船舶电机与电力拖动系统3.pptx

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1、第二章 船舶电机与电力拖动系统一、定子部分1 1、定子铁心定子铁心导磁部分。导磁部分。定子铁心是电机磁路的一部分，并起固定定子绕组的作用。为了增强导磁能力定子铁心是电机磁路的一部分，并起固定定子绕组的作用。为了增强导磁能力和减小铁耗，定子铁心常选用和减小铁耗，定子铁心常选用0.5mm0.5mm或或0.35mm0.35mm厚的硅钢片冲制叠压而成，片间涂上绝厚的硅钢片冲制叠压而成，片间涂上绝缘漆。定子铁心内圆均匀冲出许多形状相同的槽，用以嵌放定子绕组。缘漆。定子铁心内圆均匀冲出许多形状相同的槽，用以嵌放定子绕组。2 2、定子绕组定子绕组：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

2、。定子绕组是异步电动机的电路部分，其材料主要采用紫铜。小型异步电动机定子绕组是异步电动机的电路部分，其材料主要采用紫铜。小型异步电动机常采用三相单层绕组，大中型异步电动机常采用三相双层短矩叠绕组形式，三相常采用三相单层绕组，大中型异步电动机常采用三相双层短矩叠绕组形式，三相绕组的六个出线端子均接在机座侧面的接线板上，可根据需要将三相绕组接成绕组的六个出线端子均接在机座侧面的接线板上，可根据需要将三相绕组接成Y Y形形或或形。形。3 3、机座机座 机座是电动机的外壳，支撑电机各部件，并通过机座的底脚将电机安装固定。全机座是电动机的外壳，支撑电机各部件，并通过机座的底脚将电机安装固定。全封闭式电机

3、的定子铁心紧贴机座内壁，故机座外壳上的散热筋是电机的主要散热面。封闭式电机的定子铁心紧贴机座内壁，故机座外壳上的散热筋是电机的主要散热面。中小型电机采用铸铁机座。大型电机一般采用钢板焊接机座。中小型电机采用铸铁机座。大型电机一般采用钢板焊接机座。第第1页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统第第2页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统第第3页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统定子绕组第第4页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统机 座第第5页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统二、转子部分1 1、转子铁心转子铁心 转子铁心也是电机磁路的组成部分，

4、并用来固定转子绕组。铁心材料也用转子铁心也是电机磁路的组成部分，并用来固定转子绕组。铁心材料也用0.5mm0.5mm或或0.35mm0.35mm厚的硅钢片冲制叠压而成，故通常用冲制定子铁芯冲片剩余下来的厚的硅钢片冲制叠压而成，故通常用冲制定子铁芯冲片剩余下来的内圆部分制作。转子铁芯固定在转轴上，其外圆上开有槽，用来嵌放转子绕组。内圆部分制作。转子铁芯固定在转轴上，其外圆上开有槽，用来嵌放转子绕组。2 2、转子绕组转子绕组根据转子绕组的结构型式可分为根据转子绕组的结构型式可分为 1 1）鼠笼式转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸导条，形成）鼠笼式转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸导条，形成一个多相

5、对称短路绕组。一个多相对称短路绕组。2 2）绕线式转子：转子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心）绕线式转子：转子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。槽内。异步电动机的气隙是均匀的。大小为机械条件所能允许达到异步电动机的气隙是均匀的。大小为机械条件所能允许达到的最小值。的最小值。三、气隙第第6页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统转 子第第7页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统转子铁心第第8页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统按转子结构分：按转子结构分：绕线型异步电动机绕线型异步电动机鼠笼型异步电动机鼠笼型异步电动机第第9页页/共共71页页第二章 船舶电机与

