第5章-交流电动机的工作原理及特性ppt课件.ppt

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1、机电传动控制第5章 交流电动机的工作原理及特性本章提要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和机械特性。掌握异步电动机的工作原理和机械特性。掌掌握握异异步步电电动动机机启启动动、调调速速和和制制动动的的方方法法，会会用用机机械械特特性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启动方法和工作原理；掌握单相异步电动机的启动方法和工作原理；了了解解同同步步电电动动机机的的结结构构特特点点、工工作作原原理理、运运行行特特性性及及启启动动方法；方法；掌握各种异步电动机和同步电动机的使

2、用场所掌握各种异步电动机和同步电动机的使用场所。一、三相异步电动机的基本结构一、三相异步电动机的基本结构定子和励磁线圈转子和转子线圈定子和转子硅钢冲片三相对称绕组AX，BY，CZ鼠笼转子结构ABC外接外接变阻器（启动和速变阻器（启动和速度调节度调节）滑环和电刷滑环和电刷绕线转子结构二、三相异步电动机的工作原理三相交流电三相交流电定子定子三相三相绕组绕组N-S主磁场以主磁场以n0顺时针旋转顺时针旋转顺顺时针时针TM产生条件：产生条件：n0和和n相相对运动对运动转差率转差率n0同步转速n转子转速工作原理要点l三相交流电通过定子绕组产生三相交流电通过定子绕组产生旋旋转磁场转磁场l旋转磁场与转子绕组之

3、间存在旋转磁场与转子绕组之间存在相相对运动对运动l转子绕组转子绕组切割磁力线切割磁力线从而产生感从而产生感应电势应电势l转子绕组为转子绕组为闭合回路闭合回路，在感应电，在感应电势作用下产生感应电流势作用下产生感应电流l转子绕组成为转子绕组成为载流导体载流导体，在磁场，在磁场中受到电磁力（矩）的作用，从中受到电磁力（矩）的作用，从而使转子旋转而使转子旋转l转子转速始终低于旋转磁场的转转子转速始终低于旋转磁场的转速速(同步转速同步转速)三、三相异步电动机的旋转磁场1.旋转磁场的产生旋转磁场的产生主主磁场磁场N-S顺时针旋转顺时针旋转180度度（旋转磁场（旋转磁场n0在一对极在一对极p=1时）时）旋

4、转磁场的产生2.旋转磁场的旋转方向三相交流电流最大值到达的顺三相交流电流最大值到达的顺序（序（相序相序）决定电动机）决定电动机转向转向。ABC 电流电流ABC 定子绕组（定子绕组（顺时旋转顺时旋转）ABC 电流电流ACB 定子绕组定子绕组（逆时旋转逆时旋转）3.旋转磁场的极对数与旋转速度旋转磁场转速旋转磁场转速（同步转速）（同步转速）磁场转了磁场转了90度度n0r/minfHZ p极对数（p=1、2、3）四极旋转磁场与旋转速度四极旋转磁场与旋转速度旋转磁场转速旋转磁场转速（同步转速）（同步转速）n0r/minfHZ p极对数（p=1、2、3）四、定子绕组线端连接方式出线端出线端排列排列短短路路

5、片片线线电压电压相相电电压压铭牌：铭牌：Y/接线方式接线方式 380/220不同接线不同接线应加的线电压应加的线电压1线电压与相电压线电压与相电压线电压线电压：两相绕组首端之间的电压，用：两相绕组首端之间的电压，用U1表示；表示；相电压相电压：每相绕组首、尾之间的电压，用：每相绕组首、尾之间的电压，用U相相表示。表示。对于星形接法：对于星形接法：对于三角形接法：对于三角形接法：2线电流与相电流线电流与相电流线电流：电网的供电电流，用线电流：电网的供电电流，用I1表示；表示；相电流：每相绕组的电流，用相电流：每相绕组的电流，用I相相表示。表示。对于星形接法对于星形接法：对于三角形接法对于三角形接

6、法：3.电动机的输入功率：电动机的输入功率：4、定子绕组连线方法的选用、定子绕组连线方法的选用定定子子三三相相绕绕组组的的连连接接方方式式（Y形形或或 形形）的的选选择择，和和普普通通三相负载一样，须视电源的线电压而定。三相负载一样，须视电源的线电压而定。如果电源的线电压等于电动机的额定相电压，那么，电如果电源的线电压等于电动机的额定相电压，那么，电动机的绕组应该接成三角形；动机的绕组应该接成三角形；如果电源的线电压是电动机额定相电压的如果电源的线电压是电动机额定相电压的倍，那么，倍，那么，电动机的绕组就应该接成星形。电动机的绕组就应该接成星形。通常电动机的铭牌上标有符号通常电动机的铭牌上标有

