1、.1交直流电动机交直流电动机第六章第六章.2第一节 异步电动机的结构及应用第二节 异步电动机基本原理第三节 异步电动机的启动和调速第四节 直流电动机的基本原理与结构第五节 直流电动机的励磁方式第六节 直流电动机的运行第七节 直流电动机的调速第八节 厂用电动机的选择与自启动主要内容主要内容.3一、结构组成一、结构组成异步电机异步电机定子绕组定子绕组定子铁心定子铁心 转子转子机座机座转子铁心转子铁心转轴转轴转子绕组转子绕组定子定子气隙气隙鼠笼型鼠笼型绕线型绕线型第一节第一节 异步电动机的结构及应用异步电动机的结构及应用.4二、定子二、定子1.定子铁心 作用主磁路的一部分，放置定子绕组。主磁路的一部
2、分，放置定子绕组。 构成0.5mm0.5mm厚的硅钢片叠成圆柱体；内圆冲有若干均匀分布的厚的硅钢片叠成圆柱体；内圆冲有若干均匀分布的 形状相同的槽形状相同的槽.5p定子槽形定子槽形半闭口槽半闭口槽小型异步电机，绕组用圆导线绕成。小型异步电机，绕组用圆导线绕成。半开口槽半开口槽低压中型异步电机，绕组是成型线圈。低压中型异步电机，绕组是成型线圈。开口槽开口槽高压大中型异步电机，绕组是用绝缘带包扎并浸漆高压大中型异步电机，绕组是用绝缘带包扎并浸漆 处理过的成型线圈。处理过的成型线圈。 .62.定子绕组作用构成电路部分，构成电路部分，通过电流，建立旋转磁场，通过电流，建立旋转磁场，感应电动感应电动 势
3、，势，以实现机电能量转换以实现机电能量转换。构成铜线圈。小型异步机采用单层；大、中型铜线圈。小型异步机采用单层；大、中型异步机采用双异步机采用双 层短距层短距。 .7p 定子绕组联接方式 星形（Y）接法和三角形（）接法 U1 V1 W1U1 V1 W1W2 U 2 V2W2 U2 V2D联结Y联结.83.机座（机壳）作用固定和支撑定子铁心，承受运行中的各种作用力，散热。固定和支撑定子铁心，承受运行中的各种作用力，散热。 构成铸铁或钢板焊接而成铸铁或钢板焊接而成。 .9三、转子三、转子1. .转子铁心转子铁心作用作用主磁路的一部分，放置转子绕组。主磁路的一部分，放置转子绕组。 构成构成0.5mm
4、厚的硅钢片叠成，外圆周冲有若干均匀分布的形状厚的硅钢片叠成，外圆周冲有若干均匀分布的形状 相同的槽相同的槽。 .10p转子槽转子槽槽形的选择主要取决定于对运行性能和起动性能的要求。槽形的选择主要取决定于对运行性能和起动性能的要求。.112. .转子绕组转子绕组作用作用构成电路部分。感应电动势、流过电流和产生电磁转矩。构成电路部分。感应电动势、流过电流和产生电磁转矩。构成构成铸铝，铜条焊接，铜绕组铸铝，铜条焊接，铜绕组 。结构型式结构型式鼠笼型绕组和绕线型绕组。鼠笼型绕组和绕线型绕组。 p鼠笼型转子绕组：由插入每个转子槽中的导条和两侧的短路端鼠笼型转子绕组：由插入每个转子槽中的导条和两侧的短路端
5、环构成，如果去掉转子铁心，剩余的转子绕组就像一个松鼠笼子。环构成，如果去掉转子铁心，剩余的转子绕组就像一个松鼠笼子。一般为铝浇铸的，对中大型电机为减小损耗、提高效率，往往采一般为铝浇铸的，对中大型电机为减小损耗、提高效率，往往采用铜条焊接而成。用铜条焊接而成。p绕线型转子绕组：三个出线端子接到固定在转轴上的三滑环上，绕线型转子绕组：三个出线端子接到固定在转轴上的三滑环上，通过电刷引出，与外电路接通。其特点是可以在转子绕组中串通过电刷引出，与外电路接通。其特点是可以在转子绕组中串入附加电阻，来改善电机的起动性能或调节转速。入附加电阻，来改善电机的起动性能或调节转速。.12鼠笼型转子绕组鼠笼型转子
6、绕组结构示意图结构示意图.13绕线型转子绕组结构示意图绕线型转子绕组结构示意图.14 绕线转子异步电动机示意图绕线转子异步电动机示意图 （a） 接线图接线图; （b） 提刷装置提刷装置.153. .转轴转轴作用作用支撑转子铁心，输出、输入机械转矩。支撑转子铁心，输出、输入机械转矩。构成构成钢钢 。.16.17p三相异步电机主要部件拆分图三相异步电机主要部件拆分图.18p三相异步电机整体图三相异步电机整体图鼠笼型异步电机剖视图鼠笼型异步电机剖视图鼠笼型异步电机外部视图鼠笼型异步电机外部视图.19四、气隙四、气隙n定、转子之间的间隙，是主定、转子之间的间隙，是主磁路的组成部分。磁路的组成部分。 n
