电机基础知识课件

电动机的基础知识课题一电动机的种类和用途课题二异步电动机的结构课题三异步电动机的工作原理课题四电动机的铭牌和型号第一节电动机的种类和用途选择电动机种类应在满足生产机械对拖动性能的要求下，优先选用结构简单、运行可靠、维护方便、价格便宜的电动机。电动机种类选择时应考虑的主要内容有：（1）电动机的机械特性应与所拖动生产机械的机械特性相匹配；（2）电动机的调速性能（调速范围、调速的平滑性、经济性）应该满足生产机械的要求。对调速性能的要求在很大程度上决定了电动机的种类、调速方法以及相应的控制方法；（3）电动机的启动性能应满足生产机械对电动机启动性能的要求，电动机的启动性能主要是启动转矩的大小，同时还应注意电网容量对电动机启动电流的限制；（4）电源种类在满足性能的前提下应优先采用交流电动机；（5）经济性一是电动机及其相关设备（如：启动设备、调速设备等）的经济性；二是电动机拖动系统运行的经济性，主要是要效率高，节省电能。目前应优先选用YE3和YX3系列的电机。交流电动机电动机直流电动机鼠笼式绕线式异步机同步机他励、异励、串励、复励鼠笼式异步交流电动机授课内容：基本结构、工作原理、机械特性、控制方法电动机的分类n0nei第二节三相异步电动机的结构NSf磁铁闭合线圈磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势vlBe导线长磁感应强度切割速度（右手定则）闭合导线产生电流i（左手定则）通电导线在磁场中受力ilBfn0neiNSf1.线圈跟着磁铁转→两者转动方向一致结论：异步2.线圈比磁场转得慢0nnn0neiNSf三相异步机的结构YBZXAC转子定子定子绕组（三相）机座转子：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。三相定子绕组：产生旋转磁场。线绕式鼠笼式鼠笼转子旋转磁场的产生AYCBZ异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极AiBiCimIt0n(•)电流出()电流入X240sin120sinsintIitIitIimCmBmA第三节异步电机的工作原理0tAXYCBZNSAiBiCimItBiAXBYCZAiCi合成磁场方向：向下180tXBZ0nAYC60tAXYCBZSN0n60A120tXYCBZ0n同理分析，可得其它电流角度下的磁场方向：AiBiCitmI旋转方向：取决于三相电流的相序。0n0n改变电机的旋转方向：换接其中两相AiBiCimItAiCiBimIt旋转磁场的旋转方向旋转磁场的转速大小分）转/(600fn一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°。则同步转速（旋转磁场的速度）为：AXYCBZNSAXYCBZSN0n60AXYCBZNSAiBiCimIt极对数（P）的概念BiAXBYCZAiCi1p此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：AXYCBZNS极对数（P）的改变C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AiBiCi将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。'X'AAXBY'B'YCZ'C'Z极对数2pA'XX'ANSSNZC'Z'CBY'B'YC'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AiCiBiAiBiCimItXNSASNZB'X'AYC'Z'B'C'Y0t分）转/(600pfn60t'A0nAZ'XXC'Z'CSNSN30极对数和转速的关系AiBiCimIt三相异步电动机的同步转速分）转/(600pfn2p180分）转/(50011p360分）转/(0003极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速)50(Hzf0n3p120分）转/(0001电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速:n电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但异步电动机0nn无转距转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流提示：如果0nn转差率的概念：)(s%10000nnns异步电机运行中:%9~1s转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：电动机起动瞬间:1,0sn（转差率最大）第四节三相异步机铭牌与技术数据1.型号Y132M－4磁极数(极对数p=2)同步转速1500转/分分）转/(600pfn转差率0.04150014401500s2.转速:电机轴上的转速（n)。如：n=1440转/分3.联接方式：Y/接法：Y接法：接法：ABCZXYABCZXYABCXYZAZBYXCABCXYZ接线盒：4.额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压.说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的5％。线电压AZBYXC线电压ABCXYZ例：380/220Y/是指：线电压为380V时采用Y接法；当线电压为220V时采用接法。5.额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流。如：A48.6/A2.11/表示三角接法下，电机的线电流为11.2A，相电流为6.48A；星形接法时线、相电流均为6.48A。6.额定功率：额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率（），不等于从电源吸收的功率（）。两者的关系为：2P1P12PPCOSIUPNN31其中鼠笼电机=72－93％额定负载时一般为0.7~0.9，空载时功率因数很低约为0.2~0.3。