1、机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院电动机简介电动机简介机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院2. 发展简史发展简史3. 直流电动机直流电动机1.概述概述 4. 交流电动机交流电动机5. 小结小结精品资料机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院 你怎么称呼老师？ 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是否会认为老师的教学方法需要改进？ 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ 教师的教鞭 “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，没有学问无颜见爹娘 ” “太阳当空照
2、，花儿对我笑，小鸟说早早早”机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院 电动机广泛地应用在社会生活中。电动机广泛地应用在社会生活中。 农村的电灌站、工厂的各种机床，都有电动机。电车、电力机车都是以电动机为动力的交农村的电灌站、工厂的各种机床，
3、都有电动机。电车、电力机车都是以电动机为动力的交通工具。通工具。 由于电网供给的是交变电流，电风扇、洗衣机等家用电器中的电动机，多数是交流电动机由于电网供给的是交变电流，电风扇、洗衣机等家用电器中的电动机，多数是交流电动机。交流电动机也是靠着通电导体在磁场中所受的力来运转的。电动玩具、录音机等小型电器则。交流电动机也是靠着通电导体在磁场中所受的力来运转的。电动玩具、录音机等小型电器则多数使用直流电动机。多数使用直流电动机。 随着技术的发展和社会的进步，电动机和人类的关系将越来越密切。随着技术的发展和社会的进步，电动机和人类的关系将越来越密切。电动机优点：电动机优点： 构造简单、控制方便、体积小
4、、构造简单、控制方便、体积小、 效率高、功率可大可小、无污染效率高、功率可大可小、无污染 使用电动机驱动生产机械可：使用电动机驱动生产机械可： （1 1）简化生产机械的结构；）简化生产机械的结构；（2 2）提高生产效率和产品质量；）提高生产效率和产品质量； （3 3）能实现自动控制；）能实现自动控制； （4 4）实现远距离操纵）实现远距离操纵机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院电电风风扇扇及及其其电电机机机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院洗衣机及其电机洗衣机及其电机机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化
5、重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院电动玩具、录音机的电动机电动玩具、录音机的电动机机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院机床及电动机机床及电动机电机电机机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院 铁路的机车功率较大（几千铁路的机车功率较大（几千kW），地铁的功率较小（几百），地铁的功率较小（几百kW），而），而DC1500/750V无法承受如此大的功率，而为了满足功率，继续升电压无法承受如此大的功率，而为了满足功率，继续升电压又比较困难。又比较困难。 地铁车辆为了减自重，一般采用直流地铁车辆为了减自重，一般采
6、用直流-交流传动，如果也使用交流供交流传动，如果也使用交流供电，那么还要再加变压器之类的设备，又要增加自重电，那么还要再加变压器之类的设备，又要增加自重 地铁直流供电地铁直流供电相对自身的优势：省钱相对自身的优势：省钱提问：高铁、地铁供电形式提问：高铁、地铁供电形式机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院 需要注意的是，并不是一个动车上只有一个电机。一个动车上有两个转需要注意的是，并不是一个动车上只有一个电机。一个动车上有两个转向架，一个转向架上常常安装有一台或两台电机。向架，一个转向架上常常安装有一台或两台电机。 以以CRH3动车组为例，全车动车组为例
