电动机原理2概要

电动机§5三相异步电动机的使用§2三相异步电动机的结构与工作原理§3三相异步电动机的电路分析§4三相异步电动机的机械特性§1概述§1概述电动机分类。1．按工作电源分类根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机2.按结构及工作原理分类电动机按结构及工作原理可分为异步电动机和同步电动机。3.按用途分类电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等4、按转子的结构分类电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。5.按运转速度分类电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。交流电动机电动机直流电动机鼠笼式绕线式异步机同步机他励、异励、串励、复励鼠笼式异步交流电动机授课内容：基本结构、工作原理、机械特性电动机的分类YBZXAC转子定子定子绕组（三相）机座鼠笼转子气隙定子§7.2三相异步电动机的结构与工作原理一、三相异步机的结构鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：鼠笼式：结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。绕线式：结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。n0neiNSf磁铁闭合线圈e方向用右手定则确定f方向用左手定则确定磁场旋转二、三相异步电动机的工作原理磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势vlBe导线长磁感应强度切割速度（右手定则）闭合导线产生电流i（左手定则）通电导线在磁场中受力ilBfn0neiNSf1.线圈跟着磁铁转→两者转动方向一致结论：2.线圈比磁场转得慢0nn异步n0neiNSf异步电机的工作原理定子绕组通入三相交流电流旋转磁场切割转子绕组转子绕组产生感应电势转子中产生感应电流转子电流与磁场作用产生电磁转矩运转问题:旋转磁场又是如何产生的呢?1、旋转磁场的产生AYCBZAiBiCimIt0n(•)电流出()电流入X240sin120sinsintIitIitIimCmBmA0tAiBiCimItBiAXBYCZAiCi合成磁场方向：向下AXYCBZNS180tXBZ0nAYC60tAXYCBZSN0n60A120tXYCBZ0nAiBiCitmI异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极三相电流合成磁场的分布2、旋转方向：取决于三相电流的相序。0n0n改变电机的旋转方向：换接其中两相。AiBiCimIt3、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°电流频率为f，则磁场1/f秒旋转1圈，每秒旋转f圈。每分钟旋转：同步转速分转/3000,500nHzf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。'X'AAXBY'B'YCZ'C'Z极对数2pA'XX'ANSSNZC'Z'CBY'B'YC'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AiCiBiAiBiCimIt0tX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旋转磁场转速n0与极对数p的关系)/(6010分转pfn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)f(Hz5013p120分）转/(00014p分）转/(75090旋转磁场转速n0与频率f1和极对数p有关。可见:电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速（额定转速）:n电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但异步电动机0nn无转距转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流提示：如果0nn转差率的概念：()s%10000nnns异步电机运行中:%9~1s转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。电动机起动瞬间:1,0sn（转差率最大）01ss范围：转差率最小），转子最大转速(00snn分）转/(6010pfn%10000nnns转子感生电流的频率：pnnf6002100060sfpnnnnpnf6001例：三相异步电动机p=3，电源f1=50Hz，电机额定转速n=960r/min。求：转差率s，转子电动势的频率f2min/1000350606010rpfn同步转速：04.01000960100000nnns转差率：Hzsff25004.01200nnns一、三相异步电动机的“电－磁”关系§7.3三相异步电动机的电路分析i2R1R2i1u1e1e1e2e2：漏磁通产生的感应电动势。：主磁通产生的感应电动势。