机电传动控制第5章交流电动机的工作原理及特性.ppt

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1、第第5 5章交流电动机的工作原理及特性章交流电动机的工作原理及特性n n掌握异步电动机的人工机械特性掌握异步电动机的人工机械特性,它是分析它是分析异步电动机起动异步电动机起动,制动制动,调速的依据调速的依据;n n熟悉异步电动机的铭牌数据和额定值熟悉异步电动机的铭牌数据和额定值;n n掌握鼠笼式异步电动机的起动方法掌握鼠笼式异步电动机的起动方法,线绕式线绕式异步电动机串电阻的起动异步电动机串电阻的起动,制动和调速制动和调速;n n掌握异步电动机变磁极对数调速和变频调掌握异步电动机变磁极对数调速和变频调速的特性速的特性.5.15.1三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1.

2、1.三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机由定子和转子构成三相异步电动机由定子和转子构成三相异步电动机由定子和转子构成三相异步电动机由定子和转子构成,定子和转子之间有气隙定子和转子之间有气隙定子和转子之间有气隙定子和转子之间有气隙.1)1)1)1)定子定子定子定子 定子由铁心定子由铁心定子由铁心定子由铁心,绕组绕组绕组绕组,机座三部分组成机座三部分组成机座三部分组成机座三部分组成.铁心由铁心由铁心由铁心由0.5mm0.5mm0.5mm0.5mm的硅钢片叠压而成的硅钢片叠压而成的硅钢片叠压而成的硅钢片叠压而成;三相绕组连接成星形或三角形三相绕组连接成星形或三角形三相绕组

3、连接成星形或三角形三相绕组连接成星形或三角形;机座一般用铸铁作成机座一般用铸铁作成机座一般用铸铁作成机座一般用铸铁作成,主要用于固定和支撑定子铁心主要用于固定和支撑定子铁心主要用于固定和支撑定子铁心主要用于固定和支撑定子铁心.2)2)2)2)转子转子转子转子 转子由铁心和绕组组成转子由铁心和绕组组成转子由铁心和绕组组成转子由铁心和绕组组成.转子同样由硅钢片叠压而成转子同样由硅钢片叠压而成转子同样由硅钢片叠压而成转子同样由硅钢片叠压而成,压装在转轴上压装在转轴上压装在转轴上压装在转轴上;转子绕组分为鼠笼式和线绕式两种转子绕组分为鼠笼式和线绕式两种转子绕组分为鼠笼式和线绕式两种转子绕组分为鼠笼式和

4、线绕式两种.线绕式异步电动机还有滑环线绕式异步电动机还有滑环线绕式异步电动机还有滑环线绕式异步电动机还有滑环,电刷机构电刷机构电刷机构电刷机构.鼠笼式三相异步电动机的结构示意图鼠笼式三相异步电动机的结构示意图鼠笼式三相异步电动机的结构示意图鼠笼式三相异步电动机的结构示意图5.定子铁心定子铁心,6.定子绕组定子绕组,7.转轴转轴,8.转子转子,9.风扇风扇,11.轴承轴承,12.机座机座鼠笼电动机转子和线绕电动机转子绕组与外部接线鼠笼电动机转子和线绕电动机转子绕组与外部接线鼠笼电动机转子和线绕电动机转子绕组与外部接线鼠笼电动机转子和线绕电动机转子绕组与外部接线2.2.三相异步电动机的工作原理三相

5、异步电动机的工作原理1)1)1)1)三相正弦交流电通入电动机定子的三相绕组三相正弦交流电通入电动机定子的三相绕组三相正弦交流电通入电动机定子的三相绕组三相正弦交流电通入电动机定子的三相绕组,产生旋转磁场产生旋转磁场产生旋转磁场产生旋转磁场,旋转磁场的旋转磁场的旋转磁场的旋转磁场的转速称之为转速称之为转速称之为转速称之为同步转速同步转速同步转速同步转速;2)2)2)2)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,产生感应电势产生感应电势产生感应电势产生感应电势;3)3)3)3)转子绕组中感生电流转子绕组中感生电流转子绕组中感生电流转子绕组中感生电流;4)4)

6、4)4)转子电流在旋转磁场中产生力转子电流在旋转磁场中产生力转子电流在旋转磁场中产生力转子电流在旋转磁场中产生力,形成电磁转矩形成电磁转矩形成电磁转矩形成电磁转矩,电动机就转动起来了电动机就转动起来了电动机就转动起来了电动机就转动起来了.电动机的转速达不到旋转磁场的转速电动机的转速达不到旋转磁场的转速电动机的转速达不到旋转磁场的转速电动机的转速达不到旋转磁场的转速,否则否则否则否则,就不能切割磁力线就不能切割磁力线就不能切割磁力线就不能切割磁力线,就没就没就没就没有感应电势有感应电势有感应电势有感应电势,电动机就停下来了电动机就停下来了电动机就停下来了电动机就停下来了.转子转速与同步转速不一样

