1.簡介2.對電動機的一般要求3.電動類型和發展趨勢4.三相異步電機5.直流電動機6.伺服電動機7.直接驅動電動機1第二章常用電動機1.簡介1第二章常用電動機12電動機的分類：電動機交流電動機直流電動機三相電動機單相電動機同步電動機異步電動機1.簡介電動機

電能

→

機械能。根據功能和用途的不同,電動機分為動力用電動機。控制用電動機。交流電動機的作用交流電能

→

機械能。2電動機的分類：電動機交流電動機直流電動機三相電動機同步電動232.對電動機的一般要求1.對電動機的控制要求2.穩態控制要求3.動態控制要求32.對電動機的一般要求1.對電動機的控制要求343.電動機的類型和發展趨勢提高可控性、精度和快速性適應數字化的發展電動機組合化電動機電子化小型化、實用化、多功能43.電動機的類型和發展趨勢提高可控性、精度和快速性45工業方面：機床、中、小型軋鋼設備、輕工機械、起重機械，礦山機械等。農業方面：脫粒機、粉碎機、排灌機械及加工機械。家用電器：電風扇、空調機、洗衣機、電冰箱等。交流異步電動機:

由交流電源供電,結構簡單,性能良好,價格便宜,使用維護方便，是使用最廣的動力機。4.三相異步電動機5工業方面：機床、中、小型軋鋼設備、輕工機械、起重機械，礦山5定子

產生旋轉磁場。

轉子

產生感應電流和電磁轉矩。外形4.三相異步電動機4.1三相異步電動機的構造定子產生旋轉磁場。外形4.三相異步電6三相異步電動機主要部件是由定子和轉子兩大部分組成此外，還有端蓋、機座、軸承、風扇等部件。定子機座端蓋三相異步電動機主要部件是由定子和轉子兩大部分組成定子機座端蓋7機座端蓋轉子軸承定子機座端蓋轉子軸承定子8一、定子三相異步電動機的定子是由機座、定子鐵心和定子繞組組成。定子繞組機座鐵心一、定子定子繞組機座鐵心9定子鐵心是由沖有槽孔的硅鋼片疊壓而成。定子鐵心是由沖有槽孔的硅鋼片疊壓而成。1011在定子槽孔中放置三相彼此獨立的繞組U1U2V1V2W1W2三相電源U1V1W1W2U2V2

接線盒三相定子繞組的接法星形連接。三相電源U1U2V1V2W1W211在定子槽孔中放置三相彼此獨立的繞組U1U2V1V2W1W11三相定子繞組的接法三角形連接。U1U2V1V2W1W2三相電源U1V1W1W2U2V2

接線盒三相電源三相定子繞組的接法三角形連接。U1U2V1V2W12

是由嵌放在轉子鐵心槽內的導電條組成，在轉子鐵心的兩端各用一個導電端環把所有的導電條連接起來。

籠型轉子二、轉子

由轉子鐵心和繞組組成。轉子鐵心轉子繞組是由嵌放在轉子鐵心槽內的導電條組成，在轉子鐵心的兩13

繞線轉子外接電阻電刷滑環轉子鐵心轉子繞組繞線轉子外接電阻電刷滑環轉子鐵心轉子繞組1415轉子繞組可變電阻器滑環電刷轉子手柄繞線轉子結構示意15轉子繞組可變電阻器滑環電刷轉子手柄繞線轉子結構示意15164.2三相異步電動機的轉動原理164.2三相異步電動機的轉動原理1617一、轉動原理nn1NSn1F·F外力拖動蹄行磁鐵旋轉，形成空間旋轉磁場，旋轉方向為順時針，轉速n1。旋轉磁場蹄形磁鐵轉子短路線圈

模型機圖4-1-1（一）轉動原理

電磁感應定律---右手定則電磁力定律---左手定則轉子導電銅條與旋轉磁場之間發生相對運動，產生感應電動勢，方向由右手定則確定。17一、轉動原理nn1NSn1F·F外力拖動蹄行磁鐵旋轉，形1718n1NSn1F·Fn電磁力F使轉子與旋轉磁場同方向（順時針）轉動,轉速n。在感應電動勢的作用下，產生轉子電流。轉子電流與磁場相互作用，產生電磁力F，方向用左手定則確定。同理，當磁場逆時針方向轉動時,轉子也將逆時針方向轉動。18n1NSn1F·Fn電磁力F使轉子與旋轉磁場同方向（順時1819(二)轉差率s異步電動機的轉動原理：是建立在旋轉磁場與轉子導體相對運動的基礎上。因此，轉子的轉速n必定低于旋轉磁場的轉速n1,即n＜n1

。正是由于轉子的轉速n與旋轉磁場的轉速n1之間存在差異,這種類型的電動機稱為異步電動機。n與n1之間的異步程度對于電動機的特性有重要影響。19(二)轉差率s異步電動機的轉動原理：是建立在旋轉磁場與1920

旋轉磁場的同步轉速和電動機轉子轉速之差與旋轉磁場的同步轉速之比稱為轉差率。

由前面分析可知，電動機轉子轉動方向與磁場旋轉的方向一致，但轉子轉速n不可能達到與旋轉磁場的轉速相等，即異步電動機如果:無轉子電動勢和轉子電流

轉子與旋轉磁場間沒有相對運動，磁通不切割轉子導條無轉矩因此，轉子轉速與旋轉磁場轉速間必須要有差別。20旋轉磁場的同步轉速和電動機轉子轉速之差與2021轉差率s是表示異步電動機運行狀態的重要物理量。轉差率轉子軸上的阻轉矩越大,異步程度越大;反之,則異步程度較小。轉差率s就反映了這種異步程度。電動機起動瞬間n=0s=1理想空載時n=n1

s=0s的變化范圍0～121轉差率s是表示異步電動機運行狀態的重要物理量。轉差率轉子2122二、旋轉磁場的產生旋轉磁場：極性與強弱（每極下的磁通量）不變，以確定的方向和轉速在空間旋轉的磁場。通入對稱三相電流，即可產生旋轉磁場。22二、旋轉磁場的產生旋轉磁場：極性與強弱（每極下的磁通量2223對稱三相繞組對稱放置在定子鐵心圓周的內表面。對稱三相繞組:星形、三角形連接。以星形為例三相繞組：端外接三相電源,三相電流：正方向自繞組的首端指向末端。WUViViWU1V1W1iUVWU1U2V2V1W2W1UiU⊙⊙⊙iViW23對稱三相繞組對稱放置在定子鐵心圓周的內表面。對稱三相繞組2324（一）兩極旋轉磁場的產生VWU1U2V2V1W2W1UiU⊙⊙⊙iViWiU=ImsintiV=Imsin(t-120)iW=Imsin(t+120)相序U→V→W對稱三相電流

