机电传动控制--交流电动机工作原理eshv.pptx

机电传动控制目录目录 第五章第五章 第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.1 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理 5.2 5.2 三相异步电动机的定子电路和转子电路三相异步电动机的定子电路和转子电路 5.3 5.3 三相异步电动机的转矩与机械特性三相异步电动机的转矩与机械特性 5.4 5.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性 5.5 5.5 三相异步电动机的调速特性三相异步电动机的调速特性 5.6 5.6 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性 5.7 5.7 单相异步电动机单相异步电动机 5.8 5.8 同步电动机的工作原理、特点及应用同步电动机的工作原理、特点及应用机电传动控制目录目录 第五章第五章 第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.1 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理 5.2 5.2 三相异步电动机的定子电路和转子电路三相异步电动机的定子电路和转子电路 5.3 5.3 三相异步电动机的转矩与机械特性三相异步电动机的转矩与机械特性 5.4 5.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性 5.5 5.5 三相异步电动机的调速特性三相异步电动机的调速特性 5.6 5.6 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性 5.7 5.7 单相异步电动机单相异步电动机 5.8 5.8 同步电动机的工作原理、特点及应用同步电动机的工作原理、特点及应用机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 了解异步电动机的基本结构和旋转磁场的产生；了解异步电动机的基本结构和旋转磁场的产生；掌握异步电动机的工作原理，机械特性，掌握异步电动机的工作原理，机械特性，以及启动、调速及制动的各种方法、特点与应用；以及启动、调速及制动的各种方法、特点与应用；学会用机械特性学会用机械特性 的四个象限来分析异步电动机的运行状态；的四个象限来分析异步电动机的运行状态；掌握单相异步电动机的工作原理和启动方法；掌握单相异步电动机的工作原理和启动方法；了解同步电动机了解同步电动机 的结构特点、工作原理、运行特性及启动方法。的结构特点、工作原理、运行特性及启动方法。基本要求基本要求基本要求基本要求机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 异步电动机的机械特性，它是基于异步电动机的工作原理异步电动机的机械特性，它是基于异步电动机的工作原理 而推导出来的；特别是异步电动机的而推导出来的；特别是异步电动机的人为机械特性人为机械特性，因为，因为 它是分析异步电动机启动、调速、制动工作状态的依据；它是分析异步电动机启动、调速、制动工作状态的依据；对异步电动机铭牌数据、额定值的含义要非常熟悉；对异步电动机铭牌数据、额定值的含义要非常熟悉；异步电动机直接启动和异步电动机直接启动和Y-降压启动降压启动的条件和优缺点，的条件和优缺点，线绕式异步电动机线绕式异步电动机转子串电阻转子串电阻的启动、调速和制动，的启动、调速和制动，以及各种启动方法的应用场合；以及各种启动方法的应用场合；异步电动机变频调速和异步电动机变频调速和变极对数变极对数调速的特性与优缺点。调速的特性与优缺点。定子旋转磁场与转子运动的相对性。定子旋转磁场与转子运动的相对性。电动机的制动过程。电动机的制动过程。重点重点重点重点难点难点难点难点机电传动控制三相鼠笼式三相鼠笼式异步电动机异步电动机三相特殊鼠笼式三相特殊鼠笼式异步电动机异步电动机三相绕线式三相绕线式异步电动机异步电动机第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 概概 述述交交交交流流流流电电电电动动动动机机机机异步异步电动机电动机单相异步电动机单相异步电动机同步同步电动机电动机单相同步电动机单相同步电动机三相同步电动机三相同步电动机三相双鼠笼式三相双鼠笼式异步电动机异步电动机三相深槽式三相深槽式异步电动机异步电动机三相高转差率三相高转差率鼠笼式鼠笼式异步电动机异步电动机三相异步三相异步电动机电动机交流电动机的类型交流电动机的类型交流电动机的类型交流电动机的类型:机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 概概 述述交流电动机的用途交流电动机的用途交流电动机的用途交流电动机的用途:交流电动机交流电动机 在各行各业和日常生活等，都得到了广泛的应用。在各行各业和日常生活等，都得到了广泛的应用。鼠笼式异步电动机鼠笼式异步电动机 在机电传动控制系统中使用得最为广泛。在机电传动控制系统中使用得最为广泛。