6、电力拖动系统鼠笼型转子鼠笼型转子铁心和绕组铁心和绕组结构示意图结构示意图三相绕线型三相绕线型转子结构图转子结构图第第10页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统3.2 3.2 三相异步电动机的基本工作原理三相异步电动机的基本工作原理U2U1W2V1W1V2n一、转动原理1 1、电生磁、电生磁：三相对称绕组通三相对称绕组通往三相对称电流产生圆形旋转往三相对称电流产生圆形旋转磁场。磁场。2 2、磁生电、磁生电：旋转磁场切割转旋转磁场切割转子导体感应电动势和电流。子导体感应电动势和电流。3 3、电磁力、电磁力：转子载流（有功转子载流（有功分量电流）体在磁场作用下受分量电流）体在磁场作用下受电

7、磁力作用，形成电磁转矩，电磁力作用，形成电磁转矩，驱动电动机旋转，将电能转化驱动电动机旋转，将电能转化为机械能。为机械能。第第11页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统异步电动机的三相绕组与三相电流异步电动机的三相绕组与三相电流第第12页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统（a）t=0 （b）t=60 （c）t=90一对极旋转磁场的形成一对极旋转磁场的形成第第13页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统四极异步电动机定子绕组四极异步电动机定子绕组第第14页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统 设电流的频率为设电流的频率为 f f1 1 ，电流每分钟变化的周

8、数为，电流每分钟变化的周数为 60 f60 f1 1,故故每分钟旋转磁场转过（每分钟旋转磁场转过（60 f60 f1 1 ）/p p转，故旋转磁场的转，故旋转磁场的转速为：转速为：旋转磁场的转速旋转磁场的转速n n0 0又称异步电动机的同步转速，其又称异步电动机的同步转速，其单位为单位为r/minr/min。因为电源的频率和磁极对数通常是固定。因为电源的频率和磁极对数通常是固定的，所以一台异步电动机的同步转速的，所以一台异步电动机的同步转速n n0 0 是一个不变的是一个不变的常数。下表列出了电源频率为常数。下表列出了电源频率为 50Hz 50Hz 和和60 Hz60 Hz时异步时异步电动机的

9、同步转速电动机的同步转速 与磁极对数的对应关系。与磁极对数的对应关系。第第15页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统电源频率为电源频率为50Hz和和60Hz时异步电动机的同步转速时异步电动机的同步转速n0与磁极对数的对应关系与磁极对数的对应关系p123456n0 （f=50Hz）300015001000750600500n0 （f=60Hz）360018001200900720600第第16页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统二、转差率 转差率转差率是异步电机的一个基本物理量，它反映电机的各种是异步电机的一个基本物理量，它反映电机的各种运行情况。运行情况。转子未转动时转子

10、未转动时，电机理想空载时电机理想空载时，作为电动机，转速在作为电动机，转速在范围内变化，转差率在范围内变化，转差率在0 0 1 1范围内变。范围内变。负载越大，转速越低，转差率越大；反之，转差率越小。负载越大，转速越低，转差率越大；反之，转差率越小。转差率的大小能够反映电机的转速大小或负载大小。电机的转转差率的大小能够反映电机的转速大小或负载大小。电机的转速为：速为：额定运行时，转差率一般在额定运行时，转差率一般在0.010.060.010.06之间，即电机转速接之间，即电机转速接近同步速。近同步速。同步转速与转子转速之差与同步转速的比值称为转差率，用同步转速与转子转速之差与同步转速的比值称为

11、转差率，用s s表示，表示，即：即：第第17页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统三、异步电机的三种运行状态根据转差率的大小和正负根据转差率的大小和正负,异步电机有三种运行状态异步电机有三种运行状态机械能转变为电机械能转变为电能能电能和机械能变电能和机械能变成内能成内能电能转变为机电能转变为机械能械能能量关系制动制动制动制动驱动驱动电磁转矩转差率转速外力使电机快速外力使电机快速旋转旋转外力使电机沿磁外力使电机沿磁场反方向旋转场反方向旋转定子绕组接对定子绕组接对称电源称电源实现发电机发电机电磁制动电磁制动电动机电动机状态状态第第18页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统3.3

