1、u 1.簡介u 2.對電動機的一般要求u 3.電動類型和發展趨勢u 4.三相異步電機u 5.直流電動機u 6.伺服電動機u 7.直接驅動電動機1電動機電動機2 交流電動機的作用交流電動機的作用 3u 1.對電動機的控制要求u 2.穩態控制要求u 3.動態控制要求4u 提高可控性、精度和快速性u 適應數字化的發展u 電動機組合化u 電動機電子化u 小型化、實用化、多功能5工業方面：工業方面：機床、中、小型軋鋼設備、輕工機械、起重機床、中、小型軋鋼設備、輕工機械、起重機械，礦山機械等。機械，礦山機械等。農業方面農業方面 ：脫粒機、粉碎機、排灌機械及加工機械。脫粒機、粉碎機、排灌機械及加工機械。家用

2、電器家用電器 ： 電風扇、空調機、洗衣機、電冰箱等。電風扇、空調機、洗衣機、電冰箱等。交流異步電動機交流異步電動機: 由交流電源供電由交流電源供電,結構簡單結構簡單,性能良好性能良好,價格便宜價格便宜,使用維使用維護方便，是使用最廣的動力機。護方便，是使用最廣的動力機。定子定子 產生旋轉磁場。產生旋轉磁場。 轉子轉子 產生感應電流和電磁轉矩。產生感應電流和電磁轉矩。外形外形三相異步電動機主要部件是由定子和轉子兩大部分組成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。此外，還有端蓋、機座、軸承、風扇等部件。定子定子機座機座端蓋端蓋機座機座端蓋端蓋轉子轉子

3、軸承軸承定子定子三相異步電動機的定子是由機座、定子鐵心和定子繞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。組組成。定子繞組定子繞組機座機座鐵心鐵心定子鐵心是由沖有槽孔的硅鋼片疊壓而成。定子鐵心是由沖有槽孔的硅鋼片疊壓而成。11在定子槽孔中放置三相彼此獨立的繞組在定子槽孔中放置三相彼此獨立的繞組U1U2V1V2W1W2三相電源三相電源U1V1W1W2U2V2 接線盒接線盒三相定子繞組的接法三相定子繞組的接法 星形連接。星形連接。三相電源三相電源U1U2V1V2W1W2三相定子繞組的接法三相定子繞組的接法 三角形連接。三角形連接。U1U2V1V2W1W2三相電源三相電源U1V1W1W2U

4、2V2 接線盒接線盒三相電源三相電源 是由嵌放在轉子鐵心槽內的導電條組成，在轉子鐵是由嵌放在轉子鐵心槽內的導電條組成，在轉子鐵心的兩端各用一個導電端環把所有的導電條連接起來。心的兩端各用一個導電端環把所有的導電條連接起來。 籠型轉子籠型轉子二、轉子二、轉子 由轉子鐵心和繞組組成。由轉子鐵心和繞組組成。轉子鐵心轉子鐵心轉子繞組轉子繞組 繞線轉子繞線轉子外接電阻外接電阻電刷電刷滑環滑環轉子鐵心轉子鐵心轉子繞組轉子繞組15轉子繞組轉子繞組可變電阻器可變電阻器滑環滑環電刷電刷轉子轉子手柄手柄繞線轉子結構示意繞線轉子結構示意1617一、一、轉動原理轉動原理nn1NSn1FF外力拖動蹄行磁鐵旋轉，形成空間

5、旋轉磁場，旋轉方外力拖動蹄行磁鐵旋轉，形成空間旋轉磁場，旋轉方向為順時針，轉速向為順時針，轉速n1。旋轉磁場旋轉磁場蹄形磁鐵蹄形磁鐵轉子轉子 短路線圈短路線圈 模型機模型機 圖圖4-1-1 電磁感應定律電磁感應定律-右手定則右手定則 電磁力定律電磁力定律-左手定則左手定則轉子導電銅條與旋轉磁場之間發生相對運動，產生感轉子導電銅條與旋轉磁場之間發生相對運動，產生感應電動勢，方向由右手定則確定。應電動勢，方向由右手定則確定。18n1NSn1FFn電磁力電磁力F使轉子與旋轉磁場同方向使轉子與旋轉磁場同方向（順時針）轉動（順時針）轉動,轉速轉速n。在感應電動勢的作用下，產生轉子電流。在感應電動勢的作用

6、下，產生轉子電流。轉子電流與磁場相互作用，產生電轉子電流與磁場相互作用，產生電磁力磁力F，方向用左手定則確定。，方向用左手定則確定。同理，當磁場逆時針方向轉動時同理，當磁場逆時針方向轉動時,轉子也將逆時針方向轉動。轉子也將逆時針方向轉動。19(二二) 轉差率轉差率s異步電動機的轉動原理：是建立在旋轉磁場與轉子導體異步電動機的轉動原理：是建立在旋轉磁場與轉子導體相對運動的基礎上。相對運動的基礎上。因此，轉子的轉速因此，轉子的轉速n必定低于旋轉磁場的轉速必定低于旋轉磁場的轉速n1 ,即即n n1 。正是由于轉子的轉速正是由于轉子的轉速n與旋轉磁場的轉速與旋轉磁場的轉速n1之間存在差之間存在差異異

