1、u 1.簡(jiǎn)介u 2.對(duì)電動(dòng)機(jī)的一般要求u 3.電動(dòng)類型和發(fā)展趨勢(shì)u 4.三相異步電機(jī)u 5.直流電動(dòng)機(jī)u 6.伺服電動(dòng)機(jī)u 7.直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)1電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)2 交流電動(dòng)機(jī)的作用交流電動(dòng)機(jī)的作用 3u 1.對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制要求u 2.穩(wěn)態(tài)控制要求u 3.動(dòng)態(tài)控制要求4u 提高可控性、精度和快速性u(píng) 適應(yīng)數(shù)字化的發(fā)展u 電動(dòng)機(jī)組合化u 電動(dòng)機(jī)電子化u 小型化、實(shí)用化、多功能5工業(yè)方面：工業(yè)方面：機(jī)床、中、小型軋鋼設(shè)備、輕工機(jī)械、起重機(jī)床、中、小型軋鋼設(shè)備、輕工機(jī)械、起重機(jī)械，礦山機(jī)械等。機(jī)械，礦山機(jī)械等。農(nóng)業(yè)方面農(nóng)業(yè)方面 ：脫粒機(jī)、粉碎機(jī)、排灌機(jī)械及加工機(jī)械。脫粒機(jī)、粉碎機(jī)、排灌機(jī)械及加工機(jī)械。家用

2、電器家用電器 ： 電風(fēng)扇、空調(diào)機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱等。電風(fēng)扇、空調(diào)機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱等。交流異步電動(dòng)機(jī)交流異步電動(dòng)機(jī): 由交流電源供電由交流電源供電,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,性能良好性能良好,價(jià)格便宜價(jià)格便宜,使用維使用維護(hù)方便，是使用最廣的動(dòng)力機(jī)。護(hù)方便，是使用最廣的動(dòng)力機(jī)。定子定子 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 產(chǎn)生感應(yīng)電流和電磁轉(zhuǎn)矩。產(chǎn)生感應(yīng)電流和電磁轉(zhuǎn)矩。外形外形三相異步電動(dòng)機(jī)主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成三相異步電動(dòng)機(jī)主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成此外，還有端蓋、機(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。此外，還有端蓋、機(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。定子定子機(jī)座機(jī)座端蓋端蓋機(jī)座機(jī)座端蓋端蓋轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子

3、軸承軸承定子定子三相異步電動(dòng)機(jī)的定子是由機(jī)座、定子鐵心和定子繞三相異步電動(dòng)機(jī)的定子是由機(jī)座、定子鐵心和定子繞組組成。組組成。定子繞組定子繞組機(jī)座機(jī)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(dú)立的繞組在定子槽孔中放置三相彼此獨(dú)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(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的導(dǎo)電條組成，在轉(zhuǎn)子鐵是由嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的導(dǎo)電條組成，在轉(zhuǎn)子鐵心的兩端各用一個(gè)導(dǎo)電端環(huán)把所有的導(dǎo)電條連接起來。心的兩端各用一個(gè)導(dǎo)電端環(huán)把所有的導(dǎo)電條連接起來。 籠型轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子二、轉(zhuǎn)子二、轉(zhuǎn)子 由轉(zhuǎn)子鐵心和繞組組成。由轉(zhuǎn)子鐵心和繞組組成。轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組 繞線轉(zhuǎn)子繞線轉(zhuǎn)子外接電阻外接電阻電刷電刷滑環(huán)滑環(huán)轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組15轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組可變電阻器可變電阻器滑環(huán)滑環(huán)電刷電刷轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子手柄手柄繞線轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意繞線轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意1617一、一、轉(zhuǎn)動(dòng)原理轉(zhuǎn)動(dòng)原理nn1NSn1FF外力拖動(dòng)蹄行磁鐵旋轉(zhuǎn)，形成空間

5、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)方外力拖動(dòng)蹄行磁鐵旋轉(zhuǎn)，形成空間旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針，轉(zhuǎn)速向?yàn)轫槙r(shí)針，轉(zhuǎn)速n1。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)蹄形磁鐵蹄形磁鐵轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 短路線圈短路線圈 模型機(jī)模型機(jī) 圖圖4-1-1 電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)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(zhuǎn)子導(dǎo)電銅條與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感轉(zhuǎn)子導(dǎo)電銅條與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，方向由右手定則確定。應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，方向由右手定則確定。18n1NSn1FFn電磁力電磁力F使轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同方向使轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同方向（順時(shí)針）轉(zhuǎn)動(dòng)（順時(shí)針）轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n。在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流。在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用

6、下，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流。轉(zhuǎn)子電流與磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生電轉(zhuǎn)子電流與磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)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(dāng)磁場(chǎng)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)同理，當(dāng)磁場(chǎng)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)子也將逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子也將逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。19(二二) 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理：是建立在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理：是建立在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上。相對(duì)運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上。因此，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速因此，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n必定低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速必定低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n1 ,即即n n1 。正是由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速正是由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n1之間存在差之間存在差異異

