电机基础知识课件.ppt

1、电动机的基础知识 课题一电动机的种类和用途课题二异步电动机的结构课题三异步电动机的工作原理课题四电动机的铭牌和型号 第一节第一节 电动机的种类和用途 选择电动机种类应在满足生产机械对拖动性能的要求下，优先选用结构简单、运行可靠、维护方便、价格便宜的电动机。电动机种类选择时应考虑的主要内容有： （1）电动机的机械特性应与所拖动生产机械的机械特性相匹配； （2）电动机的调速性能（调速范围、调速的平滑性、经济性）应该满足生产机械的要求。对调速性能的要求在很大程度上决定了电动机的种类、调速方法以及相应的控制方法； （3）电动机的启动性能应满足生产机械对电动机启动性能的要求，电动机的启动性能主要是启动转

2、矩的大小，同时还应注意电网容量对电动机启动电流的限制； （4）电源种类 在满足性能的前提下应优先采用交流电动机； （5）经济性 一是电动机及其相关设备（如：启动设备、调速设备等）的经济性；二是电动机拖动系统运行的经济性，主要是要效率高，节省电能。 目前应优先选用YE3和YX3系列的电机。交流电动机交流电动机电动机电动机直流电动机直流电动机鼠笼式鼠笼式绕线式绕线式异步机异步机同步机同步机他励、异励、串励、复励他励、异励、串励、复励鼠笼式异步交流电动机授课内容：鼠笼式异步交流电动机授课内容： 基本结构、工作原理、基本结构、工作原理、 机械特性、控制方法机械特性、控制方法 电动机的分类电动机的分类n

3、0nei第二节第二节 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构NSf磁铁磁铁闭合闭合线圈线圈磁极旋转磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势导线切割磁力线产生感应电动势vlBe导线长导线长磁感应强度磁感应强度切割速度切割速度（右手定则）（右手定则）闭合导线产生电流闭合导线产生电流 i（左手定则）（左手定则）通电导线在磁场中受力通电导线在磁场中受力ilBfn0neiNSf1. 线圈跟着磁铁转线圈跟着磁铁转两者转动方向一致两者转动方向一致 结论：结论：异步异步2. 线圈比磁场转得慢线圈比磁场转得慢0nnn0neiNSf三相异步机的结构三相异步机的结构YBZXAC转子转子定子定子定子绕组定子绕组（三相）

4、（三相）机机 座座转子：在旋转磁场作用下，转子：在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或产生感应电动势或 电流。电流。三相定子绕组：产生旋转三相定子绕组：产生旋转 磁场。磁场。线绕式线绕式鼠笼式鼠笼式鼠笼转子鼠笼转子 旋转磁场的产生旋转磁场的产生AYCBZ异步机中异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极旋转磁场代替了旋转磁极AiBiCimIt0n()电流出电流出( )电流入电流入X240sin120sinsintIitIitIimCmBmA第三节 异步电机的工作原理0tAXYCBZNSAiBiCimItBiAXBYCZAiCi合成磁场方向：合成磁场方向：向下向下180tXBZ0nAYC 60tAXYCBZ

5、SN0n60A120tXYCBZ0n同理分析，可得同理分析，可得其它电流角度下其它电流角度下的磁场方向：的磁场方向：AiBiCitmI旋转方向旋转方向：取决于三相电流的相序。：取决于三相电流的相序。0n0n改变电机的旋转方向：换接其中两相改变电机的旋转方向：换接其中两相AiBiCimItAiCiBimIt旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转磁场的转速大小转速大小分）转 /( 600fn 一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过360。则。则 同步转速（旋转磁场的速度）为：同步转速（旋转磁场的速度）为：AXYCBZNSAXYCBZSN0n60AXYCBZNS