7、,這種類型的電動機稱為異步電動機。這種類型的電動機稱為異步電動機。n與與n1之間的異步程度對于電動機的特性有重要影響。之間的異步程度對于電動機的特性有重要影響。201nn 如果如果:1nn 21轉差率轉差率s是表示異步電動機運行狀態的重要物理量。是表示異步電動機運行狀態的重要物理量。轉差率轉差率111nnnnns轉子軸上的阻轉矩越大轉子軸上的阻轉矩越大,異步程度越大異步程度越大;反之反之,則異步程則異步程度較小。轉差率度較小。轉差率s就反映了這種異步程度。就反映了這種異步程度。電動機起動瞬間電動機起動瞬間 n = 0 s = 1理想空載時理想空載時 n = n1 s = 0s 的變化范圍的變化

8、范圍 0122旋轉磁場：極性與強弱（每極下的磁通量）不旋轉磁場：極性與強弱（每極下的磁通量）不變，以確定的方向和轉速在空間旋轉的磁場。變，以確定的方向和轉速在空間旋轉的磁場。通入對稱三相電流，即可產生旋轉磁場。通入對稱三相電流，即可產生旋轉磁場。23對稱三相繞組對稱放置在定子鐵心圓周的內表面。對稱三相繞組對稱放置在定子鐵心圓周的內表面。對稱三相繞組對稱三相繞組:星形、三角形連接。以星形為例星形、三角形連接。以星形為例三相繞組：端外接三相電源三相繞組：端外接三相電源, 三相電流：正方向自繞組的首端指向末端。三相電流：正方向自繞組的首端指向末端。WUViViWU1V1W1iUVWU1U2V2V1W

9、2W1UiUiViW24（一）兩極旋轉磁場的產生（一）兩極旋轉磁場的產生VWU1U2V2V1W2W1UiUiViWiU=Im sin tiV=Im sin( t-120 )iW=Imsin( t+120 )相序相序 UVW對稱三相電流對稱三相電流 ti0iUiViW25 ti0iUiViW6018090UViUWU1V1W1iVU2W1V2U1V1W2SNt = 60WUViViWU1V1W1W1V2U1V1W2NSU2t = 026t= 90NSW2U2U1V1V2W1UVWiUiViWU1V1W1W1iViWV1U1UVWNSW1V2U1V1W2U2t= 18027W1V2U1V1W2NS

10、U2U2W1V2U1V1W2SNt = 60t = 0t= 90NSW2U2U1V1V2W1NSW1V2U1V1W2U2t= 180結論：結論：對稱放置對稱放置(空間位置差空間位置差120 角角)的對稱三相繞組，的對稱三相繞組，通入對稱三相電流時，在空間產生強弱不變、轉速恒定通入對稱三相電流時，在空間產生強弱不變、轉速恒定的旋轉磁場。的旋轉磁場。28（二）旋轉磁場的旋轉方向（二）旋轉磁場的旋轉方向由三相繞組通入三相電流的相序決定。由三相繞組通入三相電流的相序決定。相序相序 UVW旋轉磁場在空間的旋轉方向從旋轉磁場在空間的旋轉方向從U相繞組相繞組V相繞組相繞組W相繞組。旋轉磁場順時針方向轉動。相

11、繞組。旋轉磁場順時針方向轉動。改變通入三相電流的相序，如將改變通入三相電流的相序，如將V相相、W相繞組與電相繞組與電源的連線對調，旋轉磁場將逆時針方向轉動。源的連線對調，旋轉磁場將逆時針方向轉動。iUUU1iViWVWV1W1UU1iUVWiViWV1W1相序相序U-W-V相序相序U-V-W29（三）（三）旋轉磁場的轉速旋轉磁場的轉速-同步同步轉速轉速同步轉速同步轉速n1 rmin（每分鐘的轉數）。（每分鐘的轉數）。同步同步轉速：旋轉磁場相對于靜止空間的轉速。轉速：旋轉磁場相對于靜止空間的轉速。以上分析的是二極旋轉磁場（磁極對數以上分析的是二極旋轉磁場（磁極對數 p=1），交流電），交流電變化

12、一個周期，旋轉磁場在空間旋轉一周。變化一個周期，旋轉磁場在空間旋轉一周。交流電頻率交流電頻率f1=50Hz，則同步轉速，則同步轉速 n1 =5060=3000rmin改變電動機三相繞組的結構，可使旋轉磁場的磁極對數改變電動機三相繞組的結構，可使旋轉磁場的磁極對數 p=1、2、。300t 即：即：1pCiBiAioimI tBiAXBYCZAiCiAXYCBZNS31CYABCXYZAXBZAiBiCiX A AXBYB Y CC ZZ 32極對數極對數2p旋轉磁場的磁極對數旋轉磁場的磁極對數與三相繞組的排列有關與三相繞組的排列有關CYABCXYZAXBZAiBiCiAX XNSZ CZBYB

