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1、第第6章章 电动机电动机6.1三相异步电动机三相异步电动机6.2三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用6.3单相异步电动机单相异步电动机6.4直流电动机直流电动机6.1三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 1.三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构图6.1.1异步电动机铁芯(a)六个出线端(b)三角形联结(c)星形联结图6.2三相异步电动机定子绕组及联接法异步电动机由定子(固定部分)和转子(旋转部分)两个基本部分组成。异步电动机的定子主要由机座、定子铁心和定子绕组构成。异步电动机的转子主要由转轴、转子铁心和转子绕组构成。异步电动机转子绕组按结构不同可
2、分为鼠笼转子和绕线转子两种。2.旋转磁场旋转磁场图6.6两极电动机三相定子绕组的简单模型和接线图图6.7三相对称电流波形图图6.8两极旋转磁场当三相电流不断地随时间变化时,所建立的合成磁场也不断地在空间旋转。三相正弦交流电流通过电机的三相对称绕组,在电机中所建立的合成磁场是一个旋转磁场。旋转磁场的旋转方向与三相电流的相序一致3.三相异步电动机的工作原理图6.9异步电动机工作原理示意图转子导体所受电磁力形成的电磁转矩与旋转磁场的转向一致,故转子旋转的方向与旋转磁场的方向相同【例6.1】一台异步电动机的额定转速,电源频率为50Hz,求其磁极对数、额定转差率和电流频率。解:因为异步电动机的额定转速略
3、低于同步转速,而时,略高于的只能是750r/min,故磁极对数该电动机的额定转差率为可见,转子电流的频率与转差率成正比,即与转子转速有关6.1.2三相异步电动机的特性1.异步电动机的电磁转矩图6.10转矩特性曲线异步电动机的电磁转矩是旋转磁场和转子电流相互作用而形成的。三相异步电动机的电磁转矩为图6.12异步电动机转子电路电阻对转矩曲线的影响图6.11异步电动机电源电压变化对转矩曲线的影响2.异步电动机的机械特性图6.13异步电动机机械特性曲线机械特性曲线是表示电动机转速与转矩之间关系的曲线,电动机工作电流超过它所允许的额定值,这种工作状态称为过载电动机的转矩过载系数或过载能力3.异步电动机的
4、工作特性图6.14异步电动机的工作特性异步电动机的工作特性是指当外加电源电压和频率一定时,电动机的转速、输出转矩、定子电流、定子电路功率因数和效率对电动机输出的机械功率的关系【例6.2】某三相异步电动机,额定功率,额定转速,。若负载转矩,试问能否带此负载:(1)长期运行;(2)短时运行;(3)直接启动。解:(1)电动机的额定转矩由于,故不能带此负载长期运行(2)电动机的最大转矩由于,故可以带此负载短时运行(3)电动机的启动转矩由于,故可以带此负载直接启动6.1.3三相异步电动机的技术参数1.型号2.额定功率3.额定电压4.额定电流5.额定频率6.额定转速7.工作制8.防护等级9.绝缘等级【例6
5、.3】Y180M-2型三相异步电动机,三角形联结,。求额定状态下运行时的:(1)转差率;(2)定子绕组的相电流;(3)输入有功功率;(4)效率。解:(1)由型号知该电动机的磁极数,从而可由式(6.1)求出,也可以从直接得知。故(2)由于定子三相绕组为三角形联结,故定子相电流(3)输入有功功率(4)效率6.2三相异步电动机的使用6.2.1异步电动机的启动1.直接启动直接(全压)启动是在启动时把电动机的定子绕组直接接入电网2.降压启动降压启动的目的是为了减小电动机启动时对电网的影响,其方法是在启动时降低电动机的电源电压,待电动机转速接近稳定时,再把电压恢复到正常值1)星形-三角形(-)换接启动2)
6、自耦减压启动3)绕线式三相异步电动机启动6.2.2异步电动机的调速电动机的调速是指在负载不变的情况下,用人为的方法改变电动机的转速。根据转差率的定义,异步机的转速为改变电动机的磁极对数、转差率和电源的频率均可以对电动机进行调速。1.改变磁极对数调速图6.19改变磁极对数原理示意图2.改变转差率调速从图6.12的电动机转矩特性曲线可以看到,改变转子电路电阻,即可改变电动机转矩特性曲线的位置,因此在同一负载转矩下有不同的转速。3.改变电源频率调速改变的调速是有限的,即选用多极电动机,电动机绕组较复杂;改变的调速是不经济的(如转子串电阻调速),且只适用于绕线型电动机;通过调节电源频率,使同步转速与成
7、正比变化,从而实现对电动机进行平滑、宽范围和高精度的调速。4.电动机的制动在大多数情况下,首先用再生制动方式将电动机的转速降至较低转速,然后再转换成直流制动,使电动机迅速停住。图6.22直流制动原理和预置6.3单相异步电动机6.3.1电容电动机图6.23电容电动机原理为使单相异步电动机能自行启动,必须使转子在启动时能产生一定的启动转矩。电容电动机是采用分相法来产生启动转矩的,电动机的转动方向由旋转磁场的旋转方向决定【例6.4】试分析图6.24所示电扇调速电路的工作原理。解:该电扇采用电容电动机拖动,电路中串入具有抽头的电抗器,当转换开关S处于不同位置时,电抗器的电压降不同,使电动机端电压改变而实现有级调速。图6.24采用电抗器降压的电扇调速电路6.3.2罩极电动机图6.25罩极电动机结构6.4直流电动机图6.26直流电动机的工作原理图由直流电源供电的电动机称为直流电动机图6.28直流电动机的接线图