《电机拖动原理》PPT课件

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1、 例：交流电动机 三相异步电动机的结构与工作原理 三相异步电动机的机械特性 三相异步电动机的使用 交流电动机电动机直流电动机鼠笼式绕线式异步机同步机他励、异励、串励、复励鼠笼式异步交流电动机授课内容： 基本结构、工作原理、 机械特性、控制方法 电动机的分类 n1n e i8.1 三相异步电动机的结构与工作原理NSf磁铁闭合线圈e方向用右手定则确定f方向用左手定则确定磁场旋转 磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势vlBe 导线长磁感应强度切割速度（右手定则）闭合导线产生电流 i（左手定则）通电导线在磁场中受力 ilBf n1n e iNSf 1. 线圈跟着磁铁转两者转动方向一致 结论：2. 线圈

2、比磁场转得慢1nnn 1n e iNSf异步 三相异步机的结构Y BZXAC转子定子定子绕组（三相）机 座转子：在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或 电流。三相定子绕组：产生旋转 磁场。线绕式鼠笼式鼠笼转子 旋转磁场的产生AYC BZ异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极 Ai Bi CimI t1n()电流出()电流入X 240sin 120sinsin tIi tIi tIi mC mB mA 0tAXYC BZNS Ai Bi CimI tBi AX BYC ZAiCi合成磁场方向：向下 180t X BZ1n AYC 60t AXYC BZS N1n 60 A 120t XYC BZ1n 同

3、理分析，可得其它电流角度下的磁场方向：Ai Bi Ci tmI 旋转方向：取决于三相电流的相序。 1n 1n改变电机的旋转方向：换接其中两相。 Ai Bi CimI t Ai Ci BimI t旋转磁场的旋转方向 旋转磁场的转速大小分）转/( 60 1 fn 一个电流周期，旋转磁场在空间转过360电流频率为 f Hz，则磁场1/f秒旋转1圈，每秒旋转f圈。每分钟旋转：n1称为同步转速 分转/3000,50 1 nHzf 极对数（P）的概念 Bi AX BYC ZAiCi 1p此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：AXYC BZNS 极对数（P）的改变C YA BC X YZ AX

4、BZAi BiCi 将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。X AA XBYB Y CZC Z 极对数2pAX XAN SS N Z CZC BYB YC YA BC X YZ AXBZAiCiBi Ai Bi CimI t0t X N SA S N Z BX A Y CZBC Y 0t分）转/( 60 1 pfn 60tA 0n A ZX XCZCS N SN30极对数和转速的关系 Ai Bi CimI t 三相异步电动机的同步转速分）转/( 601 pfn 2p 180分）转/( 50011p 360分）转/( 0003极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速

5、)50( Hzf 1n 3p 120分）转/( 0001 电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速（额定转速）:n电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但 异步电动机1nn无转距转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流提示：如果 1nn 转差率 的概念：)(s %100 11 n nns异步电机运行中: %91s转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：电动机起动瞬间: 1 ,0 sn（转差率最大）转差率最小），转子最大转速(01 snn10 ss范围： 分）转/( 60 11 pfn %10011 n nns转子感生电流的频率： pnnf 601

6、2 1111 60 sfpnn nn pnf 6011 例1：三相异步电动机 p=3，电源f1=50Hz，电机额定 转速n=960r/min。求：转差率s，转子电动势的频率f2 min/10003506060 11 rpfn 同步转速：04.010009601000 11 n nns转差率：Hzsff 25004.012 一、三相异步电动机的“电磁”关系 8.2 三相异步电动机的机械特性定子电路i2R1 R2i1u1 e1 e2 ：主磁通产生的感应电动势。e1 e2、转子电路 dtdNeeRiu 111111 设：tsin 1 m则：tNu m 1111 cos定子边： m mm Nf fNN

7、U 11 11111 44.4 2/22/ tNu m 1111 cos mNfUE 1111 44.4 i2R1 R2i1u1 e1 e2 11144.4 NfUm 2f：转子感应电动势的频率2N：转子线圈匝数2f取决于转子和旋转磁场的相对速度12 sff mNfE 222 44.4同理可得：m NfUE 1111 44.4 i2R1 R2i1u1 e1 e2 2021222 22 sXLsfLfX 的最大值）（时的222120 2021222 1,44.4 44.444.4 EEsNfE sENsfNfE m mm i2R1 R2i1u1 e1 e2 22022 202 )(sXR sEI

8、 2222 22 XR EI 转子电流 转子功率因数22022 22222 22 )(cos sXR RXRR 例2：三相异步电动机，p=2，n=1440 r/min，转子R2=0.02，X20=0.08 ， E20=20V， f1= 50Hz。启动时I2（st）额定转速下的I2（N） 22022 202 )(sXR sEI s=1 A242)08.0()02.0( 20 )( 22 22022 20 XR E04.0150014401500 s A40 )08.004.0()02.0( 2004.0 )( 22 22022 20 sXR sE 电磁转矩 T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下

