傳動課件4交流

1、1三.基本內(nèi)容 一.基本要求 二.重點與難點 四.例題分析2345678一一.基本內(nèi)容基本內(nèi)容 一、要求：一、要求：1.掌握異步電動機的基本掌握異步電動機的基本結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)和和旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生； 2.掌握異步電動機的掌握異步電動機的工作原理工作原理，機械特性機械特性，以及啟動、，以及啟動、調(diào)速調(diào)速及制動的各種及制動的各種方法、特點與應用方法、特點與應用；3.學會用機械特性的四個象限來分析異步電動機的學會用機械特性的四個象限來分析異步電動機的運行運行狀態(tài)狀態(tài)；4.掌握單相異步電動機的掌握單相異步電動機的工作原理工作原理和和啟動方法啟動方法。二、交流電動機分為三相異步電動機（或稱感應電動機

2、）和同步二、交流電動機分為三相異步電動機（或稱感應電動機）和同步電機。電機。三、異步電動機的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、維護容易、運行可靠、價格三、異步電動機的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、維護容易、運行可靠、價格便宜、具有較好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性。便宜、具有較好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性。9二二. .重點與難點重點與難點 1.重點重點 (1).掌握異步電動機的機械特性掌握異步電動機的機械特性,該特性是基于異步電動機的工該特性是基于異步電動機的工作原理而推導出來的作原理而推導出來的,特別要掌握異步電動機的人為機械特性特別要掌握異步電動機的人為機械特性,因因為它是分析異步電動機啟動、調(diào)速、制動工作狀態(tài)的依據(jù)；為它是分析異步電動機啟動、

3、調(diào)速、制動工作狀態(tài)的依據(jù)； (2).對異步電動機銘牌數(shù)據(jù)、額定值的含義要非常熟悉；對異步電動機銘牌數(shù)據(jù)、額定值的含義要非常熟悉； (3).掌握異步電動機直接啟動和掌握異步電動機直接啟動和 降壓啟動的條件和優(yōu)缺點，降壓啟動的條件和優(yōu)缺點，線繞式異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻的啟動、調(diào)速和制動，以及各種啟線繞式異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻的啟動、調(diào)速和制動，以及各種啟動方法的應用場合；動方法的應用場合； (4).掌握異步電動機變頻調(diào)速和變極對數(shù)調(diào)速的特性與優(yōu)缺點。掌握異步電動機變頻調(diào)速和變極對數(shù)調(diào)速的特性與優(yōu)缺點。 2.難點難點 本章在分析問題時較難理解的是定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子運動的本章在分析問題時較難理解的是定子旋

4、轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子運動的相對性和電動機的制動過程。相對性和電動機的制動過程。Y10第四章第四章 三相異步電動機的工作原理及特性三相異步電動機的工作原理及特性11一、三相異步電動機的一、三相異步電動機的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)返返 回回圖圖 4.1 三相籠式異步電動機的部件圖三相籠式異步電動機的部件圖4.1 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理鼠籠轉(zhuǎn)子鼠籠轉(zhuǎn)子12 二、二、三相異步電動機的三相異步電動機的工作原理工作原理1、 三相異步電動機的三相異步電動機的工作原理簡圖工作原理簡圖對稱三相繞組對稱三相繞組通入對稱三相電流通入對稱三相電流旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場(磁場能量磁場能量)旋轉(zhuǎn)磁場切旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組割轉(zhuǎn)

5、子繞組 轉(zhuǎn)子繞組中轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生產(chǎn)生 e 和和 i轉(zhuǎn)子繞組在磁場中轉(zhuǎn)子繞組在磁場中受到電磁力的作用受到電磁力的作用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來機械負載機械負載旋轉(zhuǎn)起來旋轉(zhuǎn)起來三相交流電能三相交流電能輸出機械能量輸出機械能量134.14.1三相三相異步異步電動機的工作原理（電動機的工作原理（感應感應） 轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)差率：（S=0.0150.060）：轉(zhuǎn)子實際的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度nnnnns:%10000014 120sin120sinsinmCmBmAtIitIitIi BiAXBYCZAiCiCiAiBiitmIo4.1 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理15iCiAiBitmIo