绕线式异步电动机绕线式异步电动机 与鼠笼式相比，其转子结构稍复杂，价格稍贵，与鼠笼式相比，其转子结构稍复杂，价格稍贵，一般用于要求起动电流小、起动转距大的场合。一般用于要求起动电流小、起动转距大的场合。交流电动机的优缺点交流电动机的优缺点交流电动机的优缺点交流电动机的优缺点:结构简单，制造、使用和维护方便，结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠，成本低，效率高。运行可靠，成本低，效率高。但是，功率因数低、起动和调速性能差。但是，功率因数低、起动和调速性能差。机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 概概 述述三相异步电动机的额定值三相异步电动机的额定值三相异步电动机的额定值三相异步电动机的额定值额定值的关系：额定值的关系：额定值的关系：额定值的关系：额定运行状态时加在额定运行状态时加在定子绕组上的线电压定子绕组上的线电压.额定条件下转轴上额定条件下转轴上输出的机械功率输出的机械功率.在额定运行状态下流在额定运行状态下流入定子绕组的线电流入定子绕组的线电流.额定额定运行时电动机的转速运行时电动机的转速机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理一一一一.三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机的基本结构的基本结构的基本结构的基本结构机电传动控制铁心铁心:由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理铁心铁心:由导磁性能很好的硅钢片叠成由导磁性能很好的硅钢片叠成(导磁部分导磁部分)。绕组绕组:放在定子铁心内圆槽内放在定子铁心内圆槽内(导电部分导电部分)。机座机座:固定定子铁心及端盖。固定定子铁心及端盖。定定子子静止静止部分部分转转子子旋转旋转部分部分三三相相异异步步电电动动机机转子铁心的每个槽内转子铁心的每个槽内插入一根裸导条，插入一根裸导条，形成一个多相对称短路绕组。形成一个多相对称短路绕组。转子绕组为三相对称绕组，转子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。嵌放在转子铁心槽内。绕线式：绕线式：绕组绕组:转轴、轴承、风扇转轴、轴承、风扇 鼠笼式：鼠笼式：一一一一.三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机的基本结构的基本结构的基本结构的基本结构机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理三相绕线式三相绕线式异步电动机异步电动机结构图结构图一一一一.三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机的基本结构的基本结构的基本结构的基本结构轴承轴承定子绕组定子绕组转子转子定子定子集电环集电环出线盒出线盒转子绕组转子绕组端盖端盖定子绕组定子绕组机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理三相对称三相对称交流绕组模型交流绕组模型圆形圆形定子冲片定子冲片定子定子铁心铁心一一一一.三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机的基本结构的基本结构的基本结构的基本结构机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理 定子绕组用绝缘的铜定子绕组用绝缘的铜 （或铝）导线绕成，（或铝）导线绕成，嵌在定子槽内。嵌在定子槽内。通常把定子三相绕组通常把定子三相绕组 的六根出线头都引出，的六根出线头都引出，根据实际使用的需要，根据实际使用的需要，可接成可接成Y形或形或形，形，如图所示。如图所示。三相异步电动机的引出线三相异步电动机的引出线三相异步电动机的引出线三相异步电动机的引出线一一一一.三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机的基本结构的基本结构的基本结构的基本结构 形接法形接法Y形接法形接法机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理鼠笼型转子绕组鼠笼型转子绕组鼠笼型转子绕组鼠笼型转子绕组一一一一.三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机的基本结构的基本结构的基本结构的基本结构机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理绕线式异步电机绕线式异步电机绕线式异步电机绕线式异步电机定子转子绕组接线方式定子转子绕组接线方式定子转子绕组接线方式定子转子绕组接线方式一一一一.