7、符号/Y和数字和数字220/380，前，前者表示定子绕组的接法，后者表示对应于不同接法应加的线者表示定子绕组的接法，后者表示对应于不同接法应加的线电压值。电压值。例例 电电源源线线电电压压为为380V380V，现现有有两两台台电电动动机机，其其铭铭牌牌数数据据如如下下，试选择定子绕组的连接方式。试选择定子绕组的连接方式。1.J32-4，功功率率1.0kW，连连接接方方法法/Y，电电压压220/380V，电流电流4.25/2.45A，转速转速1420r/min，功率因数功率因数0.79。2.J02-21-4，功率功率1.1kW，连接方法连接方法，电压，电压380V，电电流流6.27A，转速转速1

8、410r/min，功率因数功率因数0.79。l解：解：l1.J32-4电动机应接星形（电动机应接星形（Y）l2.J02-21-4电动机应接成三角形（电动机应接成三角形（）星形（星形（Y）三角形（三角形（）5.2三相异步电动机的定子电路和转子电路一、定子电路分析一、定子电路分析三相异步电动机的电磁关系同变压器类似，定子绕组相三相异步电动机的电磁关系同变压器类似，定子绕组相当于变压器的原绕组，转子绕组（一般是短接的）相当于副当于变压器的原绕组，转子绕组（一般是短接的）相当于副绕组。绕组。定子绕组接上三相电源电压定子绕组接上三相电源电压（相电压为（相电压为u1）时，则有三相电时，则有三相电流通过（相

9、电流为流通过（相电流为i1），），定子三相定子三相电流产生旋转磁场，其磁力线通电流产生旋转磁场，其磁力线通过定子和转子铁心而闭合，这磁过定子和转子铁心而闭合，这磁场不仅在转子每相绕组中要感应场不仅在转子每相绕组中要感应出电动势出电动势e2，而且在定子每相绕而且在定子每相绕组中也要感应出电动势组中也要感应出电动势e1设设定定子子和和转转子子每每相相绕绕组组的的匝匝数数分分别别为为N1和和N2，下下图图为为三三相异步电动机的一相电路图。相异步电动机的一相电路图。旋转磁场的磁感应强度沿定子与转子间空气隙的分布是旋转磁场的磁感应强度沿定子与转子间空气隙的分布是近于按正弦规律分布的，因此，当其旋转时，通

10、过定子每相近于按正弦规律分布的，因此，当其旋转时，通过定子每相绕相的磁通也是随时间按正弦规律变化的，绕相的磁通也是随时间按正弦规律变化的，定子每相绕组的感应电势为定子每相绕组的感应电势为有效值为有效值为式中，式中，f1为为e1的频率。的频率。定子每相绕组中还要产生定子每相绕组中还要产生漏磁电动势漏磁电动势加在定子每相绕组上的电压也分成三个分量，即加在定子每相绕组上的电压也分成三个分量，即如用复数表示，则为如用复数表示，则为式式中中，和和()为为定定子子每每相相绕绕组组的的电电阻阻和和漏漏磁磁感感抗。抗。由由于于R1和和X1较较小小，其其上上电电压压降降与与电电动动势势E1比比较较起起来来，常常

11、可可忽忽略，于是略，于是忽略漏磁忽略漏磁二、转子电路的分析二、转子电路的分析旋转磁场在转子每相绕组中感应出的电动势为旋转磁场在转子每相绕组中感应出的电动势为其有效值为其有效值为式中，式中，f2为转子电动势为转子电动势e2或转子电流或转子电流i2相对于旋转磁场的频率。相对于旋转磁场的频率。因为旋转磁场和转子间的相对转速为因为旋转磁场和转子间的相对转速为n0-n在在n=0，即，即S=1时，转子电动势为时，转子电动势为为转子最大电动势为转子最大电动势可见可见转子电动势转子电动势E2与转差率与转差率S有关有关。和和定定子子电电流流一一样样，转转子子电电流流也也要要产产生生漏漏磁磁通通，从从而而在在转转

12、子子每每相绕组中还要产生漏磁电动势。相绕组中还要产生漏磁电动势。因此，转子每相电路，有因此，转子每相电路，有如用复数表示，则为如用复数表示，则为式中，式中，R2和和X2转子每相绕组的电阻和漏磁感抗转子每相绕组的电阻和漏磁感抗在在n=0，即即S=1时，时，转子感抗为转子感抗为为转子最大感抗为转子最大感抗可见可见转子感抗转子感抗E2与转差率与转差率S有关有关。转子每相电路的电流为转子每相电路的电流为可见可见转子电流转子电流I2也与转差率也与转差率S有关有关。当。当S增大，即转速增大，即转速n降低降低时，转子与旋转磁场间的相对转速增加，转子导体被磁力线时，转子与旋转磁场间的相对转速增加，转子导体被磁