13、Y A C SNBiCiAiimIt 033 表表1 同步轉速同步轉速n1與磁極對數與磁極對數p的關系的關系具有具有p對磁極的旋轉磁場對磁極的旋轉磁場pfn1160同步轉速同步轉速(rmin)增加磁極對數增加磁極對數 p=2（四極旋轉磁場）旋轉磁場的轉速較（四極旋轉磁場）旋轉磁場的轉速較前者減半。前者減半。同步轉速同步轉速 minr15002506026011fn34)/( 6011分轉pfn 2p180分）轉/( 50011p360分）轉/( 0003極對數極對數每個電流周期每個電流周期磁場轉過的空間角度磁場轉過的空間角度同步轉速同步轉速)f(Hz501 3p120分）轉/( 00014p分

14、分）轉轉/( 75090旋轉磁場轉速旋轉磁場轉速n1與頻率與頻率f1和極對數和極對數p有關。有關。35一、型號一、型號Y系列電動機型號的表示方法示例系列電動機型號的表示方法示例Y 160 M 4磁極數磁極數機座類別代號機座類別代號S-短機座短機座M-中機座中機座L-長機座長機座表示機座中心高表示機座中心高(mm)表示異步電動機表示異步電動機銘牌銘牌 提供電動機的型號、額定值和主要技術數據，是提供電動機的型號、額定值和主要技術數據，是正確、合理使用電動機的依據。正確、合理使用電動機的依據。36二、功率二、功率(額定功率額定功率)PN電動機在額定狀態下（電源電壓為額定電壓、電流是額定電動機在額定狀

15、態下（電源電壓為額定電壓、電流是額定電流）運行電流）運行, ,轉軸上輸出的機械功率。單位轉軸上輸出的機械功率。單位 W或或kW。三、電壓三、電壓(額定電壓額定電壓)U1N電動機在額定狀態下運行電動機在額定狀態下運行, ,定子繞組所應加的線電壓。定子繞組所應加的線電壓。四、電流四、電流(額定電流額定電流)I1N電動機在額定狀態下運行電動機在額定狀態下運行, ,輸出額定功率時輸出額定功率時, ,定子繞組定子繞組的線電流。的線電流。五、接法五、接法電動機在額定電壓下運行電動機在額定電壓下運行, ,定子三相繞組的連接方法。定子三相繞組的連接方法。Y系列電動機額定電壓系列電動機額定電壓UIN =380V

16、PN 3kW 定子繞組定子繞組Y連接連接 PN 4kW 連接。連接。37六、頻率六、頻率fN我國使用的電力標準頻率是我國使用的電力標準頻率是50Hz。七、轉速七、轉速(額定轉速額定轉速)nN電動機在額定狀態下運行時的轉速。電動機在額定狀態下運行時的轉速。八、功率因數八、功率因數cos是定子繞組相電流滯后相電壓的角度。是定子繞組相電流滯后相電壓的角度。在額定工作狀態下在額定工作狀態下, ,三相異步電動機的三相異步電動機的功率因數功率因數cos約約在在0.70.9之間。空載或輕載運行時，之間。空載或輕載運行時， cos較低，僅較低，僅為為0.20.3。九、效率九、效率在額定工作狀態下在額定工作狀態

17、下, ,輸出機械功率輸出機械功率PN與輸入電功率與輸入電功率PIN之比。之比。38NNIPP效率效率在接近額定工作狀態下運行在接近額定工作狀態下運行,電動機的效率最高，可達電動機的效率最高，可達0.9左右。輕載運行時，效率則大大降低。左右。輕載運行時，效率則大大降低。合理選擇電動機的功率具有重要的經濟意義（節約電能）。合理選擇電動機的功率具有重要的經濟意義（節約電能）。例題例題1 型號為型號為Y-160M-4的三相異步電動機的三相異步電動機, ,PN=11kW 、nN=1460rmin、U1N=380V, 聯接。額定運行時，效率聯接。額定運行時，效率=0.88 、cos=0.84,TSTTN=

18、1.9 、 =TmaxTN=2.2。計算：（計算：（1）額定電流）額定電流I1N；（3）額定轉矩）額定轉矩TN；（4）最大電磁轉矩）最大電磁轉矩Tmax；（3）起動轉矩）起動轉矩Tst。（2）額定轉差率）額定轉差率SN；39解解:(1)計算額定電流計算額定電流電動機在額定狀態下運行輸入的電功率電動機在額定狀態下運行輸入的電功率N1112.5kW0.88INPP定子繞組的額定電流定子繞組的額定電流(三相對稱繞組的線電流三相對稱繞組的線電流)312.5 1022.61A3cos3380 0.84INININPIU(2)計算額定轉差率計算額定轉差率額定轉差率額定轉差率該電動機的磁極對數該電動機的磁極