7、转子转速与同步转速不一样转子转速与同步转速不一样转子转速与同步转速不一样,差那么一些差那么一些差那么一些差那么一些,称之为称之为称之为称之为异步异步异步异步.设同步转速为设同步转速为设同步转速为设同步转速为n n n no o o o,电动机的转速为电动机的转速为电动机的转速为电动机的转速为n,n,n,n,则转速差为则转速差为则转速差为则转速差为;n;n;n;no o o o-n;-n;-n;-n;电动机的转速差与同步转速之比定义为异步电动机的转差率电动机的转速差与同步转速之比定义为异步电动机的转差率电动机的转速差与同步转速之比定义为异步电动机的转差率电动机的转速差与同步转速之比定义为异步电动

8、机的转差率S,SS,SS,SS,S是分是分是分是分析异步电动机运行情况的主要参数析异步电动机运行情况的主要参数析异步电动机运行情况的主要参数析异步电动机运行情况的主要参数,且且且且 3.3.三相异步电动机的旋转磁场三相异步电动机的旋转磁场1)1)1)1)旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生 设电动机为设电动机为设电动机为设电动机为2 2 2 2极极极极,每相绕组只有一个线圈每相绕组只有一个线圈每相绕组只有一个线圈每相绕组只有一个线圈.在在在在0-T/20-T/20-T/20-T/2这个区间这个区间这个区间这个区间,分析有一相电流为零的几个点分析有一相电流为零的几个点分析有一

9、相电流为零的几个点分析有一相电流为零的几个点.规定规定规定规定:当电流为正时当电流为正时当电流为正时当电流为正时,从首端进尾端出从首端进尾端出从首端进尾端出从首端进尾端出;电流为负时电流为负时电流为负时电流为负时,从尾端进首端出从尾端进首端出从尾端进首端出从尾端进首端出.n nt=0t=0t=0t=0时，时，时，时，i i i iA A A A=0;=0;=0;=0;i i i iB B B B为负，电流实际方向与正方向相为负，电流实际方向与正方向相为负，电流实际方向与正方向相为负，电流实际方向与正方向相反，即电流从反，即电流从反，即电流从反，即电流从Y Y Y Y端流到端流到端流到端流到B

10、B B B端；端；端；端；i i i iC C C C为正，电流实际方向为正，电流实际方向为正，电流实际方向为正，电流实际方向与正方向一致，即电流从与正方向一致，即电流从与正方向一致，即电流从与正方向一致，即电流从C C C C端流到端流到端流到端流到Z Z Z Z端。按右手螺端。按右手螺端。按右手螺端。按右手螺旋法则确定三相电流产生的合成磁场，如图旋法则确定三相电流产生的合成磁场，如图旋法则确定三相电流产生的合成磁场，如图旋法则确定三相电流产生的合成磁场，如图(a)a)a)a)中中中中箭头所示。箭头所示。箭头所示。箭头所示。t=0t=0t=0t=0时，时，时，时，i i i iA A A A

11、=0;i=0;i=0;i=0;iB B B B为负，为负，为负，为负，i i i iC C C C为正为正为正为正n nt=T/6t=T/6t=T/6t=T/6时，时，时，时，t=t=t=t=T/6=T/6=T/6=T/6=/3,3,3,3,i i i iA A A A为正为正为正为正(电流从电流从电流从电流从A A A A端流到端流到端流到端流到X X X X端端端端)；i i i iB B B B为负为负为负为负(电流从电流从电流从电流从Y Y Y Y端流到端流到端流到端流到B B B B端端端端)；i i i iC C C C=0=0=0=0。此时的合此时的合此时的合此时的合成磁场如图成

12、磁场如图成磁场如图成磁场如图(b)b)b)b)所示，合成磁场已从所示，合成磁场已从所示，合成磁场已从所示，合成磁场已从t=0t=0t=0t=0瞬间所在位瞬间所在位瞬间所在位瞬间所在位置顺时针方向旋转了置顺时针方向旋转了置顺时针方向旋转了置顺时针方向旋转了/3/3/3/3。t=T/6t=T/6t=T/6t=T/6时，时，时，时，t=t=t=t=T/6=T/6=T/6=T/6=/3,i3,i3,i3,iA A A A为正；为正；为正；为正；i i i iB B B B为负；为负；为负；为负；i i i iC C C C=0=0=0=0n n此时的合成磁场如图此时的合成磁场如图此时的合成磁场如图此时