13、力线切割的速度提高，于是切割的速度提高，于是E2增加，增加，I2也增加。也增加。转子电路功率因数为转子电路功率因数为(I2滞后滞后E2一个一个2角角)三、三相异步电动机的额定值电机名称（类型）电机名称（类型）小型三相异步电动机小型三相异步电动机制造厂名称制造厂名称大连电机厂大连电机厂产品编号产品编号0132出厂年月出厂年月1986年年10月月型号型号Y280S1-4防护型式代号防护型式代号IP44冷却方式代号冷却方式代号ICO141额定功率额定功率75KW额定电压额定电压380V绝缘等级或温升限制绝缘等级或温升限制B级或级或80K转速转速1470r/min定额种类定额种类连续连续S1接法接法电

14、动机在制造电动机在制造工厂所拟定的情况工厂所拟定的情况下工作时，称为电下工作时，称为电动机的动机的额定运行额定运行，通常用额定值来表通常用额定值来表示其运行条件，这示其运行条件，这些数据大部分都标些数据大部分都标明在电动机的铭牌明在电动机的铭牌上。上。电动机铭牌上的额定数据电动机铭牌上的额定数据l型号型号l额定功率额定功率PN(输出的机械功率输出的机械功率)l额定电压额定电压UN(220/380V/Y)l额定频率额定频率f(50HZ)l额定电流额定电流IN(10.35/5.9A/Y)l额定转速额定转速nN(额定转差率额定转差率SN)l工作方式工作方式(定额定额)l温升温升(或绝缘等级或绝缘等级

15、)l电动机重量电动机重量1、型号组成l1）产品代号部分）产品代号部分l2）规格代号部分）规格代号部分l3）特殊环境代号）特殊环境代号l4）补充代号部分补充代号部分中心高（中心高（mm）132机座机座长度（字母）长度（字母）SML铁芯铁芯长度（数字）长度（数字）1、2极数极数2、4异步电动机异步电动机Y、YR同步电动机同步电动机T同步发电机同步发电机TF直流电动机直流电动机Z直流发电机直流发电机ZF汽轮汽轮发电机发电机QF水轮水轮发电机发电机SF潜水电机潜水电机Q纺织电机纺织电机F在额定运行情况下，在额定运行情况下，电动机轴上输出的机械功率电动机轴上输出的机械功率。输出功率的一般表达式为：输出功

16、率的一般表达式为：其中：其中：效率；效率；P1输入功率输入功率 P2输出功率输出功率输出功率和输出转矩的关系为：输出功率和输出转矩的关系为：I2转子电流转子电流2、额定功率、额定功率PN在额定运行情况下，定子绕组端应加的在额定运行情况下，定子绕组端应加的线电压线电压值。值。如如标标有有两两种种电电压压值值（例例如如220/380V），这这表表明明定定子子绕绕组组采采用用/Y连接时应加的线电压值。连接时应加的线电压值。即：即：三角形接法时，定子绕组应接三角形接法时，定子绕组应接220V的电源电压；的电源电压；星形接法时，定子绕组应接星形接法时，定子绕组应接380V的电源电压。的电源电压。3、额定

17、电压、额定电压UN4、额定频率额定频率f在额定运行情况下，定子外加电压的频率在额定运行情况下，定子外加电压的频率（f=50Hz）。）。如如标标有有两两种种电电流流值值（例例如如10.35/5.9A），则则对对应应于于定定子子绕绕组组为为/Y连接的线电流值。连接的线电流值。在额定频率、额定电压和轴上输出额定功率时，定子的在额定频率、额定电压和轴上输出额定功率时，定子的线电线电流值流值。即：即：三角形接法时，定子电流为三角形接法时，定子电流为10.35A；星形接法时，定子电流为星形接法时，定子电流为5.9A。5、额定电流额定电流IN6、额定转速、额定转速nN在额定频率、额定电压和电动机轴上输出额定

18、功率时，电动在额定频率、额定电压和电动机轴上输出额定功率时，电动机的转速。机的转速。与额定转速相对应的转差率称为与额定转速相对应的转差率称为额定转差率额定转差率SN。7、绝缘等级和防护等级IPn1n2AEBFHC105C120C130C155C180C180C0无防护无防护0无防护无防护150mm固体固体1防滴防滴212mm固体固体215防滴防滴32.5mm固体固体3防淋水防淋水41mm固体固体4防溅水防溅水5防尘防尘5防喷水防喷水6尘密尘密6防防海浪或强力喷水海浪或强力喷水7浸水浸水8潜水潜水8、冷却方式和工作定额l空气空气冷却：自冷、自扇冷、他扇冷、管道冷却：自冷、自扇冷、他扇冷、管道通风

