電工技術(shù)第6章-電動(dòng)機(jī)械-電動(dòng)機(jī)課件

1、三相異步電機(jī)接線盒轉(zhuǎn)軸機(jī)座定子鐵心定子繞組接線盒端蓋罩殼風(fēng)扇轉(zhuǎn)子主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、軸承、風(fēng)扇等部件。轉(zhuǎn)軸一、三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造定子繞組機(jī)座鐵心定子鐵心沖片U1U2三相定子繞組（U相）1.定子鐵心：由內(nèi)周有槽的硅鋼片疊成。三相繞組機(jī)座：鑄鋼或鑄鐵根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)的不同分為：轉(zhuǎn)子鐵心沖片鐵心轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)軸籠型轉(zhuǎn)子去掉鐵心后的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條（轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)嵌有鑄鋁導(dǎo)條）籠型轉(zhuǎn)子繞線型轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)嵌有三相繞組）轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞 組轉(zhuǎn)軸2.轉(zhuǎn)子籠型電動(dòng)機(jī)與繞線式電動(dòng)機(jī)的的比較：籠型： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、工作可靠；不能人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。繞線式： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴、

2、維護(hù)工作量大；轉(zhuǎn)子外加電阻可人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。VVWUUW三相異步機(jī)的結(jié)構(gòu)定子轉(zhuǎn)子 定子三相繞組通入三相交流電(星形聯(lián)接)AXBYCZo二、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生o規(guī)定 i : “+” 首端流入，尾端流出。 i : “” 尾端流入，首端流出。 AYCBZX()電流出()電流入 tAXYCBZAXYCBZAXYCBZ 三相電流合成磁場(chǎng) 的分布情況合成磁場(chǎng)方向向下合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)60合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)90600oAAXZBCYAAXZBCY分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是一旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng) 即：一個(gè)電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過(guò)360取決于三相電流的相序2.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向結(jié)論： 任

3、意調(diào)換兩根電源進(jìn)線，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)。任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線(電路如圖)AXCZBY0 to 當(dāng)三相定子繞組按圖示排列時(shí)，產(chǎn)生一對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，即：o tAXBYCZAXYCBZ3. 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)p 若定子每相繞組由兩個(gè)線圈串聯(lián) ，繞組的始端之間互差60，將形成兩對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。CYABCXYZAXBZAXBYC極對(duì)數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)與三相繞組的排列有關(guān)CYABCXYZAXBZ0工頻： 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速取決于磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)p=1時(shí)0 toAXYCBZAXYCBZAXYCBZ4. 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速p=2時(shí)0旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0與極對(duì)數(shù) p 的關(guān)系極對(duì)數(shù)每個(gè)電流周期磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)的空間角度同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)

4、速n0與頻率f1和極對(duì)數(shù)p有關(guān)?？梢?jiàn):AXYCBZ定子三相繞組通入三相交流電方向:順時(shí)針 切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體右手定則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E20旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感應(yīng)電流 I2旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)左手定則電磁力FF電磁轉(zhuǎn)矩TnF5. 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理6. 轉(zhuǎn)差率 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率。 由前面分析可知，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向一致，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 不可能達(dá)到與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相等，即異步電動(dòng)機(jī)如果:無(wú)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)和轉(zhuǎn)子電流 轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，磁通不切 割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條無(wú)轉(zhuǎn)矩因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速間必須要有差別。異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中:轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得轉(zhuǎn)差率s

5、例1：一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速 n=1460 r/min，電源頻率 f1=50 Hz。試求電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率。解：根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系可知：n0=1500 r/min , 即p=2 三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系與變壓器類似。變壓器： 變化 eU1 E1= 4.44 f N1 E2= 4.44 f N2E1 、E2 頻率相同，都等于電源頻率。異步電動(dòng)機(jī)每相電路i1u1e1e 1e2e 2i2+f1f2三、轉(zhuǎn)矩和機(jī)械特性i2R1R2i1u1e1e2等效電路（單相） ：主磁通產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。e1e2、轉(zhuǎn)子電路定子電路1. 定子電路1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁通異步電動(dòng)機(jī)：旋

