汽车电工电子技术 教学课件 ppt 作者 刘鸿健 主编第四章 电动机.ppt

第一节 三相异步电动机 第二节 单相异步电动机 第三节 直流电动机 第四节 步进电动机和开关磁阻电动机 第五节 常用低压控制电器与控制电路 第六节 电动机在汽车上的应用 学习目标 通过本章的学习，熟悉三相异步电动机、单相异步电动机、直流电动机、步进电动机的构造和转动原理，了解其运行状态和特性，学会正确使用电动机。 熟悉常用低压控制电器的结构、工作原理和用途，学会正确选用和操作常用低压控制电器；熟悉三相异步电动机的基本控制电路。 了解直流电动机、步进电动机在汽车起动机和怠速控制中的应用。 电动机的作用是将电能转换为机械能。现代生产和生活的动力广泛应用电动机。电动机可分为交流电动机和直流电动机两大类。交流电动机又分为异步电动机(或称感应电动机)和同步电动机。在工农业生产上主要用的是交流电动机，特别是三相异步电动机，使用十分广泛。在家用电器中，如电风扇、冰箱、空调，广泛应用单向异步电动机。在汽车电器和电控技术中，广泛应用直流电动机和步进电动机。 三相异步电动机使用三相电源,它具有结构简单、价格便宜、运行可靠以及维护方便等优点，在工农业生产中得以广泛应用。 一、三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机的基本结构主要由两部分组成：静止的定子和旋转的转子。定子与转子之间，留有相对运动所必需的空隙。图4-1所示的是三相鼠笼式异步电动机的外形和内部结构。 1.定子 由定子铁芯、定子绕组、机座及端盖等组成。在铸铁制成的机座内，装有用硅钢片叠压而成的圆筒形铁芯，铁芯的内圆周上冲有均匀分布的槽，如图4-2（a）所示；槽内用来安放三相对称绕组，如图4-2（b）所示，绕组与绕组、绕组与铁芯之间均具有良好的绝缘。根据电动机额定电压及三相电源电压的具体情况，三相绕组可以接成星形或三角形。 2.转子 转子的实物图如图4-2（c）所示，由转子铁芯、转子绕组和转轴组成。转子铁芯的圆形硅钢片如图4-2（d）所示，圆形硅钢片的外圆冲有凹槽，用以放置转子绕组，其中心冲有圆孔，可以使圆形硅钢片叠压在转轴上。转子绕组用铜条放在槽内，两端再用两个铜环焊接而成，若不看铁芯，这些铜条及铜环就如图4-2(e)所示，样子很像一个鼠笼，所以这种电动机通常又称为鼠笼式电动机。对于中、小功率的电动机,一般都采用铸铝来代替铜条及铜环。为了提高转矩，实际转子上的槽不与转轴平行，而是相交一定的角度。 二、 交流异步和同步电动机的转动原理 1. 交流异步电动机的转动原理 三相异步电动机是利用旋转磁场转动的，其工作原理可通过以下演示实验来直观地了解。演示实验如图4-3和图4-4（a）所示，一个装有手柄的蹄形磁铁以轴座O1为支撑自由转动；在蹄形磁铁两磁极之间有一个鼠笼转子，鼠笼转子以轴座O2为支撑自由转动；轴座O1和轴座O2 在同一条轴线上。蹄形磁铁和鼠笼转子之间无机械连动关系，二者均可各自独立自由转动。当摇动手柄使蹄形磁铁顺时，其磁场也是旋转的，称为旋转磁场，旋转磁场的转速用no表示，转子的转速用n表示。 当摇动手柄使蹄形磁铁顺时针方向以转速no旋转时，磁场的磁感应线就切割鼠笼转子上的铜条，相当于转子铜条逆时针方向切割磁感应线，闭合的铜条中就会产生感应电流，其方向可用右手定则判定，如图4-4(a)所示。通电的铜条受到磁场力F的作用而使转子转动，F的方向可根据左手定则判定，从判定的结果可知转子转动方向与蹄形磁铁旋转方向一致。手柄摇得快，转子转得也快；手柄摇得慢，转子转得也慢。同理，如果让蹄形磁铁逆时针方向旋转时，转子也随之按逆时针方向旋转。 鼠笼转子的转动方向虽然与旋转磁场的转动方向相同，但转子转速n不可能达到旋转磁场的转速no ，因为如果两者相等，转子与旋转磁场之间就不存在相对运动，转子导体就不能切割磁感应线，转子上也就不再产生感应电流及电磁转矩，可见，鼠笼转子的转速与旋转磁场的同步转速之间必须存在差值而不能同步，因此称鼠笼式电动机为交流异步电动机或交流感应电动机。 2.交流永磁同步电动机的转动原理 如果将上述实验中的转子改为永磁体的，如图4-4（b）所示，磁极方向与转子的半径方向一致，当蹄形磁铁以转速no旋转时，永磁体转子将随之转动，其转速n将与旋转磁场的转速no 同步，因此，将这种电动机称为交流永磁同步电动机。 交流永磁同步电动机的性能优劣与转子永磁材料密切相关，目前由于稀土永磁材料的优异，永磁电动机不仅效率高，而且结构简单、体积小、重量轻、运行可靠，常作为汽车专用驱动电动机，也用于电梯牵引电动机。 交流永磁同步电动机作为控制电动机，因其与电网50Hz的工频交流电（或其它频率的交流电）有整倍数关系，因此可用于计时或定时等精确的时间或转速控制。 无论是异步电动机，还是同步电动机，都需要定子绕组产生旋转磁场，以下讨论三相电动机定子绕组是怎样产生旋转磁场的。 2.旋转磁场的