1、1 電動機電動機 2 電機是實現能量轉換或信號轉換的電磁裝置。電機是實現能量轉換或信號轉換的電磁裝置。 電能電能 機械能機械能 直流電機和交流電機直流電機和交流電機 他勵電機他勵電機 并勵電機并勵電機 串勵電機串勵電機 復勵電機復勵電機 異步電機異步電機 同步電機同步電機 3 伺服電動機：電壓信號轉化為角位移或角速度；伺服電動機：電壓信號轉化為角位移或角速度； 測速發電機：將轉速轉化為電壓信號；測速發電機：將轉速轉化為電壓信號； 自自 整整 角角 機機 ：實現角度的傳輸、變換和接受；：實現角度的傳輸、變換和接受； 步進電動機：電脈沖信號轉化為轉角或轉速；步進電動機：電脈沖信號轉化為轉角或轉速；

2、 旋轉變壓器：轉角信號變換成電壓信號；旋轉變壓器：轉角信號變換成電壓信號； 感應同步器：轉角位移或直線位移轉換成電壓信號。感應同步器：轉角位移或直線位移轉換成電壓信號。 4 U1 U2 V1 V2 W2 W1 U1 U2 通入通入 iU V1 V2 通通入入 iV W1 W2 通通入入 iW iUiViw t i O 5 t = 0 W2 U1 V2 W1 U2 V1 U1 W2 V1 U2 W1 V2 N S t = = 90 NS iUiViW t i O 6 U1 U2 U3 U4 V1 V4 V2 V3 W4 W1 W2 W3 每相繞組都用兩個線圈串聯組成：每相繞組都用兩個線圈串聯組成

3、： 形成的磁場則是兩對磁極，形成的磁場則是兩對磁極， 即即 p = 2 U1 U2 U3 U4 V1 V2 V3 V4 W1 W2 W3 W4 N S N S N S N S U1 U2 U3 U4 V1 V4 V2 V3 W4 W1 W2 W3 t = 0 t = 90 7 旋轉磁場轉速旋轉磁場轉速 n0 電流變化一周電流變化一周 旋轉磁場轉一圈旋轉磁場轉一圈 電流每秒鐘變化電流每秒鐘變化 50 周周 旋轉磁場轉旋轉磁場轉 50 圈圈 旋轉磁場轉旋轉磁場轉 3000 圈圈電流每分鐘變化電流每分鐘變化 (5060) 周周 電流變化一周電流變化一周 旋轉磁場轉半圈旋轉磁場轉半圈 電流每秒鐘變化電

4、流每秒鐘變化 50 周周 旋轉磁場轉旋轉磁場轉 25 圈圈 旋轉磁場轉旋轉磁場轉 1500 圈圈電流每分鐘變化電流每分鐘變化 (2560) 周周 8 p12 3456 n0/(r/min) 3000 1500 1000750600500 f = 50 Hz 時，不同極對數時的同步轉速如下：時，不同極對數時的同步轉速如下： 60 f1 p n0 = 磁極對數為磁極對數為 p 時時 9 旋轉磁場是沿著：旋轉磁場是沿著：U1V1W1 與三相繞組中的三相電流的相序與三相繞組中的三相電流的相序 L1 L2 L3 一致一致 L1 L2 L3L1 L2 L3 n0n0 10 N S 用右手定則判斷用右手定則

5、判斷 轉子繞組中感應轉子繞組中感應 電流的方向。電流的方向。 用左手定則判斷用左手定則判斷 轉子繞組受到的轉子繞組受到的 電磁力的方向。電磁力的方向。 電磁力電磁力 F 電磁轉矩電磁轉矩 T 。 T 與與 n0 同方向。同方向。 n0 F n 11 電動機轉速和旋轉磁場同步轉速的關系：電動機轉速和旋轉磁場同步轉速的關系： n 與與 n0 方向一致。方向一致。 n n0， 轉差率轉差率 : 起動起動 (堵轉堵轉) 時時: n = 0，s = 1 理想空載時理想空載時: n = n0，s = 0 正常工作時正常工作時: 0 s TL 加速運行加速運行 當當 T2 TL 減速運行減速運行 14 輸出