7、气隙大小对异步电机的性能气隙大小对异步电机的性能影响很大。影响很大。n为了减小主磁路的磁阻，降为了减小主磁路的磁阻，降低励磁电流，提高功率因数，低励磁电流，提高功率因数，气隙应尽可能小。气隙应尽可能小。n异步电机气隙长度应为定、异步电机气隙长度应为定、转子在运行中不发生机械摩擦转子在运行中不发生机械摩擦所允许的最小值。所允许的最小值。n 中、小型异步电机中，气隙中、小型异步电机中，气隙长度一般为长度一般为0.21.5mm。.20五、异步电动机的铭牌五、异步电动机的铭牌异步电机的铭牌异步电机的铭牌铭牌：型号，额铭牌：型号，额定值，绕组联结定值，绕组联结方式，生产厂家方式，生产厂家等等型号：型号：
8、Y132S1-2,Y异步电动机；异步电动机；132机座中心高度机座中心高度132mm，S-短铁短铁心；心；2-极数极数.21额定值额定值5 5）额定功率因数）额定功率因数 coscosN N : : 指电动机在额定负载时定子侧的指电动机在额定负载时定子侧的功率因数；功率因数；1）额定功率）额定功率PN （kW）:指额定运行时转轴上的输出机械功率。指额定运行时转轴上的输出机械功率。2）额定电压）额定电压UN （V）: 指加在绕组上的线电压；指加在绕组上的线电压；3）额定电流）额定电流 IN （A）: 指定子绕组中的线电流；指定子绕组中的线电流；4 4）额定频率）额定频率 f f （HzHz）:
9、: 我国工业用频率为我国工业用频率为50Hz50Hz；6）额定转速）额定转速 n N （r/min）: 指电机额定运行时转轴的转速；指电机额定运行时转轴的转速；3cos3cosNNNNNPUIUI .22绝缘等级绝缘等级 绝缘等级绝缘等级 电动机各绕组及其绝缘部件所用的绝缘材料在使用时容许的极限温度的分级。 常用绝缘材料的技术数据绝缘等级绝缘等级A AE EB BF FH H极限允许温极限允许温度度( (0 0C)C)105105120120130130155155180180.23防护等级防护等级 IPIP（INTERNATIONAL PROTECTION ）防护等级是由）防护等级是由两个数
10、字所组成，第两个数字所组成，第1 1个数字表示防尘、防止外物侵入的等个数字表示防尘、防止外物侵入的等级，第级，第2 2个数字表示防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越个数字表示防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高。大表示其防护等级越高。.24异步电机是一种与同步电机相对应的交流电机。因其转异步电机是一种与同步电机相对应的交流电机。因其转子转速与定子电流所产生的磁场转速不同，而称为异步子转速与定子电流所产生的磁场转速不同，而称为异步电机。电机。又因其定、转子之间没有电的直接联系，是借助于定、又因其定、转子之间没有电的直接联系，是借助于定、转子之间的电磁感应作用实现机电能量转换的，故
11、又称转子之间的电磁感应作用实现机电能量转换的，故又称为感应电机。为感应电机。六、异步电机的特点及分类.251.异步电机的特点异步电机的特点p优点：结构简单、制造容易、价格低廉、运行可靠、使用优点：结构简单、制造容易、价格低廉、运行可靠、使用及维护方便、坚固耐用、运行效率较高和适用的工作特性。及维护方便、坚固耐用、运行效率较高和适用的工作特性。p缺点：缺点：目前还不能经济地在较大范围内实现平滑调速；需目前还不能经济地在较大范围内实现平滑调速；需要从电网吸收感性的无功功率，以建立磁场，因而功率因数要从电网吸收感性的无功功率，以建立磁场，因而功率因数较差，总小于较差，总小于1。 常用于风机、水泵、压
12、缩机、起重机、电梯常用于风机、水泵、压缩机、起重机、电梯.262.分类分类异步异步电机电机按按 相相数数 分分按转子按转子结构分结构分单相异步电机单相异步电机三相三相异步电机异步电机绕线型绕线型异步电机异步电机鼠笼型鼠笼型异步电机异步电机.27n旋转磁场的产生旋转磁场的产生BiAXBYCZAiCi iA = Im sintiB = Im sin (t -1200 )iC = Im sin (t +1200 )第二节 异步电动机基本原理一、异步电动机转动原理一、异步电动机转动原理.28 (a) t = 0 (b) t = 120 (c) t = 240 A A A X X X B B B Y Y
13、 Y C C C Z Z Z 三相电流产生的旋转磁场.29SN FnF转子转动原理示意图转子转动原理示意图切割磁力线，产生感应电动势切割磁力线，产生感应电动势闭合回路，产生电流闭合回路，产生电流产生产生F，F=BIL在在T=Fr作用下，旋转作用下，旋转n1.30n 基本原理基本原理定子接三相对称电源，绕组中流过三相对称电流，产生旋转磁定子接三相对称电源，绕组中流过三相对称电流，产生旋转磁 场，转速为同步转速场，转速为同步转速旋转磁场切割转子绕组，产生感应电动势并在转子绕组中产生旋转磁场切割转子绕组，产生感应电动势并在转子绕组中产生 相应的电流相应的电流转子绕组在磁场中受到电磁力矩作用，在这个力
