电动机工作原理培训课件

电动机工作原理培训课件第一章电动机基础概述电动机的定义与作用电动机是一种能够将电能转换为机械能的电气设备，是现代工业和日常生活中不可或缺的动力源电动机通过电磁感应原理，将输入的电能转化为旋转运动的机械能，从而驱动各类机械设备运行主要应用领域工业生产驱动各类机床、泵、风机、压缩机等•交通运输电动车、电动列车、电梯等•家用电器冰箱、洗衣机、空调、电风扇等•电动机的分类直流电动机（DC Motor）交流电动机（AC Motor）按同步性分类以直流电为能源的电动机，需要换向器和使用交流电源的电动机，是当今应用最广根据转子转速与旋转磁场同步性进行分电刷实现转子持续旋转泛的电动机类型类永磁直流电动机单相交流电动机同步电动机转子转速与旋转磁场同步••他励直流电动机三相交流电动机••串励直流电动机通用电动机••并励直流电动机•复励直流电动机•电动机的基本构造定子（Stator）转子（Rotor）主要部件电动机的固定部分，通常包括机座、端电动机的旋转部分，安装在轴上，通过磁极产生磁场盖和轴承等在交流电动机中，定子上轴承支撑在直流电动机中称为电枢，绕组通电产生磁场或感应电流装有定子绕组；在直流电动机中，定子在交流电动机中分为鼠笼式转子和绕线换向器直流电机中改变电流方向的装上安装有主磁极和换向极式转子置电刷与换向器接触，传导电流直流电动机结构直流电动机的主要结构包括磁极固定在机座内壁，产生主磁场换向器固定在转轴上，由相互绝缘的铜片组成电枢铁芯叠压在转轴上，表面有槽，内嵌电枢绕组电刷与换向器接触，向电枢绕组供电电枢绕组放置在电枢铁芯槽中的导线，通电后产生电磁力第二章直流电动机工作原理直流电动机的基本原理直流电动机的工作基于电磁力原理通电导体在磁场中受力，产生转动工作过程直流电源通过电刷和换向器向电枢绕组供电

1.电枢绕组中的电流产生磁场（电枢磁场）

2.电枢磁场与定子磁场相互作用产生电磁转矩

3.电磁转矩驱动转子旋转

4.换向器随转子旋转，自动改变电流方向

5.直流电动机的换向过程换向过程是直流电动机持续旋转的关键机制，确保电枢绕组中的电流方向始终能产生同向转矩电流通路电流从电源正极经过电刷进入换向器，流经电枢绕组后，再通过换向器和另一电刷返回电源负极换向器旋转随着转子旋转，换向器铜片与电刷的接触位置不断变化，导致电枢绕组中的电流方向周期性改变转矩产生直流电动机的主要结构组成磁路系统电枢系统机械系统磁轭导磁并支撑主磁极电枢铁芯叠片结构，减少涡流机座支撑整机主磁极产生主磁场电枢绕组产生电磁力的导线轴承支撑转子旋转励磁绕组通电产生磁场换向器改变电流方向端盖固定轴承换向极改善换向条件电刷与换向器接触，传导电流风扇冷却电机接线盒电气连接直流电动机的应用实例电动车驱动系统工业自动化设备直流电动机在电动车中广泛应用，特别是永磁直流电动机因其启动转矩大、调速范围广、控制简单等优点，成为许多轻型电动车的首选动力第三章交流电动机基础交流电动机的分类单相交流电动机三相交流电动机使用单相交流电源，主要应用于小功率场合使用三相交流电源，应用最为广泛的电动机类型分相电动机使用启动绕组，启动后断开三相异步电动机•电容启动电动机使用电容产生相移鼠笼式异步电动机•电容运转电动机电容持续在线绕线式异步电动机•罩极电动机结构简单，适用于风扇等三相同步电动机•电磁式同步电动机•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包括定子和转子两大部分定子部分机座支撑整机结构，通常为铸铁材料定子铁芯由硅钢片叠压而成，内部有槽定子绕组放置在定子铁芯槽中，通入三相电流后产生旋转磁场转子部分鼠笼式转子由转子铁芯、导条和端环组成，结构简单牢固三相异步电动机定子与转子结构定子结构特点鼠笼式转子特点定子铁芯内部开有均匀分布的槽，定子绕组按一定规律嵌入槽中，形成三相对称绕组每相绕组在空间上相差电120°角度，通入三相交流电后产生旋转磁场三相旋转磁场的形成原理旋转磁场形成定子绕组分布三相电流在定子绕组中产生三个脉动磁场，三相电流的特点三相定子绕组在空间上互差120°电角度均匀这些磁场在空间上叠加，形成幅值恒定、空三相交流电由三个幅值相等、相位依次相差分布，每相绕组通入相应的电流间位置均匀旋转的旋转磁场的正弦交流电组成120°三相旋转磁场动画演示磁场旋转过程旋转磁场特点时刻相电流最大，磁场指向磁场强度恒定，大小为倍单相磁•t=0A•

