电工电子5 项目五 牵引电动机

5.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场15.2三相异步电动机的转动原理及转差率25.3三相异步电动机的运行特性3*5.4三相异步电动机的铭牌4*5.5　直流电动机5**5.6　控制电机6知识要点机械工业出版社机械工业出版社学会三相异步电动机的基本内连接方式1学会动车牵引电动机的简单检测及维修方法2任务目标机械工业出版社机械工业出版社5.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场5.1.1　三相异步电动机的基本结构5.1.2　三相异步电动机的旋转磁场机械工业出版社机械工业出版社主要有两部分：定子和转子5.1.1　三相异步电动机的基本结构机械工业出版社机械工业出版社1．定子　　定子是电动机的固定部分。它包括：　　a．机壳　　b．定子铁心　　定子铁心由 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成内圆均匀分布槽孔；　　c．硅钢片内嵌置三相定子绕组。机械工业出版社机械工业出版社所以，定子绕组可以接成星形或三角形。　　当电动机每相绕组额定电压等于电源的相电压时，绕组接成星形联结；等于电源的线电压时，绕组接成三角形联结。三相异步电动机定子绕组属于三相对称负载机械工业出版社机械工业出版社2．转子是电动机的旋转部分。由转子铁心和转子绕组组成。笼型转子转子绕组又分笼型转子和绕线型转子。转子绕组是在铁心槽内压进铜条，两端分别焊在两个铜环上。中小型电动机一般用熔化的铝浇铸成转子绕组。机械工业出版社机械工业出版社　　铁心是由厚的硅钢片叠压而成的圆柱体，其外圆周冲有槽孔，以嵌置转子绕组。　　铁心与笼型相同，但铁心槽内嵌置对称三相绕组并作星形联结。各相绕组首端通过滑环和电刷引到相应的接线盒里，在起动和调速时可在转子电路中串入附加电阻。绕线型异步电动机能获得较好的起动与调速性能。绕线转子接线示意图机械工业出版社机械工业出版社iU=ImsintiV=Imsin(t–120)　iW=Imsin(t+120)　iUiViW相序U1-V1-W1-U1　　定子绕组分布定子绕组　　绕组中形成三相对称电流。对称三相绕组　　定子绕组作星形联结通入三相对称电源。5.1.2　三相异步电动机的旋转磁场机械工业出版社机械工业出版社iUt=0°时tiU1V2V1U2W1W2iU=0iV为负值iW为正值iViW1．旋转磁场的产生机械工业出版社机械工业出版社tt=60°时iU1V2V1U2W1W260°iW=0iV为负值iU为正值iUiViW01．旋转磁场的产生机械工业出版社机械工业出版社t=90°时U1V2V1U2W1W290°iU为正值iV为负值iW为负值tiiUiViW01．旋转磁场的产生机械工业出版社机械工业出版社t=180°时U1V2V1U2W1W2iU=0iV为正值iW为负值tiiUiViW01．旋转磁场的产生机械工业出版社机械工业出版社旋转磁场机械工业出版社机械工业出版社　　空间相差120º角的三相绕组，通入对称三相电流时，产生的是一对磁极的旋转磁场,当电流经过一个周期变化时，磁场也沿着顺时针方向旋转了一周(在空间旋转的角度为360º)。综上分析可以得出：机械工业出版社机械工业出版社tiiUiViW09060°0相序U1-W1-V1-U12．改变旋转磁场的转向机械工业出版社机械工业出版社　　改变流入三相绕组的电流相序，就能改变旋转磁场的转向；改变了旋转磁场的转向,三相异步电动机的转子旋转方向会改变。综上分析可以得出：机械工业出版社机械工业出版社　　前面讨论的旋转磁场是一对极磁场，当改变定子绕组在空间的排列，可以制成两对、三对或更多对磁极的旋转磁场，而磁极对数影响旋转磁场的转速。—电源的频率—磁极对数若f1=50Hz3．旋转磁场的磁极对数p旋转磁场的转速n0旋转磁场的转速n0n0的单位：r/min机械工业出版社 磁极对数p 1 2 3 4 5 旋转磁场转速n0/(r.min-1) 3000 1500 1000 750 600机械工业出版社1．