7、,這種類型的電動(dòng)機(jī)稱為異步電動(dòng)機(jī)。這種類型的電動(dòng)機(jī)稱為異步電動(dòng)機(jī)。n與與n1之間的異步程度對(duì)于電動(dòng)機(jī)的特性有重要影響。之間的異步程度對(duì)于電動(dòng)機(jī)的特性有重要影響。201nn 如果如果:1nn 21轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s是表示異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的重要物理量。是表示異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的重要物理量。轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率111nnnnns轉(zhuǎn)子軸上的阻轉(zhuǎn)矩越大轉(zhuǎn)子軸上的阻轉(zhuǎn)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(zhuǎn)差率度較小。轉(zhuǎn)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(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間 n = 0 s = 1理想空載時(shí)理想空載時(shí) n = n1 s = 0s 的變化范圍的變化

8、范圍 0122旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)：極性與強(qiáng)弱（每極下的磁通量）不旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)：極性與強(qiáng)弱（每極下的磁通量）不變，以確定的方向和轉(zhuǎn)速在空間旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。變，以確定的方向和轉(zhuǎn)速在空間旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。通入對(duì)稱三相電流，即可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。通入對(duì)稱三相電流，即可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。23對(duì)稱三相繞組對(duì)稱放置在定子鐵心圓周的內(nèi)表面。對(duì)稱三相繞組對(duì)稱放置在定子鐵心圓周的內(nèi)表面。對(duì)稱三相繞組對(duì)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(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生（一）兩極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生VWU1U2V2V1W2W1UiUiViWiU=Im sin tiV=Im sin( t-120 )iW=Imsin( t+120 )相序相序 UVW對(duì)稱三相電流對(duì)稱三相電流 ti0iUiViW25 ti0iUiViW6018090UViUWU1V1W1iVU2W1V2U1V1W2SNt = 60WUViViWU1V1W1W1V2U1V1W2NSU2t = 026t= 90NSW2U2U1V1V2W1UVWiUiViWU1V1W1W1iViWV1U1UVWNSW1V2U1V1W2U2t= 18027W1V2U1V1W2NS

10、U2U2W1V2U1V1W2SNt = 60t = 0t= 90NSW2U2U1V1V2W1NSW1V2U1V1W2U2t= 180結(jié)論：結(jié)論：對(duì)稱放置對(duì)稱放置(空間位置差空間位置差120 角角)的對(duì)稱三相繞組，的對(duì)稱三相繞組，通入對(duì)稱三相電流時(shí)，在空間產(chǎn)生強(qiáng)弱不變、轉(zhuǎn)速恒定通入對(duì)稱三相電流時(shí)，在空間產(chǎn)生強(qiáng)弱不變、轉(zhuǎn)速恒定的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。28（二）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向（二）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間的旋轉(zhuǎn)方向從旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間的旋轉(zhuǎn)方向從U相繞組相繞組V相繞組相繞組W相繞組。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。相

11、繞組。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。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(duì)調(diào)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)將逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。源的連線對(duì)調(diào)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)將逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。iUUU1iViWVWV1W1UU1iUVWiViWV1W1相序相序U-W-V相序相序U-V-W29（三）（三）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速-同步同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速n1 rmin（每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)）。（每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)）。同步同步轉(zhuǎn)速：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)于靜止空間的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)于靜止空間的轉(zhuǎn)速。以上分析的是二極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（磁極對(duì)數(shù)以上分析的是二極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（磁極對(duì)數(shù) p=1），交流電），交流電變化

12、一個(gè)周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)一周。變化一個(gè)周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)一周。交流電頻率交流電頻率f1=50Hz，則同步轉(zhuǎn)速，則同步轉(zhuǎn)速 n1 =5060=3000rmin改變電動(dòng)機(jī)三相繞組的結(jié)構(gòu)，可使旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)改變電動(dòng)機(jī)三相繞組的結(jié)構(gòu)，可使旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù) p=1、2、。300t 即：即：1pCiBiAioimI tBiAXBYCZAiCiAXYCBZNS31CYABCXYZAXBZAiBiCiX A AXBYB Y CC ZZ 32極對(duì)數(shù)極對(duì)數(shù)2p旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)與三相繞組的排列有關(guān)與三相繞組的排列有關(guān)CYABCXYZAXBZAiBiCiAX XNSZ CZBYB

13、Y A C SNBiCiAiimIt 033 表表1 同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速n1與磁極對(duì)數(shù)與磁極對(duì)數(shù)p的關(guān)系的關(guān)系具有具有p對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)pfn1160同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速(rmin)增加磁極對(duì)數(shù)增加磁極對(duì)數(shù) p=2（四極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速較（四極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速較前者減半。前者減半。同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速 minr15002506026011fn34)/( 6011分轉(zhuǎn)pfn 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)f(Hz501 3p120分）轉(zhuǎn)/( 00014p分

14、分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 75090旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n1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)。35一、型號(hào)一、型號(hào)Y系列電動(dòng)機(jī)型號(hào)的表示方法示例系列電動(dòng)機(jī)型號(hào)的表示方法示例Y 160 M 4磁極數(shù)磁極數(shù)機(jī)座類別代號(hào)機(jī)座類別代號(hào)S-短機(jī)座短機(jī)座M-中機(jī)座中機(jī)座L-長機(jī)座長機(jī)座表示機(jī)座中心高表示機(jī)座中心高(mm)表示異步電動(dòng)機(jī)表示異步電動(dòng)機(jī)銘牌銘牌 提供電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、額定值和主要技術(shù)數(shù)據(jù)，是提供電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、額定值和主要技術(shù)數(shù)據(jù)，是正確、合理使用電動(dòng)機(jī)的依據(jù)。正確、合理使用電動(dòng)機(jī)的依據(jù)。36二、功率二、功率(額定功率額定功率)PN電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下（電源電壓為額定電壓、電流是額定電動(dòng)機(jī)在額定狀

