1、電工技術-第7章講稿第1頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五1電動機交流電動機直流電動機鼠籠式 繞線式異步機同步機他勵、異勵、串勵、復勵電動機的分類 電工技術第2頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五27.1 三相異步電動機的構造電工技術三相異步電動機由定子和轉子構成。定子和轉子都有鐵心和繞組。定子的三相繞組為AX、BY、CZ。轉子分為鼠籠式和繞線式兩種結構。鼠籠式轉子繞組有銅條和鑄鋁兩種形式。繞線式轉子繞組的形式與定子繞組基本相同，3個繞組的末端連接在一起構成星形連接，3個始端連接在3個銅集電環上，起動變阻器和調速變阻器通過電刷與集電環和轉子繞組相連接。第3

2、頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五3三相異步電動機的組成鼠籠式電動機的各部件電工技術第4頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五4三相異步電動機的結構V2V1W2U2U1W1轉子定子定子繞組（三相）機座U、V、W分別代表三個線圈；角標1表示線圈的首端，角標2表示線圈的末端。電工技術第5頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五5定子由定子鐵心、定子繞組、機座三部分組成。定子鐵心:一般采用0.5mm厚并涂有絕緣漆的硅鋼片疊壓而成，形狀為環行，沿內圓表面均勻軸向開槽。作用：一是導磁，二是安放繞組。1、定子定子繞組：由漆包線繞制而成。連接方式有三角形或星

3、形兩種。作用：形成旋轉磁場。機座：中小型電機采用鑄鐵機座；大型電機采用鋼板焊接機座。作用：支撐定子鐵心。電工技術第6頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五6定子硅鋼片裝有三相繞組的定子電工技術第7頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五7 機座外有一接線盒，選擇不同的接線方式可以使定子繞組的接線形式選為星形或為三角形。U1U2V2V1W2W1接線盒電工技術第8頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五8 Y 接法： U1U1U2U2V2V2V1V1W1W1W2W2 接法：V2U1U1U2U2V2V1V1W2W2W1W1注：定子繞組的連接方式分別為星形連

4、接與三角形連接。電工技術第9頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五92、轉子轉子主要由轉子鐵心和轉子繞組組成。轉子鐵心:它用0.5mm厚且外圓周沖有轉子槽形的硅鋼片疊壓而成。作用：一是導磁，二是安放繞組。轉子繞組線繞式由漆包線繞制而成。鼠籠式作用：產生電磁轉矩電工技術第10頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五10磁 鐵閉 合線 圈7.2 三相異步電動機的轉動原理電工技術第11頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五11磁極旋轉導線切割磁力線產生感應電動勢導線長磁感應強度切割速度（右手定則）閉合導線產生電流 i通電導線在磁場中受力（左手定則）注意：

5、受力方向與磁場旋轉方向一致電工技術第12頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五121. 線圈跟著磁鐵轉兩者轉動方向一 致 結論：異步2. 線圈比磁場轉得慢電工技術第13頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五13電工技術 把三相定子繞組接成星形接到對稱三相電源，定子繞組中便有對稱三相電流流過。異步電動機中,旋轉磁場代替了旋轉磁極7.2.1 旋轉磁場第14頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五14電工技術第15頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五15旋轉方向：取決于三相電流的相序。注意：只要將接入定子繞組的三相交流電任意換接其中兩相

6、，旋轉磁場的方向改變，電機的旋轉方向也改變。 旋轉磁場的旋轉方向電工技術CBA第16頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五16磁極對數（P）的概念ABXYCZ此種接法下，合成磁場只有一對磁極，則磁極對數為1。即：AXZBCYABC電工技術第17頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五17磁極對數（P）的改變 將每相繞組分成兩段，按右下圖放入定子槽內。則形成兩對磁極的磁場。P = 2AACZCYBCXYZAXBZAXXBYYBCZABC電工技術第18頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五18三相異步電動機的同步轉速磁極對數P=1P=3P=4P=5P=

