交流電機(jī)課件

第1章交流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)三相電動(dòng)機(jī)單相電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)他勵(lì)、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)串勵(lì)、復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)控制電動(dòng)機(jī)伺服電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)……………

1.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)定子轉(zhuǎn)子1.定子鐵心三相繞組機(jī)座鼠籠型繞線型2.轉(zhuǎn)子

7.2三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理？閉合線圈磁鐵磁極旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)線長(zhǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度切割速度閉合導(dǎo)線產(chǎn)生電流

i通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力1.線圈跟著磁鐵轉(zhuǎn)→兩者轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致異步2.線圈比磁場(chǎng)轉(zhuǎn)得慢？旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)一.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生AYCBZXAXBYCZAXYCBZAXYCBZAXYCBZ旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電角度＝空間角度600AAXZBCY600AAXZBCY旋轉(zhuǎn)方向取決于相序任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)。二.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向極對(duì)數(shù)p三.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度AXYCBZBC'ACB'X'XA'YY'ZZ'AXBYCZ？C'ACB'X'XYY'ZZ'A'BC'ACB'X'XYY'ZZ'A'B600旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)與三相繞組的排列有關(guān)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0與極對(duì)數(shù)p的關(guān)系同步轉(zhuǎn)速n0與電源頻率f1和極對(duì)數(shù)p有關(guān)?？梢?jiàn):極對(duì)數(shù)每個(gè)電流周期磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)的空間角度同步轉(zhuǎn)速異步電動(dòng)機(jī)四.轉(zhuǎn)差率？轉(zhuǎn)差率s

例1：一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速

n=975r/min，電源頻率f1=50Hz。試求電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)和額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率。解：根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系可知：n0=1000r/min,即p=3電磁關(guān)系與變壓器類似。變壓器：變化eU1E1=4.44fN1

E2=4.44fN2E1、E2同頻。異步電動(dòng)機(jī)每相電路i1u1e1e

1e2e

2i2+－++++－－－－f1f2

7.3三相異步電動(dòng)機(jī)的電路分析1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁通

異步電動(dòng)機(jī)：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割定子導(dǎo)體e，

U1

E1=4.44

f1N1每極磁通旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與定子導(dǎo)體間的相對(duì)速度為

n0，所以2.定子感應(yīng)電勢(shì)的頻率f1感應(yīng)電勢(shì)的頻率與磁場(chǎng)和導(dǎo)體間的相對(duì)速度有關(guān)f1=電源頻率f一.定子電路1.轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)頻率f2轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間的相對(duì)速度隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不同而變化。定子感應(yīng)電勢(shì)頻率f1轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)頻率f2

轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)頻率f2二.轉(zhuǎn)子電路2.轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2E2=4.44f2N2=4.44sf1N2

當(dāng)轉(zhuǎn)速n=0(s=1)時(shí)，f2最高，且E2最大，有E20=4.44

f1N2轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的感應(yīng)電勢(shì)即E2=

sE20

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的感應(yīng)電勢(shì)3.轉(zhuǎn)子感抗X2當(dāng)轉(zhuǎn)速n=0(s=1)時(shí)，f2最高，且X2最大，有X20=2

f1L2即X2=

sX20

4.轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電流I25.轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)cos2轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)

結(jié)論：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電路中的各量均與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速n有關(guān)。I2cos2s1I2,O一.轉(zhuǎn)矩公式

轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下,受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)矩之總和。常數(shù)，與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每極磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)

7.4三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性由此得電磁轉(zhuǎn)矩公式由前面分析知：由公式可知:電磁轉(zhuǎn)矩公式1.T與定子每相繞組電壓成正比。U1T2.當(dāng)電源電壓U1一定時(shí)，T是

s的函數(shù)。3.R2

的大小對(duì)

T有影響。繞線型異步電動(dòng)機(jī)可外接電阻來(lái)改變轉(zhuǎn)子電阻R2

，從而改變轉(zhuǎn)距。二.機(jī)械特性曲線OTSOT1電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)矩。1.額定轉(zhuǎn)矩TN三個(gè)重要轉(zhuǎn)矩OT(N?m)例：如某普通機(jī)床的主軸電機(jī)(Y132M-4型)的額定功率為7.5kw,額定轉(zhuǎn)速為1440r/min,則額定轉(zhuǎn)矩為2.最大轉(zhuǎn)矩