12、 3.3 名牌和额定值名牌和额定值一、铭牌例例:第第19页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统第第20页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统 二、额定值二、额定值 额定功率额定功率 -额定运行时输出的机械功率。额定运行时输出的机械功率。额定电压额定电压-额定运行状态时加在定子绕组上的线电压。额定运行状态时加在定子绕组上的线电压。额定电流额定电流-在额定运行状态下流入定子绕组的线电流。在额定运行状态下流入定子绕组的线电流。额定频率额定频率-50HZ-50HZ 额定转速额定转速-额定运行时电动机的转速。额定运行时电动机的转速。第第21页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动

13、系统 三相异步电动机的定子部分在结构上和同步电动机三相异步电动机的定子部分在结构上和同步电动机的定子部分完全相同。的定子部分完全相同。对中、小容量的低压异步电动机，通常定子三相绕对中、小容量的低压异步电动机，通常定子三相绕组的六个出线头都引出，这样可根据需要灵活组的六个出线头都引出，这样可根据需要灵活地接成地接成“Y Y”形或形或“D D”形。形。U1 V1 W1U1 V1 W1W2 U 2 V2W2 U2 V2D联结联结Y联结联结三、接线三、接线第第22页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统3.4 3.4 三相异步电动机的电路分析三相异步电动机的电路分析 三相异步电动机的电三相异步

14、电动机的电三相异步电动机的电三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。磁关系与变压器类似。磁关系与变压器类似。磁关系与变压器类似。变压器：变压器：变化变化 eU1 E1=4.44 f N1 E2=4.44 f N2 E E1 1、E E2 2 频率相同，都等频率相同，都等频率相同，都等频率相同，都等于电源频率。于电源频率。于电源频率。于电源频率。异步电动机每相电路异步电动机每相电路异步电动机每相电路异步电动机每相电路i1u1e1e 1e2e 2i2+f1f2第第23页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统一、一、一、一、定子电路定子电路定子电路定子电路1 1.旋转磁场的磁通旋转磁场的磁通旋

15、转磁场的磁通旋转磁场的磁通 异步电动机：异步电动机：旋转磁场切割导体旋转磁场切割导体 e，U1 E1=4.44 f 1N1 每极磁通每极磁通旋转磁场与定子导体间的相对速度为旋转磁场与定子导体间的相对速度为 n0，所以，所以2 2.定子感应电势的频率定子感应电势的频率定子感应电势的频率定子感应电势的频率 f f1感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关f 1=电源频率电源频率 f第第24页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统二、二、二、二、转子电路转子电路转子电路转子电路1.1.转子感应电势频率转子感应电势频率转子感应电势频率转子感应电势频率

16、 f f 2 2定子导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转子定子导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转子导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而变化变化 定子感应电势频率定子感应电势频率 f 1 转子感应电势频率转子感应电势频率 f 2 转子感应电势频率转子感应电势频率转子感应电势频率转子感应电势频率 f f 2 2旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同第第25页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统2.2.转子感应电动势转子感应电动势转子感应电动势转子感应电动势E E 2 2E2=4.44 f 2N

17、2 =4.44s f 1N2 当转速当转速当转速当转速 n n=0(=0(s s=1)=1)时，时，时，时，f f 2 2最高，且最高，且最高，且最高，且 E E2 2 最大，有最大，有最大，有最大，有E20=4.44 f 1N2 转子静止时转子静止时转子静止时转子静止时的感应电势的感应电势的感应电势的感应电势即即E2=s E20 转子转动时转子转动时转子转动时转子转动时的感应电势的感应电势的感应电势的感应电势3.3.转子感抗转子感抗转子感抗转子感抗X X 2 2当转速当转速当转速当转速 n n=0(=0(s s=1)=1)时，时，时，时，f f 2 2最高，且最高，且最高，且最高，且 X X