转动原理　　旋转磁场以同步转速n0顺时针方向旋转；　　转子导线逆时针方向切割磁力线，产生感应电动势、感应电流；　　转子电流在旋转磁场中受到电磁力的作用形成转矩，转子沿旋转磁场的方向异步转动n<n0。5.2　三相异步电动机的转动原理及转差率机械工业出版社机械工业出版社2．异步电动机的转差率sn0旋转磁场转速n2转子转速电动机起动瞬间：n2=0，s=1；电动机空载运行：n2接近n0，转差率s最小；电动机额定转差率：sN=0.02~0.06。　　例：某四极异步电动机接在频率为50Hz的电源上，额定转速nN=1440r/min，求转差率sN。解：由已知条件知　n0=1500r/min机械工业出版社机械工业出版社5.3.1　电磁转矩T与转子转速n2的关系曲线5.3.2　转矩和功率的关系5.3　三相异步电动机的运行特性5.3.3　电磁转矩和电源电压的关系机械工业出版社机械工业出版社　　T与n2的关系曲线称为电动机的机械特性曲线。TstB　　Tst：起动时电磁转矩；　　TN：电动机带额定负载时的输出电磁转矩。　　Tm：电动机具有的最大电磁转矩；　　运行特性　　(1)T>T2(负载转矩)通电电动机逐渐加速，转矩T沿DC段增大Tm沿CA段减小T=T2n2不变5.3.1　电磁转矩T与转子转速n2的关系曲线机械工业出版社机械工业出版社运行特性　　(2)电动机工作在特性曲线CA段时，当负载变化电磁转矩会自动变化并与负载平衡，重新平衡时转速n2改变；若负载大于最大转矩Tm,T会沿CD线　　减小至零堵转。堵转电动机电流I=(4~7)IN，时间稍长将损坏电动机。　　(4)电动机的过载系数电动机起动能力一般为2~2.2，一般为1.7~2.2　　(3)AC段为稳定运行区，转速下降很少，n0/nN约为2%~6%机械工业出版社机械工业出版社同理,电动机在额定状态下运行则有式中:TN为电动机输出额定转矩，单位牛[顿]米(N·m)；PN为电动机输出的额定功率，单位千瓦(kW)；nN为电动机额定转速，单位是转每分(r/min)。　　电动机带载运行的转矩为T2，轴上输出的机械功率为P2，转子的转速n2，则5.3.2　转矩和功率的关系机械工业出版社机械工业出版社　　可以证明，电磁转矩T与电动机定子绕组上所加电压U的平方成正比。即不同电源电压的转矩特性n0aTstTmaxnNTNd　　电压降低时，电磁转矩迅速下降;　　带载能力降低，若负载转矩大于最大转矩，电机会被迫停转，时间稍长，电机会因电流过大而损坏。5.3.3　电磁转矩和电源电压的关系机械工业出版社机械工业出版社[例]　某三相异步电动机额定功率PN=4kW，额定转数nN=1440r/min，过载能力为2.2，起动能力为1.8。试求额定转矩TN、起动转矩Tst、最大转矩Tm。　　若电动机满载运行，定子电压下降20%时，电动机能否继续旋转？能否在此状态下满载起动？起动转矩为[解]　额定转矩机械工业出版社机械工业出版社　　满载运行时，因为负载转矩等于电磁转矩，TN=26.5N·m，小于T'ｍ，降压后能在新的平衡点以新的转速稳定运行。　　满载起动时，因为负载转矩等于电磁转矩，TN=26.5N·m，小于T'st，降压后可满载直接起动。最大转矩机械工业出版社机械工业出版社　　电动机的外壳上都有一块铭牌，标出了电动机的型号以及主要技术数据，以便能正确使用电动机。图示为一台三相异步电动机的铭牌。*5.4　三相异步电动机的铭牌机械工业出版社机械工业出版社　　　电动机型号Y–112M-4　　额定转速nN(1440r/min)：表示电动机在额定运行时转子的转速。　　额定功率PN(4.0kW)：表示电动机在额定工作状态下运行时输出的机械功率。　　额定电压UN(380V)：表示定子绕组上应施加的线电压。　　额定电流IN(8.8A)：表示电动机额定运行时定子绕组的线电流。Y系列异步电动机机座中心高度112mm中机座L长机座S短机座旋转磁场为4个极(p=2)。机械工业出版社机械工业出版社　　防护方式(IP44)：表示电动机外壳防护在方式为封闭式电动机。　　频率f(50Hz)：表示电动机定子绕组输入交流电源的频率。　　