三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机的基本结构的基本结构的基本结构的基本结构绕线式转子绕组绕线式转子绕组绕线式转子绕组绕线式转子绕组 形式与定子绕组形式与定子绕组 基本相同；基本相同；3 3个绕组的末端个绕组的末端 连接在一起构成连接在一起构成 星形连接；星形连接；3 3个始端连接在个始端连接在 3 3个铜滑环上；个铜滑环上；电刷引出线连接电刷引出线连接 起动调速变阻器。起动调速变阻器。机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理二二二二.三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理 在定子的三相对称绕组中通入三相对称交流电流，在定子的三相对称绕组中通入三相对称交流电流，可以产生在空间旋转的圆形合成磁场。可以产生在空间旋转的圆形合成磁场。磁场旋转方向与电流相序一致。磁场旋转方向与电流相序一致。电流相序为电流相序为A-B-C时，磁场顺时针方向旋转；时，磁场顺时针方向旋转；电流相序为电流相序为A-C-B时，磁场逆时针方向旋转。时，磁场逆时针方向旋转。旋转磁场的旋转磁场的转速转速 n0称为同步转速：称为同步转速：n0决定于决定于 电流的频率电流的频率 f 电机的磁极对数电机的磁极对数 p（r/min）旋转磁场的产生旋转磁场的产生机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理AXBYCZ二二二二.三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理AXYCBZ 同步转速同步转速 no与磁场磁极对数与磁场磁极对数 p 的关系：（的关系：（f50Hz时）时）磁极对数磁极对数 p分别为分别为 1、2、3，每个电流周期磁场转过空间角度每个电流周期磁场转过空间角度360、180、120，同步转速同步转速no分别为分别为 3000、1500、1000 r/min 如下定子绕组的接法，合成磁场只有一对磁极，即如下定子绕组的接法，合成磁场只有一对磁极，即 p1。旋转磁场的产生旋转磁场的产生机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理二二二二.三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理 磁极对数磁极对数 p 的改变的改变 定子每相绕组由两个相等圈数定子每相绕组由两个相等圈数 的的“半绕组半绕组”组成。组成。若如右图示若如右图示将每相两个将每相两个 “半绕组半绕组”串联，形成的磁场则串联，形成的磁场则 是两对磁极，即是两对磁极，即 p2或或2p4。若改变接法若改变接法将每相两个将每相两个 “半绕组半绕组”并联，形成的磁场则并联，形成的磁场则 是一对磁极，即是一对磁极，即 p1或或2p2。（详见变极调速详见变极调速）旋转磁场的产生旋转磁场的产生CYABCXYZAXBZ机电传动控制i ii iA Ai iB Bi iC C0 0tt 磁场磁场磁场磁场n n0 0旋转旋转旋转旋转AXYCBZAXYCBZ第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理AXYCBZ两极旋转磁场示意图两极旋转磁场示意图120120240240360360AXYCBZ二二二二.三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理 旋转磁场的产生旋转磁场的产生以以iA0为起动点为起动点机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理二二二二.三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理 旋转磁场的产生旋转磁场的产生以以iAIM为起动点为起动点两极旋转磁场示意图两极旋转磁场示意图0120240360机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理二二二二.三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理 旋转磁场的产生旋转磁场的产生以以iAIM为起动点为起动点四极旋转磁场示意图四极旋转磁场示意图060120180机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理二二二二.三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理 旋转磁场的产生旋转磁场的产生两极与四极旋转磁场的比较两极与四极旋转磁场的比较01202403600601201800120240360转速转速机电传动控制0120240360第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理二二二二.三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理 旋转磁场的产生旋转磁场的产生思考思考 上述分析均为磁场顺时针方向旋转上述分析均为磁场顺时针方向旋转上述分析均为磁场顺时针方向旋转上述分析均为磁场顺时针方向旋转的情况，若要求旋转方向改为反时针，的情况，若要求旋转方向改为反时针，的情况，若要求旋转方向改为反时针，的情况，若要求旋转方向改为反时针，则应该如何分析？