18、2 2 最大，有最大，有最大，有最大，有X20=2 f1L 2即即X2=sX20 第第26页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统4.4.转子电流转子电流转子电流转子电流 I I2 25.5.转子电路的功率因数转子电路的功率因数转子电路的功率因数转子电路的功率因数 coscos 2 2转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流第第27页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子电路的功率因数转子电路的功率因数转子电路的功率因数转子电路的功率因数 结论：结论：转子转动时，转转子转

19、动时，转 子电路中的各量均与转子电路中的各量均与转 差率差率 s有关，即与转速有关，即与转速 n有关。有关。I2cos 2s1I2,O第第28页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统3.5 3.5 三相异步电动机转矩与机械特性三相异步电动机转矩与机械特性一、一、一、一、转矩公式转矩公式转矩公式转矩公式 转子中各载流导体在旋转磁场的作用下转子中各载流导体在旋转磁场的作用下转子中各载流导体在旋转磁场的作用下转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电受到电受到电受到电磁力所形成的转矩之总和。磁力所形成的转矩之总和。磁力所形成的转矩之总和。磁力所形成的转矩之总和。常数，与电常数，与电机结构有关

20、机结构有关旋转磁场旋转磁场每极磁通每极磁通转子电流转子电流转子电路的转子电路的功率因数功率因数第第29页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统由此得电磁转矩公式由此得电磁转矩公式由此得电磁转矩公式由此得电磁转矩公式由前面分析知：由前面分析知：第第30页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统由公式可知由公式可知由公式可知由公式可知电磁转矩公式电磁转矩公式电磁转矩公式电磁转矩公式1.1.T T 与定子每相绕组电压与定子每相绕组电压与定子每相绕组电压与定子每相绕组电压 成正比。成正比。成正比。成正比。U U 1 1 T T 2.2.当电源电压当电源电压当电源电压当电源电压 U U1

21、1 一定时，一定时，一定时，一定时，T T 是是是是 s s 的函数。的函数。的函数。的函数。3.3.R R2 2 的大小对的大小对的大小对的大小对 T T 有影响。绕线式异步电动机可外有影响。绕线式异步电动机可外有影响。绕线式异步电动机可外有影响。绕线式异步电动机可外 接电阻来改变转子电阻接电阻来改变转子电阻接电阻来改变转子电阻接电阻来改变转子电阻R R2 2 ，从而改变转距。，从而改变转距。，从而改变转距。，从而改变转距。第第31页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统二、二、二、二、机械特性曲线机械特性曲线机械特性曲线机械特性曲线OTS根据转矩公式根据转矩公式得特性曲线：得特性曲

22、线：OT1第第32页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统电动机在额定负载时的转矩。电动机在额定负载时的转矩。电动机在额定负载时的转矩。电动机在额定负载时的转矩。1 1.额定转矩额定转矩额定转矩额定转矩TN NOT额定转矩额定转矩额定转矩额定转矩(N m)如某普通机床的主轴电机如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型型)的额定功的额定功率为率为7.5kw,额定转速为额定转速为1440r/min,则额定转矩为则额定转矩为第第33页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统2 2.最大转矩最大转矩最大转矩最大转矩 T Tmaxmax 转子轴上机械负载转矩转子轴上机械负载转矩转子轴上机械

23、负载转矩转子轴上机械负载转矩T T2 2 不能大于不能大于不能大于不能大于T Tmaxmax ，否则将，否则将，否则将，否则将造成堵转造成堵转造成堵转造成堵转(停车停车停车停车)。电机带动最大负载的能力。电机带动最大负载的能力。电机带动最大负载的能力。电机带动最大负载的能力。令：令：求得求得临界转差率临界转差率OT TTmax将将sm代入转矩公式，可得代入转矩公式，可得第第34页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统当当当当 U U1 1 一定时，一定时，一定时，一定时，T Tmaxmax为定值为定值为定值为定值过载系数过载系数过载系数过载系数(能力能力能力能力)一般三相异步电动机的过

