电机与电气控制技术-参赛课件.pptx

1、可下载载 可修改 参赛课参赛课件 参赛选手：*电机与电气控制技术电机与电气控制技术电机与电气控制基础电机与电气控制基础第1章变压器第4章控制电机第3章直流电机第2章异步电动机第5章常用低压电器第7章典型机床的电气控制电路第6章电气控制电路基本环节第第1 1章变压器章变压器变压器的基本知识1.1单相变压器的运行原理1.2变压器的负载运行特性1.3三相变压器1.4其他用途的变压器1.5单相变压器的运行原理1.6 1.1.1变压器的基本工作原理 变压器是基于电磁感应原理工作的，它主要由铁心和套在铁心上的两个相互绝缘的线圈组成，线圈之间只有磁的耦合，而没有电的联系。只要改变一、二次绕组的匝数比，便可改

2、变输出电压的大小，这就是变压器利用电磁感应原理，将一种等级的电压转换成同频率的另一种等级的电压的基本工作原理。 1.1变压器的基本知识第第1 1章变压器章变压器变压器工作原理图 1.1.2 变压器的基本结构 第第1 1章变压器章变压器油浸式电力变压器的外部结构1安全气道； 2气体继电器；3高压套管； 4低压套管； 5分接开关； 6油箱； 7放油阀门； 8散热器；9接地板； 10铭牌；11温度计； 12吸湿器；13油表； 14储油柜1.1变压器的基本知识 1.铁心 铁心是变压器的主磁路，又作为绕组的支撑骨架。铁心分铁心柱和铁轭两部分。 变压器铁心的结构有心式和壳式两种形式。第第1 1章变压器章变

3、压器1.1变压器的基本知识 心式结构的特点：是铁心柱被绕组包围心式变压器铁心的结构1铁轭； 2铁心柱；3高压绕组； 4低压绕组 壳式结构的特点：是铁心包围绕组的顶面、底面和侧面 。第第1 1章变压器章变压器1.1变压器的基本知识壳式变压器铁心的结构1铁心柱；2铁轭；3绕组 2.绕组 绕组是变压器的电路部分，它由铜或铝绝缘导线绕制而成。 电压较高的称为高压绕组；电压较低的称为低压绕组。 变压器的绕组可分为：同心式绕组和交叠式绕组。同心式绕组：结构简单，制造方便；交叠式绕组：机械强度好，引线方便，但是漏电抗小。 3.油箱和冷却装置 变压器的油箱：是变压器的外壳，起一定的绝缘和散热作用，内装铁心、绕

4、组和变压器油。 冷却装置有降低变压器油温的作用。 4.保护装置 1)气体继电器：又称瓦斯继电器，是变压器重要的保护元件。 2)高、低压套管 套管：是变压器的重要组件之一，其作用是把变压器高、低压绕组的引线分别引到油箱的外部。第第1 1章变压器章变压器1.1变压器的基本知识 1.1.3 变压器的分类和额定参数 1.变压器的分类第第1 1章变压器章变压器1.1变压器的基本知识按绕组的构成分：双绕组变压器三绕组变压器多绕组变压器自耦变压器，按铁心结构分：壳式变压器心式变压器按用途分：电力变压器： 升压变压器、 降压变压器、 配电变压器、 厂用变压器特种变压器： 用于各种特殊用途的变压器按相数分：单相

5、变压器三相变压器多相变压器，按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器（油浸自冷式、油浸风冷式强迫油循环式等）、充气式变压器 2.变压器的额定参数 变压器的额定参数是制造厂商对变压器正常使用所做的规定，通常都标注在变压器的铭牌上。第第1 1章变压器章变压器1.1变压器的基本知识2）额定电压额定电压1）额定电流额定电流5）额定温升额定温升4）额定频率额定频率3）额定容量额定容量 1.2.1单相变压器的空载运行 1.参考方向的规定 （1）在负载支路，电流的正方向与电压降的正方向一致；而在电源支路，电流的正方向与电动势的正方向一致。 （2）电流i与其磁动势所建立的磁通的正方向符合右手螺旋法则。

6、 （3）由磁通 产生的感应电动势 e 的正方向与产生该磁通的电流i的正方向一致。 （4）电压 u1、u2的正方向表示电位降低，电动势 e1、e2的正方向表示电位升高。 1.2单相变压器的运行原理第第1 1章变压器章变压器 2.空载运行时的物理情况 一次绕组与二次绕组感应电动势的有效值与线圈匝数的关系为:第第1 1章变压器章变压器1.2单相变压器的运行原理单相变压器空载运行 1.2.2 单相变压器的负载运行 变压器负载运行时的磁动势平衡方程式为: 221101.INININ 一次绕组与二次绕组的电流的有效值与匝数的关系为: KiKNNII11221UKUUNNEE212121单相变压器负载运行原