19、通风l液体液体冷却冷却l闭路循环气体闭路循环气体冷却冷却l表面表面冷却、冷却、内部内部冷却冷却l工作定额工作定额分分S1S8：连续、短时、继续、连续、短时、继续、周期等周期等电动机铭牌上不标的额定数据l额定功率因数额定功率因数cosN：在额定频率、额定电压和电动机轴在额定频率、额定电压和电动机轴上输出额定功率时，定子相电流与相电压之间相位差的余上输出额定功率时，定子相电流与相电压之间相位差的余弦。弦。l额定效率额定效率N：在额定频率、额定电压和电动机轴上输出额在额定频率、额定电压和电动机轴上输出额定功率时，电动机输出机械功率与输入电功率之比定功率时，电动机输出机械功率与输入电功率之比n 额定转

20、矩额定转矩TN n 绕线式异步电动机转子静止时滑环电压和绕线式异步电动机转子静止时滑环电压和转子额定电流转子额定电流n 通常手册上给出的数据就是额定值通常手册上给出的数据就是额定值例例、有一台三相四极的异步电动机，有一台三相四极的异步电动机，Y Y连接，连接，其额定技术数据其额定技术数据P PN N=90kW=90kW，U UN N=380V=380V，I IN N=22=229A9A，电源频率电源频率f=50Hzf=50Hz，额定转差率额定转差率S SN N=2=28585，定子每相绕组匝数定子每相绕组匝数N N1 1=320=320，转子转子每相绕线匝数每相绕线匝数N N2 2=20=20

21、，旋转磁场的每极磁通旋转磁场的每极磁通0.023Wb0.023Wb，试求：试求：(l)(l)定子每相绕组感应电动势定子每相绕组感应电动势E E1 1：(2)(2)转子每相绕组开路电压转子每相绕组开路电压E E2020：(3)(3)额定转速时转子每相绕组感应电动势额定转速时转子每相绕组感应电动势E E2N2N。l解：解：l(1)E1=4.44f1N1=4.44503200.0231634V(2)转子绕组开路时，转子电路电流I2=0，转子转速n=0，转子绕组电动势频率f2=f1=50Hz，故转子每相绕组的感应电动势(即开路电压)E20=4.44f2N2=4.44f1N2l=4.4450200.02

22、3=102V(3)求E2NlE2N=SNE20=2.9V例、例、有一台三相四极的异步电动机，有一台三相四极的异步电动机，其额定技术数其额定技术数据为据为nN=1440r/min，R2=0.02，X20=0.08，电电源频率源频率f1=50Hz，E20=20V，试求：试求：(l)电动机的同步转速电动机的同步转速n0：(2)电动机启动时的转子电流电动机启动时的转子电流I2st：(3)电动机在额定转速时转子电动势的频率电动机在额定转速时转子电动势的频率f2N；(4)电动机在额定转速时的转子电流电动机在额定转速时的转子电流I2N解：解：(1)n0=60f1/p=6050/2=1500r/min(2)(

23、3)SN=(n0-nN)/n0=(1500-1440)/1500=0.04 f2N=SNf10.0450Hz=2Hz(4)四、三相异步电动机的能流图输入定子的电功率输入定子的电功率定子电路中的铜定子电路中的铜损损转子电路中的转子电路中的铜损铜损输入转子的电输入转子的电磁功率磁功率铁损铁损(磁滞磁滞和涡流损和涡流损耗耗)机械损失机械损失功率功率输出的机械功输出的机械功率率电动机的效率电动机的效率电动机的输出功率电动机的输出功率T-电动机的电磁转矩电动机的电磁转矩T2-电动机的输出转矩电动机的输出转矩5.3三相异步电动机的转矩与机械特性一、一、三相异步电动机的三相异步电动机的转矩转矩直流电动机的转

24、矩直流电动机的转矩三相异步电动机的三相异步电动机的转矩转矩U,U1-定子绕组定子绕组相电压相电压，电源，电源相电压相电压；R2-转子每相绕组的电阻；转子每相绕组的电阻；X20-n=0时转子每相绕组的感抗；时转子每相绕组的感抗；K-三相异步电动机的转矩常数，三相异步电动机的转矩常数，k1/1/f f1 1。二、三相异步电动机的转矩特性ncos2对T的影响的影响三、三相异步电动机的机械特性nf(T)T=f(S)T-S曲线n=n0n=0Tn=f(T)机机械特性曲线械特性曲线机械特性分类1、固有机械特性、固有机械特性：异异步步电电动动机机在在额额定定电电压压和和额额定定频频率率下下，用用规规定定的的接