14、矩驱动下，转转子绕组在磁场中受到电磁力矩作用，在这个力矩驱动下，转 子与磁场同方向旋转子与磁场同方向旋转异步电动机转子转速总是低于同步转速，且与旋转磁场转向相同。异步电动机转子转速总是低于同步转速，且与旋转磁场转向相同。改变相序可以改变转子转向改变相序可以改变转子转向。.31AYCBZ( () )电流出电流出( ( ) )电流入电流入Xffn0若要改变旋转方向呢？若要改变旋转方向呢？任意两相对调任意两相对调.32二、转差率二、转差率背景异步电动机的转子电动势和电流取决于旋转磁场转速异步电动机的转子电动势和电流取决于旋转磁场转速 与转子转速与转子转速 之差，因此分析异步电动机转速变化时，常不之差
15、，因此分析异步电动机转速变化时，常不直接用转速，而用转差率来表示直接用转速，而用转差率来表示。n1n定义定义同步同步转转速速 与转子转速与转子转速 之差与同步之差与同步转转速之比值称为速之比值称为转差率，以转差率，以 表示，即表示，即11nnsn1160 fnp其中其中1nns.33三、异步电动机的物理情况分析三、异步电动机的物理情况分析 三相异步电动机的电磁关系同变压器类似，定三相异步电动机的电磁关系同变压器类似，定子绕组相当于变压器的原绕组；转子绕组相当于变子绕组相当于变压器的原绕组；转子绕组相当于变压器的副绕组。压器的副绕组。 定子电流产生的旋转磁场将通过定子和转子铁定子电流产生的旋转磁
16、场将通过定子和转子铁心而构成的闭合磁路，该磁场不仅在转子的每相绕心而构成的闭合磁路，该磁场不仅在转子的每相绕组中产生感应电动势组中产生感应电动势 e2，也要在定子的每相绕组中，也要在定子的每相绕组中产生感应电动势产生感应电动势 e1。 实际上，旋转磁场是由定子电流和转子电流共实际上，旋转磁场是由定子电流和转子电流共同作用产生的。同作用产生的。.34定子绕组中由旋转磁场产生的感应电动势有效值为定子绕组中由旋转磁场产生的感应电动势有效值为 f1 是是 e1 的频率，由同步转速可得的频率，由同步转速可得1160pnf p定子绕组的电势平衡方程定子绕组的电势平衡方程.35 定子电流不仅产生主磁通定子电
17、流不仅产生主磁通，还将产生漏磁通还将产生漏磁通 主磁通要通过转子绕组，而漏磁通将不通过转子绕组，主磁通要通过转子绕组，而漏磁通将不通过转子绕组，则定子电势平衡方程为则定子电势平衡方程为)(111111EXIjRIU式中式中R1和和X1=2f1L1分别为定子分别为定子每相绕组的电阻和漏磁感抗。它每相绕组的电阻和漏磁感抗。它们都很小，对于主磁通产生的感们都很小，对于主磁通产生的感应电动势可忽略，则应电动势可忽略，则11EU .36p转子绕组的电势平衡方程转子绕组的电势平衡方程转子绕组中由旋转磁场产生的感应电动势有效值为转子绕组中由旋转磁场产生的感应电动势有效值为 f2为转子绕组中电流的频率为转子绕
18、组中电流的频率 因为旋转磁场和转子之间的相对转速为因为旋转磁场和转子之间的相对转速为 (n1 n)，所以，所以 结论：转子电流频率与转差率结论：转子电流频率与转差率 s 有关，也就是与转速有关，也就是与转速n 有关。有关。.37由此，可得转子感应电动势的有效值为由此，可得转子感应电动势的有效值为 E2为为 s = 1 ( (或或n=0)时转子所时转子所产生的感应电动势的有效值产生的感应电动势的有效值用相量表示，则为用相量表示，则为22222222)(XIjRIERIEX2与转子频率与转子频率f 2有关，即有关，即202122222XsLfsLfX结论：转子感抗结论：转子感抗与转差率与转差率s有
19、关有关其中其中X20是是s=1( (或或n=0)时的时的转子感抗转子感抗.38由上式，可得转子电流为由上式，可得转子电流为2202220222222)(sXRsEXREI)(0002nnIs 2202220max21XREIs 结论：转子电路的功率因结论：转子电路的功率因数数 cos 2也与转差率也与转差率s有有关关结论：电动机在启动结论：电动机在启动时，转子电流最大时，转子电流最大.39四、电磁转矩四、电磁转矩22 cosICTT（1）物理表达式）物理表达式22022202)(XREIss 2202222)(cosXRRs mNfU11144.4 21220222)(UsXRsRKTT1.1