7、理图 1.2.3变压器的阻抗变换 变压器不仅有变换电压、电流的作用，还具有变换阻抗的作用。接在变压器二次绕组上的负载阻抗Z为不经过变压器直接接在电源上的等效阻抗 Z 的 1/ K 2 倍。第第1 1章变压器章变压器1.2单相变压器的运行原理变压器的阻抗变换 1.3.1变压器运行的外特性和电压变化率 电压变化率U%的表示方法： 电压变化率是变压器的主要性能指标之一，它反映了供电电压的质量，即电压的稳定性。第第1 1章变压器章变压器1.3变压器的负载运行特性变压器的外特性 1.3.2变压器的损耗 1.变压器的损耗 1）铜损耗（PCu） 变压器的绕组是用漆包线绕制的，由于导体存在着电阻，电流通过时，

8、就会因发热而损耗一部分能量，这部分损耗的能量即为变压器的铜损耗。 2）铁损耗（PFe） 变压器的铁损耗包括涡流损耗和磁滞。 2.变压器的效率变压器在接入额定负载时，输出功率与输入功率的比值为变压器的效率 第第1 1章变压器章变压器1.3变压器的负载运行特性 1.4.1三相变压器的磁路系统 1.组式磁路 三相组式变压器是由三个单相变压器按一定方式组合而成的。1.4三相变压器第第1 1章变压器章变压器三相组式变压器的磁路系统 2.心式磁路 三相心式变压器的每一相有一个铁心柱，三个铁心柱连接起来构成三相铁心。第第1 1章变压器章变压器1.4三相变压器 1.4.2三相变压器的接法 1.变压器绕组极性的

9、测定方法三相心式变压器的磁路系统变压器绕组的同名端 1）直流法 2）交流法第第1 1章变压器章变压器1.4三相变压器直流法判别变压器同名端交流法判别变压器同名端 2.三相变压器绕组的接法 在三相变压器中，绕组主要采用星形联结和三角形联结。 星形联结：是指把三相绕组的3个末端接在一起，而把首端引出分别接三相电源，形状像字母“Y”，用字母Y或y表示。其接法分为有中线和无中线两种。第第1 1章变压器章变压器1.4三相变压器三相绕组星形联结 三角形联结：是指把一相的末端和另一相的首端相连，使其三相绕组首尾相连，首端接三相电源，形成一个“”形，用字母D或d表示。其接法分为逆序联结和顺序联结两种。 第第1

10、 1章变压器章变压器1.4三相变压器三相绕组三角形联结 3.三相变压器的联结组别 不论三相绕组采用什么联结方法，一、二次侧线电压的相位总是相差30的整数倍。 我国规定三相双绕组电力变压器的标准联结组为：Yyn0、Yy0、Yd11和YNd11等。第第1 1章变压器章变压器1.4三相变压器 1.5.1自耦变压器 自耦变压器也称为调压器，是实验室常用的一种变压器。它只有一个绕组，这个绕组既是一次绕组，也是二次绕组，故称为公共绕组。1.5其他用途的变压器第第1 1章变压器章变压器 优点：单位容量所消耗的材料少，变压器的体积小，造价低，铜损耗和铁损耗小，效率高。自耦变压器负载还可以直接从电源吸收部分功率

11、。 缺点：绕组公共部分电流小于额定电流，电压比 u不能太大，一般u 3。自耦变压器的原理图 1.5.2仪用互感器 仪用互感器是电力系统中常用的测量设备。 1.电流互感器 电流互感器的电流比为： 第第1 1章变压器章变压器1.5其他用途的变压器 2.电压互感器 电流互感器的电流比为： 电流互感器原理图电压互感器原理图 1.空载试验 1) 实训目的 (1)学习单相变压器的空载参数测定方法。 (2)利用单相变压器的空载试验测定单相变压器的参数，如空载电流 I0 、空载损耗 P0、一次侧电压 U1、变比 K 等。 2)实训器材：功率表、调压器、电压表、交流毫安表。 3)实训方法和步骤 (1)空载试验一

12、般在低压侧进行，即低压端接电源，高压端开路。 (2)按图所示的变压器空载试验电路图连接电路。 (3)调节调压器电压，观察电压表 V1，使其逐渐升高到变压器额定电压的 50%。1.6实训项目第第1 1章变压器章变压器第第1 1章变压器章变压器 (4)读取电压表V1、V2的值，并做好记录，计算出变压器的变比K（K=U1/U2）。 (5)在（01.2）UN 范围内改变外加电压，读取数据，并记录。 测量单相变压器的空载参数时应当注意： （1）空载试验在任何一侧做均可，高压侧参数是低压侧的2倍。 （2）由于功率因数很低，为减小误差，应使用低功率因数的功率表。1.6实训项目变压器空载试验电路第第1 1章变