6、的機械功率輸出的機械功率: P2 = T2 2 60 = nT2 功率損耗功率損耗: P = PCuPFePMe 電動機的效率電動機的效率: P2 P1 = 100% 輸入的有功功率輸入的有功功率: P2 = P1P P1 = 3 U1LI1L = 3 U1PI1P 15 三相異步電動機主要部件是由定子和轉子兩大部分三相異步電動機主要部件是由定子和轉子兩大部分 組成。此外，還有端蓋、機座、軸承、風扇等部件。組成。此外，還有端蓋、機座、軸承、風扇等部件。 16 三相異步電動機的定子是由機座、定子鐵心三相異步電動機的定子是由機座、定子鐵心 和定子繞組組成。和定子繞組組成。 基座基座 鐵心鐵心 定子

7、繞組定子繞組 端蓋端蓋 17 W2U2 V2 U1V1W1 W2U2V2 U1V1W1 W2U2 V2 U1V1W1 接線盒的聯結接線盒的聯結 星形聯結星形聯結三角形聯結三角形聯結 18 根據轉子繞組結構的不同又分為籠型轉子和根據轉子繞組結構的不同又分為籠型轉子和 繞線型轉子。繞線型轉子。 籠型轉子籠型轉子 繞線型轉子繞線型轉子 轉子鐵心轉子鐵心 轉軸轉軸 19 三相異步電動機三相異步電動機 型型 號號 Y132S6功功 率率 3 kW 頻頻 率率 50 Hz 電電 壓壓 380 V 電電 流流 7.2 A 聯聯 結結 Y 轉轉 速速 960 r/min 功率因數功率因數 0.76 絕緣等級絕

8、緣等級 B Y132S6 2p = 6n0 = 1 000 r/min PN PN = 3 kW軸上輸出機械功率的額定值軸上輸出機械功率的額定值 UN UN = 380 V定子三相繞組應施加的線電壓定子三相繞組應施加的線電壓 20 IN IN = 7.2 A 三相異步電動機三相異步電動機 型型 號號 Y132S6功功 率率 3 kW 頻頻 率率 50 Hz 電電 壓壓 380 V 電電 流流 7.2 A 聯聯 結結 Y 轉轉 速速 960 r/min 功率因數功率因數 0.76 絕緣等級絕緣等級 B 定子三相繞組的額定線電流定子三相繞組的額定線電流 nN N = cos N P1N = 3 U

9、NIN cos N PN = NP1N = 3 UNIN cos N N 21 異步機的起動特性：異步機的起動特性： 起動電流大起動電流大: IS = KI IN = (57)IN 起動轉矩小起動轉矩小: TS = KSTN = (1.62.2)TN 影響：影響： 頻繁起動時造成熱量積累頻繁起動時造成熱量積累, ,易使電動機過熱。易使電動機過熱。 大電流使電網電壓降低，影響其他負載工作。大電流使電網電壓降低，影響其他負載工作。 良好的起動性能良好的起動性能: 起動電流小起動電流小 起動轉矩大起動轉矩大 22 (全壓起動全壓起動) (a) 小容量的電動機；小容量的電動機； (b) 電源容量足夠大

10、時。電源容量足夠大時。 7.5 kW 以下直接起動以下直接起動 7.5 kW 以上，且電源容量能滿足起動以上，且電源容量能滿足起動 23 適用于：正常運行為聯結的電動機。適用于：正常運行為聯結的電動機。 起動時起動時運行時運行時 U V W UN I1LY U V W UN I1L 24 定子線電壓比定子線電壓比 定子相電壓比定子相電壓比 起動電流比起動電流比 起動轉矩比起動轉矩比 電源電流比電源電流比 定子相電流比定子相電流比 = = 1 UN UN U1LY U1L = = U1PY U1PU1P U1PY/ 3 1 3 = = I1PY I1PU1P U1PY 1 3 = = ISY I