则应该如何分析？则应该如何分析？则应该如何分析？0120240360转向转向0120240360机电传动控制 电流电流 相序相序A-C-B2.2.2.2.磁生电磁生电磁生电磁生电 (右手定则右手定则)旋转磁场切割转子导体，旋转磁场切割转子导体，旋转磁场切割转子导体，旋转磁场切割转子导体，转子感应电动势和电流。转子感应电动势和电流。转子感应电动势和电流。转子感应电动势和电流。1.1.1.1.电生磁电生磁电生磁电生磁 (右手定则右手定则)定子三相绕组通入三相对定子三相绕组通入三相对定子三相绕组通入三相对定子三相绕组通入三相对 称电流产生圆形旋转磁场。称电流产生圆形旋转磁场。称电流产生圆形旋转磁场。称电流产生圆形旋转磁场。3.3.3.3.电磁力电磁力电磁力电磁力 (左手定则左手定则)转子载流（有功分量电流）转子载流（有功分量电流）转子载流（有功分量电流）转子载流（有功分量电流）体在磁场作用下受电磁力体在磁场作用下受电磁力体在磁场作用下受电磁力体在磁场作用下受电磁力 作用，形成电磁转矩，驱动作用，形成电磁转矩，驱动作用，形成电磁转矩，驱动作用，形成电磁转矩，驱动 电动机旋转，将电能转化为机械能。电动机旋转，将电能转化为机械能。电动机旋转，将电能转化为机械能。电动机旋转，将电能转化为机械能。第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理二二二二.三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理 转动原理转动原理XAZBC Yn0n逆时针逆时针 方向方向 旋转旋转机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理二二二二.三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理磁力线切割磁力线切割磁力线切割磁力线切割转子绕组转子绕组转子绕组转子绕组转子绕组产转子绕组产转子绕组产转子绕组产生感应电势生感应电势生感应电势生感应电势转子绕组产转子绕组产转子绕组产转子绕组产生感应电流生感应电流生感应电流生感应电流电流电流电流电流与磁场作与磁场作与磁场作与磁场作用产生电磁力用产生电磁力用产生电磁力用产生电磁力电磁力产生电磁力产生电磁力产生电磁力产生电磁转矩电磁转矩电磁转矩电磁转矩转子运转转子运转转子运转转子运转转速转速转速转速n nn n0 0定子绕组通入定子绕组通入定子绕组通入定子绕组通入三相交流电流三相交流电流三相交流电流三相交流电流 转动原理转动原理旋转磁场旋转磁场旋转磁场旋转磁场同步转速同步转速同步转速同步转速n n0 0机电传动控制 电动机在正常运转时，其转速电动机在正常运转时，其转速n总是稍低于同步转速总是稍低于同步转速n0，故称为故称为异步异步异步异步电动机；电动机；又因为产生电磁转矩的电流是电磁感应所产生的，又因为产生电磁转矩的电流是电磁感应所产生的，也称为也称为感应感应感应感应电动机。电动机。第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理二二二二.三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理 转差率转差率 转差率转差率是异步电动机一个非常重要的参数，是异步电动机一个非常重要的参数，它反映了电动机的各种运行情况。它反映了电动机的各种运行情况。异步电动机同步转速和转子转速的异步电动机同步转速和转子转速的异步电动机同步转速和转子转速的异步电动机同步转速和转子转速的 差值与同步转速之比称为差值与同步转速之比称为差值与同步转速之比称为差值与同步转速之比称为转差率转差率转差率转差率，用用用用 S S 表示，即：表示，即：表示，即：表示，即：机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 三相异步三相异步电机电机转速转速及及转差率转差率与与运行状态运行状态的关系的关系 转差率转差率电动机电动机电动机电动机电磁制动电磁制动电磁制动电磁制动发电机发电机发电机发电机二二二二.三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理5.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理机电传动控制5.2 三相三相异步电动机的定子电路和转子电路异步电动机的定子电路和转子电路第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 转子静止时的电路转子静止时的电路转子静止时的转子静止时的T形等效电路形等效电路转子转动后的电路转子转动后的电路(频率频率折算后折算后的电路的电路)转子转动后的电路转子转动后的电路(频率频率折算前折算前的电路的电路)一一一一.定子转子电路示意图定子转子电路示意图定子转子电路示意图定子转子电路示意图机电传动控制转子静止时的电路转子静止时的电路5.2 三相三相异步电动机的定子电路和转子电路异步电动机的定子电路和转子电路第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 转子转动后的转子转动后的T形等效电路形等效电路转子静止时的转子静止时的T形等效电路形等效电路一一一一.