6、轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割導(dǎo)體 e， U1 E1= 4.44 f 1N1每極磁通旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與定子導(dǎo)體間的相對(duì)速度為 n0 ，所以2.定子感應(yīng)電勢(shì)的頻率 f1感應(yīng)電勢(shì)的頻率與磁場(chǎng)和導(dǎo)體間的相對(duì)速度有關(guān)f 1= 電源頻率 f2. 轉(zhuǎn)子電路1) 轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)頻率 f 2定子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間的相對(duì)速度固定，而轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間的相對(duì)速度隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不同而變化 定子感應(yīng)電勢(shì)頻率 f 1 轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)頻率 f 2 轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)頻率 f 2旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割定子導(dǎo)體和轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的速度不同2) 轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E 2E2= 4.44 f 2N2 = 4.44s f 1N2 當(dāng)轉(zhuǎn)速 n = 0(s=1)時(shí)， f 2最高，且 E2 最大，

7、有E20= 4.44 f 1N2轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的感應(yīng)電勢(shì)即E2= s E20 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的感應(yīng)電勢(shì)3) 轉(zhuǎn)子感抗X 2當(dāng)轉(zhuǎn)速 n = 0(s =1)時(shí)， f 2最高，且 X2 最大，有X20= 2 f1L2即X2= sX20 4) 轉(zhuǎn)子電流 I25) 轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù) cos2轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù) 結(jié)論：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn) 子電路中的各量均與轉(zhuǎn) 差率 s有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速 n有關(guān)。I2cos2s1I2,O3. 電磁轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下,受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)矩之總和。常數(shù)，與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每極磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)由此得電磁轉(zhuǎn)矩公式由前面

8、分析知：由公式可知電磁轉(zhuǎn)矩公式1. T 與定子每相繞組電壓 成正比。U 1 T 2. 當(dāng)電源電壓 U1 一定時(shí)，T 是 s 的函數(shù)。3. R2 的大小對(duì) T 有影響。繞線式異步電動(dòng)機(jī)可外 接電阻來(lái)改變轉(zhuǎn)子電阻R2 ，從而改變轉(zhuǎn)距。4. 機(jī)械特性O(shè)TS根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式得特性曲線：OT1電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)矩。1) 額定轉(zhuǎn)矩TN三個(gè)重要轉(zhuǎn)矩OT額定轉(zhuǎn)矩(N m) 如某普通機(jī)床的主軸電機(jī)(Y132M-4型) 的額定功率為7.5kw, 額定轉(zhuǎn)速為1440r/min, 則額定轉(zhuǎn)矩為2) 最大轉(zhuǎn)矩 Tmax 轉(zhuǎn)子軸上機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2 不能大于Tmax ，否則將造成堵轉(zhuǎn)(停車)。電機(jī)帶動(dòng)最大負(fù)載的能力。令：求

9、得臨界轉(zhuǎn)差率OTTmax將sm代入轉(zhuǎn)矩公式，可得當(dāng) U1 一定時(shí)，Tmax為定值過(guò)載系數(shù)(能力)一般三相異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)為工作時(shí)必須使T2 Tmax ，否則電機(jī)將停轉(zhuǎn)。電機(jī)嚴(yán)重過(guò)熱而燒壞。(2) sm與 R2 有關(guān)， R2 sm n 。繞線式電機(jī)改變轉(zhuǎn)子附加電阻R2 可實(shí)現(xiàn)調(diào)速。 3) 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Tst電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩。起動(dòng)時(shí)n= 0 時(shí)，s =1(2) Tst與 R2 有關(guān)， 適當(dāng)使 R2 Tst 。對(duì)繞線式 電機(jī)改變轉(zhuǎn)子附加電阻 R2 , 可使Tst =Tmax 。OTTst起動(dòng)能力正常工作條件：TLTL 否則電動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)。5. 電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析 電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負(fù)載的變化而