11、SI1P I1PY 1 33 = = IY IIS ISY 1 3 =( ) = U1PY U1P TSY TS 21 3 25 降壓比降壓比 KA= U UN 定子線電壓比定子線電壓比 定子相電壓比定子相電壓比 M 3 U UN 定子相電流比定子相電流比 起動電流比起動電流比 電源電流比電源電流比 起動轉矩比起動轉矩比 = = KA U UN U1La U1Lb = = KA U1La U1Lb U1Pa U1Pb = = KA U1Pa U1Pb I1Pa I1Pb = = KA I1Pa I1Pb ISa ISb = = KA KAISa ISb Ia Ib 2 =( ) = KA U1

12、Pa U1Pb TSa TSb 2 2 26 (1) 改變同步轉速改變同步轉速 n0 改變頻率 改變頻率 f1 和極對數和極對數 p (2) 改變轉差率改變轉差率 s n = (1s) n0 = (1s) p 60 f1 調速：在一定的負載下，根據生產的需要調速：在一定的負載下，根據生產的需要 人為地改變電動機的轉速。人為地改變電動機的轉速。 3 變頻器變頻器 M 3 27 一、脈振磁場一、脈振磁場 Fm Rm m Fm Rm m Rm Fm t Ot1t2t3 t4t5t6t7t8 28 原理：兩相電流原理：兩相電流 旋轉磁場旋轉磁場 起動轉矩起動轉矩 三、起動方法三、起動方法 轉子轉子 C

13、 W1 S1 iw is W2 S2 n 轉子轉子 勵磁繞組勵磁繞組 短路環短路環 29 U1 U2 V1 V2 W1 W2 N S If 特點：通過改變轉子特點：通過改變轉子 If，可以調節電動機的，可以調節電動機的 。 原理圖原理圖機械特性機械特性 n T n0 O 30 在兩電刷之間加入在兩電刷之間加入 直流電壓，則在繞組中直流電壓，則在繞組中 產生電流，通電導體又產生電流，通電導體又 受到力的作用，產生電受到力的作用，產生電 磁力矩。由于換向器的磁力矩。由于換向器的 作用，在作用，在 N (S) 極下受極下受 力方向不變，使電樞旋力方向不變，使電樞旋 轉起來。轉起來。 F S N ia

14、 e F e 31 T = CT Ia 式中：式中： 每極磁通；每極磁通； Ia 電樞電流；電樞電流； CT 電機結構決定的常數。電機結構決定的常數。 E = CE n E 與與 Ia 反向反向E 為反電動勢，為反電動勢， 直流電動機分類：直流電動機分類： 他勵、并勵、串勵、復勵電動機。他勵、并勵、串勵、復勵電動機。 32 Ia If M + Ua + Uf + E 勵磁電流勵磁電流 電樞電流電樞電流 電動機轉速電動機轉速 轉速與轉矩的關系轉速與轉矩的關系 Ia = UaE Ra Uf Rf If = E CE n = = UaRa Ia CE Ua CE n = T Ra CECT 2 33

15、 U = Ua = Uf I = IaIf U = UaUf I = Ia = If M + U I IaIf I M + U + E 34 復勵電動機既可以復勵電動機既可以 具有串勵電動機的某些具有串勵電動機的某些 優點，適用于負載轉矩優點，適用于負載轉矩 變化較大，需要機械特變化較大，需要機械特 性比較軟的設備中，又性比較軟的設備中，又 可以像并勵電動機那樣可以像并勵電動機那樣 在空載和輕載下運行。在空載和輕載下運行。 M + U I 35 10 電動機保護電動機保護 過電流保護過電流保護( (熱保護熱保護):):電機實際工作電流超過額定電機實際工作電流超過額定 工作電流工作電流. .電機缺相電機缺相, ,短路短路, ,過載過載, ,欠載欠載, ,堵轉等都會堵轉等都會 使電機工作電流急劇升高使電機工作電流急劇升高. . 過電流