13、的合成磁场如图(c)c)c)c)所示，合成磁场已从所示，合成磁场已从所示，合成磁场已从所示，合成磁场已从t=0t=0t=0t=0瞬间瞬间瞬间瞬间n n所在位置顺时针方向旋转了所在位置顺时针方向旋转了所在位置顺时针方向旋转了所在位置顺时针方向旋转了2 2 2 2/3/3/3/3。n nt=T/3t=T/3t=T/3t=T/3时，时，时，时，t=t=t=t=T/3=2T/3=2T/3=2T/3=2/3,3,3,3,i i i iA A A A为正为正为正为正;i i i iB B B B=0=0=0=0；i i i iC C C C为负为负为负为负此时的合成磁场如图此时的合成磁场如图(d)(d)所

14、示。合成磁场从所示。合成磁场从t=0t=0瞬间所在瞬间所在位置顺时针方向旋转了位置顺时针方向旋转了。按以上分析可以证明：当三。按以上分析可以证明：当三相电流随时间不断变化时，合成磁场的方向在空间也不相电流随时间不断变化时，合成磁场的方向在空间也不断旋转，这样就产生了旋转磁场。断旋转，这样就产生了旋转磁场。t=T/2t=T/2时，时，t=T/2=,it=T/2=,iA A=0=0；i iB B为正；为正；i iC C为负。为负。n n旋转磁场的旋转方向与三相交流电的相序一致旋转磁场的旋转方向与三相交流电的相序一致旋转磁场的旋转方向与三相交流电的相序一致旋转磁场的旋转方向与三相交流电的相序一致;n

15、 n改变三相交流电的相序改变三相交流电的相序改变三相交流电的相序改变三相交流电的相序,即即即即A-B-CA-B-CA-B-CA-B-C变为变为变为变为C-B-A,C-B-A,C-B-A,C-B-A,旋转磁场反向旋转磁场反向旋转磁场反向旋转磁场反向;n n要改变电动机的转向要改变电动机的转向要改变电动机的转向要改变电动机的转向,只要任意对调三相电源的两根接线只要任意对调三相电源的两根接线只要任意对调三相电源的两根接线只要任意对调三相电源的两根接线.2)2)2)2)旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向式中式中,f,f为电源频率为电源频率50HZ;p50HZ;p为

16、电动机的磁极对数为电动机的磁极对数.电动机的磁极对数为电动机的磁极对数为1 1时时,同步转速为同步转速为3000r/min;3000r/min;电动机的磁极对数为电动机的磁极对数为2 2时时,同步转速为同步转速为1500r/min;1500r/min;电动机的磁极对数为电动机的磁极对数为3 3时时,同步转速为同步转速为1000r/min.1000r/min.3)3)3)3)旋转磁场的旋转速度旋转磁场的旋转速度旋转磁场的旋转速度旋转磁场的旋转速度-同步转速同步转速同步转速同步转速n n n no o o o4.4.定子绕组线端连接方式定子绕组线端连接方式注意注意:三相绕组连接成星形三相绕组连接成

17、星形,每相绕组承受相电压每相绕组承受相电压220V;三相绕组连接成三角形三相绕组连接成三角形,每相绕组承受线电压每相绕组承受线电压380V.5.25.2三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1.1.定子电路分析定子电路分析 电动机定子和转子电动机定子和转子电动机定子和转子电动机定子和转子每相绕组的匝数分别为每相绕组的匝数分别为每相绕组的匝数分别为每相绕组的匝数分别为N N N N1 1 1 1和和和和N N N N2 2 2 2.定子每相绕组产定子每相绕组产定子每相绕组产定子每相绕组产生的感应电动势为生的感应电动势为生的感应电动势为生的感应电动势为:其有效值为其有

18、效值为:定子和转子电路的感应电势定子和转子电路的感应电势定子电路分析定子电路分析其大小为其大小为:忽略忽略R1和和X1上的电压降上的电压降,有有:考虑定子电流产生的漏磁考虑定子电流产生的漏磁通通,用复数表示为用复数表示为:一相电路图一相电路图2.2.转子电路分析转子电路分析其中其中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:起动瞬间起动瞬间3.3.三相异步电动机的额定值三相异步电动机的额定值n n电动机铭牌数据电动机铭牌数据电动机铭牌数据电动机铭牌数据:n n额定功率额定功率额

19、定功率额定功率P P P PN N N N;n n额定电压额定电压额定电压额定电压U U U UN N N N;n n额定频率额定频率额定频率额定频率f=50Hz;f=50Hz;f=50Hz;f=50Hz;n n额定电流额定电流额定电流额定电流I I I IN N N N;n n额定转速额定转速额定转速额定转速n n n nN N N N;n n有的参数要经过计算得出有的参数要经过计算得出有的参数要经过计算得出有的参数要经过计算得出:n n额定效率额定效率额定效率额定效率n n额定负载转矩额定负载转矩额定负载转矩额定负载转矩n n额定效率额定效率额定效率额定效率n n额定负载转矩额定负载转矩额