20、.T T 与定子每相绕组电压平方成正比。与定子每相绕组电压平方成正比。2.2.当电源电压当电源电压 U1 一定时，一定时，T T 是是 s 的函数的函数3.3.R2 的大小对的大小对T 有影响。绕线型异步电动有影响。绕线型异步电动机可外接电阻来改变转子电阻机可外接电阻来改变转子电阻R2，从而改变，从而改变转矩。转矩。由公式可见由公式可见.40五、机械特性曲线五、机械特性曲线由前面转矩公式可得电动机的机械特性曲线由前面转矩公式可得电动机的机械特性曲线研究电动机的机械特性曲线的目的：分析电动机的运行性能研究电动机的机械特性曲线的目的：分析电动机的运行性能.411.1.额定转矩额定转矩TN)/()(
21、9550NNN分分转转千千瓦瓦nPT nPnPT9550602 例：某机床的主轴电机的额定功率为例：某机床的主轴电机的额定功率为7.5kw, kw, 额定转速为额定转速为1440r/min, 则额定转矩为则额定转矩为m.N7 .4914405 .795509550NNN nPT.42起动转矩起动转矩T Tstst电动机起动时的转矩电动机起动时的转矩22022212)(sXRUsRKT 起动时起动时n= 0 时，时，s =122022212stXRURKT st121st, ) 1 (TUUT(2) Tst与与 R2 有关，有关， 适当使适当使R2 Tst 。对绕线式电机对绕线式电机改变转子附加
22、电阻改变转子附加电阻R 2 , 可使可使Tst =Tmax 。(3)体现了电动机带载起动的能力体现了电动机带载起动的能力(4)Tst 必须大于负载转矩时，电必须大于负载转矩时，电机才能起动，否则不能起动（堵机才能起动，否则不能起动（堵转）。转）。说明说明.43最大转矩最大转矩Tmax电机带动最大负载的能力电机带动最大负载的能力21220222UsXRsRKT)(2021max2XUKT 0dd ST令：令：202mXRss 将将sm代入转矩公式代入转矩公式临界转差率临界转差率.442021max2XUKT max121max, )1(TUUT(2) sm与与 R2 有关，有关， R2 sm n
23、 。 绕线绕线型型电机改变转子附加电阻电机改变转子附加电阻R2 可实现调速可实现调速m a xNMTKT过载系数过载系数.45TLcbs=0s=1d dT TL1L1e e4.4.运行分析运行分析启动启动负载转矩增加负载转矩增加启动：开始沿dc，转矩达最大Tm ，转速n继续，T，沿cb进行； 到达b点，T=TL，转速n不再上升，稳定运行 转矩增加TL n s T T=TL1E2 I2 I1 电源提供的功率增加电源提供的功率增加.46异步电动机的运行特性曲线异步电动机的运行特性曲线转子电路运行特性曲线转子电路运行特性曲线.47P1PMPmP2 pcu1 pFe pcu2 pm+ps六、六、 功率
24、平衡关系功率平衡关系.48第三节 异步电动机的启动和调速 三相异步电动机接通三相交流电源后，转速由零逐渐加速到稳三相异步电动机接通三相交流电源后，转速由零逐渐加速到稳定转速的过程称为启动。定转速的过程称为启动。 大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作频繁起动时造成热量积累，使电机过热频繁起动时造成热量积累，使电机过热影响影响一、启动性能一、启动性能起动时起动时 ，n = 0，转子导体切割磁力线速度很大，转子导体切割磁力线速度很大转子感应电势转子感应电势转子电流转子电流定子电流定子电流 异步电动机固有的启动性能是启动电流大，而启动转矩不大。异步电动机固有
25、的启动性能是启动电流大，而启动转矩不大。.49二、鼠笼式异步电动机的启动方式二、鼠笼式异步电动机的启动方式1. 直接启动直接启动 直接启动是用刀闸开关或接触器把电动机的定子绕组直接直接启动是用刀闸开关或接触器把电动机的定子绕组直接接到额定电压的电网上。接到额定电压的电网上。 这种启动方式的优点是操作简单，这种启动方式的优点是操作简单， 缺点是启动电流大。缺点是启动电流大。 就电动机本身而言，笼型异步电动机设计时均允许在额定就电动机本身而言，笼型异步电动机设计时均允许在额定电压下直接起动。电压下直接起动。 是否采用直接起动，是否采用直接起动，取决于电源容量的大小取决于电源容量的大小。若电网容量。
