手工制作电动机物理基础知识

变频电动机基础知识

变频电动机的特点

1、电磁设计

对普通异步电动机来说，再设计时主要考虑的性能参数是过载能力、启动性能、效率和功率因数。而变频电动机，由于临界转差率反比于电源频率，可以在临界转差率接近1时直接启动，因此，过载能力和启动性能不在需要过多考虑，而要解决的关键问题是如何改善电动机对非正弦波电源的适应能力。方式一般如下：

1） 尽可能的减小定子和转子电阻。

减小定子电阻即可降低基波铜耗，以弥补高次谐波引起的铜耗增

2）为抑制电流中的高次谐波，需适当增加电动机的电感。但转子槽漏抗较大其集肤效应也大，高次谐波铜耗也增大。因此，电动机漏抗的大小要兼顾到整个调速范围内阻抗匹配的合理性。

3）变频电动机的主磁路一般设计成不饱和状态，一是考虑高次谐波会加深磁路饱和，二是考虑在低频时，为了提高输出转矩而适当提高变频器的输出电压。

2、结构设计

再结构设计时，主要也是考虑非正弦电源特性对变频电机的绝缘结构、振动、噪声冷却方式等方面的影响，一般注意以下问题：

1）绝缘等级，一般为F级或更高，加强对地绝缘和线匝绝缘强度，特别要考虑绝缘耐冲击电压的能力。

2）对电机的振动、噪声问题，要充分考虑电动机构件及整体的刚性，尽力提高其固有频率，以避开与各次力波产生共振现象。

3）冷却方

计算题

?

1、Y132M4型三相异步电动机的额定数据为:PN =7.5kW， UN =380V, IN =15. 4A, cosφ=0.85，求输人功率P1、功率损耗△P、效率 η？

? 2、有一台三相异步电动机，额定功率为2. 2kW, 额定电压380V，功率因数为0. 88 ，效率为0.86，求电动机的额定电流是多少?

? 3、一个车间有l0kW电动机一台，4kW电动机5台，电源电压380V，线路中功率因 数cosφ= 0. 8，电动机均为不频繁启动，试选择总电源保险丝为多大?自动空气开关选何 规格?

? 4、有一台异步电动机的转差率为2%，额定频率为50Hz，它是6极交流电机。求该 电动机的额定转速是多少?

5、有台四极的交流异步电动机，额定频率为50Hz，转差率为4%, 求它的额定转速是多少? 6、有一台六极的交流电动机，额定频率为50Hz，转差率为4%，求它的额定转速是 多少?

? ? ?

7、某三相异步电动机每相绕组有三组线圈，接在50Hz的交流电源上，转差率为6%, 求这台电动机的额定转速是多少?

? 8、已知一台直流电动机，其额定功率Pn=100kW，额定电压Un = 220，额定转速 nn =1500r/min。

《电动机》复习（2课时）

一．学习目标

考试内容 （1）通电（导体）线圈在磁场中受力方向的影响因素 要求 年份 题型 分值3 3 4 7 7 07 知道 08 选择题 选择题 选择题 计算 计算 （2）电动机工作时的能量转化 （3）能用能量转化的思想进行电动机的相关计算 知道 会用 12 11 12 设计意图：虽然分析了2006年到2012年的试卷发现考到电动机的次数不多，不属于物理中的常考题，但是最近两年都有出现，而且是以计算题的形式出现，很多学校都复习了这块内容，但是考试的得分率还是很低。所以我想按照考纲较系统完整的复习电动机的内容。 二．重要知识梳理

考点1：磁场对通电导体的作用

1.通过课堂实验再次体验通电导体在磁场中受到力的作用。（后者为前者的改进实验） 2．力的方向：跟 方向和 有关。若导体中电流的方向或磁感线的方向有一个改变，则导体的受力方向也随之改变；若上述两个方向同时改变，则导体的受力方向不变。