24、载系数为一般三相异步电动机的过载系数为工作时必须使工作时必须使工作时必须使工作时必须使T T2 2 T T2 2电机能起电机能起电机能起电机能起动，否则不能起动。动，否则不能起动。动，否则不能起动。动，否则不能起动。OTT Tst st起动能力起动能力第第36页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统4.4.电动机的运行分析电动机的运行分析电动机的运行分析电动机的运行分析 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，这种能力称为自适应负载能力。整，这种能力称为自适应负载

25、能力。整，这种能力称为自适应负载能力。整，这种能力称为自适应负载能力。自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能带动新的负载）操作者加大油门，才能带动新的负载）操作者加大油门，才能带动新的负载）操作者加大油门，才能带动新的负载）。此过程中，此过程中，此过程中，此过程中，n n 、s sE E2

26、 2,I I2 2 I I1 1 电源提供的功率自动增加。电源提供的功率自动增加。电源提供的功率自动增加。电源提供的功率自动增加。T2 sT2 TT=T2n T T2达到新的平衡达到新的平衡T2常用特常用特常用特常用特性段性段性段性段TO第第37页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统5.5.U U1 1 和和和和 R R2 2变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响(1(1)U U1 1 变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响U Tm Tst T2TO第第38页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动

27、系统(2(2)R R2 2 变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响TOR2 Tst n 硬特性：硬特性：硬特性：硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。负载变化时，转速变化不大，运行特性好。负载变化时，转速变化不大，运行特性好。负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：软特性：软特性：软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。起动特性好。起动特性好。起动特性好。第第39页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系

28、统(2(2)R R2 2 变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响 不同场合应选用不不同场合应选用不同的电机。如金属切同的电机。如金属切削，选硬特性电机；削，选硬特性电机；重载起动则选软特性重载起动则选软特性电机。电机。TOR2 Tst n 硬特性：硬特性：硬特性：硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。负载变化时，转速变化不大，运行特性好。负载变化时，转速变化不大，运行特性好。负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：软特性：软特性：软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，负载增加时转速下降较快，但

29、起动转矩大，负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。起动特性好。起动特性好。起动特性好。第第40页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统3.6 3.6 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动一、一、起动性能起动性能 起动起动起动起动问题：问题：起动电流大，起动转矩小起动电流大，起动转矩小起动电流大，起动转矩小起动电流大，起动转矩小。一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 7 倍倍;电动机的起动电动机的起动转矩为额定转矩的转矩为额定转矩的转矩为额定转矩的转矩为额定转矩的(1.02.2)(1.02.2)倍。倍。倍。倍。大电流使电网电压

30、降低，影响邻近负载的工作大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作频繁起动时造成热量积累，使电机过热频繁起动时造成热量积累，使电机过热频繁起动时造成热量积累，使电机过热频繁起动时造成热量积累，使电机过热后果：后果：后果：后果：原因：原因：原因：原因：起动：起动：起动：起动：n n=0 0，s=1,=1,接通电源。接通电源。接通电源。接通电源。起动时起动时起动时起动时 ，n n=0 0，转子导体切割磁力线速度很大，转子导体切割磁力线速度很大，转子导体切割磁力线速度很大，转子导体切割磁力线速度很大，转子感应电势转子感应电

31、势转子感应电势转子感应电势转子电流转子电流转子电流转子电流定子电流定子电流定子电流定子电流 第第41页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统二、二、起动方法起动方法(1)(1)直接起动直接起动直接起动直接起动 二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。直接起动。(2)(2)降压起动：降压起动：降压起动：降压起动：星形星形-三角形三角形(Y )换接起动换接起动自耦降压起动自耦降压起动（适用于鼠笼式电动机）（适用于鼠笼式电动机）（适用于鼠笼式电动机）（适用于鼠笼式电动机）(3)转子串电阻起动转子串电阻起动（适用于绕线式电动机）（适用于绕线式电动机