ti0iUiViW24（一）兩極旋轉磁場的產生VWU1U2V2V1W2W1Ui2425

ti0iUiViW60°180°90°UViUWU1V1W1iVU2⊙W1V2U1V1W2SN⊙ωt=60°WUViViWU1V1W1W1⊙⊙V2U1V1W2NSU2ωt=0°25ti0iUiViW60°180°90°UViUWU12526ωt=90°NSW2U2U1⊙⊙⊙V1V2W1UVWiUiViWU1V1W1W1iViWV1U1UVWNSW1V2U1V1W2U2⊙⊙ωt=180°26ωt=90°NSW2U2U1⊙⊙⊙V1V2W1UVWi2627W1⊙⊙V2U1V1W2NSU2U2⊙W1V2U1V1W2SN⊙ωt=60°ωt=0°ωt=90°NSW2U2U1⊙⊙⊙V1V2W1NSW1V2U1V1W2U2⊙⊙ωt=180°結論：對稱放置(空間位置差120o角)的對稱三相繞組，通入對稱三相電流時，在空間產生強弱不變、轉速恒定的旋轉磁場。27W1⊙⊙V2U1V1W2NSU2U2⊙W1V2U1V1W2728（二）旋轉磁場的旋轉方向由三相繞組通入三相電流的相序決定。相序U→V→W旋轉磁場在空間的旋轉方向從U相繞組→V相繞組→W相繞組。旋轉磁場順時針方向轉動。改變通入三相電流的相序，如將V相、W相繞組與電源的連線對調，旋轉磁場將逆時針方向轉動。iUUU1iViWVWV1W1UU1iUVWiViWV1W1相序U-W-V相序U-V-W28（二）旋轉磁場的旋轉方向由三相繞組通入三相電流的相序決定2829（三）旋轉磁場的轉速-----同步轉速同步轉速n1r／min（每分鐘的轉數）。同步轉速：旋轉磁場相對于靜止空間的轉速。以上分析的是二極旋轉磁場（磁極對數p=1），交流電變化一個周期，旋轉磁場在空間旋轉一周。交流電頻率f1=50Hz，則同步轉速

n1=50×60=3000r／min改變電動機三相繞組的結構，可使旋轉磁場的磁極對數p=1、2、……。29（三）旋轉磁場的轉速-----同步轉速同步轉速n12930旋轉磁場的極對數P

當三相定子繞組按圖示排列時，產生一對磁極的旋轉磁場，即：otAXBYCZAXYCBZ30旋轉磁場的極對數P當三相定子繞組按圖示排3031

若定子每相繞組由兩個線圈串聯

，繞組的始端之間互差60°，將形成兩對磁極的旋轉磁場。C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AXBYC31若定子每相繞組由兩個線圈串聯，繞組的始端C'Y3132極對數旋轉磁場的磁極對數與三相繞組的排列有關C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'032極對數旋轉磁場的磁極對數C'Y'ABCXYZA'X'B'3233

表1同步轉速n1與磁極對數p的關系具有p對磁極的旋轉磁場同步轉速(r／min)增加磁極對數p=2（四極旋轉磁場）旋轉磁場的轉速較前者減半。同步轉速33表1同步轉速n1與磁極對數p的關系具有p對3334旋轉磁場轉速n1與極對數p的關系極對數每個電流周期磁場轉過的空間角度同步轉速旋轉磁場轉速n1與頻率f1和極對數p有關。可見:34旋轉磁場轉速n1與極對數p的關系極對數每個電流周期同3435一、型號Y系列電動機型號的表示方法示例Y160M4磁極數機座類別代號S--短機座M--中機座L--長機座表示機座中心高(mm)表示異步電動機銘牌提供電動機的型號、額定值和主要技術數據，是正確、合理使用電動機的依據。4.3三相異步電動機的銘牌數據35一、型號Y系列電動機型號的表示方法示例Y1603536二、功率(額定功率)PN電動機在額定狀態下（電源電壓為額定電壓、電流是額定電流）運行,轉軸上輸出的機械功率。單位W或kW。三、電壓(額定電壓)U1N電動機在額定狀態下運行,定子繞組所應加的線電壓。四、電流(額定電流)I1N電動機在額定狀態下運行,輸出額定功率時,定子繞組的線電流。五、接法電動機在額定電壓下運行,定子三相繞組的連接方法。Y系列電動機額定電壓UIN=380VPN≤3kW定子繞組Y連接PN

＞4kW△連接。36二、功率(額定功率)PN電動機在額定狀態下（電源電壓為額3637六、頻率fN我國使用的電力標準頻率是50Hz。七、轉速(額定轉速)nN電動機在額定狀態下運行時的轉速。八、功率因數cosφφ是定子繞組相電流滯后相電壓的角度。在額定工作狀態下,三相異步電動機的功率因數cosφ約在0.7～0.9之間。空載或輕載運行時，cosφ較低，僅為0.2～0.3。九、效率η在額定工作狀態下,輸出機械功率PN與輸入電功率PIN之比。37六、頻率fN我國使用的電力標準頻率是50Hz。七、轉速(3738效率在接近額定工作狀態下運行,電動機的效率最高，可達0.9左右。輕載運行時，效率則大大降低。合理選擇電動機的功率具有重要的經濟意義（節約電能）。例題1

型號為Y-160M-4的三相異步電動機,PN=11kW、nN=1460r／min、U1N=380V,△聯接。額定運行時，效率η=0.88、cosφ=0.84,TST／TN=1.9、λ=Tmax／TN=2.2。計算：（1）額定電流I1N；（3）額定轉矩TN；（4）最大電磁轉矩Tmax；（3）起動轉矩Tst。（2）額定轉差率SN；38效率在接近額定工作狀態下運行,電動機的效率最高，可達0.3839解:(1)計算額定電流電動機在額定狀態下運行輸入的電功率定子繞組的額定電流(三相對稱繞組的線電流)(2)計算額定轉差率額定轉差率該電動機的磁極對數p=2,同步轉速n1=1500r／min。39解:(1)計算額定電流電動機在額定狀態下運行輸入的電功率3940(3)計算額定轉矩(4)最大電磁轉矩Tmax=2.2TN=2.2×71.95=158.29N·m(5)起動轉矩Tst=1.9TN=1.9×71.95=136.71N·m40(3)計算額定轉矩(4)最大電磁轉矩Tmax=2.2TN4041

電磁轉矩是決定電動機輸出機械功率大小的重要因素，也是電動機的一項性能重要指標。Φ

旋轉磁場每個磁極下的磁通量,表示磁場的強弱。I2轉子繞組電流有效值。cosφ2

轉子繞組電路功率因數（轉子繞組電路是電感性電路）。一、三相異步電動機電磁轉矩的基本公式CT

轉矩常數電機結構決定的系數4.4三相異步電動機的機械特性41電磁轉矩是決定電動機輸出機械功率大小的重要因素，4142二、定子繞組電路的分析—旋轉磁場的磁通量Φ與電源電壓U1的關系旋轉磁場以同步轉速n1切割靜止的定子繞組,在定子繞組電路產生感應電動勢,感應電動勢的有效值E1=4.44f1N1ΦΦ旋轉磁場每個磁極下的磁通量。f1交流電源的頻率。N1每相定子繞組的匝數。略去定子繞組導線電阻、漏磁通等次要因素的影響，可近似認為電源電壓的有效值U1≈E1

