电工学-变压器与电动机.ppt

上次课内容1、磁场的基本物理量2、铁磁材料的磁性能3、变压器结构、工作原理、阻抗变换、额定值、损耗和效率4、其它变压器2节课-15分钟,电动机,进行机械能与电能互换的旋转机械称为电机将机械能转换为电能的电机称为发电机，将电能转换为机械能的电机称为电动机。电动机分为交流电动机和直流电动机。交流电动机又分为异步电动机和同步电动机。异步电动机有单相和三相两种。单相电动机一般为小容量电机。三相异步电动机构造简单、价格低廉、工作可靠、易于控制及使用维护方便等。,三相异步电机的结构,由定子和转子组成。定子、转子之间有0.22mm的空气隙。1-1定子主要产生旋转磁场，由定子铁心、定子绕组、机壳等组成。,转子绕组有鼠笼式和绕线式两种。,1）鼠笼式转子由装在转子铁心槽的裸导体和两端的短路环连接而成。转子绕组就像一个鼠笼形状。,鼠笼绕组,铸铝转子,1-2转子主要用来产生旋转力矩，拖动生产机械旋转。由转轴、转子铁心、转子绕组构成。,100kW以下的鼠笼式电动机一般采用铸铝绕组将融化了的铝液直接浇注在转子槽内，连同两端的短路环和风扇，也称铸铝转子。,2）绕线式转子为三相对称绕组，嵌在转子槽内；通常连接成星形，三个首端分别与转轴上的三个滑环（滑环与轴绝缘且滑环间相互绝缘）相连，通过滑环和电刷接到外部的变阻器上。,接变阻器可改善起动性能,2*三相异步电动机的基本原理,2-1旋转磁场三相定子绕组对称放置在定子槽中三相绕组首端U1、V1、W1（或末端）的空间位置互差120。,当三相电流流入定子绕组时，可产生一旋转磁场。,每相绕组只有一个线圈，产生的旋转磁场具有一对磁极。如果每相定子绕组由两个线圈串联而成，便能产生两对极旋转磁场（四极）。,电流变化一周时，四极旋转磁场在空间旋转180。,旋转磁场的转速与磁极对数、定子电流的频率之间存在着一定的关系具有p对磁极时，电流变化一周，其旋转磁场在空间转过1/p周。,2-2三相异步电动机的工作原理静止的转子绕组与旋转磁场之间有相对运动，在转子导体中产生感应电动势。由于转子电路为闭合电路，在感应电动势的作用下，产生了感应电流。,转子导体受磁力的作用产生一电磁转矩，方向同旋转磁场的旋转方向一致；转子便以一定的速度沿旋转磁场的旋转方向转动。,当异步电动机的负载增大时，转子电流增大，在电压不变时，定子绕组电流也增大（消耗功率增加）。,异步电动机与变压器的区别①变压器是静止的；②异步电动机的负载是机械负载，而变压器的负载为电负载；③异步电动机的定子与转子之间有空气隙；④异步电动机的定子电流频率与转子电流频率一般是不同的。,4三相异步电动机的起动、调速和制动,4-1三相异步电动机的起动在起动开始的瞬间（n0），转子和定子绕组中都有很大的起动电流。,起动电流过大会造成输电线路压降增大。要求起动时既要限制起动电流，同时要有足够大的起动转矩。,1）鼠笼式电动机的直接起动方法最简单，设备少，投资小，起动时间短，但起动电流大，起动转矩小，只适用于小容量电动机（7.5kW以下）的起动。,2降压起动主要目的是为了限制起动电流，但同时也限制了起动转矩，所以只适用于轻载或空载情况下起动。,3）Y-△起动只适用于正常运转时定子绕组作三角形连接的电动机。起动时，使每相绕组电压降低到额定电压的1/3；待电动机转速升高后，再将绕组接成三角形，使其在额定电压下运行。,Y-△起动的优点是起动设备简单，成本低，能量损失小。4100kW的电动机一般设计成380V三角形连接，所以，有很广泛的应用意义。