6、AiBiCimIt极对数（极对数（P）的概念）的概念BiAXBYCZAiCi1p此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：即：AXYCBZNS极对数（极对数（P）的改变）的改变CYABCXYZAXBZAiBiCi 将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形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。成的磁场则是两对磁极。X AAXBYBYCZCZ极对数极对数2pAXX ANSSNZCZCBYBYCYABCXYZAXBZAiCiBiAiBiCimItXNSASNZBX AYCZBCY0t分）转/( 600pfn 60t

7、 A0nAZXXCZCSNSN30极对数和转速的关系极对数和转速的关系AiBiCimIt三相异步电动机的同步转速三相异步电动机的同步转速分）转/( 600pfn 2p180分）转/( 50011p360分）转/( 0003极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速)50(Hzf 0n3p120分）转/( 0001电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速电动机转速:n电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但但 异步异步电动机电动机0nn无转距无转距转子与旋转磁场间没有相对运

8、动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）无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流无转子电流提示提示：如果如果0nn 转差率转差率 的概念：的概念：)(s%10000nnns异步电机运行中异步电机运行中:%91s转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：电动机起动瞬间电动机起动瞬间:1 , 0sn（转差率最大）（转差率最大）第四节第四节 三相异步机铭牌与技术数据三相异步机铭牌与技术数据1. 型号型号 Y 132M4 磁极数磁极数(极对数极对数 p=2)同步转速同步转速1500转转/分分分）转/( 600pfn

9、转差率转差率0.04 150014401500s2. 转速转速: 电机轴上的转速（电机轴上的转速（n)。 如：如： n =1440 转转/分分3. 联接方式：联接方式：Y/ 接法：接法： Y 接法：接法： 接法：接法：AB CZX YA B CZX YABCXYZAZBYXCABCXYZ接线盒：接线盒：4. 额定电压：定子绕组在额定电压：定子绕组在指定接法指定接法下应加的下应加的线电压线电压. 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定值的 5 。线线电电压压AZBYXC线线电电压压ABCXYZ例：例：380/220 Y/ 是指：线电压

10、为是指：线电压为380V时采用时采用Y接法；接法； 当线电压为当线电压为220V时采用时采用 接法。接法。5. 额定电流：额定电流：定子绕组在定子绕组在指定接法指定接法下的下的线电流。线电流。如：如：A48. 6/A2 .11/ 表示三角接法下，电机的线电流为表示三角接法下，电机的线电流为11.2A，相电，相电流为流为6.48A；星形接法时线、相电流均为；星形接法时线、相电流均为6.48A。6. 额定功率：额定功率： 额定功率指电机在额定运行时轴上输出的额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率功率（ ），不等于从电源吸收的功率（），不等于从电源吸收的功率（ ）。两者的）。两者的 关系为：关系为

11、： 2P1P12PPCOSIUPNN31其中其中鼠笼电机鼠笼电机 =7293 额定负载时一般为额定负载时一般为0.7 0.9 ， 空载时功率因数很空载时功率因数很低约为低约为0.2 0.3。额定负载时，功率因数最大。额定负载时，功率因数最大。注意：实用中应选择合适容量的电机，注意：实用中应选择合适容量的电机，防止防止“大马大马” 拉拉“小车小车”的现象。的现象。7. 功率因数功率因数(cos 1)：P2PNcos 1电机的绝缘等级根据绕组所用的绝缘材料，按照它的允许耐热程度规定的等级。中小型异步电动机的绝缘等级有A、E、B、F和H级。电动机的工作温度主要受绝缘材料的限制。若工作温度超出绝缘材料

12、所允许的温度，绝缘材料就会迅速老化，其使用寿命将大大缩短。修理电动机时，所选用的绝缘材料应符合铭牌规定的绝缘等级。电机绝缘等级绝缘的温度等级AEBFH最高允许温度105120130155180绕组温升限值607580100125性能参考温度8095100120145三相异步电动机的运行 课题一 三相异步电动机的启动课题二 三相异步电动机的调速一、起动性能v电动机的起动就是将它开动起来。在起动瞬间，n=0,s=1。我们没从起动时的电流和转矩来分析电动机的期待性能。1、起动电流、起动电流Ist 在刚起动时，由于旋转磁场对静止的转子有在刚起动时，由于旋转磁场对静止的转子有着很大的相对转速，磁力线切割