U1≈E1=4.44f1N1Φ42二、定子繞組電路的分析—旋轉磁場的磁通量Φ與電源電壓U14243旋轉磁場每個磁極下的磁通量結論：

f1和N1均為定值，則Φ單一的由電源電壓U1確定。當U1不變時，Φ基本恒定，且與電動機轉軸上的機械負載無關。三、轉子繞組電路的分析(一)轉子電量的頻率f2f2=sf1轉子電量頻率f2與轉差率s呈正比,即與轉子的轉速n有關電動機起動瞬間,轉速n=0,轉差率s=1,轉子電量頻率f2最高,用f20表示f20=f143旋轉磁場每個磁極下的磁通量結論：f1和N1均為定值，則4344電動機起動后,轉速n升高,轉差率s減小,轉子電量頻率f2降低。正常運行時，s約在（0.015～0.06）之間,f2則在（0.075～3）Hz之間。(二)轉子繞組的感應電動勢E2E2=4.44f2N2ΦΦ旋轉磁場每個磁極下的磁通量。f2轉子繞組電路電量的頻率。N2每相轉子繞組的匝數。將f2=sf1代入上式E2=4.44sf1N2Φ轉子繞組的感應電動勢E2也與轉差率s有關。電動機起動瞬間,s=1,感應電動勢E2最大值,用E20表示E20=4.44f1N2Φ44電動機起動后,轉速n升高,轉差率s減小,轉子電量頻率f24445電動機正常運行時E2=sE20電動機的轉速n越高,轉差率s越小,轉子繞組的感應電動勢E2越小。(三)轉子繞組電路的電流I2和功率因數λ2=cosφ2轉子繞組等效電路+R2jX2I2·E2·－感抗X2=ω2L2=2πf2L2=2πsf1L2起動瞬間s=1X20=2πf20L2=2πf1L2電動機運行時的感抗X2=sX20轉子繞組電路的電流45電動機正常運行時E2=sE20電動機的轉速n越高,轉差45101scosφ2I2I2cosφ2上式中E20、R2

、X20均為常數，I2只與轉差率s有關，是單值函數。I2隨s的變化曲線如圖所示。曲線表明，隨著轉子轉速n的增加（s減小），I2減小轉子繞組電路是電感性電路，功率因數λ2=cosφ2隨s的變化曲線如圖所示。曲線表明，起動瞬間s=1，功率因數λ2=cosφ2最小。101scosφ2I2I2cosφ2上式中E20、R2、4647總結以上分析，電動機起動瞬間s=1，f20

、E20、X20都是恒定值。電動機運行時，f2

、E2、X2以及λ2=cosφ2都與轉差率s有關。此點，在分析三相異步電動機運行特性和使用問題時非常重要。四、轉矩特性K常數電機結構決定U1

交流電源電壓的有效值。R2

轉子繞組電路的電阻。X20起動瞬間s=1時，轉子繞組電路的感抗。U1

、R2

、X20為定值，電磁轉矩T是轉差率s的單值函數。47總結以上分析，電動機起動瞬間s=1，f20、E204748電磁轉矩T與轉差率s的關系T=f（s）稱為異步電動機的轉矩特性。轉矩特性T=f（s）用曲線表示。電動機的轉差率

0≤s≤1b是臨界點。Tm

最大電磁轉矩。sm臨界轉差率。Tst起動轉矩。0-b段穩定運行區（0＜s＜sm）。b-a非穩定運行區（s＞sm）。smsT0s=1n=0起動Tmn=n1理想空載baTst48電磁轉矩T與轉差率s的關系T=f（s）稱為異步電動機4849五、機械特性U1、R2、X20

為常數，轉速n與電磁轉矩T的關系稱為機械特性。n=f(T)

機械特性更直接的表示了轉速n與電磁轉矩T的關系。（一）穩定運行區和非穩定運行區Tmn0TbcaTLnd1）ab段與轉矩特性ob段的對應，是穩定運行區。2）bc段與轉矩特性的ba段對應，是非穩定運行區。電動機以某一恒定轉速n穩定運行時，應保持轉矩平衡。49五、機械特性U1、R2、X20為常數，轉速4950（二）起動過程電動機接入三相電源，若啟動轉矩Tst＞負載轉矩TL，電動機轉矩和轉速從n=f（T）曲線c點開始上升。在bc段，n↑→T↑→轉速n加速上升，并越過臨界點b進入穩定運行區。此后，轉速n↑→T↓，直至電磁轉矩T

=TL，起動過程結束。bTmn0Tca50（二）起動過程電動機接入三相電源，若啟動轉矩Tst＞負載5051（三）三個重要的電磁轉矩1.額定轉矩TN電動機在額定狀態下運行,轉軸上的機械負載是額定負載,電動機輸出額定機械功率PN,轉速是額定轉速nN,電動機所產生的電磁轉矩就是額定轉矩TN。計算公式轉矩TN的單位牛米(N·m)nN的單位轉每分(r／min)PN的單位千瓦(kW)51（三）三個重要的電磁轉矩1.額定轉矩TN電動機在額定狀態5152計算舉例三相異步電動機Y160M-4PN=11kW、nN=1460r／min額定轉矩2.最大電磁轉矩Tmax最大電磁轉矩Tmax:機械特性臨界點所對應的電磁轉矩,又稱臨界轉矩，所對應的轉差率稱為臨界轉差率sm。Tmax是在一定的電源電壓U1下電動機能夠提供的最大電磁轉矩。bn0TcaTmnm52計算舉例三相異步電動機Y160M-4PN=11kW、5253最大電磁轉矩Tmax臨界轉差率sm0.8U1cTmnmbn0TaU1過載系數53最大電磁轉矩Tmax臨界轉差率sm0.8U1cTmnmb5354(2)Tmax與轉子繞組電路的電阻R2無關,但Sm與R2成正比。bn0TcaTmaxU1保持不變,R2增大,曲線下移,特性變軟,起動轉矩加大54(2)Tmax與轉子繞組電路的電阻R2無關,但Sm與R25455這一特點使繞線轉子異步電動機具有較好的起動特性和調速特性。3.起動轉矩TSt

bTmn0Tcanm電動機接通電源的瞬間，轉速n=0、轉差率s=1，電動機所產生的電磁轉矩即為起動轉矩TSt

。計算公式起動轉矩TSt越大，電動機帶負載起動的能力越強。起動能力TSt／TN一般籠型轉子異步電動機的TSt／TN約在1～2.2之間。Tst55這一特點使繞線轉子異步電動機具有較好的起動特性和調速特性5556（一）起動時存在的問題1.起動電流大，Ist等于定子繞組的線電流，約為（5～7）IN。過大的起動電流造成電網電壓劇烈波動，影響其它用電設備的運行。2.起動轉矩TSt小，原因是cosφ2小。

T=CTΦI2cosφ2電動機接通電源，轉子由于慣性還未來得及轉動，轉速為0。轉子從靜止(n=0、s=1)到穩定恒速運行，中間所經歷的過程。一、起動n1n=0轉子起動轉矩過小導致啟動時間長、增加能耗，甚至不能起動電動機。通常Tst僅為(1～2.2)TN,只能用于輕載起動。三相異步電動機的起動、反轉和制動介紹56（一）起動時存在的問題電動機接通電源，轉子由于慣性還未來5657（二）起動方法1.直接起動:盡量優先考慮使用。一般功率在7.5kW以下的電動機均可使用。2.降壓起動

