(jī)的磁極對數(shù)為1時,同步轉(zhuǎn)速為3000r/min;電動機(jī)的磁極對數(shù)為2時,同步轉(zhuǎn)速為1500r/min;電動機(jī)的磁極對數(shù)為3時,同步轉(zhuǎn)速為1000r/min.(3)旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度-同步轉(zhuǎn)速no第三十六張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月(4)定子繞組線端連接方式注意:三相繞組連接成星形,每相繞組承受相電壓220V; 三

18、相繞組連接成三角形,每相繞組承受線電壓380V.第三十七張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月3.三相異步電動機(jī)的電路分析1).定子電路分析 電動機(jī)定子和轉(zhuǎn)子每相繞組的匝數(shù)分別為N1和N2.定子每相繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為:其有效值為 :定子和轉(zhuǎn)子電路的感應(yīng)電勢第三十八張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月定子電路分析其大小為:忽略R1和X1上的電壓降,有:考慮定子電流產(chǎn)生的漏磁通,用復(fù)數(shù)表示為:一相電路圖第三十九張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2).轉(zhuǎn)子電路分析其中旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子每相繞組中感應(yīng)出的電動勢為:起動瞬間第四十張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月3.三相異步電

19、動機(jī)的額定值電動機(jī)銘牌數(shù)據(jù):額定功率PN;額定電壓UN;額定頻率f=50Hz;額定電流IN;額定轉(zhuǎn)速nN;有的參數(shù)要經(jīng)過計算得出:額定效率額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩額定效率額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩第四十一張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月4.三相異步電動機(jī)的能流圖P2等于P1減去電動機(jī)的總損耗電源輸入的功率P1:電動機(jī)的輸出功率P2(銘牌功率)第四十二張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月舉例 解:1)由電勢計算公式得 : 3)額定轉(zhuǎn)速時,轉(zhuǎn)子電動勢的頻率2)轉(zhuǎn)子繞組開路時,f2=f1,得 1)定子每相繞組感應(yīng)電動機(jī)E1;2)轉(zhuǎn)子每相開路電壓E20;3)額定轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)子每相繞組感應(yīng)電動勢E2N. 例1:有一臺

20、Y型接線的三相異步電動機(jī),其額定參數(shù)為:功率90KW,UN=3000V,IN=22.9A,電源頻率f=50Hz,額定轉(zhuǎn)差率SN=28.5%,定子每相繞組匝數(shù)N1=320,轉(zhuǎn)子每相繞組匝數(shù)N2=20,旋轉(zhuǎn)磁場每極磁通0.023WB,求:第四十三張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月舉例例2:一臺4極三相異步電動機(jī),電源頻率50Hz, 額定轉(zhuǎn)速1440r/min,轉(zhuǎn)子電阻0.02歐,轉(zhuǎn)子電抗0.08歐,轉(zhuǎn)子電動勢E20=20V,求: 1)電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速;2)電動機(jī)起動時的轉(zhuǎn)子電流.解;1)電動機(jī)為4極,磁極對數(shù)p=2,有n0=60f/P=3000/2=1500r/min 2)電動機(jī)起動時的轉(zhuǎn)

21、子電流 第四十四張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月4.三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性 1).三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩 三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩是由旋轉(zhuǎn)磁場的每極磁通與轉(zhuǎn)子電流相互作用而產(chǎn)生的: 代入用代入,合并上面幾個式子得轉(zhuǎn)矩又一公式:注意,轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比第四十五張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2).三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性n=f(T) 固有機(jī)械特性(自然機(jī)械特性):在額定電壓和額定頻率下,定子和轉(zhuǎn)子電路中不接任何電阻或電抗時,電動機(jī)的機(jī)械特性. (2)額定工作點(diǎn) T=TN, n=nN, S=SN;此時有自然特性上有4個特殊點(diǎn): (1)理想空載轉(zhuǎn)速點(diǎn)no T=0, n=no, S=