25、接线线方方式式，定定子子和和转转子子电电路路中中不不串串联联任何电阻或电抗任何电阻或电抗时的机械特性时的机械特性2 2、人为机械特性、人为机械特性：改变定子电压改变定子电压U，定子电源频率定子电源频率f，定子电定子电路串入电阻或电抗，转子电路串入电阻或电路串入电阻或电抗，转子电路串入电阻或电抗等得到的异步电动机的机械特性。抗等得到的异步电动机的机械特性。（一）固有机械特性电电动动机机处处于于理理想想空空载载工工作作点点，此此时时电电动动机机的的转转速速为为理理想想空空载载转速。转速。理想工作点理想工作点额定工作点额定工作点临界工作点临界工作点启动工作点启动工作点电动机额定工作点。此时电动机额定

26、工作点。此时额定转矩和额定转差率为额定转矩和额定转差率为式中式中:PN电动机的额定功率；电动机的额定功率；nN电动机的额定转速，一般电动机的额定转速，一般SN电动机的额定转差率，一般电动机的额定转差率，一般TN电动机的额定转矩。电动机的额定转矩。额定工作点额定工作点电压降低，启动转矩会明显减小电压降低，启动转矩会明显减小转子电阻适当增大，启动转矩会转子电阻适当增大，启动转矩会增大；增大；而若增大转子电抗则会使启动转矩而若增大转子电抗则会使启动转矩大为减小。大为减小。通常把在固有机械特性上启动转矩通常把在固有机械特性上启动转矩Tst与额定转矩与额定转矩TN之比之比 st=Tst/TN称为启动能力

27、系数，是衡量异步电动机启动能力的称为启动能力系数，是衡量异步电动机启动能力的一个重要数据。一个重要数据。启动工作点启动工作点令令得临界转差率得临界转差率再将再将Sm代入转矩公式中得代入转矩公式中得通通常常把把在在固固有有机机械械特特性性上上最最大大电电磁磁转转矩矩与与额额定定转转矩矩之之比比 max=Tmax/TN称称为为电电动动机机的的过过载载能能力力系系数数。它它表表征征了了电电动动机机能能够够承承受受冲冲击击负负载载的的能能力力大大小小，是是电电动动机机的的又又一一个个重重要要运运行行参数。参数。鼠笼式异步电动机鼠笼式异步电动机线绕式异步电动机线绕式异步电动机临界工作点临界工作点1、降低

28、电动机电源电压时的人为特性、降低电动机电源电压时的人为特性不变不变不变不变随着电压的减小而大大地减小随着电压的减小而大大地减小随着电压的减小而大大地减小随着电压的减小而大大地减小（二）人为机械特性定子绕组外加电压为定子绕组外加电压为0.8UN:Tb=0.64Tmax定子绕组外加电压为定子绕组外加电压为UN:Ta=Tmax定子绕组外加电压为定子绕组外加电压为0.5UN:Tc=0.25Tmax电压愈低，人为特性曲线电压愈低，人为特性曲线愈往左移。愈往左移。三相交流异步电动机对电网三相交流异步电动机对电网的波动非常敏感。的波动非常敏感。运运行行时时，如如电电压压降降低低太太多多，会会大大大大降降低低

29、它它的的过过载载能能力力与与启启动动转转矩矩，甚甚至至使使电电动动机机发发生生带带不不动动负负载载或或者者根根本本不能启动的现象。不能启动的现象。例如，电动机运行在额定负载例如，电动机运行在额定负载TN下，即使下，即使 m=2，若电网若电网电压下降到电压下降到70%UN，则由于这时则由于这时此外，电网电压下降此外，电网电压下降，在负载不变的条件下，将使电动机，在负载不变的条件下，将使电动机转速下降，转差率转速下降，转差率S 增大，电流增加，引起电动机发热甚至增大，电流增加，引起电动机发热甚至烧坏。烧坏。电动机会停转电动机会停转（2）定子电路接入电阻或电抗时的人为特性）定子电路接入电阻或电抗时的

30、人为特性在电动机定子电路中外串电阻或电抗后，电动机端在电动机定子电路中外串电阻或电抗后，电动机端电压为电源电压减去定子外串电阻上或电抗上的压电压为电源电压减去定子外串电阻上或电抗上的压降，致使定子绕组相电压降低降，致使定子绕组相电压降低,这种情况下的人为特这种情况下的人为特性与降低电源电压时的相似。性与降低电源电压时的相似。（3）改变定子电源频率时的人为特性）改变定子电源频率时的人为特性一般变频调速采用恒转矩调速，一般变频调速采用恒转矩调速，即希望最大转矩保持为恒值，为此在即希望最大转矩保持为恒值，为此在改变频率的同时，电源电压也要作相改变频率的同时，电源电压也要作相应的变化，使应的变化，使U

