《交流电动机原理》课件

交流电动机原理了解交流电动机的工作原理及其应用课程概述学习目标课程内容深入理解交流电动机的基本原理涵盖交流电动机基础理论、异步、结构、工作特性，以及各种类电动机、同步电动机、特种电机型交流电机的应用等内容学习方法理论学习结合实践操作，通过课堂讲解、实验演示、案例分析等方式进行教学绪论本课程将深入探讨交流电动机的原理，涵盖结构、工作原理、运行特性、应用及维护等方面的内容电磁感应定律法拉第电磁感应定律楞次定律12当穿过闭合电路的磁通量发生感应电流的方向总是使它产生变化时，闭合电路中就会产生的磁场阻碍引起它的磁通量的感应电动势变化应用3电磁感应定律是发电机、电动机、变压器等电气设备的基础正弦交流理论正弦交流电是一种周期性的电信号，交流电的频率是指每秒钟电流方向变其电压和电流随时间变化呈正弦曲线化的次数，单位为赫兹（Hz）交流电的幅值是指电压或电流变化的最大值单相变压器结构与工作原理铁芯绕组绝缘由叠压的硅钢片构成，用以引导磁力线，分别称为初级绕组和次级绕组，用于传递防止绕组之间和绕组与铁芯之间发生短路降低损耗电能，确保安全运行单相变压器的工作特性空载特性负载特性短路特性效率是指变压器空载运行时，输是指变压器负载运行时，输是指变压器短路运行时，输是指变压器输出功率与输入入电压和空载电流之间的关出电压和负载电流之间的关入电压和短路电流之间的关功率的比值，反映了变压器系系系的能量转换效率三相变压器的结构与工作原理三相变压器由三个单相变压器组合而成，每个单相变压器由铁芯、初级绕组和次级绕组组成三相变压器通常采用三相铁芯，铁芯上有三个绕组，每个绕组连接一个单相变压器三个单相变压器通过相位关系连接起来，实现三相电源的电压变换三相变压器的工作原理与单相变压器相同，都是基于电磁感应原理，通过改变绕组匝数比来实现电压变换三相变压器的连接方式连接连接Y-Y Y-Δ星形-星形连接是最常用的连接星形-三角形连接是另一种常用方式，其特点是中性线可以连接的连接方式，特点是中性线不能，适用于需要中性线接地的场合连接，适用于不需中性线接地的场合连接连接Δ-ΔΔ-Y三角形-三角形连接适用于不需三角形-星形连接相对不常用，要中性线接地的场合，其特点是其特点是电压和电流都发生变化电压和电流都不发生变化绕组匝数比与电压变换比绕组匝数比电压变换比N1/N2U1/U2三相交流电机的基本原理旋转磁场转子三相交流电机的核心是旋转磁场，通转子是电机的一部分，被旋转磁场驱过三相绕组的电流产生磁场，该磁场动，最终将机械能输出在空间上旋转，从而驱动转子转动电能转化三相交流电机将电能转化为机械能，从而驱动各种机械设备三相异步电动机的结构三相异步电动机主要由定子、转子和转子轴组成，其中定子为静止部分，转子为旋转部分定子由定子铁芯、定子绕组、定子机壳等组成转子由转子铁芯、转子绕组、转子轴等组成转子轴由轴承支撑，与转子铁芯一起旋转三相异步电动机的工作原理旋转磁场1三相定子绕组通入三相交流电，产生旋转磁场感应电流2旋转磁场切割转子导体，在转子中产生感应电流电磁力3感应电流与旋转磁场相互作用，产生电磁力，驱动转子旋转三相异步电动机的运行特性转速特性转矩特性效率特性功率特性转速随负载变化而下降，但转矩与转差率成正比，转差随着负载增加，效率先上升输出功率随负载增加而增加下降幅度较小率为同步转速与实际转速之，然后下降，但增加幅度有限差三相异步电动机的启动直接启动直接将电机接入电源，启动电流较大，会对电网造成冲击降压启动通过降压启动器降低启动电压，减小启动电流，但启动时间较长星形三角形启动-先将电机绕组接成星形，启动后转速上升到一定程度再接成三角形，能有效降低启动电流自耦变压器启动利用自耦变压器降低启动电压，启动后逐渐提高电压，适用于较大功率电机三相异步电动机的调速方法转子绕组调速变频调速12通过改变转子绕组的电阻，可通过改变电源频率来改变电动以改变电动机的转速但这会机转速这种方法可以实现精导致效率降低，并且不适用于确的转速控制，并且效率较高需要精确转速的场合，是目前应用最广泛的调速方法磁场控制调速其他调速方法34通过改变定子磁场强度来改变还有一些其他的调速方法，如电动机转速这种方法可以实滑差极调速、斩波调速等，但现高效的转速控制，但需要更这些方法应用较少复杂的控制系统三相同步电动机的结构三相同步电动机主要由定子、转子、励磁系统等组成定子与异