机电传动控制复习第5章

1、交流电机交流电机异步电机、异步电机、 异步电动机异步电动机同步电机同步电机三相异步电动机三相异步电动机同步发电机同步发电机同步电动机同步电动机单相异步电动机单相异步电动机分类分类: :34一、基本结构一、基本结构 转子转子定子定子定子铁心定子铁心定子绕组定子绕组机座机座转子铁心转子铁心转子绕组转子绕组转轴转轴鼠笼式鼠笼式线绕式线绕式一、基本结构一、基本结构 转子转子定子定子定子铁心定子铁心定子绕组定子绕组机座机座转子铁心转子铁心转子绕组转子绕组转轴转轴鼠笼式鼠笼式线绕式线绕式75.1.1 5.1.1 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构85.1.1 5.1.1 三相异步电动机的基本

2、结构三相异步电动机的基本结构95.1.1 5.1.1 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构105.1.1 5.1.1 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构nstcn00nnns 所以这种电动机称为所以这种电动机称为异步电动机异步电动机，也叫，也叫感应电动机感应电动机。 定子线圈通三相交流电定子线圈通三相交流电 产生产生旋转磁场旋转磁场 相相当于转子切割磁力线运动当于转子切割磁力线运动 在转子回路中产生在转子回路中产生感应感应电流电流( (右手定则右手定则) ) 带电导体在旋转磁场中受到电带电导体在旋转磁场中受到电磁力磁力 ( (左手定则左手定则) ) 产生电磁转矩产生电

3、磁转矩 使转子转动使转子转动( (方方向与旋转磁场同向向与旋转磁场同向)电动机转动电动机转动. .二、工作原理二、工作原理三、旋转磁场的形成三、旋转磁场的形成) 3/4sin() 3/2sin(sintiitiitiimcmbma)/tsin(ii)/tsin(iitsiniimcmbma3432a xbycz+a b c ds sn n2 2）旋转磁场的旋转方向）旋转磁场的旋转方向结论结论：任意两根导线对调就可以改变任意两根导线对调就可以改变磁场旋转方向；磁场旋转方向；旋转磁场的方向与三旋转磁场的方向与三相电流的相序一致。相电流的相序一致。若将定子做如下改变：若将定子做如下改变：3 3）旋转

4、磁场的极数与旋转速度）旋转磁场的极数与旋转速度上述分析可以得出：电流经过一个周期变化，旋转磁上述分析可以得出：电流经过一个周期变化，旋转磁场在空间上也转过一转，若电流频率为场在空间上也转过一转，若电流频率为f，旋转磁场每，旋转磁场每分钟旋转分钟旋转 6060f 转，即转，即n0 0=60=60f。结论：因此若有结论：因此若有p对磁极，则磁场的转速为：对磁极，则磁场的转速为：n0=60f /p过程分析：过程分析：绕组在空间对称绕组在空间对称分布，每相绕组由两部分串分布，每相绕组由两部分串连而成。连而成。此时，磁极对数此时，磁极对数p=2。电流变化了半个周期，磁场电流变化了半个周期，磁场在空间转过

5、在空间转过1/4 1/4 转。转。4. 4. 定子绕组线端连接方式定子绕组线端连接方式当电动机接入电源的线电压等于电动机的额定相电压时，当电动机接入电源的线电压等于电动机的额定相电压时，应接成三角形；若是相电压的应接成三角形；若是相电压的 倍，应接成星形。倍，应接成星形。如：铭牌标有如：铭牌标有 和和380/220380/220时，电源线电压为时，电源线电压为380v380v时时接成星形，为接成星形，为220v220v时接成三角形。时接成三角形。3/第二节 三相异步电动机的定子与转子电路601444sin1min/01011111rhzwbhzvmnpfnknfkedtdnet，所以相对转速为

