1、電力驅動原理部分電力驅動原理部分一、電動機的種類電動機是把電能轉換成機械能的設備，它是利用通電線圈在磁場中受力轉 動的原理制成。1 按工作電源種類劃分：可分為直流電機和交流電機。1.1直流電動機按結構及工作原理可劃分：無刷直流電動機和有刷直流電動 機。有刷直流電動機可劃分：永磁直流電動機和電磁直流電動機。電磁直流電動機劃分：串勵直流電動機、并勵直流電動機、他勵直 流電動機和復勵直流電動機。永磁直流電動機劃分：稀土永磁直流電動機、鐵氧體永磁直流電動 機和鋁鎳鉆永磁直流電動機。1.2其中交流電機還可分：單相電機和三相電機。2按結構和工作原理劃分：可分為直流電動機、異步電動機、同步電動機。2.1同步

2、電機可劃分：永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同步電動機2.2異步電機可劃分：感應電動機和交流換向器電動機。感應電動機可劃分：三相異步電動機、單相異步電動機和罩極異步電 動機等。交流換向器電動機可劃分：單相串勵電動機、交直流兩用電動機和推 斥電動機二、電動機工作原理下面主要主要以三相異步交流電動機和電磁直流電動機為例介紹一下其組 成及工作原理1、三相異步交流電動機：1.1三相異步交流電動機的組成三相異步電動機主要由定子和轉子兩大部分構成，如圖1-1。圖i-i三相異步交流電動機的構件分解圖（1）定子（圖1-2）定子由鐵心，繞組，機座三部分組成.鐵心由0.5mm的硅鋼片疊壓而成；機座一般用鑄鐵作

3、成，主要用于固定和支撐定子鐵心.圖1-2 三相異步電動機的機座與定子鐵心三相定子繞組分別U V、W相，三相定子繞組聯接成星形（ 圖 1-3）LI L2 L3疋子繞細星怡聯按【L2 L3 LI L2 L3U1VJW.21:L1L2 3W接旣盒2圖1-3三相異步電動機的定子繞組聯接方式注：三相繞組連接成星形，每相繞組承受相電壓220V;三相繞組連接成三角形，每相繞組承受 線電壓380V.轉子（見圖1-4 ）轉子由鐵心和繞組組成.轉子同樣由硅鋼片疊壓而成，壓裝在轉軸上；轉子繞組分為鼠籠式和線繞式兩種.線繞式異步電動機還有滑環，電刷機構.嗣籠型轉于繞粗圖1-4三相異步電動機的鼠籠型轉子繞組1.2、三相

4、異步電動機的轉動原理（1）旋轉磁場的產生三相對稱交流iu、iv、iw在轉子空間產生的磁場如圖1-5所示圖1-5轉子空間旋轉磁場的變化由圖1-5可以看出，三相交流電流在轉子空間產生的旋轉磁場具有 1對磁 極，當磁場具有P對磁極時，設電源頻率為 50Hz, P和旋轉磁場的轉速為N）關 系如下表。磁極（個）2級4級6級8級10級12級N（r/min）300015001000750600500磁極個數與旋轉磁場轉速的關系將連接三相電源的導線任意對調兩根，則旋轉磁場反向，即電動機改變轉動方 向。（2）三相異步電動機的轉動原理和轉差率（a）三相正弦交流電通入電動機定子的三相繞組，產生旋轉磁場，旋轉磁場的轉

5、速稱之為同步轉速；（b）旋轉磁場切割轉子導體，產生感應電勢；（c）轉子繞組中感生電流；（d）轉子電流在旋轉磁場中產生力，形成電磁轉矩，電動機就轉動起來了 .（e）轉差率電動機的轉速達不到旋轉磁場的轉速，否則，就不能切割磁力線，就沒有感應 電勢，電動機就停下來了 轉子轉速與同步轉速不一樣，差那么一些，稱之為異步. 設同步轉速為no,電動機的轉速為n，則轉速差為；no-n;電動機的轉速差與同步轉速之比定義為異步電動機的轉差率S,S是分析異步電動機運行情況的主要參數，即S = （no - n）no電動機啟動瞬間轉差率最大，S=1,運轉后約為1-9%。1.3三相異步電動機的額定值（1） 額定功率（容量

6、）。指電動機輸出的機械功率（Kvy。（2）額定電壓。通常為380V。（3）額定電流。指電動機在輸出額定功率時， 定子繞組允許通過的線電流（A）。 電動機的啟動電流約為額定電流的 4-7倍。（4）額定轉速。轉子轉速。（5）額定頻率。通常為50Hz。（6）接法。指三相定子繞組的聯接方式。2、直流電機：2.1直流電機的結構圖如圖1-6，由定子、電樞（轉子）、電刷裝置以及支撐保 護結構件說組成。（1）定子定子由主磁極、換向級、基座和補償繞組所組成。（2）轉子直流電機的轉子是由電樞鐵芯、電樞繞組、電樞支架（指中大型）、換向器、 轉軸和風扇等主要部件組成。2.2直流電機的勵磁方式：直流電機的勵磁方式有他勵

