电动机原理介绍.ppt

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1、,第一节 电动机的种类与标识一、电动机的种类,电动机,直流电动机,交流电动机,他励直流电动机并励直流电动机串励直流电动机复励直流电动机同步电动机异步电动机,自励,他励,笼型电动机绕线式电动机,电源种类,励磁方式,转子结构,n=n1,二、电动机的标识 表11-1 三相电动机的铭牌 电机厂编号 型号 Y160 4 功率 15KW 频率 50HZ 电压 380V 电流 30.3A 接法 转速 1460r/min 温升 75 绝缘等级 E 防护等级 IP144 重量 150kg 工作方式 S1 功率因数 0.88 出厂年月 年 月,1.额定电压 UN表示电动机定子绕组规定使用的线电压，单位V或KV。2

2、、额定电流 IN表示电动机在额定电压及额定功率运行时，电源输入电动机定子绕组中的线电流，单位 A。表示三角接法下，电机的线电流为11.2A，相电流为6.48A；星形接法时线、相电流均为6.48A。3、额定功率 PN电动机在额定状态下运行时，转轴输出的机械功率，单位 W或KW。,如：,4、额定转速 nN电动机在额定电压、额定频率和额定功率下工作时转轴的转速，单位 r/min。5、定额定额也称为工作方式或运行方式，按持续运行时间分为连续（S1）、短时（S2）和断续（S3）三种基本工作制。6、接法指电动机在额定电压下定子三相绕组的连接方法 Y/例：1、铭牌标，额定电压标380V 表明电动机电源电压为

3、380V是接成。2、电压标380/220，接法标Y/表明电源电压为380V是应接成Y形，电源电压为220V 是应接成形,连接方式：Y/接法,W1,V2,7、额定频率 fN指接入电动机的交流电源的频率，单位 HZ。8、绝缘等级与温升绝缘等级表示电动机所用绝缘材料的耐热等级。温升表示电动机允许发热的限度。表 11-2 电机的绝缘等级和极限工作温度（）,产品代号是由异步电动机类型代号(Y)、电动机特点代号（用字母表示）和设计序号（用数字表示）等三个小节顺序组成。规格代号是由中心高或铁心外径、机座长度（mm）、铁心长度、功率、转速等来表示。中小型电动机长度用国际通用符号来表示：S-短机座，M-中机座，

4、L-长机座。特殊环境代号是各种特殊环境条件的代号。,9、型号,例,YB 160M-4 WF,Y 355 M2-4,例,电动机在额定状态下，输入的有功功率与视在功率的比值。额定负载时一般为0.7 0.9，空载时功率因数很低约为0.2 0.3。额定负载时，功率因数最大。,注意：实用中应选择合适容量的电机，防止“大马”拉“小车”的现象。,10、功率因数(cos1)：,第二节 直流电动机一、直流电动机,直流电动机,并励直流电动机串励直流电动机复励直流电动机,自励,他励,他励直流电动机,图 11-3 直流电动机励磁方式示意图,特点:调速性能好，启动、制动、过载转矩大，容易控制；但它的结构复杂、制造成本高

5、，维护量大，需配备直流电源。应用：多用于对启动和调速等性能要求比较高的场所，如挖掘机、造纸机、轧钢机、城市电车、电瓶车等。,他励式 并励式 串励式 复励式,+接励磁电源-,+接电源-,+接电源-,+接电源-,+接电源-,直流电动机的原理模型,1磁极；2电枢；3换向器；4电刷,二、直流电动机的制动制动：加上一个与电动机转向相反的转矩，用来使电动机迅速停转或限制电动机的转速。1、机械制动：给一个人为的机械阻力，制动转矩是用机械制动闸的摩擦力转矩来产生。特点:结构简单2、电磁制动：使电动机本身在制动时产生与其旋转方向相反的电磁转矩。按产生转矩的方法不同分为能耗制动（电阻制动）、反接制动和回馈制动（再

6、生制动）。特点：操作方便，制动转矩大,第三节 异步电动机的构造与工作原理一、构造,三相异步电动机的种类很多，但各类三相异步电动机的基本结构是相同的，它们都由定子和转子这两大基本部分组成，在定子和转子之间具有一定的气隙。此外，还有端盖、轴承、接线盒、吊环等其他附件。,图 11-4 封闭式三相笼型异步电动机结构图1轴承；2前端盖；3转轴；4接线盒；5吊环；6定子铁心；7转子；8定子绕组；9机座；10后端盖；11风罩；12风扇,（一）定子定子是用来产生旋转磁场的。三相电动机的定子一般由外壳、定子铁心、定子绕组等部分组成。（1）外壳 三相电动机外壳包括机座、端盖、轴承盖、接线盒及吊环等部件。机座：铸铁