1.5A相轴线方向场最大值•t=T/6时刻合成磁场旋转60°•磁场匀速旋转，旋转速度为同步转速•t=T/3时刻合成磁场旋转120°•磁场旋转方向取决于三相电源相序时刻合成磁场旋转•t=T/2180°异步电动机的工作原理异步电动机工作原理基于电磁感应定律，主要工作过程如下旋转磁场产生定子绕组通入三相交流电后产生旋转磁场，以同步速度n₁旋转转子感应电流旋转磁场切割转子导体，在转子中感应电流电磁转矩产生转子电流与旋转磁场相互作用，产生电磁转矩转子旋转电磁转矩驱动转子旋转，但转速n₂始终小于同步速度n₁异步电动机的滑差概念滑差的定义滑差的物理意义滑差与转矩的关系滑差是转子转速与同步转速之差与同步转速滑差反映了转子相对于旋转磁场的相对运动之比，通常用百分比表示状态，是异步电动机工作的必要条件转子同步旋转，无相对切割，无•s=0感应电流和转矩＜＜正常运行状态，转子以低于•0s1其中₁为同步转速，₂为转子实际转速n n同步速度的速度旋转转子静止，启动状态•s=1异步电动机的启动方式直接启动（DOL）将电动机直接连接到电源，启动电流大（额定电流的倍），适用于小5-7功率电动机（一般小于）15kW星三角启动启动时绕组呈星形连接，降低每相电压为线电压的1/√3，启动电流约为直接启动的，适用于中等功率电动机1/3软启动器直接启动（）优缺点分析DOL优点缺点结构简单仅需接触器和过载保护装置启动电流大可达额定电流的5-7倍，对电网冲击大成本低设备投资少，维护简单机械冲击大启动瞬间转矩突变，对传动系统冲击大启动转矩大可达额定转矩的

1.5-2倍功率限制一般仅适用于小功率电动机启动速度快直接加全压，快速达到额定转速控制简单接线简单，操作方便星三角启动原理与应用星形接法启动阶段启动时，将定子绕组接成星形连接，每相电压降为线电压的1/√3（约

57.7%），启动电流约为直接启动的，但启动转矩也仅为直接启动的1/31/3切换过程当电动机加速到接近额定转速（约）时，通过切换接触器，将定子绕组从80%星形接法切换为三角形接法切换过程中存在短暂断电三角形接法运行阶段切换为三角形接法后，电动机在额定电压下正常运行此时电流会有一个冲击，但由于已接近额定转速，冲击电流远小于直接启动时的电流绕线转子感应电动机简介结构特点转子上绕有与定子绕组极数相同的三相绕组•转子绕组通过滑环和电刷引出•外接可调电阻器或其他控制装置•结构复杂，制造和维护成本较高•工作原理基本原理与鼠笼式异步电动机相同，但转子回路可通过外部电阻进行调节，改变转子回路参数，从而调节启动和运行特性应用优势启动转矩大，启动电流小•调速范围广，性能灵活•适用于需要频繁启动或重载启动的场合•第四章同步电动机工作原理同步电动机的基本结构同步电动机主要由定子和转子两大部分组成定子结构与三相异步电动机定子结构基本相同•机座、定子铁芯和三相定子绕组•定子绕组通入三相交流电后产生旋转磁场•转子结构根据转子结构的不同，可分为两种主要类型电磁式转子具有凸极结构，通过励磁绕组和滑环供电同步电动机的工作原理定子旋转磁场转子磁场形成定子三相绕组通入三相交流电后产生旋转磁电磁式转子通过直流励磁电源产生磁场；永磁场，旋转速度为同步速度n₁=60f/p（f为电转子本身具有恒定磁场转子形成稳定的N、源频率，为极对数）极p S功角与转矩磁场锁定转子磁极被定子旋转磁场锁住，极被极N S吸引，极被极吸引，转子随旋转磁场同步S N旋转同步电动机动画演示同步运行过程两种转子的特点启动过程通常需要辅助启动方式电磁转子可调节励磁电流，控制功率

1.因数；启动需辅助装置，如阻尼绕组同步牵引转速接近同步速度时，转

2.子磁场与定子旋转磁场相互作用同步运行转子被旋转磁场锁住，

3.以同步速度旋转负载变化负载增加时，功角增大，

4.转矩增大电动发电机与电动机的双向运行抽水蓄能电站的双向运行设计制造难点技术特点抽水蓄能电站使用同步电动发电机组，具大型机组的机械强度与稳定性要求高高效率双向运行效率高••有两种工作模式电气绝缘系统要求高快速响应可快速切换工作模式••发电模式高水位水流驱动机组，作为发冷却系统设计复杂调相能力可作为调相机调节电网无功••电机发电功率启动与同步过程控制精确•抽水模式电网电力驱动机组，作为电动电网并网与解列控制复杂•机将水抽至高位蓄能电动机名词术语汇总基本术语结构术语电气术语励磁产生磁场的过程定子电机的固定部分额定功率电机正常工作时的输出功率换向直流电机中改变电流方向的过程转子电机的旋转部分额定电压电机正常工作时的供电电压滑差异步电机转子转速与同步速度的相对电枢直流电机中的转子额定电流电机正常工作时的电流差值换向器直流电机中改变电流方向的装置功率因数有功功率与视在功率之比转矩使电机旋转的力矩同步速度旋转磁场的旋转速度鼠笼式转子异步电机中的一种转子结构结语电动机技术的发展与应用前景电动机技术在新能源与智能制造时代正迎来新的发展机遇高效节能新材料、新工艺提高电机效率，降低能耗智能控制变频技术、矢量控制、直接转矩控制等先进控制方法新能源应用电动汽车、风力发电、太阳能发电系统中的应用集成化电机、控制器、传感器一体化设计特种电机低速大转矩、高速电机、超导电机等特种电机发展掌握电动机原理是电工及自动化领域的基础，希望学员能够深入理解电动机的工作原理，建立系统的知识体系•结合实际应用，提升动手能力和问题解决能力•。