對于功率較大、不允許直接起動的三相異步電動機，在起動時降低電動機的電源電壓U1，以限制起動電流Ist，待電動機轉速接近穩定轉速時，再把電壓恢復為正常值。

起動轉矩TSt與外加電壓U1平方成正比，在降壓起動的同時也大大的降低了起動轉矩，因此這種方法只使用于輕載或空載起動。57（二）起動方法1.直接起動:盡量優先考慮使用。2.降壓起575.直流電動機5.直流電動機58123直流電動機的基本結構（難點）電動機的銘牌數據及主要系列（重點）直流電動機的一般調速方法（擴展知識點）123直流電動機的基本結構（難點）電動機的銘牌數據及主要系列59執行元件及控制第二章常用電動機60

大型電動機

61小型電動機小型電動機621直流電動機的構造直流電動機基本結構：

定子、轉子和結構件（端蓋、軸承等）三大部分組成。1直流電動機的構造直流電動機基本結構：631）定子其中主磁極的作用：用來在電機中產生磁場，分為永磁式和勵磁式。永磁式:

由永久磁鐵做成。勵磁式:

磁極上繞線圈，線圈中通過直流電，形成電磁鐵。勵磁:

磁極上的線圈通以直流電產生磁通，稱為勵磁。定子包括機座、主磁極、換向磁極、前后端蓋和電刷裝置等幾部分。1）定子其中主磁極的作用：用來在電機中產生磁場，分為永永磁式642）轉子(電樞)轉子是直流電動機實現能量轉換的樞紐，又稱為“電樞”，它包括電樞鐵心、電樞繞組及換向器。電樞鐵心的作用：導磁和嵌放電樞繞組;電樞繞組的作用：作發電機時產生感應電動勢；換向器的作用：作發電機時將電樞導體感應的交流電壓經由電刷轉變成直流電壓輸出，作電動機時將電路中的直流電壓經由電刷轉變成交流電壓輸入電樞。2）轉子(電樞)轉子是直流電動機實現能量轉換的樞紐，又稱為“651直流電機的主要結構主磁極：產生恒定的氣隙磁通，由鐵心和勵磁繞組構成換向磁極：改善換向。電刷裝置：與換向片配合,完成直流與交流的互換機座和端蓋：起支撐和固定作用。定子轉子電樞鐵心：主磁路的一部分，放置電樞繞組。電樞繞組：由帶絕緣的導線繞制而成，是電路部分。換向器：與電刷裝置配合,完成直流與交流的互換轉軸軸承1直流電機的主要結構主磁極：產生恒定的氣隙磁通，由鐵心和勵磁66直流電動機工作原理直流電動機與交流電動機原理大致相似，也是基于電磁感應的原理，使得轉軸受到一個力的作用旋轉起來。電磁感應原理

產生感應電壓或感應電流的現象。直流電動機工作原理直流電動機與交流電動機原理大致相似，也是671）直流電動機線圈動態轉動圖1）直流電動機線圈動態轉動圖682）線圈受力和轉動分析受力分析：由左手定則得ab受力向上，cd受力向下。這兩個力不是平衡力。運動分析：在這兩個力作用下，線圈作順時針轉動。2）線圈受力和轉動分析受力分析：由左手定則得ab受力向上，c69線圈到了90°受力分析：此時換向器與碳刷沒接觸，線圈不受力。運動分析：由于慣性線圈將繼續轉動。線圈到了90°受力分析：此時換向器與碳刷沒接觸，線圈不受力。70線圈過了90°后換向器：線圈轉過90°后，換向器換向，線圈上電流發生變化。受力分析：線圈轉過90°后ab受力向下，cd受力向上。運動分析：線圈繼續順時針轉動。線圈過了90°后換向器：線圈轉過90°后，換向器換向，線圈上71線圈轉到270°受力分析：線圈轉到270°時，換向器又和碳刷沒接觸，線圈不受力。運動分析：由于慣性線圈繼續轉動。換向器：此時，換向器又換向，電流方向也變化，線圈仍繼續順時針轉動。換向器可自動改變線圈中電流方向，使線圈不停地轉動下去。線圈轉到270°受力分析：線圈轉到270°時，換向器又和碳刷723直流電動機的分類勵磁繞組與電源的連接方式被稱為勵磁方式。按照不同的勵磁方式，直流電動機可以分為他勵、并勵、串勵和復勵四種。

3直流電動機的分類勵磁繞組與電源的連接方式被稱為勵磁方式。73(a)他勵；(b)并勵；(c)串勵；(d)復勵(a)他勵；(b)并勵；(c)串勵；(d)復勵742.直流電動機的銘牌數據每臺直流電動機的外殼上都有一個銘牌，上面標有該電機的技術數據，主要包括其型號和額定值。型號直流電動機的型號如Z2—41，Z表示直流電動機，2表示第二次統一設計，41中的4表示機座號，1表示電樞鐵心的長度序號。直流電動機還有其他的型號表示方法，如ZF2—151—1B、ZD2—121—1B等2.直流電動機的銘牌數據每臺直流電動機的外殼上都有一個銘牌752.額定電壓對于電動機，額定電壓是指電動機額定工作狀態下電動機的輸入電壓；對于發電機，額定電壓是指電動機額定工作狀態下電動機的輸出電壓。3.額定電流對于電動機，額定電流是指電動機長期連續運行時從電源輸入的電流；對于發電機，額定電流是指長期連續運行時供給負載的電流。

2.額定電壓764.額定轉速電動機在額定運行時，轉軸的轉速稱為額定轉速。5.額定功率電動機額定運行狀態下，電動機軸上輸出的機械功率稱為額定功率；發電機的額定功率是指供給負載的電功率。6.額定勵磁電流電動機在額定運行的情況下，通過勵磁繞組的電流稱為額定勵磁電流。