7、，全车4个动车，每个动车有两个转向架，每个转向个动车，每个动车有两个转向架，每个转向架上有两台电机，全车共有架上有两台电机，全车共有16台电机，总功率达到台电机，总功率达到8800千瓦。千瓦。 坐在高铁上，这是不同的火车，从前的火车动力在车头上；现在，那个坐在高铁上，这是不同的火车，从前的火车动力在车头上；现在，那个带来高速的动力就在你的脚下。带来高速的动力就在你的脚下。 CRH380AL是是16节长编组列车，全列装有节长编组列车，全列装有56台牵引电机，牵引功率达到台牵引电机，牵引功率达到2万千瓦以上。在如此强大的动力之下，列车加速到万千瓦以上。在如此强大的动力之下，列车加速到300公里公里
8、/小时只需小时只需4分钟，分钟，加速距离为加速距离为12公里。加速到公里。加速到350公里公里/小时只需小时只需6分钟，加速距离为分钟，加速距离为22公里公里机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院2. 发展简史发展简史3. 直流电动机直流电动机1.概述概述 4. 交流电动机交流电动机5. 小结小结机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院1820年，丹麦，奥斯特，电流磁效应，诞生了电磁学；年，丹麦，奥斯特，电流磁效应，诞生了电磁学；1821年，英国，法拉第，第一个实验电动机模型（后来的电动机年，英国，法拉第，第一个
9、实验电动机模型（后来的电动机/发动机发动机/变变压器）。压器）。 1831年，法拉第实现年，法拉第实现“磁生电磁生电”梦想，发现了电磁感应定律；创造了梦想，发现了电磁感应定律；创造了专业词汇（抗磁性、顺磁性、电介质、磁力线、场）；专业词汇（抗磁性、顺磁性、电介质、磁力线、场）； 试图确立电磁力与牛顿的万有引力之间的联系；试图确立电磁力与牛顿的万有引力之间的联系；（麦克斯韦评价：科学家中最有成效最高尚的典型）（麦克斯韦评价：科学家中最有成效最高尚的典型）机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院麦克斯韦方程组（麦克斯韦方程组（The Maxwells Equ
10、ations）机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院直流电动机的发展（四阶段）直流电动机的发展（四阶段）1.1.以永磁体作为磁场的阶段以永磁体作为磁场的阶段因天然磁极小，磁性弱，电机功率很小，动力也小。因天然磁极小，磁性弱，电机功率很小，动力也小。2.2.以电磁铁作为磁极的阶段以电磁铁作为磁极的阶段18251825年，英国，斯特金，制成了第一块电磁铁（用年，英国，斯特金，制成了第一块电磁铁（用1616个线圈导线绕制成的）；个线圈导线绕制成的）；18291829年，美国，亨利，制成可以举起年，美国，亨利，制成可以举起1 1吨货物的电磁铁；吨货物的电磁铁；
11、18341834年，雅克比，采用电磁铁代替永久磁铁，并首次采用换向装置，大大改变了直流电机的性能。年，雅克比，采用电磁铁代替永久磁铁，并首次采用换向装置，大大改变了直流电机的性能。3.3.改变励磁方式的阶段改变励磁方式的阶段 励磁技术是直流发电机的一个关键性技术。电动机必须由直流发电机供电，解决发电机的技术问题，励磁技术是直流发电机的一个关键性技术。电动机必须由直流发电机供电，解决发电机的技术问题，可使电机应用进入新阶段，也就是说电动机的发展随着发电机的发展而进步。可使电机应用进入新阶段，也就是说电动机的发展随着发电机的发展而进步。 1851 1851年，金斯捷，运用电磁铁代替永久磁体励磁，最
12、初供应电磁铁的电流都是来自他激式的伽伐尼年，金斯捷，运用电磁铁代替永久磁体励磁，最初供应电磁铁的电流都是来自他激式的伽伐尼电池，因为不管怎样发电机要发出电流必须先有励磁，而且必须先有电流才能产生磁场励磁。电池，因为不管怎样发电机要发出电流必须先有励磁，而且必须先有电流才能产生磁场励磁。 1854 1854年，丹麦，赫尔特年，丹麦，赫尔特. .维尔纳兄弟申请了自激式发电机的专利。此后又科学家们又发明了串激式自维尔纳兄弟申请了自激式发电机的专利。此后又科学家们又发明了串激式自激发电机和自并励发电机，大大改变了直流发电机的性能，从而开创了直流电机发展的新阶段。激发电机和自并励发电机，大大改变了直流发
13、电机的性能，从而开创了直流电机发展的新阶段。机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院主要体现在电枢转子的改进上。主要体现在电枢转子的改进上。18651865年发明了齿状电枢；年发明了齿状电枢；18701870年发明了环状电枢；年发明了环状电枢；18721872年发明了一种鼓型转子，降低了电机生产技术的成本，电机得到实际应用的时代终于来到了。年发明了一种鼓型转子，降低了电机生产技术的成本，电机得到实际应用的时代终于来到了。4.4.实用化完善阶段实用化完善阶段 随着技术发展，直流发电机发出的最大电压达到随着技术发展，直流发电机发出的最大电压达到57.657.