6、0n規(guī)定規(guī)定 i : “+” 首端流入，尾端流出。首端流入，尾端流出。 i : “” 尾端流入，首端流出。尾端流入，首端流出。 AYCBZX()電流出電流出( )電流入電流入16CiBiAii tAXYCBZAXYCBZAXYCBZNS 三相電流合成磁三相電流合成磁場的分布情況場的分布情況0 t 60t 0n60 90t 600mIoSNSN174.1 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理U-紅線紅線V-黃線黃線 W-藍線藍線由上分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉(zhuǎn)的磁由上分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉(zhuǎn)的磁場場，即：即：18AAXYCBZAAXYCBZ0t 60t 任

7、意調(diào)換兩根電源進線任意調(diào)換兩根電源進線(電路如圖電路如圖)CiAXBYCZAiBi0mICiBiAi tiomINSNS4.1 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理600190t 旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)P P即：即：1pCiBiAioimI tBiAXBYCZAiCiAXYCBZNS20CYABCXYZAXBZAiBiCiX A AXBYB Y CC ZZ21極對數(shù)極對數(shù)2p旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)與三相繞組的排列有關與三相繞組的排列有關CYABCXYZAXBZAiBiCiAX XNSZ CZBYB Y A C SNBiCiAiimIt 00t 22旋轉(zhuǎn)磁場的

8、轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) /( 6010fn 工頻：工頻：Hz501 f分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) /( 30000 np=1時時0mICiBiAi tiomIAXYCBZNSAXYCBZNSAXYCBZNS4.1 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理0 t 180t360t23X NSA X ABZCYZ C Y B SN0t 60tp=2時時BiCiAiit mI0分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 150026010 fn0n30AX XZ CZBYB Y A C NSNS600244.1 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理25電流變化一周電流變化一周 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)一圈旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)一圈電流每秒鐘變

9、化電流每秒鐘變化 50 周周 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn) 50 圈圈旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn) 3000 圈圈電流每分鐘變化電流每分鐘變化 (5060) 周周p = 1 時：時：電流變化一周電流變化一周 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)半圈旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)半圈電流每秒鐘變化電流每秒鐘變化 50 周周 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn) 25 圈圈旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn) 1500 圈圈電流每分鐘變化電流每分鐘變化 (2560) 周周p = 2 時：時：4.1 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理結(jié)論：結(jié)論：26三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速600pfn min）r/( p12 3456n0/(r/min)30001500

10、1000750600500 f = 50 Hz 時時,不同極對數(shù)時的同步轉(zhuǎn)速如下不同極對數(shù)時的同步轉(zhuǎn)速如下:表表 4.1.1 同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速p 為任意值時為任意值時(p為整數(shù)）：為整數(shù)）：4.1 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理274.1.4 定子繞組線端連接方式定子繞組線端連接方式 28294.1 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理小結(jié)小結(jié)1、三相異步電動機的三相異步電動機的用途用途3、三相異步電動機的三相異步電動機的工作原理工作原理4、三相異步電動機的三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場2、三相異步電動機的三相異步電動機的繞組連接方式繞組連接方式304.2 三相

11、異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路 一、定子電路的分析一、定子電路的分析 磁通磁通 則定子每相繞組中產(chǎn)生的感應電動勢則定子每相繞組中產(chǎn)生的感應電動勢e1 轉(zhuǎn)子每相繞組中產(chǎn)生的感應電動勢轉(zhuǎn)子每相繞組中產(chǎn)生的感應電動勢e2為為 tmsin)90sin()90sin(cos)sin(111111tEtNtNdttdNdtdNemmmmmmmmNfNfNEE111111144.42222mmmNfNEE222244.42231定子產(chǎn)生漏磁電動勢定子產(chǎn)生漏磁電動勢復數(shù)表示：復數(shù)表示：簡化：簡化：dtdiLeLL111)()()(1111111111edtdiLRieeRiU

12、Ll)()()(1111111111EXI jRIEERIUL11EU二、轉(zhuǎn)子電路分析二、轉(zhuǎn)子電路分析mNfE22244. 41260600000SfPnnnnnnPfmNSfE21244. 432在在n=0時，時，S=1， mNfE212044. 4202SEEdtdeLeLL222對于轉(zhuǎn)子每相電路：對于轉(zhuǎn)子每相電路：復數(shù)表示：復數(shù)表示：若若n=0，S=1，則，則 dtdiLRieRieLL22222222)(22222XIjRIE2122222LLLSfLfX)(2122120ffLfXL此時20SXX 2202220222222)(SXRSEXREI220222220222)()(cos