19、對數 p=2,同步轉速同步轉速 n1=1500rmin。027. 015001460150011nnnsNN40(3)計算額定轉矩計算額定轉矩mN95.7114601195509550NNNnPT(4)最大電磁轉矩最大電磁轉矩Tmax=2.2TN=2.271.95=158.29Nm(5)起動轉矩起動轉矩Tst=1.9TN=1.971.95=136.71Nm41 電磁轉矩是決定電動機輸出機械功率大小的重要因電磁轉矩是決定電動機輸出機械功率大小的重要因素，也是電動機的一項性能重要指標。素，也是電動機的一項性能重要指標。 旋轉磁場每個磁極下的磁通量旋轉磁場每個磁極下的磁通量,表示磁場的強弱。表示磁場

20、的強弱。I2 轉子繞組電流有效值。轉子繞組電流有效值。cos2 轉子繞組電路功率因數（轉子繞組電路是電轉子繞組電路功率因數（轉子繞組電路是電感性電路）。感性電路）。一、一、 三相異步電動機三相異步電動機電磁轉矩的基本公式電磁轉矩的基本公式22TcosICT CT 轉矩常數轉矩常數電機結構決定的系數電機結構決定的系數42二、二、定子繞組電路的分析定子繞組電路的分析旋轉磁場的磁通量旋轉磁場的磁通量與電源電壓與電源電壓U1的關系的關系旋轉磁場以同步轉速旋轉磁場以同步轉速n1切割靜止的定子繞組切割靜止的定子繞組, ,在定子繞組在定子繞組電路產生感應電動勢電路產生感應電動勢, ,感應電動勢的有效值感應電

21、動勢的有效值E1= 4.44f1N1 旋轉磁場每個磁極下的磁通量。旋轉磁場每個磁極下的磁通量。f1 交流電源的頻率。交流電源的頻率。N1 每相定子繞組的匝數。每相定子繞組的匝數。略去定子繞組導線電阻、漏磁通等次要因素的影響，可略去定子繞組導線電阻、漏磁通等次要因素的影響，可近似認為電源電壓的有效值近似認為電源電壓的有效值U1E1 U1E1 = 4.44f1N14311144.4NfU 旋轉磁場每個磁極下的磁通量旋轉磁場每個磁極下的磁通量結論：結論： f1和和N1均為定值，則均為定值，則單一的由電源電壓單一的由電源電壓U1確定。確定。當當U1不變時，不變時， 基本恒定，且與電動機轉軸上的機械負基

22、本恒定，且與電動機轉軸上的機械負載無關。載無關。( (一一) )轉子電量的頻率轉子電量的頻率f2f2 = sf1轉子電量頻率轉子電量頻率f2與轉差率與轉差率s呈正比呈正比,即與轉子的轉速即與轉子的轉速n有關有關電動機起動瞬間電動機起動瞬間,轉速轉速n=0 ,轉差率轉差率s=1,轉子電量頻率轉子電量頻率f2最最高高,用用f20表示表示f20 = f144電動機起動后電動機起動后, ,轉速轉速n升高升高, ,轉差率轉差率s減小減小, ,轉子電量頻率轉子電量頻率f2降低。正常運行時，降低。正常運行時，s約在（約在（0.0150.06）之間）之間, , f2則在則在（0.0753）Hz之間。之間。(二

23、二) 轉子繞組的感應電動勢轉子繞組的感應電動勢E2E2=4.44f2N2 旋轉磁場每個磁極下的磁通量。旋轉磁場每個磁極下的磁通量。f2 轉子繞組電路電量轉子繞組電路電量的頻率。的頻率。N2 每相轉子繞組的匝數。每相轉子繞組的匝數。將將f2 =sf1代入上式代入上式E2=4.44sf1N2轉子繞組的感應電動勢轉子繞組的感應電動勢E2也與也與轉差率轉差率s有關。有關。電動機起動瞬間電動機起動瞬間, s=1, ,感應電動勢感應電動勢E2最大值最大值,用用E20表示表示E20=4.44f1N245電動機正常運行時電動機正常運行時E2=sE20電動機的轉速電動機的轉速n越高越高, , 轉差率轉差率s越小

24、越小, ,轉子繞組的感應電轉子繞組的感應電動勢動勢E2越小。越小。( (三三) )轉子繞組電路的電流轉子繞組電路的電流I2和功率因數和功率因數2=cos2轉子繞組等效電路轉子繞組等效電路+R2jX2I2E2感抗感抗X2=2L2=2f2L2=2sf1L2起動瞬間起動瞬間s=1X20= 2f20L2= 2f1L2電動機運行時的感抗電動機運行時的感抗X2= sX20轉子繞組電路的電流轉子繞組電路的電流2202220222222)(sXRsEXREI2202220222222)(sXRsEXREI101scos2I2I2cos2上式中上式中E20、R2 、 X20均為常數，均為常數， I2只與轉差率只