10、自動(dòng)調(diào)整，這種能力稱為自適應(yīng)負(fù)載能力。此過(guò)程中， n 、sE2 , I2 I1 電源提供的功率自動(dòng)增加。T2sT2 TT =T2n T T2達(dá)到新的平衡T2常用特性段TO6. U1 和 R2變化對(duì)機(jī)械特性的影響1) U1 變化對(duì)機(jī)械特性的影響UTmTstT2TO2) R2 變化對(duì)機(jī)械特性的影響TOR2Tst n硬特性：負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化不大，運(yùn)行特性好。軟特性：負(fù)載增加時(shí)轉(zhuǎn)速下降較快，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)特性好。 機(jī)械特性的軟硬 硬特性：負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化不大，運(yùn)行特性好。軟特性：負(fù)載增加轉(zhuǎn)速下降較快，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起 動(dòng)特性好。 硬特性 （R2?。┸浱匦裕≧2大） 不同場(chǎng)合應(yīng)選用不同的電機(jī)

11、。如金屬切削，選硬特性電機(jī)；重載起動(dòng)則選軟特性電機(jī)。1. 型號(hào) 磁極數(shù)( 極對(duì)數(shù) p = 2 )例如： Y 132 M4 用以表明電動(dòng)機(jī)的系列、幾何尺寸和極數(shù)。機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)機(jī)座中心高（mm）三相異步電動(dòng)機(jī)四、三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品名稱代號(hào)產(chǎn)品名稱異步電動(dòng)機(jī)繞線式異步電動(dòng)機(jī)防爆型異步電動(dòng)機(jī)高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)新代號(hào)漢字意義老代號(hào)Y異異繞異爆異起YRYBYQJ、JOJR、JROJB、JBOJQ、JQO2. 接法接線盒定子三相繞組的聯(lián)接方法。通常V1W2U1W1U2V2U2U1W2V1V2W1U1V1W1W2U2V2W2U2V2V1W1U1Y 聯(lián)結(jié)W1U1V1W2U2V2 聯(lián)結(jié)3. 電

12、壓例如：380/220V、Y/ 是指線電壓為 380V 時(shí) 采用 Y聯(lián)結(jié)；線電壓為 220V 時(shí)采用 聯(lián)結(jié)。說(shuō)明：一般規(guī)定，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電壓不能高于或低 于額定值的 5% 。因?yàn)樵陔妱?dòng)機(jī)滿載或接近 滿載情況下運(yùn)行時(shí)，電壓過(guò)高 或過(guò)低都會(huì)使 電動(dòng)機(jī)的電流大于額定值, 從而使電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組上應(yīng)加的線電壓值。 三相異步電動(dòng)機(jī)的額定電壓有380V，3000V, 及6000V等多種。4. 電流例如： Y / 6.73 / 11.64 A 表示星形聯(lián)結(jié)下電機(jī)的線電流為 6.73A；三角形聯(lián)結(jié)下線電流為 11.64A。兩種接法下相電流均為 6.73A。 5. 功率與效率 鼠籠電機(jī) =

13、7293電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的線電流值。額定功率是指電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)械功率 P2，它不等于從電源吸取的電功率 P1。注意：實(shí)用中應(yīng)選擇容量合適的電機(jī)，防止出現(xiàn) “大馬拉小車” 的現(xiàn)象。6. 功率因數(shù)PN 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)較低，在額定負(fù)載時(shí)約為 0.7 0.9?？蛰d時(shí)功率因數(shù)很低，只有 0.2 0.3。額定負(fù)載時(shí)，功率因數(shù)最高。 7. 額定轉(zhuǎn)速電機(jī)在額定電壓、額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速。P2cosO如： n N =1440 轉(zhuǎn)/分 sN = 0.048. 絕緣等級(jí)指電機(jī)絕緣材料能夠承受的極限溫度等級(jí)，分為A、E、B、F、H五級(jí)，A級(jí)最低(105C)，H級(jí)最高(180C)。A

14、EBFH最高允許溫度/C10512013015518010. 工作方式連續(xù)工作、短時(shí)工作、斷續(xù)周期工作。11. 其他可從電工手冊(cè)中查得功率因數(shù)、效率、9. 頻率 fN 我國(guó)電網(wǎng)頻率為50HZ。電源頻率50HZ ，試求額定狀態(tài)下的轉(zhuǎn)差率sN , 電流I1N和轉(zhuǎn)距TN, 以及起動(dòng)電流I st、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩T st和最大轉(zhuǎn)矩 Tmax功率轉(zhuǎn)速電壓效率功率因數(shù)5.5KW1440r/min380V0.8550.84Ist/INTst/TNTm/TN72.22.5例 已知Y132S-4型三相異步電動(dòng)機(jī)的額定技術(shù)數(shù)據(jù)如下：轉(zhuǎn)差率第四節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速與制動(dòng)一、三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 起動(dòng)問(wèn)題：起動(dòng)電流

