電工電子技術(shù) 肖志紅 機(jī)械工業(yè)出版社 課件

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1、（electric machine）(electric generator) (electric motor) 電動(dòng)機(jī)的分類電動(dòng)機(jī)的分類交流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)鼠籠式鼠籠式繞線式繞線式異步機(jī)異步機(jī)同步機(jī)同步機(jī)他勵(lì)、異勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)他勵(lì)、異勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)控制電機(jī)：控制電機(jī)：步進(jìn)電機(jī)，伺服電機(jī)，自整角機(jī)步進(jìn)電機(jī)，伺服電機(jī)，自整角機(jī) 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖 1軸承蓋 2端蓋 3接線盒 4機(jī)座 5定子鐵心 6定子繞組 7轉(zhuǎn)軸 8轉(zhuǎn)子 9冷卻風(fēng)扇 10罩殼6.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)6.1.1 定子定子 定子繞組：定子繞組：三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組

2、是一個(gè)三相對(duì)稱繞組，分別是：三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組是一個(gè)三相對(duì)稱繞組，分別是：U1U2、V1V2、W1W2。三相繞組按對(duì)稱結(jié)構(gòu)放置于定子鐵心內(nèi)槽。三相定子繞組的六。三相繞組按對(duì)稱結(jié)構(gòu)放置于定子鐵心內(nèi)槽。三相定子繞組的六個(gè)接線頭引出來并對(duì)應(yīng)連接至電動(dòng)機(jī)機(jī)座的接線盒內(nèi)的接線柱上，使用時(shí)根個(gè)接線頭引出來并對(duì)應(yīng)連接至電動(dòng)機(jī)機(jī)座的接線盒內(nèi)的接線柱上，使用時(shí)根據(jù)實(shí)際需要及電機(jī)銘牌的指示，三相繞組可接成星形或三角形據(jù)實(shí)際需要及電機(jī)銘牌的指示，三相繞組可接成星形或三角形 。星形聯(lián)接 三角形聯(lián)接 6.1.2 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 。(1) 鼠籠式轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子 鐵芯槽內(nèi)放銅條，端部用短路鐵芯槽內(nèi)放銅條，端部用短路環(huán)形成一

3、體。鑄鋁形成轉(zhuǎn)子繞組。環(huán)形成一體。鑄鋁形成轉(zhuǎn)子繞組。廣泛。(2) 繞線式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、工作可靠；不能人為改變電動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、工作可靠；不能人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。機(jī)的機(jī)械特性。 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴、維護(hù)工作量大；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴、維護(hù)工作量大；轉(zhuǎn)子外加電阻可人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性外加電阻可人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。AZBXCY電流的流入端用電流的流入端用 表示表示 電流的流出端用電流的流出端用 表示表示定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組定子繞組定子繞組轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組6.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理 i+ e -nNS磁鐵磁鐵閉

4、合閉合線圈線圈f磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)1n磁極旋轉(zhuǎn)磁極旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)線切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)vlBe導(dǎo)線長(zhǎng)度導(dǎo)線長(zhǎng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度切割速度切割速度（右手定則）（右手定則）閉合導(dǎo)線產(chǎn)生電流閉合導(dǎo)線產(chǎn)生電流 i（左手定則）（左手定則）通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力ilBfn1niNSf120sin120sinsintIitIitIimL3mL2mL16.2.1 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)L3iL1iL2iitmIoU1V2W1V1W2U20n()電流出電流出( )電流入電流入L3iL1iL2iimIot 動(dòng)畫動(dòng)畫U1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2U1U2V2W1

5、V1W2NS0 t 60t 0n60 90t 6003i2i1ii tSNSN分析可知：三相電流產(chǎn)生的分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是一旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)合成磁場(chǎng)是一旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)即：即：一個(gè)電流周期，旋轉(zhuǎn)磁一個(gè)電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過360mIo旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向：換改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中兩相。接其中兩相。0n0nLAiLBiLCimItALiLCiLBimIt旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向6.2.2 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理 1. 轉(zhuǎn)動(dòng)原理轉(zhuǎn)動(dòng)原理 2. 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向 6.2.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的

6、極數(shù)與轉(zhuǎn)速三相異步電動(dòng)機(jī)的極數(shù)與轉(zhuǎn)速 。 1p。1p 1060fn 1p0n 1f時(shí)，2p26010fn ppfn1060時(shí)，)/( 6010分分轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)pfn 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0與頻率與頻率f1和極對(duì)數(shù)和極對(duì)數(shù)p有關(guān)。有關(guān)。2p180分）轉(zhuǎn)/( 50011p360分）轉(zhuǎn)/( 0003極對(duì)數(shù)極對(duì)數(shù)每個(gè)電流周期每個(gè)電流周期磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過的空間角度磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速Hz)50(1 f3p120分）轉(zhuǎn)/( 00014p分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 75090。 00nnns r/min1470n min15000rn 2p00nnns%0 . 2150014701500電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 T：轉(zhuǎn)子中

7、各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下,受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)距之總和。受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)距之總和。6.2.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩22Tcos IKT 常數(shù)常數(shù)每極磁通每極磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)21220222)(UsXRsRKT 22 cos IKTT 22022202)( XREIss 2202222)(cosXRRs mNfU11144.4 由前面分析知：由前面分析知：21220222)(UsXRsRKT 21U型型 sfT Tfn 6.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性6.3.1