13、压器章变压器1.6实训项目 2.短路试验 1) 实训目的 (1)学习单相变压器的短路参数的测定方法。 (2)利用单相变压器的短路试验测定单相变压器的参数，如短路电流Is、短路功率 Ps 和短路电压 Us 。 2)实训器材：功率表、调压器、电压表、交流毫安表。 3)实训方法和步骤 (1)短路试验一般在高压侧加压，低压侧短路。 (2)按图所示的变压器变压器短路试验电路图连接电路。 (3)为避免出现过大的短路电流，在接通电源之前，必须先将调压器调至输出电压为零的位置。第第1 1章变压器章变压器 (4)合上电源开关，稍加一个低电压，检查各仪表正常后，记录在（01.3）IN 范围内变化。 测量单相变压器

14、的短路参数时应当注意： （1）电力变压器短路电压约为额定电压的 10%，依此范围选择电压表量程。 （2）选用功率因数为1的功率表。 （3）电源接变压器的高压侧，低压侧短路。变压器短路试验电路1.6实训项目第第2 2章异步电动机章异步电动机三相异步电动机的基本知识2.1三相异步电动机的运行原理与特性2.2三相异步电动机的起动2.3三相异步电动机的制动2.4三相异步电动机的调速2.5单相异步电动机2.6实训项目2.7 2.1.1三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机主要由定子和转子两大部分组成，在定子与转子之间有一定的气隙。2.1三相异步电动机的基本知识第第2 2章异步电动机章异步电动机笼型三相

15、异步电动机的结构1转子绕组；2端盖；3转轴；4定子绕组；5转子铁心；6定子铁心；7集电环；8接线盒；9机座 1.定子部分 异步电动机的定子主要由定子铁心、定子绕组和机座等组成。 1）定子铁心定子铁心是异步电动机主磁通磁路的一部分，装在机座里。第第2 2章异步电动机章异步电动机2.1三相异步电动机的基本知识 在定子铁心的内圆上开有槽，称为定子槽，其主要用来放置和固定定子绕组。用于大、中型高压异步电动机中用于大型低压异步电动机中用于小型低压异步电动机中定子槽三相异步电动机定子铁心 2）定子绕组 定子绕组是异步电动机的电路部分，它由许多线圈按一定规律连接起来，放置在定子槽内。 定子绕组分为： 单层绕

16、组：一般用于中、小型异步电动机。 双层绕组：一般大型的异步电动机。 3）机座 机座的主要作用是固定和支撑定子铁心。（有足够的机械强度和刚度） 中、小型异步电动机一般采用铸铁机座。 大型异步电动机一般采用钢板焊接的机座。第第2 2章异步电动机章异步电动机2.1三相异步电动机的基本知识 2.转子部分 异步电动机的转子主要由转子铁心、转子绕组和转轴等组成。 1）转子铁心：也是电动机主磁通磁路的一部分。 2）转子绕组：分为笼型和绕线型两种。第第2 2章异步电动机章异步电动机2.1三相异步电动机的基本知识 3.气隙 异步电动机定子与转子之间的空气间隙简称气隙。在中、小型异步电动机中，气隙一般为0.21.

17、5 mm。笼型转子绕组绕线型转子 2.1.2三相异步电动机的基本工作原理 1.旋转磁场的产生 旋转磁场是指极性与大小不变，且沿着一定方向以一定速度旋转的磁场。当对称三相绕组中通入对称的三相电流时，便会产生旋转磁场。第第2 2章异步电动机章异步电动机2.1三相异步电动机的基本知识三相对称电流的波形 旋转磁场的旋转方向决定于通入定子绕组中的三相交流电源的相序，且与三相交流电源的相序UVW的方向一致。 旋转磁场的转速 n1、电网的频率 f1 及电动机的极对数 p 的关系为 第第2 2章异步电动机章异步电动机pfn11602.1三相异步电动机的基本知识旋转磁场示意图 2.基本工作原理 当三相异步电动机

18、的定子绕组通入三相对称的电流时，便在定子、转子之间的气隙中产生旋转磁场。转子以一定的速度沿旋转磁场的旋转方向转动起来，因为转子的转动速度总是与磁场的旋转速度有差异，所以称为异步电动机。由于电磁感应的关系，在转子绕组中产生电动势、电流，从而产生电磁转矩，所以异步电动机又称为感应电动机。 第第2 2章异步电动机章异步电动机2.1三相异步电动机的基本知识 3.转差率 通常把同步转速n1和电动机转子转速n两者之差与同步转速n1的比值称为转差率，又称为转差或滑差，用s表示，即：反映了电动机的各种运行情况。 11nnns 2.1.3三相异步电动机的铭牌数据 1.型号 三相异步电动机的型号一般由大写的汉语拼

19、音字母和阿拉伯数字组成。第第2 2章异步电动机章异步电动机2.1三相异步电动机的基本知识中、小型异步电动机：大型异步电动机：第第2 2章异步电动机章异步电动机2.1三相异步电动机的基本知识 2.额定值 1)额定电压：是指电动机在额定状态下运行时，允许加在定子绕组两端的线电压值，常用 UN 表示，单位为 V 或 kV 。 2)额定电流：是指电动机在额定状态下运行时，定子绕组中允许通过的线电流值，常用 IN 表示，单位为 A 。 3)额定效率：是指电动机在额定状态下运行时，额定输出功率 P2 与额定输入功率 P1 的比值，用N 表示，即：第第2 2章异步电动机章异步电动机2.1三相异步电动机的基本

