电工技术之电动机介绍概要

电动机1电动机电动机2电机是实现能量转换或信号转换的电磁装置。电能机械能种类：(1)动力电机：直流电机和交流电机他励电机并励电机串励电机复励电机1电机概述异步电机同步电机电动机3(2)控制电机伺服电动机：电压信号转化为角位移或角速度；测速发电机：将转速转化为电压信号；自整角机：实现角度的传输、变换和接受；步进电动机：电脉冲信号转化为转角或转速；旋转变压器：转角信号变换成电压信号；感应同步器：转角位移或直线位移转换成电压信号。电动机41.旋转磁场的产生一、旋转磁场U1U2V1V2W2W1U1U2通入iUV1V2通入iVW1W2通入iW2三相异步电动机的工作原理iUiViwtiO电动机5t=0°W2U1V2W1U2V1U1W2V1U2W1V2NSt=90°NSiUiViWtiO电动机6U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3每相绕组都用两个线圈串联组成：形成的磁场则是两对磁极，即p=2U1U2U3U4V1V2V3V4W1W2W3W4NSNSNSNSU1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3t=0°t=90°电动机72.旋转磁场的转速旋转磁场转速n0—同步转速电流变化一周→旋转磁场转一圈电流每秒钟变化50周→旋转磁场转50圈→旋转磁场转3000圈电流每分钟变化(50×60)周p=1时：电流变化一周→旋转磁场转半圈电流每秒钟变化50周→旋转磁场转25圈→旋转磁场转1500圈电流每分钟变化(25×60)周p=2时：电动机8p123456n0/(r/min)300015001000750600500f=50Hz时，不同极对数时的同步转速如下：60f1pn0=磁极对数为p时电动机93.旋转磁场的转向旋转磁场是沿着：U1V1W1与三相绕组中的三相电流的相序L1→L2→L3一致L1L2L3L1L2L3n0n0电动机10NS二、工作原理1.电磁转矩的产生用右手定则判断转子绕组中感应电流的方向。用左手定则判断转子绕组受到的电磁力的方向。电磁力F→电磁转矩T。T与n0同方向。n0Fn电动机11电动机转速和旋转磁场同步转速的关系：①n与n0方向一致。②nn0，转差率:起动(堵转)时:n=0，s=1理想空载时:n=n0，s=0正常工作时:0s1故称异步电动机或感应电动机n0－nn0s=f2=p(n1－n)60=sf1(转差频率)=pn160n1－nn1转子感应电动势和电流的频率f2电动机122.电磁转矩的方向转子旋转的方向与旋转磁场的转向相同。电磁转矩的方向与旋转磁场的转向一致。3.电磁转矩的大小T∝，I2cos2T=CTmI2cos2T=KTsR2U1f1[R2＋(sX2)2]22T∝U12转子轴上输出的转矩为:T2=T－T0≈T电动机13三、转矩平衡空载转矩：T0输出转矩：T2=T－T0T负载转矩：TL当T2=TL稳定运行当T2TL加速运行当T2TL减速运行电动机14四、功率传递输出的机械功率:P2=T2260=nT2功率损耗:P=PCu＋PFe＋PMe电动机的效率:P2P1=100%输入的有功功率:P2=P1－PP1=3U1LI1L=3U1PI1P电动机153三相异步电动机的基本结构三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。电动机的外形电动机16一、定子三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕组组成。基座铁心定子绕组端盖电动机17W2U2V2U1V1W1W2U2V2U1V1W1W2U2V2U1V1W1接线盒的联结星形联结三角形联结电动机18二、转子根据转子绕组结构的不同又分为笼型转子和绕线型转子。笼型转子绕线型转子转子铁心转轴电动机194三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机型号Y132S－6功率3kW频率50Hz电压380V电流7.2A联结Y转速960r/min功率因数0.76绝缘等级B1.型号Y132S－62p=6→n0=1000r/min2.额定功率PNPN=3kW→轴上输出机械功率的额定值3.