15、大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。 一般中小型鼠籠式電機(jī)起動(dòng)電流為額定電流的5 7 倍; 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的(1.02.2)倍。大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響鄰近負(fù)載的工作頻繁起動(dòng)時(shí)造成熱量積累，使電機(jī)過(guò)熱后果：原因：起動(dòng)： n = 0，s =1, 接通電源。起動(dòng)時(shí) ，n = 0，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線速度很大，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)轉(zhuǎn)子電流定子電流 起動(dòng)方法1) 直接起動(dòng) 二、三十千瓦以下的異步電動(dòng)機(jī)一般都采用直接起動(dòng)。2) 降壓起動(dòng)：星形-三角形(Y ) 換接起動(dòng)自耦降壓起動(dòng)（適用于鼠籠式電動(dòng)機(jī)）3) 轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)（適用于繞線式電動(dòng)機(jī)）先減小定子電壓-減小啟動(dòng)電流，待啟動(dòng)完畢后再加上額定電壓1. 直接起動(dòng)(全壓起

16、動(dòng))M3 Q直接起動(dòng)線路缺點(diǎn)：起動(dòng)電流大?？刂齐娐泛?jiǎn)單，投資少，起動(dòng)時(shí)間短。優(yōu)點(diǎn)：允許直接起動(dòng)的條件： 因?yàn)槠饎?dòng)電流大，引起的線路壓降就大，可能影響到其他設(shè)備的正常工作，所以大容量電動(dòng)機(jī)不允許直接起動(dòng)。 ：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流倍數(shù)2. 降壓起動(dòng)1) Y 換接起動(dòng) 降壓起動(dòng)時(shí)的電流為直接起動(dòng)時(shí)的+ 起動(dòng)U1U2V1V1W1W2+正常運(yùn)行U1U2V1V2W1W2設(shè)：電機(jī)每相阻抗為Y 起動(dòng)器接線簡(jiǎn)圖L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1動(dòng)觸點(diǎn)Y動(dòng)觸點(diǎn)靜觸點(diǎn)Y 起動(dòng)器接線簡(jiǎn)圖Y起動(dòng)L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1 起動(dòng)UP

17、U1+Ul+U2V1V2W1W2Y 起動(dòng)器接線簡(jiǎn)圖 工作L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2 正常運(yùn)行Ul+U1V1V2W1W2(a) 僅適用于正常運(yùn)行為三角形聯(lián)結(jié)的電機(jī)。 (b)Y 起動(dòng)Y 換接起動(dòng)適合于空載或輕載起動(dòng)的場(chǎng)合Y- 換接起動(dòng)應(yīng)注意的問(wèn)題 正常運(yùn)行UlU1W2V2W1+U2V1UP 起動(dòng)+Ul+U1W2V2W1U2V1(2) 自耦降壓起動(dòng)L1L3L2FUQ Q2下合： 接入自耦變 壓器，降壓 起動(dòng)。 Q2上合： 切除自耦變 壓器，全壓 工作。合刀閘開(kāi)關(guān)QQ2 自耦降壓起動(dòng)適合于容量較大的或正常運(yùn)行時(shí)聯(lián)成 Y形不能采用Y起動(dòng)的鼠籠式異步

18、電動(dòng)機(jī)。RRR滑環(huán)電刷定子轉(zhuǎn)子起動(dòng)時(shí)將適當(dāng)?shù)腞 串入轉(zhuǎn)子電路中，起動(dòng)后將R 短路。起動(dòng)電阻 3.繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng) 若R2選得適當(dāng)，轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)既可以降低起動(dòng)電流，又可以增加起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。常用于要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大的生產(chǎn)機(jī)械上。R2 Tst TO轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)的特點(diǎn) 方法：任意調(diào)換電源的兩根進(jìn)線，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。 電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)電 源UVWM3UVW電 源M3 一臺(tái)Y225M-4型的三相異步電 動(dòng)機(jī)，定子繞組型聯(lián)結(jié)，其額定數(shù)據(jù)為：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cosN=0.88， Ist/IN=7.0, Ts