25、與轉差率s有關，是單值函數。有關，是單值函數。 I2隨隨s的變化曲線如圖所示。的變化曲線如圖所示。曲線表明，隨著轉子轉速曲線表明，隨著轉子轉速n的增加（的增加（ s減小），減小）， I2減小減小轉子繞組電路是電感性電路，功率因數轉子繞組電路是電感性電路，功率因數2202222222222)(cossXRRXRR2=cos2隨隨s的變化曲線如圖所示。的變化曲線如圖所示。曲線表明，起動瞬間曲線表明，起動瞬間 s=1 ，功率因數，功率因數2=cos2最小。最小。47總結以上分析，電動機起動瞬間總結以上分析，電動機起動瞬間s=1， f20 、E20 、X20都是都是恒定值。電動機運行時，恒定值。電動機

26、運行時， f2 、E2 、X2以及以及2=cos2都與轉都與轉差率差率s有關。此點，在分析三相異步電動機運行特性和使有關。此點，在分析三相異步電動機運行特性和使用問題時非常重要。用問題時非常重要。四四、轉矩特性轉矩特性 K 常數常數電機結構決定電機結構決定22022221)(sXRsRKUTU1 交流電源電壓的有效值。交流電源電壓的有效值。R2 轉子繞組電路的電阻。轉子繞組電路的電阻。X20 起動瞬間起動瞬間s=1時，轉子繞組電路的感抗時，轉子繞組電路的感抗 。U1 、R2 、X20為定值，電磁轉矩為定值，電磁轉矩T是轉差率是轉差率s的單值函數。的單值函數。48電磁轉矩電磁轉矩T與轉差率與轉差

27、率s的關系的關系T = f（s）稱為異步電動機稱為異步電動機的的轉矩特性。轉矩特性。轉矩特性轉矩特性 T = f（s）用曲線表示。用曲線表示。電動機的轉差率電動機的轉差率 0 s 1b是臨界點。是臨界點。Tm 最大電磁轉矩。最大電磁轉矩。sm 臨界轉差率。臨界轉差率。Tst 起動轉矩。起動轉矩。0-b段段 穩定運行區（穩定運行區（0 s sm ）。）。b-a非穩定運行區（非穩定運行區（s sm ）。）。smsT0s=1n=0 起動起動Tmn=n1理想空載理想空載baTst49五、機械特性五、機械特性 U1、R2、X20 為常數，轉速為常數，轉速n與電磁轉矩與電磁轉矩T的關系稱為的關系稱為機機械

28、特性。械特性。n = f (T ) 機械特性更直接的表示了轉速機械特性更直接的表示了轉速n與與電磁轉矩電磁轉矩T的關系。的關系。（一）（一）穩定運行區和非穩定運行區穩定運行區和非穩定運行區Tmn0TbcaTLnd1）ab段與轉矩特性段與轉矩特性ob段的對應，段的對應，是穩定運行區。是穩定運行區。2）bc段與轉矩特性的段與轉矩特性的ba段對應，是非穩定運行區。段對應，是非穩定運行區。電動機以某一恒定轉速電動機以某一恒定轉速n穩定運行時，應保持轉矩平衡。穩定運行時，應保持轉矩平衡。50（二）起動過程（二）起動過程電動機接入三相電源，若啟動電動機接入三相電源，若啟動轉矩轉矩Tst負載轉矩負載轉矩TL

29、，電動，電動機轉矩和轉速從機轉矩和轉速從n=f（T）曲線）曲線c點開始上升。在點開始上升。在bc段，段，n T轉速轉速n加速上升，并越過加速上升，并越過臨界點臨界點b進入穩定運行區。此進入穩定運行區。此后，轉速后，轉速n T，直至電磁，直至電磁轉矩轉矩T =TL，起動過程結束。，起動過程結束。bTmn0Tca51（三）三個重要的電磁轉矩（三）三個重要的電磁轉矩1. .額定轉矩額定轉矩TN電動機在額定狀態下運行電動機在額定狀態下運行, ,轉軸上的機械負載是額定負載轉軸上的機械負載是額定負載, ,電動機輸出額定機械功率電動機輸出額定機械功率PN, ,轉速是轉速是額定額定轉速轉速nN, ,電動機電動

30、機所產生的電磁轉矩就是額定轉矩所產生的電磁轉矩就是額定轉矩TN。計算公式計算公式NNN3NNNN955060210nPnPPT轉矩轉矩TN的單位的單位 牛米牛米(Nm)nN的單位的單位 轉每分轉每分(rmin)PN的單位的單位 千瓦千瓦(kW)52計算舉例計算舉例三相異步電動機三相異步電動機Y160M-4PN =11kW、 nN =1460 rmin額定轉矩額定轉矩mN95.711460119550NT2.最大電磁轉矩最大電磁轉矩Tmax最大電磁轉矩最大電磁轉矩Tmax:機械特性機械特性臨界點所對應的電磁轉矩臨界點所對應的電磁轉矩,又又稱臨界轉矩，所對應的轉差稱臨界轉矩，所對應的轉差率稱為臨界