15、態(tài)下（電源電壓為額定電壓、電流是額定電流）運(yùn)行電流）運(yùn)行, ,轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率。單位轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)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(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行, ,定子繞組所應(yīng)加的線電壓。定子繞組所應(yīng)加的線電壓。四、電流四、電流(額定電流額定電流)I1N電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行, ,輸出額定功率時(shí)輸出額定功率時(shí), ,定子繞組定子繞組的線電流。的線電流。五、接法五、接法電動(dòng)機(jī)在額定電壓下運(yùn)行電動(dòng)機(jī)在額定電壓下運(yùn)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(dòng)機(jī)額定電壓系列電動(dòng)機(jī)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(biāo)準(zhǔn)頻率是我國使用的電力標(biāo)準(zhǔn)頻率是50Hz。七、轉(zhuǎn)速七、轉(zhuǎn)速(額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速)nN電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速。八、功率因數(shù)八、功率因數(shù)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(tài)下在額定工作狀態(tài)下, ,三相異步電動(dòng)機(jī)的三相異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)功率因數(shù)cos約約在在0.70.9之間。空載或輕載運(yùn)行時(shí)，之間。空載或輕載運(yùn)行時(shí)， 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(tài)下在額定工作狀態(tài)

17、下, ,輸出機(jī)械功率輸出機(jī)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(tài)下運(yùn)行在接近額定工作狀態(tài)下運(yùn)行,電動(dòng)機(jī)的效率最高，可達(dá)電動(dòng)機(jī)的效率最高，可達(dá)0.9左右。輕載運(yùn)行時(shí)，效率則大大降低。左右。輕載運(yùn)行時(shí)，效率則大大降低。合理選擇電動(dòng)機(jī)的功率具有重要的經(jīng)濟(jì)意義（節(jié)約電能）。合理選擇電動(dòng)機(jī)的功率具有重要的經(jīng)濟(jì)意義（節(jié)約電能）。例題例題1 型號(hào)為型號(hào)為Y-160M-4的三相異步電動(dòng)機(jī)的三相異步電動(dòng)機(jī), ,PN=11kW 、nN=1460rmin、U1N=380V, 聯(lián)接。額定運(yùn)行時(shí)，效率聯(lián)接。額定運(yùn)行時(shí)，效率=0.88 、cos=0.84,TSTTN=

18、1.9 、 =TmaxTN=2.2。計(jì)算：（計(jì)算：（1）額定電流）額定電流I1N；（3）額定轉(zhuǎn)矩）額定轉(zhuǎn)矩TN；（4）最大電磁轉(zhuǎn)矩）最大電磁轉(zhuǎn)矩Tmax；（3）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst。（2）額定轉(zhuǎn)差率）額定轉(zhuǎn)差率SN；39解解:(1)計(jì)算額定電流計(jì)算額定電流電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行輸入的電功率電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)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(duì)稱繞組的線電流三相對(duì)稱繞組的線電流)312.5 1022.61A3cos3380 0.84INININPIU(2)計(jì)算額定轉(zhuǎn)差率計(jì)算額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)差率該電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)該電動(dòng)機(jī)的磁極

19、對(duì)數(shù) p=2,同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速 n1=1500rmin。027. 015001460150011nnnsNN40(3)計(jì)算額定轉(zhuǎn)矩計(jì)算額定轉(zhuǎn)矩mN95.7114601195509550NNNnPT(4)最大電磁轉(zhuǎn)矩最大電磁轉(zhuǎn)矩Tmax=2.2TN=2.271.95=158.29Nm(5)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst=1.9TN=1.971.95=136.71Nm41 電磁轉(zhuǎn)矩是決定電動(dòng)機(jī)輸出機(jī)械功率大小的重要因電磁轉(zhuǎn)矩是決定電動(dòng)機(jī)輸出機(jī)械功率大小的重要因素，也是電動(dòng)機(jī)的一項(xiàng)性能重要指標(biāo)。素，也是電動(dòng)機(jī)的一項(xiàng)性能重要指標(biāo)。 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每個(gè)磁極下的磁通量旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每個(gè)磁極下的磁通量,表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。表示磁場(chǎng)

20、的強(qiáng)弱。I2 轉(zhuǎn)子繞組電流有效值。轉(zhuǎn)子繞組電流有效值。cos2 轉(zhuǎn)子繞組電路功率因數(shù)（轉(zhuǎn)子繞組電路是電轉(zhuǎn)子繞組電路功率因數(shù)（轉(zhuǎn)子繞組電路是電感性電路）。感性電路）。一、一、 三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的基本公式電磁轉(zhuǎn)矩的基本公式22TcosICT CT 轉(zhuǎn)矩常數(shù)轉(zhuǎn)矩常數(shù)電機(jī)結(jié)構(gòu)決定的系數(shù)電機(jī)結(jié)構(gòu)決定的系數(shù)42二、二、定子繞組電路的分析定子繞組電路的分析旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁通量旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁通量與電源電壓與電源電壓U1的關(guān)系的關(guān)系旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)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(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電路產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì), ,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值感應(yīng)電