工作制(工作制S1)：表示电动机可以在铭牌标出的额定状态下连续运行。S2为短时运行，S3为短时重复运行。　　绝缘等级(B级绝缘)：表示电动机各绕组及其他绝缘部件所用绝缘材料的等级。绝缘材料按耐热性能可分为Y、A、E、B、F、H、C七个等级。　　目前，国产Y系列电动机一般采用B级绝缘。机械工业出版社机械工业出版社绝缘材料耐热性能等级LW82dB：电动机的噪声等级。其他一些技术数据　　温升：额定负载时绕组的工作温度与环境温度的差值。　　功率因数：额定负载下定子电路的功率因数。　　效率：电动机在额定负载时的效率，它等于额定状态下输出功率与输入功率之比，即机械工业出版社 绝缘等级 Y A E B F H C 最高允许温度/℃ 90 105 120 130 155 180 大于180机械工业出版社　　[例]某异步电动机，若UN=380V，cosj=0.82，Ist/IN=7.0，PN=4kW,效率h=0.84，求额定电流、起动电流。　　可得　　[解]根据效率公式　　三相异步电动机结构简单，成本较低，运行可靠，使用和维护方便。可以用来拖动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备。据统计，90%电力拖动电动机是异步电动机，异步电动机用电量占电网总负荷的50%以上。机械工业出版社机械工业出版社*5.5　直流电动机直流电动机主要由定子和转子两部分组成。结构转动原理电流方向AabcdB电流方向AdcbaB机械工业出版社机械工业出版社直流电动机定子磁极永久磁铁励磁绕组通入直流电产生励磁绕组励磁方式：他励、并励、串励、复励。机械工业出版社机械工业出版社直流电动机的机械特性曲线与励磁方式有关。他励和并励直流电动机　　具有硬机械特性。适用于需要调速的轧机、金属切削机床、纺织印染、造纸和印刷机械。串励电动机　　具有软机械特性。用于起重及交通运输机械上，如起重吊车、电瓶车、城市电车、电传动机车等。机械工业出版社机械工业出版社复励电动机　　复励电动机的机械特性曲线介于并励(他励)、串励两种电动机机械特性曲线之间。　　适用于起动转矩较大转速变化不大的负载，如冶金辅助机械、空气压缩机等。机械工业出版社机械工业出版社**5.6　控制电机5.6.1　伺服电动机5.6.2步进电动机机械工业出版社机械工业出版社　　特殊性能的小功率电机。应用在信号的检测、转换、传递、控制及驱动执行机构等方面。　　是将输入信号转换成轴上的角位移或角速度输出的电动机。伺服电动机又分直流伺服电动机交流伺服电动机交流伺服电动机电路图　　伺服电动机又称执行电动机5.6.1　伺服电动机机械工业出版社机械工业出版社　　交流伺服电动机的结构与单相电容异步电动机相似。一相为励磁绕组U1U2，始终接交流电源uf；　　另一相为控制绕组V1V2，接输入信号uC，励磁绕组上串接有电容C。工作原理：　　1．V1V2绕组输入电压uC，电机旋转，uC改变转速改变；　　2．uC=0，电机迅速停转；　　3．uC反向时，转子反转。机械工业出版社机械工业出版社　　转子是一步一步转动的电动机。每给它输入一个电脉冲信号，就对应转过一个角度。是把输入电脉冲信号转换成机械位移的执行元件。5.6.2步进电动机机械工业出版社机械工业出版社步进电动机转动原理　　1．当向U相绕组通入电脉时，由于磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，于是产生磁场力使转子铁心齿1、3与U相绕组轴线对齐，参见图(a)。　　2．电脉冲通入到V相绕组中，转子铁心齿2、4与V相绕组轴线对齐，参见图(b)。　　3．按U-V-W-U…的顺序重复通入电脉冲，转子就按顺时针的方向一步一步转动。机械工业出版社机械工业出版社　　步进电动机广泛应用于数控机床、自动记录仪表计算机绘图仪、钟表行业等许多领域。　　4．如果改变通入电脉冲的顺序，按U-W-V-U…的顺序，转子反方向一步一步转动。步进电动机转动原理　　实际中，为了提高步进电动机的精度，常将步进电动机定子每一个极分成许多小齿。机械工业出版社机械工业出版社