31、/f=C，这在实质这在实质上是上是使电动机气隙磁通保持不变。使电动机气隙磁通保持不变。ff1f2（4）转子电路串电阻时的人为特性）转子电路串电阻时的人为特性在在三三相相线线绕绕式式异异步步电电动动机机的的转转子子电电路路中中串串入入电电阻阻后后，转转子子电电路路中中的电阻为的电阻为不变不变不变不变随着串接电阻的增加而增大随着串接电阻的增加而增大此时的人为特性将是一根比固有特性较软的一条曲线。此时的人为特性将是一根比固有特性较软的一条曲线。电阻在一定的范围内时，增加电阻在一定的范围内时，增加5.4三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动要求三相异步电动机的启动要求l启动转矩要足够大；启动转矩

32、要足够大；l满足启动转矩要求下，启动电流满足启动转矩要求下，启动电流要小。要小。1、直接启动、直接启动2、降压启动降压启动电阻或电抗器降压启动电阻或电抗器降压启动Y降压启动降压启动自耦变压器降压启动自耦变压器降压启动延边三角形启动延边三角形启动3、软启动、软启动一、鼠笼式异步电动机的启动方法一、鼠笼式异步电动机的启动方法2 2、工业与照明共用电源、工业与照明共用电源，电动机启动比较，电动机启动比较频繁，按经验公式估算。频繁，按经验公式估算。1、有独立变压器供电、有独立变压器供电电电动动机机启启动动频频繁繁，电电动动机机功功率率=变变压压器器容容量量的的20时时,允许直接启动；允许直接启动；电电

33、动动机机不不经经常常启启动动，电电动动机机功功率率小小于于变变压压器器容容量的量的30时，允许直接启动；时，允许直接启动；特点：无需附加启动设备，且操作和控制简单、可靠特点：无需附加启动设备，且操作和控制简单、可靠 直接启动（全压直接启动（全压启动）启动）l例、例、有一台要求经常启动的鼠笼式异步电动机，其有一台要求经常启动的鼠笼式异步电动机，其PN20KW，IstIN6.5，如果供电变压器如果供电变压器(电源电源)容量为容量为560kVA，且有照明负载且有照明负载,问可否直接启动问可否直接启动?当当IstIN6.5，功率为多功率为多大的电动机则不允许直接启动大的电动机则不允许直接启动?解：解：

34、（1）根据）根据IstIN6.524kw时，电动机不允许直接启动。时，电动机不允许直接启动。2.串电阻、电抗串电阻、电抗降压启动降压启动缺点：缺点：机械特性变软机械特性变软消耗能量大，消耗能量大，不适合经常启不适合经常启动的电动机动的电动机3.Y-降压启动降压启动IstY=Ist/3TstY=Tst/3优点优点：简单、经济、电流小。：简单、经济、电流小。缺点缺点：只能应用于正常工作方：只能应用于正常工作方式为三角形接线的电机式为三角形接线的电机(4KW以以上，额定电压上，额定电压380V、接线。接线。)4.自耦变压器降压启动自耦变压器降压启动优点优点:电压可调、电流电压可调、电流小。小。缺点缺

35、点:变压器体积大、变压器体积大、价格高。不能应用于频价格高。不能应用于频繁启动电机。繁启动电机。优点优点：电流、启动：电流、启动转矩大（同转矩大（同Y-相比）；相比）；缺点：缺点：对定子绕组对定子绕组出线有特殊要求出线有特殊要求5.延边三角形启动延边三角形启动6、软启动器l软启动器采用三相反软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和器，将其接入电源和电动机定子之间。电动机定子之间。l使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机

36、工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。启动电流，避免启动过流跳闸。l待电机达到额定转速时，启动过程结束，软启动器自待电机达到额定转速时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。避免了谐波污染。l软启动器同时还提供软停车功能，软启动器同时还提供

37、软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转速逐渐下降到零，逐渐降低，转速逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。避免自由停车引起的转矩冲击。nancnbntn01.逐级切除启动电阻法逐级切除启动电阻法优点优点:电流电流小、启动转小、启动转矩大。矩大。缺点缺点:电阻电阻上的损耗大。上的损耗大。二、绕线式异步电动机的启动方法二、绕线式异步电动机的启动方法优点：优点：电流小、结构简单、无需维电流小、结构简单、无需维修。启动转矩较大。修。启动转矩较大。适用于：适用于：对调速沒有要求、经常正对调速沒有要求、经常正反转、启动转矩要求不大的冶金、反转、启动转矩要求不大

