第4章电动机(动画)

教学目标三相异步电动机的转动原理三相异步电动机的电磁转矩和机械特性《电工电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材第4章电动机三相异步电动机的结构基本概念:旋转磁场电磁转矩机械特性三相异步电动机的选择与使用《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材第4章电动机三相交流异步电动机4.1单相交流异步电动机*4.2直流电动机*4.3控制电动机*4.44.1三相交流异步电动机三相异步电动机直流电动机步进电动机伺服电动机测速发电机4.1.1基本构造《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页节首页章目录4.1三相交流异步电动机三相异步电动机主要由定子和转子两大部分组成。(1)定子定子由定子铁心和定子绕组组成。《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1三相交流异步电动机①定子铁心定子铁心由内圆开槽的圆形硅钢片叠压而成。槽内嵌入定子绕组。②定子绕组定子绕组是用外表绝缘的铜线绕制而成。定子绕组为三相对称绕组。《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1三相交流异步电动机三相定子绕组的联结方式：三相异步电动机定子绕组的联结方式是指定子绕组首、末端的连接方式。有Y型和Δ型。是在电动机的接线盒内完成的。(2)转子转子由转子铁心和转子绕组组成。铁心的外圆开槽，用来安装转子绕组。三相异步电动机的转子有两种型式：笼型和绕线型。《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1三相交流异步电动机①笼型转子②绕线型转子《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1三相交流异步电动机4.1.2工作原理磁铁实验结论介于磁场内的铜质笼型绕组跟随磁场而旋转。启示三相异步电动机的转动原理与上述实验结论相似。关键点三相异步电动机的旋转磁场是如何产生的？实验举例铜质笼型绕组《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1三相交流异步电动机1.三相异步电动机的旋转磁场（1）旋转磁场的产生定子电流《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1三相交流异步电动机0t结论：①三相定子绕组在空间对称时，磁场的磁极为一对。②三相定子电流交变一周，磁场就旋转一周。0360t0120《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1三相交流异步电动机（2）旋转磁场的旋转方向定子电流顺相序定子电流逆相序1n1n磁场顺时针旋转磁场逆时针旋转《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1三相交流异步电动机(3)旋转磁场的转速1n1160nf①一个电流周期，一对磁极的旋转磁场在空间转过360°②一个电流周期，二对磁极的旋转磁场在空间转过180°11602fn结论：旋转磁场的转速为1160fnp(/min)r电源频率1f磁极对数p《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1三相交流异步电动机（4）旋转磁场的磁极对数p三相定子绕组空间成对称时，旋转磁场01201p三相定子绕组空间成对称时，旋转磁场0602p《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1三相交流异步电动机2.三相异步电动机的转动原理转子导体切割旋转磁场，转子导体产生感应电流。带电的转子导体与旋转磁场相互作用形成电磁转矩T，电磁转矩使转子跟随旋转磁场旋转。转动原理转子的转向与旋转磁场的转向一致。转子的转向转差率s11nnsn“异步”：电动机运行时1nn01s《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1三相交流异步电动机4.1.3电磁转矩和机械特性22cosTTKΦI常数每极磁通转子电路功率因数（牛顿米）1.电磁转矩T转子电流三相异步电动机的电磁转矩T是由旋转磁场与转子导体相互作用产生。T与每极磁通、转子电流的有功分量成正比。22ICOS4.1三相交流异步电动机《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页定子电路等效转子电路等效（1）三相异步电动机的电磁关系111111()()duRieeNdt11114.44fUNk（定子绕组相电压）1U22222()deRieNdtkNfE222244.42E111211()()6060pnnnnpnfsfn《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页节首页章目录4.1三相交流异步电动机（2）电磁转矩特性22122220()sRUTKRsX()Tfs22TTKICOS1U2022222222220()sEEIRXRsX222222222220()RRCOSRXRsX201EU将、代入得到下式：电磁转矩与转差率的关系曲线最大电磁转矩起动电磁转矩额定电磁转矩额定转差率临界转差率常数转差率转子每相绕组内阻转子绕组漏感抗n=0时《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1三相交流异步电动机（3）三个特定的电磁转矩①额定电磁转矩NT()9550()NNNPkwTn牛米额定功率额定转速②起动电磁转矩stT22120stRUTKX01ns即时的电磁转矩③最大电磁转矩maxT21max202UTKX0dTds对电磁转矩公式求时得到三相异步电动机的两个使用参数maxNTT（1.8~2.2)过载系数：起动能力：stNTT（0.8~2.0)《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1三相交流异步电动机2.