26、若电网容量足够大，起动电流不致引起显著的电压降落，足够大，起动电流不致引起显著的电压降落，应优先采用直接应优先采用直接起动起动，因为它简单而且起动快因为它简单而且起动快；若电源容量不够大，引起电压；若电源容量不够大，引起电压降落超过降落超过1515，则应设法限制起动电流，采用，则应设法限制起动电流，采用降压起动降压起动。.50为什么电压降落不允许超过15？ 若引起电压降落超过若引起电压降落超过1515，则可能导致其它电动机停机。一，则可能导致其它电动机停机。一般电动机的过载能力般电动机的过载能力k km m1.61.6（1.8-2.21.8-2.2），若电压降为额定电压的），若电压降为额定电压
27、的8585，则电动机的最大电磁转矩为，则电动机的最大电磁转矩为T Tmaxmax=0.85=0.852 2 1.6T1.6TN N=1.156 T=1.156 TN N若再降低电压，则可导致停机。若再降低电压，则可导致停机。 为了为了改善大容量的鼠笼式电动机的启动性能改善大容量的鼠笼式电动机的启动性能，采用了，采用了深槽式深槽式或或双鼠笼式双鼠笼式异步电动机。异步电动机。.51n1. 深槽式异步电动机深槽式异步电动机也是一种单笼电机，定深槽式异步电动机也是一种单笼电机，定子与普通鼠笼电动机一样，但子与普通鼠笼电动机一样，但转子槽形窄而深转子槽形窄而深（一般槽深与槽宽之比为一般槽深与槽宽之比为1
28、012 ），），以增强集肤以增强集肤效应。效应。 左图为深槽中左图为深槽中导条的漏磁场分布图导条的漏磁场分布图，可见，可见在在转子导条下部交链的漏磁通比上部多转子导条下部交链的漏磁通比上部多，漏磁通，漏磁通不会饱和，因而槽口附近的磁导率不会饱和，因而槽口附近的磁导率小于槽底附小于槽底附近的磁导率近的磁导率 ，即，即槽口附近的漏电抗小，槽底附槽口附近的漏电抗小，槽底附近的漏电抗大近的漏电抗大。 .52在起动时s1，转子电流频率f2f1，漏电抗较大，是导条阻抗的主要成分，导条中的电流分布近似与电抗成反比，故导条中电流密度的分布由下(槽底)而上(槽口)逐渐加大。 电流密度向导条表面密集分配，相应于导
29、条截面积减小，这种现象称为集肤效应。 .53当起动完毕，转速升高，转子电流频率逐渐降低，集肤效应减当起动完毕，转速升高，转子电流频率逐渐降低，集肤效应减弱，转子电流分布将逐渐均匀。弱，转子电流分布将逐渐均匀。 到正常运行时，到正常运行时，f f2 2很低只有很低只有1-3Hz1-3Hz，此时转子的漏电抗比电阻小，此时转子的漏电抗比电阻小得多，电流按导条电阻均匀分布在导条中，集肤效应消失，即转子得多，电流按导条电阻均匀分布在导条中，集肤效应消失，即转子电阻、电抗均恢复正常值，从而保证运行时转子铜耗小和效率高的电阻、电抗均恢复正常值，从而保证运行时转子铜耗小和效率高的要求，具有较好的运行性能。要求
30、，具有较好的运行性能。目前的中小型异步电动机，为增大电机起动转矩，常采用深槽目前的中小型异步电动机，为增大电机起动转矩，常采用深槽式。式。.54n2.双鼠笼式异步电动机上笼黄铜或青铜制成电阻率大截面小电阻R2大下笼紫铜制成电阻率小截面大电阻R2小漏磁通的磁阻大，漏电抗小漏磁通的磁阻小，漏电抗大漏磁通的分布.55所以正常运行时转子电阻较小。在起动时s1，转子电流频率f2f1，转子的频率高漏电抗大于电阻，电流的分布取决于漏电抗上笼漏电抗小，电流被挤到上笼起动时转子有较大的电阻转子有较高的功率因数，起动转矩大。正常运行时,转子电流频率f2sf1，转子的频率低漏电抗远小于电阻，电流的分布取决于电阻上笼
31、电阻小，电流主要集中在下笼起动笼起动笼工作笼工作笼.562. 降压启动降压启动 如果由于电源容量的限制，不能采用直接启动时，就需要采如果由于电源容量的限制，不能采用直接启动时，就需要采用降压启动来减小启动电流。用降压启动来减小启动电流。 由于由于T TMUU2，降压启动的同时会使电动机的启动转矩也减小，降压启动的同时会使电动机的启动转矩也减小，因此降压启动只适用于对启动转矩要求不高的场合。通常降压启因此降压启动只适用于对启动转矩要求不高的场合。通常降压启动有以下几种方法：动有以下几种方法： 电阻降压或电抗降压启动；电阻降压或电抗降压启动； 自耦变压器降压启动；自耦变压器降压启动； 星星三角（三
32、角（Y-Y-）连接降压启动。）连接降压启动。 .57n 1. 电阻降压或电抗降压启动电阻降压或电抗降压启动 在定子电路中串接电阻，或在定子电路中串接电抗，如图所在定子电路中串接电阻，或在定子电路中串接电抗，如图所示。示。 电阻、 电抗降压启动1M32运行启动Rst(a)1M32运行启动Xst(b).58n 2. 自耦变压器降压启动自耦变压器降压启动 自耦变压器降压启动的原理如图所示，自耦变压器降压启动的原理如图所示， 图中图中QJ为自耦变压器。为自耦变压器。 常用的启动自耦变压器又称为启动补偿器。常用的启动自耦变压器又称为启动补偿器。 电动机从电网吸取的电流为电动机从电网吸取的电流为 2211