21、動(dòng)勢(shì)的有效值E1= 4.44f1N1 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每個(gè)磁極下的磁通量。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每個(gè)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(shù)。每相定子繞組的匝數(shù)。略去定子繞組導(dǎo)線電阻、漏磁通等次要因素的影響，可略去定子繞組導(dǎo)線電阻、漏磁通等次要因素的影響，可近似認(rèn)為電源電壓的有效值近似認(rèn)為電源電壓的有效值U1E1 U1E1 = 4.44f1N14311144.4NfU 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每個(gè)磁極下的磁通量旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每個(gè)磁極下的磁通量結(jié)論：結(jié)論： f1和和N1均為定值，則均為定值，則單一的由電源電壓?jiǎn)我坏挠呻娫措妷篣1確定。確定。當(dāng)當(dāng)U1不變時(shí)，不變時(shí)， 基本恒定，且與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的機(jī)械負(fù)基

22、本恒定，且與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的機(jī)械負(fù)載無關(guān)。載無關(guān)。( (一一) )轉(zhuǎn)子電量的頻率轉(zhuǎn)子電量的頻率f2f2 = sf1轉(zhuǎn)子電量頻率轉(zhuǎn)子電量頻率f2與轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)差率s呈正比呈正比,即與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速即與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n有關(guān)有關(guān)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間,轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n=0 ,轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s=1,轉(zhuǎn)子電量頻率轉(zhuǎn)子電量頻率f2最最高高,用用f20表示表示f20 = f144電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后, ,轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n升高升高, ,轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s減小減小, ,轉(zhuǎn)子電量頻率轉(zhuǎn)子電量頻率f2降低。正常運(yùn)行時(shí)，降低。正常運(yùn)行時(shí)，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(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2E2=4.44f2N2 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每個(gè)磁極下的磁通量。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每個(gè)磁極下的磁通量。f2 轉(zhuǎn)子繞組電路電量轉(zhuǎn)子繞組電路電量的頻率。的頻率。N2 每相轉(zhuǎn)子繞組的匝數(shù)。每相轉(zhuǎn)子繞組的匝數(shù)。將將f2 =sf1代入上式代入上式E2=4.44sf1N2轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2也與也與轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s有關(guān)。有關(guān)。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間, s=1, ,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2最大值最大值,用用E20表示表示E20=4.44f1N245電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)E2=sE20電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n越高越高, , 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s越小

24、越小, ,轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)動(dòng)勢(shì)E2越小。越小。( (三三) )轉(zhuǎn)子繞組電路的電流轉(zhuǎn)子繞組電路的電流I2和功率因數(shù)和功率因數(shù)2=cos2轉(zhuǎn)子繞組等效電路轉(zhuǎn)子繞組等效電路+R2jX2I2E2感抗感抗X2=2L2=2f2L2=2sf1L2起動(dòng)瞬間起動(dòng)瞬間s=1X20= 2f20L2= 2f1L2電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的感抗電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的感抗X2= sX20轉(zhuǎn)子繞組電路的電流轉(zhuǎn)子繞組電路的電流2202220222222)(sXRsEXREI2202220222222)(sXRsEXREI101scos2I2I2cos2上式中上式中E20、R2 、 X20均為常數(shù)，均為常數(shù)， I2只與轉(zhuǎn)差率只

25、與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)，是單值函數(shù)。有關(guān)，是單值函數(shù)。 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(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速曲線表明，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的增加（的增加（ s減小），減小）， I2減小減小轉(zhuǎn)子繞組電路是電感性電路，功率因數(shù)轉(zhuǎn)子繞組電路是電感性電路，功率因數(shù)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(dòng)瞬間曲線表明，起動(dòng)瞬間 s=1 ，功率因數(shù)，功率因數(shù)2=cos2最小。最小。47總結(jié)以上分析，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間總結(jié)以上分析，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間s=1， f20 、E20 、X20都是都是恒定值。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，恒定值。電動(dòng)機(jī)

26、運(yùn)行時(shí)， f2 、E2 、X2以及以及2=cos2都與轉(zhuǎn)都與轉(zhuǎn)差率差率s有關(guān)。此點(diǎn)，在分析三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性和使有關(guān)。此點(diǎn)，在分析三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性和使用問題時(shí)非常重要。用問題時(shí)非常重要。四四、轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性 K 常數(shù)常數(shù)電機(jī)結(jié)構(gòu)決定電機(jī)結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)子繞組電路的電阻。轉(zhuǎn)子繞組電路的電阻。X20 起動(dòng)瞬間起動(dòng)瞬間s=1時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組電路的感抗時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組電路的感抗 。U1 、R2 、X20為定值，電磁轉(zhuǎn)矩為定值，電磁轉(zhuǎn)矩T是轉(zhuǎn)差率是轉(zhuǎn)差率s的單值函數(shù)。的單值函數(shù)。48電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)差