13、2SXRRSXRR334.2.3 三相異步電動機的額定值三相異步電動機的額定值1）型號）型號 2）額定功率）額定功率PN 3）額定電壓）額定電壓UN 4）額定頻率）額定頻率5）額定電流）額定電流IN 6）額定轉(zhuǎn)速）額定轉(zhuǎn)速nN 7）工作方式）工作方式 8）溫升）溫升9）電機質(zhì)量）電機質(zhì)量344.2.3三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù) 三相異步電動機三相異步電動機型型 號號 Y132S6功功 率率 3 kW 頻頻 率率 50Hz電電 壓壓 380 V 電電 流流 7.2 A 聯(lián)聯(lián) 結(jié)結(jié) Y轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速速 960r/min 功率因數(shù)功率因數(shù) 0.76 絕緣等級絕緣等級 B1.1.型號型

14、號 Y132S6Y系列異步機系列異步機機座中心高度機座中心高度機座長度代號機座長度代號 2p = 6n0 = 1 000 r/min2. 額定功率額定功率 PN PN = 3 kW軸上輸出機械功率的額定值軸上輸出機械功率的額定值3. 額定電壓額定電壓 UN UN = 380 V定子三相繞組應施加的線電壓定子三相繞組應施加的線電壓磁極數(shù)磁極數(shù)上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)354. 額定電流額定電流 IN IN = 7.2A 三相異步電動機三相異步電動機型型 號號 Y132S6功功 率率 3 kW 頻頻 率率 50Hz電電 壓壓 380 V 電電 流流 7.2 A 聯(lián)聯(lián)

15、 結(jié)結(jié) Y轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速速 960r/min 功率因數(shù)功率因數(shù) 0.76 絕緣等級絕緣等級 B定子三相繞組的額定線電流定子三相繞組的額定線電流5. 額定功率因數(shù)額定功率因數(shù)N = cos NP1N = 3 UNIN cos NPN =NP1N = 3 UNIN cos NN6. 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 nN上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)36上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)4.3三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩和機械特性三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩和機械特性4.3.1 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩 37直流電機中：直流電機中：交流電機中：交流電機中： aTIKT

16、2cos2IKTT220222122022202202222)(44. 4)()(SXRNfSSXRSESXREIm22022222022202)()(cos2SERRSERSEKIKTTT又又 ，則則11144. 4NfE 11144. 4NfE22022212211222022111211)(44. 4)(44. 4SXRESRNfNKSXRRNfESNNEKTTT384.3.2 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性 22022212)(SXRUSRKT39一、固有機械特性：異步電動機在額定電壓和額定一、固有機械特性：異步電動機在額定電壓和額定頻率下，用規(guī)定的接線方式，定子和轉(zhuǎn)

17、子電路中不串聯(lián)任何電阻頻率下，用規(guī)定的接線方式，定子和轉(zhuǎn)子電路中不串聯(lián)任何電阻或電抗時的機械特性?；螂娍箷r的機械特性。四個特殊運行點：四個特殊運行點：（1）T=0，n=n0(S=0)，電動機處于理想空載工作點，此時，電動機處于理想空載工作點，此時電動機的轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)速電動機的轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)速n=n0。（2）T=TN，n=nN(S=SN)，為電動機額定工作點。此時額定，為電動機額定工作點。此時額定轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)差率為轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)差率為（3）（4） ， ，因此因此 min/55.9rWNmNNNnPT00nnnSNN2202222XRURKTst202XRSm202max2XKUT220222

18、12)(SXRUKSRTSSSSTTmm2max40二二. 人為機械特性：人為機械特性： 1、降低電動機電源電壓時的人為特性、降低電動機電源電壓時的人為特性 2、定子電路中串接電阻或電流時的人為特性、定子電路中串接電阻或電流時的人為特性 22022212)(SXRUSRKT413、改變定子電源頻率時的人為特性、改變定子電源頻率時的人為特性4、轉(zhuǎn)子電路串電阻時的人為特性、轉(zhuǎn)子電路串電阻時的人為特性22022212)(SXRUSRKT424.4 三相異步電動機的啟動特性三相異步電動機的啟動特性一、啟動的主要要求：一、啟動的主要要求： 1）有足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，保證生產(chǎn)機械能正常工作。）有足夠大的啟動

