电动机简介.

機密資料,未經許可禁止複印電動機簡介（以三相異步電動機為例）機密資料,未經許可禁止複印內容大綱•三相异步电动机的结构和工作原理•三相异步电动机的定子和转子电路•三相异步电动机的转矩与机械特性•三相异步电动机的启动特性•三相异步电动机调速特性•三相异步电动机的制动特性機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的结构和工作原理•三相异步机的结构一.機構組成1.軸承室后蓋10.風扇罩2.軸承室11.軸承3.接線盒12.底座4.外殼5.定子6.定子繞組7.旋轉軸8.轉子9.散熱風扇機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的结构和工作原理•三相异步机的结构二.主要構成部分定子：在定子內壁凹槽內埋有對稱的三相繞組線圈，其作用是在電機內腔內產生交變的旋轉磁場。轉子：由閉合的導體組成，在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。转子有鼠笼式和绕线式。由于鼠笼式异步电动机具有一系列的优点，应用广泛。機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的结构和工作原理•三相异步机的结构三.示意圖YBZXAC转子定子定子绕组（三相）机座鼠笼转子機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的结构和工作原理•三相异步机的工作原理一.原理：它是基于电磁感应和电磁力的原理。在定子繞組上施加三相交流電，就會在電機內腔內產生交變的旋转磁场（合成磁场），而轉子（閉合導體）在變化的磁場里會產生電流，根據電流在磁場內會收到力的作用的原理，定子旋转磁场和转子电流的相互作用，轉子在旋轉磁場的牽引下隨旋轉磁場一起旋轉，這就是异步电动机的由来。转子和旋转磁场之间的转速差是保证转子旋转的主要因素，轉差率S的取值范围0-1。是很重要的一个物理量，其中n0是旋轉磁場的轉速，n是轉子轉速。00nnns機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的结构和工作原理AYCBZ0n(•)电流出()电流入X240sin120sinsintIitIitIimCmBmAAiBiCimIt二.旋转磁场的产生异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极三相异步机的工作原理機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的结构和工作原理•三相异步机的工作原理BiAXBYCZAiCiAiBiCimIt0tAXYCBZNS合成磁场方向：向下機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的结构和工作原理•三相异步机的工作原理AiBiCitmI180tXBZ0nAYC60tAXYCBZSN0n60A120tXYCBZ0n同理分析，可得其它电流角度下的磁场方向：機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的结构和工作原理•三相异步机的工作原理0n0nAiBiCimItAiCiBimIt改变电机的旋转方向：换接其中两相三.旋转磁场的旋转方向：取決于三相電流的相序機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的结构和工作原理•三相异步机的工作原理四.旋转磁场的轉速：一個電流周期，旋轉磁場在空間轉過360°，則同步转速（旋转磁场的速度）为：分）转/(600fnAXYCBZNSAXYCBZSN0n60AXYCBZNSAiBiCimIt機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的结构和工作原理•三相异步机的工作原理五.旋转磁场极对数（P）的概念BiAXBYCZAiCiAXYCBZNS1p此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的结构和工作原理•三相异步机的工作原理五.极对数（P）的改變：将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AiBiCi'X'AAXBY'B'YCZ'C'Z機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的结构和工作原理•三相异步机的工作原理五.极对数（P）的改變：C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AiCiBiAiBiCimItA'XX'ANSSNZC'Z'CBY'B'Y极对数2p機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的结构和工作原理•三相异步机的工作原理六.极对数和轉速的關係：XNSASNZB'X'AYC'Z'B'C'Y0t60t'A0nAZ'XXC'Z'CSNSN30分）转/(600pfnAiBiCimIt機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的定子和轉子電路•电动机的电磁关系同变压器类似。设定子和转子每相绕组匝数为N1和N2，旋转磁场的磁感应强度近于正弦分布。i2定、转子电路R1R2i1u1e1e1e2e2機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的定子和轉子電路•一.定子電路：E1≈U1=4.44f1N1Φmf1=f=pn0/60f1：電源頻率N1：定子繞組匝數f：磁場頻率p：極對數n0：磁場轉速Φm：磁場強度磁場強度大小與電壓和頻率有關係，如果頻率不變，則與電壓成正比。機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的定子和轉子電路一.定子電路：定子绕组接线方式定子绕组每相都由许多线圈组成，其首端和末端通常都接在电动机的接线盒内的接线拄上。1.当电机为星形联结时：1、2、3点封成星点，6、4、5点接电源。2.当电机为三角形联结时：1-6、2-4、3-5点封接，同时外接电源。機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的定子和轉子電路•二.轉子電路：E2=4.44f2N2Φm，因f2=Sf1，所以E2=SE20（其中E20=4.44f1N2Φm）设转子回路每相绕组的电阻和漏磁感抗为R2和X2，且有：X2=2πf2L2=SX20(其中X20=2πf1L2)则转子每相回路电流为：转子电路的功率因素为：2202220222222SXRSEXREI2202222cosSXRR機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的定子和轉子電路•二.轉子電路：由上頁公式可见：转子电路中的各个物理量均与S有关,即与转差率有关。機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的轉矩和機械特性一.电磁转矩：電磁轉矩是一个非常重要的物理量，從上式可知它与磁通、轉子電流I2有关，同時还应考虑转子电路的功率因素。