27、率s的關(guān)系的關(guān)系T = f（s）稱為異步電動(dòng)機(jī)稱為異步電動(dòng)機(jī)的的轉(zhuǎn)矩特性。轉(zhuǎn)矩特性。轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性 T = f（s）用曲線表示。用曲線表示。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率 0 s 1b是臨界點(diǎn)。是臨界點(diǎn)。Tm 最大電磁轉(zhuǎn)矩。最大電磁轉(zhuǎn)矩。sm 臨界轉(zhuǎn)差率。臨界轉(zhuǎn)差率。Tst 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。0-b段段 穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)（穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)（0 s sm ）。）。b-a非穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)（非穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)（s sm ）。）。smsT0s=1n=0 起動(dòng)起動(dòng)Tmn=n1理想空載理想空載baTst49五、機(jī)械特性五、機(jī)械特性 U1、R2、X20 為常數(shù)，轉(zhuǎn)速為常數(shù)，轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩與電磁轉(zhuǎn)矩T的關(guān)系稱為的關(guān)系稱為機(jī)機(jī)械

28、特性。械特性。n = f (T ) 機(jī)械特性更直接的表示了轉(zhuǎn)速機(jī)械特性更直接的表示了轉(zhuǎn)速n與與電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩T的關(guān)系。的關(guān)系。（一）（一）穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)和非穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)和非穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)Tmn0TbcaTLnd1）ab段與轉(zhuǎn)矩特性段與轉(zhuǎn)矩特性ob段的對(duì)應(yīng)，段的對(duì)應(yīng)，是穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。是穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。2）bc段與轉(zhuǎn)矩特性的段與轉(zhuǎn)矩特性的ba段對(duì)應(yīng)，是非穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。段對(duì)應(yīng)，是非穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。電動(dòng)機(jī)以某一恒定轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)以某一恒定轉(zhuǎn)速n穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，應(yīng)保持轉(zhuǎn)矩平衡。穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，應(yīng)保持轉(zhuǎn)矩平衡。50（二）起動(dòng)過程（二）起動(dòng)過程電動(dòng)機(jī)接入三相電源，若啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)接入三相電源，若啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩Tst負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL

29、，電動(dòng)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速從機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速從n=f（T）曲線）曲線c點(diǎn)開始上升。在點(diǎn)開始上升。在bc段，段，n T轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n加速上升，并越過加速上升，并越過臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)b進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。此進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。此后，轉(zhuǎn)速后，轉(zhuǎn)速n T，直至電磁，直至電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T =TL，起動(dòng)過程結(jié)束。，起動(dòng)過程結(jié)束。bTmn0Tca51（三）三個(gè)重要的電磁轉(zhuǎn)矩（三）三個(gè)重要的電磁轉(zhuǎn)矩1. .額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩TN電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行, ,轉(zhuǎn)軸上的機(jī)械負(fù)載是額定負(fù)載轉(zhuǎn)軸上的機(jī)械負(fù)載是額定負(fù)載, ,電動(dòng)機(jī)輸出額定機(jī)械功率電動(dòng)機(jī)輸出額定機(jī)械功率PN, ,轉(zhuǎn)速是轉(zhuǎn)速是額定額定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速nN, ,電動(dòng)機(jī)電動(dòng)

30、機(jī)所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩就是額定轉(zhuǎn)矩所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩就是額定轉(zhuǎn)矩TN。計(jì)算公式計(jì)算公式NNN3NNNN955060210nPnPPT轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩TN的單位的單位 牛米牛米(Nm)nN的單位的單位 轉(zhuǎn)每分轉(zhuǎn)每分(rmin)PN的單位的單位 千瓦千瓦(kW)52計(jì)算舉例計(jì)算舉例三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)Y160M-4PN =11kW、 nN =1460 rmin額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩mN95.711460119550NT2.最大電磁轉(zhuǎn)矩最大電磁轉(zhuǎn)矩Tmax最大電磁轉(zhuǎn)矩最大電磁轉(zhuǎn)矩Tmax:機(jī)械特性機(jī)械特性臨界點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩臨界點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩,又又稱臨界轉(zhuǎn)矩，所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差稱臨界轉(zhuǎn)矩，所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為臨界

31、轉(zhuǎn)差率率稱為臨界轉(zhuǎn)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(dòng)機(jī)能夠提供的最大電下電動(dòng)機(jī)能夠提供的最大電磁轉(zhuǎn)矩。磁轉(zhuǎn)矩。bn0TcaTmnm53最大電磁轉(zhuǎn)矩最大電磁轉(zhuǎn)矩Tmax2021max2XUKT臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率sm202mXRsmaxT0.8U1cTmnmbn0TaU1過載系數(shù)過載系數(shù) NmaxTT54(2)Tmax與轉(zhuǎn)子繞組電路的電阻與轉(zhuǎn)子繞組電路的電阻R2無關(guān)無關(guān), ,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(dòng)轉(zhuǎn)矩加大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩加大55這一特點(diǎn)使繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)具有較好的起動(dòng)特性這一特點(diǎn)使繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)具有較好的起動(dòng)特性和調(diào)速特性。和調(diào)速特性。3.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TSt bTmn0Tcanm電動(dòng)機(jī)接通電源的瞬間，轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)接通電源的瞬間，轉(zhuǎn)速n=0、轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s=1，電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的電磁，電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩即為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩即為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TSt 。 220221StXRKUT計(jì)算公式計(jì)算公式起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TSt越大，電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載起動(dòng)的能力越強(qiáng)。越大，電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載起動(dòng)的能力越強(qiáng)。起動(dòng)能力起動(dòng)能力 TStTN一般籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的一般籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的TS