8、特性曲線的兩個(gè)工作區(qū)特性曲線的兩個(gè)工作區(qū) TL sT2 TLT =T2n T 達(dá)到新的平衡達(dá)到新的平衡。NnNT)/()(9550NNN分轉(zhuǎn)千瓦nPTOnT0n(N m) 如某普通機(jī)床的主軸電機(jī)如某普通機(jī)床的主軸電機(jī)(Y132M-4型型) 的額定功率為的額定功率為7.5kw, 額定轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速為1440r/min, 則額定轉(zhuǎn)矩為則額定轉(zhuǎn)矩為m.N7.4914405.795509550NNN nPT 如果如果 電機(jī)將會(huì)電機(jī)將會(huì)因帶不動(dòng)負(fù)載而停轉(zhuǎn)。因帶不動(dòng)負(fù)載而停轉(zhuǎn)。maxTTL最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 ：2maxT電機(jī)帶動(dòng)最大負(fù)載的能力。電機(jī)帶動(dòng)最大負(fù)載的能力。Ts10smTm過載系數(shù)：過載系數(shù)：NT

9、Tmax三相異步機(jī)三相異步機(jī)2 .28 .1 工作時(shí)，一定令負(fù)載轉(zhuǎn)矩工作時(shí)，一定令負(fù)載轉(zhuǎn)矩 ，否則，否則電機(jī)將停轉(zhuǎn)。致使電機(jī)將停轉(zhuǎn)。致使 （1）三相異步機(jī)的）三相異步機(jī)的 和電壓的平方成正比，所和電壓的平方成正比，所以對(duì)電壓的波動(dòng)很敏感，使用時(shí)要注意電壓的變化。以對(duì)電壓的波動(dòng)很敏感，使用時(shí)要注意電壓的變化。maxTmaxTTL （2）電機(jī)嚴(yán)重過熱電機(jī)嚴(yán)重過熱0n121)(s II22022212)( sXRUsRKT 22022212stXRURKT 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩。起動(dòng)時(shí)起動(dòng)時(shí)n= 0 時(shí)，時(shí)，s =1st121st, TUUT體現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)帶體現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)帶載起動(dòng)的能力。

10、載起動(dòng)的能力。 0nOnT6.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的使用三相異步電動(dòng)機(jī)的使用 三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī) 型號(hào)型號(hào) Y225M-8 功功 率率 22 kW 頻頻 率率 50 Hz 電壓電壓 380 V 電電 流流 47.6A 接接 法法 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 730 r/min 絕緣等級(jí)絕緣等級(jí) B 工作方式工作方式 連續(xù)連續(xù) 年年 月月 編號(hào)編號(hào) 電機(jī)廠電機(jī)廠 磁極數(shù)磁極數(shù)( 極對(duì)數(shù)極對(duì)數(shù) p = 4 )例如：例如： 用以表明電動(dòng)機(jī)的系列、幾何尺寸和極數(shù)。用以表明電動(dòng)機(jī)的系列、幾何尺寸和極數(shù)。機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)機(jī)座中心高（機(jī)座中心高（mm）三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品名稱代號(hào)異步電動(dòng)

11、機(jī)產(chǎn)品名稱代號(hào)2. 額定電壓：額定電壓：定子繞組在定子繞組在指定接法指定接法下應(yīng)加的下應(yīng)加的線電壓線電壓.例：例：380/220 Y/ 是指：線電壓為是指：線電壓為380V時(shí)采用時(shí)采用Y接法；接法； 當(dāng)線電壓為當(dāng)線電壓為220V時(shí)采用時(shí)采用 接法。接法。 說明：一般規(guī)定電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電壓不能高于或低于額說明：一般規(guī)定電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電壓不能高于或低于額定值的定值的 5 。 注意：實(shí)用中應(yīng)選擇合適容量的電機(jī)，注意：實(shí)用中應(yīng)選擇合適容量的電機(jī)，防止防止“大馬大馬”拉拉“小小車車”的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。6. 功率因數(shù)功率因數(shù)(cos 1)：P2PNcos 181SS stI起動(dòng)電流起動(dòng)電流 ：中小型鼠籠式電機(jī)起

12、動(dòng)電流為額定電流的中小型鼠籠式電機(jī)起動(dòng)電流為額定電流的5 7 倍。倍。0n定子電流定子電流 原因：起動(dòng)時(shí)原因：起動(dòng)時(shí) ，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條切割磁力線速度很大，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條切割磁力線速度很大。轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流頻繁起動(dòng)時(shí)造成熱量積累頻繁起動(dòng)時(shí)造成熱量積累 電機(jī)過熱電機(jī)過熱影響：影響：。 。 pfsnsn1060)1 ()1 (。1）變頻調(diào)速）變頻調(diào)速 我國(guó)發(fā)電廠提供的都是我國(guó)發(fā)電廠提供的都是50Hz的工頻交流電，因此，采用這的工頻交流電，因此，采用這種調(diào)速方法需要配備一套頻率可調(diào)的專用變頻電源（變頻器）。種調(diào)速方法需要配備一套頻率可調(diào)的專用變頻電源（變頻器）。其調(diào)速范圍大、平滑性好、適應(yīng)面廣，能做到無級(jí)調(diào)速，因此它其調(diào)速范圍大、平滑性好、適應(yīng)面廣，能做到無級(jí)調(diào)速，因此它的應(yīng)用已經(jīng)日益廣泛。的應(yīng)用已經(jīng)日益廣泛。 1pr/min30000nr/min2900n2pr/min15000nr/min1400n 3. 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)制動(dòng)方法制動(dòng)方法機(jī)械制動(dòng)機(jī)械制動(dòng)電氣制動(dòng)電氣制動(dòng)能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)反接制動(dòng)反接制動(dòng)發(fā)電反饋制動(dòng)發(fā)電反饋制動(dòng)