14、6千伏，输出最大功率千伏，输出最大功率46504650千瓦，输送的距离可千瓦，输送的距离可以达到以达到180180公里。但很快就达到了技术极限：公里。但很快就达到了技术极限：（1 1）线圈的绝缘性能不够；）线圈的绝缘性能不够；（2 2）换向器无法工作；）换向器无法工作；（3 3）发电机在制作、运行上存在困难，尤其是换向火花；）发电机在制作、运行上存在困难，尤其是换向火花；（4 4）高压直接输给用户危险，用户一般需要低电压。）高压直接输给用户危险，用户一般需要低电压。（5 5）直流电的输送很困难。）直流电的输送很困难。直流电机存在的主要问题直流电机存在的主要问题机械电气控制及自动化机械电气控制及
15、自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院18561856年，德国，西门子公司生产出年，德国，西门子公司生产出第一台转枢式交流电动机第一台转枢式交流电动机，用的是单相交流电，与直流电机相比优势并，用的是单相交流电，与直流电机相比优势并不明显。不明显。18851885年，意大利，加利莱奥年，意大利，加利莱奥. .费拉里斯、费拉里斯、18861886年，美国，尼古拉年，美国，尼古拉. .特斯拉各自独立的特斯拉各自独立的发明了旋转磁场发明了旋转磁场。他们。他们将几个线圈以辐射状排成一圈，接入交流电，使各个线圈中的交流电频率相同，但是其电压、电流有相移，将几个线圈以辐射状排成一圈，接入交流电，使各
16、个线圈中的交流电频率相同，但是其电压、电流有相移，这样在线圈之间的空间形成了一个旋转磁场，而这个磁场会带动通电线圈转动，这样他们研制成功二相交流这样在线圈之间的空间形成了一个旋转磁场，而这个磁场会带动通电线圈转动，这样他们研制成功二相交流电动机。电动机。18891889年，俄国，工程师杜列夫年，俄国，工程师杜列夫- -杜波洛沃尔斯基杜波洛沃尔斯基发明了鼠笼式三相电动机发明了鼠笼式三相电动机，这是第一台能够实用的三相交流，这是第一台能够实用的三相交流电动机，至此电动机发展到了可以进入工业应用的阶段。电动机，至此电动机发展到了可以进入工业应用的阶段。交流电动机的发展交流电动机的发展机械电气控制及自
17、动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院 三相交流发电机与鼠笼式三相交流电动机的发明给各个工厂、企业和公司提供了操控方便、快捷、安全、经济、源源不断、动力蓬勃的新动力，从而导致了第二次动力革命。 这次革命促进了资本主义社会生产力的极大的发展，使资本主义大生产开始向自动化、电气化方向发展，出现了比以蒸汽机技术为代表的第一次动力革命更为深刻的一次工业技术革命，而且这次革命现在还在并且将来还将对于人类做出更大的贡献。感想感想 从电动机的发展简史中我们可以看到：科学要转化为技术，转化为生产力，并从电动机的发展简史中我们可以看到：科学要转化为技术，转化为生产力，并不是那么轻而易举
18、、一蹴而就的，需要付出时间、人力、物力和财力。有人感慨的不是那么轻而易举、一蹴而就的，需要付出时间、人力、物力和财力。有人感慨的说：说：“现在世界上不缺科学人才，不缺科学思想和科学理论，最缺的就是将科学思现在世界上不缺科学人才，不缺科学思想和科学理论，最缺的就是将科学思想和科学理论转化为技术与生产力的人。想和科学理论转化为技术与生产力的人。”我们缺乏创新型的技术人才。我们缺乏创新型的技术人才。机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院2. 发展简史发展简史3. 直流电动机直流电动机1.概述概述 4. 交流电动机交流电动机5. 小结小结机械电气控制及自动化机
19、械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院直流电机的优点：直流电机的优点：（1）调速性能好）调速性能好:调速范围广，易于平滑调节。调速范围广，易于平滑调节。（2）起动、制动转矩大，易于快速起动、停车。）起动、制动转矩大，易于快速起动、停车。（3）易于控制。）易于控制。应用：应用：（1）轧钢机、电气机车、无轨电车、中大型龙门刨床等调速范围大的大型设备。）轧钢机、电气机车、无轨电车、中大型龙门刨床等调速范围大的大型设备。（2）用蓄电池做电源的地方，如汽车、拖拉机等。）用蓄电池做电源的地方，如汽车、拖拉机等。（3）家庭：电动缝纫机、电动自行车、电动玩具）家庭：电动缝纫机、电动自行车、
20、电动玩具机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院 一、一、 工作原理工作原理 U+NS电刷电刷换向片换向片直流电源直流电源电刷电刷换向器换向器线圈线圈II机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院注意：注意：换向片和电源固定联接，线圈无论怎样转动，总是上半边的电流向里，换向片和电源固定联接，线圈无论怎样转动，总是上半边的电流向里，下半边的电流向外。电刷压在换向片上。下半边的电流向外。电刷压在换向片上。由左手定则，通电线圈在磁场的作用下，使线圈逆时针旋转。由左手定则，通电线圈在磁场的作用下，使线圈逆时针旋转。FFU+N
21、S电刷电刷换向片换向片II机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院FFU+NS电刷电刷换向片换向片IIEE由右手定则，线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动势，感应电由右手定则，线圈在磁场中旋转，将在线圈中产生感应电动势，感应电动势的方向与电流的方向相反。动势的方向与电流的方向相反。机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院直流发电机直流发电机用右手定则判用右手定则判感应电动势感应电动势Ea的方向的方向U+NSEEIa电枢绕组电枢绕组电阻电阻RanKEE感应电动势感应电动势aaRIEU输出电压输出电压机械电气控制及