31、轉差率率稱為臨界轉差率sm。Tmax是在一定的電源電壓是在一定的電源電壓U1下電動機能夠提供的最大電下電動機能夠提供的最大電磁轉矩。磁轉矩。bn0TcaTmnm53最大電磁轉矩最大電磁轉矩Tmax2021max2XUKT臨界轉差率臨界轉差率sm202mXRsmaxT0.8U1cTmnmbn0TaU1過載系數過載系數 NmaxTT54(2)Tmax與轉子繞組電路的電阻與轉子繞組電路的電阻R2無關無關, ,但但Sm與與R2成正比。成正比。mnbn0Tca2RTmaxstT2R22RRmnstT2021max2XUKT202mXRsststTTU1保持不變保持不變, , R2增大增大, ,曲線下移曲

32、線下移, ,特性變軟特性變軟, ,起動轉矩加大起動轉矩加大55這一特點使繞線轉子異步電動機具有較好的起動特性這一特點使繞線轉子異步電動機具有較好的起動特性和調速特性。和調速特性。3.起動轉矩起動轉矩TSt bTmn0Tcanm電動機接通電源的瞬間，轉速電動機接通電源的瞬間，轉速n=0、轉差率轉差率s=1，電動機所產生的電磁，電動機所產生的電磁轉矩即為起動轉矩轉矩即為起動轉矩TSt 。 220221StXRKUT計算公式計算公式起動轉矩起動轉矩TSt越大，電動機帶負載起動的能力越強。越大，電動機帶負載起動的能力越強。起動能力起動能力 TStTN一般籠型轉子異步電動機的一般籠型轉子異步電動機的TS

33、tTN約在約在12.2之間。之間。Tst56（一）起動時存在的問題（一）起動時存在的問題1. 起動電流大，起動電流大，Ist 等于定子繞組的線電流，約為（等于定子繞組的線電流，約為（57）IN。過大的起動電流造成電網電壓劇烈波動，影響其它用電設備的過大的起動電流造成電網電壓劇烈波動，影響其它用電設備的運行。運行。2. 起動轉矩起動轉矩TSt小，原因是小，原因是cos2小。小。 T = CTI2 cos2電動機接通電源，轉子由于慣性還未來得電動機接通電源，轉子由于慣性還未來得及轉動，轉速為及轉動，轉速為0。轉子從靜止。轉子從靜止(n =0、s =1)到穩定恒速運行，中間所經歷的過程。到穩定恒速運

34、行，中間所經歷的過程。一一、起動起動n1n=0轉子轉子起動轉矩過小導致啟動時間長、增加能耗，甚至不能起起動轉矩過小導致啟動時間長、增加能耗，甚至不能起動電動機。通常動電動機。通常Tst僅為僅為(12.2)TN, ,只能用于輕載起動。只能用于輕載起動。三相異步電動機的起動、反轉和制動介紹三相異步電動機的起動、反轉和制動介紹57（二）起動方法（二）起動方法盡量優先考慮使用。盡量優先考慮使用。一般功率在一般功率在7.5kW以下的電動機均可使用。以下的電動機均可使用。 對于功率較大、不允許直接起動的三相異步電動對于功率較大、不允許直接起動的三相異步電動機，在起動時降低電動機的電源電壓機，在起動時降低電

35、動機的電源電壓U1，以限制起動，以限制起動電流電流Ist，待電動機轉速接近穩定轉速時，再把電壓恢，待電動機轉速接近穩定轉速時，再把電壓恢復為正常值。復為正常值。 起動轉矩起動轉矩TSt與外加電壓與外加電壓U1平方成正比，在降壓起平方成正比，在降壓起動的同時也大大的降低了起動轉矩，因此這種方法只動的同時也大大的降低了起動轉矩，因此這種方法只使用于輕載或空載起動。使用于輕載或空載起動。1 12 23 3直流電動機的基本結構（直流電動機的基本結構（難點難點）電動機的銘牌數據及主要系列（電動機的銘牌數據及主要系列（重點重點）直流電動機的一般調速方法（直流電動機的一般調速方法（擴展知識點擴展知識點） 大

36、型電動機大型電動機 小型電動機小型電動機1 1 直流電動機基本結構：直流電動機基本結構： 定子定子、轉子轉子和和結構件結構件（端蓋、軸承等）（端蓋、軸承等）三大部分組成。三大部分組成。由永久磁鐵做成。由永久磁鐵做成。磁極上繞線圈，線圈中通過直流電磁極上繞線圈，線圈中通過直流電，形成電磁鐵。，形成電磁鐵。磁極上的線圈通以直流電產生磁通，稱為磁極上的線圈通以直流電產生磁通，稱為勵磁。勵磁。定子包括機座、主磁極、換向磁極、前后端蓋定子包括機座、主磁極、換向磁極、前后端蓋和電刷裝置等幾部分。和電刷裝置等幾部分。2 2）轉子轉子( (電樞電樞) ) 轉子是直流電動機實現能量轉換的樞紐，又稱為轉子是直流電

