电动机工作原理-PPT精选

定子
转子
电阻
电刷 滑环
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7.3.2 三相异步电动机的调速
三相异步电动机的转速：
n(1s)no(1s)6p0f1
1．变极调速
通过改变电动机的定子绕组所形成的磁 极对数p来调速。因磁极对数只能是按1、 2、3、…、的规律变化，所以用这种方 法调速，电动机的转速不能连续、平滑 地进行调节。
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7.3.4 三相异步电动机的制动
1．能耗制动
电动机定子绕组切断三相电源后迅速接通直 流电源。感应电流与直流电产生的固定磁场 相互作用，产生的电磁转矩方向与电动机转 子转动方向相反，起到制动作用。 特点：是制动准确、平稳，但需要额外的直 流电源。
Φ
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+ －F
n0=0
×
M
与 转 子 电 流 I2 相 互 作 用 而 产 生 的 ， 故 电 磁 转 矩 与 转 子 电 流 的 有 功 分 量 I 2 cos 2 及 定 子 旋 转 磁 场 的 每 极 磁 通 成 正
比，即：
T K T I 2 cos 2 式 中 KT 是 一 个 与 电 动 机 结 构 有 关 的 常 数 。 将 I2 、 cos 2 的 表 达 式 及 与 U 1 的 关 系 式 代 入 上 式 ， 得 三 相 异 步
为A-C-B时磁场逆时针方向旋转。
(3)磁场转速(同步转速)与电流频率有关，
改变电流频可以改变磁场转速。对两极(一
对磁极)磁场，电流变化一周，则磁场旋转一
周。同步转速no与磁场磁极对数p的关系为：
no

60 f1 p
r/min
7.1.3 三相异步电动机的转动原理
静止的转子与旋转磁场之 间有相对运动，在转子导体中 产生感应电动势，并在形成闭 合回路的转子导体中产生感应 电流，其方向用右手定则判定 。转子电流在旋转磁场中受到 磁场力F的作用，F的方向用左 手定则判定。电磁力在转轴上 形成电磁转矩。电磁转矩的方 向与旋转磁场的方向一致。
转子的功率因数为：
I2 ， cos 2
cos 2
R2

R
2 2

X
2 2
R2
R
2 2

( sX
20 ) 2
O
可见异步电动机 的转子电流和功 率
因数也都与转差率 s 有关，如图所示。
I2
cos 2
1s
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7.2.2 三相异步电动机的电磁转矩
三相异步电动机的电磁转矩 T 是由旋转磁场的每极磁通
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M 3～
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Φ
n0
F ×
n
3．发电反馈制动
电动机转速超过旋转磁场 的转速时，电磁转矩的方 向与转子的运动方向相反， 从而限制转子的转速，起 到了制动作用。因为当转 子转速大于旋转磁场的转 F 速时，有电能从电动机的 定子返回给电源，实际上 这时电动机已经转入发电 机运行，所以这种制动称 为发电反馈制动。
3～
n
2．反接制动
电动机停车时将三相电源中的任意两相对调， 使电动机产生的旋转磁场改变方向，电磁转矩 方向也随之改变，成为制动转矩。 注意：当电动机转速接近为零时，要及时断开 电源防止电动机反转。 特点：简单，制动效果好，但由于反接时旋转 磁场与转子间的相对运动加快，因而电流较大 。对于功率较大的电动机制动时必须在定子电 路（鼠笼式）或转子电路（绕线式）中接入电 阻，用以限制电流。
2．额定转矩
电动机在额定负载下工作时的电磁 转矩称为额定转矩，忽略空载损耗转矩， 则额定转矩等于机械负载转矩。
TN
T2
955P0N nN
式中PN是电动机的额定功率，单位 为kW；nN是电动机的额定转速，单位是 r/min。
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例 ： 有 两 台 功 率 都 为 PN 7.5 kW 的 三 相 异 步 电 动 机 ， 一 台 U N 380 V 、 n N 962 r/min ， 另 一 台 U N 380 V 、 n N 1450 r/min ， 求 两 台 电 动 机 的 额 定 转 矩 。
× × 电 机 厂
型号：
Y 1 3 2 M — 4
三 相 异 步 电 动 机
磁 极 数 （ 4 极 ）
no
×
·F ·
× F ×n ·
电动机在正常运转时，其转速n总是稍低 于同步转速no，因而称为异步电动机。又因 为产生电磁转矩的电流是电磁感应所产生的 ，所以也称为感应电动机。
异步电动机同步转速和转子转速的差值与 同步转速之比称为转差率，用s表示，即：
s no n100% no
转差率是异步电动机的一个重要参数。 异步电动机在额定负载下运行时的转差率约 为1%~9%。
TmaxK
U12 2X20
过 载 系 数 ：
Tmax
TN
一 般 三 相 异 步 电 动 机 的 1 . 8 ~ 2 . 2 。
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7.3 三相异步电动机的运 行与控制
7.3.1 三相异步电动机的起动
1．直接起动
直接起动是利用闸刀开关或接触器将电动机直 接接到额定电压上的起动方式，又叫全压起动。 优点：起动简单。 缺点：起动电流较大，将使线路电压下降，影 响负载正常工作。 适用范围：电动机容量在10kW以下，并且小 于供电变压器容量的20％。
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2．变频调速
通过变频器把频率为50Hz工频的三相交流电 源变换成为频率和电压均可调节的三相交流 电源，然后供给三相异步电动机，从而使电 动机的速度得到调节。变频调速属于无级调 速，具有机械特性曲线较硬的特点。
3．变转差率调速
通过改变转子绕组中串接调速电阻的大小来 调整转差率实现平滑调速的，又称为变阻调 速。调速电阻的接法与起动电阻相同。这种 方法只适用于绕线式异步电动机。
7.1.2 旋转磁场的产生
把三相定子绕组接成星形接到对称 三相电源，定子绕组中便有对称三相电 流流过。
iA 2I p sin t iB 2I p sin(t 120) iC 2I p sin(t 120)
iA
A
ZX
iB C
Y
B
iC
i
iA
iB
iC
ωt
O
120° 240° 360°
忽略R1和X1上的压降，则：U1 E1
U 1E 14 .4f1 4 N 1 m
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2．转子电路分析
e2i2R 2(e2)i2R 2L 2d d2it +
E 2 I 2 R 2 ( E 2 ) I 2 R 2 jI 2 X 2
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例： 有一台 4 极感应电动机，电压频率为 50 Hz，
转速为 1440 r／min，试求这台感应电动机的转差率。 解：因为磁极对数p 2 ，所以同步转速为：
no

