电机与变压器教案3

目录§4-1旋转磁场§4-2三相异步电动机的工作原理及分类§4-3三相异步电动机的结构§4--4三相异步电动机的转矩与电压、功率的关系§4--5三相异步电动机的机械特性§4---6异步电动机的启动§4--7异步电动机的调速§4——8电磁调速异步电动机§4--9异步电动机的反转和制动§4--10异步电动机的使用、维护及一般试验§5—1三相异步电动机绕组概述§5—2三相单层绕组§5—3三相双层绕组§6—1单相异步电动机的工作原理及分类§6—2单相电容（电阻）异步电动机§6—3单相罩极式异步电动机§6—5单相异步电动机的反转与调速§6—4单相异步电动机的定子绕组电动机选择与维护2《电机与变压器》教案首页第次课授课时间：年月日教案完成时间：年月日课程名称《电机与变压器》年级专业、层次中职教员专业技术职务学时2授课题目§4-1旋转磁场基本教材或参考书《电机与变压器》中国劳动社会保障出版社、全国中等职业技术学校、电工类专业通用教材教学目的与要求理解旋转磁场原理教学重点与难点旋转磁场原理技能及知识点旋转磁场的转向、旋转磁场的转速等教学方法讲授3作业和课后记教学附页教学环节教学过程及主要内容备注4教学环节教学过程及主要内容备注§4-1旋转磁场一．旋转磁场的产生旋转磁场：极性和大小不变且以一定转速旋转的磁场。旋转磁场的产生：对称三相绕组流过对称三相电流，产生圆形旋转磁通势和旋转磁场。三相对称绕组：三套数据相同，空间（沿定子内圆）互差120电角度的绕组组成三相对称绕组，图4-1为最简单的三相对称绕组。三相对称电流：（1）瞬时表达式：tIimAcos)120cos(tIimB)240cos(tIimC（2）电流变化曲线（图4-2）旋转磁场：规定电流为正时，从首端出，分析几个特定瞬间：mCBmAIiiIita21;;0)(mACmBIiiIitb21;;120)(mBAmCIiiIitc21;;240)(5教学环节教学过程及主要内容备注mCBmAIiiIitd21;;360)(一、旋转磁场的旋转方向二、旋转磁场的旋转速度pfn1060（minr）6《电机与变压器》教案首页第次课授课时间：年月日教案完成时间：年月日课程名称《电机与变压器》年级专业、层次中职教员专业技术职务学时2授课题目§4-2三相异步电动机的工作原理及分类基本教材或参考书《电机与变压器》中国劳动社会保障出版社、全国中等职业技术学校、电工类专业通用教材教学目的与要求使学生掌握三相异电动机的工作原理及分类教学重点与难点三相异电动机的工作原理及分类三相异电动机的工作原理技能及知识点三相异电动机的工作原理教学方法讲授作业和课后记7教学附页教学环节教学过程及主要内容备注§4-2三相异步电动机的工作原理及分类一、三相异步电动机的转动原理1．转子感生电流的产生2．转子电磁力矩的产生二、异步电动机的转速与转差率一般情况下，转子的转速n总是略低于同步转速0n“异步”之名由此而来，转差0nn是异步电机运行的必要条件，将转差与同步转速之比的百分值称为转差率S：00nnns转差率是异步电机的一个基本参量，不同的数值范围反映不同的运行状态。.10,00snn电动机的运行状态.0,0snn发电机运行状态.0,0s＜n电磁制动状态三、三相异步电动机的分类三相异步电动机已广泛使用，种类繁多，一般按以下方式分类：(1)按转子结构分类：笼型和绕线转子型，其中笼型使用得较广泛。(2)按防护形式分类：开启式(1P11)、防护式(1P22、IP23)、封闭式(1P44)等。(3)按使用环境分类：船用、化工用、高原用、湿热带用等。(4)按电动机容量分类：大、中、小型和微型电动机，微型电动机也称为分马力电动机。