额定电压UNUN=380V→定子三相绕组应施加的线电压电动机204.额定电流ININ=7.2A三相异步电动机型号Y132S－6功率3kW频率50Hz电压380V电流7.2A联结Y转速960r/min功率因数0.76绝缘等级B→定子三相绕组的额定线电流6.额定转速nN5.额定功率因数N=cosNP1N=3UNINcosNPN=NP1N=3UNINcosNN电动机21异步机的起动特性：起动电流大:IS=KIIN=(5～7)IN起动转矩小:TS=KSTN=(1.6～2.2)TN影响：频繁起动时造成热量积累,易使电动机过热。大电流使电网电压降低，影响其他负载工作。5三相异步电动机的起动良好的起动性能:起动电流小起动转矩大电动机22一、笼式异步电动机的起动1.直接起动(全压起动)(a)小容量的电动机；(b)电源容量足够大时。一般规定：7.5kW以下直接起动7.5kW以上，且电源容量能满足起动电动机23(1)星形－三角形减压起动适用于：正常运行为△联结的电动机。2.减压起动起动时运行时UVWUNI1LYUVWUNI1L△电动机24定子线电压比定子相电压比起动电流比起动转矩比电源电流比Y起动与△起动时起动电流和起动转矩比较定子相电流比==1UNUNU1LYU1LΔ==U1PYU1PΔU1PΔU1PY/313==I1PYI1PΔU1PΔU1PY13==ISYISΔI1PΔI1PY133==IYIΔISΔISY13=()=U1PYU1PΔTSYTSΔ213电动机25(2)自耦变压器减压起动降压比KA=UUN定子线电压比定子相电压比M3~UUN定子相电流比起动电流比电源电流比起动转矩比==KAUUNU1LaU1Lb==KAU1LaU1LbU1PaU1Pb==KAU1PaU1PbI1PaI1Pb==KAI1PaI1PbISaISb==KAKAISaISbIaIb2=()=KAU1PaU1PbTSaTSb22电动机26(1)改变同步转速n0改变频率f1和极对数p(2)改变转差率s调速方法：6三相异步电动机的调速n=(1－s)n0=(1－s)p60f1调速：在一定的负载下，根据生产的需要人为地改变电动机的转速。一、变频调速3~变频器M3~电动机27一、脉振磁场7单相异步电动机FmRmmFmRm－mRmFmtOt1t2t3t4t5t6t7t8电动机281.两相起动原理：两相电流→旋转磁场→起动转矩三、起动方法转子CW1S1iwisW2S22.罩极起动～n转子励磁绕组短路环电动机298三相同步电动机U1U2V1V2W1W2NSIf特点：通过改变转子If，可以调节电动机的。原理图机械特性nTn0O电动机309直流电动机一、工作原理在两电刷之间加入直流电压，则在绕组中产生电流，通电导体又受到力的作用，产生电磁力矩。由于换向器的作用，在N(S)极下受力方向不变，使电枢旋转起来。FSNiaeFe电动机311.电磁转矩T=CTIa式中：——每极磁通；Ia——电枢电流；CT——电机结构决定的常数。2.电动势E=CEnE与Ia反向E为反电动势，直流电动机分类：他励、并励、串励、复励电动机。电动机32二、他励电动机IaIfM+Ua－+Uf－+E－励磁电流电枢电流电动机转速转速与转矩的关系Ia=Ua－ERaUfRfIf=ECEn==Ua－RaIaCEUaCEn=－TRaCECT2电动机33三、并励和串励电动机U=Ua=UfI=Ia＋IfU=Ua＋UfI=Ia=IfM+U－IIaIfIM+U－+E－串励电动机起动转矩大,调速性能好.电动机34四、复励电动机复励电动机既可以具有串励电动机的某些优点，适用于负载转矩变化较大，需要机械特性比较软的设备中，又可以像并励电动机那样在空载和轻载下运行。M+U－I电动机3510电动机保护过电流保护(热保护):电机实际工作电流超过额定工作电流.电机缺相,短路,过载,欠载,堵转等都会使电机工作电流急剧升高.过电流的危害：电动机长期在高于额定工作电流下运行,影响生产效率,缩短电机使用寿命。电机被烧毁的事故中，60%--70%是由缺相运行造成的，所以过电流保护是一种很重要的保护。电动机36电动机3710电动机的选择1.种类的选择优先选用三相笼型异步电动机。2.功率的选择3.电压的选择4.转速的选择5.外形结构的选择防护型、封闭式、密封式、防爆式。6.安装型式的选择7.型号的选择电工技术结束