20、定负载转矩额定负载转矩4.三相异步电动机的能流图P2等于等于P1减去电动机的总损耗减去电动机的总损耗电源输入的功率P1:电动机的输出功率P2(铭牌功率)举例举例 解解:1):1)由电势计算公式得由电势计算公式得:3)3)额定转速时额定转速时,转子电动势的频率转子电动势的频率2)2)转子绕组开路时转子绕组开路时,f2=f1,f2=f1,得得 1)1)1)1)定子每相绕组感应电动机定子每相绕组感应电动机定子每相绕组感应电动机定子每相绕组感应电动机E1;2)E1;2)E1;2)E1;2)转子每相开路电压转子每相开路电压转子每相开路电压转子每相开路电压E E E E20202020;3);3);3);

21、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 E E E2N.2N.2N.2N.例例例例1:1:1:1:有一台有一台有一台有一台Y Y Y Y型接线的三相异步电动机型接线的三相异步电动机型接线的三相异步电动机型接线的三相异步电动机,其额定参数为其额定参数为其额定参数为其额定参数为:功率功率功率功率90KW,U90KW,U90KW,U90KW,UN N N N=3000V,=3000V,=3000V,=3000V,I I I IN N N N=22.9A,=22.9A,=22.9A,=22.9A,电源频率电

22、源频率电源频率电源频率f=50Hz,f=50Hz,f=50Hz,f=50Hz,额定转差率额定转差率额定转差率额定转差率S S S SN N N N=28.5%,=28.5%,=28.5%,=28.5%,定子每相绕组匝数定子每相绕组匝数定子每相绕组匝数定子每相绕组匝数N1=320,N1=320,N1=320,N1=320,转子每相绕组匝数转子每相绕组匝数转子每相绕组匝数转子每相绕组匝数N2=20,N2=20,N2=20,N2=20,旋转磁场每极磁通旋转磁场每极磁通旋转磁场每极磁通旋转磁场每极磁通0.023WB,0.023WB,0.023WB,0.023WB,求求求求:举例举例例例2:一台一台4极

23、三相异步电动机极三相异步电动机,电源频率电源频率50Hz,额定转速额定转速1440r/min,转子电阻转子电阻0.02欧欧,转子电抗转子电抗0.08欧欧,转子电动势转子电动势E20=20V,求求:1)电动机的同步转速电动机的同步转速;2)电动机起动时的转电动机起动时的转子电流子电流.解解;1)电动机为电动机为4极极,磁极对数磁极对数p=2,有有n0=60f/P=3000/2=1500r/min 2)电动机起动时的转子电流电动机起动时的转子电流 5.35.3三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 1.1.三相异步电动机的转矩三相异步电动机的转矩 三相异步电动机的转矩是由旋转

24、磁场的每极磁通与转子电流三相异步电动机的转矩是由旋转磁场的每极磁通与转子电流三相异步电动机的转矩是由旋转磁场的每极磁通与转子电流三相异步电动机的转矩是由旋转磁场的每极磁通与转子电流相互作用而产生的相互作用而产生的相互作用而产生的相互作用而产生的:代入代入用用代入代入,合并上面几个式子得转矩又一公式合并上面几个式子得转矩又一公式:注意注意,转矩与电压平方成正比转矩与电压平方成正比2.2.三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性n=f(T)n=f(T)1)1)固有机械特性固有机械特性(自然机械特性自然机械特性):):在额定电压在额定电压在额定电压在额定电压和额定频率下和额定频率下和额定频率

25、下和额定频率下,定子和转子电路中不接任何电阻或电抗时定子和转子电路中不接任何电阻或电抗时定子和转子电路中不接任何电阻或电抗时定子和转子电路中不接任何电阻或电抗时,电动机的机械特性电动机的机械特性电动机的机械特性电动机的机械特性.(2)(2)(2)(2)额定工作点额定工作点额定工作点额定工作点 T=T T=T T=T T=TN N N N,n=n,n=n,n=n,n=nN N N N,S=S,S=S,S=S,S=SN N N N;此时有此时有此时有此时有自然特性上有自然特性上有自然特性上有自然特性上有4 4 4 4个特殊点个特殊点个特殊点个特殊点:(1)(1)(1)(1)理想空载转速点理想空载转

26、速点理想空载转速点理想空载转速点n n n no o o o T=0,n=n T=0,n=n T=0,n=n T=0,n=no o o o,S=0;,S=0;,S=0;,S=0;(3)(3)(3)(3)起动工作点起动工作点起动工作点起动工作点 T=T T=T T=T T=Tstststst,n=0,S=1;,n=0,S=1;,n=0,S=1;,n=0,S=1;此时有此时有此时有此时有 (4)(4)(4)(4)临界工作点临界工作点临界工作点临界工作点 T=T T=T T=T T=Tanmanmanmanm,n=n,n=n,n=n,n=nm m m m,s=S,s=S,s=S,s=Sm m m m