,4自耦变压器起动,优点不受电动机绕组接线方法的限制，可按照允许的起动电流和所需的起动转矩选择不同的抽头，常用于起动容量较大的电动机。其缺点是设备费用高，不宜频繁起动。,二、三相异步电动机的反转旋转磁场反转，则转子的转向也随之改变。改变三相电源的相序即把任意两相线对调，就可改变旋转磁场的方向。,三、三相异步电动机的调速三种方式改变电源频率、极对数和转差率。,1.变频调速价格较高。但调速范围大，平滑性好，适应面广，能做到无级调速。,2.变极调速改变磁极对数，可改变电动机的转速无法做到平滑调速。但经济、简便，在金属切削机床中经常应用。,3.变转差率调速在绕线式电动机的转子电路中接入调速变阻器，即可实现调速。这种方法也能平滑地调节电动机的转速，但能耗较大，效率低，主要应用在起重设备中。,1.能耗制动在电动机脱离三相电源的同时，将定子绕组接入直流电源，从而在电动机中产生一个不旋转的直流磁场。,转子感应电流和直流磁场相互作用所产生的电磁转矩与转子转动方向相反，产生了制动转矩。该法制动能量消耗小，制动平稳，无冲击，但需要直流电源，主要应用于要求平稳准确停车的场合。,四、三相异步电动机的制动,2.反接制动将三相电源中的任意两相电源接线对调，转子绕组中的感应电流及电磁转矩方向改变，与转子转动方向相反，成为制动转矩。,应当注意，当电动机的转速接近于零时，应及时切断电源，以防电动机反转。反接制动线路简单，制动力大，制动效果好，但由于冲击大，制动电流大，不宜在频繁制动的场合下使用。,5三相异步电动机的铭牌和选择,1型号电动机的种类和形式。如Y160M-6中Y产品代号，三相异步电动机；160机座中心高160mm；M机座长度（M中机座，S短机座，L长机座）；6磁极数。,2额定功率为电动机在额定状态下运行时，转子轴上输出的机械功率，单位为kW。3额定电压和接法指定子绕组按铭牌上规定的接法连接时应加的线电压值。Y系列电动机功率在4kW以上均采用三角形连接，以便采用Y-△接法。,4额定电流。指电动机在额定运行情况下，定子绕组取用的线电流值。5额定转速。为电动机在额定运行状态时的转速，单位为r/min。,6额定频率。指额定电压的频率。7温升及绝缘等级。是电动机定子绕组所用的绝缘材料的等级。温升是电动机运行时绕组温度允许高出周围环境温度的数值。,8工作方式。即电动机的运行方式。按负载持续时间的不同，国家标准分成三种连续工作制、短时工作制和断续周期工作制。,三相异步电动机的选择1.功率选择要防止选择的功率过大；也要防止选择的功率过小（在过载状态下工作容易烧坏定子绕组）。,2.类型的选择从技术和经济方面考虑不带负载起动的，采用鼠笼式异步电动机，如一般机床、水泵等；若带一定负载起动，可采用高起动转矩电动机；若起动、制动频繁，且要求起动转矩大，可选用绕线型异步电动机，如起重机、轧钢机等。,4.转速选择根据生产机械的要求选。转速高的电动机，体积小，价格便宜；而转速低的电动机，体积大，价格贵。5.电压的选择主要依据电动机运行场所供电网的电压等级，同时兼顾电动机的类型和功率。小容量的电动机额定电压均为380V，大容量的电动机有时采用3kV和6kV的高压电动机。,3.结构型式的选择安全可靠、环保，根据要求选用适当的防护型式开启式、防护式、封闭式和防爆式。,作业P.151.2P.156.3,1、三相异步电动机的结构及工作原理2、三相异步电动机的起动、调速及制动3、三相异步电动机的铭牌及选择,