19、t/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求： 1) 額定電流IN? 2) 額定轉(zhuǎn)差率sN? 3) 額定轉(zhuǎn)矩 TN 、最大轉(zhuǎn)矩Tmax 、和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TN 。例 1)解: 2）由nN=1480r/min，可知 p=2 （四極電動(dòng)機(jī)） 3）解： 在上例中(1)如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 510.2Nm, 試問(wèn)在U=UN和U=0.9UN兩種情況下電動(dòng)機(jī)能否起動(dòng)？（2）采用Y- 換接起動(dòng)時(shí)，求起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 又當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的80%和50%時(shí)，電動(dòng)機(jī)能否起動(dòng)？ (1) 在U=UN時(shí) Tst = 551.8Nm 510.2 N. m 不能起動(dòng) (2) Ist =7IN=784.2=589.4 A 在U=

20、 0.9UN 時(shí)能起動(dòng)例在80%額定負(fù)載時(shí)不能起動(dòng)在50%額定負(fù)載時(shí)可以起動(dòng)(3) 對(duì)上例中的電動(dòng)機(jī)采用自耦變壓器降壓起動(dòng)，設(shè)起動(dòng)時(shí)加到電動(dòng)機(jī)上的電壓為額定電壓的64%，求這時(shí)的線路起動(dòng)電流Ist和電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst。例解：設(shè)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電壓為U，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流為Ist 依據(jù)變壓器的一次、二次側(cè)電壓電流關(guān)系，可求得線路起動(dòng)電流Ist。 采用自耦降壓法起動(dòng)時(shí)，若加到電動(dòng)機(jī)上的 電壓與額定電壓之比為 x ，則線路 起動(dòng)電流Ist 為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)距Tst為結(jié)論：1. 變頻調(diào)速 (無(wú)級(jí)調(diào)速) f=50Hz逆變器M3 整流器f1、U1可調(diào)+變頻調(diào)速方法恒轉(zhuǎn)距調(diào)速（f1f1N）頻率調(diào)節(jié)范圍：0.5

21、幾百赫茲三種電氣調(diào)速方法二、三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 變頻調(diào)速方法可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速,調(diào)速性能優(yōu)異，因而正獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。2. 變極調(diào)速 (有級(jí)調(diào)速)A1X1A2X2iiP=2A1A2X1X2NNSSA1X1A2X2iiP=1 采用變極調(diào)速方法的電動(dòng)機(jī)稱作雙速電機(jī)，由于調(diào)速時(shí)其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對(duì)調(diào)速性能要求不高的場(chǎng)合，如銑床、鏜床、磨床等機(jī)床上。A1A2X1X2SNTo3. 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速 (無(wú)級(jí)調(diào)速) 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線式電動(dòng)機(jī)特有的一種調(diào)速方法。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速平滑、設(shè)備簡(jiǎn)單投資少，缺點(diǎn)是能耗較大。這種調(diào)速方式廣泛應(yīng)用于各種提升、起重設(shè)備中。nnTLTLs sTso1. 能耗制動(dòng)制

22、動(dòng)方法機(jī)械制動(dòng)電氣制動(dòng)能耗制動(dòng)反接制動(dòng)發(fā)電反饋制動(dòng) 在斷開(kāi)三相電源的同時(shí)，給電動(dòng)機(jī)其中兩相繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場(chǎng)與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)距（制動(dòng)轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)nF轉(zhuǎn)子Tn0=0M3+-運(yùn)轉(zhuǎn)制動(dòng)RP能耗制動(dòng)的特點(diǎn)： 制動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)、能量消耗小。但制動(dòng)力較弱,且需要有直流電源。QRM3 運(yùn)行制動(dòng)n制動(dòng)原理SNTem旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)n1 將電源的任意兩相對(duì)調(diào)，產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。方法簡(jiǎn)單，制動(dòng)效果好，但能耗大。特點(diǎn)：制動(dòng)限流電阻2. 反接制動(dòng) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n大于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n1。如起重機(jī)重物下放時(shí)。n制動(dòng)原理SNTem旋