机械特性()nfTAB段电动机转速n与电磁转矩T成反比,在这一区域,电动机才能带负载稳定运行,故称AB段为硬特性区。BC段为软特性区,电动机不能带负载稳定运行。负载突降负载突升带负载稳定运行在硬特性区，电动机能自适应负载的变化。（1）特性曲线《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1三相交流异步电动机（2）机械特性与定、转子电路参数的关系结论：转子电路内阻增大时，机械特性AB段变软，但起动转矩增大,即电动机的起动能力增强。定子电压变化转子电阻变化《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1三相交流异步电动机4.1.4三相异步电动机的使用起动起动定义：有载时电动机转子从静止加速至稳定运行的过程。方法：全压起动和降压起动①全压起动的定义：额定电压下起动。②优点：大。缺点：大stTstI①降压起动方法：换接降压起动和自耦变压器降压起动。②优点：减小；缺点：减小YstIstT换接降压起动：、Y13YststII13YststTT自耦变压器降压起动：起动转矩为全压起动的起动电流为全压起动的1313《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1三相交流异步电动机1.笼型电动机两种降压起动（1）换接起动Y起动时定子绕组星形联结起动时定子绕组三角形联结①起动电流关系ZUIIlpyly333llpUZII星形联结起动三角形联结起动关系IIlly31②起动电磁转矩关系31lYUUlUU1221()()3lYystUUT221()()lstUUTTTstyst31星形联结起动三角形联结起动关系《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1三相交流异步电动机（2）自耦变压器降压起动①起动转矩关系221()()stPTUU222112()()()PPstUUTUKK②起动电流关系1PstUUIZZ121PststUUKIIZZK2121stststIIIKK全压起动时降压起动时关系12ststTTK（3）两种降压起动方法的实现4.1三相交流异步电动机《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页2.绕线型电动机转子串电阻起动绕线型电动机除了上述降压起动之外还可采用转子绕组外接电阻起动优点①增大转子绕组电阻，可减小起动电流。②因为，所以可增大起动转矩。2stTR《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页节首页章目录4.1三相交流异步电动机调速三相异步电动机转速公式：160(1)fnsp①变频调速即改变1f②变极调速即改变p③变转差率调速即改变s优点：调速平滑，是无级调速。改变定子绕组的空间分布来实现。缺点：调速不平滑，是有级调速。改变转子电阻来实现。2R《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1三相交流异步电动机正反转1n磁场顺时针旋转1n磁场逆时针旋转改变旋转磁场的转向实现电动机的正反转。改变定子电源的相序《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1三相交流异步电动机制动反接制动能耗制动制动时：改变定子电源的相序即任意对调两根定子电源线，使电机产生反向的电磁转矩即制动转矩，使电机减速，并停转。注意制动瞬间，定子绕组中的电流很大，必须加以限制。当转速为零时，必须迅速切断制动电源。制动时：在切断定子电源的同时，在任意两相定子绕组中加入制动直流电源，产生制动电磁转矩，使电机减速并停转。限制电流4.1三相交流异步电动机例已知三相异步电动机Y225-4的45NPKW=1480/minNnr=380NUV=84.2NIA=/7.0stNII=/1.9stNTT=max/2.2NTT=(1)采用Y-D换接起动时的起动电流和起动转矩各为多少?(2)若负载转矩11510.2(),0.9LNNTNmUUUU===g和时电动机能否起动?(3)满载和半载时能否用Y-D换接起动?问?《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页4.1三相交流异步电动机4.1.5三相异步电动机的铭牌数据例4.1三相交流异步电动机《电路与电子技术(电工学Ⅰ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页1.型号1604YSY异步的“异”字的拼音缩写160机座中心高度（毫米）S机座长度，S为短型、M为中型、L为长型44极电动机，极对数2p2.额定电压NU定子绕组按规定接法施加的电源线电压3.额定电流NI额定条件下定子绕组的线电流4.额定功率额定效率NPN额定条件下电机轴上输出的机械功率101000NNNPP额定输入功率13NNNNPUICOS功率关系NP输入功率1P输出功率2P电机功耗P12PPP电动机功耗包括绕组的铜损、铁心的铁损和机械损耗。4.1三相交流异步电动机《电工与电子应用技术(电工学Ⅱ)》普通高等教育“十一五”国家级规划教材下一页上一页章目录节首页5.定子绕组接法在电动机接线盒中用短路铜片将定子绕组接成星形或三角形。铭牌上规定电机的接法是为了满足定子绕组的相电压。本例的接法为，。1NU1380NNUUV注意使用时必须按铭牌规定的接法接线，否则会出现以下两种情况：①实际加在