7、或铸钢浇铸成型，它的作用是保护和固定三相电动机的定子绕组。中、小型三相电动机的机座还有两个端盖支承着转子，它是三相电动机机械结构的重要组成部分。通常，机座的外表要求散热性能好，所以一般都铸有散热片。端盖：用铸铁或铸钢浇铸成型，它的作用是把转子固定在定子内腔中心，使转子能够在定子中均匀地旋转。轴承盖：也是铸铁或铸钢浇铸成型的，它的作用是固定转子，使转子不能轴向移动，另外起存放润滑油和保护轴承的作用。接线盒：一般是用铸铁浇铸，其作用是保护和固定绕组的引出线端子。吊环：一般是用铸钢制造，安装在机座的上端，用来起吊、搬抬三相电动机。,（2）定子铁心 异步电动机定子铁心是电动机磁路的一部分，由0.35m

8、m0.5mm厚表面涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成，如图11-5所示。由于硅钢片较薄而且片与片之间是绝缘的，所以减少了由于交变磁通通过而引起的铁心涡流损耗。铁心内圆有均匀分布的槽口，用来嵌放定子绕组。,（a）定子铁心（b）定子硅钢片 图11-5 定子铁心及冲片示意图,（3）定子绕组 定子绕组是三相电动机的电路部分，三相电动机有三相绕组，通入三相对称电流时，就会产生旋转磁场。三相绕组由三个彼此独立的绕组组成，且每个绕组又由若干线圈连接而成。每个绕组即为一相，每个绕组在空间相差120电角度。线圈由绝缘铜导线或绝缘铝导线绕制。中、小型三相电动机多采用圆漆包线，大、中型三相电动机的定子线圈则用较大截面的绝

9、缘扁铜线或扁铝线绕制后，再按一定规律嵌入定子铁心槽内。定子三相绕组的六个出线端都引至接线盒上，首端分别标为U1,V1,W1，末端分别标为U2,V2,W2。这六个出线端在接线盒里的排列如图11-2所示，可以接成星形或三角形。,（二）转子 主要有转子铁心、转子绕组和转轴组成（1）转子铁心 是用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，套在转轴上，作用和定子铁心相同，一方面作为电动机磁路的一部分，一方面用来安放转子绕组。（2）转子绕组 异步电动机的转子绕组分为绕线形与笼形两种，由此分为绕线式异步电动机与笼形异步电动机。,绕线式绕组 与定子绕组一样也是一个三相绕组，一般接成星形，三相引出线分别接到转轴上的三个与转

10、轴绝缘的集电环（滑环）上，通过电刷装置与外电路（变阻器）相连，以改善电动机的运行性能。见图11-6。,图11-6 绕线形转子与外加变阻器的连接,滑环,电刷,变阻器,笼形绕组 在转子铁心的每一个槽中插入一根铜条，在铜条两端各用一个铜环（称为端环）把导条连接起来，称为铜排转子，如图11-7（a）所示。也可用铸铝的方法，把转子导条和端环风扇叶片用铝液一次浇铸而成，称为铸铝转子，如图11-7（b）所示。100kW以下的异步电动机一般采用铸铝转子。,（a）铜排转子（b）铸铝转子,图11-7 笼形转子绕组,（三）其他部分 包括端盖、风扇等。端盖除了起防护作用外，在端盖上还装有轴承，用以支撑转轴。风扇则用来

11、通风冷却电动机。三相异步电动机的定子与转子之间的空气隙，一般仅为0.2mm1.5mm。气隙太大，电动机运行时的功率因数低；气隙太小，功率因数高，装配困难，运行不可靠，高次谐波磁场增强，从而使附加损耗增加以及使启动性能变差。,二、异步电动机的工作原理,三相交流电通入定子绕组后，便形成了一个旋转磁场，旋转磁场的磁力线被转子导体切割，根据电磁感应原理，转子导体产生感应电动势。转子绕组是闭合的，则转子导体有电流流过。设旋转磁场按顺时针方向旋转，且某时刻为上为北极N下为南极S，如图11-8所示。根据右手定则，在上半部转子导体的电动势和电流方向由里向外，用表示；在下半部则由外向里，用 表示。,图 11-8