13、转子导体的着很大的相对转速，磁力线切割转子导体的速度很快，这时转子绕组中感应出的电动势速度很快，这时转子绕组中感应出的电动势和产生的转子电流都很大。一般中小型电动和产生的转子电流都很大。一般中小型电动机的起动电流约为额定值的机的起动电流约为额定值的5-7倍。倍。即：即：75I /INst当电动机不是频繁启动时，起动电流对电机本身当电动机不是频繁启动时，起动电流对电机本身影响不大。因为电机的启动时间很短。但当启动影响不大。因为电机的启动时间很短。但当启动频繁时，由于热量的积累，可以使电机过热。规频繁时，由于热量的积累，可以使电机过热。规程规定，电机在热状态时允许启动程规定，电机在热状态时允许启动

14、1次，在冷状态次，在冷状态时允许启动时允许启动2次，不能超过启动次数，否则可能造次，不能超过启动次数，否则可能造成电机绕组损坏。成电机绕组损坏。电动机的启动电流对线路是有影响的。如果线路电动机的启动电流对线路是有影响的。如果线路容量设计过小，可能造成电机启动困难，照明灯容量设计过小，可能造成电机启动困难，照明灯灭，严重的会造成整个线路的设备停运。灭，严重的会造成整个线路的设备停运。2、起动转矩Tst在刚起动时，虽然转子电流较大，但由于转子的功率因数是很低的。因此起动转矩是不大的，它与额定转矩之比值约为1.02.2。如果起动转矩过小，就不能在满载下起动，应如果起动转矩过小，就不能在满载下起动，应

15、设法提高。但起动转矩也不能过大，否则，会设法提高。但起动转矩也不能过大，否则，会使传动机构收到冲击而损坏。使传动机构收到冲击而损坏。由上述可知，异步电动机起动时的主要缺点是由上述可知，异步电动机起动时的主要缺点是起动电流较大。为了减小起动电流，必须采用起动电流较大。为了减小起动电流，必须采用适当的起动方法。适当的起动方法。二、起动方法二、起动方法鼠笼式电动机的起动方法有两种1、直接起动、直接起动2、降压起动、降压起动1、直接起动、直接起动 直接起动就是利用闸刀开关或接触器将电动机直接起动就是利用闸刀开关或接触器将电动机直接接到额定电源上。这种起动方法虽然简单，但直接接到额定电源上。这种起动方法

16、虽然简单，但如上所述，由于起动电流较大，将使线路电压下降，如上所述，由于起动电流较大，将使线路电压下降，影响负载的正常工作。一般只有功率在二三十千瓦影响负载的正常工作。一般只有功率在二三十千瓦以下的异步电动机才能采用直接起动的方法来起动。以下的异步电动机才能采用直接起动的方法来起动。而对于功率较大的异步电动机通常都采用降压起动。而对于功率较大的异步电动机通常都采用降压起动。2、降压起动所谓降压起动就是在电动机起动时，降低其所加的电压。其目的就是要减小起动电流。降压起动通常采用下面的几种方法。（1）星形）星形三角形（三角形（Y-）换接起动）换接起动该方法只适该方法只适合于电动合于电动机在工作时，

17、其定子绕组接成三机在工作时，其定子绕组接成三角形时的情况。角形时的情况。 如有一台如有一台三角形联接三角形联接的电动机，接在电压为的电动机，接在电压为380V的电源上，其的电源上，其每相定子每相定子绕组上的电压就是绕组上的电压就是380V；当；当采用星形联接采用星形联接并接在相同电源上，此时并接在相同电源上，此时每相定子绕组上的电压是每相定子绕组上的电压是220V。电流关系|Z|ULIly=IpyIlIpUL当电动机正常工作时，当电动机正常工作时，ZU3I3ILPL 当电动机星形起动时，当电动机星形起动时，Z3/UIILPYLY31LLYII通过计算可以看出，电压下降了通过计算可以看出，电压下