20、知识 4)额定功率：是指电动机在额定状态下运行时，转子轴上输出的机械功率，常用 PN 表示，单位为 W 或 kW 。 5）额定频率：是指电动机所接交流电源的频率，常用 fN 表示，单位为 Hz 。我国电网的频率为 50 Hz。 6）额定转速：是指电动机在额定状态下运行时的转子转速，常用nN表示，单位为 r/min 。 2.1.4三相异步电动机的特点与分类 1.三相异步电动机的特点第第2 2章异步电动机章异步电动机2.1三相异步电动机的基本知识结构简单，制造容易，价格低廉，运行可靠，坚固耐用，运行效率较高优点缺点功率因数较低，通常小于1，起动和调速性能差 2.三相异步电动机的分类第第2 2章异步

21、电动机章异步电动机2.1三相异步电动机的基本知识按转子结构分1）绕线型三相异步电动机2）笼型三相异步电动机单鼠笼三相异步电动机双鼠笼三相异步电动机深槽式异步电动机按有无换向器分1）无换向器三相异步电动机2）换向器三相异步电动机按电动机定子绕组上所加电压大小分1）高压三相异步电动机2）低压三相异步电动机第第2 2章异步电动机章异步电动机2.2三相异步电动机的运行原理与特性 2.2.1三相异步电动机的运行原理 1.旋转磁场对定子绕组的作用 通常认为旋转磁场按正弦规律随时间而变化，即： 当外加电源电压 U1不变时，定子绕组中的主磁通m也基本不变。tmsinmfNKEU1111144. 4 2.旋转磁

22、场对转子绕组的作用 1）转子感应电动势及电流的频率： 2）转子绕组感应电动势 E2 的大小为：1111126060sfnnnnpnnpfmmsfNKfNKE122222244. 444. 4 3）转子的电抗和阻抗第第2 2章异步电动机章异步电动机2.2三相异步电动机的运行原理与特性 （1）转子的电抗为：2122222LsfLfX （2）转子的阻抗为：2222222202sXRXRZ 4）转子电流和功率因数（1）转子每相绕组的电流 I2 为：2222020222sXRsEZEI222202222cossXRRZR（2）转子电路的功率因 为：2cos2.2.2三相异步电动机的功率平衡和转矩平衡 1

23、.功率平衡 第第2 2章异步电动机章异步电动机2.2三相异步电动机的运行原理与特性 电动机的功率平衡方程式为： PPPPPPPPPPtFeCutCu11122 电动机的效率方程式为： 为功率损耗。P%100%100112PPPPP 2.转矩平衡 nPnPPPT2222295502601000260 输出功率相同的异步电动机极数多，则转速低，输出转矩大；极数少，则转速高，输出的转矩小。 2.2.3三相异步电动机的机械特性 三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速n与电磁转矩T或转差率s之间的函数关系。 1.三相异步电动机机械特性的表达式第第2 2章异步电动机章异步电动机2.2三相异步电动机的运行

24、原理与特性 1）物理表达式： 2）参数表达式： 反映了异步电动机在不同转速时电磁转矩与主磁通的关系。 反映了电磁转矩与电动机各参数之间的关系，称为参数表达式。 起动转矩Tst ：是异步电动机开始起动时的电磁转矩。第第2 2章异步电动机章异步电动机 起动转矩被数Kst ：反映了电动机的起动能力。 3）实用表达式: 物理表达式适用于定性地分析电动机的运行特性；参数表达式适用于分析电动机各个参数的变化对电动机运行性能的影响；实用表达式适用于电动机机械特性的工程计算。2.2三相异步电动机的运行原理与特性 2.三相异步电动机的固有机械特性 固有机械特性是异步电动机在额定频率及额定电压下工作，并按规定的接

25、线方法接线，定子及转子电路中不接电阻或电抗时所得到的曲线。 第第2 2章异步电动机章异步电动机2.2三相异步电动机的运行原理与特性三相异步电动机的固有机械特性 3.三相异步电动机的人为机械特性 人为机械特性是三相异步电动机在改变电源电压、电源频率、定子极对数或增大定子、转子阻抗的情况下所得到的机械特性。 1）降低定子电压的人为机械特性 第第2 2章异步电动机章异步电动机2.2三相异步电动机的运行原理与特性异步电动机降低定子电压的人为机械特性2）转子串联电阻的人为机械特性第第2 2章异步电动机章异步电动机2.2三相异步电动机的运行原理与特性绕线型异步电动机转子串联电阻的人为机械特性异步电动机的起

