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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),跳轉(zhuǎn)到第一頁,*,三相,異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)動(dòng)原理,三相,異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu),三相異步電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。定子和轉(zhuǎn)子都有鐵心和繞組。定子的三相繞組為,AX、BY、CZ。,轉(zhuǎn)子分為鼠籠式和繞線式兩種結(jié)構(gòu)。鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組有銅條和鑄鋁兩種形式。繞線式轉(zhuǎn)子繞組的形式與定子繞組基本相同，3個(gè)繞組的末端連接在一起構(gòu)成星形連接，3個(gè)始端連接在3個(gè)銅集電環(huán)上，起動(dòng)變阻器和調(diào)速變阻器通過電刷與集電環(huán)和轉(zhuǎn)子繞組相連接。,4.1.2 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生,把三相定子繞組接成星形接到對(duì)稱三相電源，定子繞組中便有對(duì)稱三相電流流過。,結(jié)論,
2、：,(1)在對(duì)稱的三相繞組中通入三相電流，可以產(chǎn)生在空間旋轉(zhuǎn)的合成磁場(chǎng)。,(2)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向與電流相序一致。電流相序?yàn)?A-B-C,時(shí)磁場(chǎng)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)；電流相序?yàn)?A-C-B,時(shí)磁場(chǎng)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。,(3)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速(同步轉(zhuǎn)速)與電流頻率有關(guān)，改變電流頻率可以改變磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速。對(duì)兩極(一對(duì)磁極)磁場(chǎng)，電流變化一周，則磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一周。同步轉(zhuǎn)速,n,o,與磁場(chǎng)磁極對(duì)數(shù),p,的關(guān)系為：,三相,異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理,靜止的轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并在形成閉合回路的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，其方向用右手定則判定。轉(zhuǎn)子電流在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中受到磁場(chǎng)力,F,的作用，,F,的方向用左手定則
3、判定。電磁力在轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩。電磁轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向一致。,電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其轉(zhuǎn)速,n,總是稍低于同步轉(zhuǎn)速,n,o,，,因而稱為,異步電動(dòng)機(jī),。又因?yàn)楫a(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的電流是電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的，所以也稱為,感應(yīng)電動(dòng)機(jī),。,異步電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的差值與同步轉(zhuǎn)速之比稱為,轉(zhuǎn)差率,，用,s,表示，即：,轉(zhuǎn)差率是異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)。異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差率約為1%9%。,三相,異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩,三相,異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,1起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,電動(dòng)機(jī)剛起動(dòng)（,n,=0，,s,=1）,時(shí)的轉(zhuǎn)矩稱為,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,。,2額定轉(zhuǎn)矩,電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下工作時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩稱為,額定轉(zhuǎn)矩,
4、，忽略空載損耗轉(zhuǎn)矩，則額定轉(zhuǎn)矩等于機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩。,式中,P,N,是電動(dòng)機(jī)的額定功率，單位為,kW；,n,N,是電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，單位是,r/min。,3最大轉(zhuǎn)矩,三相,異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行與控制,三相,異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),1直接起動(dòng),直接起動(dòng)是利用閘刀開關(guān)或接觸器將電動(dòng)機(jī)直接接到額定電壓上的起動(dòng)方式，又叫全壓起動(dòng)。,優(yōu)點(diǎn),：起動(dòng)簡(jiǎn)單。,缺點(diǎn),：起動(dòng)電流較大，將使線路電壓下降，影響負(fù)載正常工作。,適用范圍,：電動(dòng)機(jī)容量在10,kW,以下，并且小于供電變壓器容量的20。,2降壓起動(dòng),Y-,換接起動(dòng),：在起動(dòng)時(shí)將定子繞組連接成星形，通電后電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)再換接成三角形。,適用范圍,：
