电动机(讲课用)

哈尔滨工业大学电工学教研室第7章交流电动机返回交流电动机直流电动机鼠笼式绕线式异步机同步机他励、并励、串励、复励电动机：电能转换成机械能发电机：其他形式的能量转换成电能返回使用电动机驱动生产机械可：（1）简化生产机械的结构（2）提高生产效率和产品质量（3）能实现自动控制（4）实现远距离操纵返回7.1三相异步电动机的构造鼠笼式绕线式转子返回定子（固定部分）转子（旋转部分）分为两个基本部分：构成：由机座、铁心和定子绕组组成作用：产生旋转磁场返回定子返回返回定子铁心定子绕组鼠笼式电动机构造简单、价格低廉、工作可靠、使用方便构成：由铁心和绕组两部分构成作用：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。返回转子返回返回返回返回三相异步机的结构YBZXAC线绕式鼠笼式鼠笼转子7.2三相异步电动机的工作原理返回n0neiNSf1.线圈跟着磁铁转→两者转动方向一致2.线圈比磁场转得慢0nn返回旋转磁场的产生AiBiCimIt240sin120sinsintIitIitIimCmBmAYBZXAC0tAXYCBZNSAiBiCimItBiAXBYCZAiCi180tXBZ0nAYC60tAXYCBZSN0n60A120tXYCBZ0nAiBiCitmI旋转方向：取决于三相电流的相序。0n0nAiBiCimItAiCiBimIt旋转磁场的旋转方向旋转磁场的转速大小分）转/(600fn一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°。则同步转速（旋转磁场的速度）为：AXYCBZNSAXYCBZSN0n60AXYCBZNSAiBiCimIt极对数（P）的概念BiAXBYCZAiCi1p此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：AXYCBZNS极对数（P）的改变C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AiBiCi'X'AAXBY'B'YCZ'C'Z极对数2pA'XX'ANSSNZC'Z'CBY'B'YC'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AiCiBiAiBiCimItXNSASNZB'X'AYC'Z'B'C'Y0t分）转/(600pfn60t'A0nAZ'XXC'Z'CSNSN30极对数和转速的关系AiBiCimIt分）转/(600pfn2p180分）转/(50011p360分）转/(0003极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速)50(Hzf0n3p120分）转/(0001三相异步电动机的同步转速电动机转速和旋转磁场同步转速的关系0nn转差率的概念：()s%10000nnns异步电机运行中:%9~1s电动机起动瞬间:1,0sn（转差率最大）7.3.1三相异步电动机的“电－磁”关系7.3三相异步电动机的机械特性i2转、定子电路R1R2i1u1e1e1e2e222cosIΦKTmT转矩公式22cosIKTmT22022202)(SXRSEI2202222)(cosSXRRmNfU11144.4将其中参数代入：21220222)(UsXRsRKT得到转矩公式7.3.2三相电动机的机械特性)()(TfnSfT21220222)(UsXRsRKT根据转矩公式Ts10n0Tn得特性曲线：三个重要转矩n0TnNT额定转矩：(1))/()(9550602分转千瓦NNNNNnPnPT（牛顿•米）NTnN最大转矩：(2)maxT电机带动最大负载的能力。n0TnmaxT求解0ST21220222)(UsXRsRKT2021max21XKUT过载系数：NTTmax三相异步机2.2~8.1工作时，一定令负载转矩，否则电机将停转。致使注意：（1）三相异步机的和电压的平方成正比，所以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。maxTmaxTTL（2）电机严重过热0n121)(sII2021max21XKUTstT起动转矩：(3)电机起动时的转矩。n0TnstT21220222)(UsXRsRKT0n1)(s其中则21220222)(UXRRKTst1U21220222)(UsXRsRKT机械特性和电路参数的关系21~UT和电压的关系0Tn0)0(nns和转子电阻的关系22'RR2'R21220222)(UsXRsRKT0ST令：得：202XRSm0Tn2Rmsms'stTstT机械特性的软硬硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。硬特性（R2小）软特性（R2大）0Tn磁极数(极对数p=2)例如：Y132M－4机座长度代号机座中心高（mm）三相异步电动机7.4.1三相异步机铭牌与技术数据7.4三相异步电动机的使用用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。1.型号转差率0.04150014401500s7.4三相异步电动机的使用2.转速:电机轴上的转速（n)。如：n=1440转/分3.联接方式：Y/接法：Y接法：接法：ABCXYZAZBYXCABCXYZABCZXYZXYABC4.额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压.线电压AZBYXC线电压ABCXYZ例：380/220Y/是指：线电压为380V时采用Y接法；当线电压为220V时采用接法。5.额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流。如：A48.6/A2.11/6.额定功率：12PP13cosNNPUI其中鼠笼电机=72－93％额定负载时一般为0.7~0.9，空载时功率因数很低约为0.2~0.3。额定负载时，功率因数最大。7.功率因数(cos)：P2PNcos7.4.2三相异步机的起动stI起动电流：中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5~7倍。大电流使电网电压降低影响其它负载工作频繁起动时造成热量积累电机过热影响：三相异步机的起动方法：（1）直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般采用直接起动。（2）降压起动。Y－起动自耦降压起动（3）转子串电阻起动。Y－起动：正常运行lUAZBYXClI起动ABCXYZlUlYIZUIllY33ZUIll设：电机每相阻抗为z31llYIIAZBYXC正常运行UPABCXYZ起动UP'StstYTT31PPUU31（2）Y－起动应注意的问题：（1）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合)(2UTSTY－起动也时ststTI,。7.4.3三相异步电动机的正、反转正转反转ABCM3~电源ABCM3~电源制动方法：1.抱闸：加机械抱闸；2.反接制动：7.4.4三相异步电动机的制动停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。M3~运转制动•nF转子Tn04.发电反馈制动：M3~~~~+-运行制动nF转子3.能耗制动：停车时，断开交流电源，接至直流电源上，产生制动转矩；nFno7.4.5三相异步电动机的调速pfsnsn1060111.改变极对数有级调速。p调速方法：变极调速(有级调速)U11U21U12U22iiP=2··U11U12U21U22··NNSSU11U21U12U22ii••P=1U11··U12U21U22SN7.4.5三相异步电动机的调速pfsnsn1060112.改变转差率s无级调速调速方法：0Tn2'R2R3.改变电源频率(变频调速)无级调速1f变频电源可变Uf,Hz50pfsnsn106011例1:A2849230880380310453...(1)NNN3N2Ncos310UPI解:一台Y225M-4型的三相异步电动机，定子绕组△型联结，其额定数据为：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cosN=0.88，Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：(1)额定电流IN?(2)额定转差率sN?(3)额定转矩TN、最大转矩Tmax、和起动转矩TN。(2)由nN=1480r/min，可知p=2（四极电动机）minr15000/n013.015001480150000Nnnns(3)mN429014804595509550NN2N.nPTmN9638429022)(NNmaxmax...TTTTmN8551429091)(NNstst...TTTT(1)在U=UN时Tst=551.8N•m510.2N.m解：在上例中(1)如果负载转矩为510.2N•m,试问在U=UN和U´=0.9UN两种情况下电动机能否起动？（2）采用Y-换接起动时，求起动电流和起动转矩。又当负载转矩为起动转矩的80%和50%时，电动机能否起动？mN2510mN4478551902st...T不能起动(2)Ist=7IN=784.2=589.4AA519645983131ststY..IIΔ在U´=0.9UN时能起动例2:在80%额定负载时132329183%8042909183%80NstY....TT不能起动在50%额定负载时121459183%5042909183%50NstY....TT可以起动mN918385513131ststY..TTΔ(3)