33、tTN約在約在12.2之間。之間。Tst56（一）起動(dòng)時(shí)存在的問題（一）起動(dòng)時(shí)存在的問題1. 起動(dòng)電流大，起動(dòng)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(dòng)電流造成電網(wǎng)電壓劇烈波動(dòng)，影響其它用電設(shè)備的過大的起動(dòng)電流造成電網(wǎng)電壓劇烈波動(dòng)，影響其它用電設(shè)備的運(yùn)行。運(yùn)行。2. 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TSt小，原因是小，原因是cos2小。小。 T = CTI2 cos2電動(dòng)機(jī)接通電源，轉(zhuǎn)子由于慣性還未來得電動(dòng)機(jī)接通電源，轉(zhuǎn)子由于慣性還未來得及轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為及轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為0。轉(zhuǎn)子從靜止。轉(zhuǎn)子從靜止(n =0、s =1)到穩(wěn)定恒速運(yùn)行，中間所經(jīng)歷的過程。到穩(wěn)定恒速運(yùn)

34、行，中間所經(jīng)歷的過程。一一、起動(dòng)起動(dòng)n1n=0轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子起動(dòng)轉(zhuǎn)矩過小導(dǎo)致啟動(dòng)時(shí)間長、增加能耗，甚至不能起起動(dòng)轉(zhuǎn)矩過小導(dǎo)致啟動(dòng)時(shí)間長、增加能耗，甚至不能起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。通常動(dòng)電動(dòng)機(jī)。通常Tst僅為僅為(12.2)TN, ,只能用于輕載起動(dòng)。只能用于輕載起動(dòng)。三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)介紹三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)介紹57（二）起動(dòng)方法（二）起動(dòng)方法盡量?jī)?yōu)先考慮使用。盡量?jī)?yōu)先考慮使用。一般功率在一般功率在7.5kW以下的電動(dòng)機(jī)均可使用。以下的電動(dòng)機(jī)均可使用。 對(duì)于功率較大、不允許直接起動(dòng)的三相異步電動(dòng)對(duì)于功率較大、不允許直接起動(dòng)的三相異步電動(dòng)機(jī)，在起動(dòng)時(shí)降低電動(dòng)機(jī)的電源電壓機(jī)，在起動(dòng)時(shí)降低電

35、動(dòng)機(jī)的電源電壓U1，以限制起動(dòng)，以限制起動(dòng)電流電流Ist，待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時(shí)，再把電壓恢，待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時(shí)，再把電壓恢復(fù)為正常值。復(fù)為正常值。 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)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(dòng)的同時(shí)也大大的降低了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此這種方法只動(dòng)的同時(shí)也大大的降低了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此這種方法只使用于輕載或空載起動(dòng)。使用于輕載或空載起動(dòng)。1 12 23 3直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)（直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)（難點(diǎn)難點(diǎn)）電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)及主要系列（電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)及主要系列（重點(diǎn)重點(diǎn)）直流電動(dòng)機(jī)的一般調(diào)速方法（直流電動(dòng)機(jī)的一般調(diào)速方法（擴(kuò)展知識(shí)點(diǎn)擴(kuò)展知識(shí)點(diǎn)） 大

36、型電動(dòng)機(jī)大型電動(dòng)機(jī) 小型電動(dòng)機(jī)小型電動(dòng)機(jī)1 1 直流電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)：直流電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)： 定子定子、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子和和結(jié)構(gòu)件結(jié)構(gòu)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(chǎn)生磁通，稱為磁極上的線圈通以直流電產(chǎn)生磁通，稱為勵(lì)磁。勵(lì)磁。定子包括機(jī)座、主磁極、換向磁極、前后端蓋定子包括機(jī)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(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子( (電樞電樞) ) 轉(zhuǎn)子是直流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的樞紐，又稱為轉(zhuǎn)子是直流電

37、動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)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(dǎo)磁和嵌放電樞繞組的作用：導(dǎo)磁和嵌放電樞繞組; ; 電樞繞組電樞繞組的作用：作發(fā)電機(jī)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；的作用：作發(fā)電機(jī)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)； 換向器換向器的作用：作發(fā)電機(jī)時(shí)將電樞導(dǎo)體感應(yīng)的交的作用：作發(fā)電機(jī)時(shí)將電樞導(dǎo)體感應(yīng)的交流電壓經(jīng)由電刷轉(zhuǎn)變成直流電壓輸出，作電動(dòng)機(jī)流電壓經(jīng)由電刷轉(zhuǎn)變成直流電壓輸出，作電動(dòng)機(jī)時(shí)將電路中的直流電壓經(jīng)由電刷轉(zhuǎn)變成交流電壓時(shí)將電路中的直流電壓經(jīng)由電刷轉(zhuǎn)變成交流電壓輸入電樞。輸入電樞。1 1直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)主磁極主