27、;有有有有:自然机械特性自然机械特性自然机械特性自然机械特性2)2)2)2)人工机械特性人工机械特性人工机械特性人工机械特性 介绍介绍介绍介绍4 4 4 4种人工特性种人工特性种人工特性种人工特性,即即即即:降低定子电压时降低定子电压时降低定子电压时降低定子电压时,定子电定子电定子电定子电路串入电阻或电抗时路串入电阻或电抗时路串入电阻或电抗时路串入电阻或电抗时,变频率时变频率时变频率时变频率时,线绕电动机转子串电阻时线绕电动机转子串电阻时线绕电动机转子串电阻时线绕电动机转子串电阻时.(1)(1)(1)(1)降低电压时的人工特性降低电压时的人工特性降低电压时的人工特性降低电压时的人工特性 n n

28、电压越低电压越低电压越低电压越低,人工特性曲线越往人工特性曲线越往人工特性曲线越往人工特性曲线越往左移左移左移左移;n n 电动机的过载能力和起动电动机的过载能力和起动电动机的过载能力和起动电动机的过载能力和起动转矩会大大降低转矩会大大降低转矩会大大降低转矩会大大降低;n n 电压降低电压降低电压降低电压降低,负载转矩不变负载转矩不变负载转矩不变负载转矩不变时时时时,电动机过热电动机过热电动机过热电动机过热;n n 电压降低太多电压降低太多电压降低太多电压降低太多,电动机将电动机将电动机将电动机将带不动负载带不动负载带不动负载带不动负载(不能起动不能起动不能起动不能起动).).).).(2)(

29、2)(2)(2)定子电路串入电阻或电抗定子电路串入电阻或电抗定子电路串入电阻或电抗定子电路串入电阻或电抗时的人工特性时的人工特性时的人工特性时的人工特性 n n定子电路串电阻或电抗时的人工定子电路串电阻或电抗时的人工定子电路串电阻或电抗时的人工定子电路串电阻或电抗时的人工机械特性如右图中虚线机械特性如右图中虚线机械特性如右图中虚线机械特性如右图中虚线2 2 2 2所示所示所示所示,1,1,1,1为电为电为电为电压降低时的人工机械特性压降低时的人工机械特性压降低时的人工机械特性压降低时的人工机械特性;n n 曲线曲线曲线曲线2 2 2 2与曲线与曲线与曲线与曲线1 1 1 1相比较相比较相比较相

30、比较,最大转矩最大转矩最大转矩最大转矩要大一些要大一些要大一些要大一些.(3)(3)(3)(3)改变定子电源频率时的人工改变定子电源频率时的人工改变定子电源频率时的人工改变定子电源频率时的人工特性特性特性特性 n n 随着频率的降低随着频率的降低随着频率的降低随着频率的降低,理想理想理想理想空载转速只能在电源额定空载转速只能在电源额定空载转速只能在电源额定空载转速只能在电源额定频率以下调节频率以下调节频率以下调节频率以下调节;n n转速转速转速转速n n n no o o o减小减小减小减小,临界转差率临界转差率临界转差率临界转差率S S S Sm m m m减小减小减小减小,起动转矩起动转矩

31、起动转矩起动转矩T T T Tstststst增大增大增大增大,最大转矩最大转矩最大转矩最大转矩T T T Tmaxmaxmaxmax不变不变不变不变.(4)(4)(4)(4)三相线绕式异步电动机三相线绕式异步电动机三相线绕式异步电动机三相线绕式异步电动机 转子电路外接电阻时的人转子电路外接电阻时的人转子电路外接电阻时的人转子电路外接电阻时的人工特性工特性工特性工特性n n电路图如右图中电路图如右图中电路图如右图中电路图如右图中(a)a)a)a)所示所示所示所示,三相转子绕组通三相转子绕组通三相转子绕组通三相转子绕组通过滑环电刷机构与外过滑环电刷机构与外过滑环电刷机构与外过滑环电刷机构与外接电

32、阻相联接接电阻相联接接电阻相联接接电阻相联接;n n起动转矩增加起动转矩增加起动转矩增加起动转矩增加(有利有利有利有利),),),),理想空载转速和最理想空载转速和最理想空载转速和最理想空载转速和最大转矩不变大转矩不变大转矩不变大转矩不变.5.45.4三相异步电动机的起动特性三相异步电动机的起动特性生产机械对电动机起动的要求是生产机械对电动机起动的要求是生产机械对电动机起动的要求是生产机械对电动机起动的要求是:起动转矩大起动转矩大起动转矩大起动转矩大,起动起动起动起动电流小电流小电流小电流小.1 .1 .1 .1 .三相鼠笼式异步电动机的起动方法三相鼠笼式异步电动机的起动方法三相鼠笼式异步电动

