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1、汽车电工电子技术基础,制作:姜丹丹,第四章 电动机,1. 理解三相异步电动机的基本结构和工作原理。 2. 掌握三相异步电动机的运行特性。 3. 理解单相异步电动机的工作原理。 4. 掌握直流电动机的基本结构和工作原理。,4.1.1 三相异步电动机的结构,第四章 电动机,三相异步电动机的结构主要包括定子和转子两部分。,4.1.1 三相异步电动机的结构,第四章 电动机,2. 转子 转子绕组根据构造分成两种，笼式和绕线式。,4.1.2 三相异步电动机的工作原理,第四章 电动机,定子绕组接通三相交流电源后，在定子绕组内形成三相对称电流，在电动机内形成旋转磁场，转子绕组与旋转磁场产生相对运动并切割磁力线
2、，使转子绕组产生感应电流，两者相互作用产生电磁转矩，使转子转动起来。 1. 旋转磁场的产生,三相电流合成磁场 的分布情况,合成磁场方向向下,合成磁场旋转60,合成磁场旋转90,动画,4.旋转磁场的转速,工频：,旋转磁场的转速取决于磁场的磁极对数,p=1时,若定子每相绕组由两个线圈串联 ，绕组的始端 之间互差60，将形成两对磁极的旋转磁场。,旋转磁场的磁极对数 与三相绕组的排列有关,p=2时,旋转磁场转速n0与极对数 p 的关系,n0又称同步转速,取决于三相电流的相序,2.旋转磁场的旋转方向,结论： 任意调换两根 电源进线，则旋转 磁场反转。,动画,2. 转动原理 3. 转差率,4.1.2 三相
3、异步电动机的工作原理,第四章 电动机,4.2.1 电磁转矩T与转子转速n1的关系曲线,第四章 电动机,1. 额定转矩 额定转矩是电动机带额定负载时对应的电磁转矩。如图所示曲线中的点是额定转矩和额定转速所对应的点，称为额定工作点。异步电动机若运行在该点或附近，其效率及功率因数均较高。 2. 最大转矩 最大转矩为三相异步电动机电磁转矩最大值。 3. 启动转矩 电动机刚起动瞬间时的转矩称为启动转矩。,过载系数(能力),一般三相异步电动机的过载系数为,启动能力,4.2.2 转矩与功率的关系,电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，这种能力称为自适应负载能力。当负载转矩发生变化时，转速与电磁力矩的关
4、系有： 自适应负载能力是电动机区别于其他动力机械的重要特点。（如柴油机当负载增加时，必须由操作者加大节气门，才能带动新的负载） 另外，由力学知识可以得到电动机转矩与功率关系式：,第四章 电动机,感应电动机电磁转矩与电源电压的平方成正比，表示为,4.2.3 电磁转矩与电源电压的关系,第四章 电动机,4.3.1 起动,第四章 电动机,对三相异步电动机起动的要求有以下几点: （1）起动电流不能太大。 （2）要有足够的起动转矩。 （3）起动设备要简单，价格低廉，便于操作及维护。 1. 直接起动（全压起动） 利用断路器或接触器将电动机直接接到具有额定电压的电源上，这种起动方法称为直接起动。 直接起动的优
5、点是起动设备和操作简单，缺点是起动电流大。 2. 降压起动 电动机起动时，降低加在电动机定子绕组上的电压，待起动结束时再恢复额定电压运行。由于起动转矩明显减小所以降压起动适用于容量较大的笼型三相异步电动机及对起动转矩要求不高的生产机械。笼型三相异步电动机降压起动的方法有定子绕组串电阻（或电抗）降压起动，自耦变压器降压起动，星形三角形降压起动。,4.3.1 起动方法,(1) 直接起动 直接起动适用于7.5千瓦以下，电动机的启动不频繁且电网容量足够大 。,(2) 降压起动：,星形-三角形(Y ) 换接起动,自耦变压器降压起动,定子绕组串电阻起动,（适用于笼型三相异步电动机）,设：电机每相阻抗为,(