32、）（适用于绕线式电动机）（适用于绕线式电动机）以下介绍降压起动和转子串电阻起动。以下介绍降压起动和转子串电阻起动。第第42页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统设：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为1.1.降压起动降压起动降压起动降压起动(1)Y(1)Y 换接起动换接起动换接起动换接起动 降压起动时的电流降压起动时的电流降压起动时的电流降压起动时的电流为直接起动时的为直接起动时的为直接起动时的为直接起动时的+起动起动起动起动U1U2V1V1W1W2+正常正常正常正常运行运行运行运行U1U2V1V2W1W2第第43页页/共共71页页第二章 船舶电机与电

33、力拖动系统Y Y 起动器起动器起动器起动器接线简图接线简图接线简图接线简图L1L3L2FUS SU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1动触点动触点Y动触点动触点静触点静触点第第44页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统Y Y 起动器接线简图起动器接线简图起动器接线简图起动器接线简图Y Y起动起动起动起动L1L3L2FUS SU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1 起动起动起动起动UPU1+Ul+U2V1V2W1W2第第45页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统Y Y 起动器接线简图起动器接线简图起动器接线简图起动器接线简图 工作工

34、作L1L3L2FUS SU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2 正常正常正常正常运行运行运行运行Ul+U1V1V2W1W2第第46页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统(a)仅适用于正常运行为三角形联结的电机。仅适用于正常运行为三角形联结的电机。(b)Y 起动起动Y 换接起动适合于空载或轻载起动的场合换接起动适合于空载或轻载起动的场合Y-Y-换接起动应注意的问题换接起动应注意的问题换接起动应注意的问题换接起动应注意的问题 正常正常正常正常运行运行运行运行UlU1W2V2W1+U2V1UP 起动起动起动起动+Ul+U1W2V2W1U2V1第第47页页/共共71

35、页页第二章 船舶电机与电力拖动系统(2)(2)自耦降压起动自耦降压起动自耦降压起动自耦降压起动L1L3L2FUQ Q Q2 2下合：下合：下合：下合：接入自耦变接入自耦变接入自耦变接入自耦变 压器，降压压器，降压压器，降压压器，降压 起动。起动。起动。起动。Q Q2 2上合：上合：上合：上合：切除自耦变切除自耦变切除自耦变切除自耦变 压器，全压压器，全压压器，全压压器，全压 工作。工作。工作。工作。合刀闸开关合刀闸开关合刀闸开关合刀闸开关QQQ2 自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时自耦降压起动适合于容量较大的

36、或正常运行时联成联成联成联成 Y Y形不能采用形不能采用形不能采用形不能采用Y Y 起动的鼠笼式异步电动机。起动的鼠笼式异步电动机。起动的鼠笼式异步电动机。起动的鼠笼式异步电动机。第第48页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统RRR滑环滑环电刷电刷定子定子转子转子起动时将适当的起动时将适当的起动时将适当的起动时将适当的R R 串入转子电路中，起动后将串入转子电路中，起动后将串入转子电路中，起动后将串入转子电路中，起动后将R R 短路。短路。短路。短路。起动电阻起动电阻 2.绕线式电动机绕线式电动机转子电路串电阻起动转子电路串电阻起动第第49页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动

37、系统 若若若若R R2 2选得选得选得选得适当适当适当适当，转子电路串电阻起动既可以，转子电路串电阻起动既可以，转子电路串电阻起动既可以，转子电路串电阻起动既可以降低起动电流，又可以增加起动转矩。降低起动电流，又可以增加起动转矩。降低起动电流，又可以增加起动转矩。降低起动电流，又可以增加起动转矩。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。R2 Tst TO转子电路串电阻起动的特点转子电路串电阻起动的特点转子电路串电阻起动的特点转子电路串电阻起动的特点第第50页页/共共71页页第二章 船舶电机与