8《电机与变压器》教案首页第次课授课时间：年月日教案完成时间：年月日课程名称《电机与变压器》年级专业、层次中职教员专业技术职务学时2授课题目§4-3三相异步电动机的结构基本教材或参考书《电机与变压器》中国劳动社会保障出版社、全国中等职业技术学校、电工类专业通用教材教学目的与要求通过教学使学生掌握三相异步电动机的结构教学重点与难点三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构技能及知识点三相异步电动机的结构教学方法讲授作业和课后记9教学附页教学环节教学过程及主要内容备注§4-3三相异步电动机的结构三相异步电机的结构，由定子和转子组成。一、定子定子铁芯：导磁和嵌放定子三相绕组；0.5mm硅钢片冲制涂漆叠压而成；内圆均匀开槽；槽形有半闭口；半开口和开口槽三种；适用于不同的电机定子绕组：电路；绝缘导线绕制线圈；由若干线圈按一定规律连接成三相对称绕组；交流电机的定子绕组称为电枢绕组机座：支撑和固定作用；铸铁或钢板焊接二、转子转子铁芯：导磁和嵌放转子绕组；0.5mm硅钢片；外圆开槽转子绕组：分为笼型和绕线型两种笼型绕组：电路；铸铝或铜条；优缺点绕线型绕组：对称三相绕组；星接；集电环；优缺点气隙：气隙大小的影响；中小型电机的气隙为0.2~2mm三、其他附件四、铭牌数据（额定数据）1.额定功率KWPn,。额定运行时输出的机械功率2.额定电压VUN,3.额定电流AIN,4.额定频率ZNHf,5.额定转速min,rnN铭牌上还应标示定子绕组接法、绝缘等级（允许温升）、绕线型异步电动机还应标示转子额定电动势及额定电流。10《电机与变压器》教案首页第次课授课时间：年月日教案完成时间：年月日课程名称《电机与变压器》年级专业、层次中职教员专业技术职务学时2授课题目§4--4三相异步电动机的转矩与电压、功率的关系基本教材或参考书《电机与变压器》中国劳动社会保障出版社、全国中等职业技术学校、电工类专业通用教材教学目的与要求通过教学使学生掌握三相异步电动机的转矩与电压、功率的关系教学重点与难点三相异步电动机的转矩与电压、功率的关系三相异步电动机的转矩与电压、功率的关系技能及知识点三相异步电动机的转矩与电压、功率的关系教学方法讲授作业和课后记11教学附页教学环节教学过程及主要内容备注§4--4三相异步电动机的转矩与电压、功率的关系三相异步电动机又称为感应电动机，其工作原理与变压器有相似之处，可以把电动机的定子当成变压器的一次侧，两者的一次侧电路各电量关系基本相同；转子当成变压器的二次侧，不过异步电动机的转子是转动的，相对来说，二次侧的电路分析和计算较为复杂。由于电动机三相对称，分析其中一相就可以知道整个电动机的电路关系。一、定子电路在电动机三相定子绕组通人三相交流电后，即产生旋转磁场，磁场转速为ns=60f1/p，而定子绕组固定不动，所以定子绕组本身会产生频率为弄的感应电动势，大小为：EwNkf44.4(4--4)式中E——定子绕组感应电动势有效值，V；K——定子绕组的绕组系数，X11，约为0．9；N——定子每相绕组的匝数；F1——定子绕组感应电动势频率，等于所加电源频率；Φ——每极旋转磁通最大值，Wb。式(4--4)与前面变压器中的感应电动势公式相比，多了一个绕组系数置1，这是因为三相异步电动机的定子绕组嵌放于定子铁心各槽内，是个分布绕组，各槽导体相位不一样，合成电动势要乘以绕组系数Xl。在图4--17中，定子绕组电阻rl和漏电抗Xsj上的电压比较小。二、转子电路1．转子绕组的感应电动势和频率旋转磁场转速n与转子旋转速度n之间的速度差决定了转子中感12教学环节教学过程及主要内容备注应电动势频率F22．转子绕组的阻抗3．转子电流和功率因数三、异步电动机的转矩与电压的关系四、异步电动机的转矩与功率1．转矩与功率的关系2．额定转矩五、异步电动机的效率(1)定子和转子绕组上的铜耗∆Po,，它与流过定、转子绕组电流的平方成Ⅱ比，因此与负载大小有关；(2)铁心中的磁滞、涡流损耗，统称为铁损耗∆Pfe，它与定子上所加电压的平方成面正比(3)电动机的机械摩擦、风阻力等，统称为机械损耗∆Pa，它与电动机转速的平方成正比。