电工电子技术 教学课件 作者 王锁庭 张翼翔 主编第5章 电动机.ppt

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1、第5章电动机电机是用来实现电能与机械能之间相互转换的设备电机发电机电动机直流电动机电动机交流电动机三相单相大型中型小型微型（功率为1000kW以上）（功率为100～1000kW）（功率为0.6～100kW）（功率为数百毫瓦到数百瓦）5.1三相交流旋转磁场5.1.1三相异步电动机的构造三相异步电动机定子转子机座、定子铁心、定子绕组等组成由转轴、转子铁心和转子绕组等组成图5.1三相异步电动机的结构图5.2三相异步电动机的定子定子绕组星形连接定子绕组三角形连接转子绕线型笼型笼型转子电动机构造简单、价格低廉、工作可靠、维修方便笼型绕组转子外形5.1.2旋转磁场三相异步电动机定

2、子绕组是由空间相隔的三个绕组组成的，星形绕组内通入三相电流，电流的参考方向如图中箭头所示图5.7三相电流产生的旋转磁场在t=0时，定子各绕组中电流的方向如图5.7(a)所示，电流iu=0，iv为负值，即iv的实际方向与正方向相反，iv从V2端流入（用符号⊕表示电流流入），从V1端流出（用符号⊙表示电流流出）。电流iw为正，即自Wl流人，从W2流出。绕组中通入电流后，应用右手螺旋定则，可以知道在三个绕组中通电后瞬间所产生的合成磁场形成一对磁极，磁极的位置为上端S极下端N极。按同样的道理，可以画出各时刻定子三相绕组电流产生的合成磁场的情况，如图5.7（d）（e）（f）所示

3、。当三相电流变化一个周期时，三相电流所产生的合成磁场在电动机里也正好转了一圈。因此，电流不断地变化，电动机里的N,S极的位置就不断旋转，即产生了旋转磁场。三相异步电动机定子绕组按上图所示情况通电，产生的旋转磁场是逆时针方向旋转。如果将三相电动机定子绕组接至电源的三根导线中的任意两根对调，此时三相绕组通入电流后产生的旋转磁场的旋转方向就会改变，变为顺时针方向旋转。第二节三相异步电动机的基本原理当三相异步电动机的定子绕组接入三相对称交流电时，在定子空间中产生旋转磁场。假定旋转磁场以同步转速n0按顺时针方向旋转，则转子与旋转磁场之间就发生了相对运动，旋转磁场将切割转子导体。

4、也可以认为磁场静止不动，则转子相对于磁场作逆时针切割磁力线的旋转运动。转子导体作切割磁力线运动就要产生感应电动势和感应电流。根据右手定则可以判定，转子上半部导体的感应电流的方向是穿出纸面的，下半部导体的感应电流的方向是进人纸面的。于是转子在磁场中要受到磁场力的作用。根据左手定则可以判定，转子上半部分导体所受磁场力方向向右；下半部分导体所受磁场力方向向左。这两个力对于转轴形成一电磁转矩，使转子随着旋转磁场的转向，以转速n旋转，且n

5、0（1%～8%）n=（1-s）n0=（1-s）60f/p转子的转速（电动机）n可以表示为：f为电源频率，p为旋转磁场磁极对数通过以上分析可知，异步电动机的转动方向与旋转磁场的转动方向是一致的，如果旋转磁场的方向变了，转子的转动方向也要随着改变，而旋转磁场的旋转方向又由三相电源的相序决定。因此，要改变电动机的转动方向，只需改变三相电源的相序，把接到定子绕组首端上的任意两根电源线对调即可。第三节三相异步电动机的电磁转矩与机械特性5.3.1电磁转矩电动机能转动是由于电磁转矩驱动转子转动的结果，电磁转矩决定了电动机拖动生产机械的能力。1.电磁转矩：T＝kTφI2COSψ2异步

6、电动机转子导体中的电流，在旋转磁场磁通的作用下产生电磁力，电磁力对转轴形成电磁转矩T。因此，电磁转矩的大小与电磁力的大小直接相关。而电磁力的大小与转子电流I2,转子电路的功率因数COSψ2.旋转磁场每相磁通φ成正比，kT是一个取决于电动机结构的常数2.转矩特性在电源电压为定值时，电动机的电磁转矩与转差率之间的关系：T＝f(s)转矩特性曲线来表示，如图5.9所示图5.10机械特性图5.9转矩特性5.3.2机械特性：在电源电压不变的情况下电动机的电磁转矩与转速之间有一定的关系，即n=f（T）曲线，如图5.10所示。1.稳定区（ac段）当电动机工作在稳定区上某一点（如b点）

7、时，电磁转矩T与轴上的负载转矩TL相平衡而保持匀速转动。例如：当：TL↑（T＜TL）→n↓→T↑→T=TLn不再降低，电动机便在较低的转速下达到新的平衡当：TL↓（T＞TL）→n↑→T↓→T=TL电动机将在较高的转速下稳定运行这说明电动机具有适应负载变化的能力2.三个重要转矩（1）额定转矩TN由P=ωT可知式中ω的单位为rad/s，PN的单位为KW，n的单位为r/min，TN的单位为N•m。例5.1有Y160M-4及Y108L-8型三相异步电动机各一台，额定频率都是11KW，前者额定转速1460r/min，后者额定转速730r/min，分别求它们的额