定子转子电路示意图定子转子电路示意图定子转子电路示意图定子转子电路示意图转子转动后的电路转子转动后的电路(频率频率折算后折算后的电路的电路)机电传动控制5.2 三相三相异步电动机的定子电路和转子电路异步电动机的定子电路和转子电路第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 一一一一.定子转子电路示意图定子转子电路示意图定子转子电路示意图定子转子电路示意图转子转动后的转子转动后的T形等效电路形等效电路感应电动机的感应电动机的简化简化形等效电路形等效电路(转子转动后转子转动后)机电传动控制5.2 三相三相异步电动机的定子电路和转子电路异步电动机的定子电路和转子电路第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 转子每相电路转子每相电路 的功率因数为：的功率因数为：转子每相绕组转子每相绕组 的电流为：的电流为：二二二二.定子电路与转子电路中的几个主要电量定子电路与转子电路中的几个主要电量定子电路与转子电路中的几个主要电量定子电路与转子电路中的几个主要电量 异步电动机工作时，其定子每相绕组的感应电势为异步电动机工作时，其定子每相绕组的感应电势为：E1=4.44 f1 N1 而且，定子每相绕组上施加的电压而且，定子每相绕组上施加的电压U1E1，可见可见U1。转子每相绕组的感应电势为：转子每相绕组的感应电势为：E2=4.44 f2 N2=S E20 （因转子电势的频率因转子电势的频率f2=S f1,E20=4.44 f1 N2 为转子不动时转子每相的电势为转子不动时转子每相的电势）可见，转子电路的各物理量都与可见，转子电路的各物理量都与转差率转差率S即与即与转速转速n 有关。有关。机电传动控制5.3 三相异步电动机的转矩与机械特性三相异步电动机的转矩与机械特性第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 异步电动机所产生的电磁转矩为异步电动机所产生的电磁转矩为 一一一一.三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩 转矩特性指电动机的电源电转矩特性指电动机的电源电 压和频率一定时，电磁转矩压和频率一定时，电磁转矩 与转差率与转差率(转速转速)之间的关系。之间的关系。机械特性机械特性n=f（T）转矩特性转矩特性T=f（s）实际生产中把电磁转矩与转速的实际生产中把电磁转矩与转速的 关系称异步电动机的机械特性。关系称异步电动机的机械特性。机电传动控制5.3 三相异步电动机的转矩与机械特性三相异步电动机的转矩与机械特性第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 一一一一.三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩机械特性机械特性n=f（T）转矩特性转矩特性T=f（s）异步电动机所产生的电磁转矩为异步电动机所产生的电磁转矩为 机电传动控制电源为电源为负相序时负相序时电源为电源为正相序时正相序时1、固有机械特性固有机械特性 四个重要特殊点：四个重要特殊点：理想空载点理想空载点A T=0，n=n0（S=0）额定工作点额定工作点B T=TN，n=nN（S=SN）启动工作点启动工作点D T=Tst，n=0（S=1）临界工作点临界工作点C T=Tmax，n=nm（S=Sm）机械特性机械特性 n=f（T）5.3 三相异步电动机的转矩与机械特性三相异步电动机的转矩与机械特性第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 二二二二.三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性机电传动控制5.3 三相异步电动机的转矩与机械特性三相异步电动机的转矩与机械特性第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 二二二二.三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性2、人为机械特性人为机械特性 可以作出可以作出改变改变U、f 以及以及 在定子、转子电路串接电阻或电抗在定子、转子电路串接电阻或电抗 的人为机械特性。的人为机械特性。异步电动机异步电动机定子降压定子降压的人为机械特性的人为机械特性 异步电动机异步电动机定子串接电定子串接电阻阻(电电抗抗)的人为机械特性的人为机械特性 异步电动机异步电动机定子变频定子变频的人为机械特性的人为机械特性 绕线式异步电动机绕线式异步电动机转子串接电阻转子串接电阻(电电抗抗)的人为机械特性的人为机械特性根据电磁转矩关系式根据电磁转矩关系式机电传动控制5.3 三相异步电动机的转矩与机械特性三相异步电动机的转矩与机械特性第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 二二二二.