22、自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院二、二、 直流电机的构成直流电机的构成直流电机由定子、直流电机由定子、转子和机座等部分转子和机座等部分构成。构成。机座机座磁极磁极励磁励磁绕组绕组转子转子励磁式直流电动机结构励磁式直流电动机结构机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院1. 转子转子（又称电枢）（又称电枢） 由铁芯、绕组（线圈）、换向器组成。由铁芯、绕组（线圈）、换向器组成。2. 定子定子定子的分类：定子的分类：永磁式：由永久磁铁做成。永磁式：由永久磁铁做成。励磁式：磁极上绕线圈，然后在线圈中励磁式：磁极上绕线圈，然后在线圈
23、中 通过直流电，形成电磁铁。通过直流电，形成电磁铁。励磁的定义：励磁的定义：磁极上的线圈通以直流电磁极上的线圈通以直流电 产生磁通，称为励磁。产生磁通，称为励磁。机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院根据励磁线圈和转子绕组的联接关系，励磁式的直流电机又可细分为：根据励磁线圈和转子绕组的联接关系，励磁式的直流电机又可细分为：他励电动机：他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开。励磁线圈与转子电枢的电源分开。并励电动机：并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。串励电动机：串励电动机：励磁线圈与转子电枢串联接到同一
24、电源上。励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。复励电动机：复励电动机：励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同一电源上。励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同一电源上。M他励他励UfIfIaUM并励并励UIfM串励串励UM复励复励U机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院2. 发展简史发展简史3. 直流电动机直流电动机1.概述概述 4. 交流电动机交流电动机5. 小结小结机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院 三相异步电动机的构造三相异步电动机的构造鼠笼式鼠笼式绕线式绕线式转子转子定子（固定部分）定子（固定部分
25、） 转子（旋转部分）转子（旋转部分）分为两个基本部分：分为两个基本部分：机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院 构成：由机座、铁心和定子绕组组成构成：由机座、铁心和定子绕组组成 定子定子机座是用铸铁或铸刚制成，机座是用铸铁或铸刚制成，铁心由互相绝缘的硅钢片叠成，内圆周表面冲有槽，铁心由互相绝缘的硅钢片叠成，内圆周表面冲有槽，用以放置对称三相绕组；用以放置对称三相绕组；对称三相绕组有的联接成星形、有的联接成三角形对称三相绕组有的联接成星形、有的联接成三角形 作用：作用： 产生旋转磁场产生旋转磁场 机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学
26、院重庆大学机械工程学院机座机座定子绕组定子绕组铭牌数据铭牌数据出线端子出线端子机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院定转子中间是空气隙。此外，还有端盖、轴承、机座、风扇、风罩等部件。定转子中间是空气隙。此外，还有端盖、轴承、机座、风扇、风罩等部件。机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院鼠笼型异步电动机主要部件拆分图鼠笼型异步电动机主要部件拆分图机械电气控
27、制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院（2）定子绕组）定子绕组 作用：产生旋转磁场作用：产生旋转磁场 材料：高强度漆包线（小型）材料：高强度漆包线（小型） 绝缘处理的铜条（大中型）绝缘处理的铜条（大中型） 接法：星形或三角形（六个出线端）接法：星形或三角形（六个出线端）机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院鼠笼式电动机构造简单、价格低廉、工作可靠、使用方便鼠笼式电
28、动机构造简单、价格低廉、工作可靠、使用方便转子转子 构成：由铁心和绕组两部分构成构成：由铁心和绕组两部分构成 铁心也用硅钢片叠成，表面冲有槽，装在转轴上，铁心也用硅钢片叠成，表面冲有槽，装在转轴上，轴上加机械负载；因绕组不同，可分为鼠笼式和绕线轴上加机械负载；因绕组不同，可分为鼠笼式和绕线式两种。式两种。作用：电动机磁路一部分。在旋转磁场作用作用：电动机磁路一部分。在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。下，产生感应电动势或电流。机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院 鼠笼式异步电动机鼠笼式异步电动机的转子绕组不是由绝缘导线绕制而成，而是铝条或铜条与短
29、路环焊接而成或铸造而成。 鼠笼式异步电动机的转子绕组因其形状象鼠笼而得名，它的结构是嵌入线槽中铜条为导体，铜条的两端用短路环焊接起来。中小型鼠笼式异步电动机采用较便宜的铝替代铜，将转子导体、短路环和风扇等铸成一体，成为铸铝鼠笼式转子。机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院鼠笼式转子鼠笼式转子转轴转轴轴承轴承转子转子机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院材料：材料：0.5mm相互绝缘硅钢片相互绝缘硅钢片 机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院 绕线式转子的绕组和定子绕组相
