电机结构及电气知识讲解

e
d d N dt dt
2．运动电动势（速率电动势） 若磁场恒定，构成线圈的导体切割磁力线，使线圈交链的磁通发生 变化，导体中感应的电动势称为运动电动势，三方向互相垂直时，其大 小
e Blv
e
l B
v
电动势方向由右手定则确定。
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3.右手螺旋定则
1.通电直导线中的安培定则（安培定则一）： 用右手握住通电直导线，让大拇指指向电 流的方向，那么四指的指向就是磁感线的 环绕方向。
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直流电机的励磁方式
U I Ea Ia If
U I Ea Ia If
U
U
Ea Ia
I
Ea Ia If
I
Uf
a)
b)
c)
d)
a)他励式；
b)并励式；
c) 串励式；
d)复励式
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交流电机：能输出交流电流的发电机，或通入交流电流而产生机械运动
的电动机。
分类： 交流电机
异步电机
3、电压 •铭牌上所标的电压值是指电动机在额定运行时定子 绕组上应加的线电压。 4、电流 铭牌上所标的电流值是指电动机在额定运行时定 子绕组的线电流。 5、功率与效率 铭牌上所标的功率值是指电动机在额定运行时轴上 输出的机械功率值。所谓效率就是输出功率与输入 功率的比值。
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6、功率因数 • 因为电动机是电感性负载，定子相电流比相电压 滞后一个角。cos 就是功率因数。 7、转速 由于生产机械对转速的要求不同，需要生产不同 磁极数的异步电动机，因此有不同的转速等级。 最常用的是四磁极的（n0=1500r/min)。 8、绝缘等级 绝缘等级是按电动机绕组所用的绝缘材料在使用 时容许的极限温度来分级的。所谓极限温度，是 指电动机绝缘结构中最热点的最高容许温度。 绝缘等级 A E B
新代号 Y YR YB YQ
汉字意义 异 异绕 异爆 异起
老代号 J、JO JR、JRO JB、JBO JQ、JQO
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2、接法
U1 W2 W1 U2 V2 W2 U1 U2 V2 V1
W1
V1
U1 W2
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V1 U2
W1 V2
U1 W2
V1 U2
W1 V2
Y联结
△联结
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2. 通电螺线管中的安培定则（安培定则二）： 用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电 流方向一致，那么大拇指所指的那一端是 通电螺线管的N极 。
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电机的分类
电 机
静止电机：变压器 旋转电机 直流电机 交流电机 异步电机 同步电机
电动机：将电能转换为机械能，驱动电流机械
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信号传递 (测量元件)—直流 信号传递(执行元件)—直流 测速发电机 伺服电动机 机械信号转换为电信号 将控制信号转换为机械信号
直流电机的物理模型图解释
说明： 上图表示一台最简单的两极直流电机模型。 固定部分(定子)：主磁极N和S，电刷B1和B2 旋转部分(转子)：电枢铁心，两根导体连成的电枢线圈，换向器 定子与转子间：气隙。 当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。
鼠笼式电动机的起动方法有两种
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。 2019/1/29
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直流发电机
说明： 条件：原动机拖动转子以每分n转运动， 电机的主磁极有磁场。 现象：导体感应电势，大小与磁通密度 B 、导体的有效长度 l 和导 体切割磁场速度 v 三者的乘积成正比，其方向用右手定则判断。
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直流电动机
说明： 条件：直流发电机去掉原动机，给两个电刷加上直流电源 现象1：有直流电流从电刷 A 流入，经过线圈abcd，从电刷 B 流出，根据 电磁力定律，载流导体ab和cd受到电磁力的作用，其方向可由左手定则判 定，两段导体受到的力形成了一个转矩，使得转子逆时针转动。 现象2：转过180度后，直流电流从电刷 A 流入，在线圈中的流动方向是 dcba，从电刷 B 流出。 此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可 由左手定则判定，它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。