22、0;第四十六張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月(3)起動工作點(diǎn) T=Tst, n=0, S=1;此時有 (4)臨界工作點(diǎn) T=Tanm, n=nm, s=Sm;有:自然機(jī)械特性第四十七張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月人工機(jī)械特性 介紹4種人工特性,即:降低定子電壓時,定子電路串入電阻或電抗時,變頻率時,線繞電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻時. (1)降低電壓時的人工特性 電壓越低,人工特性曲線越往左移; 電動機(jī)的過載能力和起動轉(zhuǎn)矩會大大降低; 電壓降低,負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時,電動機(jī)過熱; 電壓降低太多,電動機(jī)將帶不動負(fù)載(不能起動).第四十八張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月(2)定子電路

23、串入電阻或電抗時的人工特性 定子電路串電阻或電抗時的人工機(jī)械特性如右圖中虛線2所示,1為電壓降低時的人工機(jī)械特性; 曲線2與曲線1相比較,最大轉(zhuǎn)矩要大一些. 第四十九張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 (3)改變定子電源頻率時的人工特性 隨著頻率的降低,理想空載轉(zhuǎn)速只能在電源額定頻率以下調(diào)節(jié);轉(zhuǎn)速no減小,臨界轉(zhuǎn)差率Sm減小,起動轉(zhuǎn)矩Tst增大,最大轉(zhuǎn)矩Tmax不變.第五十張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 (4)三相線繞式異步電動機(jī) 轉(zhuǎn)子電路外接電阻時的人工特性電路圖如右圖中(a)所示,三相轉(zhuǎn)子繞組通過滑環(huán)電刷機(jī)構(gòu)與外接電阻相聯(lián)接;起動轉(zhuǎn)矩增加(有利),理想空載轉(zhuǎn)速和最大轉(zhuǎn)矩

24、不變.第五十一張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月5.三相異步電動機(jī)的起動特性生產(chǎn)機(jī)械對電動機(jī)起動的要求是:起動轉(zhuǎn)矩大,起動電流小. 1) .三相鼠籠式異步電動機(jī)的起動方法 三相異步電動機(jī)起動電流是額定電流的(5-7)倍,為滿足起動要求,三相異步電動機(jī)的起動方法分為直接起動和降壓起動兩類. (1)直接起動(全電壓起動)適用范圍; 電動機(jī)功率0.2 電動機(jī)不宜直接起動. (2)電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩分別為 TN=9550(PN/nN)= 9550(750/1480)=484NmTst=1.9TN=1.9X484=920Nm如果采用Y- 降壓起動,則起動轉(zhuǎn)矩僅為起動轉(zhuǎn)矩的三分之一,即Ts

25、tY=1/3X920=307200=TL因此,可以采用Y- 降壓起動.第五十九張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月舉例解:電動機(jī)直接起動時,n=0,S=1,轉(zhuǎn)子電路每相的電動勢 (1)E20=E20l/ =146V 例2:一臺JZR-63-10三相線繞式異步電動機(jī)的額定數(shù)為:PN=60kW,nN=577r/min,轉(zhuǎn)子滑環(huán)間的開路線電壓E20l=253V,轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻R2=0.0344歐,轉(zhuǎn)子不動時每相繞組的漏抗X20=0.163歐,求:(1)電動機(jī)直接起動時的E2,I2,(2)電動機(jī)運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速時的E2,I2,(3)電動機(jī)運(yùn)行在n=528r/min時的E2,轉(zhuǎn)子電路每相應(yīng)串電阻

26、R及第六十張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月得得R=0.0732歐; 由由下式 (3) (2)第六十一張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月6.三相異步電動機(jī)的制動特性異步電動機(jī)制動方法有3種:反饋制動,反接制動,能耗制動.1).反饋制動(1)產(chǎn)生條件: 電動機(jī)的運(yùn)行速度高于同步轉(zhuǎn)速.此時S0,電機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài),電能反饋給電網(wǎng).(2)運(yùn)行狀態(tài): 有兩種情況.(1)位能轉(zhuǎn)矩負(fù)載的起重機(jī)在下放重物時的反饋制動狀態(tài). 可使重物勻速下降如右圖中a點(diǎn).b點(diǎn)是改變轉(zhuǎn)子外接電阻后的穩(wěn)定工作點(diǎn).(2)多速電動機(jī)和變頻調(diào)速電機(jī)的同步速突然降低時的反饋制動狀態(tài).第六十二張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于20