9、,受到电磁力所形成的转距之总和。22 cosIKT mT常数每极磁通转子电流转子电路的 2cos 转矩公式的推导 （牛顿米） 22 cos IKT mT 2122022 2 )( UsXR sRKT 得到转矩公式 22022 202 )(sXR sEI 22022 22 )(cos sXR R将其中参数代入： 11144.4 NfUm mNfE 2120 44.4 二、 三相电动机的机械特性)(SfT 2122022 2 )( UsXR sRKT 根据转矩公式T s10 n1 Tn得特性曲线：启动时n=0最大转速n=n1时11n nns )(Tfn 三个重要转矩n1 TnNT额定转矩 ：电机在

10、额定电压下，以额定转速 运行，输出额定功率 时，电机转轴上输出的转矩。 NPNn( 1 ) )/( )(9550602分转千瓦NNNNN nPnPT （牛顿米）NTnN 如果 电机将会因带不动负载而停转。maxTTL 最大转矩 ：( 2 ) maxT电机带动最大负载的能力。求解0ST 2122022 2 )( UsXR sRKT T s10 smTm 202XRsm 20 21max 2 1XKUT 过载系数：NTTmax三相异步机2.28.1 工作时，一定令负载转矩 ，否则电机将停转。致使注意： （1）三相异步机的 和电压的平方成正比，所以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。 max

11、T maxTTL （2）电机严重过热0n 121)(s II 2021max 2 1XKUT stT起动转矩 ：( 3 )电机起动时的转矩。n1 Tn stT2122022 2 )( UsXR sRKT 0n 1)(s 其中则2122022 2 )( UXR RKTst Lst TT stT体现了电动机带载起动的能力。若 电机能起动，否则将起动不了。 n1 Tn TmTst)(Tfn机械特性曲线TL启动：TstTL (负载转矩)，电机启动转速n，转矩T cc点：转矩达最大Tm ，转速n继续，T，沿cb走bb点：T=T L，转速n不再上升，稳定运行 若TL ，暂时T TL,n s I2 T n

12、电动机的自适应负载能力 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，这种能力称为自适应负载能力。 常用特性段s=0s=1 例3（7-7）：三相异步电动机，额定功率PN=10kW，额定转速nN=1450r/min，启动能力Tst/TN=1.2，过载系数=1.8。)/( )(9550分转千瓦 NNN nPT （牛顿米）（1）额定转矩TN米牛顿 9.651450109550（2）启动转矩Tst 792.1 Nst TT（3）最大转矩Tm 6.1189.658.1 Nm TT #（4）用Y 方法起动时的Tst 3.263/793/ )()( stYst TT 1U2122022 2 )( UsXR s

13、RKT 机械特性和电路参数的关系21 UT和电压的关系0 Tn0)0( nns STTTU max1结论： 和转子电阻的关系22 RR 2RR 2的 改变 ： 鼠笼式电机转子导条的金属材料不同，线绕式电机外接电阻不同。 2Rmsms 0 Tn stT stT mm ss stst TT 结论： 机械特性的软硬 硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起 动特性好。 硬特性 （R2小）软特性（R2大） 0 Tn 不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电机。 一、三相异步机铭牌与技术数据1. 型号 Y 132M4 磁

14、极数(极对数 p=2)同步转速1500转/分分）转/( 601 pfn 转差率 0.04 150014401500 s 三相异步电动机的使用2. 转速: 电机轴上的转速（n)。如： n =1440 转/分 3. 联接方式 ： Y/ 接法 Y 接法： 接法：A B C Z X Y A B CZ X YA BC XYZ AZ BY XC A B CX YZ接线盒： 4. 额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压. 说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的 5 。线电压AZ BY XC线电压A BC XYZ例：380/220 Y/是指：线电压为380V时采用Y接法； 当线电压为220V

15、时采用接法。 5. 额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流。如：A48.6/A2.11/ 表示三角接法下，电机的线电流为11.2A，相电流为6.48A；星形接法时线、相电流均为6.48A。6. 额定功率： 额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率（ ），不等于从电源吸收的功率（ ）。两者的 关系为： 2P 1P12 PP COSIUP NN31 其中鼠笼电机=7293 额定负载时一般为0.7 0.9 ， 空载时功率因数很低约为0.2 0.3。额定负载时，功率因数最大。注意：实用中应选择合适容量的电机，防止“大马” 拉“小车”的现象。7. 功率因数(cos1)：P2PN此外还有绝缘等级等参数，不