5、正常運(yùn)行時(shí)定子繞組是三角形連接，且每相繞組都有兩個(gè)引出端子的電動(dòng)機(jī)。,優(yōu)點(diǎn),：起動(dòng)電流為全壓起動(dòng)時(shí)的13。,缺點(diǎn),：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩均為全壓起動(dòng)時(shí)的13。,自耦降壓起動(dòng),：利用三相自耦變壓器將電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過程中的端電壓降低，以達(dá)到減小起動(dòng)電流的目的。自耦變壓器備有40、60、80等多種抽頭，使用時(shí)要根據(jù)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求具體選擇。,繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組串入附加電阻后，既可以降低起動(dòng)電流，又可以增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。,三相,異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：,1變極調(diào)速,通過改變電動(dòng)機(jī)的定子繞組所形成的磁極對(duì)數(shù),p,來調(diào)速。因磁極對(duì)數(shù)只能是按1、2、3、的規(guī)律變化，所以用這種方法調(diào)速，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不
6、能連續(xù)、平滑地進(jìn)行調(diào)節(jié)。,2變頻調(diào)速,通過變頻器把頻率為50,Hz,工頻的三相交流電源變換成為頻率和電壓均可調(diào)節(jié)的三相交流電源，然后供給三相異步電動(dòng)機(jī)，從而使電動(dòng)機(jī)的速度得到調(diào)節(jié)。變頻調(diào)速屬于無級(jí)調(diào)速，具有機(jī)械特性曲線較硬的特點(diǎn)。,3變轉(zhuǎn)差率調(diào)速,通過改變轉(zhuǎn)子繞組中串接調(diào)速電阻的大小來調(diào)整轉(zhuǎn)差率實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速的，又稱為變阻調(diào)速。調(diào)速電阻的接法與起動(dòng)電阻相同。這種方法只適用于繞線式異步電動(dòng)機(jī)。,三相,異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn),因?yàn)槿喈惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是由旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向決定的，而旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向取決于定子繞組中通入三相電流的相序。因此，要改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向非常容易，只要將電動(dòng)機(jī)三相供電電源中的任
7、意兩相對(duì)調(diào)，這時(shí)接到電動(dòng)機(jī)定子繞組的電流相序被改變，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向也被改變，電動(dòng)機(jī)就實(shí)現(xiàn)了反轉(zhuǎn)。,三相,異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng),1能耗制動(dòng),電動(dòng)機(jī)定子繞組切斷三相電源后迅速接通直流電源。感應(yīng)電流與直流電產(chǎn)生的固定磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，起到制動(dòng)作用。,特點(diǎn),：是制動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)，但需要額外的直流電源。,2反接制動(dòng),電動(dòng)機(jī)停車時(shí)將三相電源中的任意兩相對(duì)調(diào)，使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)改變方向，電磁轉(zhuǎn)矩方向也隨之改變，成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。,注意,：當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近為零時(shí)，要及時(shí)斷開電源防止電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。,特點(diǎn),：簡(jiǎn)單，制動(dòng)效果好，但由于反接時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)加快，因而電流較大