步电动机结构基本相同，主要包括定子铁芯、定子绕组和机座等部分转子部分则有两种类型•凸极式转子采用凸出的磁极结构，适用于低速、大容量的应用场景，例如大型发电机•隐极式转子转子表面光滑，没有凸出的磁极，主要用于高速、中小容量的应用场景，例如电机驱动三相同步电动机的工作原理电磁场1定子绕组通入三相交流电，产生旋转磁场，该磁场切割转子上的励磁绕组，在转子上产生感应电动势同步转速2转子绕组励磁后形成磁场，与定子旋转磁场同步旋转，电机以同步转速运行电磁转矩3定子旋转磁场与转子磁场相互作用产生电磁转矩，驱动转轴旋转三相同步电动机的运行特性转速转矩特性效率特性功率因数特性-转速与同步转速保持一致，并不会像异步效率较高，尤其是在额定负载情况下可以通过励磁调节来控制功率因数，可达电动机那样随着负载变化而发生改变到较高的功率因数三相同步电动机的励磁系统直流励磁机静止励磁装置直流励磁机是一种常用的励磁方式，通过直流电机产生励磁电流静止励磁装置采用半导体器件，通过整流、控制和逆变等功能，，为同步电机提供励磁磁场将交流电转换为直流电，并调节励磁电流的大小，以控制同步电机的励磁磁场三相同步电动机的启动方式异步启动1利用异步电机将同步电机加速至接近同步速度直流励磁2为同步电机提供直流励磁电流同步启动3直接将同步电机接入电源三相同步电动机的调速方法改变励磁电流改变定子电压通过改变励磁电流的大小，可以改变降低定子电压可以降低转速，但会降同步电动机的转速低电动机的功率改变极对数改变同步电动机的极对数可以改变其同步转速交流电动机的选用与维护负载特性运行环境根据负载类型、功率要求选择合考虑温度、湿度、振动等因素，适的电机类型和参数选择耐受性强的电机维护保养定期检查电机状态，清洁、润滑，延长使用寿命交流电动机的常见故障及维修电机过热电机振动过载、轴承损坏、通风不良等轴承磨损、转子不平衡、定子原因会导致电机过热，需要及绕组短路等原因会导致电机振时停机检查并排除故障动，需要及时进行维修或更换部件电机噪声轴承磨损、风扇故障、定子绕组短路等原因会导致电机噪声，需要进行检查并进行相应的维修交流电动机的安全操作要点启动前检查运行中注意停机后操作确保电源线连接正确，并检查电机外壳电机运行时，应保持安全距离，避免触电机停机后，应先断开电源，再进行维是否完好无损确认周围环境安全，例碰转动部件定期检查电机温度，并及修或保养避免在电机带电的情况下进如没有易燃物品时处理异常情况行任何操作绕线式异步电动机的结构与性能绕线式异步电动机是一种常用的电机类型，其结构主要由定子、转子、转轴和端盖等组成定子是静止部分，包含绕组和铁芯转子是旋转部分，包含转子绕组、转子铁芯和转轴绕线式异步电动机的转子绕组通常采用铜线绕制，并与定子绕组通过电刷和滑环相连接，从而可以改变转子的电流方向，实现电动机的转向控制绕线式异步电动机具有以下性能特点•启动转矩大•调速性能好•结构简单•运行可靠性高兼激式三相电机的结构与特性兼激式三相电机是将异步电机和同步电机的优点结合在一起的一种电机类型，也称为同步-异步电机这种电机通常具有以下结构特点•转子结构兼激式三相电机的转子通常采用永磁材料，或者带有绕组的铁芯•励磁方式转子绕组可以由外部电源励磁，也可以通过转子上的永磁材料产生励磁磁场永磁同步电机的发展与应用高效节能扭矩密度高永磁同步电机具有高效率和低与传统电机相比，永磁同步电能耗的特点，是节能减排的重机具有更高的扭矩密度，可以要选择实现小型化和轻量化控制精度高永磁同步电机易于控制，可以实现精确的转速和扭矩控制无刷直流电机的工作原理转子永磁体1无刷直流电机使用永磁体作为转子，提供磁场定子绕组2定子绕组由三相绕组组成，通过电子控制器控制电流，产生旋转磁场霍尔传感器3霍尔传感器用于检测转子的位置，提供反馈信号给控制器电子控制器4电子控制器根据霍尔传感器的反馈信号，控制定子绕组电流，使转子旋转永磁同步电机的控制系统控制系统是永磁同步电机的心脏，它传感器反馈电机运行状态信息，包括负责电机转速、转矩和位置的精确控位置、速度和电流等，为控制系统提制供决策依据控制算法根据传感器数据计算出所需的电压和电流，实现对电机运行的精确控制本课程小结与展望本课程系统地介绍了交流电动机原理，涵盖了电机结构、工作原理、运行特性、应用领域等方面通过本课程的学习，您将能够掌握交流电动机的基本知识，并能够运用这些知识解决实际问题。