第04章 交流電動(dòng)機(jī)

1、電動(dòng)機(jī)的作用是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。電動(dòng)機(jī)的作用是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。直流電動(dòng)機(jī)（他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)）直流電動(dòng)機(jī)（他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)）交流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī) 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī) 同步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī) 在工業(yè)方面：中、小型軋鋼設(shè)備，機(jī)床、輕工機(jī)械、起重機(jī)在工業(yè)方面：中、小型軋鋼設(shè)備，機(jī)床、輕工機(jī)械、起重機(jī) 械，礦山機(jī)械等。械，礦山機(jī)械等。在農(nóng)業(yè)方面：脫粒機(jī)、粉碎機(jī)、排灌機(jī)械及加工機(jī)械。在農(nóng)業(yè)方面：脫粒機(jī)、粉碎機(jī)、排灌機(jī)械及加工機(jī)械。在家用電器方面：電風(fēng)扇、空調(diào)機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱等。在家用電器方面：電風(fēng)扇、空調(diào)機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱等。1. 按電機(jī)定子相數(shù)分：按電機(jī)定子相數(shù)分：三相異步電動(dòng)機(jī)三相

2、異步電動(dòng)機(jī)、兩相異步電動(dòng)機(jī)、兩相異步電動(dòng)機(jī)、 單相異步電動(dòng)機(jī)。單相異步電動(dòng)機(jī)。2.按電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：籠型異步電動(dòng)機(jī)、繞線型異步電動(dòng)機(jī)按電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：籠型異步電動(dòng)機(jī)、繞線型異步電動(dòng)機(jī).這這是是三三相相異異步步電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)的的基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)示示意意圖圖三相異步電動(dòng)機(jī)主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組三相異步電動(dòng)機(jī)主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。成。此外，還有端蓋、機(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。這這是是三三相相異異步步電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)的的基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)示示意意圖圖三相異步電動(dòng)機(jī)主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組三相異步電動(dòng)機(jī)主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。

3、此外，還有端蓋、機(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。成。此外，還有端蓋、機(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子軸承軸承端蓋端蓋機(jī)座機(jī)座三相異步電動(dòng)機(jī)的定子是由機(jī)座、定子鐵心和定子繞三相異步電動(dòng)機(jī)的定子是由機(jī)座、定子鐵心和定子繞 組組成。組組成。定子鐵心是由沖有槽孔的硅鋼片疊壓而成定子鐵心是由沖有槽孔的硅鋼片疊壓而成這是定子硅鋼片這是定子硅鋼片在定子槽孔中放置三相彼此獨(dú)立的繞組。在定子槽孔中放置三相彼此獨(dú)立的繞組。U1U2V1V2W1W2U1V1W1U2V2W2U1U2V1V2W1W2U1U2V1V2W1W2U1V1W1W2U2V2定子繞組定子繞組星接星接定子繞組定子繞組角接角接端子端子AZBXCY電流的

4、流入端用電流的流入端用 表示表示 電流的流出端用電流的流出端用 表示表示在定子槽孔中放置三相彼此獨(dú)立的繞組在定子槽孔中放置三相彼此獨(dú)立的繞組定子繞組定子繞組籠型轉(zhuǎn)子鐵籠型轉(zhuǎn)子鐵心和繞組結(jié)心和繞組結(jié)構(gòu)示意圖構(gòu)示意圖三相繞線型三相繞線型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)的不同又分為籠型轉(zhuǎn)子和繞線型轉(zhuǎn)子根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)的不同又分為籠型轉(zhuǎn)子和繞線型轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)放銅條，端部用短路環(huán)形成一體。鐵芯槽內(nèi)放銅條，端部用短路環(huán)形成一體。轉(zhuǎn)子鐵心是由相互絕緣的硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子鐵心是由相互絕緣的硅鋼片疊壓而成。這這是是轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子硅硅鋼鋼片片這這是是饒饒線線型型轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子鐵鐵心心與與繞繞組組外接電阻外接電阻電刷電刷

5、滑環(huán)滑環(huán)轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組(1) 繞線式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子特點(diǎn)：特點(diǎn)：(2) 鼠籠式轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、工作可靠；不能人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、工作可靠；不能人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。AZBXCY電流的流入端用電流的流入端用 表示表示 電流的流出端用電流的流出端用 表示表示定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組定子繞組定子繞組轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子: 在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或電流。在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或電流。n0neiNSF磁鐵磁鐵閉合閉合線圈線圈e方向用方向用右手定則右手定則確定確定F方向用方向用左手定則左手定則