【注意】 (1)磁场不是对任意放置的通电直导线都有力的作用，当直导线与磁感线平行放置时，受到的力为零；

(2)当通电直导线与磁感线方向垂直时，受到的

【实验名称】

三相鼠笼异步电动机实验

【实验目的】

1. 掌握三相异步电机的负载试验的方法。

2. 用直接负载法测取三相鼠笼异步电动机的工作特性。 3. 测定三相鼠笼型异步电动机的参数

【预习要点】

1. 异步电动机的工作特性指哪些特性？

2. 异步电动机的等效电路有哪些参数？其物理意义是什么？ 3. 工作特性和参数的测定方法。

【实验项目】

1. 测量定子绕组的冷态电阻。 2. 判定定子绕组的首末端

3. 测取三相异步电动机的运行特性

【实验设备及仪器】

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 名称 电机教学实验台 三相笼型异步电动机 电机导轨及测功机 转矩、转速测量及控制平台 交流表 三相可调电阻器 直流电压、毫安、安培表 直流电机仪表电源 旋转指示灯及开关 型号和规格 NMEL-II M04 NMEL-13 NEEL-001 NMEL-03 NMEL-06 NMEL-18 NMEL-05 数量 1 1 1 1 1 1 1 1 1 【实验方法及步骤】

1．测量定子绕组的冷态直流电阻。

准备：将电机在室内放置一段时间，用温度计测量电机绕组端部或铁芯的温度。当所测温度与冷动介质温度之差不超过2K时，即为实际冷态。记录此时的温度和测量定子绕

电动机 一、填空题

1. 6KV 电动机测量绝缘应使用（2500 V）伏的摇表测量，测得的绝缘电阻应大于（6）MΩ。 2. 在正常情况下鼠笼式转子的电动机允许在冷态下启动（2）次，且每次时间间隔不小于

（5）分钟，允许在热态时启动（1）次，只有在事故处理或起动时间不超过（2～3）秒的电动机可以多启动一次。

3. 6KV 高压厂用电动机的绝缘电阻，在相同的环境及温度下测量，如本次测量低于上一

次测量值的（1/3～1/5）倍时，应检查原因，并必须测量吸收比R60″/R15″，此值应大于（1.3）。

4. 电动机可以在额定电压下，电源频率（±l％）变化内运行，其额定出力不变。 5. 380V 以下交、直流低压厂用电动机用（500）V 摇表测量绝缘电阻。电动机的绝缘电

阻值不得低于（0.5）MΩ。

6. 感应电动机原理就是三相定于绕组内流过三相对称交流电流时，产生（旋转）磁场，

该磁场的磁力线切割转子上导线感应出（电流），由于定子磁场与转子电流相互作用,产生电磁（转矩）而转动起来。

7. 感应电动机因某些原因，如所在系统短路、换接到备用电源等，造成外加电压短时（中

断）或（降低），致使转速降低，而当电压恢复后转速又恢复正常，这就叫电动机的自起动。

8. 当电动

【实验名称】

三相鼠笼异步电动机实验

【实验目的】

1. 掌握三相异步电机的负载试验的方法。

2. 用直接负载法测取三相鼠笼异步电动机的工作特性。 3. 测定三相鼠笼型异步电动机的参数

【预习要点】

1. 异步电动机的工作特性指哪些特性？

2. 异步电动机的等效电路有哪些参数？其物理意义是什么？ 3. 工作特性和参数的测定方法。

【实验项目】

1. 测量定子绕组的冷态电阻。 2. 判定定子绕组的首末端

3. 测取三相异步电动机的运行特性

【实验设备及仪器】

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 名称 电机教学实验台 三相笼型异步电动机 电机导轨及测功机 转矩、转速测量及控制平台 交流表 三相可调电阻器 直流电压、毫安、安培表 直流电机仪表电源 旋转指示灯及开关 型号和规格 NMEL-II M04 NMEL-13 NEEL-001 NMEL-03 NMEL-06 NMEL-18 NMEL-05 数量 1 1 1 1 1 1 1 1 1 【实验方法及步骤】

1．测量定子绕组的冷态直流电阻。

准备：将电机在室内放置一段时间，用温度计测量电机绕组端部或铁芯的温度。当所测温度与冷动介质温度之差不超过2K时，即为实际冷态。记录此时的温度和测量定子绕

第八章第四节 电动机

教 材 分 析

教学设计说明

1、本节课的处理，打乱了教材原有的顺序，把电动机的结构提前，让学生在联系生活的

基础上，通过认真观察电动机模型，亲身感悟电动机，说出它的主要两个部件，为后面教学的进行奠定基础，力图体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的新课程理念。

2、注重物理实验教学，尽量运用实验引导学生动手、动脑，去学、去做，使学生成为知识的“发现者”，以此培养学生以实验事实为依据，观察、归纳、概括、想象能力，同时培养学生创造发明的意识。