12、 感应电动机原理,定子旋转磁场以速度n1切割转子导体感生电动势（发电机右手定则），在转子导体中形成电流，使导体受电磁力作用形成电磁转矩，推动转子以转速n顺n1方向旋转（电动机左手定则），并从轴上输出一定大小的机械功率。(n不能等于n1),n1,电动机转速和旋转磁场同步转速的关系,电动机转速（额定转速）:,提示：如果,机械特性曲线,起动：,TstTL(负载转矩)，电机起动,转速n，转矩T,c,c点：转矩达最大Tm，转速n继续，T，沿cb走,b,b点：T=TL，转速n不再上升，稳定运行,若TL，暂时T TL,n s I2 T n,电动机的自适应负载能力,电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，

13、这种能力称为自适应负载能力。,s=0,s=1,和转子电阻的关系,机械特性的软硬,硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起 动特性好。,第四节 异步电动机的起动,三相异步机的起动方法：,（1）直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般（全压起动）采用直接起动。,（3）绕线式异步电动机起动（转子串电阻起动）。,Y 起动：,设：电机每相阻抗为,S1,S2,图11-11 鼠笼式电动机Y-启动线路,例4:三相异步电动机，电源电压=380V，三相定子绕组接法运行，额定电流IN=20A，启动电流Ist/IN=7，求：（1）接法时的启动电流Ist（2）若启动时

14、改为Y接法，求 Ist Y,（1）Ist=7 IN=720=140A,解：,（2）,Ist Y=Ist/3=140/3=47A,自耦变压器降压起动,用自耦变压器降压启动时，先合上电源开关S1，再把转换开关S2的操作手柄推向“启动”位置，这时电源电压接在三相自耦变压器的全部绕组上(高压侧)，而电动机在较低电压下启动，当电动机转速上升到接近于额定转速时，将转换开关S2的操作手柄迅速从“启动”位置投向“运行”位置，这时自耦变压器从电网中切除。,图11-10 自耦变压器降压起动,S1,S2,为获得不同的启动转矩，自耦变压器的次级绕组常备有不同的电压抽头，例如次级绕组电压为初级绕组电压的60和80%等，

15、以供具有不同启动转矩的机械使用。这种启动方法不受电动机定子绕组接线方式的限制，可按照容许的启动电流和所需的启动转矩选择不同的抽头，因此适用于启动容量较大的电动机，其缺点是设备造价较高，不能用在频繁启动的场合。,采用自耦变压器降压起动时，与直接起动相比较，起动电压降低 1/K 倍，而起动电流和转矩降低到 1/K2倍。,延边三角形起动适用于每相绕组中间有抽头，正常运行为三角形接线的鼠笼式电动机,图11-12（a）直接起动（b）延边三角形起动,三相鼠笼式异步电动机降压起动方法的比较,绕线式异步电动机起动在转子回路中接入变阻器起动,图11-13（a）接线原理图（b）机械特性,第五节 异步电动机的运行与

16、维护一、电动机的运行基本要求（P231）二、电动机的运行监视（1）电动机电流是否超过允许值 I+10%IN。（2）轴承的温度及润滑是否正常。（3）电动机有无异常音响。（4）注意电刷是否有冒火或其它异常情况。（5）注意电动机及周围的温度。,（6）由外部用管道引入空气冷却的电动机，应保 管道清洁畅通，连接处要紧密，闸门应在正确的 位置上。（7）按规定时间，记录电动机表记的读数，电动 机起动停止的时间，并记录所发现的一切异常情 况。三、电动机运行中的事故停机 运行中如发生下列情况之一，应紧急停机：（1）发生人身事故与运行中的电动机有关。,（2）电动机所拖动的机械发生故障。（3）电动机冒烟起火。（4）

17、电动机轴承温度超过允许值，不停机将造成 损害。（5）电动机电流超过规定值，或在运行中猛增。（6）电动机在发热和发出异声的同时，转矩急剧 变化。（7）电动机内部发出冲击。（8）传动装置失灵或损害。,（9）电动机剧烈振动。（10）电动机的启动装置、保护装置、强迫润滑或 冷却系统等附属设备发生事故，并影响电动机的正 常运行。,一、选择题 习题1.电动机的额定电压表示定子绕组规定的（），额定电流表示输入定子绕组的（）。A.相电压，相电流 B.线电压，线电流 C.相电压，线电流 D.线电压，相电流2.电动机按运行持续的时间分为（）基本工作制 A.连续 B.短时 C.断续周期 D.以上均是3.若电动机铭牌

18、电压标380/220V，接法标Y/,表明 电源线电压为380V是接成（），线电压为220V,B,B,D,B,时接成（）。A.Y，Y B.Y，C.，D.，Y4.（）表示中心高355mm，中机座，铁心长度代 号为2的4极异步电动机。AY355M2-4 BY355L2-2 CY355S2-45.对于各种机床、泵、风机等多种机械的电力拖动,可选用（）。A直流电动机 B绕线式异步电动机 C笼型 异步电动机6.接法的笼型异步电动机错接成Y形接法时的故障 现象是（）。A电机不转 B转速过低 C剧烈振动,B,A,C,B,7.电动机的功率因数是指输入的（）的比值。A.有功功率与视在功率 B.无功功率与视在功率