19、轉(zhuǎn)矩，保證生產(chǎn)機械能正常工作。 2）在滿足啟動轉(zhuǎn)矩要求的前提下，啟動電流越小越好。）在滿足啟動轉(zhuǎn)矩要求的前提下，啟動電流越小越好。 3）要求啟動平滑。）要求啟動平滑。 4）啟動過程中功率損耗越小越好。）啟動過程中功率損耗越小越好。 5）啟動設備安全可靠，力求結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。）啟動設備安全可靠，力求結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。 二、啟動轉(zhuǎn)矩為何不大二、啟動轉(zhuǎn)矩為何不大 ，啟動時，啟動時，但很小但很小 ，導致導致T2st并不太大。并不太大。ststmstIKT22cosNstII22)75(2202222cosXRRstNstT).(T5180 434.4.1鼠籠式異步電動機的啟動方法鼠籠式異步電動機

20、的啟動方法一、直接啟動：又稱全壓啟動：一、直接啟動：又稱全壓啟動：(a) 小容量的電動機（十千瓦以下）；小容量的電動機（十千瓦以下）； (b) 電源容量足夠大時。電源容量足夠大時。二、電阻或電抗器降壓啟動二、電阻或電抗器降壓啟動44三、三、Y-降壓啟動降壓啟動 連接連接四、自耦變壓器降壓啟動四、自耦變壓器降壓啟動45Y 減壓減壓起動：起動： 適用于：正常運行為適用于：正常運行為聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)的電動機。的電動機。起起動動時時運運行行時時上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)UVWUNI1lYUVWUNI1l 46設：定子每相阻抗為設：定子每相阻抗為 Z3U1pI 1l =ZZI1l

21、Y =U1pYZUN3 =ZUN 3 =TUp2 Y型型起動的起動轉(zhuǎn)矩：起動的起動轉(zhuǎn)矩： Y型型起動的起動電流：起動的起動電流：13UpU1pY=上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)IS IsY =1313TS TsY = Y 起起動動起起動動Y 起起 動動與與全壓起動全壓起動時起動電流和起動轉(zhuǎn)矩比較時起動電流和起動轉(zhuǎn)矩比較UVWUNI1lYUVWUNI1l 473 Y 減壓減壓起動的特點：起動的特點： (1) 電源電壓不變，定子繞組接法改變；電源電壓不變，定子繞組接法改變； (2) 降壓比為降壓比為 1 (1) IsYImax （線路中允許的最大電流）；（線路中允許的最

22、大電流）； (2) TsYTL 否則不能采用此法。否則不能采用此法。 Y 減壓減壓起動的使用條件：起動的使用條件： Y型型起動的起動轉(zhuǎn)矩為：起動的起動轉(zhuǎn)矩為： Y型型起動的起動電流為：起動的起動電流為：13TS TsY =上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)IS IsY =1348五、延邊三角形啟動五、延邊三角形啟動 六、六、 軟啟動器軟啟動器494.4.2 繞線式異步電機的啟動方法繞線式異步電機的啟動方法一、逐級切除啟動電阻法一、逐級切除啟動電阻法二、頻敏變阻器啟動法二、頻敏變阻器啟動法504.4.3 特殊鼠籠式電動機特殊鼠籠式電動機一、雙鼠籠式電動機一、雙鼠籠式電動機

23、特性：特性：R2exR2i，X2exX2i （f相同時）相同時）啟動時：啟動時：n=0，S=1，f2=f1，電抗大大，電抗大大超過電阻，起主要作用的是電抗。超過電阻，起主要作用的是電抗。 ，又，又 ， ，因此，外籠，因此，外籠稱啟動籠稱啟動籠;電機正常工作時，電機正常工作時，S很小，很小，f2也小，電抗也小，電抗值小，起主要作用的是電阻。值小，起主要作用的是電阻。iexII222222222222iiiexexexXRRXRRiex22coscosstistexTT R2eXR2i,I2exI2i,又又 , TexTi 即外籠產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩小于內(nèi)籠，故內(nèi)籠又稱為工作籠。即外籠產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩小于內(nèi)籠，故

24、內(nèi)籠又稱為工作籠。iex22coscos51二、深槽式電動機二、深槽式電動機 原理：電流的集膚效應原理：電流的集膚效應 啟動時：啟動時：S=1，2=，電流分，電流分布主要決定于電抗，集膚效應使電布主要決定于電抗，集膚效應使電流集中于導體的上部，相當于導體流集中于導體的上部，相當于導體的有效面積減小。轉(zhuǎn)子有效電阻增的有效面積減小。轉(zhuǎn)子有效電阻增加，使啟動電流減小，啟動轉(zhuǎn)矩增加，使啟動電流減小，啟動轉(zhuǎn)矩增大。大。 正常運行時：正常運行時：S很小，很小，2很小，很小，電抗變?yōu)楹苄?，集膚效應不顯著。電抗變?yōu)楹苄?，集膚效應不顯著。三、高轉(zhuǎn)差率鼠籠式電動機三、高轉(zhuǎn)差率鼠籠式電動機 轉(zhuǎn)子導體電阻增加，既限制