26、动要求有两点： (1)要有足够大的起动转矩，以缩短起动时间。 (2)要有比较小的起动电流，以减小起动时供电线路的电压降。通常要改善其起动性能，就要减小起动电流和增大起动转矩。 2.3三相异步电动机的起动第第2 2章异步电动机章异步电动机2.3.1三相笼型异步电动机的起动 1.直接起动 是利用开关或接触器将电动机的定子绕组直接接入额定电压的电网中，也称为全压起动。2.降压起动 是指起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，起动结束后加额定电压运行的起动方式。 1)定子串联电阻降压起动 是指在定子电路中串联电阻或电抗，来降低电动机定子绕组上的电压的起动方法。 优点：是起动平稳，运行可靠，设备简单； 缺

27、点：是起动转矩随电压的降低而成平方降低，起动时电能损耗较大。 第第2 2章异步电动机章异步电动机2.3三相异步电动机的起动定子串联电阻降压起动原理图2.Y - 降压起动只适用于电动机正常运行且定子绕组为三角形联结的情况。 第第2 2章异步电动机章异步电动机2.3三相异步电动机的起动3）自耦变压器降压起动又称为自耦补偿器降压起动，它是通过三相自耦变压器把电压降低后加到电动机定子绕组上，以减小起动电流的起动方法。 优点：是在限制起动电流相同的情况下（与定子串联电阻降压起动比较），可以获得比较大的起动转矩； 缺点：是设备质量和体积较大，造价高。 三相异步电动机Y- 降压起动接线图自耦变压器降压起动原

28、理图 2.3.2三相绕线型异步电动机的起动1.转子串联电阻起动即起动时在电动机定子电路中串入多级电阻，待电动机转速基本稳定时再将其从定子电路中一一切除。 优点：既可以限制起动时转子及定子的电流，又可以增大起动转矩（一般为最大电磁转矩的0.70.85倍），减少起动时间。 缺点：结构比较复杂且造价高。 第第2 2章异步电动机章异步电动机2.3三相异步电动机的起动转子串联电阻起动接线图转子串联电阻起动的机械特性2.转子串联频敏变阻器起动 优点：是结构简单，价格便宜，运行可靠，而且在起动过程中能自动且平滑地减小电阻，应用广泛。第第2 2章异步电动机章异步电动机2.3三相异步电动机的起动转子串联频敏变阻

29、器起动接线图电动机的制动状态是指其电磁转矩T与转子转动的方向相反的运行状态。 2.4.1三相异步电动机能耗制动 这种方法是用消耗转子的动能（转换成电能）来进行制动的。第第2 2章异步电动机章异步电动机2.4三相异步电动机的制动三相异步电动机能耗制动原理图三相异步电动机能耗制动的机械特性第第2 2章异步电动机章异步电动机2.4三相异步电动机的制动优点：是制动平稳，能实现快速停车； 缺点：是必须配有专门的直流电源。 该方法适用于位能性负载匀速下放及电动机的准确、快速停车。2.4.2三相异步电动机反接制动 1.电源反接制动 是指将三相异步电动机的任意两相定子绕组的电源线对调，此时定子产生的旋转磁场的

30、方向会随着电源的反接而反向，电磁转矩的方向也随之反向，由于机械惯性，电动机转速未变，从而起到制动的作用.三相异步电动机电源反接制动原理图第第2 2章异步电动机章异步电动机2.4三相异步电动机的制动2.倒拉反接制动 适用于绕线型异步电动机拖动位能性负载的低速下放，也称为转子反向反接制动。 整个过程实际上是在重力作用下负载下放的过程。三相异步电动机电源反接制动的机械特性三相异步电动机倒拉反接制动的机械特性 2.4.3三相异步电动机回馈制动电动机作为发电机运行，将机械功率变成电功率向电网输送电能，因此称为回馈制动,也称为再生发电制动。 1.正向回馈制动 常用于变极或变频调速中。 2.反向回馈制动第第

31、2 2章异步电动机章异步电动机2.4三相异步电动机的制动正向回馈制动的机械特性反向回馈制动的机械特性 2.5.1三相异步电动机的变极调速是通过改变电动机的定子绕组的极对数 p 来调速的，此方式只适用于笼型异步电动机。 第第2 2章异步电动机章异步电动机2.5三相异步电动机的调速2p=4的绕组变极原理图2p=2的绕组变极原理图 常用的改变定子绕组极对数的接法有两种： 一种是定子绕组从单星形联结改成并联的双星形联结；另一种是从三角形联结改成双星形联结。第第2 2章异步电动机章异步电动机2.5三相异步电动机的调速改变定子绕组极对数的联结方式 Y-YY联结方式适用于恒转矩调速；-YY联结方式适用于恒功