30、似，三相绕组连接成星形，三根端线连接到装在转轴上的三个铜滑环上，通过一组电刷与外电路相连接。绕线式电动机因为其启动绕线式电动机因为其启动,运行的力矩较大运行的力矩较大,一般用在重载负荷中。一般用在重载负荷中。机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院 铁心铁心绕组绕组转轴转轴绕线式式转子绕线式式转子机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院（2）转子绕组）转子绕组 作用：产生感应电流和电动势，在旋转作用：产生感应电流和电动势，在旋转 磁场作
31、用下产生电磁转矩磁场作用下产生电磁转矩 分类：分类：a、笼型转子、笼型转子 结构：单笼型、双笼型、深槽式，其结构：单笼型、双笼型、深槽式，其 中单笼型又分铸铝和铜条转子。中单笼型又分铸铝和铜条转子。机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院 b、绕线转子、绕线转子 结构：与定子绕组具有相同极数的三相对称结构：与定子绕组具有相同极数的三相对称 绕组绕组 接法：星形，首端接到转轴上的滑环，再通接法：星形，首端接到转轴上的滑环，再通 过定子端盖上的电刷与外电路相连。过定子端盖上的电刷
32、与外电路相连。机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院 结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。变电动机的机械特性。 结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子结构复杂、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。外加电阻可人为改变电动机的机械特性。机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工
33、程学院三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理演示动画演示动画http:/ 转子绕组在磁场中转子绕组在磁场中受到电磁力的作用受到电磁力的作用转子旋转起来转子旋转起来机械负载机械负载旋转起来旋转起来三相交流电能三相交流电能三相鼠笼异步电动机的基本工作原理三相鼠笼异步电动机的基本工作原理机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院vlBe（右手定则）（右手定则）（左手定则）（左手定则）ilBfn0neiNSfB:磁感应强度磁感应强度v:切割速度切割速度l :导线长导线长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闭合导线产生电
34、流闭合导线产生电流通电导线在磁场中受力通电导线在磁场中受力机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院 1. 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异步异步 2. 线圈比磁场转得慢线圈比磁场转得慢0nn结论结论机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院旋转磁场旋转磁场120sin120sinsintIitIitIimCmBmA1. 旋转磁场的产生旋转磁场的产生 在三相异步电动机的定子铁心中放有三相对称绕组，在三相异步电动机的定子铁心中放有三相对称绕组，在该三相对称绕组中通入三相对称交流电流，就可产
35、生在该三相对称绕组中通入三相对称交流电流，就可产生一一“旋转磁场旋转磁场”代替演示实验中的磁铁代替演示实验中的磁铁机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院0tAXYCBZNSAiBiCimItBiAXBYCZAiCi合成磁场方合成磁场方向：向：向下向下参考方向：绕组始参考方向：绕组始端到末端的方向端到末端的方向机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院 60tAXYCBZSN0n60A120tXYCBZ0n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AiBiCimIt机械电气控制及自动
36、化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院 可见，当定子绕组中通入三相电流后，它们共同产生的合成磁可见，当定子绕组中通入三相电流后，它们共同产生的合成磁场是随着电流的交变而在空间不断地旋转着，这就是旋转磁场。场是随着电流的交变而在空间不断地旋转着，这就是旋转磁场。2. 旋转磁场的转向旋转磁场的转向 当通入定子绕组的三相电流的相序为当通入定子绕组的三相电流的相序为A-B-CA-B-C时，旋转磁场的转向与这个顺时，旋转磁场的转向与这个顺序是一致的，可见磁场的转向与定子绕组中的电流相序有关。序是一致的，可见磁场的转向与定子绕组中的电流相序有关。旋转方向旋转方向取决于三相电流的相序
37、。取决于三相电流的相序。机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院0n0n改变电机旋转方向的方法：换接其中两相改变电机旋转方向的方法：换接其中两相AiBiCimItAiCiBimIt机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院3. 旋转磁场的极数旋转磁场的极数BiAXBYCZAiCi此种接法下，绕组的始端之间相差此种接法下，绕组的始端之间相差120120度空间角，合成磁场只有一对磁极，则极对数为度空间角，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1 1。AXYCBZNS旋转磁场的极数和三相绕组的安排有关旋转磁场的极数和三相绕组的安
