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感應電動機 二甲31楊智鈞 指導老師:成志樵老師 - Coggle Diagram
感應電動機
二甲31楊智鈞
指導老師:成志樵老師
三相感應電動機構造及分類
構造
定子
機殼
1.安置定子鐵心及繞組
2.支撐軸承與轉子
3.保護電機、散熱
定子鐵心
1.疊製可減少渦流損失
2.半閉口槽可減少空隙之磁阻損失
端蓋、軸承
1.保護定子繞組
2.支撐轉軸承擔機械負載
定子繞組
中、大型感應電動機採用:
雙層
、
分佈
、
短節距
繞法,減少噪音
轉子
轉軸
支撐轉子、傳遞機機械能至外部負載
轉子鐵心
感應電動機沒有電樞反應
,因此盡可能減少空隙,增加功率因數
轉子導體
鼠籠式
堅固耐用、適用不同極數的定子繞組
轉子導體、鐵心採用
斜槽型式
,降低轉子旋轉
噪音
及
轉矩的脈動
繞線式
1.起動時,可限制起動電流、增加起動轉矩
2.正常運轉時,可控制轉速
構造複雜,製作成本高
分類
轉子構造
1.繞線式感應電動機
2.鼠籠式感應電動機
普通鼠籠式轉子
特殊鼠籠式轉子
深槽型鼠籠式轉子
雙鼠籠式轉子
高電阻式轉子
機殼外型
1.開放型:設有通風口,以利散熱
2.半閉型:通風口使用細孔鋼網遮閉,避免異物進入
3.閉鎖型:除了特別的通風口外,外殼全為閉鎖構造
4.全閉型:外殼、軸承完全密封,內外不能通風
電壓高低
高壓電動機
600V以上
低壓電動機
600V以下
絕緣材料等級
三相感應電動機之起動及轉速控制
起動控制
考慮因素
起動瞬間電流為滿載電流的
5~8倍
:star:
繞線式轉子起動控制
鼠籠式轉子起動控制
全壓起動法
降壓起動法
Y-Δ降壓起動法
最經濟、最常用的方法 :star:
補償器降壓起動法
又稱自耦變壓器降壓起動法
電阻器或電抗器降壓起動法
部分繞組起動法
先起動一半,再將另一半起動
速率控制
定子速率控制
電源頻率控制轉速
轉子轉速與頻率成正比
電機極數控制轉速
轉子轉速與極數成反比
電源電壓控制控制轉速
電源電壓與轉差率成反比
控制範圍小
轉子速率控制
僅適用於繞線式轉子之感應電動機
轉向與制動控制
轉向控制
電源中的兩條互換,即可達到反轉效果
制動控制
機械制動
容易高溫造成機器損壞
電氣制動
逆轉制動
直流制動
單相制動
再生制動
單相感應電動機之原理
原理
兩相電源產生旋轉磁場
起動繞組接線對調,轉子朝順時針方向旋轉
雙旋轉磁場論
單相繞組外加單相電源後,只能產生位置交替變化
構造及分類
種類
分相式電動機
電容器式電動機
蔽極式電動機
構造
定子
外殼、鐵心、起動繞組、運轉繞組
轉子
大多採用鼠籠式轉子
離心開關
轉速到額定轉速75%左右時,圓盤向後位移、部分銀接點打開
起動、特性及用途
分相式電動機
運轉繞組(行使繞組、主繞組)
導線:粗
匝數:多
電阻:低
電感抗:高
起動繞組(輔助繞組)
導線:細
匝數:少
電阻:高
電感抗:低
電容器式電動機
類型
乾式電解電容器
油浸式電容器
電容器起動式
起動繞組串聯乾式電解電容器、離心開關,再與運轉繞組並聯接於單相電源
起動轉矩可到達滿載轉矩的3.5~4倍
電容器運轉式
起動轉矩約滿載轉矩的0.5~1倍
雙值電容器式
轉速上升後,以電容器運轉式持續運轉
蔽極式電動機
應用
小型吹風機、風扇、放映機
轉向改變
必須改變蔽極線圈裝置的位置
速率控制
改變外加電壓
線圈降壓法
半導體控制
改變極數
改變頻率
三相感應電動機之特性及等效電路
轉子感應電勢、頻率與電感抗
原理
轉子受磁通切割產生應電勢,並感應電流,使轉子導體產生轉矩,往磁場方向轉動
不同點:
1.感應電動機磁路損失較變壓器大
2.電動機的輸出是轉軸上的
機械負載
3.變壓器是在二次側繞組的
電器負載
一、二次繞組產生感應電勢,其中二次側繞組感應電勢驅使電流往負載
感應電勢的形成與轉子轉速頻率
繞組受旋轉磁場N、S極切割,
感應電勢、電流都是交流性質
轉子感應電勢的頻率=旋轉磁場之磁極對數×每秒鐘的轉差速率