8、。對(duì)于功率較大的電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)必須在定子電路（鼠籠式）或轉(zhuǎn)子電路（繞線式）中接入電阻，用以限制電流。,三相,異步電動(dòng)機(jī)的銘牌,三相,異步電動(dòng)機(jī)的選擇與使用,型號(hào),：,功率,：,電動(dòng)機(jī)在銘牌規(guī)定條件下正常工作時(shí)轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率，稱為額定功率或容量。,電壓,：電動(dòng)機(jī)的額定線電壓。,電流,：電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)的線電流。,頻率,：電動(dòng)機(jī)所接交流電源的頻率。,。,轉(zhuǎn)速,：額定轉(zhuǎn)速。,接線方法,：,三相,異步電動(dòng)機(jī)的選擇,電動(dòng)機(jī),的安裝與接地,單相,異步電動(dòng)機(jī),單相,異步電動(dòng)機(jī)的工作原理與特性,在單相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組通入單相交流電，電動(dòng)機(jī)內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)大小及方向隨時(shí)間,沿定子繞組軸線方向變化,的磁
9、場(chǎng)，稱為,脈動(dòng)磁場(chǎng),。,但一旦讓單相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來，由于順時(shí)針旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),B,1,和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),B,2,產(chǎn)生的合成電磁轉(zhuǎn)矩不再為零，在這個(gè)合成轉(zhuǎn)矩的作用下，即使不需要其它的外在因素，單相異步電動(dòng)機(jī)仍將沿著原來的運(yùn)動(dòng)方向繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。,由于單相異步電動(dòng)機(jī)總有一個(gè)反向的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩存在，所以其效率和負(fù)載能力都不及三相異步電動(dòng)機(jī)。,單相,異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),1分相法,下圖所示分別為,t=0,、45,、,90,時(shí)合成磁場(chǎng)的方向，由圖可見該,磁場(chǎng)隨著時(shí)間的增長(zhǎng)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。這樣一來，單相異步電動(dòng)機(jī)就可以在該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下起動(dòng)了。,2罩極法,罩極法是在單相異步電動(dòng)機(jī)定子磁極的極面上約1/3處套裝了一個(gè)銅環(huán)
10、（短路環(huán)），套有短路環(huán)的磁極部分叫做罩極。當(dāng)定子繞組通入電流產(chǎn)生脈動(dòng)磁場(chǎng)后，有一部分磁通穿過銅環(huán)，使銅環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。根據(jù)楞次定律，銅環(huán)中的感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，阻止銅環(huán)部分磁通的變化，結(jié)果使得沒套銅環(huán)的那部分磁極中的磁通與套有銅環(huán)的這部分磁極內(nèi)的磁通有了相位差，罩極外的磁通超前罩極內(nèi)的磁通一個(gè)相位角。隨著定子繞組中電流變化率的改變，單相異步電動(dòng)機(jī)定子磁場(chǎng)的方向也就不斷發(fā)生變化，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)形成了一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。在這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子就能夠起動(dòng)起來了。,直流電動(dòng)機(jī),直流電動(dòng)機(jī),的結(jié)構(gòu)及分類,三相異步電動(dòng)機(jī)也由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。,定子的主要作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)，包括主磁極、換向磁
11、極、機(jī)座和電刷等。主磁極由鐵心和勵(lì)磁線圈組成，用于產(chǎn)生一個(gè)恒定的主磁場(chǎng)。換向磁極安裝在兩個(gè)相鄰的主磁極之間，用來減小電樞繞組換向時(shí)產(chǎn)生的火花。電刷裝置的作用是通過與換向器之間的滑動(dòng)接觸，把直流電壓、直流電流引入或引出電樞繞組。,轉(zhuǎn)子由電樞鐵心、電樞繞組和換向器等組成。電樞鐵心上沖有槽孔，槽內(nèi)放電樞繞組，電樞鐵心也是直流電動(dòng)機(jī)磁路的組成部分。電樞繞組的端裝有換向器，換向器由許多銅質(zhì)換向片組成一個(gè)圓柱體，換向片之間用云母絕緣。換向器是直流電動(dòng)機(jī)的重要構(gòu)造特征，換向器通過與電刷的摩擦接觸，將兩個(gè)電刷之間固定極性的直流電流變換成為繞組內(nèi)部的交流電流，以便形成固定方向的電磁轉(zhuǎn)矩。,他勵(lì)式電動(dòng)機(jī)構(gòu)造比較復(fù)
12、雜，一般用于對(duì)調(diào)速范圍要求很寬的重型機(jī)床等設(shè)備中。,并勵(lì)式電動(dòng)機(jī)在外加電壓一定的情況下，勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁通將保持恒定不變。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，負(fù)載變動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速比較穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方便，調(diào)速范圍大。,串勵(lì)式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的增加，呈顯著下降的軟特性，特別適用于起重設(shè)備。,積復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩變化速度較快，負(fù)載變化時(shí)能夠有效克服電樞電流的沖擊，比并勵(lì)式電動(dòng)機(jī)的性能優(yōu)越，主要用于負(fù)載力矩有突然變化的場(chǎng)合。差復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)具有負(fù)載變化時(shí)轉(zhuǎn)速幾乎不變的特性，常用于要求轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的機(jī)械中。,直流電動(dòng)機(jī),的工作原理和機(jī)械特性,接通直流電壓,U,時(shí)，直流電流為從,a,邊流入，,b,邊流出，由于,a,邊處于,N,極之下，,b