4.額定轉速77一、速度調節和速度變化1、速度調節例如：在負載轉矩一定時，若電動機工作在特性1上的A點，則以nA轉速穩定運行；若人為地增加電樞回路的電阻，則電動機工作在特性曲線2，速度將降至特性2上的B點，以nB轉速穩定運行，這種轉速的變化是人為改變（或調節）電樞回路的電阻大小所造成的，故稱調速或速度調節。3.他勵直流電動機的調速方法電動機的調速是在一定的負載條件下，人為地改變電動機的電路參數，以改變電動機的穩定運行速度。一、速度調節和速度變化1、速度調節例如：在負載轉矩一定時，若782：速度變化定義：速度變化是指由于電動機的負載轉矩發生變化（增大與減小）而引起電動機轉速的變化（下降或上升）。例如：當負載轉矩由T1增加到T2時，電動機的轉速由nA降低到nB，它是沿某一條機械特性發生的轉速變化。3：兩者區別：速度變化是在某條機械特性上，由于負載改變而引起的；而速度調節則是在某一特定的負載下，靠人為改變機械特性而得到的。2：速度變化定義：速度變化是指由于電動機的負載轉矩發生變化（79二、調速方法可知，改變串入電樞回路的電阻Rad，電樞供電電壓U或主磁通Φ，都可以得到不同的人為機械特性，從而在負載不變時可以改變電動機的轉速，以達到速度調節的要求，故直流電動機調速的方法有以下三種：1、改變電樞電路外串電阻Rad從特性可看出，在一定的負載轉矩TL下，串入不同的電阻可以得到不同的轉速。如在電阻分別為Ra、R1、R2、R3的情況下，可以分別得到穩定工作點A、C、D和E，對應的轉速為nA、nB、nC和nD二、調速方法可知，改變串入電樞回路的電阻Rad，電樞供電電壓80改變電樞回路串接電阻的大小調速存在如下問題：1）機械特性較軟，電阻愈大則特性愈軟，穩定度愈低；2）在空載或輕載時，調速范圍不大；3）實現無級調速困難；4）在調速電阻上消耗大量電能等。正因為缺點不少，目前已很少采用，僅在有些起重機、卷揚機等低速運轉時間不長的傳動系統中采用。特點和缺點改變電樞回路串接電阻的大小調速存在如下問題：特點和缺點812．改變電動機電樞供電電壓U從特性可看出，在一定的負載轉矩TL下，在電樞兩端加上不同的電壓UN、U1、U2和U3可以分別得到穩定工作點a、b、c和d，對應的轉速分別為na、nb、nc和nd，即改變電樞電壓可以達到調速的目的。2．改變電動機電樞供電電壓U從特性可看出，在一定的負載轉矩T82改變電樞外加電壓調速有如下特點：UN>U1>U2>U31）當電源電壓連續變化時，轉速可以平滑無級調節，一般只能在額定轉速以下調節；2）調速特性與固有特性互相平行，機械特性硬度不變，調速的穩定度較高，調速范圍較大；3）調速時，因電樞電流與電壓U無關，且Φ=ΦN，若電樞電流不變，則電動機輸出轉矩T=KmΦNIa不變，我們把調速過程中，電動機輸出轉矩不變的調速特性稱為恒轉矩調速；改變電樞外加電壓調速有如下特點：UN>U1>U2>U31）當833．改變電動機主磁通Φ從特性可看出，在一定的負載功率PL下，不同的主磁通、ΦN、Φ1、Φ2，可以得到不同的轉速na、nb、nc，即改變主磁通Φ可以達到調速的目的。ΦN>Φ1>Φ23．改變電動機主磁通Φ從特性可看出，在一定的負載功率PL下84特點：基于弱磁調速范圍不大，它往往是和調壓調速配合使用，即在額定轉速以下，用調壓調速，而在額定轉速以上，則用弱磁調速。1）可以平滑無級調速，但只能弱磁調速，即在額定轉速nN以上調節；2）調速特性較軟，且受電動機換向條件等的限制，普通他勵電動機的最高轉速不得超過（1.2～2）nN倍，所以，調速范圍不大，若使用特殊制造的“調速電動機”，調速范圍可以增加到（3～4）nN倍的額定轉速；3）調速時維持電樞電壓U和電樞電流Ia不變時，電動機的輸出功率P=UIa不變，我們把在調速過程中，輸出功率不變的這種特性稱為恒功率調速；特點：基于弱磁調速范圍不大，它往往是和調壓調速配合使用，即在85TxPx基速nNnmax恒功率調速恒轉矩調速T、Pn0轉矩與功率曲線TxPx基速nNnmax恒功率調速恒轉矩調速T、Pn0轉矩8687

謝謝！87謝謝！871.簡介2.對電動機的一般要求3.電動類型和發展趨勢4.三相異步電機5.直流電動機6.伺服電動機7.直接驅動電動機88第二章常用電動機1.簡介1第二章常用電動機8889電動機的分類：電動機交流電動機直流電動機三相電動機單相電動機同步電動機異步電動機1.簡介電動機

電能

→

機械能。根據功能和用途的不同,電動機分為動力用電動機。控制用電動機。交流電動機的作用交流電能

→

機械能。2電動機的分類：電動機交流電動機直流電動機三相電動機同步電動89902.對電動機的一般要求1.對電動機的控制要求2.穩態控制要求3.動態控制要求32.對電動機的一般要求1.對電動機的控制要求90913.電動機的類型和發展趨勢提高可控性、精度和快速性適應數字化的發展電動機組合化電動機電子化小型化、實用化、多功能43.電動機的類型和發展趨勢提高可控性、精度和快速性9192工業方面：機床、中、小型軋鋼設備、輕工機械、起重機械，礦山機械等。農業方面：脫粒機、粉碎機、排灌機械及加工機械。家用電器：電風扇、空調機、洗衣機、電冰箱等。交流異步電動機:

由交流電源供電,結構簡單,性能良好,價格便宜,使用維護方便，是使用最廣的動力機。4.三相異步電動機5工業方面：機床、中、小型軋鋼設備、輕工機械、起重機械，礦山92定子

產生旋轉磁場。

轉子

產生感應電流和電磁轉矩。外形4.三相異步電動機4.1三相異步電動機的構造定子產生旋轉磁場。外形4.三相異步電93三相異步電動機主要部件是由定子和轉子兩大部分組成此外，還有端蓋、機座、軸承、風扇等部件。定子機座端蓋三相異步電動機主要部件是由定子和轉子兩大部分組成定子機座端蓋94機座端蓋轉子軸承定子機座端蓋轉子軸承定子95一、定子三相異步電動機的定子是由機座、定子鐵心和定子繞組組成。定子繞組機座鐵心一、定子定子繞組機座鐵心96定子鐵心是由沖有槽孔的硅鋼片疊壓而成。定子鐵心是由沖有槽孔的硅鋼片疊壓而成。9798在定子槽孔中放置三相彼此獨立的繞組U1U2V1V2W1W2三相電源U1V1W1W2U2V2

接線盒三相定子繞組的接法星形連接。三相電源U1U2V1V2W1W211在定子槽孔中放置三相彼此獨立的繞組U1U2V1V2W1W98三相定子繞組的接法三角形連接。U1U2V1V2W1W2三相電源U1V1W1W2U2V2

接線盒三相電源三相定子繞組的接法三角形連接。U1U2V1V2W99

是由嵌放在轉子鐵心槽內的導電條組成，在轉子鐵心的兩端各用一個導電端環把所有的導電條連接起來。

籠型轉子二、轉子

由轉子鐵心和繞組組成。轉子鐵心轉子繞組是由嵌放在轉子鐵心槽內的導電條組成，在轉子鐵心的兩100

繞線轉子外接電阻電刷滑環轉子鐵心轉子繞組繞線轉子外接電阻電刷滑環轉子鐵心轉子繞組101102轉子繞組可變電阻器滑環電刷轉子手柄繞線轉子結構示意15轉子繞組可變電阻器滑環電刷轉子手柄繞線轉子結構示意1021034.2三相異步電動機的轉動原理164.2三相異步電動機的轉動原理103104一、轉動原理nn1NSn1F·F外力拖動蹄行磁鐵旋轉，形成空間旋轉磁場，旋轉方向為順時針，轉速n1。旋轉磁場蹄形磁鐵轉子短路線圈