6、確定確定磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)n n0 0: :同步轉(zhuǎn)速。同步轉(zhuǎn)速。籠型轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向籠型轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向相同相同。iAiBiCiA=Imsin tiB=Imsin( t-120 )iC=Imsin( t+120 )iAiBiC相序相序A-B-C-A ti0ABCXYZAZBXCY電流的流入端用電流的流入端用 表示表示 電流的流出端用電流的流出端用 表示表示iA t = 0 tiAZBXCY iA= 0iB為為負(fù)負(fù)值值, iC為為正正值值NS0電流的流入端用電流的流入端用 表示表示 iBiC電流的流出端用電流的流出端用 表示表示iAiBiCABCXYZ t t = 60iAZB

7、XCYNS60iC = 0iB為為負(fù)負(fù)值值, iA為為正正值值iAiBiC0iAiBiCABCXYZ t = 90AZBXCYNS90iA為為正正值值iB為為負(fù)負(fù)值值, iC為為負(fù)負(fù)值值 tiiAiBiC0iAiBiCABCXYZ t = 180AZBXCYiA= 0iB為為正正值值, iC為為負(fù)負(fù)值值180NS tiiAiBiC0iAiBiCABCXYZ t=60 AZBXCYNS60 t=90AZBXCYNS t=0AZBXCYNS90 t=180 AZBXCYNS1800 空間相差空間相差120120 角的三相繞組，通入角的三相繞組，通入對(duì)稱三相電流時(shí)，產(chǎn)生的是對(duì)稱三相電流時(shí)，產(chǎn)生的是一

8、對(duì)磁極一對(duì)磁極的的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng), ,當(dāng)電流經(jīng)過(guò)一個(gè)周期變化時(shí)，當(dāng)電流經(jīng)過(guò)一個(gè)周期變化時(shí)，磁場(chǎng)也沿著順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)了一周磁場(chǎng)也沿著順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)了一周 ( (在在空間旋轉(zhuǎn)的角度為空間旋轉(zhuǎn)的角度為360360 ) )。 tiiAiBiC0ABCXYZiAiC90 600 AZBXCYNS0AZBXCYNS60相序相序A-C-B-AAZBXCYNS90iB 改變流入三相繞組的電流相改變流入三相繞組的電流相序序, ,就能改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向就能改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向; ;改改變了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向變了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向, , 也就改變也就改變了三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。了三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。iAiBiCA

9、BCXYZABCXYZ600 t = 0AZBXCNSXCYAZBY0SN t =6 0NSAZBXCXCYAZBY30SN0 tiiAiBiC0 tiiAiBiC090180 t = 90AZBXCNSXCYAZBY45SN t =180AZBXCNSXCYAZBY90SN90ABCXYZABCXYZiAiBiC 當(dāng)定子每相中有兩個(gè)繞組串聯(lián)當(dāng)定子每相中有兩個(gè)繞組串聯(lián), 且每相且每相繞組在空間相差繞組在空間相差60時(shí)時(shí), 通入對(duì)稱三相交流電通入對(duì)稱三相交流電后后, 也產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)也產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng), 但它是一個(gè)四極旋但它是一個(gè)四極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。當(dāng)電流變化一周轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。當(dāng)電流變化一周, 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在

10、空間旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間只轉(zhuǎn)了半周只轉(zhuǎn)了半周(180 空間角空間角), 旋轉(zhuǎn)速度較兩極旋轉(zhuǎn)速度較兩極磁場(chǎng)慢了一半。磁場(chǎng)慢了一半。pn0 = 60 f1電源的頻率電源的頻率 磁極對(duì)數(shù)磁極對(duì)數(shù)P=1 n0 =3000 r/min P=2 n0 =1500 r/min P=3 n0=1000 r/min 電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向一致，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向一致， 但但 異步異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)0nn n0s = = n0nn0 nn = (1s) n00 s U1 U1 TmU1 TmU1 sm= R2X20sT0Tm sm1R2當(dāng)當(dāng)X20不變時(shí)不變時(shí),臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率sm隨隨R2增大而

11、增加。增大而增加。d. sm=R2 /X20smsmR2R2 R2 Tst ,不能起動(dòng)不能起動(dòng), 可可空載空載或或輕載輕載起動(dòng)起動(dòng)u 負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TLTL 時(shí)時(shí), 電機(jī)起動(dòng)電機(jī)起動(dòng)在在cb段段 nsTba段段 在在ab段段 nsTT=TLTL =TN (在在d點(diǎn)點(diǎn)) s直到直到 T = TL 電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在新的電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在新的轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)速下,工作于工作于d點(diǎn)點(diǎn) nn =(1 s)n0 Tn0n1TabcTstTmTLdnnNTN=TLN d轉(zhuǎn)矩平衡方程式轉(zhuǎn)矩平衡方程式 =負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩+空載損耗空載損耗轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩 a b 段段為穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)為穩(wěn)定運(yùn)行區(qū), 電動(dòng)機(jī)工作在穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)電動(dòng)機(jī)工作在