13《电机与变压器》教案首页第次课授课时间：年月日教案完成时间：年月日课程名称《电机与变压器》年级专业、层次中职教员专业技术职务学时2授课题目§4--5三相异步电动机的机械特性基本教材或参考书《电机与变压器》中国劳动社会保障出版社、全国中等职业技术学校、电工类专业通用教材教学目的与要求掌握三相异步电动机的机械特性教学重点与难点三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性技能及知识点三相异步电动机的机械特性教学方法讲授作业和课后记14教学附页教学环节教学过程及主要内容备注§4--5三相异步电动机的机械特性1．机械特性曲线上的特殊点2．稳定工作区与非稳定工作区通过上述对异步电动机机械特性的分析，可以得出以下结论：1)在稳定运行区内，负载变化时电动机转速变化很小，属于硬机械特性；2)异步电动机有较大过载能力；3)电源电压发生变化时，电动机转矩变化较大，转速略有变化，电压过低容易损坏电动机；4)除风机型负载外，一般负载不能在非稳定运行区工作。15《电机与变压器》教案首页第次课授课时间：年月日教案完成时间：年月日课程名称《电机与变压器》年级专业、层次中职教员专业技术职务学时2授课题目§4---6异步电动机的启动基本教材或参考书《电机与变压器》中国劳动社会保障出版社、全国中等职业技术学校、电工类专业通用教材教学目的与要求掌握异步电动机的启动教学重点与难点异步电动机的启动技能及知识点异步电动机的启动教学方法讲授作业和课后记16教学附页教学环节教学过程及主要内容备注§4---6异步电动机的启动电动机要经常启动与停机。因此，对启动提出下列要求：(1)电动机应有足够大的启动转矩，以使启动时间尽量短；(2)保证足够的启动转矩前提下,启动电流尽可能小；(3)转速尽可能平滑上升，减少对电动机及负载的冲击；(4)启动设备尽量简单、经济、可靠、维护方便。从§4--5分析知道，电动机启动时转子电流很大，反映到电动机的定子侧，使电动机的启动电流大大超过额定电流，一般为额定电流的4—7倍。如果是小型电动机，例如2．2kW电动机的额定工作电流为4．7A，启动电流以6倍计为28．2A，对电网的影响可承受。如果是大型电动机，例如75kW电动机的额定电流为140A，启动电流以6倍840A。大启动电流将引起两种情况，一是大启动电流在线路上产生很大的电压降，影响同一线路上其他负载的正常工作，严重时还可能使本电动机的启动转矩太小而不启动。二是经常需要启动的电动机，往往造成绕组发热，绝缘老化，从而缩短电动机的使用寿命。为了避免大启动电流对电机、电网的不良影响，要采取适当的启动方法来降低启动电流，满足上述条件。一、笼型异步电动机的直接启动电动机直接启动又称为全压启动，启动时加在电动机定子绕组上的电压为额定电压，一台电动机只需满足下述三个条件中的一个，即能直接启动：（1）容量在7．5kW以下的三相异步电动机。(2)电动机在启动瞬间造成电网电压波动小于10％的，对于不经常启动的电动机可放宽到15％；如有专用变压器，其容量S变压器≥5P电机，电动机允许直接频繁启动。(3)满足下列经验公式的：17教学环节教学过程及主要内容备注NSTII＜43+NTPS4试中ST——公用变压器容量，kVA；PN——电动机的额定功率，kWNSTII——电动机启动电流和额定电流之比二、笼型异步电动机的降压启动1．自耦变压器降压启动2．Y—∆降压启动3.延边三角形启动4.定子串电阻启动三、绕线转子电动机的启动1．转子串接电阻启动2．转子串接频敏变阻器启动18《电机与变压器》教案首页第次课授课时间：年月日教案完成时间：年月日课程名称《电机与变压器》年级专业、层次中职教员专业技术职务学时2授课题目§4--7异步电动机的调速基本教材或参考书《电机与变压器》中国劳动社会保障出版社、全国中等职业技术学校、电工类专业通用教材教学目的与要求掌握异步电动机的调速教学重点与难点异步电动机的调速技能及知识点异步电动机的调速教学方法讲授作业和课后记19教学附页教学环节教学过程及主要内容备注§4--7异步电动机的调速在实际应用中，