33、AstAstAAststkIkIkkII.59自耦补偿器M3运行启动QJ.60n 3. 星星三角三角(Y-)连接降压启动连接降压启动 星星三角三角(Y-)连接降压启动方法只适用于定子绕组在正常工连接降压启动方法只适用于定子绕组在正常工作时是三角形连接的三相异步电动机。作时是三角形连接的三相异步电动机。 。 3133331111KKststYkstYkstzUzUIIzUIzUI3133331111KKststYkstYkstzUzUIIzUIzUI.61Y-连接启动的原理线路 361425SAY.62三、绕线式异步电动机的启动方式三、绕线式异步电动机的启动方式异步电动机转子串入合适的电阻起动，
34、既可以降低起动电流，异步电动机转子串入合适的电阻起动，既可以降低起动电流，又可以提高起动转矩。绕线式异步电动机的转子侧串电阻起动，可又可以提高起动转矩。绕线式异步电动机的转子侧串电阻起动，可以很好地改善电机的起动性能。以很好地改善电机的起动性能。一般要求串入的电阻随转速的升高而逐步切除，所串的电阻一一般要求串入的电阻随转速的升高而逐步切除，所串的电阻一般有两种形式：分段电阻和频敏电阻般有两种形式：分段电阻和频敏电阻.63n1、转子串电阻分级起动为了使整个起动过程中尽量保持较大的起动转矩、绕线式为了使整个起动过程中尽量保持较大的起动转矩、绕线式异步电动机可以采用异步电动机可以采用逐级切除起动电阻
35、逐级切除起动电阻的转子串电阻分级起动。的转子串电阻分级起动。转子串电阻后对电动机机械特性(Ts曲线)的影响：转子串电阻后，转子的功率因数提高，故电动机的起动转矩提高，但并不是串入的电阻越大，起动转矩越大。.64n2、转子串频敏变阻器起动 对于单纯为了限制起动电流、增大起动转矩对于单纯为了限制起动电流、增大起动转矩的绕线式异步电动机，可以采用转子串频敏变阻的绕线式异步电动机，可以采用转子串频敏变阻器起动。器起动。 频敏电阻：频率高电阻大；频率低电阻小；频敏电阻：频率高电阻大；频率低电阻小；接触器触点接触器触点K K断开时，电动机转子串入频敏断开时，电动机转子串入频敏变阻器起动。起动过程结束后，接
36、触器触点变阻器起动。起动过程结束后，接触器触点K K再再闭合，切除频敏变阻器，电动机进入正常运行闭合，切除频敏变阻器，电动机进入正常运行 。频敏变阻器：有较大铁耗的变压器频敏变阻器：有较大铁耗的变压器.65四、异步电动机的调速四、异步电动机的调速pfsnsn10601100nnns1 变频调速变频调速 (无级调速无级调速) f=50Hz逆变器逆变器M3 整流器整流器f1、U1可调可调+变频调速方法变频调速方法恒转矩调速（恒转矩调速（f1f1N）.66 1. 恒转矩调速恒转矩调速 变频调速时是以电源频率变频调速时是以电源频率fN = 50 Hz为基本频率的。为基本频率的。 在基本频率在基本频率5
37、0 Hz以下变频调速时，以下变频调速时， 由于由于U1E14.44f1N1kN11， 因此如果降低频率而保持电压不因此如果降低频率而保持电压不变，变， 则随则随f1的下降将会使磁通的下降将会使磁通1增大，增大， 电动机磁路电动机磁路就会越来越饱和，就会越来越饱和， 励磁电流也会大大增加，励磁电流也会大大增加， 电动机电动机将无法正常运行，将无法正常运行， 故在降低频率的同时，故在降低频率的同时， 必须降低必须降低电源电压，电源电压， 保持保持111111144. 4NkNfEfU=常数常数 .672. 恒功率调速恒功率调速 从基本频率从基本频率50 Hz往上变频调速时，往上变频调速时， 如果也
38、按比例如果也按比例升高电压，升高电压， 则电压会超过电动机的额定电压，则电压会超过电动机的额定电压， 这是这是不允许的，不允许的， 因此只好保持电压不变，因此只好保持电压不变， 频率越往上调，频率越往上调， 磁通磁通1就越小，就越小， 是一种弱磁调速的方法，是一种弱磁调速的方法， 属于恒功属于恒功率的调速方法。率的调速方法。 .68.69A1X1A2X2iiP=2A1A2X1X2NNSS2 变极调速变极调速 (有级调速有级调速)仅适用于鼠笼式电动机，仅适用于鼠笼式电动机，绕线式电动机转子极对数绕线式电动机转子极对数固定不适用（定、转子绕固定不适用（定、转子绕组极对数相同时才能正常组极对数相同时
