第4章汽车电工与电子技术基础

三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机汽车电工与电子技术基础主讲：伍时和三亚学院理工学院第四章电动机与发电机第四章电动机与发电机三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机第四章电动机与发电机要点：1、三相异步电动机的基本结构、工作原理。2、三相异步电动机的机械特性、以及起动、调速、反转和制动。3、汽车交流发电机的结构和工作原理。4、直流电动机的基本结构、工作原理和电力拖动。5、直流电动机在汽车中的应用。第四章三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机第四章电动机与发电机第一节三相异步电动机概述第二节三相异步电动机的电磁转矩和机械特性第三节三相异步电动机的运行第四节汽车交流发电机第五节直流电动机第六节汽车用直流电动机第四章三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机1.了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理。本节要求：2.理解三相交流异步电动机的机械特性，掌握起动和反转的基本方法及调速和制动的方法。3.理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。第一节三相异步电动机概述三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机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、控制方法电动机交流电动机直流电动机三相电动机单相电动机同步电动机异步电动机他励、并励电动机串励、复励电动机第一节三相异步电动机概述电动机的分类：三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机一、三相异步电动机的构造第一节三相异步电动机概述三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机第一节三相异步电动机概述三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机1.定子铁心：由内周有槽的硅钢片叠成。A----XB----YC----Z三相绕组机座：铸钢或铸铁一、三相异步电动机的构造第一节三相异步电动机概述三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机2.转子鼠笼转子铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。(1)鼠笼式转子铁芯槽内放铜条，端部用短路环形成一体。或铸铝形成转子绕组。同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。鼠笼式绕线式(2)绕线式转子转子:在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。第一节三相异步电动机概述三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机第一节三相异步电动机概述三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机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。第一节三相异步电动机概述三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机1.型号磁极数(极对数p=2)例如：Y132M－4用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。机座长度代号机座中心高（mm）三相异步电动机教材表8.8.1中列出了各种电动机的系列代号。二、三相异步电动机铭牌数据第一节三相异步电动机概述三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机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、JQO三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机2.接法接线盒定子三相绕组的联接方法。通常联结电机容量Y3kW联结电机容量kW4V1W2U1W1U2V2U2U1W2V1V2W1U1V1W1W2U2V2W2U2V2V1W1U1Y联结W1U1V1W2U2V2联结三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机3.电压例如：380/220V、Y/是指线电压为380V时采用Y联结；线电压为220V时采用联结。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%。因为在电动机满载或接近满载情况下运行时，电压过高或过低都会使电动机的电流大于额定值,从而使电动机过热。电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压值。三相异步电动机的额定电压有380V，3000V,及6000V等多种。三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机4.电流例如：Y/6.73/11.64A表示星形联结下电机的线电流为6.73A；三角形联结下线电流为11.64A。两种接法下相电流均为6.73A。5.功率与效率12PPcos3NN1IUP鼠笼电机=72~93％电动机在额定运行时定子绕组的线电流值。额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机械功率P2，它不等于从电源吸取的电功率P1。三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机注意：实用中应选择容量合适的电机，防止出现“大马拉小车”的现象。6.功率因数PN三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载时约为0.7~0.9。空载时功率因数很低，只有0.2~0.3。额定负载时，功率因数最高。7.额定转速电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。P2cosO三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机0N0Nnnns额定转差率如：nN=1440转/分sN=0.048.绝缘等级指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为A、E、B、F、H五级，A级最低(105ºC)，H级最高(180ºC)。三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机三、三相异步电动机的转动原理三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机CiAiBiitmIo1、旋转磁场120sin120sinsinmCmBmAtIitIitIi定子三相绕组通入三相交流电(星形联接)BiAXBYCZAiCi1.