38、排有关即：即：P=1机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院CYABCXYZAXBZAiBiCi 将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内，将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内，绕组的始端之间相差绕组的始端之间相差6060度度空间角，形空间角，形成的磁场则是成的磁场则是两对两对磁极磁极。AXX ANSSNZCZCBY BY即：即：P=2机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院4. 4. 旋转磁场的转速旋转磁场的转速AXYCBZNSAXYCBZNS0nAXYCBZSN60AiBiCimIt 旋转磁场的转速决定于磁
39、场的极数，在旋转磁场的转速决定于磁场的极数，在一对极一对极的情况下，当电流交变的情况下，当电流交变一次一次时，磁场恰好在空间旋转时，磁场恰好在空间旋转了了一周一周。N0=60f（转转/ /分分）机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院XNSASNZBX AYCZ BCY0t 60t A0nAZXXC ZCSNSN30 旋转磁场具有旋转磁场具有两对两对极时，当电流从极时，当电流从tt=0=0到到tt=60=60经历了经历了6060时，磁场在空间仅旋转时，磁场在空间仅旋转了了3030。比。比P P=1=1时转速慢了一半，即：时转速慢了一半，即：N0=60f/
40、2（转转/ /分分）机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院 旋转磁场的旋转磁场的转速转速n0 0决定于决定于电流频率电流频率f1 1和磁场的和磁场的极对极对数数P：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)Hz50(f0n3p120分）转/( 0001n分）转/( 600pfn 机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院5. 5. 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
41、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 异步电动机异步电动机0nn 无转距无转距转子与旋转磁场间没有相对运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 机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院异步电机运行中异步电机运行中:%91s转差率：转差率：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） 转差率转差率%10000nnns同步转速：同步转速： 旋转磁场的转速旋转磁场的转
42、速机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院单相异步电动机的工作原理单相异步电动机的工作原理结构：结构：定子放单相绕组（其中通定子放单相绕组（其中通220V单相交流电）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组绕组机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院1it220V1i NS 当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据右手螺旋定则和左手定则，可知转子导条当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据右手螺旋定则和左手定则，可知转子导条左、右受力大小相等方向相反，所以没有起动转矩。左、右受力大小相
43、等方向相反，所以没有起动转矩。在电流正半周在电流正半周在电流负半周在电流负半周？机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院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。其原理分析如下：其原理分析如下： 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、反两个旋转磁场合成而等效。即：正、反两个旋转磁场合成而等效。即：- + -t m = + -= m/2机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆
44、大学机械工程学院重庆大学机械工程学院2. 发展简史发展简史3. 直流电动机直流电动机1.概述概述 4. 交流电动机交流电动机5. 小结小结机械电气控制及自动化机械电气控制及自动化重庆大学机械工程学院重庆大学机械工程学院直流电机是磁场不动，导体在磁场中运动；交流电机是磁场旋转运动，而导体不动直流电机是磁场不动，导体在磁场中运动；交流电机是磁场旋转运动，而导体不动.直流电机与交流电机的主要区别直流电机与交流电机的主要区别 直流电动机直流电动机分为分为定子绕组定子绕组和和转子绕组转子绕组. .定子绕组定子绕组产生磁场产生磁场. .当通直流电时当通直流电时. .定子定子绕组绕组产生固定极性的磁场产生固定极性的磁场. .转子通直流电在磁场中受力转子通直流电在磁场中受力. .于是转子在磁场中受力就旋于是转子在磁场中受力就旋转起来转起来. .直流电机构造复杂直流电机构造复杂. .造价高造价高. . 交流电动机分定子绕组和转子导体交流电动机分定子绕组和转子导体. .转子导体形状像鼠笼导体与导体之间用硅转子导体形状像鼠笼导体与导体之间用硅钢片钢片. .有的交流电动机转子也有绕组。有的交流电动机转子也有绕组。