13、,邊處于,S,極之下，則線圈受到電磁力而形成一個(gè)逆時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩,T,，,使電樞繞組繞軸線方向逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。,1,直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理,當(dāng)電樞轉(zhuǎn)動(dòng)半周后，,a,邊處于,S,極之下，而,b,邊處于,N,極之下。由于采用了電刷和換向器裝置，此時(shí)電樞中的直流電流方向變?yōu)閺?b,邊流入，從,a,邊流出。電樞仍受到一個(gè)逆時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩,T,的作用，繼續(xù)繞軸線方向逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。,2,電磁轉(zhuǎn)矩與電壓平衡方程,3,機(jī)械特性,直流電動(dòng)機(jī)具有硬的機(jī)械特性。,直流電動(dòng)機(jī),的運(yùn)行與控制,1,直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),直流電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流很大，達(dá)到額定電流的1020倍，因此必須限制起動(dòng)電流。限制起動(dòng)電流的方法就是
14、起動(dòng)時(shí)在電樞電路中串接起動(dòng)電阻,R,st,。起動(dòng)電阻的值：,一般規(guī)定起動(dòng)電流不應(yīng)超過額定電流的1.52.5倍。起動(dòng)時(shí)將起動(dòng)電阻調(diào)至最大，待起動(dòng)后，隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的上升將起動(dòng)電阻逐漸減小。,2,直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式,n,=（,U,I,a,R,a,）/,C,e,，,可知直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有3種：改變磁通,調(diào)速、改變電樞電壓,U,調(diào)速和電樞串聯(lián)電阻調(diào)速。,改變磁通調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速平滑，可做到無級(jí)調(diào)速；調(diào)速經(jīng)濟(jì)，控制方便；機(jī)械特性較硬，穩(wěn)定性較好。但由于電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)運(yùn)行時(shí)磁路已接近飽和，所以通常只是減小磁通將轉(zhuǎn)速往上調(diào)，調(diào)速范圍較小。,改變電樞電壓調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是不改變電動(dòng)機(jī)機(jī)
15、械特性的硬度，穩(wěn)定性好；控制靈活、方便，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速；調(diào)速范圍較寬，可達(dá)到610。但電樞繞組需要一個(gè)單獨(dú)的可調(diào)直流電源，設(shè)備較復(fù)雜。,電樞串聯(lián)電阻調(diào)速方法簡(jiǎn)單、方便，但調(diào)速范圍有限，機(jī)械特性變軟，且電動(dòng)機(jī)的損耗增大太多，因此只適用于調(diào)速范圍要求不大的中、小容量直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速場(chǎng)合。,3,直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng),直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)也有能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和發(fā)電反饋制動(dòng)3種。,能耗制動(dòng)是在停機(jī)時(shí)將電樞繞組接線端從電源上斷開后立即與一個(gè)制動(dòng)電阻短接，由于慣性，短接后電動(dòng)機(jī)仍保持原方向旋轉(zhuǎn)，電樞繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)仍存在并保持原方向，但因?yàn)闆]有外加電壓，電樞繞組中的電流和電磁轉(zhuǎn)矩的方向改變了，即電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反，起到了制動(dòng)作用。,反接制動(dòng)是在停機(jī)時(shí)將電樞繞組接線端從電源上斷開后立即與一個(gè)相反極性的電源相接，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩立即變?yōu)橹苿?dòng)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)迅速減速至停轉(zhuǎn)。,發(fā)電反饋制動(dòng)是在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過理想空載轉(zhuǎn)速時(shí)，電樞繞組內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將高于外加電壓，使電機(jī)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)運(yùn)行，電樞電流改變方向，電磁轉(zhuǎn)矩成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，限制電機(jī)轉(zhuǎn)速過分升高。,
第5章 電動(dòng)機(jī)
