电机的基本概念与工作原理(powerpoint 69页).pptx

3-phase AC Motor内容提要1.电机基本概念；电机基本概念；2.电机的结构；电机的结构；3.三相电机的工作原理；三相电机的工作原理；4.电机基础标准；电机基础标准；5.工厂目前使用的三相异步电机；工厂目前使用的三相异步电机；6.电机的启动、维护与保养；电机的启动、维护与保养；3-phase AC Motor2一、一、电机的基本概念电机的基本概念JohnsonControls,GuangzhouFactory电机是一种机电能量转换的机械，发电机把机械能转换为电能，电动机是把电能转换为机械能电机的原理，主要是建立在以下基本定理的基础上：1.电磁感应定律（电动势的大小与磁通量的变化率成正比）；e=Nt其中：N为常数，也可理解为线圈的匝数，是磁通量的变化量，t是磁通量改变所用的时间电磁感应定律的主要思想是：变化的磁场产生感应电动势，即磁生电电机基本概念3-phase AC Motor42.安培全电流定律:磁场强度H 沿着闭合路径的线积分等于该路径所包围的导体电流的代数和用于磁路分析)即3.电磁力定律:载流导体在磁场中受力，电机中，通电导体（转子上）在磁场中会受到切向方向的力，当转子半径为R时，就会在转子上产生转矩，即电磁转矩Tem=F*R电机基本概念3-phase AC Motor5旋转电机主要分类：1.按能量转换的形式：发电机、电动机2.按电机工作电压的形式：交流电机和直流电机。

异步发电机发电机直流发电机同步发电机电机笼型异步电动机笼型异步电动机异步电动机异步电动机交流电动机交流电动机同步电动机绕线异步电动机电动机感应同步电动机直流电动机旋转电机的主要分类3-phase AC Motor61、直流电机：磁极、电枢绕组均使用直流电，没有固定的同步速度、具有良好的调速和启动性能2、同步电机：磁极绕组使用直流电，电枢绕组接交流电，电机转速恒定，效率高，功率因数可调3、异步电机：电枢绕组接交流电，电机转速小于同步转速，转速随负载的增加而下降各类电动机的主要特点3-phase AC Motor 电动机的作用是将电能转换为机械能电动机分为交流电动机和直流电动机两大类 交流电动机分为异步电动机和同步电动机两类异步电动机按照定子相数的不同分为单项异步电动机、两相异步电动机和三相异步电动机三相异步电动机结构简单，运行可靠，成本低廉等优点，广泛应用于工农业生产中 7按转子结构型式，异步电动机可分为：1、笼型异步电动机笼型异步电动机转子由置于转子槽中的导条及两端的端环组成闭合回路，整个转子形成一坚实的整体，结构简单牢固2、绕线转子异步电动机绕线转子异步电动机 转子由置于转子槽中的插入式绕组或散嵌绕组、集电环和电刷组成回路，回路中可接入外加电阻。

绕线转子异步电动机用于要求起动转矩高、起动电流小或窄范围调速的场合异步电动机的特点我们工厂所用的三相异步电动机一般是：全封闭，自扇冷却式鼠笼型三相异步电动机，极数为全封闭，自扇冷却式鼠笼型三相异步电动机，极数为2/4/6极3-phase AC Motor8二、二、电机的结构电机的结构JohnsonControls,GuangzhouFactory冷却方式IC411防护等级IP54安装方式IMB3封闭式笼型异步电机结构3-phase AC Motor10电机安装方式是根据电机的实际运行环境和工况所决定的安装方式安装方式反映电机结构、安装和轴伸的形式，代号由表征字母“IM”及附加在后的字母和数字组成；例如：安装方式IMB3，说明电机为卧式底脚安装，底脚在下方，两个端盖式轴承电机的防护等级和安装方式种类很多，不同形式对应的代号有国家标准电机的安装方式3-phase AC Motor11StandardAsynchronous motor电机安装方式示意图3-phase AC Motor12电机一般由以下几部分组成电机一般由以下几部分组成：定子Stator：包括机座、定子铁心StatorCore、定子绕组Statorwindings、出线盒。

转子Rotor：包括转子铁心RotorCore、轴Shaft、转子导条或转子绕组Rotorwindings、内风扇，同步电机和绕线电机的集电环结构部件：包括端盖Cover、轴承Bearing、外风扇、风罩WindCover、底板、换热器、同步电机和绕线电机刷架等构成电动机的主要材料构成电动机的主要材料：硅钢片、铜导线、铝锭、绝缘材料、钢材、生铁、轴承硅钢片和铜导线作为电机磁路和电路的载体，决定了电机的主要性能，通常称为电机的有效材料；对同一规格电机，有效材料多，则电机的效率就高电动机的基本组成3-phase AC Motor13电机装配3-phase AC Motor14电机装配15定子冲片3-phase AC Motor16定子铁芯3-phase AC Motor17绕组定子铁芯3-phase AC Motor18转子冲片3-phase AC Motor19转子20电机(机座+定子+转子)3-phase AC Motor21端盖滑动轴承3-phase AC Motor22三、三、三相电机的工作原理三相电机的工作原理JohnsonControls,GuangzhouFactory铁心：由内周有槽铁心：由内周有槽铁心：由内周有槽铁心：由内周有槽的硅钢片叠成。

