5 项目五 牵引电动机.ppt

《5 项目五 牵引电动机.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《5 项目五 牵引电动机.ppt（44页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、项目五项目五 牵引电动机牵引电动机5.1 三相异步三相异步电动机的基本机的基本结构与旋构与旋转磁磁场15.2 三相异步三相异步电动机的机的转动原理及原理及转差率差率25.3 三相异步三相异步电动机的运行特性机的运行特性3*5.4 三相异步三相异步电动机的机的铭牌牌4*5.5直流直流电动机机5*5.6控制控制电机机6知识要点知识要点机械工业出版社机械工业出版社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学会动车牵引电动机的简单检测及维修方法2任务目标任务目标机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械

2、工业出版社5.1 三相异步电动机的基本结构与旋转磁场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机械工业出版社机械工业出版社主要有两部分：主要有两部分：定子和转子定子和转子5.1.1三相异步电动机的基本结构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机械工业出版社机械工业出版社1定子定子定定子子是是电电动动机机的的固固定部分。它包括：定部分。它包括：机壳机壳定子铁心定子铁心定子铁心定子铁心的硅钢片的硅钢片三相对称绕组三相对称绕组a机壳机壳b定子铁心定子铁

3、心定定子子铁铁心心由由表表面面涂涂有有绝绝缘缘漆漆的的硅钢片叠压而成内圆均匀分布槽孔；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。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。所以，定子绕组可以接成星形或三角形。当当电电动动机机每每相相绕绕组组额额定定电电压压等等于于电电源源的的相相电电压压时时，绕绕组组接接成星形联结；等于电源的线电压时，绕组接成三角形联结。成星形联结；等于电源的线电压时，绕组接成三角形联结。接线盒接线盒三相异步电动机定子绕组属于三相对称负载三相异步电动机定子绕组属于三相对称负载机械工业出

4、版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社2 转子转子是电动机的旋转部分。是电动机的旋转部分。由转子铁心和转子绕组组成。由转子铁心和转子绕组组成。笼型转子笼型转子转子绕组又分笼型转子和绕线型转子。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。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

5、。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。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。绕线型异步电动机能获得较好的起动与调速性能。绕线转子绕线转子接线示意图接线示意图机械工业出版社机械工业出版社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相序相序 U1

6、-V1-W1-U1 ti0iUiViWU1V1W1U2V2W2定子绕组分布定子绕组分布定子绕组定子绕组U1W2V1U2W1V2+绕组中形成三相对称电流。绕组中形成三相对称电流。对对对对称称称称三三三三相相相相绕绕绕绕组组组组定定子子绕绕组组作作星星形形联联结结通通入入 三相对称电源。三相对称电源。5.1.2三相异步电动机的旋转磁场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机械工业出版社机械工业出版社iU t=0时时 tiU1V2V1U2W1W2iU=0iV 为为负负值值iW为为正正值值NS0设：设：电流的流入端用电流的流入端用 表示表示 iViW电流的流出端用电流的流出端用 表示表示

7、1旋转磁场的产生旋转磁场的产生机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 t t=60时时iU1V2V1U2W1W2NS60iW=0iV 为为负负值值iU为为正正值值iUiViW01 旋转磁场的产生旋转磁场的产生机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 t=90时时U1V2V1U2W1W2NS90iU 为为正正值值iV 为为负负值值iW 为为负负值值 tiiUiViW01旋转磁场的产生旋转磁场的产生机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 t=180时时U1V2V1U2W1W2iU=0iV 为为正正值值iW 为为负负值值180NS tiiUiViW

8、01 旋转磁场的产生旋转磁场的产生机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 t=0U1W2V1U2W1V2NS0N t=180 U1W2V1U2W1V2S180 t=90U1W2V1U2W1V2NS90 t=60 U1W2V1U2W1V2NS60旋转磁场旋转磁场机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社空间相差空间相差 120 角的三相绕组，通入对称角的三相绕组，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时针方向旋转了一周(在空

9、间旋转的角度为在空间旋转的角度为360)。综上分析可以得出：机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 tiiUiViW0U1V1W1U2W2V2iUiW90 600 U1W2V1U2W1V2NS0U1W2V1U2W1V2NS60相序相序 U1-W1-V1-U1U1W2V1U2W1V2NS90iV2改变旋转磁场的转向改变旋转磁场的转向机械工业出版社机械工业出版社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。三相异步电动