22cosIKTt機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的轉矩和機械特性二.機械特性：1、固有特性曲线分析四个特殊点的情况，并进行讨论。理想空载点：T=0S=0N=N0额定运行点：T=Tnn=NnS=Sn启动点：T=Tstn=0s=1零界点：T=Tmaxn=Nms=SmNNNNPT55.9機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的轉矩和機械特性二.機械特性：1、固有特性曲线其中：得出：TN與PN和NN有關，Sm正比于R2，反比于X20，U决定了Tst和Tmax的大小，Tmax与R2无关。NNNNPT55.92202222XRURKTstNNNNPT55.9202XRSm202max2XUKT機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的轉矩和機械特性二.機械特性：2、人為特性曲线簡化為在此式中，改变U、R2、S都可以改变机械特性曲线。22cosIKTt2202222SXRURSKT機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的轉矩和機械特性二.機械特性：2、人為特性曲线降低电压U，Sm和n0不变，曲线左移，在同一负载下，N下降，T下降。增大S，I2增大,将使电机发热。UnUU12機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的轉矩和機械特性二.機械特性：2、人為特性曲线轉子串電阻，N0和Tmax不变。Tst随R2的增大而增大，机械特性曲线变软。機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的啟動特性三相异步电动机启动的主要要求：要有足够大的启动转矩，启动要快、平滑，启动电流要小，启动时安全、可靠、操作简便，功耗小等。由于三相异步电动机启动时N=0，S=1，从而引起很大的转子和定子电流，而转子功率因数很低，启动转矩不大。为解决这个矛盾，采用不同的启动方法。（启动的危害）機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的啟動特性•以鼠笼式异步电动机為例1.直接启动（全压启动）在一定条件下，允许直接启动。特点：无需启动设备，操作和控制简单、可靠，在大多数工矿企业中，绝大多数电动机采用此方法。2.电阻或电抗降压启动优点：将使定子中电流减少。但缺点：启动转矩将减少，能量消耗大，不经济。它适合于不经常启动或用于空载、轻载的电动机。機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的啟動特性•以鼠笼式异步电动机為例3.Y-Δ降压启动适合于电动机为Δ接法，Y启动，待电动机速度上升到一定值后，切换到Δ运行。Y启动的线电流是Δ启动线电流的三分之一，同时Y启动启动转矩也是Δ启动转矩的三分之一。特点：设备简单，经济，启动电流小。缺点：启动转矩小，只适合于轻载和空载启动。機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的啟動特性•以鼠笼式异步电动机為例4.自耦变压器降压启动自耦变压器的三个绕组连成星形接于三相电源，使接于变压器副边的电动机降压启动，待电动机速度上升到一定值后，切除自耦变压器。这与Y-Δ降压启动的情况一样，只是在Y-Δ降压启动时，而自耦变压器降压启动的K值是可以调节的特点：K值可调，较灵活。缺点：它体积大，重量重，价格高，修理麻烦。常用于不经常启动、启动转矩较大、容量较大的电动机上。31K機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的啟動特性•以鼠笼式异步电动机為例5.延边三角形启动这种方法也属于降压启动，由于接法原因，使启动电流和启动转矩都较大。使用较少。機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的調速特性改变P、S（UR）、f都可以实现调速1、调压调速改变电源电压U时，人为特性曲线中Tmax变小，而N0Sm不变。对于恒转矩负载，调速范围不大。对于风机设备的调速范围稍宽一点。这种调速方法能够实现无级调速，但当电压降低时，转矩按电压的平方比例减少。所以调速范围不大。定子串电阻和晶闸管调压调速都属于这种方法。)1(60)1(0SPfSnn機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的調速特性1、调压调速曲綫機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的調速特性2、转子电路串电阻调速转子电路中串不同的电阻，其N0Tmax不变，而Sm随电阻的增大而增大，电动机的转速降低。它只适应于绕线式电动机，是有级调速，随转速降低，特性变软，启动电阻兼作调速电阻用，要考虑发热和低速损耗。它多用在重复短期运转的起重运输设备中。機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的調速特性3、改变极对数调速用于多速鼠笼式电机，不需要平滑调速，只要几个特定速度，以双速电机使用最多。其主要是改变每相定子绕组中电流的方向，通过改变定子绕组接线方式来实现。有两种：每相绕组由串联变为并联，极对数减少1倍，转速提高1倍，属于恒转矩调速。极对数减少1倍，转速提高1倍，但转矩减少1倍，属于恒功率调速。保证改变极对数后转向不变，要注意同时改变相序，设计控制线路时要特别注意。一般先低速，后高速，这样才有大的启动转矩。YYYYY機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的調速特性4、變頻调速由于N∝f，若能够连续改变频率，可实现平滑调速,多用于鼠笼式异步电动机,可采用SCR和PWM调速。調速曲綫機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的制動特性1、反馈制动由于某种原因,使nn0,S小于0,电动机进入发电状态。此时转子反向切割磁力线,故电流、转矩均反向,T起制动作用(一种是负载是位能转矩的下放重物时.一种是发生在变极或变频调速时)电机吸收的功率反馈给电网,也叫发电制动。機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的制動特性1、反馈制动曲綫機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的制動特性2、反接制动a.电源反接電機正转运行时,突然改变通电相序,特性曲线变到第三象限,由于惯性作用,N不能突变,只能过渡到第二象限,由于电源反接,T变负,与N相反,成为制动转矩,与负载转矩一起,使电机减速并停止,如曲綫2：abc,过零时切断电源,否则电动机将反向启动,由于反接制动电流很大,应在定子中串入电阻。特性曲线变为3:ade機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的制動特性2、反接制动a.电源反接曲綫機密資料,未經許可禁止複印三相异步机的制動特性2、反接制动b.倒拉反接制動使用