38、电力拖动系统 方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。电动机电动机电动机电动机正转正转正转正转电动机电动机电动机电动机反转反转反转反转三相异步电动机的正、反转三相异步电动机的正、反转三相异步电动机的正、反转三相异步电动机的正、反转电电电电 源源源源U UV V WWM3U UV V WW电电电电 源源源源M3第第51页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统一、一、变频调速变频调速(无级调速无级调速)f=50Hz逆变器逆变器逆变器逆变器M3 整流器整流器整流器整

39、流器f f1 1、U U1 1可调可调可调可调+变频调速方法变频调速方法恒转距调速（恒转距调速（f1f1N）频率调节范围：频率调节范围：频率调节范围：频率调节范围：0.50.5几几几几百赫兹百赫兹百赫兹百赫兹三种电气三种电气三种电气三种电气调速方法调速方法调速方法调速方法3.7 3.7 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速第第52页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统二、变极调速二、变极调速(有级调速有级调速)变频调速方法可实现无级平滑调速变频调速方法可实现无级平滑调速,调速性调速性能优异，因而正获得越来越广泛的应用。能优异，因而正获得越来越广泛的应用。A1X1A2X2iiP=2

40、A1A2X1X2NNSS第第53页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统A1X1A2X2iiP=1 采用变极调速方法的电动机称作双速电机，采用变极调速方法的电动机称作双速电机，由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床等机床上。等机床上。A1A2X1X2SN第第54页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统To三、三、变转差率调速变转差率调速(无级调速无级调速)变转差率调速是绕线式电动机特有的一种调变转差率调速是绕线式电动机特有的一种调速方法。其优点是调速

41、平滑、设备简单投资少，速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种提升、起重设备中。提升、起重设备中。nnTLTLs sTso第第55页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统3.8 3.8 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动一、一、能耗制动能耗制动制动方法制动方法机械制动机械制动电气制动电气制动能耗制动能耗制动反接制动反接制动发电反馈制动发电反馈制动 在断开三相电源的同时，给电动机其中两相在断开三相电源的同时，给电动机其中两相绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与绕组通入直流电流，直流电流形成的

42、固定磁场与旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的转距（制动转距），使转子迅速停止转动。转距（制动转距），使转子迅速停止转动。第第56页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统nF转子转子T n0=0二、二、反接制动反接制动 停车时，将接入电动机的三相电源线中的任停车时，将接入电动机的三相电源线中的任停车时，将接入电动机的三相电源线中的任停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向

43、相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。使转子迅速停止转动。使转子迅速停止转动。使转子迅速停止转动。MM33+-运转运转制动制动RP第第57页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统MM33运转运转制动制动制动制动nF转子转子转子转子T n0三、三、发电反馈制动发电反馈制动 当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，旋转磁场产生的电磁转距作用方向发生变时，旋转磁场产生的电磁转距作用方向发生变化，由驱动转距

44、变为制动转距。电动机进入制化，由驱动转距变为制动转距。电动机进入制第第58页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网。电能回送给电网。nF转子转子T n0n n0第第59页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统 单相异步电动机主要应用于电动工具、洗衣机、单相异步电动机主要应用于电动工具、洗衣机、单相异步电动机主要应用于电动工具、洗衣机、单相异步电动机主要应用于电动工具、洗衣机、电冰箱、空调、电风扇等小功率电器中。单相异步电电冰箱、空调、电风扇等小功率电器中。单相异步电电冰箱、空调、电风扇