6、1) Y 换接起动,降压起动时的电流 为直接起动时的,4.3.2 制动,第四章 电动机,制动问题研究的是怎样使稳定运行的异步电动机在断电后，在最短的时间内克服电动机的转动部分及其拖动的生产机械的惯性而迅速停车，以达到静止状态。对电动机进行准确制动不仅能保证工作安全，而且还能提高生产效率。 三相异步电动机的制动方式有机械制动和电气制动两大类。其中电气制动主要有：能耗制动、反接制动和发电反馈制动等。本节就能耗制动、反接制动做详细阐述。 1. 能耗制动 2. 反接制动,三相异步电动机的转子方向与定子产生的旋转磁场方向相同，而旋转磁场的转向取决于定子绕组通入的三相电流的方向，所以只要将三根电源线中的任
7、意两根对调，通入定子绕组的电流相序改变，从而就可使转子的转动方向改变，实现电动机反转。,4.3.3 反转,第四章 电动机,4.3.4 调速,第四章 电动机,在实际生产过程中，为满足生产机械的需要，需要人为地改变电动机的转速，这就是通常所说的调速。 1. 变频调速 变频调速指通过改变三相异步电动机供电电源的频率来实现调速。它主要由整流器逆变器控制电路三部分组成。整流器先将的交流电转换成电压可调的直流电，再由逆变器变换成频率连续可调，电压也可调的三相交流电。以此来实现三相异步电动机的无级调速。 2. 变极调速 变极调速就是通过改变旋转磁场的磁极对数来实现对三相异步电动机的调速。 3. 变转差率调速
8、 在三相异步电动机的结构中，已提及绕线式转子的三根引出线，通过滑环电刷等最终会接到起动装置或调速用的变阻器上。只要改变调速变阻器的大小，就可平滑调速。,直流电动机是依据载流导体在磁场中受力而旋转的原理制造的，主要由定子和转子两部分组成。通常将磁场固定不动，而导体做成可以在磁场内绕中心轴旋转。,4.4.1 直流电动机的结构及转动原理,第四章 电动机,直流电动机定子磁极、的产生一般有两种方法，一种方法是用永久磁铁，另一种方法是给定子铁芯上的励磁绕组通入直流电。按励磁绕组与电枢绕组连接方式的不同，直流电动机可分为他励、并励、串励和复励四种。,4.4.2 直流电动机的励磁方式,第四章 电动机,车用起动
9、电动机主要用来对静态下的汽车发动机进行起动，包括直流串励式电动机、操纵机构和传动机构三部分。 1.操纵机构的结构及工作过程 结构,4.4.3 车用起动电动机,第四章 电动机,zz,1.操纵机构的结构及工作过程 工作原理 （1）点火开关旋到起动档时，起动机电磁开关电路接通，有吸拉线圈电路和保持线圈电路；另外起动机主电路接通，同时辅助接线柱也被接通。电枢旋转，齿轮与齿圈啮合。 （2）发动机起动后，单向离合器使驱动齿轮与电枢轴脱开，防止了起动机超速。 （3）放松点火开关时，起动机电磁开关电路断路，瞬间，两线圈上流过电流流向相反，铁芯退磁回位，主电路断开，齿轮与齿圈脱开啮合。,4.4.3 车用起动电动机,第四章 电动机,2.传动机构 主要由驱动齿轮、单向离合器和拨叉组成。 单向离合器：将电动机的电磁转矩传递给发动机，在发动机起动后自动打滑，保护起动机不致飞散损坏。 单向离合器有滚柱式离合器、摩擦片式离合器、弹簧式离合器。 拨叉：使离合器作轴向移动，将驱动齿轮啮入和脱离飞轮齿圈。,4.4.3 车用起动电动机,第四章 电动机,第四章 电动机,1. 三相异步电动机 2. 直流电动机,Thank You!,
