电动机的结构和工作原理PPT

定义（ n0- n ）为转差，把转差与同步转速n0 之比的百分值 叫做转差率S。即：
S= （ n0 -n ）/ n0 *100%
N
如果用一原动机或其它
T
转矩去拖动异步电动机，
使它的转速超过同步转速，
n >n0 ,S<0,旋转磁场切割转
n0
子导体的
n
方向相反，导体中的电动势与电流方向都反向。由左手 定则知电磁力与旋转磁场和转子的旋转方向相反，这是制动 转矩。这时原动机对异步电动机输入机械功率，而通过电磁 感应由定子向电网输送电功率，电动机处在发电机状态。
每一相绕组都有首端，又有末端，以A相为例，则三相绕组A-X、 B-Y、C-Z、在空间上分布为A-Z-B-X-C-Y共有六部分，即总的 绕组应分为六部分，分属AZBXCY，每一部分在每极下占有的 电角度称为相带，一般用600相带
N
S
N
S
A Z B X C Y A ZB X C Y 600
每极每相槽数q
第四章 三相异步电动机原理
• 4.1 三相异步电动机的基本工作原理与结构 • 4.2交流电机绕组 • 4.3交流电机的感应电动势 • 4.4交流电机绕组的磁动势 • 4.5三相异步电动机的空载运行 • 4.6三相异步电动机的负载运行 • 4.7三相异步电动机的等效电路和向量图
4.1三相异步电动机的基本工作原理与结构
对双层绕组而言，每个相绕组有2p个线圈组，每个相绕
组串联匝数为
N

2p a
qNy
所以双层绕组相电动势基波的有效值为
E 1 2 a p E q ( y 1 ) 2 a p 4 . 4 f 1 q 4 y k W 1 N 1 4 . 4 f 1 2 p 4 a y k q W 1 1 N 4 . 4 f 1 N 4 W 1 1

家用电器中的应用
家用电器中常使用三相异步电动 机，如洗衣机、冰箱等。
发展趋势
未来，三相异步电动机将逐渐应 用于新能源、电动汽车等领域， 促进技术的进步。
六、总结
三相异步电动机的特点和优缺点
三相异步电动机具有结构简单、运行稳定等特点，但启动力矩较小，需要额外的起动装置。
未来发展和应用前景
随着新能源和电动汽车等领域的快速发展，三相异步电动机有着广阔的应用前景。
三相异步电动机具有结构简单、运行稳定的优点， 但缺点是起动力矩较小，需要外部辅助装置。
二、原理
1 磁场转速与电动机转速
三相异步电动机的转速与其磁场旋转速度不同步，因此称为“异步”电动机。
2 感应电动机的工作原理
感应电动机利用旋转磁场在转子中产生感应电流，从而产生转矩，驱动机械运转。
3 转子的损耗和转矩
转子中的铜损、磁损等会导致能量损耗，同时会产生转矩，使电动机能够开展工作。
三、结构
组成
三相异步电动机由定子、转子、 端盖、轴等组件构成，各个局
定子上的线圈按照一定的规律 布置，形成电磁场，驱动转子 旋转。
各部件的作用和功能
不同部件在电机运行过程中， 起着各自不可或缺的作用，确 保电机正常工作。
四、运行和控制
1
启动、运行、停止
通过给定适当的电压和频率，电动机可以启动、运行和停止。
2
控制方式
运行电动机可以通过多种方式进行控制，如电阻起动、变频器控制等。
3
速度调节方法
可以通过改变电动机供电频率、极对数等参数来实现对电动机转速的调节。
五、应用
工业应用案例
三相异步电动机被广泛应用于各 种工业领域，如机械加工、生产 装配线等。

当负载转矩太大 时，旋转磁场就 无法拖动转子一 起旋转，称为 “失步”，电动 机不能正常工作。
Thank You
三相交流电施于 三相定子绕组,产 生旋转磁场
以某种方法起动后,定转子 磁场间异性相吸,转子磁场 跟随定子磁场同步旋转T 越大
直流电施于转 子绕组,产生 转子磁场(极)
θ=0
改变同步电动机的转向：三相电 源进线中的任意两相对调，定子 旋转磁场方向改变，与三相异步 电动机反转的方法相同。
《电机与辅助控制系统》课程
知识点 三相同步电机的结构与工作原理
一、三相同步电机的结构
同步电动机
三相旋转磁极式同步电动机结构示意图
同 步 电 机
n=n1
同步调相机 同步发电机
一般用于2、4极
一般用于4极及以上
同步机的结构中，定子与三相异步电动机类似，接入三 相电源，但转子是不同的，是直流励磁。
二、三相同步电机的工作原理