45、等小功率电器中。单相异步电电冰箱、空调、电风扇等小功率电器中。单相异步电动机的动机的动机的动机的定子中放置单相绕组定子中放置单相绕组定子中放置单相绕组定子中放置单相绕组,转子一般用鼠笼式转子一般用鼠笼式。定子绕组中通入单相交流电后定子绕组中通入单相交流电后定子绕组中通入单相交流电后定子绕组中通入单相交流电后,形成脉动磁场，形成脉动磁场，形成脉动磁场，形成脉动磁场，若不采取措施，将无法获得所需的起动转矩。若不采取措施，将无法获得所需的起动转矩。若不采取措施，将无法获得所需的起动转矩。若不采取措施，将无法获得所需的起动转矩。定子定子定子定子绕组绕组转子转子AA NS一、一、单相异步电动机的工作原理

46、单相异步电动机的工作原理3.9 3.9 单相异步电动机单相异步电动机第第60页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统 定子绕组产生的脉动磁场定子绕组产生的脉动磁场，可用，可用正、反两个正、反两个旋转磁场合成来等效。即旋转磁场合成来等效。即 +-m=+-=t O第第61页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统脉动磁场的分解脉动磁场的分解脉动磁场的分解脉动磁场的分解 +-+-第第62页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统正反向旋转磁场的合成转矩特性正反向旋转磁场的合成转矩特性正反向旋转磁场的合成转矩特性正反向旋转磁场的合成转矩特性合成转矩合成转矩(正向正向正向正向)起动转

47、矩起动转矩为零为零(反向反向反向反向)正正转转转转反反第第63页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统.F鼠笼式转子鼠笼式转子导条及电流导条及电流 当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据右手螺旋定则和左手定则，可知转子导条左、右手螺旋定则和左手定则，可知转子导条左、右手螺旋定则和左手定则，可知转子导条左、右手螺旋定则和左手定则，可知转子导条左、右受力大小相等方向相反，所以没有起动转矩。右受力大小相等方向相反，所以没有起动转矩。右受力大小相等方向相反，所以没有起动转矩。右受力大小相等

48、方向相反，所以没有起动转矩。AA第第64页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统 为了获得所需的起动转矩，单相异步电动机的为了获得所需的起动转矩，单相异步电动机的为了获得所需的起动转矩，单相异步电动机的为了获得所需的起动转矩，单相异步电动机的定定定定子进行了特殊设计。子进行了特殊设计。子进行了特殊设计。子进行了特殊设计。常用的单相异步电动机有电容分相常用的单相异步电动机有电容分相常用的单相异步电动机有电容分相常用的单相异步电动机有电容分相式异步电动机和罩极式异步电动机。他们都采用鼠笼式式异步电动机和罩极式异步电动机。他们都采用鼠笼式式异步电动机和罩极式异步电动机。他们都采用鼠笼式式异步

49、电动机和罩极式异步电动机。他们都采用鼠笼式转子，但定子结构不同。转子，但定子结构不同。转子，但定子结构不同。转子，但定子结构不同。二、电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机 电容分相式异步电动机的定子中放置有两个电容分相式异步电动机的定子中放置有两个电容分相式异步电动机的定子中放置有两个电容分相式异步电动机的定子中放置有两个绕组，一个是工作绕组绕组，一个是工作绕组绕组，一个是工作绕组绕组，一个是工作绕组 A A A A，另一个是起动绕，另一个是起动绕，另一个是起动绕，另一个是起动绕组组组组 B B B B ,两个绕组在空间相隔两个绕组在空间相隔两个绕组在空间相隔两个绕组在空间相隔9090。起

50、动时，。起动时，。起动时，。起动时，B B B B 绕组经电容接电源，两个绕组的电流相位相绕组经电容接电源，两个绕组的电流相位相绕组经电容接电源，两个绕组的电流相位相绕组经电容接电源，两个绕组的电流相位相差近差近差近差近9090，即可获得所需的旋转磁场。，即可获得所需的旋转磁场。，即可获得所需的旋转磁场。，即可获得所需的旋转磁场。第第65页页/共共71页页第二章 船舶电机与电力拖动系统电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机iAS SABBA iB设两相电流为设两相电流为设两相电流为设两相电流为两相电流两相电流两相电流两相电流正弦波形如图所示。正弦波形如