16、一 一介绍。cos1 二、 三相异步机的起动stI起动电流 ：中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 7 倍。0n定子电流 原因：起动时 ，转子导条切割磁力线速度很大。转子感应电势转子电流大电流使电网电压降低 影响其他负载工作频繁起动时造成热量积累 电机过热影响： 三相异步机的起动方法：（1） 直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般 采用直接起动。（2） 降压起动。Y 起动自耦降压起动（3）转子串电阻起动。以下介绍Y 起动。 Y 起动： 正常运行lU AZ BY XClI 起动A BC XYZlU lYI ZUI llY 3 3ZUI ll 设：电机每相阻抗为z 31llYII AZ BY

17、XC正常运行UP A BC XYZ起动UP StstY TT 31PP UU 31（2）Y 起动应注意的问题：（1）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。 所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合)( 2UTST Y 起动也时stst TI ,。 例4:三相异步电动机，电源电压 =380V，三相定子绕组接法运行，额定电流IN=20A，启动电流Ist/IN=7，求： （1）接法时的启动电流Ist （2）若启动时改为Y接法，求 Ist Y（1）Ist =7 IN =720=140A解：（2）31 llYIIIst Y = Ist /3=140/3=47A 方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。

18、 三、三相异步电动机的正、反转正转反转A B CM3电 源A B CM3电 源 制动方法： 1. 抱闸：加机械抱闸四、 三相异步电动机的制动反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。即切割磁力线的速度很大，造成 ，引起 。 2I 1I注意：3. 能耗制动4.发电反馈制动 2. 反接制动：停车时，将电动机接电源的意两相反接， 使电动机由原来的旋转方向反过来，以达 制动的目的； 五、三相异步电动机的调速 pfsnsn 1 1 6011 1. 改变极对数 有级调速。p2. 改变转差率 s无级调速调速方法：11n nns 3. 改变电源频率 (变频调速)

19、 无级调速1f变频电源 可变Uf ,Hz50 此种调速方法发展很快，且调速性能较好。其主要环节是研制变频电源（常由整流器、逆变器等组成）。 pfsnsn 11 6011 电机拆卸一、拆卸皮带轮（联轴器）松脱锁紧螺钉，用拉码拉脱联轴器，如无松动感，则向锁紧螺钉口加入润滑油；如依然不动，则加热轴套再拉（须注意温度，以防变形）二、拆卸轴承盖及转子拆除风罩及通心缩紧螺栓，再用木锤向后端盖方向敲轴，致后端盖与机座分离三、拆除前端盖四、拆卸、清洗和检查轴承 电机装配、采用冷压或热套的方法将轴承装入轴承档冷压的力在轴承内圈，热套温度控制在、将后端盖装入后轴承，并锁紧后端盖螺钉、将带有后端盖的转子推入定子注意

20、不要划伤定子线圈、锁紧后端盖螺栓，装上前端盖并锁紧紧固件、用手转动风扇叶，观察轴转动是否灵活，有无杂声 电机试车、绝缘电阻测定三相对地电阻及相间电阻阻值大于.兆欧、正确接线、空载运行分钟后观察噪声、振动、发热状况测量三相空载电流以下电机空载电流一般为额定电流的以上电机空载电流一般为额定电流的 三相电流基本平横（差异在以内） 运行中的维护电机外壳（翅片）保持清洁通风口、出风口保持通畅，不得有异物检查电机温升（用红外线测温仪或用手触摸电机外壳）定期维护小修（ 次/月）：注黄油、清洁外壳、拎紧锁紧螺母、检测线圈绝缘电阻大修（次/年）：检查并清洗轴承、定子线圈有无破损、发黑等现象、转子动静平衡校验 启

21、动前的准备和检查检查接地是否可靠，接线是否正确与良好长期停运的电机（月以上）启动前检查绕组相对相、相对地绝缘值（大于兆欧），如果低于此值需烘烤检查电机各紧固螺栓及安装螺栓是否紧固检查电机转动是否灵活检查熔断器的额定电流是否符合要求上述检查达到要求后，可启动，空载运行分钟后，注意是否有异常（噪声、振动、发热不正常）检测三相电流（三相电流差值为以内） 电机温升限值绝缘等级温升限值 电机故障及预防故障现象轴承原因预防检查方法预防对策绕组对地击穿绕组受潮兆欧表检测烘干线圈长期过载用钳型表检测电流检查泵定转子相檫听更换轴承嵌线时绝缘物受损兆欧表检测委外维修引接线绝缘损坏线路检查巡检匝间短路绕组受潮兆欧表检测烘干线圈 相间短路嵌线时绝缘物受损兆欧表检测委外维修低于额定转速负载过大用钳型表检测电流绕组故障兆欧表检测委外维修两相运行目测和仪表检测计划性巡检噪声大、振动大轴承损坏目测更换轴承轴承缺油目测计划性加油脂轴弯曲目测换轴地脚螺栓松动目测计划性锁紧地脚螺栓两相运行目测和仪表检测计划性巡检