18、降了1/3倍，电倍，电流下降了流下降了1/3。 由于转矩与电压的平方成正比，所以起动由于转矩与电压的平方成正比，所以起动转矩也减小到直接起动时的转矩也减小到直接起动时的1/3。因此，这种。因此，这种方法只适合于空载或轻栽时起动。方法只适合于空载或轻栽时起动。该种起动一般采用星三角起动器来实现，电该种起动一般采用星三角起动器来实现，电路如图所示。路如图所示。动动触触点点Y动动触触点点Y起动状态起动状态动动触触点点Y动动触触点点待起动状态待起动状态动动触触点点Y动动触触点点切换状态切换状态动动触触点点Y动动触触点点工作状态工作状态动动触触点点Y动动触触点点返回正常状态返回正常状态（2）自耦降压起动

19、）自耦降压起动自耦降压起动是利用三相自耦变压器将电动机在起自耦降压起动是利用三相自耦变压器将电动机在起动过程中的端电压降低，其接线如图所示。动过程中的端电压降低，其接线如图所示。自耦变压器备有抽头，以便得到不自耦变压器备有抽头，以便得到不同的电压（例如为电源电压的同的电压（例如为电源电压的73%、64%、55%），根据对起动转矩的），根据对起动转矩的要求而选用。要求而选用。自耦降压起动适用于自耦降压起动适用于容量较大的或正常运容量较大的或正常运行时联成星形不能采行时联成星形不能采用三角起动器的鼠笼用三角起动器的鼠笼式异步电动机。式异步电动机。自耦降压起动接线图自耦降压起动接线图工工作作起起动动

20、（3）、接起动电阻起动）、接起动电阻起动对于绕线式电动机的起动，只要在转子电路中接入大小适当的起动电阻，就可达到减小起动电流的目的；同时起动转矩也提高了。例例有一有一Y225M-4型三相异步电动机，其额定数据如型三相异步电动机，其额定数据如下：试求：（下：试求：（1）额定电流；（）额定电流；（2）额定转差率）额定转差率SN；（3）额定转矩）额定转矩TN；最大转矩；最大转矩Tmax;起动转矩起动转矩Tst1480r/min功率功率45KW转速转速电压电压效率效率 功率因数功率因数NstII /NstII /NstII /380V92.3%0.887.01.92.2（2）013. 01500148

21、0150000nnnSN（3）mNnPTN.4 .290148045955095502mNTTN.9 .6384 .2902 . 22 . 2maxm.N8 .5514 .2909 . 1T9 . 1TNst解：解：（1）4100KW的电动机通常都是的电动机通常都是380V、联接。、联接。AUPIN2 .84923. 088. 038031045cos310332)cosUI3P( 例例在上题中：（1）若负载转矩为510.2N.m，试问在U=UN和U/=0.9 UN两种情况下，能否起动？（2）采用Y-换接起动时，求起动电流和起动转矩。又当负载转矩为额定转矩TN的80%和50%时，电动机能否起动

22、？A4 .5892 .847I7INst A5 .1964 .58931I31IststY m.N9 .1838 .55131T31TststY U/=0.9 UN时， 在80%额定负载时不能起动。, 13 .2329 .1838 . 04 .2909 .183%80TTNstyv在50%额定负载时能起动。, 12 .1459 .1835 . 04 .2909 .183%50TTNsty例例对上题如采用自耦降压起动，设起动时电动机的端电压降到电源电压的64%，求线路起动电流和电动机的起动转矩。A4 .5892 .847I7INstA2 .3774 .58964. 0I64. 0Ist/stA4