模型機圖4-1-1（一）轉動原理

電磁感應定律---右手定則電磁力定律---左手定則轉子導電銅條與旋轉磁場之間發生相對運動，產生感應電動勢，方向由右手定則確定。17一、轉動原理nn1NSn1F·F外力拖動蹄行磁鐵旋轉，形104105n1NSn1F·Fn電磁力F使轉子與旋轉磁場同方向（順時針）轉動,轉速n。在感應電動勢的作用下，產生轉子電流。轉子電流與磁場相互作用，產生電磁力F，方向用左手定則確定。同理，當磁場逆時針方向轉動時,轉子也將逆時針方向轉動。18n1NSn1F·Fn電磁力F使轉子與旋轉磁場同方向（順時105106(二)轉差率s異步電動機的轉動原理：是建立在旋轉磁場與轉子導體相對運動的基礎上。因此，轉子的轉速n必定低于旋轉磁場的轉速n1,即n＜n1

。正是由于轉子的轉速n與旋轉磁場的轉速n1之間存在差異,這種類型的電動機稱為異步電動機。n與n1之間的異步程度對于電動機的特性有重要影響。19(二)轉差率s異步電動機的轉動原理：是建立在旋轉磁場與106107

旋轉磁場的同步轉速和電動機轉子轉速之差與旋轉磁場的同步轉速之比稱為轉差率。

由前面分析可知，電動機轉子轉動方向與磁場旋轉的方向一致，但轉子轉速n不可能達到與旋轉磁場的轉速相等，即異步電動機如果:無轉子電動勢和轉子電流

轉子與旋轉磁場間沒有相對運動，磁通不切割轉子導條無轉矩因此，轉子轉速與旋轉磁場轉速間必須要有差別。20旋轉磁場的同步轉速和電動機轉子轉速之差與107108轉差率s是表示異步電動機運行狀態的重要物理量。轉差率轉子軸上的阻轉矩越大,異步程度越大;反之,則異步程度較小。轉差率s就反映了這種異步程度。電動機起動瞬間n=0s=1理想空載時n=n1

s=0s的變化范圍0～121轉差率s是表示異步電動機運行狀態的重要物理量。轉差率轉子108109二、旋轉磁場的產生旋轉磁場：極性與強弱（每極下的磁通量）不變，以確定的方向和轉速在空間旋轉的磁場。通入對稱三相電流，即可產生旋轉磁場。22二、旋轉磁場的產生旋轉磁場：極性與強弱（每極下的磁通量109110對稱三相繞組對稱放置在定子鐵心圓周的內表面。對稱三相繞組:星形、三角形連接。以星形為例三相繞組：端外接三相電源,三相電流：正方向自繞組的首端指向末端。WUViViWU1V1W1iUVWU1U2V2V1W2W1UiU⊙⊙⊙iViW23對稱三相繞組對稱放置在定子鐵心圓周的內表面。對稱三相繞組110111（一）兩極旋轉磁場的產生VWU1U2V2V1W2W1UiU⊙⊙⊙iViWiU=ImsintiV=Imsin(t-120)iW=Imsin(t+120)相序U→V→W對稱三相電流

ti0iUiViW24（一）兩極旋轉磁場的產生VWU1U2V2V1W2W1Ui111112

ti0iUiViW60°180°90°UViUWU1V1W1iVU2⊙W1V2U1V1W2SN⊙ωt=60°WUViViWU1V1W1W1⊙⊙V2U1V1W2NSU2ωt=0°25ti0iUiViW60°180°90°UViUWU1112113ωt=90°NSW2U2U1⊙⊙⊙V1V2W1UVWiUiViWU1V1W1W1iViWV1U1UVWNSW1V2U1V1W2U2⊙⊙ωt=180°26ωt=90°NSW2U2U1⊙⊙⊙V1V2W1UVWi113114W1⊙⊙V2U1V1W2NSU2U2⊙W1V2U1V1W2SN⊙ωt=60°ωt=0°ωt=90°NSW2U2U1⊙⊙⊙V1V2W1NSW1V2U1V1W2U2⊙⊙ωt=180°結論：對稱放置(空間位置差120o角)的對稱三相繞組，通入對稱三相電流時，在空間產生強弱不變、轉速恒定的旋轉磁場。27W1⊙⊙V2U1V1W2NSU2U2⊙W1V2U1V1W114115（二）旋轉磁場的旋轉方向由三相繞組通入三相電流的相序決定。相序U→V→W旋轉磁場在空間的旋轉方向從U相繞組→V相繞組→W相繞組。旋轉磁場順時針方向轉動。改變通入三相電流的相序，如將V相、W相繞組與電源的連線對調，旋轉磁場將逆時針方向轉動。iUUU1iViWVWV1W1UU1iUVWiViWV1W1相序U-W-V相序U-V-W28（二）旋轉磁場的旋轉方向由三相繞組通入三相電流的相序決定115116（三）旋轉磁場的轉速-----同步轉速同步轉速n1r／min（每分鐘的轉數）。同步轉速：旋轉磁場相對于靜止空間的轉速。以上分析的是二極旋轉磁場（磁極對數p=1），交流電變化一個周期，旋轉磁場在空間旋轉一周。交流電頻率f1=50Hz，則同步轉速

n1=50×60=3000r／min改變電動機三相繞組的結構，可使旋轉磁場的磁極對數p=1、2、……。29（三）旋轉磁場的轉速-----同步轉速同步轉速n1116117旋轉磁場的極對數P

當三相定子繞組按圖示排列時，產生一對磁極的旋轉磁場，即：otAXBYCZAXYCBZ30旋轉磁場的極對數P當三相定子繞組按圖示排117118

若定子每相繞組由兩個線圈串聯

，繞組的始端之間互差60°，將形成兩對磁極的旋轉磁場。C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AXBYC31若定子每相繞組由兩個線圈串聯，繞組的始端C'Y118119極對數旋轉磁場的磁極對數與三相繞組的排列有關C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'032極對數旋轉磁場的磁極對數C'Y'ABCXYZA'X'B'119120

表1同步轉速n1與磁極對數p的關系具有p對磁極的旋轉磁場同步轉速(r／min)增加磁極對數p=2（四極旋轉磁場）旋轉磁場的轉速較前者減半。同步轉速33表1同步轉速n1與磁極對數p的關系具有p對120121旋轉磁場轉速n1與極對數p的關系極對數每個電流周期磁場轉過的空間角度同步轉速旋轉磁場轉速n1與頻率f1和極對數p有關。可見:34旋轉磁場轉速n1與極對數p的關系極對數每個電流周期同121122一、型號Y系列電動機型號的表示方法示例Y160M4磁極數機座類別代號S--短機座M--中機座L--長機座表示機座中心高(mm)表示異步電動機銘牌提供電動機的型號、額定值和主要技術數據，是正確、合理使用電動機的依據。4.3三相異步電動機的銘牌數據35一、型號Y系列電動機型號的表示方法示例Y160122123二、功率(額定功率)PN電動機在額定狀態下（電源電壓為額定電壓、電流是額定電流）運行,轉軸上輸出的機械功率。單位W或kW。三、電壓(額定電壓)U1N電動機在額定狀態下運行,定子繞組所應加的線電壓。四、電流(額定電流)I1N電動機在額定狀態下運行,輸出額定功率時,定子繞組的線電流。五、接法電動機在額定電壓下運行,定子三相繞組的連接方法。Y系列電動機額定電壓UIN=380VPN≤3kW定子繞組Y連接PN