定子與轉子的阻抗
定子漏磁通:僅與定子繞組交鏈
轉子漏磁通:僅與轉子繞組交鏈
感應電動機的等效電路
定子等效電路
感應電動機無載時,負載電流很低可以忽略,此時輸入電流等於激磁電流(
激磁電流也稱無載電流
)
轉子等效電路
轉子應電勢及轉子漏磁通會與轉差率成正比
轉子的功率分析
轉子內產生的機械功率=繞組銅損+氣隙功率(同步瓦特)
輸入功率:轉子銅損:轉子輸出功率=1:S:1-S
感應電動機每相等效電路
感應電動機的轉矩
轉矩與功率及轉速關係
轉矩=功率/角速度
輸出轉矩
輸出轉矩=60×
輸出
功率/2π×轉子轉速
電磁轉矩
電磁轉矩=60×
機械
功率/2π×轉子轉速
轉矩與等效電路關係
起動轉矩
起動轉矩與電壓平方成正比
起動轉矩與轉子電阻成正比
運轉轉矩
運轉時的轉矩與電源電壓平方成正比
運轉時的轉矩與轉子電阻成反比
運轉時的轉矩與轉差率成正比
最大轉矩
最大轉矩與電源電壓平方成正比
最大轉矩與定子繞組、定子電抗及轉子電抗成反比
低速下產生最大轉矩
轉矩的比例推移
鼠籠式感應電動機的運轉特性
轉速與轉矩特性
轉子轉速下降,轉差率上升、轉子電壓上升、轉子電流上升
轉矩增加,輸出功率也會隨之增加
無載時
:轉子轉速
非常接近
同步轉速,使
轉差率很低、轉矩很小、輸出機械功率也很小
功率因數特性
無載時:功率因數很低
滿載時:功率因數最高(約80%以上)
效率特性
無載時:輸出功率幾乎為0,因此效率為0
變動損失
等於
固定損失時:效率
最高
變動損失
大於
固定損失時:效率會
降低
各種感應電動機之特性及用途
繞線式轉子
優點
起動電流小、起動轉矩大、轉速容易控制
缺點
構造複雜、成本昂貴
鼠籠式轉子
普通鼠籠式
優點
構造簡單、堅固耐用、廉價、使用保養容易、具恆速特性
缺點
起動電流大、起動轉矩小
深槽鼠籠式
起動電流小、起動轉矩大,隨轉速上升,電流會均勻通過轉子導體
雙鼠籠式傳轉子
起動時,大部分電流經過外層導體,
降低起動電流
、
增加轉矩
三項感應電動機
阿拉哥圓盤
證明 :pencil2:
渦流
電動機(弗萊明左手)定則
發電機(弗萊明右手)定則
透過
電磁感
應而生
感應電動機:轉子感應電流
圖片
三相旋轉磁場
設計
三相2極定子繞組:定子的3個
繞組
合成產生2極
旋轉磁場
旋轉磁場的產生
:star:每相
電流互隔120°電機角
,為了
平衡三相電流
波形
磁勢
大小維持單一繞組
最大值的1.5倍
磁場的旋轉方向,由
電流相序
、
繞組配置方向
決定
應用:更改任意兩條電源線=>
改變轉向
極數
設計更多極數=>增加線圈數量( :star:
級數必定為偶數
)
同步轉速
定子旋轉磁場的轉速、定子極數(P)成反比,與電源頻率(f)正比
轉子轉速轉差率
正常運轉中,轉子轉速不可能達到相同,轉子轉速(nr)恆<同步電機(ns)
感應電動機又稱
非同步電動機
、
異步電動機
1.啟動瞬間,轉速=0,轉差率S=1
2.正常運轉中,0 < 轉差率S < 1
3.外力導致轉子轉速=同步轉速,轉差率=0
感應電動機之試驗運用與維護
試驗
繞組電阻試驗
目的
測量感應電動機每相繞組的電阻值
測得電流後,計算出實際運轉時的電阻值
無載試驗
目的
求鐵損、無載電流,並計算功率因數以及激磁等效電路
轉差率S接近0,轉子側可視為開路,無載損統稱為鐵損
堵住試驗
目的
求得銅損,並計算
轉子轉速0,轉差率S等於1,轉子側可視為短路
負載試驗
目的
測試在不同負載下,電流、功率、轉速、轉矩的關係
在無載或輕載時功率因數與效率很差,須依負載選擇適合容量,才能獲得較佳的運轉性能
運用與維護
功率因數改善
基本觀念
無載與輕載時,功率因數值更低
計算
電容器吸收虛功率
注意事項
起動時
應盡可能在輕載下實施、電阻和電抗器與起動補償器復歸在起動位
運轉中
電源電壓、頻率、轉速、電流正常,保險絲是否斷掉
停止時
先去除負載,再切斷電源
保養
必須定期測量電動機絕緣電阻
故障因素
起動困難或無法起動
負載增加
溫度上升太高
絕緣電阻太低
振動劇烈或噪音大