25、了啟動電流，又增大啟動轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子導體電阻增加，既限制了啟動電流，又增大啟動轉(zhuǎn)矩。521. 改變磁極對數(shù)改變磁極對數(shù) p2. 改變轉(zhuǎn)差率改變轉(zhuǎn)差率 s 3. 改變電源頻率改變電源頻率 f1 (變頻調(diào)速變頻調(diào)速)調(diào)速方法：調(diào)速方法：4.5 三相異步電動機的調(diào)速三相異步電動機的調(diào)速 有級調(diào)速有級調(diào)速無級或有級調(diào)速無級或有級調(diào)速無級調(diào)速無級調(diào)速 n = (1 s) n0 = (1 s) p60 f1上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)53（一）變頻調(diào)速（一）變頻調(diào)速 U、f 可可 變變M33整流電路整流電路逆變電路逆變電路50 Hz控制控制電路電路n0TnOfNf1 fN 直直

26、流流動畫演示動畫演示f2 f1上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)圖圖 4.6.1 變頻調(diào)速變頻調(diào)速54（二）變極調(diào)速（二）變極調(diào)速U1U2U3U4U1U2U3U4(a) p = 2(b) p = 1SSNNSN上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)555657（1）、調(diào)壓調(diào)速）、調(diào)壓調(diào)速 高速運行區(qū)（帶高速運行區(qū)（帶恒轉(zhuǎn)矩負載）：調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩負載）：調(diào)速范圍不大范圍不大 低速運行區(qū)：低速運行區(qū)：適合適合帶離心式通風機型負帶離心式通風機型負載載（三）變轉(zhuǎn)差率調(diào)速（三）變轉(zhuǎn)差率調(diào)速58（2）轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速）轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速R2R2+RCn0TnOTMM33R

27、CTL上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)594.6三相異步電動機的制動特性三相異步電動機的制動特性 和直流電機一樣，亦有三種制動方法：反饋、反接和能耗制動和直流電機一樣，亦有三種制動方法：反饋、反接和能耗制動;4.6.1反饋制動反饋制動 前提：前提：nn0 由于某種原因，異步電機的運行速度高于它的同步速度，由于某種原因，異步電機的運行速度高于它的同步速度，nn0轉(zhuǎn)子反方向磁力線產(chǎn)生的電流轉(zhuǎn)子反方向磁力線產(chǎn)生的電流I2改變了方向。改變了方向。T隨之改變方向。隨之改變方向。T與與n方向相反，方向相反，T起制動作用。起制動作用。 反饋制動：電機軸上吸取功率反饋制動：電機軸上吸

28、取功率有一部分轉(zhuǎn)換成銅損，再通過有一部分轉(zhuǎn)換成銅損，再通過氣隙磁場傳給定子，定子上消耗銅損和鐵損后，反饋給電網(wǎng)的能氣隙磁場傳給定子，定子上消耗銅損和鐵損后，反饋給電網(wǎng)的能量。所以稱這種狀況為異步發(fā)電機。量。所以稱這種狀況為異步發(fā)電機。 異步電機反饋制動運行狀態(tài)有兩種情況：異步電機反饋制動運行狀態(tài)有兩種情況：1）負載轉(zhuǎn)矩為位能性轉(zhuǎn)矩的起重機機械在下放重物時的反饋狀）負載轉(zhuǎn)矩為位能性轉(zhuǎn)矩的起重機機械在下放重物時的反饋狀態(tài)。態(tài)。2）電動機在變極調(diào)速或變頻調(diào)速過程中，極對數(shù)突然增多或供）電動機在變極調(diào)速或變頻調(diào)速過程中，極對數(shù)突然增多或供電頻率突然降低，使同步轉(zhuǎn)速電頻率突然降低，使同步轉(zhuǎn)速n0突然降低