27、22年6月2).反接制動:分為電源反接和倒拉制動.電源反接是突然改變?nèi)嚯娫吹南嘈?旋轉(zhuǎn)磁場反向;而倒拉制動則出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子位能負(fù)載超過電磁轉(zhuǎn)矩的時候.(1)電源反接: 轉(zhuǎn)子在由正變負(fù)的電磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩作用下迅速減速.反接制動時電流大,要在定子電路串電阻.在右圖c點(diǎn)要切斷電源(n=0),否則電動機(jī)將反向起動.第六十三張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月反接制動:分為電源反接和倒拉制動.(2)倒拉制動: 電動機(jī)減速至右圖c點(diǎn),由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于電磁轉(zhuǎn)矩,起重機(jī)的重物迫使電動機(jī)反轉(zhuǎn),電動機(jī)進(jìn)入反接制動狀態(tài).第六十四張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月3).能耗制動 (1)產(chǎn)生條件: 電動機(jī)

28、定子繞組脫離交流電源后,立即通入低壓直流電,直流電建立一個恒穩(wěn)磁場,產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩,系統(tǒng)貯存的能量消耗在電阻上. (2)機(jī)械特性:制動時,特性從下圖中的特性曲線1之a(chǎn)點(diǎn)平移至特性曲線2之b點(diǎn),在制動轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的共同作用下,沿曲線2迅速減速,到n=0. (3)特點(diǎn):當(dāng)n=0時,T=0,電動機(jī)不可能反方向起動,能使電動機(jī)準(zhǔn)確停車.第六十五張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月7.三相異步電動機(jī)的調(diào)速特性由基本公式 異步電動機(jī)的調(diào)速方法主要有三種:變磁極對數(shù)p;變轉(zhuǎn)差率S;變頻率f.可得異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速方程式為:和基本公式第六十六張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1).變磁極對數(shù)調(diào)速(

29、1)方法: 改變定子繞組的連接,可以得到兩個不同的磁極對數(shù).(2)多速電動機(jī): 最多在電動機(jī)中嵌入兩套繞組,使繞組有不同的連接,可分別得到雙速,三速,四速電動機(jī),雙速應(yīng)用較多.4極 2極第六十七張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月變磁極對數(shù)調(diào)速3)特點(diǎn): 結(jié)構(gòu)簡單,效率高,特性好;體積大,價格高.在中小機(jī)床上應(yīng)用比較多.雙速電動機(jī)的高低速轉(zhuǎn)換,一般是先低速,再轉(zhuǎn)換為高速.雙速電動機(jī)Y/YY 第六十八張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2).轉(zhuǎn)子電路串電阻(變轉(zhuǎn)差率)調(diào)速(1)應(yīng)用范圍: 只適用于線繞式異步電動機(jī).(2)原理電路和機(jī)械特性與串電阻降壓起動相同. 線繞式異步電動機(jī)的起動

30、電阻,適當(dāng)增大電阻的容量,可作調(diào)速電阻用.(3)特點(diǎn): 結(jié)構(gòu)簡單,動作可靠;是有級調(diào)速.(4)應(yīng)用: 用于重復(fù)短時工作制的生產(chǎn)機(jī)械,如起重機(jī)械.三相電磁調(diào)速異步電動機(jī)也屬于變轉(zhuǎn)差率調(diào)速第六十九張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月3).變頻調(diào)速(1)原理: 由上式可知,改變交流電源的頻率,就可以平滑地調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速.(2)一般采用頻率和電壓同時改變的變頻電源.(3)應(yīng)用范圍: 用于鼠籠式異步電動機(jī).組成SCR-M調(diào)速系統(tǒng).變頻調(diào)速是交流調(diào)速發(fā)展的方向.有關(guān)內(nèi)容在后面的章節(jié)詳細(xì)介紹.第七十張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1.3 控制電機(jī)簡介控制電機(jī)的主要作用是用來完成信息的傳遞與