37、動機實現能量轉換的樞紐，又稱為“電樞電樞”，它包括電樞鐵心、電樞繞組及換向器。，它包括電樞鐵心、電樞繞組及換向器。 電樞鐵心電樞鐵心的作用：導磁和嵌放電樞繞組的作用：導磁和嵌放電樞繞組; ; 電樞繞組電樞繞組的作用：作發電機時產生感應電動勢；的作用：作發電機時產生感應電動勢； 換向器換向器的作用：作發電機時將電樞導體感應的交的作用：作發電機時將電樞導體感應的交流電壓經由電刷轉變成直流電壓輸出，作電動機流電壓經由電刷轉變成直流電壓輸出，作電動機時將電路中的直流電壓經由電刷轉變成交流電壓時將電路中的直流電壓經由電刷轉變成交流電壓輸入電樞。輸入電樞。1 1直流電機的主要結構直流電機的主要結構主磁極主

38、磁極：產生恒定的氣隙磁通，由鐵心和勵磁繞組構成：產生恒定的氣隙磁通，由鐵心和勵磁繞組構成換向磁極換向磁極：改善換向。：改善換向。電刷裝置電刷裝置：與換向片配合：與換向片配合, ,完成直流與交流的互換完成直流與交流的互換機座和端蓋機座和端蓋：起支撐和固定作用。：起支撐和固定作用。定子定子轉子轉子電樞鐵心電樞鐵心：主磁路的一部分，放置電樞繞組。：主磁路的一部分，放置電樞繞組。電樞繞組電樞繞組：由帶絕緣的導線繞制而成，是電路部分。：由帶絕緣的導線繞制而成，是電路部分。換向器換向器：與電刷裝置配合：與電刷裝置配合, ,完成直流與交流的互換完成直流與交流的互換轉軸轉軸軸承軸承直流電動機工作原理直流電動機

39、工作原理 直流電動機與交流電直流電動機與交流電動機原理大致相似，動機原理大致相似， 也是基于也是基于電磁感應電磁感應的的原理，原理， 使得轉軸受使得轉軸受到一個力的作用旋轉到一個力的作用旋轉起來。起來。 電磁感應原理電磁感應原理 產生感應電壓或感應產生感應電壓或感應電流的現象。電流的現象。1 1）直流電動機線圈動態轉動圖）直流電動機線圈動態轉動圖2 2）線圈受力和轉動分析）線圈受力和轉動分析受力分析：受力分析：由左手定則由左手定則得得abab受力向上，受力向上，cdcd受受力向下。這兩個力不力向下。這兩個力不是平衡力。是平衡力。運動分析：運動分析：在這兩個力在這兩個力作用下，線圈作順時作用下，

40、線圈作順時針轉動。針轉動。線圈到了線圈到了9090 受力分析：受力分析：此時換此時換向器與碳刷沒接觸，向器與碳刷沒接觸，線圈不受力。線圈不受力。 運動分析：運動分析：由于慣由于慣性線圈將繼續轉動性線圈將繼續轉動。線圈過了線圈過了9090后后 換向器換向器：線圈轉過線圈轉過9090后，換向器換后，換向器換向，線圈上電流發向，線圈上電流發生變化。生變化。 受力分析受力分析：線圈轉：線圈轉過過9090后后abab受力向受力向下，下，cdcd受力向上。受力向上。 運動分析運動分析：線圈繼：線圈繼續順時針轉動。續順時針轉動。線圈轉到線圈轉到270270 受力分析受力分析：線圈轉到線圈轉到270270時，

41、換向器又和時，換向器又和碳刷沒接觸，線圈不碳刷沒接觸，線圈不受力。受力。 運動分析：運動分析：由于慣性由于慣性線圈繼續轉動。線圈繼續轉動。 換向器：換向器：此時，換向此時，換向器又換向，電流方向器又換向，電流方向也變化，線圈仍繼續也變化，線圈仍繼續順時針轉動。順時針轉動。v換向器可自動改變線圈中電流方向，使線圈不停地轉動下去換向器可自動改變線圈中電流方向，使線圈不停地轉動下去。3 3直流電動機的分類直流電動機的分類 勵磁繞組與電源的連接方式被稱為勵磁勵磁繞組與電源的連接方式被稱為勵磁方式。方式。 按照不同的勵磁方式，按照不同的勵磁方式， 直流電直流電動機可以分為動機可以分為他勵、他勵、 并勵、

42、并勵、 串勵和復串勵和復勵勵四種。四種。 MIaIfUU1(a)IfMIaU(b)Ia IfMU(c)If2MU(d)Ia If1( (a a) ) 他勵；他勵； ( (b b) ) 并勵；并勵； ( (c c) ) 串勵；串勵； ( (d d) ) 復勵復勵2. 2. 直流電動機的銘牌數據直流電動機的銘牌數據 每臺直流電動機的外殼上都有一個銘牌，每臺直流電動機的外殼上都有一個銘牌， 上面上面標有該電機的技術數據，標有該電機的技術數據， 主要包括其主要包括其型號型號和和額額定值定值。 型號型號 直流電動機的型號如直流電動機的型號如Z241Z241， Z Z表示直流電動機，表示直流電動機， 2