38、的冶金、化工设备上。化工设备上。缺点；缺点；不能用作调速电阻。不能用作调速电阻。n=0，S=1 f2=Sf1RXITn=nN f2 R=X0相当于转子相当于转子短路，启动完毕短路，启动完毕2.频敏变阻器启动法频敏变阻器启动法三、三、特殊鼠笼式电动机特殊鼠笼式电动机l1.双鼠笼电动机双鼠笼电动机l启动时：启动时：黄铜黄铜(启动启动)紫铜紫铜(工作工作)正常工作：正常工作：集肤效应集肤效应电流集中在导体电流集中在导体上部（启动时）上部（启动时）100千瓦以上鼠笼电机千瓦以上鼠笼电机都做成双鼠笼式或深槽式都做成双鼠笼式或深槽式 深槽电机深槽电机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只

39、要改变只要改变Sm、f、p就可改变速度就可改变速度调速方法调速方法l（一）改变极对数调速（一）改变极对数调速l（二）变转差率调速（二）变转差率调速：调压调速调压调速转子电路串电阻调速转子电路串电阻调速串级调速串级调速（控制附加在转子回路的电势）（控制附加在转子回路的电势）电磁转差离合器调速电磁转差离合器调速（通过改变电磁离合器的励（通过改变电磁离合器的励磁电流来实现调速（异步电动机本身并不调速）磁电流来实现调速（异步电动机本身并不调速）l（三）变频调速（三）变频调速（一）改变极对数调速（一）改变极对数调速2PP2PP改变接线必须同时改变定子绕组的相序，以保证转向改变接线必须同时改变定子绕组的相

40、序，以保证转向不变。启动时宜低速启动。不变。启动时宜低速启动。改变极对数调速改变极对数调速离心风机离心风机不同负载下不同负载下可有不同的可有不同的调速范围调速范围（二）变转差率调速（二）变转差率调速 1、调压调速调压调速时的损耗及容量限制调压调速时的损耗及容量限制1.转差功率为转差功率为（电磁功率）（机械功率）（电磁功率）（机械功率）低速时，低速时，损耗，损耗 。2.2.不适合于长期工作在低速的工作机械。不适合于长期工作在低速的工作机械。3.3.特别适合于通风机及泵类等机械。特别适合于通风机及泵类等机械。（TL=Kn2）特点：特点：1、只适用于线绕式异步电动机；、只适用于线绕式异步电动机；2、

41、有级调速；、有级调速；3、随转速降低，特性变软；、随转速降低，特性变软；4、转子电路电阻损耗与转差率成正比，低速时转子电路电阻损耗与转差率成正比，低速时损耗大。损耗大。适用于重复短期运转的生产机械适用于重复短期运转的生产机械2、转子串电阻调速、转子串电阻调速3、串级调速、串级调速l串级调速是指串级调速是指线绕式线绕式电动机转子回路中电动机转子回路中串入可调节的附加串入可调节的附加电势电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。大部分转差来改变电动机的转差，达到调速的目的。大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返

42、回电网或转换能量加以利用。把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。l根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式l多采用晶闸管串级调速，其特点为：多采用晶闸管串级调速，其特点为：可将调速过程中的转可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；装置容量与装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速7090的生产机械上；的生产机械上；调速装置故障时可以切换

43、至全速调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产；运行，避免停产；晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。响较大。l本方法本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用上使用。l1.附加电势的方向（或相位）附加电势的方向（或相位）l与转子电势E2相同超同步转速调速l与转子电势E2相反低于同步转速调速l2.附加电势的频率附加电势的频率与E2的频率相同4、电磁转差离合器调速、电磁转差离合器调速l电磁调速电动机由鼠笼式电动机、电磁转差离合器电磁调速电动机由鼠笼式电动机、电磁转差离合器和直流励磁电源（控制器）三部

44、分组成。直流励磁和直流励磁电源（控制器）三部分组成。直流励磁电源功率较小，通常由单相半波或全波晶闸管整流电源功率较小，通常由单相半波或全波晶闸管整流器组成，改变晶闸管的导通角，可以改变励磁电流器组成，改变晶闸管的导通角，可以改变励磁电流的大小。的大小。l电磁转差离合器由电磁转差离合器由电枢、磁极和电枢、磁极和励磁绕组励磁绕组三部分组成。三部分组成。l电枢和后者没有机械联系，都能电枢和后者没有机械联系，都能自由转动。电枢与电动机转子同自由转动。电枢与电动机转子同轴联接称主动部分，由电动机带轴联接称主动部分，由电动机带动；磁极用联轴节与负载轴对接动；磁极用联轴节与负载轴对接称从动部分。称从动部分。