33、机的起动方法三相鼠笼式异步电动机的起动方法 三相异步电动机起动电流是额定电流的三相异步电动机起动电流是额定电流的三相异步电动机起动电流是额定电流的三相异步电动机起动电流是额定电流的(5-7)(5-7)(5-7)(5-7)倍倍倍倍,为满足起为满足起为满足起为满足起动要求动要求动要求动要求,三相异步电动机的起动方法分为直接起动和降压三相异步电动机的起动方法分为直接起动和降压三相异步电动机的起动方法分为直接起动和降压三相异步电动机的起动方法分为直接起动和降压起动两类起动两类起动两类起动两类.1)1)1)1)直接起动直接起动直接起动直接起动(全电压起动全电压起动全电压起动全电压起动)适用范围适用范围适

34、用范围适用范围;电动机功率电动机功率电动机功率电动机功率 0.2 电动机不宜直接起动电动机不宜直接起动.(2)(2)电动机的额定转矩和起动转矩分别为电动机的额定转矩和起动转矩分别为 TN=9550(PN/nN)=TN=9550(PN/nN)=9550(750/1480)=484Nm 9550(750/1480)=484NmTst=1.9TN=1.9X484=920NmTst=1.9TN=1.9X484=920Nm如果采用如果采用Y-Y-降压起动降压起动,则起动转矩仅为起动转矩的三分之一则起动转矩仅为起动转矩的三分之一,即即TstY=1/3X920=307200=TLTstY=1/3X920=3

35、07200=TL因此因此,可以采用可以采用Y-Y-降压起动降压起动.举例举例解解解解:电动机直接起动时电动机直接起动时电动机直接起动时电动机直接起动时,n=0,S=1,n=0,S=1,n=0,S=1,n=0,S=1,转子电路每相的电动势转子电路每相的电动势转子电路每相的电动势转子电路每相的电动势 (1)E (1)E (1)E (1)E20202020=E=E=E=E20l20l20l20l/=146V /=146V /=146V /=146V 例例例例2:2:2:2:一台一台一台一台JZR-63-10JZR-63-10JZR-63-10JZR-63-10三相线绕式异步电动机的额定数为三相线绕式

36、异步电动机的额定数为三相线绕式异步电动机的额定数为三相线绕式异步电动机的额定数为:P:P:P:PN N N N=60kW,n=60kW,n=60kW,n=60kW,nN N N N=577r/min,=577r/min,=577r/min,=577r/min,转子滑环间的开路线电压转子滑环间的开路线电压转子滑环间的开路线电压转子滑环间的开路线电压E E E E20l20l20l20l=253V,=253V,=253V,=253V,转子每转子每转子每转子每相绕组的电阻相绕组的电阻相绕组的电阻相绕组的电阻R R R R2 2 2 2=0.0344=0.0344=0.0344=0.0344欧欧欧欧,

37、转子不动时每相绕组的漏抗转子不动时每相绕组的漏抗转子不动时每相绕组的漏抗转子不动时每相绕组的漏抗X X X X20202020=0.163=0.163=0.163=0.163欧欧欧欧,求求求求:(1)(1)(1)(1)电动机直接起动时的电动机直接起动时的电动机直接起动时的电动机直接起动时的E E E E2 2 2 2,I,I,I,I2 2 2 2,(2)(2)(2)(2)电动机运行在额定转速时的电动机运行在额定转速时的电动机运行在额定转速时的电动机运行在额定转速时的E E E E2 2 2 2,I,I,I,I2 2 2 2,(3)(3)(3)(3)电动机运行在电动机运行在电动机运行在电动机运行

38、在n=528r/minn=528r/minn=528r/minn=528r/min时的时的时的时的E E E E2 2 2 2,转子电路每相应串电阻转子电路每相应串电阻转子电路每相应串电阻转子电路每相应串电阻R R R R及及及及得得得得R=0.0732欧欧;由由由下式由下式 (3)(2)5.55.5三相异步电动机的调速特性三相异步电动机的调速特性由基本公式由基本公式由基本公式由基本公式 异步电动机的调速方法主要有三种异步电动机的调速方法主要有三种:变磁极对数变磁极对数p;变转差率变转差率S;变频率变频率f.可得异步电动机的转速方程式为可得异步电动机的转速方程式为可得异步电动机的转速方程式为可