＞4kW△連接。36二、功率(額定功率)PN電動機在額定狀態下（電源電壓為額123124六、頻率fN我國使用的電力標準頻率是50Hz。七、轉速(額定轉速)nN電動機在額定狀態下運行時的轉速。八、功率因數cosφφ是定子繞組相電流滯后相電壓的角度。在額定工作狀態下,三相異步電動機的功率因數cosφ約在0.7～0.9之間。空載或輕載運行時，cosφ較低，僅為0.2～0.3。九、效率η在額定工作狀態下,輸出機械功率PN與輸入電功率PIN之比。37六、頻率fN我國使用的電力標準頻率是50Hz。七、轉速(124125效率在接近額定工作狀態下運行,電動機的效率最高，可達0.9左右。輕載運行時，效率則大大降低。合理選擇電動機的功率具有重要的經濟意義（節約電能）。例題1

型號為Y-160M-4的三相異步電動機,PN=11kW、nN=1460r／min、U1N=380V,△聯接。額定運行時，效率η=0.88、cosφ=0.84,TST／TN=1.9、λ=Tmax／TN=2.2。計算：（1）額定電流I1N；（3）額定轉矩TN；（4）最大電磁轉矩Tmax；（3）起動轉矩Tst。（2）額定轉差率SN；38效率在接近額定工作狀態下運行,電動機的效率最高，可達0.125126解:(1)計算額定電流電動機在額定狀態下運行輸入的電功率定子繞組的額定電流(三相對稱繞組的線電流)(2)計算額定轉差率額定轉差率該電動機的磁極對數p=2,同步轉速n1=1500r／min。39解:(1)計算額定電流電動機在額定狀態下運行輸入的電功率126127(3)計算額定轉矩(4)最大電磁轉矩Tmax=2.2TN=2.2×71.95=158.29N·m(5)起動轉矩Tst=1.9TN=1.9×71.95=136.71N·m40(3)計算額定轉矩(4)最大電磁轉矩Tmax=2.2TN127128

電磁轉矩是決定電動機輸出機械功率大小的重要因素，也是電動機的一項性能重要指標。Φ

旋轉磁場每個磁極下的磁通量,表示磁場的強弱。I2轉子繞組電流有效值。cosφ2

轉子繞組電路功率因數（轉子繞組電路是電感性電路）。一、三相異步電動機電磁轉矩的基本公式CT

轉矩常數電機結構決定的系數4.4三相異步電動機的機械特性41電磁轉矩是決定電動機輸出機械功率大小的重要因素，128129二、定子繞組電路的分析—旋轉磁場的磁通量Φ與電源電壓U1的關系旋轉磁場以同步轉速n1切割靜止的定子繞組,在定子繞組電路產生感應電動勢,感應電動勢的有效值E1=4.44f1N1ΦΦ旋轉磁場每個磁極下的磁通量。f1交流電源的頻率。N1每相定子繞組的匝數。略去定子繞組導線電阻、漏磁通等次要因素的影響，可近似認為電源電壓的有效值U1≈E1

U1≈E1=4.44f1N1Φ42二、定子繞組電路的分析—旋轉磁場的磁通量Φ與電源電壓U1129130旋轉磁場每個磁極下的磁通量結論：

f1和N1均為定值，則Φ單一的由電源電壓U1確定。當U1不變時，Φ基本恒定，且與電動機轉軸上的機械負載無關。三、轉子繞組電路的分析(一)轉子電量的頻率f2f2=sf1轉子電量頻率f2與轉差率s呈正比,即與轉子的轉速n有關電動機起動瞬間,轉速n=0,轉差率s=1,轉子電量頻率f2最高,用f20表示f20=f143旋轉磁場每個磁極下的磁通量結論：f1和N1均為定值，則130131電動機起動后,轉速n升高,轉差率s減小,轉子電量頻率f2降低。正常運行時，s約在（0.015～0.06）之間,f2則在（0.075～3）Hz之間。(二)轉子繞組的感應電動勢E2E2=4.44f2N2ΦΦ旋轉磁場每個磁極下的磁通量。f2轉子繞組電路電量的頻率。N2每相轉子繞組的匝數。將f2=sf1代入上式E2=4.44sf1N2Φ轉子繞組的感應電動勢E2也與轉差率s有關。電動機起動瞬間,s=1,感應電動勢E2最大值,用E20表示E20=4.44f1N2Φ44電動機起動后,轉速n升高,轉差率s減小,轉子電量頻率f2131132電動機正常運行時E2=sE20電動機的轉速n越高,轉差率s越小,轉子繞組的感應電動勢E2越小。(三)轉子繞組電路的電流I2和功率因數λ2=cosφ2轉子繞組等效電路+R2jX2I2·E2·－感抗X2=ω2L2=2πf2L2=2πsf1L2起動瞬間s=1X20=2πf20L2=2πf1L2電動機運行時的感抗X2=sX20轉子繞組電路的電流45電動機正常運行時E2=sE20電動機的轉速n越高,轉差132101scosφ2I2I2cosφ2上式中E20、R2

、X20均為常數，I2只與轉差率s有關，是單值函數。I2隨s的變化曲線如圖所示。曲線表明，隨著轉子轉速n的增加（s減小），I2減小轉子繞組電路是電感性電路，功率因數λ2=cosφ2隨s的變化曲線如圖所示。曲線表明，起動瞬間s=1，功率因數λ2=cosφ2最小。101scosφ2I2I2cosφ2上式中E20、R2、133134總結以上分析，電動機起動瞬間s=1，f20

、E20、X20都是恒定值。電動機運行時，f2

、E2、X2以及λ2=cosφ2都與轉差率s有關。此點，在分析三相異步電動機運行特性和使用問題時非常重要。四、轉矩特性K常數電機結構決定U1

交流電源電壓的有效值。R2

轉子繞組電路的電阻。X20起動瞬間s=1時，轉子繞組電路的感抗。U1

、R2

、X20為定值，電磁轉矩T是轉差率s的單值函數。47總結以上分析，電動機起動瞬間s=1，f20、E20134135電磁轉矩T與轉差率s的關系T=f（s）稱為異步電動機的轉矩特性。轉矩特性T=f（s）用曲線表示。電動機的轉差率

0≤s≤1b是臨界點。Tm

最大電磁轉矩。sm臨界轉差率。Tst起動轉矩。0-b段穩定運行區（0＜s＜sm）。b-a非穩定運行區（s＞sm）。smsT0s=1n=0起動Tmn=n1理想空載baTst48電磁轉矩T與轉差率s的關系T=f（s）稱為異步電動機135136五、機械特性U1、R2、X20