三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性2、人为机械特性人为机械特性 v三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机的人为机械特性的人为机械特性 异步电动机异步电动机定子降压定子降压的人为机械特性的人为机械特性 异步电动机异步电动机定子串接电定子串接电阻阻(电电抗抗)的人为机械特性的人为机械特性 异步电动机异步电动机定子变频定子变频的人为机械特性的人为机械特性 绕线式异步电动机绕线式异步电动机转子串接电阻转子串接电阻(电电抗抗)的人为机械特性的人为机械特性v直流他励电动机直流他励电动机直流他励电动机直流他励电动机的人为机械特性的人为机械特性 电枢串电阻电枢串电阻的人为机械特性的人为机械特性 降低电枢电压降低电枢电压的人为机械特性的人为机械特性 减弱励磁磁通减弱励磁磁通的人为机械特性的人为机械特性比较比较比较比较机电传动控制5.3 三相异步电动机的转矩与机械特性三相异步电动机的转矩与机械特性第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 二二二二.三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性2.人为机械特性人为机械特性 定子降压定子降压定子降压定子降压定定定定子子子子串串串串电电电电抗抗抗抗转转转转子子子子串串串串电电电电阻阻阻阻定子变频定子变频定子变频定子变频机电传动控制5.3 三相异步电动机的转矩与机械特性三相异步电动机的转矩与机械特性第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 二二二二.三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性2.人为机械特性人为机械特性 定子降压定子降压定子降压定子降压定子串电抗定子串电抗定子串电抗定子串电抗转子串电阻转子串电阻转子串电阻转子串电阻定子变频定子变频定子变频定子变频电枢串电阻电枢串电阻电枢串电阻电枢串电阻降低电枢电压降低电枢电压降低电枢电压降低电枢电压减弱励磁磁通减弱励磁磁通减弱励磁磁通减弱励磁磁通参考：直流他励电动机的人为机械特性参考：直流他励电动机的人为机械特性参考：直流他励电动机的人为机械特性参考：直流他励电动机的人为机械特性机电传动控制5.3 三相异步电动机的转矩与机械特性三相异步电动机的转矩与机械特性第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 三三三三.三相异步电动机的稳定运行问题三相异步电动机的稳定运行问题三相异步电动机的稳定运行问题三相异步电动机的稳定运行问题三相异步电动机三相异步电动机稳定运行分析稳定运行分析 1异步电动机的特性异步电动机的特性 2恒转矩型负载特性恒转矩型负载特性 3恒功率型负载特性恒功率型负载特性4,5通风机型负载特性通风机型负载特性机电传动控制三相异步电动机的调速特性三相异步电动机的调速特性改变磁极对数改变磁极对数 p调速（变极调速）调速（变极调速）改变频率改变频率 f 调速（变频调速）调速（变频调速）改变转差率改变转差率S调速调速 改变电压调速改变电压调速 转子串电阻调速转子串电阻调速三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性反馈制动反馈制动 正向反馈制动正向反馈制动 反向反馈制动反向反馈制动反接制动反接制动 电源反接制动电源反接制动 倒拉反接制动倒拉反接制动能耗制动能耗制动 反抗性恒转矩负载反抗性恒转矩负载 位能性恒转矩负载位能性恒转矩负载第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.45.6 三相异步电动机的启动调速制动特性三相异步电动机的启动调速制动特性三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性1.1.直接启动直接启动2.2.非直接启动非直接启动鼠笼式电动机降压启动法鼠笼式电动机降压启动法线绕式电动机启动法线绕式电动机启动法定子串电阻定子串电阻定子串电抗定子串电抗 自耦变压器自耦变压器Y-延边三角形延边三角形转子串电阻转子串电阻转子串转子串频敏变阻器频敏变阻器机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性v三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性 鼠笼式电动机降压启动法鼠笼式电动机降压启动法 定子串电阻定子串电阻 定子串电抗定子串电抗 Y-转换转换 自耦变压器转换自耦变压器转换 延边三角形转换延边三角形转换 线绕式电动机启动法线绕式电动机启动法 转子串电阻转子串电阻 转子串频敏变阻器转子串频敏变阻器v直流他励电动机的启动特性直流他励电动机的启动特性 降压启动降压启动 电枢电路串电阻启动电枢电路串电阻启动比较比较比较比较机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性定子串电阻启动定子串电阻启动 