Tmax令：求得臨界轉(zhuǎn)差率OTTmax過(guò)載系數(shù)(能力)UT2TO工作時(shí)必須使T2

<Tmax

，否則電機(jī)將停轉(zhuǎn)。電機(jī)嚴(yán)重過(guò)熱而燒壞?。?！繞線型電機(jī)改變轉(zhuǎn)子附加電阻R′2可實(shí)現(xiàn)調(diào)速。

TOR2Tst

n硬特性：負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化不大，運(yùn)行特性好。軟特性：負(fù)載增加時(shí)轉(zhuǎn)速下降較快，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)特性好。3.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TstOTTst起動(dòng)能力UT2TOTstTOR2Tst

n4.電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析電動(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。

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)械的重要特點(diǎn)。此過(guò)程中，n、sE2,I2

I1

電源提供的功率自動(dòng)增加。T2sT2>TT=T2nT

T′2達(dá)到新的平衡T2常用特性段TO一.起動(dòng)起動(dòng)問(wèn)題：起動(dòng)電流大

一般中小型籠型電機(jī)起動(dòng)電流為額定電流的5~7倍。大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響鄰近負(fù)載的工作頻繁起動(dòng)時(shí)造成熱量積累，使電機(jī)過(guò)熱

n=0，s=1

7.5三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)起動(dòng)方法：(1)直接起動(dòng)：

十千瓦以下(2)降壓起動(dòng)：星形-三角形(Y－)

換接起動(dòng)自耦降壓起動(dòng)（鼠籠型）(3)轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)（繞線型）1.直接起動(dòng)判定原則:經(jīng)驗(yàn)公式電源總?cè)萘?kVA)4起動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率(kW)2.降壓起動(dòng)(1)Y－換接起動(dòng)

降壓起動(dòng)時(shí)的電流為直接起動(dòng)時(shí)的+－

起動(dòng)U1U2V1V1W1W2正常運(yùn)行+－U1U2V1V2W1W2Y－

起動(dòng)器接線簡(jiǎn)圖L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1△動(dòng)觸點(diǎn)Y動(dòng)觸點(diǎn)靜觸點(diǎn)Y－

起動(dòng)器接線簡(jiǎn)圖Y起動(dòng)L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1

起動(dòng)UPU1+＿Ul+＿U2V1V2W1W2Y－

起動(dòng)器接線簡(jiǎn)圖

工作L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1正常運(yùn)行+－U1U2V1V2W1W2(a)僅適用于正常運(yùn)行為三角形聯(lián)結(jié)的電機(jī)。

(b)Y－

起動(dòng)Y－

換接起動(dòng)適合于空載或輕載起動(dòng)的場(chǎng)合Y-換接起動(dòng)應(yīng)注意的問(wèn)題+－

起動(dòng)U1U2V1V1W1W2正常運(yùn)行+－U1U2V1V2W1W2L1L3L2FUQ(2)自耦降壓起動(dòng)

Q2下合：接入自耦變壓器，降壓起動(dòng)。

Q2上合：切除自耦變壓器，全壓工作。合刀閘開關(guān)QQ2

自耦降壓起動(dòng)適合于容量較大的或正常運(yùn)行時(shí)聯(lián)成Y形不能采用Y－起動(dòng)的籠型異步電動(dòng)機(jī)?；h(huán)電刷定子轉(zhuǎn)子起動(dòng)時(shí)將適當(dāng)?shù)腞串入轉(zhuǎn)子電路中，起動(dòng)后將R短路。起動(dòng)電阻

3.繞線型電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)Rst?RstRst

若R2選得適當(dāng)，轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)既可以降低起動(dòng)電流，又可以增加起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。常用于要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大的生產(chǎn)機(jī)械上。R2-TTst

-TO轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)的特點(diǎn)1變頻調(diào)速(無(wú)級(jí)調(diào)速)

f=50Hz逆變器M3~整流器f1、U1可調(diào)+–~變頻調(diào)速方法恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速（f1<f1N）恒功率調(diào)速（f1>f1N）頻率調(diào)節(jié)范圍：0.5~幾百赫茲三種電氣調(diào)速方法

7.6三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速2變極調(diào)速A1X1A2X2iiP=2··A1A2X1X2··NNSSA1X1A2X2ii??P=1A1··A2X1X2SNTo3變差調(diào)速

(無(wú)級(jí)調(diào)速)nn'??TL1

能耗制動(dòng)制動(dòng)方法機(jī)械制動(dòng)電氣制動(dòng)能耗制動(dòng)反接制動(dòng)發(fā)電反饋制動(dòng)nF轉(zhuǎn)子Tn0=0運(yùn)轉(zhuǎn)制動(dòng)M3~nF轉(zhuǎn)子Tn02