10、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。旋转磁场，而磁极对数影响旋转磁场的转速。电源的频率电源的频率 磁极对数磁极对数若若 f1=50 Hz 3旋转磁场的磁极对数旋转磁场的磁极对数 p 旋转磁场的转速旋转磁场的转速 n0旋转磁场的转速旋转磁场的转速 n0n0 的单位：的单位：r/min磁极对数 p12345旋转磁场转

11、速n0/(r.min-1)3 0001 5001 000750600机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社1转动原理转动原理旋转磁场以同步转速旋转磁场以同步转速 n0 顺时针方向旋转；顺时针方向旋转；转子导线逆时针方向切割转子导线逆时针方向切割磁力线，产生感应电动势、感磁力线，产生感应电动势、感应电流；应电流；转子电流在旋转磁场中受转子电流在旋转磁场中受到电磁力的作用形成转矩，转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子沿旋转磁场的方向异步转动 n T2(负载转矩负载转矩)通通电电动机逐渐加速，转矩电电动机逐渐加速，转矩 T 沿沿DC 段增大段增大Tm沿沿 CA

12、段减小段减小T=T2 n2 不变不变5.3.1电磁转矩电磁转矩 T 与转子转速与转子转速 n2 的关系曲线的关系曲线机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社运行特性运行特性n20n0TACDTstTmnNTNB(2)电电动动机机工工作作在在特特性性曲曲线线 CA 段段时时，当当负负载载变变化化电电磁磁转转矩矩会会自自动动变变化化并并与与负负载载平平衡衡，重重新新平平衡衡时时转转速速 n2 改改变变；若若负负载大于最大转矩载大于最大转矩 Tm,T 会沿会沿 CD 线线减小至零堵转。减小至零堵转。堵转电动机堵转电动机电流电流 I=(4 7)IN，时间稍长将，时间稍长将损坏电动机。损

13、坏电动机。(4)电动机的电动机的过载系数过载系数电动机电动机起动能力起动能力一般为一般为 2 2.2，一般为，一般为 1.7 2.2(3)AC 段为稳定运行区段为稳定运行区，转速，转速下降很少下降很少，n0/nN 约为约为 2%6%机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社同理同理,电动机在额定状态下运行则有电动机在额定状态下运行则有式中式中:TN 为电动机输出额定转矩，单位牛为电动机输出额定转矩，单位牛 顿顿 米米(Nm)；PN 为电动机输出的额定功率，单位千瓦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，单位是转每分为电动机额定转速，单位是转每分(r/mi

14、n)。电动机带载运行的转矩为电动机带载运行的转矩为 T2，轴上输出的机械功率为，轴上输出的机械功率为 P2，转子的转速，转子的转速 n2，则，则5.3.2转矩和功率的关系转矩和功率的关系机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社可可以以证证明明，电电磁磁转转矩矩 T 与与电电动动机机定定子子绕绕组组上上所所加加电电压压 U 的平方成正比。即的平方成正比。即不同电源电压的转矩特性不同电源电压的转矩特性n2n0OTaTstTmaxnNTNdU1电电压压降降低低时时，电电磁磁转转矩迅速下降矩迅速下降;带带载载能能力力降降低低，若若负负载载转转矩矩大大于于最最大大转转矩矩，电电机机会会被

15、被迫迫停停转转，时时间间稍稍长长，电电机机会会因因电电流流过过大而损坏。大而损坏。5.3.3电磁转矩和电源电压的关系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机械工业出版社机械工业出版社 例例 某某三三相相异异步步电电动动机机额额定定功功率率 PN=4 kW，额额定定转转数数 nN=1440 r/min，过过载载能能力力为为 2.2，起起动动能能力力为为 1.8。试试求求额额定定转转矩矩 TN、起动转矩、起动转矩 Tst、最大转矩、最大转矩 Tm。若电动机满载运行，定子电压下降若电动机满载运行，定子电压下降 20%时，电动机能否继时，电动机能否继续旋转？能否在此状态下满载起动？续旋转

16、？能否在此状态下满载起动？起动转矩为起动转矩为 解解 额定转矩额定转矩机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社当电压当电压降低降低 20%时时，由于，由于 满满载载运运行行时时，因因为为负负载载转转矩矩等等于于电电磁磁转转矩矩，TN=26.5 Nm，小于，小于 T ，降压后能在新的平衡点以新的转速稳定运行。，降压后能在新的平衡点以新的转速稳定运行。满满载载起起动动时时，因因为为负负载载转转矩矩等等于于电电磁磁转转矩矩，TN=26.5 Nm，小于，小于 Tst，降压后可满载直接起动。，降压后可满载直接起动。最大转矩最大转矩机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社电