23、轉(zhuǎn)磁場(chǎng)n1n n1電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)。特點(diǎn)：3. 發(fā)電反饋制動(dòng)反接制動(dòng)時(shí)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的相對(duì)轉(zhuǎn)速很大。為限制電流，在制動(dòng)時(shí)要在定子或轉(zhuǎn)子中串電阻。即切割磁力線的速度很大，造成 ，引起 。注意： 單相異步電動(dòng)機(jī)主要應(yīng)用于電動(dòng)工具、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)、電風(fēng)扇等小功率電器中。單相異步電動(dòng)機(jī)的定子中放置單相繞組,轉(zhuǎn)子一般用鼠籠式。 定子繞組中通入單相交流電后, 形成脈動(dòng)磁場(chǎng)，若不采取措施，將無(wú)法獲得所需的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。定子定子繞組轉(zhuǎn)子AANS一、單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理第五節(jié) 單相異步電動(dòng)機(jī)電容分相式異步電動(dòng)機(jī)iASABBAiB設(shè)兩相電流為兩相電流正弦波形如圖所示。iBiAO起動(dòng)繞組一、電容分

24、相式異步電動(dòng)機(jī)工作繞組ABBAABBAABBA兩相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)動(dòng)畫(huà)450900iBiAOSABBiAiBA12實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的電路 改變電容C的串聯(lián)位置，可使單相異步電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。 將開(kāi)關(guān)S合在位置1，電容C與B繞組串聯(lián)，電流 iB較iA超前近90；當(dāng)將S切換到位置2，電容C與A繞組串聯(lián)，電流iA 較iB 超前近90。這樣就改變了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)。 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)后，利用離心力將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)(S是離心開(kāi)關(guān))，使起動(dòng)繞組BB斷電。M 二、罩極式單相異步電機(jī)i12定子繞組鼠籠式轉(zhuǎn)子短路環(huán)極掌(極靴) 當(dāng)電流i 流過(guò)定子繞組時(shí)，產(chǎn)生了一部分磁通1 ，同時(shí)產(chǎn)生的另一部分磁通與短路環(huán)作用生成

25、了磁通2 。由于短路環(huán)中感應(yīng)電流的阻礙作用，使得2在相位上滯后1 ，從而在電動(dòng)機(jī)定子極掌上形成一個(gè)向短路環(huán)方向移動(dòng)的磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子獲得所需的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，轉(zhuǎn)向不能改變，常用于電風(fēng)扇、吹風(fēng)機(jī)中；電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)向可改變，故常用于洗衣機(jī)等電器中。 三相異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，若其中一相與電源斷開(kāi)，就成為單相電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。此時(shí)電動(dòng)機(jī)仍將繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。若此時(shí)還帶動(dòng)額定負(fù)載，則勢(shì)必超過(guò)額定電流，時(shí)間一長(zhǎng)，會(huì)使電動(dòng)機(jī)燒壞。這種情況往往不易察覺(jué)，在使用電動(dòng)機(jī)時(shí)必須注意。如果三相異步電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)前就斷了一線，則不能起動(dòng)，此時(shí)只能聽(tīng)到嗡嗡聲，這時(shí)電流很大，時(shí)間長(zhǎng)了

26、，也會(huì)使電動(dòng)機(jī)燒壞。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的單相運(yùn)行 解：電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩TU12 ，當(dāng)電源電壓下降低時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩減小，使轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率增加，轉(zhuǎn)子電流和定子電流都會(huì)增大。穩(wěn)定時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩等于機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩，但轉(zhuǎn)矩降低了，定、轉(zhuǎn)子電流卻增大了。過(guò)程如下：使T =TC 。 例 三相異步電動(dòng)機(jī)在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下運(yùn)行時(shí)，如電源電壓降低，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、電流及轉(zhuǎn)速有無(wú)變化？ 前面介紹的異步電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)等都是作為動(dòng)力使用的，其主要任務(wù)是能量轉(zhuǎn)換，例如將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。本章介紹控制電機(jī)。 如：伺服機(jī)將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速； 步進(jìn)機(jī)將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移或線位移。 控制電機(jī)的主要功能是轉(zhuǎn)換和傳遞信號(hào)?？刂齐?/p>