额定电磁转矩为
TN95n P 5 N N 09535 100 3 040 .4 1N •m
节目录
电路与电工技术
何谓直流电机的铭 牌数据？其中的额 定功率，是电功率 还是机械功率？ 节目录
在直流电动机中，电枢所 加电压已是直流，为什么还 要加装换向器？如果直流电 机没有换向器，还能转动吗？
直流电机的定子都 包含哪几部分？各 部分作用如何？
节目录
电路与电工技术
一台Z252型直流电动机，已知其铭牌数据为： PN=13kW，UN=220V，ηN=0.86，nN=3000r/min。试 求该直流电动机的P1N，IN和TN。
根据已知铭牌数据，可求得额定输入功率为
P1NPN N
1315.1kW 0.86
额定电流为 INUP N NN2123 1 00.8 3 066.87A
节目录
电路与电工技术
6.1 直流电动机的结构原理
直流电机是电机的主要类型之一。近年来，与电力电子 装置结合而具有直流电机性能的电机不断涌现，使直流电 机大有被取代的趋势。尽管如此，直流电机仍有一定的理 论意义和实用价值。
1. 直流电机的结构组成
节目录
电路与电工技术 直流电机结构组成图
节目录
电路与电工技术
直流电机的转子都 包含哪几部分？各 部分作用如何？
电路与电工技术
6.2 直流电动机的基本工作原理
1. 直流电动机的基本工作原理
直流电动机的工作原理也是
建立在电磁力和电磁感应的基
A
础上。图中N和S为直流电机的
一对定子磁极；电枢绕组用一
个单匝线圈来表示；线圈的两 个引出端分别联在两个换向片
I
B
上，换向片上压着电刷A和B。 _ U +

面临的挑战与解决方案
成本问题
随着高性能永磁材料价格的上涨，永磁同步电动机的成本 也随之增加。解决方案包括采用替代性材料、优化设计等 降低成本。
控制精度问题
在某些高精度应用场景中，永磁同步电动机的控制精度仍 需提高。解决方案包括采用先进的控制算法和传感器技术 提高控制精度。
可靠性问题
在高温、高湿等恶劣环境下，永磁同步电动机的可靠性可 能会受到影响。解决方案包括加强散热设计、提高材料耐 久性等提高可靠性。
总结词
风力发电系统中应用永磁同步电动机，具有 高效、可靠、低噪音等优点。
详细描述
风力发电系统需要能够在风能不稳定的情况 下高效、可靠运行的电机，永磁同步电动机 能够满足这些要求。其高效、可靠、低噪音 的特性使得风力发电系统在能源利用效率和
可靠性方面具有显著优势。
THANKS
感谢观看
工作原理
永磁同步电动机通过控制器调节电机电流，使电机转子与定子磁场保持同步， 从而实现电机的运转。其工作原理基于磁场定向控制和矢量控制技术。
种类与特点
种类
永磁同步电动机根据结构可分为 表面贴装式、内置式和无铁心式 等类型。
特点
永磁同步电动机具有效率高、节 能效果好、运行稳定、维护方便 等优点，广泛应用于工业自动化 、新能源、电动汽车等领域。
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CATALOGUE
永磁同步电动机的发展趋势与挑战
技术发展趋势
高效能化
随着技术的不断进步，永磁同步电动机的效率和性能不断提升， 能够满足更多高效率、高负载的应用需求。
智能化
随着物联网、传感器等技术的发展，永磁同步电动机的智能化水平 不断提高，可以实现远程监控、故障诊断等功能。
紧凑化
为了适应空间受限的应用场景，永磁同步电动机的尺寸和重量不断 减小，同时保持高性能。

ppt精选版
T
暂时 T > TL
26
3.减小 调速的特点：
（1）调速平滑，可做到无级调速，但只能向上调， 受机械本身强度所限，n不能太高。
（2）调的是励磁电流（该电流比电枢电流小得多）， 调节控制方便。
ppt精选版
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二、改变电枢电压调速
1.特性曲线
nn0 n 其中
n0
U
K
Φ
E
，n
KT
Ra
KEΦ2
E
K
Φn
E
T K TΦI a
他励
nKU EΦKTK RaEΦ2T
即：nn0 n
其中
Φ n U 0
K ppt精选版 E
，n
Ra
Φ K K 2 T E 17
T
nn0 n 其中
n0
U
K
Φ
E
，n
KT
Ra
KEΦ2
T
n0： 理想空载转速,即T=0时的转速。（实际工作 时,由于有空载损耗，电机的T不会为0。）
U
K
Φ
E
，n
KT
Ra
KEΦ2
T
If的调节有两种情况：
• Rf If n ，但在额定情况下， 已接 近饱和，If 再加大，对 影响不大，所以这种增加
磁通的办法一般不用。
• Rf If n ，减弱磁通是常用的调速方
法。
概念：改变磁通调速的方法—
减小磁p通pt精，选版n只能上调。
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2.特性的变化
的电流过大。
M
Uf
制动
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（2）能耗制动 — 电枢断电后立即接入一个电阻。