為常數，轉速n與電磁轉矩T的關系稱為機械特性。n=f(T)

機械特性更直接的表示了轉速n與電磁轉矩T的關系。（一）穩定運行區和非穩定運行區Tmn0TbcaTLnd1）ab段與轉矩特性ob段的對應，是穩定運行區。2）bc段與轉矩特性的ba段對應，是非穩定運行區。電動機以某一恒定轉速n穩定運行時，應保持轉矩平衡。49五、機械特性U1、R2、X20為常數，轉速136137（二）起動過程電動機接入三相電源，若啟動轉矩Tst＞負載轉矩TL，電動機轉矩和轉速從n=f（T）曲線c點開始上升。在bc段，n↑→T↑→轉速n加速上升，并越過臨界點b進入穩定運行區。此后，轉速n↑→T↓，直至電磁轉矩T

=TL，起動過程結束。bTmn0Tca50（二）起動過程電動機接入三相電源，若啟動轉矩Tst＞負載137138（三）三個重要的電磁轉矩1.額定轉矩TN電動機在額定狀態下運行,轉軸上的機械負載是額定負載,電動機輸出額定機械功率PN,轉速是額定轉速nN,電動機所產生的電磁轉矩就是額定轉矩TN。計算公式轉矩TN的單位牛米(N·m)nN的單位轉每分(r／min)PN的單位千瓦(kW)51（三）三個重要的電磁轉矩1.額定轉矩TN電動機在額定狀態138139計算舉例三相異步電動機Y160M-4PN=11kW、nN=1460r／min額定轉矩2.最大電磁轉矩Tmax最大電磁轉矩Tmax:機械特性臨界點所對應的電磁轉矩,又稱臨界轉矩，所對應的轉差率稱為臨界轉差率sm。Tmax是在一定的電源電壓U1下電動機能夠提供的最大電磁轉矩。bn0TcaTmnm52計算舉例三相異步電動機Y160M-4PN=11kW、139140最大電磁轉矩Tmax臨界轉差率sm0.8U1cTmnmbn0TaU1過載系數53最大電磁轉矩Tmax臨界轉差率sm0.8U1cTmnmb140141(2)Tmax與轉子繞組電路的電阻R2無關,但Sm與R2成正比。bn0TcaTmaxU1保持不變,R2增大,曲線下移,特性變軟,起動轉矩加大54(2)Tmax與轉子繞組電路的電阻R2無關,但Sm與R2141142這一特點使繞線轉子異步電動機具有較好的起動特性和調速特性。3.起動轉矩TSt

bTmn0Tcanm電動機接通電源的瞬間，轉速n=0、轉差率s=1，電動機所產生的電磁轉矩即為起動轉矩TSt

。計算公式起動轉矩TSt越大，電動機帶負載起動的能力越強。起動能力TSt／TN一般籠型轉子異步電動機的TSt／TN約在1～2.2之間。Tst55這一特點使繞線轉子異步電動機具有較好的起動特性和調速特性142143（一）起動時存在的問題1.起動電流大，Ist等于定子繞組的線電流，約為（5～7）IN。過大的起動電流造成電網電壓劇烈波動，影響其它用電設備的運行。2.起動轉矩TSt小，原因是cosφ2小。

T=CTΦI2cosφ2電動機接通電源，轉子由于慣性還未來得及轉動，轉速為0。轉子從靜止(n=0、s=1)到穩定恒速運行，中間所經歷的過程。一、起動n1n=0轉子起動轉矩過小導致啟動時間長、增加能耗，甚至不能起動電動機。通常Tst僅為(1～2.2)TN,只能用于輕載起動。三相異步電動機的起動、反轉和制動介紹56（一）起動時存在的問題電動機接通電源，轉子由于慣性還未來143144（二）起動方法1.直接起動:盡量優先考慮使用。一般功率在7.5kW以下的電動機均可使用。2.降壓起動

對于功率較大、不允許直接起動的三相異步電動機，在起動時降低電動機的電源電壓U1，以限制起動電流Ist，待電動機轉速接近穩定轉速時，再把電壓恢復為正常值。

起動轉矩TSt與外加電壓U1平方成正比，在降壓起動的同時也大大的降低了起動轉矩，因此這種方法只使用于輕載或空載起動。57（二）起動方法1.直接起動:盡量優先考慮使用。2.降壓起1445.直流電動機5.直流電動機145123直流電動機的基本結構（難點）電動機的銘牌數據及主要系列（重點）直流電動機的一般調速方法（擴展知識點）123直流電動機的基本結構（難點）電動機的銘牌數據及主要系列146執行元件及控制第二章常用電動機147

大型電動機

148小型電動機小型電動機1491直流電動機的構造直流電動機基本結構：

定子、轉子和結構件（端蓋、軸承等）三大部分組成。1直流電動機的構造直流電動機基本結構：1501）定子其中主磁極的作用：用來在電機中產生磁場，分為永磁式和勵磁式。永磁式:

由永久磁鐵做成。勵磁式:

磁極上繞線圈，線圈中通過直流電，形成電磁鐵。勵磁:

磁極上的線圈通以直流電產生磁通，稱為勵磁。定子包括機座、主磁極、換向磁極、前后端蓋和電刷裝置等幾部分。1）定子其中主磁極的作用：用來在電機中產生磁場，分為永永磁式1512）轉子(電樞)轉子是直流電動機實現能量轉換的樞紐，又稱為“電樞”，它包括電樞鐵心、電樞繞組及換向器。電樞鐵心的作用：導磁和嵌放電樞繞組;電樞繞組的作用：作發電機時產生感應電動勢；換向器的作用：作發電機時將電樞導體感應的交流電壓經由電刷轉變成直流電壓輸出，作電動機時將電路中的直流電壓經由電刷轉變成交流電壓輸入電樞。2）轉子(電樞)轉子是直流電動機實現能量轉換的樞紐，又稱為“1521直流電機的主要結構主磁極：產生恒定的氣隙磁通，由鐵心和勵磁繞組構成換向磁極：改善換向。電刷裝置：與換向片配合,完成直流與交流的互換機座和端蓋：起支撐和固定作用。定子轉子電樞鐵心：主磁路的一部分，放置電樞繞組。電樞繞組：由帶絕緣的導線繞制而成，是電路部分。換向器：與電刷裝置配合,完成直流與交流的互換轉軸軸承1直流電機的主要結構主磁極：產生恒定的氣隙磁通，由鐵心和勵磁153直流電動機工作原理直流電動機與交流電動機原理大致相似，也是基于電磁感應的原理，使得轉軸受到一個力的作用旋轉起來。電磁感應原理

產生感應電壓或感應電流的現象。直流電動機工作原理直流電動機與交流電動機原理大致相似，也是1541）直流電動機線圈動態轉動圖1）直流電動機線圈動態轉動圖1552）線圈受力和轉動分析受力分析：由左手定則得ab受力向上，cd受力向下。這兩個力不是平衡力。運動分析：在這兩個力作用下，線圈作順時針轉