3、注重培养学生学会研究物理问题的方法，并让学生大胆的运用这些方法去进行探究活动，实现课堂培养学生探究能力和自学能力的目的。

教学流程简案

教学过程实录

师：同学们，生活中有很多用电器，我现在发给每组一张白纸，请将你们所知道的用电器的名称，尽可能多地写在白纸上，看哪一组写得最多？开始！（学生们争先写出）

师：停。第一组同学，你们写出了几个用电器？ 第一组学生：9个

师：有比第一组多的吗？ 第二组学生：（举手抢答）10个

其他组学生：

师：第N组写得最多，让我们一起来看看他们的成果。 师（教师投影展示）：电风扇、洗衣机、电话、电冰箱、电脑、电视、换气扇、排油烟机、电饭锅、电热水器、电炉子 大家有

y250m—4

汉语拼音字母Y表示异步电动机 数字250表示机座中心高250mm

英文字母m表示中机座（如果字母后面有数字，则数字表示铁心长度代号） 4表示电机级数为4级。 y315s-4

汉语拼音字母Y表示异步电动机 数字315表示机座中心高315mm 英文字母s表示短机座 4表示电机级数为4级 y315m-4

汉语拼音字母Y表示异步电动机 数字315表示机座中心高315mm 英文字母m表示中机座 4表示电机级数为4级

y3556-4

汉语拼音字母Y表示异步电动机 数字355表示机座中心高355mm 数字6表示铁心长度代号 4表示电机级数为4级

再给你写几个，供你参考都是常用的 如:Y132S1-2

第一部分汉语拼音字母Y表示异步电动机；第二部分数字表示机座中心高（机座不带底脚时，与机座带底脚时相同）；第三部分英文字母为机座长度代号（S-短机座、M-中机座、L-长机座），字母后的数字为铁心长度代号； 使用条件环境温度：不超过40℃。海拔：不超过1000米。相对湿度：不超过95℅额定电压：380伏。额定频率：50赫兹。接法：3千瓦及以下为Y接，4千瓦及以上为Δ接。工作方式：连续（S1）。

三相异步电动机型号字母含义：J——异步电动机；

自制电动机教程

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zac1e 交流电机 http://www.77cn.com.cn/

要 DIY 电动机首先了解一些什么是电动机：电

动机是一种旋转式电动机器，它将电能转变为机械

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能，它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子和一个旋转电枢或转子。在定子绕组旋交流电机

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转磁场的作用下，其在电枢鼠笼式铝框中有电流通过并受磁场的作用而使其转动。

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铁片、铜线、小铁棒(光滑)、铜制薄片(做电刷)、电烙铁、锡条、1.5V 电池 1 节、螺丝刀、交流电机

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锤子等工具 用铁片弯成图示的机架和机身，底座上打孔，

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固定机架备用。 在底座上安装支架，电刷和小铁棒做的轴。绕交流电机

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铜线，转子 118 圈,定子 210 圈 转轴上裹点胶带,把两个圆柱面的铜片粘在上

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面,铜片距离约一毫米,转子两边分别绕 118 圈铜线(外层绝缘),然后两头分别焊接在铜片上。交流电机

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两个电刷压在铜片上 定子铜线两头分别焊接在电刷上；同时在焊接

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的地方引出两跟用于和电源连接的导线. 接上电源，小电动机就可以转了。交流电机

高中物理中的电动机问题

河南省信阳高级中学 陈庆威 2016.12.02

UU22由W?UIt根据欧姆定律I?可推导得到W?IRt和W?t，但欧RRUU22姆定律公式I?只适用于纯电阻电路，所以W?IRt和W?t只对RRU2纯电阻电路适用，即W?UIt适用于所有电路，W?IRt和W?t只适R2用于纯电阻电路。 如果电路中还包含有电动机、电解槽等用电器，这时电能除部分转化为热能外，还要转化为机械能、化学能等，这时电功只能用W?UItU2计算，而不能用W?IRt，W?t计算了。 R2从能量转化的角度看，纯电阻电路是将电能全部转化为热能，即电功等于电热。例如：日常生活中的白炽灯、电炉子、电饭锅等纯电阻电路工作时W=Q。而非纯电阻电路是电流做功将电能主要转化为其他形式的能量，但还有一部分电能转化为了热能，此时电功大于电热。例如：在电动机转动、电铃、蓄电池(充电)等这些非纯电阻的电路中W>Q。特别是涉及非纯电阻电路的有关电功、电热、电功率和发热功率的计算，学生极容易混淆。 该类题目在中考中较为常见，高中的试题中也有出现，虽说在高考中不是重点，但这类题目高中的学生也很头痛。比如以下几题： 例题1：如图所示，电阻R=20Ω，电动机的绕组电阻