e1e2、e1e2、定子电路转子电路11111111124.442mmmmUNΦNΦfUEUfNΦR1R2i1u1e1e1e2e21111111uiReedeNdt设：tsin1mΦ则：tΦNum1111cos定子边：反电动势R1R2i1u1e1e1e2e2转子边：22222222eiRediiRLdt22222ERIjXIR2:转子绕组电阻X2：转子绕组电抗mΦNfE22244.4f2：转子感应电动势的频率N2：转子线圈匝数2f取决于转子和旋转磁场的相对速度12sff1114.44mEfNΦ因为：R1R2i1u1e1e1e2e2202122222sXLsfLfX22212204.444.44mmEfNΦsfNΦsE当n=0，s=1时：由于f1=f2，E2最大。20124.44,mEfNΦ电动机起动时22022202)(sXRsEI222222XREI转子电流22222ERIjXI220XsX220EsE220222222222)(cossXRRXRR转子功率因数202SXRs很小时1cos2s1cos2202XRss较大时0S=1I22cosS)(0002nnIs2202220max21XREIs)(2Isn)cos(2sn结论：转子转动时，转子电路中的各量均与转差率s有关，即与转速n有关。例：三相异步电动机，p=2，n=1440r/min，转子R2=0.02，X20=0.08，E20=20V，f1=50Hz。启动时I2（st）额定转速下的I2（N）22022202)(sXRsEIs=1A242)08.0()02.0(20)(222202220XRE04.0150014401500sA40)08.004.0()02.0(2004.0)(222202220sXRsE电磁转矩T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力所形成的转距之总和。22cosIΦKTmT常数每极磁通转子电流转子电路的2cos一、转矩公式（牛顿米）§7.4三相异步电动机的机械特性22cos,,IΦT22cosIKTmT21220222)(UsXRsRKT得到转矩公式22022202)(sXRsEI2202222)(cossXRR将其中参数代入：11144.4NfUΦm由公式可知21220222)(UsXRsRKT1.T与定子每相绕组电压成正比。U1T21U2.当电源电压U1一定时，T是s的函数。3.R2的大小对T有影响。绕线式异步电动机可外接电阻来改变转子电阻R2，从而改变转距。maxTmSNSOTS曲线)(sfT曲线)(Tfn22022212)(sXRUsRKTNnmaxTstTOnTNT0nstT1NT二、机械特性曲线1.起动点A:01emstn,s,TT2.最大转矩点B:mmemmnn,ss,TT3.额定运行点CNmemNnn,ss,TT4.同步运行点D100emnn,s,Tsn0nNsNnmsm10TNTstTmTemBCDAn1TnTmTst)(Tfn机械特性曲线TL启动：TstTL(负载转矩)，电机启动转速n，转矩Tcc点：转矩达最大Tm，转速n继续，T，沿cb走bb点：T=TL，转速n不再上升，稳定运行若TL，暂时TTL,nsI2Tn电动机的自适应负载能力常用特性段s=0s=11U21220222)(UsXRsRKT机械特性和电路参数的关系21~UT0Tn0)0(nnsSTTTUmax1结论：和电压的关系和转子电阻的关系22'RR2'RR2的改变：鼠笼式电机转子导条的金属材料不同，线绕式电机外接电阻不同。2Rmsms'0TnstTstTmmss'ststTT结论：21220222)(UsXRsRKT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不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电机。1、三个重要转矩n1TnNT额定转矩：电机在额定电压下，以额定转速运行，输出额定功率时，电机转轴上输出的转矩。NPNn(1)NTnN202CTTTTT222260nPTT9550260NNNNNPPTnn（牛顿•米）千瓦转/分nPnPT229550602如果电机将会因带不动负载而停转。maxTTL最大转矩：(2)maxT电机带动最大负载的能力。求解0TS21220222)(UsXRsRKTTs10smTm202XRsm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。n1TnstT21220222)(UsXRsRKT0n1)(s其中则21220222)(UXRRKTstLstTTstT体现了电动机带载起动的能力。若电机能起动，否则将起动不了。1.02.2stNTT~例：三相异步电动机，额定功率PN=10kW，额定转速nN=1450r/min，启动能力Tst/TN=1.2，过载系数=1.8。)/()(9550分转千瓦NNNnPT（1）额定转矩TN米牛顿9.651450109550（2）启动转矩Tst792.1NstTT（3）最大转矩Tm6.1189.658.1NmTT§7.5三相异步电动机的使用一、三相异步机铭牌与技术数据1.型号Y132M－4磁极数(极对数p=2)同步转速1500转/分异步电动机产品名称代号产品名称异步电动机绕线式异步电动机防爆型异步电动机高起动转矩异步电动机新代号汉字意义老代号Y异异绕异爆异起YRYBYQJ、JOJR、JROJB、JBOJQ、JQO060(/fnp转分）转差率0.04150014401500s2.转速:电机轴上的转速（n)。如：n=1440转/分3.联接方式：Y/接法ABCXYZ接线盒：ABCZXYABCZXYABCXYZAZBYXC4.额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压.说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的5％。线电压AZBYXC线电