39、才能正常运行）运行）.70 采用变极调速方法的电动机称作双速电机，由于采用变极调速方法的电动机称作双速电机，由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对调速性能调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对调速性能要求不高的场合。要求不高的场合。.71变转差率调速变转差率调速 ( (无级调速无级调速) )Tn0no22RRTLs sTs2R2Ro 变转差率调速是绕线型电动机特有的一种调速方法。变转差率调速是绕线型电动机特有的一种调速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，缺点是能耗较大。其优点是调速平滑、设备简单投资少，缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种提升、起重设备。这种调速方式广泛应用于各种
40、提升、起重设备。.72五、异步电动机的简单故障分析五、异步电动机的简单故障分析n电气方面：主回路、控制回路电气方面：主回路、控制回路n机械方面：负载机械方面：负载.73第四节 直流电动机基本原理与结构一、直流电动机的构成一、直流电动机的构成.74二、直流电动机的基本原理二、直流电动机的基本原理 在磁场作用下，在磁场作用下，N极性下导体极性下导体ab受力方向从右向左，受力方向从右向左，S 极下导体极下导体cd受力方向从左向右。该电磁力形受力方向从左向右。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。当电磁成逆时针方向的电磁转矩。当电磁转矩大于阻转矩时，电机转子逆时转矩大于阻转矩时，电机转子逆时针方向旋转。针
41、方向旋转。 把电刷把电刷A、B接到直流电源上，接到直流电源上，电刷电刷A接正极，电刷接正极，电刷B接负极，此时接负极，此时电枢线圈中将电流流过。电枢线圈中将电流流过。.75 当电枢转过半周时，原当电枢转过半周时，原N极性极性下导体下导体ab转到转到S极下，受力方向从极下，受力方向从左向右，原左向右，原S 极下导体极下导体cd转到转到N极下，极下，受力方向从右向左。该电磁力形成受力方向从右向左。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。线圈在该逆时针方向的电磁转矩。线圈在该电磁力形成的电磁转矩作用下继续电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针方向旋转。逆时针方向旋转。换向器和电刷的作用n将刷间的直流电逆变成
42、线圈中的交流电将刷间的直流电逆变成线圈中的交流电n把外面不转的电路与转动的电路连接把外面不转的电路与转动的电路连接 实际的直流电动机的电枢并实际的直流电动机的电枢并非单一线圈，磁极也并非一对。非单一线圈，磁极也并非一对。.76三、直流电动机的结构三、直流电动机的结构主磁极机座端盖定子转子转轴轴承直流电机换向磁极电刷装置电枢铁心电枢绕组换向器.77 主磁极主磁极 其作用是产生恒定的主磁场，由主磁极铁心和套在铁心上的励其作用是产生恒定的主磁场，由主磁极铁心和套在铁心上的励磁绕组组成。铁心的上部叫极身，下部叫磁靴。磁靴的作用是减磁绕组组成。铁心的上部叫极身，下部叫磁靴。磁靴的作用是减小气隙磁阻，使气
43、隙磁通沿气隙均匀分布。小气隙磁阻，使气隙磁通沿气隙均匀分布。 机座机座 有两个作用，一是作为各磁极间的磁路，这部分称为定子的磁有两个作用，一是作为各磁极间的磁路，这部分称为定子的磁轭；二是作为电机的机械支撑。轭；二是作为电机的机械支撑。 换向极换向极 换向极的作用是改善直流电机的换向性能，消除直流电机带负换向极的作用是改善直流电机的换向性能，消除直流电机带负载时换向器产生的有害火花。换向极的数目一般与主磁极数目相载时换向器产生的有害火花。换向极的数目一般与主磁极数目相同，只有小功率的直流电机格不装换向极或装设只有主磁极数一同，只有小功率的直流电机格不装换向极或装设只有主磁极数一半的换向极。半的
44、换向极。 电刷装置电刷装置 其作用有两个，一是使转子绕组与电机外部电路接通；二是与其作用有两个，一是使转子绕组与电机外部电路接通；二是与换向器配合，完成直流电机外部直流与内部交流的互换。换向器配合，完成直流电机外部直流与内部交流的互换。 1.定子部分定子部分 .78 转子是直流电机的重要部件。由于感应电动势和电磁转矩都是转子是直流电机的重要部件。由于感应电动势和电磁转矩都是在转子绕组中产生，是机械能和电磁能转换的枢纽，因此直流电在转子绕组中产生，是机械能和电磁能转换的枢纽，因此直流电机的转子也称为电枢。机的转子也称为电枢。 电枢铁心电枢铁心 有两个作用：一是作为磁路的一部分；二是将电枢绕组安放