38、磁極：產(chǎn)生恒定的氣隙磁通，由鐵心和勵(lì)磁繞組構(gòu)成：產(chǎn)生恒定的氣隙磁通，由鐵心和勵(lì)磁繞組構(gòu)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(jī)座和端蓋機(jī)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(zhuǎn)子轉(zhuǎn)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(dǎo)線繞制而成，是電路部分。：由帶絕緣的導(dǎo)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(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸軸承軸承直流電動(dòng)機(jī)工作原理直流電動(dòng)機(jī)

39、工作原理 直流電動(dòng)機(jī)與交流電直流電動(dòng)機(jī)與交流電動(dòng)機(jī)原理大致相似，動(dòng)機(jī)原理大致相似， 也是基于也是基于電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)的的原理，原理， 使得轉(zhuǎn)軸受使得轉(zhuǎn)軸受到一個(gè)力的作用旋轉(zhuǎn)到一個(gè)力的作用旋轉(zhuǎn)起來。起來。 電磁感應(yīng)原理電磁感應(yīng)原理 產(chǎn)生感應(yīng)電壓或感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電壓或感應(yīng)電流的現(xiàn)象。電流的現(xiàn)象。1 1）直流電動(dòng)機(jī)線圈動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)圖）直流電動(dòng)機(jī)線圈動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)圖2 2）線圈受力和轉(zhuǎn)動(dòng)分析）線圈受力和轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)力不力向下。這兩個(gè)力不是平衡力。是平衡力。運(yùn)動(dòng)分析：運(yùn)動(dòng)分析：在這兩個(gè)力在這兩個(gè)力作用下，線圈作順時(shí)作用下，

40、線圈作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。針轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈到了線圈到了9090 受力分析：受力分析：此時(shí)換此時(shí)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(yùn)動(dòng)分析：運(yùn)動(dòng)分析：由于慣由于慣性線圈將繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)性線圈將繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈過了線圈過了9090后后 換向器換向器：線圈轉(zhuǎn)過線圈轉(zhuǎn)過9090后，換向器換后，換向器換向，線圈上電流發(fā)向，線圈上電流發(fā)生變化。生變化。 受力分析受力分析：線圈轉(zhuǎn)：線圈轉(zhuǎn)過過9090后后abab受力向受力向下，下，cdcd受力向上。受力向上。 運(yùn)動(dòng)分析運(yùn)動(dòng)分析：線圈繼：線圈繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈轉(zhuǎn)到線圈轉(zhuǎn)到270270 受力分析受力分析：線圈轉(zhuǎn)到線圈轉(zhuǎn)到270270時(shí)，

41、換向器又和時(shí)，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(yùn)動(dòng)分析：運(yùn)動(dòng)分析：由于慣性由于慣性線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。 換向器：換向器：此時(shí)，換向此時(shí)，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(xù)也變化，線圈仍繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。v換向器可自動(dòng)改變線圈中電流方向，使線圈不停地轉(zhuǎn)動(dòng)下去換向器可自動(dòng)改變線圈中電流方向，使線圈不停地轉(zhuǎn)動(dòng)下去。3 3直流電動(dòng)機(jī)的分類直流電動(dòng)機(jī)的分類 勵(lì)磁繞組與電源的連接方式被稱為勵(lì)磁勵(lì)磁繞組與電源的連接方式被稱為勵(lì)磁方式。方式。 按照不同的勵(lì)磁方式，按照不同的勵(lì)磁方式， 直流電直流電動(dòng)機(jī)可以分為動(dòng)機(jī)可以分為他勵(lì)、他勵(lì)、 并勵(lì)、

42、并勵(lì)、 串勵(lì)和復(fù)串勵(lì)和復(fù)勵(lì)勵(lì)四種。四種。 MIaIfUU1(a)IfMIaU(b)Ia IfMU(c)If2MU(d)Ia If1( (a a) ) 他勵(lì)；他勵(lì)； ( (b b) ) 并勵(lì)；并勵(lì)； ( (c c) ) 串勵(lì)；串勵(lì)； ( (d d) ) 復(fù)勵(lì)復(fù)勵(lì)2. 2. 直流電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)直流電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù) 每臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的外殼上都有一個(gè)銘牌，每臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的外殼上都有一個(gè)銘牌， 上面上面標(biāo)有該電機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)，標(biāo)有該電機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)， 主要包括其主要包括其型號(hào)型號(hào)和和額額定值定值。 型號(hào)型號(hào) 直流電動(dòng)機(jī)的型號(hào)如直流電動(dòng)機(jī)的型號(hào)如Z241Z241， Z Z表示直流電動(dòng)機(jī)，表示直流電動(dòng)機(jī)， 2