31、交換,而不是進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換.第七十一張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1) 直流伺服電動機(jī)1.基本結(jié)構(gòu):與普通他激直流電動機(jī)相同.(有換向器)2.分類:電磁式(他激式); 永磁式,3.電氣原理圖:如右圖.其中(a)為電磁式(b)為永磁式.4.參數(shù):輸出功率1-600W.第七十二張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2).交流伺服電動機(jī)(1)結(jié)構(gòu)(1)定子:定子由硅鋼片疊成;在定子鐵心的內(nèi)圓表面嵌有兩套相差90度電角度的繞組:激磁繞組WF,控制繞組WC;這兩套繞組分別由兩個電源供電.接線圖第七十三張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月兩相交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)(2)轉(zhuǎn)子:分為鼠籠型和

32、杯型兩種.(1)鼠籠型轉(zhuǎn)子作得細(xì)而長,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體采用高電阻率的材料.用于小功率的自動控制系統(tǒng).產(chǎn)品型號SL系列.(2)空心杯型轉(zhuǎn)子作成薄壁圓筒形,放在內(nèi)外定子之間.用于要求運(yùn)行平滑的系統(tǒng).產(chǎn)品型號SK系列.杯型轉(zhuǎn)子伺服電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖激磁繞組1;控制繞組2;內(nèi)定子3; 外定子4;轉(zhuǎn)子5第七十四張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月(2).基本工作原理兩相繞組WF和WC分別通入頻率相同的交流電,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,使伺服電動機(jī)起動.取消WC后,要防止自轉(zhuǎn).(3).消除自轉(zhuǎn)現(xiàn)象的措施 加大轉(zhuǎn)子電阻.如:采用薄壁杯形轉(zhuǎn)子.鼠籠條用高阻材料黃銅轉(zhuǎn)子電阻不同時的機(jī)械特性第七十五張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于202

33、2年6月(4).交流伺服電動機(jī)的特性和應(yīng)用控制方法;有三種.幅值控制,相位控制,幅-相控制幅值控制原理圖:控制電壓Uc越高,電動機(jī)轉(zhuǎn)速越高.不同控制電壓下的機(jī)械特性第七十六張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月應(yīng)用舉例(1)參數(shù):交流伺服電動機(jī)輸出功率為0.1-100W(再大則用直流伺服電動機(jī)); 電源頻率50-400Hz.(2)應(yīng)用:雷達(dá)天線的旋轉(zhuǎn)控制;飛機(jī)駕駛盤的控制;流體閥門開關(guān)控制,應(yīng)用方框圖第七十七張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2)步進(jìn)電動機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移或直線位移的一種執(zhí)行元件(1)分類與結(jié)構(gòu)步進(jìn)電動機(jī)分為反應(yīng)式,永磁式,和混合式三種.三相反應(yīng)式步進(jìn)電動

34、機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩個部分構(gòu)成.右圖中,定子有6個磁極,兩個相對的磁極組成一相;轉(zhuǎn)子上有均勻分布的4個齒.第七十八張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月由環(huán)形分配器送來的脈沖信號，對定子繞組輪流通電。設(shè)相序?yàn)锳BCA。當(dāng)A相控制繞組通電，而B、C相不通電時，步進(jìn)電動機(jī)的氣隙磁場與A相繞組軸線重合，而磁力線總是力圖從磁阻最小的路徑通過，故電動機(jī)轉(zhuǎn)子受到一個反應(yīng)轉(zhuǎn)矩(靜轉(zhuǎn)矩)的作用，在此轉(zhuǎn)矩的作用下，使轉(zhuǎn)子的齒1和齒3旋轉(zhuǎn)到與A相繞組軸線相同的位置上，如圖(a)所示， (2)步進(jìn)電動機(jī)的工作原理然后B相通電如圖(b)所示,轉(zhuǎn)子在空間沿逆時針方向轉(zhuǎn)過30度,轉(zhuǎn)子前進(jìn)一步.同理,C相通電時,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到圖所示位置;D相通電時,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到圖(d)所示位置.按A-B-C-A順序不斷地接通和斷開控制繞組,電動機(jī)便一步一步地轉(zhuǎn)動.第七十九張，PPT共八十七頁，創(chuàng)作于2022年6月(3)通電方式控制繞組每改變一次通電方式，稱為一拍，每一拍轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的角度稱為一個步距角。步進(jìn)電動機(jī)的通電方式