32、率调速。 异步电动机变极调速的优点：是简单可靠，成本低，效率高，机械特性硬；缺点：是调速时转速几乎是成倍变化的，不能实现均匀平滑的无级调速，且能实现的速度挡也不可能太多。第第2 2章异步电动机章异步电动机2.5三相异步电动机的调速 2.5.2三相异步电动机的变频调速 变频调速具有调速范围宽、平滑性好等特点。在调节频率时，电压按不同规律变化可实现恒转矩和恒功率调速，以满足不同的生产生活需求。 2.5.3三相异步电动机的变转差率调速 1.转子串联电阻调速 只适用于绕线型异步电动机。 优点：设备简单、易于实现 缺点：不能实现无级调速，而且速度较低时，电动机转差率较大，导致电动机运行效率降低。 第第2

33、 2章异步电动机章异步电动机2.5三相异步电动机的调速转子串联电阻调速的机械特性 2.改变定子电压调速 常常采用速度负反馈控制系统，以提高电动机机械特性的硬度，改善电动机在低速时的机械特性。 第第2 2章异步电动机章异步电动机2.5三相异步电动机的调速恒转矩调速时的机械特性改变定子电压调速时的机械特性 2.6.1单相异步电动机概述 优点：供电方便外，还有结构简单、成本低廉、运行可靠及维修方便。 缺点：运行性能较差、效率较低。2.6单相异步电动机第第2 2章异步电动机章异步电动机 2.6.2单相异步电动机的工作原理 单相异步电动机的电源是单相正弦交流电，其铁心内产生的脉动磁场不旋转，也就不存在电

34、磁力的作用，因此，要使单相异步电动机具有实际使用价值，就必须解决起动问题。单相异步电动机磁场 2.6.3电容分相式单相异步电动机 1.电容运行单相异步电动机 是指起动绕组及电容始终接通的电动机。 优点：应用广泛，结构简单，使用和维护方便，便于实现反转， 常用于空载或轻载起动的家用电器和医疗器械中。第第2 2章异步电动机章异步电动机2.6单相异步电动机电容分相式单相异步电动机电路 2.电容起动单相异步电动机 起动绕组和电容器只在电动机起动时接通，当电动机起动即将结束时，起动绕组和电容器将从电路中切除。 常用于满载起动的水泵、磨粉机和小型空气压缩机等设备中。 第第2 2章异步电动机章异步电动机2.

35、6单相异步电动机 3.双电容单相异步电动机 是一种电容起动、电容运行单相异步电动机。 主要用于要求起动转矩大，功率因数较高的设备上。 电容起动单相异步电动机电路双电容单相异步电动机电路1.空载试验 1）实训目的 （1）学习三相异步电动机的空载参数测定方法。 （2）通过测定三相异步电动机的空载参数（如空载电压U0、空载电流 I0 、空载功率P0），来确定电动机的励磁电抗 Xf 、励磁电阻 Rf 和空载阻抗Zf 等参数。 2）实训器材：三相异步电动机、功率表、调压器、电压表和交流毫安表。 3）实训方法和步骤第第2 2章异步电动机章异步电动机2.7实 训 项 目第第2 2章异步电动机章异步电动机2.

36、7实 训 项 目 测量三相异步电动机的空载参数时应注意： （1）记录开始后，电压要单方向改变。 （2）在靠近额定点时，数据记录要相对多一点，以保证试验的准确性。三相异步电动机空载等效电路三相异步电动机空载试验电路第第2 2章异步电动机章异步电动机2.7实 训 项 目2.短路试验 1）实训目的 （1）学习三相异步电动机的短路参数测定方法。 （2）通过测定三相异步电动机的短路参数（如短路电压Us 、短路电流 Is 、短路损耗 Ps），来确定电动机的短路电抗 Xs 、短路电阻 Rs 、短路阻抗 Zs 等参数。 2）实训器材：三相异步电动机、功率表、调压器、电压表、交流毫安表。 3）实训方法和步骤三相

37、异步电动机短路等效电路第第3 3章直流电机章直流电机直流电机的基本知识3.1直流电机的电枢电动势和电磁转矩3.2直流电机的运行原理3.3他励直流电动机的起动、制动和调速3.4实训项目3.5 3.1.1直流电机的结构 直流电机主要由静止部分和旋转部分构成,在静止部分和旋转部分之间要有一定的气隙，其中静止部分称为定子，旋转部分称为转子。3.1直流电机的基本结构第第3 3章直流电机章直流电机直流电机的结构1风扇； 2机座； 3电枢；4主磁极； 5刷架； 6换向器； 7接线板； 8接线盒； 9换向极； 10端盖 1.定子部分 1）主磁极 一般由主磁极铁心和主磁极绕组（励磁绕组）组成。 主要作用：是在定

38、子和转子之间的气隙中建立主磁场，使电枢绕组在此磁场的作用下产生感应电动势和电磁转矩。 第第3 3章直流电机章直流电机3.1直流电机的基本结构 2）换向极 主要由铁心和绕组组成，装在电机两主磁极之间的几何中心线上，又称为附加极。 主要作用：是改善电机的换向性能。 直流电机主磁极的结构1极靴； 2励磁绕组；3极身； 4机座； 5框架； 6转子 3）机座 通常由铸钢和厚钢板焊接而成。 主要作用：一是作为电机磁路的一部分；二是用来固定主磁极、换向极及端盖等部件，起机械支承的作用。 第第3 3章直流电机章直流电机3.1直流电机的基本结构 4）电刷装置 是直流电机重要的组成部分。 主要作用：是将旋转的电枢