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三相电动机的铭牌数据
要正确使用电动机，必须要看懂铭牌。今 以Y132M-4型电动机为例，来说明铭牌上 各个数据的意义。
三相异步电动机 型号 Y132M-4 电压 380V 功率 7.5KW 电流 15.4A 频率 接法 50Hz △
转速 1440r/min
年
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2. 磁通Φ 在均匀磁场中，磁感应强度B与垂直于 磁场方向的面积A的乘积，为通过该面 积的通量，称为磁通量，简称磁通Φ。 3.磁场强度H 磁场强度H是计算磁场时引用的一个物 理量。它与表示物质磁导能力大小的磁 导率μ 的乘积等于磁感应强度。
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二、基本定律 1.电磁力定律
旋转 发电机：由原动机拖动，将机械能转换为电能 电机
控制电机：进行信号的传递和转化，控制系统中的 执行，检测或解算元件
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变压器：是利用电磁感应原理从一个电路
向另一个电路传递电能或传输信号的一种 电器，这两个电路只有磁的耦合，通常没 有电的联系。
说明： 输电过程中，通常先经过升压变压器将电压 升高，高压电经输电线传送到远方的城市， 然后经过降压变压器降压，最后经配电降压 变压器分配给用户。
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三、变转差率调速
只要在绕线式电动机的转子电路中接入一 个调速电阻，改变电阻的大小，就可以得 到平滑调速。如增大调速电阻时，转差率 上升，而转速下降。这种调速方法的优点 是设备简单、投资少；但能量损耗较大。
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三相电动机的起动
一、起动方法
1、直接起动 2、降压起动
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一、变压器组成与结构
1.铁心 铁心是变压器中的主要磁路部分
变 压 器
2.绕组 绕组是变压器的电路部分，它一般 用纸包的绝缘扁线或圆线绕成。
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3.油箱、储油柜、散热器、高低压绝缘套 管以及继电保护装置 （油浸式电力变压器）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
变压器油的作用
1.绝缘：变压器油具有比空气高得多的绝缘强度。 绝缘材料浸在油中，不仅可提高绝缘强度，而且 还可免受潮气的侵蚀。使绕组与绕组，绕组与铁 心及油箱之间绝缘。 2.散热：变压器油的比热大，常用作冷却剂。变 压器运行时产生的热量使靠近铁芯和绕组的油受 热膨胀上升，通过油的上下对流，热量通过散热 器散出，保证变压器正常运行。 3.消弧作用 ：在油断路器和变压器的有载调压开 关上，触头切换时会产生电弧。由于变压器油导 热性能好，且在电弧的高温作用下能分触了大量 气体，产生较大压力，从而提高了介质的灭弧性 能，使电弧很快熄灭。
电机概述
1.基本电磁定律 2.电机分类 3.变压器 4.直流电机 5.交流电机 6.电机的防护等级
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磁路的基本定律
磁场作为电机实现机电能量转换的耦 合介质，其强弱程度和分布状况不仅关系 到电机的参数和性能，还决定电机的体积、 重量。 一、磁场的几个常用量 1.磁感应强度B 磁场是由电流产生的，表征磁场强弱及 方向的物理量是磁感应强度B,它是一个矢 量。它与产生它的电流方向可以用右螺旋 定则来确定。
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二、单相变压器工作原理
•原线圈上加交变 电流电 •铁心中产生交变 磁通量 •副线圈中产生交 变电动势 •副线圈相当于交 流电源对外供电
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三、三相变压器
由三台完全相同 的单相变压器按三 相连接方式连接而 成。
把三台单相变压器的铁心柱贴合在 一起，这时，在中央公共铁心柱内 的磁通为三相磁通之和。 当三相变压器正常运行(三相对称) 时，合成磁通为零，因此中央公共 铁心柱可以省去。 为了工艺方便，使中间相轭部磁路 缩短，三个相的铁心柱排在一个平 面上。
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为什么要采用变压器？？
输送同样的功率，电压低则电流大。电 流越大，要求输送线越粗，而输送线一般 都采用铜线，由于铜线的高成本和大质量， 大电流给实际输送电线路的铺设提出了极 大的挑战。另一方面大电流会在输电线路 上引起极大的损耗，造成线路上极大的的 压降，导致受电端电压很低，电能传送不 出去。
绝缘等级 B