23、 .2414 .58964. 0I64. 0I64. 0I2st2/st/stm.N2268 .55164. 0T64. 0TT2/st2st/st第二节第二节 三相电动机的调速三相电动机的调速调速就是在同一负载下能得到不同的转速，以满足生产过程的要求。pf60) s1 (n) s1 (n10一、变极调速一、变极调速由式pf60n10二、变频调速二、变频调速变频调速就是改变电源电压的频率，从而改变电动机的转速。目前主要采用下图所示的变频装置三、变转差率调速三、变转差率调速只要在绕线式电动机的转子电路中接入一个调速电阻，改变电阻的大小，就可以得到平滑调速。如增大调速电阻时，转差率上升，而转速下降

24、。这种调速方法的优点是设备简单、投资少；但能量损耗较大。单相异步电动机 课题一 单相异步电动机的原理、结构及分类课题二 单相异步电动机的运行课题三 单相异步电动机的常见故障及处理一、电动机的分类一、电动机的分类电动机电动机 直流电动机直流电动机 交流电动机交流电动机 异步电动机异步电动机 同步电动机同步电动机 三相异步电动机三相异步电动机 单相异步电动机单相异步电动机单相异步电动机：由单相异步电动机：由单相电源供电单相电源供电的的小功率小功率异步电动机。应用广异步电动机。应用广泛，如日常生活中的电风扇、电冰箱、洗衣机、抽排油烟机、手泛，如日常生活中的电风扇、电冰箱、洗衣机、抽排油烟机、手电钻、

25、医用器械、自动化仪表。电钻、医用器械、自动化仪表。第一节 单相异步电动机的原理、结构及分类二、单相异步电动机二、单相异步电动机 （一）单相异步电动机的工作原理一）单相异步电动机的工作原理 （二）单相异步电动机的起动方法（二）单相异步电动机的起动方法（一）单相异步电动机的工作原理（一）单相异步电动机的工作原理单相感应电动机中的磁场：单相感应电动机中的磁场：静止的脉动磁场静止的脉动磁场 三相感应电动机中的磁场：三相感应电动机中的磁场：旋转磁场旋转磁场结构结构：定子放单相绕组（其中通单相交流电）；：定子放单相绕组（其中通单相交流电）； 转子一般用鼠笼式。转子一般用鼠笼式。定子定子转子转子 定子定子绕

26、组绕组定子中通入单相交定子中通入单相交流电后，形成流电后，形成脉动脉动磁场磁场。其磁感应强。其磁感应强度按正弦分布，且度按正弦分布，且随时间按正弦变化。随时间按正弦变化。 转子借助其它力量转动后，外力去除后仍按原方转子借助其它力量转动后，外力去除后仍按原方 向继续转动。向继续转动。 定子绕组产生的脉动磁场（定子绕组产生的脉动磁场（ ），可用），可用正、反两个旋转磁正、反两个旋转磁场合成而等效。即：场合成而等效。即：- + -= + -= mt m 第二节第二节 单相异步电动机的运行单相异步电动机的运行 由于单相异步电动机绕组通过单相交变电流，若电由于单相异步电动机绕组通过单相交变电流，若电动机

27、定子铁心只具有单相绕组，则产生的磁通是动机定子铁心只具有单相绕组，则产生的磁通是交变脉交变脉动磁通动磁通，它的轴线在空间上是固定不变的，这种磁通不，它的轴线在空间上是固定不变的，这种磁通不可能使转子起动旋转。必须采取另外的起动措施。可能使转子起动旋转。必须采取另外的起动措施。 单相异步电动机常用的起动方法有单相异步电动机常用的起动方法有分相起动分相起动法法和和罩极法罩极法。1.1.电容分相式单相异步电动机电容分相式单相异步电动机 适合容量较大或要求起动转矩较高的单相异适合容量较大或要求起动转矩较高的单相异步电动机。步电动机。 i2 M 1 C i2 i1 t i1 0 (a) (a) 电路图电