定子串电抗启动定子串电抗启动鼠笼式电动机降压启动法鼠笼式电动机降压启动法机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性Y-降压启动降压启动鼠笼式电动机降压启动法鼠笼式电动机降压启动法l起动电流起动电流l起动转矩起动转矩l绕组电压绕组电压Y形和形和形接法时形接法时的电压和电流的电压和电流(a)Y接法接法(降压起动降压起动)(b)接法接法(全压运行全压运行)机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性Y-降压启动降压启动鼠笼式电动机降压启动法鼠笼式电动机降压启动法Y形和形和形接法时形接法时的电压和电流的电压和电流(a)Y接法接法(降压起动降压起动)(b)接法接法(全压运行全压运行)异步电动机异步电动机星星-三角起动原理图三角起动原理图机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性异步电动机用自耦变压器异步电动机用自耦变压器降压起动原理图降压起动原理图自耦变压器的一相绕组自耦变压器的一相绕组自耦变压器降压启动自耦变压器降压启动鼠笼式电动机降压启动法鼠笼式电动机降压启动法接至接至电动机电动机一相绕组一相绕组来自来自一相电源一相电源l起动时接入起动时接入l运行时断开运行时断开机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性延边三角形起动的接线图延边三角形起动的接线图 (a)延边三角形延边三角形(起动起动)；(b)三角形三角形(运行运行)延边三角形延边三角形 降压启动降压启动鼠笼式电动机降压启动法鼠笼式电动机降压启动法机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性延边三角形延边三角形 降压启动降压启动鼠笼式电动机降压启动法鼠笼式电动机降压启动法延边三角形起动的接线图延边三角形起动的接线图 (a)延边三角形延边三角形(起动起动)；(b)三角形三角形(运行运行)异步电动机异步电动机延边三角形延边三角形起动原理图起动原理图 机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性异步电动机的转子电路及起动特性图异步电动机的转子电路及起动特性图线绕式电动机启动法线绕式电动机启动法转子串电阻启动转子串电阻启动机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性转子串频敏变阻器时的机械特性转子串频敏变阻器时的机械特性11固有机械特性；固有机械特性；22串频敏变阻器的人为机械特性串频敏变阻器的人为机械特性转子串频敏变阻器启动转子串频敏变阻器启动线绕式电动机启动法线绕式电动机启动法（三相）频敏变阻器（三相）频敏变阻器转子电路转子电路机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.5 三相异步电动机的调速特性三相异步电动机的调速特性v三相异步电动机的调速特性三相异步电动机的调速特性 改变磁极对数改变磁极对数 p 调速（变极调速）调速（变极调速）改变频率改变频率 f 调速（变频调速）调速（变频调速）改变转差率改变转差率 S 调速调速 改变电压调速改变电压调速 转子串电阻调速转子串电阻调速v直流他励电动机的调速特性直流他励电动机的调速特性 改变电枢电压调速改变电枢电压调速 改变励磁磁通调速改变励磁磁通调速 电枢电路串电阻调速电枢电路串电阻调速比较比较比较比较机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.5 三相异步电动机的调速特性三相异步电动机的调速特性改变磁极对数调速（变极调速）改变磁极对数调速（变极调速）将每相两个将每相两个“半绕组半绕组”串联串联，形成的磁场形成的磁场是是两对磁极两对磁极，即即 p2或或2p4。v将每相两个将每相两个“半绕组半绕组”并联并联，形成的磁场形成的磁场是是一对磁极一对磁极，即即 p1或或2p2。低速低速高速高速机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.5 三相异步电动机的调速特性三相异步电动机的调速特性双速电动机的极对数变换双速电动机的极对数变换（a a）Y/YY （b b）/YY改变磁极对数调速（变极调速）改变磁极对数调速（变极调速）Y型接法型接法半绕组串联半绕组串联p2，低速低速vYY型接法型接法半绕组并联半绕组并联p1，高速高速型接法型接法半绕组串联半绕组串联p2，低速低速vYY型接法型接法半绕组并联半绕组并联 p1，高速高速机电传动控制第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 5.5 三相异步电动机的调速特性三相异步电动机的调速特性改变磁极对数调速（变极调速）改变磁极对数调速（变极调速）Y型接法型接法半绕组串联半绕组串联p2，低速低速型接法型接法半绕组串联半绕组串联p2，低速低速YY型接法型接法半绕组并联半绕组并联p1 高速高速高速：高速：KM1断断KM2通通KM3通通低速：低速：KM1通通KM