39、绕组与固定不动的外电路相连接，引入或引出直流电压和直流电流，并与换向器相配合，起整流的作用。 2.转子部分 1）电枢铁心 是电机主磁路的一部分，主要用来嵌放电枢绕组。 直流电机的转子 1换向器； 2电枢铁心； 3电枢绕组第第3 3章直流电机章直流电机3.1直流电机的基本结构 2）电枢绕组 是直流电机的主要电路部分，由许多按一定规律连接的绝缘线圈（导线）组成。 主要作用：是产生感应电动势和电磁转矩，是实现机械能与电能互相转换的重要部件。 （1）单叠绕组。特点是：元件的首尾两端分别接到相邻的两个换向片上，并且前一个元件的尾端与后一个元件的首端接在同一个换向片上。 （2）单波绕组。特点是：把在磁场中

40、位置基本对应的元件连接起来，元件所连接的换向片相隔较远。 单叠绕组单波绕组 3.1.2直流电机的工作原理 1.直流发电机 是基于电磁感应定律工作的。 2.直流电动机 工作原理基于电磁力定律。 第第3 3章直流电机章直流电机3.1直流电机的基本结构直流发电机的工作原理直流电动机的工作原理 3.直流电机的可逆性原理 在电机理论中，一台电机既能做电动机运行又能做发电机运行的原理称为可逆性原理。第第3 3章直流电机章直流电机3.1直流电机的基本结构 4.励磁方式 是指直流电机的励磁线圈与其电枢线圈的连接方式。 根据连接方式的不同分为：他励、并励、复励和串励等。 直流电机的励磁方式 3.1.3直流电机的

41、铭牌数据 1.型号：一般由大写的汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。 2.额定电压（UN，单位：V） 是指额定状态下电枢输出端的电压。 电动机：指的是输入的额定电压；发电机：指的是输出的额定电压。 3.额定电流（IN，单位：A） 是指电机在额定电压、额定功率下运行时，电枢电流的值。 4.额定功率（PN，单位：W或kW） 是指电机在额定状态下运行时的输出功率。 直流发电机：PN UN IN 直流电动机：PN UN INN 5.额定转速（nN，单位：r/min） 是指电机在额定状态下运行时转子的转速。第第3 3章直流电机章直流电机3.1直流电机的基本结构 3.2.1直流电机的电枢电动势 电枢旋转时，主磁

42、场在电枢绕组中产生的感应电动势称为电枢电动势。是指直流电机电枢绕组上正、负电刷间产生的感应电动势。 电枢电动势的表达式为： Ea = Ce n3.2直流电机的电枢电动势和电磁转矩第第3 3章直流电机章直流电机 3.2.2直流电机的电磁转矩 电枢电流与气隙磁场相互作用产生电磁力，电磁转矩是由电磁力产生的。 其表达式为： T = CTIa 3.3.1直流电动机的基本平衡方程式 直流电动机在进行机电能量转换时，必须要有能反映其内部电磁转换过程和内外的机电能量转换过程的方程式，即基本平衡方程式。3.3直流电机的运行原理第第3 3章直流电机章直流电机 2.功率平衡方程式%10022%10012PPPPP

43、 1.电动势平衡方程式 U = Ea + Ia Ra 3.转矩平衡方程式 T = T2 + T0电动机参考方向的规定 3.3.2平面截切体 1.转速特性 是指电动机运行在额定电压 UN 和额定励磁电流 IfN 状态时，转速与电枢电流之间的关系。第第3 3章直流电机章直流电机3.3直流电机的运行原理转速公式: 转速特性曲线是一条略微向下倾斜的直线。 2.转矩特性 是指电动机运行在额定电压 UN 和额定励磁电流 IfN 状态时，电磁转矩与电枢电流之间的关系。 随着电磁转矩的增大，转矩特性曲线为一条斜率逐渐下降的曲线。第第3 3章直流电机章直流电机3.3直流电机的运行原理 3.效率特性 是指电动机运

44、行在额定电压 UN 和额定励磁电流 IfN 状态时，效率与电枢电流的关系。 他励直流电动机的效率特性曲线是一条先上升后下降的曲线。他励直流电动机的工作特性 4.机械特性 指电动机在稳定运行情况下，转速n与电磁转矩T之间的关系。第第3 3章直流电机章直流电机3.3直流电机的运行原理 他励直流电动机的机械特性公式为:他励直流电动机的机械特性 3.4.1他励直流电动机的起动 直流电动机的起动的要求： （1）要有足够大的起动转矩，一般 Tst （1.11.2）TN 。 （2）起动电流要限制在一定的范围之内。 （3）起动设备简单、可靠。3.4他励直流电动机的起动、制动和调速第第3 3章直流电机章直流电机