29、時的反饋制動運行狀突然降低時的反饋制動運行狀態(tài)。態(tài)。6061624.6.2 反接制動反接制動一、電源反接一、電源反接 串接電阻的原因：防止過大的電流，另一方面，使制動轉(zhuǎn)矩串接電阻的原因：防止過大的電流，另一方面，使制動轉(zhuǎn)矩增大。增大。二、倒拉反接制動二、倒拉反接制動 場能：倒拉反接制動出現(xiàn)在位能負載轉(zhuǎn)矩超過電磁轉(zhuǎn)矩的時場能：倒拉反接制動出現(xiàn)在位能負載轉(zhuǎn)矩超過電磁轉(zhuǎn)矩的時候。候。 制動缺點：電阻上消耗的能量大、準確停車困難、若要下降制動缺點：電阻上消耗的能量大、準確停車困難、若要下降重物，如果電阻值選得不當，將仍保持以前的上升趨勢。重物，如果電阻值選得不當，將仍保持以前的上升趨勢。4.6.3 能

30、耗制動能耗制動 優(yōu)點：能夠準確停車優(yōu)點：能夠準確停車. 注意點：停車后及時切斷直流電源，否則將會燒壞定子繞組。注意點：停車后及時切斷直流電源，否則將會燒壞定子繞組。6364656647 單相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理單相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 特點：特點： 1. 為小容量的電動機，從幾瓦到幾百瓦；為小容量的電動機，從幾瓦到幾百瓦； 2. 由單相交流電源供電的旋轉(zhuǎn)電機；由單相交流電源供電的旋轉(zhuǎn)電機； 3. 具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、運行可靠等一系列優(yōu)點。具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、運行可靠等一系列優(yōu)點。 所以單相異步電動機被廣泛用于所以單相異步電動機被廣泛用于電風扇電風扇、洗衣機洗衣機、電

31、唱機電唱機、吸吸塵器塵器、醫(yī)療器械醫(yī)療器械及及自動控制裝置自動控制裝置中。中。67一、一、 單相異步電動機的磁場單相異步電動機的磁場 單相異步電動機的定子繞組為單相，轉(zhuǎn)子一般為鼠籠式單相異步電動機的定子繞組為單相，轉(zhuǎn)子一般為鼠籠式 。 當接入單相交流電源時，它在當接入單相交流電源時，它在定、轉(zhuǎn)子氣隙中產(chǎn)生一個怎樣的磁定、轉(zhuǎn)子氣隙中產(chǎn)生一個怎樣的磁場？場？68（一）單相電機的脈振磁場（一）單相電機的脈振磁場 定子：單相繞組；定子：單相繞組； 定子繞組定子繞組定子定子轉(zhuǎn)子：鼠籠型。轉(zhuǎn)子：鼠籠型。 上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)69 定子單相繞組產(chǎn)生的脈振磁場的分析定子單

32、相繞組產(chǎn)生的脈振磁場的分析: : 1m 2m m 1m= 2m = m / 2t 0 脈振磁場的分解脈振磁場的分解:上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)70 1m 2m m 1m 2m m tOt1t2t3t4t4t6t7t8 2m 1m上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)圖圖 4.7.1 脈振磁場脈振磁場7172（1）自身沒有起動轉(zhuǎn)矩）自身沒有起動轉(zhuǎn)矩（2）轉(zhuǎn)子借助其它力量）轉(zhuǎn)子借助其它力量轉(zhuǎn)動后，外力去除后仍按轉(zhuǎn)動后，外力去除后仍按原方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動。原方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動。怎樣產(chǎn)生起動轉(zhuǎn)矩？怎樣產(chǎn)生起動轉(zhuǎn)矩？（二）工作原理（二）工作原理 上一頁上一頁下一頁

33、下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)73（1） 兩相起動兩相起動工作繞組工作繞組起動繞組起動繞組 原理：兩相電流原理：兩相電流旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場Q轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子CWSiwis起動轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)圖圖 4.7.3 單相電容電動機單相電容電動機74怎樣才能使單相異步電動機反轉(zhuǎn)？怎樣才能使單相異步電動機反轉(zhuǎn)？75結(jié)論：結(jié)論： 1、在脈振磁場的作用下，其沒有啟動、在脈振磁場的作用下，其沒有啟動 能力，啟動轉(zhuǎn)矩為零。能力，啟動轉(zhuǎn)矩為零。 2、一旦啟動，能夠自行加速到穩(wěn)定運、一旦啟動，能夠自行加速到穩(wěn)定運 行狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)方向不固定。行狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)方向不固定。