27、機(jī)的種類很多，本節(jié)主要介紹伺服機(jī)、步進(jìn)機(jī)。 對(duì)控制電機(jī)的主要要求：動(dòng)作靈敏、準(zhǔn)確、重量輕、體積小、運(yùn)行可靠、耗電少等。第六節(jié) 控制電機(jī)一、交流伺服電動(dòng)機(jī) 交流伺服電動(dòng)機(jī)和直流伺服電動(dòng)機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)分類： 伺服電動(dòng)機(jī)的作用是驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。被控對(duì)象的轉(zhuǎn)距和轉(zhuǎn)速受信號(hào)電壓控制，信號(hào)電壓的大小和極性改變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和方向也跟著變化。伺服電動(dòng)機(jī)的作用 交流伺服電機(jī)的輸出功率一般為0.1-100 W，電源頻率分50Hz、400Hz等多種。它的應(yīng)用很廣泛，如用在自動(dòng)控制、溫度自動(dòng)記錄等系統(tǒng)中。 原理與兩相交流異步電機(jī)相同，定子上裝有兩個(gè)繞組 勵(lì)磁繞組和控制繞組。勵(lì)磁繞組和控制繞組在空間相隔90?？刂?/p>

28、繞組勵(lì)磁繞組轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中串聯(lián)電容C的目的是為了產(chǎn)生兩相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。接線：勵(lì)磁繞組的接線放大器控制繞組的接線檢測(cè)元件控制信號(hào) 適當(dāng)選擇電容的大小，可使通入兩個(gè)繞組的電流相位差接近90，因此便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。1例：選擇電容，可使交流伺服電機(jī)電路中的電壓電流的相量關(guān)系如圖所示。勵(lì)磁繞組的接線放大器控制繞組的接線檢測(cè)元件控制信號(hào) 工作時(shí)兩個(gè)繞組中產(chǎn)生的電流 和 的相位差近90，因此便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)?？刂齐妷?與電源電壓 兩者頻率相同，相位相同或反相。（1）U2= 0 時(shí)，轉(zhuǎn)子停止。這時(shí)，雖然U2 =0V，U1仍存在，似乎成單相運(yùn)行狀態(tài)，

29、但和單相異步機(jī)不同。若單相電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行后，出現(xiàn)單相后仍轉(zhuǎn)。伺服電機(jī)不同，單相電壓時(shí)設(shè)備不能轉(zhuǎn)。交流伺服電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：原因：交流伺服電機(jī) R2設(shè)計(jì)得較大。所以在U2=0時(shí)，交流伺服電機(jī)的T=f(s)曲線如下頁(yè)圖： 當(dāng)U2=0V時(shí)，脈動(dòng)磁場(chǎng)分成的正反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)距T、T 的合成轉(zhuǎn)矩 T 與單相異步機(jī)不同。合成轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)方向相反，所以電機(jī)在U2=0V時(shí)，能立即停止，體現(xiàn)了控制信號(hào)的作用(有控制電壓時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)控制電壓時(shí)不轉(zhuǎn))，以免失控。交流伺服電動(dòng)機(jī)的T=f(s)曲線（U2=0時(shí)）sT210sTTT021反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)（3）控制電壓 U2 大小變化時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化，轉(zhuǎn)速與電壓 U2 成正比。U2 的極性改變時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向改變。（2）交流伺服電機(jī) R2設(shè)計(jì)得較大，使Sm1，Tst大，啟動(dòng)迅速，穩(wěn)定運(yùn)行范圍大。交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線( U1=const )nTU20.8 U20.6 U20.4 U2Tn二、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)機(jī)理：步進(jìn)電機(jī)是利用電磁鐵原理，將脈沖信號(hào) 轉(zhuǎn)換成線位移或角位移的電機(jī)。每來(lái)一個(gè) 電脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，帶動(dòng)機(jī)械移 動(dòng)一小段距離。特點(diǎn)：(1)來(lái)一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。 (2)控制脈沖頻率，可控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。 (3)改變脈沖順序，改變方向。種類： 有勵(lì)磁式和反應(yīng)式兩種。兩