异步电动机的调速
变极调速
通过改变电动机的极数来调节转速，但只能在有限的范围内调速。
变频调速
通过改变电源的频率来调节电动机的转速，可以实现宽范围的调速，且调速性能 好。
异步电动机的制动和反转
能耗制动
反转
在电动机定子绕组中通入直流电，产 生恒定的磁场，利用转子感应电流与 恒定磁场的相互作用产生制动力矩。
03
转子铁芯
转子铁芯是电动机的磁路部分，通常 由0.5mm厚的硅钢片叠压而成。
转轴
转轴是电动机的输出部分，通过轴承 与机座相连，用于驱动负载。
05
04
转子绕组
转子绕组是电动机的电路部分，它由 绝缘导线绕制而成，嵌套在转子铁芯 槽内。
其他部件
01
02
03
轴承
轴承是用来支撑转子的部 件，分为滚动轴承和滑动 轴承两种。
通过改变电源相序或绕组接线方式来 实现电动机的反转。
反接制动
通过反接电源相序来改变电动机旋转 磁场的旋转方向，利用转子感应电流 与旋转磁场的相互作用产生制动力矩 。
05
异步电动机的维护与故障 处理
异步电动机的日常维护
定期检查
定期检查异步电动机的 外观、紧固件、轴承异步电动机的清洁 ，防止灰尘、杂物进入
汽车用异步电动机
适用于汽车驱动和辅助系 统，如起动机、发电机等 。
04
异步电动机的运行与控制
异步电动机的启动
直接启动
通过直接将电动机接入电源来启动。这种方式简单，但可能导致电流过大，适 用于小容量电动机。
降压启动
通过降低加在电动机上的电压来减小启动电流。常用的方法有星形-三角形启动 和自耦变压器启动。
《异步电动机》 PPT课件

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-
答案：(1)导电(或接触良好) 换向器(2)①将线圈旋转一定角度 ②增大电源电压(或换一块磁性更强的磁体)
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-
【方法归纳】直流电动机不转的四类原因及解决措施
原因种类
具体故障
处理方法
电路原因
电刷与换向器接触不良
将换向器、电刷表面氧化层刮去,使二者接触良好
电流太小
增大电源电压
线圈内部开路
更换线圈
换向器变形,电刷同时接触同一个换向器片,使线圈被短路
调好换向器位置
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-
原因种类
具体故障
处理方法
磁场原因
磁体的磁性弱
换强磁体
机械原因
线圈被卡住,电刷与换向器接触太紧或线圈转轴受到的摩擦力太大
调节松紧,减少摩擦
位置原因
线圈刚好处在平衡位置
用手转动线圈使其转过平衡位置
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1.下列哪种设备是根据如图所示的实验原理制成的( )A.电熨斗 B.电动机C.电磁铁 D.发电机
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6.如图所示,在直流电动机的工作过程中,换向器起了关键的作用,它能使线圈刚刚转过平衡位置时就自动改变线圈中的 ,从而实现通电线圈在磁场中的连续转动。电动机工作时是把电能转化为 能,实际使用的直流电动机由 和 两部分组成,如图所示的线圈为 。
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【解析】本题考查线圈平衡位置的特点。直流电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，它是一种将电能转化为机械能的机器。为了让电动机能够持续转动，在制作电动机时增加了换向器，当线圈刚好转过平衡位置时就自动改变线圈中的电流的方向，及时改变通电线圈的受力方向，保证电动机能够连续转动。实际使用的直流电动机是由转子和定子两部分组成，图中线圈是转动的，称为转子。答案：电流方向 机械 转子 定子 转子

