第三章常用电机与电器 199页PPT文档

产品名称
新代号 汉字意义 旧代号
鼠笼式异步电动机 Y、Y-L 异
J、JO
绕线式异步电动机
YR
异绕 KR、JRO
防爆型异步电动机
YB
异爆 JB、JBS
防爆安全型异步电动机 YA
异安
JA
高起动转矩异步电动机 YQ
异起
JQ、JQO
92
型号的认别方法
Y 132 M —— 4 磁极数
三中 机 相心 座 异机 长 步座 度 电高 代 动度 号 机
S——短座机 M——中座机 L——长座机
93
三相绕线电94机
异步电动机的功率和效率
输入功率：P1 = 3 U11Il1cos1
输出功率：P0= P1-（PCu+PFe+Pfr）
效率： = P0/ P1
输出力矩:
TN
9550pN nN
(Nm)
异步电动机的效率：在接近满载时为最好，
功率因素最高、效率最大。
90
（8）绝缘等级和额定温升 我国规定的标准环境温度 为40℃，电机运行时因发热而升温，其允许的最高温 度与标准环境湿度之差称为额定温升，额定温升是由 绝缘等级决定的。
绝缘等级表
绝缘 等级
Y
A
E
B
F
H
C
额定 温升
500
650
800
900 1100 1400 >1400
91
（9）交流异步电动机产品名称及代号对应表
电路由铜导线绕制而成；磁路由硅 钢片叠加而成。厚度0.5mm转子上有孔或 槽，为浇铸鼠笼或嵌绕组。
41
电机控制与拖动实验室
42
电 机 控 制 与 拖 动 实 验 柜
43
定子铁芯和转子铁芯
定子
转子
44
电 机 机 座
45
定子由硅钢片层迭而成
46
定子
转子
47
48
49
电动工具转子
单相电机
单相电机
即：电磁转矩与外加 n
u1
电压的平方成正比。
u2
T
0
Tst
87
三相异步电动机
型号 Y132M——4 编号
7.5kW
15.4A
380V
1440r/min LW 78dB
接法 △
防护等级IP44 50Hz 81kg
标准编号
工作制S1 绝缘等级B
福建闵东电机厂
年月
88
三、三相异步电动机的铭牌
（1）额定功率PN——额定运行时电动机轴上输出 的机械功率，单位为kW；
f2=（n0-n）p/60 =Sf1
85
转矩特性图及其分析
n
n0
SN: 0.01~0.09
nN
0
TN
Tst
T Tmax
86
异步电机的其他特性：
（1）启动能力：Tst/TN : 1~2.2 （2）过载能力：m=Tmax /TN 普通：1.8~2.5 特殊：2.0~3.3
电机转与电压的关系
Tu
2 1
（5）电机的转速选择 常见的电机有各种不 同的转速；变速等。同时考虑到生产机械的要 求，设备投资，传动系统的可靠性。高速较经 济，尽可能不用变速机构。
8
常用低压电器
为了安全、可靠地使用电能，电路中就必须装有 各种有调节、分配、控制和保护作用的电气设备,这 些电气设备统称为电器。
工作在交流电压1000V或直流电压1200V以下的 电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器通称 为低压电器。
断 路 器
12
FU 熔断器：保护电器
管式 瓷插式
螺旋式
13
熔 断 管 内 充 满 石 英 粉
熄 灭 火 花 防 火 防 爆
14
15
大容量熔断器
16
17
微型继电器、数字式继电 器、热式继电器
18
FR 热继电器
时间继电器
19
线圈常态时：主触头与常开分断；常闭导通
主触头
辅助触头
辅助触头
铁芯座
线圈 主触头 副常开 副常闭 失电0 断开0 断开0 导通1 得电1 导通1 导通1 断开0
33
转速继电器
34
时间继电器
35
第二节 异步电动机
电是动力的源泉
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电机的结构与原理
机械特性与运行状态
单相电机及控制电机
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电动机
一、工作原理 1.概述 2.结构 3.旋转磁场 4.转差 5.单相电机 6.同步电机
启动方法和椭圆磁场
脉动磁场的分解：可视为二个大小相等方 向相反的二个旋转磁场。无启动力矩，
左
右启动后顺原方向转动
为顺利启动，必须建
立旋转磁场.即附加
φ
一个磁场，形成椭圆
磁场。
123
电容式单相电动机