7、6P=2同步轉速n0(f=50HZ)3000轉/分1500轉/分1000轉/分750轉/分600轉/分500轉/分旋轉磁場的轉速決定于磁場的極數。0電工技術第19頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五19結論電工技術 (1)在對稱的三相繞組中通入三相電流，可以產生在空間旋轉的合成磁場。 (2)磁場旋轉方向與電流相序一致。電流相序為A-B-C時磁場順時針方向旋轉；電流相序為A-C-B時磁場逆時針方向旋轉。 (3)磁場轉速(同步轉速)與電流頻率有關，改變電流頻率可以改變磁場轉速。對兩極(一對磁極)磁場，電流變化一周，則磁場旋轉一周。同步轉速no與磁場磁極對數p的關系為：第20頁，共

8、54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五207.2.2 三相異步電動機的轉動原理電工技術 靜止的轉子與旋轉磁場之間有相對運動，在轉子導體中產生感應電動勢，并在形成閉合回路的轉子導體中產生感應電流，其方向用右手定則判定。轉子電流在旋轉磁場中受到磁場力F的作用，F的方向用左手定則判定。電磁力在轉軸上形成電磁轉矩。電磁轉矩的方向與旋轉磁場的方向一致。第21頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五21電工技術 電動機在正常運轉時，其轉速n總是稍低于同步轉速no，因而稱為異步電動機。又因為產生電磁轉矩的電流是電磁感應所產生的，所以也稱為感應電動機。當旋轉磁場反轉時，電動機也跟著反轉

9、。第22頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五227.2.3 轉差率 異步電動機同步轉速和轉子轉速的差值與同步轉速之比稱為轉差率，用s表示，即： 轉差率是異步電動機的一個重要參數。異步電動機在額定負載下運行時的轉差率約為1%9%。電動機起動瞬間:（轉差率最大）電工技術第23頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五237.3 三相異步電動機的電路分析電工技術7.3.1 定子電路忽略R1和X1上的壓降，則：第24頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五24轉子電路電工技術第25頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五25電工技術第26頁，共

10、54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五267.4 三相異步電動機的轉矩與機械特性電工技術7.4.1 轉矩公式第27頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五277.4.2 機械特性曲線電工技術1額定轉矩 TN 電動機在額定負載下工作時的電磁轉矩稱為額定轉矩，忽略空載損耗轉矩，則額定轉矩等于機械負載轉矩。stst第28頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五28電工技術 式中PN是電動機的額定功率，單位為千瓦（kW）；nN是電動機的額定轉速，單位是轉/分（r/min）。單位:（牛頓米）第29頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五292. 最大轉

11、矩 Tmax電工技術第30頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五303.起動轉矩 Tst電工技術電動機剛起動（n=0，s=1）時的轉矩稱為起動轉矩。st 當電動機的啟動轉矩TST大于負載阻轉矩TL時，電動機轉動起來。否則將起動不了。電動機的啟動能力,約為1.42.2。第31頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五31電磁轉矩與電源電壓的關系結論： 電動機的電磁轉矩對電壓很敏感，電磁轉矩T與電動機定子繞組所加電壓U的平方成正比。TU2電工技術第32頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五327.5 三相異步電動機的起動電工技術7.5.1 起動性能1、起

12、動電流Ist的影響2、起動轉矩的影響異步電動機起動時的主要缺點：起動電流較大起動電流較大，當頻繁起動時，使電動機過熱。如果起動轉矩過小，電動機不能滿載起動；如果起動轉矩過大，會使傳動機構受到沖擊而損壞。第33頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五337.5.2 起動方法電工技術（1） 直接起動。十千瓦以下的異步電動機一般 采用直接起動。（2） 降壓起動。Y 起動自耦降壓起動（3）轉子串電阻起動。第34頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五34電工技術1直接起動直接起動是利用閘刀開關或接觸器將電動機直接接到額定電壓上的起動方式，又叫全壓起動。優點：起動簡單。缺點：

13、起動電流較大，將使線路電壓下降，影響負載正常工作。適用范圍：電動機容量在10kW以下，并且小于供電變壓器容量的20。第35頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五352降壓起動電工技術Y-換接起動：在起動時將定子繞組連接成星形，通電后電動機運轉，當轉速升高到接近額定轉速時再換接成三角形。適用范圍：正常運行時定子繞組是三角形連接，且每相繞組都有兩個引出端子的電動機。優點：起動電流為全壓起動時的13。缺點：起動轉矩均為全壓起動時的13。第36頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五36U1W2V1V2W1UPU2正常運行設：電機每相阻抗為ZIlU1BW1U2V2W2起動

