电工技术 教学课件 作者 牛百齐 第7章 电动机.ppt

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1、第7章电动机学习目标掌握三相异步电动机的基本结构、工作原理。理解电动机的电磁转矩特性、机械特性理解三相异步电动机的起动、调速和制动方法。理解单相异步电动机的结构、工作原理。理解直流电动机的结构、原理、特性及调速方法。7.1三相异步电动机的结构和工作原理将电能转换为机械能的电机称为电动机。按耗能种类的不同，电动机可分为交流电动机和直流电动机两大类，其中交流电动机又分为同步电动机和异步电动机。异步电动机具有结构简单、坚固耐用、运行可靠、维护方便、价格便宜等优点。在工农业生产中获得了广泛的应用，7.1.1三相异步电动机的结构三相异步电动机由

2、定子和转子两个基本部分构成，它们之间由气隙分开。1．定子三相异步电动机的定子包括机座、定子铁心和定子绕组等固定部分。机座是电动机的外壳，由铸铁或铸钢制成；定子铁心是用内圆表面冲有槽口的硅钢片叠成的圆筒，压装在机座内；定子绕组按照一定规律嵌放在定子铁心的槽内，根据电源电压和绕组电压的额定值，三相定子绕组可接成星形或三角形。2．转子转子是三相异步电动机的旋转部件，是由转子铁心、转子绕组和转轴组成的。转子铁心是用外表面冲有槽口的硅钢片叠成，压装在转轴上。根据转子绕组结构的不同，转子可分为笼型和绕线型两种：绕线型转子的绕组和定子绕组相似，绕组

3、的三个末端接在一起(Y联结)，三个首端分别接到转轴上的三个彼此绝缘的滑环上，再通过与滑环滑动连接的电刷将变阻器串入转子绕组，用以改善电动机的起动性能和调速性能，如图7-4所示。7.1.2三相异步电动机的工作原理1．旋转磁场三相异步电动机转子之所以会旋转、实现能量转换，是因为转子气隙内有一个旋转磁场下面来讨论旋转磁场的产生。(1)旋转磁场的产生(2)旋转磁场的转向旋转磁场的转向与三相电流的相序一致。如要使旋转磁场按逆时针方向旋转(即反转)，只要改变通入三相绕组中电流的相序，即将定子绕组接至电源的三根导线中的任意两根线对调，就可实现。2．

4、三相异步电动机的转动原理三相对称交流电通入定子绕组后，便形成了一个旋转磁场，把旋转磁场假设为一对N极在上、S极在下的磁极，按顺时针方向旋转。这时转子绕组与旋转磁场之间存在相对运动，切割磁感应线，如图7-7所示。思考与练习7-1-1三相异步电动机的定子绕组和转子绕组在电动机的转动过程中各起什么作用？7-1-2三相异步电动机的定子铁心和转子铁心为什么要用硅钢片叠成？定子与转子之间的间隙为什么要做的很小？7-1-3试说明三相异步电动机在什么情况下，它的转差率分别是下列数值：（1）s=0（2）0

5、.2.1三相异步电动机的转矩特性电磁转矩是三相异步电动机最重要的物理量，电磁转矩的存在是异步电动机工作的先决条件，分析异步电动机的机械特性离不开它。异步电动机的电磁转矩T是由转子电流I2与旋转磁场相互作用而产生的。根据理论分析，电磁转矩T可用下式确定：(7-3)式中，CT为与电动机结构有关的转矩常数，为旋转磁场的每极磁通，为转子电流的有功分量。从理论分析还知，转子电流I2和都与转差率s有关，故电磁转矩T与s也有关，其关系曲线如图7-8所示。曲线通常称为异步电动机的转矩特性。7.2.2三相异步电动机的机械特性为界，分为两个区，上部为稳定

6、区，下部为不稳定区。当电动机工作在稳定区内某一点时在机械特性曲线上的两个区和三个转矩：以最大转矩Tm，电磁转矩与负载转矩相平衡而保持匀速转动。如负载转矩变化，电磁转矩将自动随之变化。从而达到新的平衡并稳定运行。当电动机工作在不稳定区时，则电磁转矩将不能自动适应负载转矩的变化，因而不能稳定运行。(1)额定转矩TN异步电动机在额定负载时轴上的输出转矩称为额定转矩。额定负载转矩可从铭牌数据中求得，即(7-4)式中，PN为异步电动机的额定功率，单位为kW；nN为异步电动机的额定转速，单位为r/min；TN为异步电动机的额定转矩，单位为N·m。

7、(2)最大转矩Tm在机械特性曲线上，转矩的最大值称为最大转矩，它是稳定区与不稳定区的分界点。通常用最大转矩Tm与额定转矩TN的比值来表示过载能力。一般三相异步电动机的过载能力在1.8~2.2之间。电动机正常运行时，最大负载转矩不可超过最大转矩，否则电动机将带不动负载，转速越来越低，发生所谓的“闷车”现象，此时电动机电流会升高到电动机额定电流的4.7倍，使电动机过热，甚至烧坏。思考与练习7-2-1三相异步电动机既然有最大转矩Tm，为什么不在Tm或接近Tm处运行？7-2-2电源电压低于额定电压或高于额定电压时，对异步电动机的运行会产生什么

8、不良后果？7-2-3某三相异步电动机的额定转速为960r/min，当负载转矩为额定转矩的一半时电动机的转速为多少？7-2-4额定功率相等的两台三相异步电动机，是否额定转速低者额定转矩一定大，额定转速高者额定转矩一定小？7