电路、磁场图 移相组A1、A2；工作组B1、B2
~ IA IB
A1
╳
A1
A1
*
*
╳
B1
*
B1
B1
+╳
25
热 继 电 器
26
热继电器
27
热 继 电 器
过载保护
28
29
各种信号灯
30
按钮：控制操作器
图
常 闭（动断） 常 开（动合）
常态：电器在未动作前的状态。 常开为常态下断开。 常闭为常态下闭合。
31
常开触点 常闭触点
行程开关
复合触点
32
电器符号和卡诺图
接触器：KM（i） KM
KM
KM
动铁芯、衔铁
线圈
20
线圈得电后：主触头与常开闭合
21
线圈常态 状态图
线圈得电 状态图
22
新 型 接 触 器
23
漏电保护自动开关
由电流互感器和脱扣器组成：
磁控开关
~

I出
I进
电器
I漏
24
热继电器：过载保护电器
是利用热敏元件动作的电器。 热敏元件：当温度上升时发生翘曲变形。
t
使常闭触头断开，达到保护功能。
70
71
72
定子24槽展开图 可在定子布多极对数绕组
73
定子展开图：24槽、四绕组、8极电机
74
3.旋转磁场的方向和转速
方向：相序U、V、W 决定或用 A、B、C、；L1、L2、L3。
三相电流：i1=Im sin ωt i2 = Im sin （ωt-1200） i3 = Im sin （ωt+ 1200 ）
97
线绕式转子串接电阻启动
优点：限制电流；增大转矩。 S r2
n0
当r2增大时 S= r2/X20
Tst
T
则有：Ist ；T 。
串入启动变电阻 T’st
98
串接频敏变阻器：电抗和电阻
转子电抗 X2=SX20 ，启动时S =1电抗最大
绕组 铁芯
Rp Xp
99
异步电机的调速
60 f
1.调速 n =（ 1-S ） p （1）变极调速 改变定子绕组的极对数。
C
C
/2
124
电容式单相电动机
1. n0的产生 方向：超前转向滞后。A1 B1 转速：n0= 60f/p 。 工作原理：转子与旋转磁场的转差，产生电磁
感应，电流在磁场作用下产生电磁力矩。方向
与n0相同。 2.电容启动式
电机启动后切断移相组。
125
黄色为工作绕组、红色为移相绕组
定子展开图
126
3.罩极式异步电机
（2）额定电压UN——额定运行时定子绕组端的线 电压，单位为V或kV；
（3）额定频率f——额定电压的频率，中国的标准 工频为50Hz；
（4）额定电流IN——额定运行时定子绕组的线电 流值，单位为A；
（5）额定转速nN——额定运行时的转速，r/min；
89
（6）工作制——电动机的运行方式。 ① 连续运行（S1）是电动机持续工作时间较 长，温升可达稳定值。属于这一类的生产机械如 风机、压缩机、离心泵、机床主轴等。 ② 短时运行（S2）因工作时间较短，温升未 达稳定值时就停止运行，而且间歇时间足以使电 机冷却到环境湿度，例如 机床的辅助运行等。 标准有15min、30min、60min、90min四种。 ③ 断续运行（S3）在周期性的工作与停机， 每一周期不超过10min,如起重、冶金等机械。 我 国负载持续率有：15 % 、25 % 、40 % 、60%。 （7）噪声等级标注LW，单位为dB。
3
Biblioteka Baidu
大 容 量 断 路 器
4
多 用 途 断 路 器
5
单 相 断 路 器
6
选择电动机的原则
（1）功率选择 工作时间；过载能力； 启动能力 。
（2）种类选择 优先鼠笼式；高起线绕式； 恒速用同步；尽量用交流。
（3）型号 室内防护式；室外封式； 易燃易爆采用隔爆式。
7
（4）电压选择 380V；100kW以上；3kV； 6kV
第三章 常用电机与电器
1
第一节 常用低压电器
电力拖动示意图
原动机
电动机
传动机构
生产机械
控制保护设备
2
电力拖动的意义和前景
采用电力拖动可以：提高生产率、改进产品 质量、节约劳动力、实现生产过程的自动化。
电机和控制设备日益发展，电子技术、计算 机和现代控制理论的发展。拖动正向着自动化方 向发展。
经历了手动开关;自动电器；计算机三代发展 过程。
50
51
鼠笼
鼠笼和接线盒
Y形
V2 W2 U2
d形
V2 W2 U2
U1 V1 W1
U1 V1 W1
52
二、三相异步电动机的工作原理
单相磁场：能产生一个动态的脉动磁场。 三相交流电则能产生一个旋转磁场。
i
╳
0
ωt
53
定子绕组产生旋转磁场
三相绕组分布
W1
V2
U2 V1