17、电动动机机的的外外壳壳上上都都有有一一块块铭铭牌牌，标标出出了了电电动动机机的的型型号号以以及及主主要要技技术术数数据据，以以便便能能正正确确使使用用电电动动机机。图图示示为为一一台台三三相相异异步步电动机的铭牌。电动机的铭牌。*5.4三相异步电动机的铭牌三相异步电动机的铭牌机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社电动机型号电动机型号 Y 112 M-4额额定定转转速速 nN(1440 r/min)：表表示示电电动动机机在在额额定定运运行行时时转转子的转速。子的转速。额额定定功功率率 PN(4.0 kW)：表表示示电电动动机机在在额额定定工工作作状状态态下下运运行时输出的机械功

18、率。行时输出的机械功率。额定电压额定电压 UN(380 V)：表示定子绕组上应施加的线电压。：表示定子绕组上应施加的线电压。额额定定电电流流 IN(8.8 A)：表表示示电电动动机机额额定定运运行行时时定定子子绕绕组组的的线电流。线电流。Y 系系列列异异步电动机步电动机机机座座中中心心高高度度112 mm中中机机座座 L长长机机座座 S 短机座短机座旋旋转转磁磁场场为为 4 个个极极(p=2)。机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社防防护护方方式式(IP44)：表表示示电电动动机机外外壳壳防防护护在在方方式式为为封封闭闭式式电电动机。动机。频率频率 f(50 Hz)：表示电动

19、机定子绕组输入交流电源的频率。：表示电动机定子绕组输入交流电源的频率。工工作作制制(工工作作制制 S1)：表表示示电电动动机机可可以以在在铭铭牌牌标标出出的的额额定定状状态下连续运行。态下连续运行。S2 为短时运行，为短时运行，S3 为短时重复运行。为短时重复运行。绝绝缘缘等等级级(B级级绝绝缘缘)：表表示示电电动动机机各各绕绕组组及及其其他他绝绝缘缘部部件件所所用用绝绝缘缘材材料料的的等等级级。绝绝缘缘材材料料按按耐耐热热性性能能可可分分为为 Y、A、E、B、F、H、C 七个等级。七个等级。目前，国产目前，国产 Y 系列电动机一般采用系列电动机一般采用 B 级绝缘。级绝缘。机械工业出版社机械

20、工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 绝缘材料耐热性能等级绝缘材料耐热性能等级绝缘等级YAEBFHC最高允许温度/90105120130155180大于 180LW 82 dB：电动机的噪声等级。电动机的噪声等级。其他一些技术数据其他一些技术数据温升：温升：额定负载时绕组的工作温度与环境温度的差值。额定负载时绕组的工作温度与环境温度的差值。功率因数：功率因数：额定负载下定子电路的功率因数。额定负载下定子电路的功率因数。效效率率：电电动动机机在在额额定定负负载载时时的的效效率率，它它等等于于额额定定状状态态下下输输出功率与输入功率之比，即出功率与输入功率之比，即机械工业出版社机械工业出版社机械

21、工业出版社机械工业出版社 例例 某某异异步步电电动动机机，若若 UN=380 V，cosj j =0.82，Ist/IN=7.0，PN=4kW,效率效率 h h=0.84，求额定电流、起动电流。，求额定电流、起动电流。可得可得 解解 根据效率公式根据效率公式三三相相异异步步电电动动机机结结构构简简单单，成成本本较较低低，运运行行可可靠靠，使使用用和和维维护护方方便便。可可以以用用来来拖拖动动机机床床、水水泵泵、鼓鼓风风机机、压压缩缩机机、起起重重卷卷扬扬设设备备。据据统统计计，90%电电力力拖拖动动电电动动机机是是异异步步电电动动机机，异异步步电动机用电量占电网总负荷的电动机用电量占电网总负荷

22、的 50%以上。以上。机械工业出版社机械工业出版社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 直流电动机主要由定子和转子两部分组成。直流电动机主要由定子和转子两部分组成。结构结构转动原理转动原理 电流方向电流方向 Aa b c d B电流方向电流方向 Ad c b a B机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社直流电动机定子磁极直流电动机定子磁极永久磁铁永久磁铁励磁绕组通入直流电产生励磁绕组通入直流电产生励磁绕组励磁方式：励磁绕组励磁方式：他励、并励、串励、复励。他励、并励、串励、复励。机械工业出版社机械工业出版社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