39、得异步电动机的转速方程式为:和基本公式和基本公式和基本公式和基本公式1.1.变磁极对数调速变磁极对数调速1)1)1)1)方法方法方法方法:改变定子绕组的连接改变定子绕组的连接改变定子绕组的连接改变定子绕组的连接,可以得到两个不同的磁极可以得到两个不同的磁极可以得到两个不同的磁极可以得到两个不同的磁极对数对数对数对数.2)2)2)2)多速电动机多速电动机多速电动机多速电动机:最多在电动机中嵌入最多在电动机中嵌入最多在电动机中嵌入最多在电动机中嵌入两套绕组两套绕组两套绕组两套绕组,使绕组有不同的使绕组有不同的使绕组有不同的使绕组有不同的连接连接连接连接,可分别得到双速可分别得到双速可分别得到双速可

40、分别得到双速,三三三三速速速速,四速电动机四速电动机四速电动机四速电动机,双速应用双速应用双速应用双速应用较多较多较多较多.4 4 4 4极极极极 2 2 2 2极极极极变磁极对数调速3)3)3)3)特点特点特点特点:结构简单结构简单结构简单结构简单,效率高效率高效率高效率高,特性好特性好特性好特性好;体积大体积大体积大体积大,价格高价格高价格高价格高.在中小机床在中小机床在中小机床在中小机床上应用比较多上应用比较多上应用比较多上应用比较多.双速电动机的高低速转换双速电动机的高低速转换双速电动机的高低速转换双速电动机的高低速转换,一般是先低速一般是先低速一般是先低速一般是先低速,再转换为高速再

41、转换为高速再转换为高速再转换为高速.双速电动机双速电动机双速电动机双速电动机Y/YY Y/YY Y/YY Y/YY 2.2.转子电路串电阻转子电路串电阻(变转差率变转差率)调速调速1)1)1)1)应用范围应用范围应用范围应用范围:只适用于线绕式异步电动机只适用于线绕式异步电动机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)2)2)2)原理电路和机械特性与串电阻降压起动相同原理电路和机械特性与串电阻降压起动相同原理电路和机械特性与串电阻降压起动相同原理电路和机械特性与串电阻降压起动相同.线绕式异步电动机的起动电阻线绕式异步电动机的起动电阻线绕式异步电动机的起动电阻线绕式异步电动机的起动电

42、阻,适当增大电阻的容适当增大电阻的容适当增大电阻的容适当增大电阻的容量量量量,可作调速电阻用可作调速电阻用可作调速电阻用可作调速电阻用.3)3)3)3)特点特点特点特点:结构简单结构简单结构简单结构简单,动作可靠动作可靠动作可靠动作可靠;是有级调速是有级调速是有级调速是有级调速.4)4)4)4)应用应用应用应用:用于重复短时工作制的生产机械用于重复短时工作制的生产机械用于重复短时工作制的生产机械用于重复短时工作制的生产机械,如起重机械如起重机械如起重机械如起重机械.三相电磁调速异步电动机也属于变转差率调速三相电磁调速异步电动机也属于变转差率调速三相电磁调速异步电动机也属于变转差率调速三相电磁调

43、速异步电动机也属于变转差率调速3.3.变频调速变频调速1)1)1)1)原理原理原理原理:由上式可知由上式可知由上式可知由上式可知,改变交流电源的频率改变交流电源的频率改变交流电源的频率改变交流电源的频率,就可以平滑地调就可以平滑地调就可以平滑地调就可以平滑地调节电动机的转速节电动机的转速节电动机的转速节电动机的转速.2)2)2)2)一般采用频率和电压同时改变的变频电源一般采用频率和电压同时改变的变频电源一般采用频率和电压同时改变的变频电源一般采用频率和电压同时改变的变频电源.3)3)3)3)应用范围应用范围应用范围应用范围:用于鼠笼式异步电动机用于鼠笼式异步电动机用于鼠笼式异步电动机用于鼠笼式

44、异步电动机.组成组成组成组成SCR-MSCR-MSCR-MSCR-M调速系统调速系统调速系统调速系统.变频调速是交流调速发展的方向变频调速是交流调速发展的方向变频调速是交流调速发展的方向变频调速是交流调速发展的方向.有关内容在后面的有关内容在后面的有关内容在后面的有关内容在后面的章节详细介绍章节详细介绍章节详细介绍章节详细介绍.5.65.6三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性异步电动机制动方法有异步电动机制动方法有异步电动机制动方法有异步电动机制动方法有3 3 3 3种种种种:反馈制动反馈制动反馈制动反馈制动,反接制动反接制动反接制动反接制动,能耗制动能耗制动能耗制动能耗制动.1.