28、路图 (b) (b) 波形图波形图 4590 360 电容分相式单相异步电动机的定子有两个绕组：一个是电容分相式单相异步电动机的定子有两个绕组：一个是工作绕组工作绕组（主绕组）；另一个是（主绕组）；另一个是起动绕组起动绕组（副绕组），两个绕组在空间互成（副绕组），两个绕组在空间互成9090。起动绕阻与电容。起动绕阻与电容C C串联，起动时离心开关闭合，使起动绕组电串联，起动时离心开关闭合，使起动绕组电流流i i2 2和工作绕组电流和工作绕组电流i1 1产生产生9090相位差，从而产生旋转磁场。在旋转相位差，从而产生旋转磁场。在旋转磁场的作用下，电动机的转子就会沿旋转磁场方向旋转。转动正常磁场的

29、作用下，电动机的转子就会沿旋转磁场方向旋转。转动正常以后离心开关被甩开，起动绕组被切断。以后离心开关被甩开，起动绕组被切断。i1i1i1i2i2i2t=0 t=45 t=90 下图所示分别为下图所示分别为t=0、45、90时合成磁场的方时合成磁场的方向，由图可见该向，由图可见该磁场随着时间的增长顺时针方向旋转。这磁场随着时间的增长顺时针方向旋转。这样一来，单相异步电动机就可以在该旋转磁场的作用下起样一来，单相异步电动机就可以在该旋转磁场的作用下起动了。动了。其他方法：其他方法： 除用电容来分相外，也可以与起动绕组串联适除用电容来分相外，也可以与起动绕组串联适当的电阻当的电阻( (或起动绕组本身

30、的电阻比工作绕组大很或起动绕组本身的电阻比工作绕组大很多多) )，这样，工作绕组中的电流比起动绕组中的电，这样，工作绕组中的电流比起动绕组中的电流滞后，也可以产生一个旋转磁场使电动机起动。流滞后，也可以产生一个旋转磁场使电动机起动。但起动转矩要比电容分相的起动转矩小些。但起动转矩要比电容分相的起动转矩小些。注意：注意： 三相异步电动机接到电源的三根导线中由于某三相异步电动机接到电源的三根导线中由于某种原因断开了一根线，就成为单相电动机运行。如果种原因断开了一根线，就成为单相电动机运行。如果起动时就断开了一根线，则不能起动，只听到嗡嗡起动时就断开了一根线，则不能起动，只听到嗡嗡声，这时电流很大，

31、时间长了，电动机会被烧坏。如声，这时电流很大，时间长了，电动机会被烧坏。如果在运行中断了一根线，则电动机将继续转动，若此果在运行中断了一根线，则电动机将继续转动，若此时还带动额定负载，其他两相电路中的电流将超过额时还带动额定负载，其他两相电路中的电流将超过额定电流，时间一长，也会使电动机烧坏。因此，在实定电流，时间一长，也会使电动机烧坏。因此，在实际工作中必须特别注意三相异步电动机在运行时有无际工作中必须特别注意三相异步电动机在运行时有无发生一相熔丝烧断现象，一般要采取自动保护措施。发生一相熔丝烧断现象，一般要采取自动保护措施。定子定子磁极磁极转子转子短路短路环环 2.罩极式单相异步电动机罩极式单相异步电动机 定子通入电流以后，部分磁通穿定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋转生的磁通有了相位差，从而形成旋转磁场，使转子转起来。磁场，使转子转起来。 图中电机的转动方向：瞬时针图中电机的转动方向：瞬时针旋转。因为没有短路环部分的磁通比有短路环部分的旋转。因为没有短路环部分的磁通比有短路环部分的磁通领先。磁通领先。 讲课讲课结束结束 谢谢谢谢大家大家