43、2表示第二次統一設計，表示第二次統一設計， 4141中的中的4 4表示機座號，表示機座號， 1 1表示電樞鐵心的長度序表示電樞鐵心的長度序號。號。 直流電動機還有其他的型號表示方法，直流電動機還有其他的型號表示方法， 如如Z ZF F2151121511B B、 ZD21211 ZD21211B B等等2.2.額定電壓額定電壓對于電動機，對于電動機， 額定電壓是指電動機額定工作狀額定電壓是指電動機額定工作狀態下電動機的輸入電壓；態下電動機的輸入電壓； 對于發電機，對于發電機， 額定額定電壓是指電動機額定工作狀態下電動機的輸出電壓是指電動機額定工作狀態下電動機的輸出電壓。電壓。 3.3.額定電流

44、額定電流對于電動機，對于電動機， 額定電流是指電動機長期連續運額定電流是指電動機長期連續運行時從電源輸入的電流；行時從電源輸入的電流； 對于發電機，對于發電機， 額定額定電流是指長期連續運行時供給負載的電流。電流是指長期連續運行時供給負載的電流。 4.4.額定轉速額定轉速電動機在額定運行時，電動機在額定運行時， 轉軸的轉速稱為額定轉轉軸的轉速稱為額定轉速。速。5.5.額定功率額定功率電動機額定運行狀態下，電動機額定運行狀態下， 電動機軸上輸出的機電動機軸上輸出的機械功率稱為額定功率；械功率稱為額定功率； 發電機的額定功率是發電機的額定功率是指供給負載的電功率。指供給負載的電功率。 6.6.額定

45、勵磁電流額定勵磁電流電動機在額定運行的情況下，通過勵磁繞組的電電動機在額定運行的情況下，通過勵磁繞組的電流稱為額定勵磁電流。流稱為額定勵磁電流。 一、速度調節和速度變化一、速度調節和速度變化1、速度調節、速度調節例如：在負載轉矩一定時，若電動機工作在特性例如：在負載轉矩一定時，若電動機工作在特性1 1上的上的A A點，則以點，則以nAnA轉速穩定運行；若人為地增加電轉速穩定運行；若人為地增加電樞回路的電阻，則電動機工作在特性曲線樞回路的電阻，則電動機工作在特性曲線2 2，速度，速度將降至特性將降至特性2 2上的上的B B點，以點，以nBnB轉速穩定運行，這種轉速穩定運行，這種轉速的變化是人為改

46、變（或調節）電樞回路的電轉速的變化是人為改變（或調節）電樞回路的電阻大小所造成的，故稱調速或速度調節。阻大小所造成的，故稱調速或速度調節。3. 3.他勵直流電動機的調速方法他勵直流電動機的調速方法電動機的調速是在一定的負載條件下，人為地電動機的調速是在一定的負載條件下，人為地改變電動機的電路參數，以改變電動機的穩定改變電動機的電路參數，以改變電動機的穩定運行速度。運行速度。2 2：速度變化：速度變化定義：速度變化是指由于電動機的負載轉矩發生變化（增大與減小）而引定義：速度變化是指由于電動機的負載轉矩發生變化（增大與減小）而引起電動機轉速的變化（下降或上升）。起電動機轉速的變化（下降或上升）。例

47、如：當負載轉矩由例如：當負載轉矩由 T1 T1 增加到增加到 T2T2時，電動機的轉速由時，電動機的轉速由 n An A降低到降低到nBnB，它是沿，它是沿某一條機械特性發生的轉速變化。某一條機械特性發生的轉速變化。3 3：兩者區別：兩者區別：速度變化是在某條機械特性上，由于負載改速度變化是在某條機械特性上，由于負載改變而引起的；而速度調節則是在某一特定的變而引起的；而速度調節則是在某一特定的負載下，靠人為改變機械特性而得到的。負載下，靠人為改變機械特性而得到的。二、調速方法二、調速方法可知，改變串入電樞回路的電阻可知，改變串入電樞回路的電阻RadRad，電樞供電電壓，電樞供電電壓U U 或主

48、磁通或主磁通，都可以得到不同的人為機械特性，從而在負載不變時可以改，都可以得到不同的人為機械特性，從而在負載不變時可以改變電動機的轉速，以達到速度調節的要求，故直流電動機調速的變電動機的轉速，以達到速度調節的要求，故直流電動機調速的方法有以下三種：方法有以下三種：1 1、改變電樞電路外串電阻、改變電樞電路外串電阻 RadRad從特性可看出，在一定的負載轉矩從特性可看出，在一定的負載轉矩TLTL下，串下，串入不同的電阻可以得到不同的轉速。如在電入不同的電阻可以得到不同的轉速。如在電阻分別為阻分別為 RaRa、R1R1、R2R2、R3R3的情況下，可以的情況下，可以分別得到穩定工作點分別得到穩定工作點A A、C C、D D和和E E，對應的轉，對應的轉速為速為nAnA、nBnB、nCnC和和nDnDa2eeTCC CRUnT改變電