45、在铁有两个作用：一是作为磁路的一部分；二是将电枢绕组安放在铁心的槽内。心的槽内。 为了减小由于电机磁通变化产生的涡流损耗，电枢铁为了减小由于电机磁通变化产生的涡流损耗，电枢铁心通常采用心通常采用0.350.5mm硅钢片冲压叠成。硅钢片冲压叠成。 电枢绕组电枢绕组 作用是产生感生电动势和电磁转矩，从而实现电能和机械能的相作用是产生感生电动势和电磁转矩，从而实现电能和机械能的相互转换。互转换。2.转子部分转子部分 1234561 转轴；转轴；2轴承；轴承；3换向器；换向器；4电枢铁心；电枢铁心；5电枢绕组；电枢绕组；6风扇风扇； .79 换向器换向器 是直流电机的关键部件，它与电刷配合，在直流电机
46、中，能将电枢是直流电机的关键部件，它与电刷配合，在直流电机中，能将电枢绕组中的交流电动势或交流电流转变成电刷两端的直流电动势或直流绕组中的交流电动势或交流电流转变成电刷两端的直流电动势或直流电流。电流。换向器由许多具有鸽尾形的换向片排成一个圆筒，其间用云母片绝换向器由许多具有鸽尾形的换向片排成一个圆筒，其间用云母片绝缘，两端再用两个缘，两端再用两个V形环夹紧而构成。每个电枢线圈首端和尾端的引线，形环夹紧而构成。每个电枢线圈首端和尾端的引线，分别焊入相应换向片的升高片内分别焊入相应换向片的升高片内 直流电机的换向片直流电机的换向片.80第五节 直流电动机的励磁方式 直流电机的励磁方式是指励磁绕组
47、获得励磁电流的方式。直流电机的励磁方式是指励磁绕组获得励磁电流的方式。按励磁方式不同可分为：他励、自励（并励、串励和复励）。按励磁方式不同可分为：他励、自励（并励、串励和复励）。1 1、他励、他励：直流电机的励磁电流：直流电机的励磁电流由其它直流电源单独供给。由其它直流电源单独供给。 他励直流电动机的电枢电流和他励直流电动机的电枢电流和负载电流相同，即：负载电流相同，即：aII .812 2、并励、并励：电动机的励磁绕组与：电动机的励磁绕组与电枢绕组并联。且满足电枢绕组并联。且满足 faIII3、串励：励磁绕组与电、串励：励磁绕组与电枢绕组串联。且满足枢绕组串联。且满足 IIIfa励磁电流随电
48、压变化而变化励磁电流随电压变化而变化 极少采用极少采用 .824、复励：并励和串励两种励磁方式的结合。电机有两个励磁绕组，并励和串励两种励磁方式的结合。电机有两个励磁绕组，一个与电枢绕组串联，一个与电枢绕组并联。一个与电枢绕组串联，一个与电枢绕组并联。.83第六节 直流电动机的运行一、直流电动机的基本方程一、直流电动机的基本方程产生产生: :电枢绕组中有电枢电流流过时电枢绕组中有电枢电流流过时, ,在磁场内受电磁力的作用在磁场内受电磁力的作用, ,该力与电枢该力与电枢铁心半径之积称为电磁转矩。根据公铁心半径之积称为电磁转矩。根据公式推倒，得式推倒，得TL=T2+T0， TL负载转矩，负载转矩，
49、T2机械转矩，机械转矩，T0空载转矩。空载转矩。T电磁转矩电磁转矩T=TL电动势电动势nCEeaaaaRIEU回路方程回路方程.84二、机械特性二、机械特性aeeICRCUnaTICTTCCRCUnTee2公式推导公式推导他励直流电动机他励直流电动机.8500nnTTaR1RRa2RRa)()(21RRRRRaaa0n0T0nn0n01n01n02n02nnU1U2UnUUU12n12n12人为机械特性人为机械特性电枢回路电阻电枢回路电阻变电枢电压变电枢电压变气隙磁通变气隙磁通 为了满足生产机械加工的要求为了满足生产机械加工的要求, ,还需要人为地改变电动机的参数还需要人为地改变电动机的参数,
50、 ,从而从而获得新的机械特性获得新的机械特性, ,称此为人为机械特性称此为人为机械特性, ,从机械特性方程中可知从机械特性方程中可知, ,人为改变人为改变的参数有电枢电压、电枢回路电阻、气隙磁通，从而可得到三种人为机械的参数有电枢电压、电枢回路电阻、气隙磁通，从而可得到三种人为机械特性。特性。 TCCRCUnTee2.86三、直流电动机的启动方法三、直流电动机的启动方法电枢起动电流应限制到允许值之内电枢起动电流应限制到允许值之内 具有足够量的起动转矩具有足够量的起动转矩 n启动要求启动要求n启动方法启动方法直接启动：一般不采用的原因直接启动：一般不采用的原因 电枢串电阻启动电枢串电阻启动降压启