7、和自勵兩種。自勵又分為并勵、串勵、復勵。復勵又有積復勵和差復勵之分，如圖 1-7。1 ii4 n1軸2軸礪耳一后瑙越414戔一電樞饋心 白一主ev;t組7主橇鐵出g換向粧鐵心io_換向極饒粗口_電樞桶. 熄一推阿蕭3-電嗚仏-劇酸15腫菇盤】殆也蛻氏r箱呎、 圖1-6直流電機結構圖）并勵 h）半勵 c）他協I d）超復勵 V）積復勵圖1-7直流電機勵磁方式2.3、直流電機工作原理直流電機里邊固定有環狀永磁體，電流通過轉子上的線圈產生安培力，當 轉子上的線圈與磁場平行時，再繼續轉受到的磁場方向將改變，因此此時轉子 末端的電刷跟轉換片交替接觸，從而線圈上的電流方向也改變，產生的洛倫茲 力方向不變，

8、所以電機能保持一個方向轉動。直流發電機的工作原理就是把電樞線圈中感應的交變電動勢，靠換向器配 合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變為直流電動勢的原理。三、電動機的起動1、三相鼠籠式異步電動機的起動方法三相異步電動機起動電流是額定電流的(5-7)倍,為滿足起動要求，三相異步電動機的起動方法分為直接起動和降壓起動兩類 (1)直接起動(全電壓起動)適用范圍； 電動機功率20%變壓器容量. 一般中小型鼠籠式異步電動機都采用 全電壓直接起動.(2)降壓起動：容量大的電動機起動電流大，為了 限制過大的起動電流，采用降壓起動在工廠常用 的降壓起動方法有4種:定子串電阻或電抗器，Y- 變換，自耦變壓器，延邊

9、三角形(a) 定子繞組串電阻或電抗器降壓起動電路圖如右圖；不足之處:起動轉矩隨定子電壓的平方下降；不經濟.應用場合：電動機空載或輕載起動(b) Y- 降壓起動：定的相組只有正常運行時定子三相繞組是接法的 電動機才能采用 Y- 降壓起動.對于國產 JO，JO2，Y，Y2系列電動機，功率大于4.5kW的都 是采用接線.也就是說，大容量電動機都可以用 Y- 降壓起動.Y- 降壓起動的電氣原理圖如右圖所示起動時,三相繞組接成Y形,運行時 繞組接成形.電流下降1/3,轉矩也下降1/3.電動機Y。形起動過程中，可提高電動 機的效率和功率因數:1起動轉矩小，只適用于空載或輕載起動的場合：設備簡單，經濟:(c

10、)自耦變壓器降壓起動 特點：起動電2、” 不適用于頻繁起動: 體積大，重量重,價格高65g與定子串電阻或電抗器起動相比較 轉矩情況下，起動電流要小P .62Ul349:在相同的起動(b)特點:(d)延邊三角形起動對電動機定子繞組和繞組出線有特殊要求起動時繞組一部分Y形,一部分形接線：運行時繞組接獷制造成本高,接線復雜.2、三相線繞式異步電動機的起動方法.線繞式電動機在轉子電路串電阻，可以獲得較大的起動轉矩以及較小的起動電流 即有良好的起動特性.(1).逐級切除起動電阻法a、電路圖：如下圖轉子外接電阻為三相對稱電阻；當電動機容量大時，一般采用三 相不對稱電阻.b起動過程:起動初瞬，電阻全部接入；

11、在起動過程中，分三次切除外接電阻，人工特 性往上提，電阻全部切除后，通過提刷機構，使轉子繞組短接，機械特性回到自然特 性.c、特點：在起動過程中，電動機能保持最大的加速轉矩.(2)頻敏變阻器起動法a、頻敏變阻器：它是一個鐵損很大的 鐵心用A3鋼板疊成,三相繞組接成Y形.b起動過程：起動初瞬，轉子電流頻率接近50Hz,鐵損大，即等效阻抗大，從而限制 了起動電流，增大了起動轉矩隨著轉速逐步上升，等效阻抗逐步減??；到轉速達額 定轉速，相當轉子被短接，起動結束.c、特點：起動過程能平滑進行，不需要控制電器；功率因數低；只能用于起動，而串電阻起動時，電阻還可用于調速.四、電動機制動三相異步電動機制動方法

12、有3種:反饋制動，反接 制動，能耗制動.1反饋制動(1) 產生條件：電動機的運行速度高于同步轉速此時S0,電機進入發電狀態，電能反饋給 電網.(2) 運行狀態：有兩種情況.a位能轉矩負載的起重機在下放重物時的反饋制動狀態.可使重物勻速下降如右圖中a點.b點是改變轉子外接電阻后的穩定工作點. b多速電動機和變頻調速電機的同步速突然降低時的反饋制動狀態.2.反接制動：分為電源反接和倒拉制動.電源反接是突然改變三相電源的相序，旋轉 磁場反向；而倒拉制動則出現在轉子位能負載超 過電磁轉矩的時候.(1) 電源反接：轉子在由正變負的電磁轉矩和負載轉矩作 用下迅速減速.反接制動時電流大，要在定子電路 串電阻.(2) 倒拉制動： /I !電動機減速至右 圖c點,由于負載轉矩 大于電磁轉矩，起重機 的重物迫使電動機反 轉，電動機進入反接制 動狀態.倒拉制動3能耗制動(1) 產生條件：電動機