12、穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)時(shí)時(shí), 具有具有自適應(yīng)能力自適應(yīng)能力。例如。例如, 原來(lái)在額定負(fù)載下穩(wěn)原來(lái)在額定負(fù)載下穩(wěn) 定運(yùn)行定運(yùn)行(工作于工作于d點(diǎn)點(diǎn)), 若負(fù)載轉(zhuǎn)矩若負(fù)載轉(zhuǎn)矩 突然增大為突然增大為 TL , TL TN ，硬特性：負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化不大，運(yùn)行特性好。硬特性：負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化不大，運(yùn)行特性好。軟特性：負(fù)載增加轉(zhuǎn)速下降較快，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起軟特性：負(fù)載增加轉(zhuǎn)速下降較快，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起 動(dòng)特性好。動(dòng)特性好。 硬特性 （R2?。┬。┸浱匦裕≧2大）大）0Tn 不同場(chǎng)合應(yīng)選用不同的電動(dòng)機(jī)。如金屬切削，選硬特不同場(chǎng)合應(yīng)選用不同的電動(dòng)機(jī)。如金屬切削，選硬特性電機(jī)；重載起動(dòng)則選軟特性電動(dòng)機(jī)性電機(jī)；重載

13、起動(dòng)則選軟特性電動(dòng)機(jī)。起動(dòng)初始瞬間，起動(dòng)初始瞬間，n=0，s=1 起動(dòng)電流起動(dòng)電流IST大，大，57 IN。頻繁起動(dòng)會(huì)使電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。頻繁起動(dòng)會(huì)使電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。 過(guò)大的起動(dòng)電流在短時(shí)間內(nèi)會(huì)在線路上造成較大過(guò)大的起動(dòng)電流在短時(shí)間內(nèi)會(huì)在線路上造成較大的電壓降落，影響鄰近負(fù)載的正常工作。的電壓降落，影響鄰近負(fù)載的正常工作。I2cos 2cos 2I20S1u 負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TLTst ,不能起動(dòng)不能起動(dòng), 可可空載空載或或輕載輕載起動(dòng)起動(dòng)u 負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL 510.2 N. m mN2510mN 4478551902st .T 在在U = 0.9UN 時(shí)時(shí) 5) Ist =7IN=7 84.

14、2=589.4 AA519645983131st stY.II mN918385513131ststY .TT132329183%8042909183%80NstY .TT121459183%5042909183%50NstY .TTmN918385513131ststY .TTp= (1s) 60 f1n = (1s) n1調(diào)速方法調(diào)速方法p =2: 1,2,3接電源；接電源；4,5,6 懸空懸空p =1: 4,5,6接電源；接電源；1,2,3 短短接接：n1=15003000 r/m 123654繞線式電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子繞組繞線式電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子繞組中串入電阻中串入電阻R2 , 可改變轉(zhuǎn)可改變轉(zhuǎn)差率

15、差率 s 和轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速 n。TNsT01TstTmsmR2R2sm R2 f1 f1由由 U1=4.44 f1N1K1 為保證為保證 不變，在調(diào)整不變，在調(diào)整電源頻率電源頻率 f1 時(shí)時(shí), 應(yīng)同時(shí)應(yīng)同時(shí)調(diào)整電源電壓調(diào)整電源電壓U1。1. 型號(hào)型號(hào) Y 132M4 分）轉(zhuǎn)/( 600pfn 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率0.04 150014401500s4.6 4.6 銘牌數(shù)據(jù)銘牌數(shù)據(jù)2. . 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速: 電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)速電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)速（n)。 如：如： n =1440 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分分磁極數(shù)磁極數(shù)( (極對(duì)數(shù)極對(duì)數(shù) p=2) )同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速15001500轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/ /分分Y：三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)132132

16、：機(jī)座中心高：機(jī)座中心高（132mm）M：機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)，機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)，M- -中機(jī)座；中機(jī)座；S- -短機(jī)座，短機(jī)座，L- -長(zhǎng)機(jī)座。長(zhǎng)機(jī)座。制動(dòng)方法制動(dòng)方法機(jī)械制動(dòng)機(jī)械制動(dòng)電氣制動(dòng)電氣制動(dòng)能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)反接制動(dòng)反接制動(dòng)發(fā)電反饋制動(dòng)發(fā)電反饋制動(dòng) 在斷開(kāi)三相電源的同時(shí)，給電動(dòng)機(jī)其中兩相在斷開(kāi)三相電源的同時(shí)，給電動(dòng)機(jī)其中兩相繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場(chǎng)與繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場(chǎng)與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)距（制動(dòng)轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)距（制動(dòng)轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。nF轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子T n0=0 +-運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)制動(dòng)制動(dòng)RP運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)nFT n0 當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距作用方向發(fā)生變時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距作用方向發(fā)生變化，由驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)距變?yōu)橹苿?dòng)轉(zhuǎn)距。電動(dòng)