机电一体化技术 -课件 项目五.pptx

机电一体化技术主编张奇良鲁佳王红锦

PARTONE项目五常用电动机工作原理

目录/CONTENTS任务一三相异步电动机任务二步进电动机任务三伺服电动机行业PPT模板/hangye/

PARTONE任务一三相异步电动机

异步电动机是将交流电能与机械能相互转换的电能转换器,主要用作电动机。它结构简单,制造、使用和维护方便,运行可靠,成本低,效率较高,因此,在工农业生产中得到广泛应用。其缺点有两方面:一是运行时需从电网中吸取感性无功电流来建立磁场,降低了电网功率因数,增加线路损耗;二是启动和调速性能较差。

一、三相异步电动机的基本工作原理三相异步电动机的定子铁芯上嵌有三相对称绕组,在圆柱体的转子铁芯上嵌有均匀分布的导条,导条两端分别用铜环将它们连接成一个整体,其工作原理如图5-1所示。

二、三相异步电动机的启动与制动根据转子绕组的不同形式,将三相异步电动机分为三相鼠笼型异步电动机和三相绕线型异步电动机。1.三相鼠笼型异步电动机的启动(1)直接启动。直接启动也叫全压启动,即用开关或接触器将电动机的定子绕组直接接到额定电压的电网上,方法最为简单。一般规定,异步电动机的额定功率小于7.5kW时允许直接启动。如果功率大于7.5kW,而电源总容量较大,则只要符合下式要求,电动机也允许直接启动。(2)降压启动。降压启动通过降低直接加在电动机定子绕组上的端电压来减小启动电流。①定子串电阻或电抗降压启动。定子串电阻或电抗降压启动如图5-2所示,它利用电阻或电抗的分压作用降低加到电动机定子绕组上的电压,其接线图如图5-2(a)所示。定子串电阻或电抗降压启动的等效电路如图5-2(b)所示。

②星形—三角形(Y/△)降压启动对于正常运行时定子绕组为△形连接的电动机,启动时定子绕组改接成Y形连接,这时加在每相定子绕组上的电压为直接启动时的1/3,可以实现降压启动,其接线图如图5-3所示。

三相鼠笼型异步电动机分别采用Y形连接启动和△形连接启动,其原理图如图5-4所示,由该原理图可知Y形连接降压启动的启动转矩T′st与直接启动的启动转矩Tst之比为Y/△降压启动的优点是设备简单、成本低、运行可靠、体积小、重量轻,所以Y系列容量等级在4kW以上的小型三相鼠笼型异步电动机都设计成△形连接,以便采用Y/△启动。其缺点是只适用于正常运行时定子绕组为△形连接的电动机,并且只有一种固定的降压比,只适合轻载启动。

③自耦变压器降压启动。自耦变压器降压启动如图5-5所示,它利用自耦变压器降低加到电动机定子绕组上的电压,其接线图如图5-5(a)所示。自耦变压器降压启动的等效电路如图5-5(b)所示,设串自耦变压器后加在电动机定子绕组上的相电压电动机的启动电流即自耦变压器的二次侧电流为电网供给电动机的启动电流即自耦变压器的一次侧电流为则以上两式相乘得降压启动的启动转矩T′st与直接启动的启动转矩Tst之比为

2.三相绕线型异步电动机的启动三相绕线型异步电动机的转子三相绕组一般都接成Y形,3根引出线通过3个集电环和电刷引到定子出线盒上,通常可在外部串入短接的三相对称电阻或频敏变阻器来改善启动性能。因此,对于大、中型异步电动机需要重载启动时,可优先选用三相绕线型异步电动机。(1)转子串电阻启动。当三相绕线型异步电动机转子串入合适的三相对称启动电阻Rst时,就能使启动电流减小到规定的范围内,而且在一定范围内,启动转矩Tst随Rst的增大而增大,当Rst增大到使临界转差率Sm=1时,TstTmax。三相绕线型异步电动机转子串电阻三级启动原理图如图5-6所示。

(2)转子串频敏变阻器启动。转子串电阻启动比较复杂,不但要逐段切除电阻,而且在每切除一段电阻的瞬间,启动电流和启动转矩会突然增大,造成电气和机械冲击。为了克服这个缺点,可采用转子串频敏变阻器启动。转子串频敏变阻器启动不但具有减小启动电流、增大启动转矩的优点,而且还具有等效启动电阻随转速升高自动且连续减小的优点,所以其启动的平滑性优于转子串电阻启动。此外,频敏变阻器还具有结构简单、价格便宜、运行可靠、维护方便等优点,常用于要求启动转矩较大的生产机械中,如卷扬机、起重机等。

3.三相异步电动机的制动与直流电动机相同,三相异步电动机既可工作于电动状态,也可工作于制动状态。制动的目的是