U1 W2
54
55
三相电流与旋转磁场
81
卧式电机
立 式 电 机
82
转差率
S

n0 n n0
转差：n= n0-n ：转子与同步转速之差。 转差率：S=（ n0-n）/ n0 S为重要参数，异步程度是分析特性的依据。
n
n =（1-S）n0 = 60f（1-S）/p
SN 在 0.01 ～0.09
0
1.0 S
83
常见电动机的转速表 SN = 0.04
改变转向：三相线中任意二相线对调。
75
76
旋转磁场的转速
n0 = 60 f1/p（r/min） p：磁极对数。 2P：磁极数。
名称 P 2P
n0 r/min
1对 1 2 3000 2对 2 4 1500 3对 3 6 1000
n0：旋转磁场的同步转速。
77
异步电机的运转原理
n0
n
模型
N
S
原理
v
罩极内置短路环，阻滞磁通的变化，而形成旋转磁场。
127
罩极式单相异步电机磁通增大时的转向
N
F
╳
V΄
V΄
n0
F
S
v
78
单相同步电机
单相异步电机
79
三相异步电机（上） 直流电机（右上） 三相深槽式电机（左）
80
异步电机又称感应电机
原理：磁场与转子有相对速度时， 转子导条切割磁力线而产生感应电流； 转子电流在磁场中受到电磁力而产生电 磁力矩，使转子沿着磁场方向旋转。 T > TL ：转子加速，直至空载转速n0 。 T = TL ：转速平衡。 T < TL ：转子减速。
二、运行 1.启动 2.正、反转 3.调速 4.控制面板
38
概述
发电机和电动机统称为电机，从能量转换 来说是可逆的。
按电源种类分：直流电机和交流电机。 大量使用的是异步电动机，其构造简单、 价格低廉、工作可靠、控制维修方便。
39
电
机
原
理
模
型
图
40
一、三相异步电动机的构造
（1）由电路和磁路组成。 （2）不动的叫定子；运动的称转子。
（2）变频调速 使用变频器。
（3）转子电路串入电阻 变差调速
n
n/2
N
N
变
S
S
f
频
fx
工
器
S
N
100
101
102
103
104
105
半封闭电机IP23
106
变频、调速电机YVP
107
船用电机YH
108
电磁调速电机YCT
109
电动阀电机YDF
110
多速电机 YD
111
防爆电机 YB
95
（10）接法：星形Y
U1
N
W1
V1
V2 W2 U2
三角形
W2 U1
W1
U2
V2
V1
V2 W2 U2
U1 V1 W1
U1 V1 W1
96
高启转矩电机的原理
双笼：外笼为黄铜，内笼为紫铜。 启动时转子电流频率高，外笼电阻大， 限制了启动电流又增加了启动转矩。 深槽式转子：深槽的趋肤效应，增大电 阻，同样达到限制启动电流和增大启动力矩 的目的。
U i
V
W
0
2
4
2
ωt
3
3
╳
╳
╳ ╳
╳ ╳
╳
╳
56
57
W1 U2
V1
V2 U1
W2
58
V1 U2
W1
W2 U1
V2
59
导 条 倾 斜 式 鼠 笼
60
铸铝转子：导条、导环及硅钢片一体铸成
61
62
转子模型
63
铜条转子
64
65
66
67
12槽定子
68
定子展开图
69
定子展开图 六槽、三框 极对数：P = 1
分类：手动与自动电器；控制与保护电器。
9
电器的触点：刀式、桥式、组合式
（1）刀式 （2）桥式 （3）组合式
10
刀式、铁壳、组合开关
刀式： 刀数 掷向 单刀 单掷 双刀 双掷 三刀 非频繁启动
铁壳： 具有速断器 灭弧装置 熔断器 电源断路器
组合： 旋转式触头 90度旋转 倒顺开关 小容量控制场合
11
112
高压电机 YK
113
高压电机 YRKS
114
高压柜式电机115
列棍电机 YG
116
起重、冶金电机 YZR
117
绕线式电机 YR
118
制动电机 YEJ
119
五、单相异步电动机
小功率家用电器，单相绕组仅能产生脉动 磁场，无启动力矩。
i ,
╳
ωt
120
单相电机121
单相电机122
名称 极对数 P
二极 1
电机 四极 电机 2 六极 电机 3
极数 2P 2
4
6
n0 r/min 3000
1500
1000
nN r/min 2880
1440
960
84
异步电动机运行特性
与变压器类同：电磁路； 异: 动与静之别。
电磁耦合
电机的气隙大。
则有 设每极磁通
每相电势：
E=4.44f1N0kU1（变压器k=1，电机1 K 0） 转子电量：转子频率