34、為能解決啟動問題：采用改接定子繞為能解決啟動問題：采用改接定子繞 組的方法，使之產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，建立起動組的方法，使之產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，建立起動轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩。76774.7.2 電容分相式異步電動機（最常用的一種）電容分相式異步電動機（最常用的一種） iB絕對是超前于絕對是超前于iA的，呈容性還是感性取的，呈容性還是感性取決于電容決于電容C的電抗的電抗X誰的作用強。欲使電機反誰的作用強。欲使電機反轉(zhuǎn)，改變主繞組或輔助繞組的接線端。轉(zhuǎn)，改變主繞組或輔助繞組的接線端。 7848 同步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理同步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理一、同步電動機的基本結(jié)構(gòu)一、同步電動機的基本結(jié)構(gòu) 定子定子：由鐵心、

35、定子繞組：由鐵心、定子繞組（三相對稱繞組，并通有對稱（三相對稱繞組，并通有對稱三相交流電流）、機座以及端三相交流電流）、機座以及端蓋等主要部件組成蓋等主要部件組成 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子：包括主磁極、裝在：包括主磁極、裝在主磁極上的直流勵磁繞組、特主磁極上的直流勵磁繞組、特別設置的鼠籠型啟動繞組、電別設置的鼠籠型啟動繞組、電刷以及集電環(huán)等主要部件。刷以及集電環(huán)等主要部件。 隱極式隱極式凸極式凸極式79二、同步電動機的工作原理和運行特性二、同步電動機的工作原理和運行特性 1工作原理工作原理 電樞繞組通以對稱三相交電樞繞組通以對稱三相交流電流后，氣隙中便產(chǎn)生一電流電流后，氣隙中便產(chǎn)生一電樞旋轉(zhuǎn)磁場，其旋轉(zhuǎn)速度為

36、同樞旋轉(zhuǎn)磁場，其旋轉(zhuǎn)速度為同步轉(zhuǎn)速步轉(zhuǎn)速pfn600 在轉(zhuǎn)子勵磁繞組中通以直流電流后，同一空氣隙中，又出現(xiàn)一在轉(zhuǎn)子勵磁繞組中通以直流電流后，同一空氣隙中，又出現(xiàn)一個大小和極性固定、極對數(shù)與電樞旋轉(zhuǎn)磁場相同的直流勵磁磁場。個大小和極性固定、極對數(shù)與電樞旋轉(zhuǎn)磁場相同的直流勵磁磁場。這兩個磁場的相互作用，使轉(zhuǎn)子被電樞旋轉(zhuǎn)磁場拖著以同步轉(zhuǎn)速一這兩個磁場的相互作用，使轉(zhuǎn)子被電樞旋轉(zhuǎn)磁場拖著以同步轉(zhuǎn)速一起旋轉(zhuǎn)，即起旋轉(zhuǎn)，即“同步同步”電動機也由此而得名。電動機也由此而得名。80 2機械特性機械特性 在電源頻率在電源頻率f 與電動機轉(zhuǎn)子極對數(shù)與電動機轉(zhuǎn)子極對數(shù)p為一定的情況下，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)為一定的情況下，轉(zhuǎn)子的

37、轉(zhuǎn)速為一常數(shù)，速為一常數(shù)，n=n0，因此同步電動機具有恒定轉(zhuǎn)速的特性，它的運，因此同步電動機具有恒定轉(zhuǎn)速的特性，它的運轉(zhuǎn)速度是不隨負載轉(zhuǎn)矩而變化的。同步電動機的機械特性。轉(zhuǎn)速度是不隨負載轉(zhuǎn)矩而變化的。同步電動機的機械特性。81 三、同步電動機的啟動三、同步電動機的啟動 同步電動機雖具有功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)的優(yōu)點同步電動機雖具有功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)的優(yōu)點,但卻沒有像異步電但卻沒有像異步電動機那樣得到廣泛應用，這不僅是由于它的結(jié)構(gòu)復雜、價格貴，而動機那樣得到廣泛應用，這不僅是由于它的結(jié)構(gòu)復雜、價格貴，而且它的啟動困難。且它的啟動困難。82 啟動時先不加入直流磁場，只在定子上加上三相對稱電壓以產(chǎn)啟動時先不加