45、l当电枢与磁极均为静止时，如励磁绕组通以直流，则当电枢与磁极均为静止时，如励磁绕组通以直流，则沿气隙圆周表面将形成若干对沿气隙圆周表面将形成若干对N N、S S极性交替的磁极，其极性交替的磁极，其磁通经过电枢。磁通经过电枢。l当电枢随拖动电动机旋转时，由于电枢与磁极间相对当电枢随拖动电动机旋转时，由于电枢与磁极间相对运动，因而使电枢感应产生涡流，此涡流与磁通相互作运动，因而使电枢感应产生涡流，此涡流与磁通相互作用产生转矩，带动有磁极的转子按同一方向旋转，但其用产生转矩，带动有磁极的转子按同一方向旋转，但其转速恒低于电枢的转速转速恒低于电枢的转速n n1 1，这是一种转差调速方式，变，这是一种转

46、差调速方式，变动转差离合器的直流励磁电流，便可改变离合器的输出动转差离合器的直流励磁电流，便可改变离合器的输出转矩和转速。转矩和转速。电磁转差离合器的机械特性电磁调速电动机的调速特点电磁调速电动机的调速特点1、装置结构及控制线路简单、运行可靠、装置结构及控制线路简单、运行可靠、维修方便；维修方便；2、调速平滑、无级调速；、调速平滑、无级调速；3、对电网无谐影响；、对电网无谐影响；4、速度损失大、效率低。、速度损失大、效率低。适用于中、小功率，要求平滑运动、短时低适用于中、小功率，要求平滑运动、短时低速运行的生产机械。速运行的生产机械。适用于适用于鼠笼式电动机鼠笼式电动机（四）变频调速（四）变频

47、调速在进行电机调速时，常须考虑的一个重要因素是：希望保持电机中每极磁通量m为额定值不变。如果磁通太弱，没有充分利用电机的铁心，是一种浪费；如果过分增大磁通，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机。l对于直流电机，励磁系统是独立的，只要对电枢反应有恰当的补偿，m保持不变是很容易做到的。l在交流异步电机中，磁通m由定子和转子磁势合成产生，要保持磁通恒定就需要费一些周折了。定子每相电动势（5.41）只要控制好E1和f1，便可达到控制磁通m的目的，对此，需要考虑基频（额定频率）以下和基频以上两种情况。1.基频以下调速当频率f1从额定值f1N向下调节时，必须同时降低E1，使

48、常值即采用恒电动势频率比的控制方式采用恒电动势频率比的控制方式。恒压频比的控制方式然而，绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电压U1E1，则得这是恒压频比的控制方式恒压频比的控制方式。但是，在低频时U1和E1 都较小，定子阻抗压降所占的份量就比较显著，不能再忽略。这时，需要人为地把电压U1抬高一些，以便近似地补偿定子压降近似地补偿定子压降。带定子压降补偿的恒压频比控制特性示于下图中的b 线，无补偿的控制特性则为a 线。OU1f 1恒压频比控制特性恒压频比控制特性带压降补偿的恒压频比控制特性U1Nf 1Na 无补偿无补偿 b 带定子压

49、降补偿带定子压降补偿 2.基频以上调速在基频以上调速时，频率应该从f1N向上升高，但定子电压U1却不可能超过额定电压U1N，最多只能保持U1=U1N，这将迫使磁通与频率成反比地降低，相当于直流电机弱磁升速的情况。把基频以下和基频以上两种情况的控制特性画在一起，如下图所示。f1N变压变频控制特性异步电机变压变频调速控制特性异步电机变压变频调速控制特性 恒转矩调速恒转矩调速UsU1NmNm恒功率调速恒功率调速mU1f1O如果电机在不同转速时所带的负载都能使电流达到额定值，即都能在允许温升下长期运行，则转矩基本上随磁通变化，按照电力拖动原理，在基频以下，磁通恒定时转矩也恒定，属于“恒转矩调速”性质，

50、而在基频以上，转速升高时转矩降低，基本上属于“恒功率调速”。变频调速方法优点l(1)调速范围广。l(2)调速平滑性好。l(3)工作特性(静态特性与动态特性)都能做到和直流调速系统不相上下的程度。l(4)经济效益高。T T与与n n方向相反方向相反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一、反馈制动一、反馈制动T T与与n n方向相反方向相反变极或变频调速时反馈变极或变频调速时反馈制动制动反馈制动T T与与n n方向相反方向相反二、反接制动1.电源反接制动电源反接制动n0方向改变方向改变T,TL同向同向,abc断断电因为反接电流很大，电因为反接电流很大，实际串电阻后应实际串电阻后应