工作方式 连续
月
编号
1、型号
为了适应不同用途和不同工作环境的需要， 电动机制成不同的系列，每种系列用各种 型号表示。 132 M - 4 型号说明： Y
三相异步电动机
机座中心高
磁极数
机座长度代号
（S-短机座；M-中机座；L-长机座）
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异步电动机产品名称代号
产品名称 异步电动机 绕线式异步电动机 防爆型异步电动机 高起动转矩异步电动机
X
A
X
p=2的绕组接法
p=1的绕组接法
二、变频调速
变频调速就是改变电源电压的频率，从而改变电 动机的转速。目前主要采用下图所示的变频装置
f1=50Hz + 逆变器 f可变 3 M
~
整流器
-
~
整流器先将50Hz的交流电变换为直流电，再由逆 变器变换为频率可调、电压有效值也可调的三相 交流电，供给鼠笼式异步电动机。由此可得到电 动机的无级调速，并具有硬的机械特性。
鼠笼式异步电动机 绕线式异步电动机
隐极式同步电动机 凸极式同步电动机
同步电机
结构： 交流 电机
定子铁心：定子冲片 定子 定子绕组 其他部件：机座，端盖，风罩，铭牌 转子铁心：转子冲片 转子 转子绕组 其他部件：轴，轴承，风扇
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三相异步电机
下面是三相异步电机的主要部件的拆分图。
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定子铁心
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定子绕组
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转子铁心
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转子绕组和轴
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鼠笼式转子
鼠笼式转子：转子绕组由插入转子槽中的多根导条和 两个环行的端环组成。若去掉转子铁心，整个绕组的 外形像一个鼠笼，故称笼型绕组。小型笼型电动机采 用铸铝转子绕组，对于100KW以上的电动机采用铜条 和铜端环焊接而成。
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直流电机：能输出直流电流的发电机，或通
入直流电流而产生机械运动的电动机，用途相 当广泛。
定 子 转 子 电磁部分 机械部分 电磁部分 机械部分
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直流电机用途
动力—直流电动机 直流电能转化为机械能
电源—直流发电机 将机械能转化为直流电能
励磁机(直流发电机)— 用于小于100MW的单机 同步发电机
载流导体在磁场中要 受到电磁力的作用，三 者方向互相垂直时，其 大小为
F最大 I B
f Bli
方向由左手定则确定。 公式中 B---磁场的磁感应强度 i---导体中的电流 l---导体的有效长度
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2.电磁感应定律
1．变压器电动势 线圈与磁通之间没有相对切割关系，仅由线圈交链的磁通发生变化 而引起的感应电动势称为变压器电势，如：自感电动势、互感电动势
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（3）改变转差率s
一、变极调速
60f1 由式 n 0 可知，如果极对数减小一半， p 则旋转磁场的转速便提高一倍，转子转速差不多 也提高一倍，因此， 改变p可以得到不同的转速。 如何改变极对数呢？这同定子绕组的接法有关。
A1 A2 X2
A1
X1
A2
X2
X1
A
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绕线式转子
绕线转子绕组与定子绕组相似，也是一个对称的三相 绕组，一般接成星形，三个出线头接到转轴的三个集
流环上，再通过电刷与外电路联接。
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异步电动机工作原理
1、异步电动机定子上有三相对 称的交流绕组； 2、三相对称交流绕组通入三相 对称交流电流时，将在电机气隙 空间产生旋转磁场； 3、转子绕组的导体处于旋转磁 场中； 4、转子导体切割磁力线，并产 生感应电势； 5、转子导体通过端环自成闭路 ，并通过感应电流。 6、感应电流与旋转磁场相互作 用产生电磁力，判断电磁力的方 向。 7、电磁力作用在转子上将产生 电磁转矩，并驱动转子旋转。
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极限温度（0C）
105
120
130
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
60 f1 n (1 s)n0 (1 s) p
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）改变极对数p