60 f1 p

60 50 2
1500 r/min
转差率为：
s no n 100% 1500 1440 100% 4%
解： 第一台：
TN
9550 PN nN
9550 7.5 962
74.45 N m
第二台：
TN
9550 PN nN
9550 7.5 1450
49.4 N m
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3．最大转矩
对应于最大转矩的转差率 sm 可由
dT ds
0求得，为sm

R2 X20
。最大转矩为：
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7.2.3 三相异步电动机的机械特性
T Tmax
Tq TN
n n0 a nN
b
O
sm
1s
(a) T=f(s)曲线
O
c
TN Tq Tmax T
(b) n=f(T)曲线
1．起动转矩
电动机刚起动（n=0，s=1）时的转矩称为起动
转矩。
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Tq

K
R2U12 R22 X220
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2．降压起动
Y-Δ 换 接 起 动 ： 在 起 动 时 将 定 子绕组连接成星形，通电后电 动机运转，当转速升高到接近 额定转速时再换接成三角形。 适用范围：正常运行时定子绕 组是三角形连接，且每相绕组 都有两个引出端子的电动机。 优点：起动电流为全压起动时 的1／3。 缺点：起动转矩均为全压起动 时的1／3。
n0
1500
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7.2 三相异步电动机的电 磁转矩和机械特性
7.2.1 三相异步电动机的电路分析
1．定子电路分析
i1
i2
u1 i1R1 (e1) (e1)
i1R1
L1
d1i dt

N1
d dt
+ u1 －
e1 eσ 1
e2 eσ 2
U 1 I 1 R 1 ( E 1 ) ( E 1 ) I 1 R 1 j I 1 X 1 ( E 1 )
第7章 电动机
学习要点
• 三相异步电动机的转动原理 • 三相异步电动机使用方法 • 三相异步电动机的运行和控制方法 • 三相异步电动机的机械特性 • 单相异步电动机的转动原理 • 直流电动机的转动原理 • 步进电动机的转动原理
第7章 电动机
• 7.1 三相异步电动机的结构及转动原理 • 7.2 三相异步电动机的电磁转矩和机械特性 • 7.3 三相异步电动机的运行与控制 • 7.4 三相异步电动机的选择与使用 • 7.5 单相异步电动机 • 7.6 直流电动机 • 7.7 步进电动机