23、线直流电动机的机械特性曲线与励磁方式有关。与励磁方式有关。他励和并励直流电动机他励和并励直流电动机具有硬机械特性。具有硬机械特性。适用于需要调速的轧机、金属切削机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。床、纺织印染、造纸和印刷机械。串励电动机串励电动机具有软机械特性。具有软机械特性。用于用于起重及交通运输机械上，如起重及交通运输机械上，如起重吊车、电瓶车、城市电起重吊车、电瓶车、城市电车、电传动机车等。车、电传动机车等。机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社复励电动机复励电动机复励电动机的机复励电动机的机械特性曲线介于械特性曲线介于并励并励(他励他励)、

24、串励、串励两种电两种电动机机械特性曲线之动机机械特性曲线之间。间。适用于起动转矩较大转速变化不大的负载，如冶金辅助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、空气压缩机等。机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社*5.6控制电机控制电机5.6.1伺服电动机伺服电动机5.6.2 步进电动机步进电动机机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社特特殊殊性性能能的的小小功功率率电电机机。应应用用在在信信号号的的检检测测、转转换换、传传递、控制及驱动执行机构等方面。递、控制及驱动执行机构等方面。是将是将输入信号转换成输入信号转换成轴轴上的上的角

25、位移或角速度输出的角位移或角速度输出的电动机。电动机。伺服电动机又分伺服电动机又分直流直流伺服电动机伺服电动机交流交流伺服电动机伺服电动机交流交流伺服电动机电路图伺服电动机电路图伺服电动机又称执行电动机伺服电动机又称执行电动机5.6.1伺服电动机伺服电动机机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社交交流流伺伺服服电电动动机机的的结结构构与与单单相相电电容容异异步步电电动动机机相相似似。一一相为励磁绕组相为励磁绕组 U1 U2，始终接交流电源，始终接交流电源 uf ；另另一一相相为为控控制制绕绕组组 V1 V2，接接输输入入信信号号 uC，励励磁磁绕绕组上串接有电容组上串接有电容

26、C。工作原理：工作原理：1V1 V2 绕绕组组输输入入电电压压 uC，电电机机旋旋转转，uC 改改变变转转速速改变；改变；2uC=0，电机迅速停转；，电机迅速停转；3uC 反向时，转子反转。反向时，转子反转。机械工业出版社机械工业出版社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。信号，就对应转过一个角度。是把输入电脉冲信号转换成机是把输入电脉冲信号转换成机械位移的执行元件。械位移的执行元件。定子铁心由硅钢片叠成，其定定子铁心由硅钢片叠成，其定子上装有子上装有 6 个均匀分布的磁极，每个均匀

27、分布的磁极，每对磁极上都绕有控制绕组，每相绕对磁极上都绕有控制绕组，每相绕组首端组首端 U1、V1、W1 接电源，未端接电源，未端 U2、V2、W2 相连，以构成星形联相连，以构成星形联结。转子也由硅钢片叠成，转子形结。转子也由硅钢片叠成，转子形状为凸极，称为齿。状为凸极，称为齿。5.6.2 步进电动机步进电动机机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社步进电动机转动原理步进电动机转动原理1 当向当向 U 相绕组通入电脉时，由于磁通总是沿磁阻最小相绕组通入电脉时，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的路径闭合，于是产生磁场力使转子铁心齿 1、3 与与 U

28、相绕组相绕组轴线对齐，参见图轴线对齐，参见图(a)。2电电脉脉冲冲通通入入到到 V 相相绕绕组组中中，转转子子铁铁心心齿齿 2、4 与与 V 相相绕绕组组轴轴线线对对齐，参见图齐，参见图(b)。3 按按 U-V-W-U的的顺顺序序重重复复通通入入电电脉脉冲冲，转转子子就就按按顺顺时时针针的的方方向向一步一步转动。一步一步转动。机械工业出版社机械工业出版社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。图仪、钟表行业等许多领域。4 如如果果改改变变通通入入电电脉脉冲冲的的顺顺序序，按按 U-W-V-U的的顺顺序序，转子转子反方向反方向一步一步转动。一步一步转动。步进电动机转动原理步进电动机转动原理实际中，为了提高步进电动实际中，为了提高步进电动机的精度，常将步进电动机定子机的精度，常将步进电动机定子每一个极分成许多小齿。每一个极分成许多小齿。机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社