38、入直流磁場，只在定子上加上三相對稱電壓以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，鼠籠繞組中產(chǎn)生感應電勢，即產(chǎn)生感應電流，從而使生旋轉(zhuǎn)磁場，鼠籠繞組中產(chǎn)生感應電勢，即產(chǎn)生感應電流，從而使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來，等轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時，再在勵磁繞組中通入直流轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來，等轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時，再在勵磁繞組中通入直流勵磁電流，產(chǎn)生固定磁極的磁場，在定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁場的相勵磁電流，產(chǎn)生固定磁極的磁場，在定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁場的相互作用下，便可把轉(zhuǎn)子拉入同步?；プ饔孟拢憧砂艳D(zhuǎn)子拉入同步。83 啟動步驟如下：啟動步驟如下： 1）勵磁電路的轉(zhuǎn)換開關）勵磁電路的轉(zhuǎn)換開關QB投合到投合到1的位置，使勵磁繞組與直的位置，使勵磁繞組與直流電源斷開

39、，直接通過變阻器構(gòu)成閉合回路以免啟動時勵磁繞組受流電源斷開，直接通過變阻器構(gòu)成閉合回路以免啟動時勵磁繞組受旋轉(zhuǎn)磁場的作用產(chǎn)生較高的感應電勢，發(fā)生危險；旋轉(zhuǎn)磁場的作用產(chǎn)生較高的感應電勢，發(fā)生危險； 2）按鼠籠式異步電動機的方法啟動，給同步電動機的定子繞）按鼠籠式異步電動機的方法啟動，給同步電動機的定子繞組加上額定電壓，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升高到接近同步轉(zhuǎn)速。必要時可采用降組加上額定電壓，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升高到接近同步轉(zhuǎn)速。必要時可采用降壓啟動；壓啟動； 3）將勵磁電路轉(zhuǎn)換開關）將勵磁電路轉(zhuǎn)換開關QB投合到投合到2的位置，勵磁繞組與直流的位置，勵磁繞組與直流電源接通，轉(zhuǎn)子上形成固定磁極，并很快被旋轉(zhuǎn)磁場拖入同步；電源

40、接通，轉(zhuǎn)子上形成固定磁極，并很快被旋轉(zhuǎn)磁場拖入同步； 4）用變阻器調(diào)節(jié)勵磁電流，使同步電動機的功率因數(shù)調(diào)節(jié)到）用變阻器調(diào)節(jié)勵磁電流，使同步電動機的功率因數(shù)調(diào)節(jié)到要求數(shù)值。要求數(shù)值。 84四、同步電動機的特點四、同步電動機的特點 1. 由于同步電動機的是雙重勵磁和異步啟動，故它的結(jié)構(gòu)復雜；由于同步電動機的是雙重勵磁和異步啟動，故它的結(jié)構(gòu)復雜； 2. 由于需要直流電源、啟動以及控制設備，故它的一次性投入由于需要直流電源、啟動以及控制設備，故它的一次性投入要比異步電動機高得多；要比異步電動機高得多； 3. 同步電動機具有運行速度恒定、功率因數(shù)可調(diào)、運行效率高同步電動機具有運行速度恒定、功率因數(shù)可調(diào)、

41、運行效率高等特點。等特點。 因此，在低速和大功率的場合，如大流量低水頭的泵，面粉廠因此，在低速和大功率的場合，如大流量低水頭的泵，面粉廠的主轉(zhuǎn)動軸、橡膠磨和攪拌機、破碎機、切碎機、造紙工業(yè)中的紙的主轉(zhuǎn)動軸、橡膠磨和攪拌機、破碎機、切碎機、造紙工業(yè)中的紙漿研磨機、勻漿機、壓縮機、直流發(fā)電機、軋鋼機等都都是采用同漿研磨機、勻漿機、壓縮機、直流發(fā)電機、軋鋼機等都都是采用同步電動機來傳動的。步電動機來傳動的。85四.例題分析 例例4-2: 一臺三相異步電動機，電源頻率一臺三相異步電動機，電源頻率f1=50Hz，額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速nN=1440r/min，轉(zhuǎn)子電阻，轉(zhuǎn)子電阻R2=0.02、轉(zhuǎn)子感抗、轉(zhuǎn)子感抗X20=0.08、轉(zhuǎn)子電動勢轉(zhuǎn)子電動勢E20=20V，試求：，試求：（1）電動機的同步轉(zhuǎn)速）電動機的同步轉(zhuǎn)速n0；（2）電動機啟動時的轉(zhuǎn)子電流）電動機啟動時的轉(zhuǎn)子電流I2st；（3）電動機在額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)子電動勢的頻率）電動機在額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)子電動勢的頻率f2N；