旋转磁场的产生三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机iCiAiBitmIo0n规定i:“+”首端流入，尾端流出。i:“–”尾端流入，首端流出。AYCBZX(•)电流出()电流入三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机CiBiAiitAXYCBZAXYCBZAXYCBZNS三相电流合成磁场的分布情况0t60t合成磁场方向向下合成磁场旋转60°0n6090t合成磁场旋转90°600动画mIoSNSN三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机AAXZBCYAAXZBCY分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°取决于三相电流的相序2.旋转磁场的旋转方向结论：任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转。动画0t60t任意调换两根电源进线(电路如图)CiAXCZBYAiBi0mICiBiAitiomINSNS三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机0t3.旋转磁场的极对数P当三相定子绕组按图示排列时，产生一对磁极的旋转磁场，即：1pCiBiAioimItBiAXBYCZAiCiAXYCBZNS三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机若定子每相绕组由两个线圈串联，绕组的始端之间互差60°，将形成两对磁极的旋转磁场。C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AiBiCiXAAXBYBYCCZZ三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机极对数2p动画旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AiBiCiAXXNSZCZBYBYACSNBiCiAiimIt0三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机4.旋转磁场的转速分）转/(6010fn工频：Hz501f分）转/(30000n旋转磁场的转速取决于磁场的极对数p=1时0mICiBiAitiomIAXYCBZNSAXYCBZNSAXYCBZNS三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机XNSAXABZCYZCYBSN0t60tp=2时BiCiAiitmI0分）转/(150026010fn0n30AXXZCZBYBYACNSNS三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机旋转磁场转速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:三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机2、电动机的转动原理1）.转动原理AXYCBZ定子三相绕组通入三相交流电分）转/(6010pfn方向:顺时针切割转子导体Blv右手定则感应电动势E20旋转磁场感应电流I2旋转磁场Bli左手定则电磁力FF电磁转矩TnvF0nNS三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机四、转差率旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速之比称为转差率。由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但转子转速n不可能达到与旋转磁场的转速相等，即0nn异步电动机如果:0nn无转子电动势和转子电流转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切割转子导条无转矩因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机异步电动机运行中:%~s)91(转子转速亦可由转差率求得0)(1nns%10000nnns转差率s例1：一台三相异步电动机，其额定转速n=975r/min，电源频率f1=50Hz。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知：n0=1000r/min,即p=3额定转差率为2.5%100%10009751000%10000nnns三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机二、机械特性曲线maxTmSNSOTS曲线)(sfT曲线)(Tfn根据转矩公式22022212)(sXRUsRKT得特性曲线：NnmaxTstTOnTNT0n动画stT1NT动画三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机NnNT电动机在额定负载时的转矩。1.额定转矩TN)/(n)(P9550TNNN分转千瓦三个重要转矩OnT0n额定转矩(N•m)如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型)的额定功率为7.5kw,额定转速为1440r/min,则额定转矩为nPnPT955060π2m.N7.4914405.795509550NNNnPT三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机2.最大转矩Tmax转子轴上机械负载转矩T2不能大于Tmax，否则将造成堵转(停车)。电机带动最大负载的能力。21220222UsXRsRKT)(2021max2XUKT0ddST令：求得202mXRss临界转差率OnT0nTmax将sm代入转矩公式，可得三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机max121max,)1(TUUT当U1一定时，Tmax为定值2021max2XUKT过载系数(能力)NmaxTT一般三相异步电动机的过载系数为2.2~8.1工作时必须使T2Tmax，否则电机将停转。电机严重过热而烧坏。12II(2)sm与R2有关，R2smn。绕线式电机改变转子附加电阻R´2可实现调速。三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机3.起动转矩Tst22022212)(sXRUsRKT22022212stXRURKT电动机起动时的转矩。起动时n=0时，s=1st121st,)1(TUUT(2)Tst与R2有关，适当使R2Tst。对绕线式电机改变转子附加电阻R´2,可使Tst=Tmax。Tst体现了电动机带载起动的能力。若TstT2电机能起动，否则不能起动。0nOnTTstNststTTK起动能力三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机4.U1和R2变化对机械特性的影响(1)U1变化对机械特性的影响UTmUUTst22022212stXRURKT2021m2XUKT202mXRs0nNUT2nTO三亚学院理工职业学院第四章电动机与发电机(2)R2变化对机械特性的影响stTTOn0nR2Tstn硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。maxT2T22022212stX