43、2表示第二次統(tǒng)一設(shè)計(jì)，表示第二次統(tǒng)一設(shè)計(jì)， 4141中的中的4 4表示機(jī)座號(hào)，表示機(jī)座號(hào)， 1 1表示電樞鐵心的長度序表示電樞鐵心的長度序號(hào)。號(hào)。 直流電動(dòng)機(jī)還有其他的型號(hào)表示方法，直流電動(dòng)機(jī)還有其他的型號(hào)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(duì)于電動(dòng)機(jī)，對(duì)于電動(dòng)機(jī)， 額定電壓是指電動(dòng)機(jī)額定工作狀額定電壓是指電動(dòng)機(jī)額定工作狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)的輸入電壓；態(tài)下電動(dòng)機(jī)的輸入電壓； 對(duì)于發(fā)電機(jī)，對(duì)于發(fā)電機(jī)， 額定額定電壓是指電動(dòng)機(jī)額定工作狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)的輸出電壓是指電動(dòng)機(jī)額定工作狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)的輸出電壓。電壓。 3.3.額定電流

44、額定電流對(duì)于電動(dòng)機(jī)，對(duì)于電動(dòng)機(jī)， 額定電流是指電動(dòng)機(jī)長期連續(xù)運(yùn)額定電流是指電動(dòng)機(jī)長期連續(xù)運(yùn)行時(shí)從電源輸入的電流；行時(shí)從電源輸入的電流； 對(duì)于發(fā)電機(jī)，對(duì)于發(fā)電機(jī)， 額定額定電流是指長期連續(xù)運(yùn)行時(shí)供給負(fù)載的電流。電流是指長期連續(xù)運(yùn)行時(shí)供給負(fù)載的電流。 4.4.額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)， 轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速稱為額定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速稱為額定轉(zhuǎn)速。速。5.5.額定功率額定功率電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行狀態(tài)下，電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行狀態(tài)下， 電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率稱為額定功率；械功率稱為額定功率； 發(fā)電機(jī)的額定功率是發(fā)電機(jī)的額定功率是指供給負(fù)載的電功率。指供給負(fù)載的電功率。 6.6.額定

45、勵(lì)磁電流額定勵(lì)磁電流電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行的情況下，通過勵(lì)磁繞組的電電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行的情況下，通過勵(lì)磁繞組的電流稱為額定勵(lì)磁電流。流稱為額定勵(lì)磁電流。 一、速度調(diào)節(jié)和速度變化一、速度調(diào)節(jié)和速度變化1、速度調(diào)節(jié)、速度調(diào)節(jié)例如：在負(fù)載轉(zhuǎn)矩一定時(shí)，若電動(dòng)機(jī)工作在特性例如：在負(fù)載轉(zhuǎn)矩一定時(shí)，若電動(dòng)機(jī)工作在特性1 1上的上的A A點(diǎn)，則以點(diǎn)，則以nAnA轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行；若人為地增加電轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行；若人為地增加電樞回路的電阻，則電動(dòng)機(jī)工作在特性曲線樞回路的電阻，則電動(dòng)機(jī)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(diǎn)，以點(diǎn)，以nBnB轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行，這種轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行，這種轉(zhuǎn)速的變化是人為改

46、變（或調(diào)節(jié)）電樞回路的電轉(zhuǎn)速的變化是人為改變（或調(diào)節(jié)）電樞回路的電阻大小所造成的，故稱調(diào)速或速度調(diào)節(jié)。阻大小所造成的，故稱調(diào)速或速度調(diào)節(jié)。3. 3.他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法電動(dòng)機(jī)的調(diào)速是在一定的負(fù)載條件下，人為地電動(dòng)機(jī)的調(diào)速是在一定的負(fù)載條件下，人為地改變電動(dòng)機(jī)的電路參數(shù)，以改變電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定改變電動(dòng)機(jī)的電路參數(shù)，以改變電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行速度。運(yùn)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(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化（增大與減小）而引定義：速度變化是指由于電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化（增大與減小）而引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化（下降或上升）。起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化（下降或上升）。例

47、如：當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩由例如：當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩由 T1 T1 增加到增加到 T2T2時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由 n An A降低到降低到nBnB，它是沿，它是沿某一條機(jī)械特性發(fā)生的轉(zhuǎn)速變化。某一條機(jī)械特性發(fā)生的轉(zhuǎn)速變化。3 3：兩者區(qū)別：兩者區(qū)別：速度變化是在某條機(jī)械特性上，由于負(fù)載改速度變化是在某條機(jī)械特性上，由于負(fù)載改變而引起的；而速度調(diào)節(jié)則是在某一特定的變而引起的；而速度調(diào)節(jié)則是在某一特定的負(fù)載下，靠人為改變機(jī)械特性而得到的。負(fù)載下，靠人為改變機(jī)械特性而得到的。二、調(diào)速方法二、調(diào)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(jī)械特性，從而在負(fù)載不變時(shí)可以改，都可以得到不同的人為機(jī)械特性，從而在負(fù)載不變時(shí)可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到速度調(diào)節(jié)的要求，故直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到速度調(diào)節(jié)的要求，故直流電動(dòng)機(jī)調(diào)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(fù)載轉(zhuǎn)矩從特性可看出，在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TLTL下，串下，串入不同的電阻可以得到不同的轉(zhuǎn)速。如在電入不同的電阻可以得到不同的轉(zhuǎn)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(wěn)定工作點(diǎn)分別得到穩(wěn)定工作點(diǎn)A A、C C、D D和和E E，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為速為nAnA、nBnB、nCnC和和nDnDa2eeTCC CRUnT改變電