19、C.有功功率与无功功率 D.无功功率与视在功率8.直流电动机按励磁方式可分为（）两种。A.他励与自励 B.他励与并励 C.并励与串励 D.他励与串励9.电动机（）制动就是给一个人为的阻力。A.能耗 B.反接 C.回馈 D.机械,A,A,D,10.三相异步电动机的转速（）同步转速。A.高于 B.等于 C.低于11.绕线式异步电动机随着转子电阻的增大，临界转 差率（）。A.增大 B.减小 C.不变12.异步电动机转子的旋转方向与旋转磁场的方向（）。A.相同 B.相反 C.不确定,C,A,A,13.自耦变压器降压起动适用于电动机绕组（）接 线方式。A.Y B.C.Y D.Y或14.Y-降压起动适用于

20、运行时为（）接线的鼠 笼式异步电动机。A.Y B.C.Y或15.采用Y-降压起动的电动机，绕组的相电压为线 电压的（）。A.1/3 B.1/2 C.1/3 D.1/216.采用Y-降压起动的电动机，起动转矩只有全压 起动的（）。A.1/3 B.1/2 C.1/3 D.1/2,D,B,A,C,17.延边三角形起动适用于绕组有中间抽头，正常运 行为（）接线的电动机。A.Y B.C.Y或二、判断题1.电动机空载转速略低于额定转速，过载时转速高 于额定转速。（）2.电动机短时工作制代号为S2。（）,B,3.电动机温升表示电动机允许发热的限度。（）4.他励直流电动机的励磁绕组由电动机本身供给。（）5.电

21、磁制动是使电动机本身在制动时使电动机产生 与其旋转方向相同的电磁转矩。（）6.自励直流电动机按励磁绕组与电枢绕组的连接方 式，一般分为并励、串励和复励。（）7.绕线式异步电动机最大转矩与转子电阻大小无关（）,8.同步电动机也叫感应电动机。（）9.绕线式电动机转子绕组一般接成三角形。（）10.电动机转子与定子之间气隙是磁路的一部分，气 越小功率因数越小。（）11.衡量电动机起动性能好坏最主要的有两项，一是 电流尽可能的小，二是起动转矩尽可能的小。（）12.采用自耦变压器降压起动时，将电源电压接至变 器低压侧，电动机接高压侧。（）,13.降压起动适用于轻载或空载起动。（）14.降压起动的优点是能减

22、小起动电流，而且能增 加起动转矩。（）15.采用Y-降压起动方法的电动机，起动时将 定子绕组接成星形，使起动电流为全压起动电 流的1/3。（）16.延边三角形起动的电流下降程度介于三角形接 法直接起动和Y-变换起动之间。（）,17.绕线式异步电动机起动是在转子回路中接入变 阻器起动。（）18.绕线式异步电动机转子回路串电阻不仅可以减 小起动电流，还可以增加起动转矩。（）三、名词解释1.电动机的额定电流：额定电流表示电动机在额定电压及额定功率运行时，电源输入电动机的定子绕组中的线电流。,2.直流电动机：是依靠直流电源供电运转的电动机，按励磁方式分为他励和自励两种。3.电动机的机械特性：电动机电磁

23、转矩与转速的关系叫做电动机的机械特性。4.电动机的起动：电动机从接通电源开始，转速由零增加到额定转速的过程叫做起动。5.降压起动：是电动机在起动时，用降压设备将电压适当降低后再加到定子绕组上，待电动机转速恒定后，再恢复额定电压的起动方式。,6.电动机的接法：指电动机再额定电压下定子绕组的谅解方法。四、简答题1.按电源使用种类划分，电动机可分为哪两类？答;可分为两大类，一类是直流电动机，另一类是交流电动机。2.直流电动机的制动特点是什么？答：机械制动的特点是结构简单，电磁制动的特点是操作控制方便，制动转矩大。,3.简述异步电动机的起动方式。答：异步电动机的起动方式分为直接起动和降压起动两类。降压起动分为自耦变压器降压起动；Y 降压起动；延边三角形起动。,五、计算题 三相异步电动机，电源电压=380V，三相定子绕组接法运行，额定电流IN=20A，启动电流Ist/IN=7，求：（1）接法时的启动电流Ist（2）若启动时改为Y接法，求 Ist Y,（1）Ist=7 IN=720=140A,解：,（2）,(3)Ist Y=Ist/3=140/3=47A,