14、UPIlY電工技術第37頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五37 自耦變壓器上備有40、60、80等抽頭，以便根據所要求的起動轉矩來選擇不同的電壓。自耦變壓器降壓啟動優點:不受電動機繞組接線方法的限制，常用于起動容量較大的電動機。缺點:是設備費用高，不宜頻繁起動。全壓運行FUL1L2L3降壓啟動SA1SA2M3電工技術第38頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五38電工技術繞線式異步電動機轉子繞組串入附加電阻后，既可以降低起動電流，又可以增大起動轉矩。3、轉子串電阻起動起動時將適當的R串入轉子繞組中，起動后將R短路。電動機啟動時122IIR達到限制啟動電流的目

15、的第39頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五39 已知某三相異步電動機UN=380V，cosN=0.82效率=84%，額定功率PN=4KW，額定轉速nN=1440r/min，試求：額定電流、額定轉矩TN、啟動轉矩Tst、最大轉矩Tm（過載能力為2.2，啟動能力為1.8）。試問在電壓降低30%（即電壓為額定值的70%）、負載阻轉矩為額定值的80%的重載情況下，能否啟動？為什么？滿載時能否啟動？為什么？解:因為所以求得IN=8.8A電工技術例：第40頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五40當電壓降低30%時,根據TU2，對應的啟動轉矩最大轉矩Tm=2.2TN=2

16、.226.5=58.4(Nm)啟定轉矩Tst=1.8TN=1.826.5=47.8(Nm)額定轉矩電工技術第41頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五41當負載滿載時不可以啟動當負載阻轉矩為額定值的80%的重載情況下 TL=21.2Nm可以啟動第42頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五427.6 三相異步電動機的調速電工技術三相異步電動機的轉速：7.6.1 變頻調速通過變頻器把頻率為50Hz工頻的三相交流電源變換成為頻率和電壓均可調節的三相交流電源，然后供給三相異步電動機，從而使電動機的速度得到調節。變頻調速屬于無級調速，具有機械特性曲線較硬的特點。變頻電源

17、可變無級調速第43頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五43電工技術主要有以下2種變頻調速方式：1、當 f1 f1N，即高于額定轉速調速時，采用恒功率調速。8.6.2 變極調速通過改變電動機的定子繞組所形成的磁極對數p來調速。因磁極對數只能是按1、2、3、的規律變化，所以用這種方法調速，電動機的轉速不能連續、平滑地進行調節。有級調速。第44頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五44電工技術8.6.3 變轉差率調速通過改變轉子繞組中串接調速電阻的大小來調整轉差率實現平滑調速的，又稱為變阻調速。調速電阻的接法與起動電阻相同。這種方法只適用于繞線式異步電動機。ST無級

18、調速第45頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五457.7 三相異步電動機的制動電工技術能耗制動電動機定子繞組切斷三相電源后迅速接通直流電源。感應電流與直流電產生的固定磁場相互作用，產生的電磁轉矩方向與電動機轉子轉動方向相反，起到制動作用。特點：是制動準確、平穩，但需要額外的直流電源。第46頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五46反接制動電工技術電動機停車時將三相電源中的任意兩相對調，使電動機產生的旋轉磁場改變方向，電磁轉矩方向也隨之改變，成為制動轉矩。注意：當電動機轉速接近為零時，要及時斷開電源防止電動機反轉。特點：簡單，制動效果好，但由于反接時旋轉磁場與轉

19、子間的相對運動加快，因而電流較大。對于功率較大的電動機制動時必須在定子電路（鼠籠式）或轉子電路（繞線式）中接入電阻，用以限制電流。第47頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五47電工技術第48頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五487.7.3 發電反饋制動電工技術電動機轉速超過旋轉磁場的轉速時，電磁轉矩的方向與轉子的運動方向相反，從而限制轉子的轉速，起到了制動作用。因為當轉子轉速大于旋轉磁場的轉速時，有電能從電動機的定子返回給電源，實際上這時電動機已經轉入發電機運行，所以這種制動稱為發電反饋制動。第49頁，共54頁，2022年，5月20日，5點1分，星期五497.8 三相異步電動機的銘牌數據電工技術型號：