45、 1.他励直流电动机电枢回路串联电阻起动 是指电动机在额定电压下起动时，在其电枢回路中串入分级电阻，在起动过程中将分级电阻逐个断开，起动结束时分级电阻全部断开。 优点：是操作简单、可靠；缺点：是起动时电阻消耗的电能较多，效率较低。电枢回路串联电阻起动的原理 2.他励直流电动机降压起动 是指起动前降低电动机电枢绕组两端的电压，以减小起动电流 Ist 的起动方法。 优点：是起动过程快、平稳，而且能量损耗小；缺点：是需要专用电源设备，投资大。 第第3 3章直流电机章直流电机3.4他励直流电动机的起动、制动和调速 3.4.2他励直流电动机的制动 1.他励直流电动机能耗制动 指电动机把拖动系统的动能转换

46、为电能并消耗在电枢回路的电阻上，直到电动机停止转动的过程。 他励直流电动机能耗制动电路原理 能耗制动的制动电路简单，设备经济、安全，且不需要从电网吸收电功率，常用于反抗性负载的准确停车和位能性负载的稳定下放。第第3 3章直流电机章直流电机3.4他励直流电动机的起动、制动和调速 2.他励直流电动机反接制动 1)电源反接制动 是指把正在运行的他励直流电动机的电源电压突然反极性接到电枢两端的制动过程。电源反接制动电路原理 2）倒拉反接制动 是指制动时在电枢回路中串联大电阻，使电磁转矩小于负载转矩的制动过程。该方法只适用于位能性负载。第第3 3章直流电机章直流电机3.4他励直流电动机的起动、制动和调速

47、 3.他励直流电动机回馈制动 是指电动机工作过程中，在外部条件作用下会出现实际转速大于理想空载转速的情况。倒拉反接制动电路原理 3.4.3他励直流电动机的调速 1.电枢回路串联电阻调速 当他励直流电动机在额定电压和额定励磁电流下运行时，通过在电动机电枢回路中串联不同阻值的电阻实现调速的方法称为电枢回路串联电阻调速。第第3 3章直流电机章直流电机3.4他励直流电动机的起动、制动和调速 优点：是方法简单，操作方便； 缺点：是相对稳定性差，而且串入电阻使能耗增大，经济性较差。 常用于电动机拖动的电车、炼钢车间的生产机械等设备中。电枢回路串联电阻调速的电路原理 2.降低电源电压调速 当他励直流电动机在

48、额定励磁电流下运行且保证电枢电阻不变时，通过调节电动机电枢两端的电压而实现调速的方法称为降低电源电压调速，简称降压调速。 优点：(1)由于电源电压可连续调节，可以实现无级调速。 (2)调速前后机械特性的斜率不变，负载变化时转速稳定性好。 (3)调速范围较宽，一般为 2.512。 (4)调速过程能耗小，且经济性好。 缺点：调速时需要一套电压可连续调节的直流电源，设备投资大。 第第3 3章直流电机章直流电机3.4他励直流电动机的起动、制动和调速第第3 3章直流电机章直流电机3.4他励直流电动机的起动、制动和调速 3.减弱磁通调速 当他励直流电动机在额定电压下运行且保证电枢电阻不变时，通过调节励磁电

49、流（磁通）而实现调速的方法称为减弱磁通调速。 优点：(1)由于励磁电流 IfIa，因而控制方便且能耗较小。 (2)设备简单，平滑性好，可实现无级调速。 缺点：是受电动机机械强度的限制以及会产生换向火花，调速范围D不大，一般为1.21.5。 2.求作相贯线的投影 1.实训目的 （1）认识直流电机、常用测量仪器和仪表等实训设备。 （2）掌握直流电动机工作特性的测定方法。 2.实训器材：直流电动机、直流发电机、直流电压表、直流电流表、转速表等。 3.实训方法和步骤3.5实训项目第第3 3章直流电机章直流电机测定他励直流电动机工作特性的电路接线图 4.数据处理 （1）根据实验要求，正确记录实验数据。

50、（2）计算直流电动机的输入功率、输出功率、输出转矩和电动机效率。第第3 3章直流电机章直流电机3.5实训项目 电动机输入功率为： 电动机输出功率为： 电动机输出转矩为： 电动机效率为： （3）绘制直流电动机的工作特性曲线n 、Tem 、。第第4 4章控制电机章控制电机伺服电动机4.1步进电动机4.2测速发电机4.3实训项目4.4 伺服电动机又称为执行电机，在数控系统及自动控制系统中作为执行元件使用。 作用：是将输入伺服电动机的电压信号转换成轴上的速度及转向输出，以驱动控制对象。4.1伺服电动机第第4 4章控制电机章控制电机 4.1.1直流伺服电动机 根据磁极的种类可分为两种：一种是永磁式：其磁