额定负载时，功率因数最大。注意：实用中应选择合适容量的电机，防止“大马”拉“小车”的现象。7.功率因数(cos1)：P2PNcos1电机的绝缘等级根据绕组所用的绝缘材料，按照它的允许耐热程度规定的等级。中小型异步电动机的绝缘等级有A、E、B、F和H级。电动机的工作温度主要受绝缘材料的限制。若工作温度超出绝缘材料所允许的温度，绝缘材料就会迅速老化，其使用寿命将大大缩短。修理电动机时，所选用的绝缘材料应符合铭牌规定的绝缘等级。电机绝缘等级绝缘的温度等级AEBFH最高允许温度℃105120130155180绕组温升限值℃607580100125性能参考温度℃8095100120145三相异步电动机的运行课题一三相异步电动机的启动课题二三相异步电动机的调速第一节三相异步电动机的启动一、起动性能电动机的起动就是将它开动起来。在起动瞬间，n=0,s=1。我们没从起动时的电流和转矩来分析电动机的期待性能。1、起动电流Ist在刚起动时，由于旋转磁场对静止的转子有着很大的相对转速，磁力线切割转子导体的速度很快，这时转子绕组中感应出的电动势和产生的转子电流都很大。一般中小型电动机的起动电流约为额定值的5-7倍。即：7~5I/INst当电动机不是频繁启动时，起动电流对电机本身影响不大。因为电机的启动时间很短。但当启动频繁时，由于热量的积累，可以使电机过热。规程规定，电机在热状态时允许启动1次，在冷状态时允许启动2次，不能超过启动次数，否则可能造成电机绕组损坏。电动机的启动电流对线路是有影响的。如果线路容量设计过小，可能造成电机启动困难，照明灯灭，严重的会造成整个线路的设备停运。2、起动转矩Tst在刚起动时，虽然转子电流较大，但由于转子的功率因数是很低的。因此起动转矩是不大的，它与额定转矩之比值约为1.0~2.2。如果起动转矩过小，就不能在满载下起动，应设法提高。但起动转矩也不能过大，否则，会使传动机构收到冲击而损坏。由上述可知，异步电动机起动时的主要缺点是起动电流较大。为了减小起动电流，必须采用适当的起动方法。二、起动方法鼠笼式电动机的起动方法有两种1、直接起动2、降压起动1、直接起动直接起动就是利用闸刀开关或接触器将电动机直接接到额定电源上。这种起动方法虽然简单，但如上所述，由于起动电流较大，将使线路电压下降，影响负载的正常工作。一般只有功率在二三十千瓦以下的异步电动机才能采用直接起动的方法来起动。而对于功率较大的异步电动机通常都采用降压起动。2、降压起动所谓降压起动就是在电动机起动时，降低其所加的电压。其目的就是要减小起动电流。降压起动通常采用下面的几种方法。（1）星形—三角形（Y-△）换接起动该方法只适合于电动机在工作时，其定子绕组接成三角形时的情况。如有一台三角形联接的电动机，接在电压为380V的电源上，其每相定子绕组上的电压就是380V；当采用星形联接并接在相同电源上，此时每相定子绕组上的电压是220V。电流关系|Z|ULIly=IpyIl△Ip△UL当电动机正常工作时，ZU3I3ILPL当电动机星形起动时，Z3/UIILPYLY31LLYII通过计算可以看出，电压下降了1/√3倍，电流下降了1/3。由于转矩与电压的平方成正比，所以起动转矩也减小到直接起动时的1/3。因此，这种方法只适合于空载或轻栽时起动。该种起动一般采用星三角起动器来实现，电路如图所示。△动触点Y动触点Y起动状态△动触点Y动触点待起动状态△动触点Y动触点切换状态△动触点Y动触点Δ工作状态△动触点Y动触点返回正常状态（2）自耦降压起动自耦降压起动是利用三相自耦变压器将电动机在起动过程中的端电压降低，其接线如图所示。自耦变压器备有抽头，以便得到不同的电压（例如为电源电压的73%、64%、55%），根据对起动转矩的要求而选用。自耦降压起动适用于容量较大的或正常运行时联成星形不能采用三角起动器的鼠笼式异步电动机。自耦降压起动接线图工作起动（3）、接起动电阻起动对于绕线式电动机的起动，只要在转子电路中接入大小适当的起动电阻，就可达到减小起动电流的目的；同时起动转矩也提高了。例有一Y225M-4型三相异步电动机，其额定数据如下：试求：（1）额定电流；（2）额定转差率SN；（3）额定转矩TN；最大转矩Tmax;起动转矩Tst1480r/min功率45KW转速电压效率功率因数NstII/NstII/NstII/380V92.3%0.887.01.92.2（2）013.015001480150000nnnSN（3）mNnPTN.4.290148045955095502mNTTN.9.6384.2902.22.2maxm.N8.5514.2909.1T9.1TNst解：（1）4~100KW的电动机通常都是380V、△联接。AUPIN2.84923.088.038031045cos310332)cosUI3P(例在上题中：（1）若负载转矩为510.2N.m，试问在U=UN和U/=0.9UN两种情况下，能否起动？（2）采用Y-△换接起动时，求起动电流和起动转矩。又当负载转矩为额定转矩TN的80%和50%时，电动机能否起动？解：（1）Tst=551.8N.m＞510.2N.m所以能起动。（2）A4.5892.847I7INstA5.1964.58931I31IststYm.N9.1838.55131T31TststY在U/=0.9UN时，T/st=0.92×551.8=447N.m＜510.2N.m所以不能起动。•在80%额定负载时不能起动。,13.2329.1838.04.2909.183%80TTNsty在50%额定负载时能起动。,12.1459.1835.04.2909.183%50TTNsty例对上题如采用自耦降压起动，设起动时电动机的端电压降到电源电压的64%，求线路起动电流和电动机的起动转矩。解：直接起动时的起动电流A4.5892.847I7INst设降压起动时电动机中的起动电流为A2.3774.58964.0I64.0Ist/st设降压起动时线路中的起动电流为A4.2414.58964.0I64.0I64.0I2st2/st//st设降压起动时的起动转矩为m.N2268.55164.0T64.0TT2/st2st/st第二节三相电动机的调速调速就是在同一负载下能得到不同的转速，以满足生产过程的要求。从三相异步电动机的转速公式pf60)s1(n)s1(n10可以看到改变电动机的转速有三种可能：（1）改变电源频率f1（2）改变极对