行参数。
智能电动机具备集成保护功能， 能够实现快速故障定位和修复。
电动机在未来工业自动化中的应用展望
电动机将更加广泛地应用于工 业自动化领域，成为实现智能 制造的重要支撑。
电动机将与传感器、控制器等 设备集成，形成更加智能化的 控制系统。
电动机将更加注重环保和节能 ，以适应可持续发展的要求。
电动机广泛应用于工业、农业、交通运输、家用电器 等领域，是现代社会生产和生活中不可或缺的重要设 备。
详细描述
电动机作为一种将电能转换为机械能的装置，其应用 领域非常广泛。在工业领域中，电动机被广泛应用于 各种机械设备的驱动，如机床、印刷机、包装机等； 在农业领域中，电动机被用于农用机械的驱动，如拖 拉机、收割机等；在交通运输领域中，电动机被用于 电动汽车、轨道交通等交通工具的驱动；在家用电器 领域中，电动机被用于各种电器的驱动，如空调、冰 箱、洗衣机等。
PART 02
电动机的工作原理
直流电动机工作原理
总结词
通过磁场和电流的作用产生旋转力矩
详细描述
直流电动机利用磁场和电流的作用产生旋转力矩，从而实现电机的旋转。其工 作原理基于安培力定律和左手定则，通过改变电流的方向或磁场的方向，可以 控制电机的旋转方向和速度。
交流电动机工作原理
总结词
利用交流电产生的磁场和电流相互作用产生旋转力矩
转矩
指电动机旋转时产生的力矩。转矩决定了电 动机的负载能力和启动性能。在选择电动机 时，需要考虑转矩是否满足实际负载需求。
温升与噪声
要点一
温升
电动机运行时的温度升高。温升取决于电动机的效率、散 热条件以及负载大小。过高的温升可能导致绝缘材料损坏 ，缩短电动机寿命。
要点二
噪声

2）当s≠1时，T≠0，且T无固定方向，取决于 s的正负。一旦旋转，转向依外力方向而定，即 在外力矩作用下，电机可朝外力方向旋转。
三相感应电动机运行中断一相，电机仍能继
续运转。
3）由于存在负序转矩，使合成转矩减小，过载能力
低，TF不变，n下降→S上升→I2`上升→I1上升→温升
增加。 2020/12/2
什么是单相异步交流电动机什么是单相异步交流电动机采用单相交流电源供电的电动机称为单相异步电动机采用单相交流电源供电的电动机称为单相异步电动机单相异步电动机的容量一般在单相异步电动机的容量一般在750w750w以下与同容量的三相异步以下与同容量的三相异步电动机相比它的体积较大运行性能较差但是它结构简单电动机相比它的体积较大运行性能较差但是它结构简单成本低廉运行可靠维修方便通常广泛应用在小容量的成本低廉运行可靠维修方便通常广泛应用在小容量的场合如家用电器电风扇电冰箱洗衣机等空调设备场合如家用电器电风扇电冰箱洗衣机等空调设备电动工具如油泵砂轮机医疗器械及轻工设备中
2020/12/2
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什么是单相异步交流电动机
洗衣机 电机
2020/12/2
油烟机 电机 调家 电用 机空
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精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
大型同步发电机通常用汽轮机或水轮机作为原 动机来拖动，故前者称为汽轮发电机，后者称 为水轮发电机。
汽轮发电机：转速高，采用隐极式。
水论发电机：转速低，采用凸极式。

当电动机发生短路故障时，保护装置可以迅速切断电源，防止短路电流对电动机和电网造成损坏。
04
三相异步电动机的运行 与维护
运行前的检查
电源检查
确认电源电压是否在规定范围内，三相电压 是否平衡，接线是否牢固。
电气检查
检查电动机的绝缘电阻是否符合要求，接线 是否正确，保护装置是否完好。
机械检查
检查电动机的安装是否牢固，轴承是否润滑， 冷却系统是否正常。
风扇是用来散热的部件，通常安装在电动 机的一侧，用于降低电动机运行时的温度 。
03
三相异步电动机的电气 部分
输入电源与接线
输入电源
三相异步电动机需要接入三相交流电源，以提供旋转磁场和运行所需的电流。
接线方式
根据电动机的接线盒，采用合适的接线方式将电源接入电动机绕组，确保电动 机的正常运行。
启动与控制装置
THANKS FOR WATCHI，另一端通过轴承支撑在机座
上。
04
其他部件
机座
轴承
机座是三相异步电动机的外壳，通常由铸 铁或钢板制成，用于固定和支撑电动机的 各个部件。
轴承是用来支撑转轴的部件，通常由钢或 铜制成，具有较好的耐磨性和耐压性。
端盖
风扇
端盖是三相异步电动机的端部盖板，通常 由铸铁或钢板制成，用于保护电动机内部 的绕组和轴承等部件。
负载检查
确认负载的机械连接是否牢固，负载的转动 方向是否与电动机的旋转方向一致。
运行中的注意事项
01
电流检查
监视电动机的电流是否在正常范围 内，防止过载运行。
声音和振动检查
注意电动机的运行声音和振动，如 有异常立即停机检查。
03
02
温度检查
定期检查电动机的温度，防止过热 烧毁电动机。