45、1.反馈制动反馈制动1)1)1)1)产生条件产生条件产生条件产生条件:电动机的运行速度高于同步电动机的运行速度高于同步电动机的运行速度高于同步电动机的运行速度高于同步转速转速转速转速.此时此时此时此时S S S S0,0,0,0,电机进入发电状电机进入发电状电机进入发电状电机进入发电状态态态态,电能反馈给电网电能反馈给电网电能反馈给电网电能反馈给电网.2)2)2)2)运行状态运行状态运行状态运行状态:有两种情况有两种情况有两种情况有两种情况.(1)(1)(1)(1)位能转矩负载的起重机在下放位能转矩负载的起重机在下放位能转矩负载的起重机在下放位能转矩负载的起重机在下放重物时的反馈制动状态重物时

46、的反馈制动状态重物时的反馈制动状态重物时的反馈制动状态.可使重物匀速下降如右图中可使重物匀速下降如右图中可使重物匀速下降如右图中可使重物匀速下降如右图中a a a a点点点点.b.b.b.b点是改变转子外接电阻后点是改变转子外接电阻后点是改变转子外接电阻后点是改变转子外接电阻后的稳定工作点的稳定工作点的稳定工作点的稳定工作点.(2)(2)(2)(2)多速电动机和变频调速电机的多速电动机和变频调速电机的多速电动机和变频调速电机的多速电动机和变频调速电机的同步速突然降低时的反馈制动状同步速突然降低时的反馈制动状同步速突然降低时的反馈制动状同步速突然降低时的反馈制动状态态态态.2.2.反接制动反接制

47、动:分为电源反接和倒拉制动分为电源反接和倒拉制动分为电源反接和倒拉制动分为电源反接和倒拉制动.电源反接是突然改变三相电电源反接是突然改变三相电源的相序源的相序,旋转磁场反向旋转磁场反向;而倒拉制动则出现在转子而倒拉制动则出现在转子位能负载超过电磁转矩的位能负载超过电磁转矩的时候时候.1)1)1)1)电源反接电源反接电源反接电源反接:转子在由正变负的电磁转子在由正变负的电磁转子在由正变负的电磁转子在由正变负的电磁转矩和负载转矩作用下迅速减转矩和负载转矩作用下迅速减转矩和负载转矩作用下迅速减转矩和负载转矩作用下迅速减速速速速.反接制动时电流大反接制动时电流大反接制动时电流大反接制动时电流大,要在定

48、要在定要在定要在定子电路串电阻子电路串电阻子电路串电阻子电路串电阻.在右图在右图在右图在右图c c c c点要切断电源点要切断电源点要切断电源点要切断电源(n=0),(n=0),(n=0),(n=0),否则电动机将反向起动否则电动机将反向起动否则电动机将反向起动否则电动机将反向起动.反接制动反接制动:分为电源反接和倒拉制动分为电源反接和倒拉制动分为电源反接和倒拉制动分为电源反接和倒拉制动.2)2)2)2)倒拉制动倒拉制动倒拉制动倒拉制动:电动机减速至右图电动机减速至右图电动机减速至右图电动机减速至右图c c c c点点点点,由于负载转矩大于电磁由于负载转矩大于电磁由于负载转矩大于电磁由于负载转

49、矩大于电磁转矩转矩转矩转矩,起重机的重物迫使电起重机的重物迫使电起重机的重物迫使电起重机的重物迫使电动机反转动机反转动机反转动机反转,电动机进入反接电动机进入反接电动机进入反接电动机进入反接制动状态制动状态制动状态制动状态.3.3.能耗制动能耗制动 1)1)1)1)产生条件产生条件产生条件产生条件:电动机定子绕组脱离交流电源后电动机定子绕组脱离交流电源后电动机定子绕组脱离交流电源后电动机定子绕组脱离交流电源后,立即通入低压直流电立即通入低压直流电立即通入低压直流电立即通入低压直流电,直流直流直流直流电建立一个恒稳磁场电建立一个恒稳磁场电建立一个恒稳磁场电建立一个恒稳磁场,产生制动转矩产生制动转

50、矩产生制动转矩产生制动转矩,系统贮存的能量消耗在电阻上系统贮存的能量消耗在电阻上系统贮存的能量消耗在电阻上系统贮存的能量消耗在电阻上.2)2)2)2)机械特性机械特性机械特性机械特性:制动时制动时制动时制动时,特性从下图中的特性曲线特性从下图中的特性曲线特性从下图中的特性曲线特性从下图中的特性曲线1 1 1 1之之之之a a a a点平移至特点平移至特点平移至特点平移至特性曲线性曲线性曲线性曲线2 2 2 2之之之之b b b b点点点点,在制动转矩和负载转矩的共同作用下在制动转矩和负载转矩的共同作用下在制动转矩和负载转矩的共同作用下在制动转矩和负载转矩的共同作用下,沿曲线沿曲线沿曲线沿曲线2