反接制動(dòng)

7.7三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)3

發(fā)電反饋制動(dòng)nF轉(zhuǎn)子Tn0n>n0外力作用于轉(zhuǎn)子的能量轉(zhuǎn)換成電能回送給電網(wǎng)。1.型號(hào)

磁極數(shù)(極對(duì)數(shù)p=2)例如：Y132M－4

用以表明電動(dòng)機(jī)的系列、幾何尺寸和極數(shù)。機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)機(jī)座中心高（mm）三相異步電動(dòng)機(jī)教材表8.8.1中列出了各種電動(dòng)機(jī)的系列代號(hào)。

7.8三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品名稱代號(hào)產(chǎn)品名稱異步電動(dòng)機(jī)繞線型異步電動(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)新代號(hào)漢字意義老代號(hào)Y異異繞異爆異起YRYBYQJ、JOJR、JROJB、JBOJQ、JQO2.接法定子三相繞組的聯(lián)接方法。通常U2U1W2V1V2W1Y聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)W2U2V2V1W1U1接線盒V1W2U1W1U2V2W1U1V1W2U2V2接電源W1U1V1W2U2V2接電源3.電壓例如：380/220V、Y/是指線電壓為380V時(shí)采用Y聯(lián)結(jié)；線電壓為220V時(shí)采用

聯(lián)結(jié)。說(shuō)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值的5%。因?yàn)樵陔妱?dòng)機(jī)滿載或接近滿載情況下運(yùn)行時(shí)，電壓過(guò)高或過(guò)低都會(huì)使電動(dòng)機(jī)的電流大于額定值,從而使電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組上應(yīng)加的線電壓值。三相異步電動(dòng)機(jī)的額定電壓有380V，3000V,

及6000V等多種。4.電流例如：Y/6.73/11.64A

表示星形聯(lián)結(jié)下電機(jī)的線電流為6.73A；三角形聯(lián)結(jié)下線電流為11.64A。兩種接法下相電流均為6.73A。

5.功率與效率鼠籠電機(jī)

=72~93％電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的線電流值。額定功率是指電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)械功率P2，它不等于從電源吸取的電功率P1。注意：實(shí)用中應(yīng)選擇容量合適的電機(jī)，防止出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象。6.功率因數(shù)PN三相異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)較低，在額定負(fù)載時(shí)約為0.7~0.9?？蛰d時(shí)功率因數(shù)很低，只有

0.2~0.3。額定負(fù)載時(shí)，功率因數(shù)最高。7.額定轉(zhuǎn)速電機(jī)在額定電壓、額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速。P2cosO如：n

N=1440轉(zhuǎn)/分

sN

=0.048.絕緣等級(jí)指電機(jī)絕緣材料能夠承受的極限溫度等級(jí)，分為A、E、B、F、H五級(jí)，A級(jí)最低(105oC)，H級(jí)最高(180oC)。7.9.1

功率的選擇功率選得過(guò)大不經(jīng)濟(jì)，功率選得過(guò)小電動(dòng)機(jī)容易因過(guò)載而損壞。1.

對(duì)于連續(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。2.對(duì)于短時(shí)工作的電動(dòng)機(jī)，允許在運(yùn)行中有短暫的過(guò)載，故所選功率可等于或略小于生產(chǎn)機(jī)械的功率。

7.9三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇7.9.2

種類和型式的選擇1.種類的選擇

一般應(yīng)用場(chǎng)合應(yīng)盡可能選用籠型電動(dòng)機(jī)。只有在需要調(diào)速、不能采用籠型電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)合才選用繞線型電動(dòng)機(jī)。2.結(jié)構(gòu)型式的選擇

根據(jù)工作環(huán)境的條件選擇不同的結(jié)構(gòu)型式，如開啟式、防護(hù)式、封閉式電動(dòng)機(jī)。7.9.3

電壓和轉(zhuǎn)速的選擇

根據(jù)電動(dòng)機(jī)的類型、功率以及使用地點(diǎn)的電源電壓來(lái)決定。Y系列籠型電動(dòng)機(jī)的額定電壓只有380V一個(gè)等級(jí)。大功率電動(dòng)機(jī)才采用3000V和6000V。轉(zhuǎn)速根據(jù)需要選定.定子定子繞組轉(zhuǎn)子AA'NS

7.11單相異步電動(dòng)機(jī)mtO脈動(dòng)磁場(chǎng)iAS?ABB'A~iB