的硅钢片叠成的硅钢片叠成的硅钢片叠成A(U1) -X(U2)A(U1) -X(U2)B(V1) -Y(V2)B(V1) -Y(V2)C(W1)- Z(W2)C(W1)- Z(W2)三相绕组三相绕组三相绕组三相绕组机座：铸钢或铸铁机座：铸钢或铸铁定子铁芯是由定子铁芯是由0.5mm厚厚的的硅钢片叠硅钢片叠硅钢片叠硅钢片叠 压制成压制成压制成压制成，在，在其内圆冲有分布的槽其内圆冲有分布的槽定子定子3-phase AC Motor24定子绕组根据电源电压和电动机的额定电压可以连接成型或型3-phase AC Motor25鼠笼转子鼠笼转子转子：由转轴、转子铁心、转子绕组和风扇组成转子：由转轴、转子铁心、转子绕组和风扇组成转子：由转轴、转子铁心、转子绕组和风扇组成转子：由转轴、转子铁心、转子绕组和风扇组成1) 鼠笼式转子鼠笼式转子 铁芯槽内放铜条，端部用短路环形成一体铁芯槽内放铜条，端部用短路环形成一体中小型一般采用铸铝绕组中小型一般采用铸铝绕组(2) 绕线式转子绕线式转子 同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。

同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形转子绕组3-phase AC Motor261.旋转磁场的产生定子三相绕组通入三定子三相绕组通入三定子三相绕组通入三定子三相绕组通入三相交流电相交流电相交流电相交流电( (星形联接星形联接星形联接星形联接) )AXBYCZo3-phase AC Motor27旋转磁场o 规定规定 i : “+” 首端流入，尾端流出首端流入，尾端流出 i : “ .” 尾端流入，首端流出尾端流入，首端流出 AYCBZX()电流出电流出( )电流入电流入3-phase AC Motor28三相电流合成磁场的分布情况 tAXYCBZAXYCBZAXYCBZ合成磁场方向向下合成磁场方向向下合成磁场方向向下合成磁场方向向下合成磁场旋转合成磁场旋转合成磁场旋转合成磁场旋转6060合成磁场旋转合成磁场旋转合成磁场旋转合成磁场旋转9090600o29AAXZBCYAAXZBCY分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场 即：即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过360360取决于三相电流的相序取决于三相电流的相序取决于三相电流的相序取决于三相电流的相序结论：结论：结论：结论： 任意调换两根电源进线，任意调换两根电源进线，任意调换两根电源进线，任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转。

则旋转磁场反转则旋转磁场反转则旋转磁场反转任意调换两根电源进线任意调换两根电源进线(电路如图电路如图)AXCZBY0 to2.旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向3-phase AC Motor303.旋转磁场的极对数P当三相定子绕组按图示排列时，产生当三相定子绕组按图示排列时，产生一对磁极的旋转磁场，一对磁极的旋转磁场，即：o tAXBYCZAXYCBZ电机的磁极对数磁极对数是指转子（或定子）有多少对N、S极3-phase AC Motor31极对数极对数旋转磁场的磁极对数旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关与三相绕组的排列有关CYABCXYZAXBZ03-phase AC Motor3.旋转磁场的极对数P (2)32工频工频旋转磁场的转速取决于磁场的极对数，也称同步转速旋转磁场的转速取决于磁场的极对数，也称同步转速旋转磁场的转速取决于磁场的极对数，也称同步转速旋转磁场的转速取决于磁场的极对数，也称同步转速p=1时时0 toAXYCBZAXYCBZAXYCBZ4.旋转磁场的转速3-phase AC Motor33p=2时时03-phase AC Motor4.旋转磁场的转速 (2)34旋转磁场转速旋转磁场转速n0与频率与频率f1和极对数和极对数p有关。

有关从上式可见从上式可见从上式可见从上式可见: :3-phase AC Motor旋转磁场转速转速n n0 0与极对数与极对数 p p 的关系的关系35极对数极数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速(f1=50Hz)P=123603000rpmP=241801500rpmP=361201000rpmP=4890750rpm电机同步转速与极对数的关系3-phase AC Motor36电动机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但转子转速电动机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但转子转速电动机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但转子转速电动机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但转子转速 n n 不可能达不可能达不可能达不可能达到与旋转磁场的转速相等，即到与旋转磁场的转速相等，即到与旋转磁场的转速相等，即到与旋转磁场的转速相等，即异步电动机异步电动机异步电动机异步电动机如果如果:无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流 转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切割转子导条转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切割转子导条转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切割转子导条转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切割转子导条无转矩无转矩无转矩无转矩因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有转速差。

因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有转速差因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有转速差因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有转速差转差率转差率 3-phase AC Motor38旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速之旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速之比称为比称为转差率转差率. .这种电动机这种电动机称之为异步电动机称之为异步电动机这种电动机的定子和转子之间只有磁的耦合而无点的联系，能量的传这种电动机的定子和转子之间只有磁的耦合而无点的联系，能量的传递依靠电磁感应作用，转子绕组中的电流是感应产生的，所以也称之为递依靠电磁感应作用，转子绕组中的电流是感应产生的，所以也称之为感感应电动机应电动机3-phase AC Motor转转差率差率 S=(n0-n)/n039异步电机动的转差率计算异步电机动的转差率计算转子转速亦可由转差率求得：转子转速亦可由转差率求得：根据公式根据公式 例例1 1：一台三相异步电动机，其额定转速一台三相异步电动机，其额定转速 n= =975 r/min，电源频率，电源频率 f1 1= =50 Hz试求电动机的极对数和额定。