6、因为旋转磁场和定子的，、其有效值为：应电势为：在定子绕组上产生的感子上的投影分量为：、旋转磁场通过每相定第二节 三相异步电动机的定子与转子电路1111111111111111111111111111111112,2eueuxrlfxxxi jerieeriudtdilerieeriudtdilelllll，都很小，所以：和一般，为漏磁感抗，式中，）（）（）（其复数表达式为：）（）（）（电压平衡方程式为：加上电阻，定子回路的漏磁电动势：通、定子电流还产生漏磁第二节 三相异步电动机的定子与转子电路vvwbhzvwbhzvhzrrhzwbhzvesenfennfsefsnnpfnnnfedtdne4

7、44:044460444120221202121min/min/02022222、时的感应电势为、）（，所以相对转速为因为旋转磁场和转子的、其有效值为：感应电势为：、在转子绕组上产生的第二节 三相异步电动机的定子与转子电路20221202122222222222222222222222,2222sxxlfxlsflfxxxi jrieriedtdilrieriedtdilelllll为漏磁感抗，式中，）（其复数表达式为：）（电压平衡方程式为：加上电阻，转子回路的：因此还产生漏磁电动势通外，还产生漏磁通，、转子电流除产生主磁第二节 三相异步电动机的定子与转子电路csxrxrsxrsssxrrei

8、cxeixrssrseixrssxrsexrei/1cos11coscos1320222222222022222220202222202222202220222222，时，接近当，很小时，当有关，和）（，功率因数为：的相位滞后于由于感抗，时，接近当，很小时，当）（、转子回路的电流为： 可见可见,三相异步电动三相异步电动机的转子电路的各个物机的转子电路的各个物理量如理量如:转子感应电势转子感应电势e2、i2、x20、cos 2等都与转等都与转差率差率 s有关，也即与转有关，也即与转速速 n有关。有关。1)1)型号，如型号，如y90s-4y90s-4、y112m-4y112m-4；2)2)额定功率

9、额定功率p pn n：在额定情况下，电动机轴上输出的：在额定情况下，电动机轴上输出的 机械功率机械功率; ;3)3)额定电压额定电压u un n：在额定情况下，定子绕组应加的：在额定情况下，定子绕组应加的线线 电压电压值值; ;4)4)额定频率额定频率f f：在额定情况下，定子外加电压的频率：在额定情况下，定子外加电压的频率; ;5)5)额定电流额定电流i in n：在额定情况下，定子的：在额定情况下，定子的线电流值线电流值; ;6)6)额定转速额定转速n n n n：在额定情况下：在额定情况下, ,电动机的转速电动机的转速; ;7)7)温升温升( (或绝缘等级或绝缘等级) )。三三. .三相

10、异步电动机的额定值三相异步电动机的额定值第二节三相异步电动机的定子电路与转子电路第二节三相异步电动机的定子电路与转子电路根据以上数据求出其他额定值：根据以上数据求出其他额定值：1) 额定功率因数：在额定频率、额定电压和电动机轴额定功率因数：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差的余弦 cosn 。%100cos3nnnnniup2) 额定效率额定效率：在额定频率、额定电压和电动机轴上输：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出额定功率时电动机输出机械功率与输入电功率之

11、比，其表达式为之比，其表达式为3) 额定负载转矩额定负载转矩tn：电动机在额定转速下输出额定功：电动机在额定转速下输出额定功率时轴上的负载转矩。率时轴上的负载转矩。第二节三相异步电动机的定子电路与转子电路第二节三相异步电动机的定子电路与转子电路第二节三相异步电动机的定子电路与转子电路第二节三相异步电动机的定子电路与转子电路min/2/2222111211155. 9cos31rwsradwnmenpwpttptppppppiup四四. .三相异步电动机的能流图三相异步电动机的能流图第三节第三节 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

12、机的转矩22cosiktt直流电动机：直流电动机：交流电动机：交流电动机：atikt讨论讨论：1)1)当当coscos2 2 =1=1，纯电阻性负载，纯电阻性负载，i i2 2与与e e2 2同向；同向；2)2)当当coscos2 2=0=0，纯感性负载，纯感性负载, i, i2 2与与e e2 2相差相差9090度；度；t=0t=0。3)cos3)cos2 2 1tl，且启动转矩越大越好；且启动转矩越大越好； 启动电流启动电流ist越小越好；越小越好； 启动平滑，以减小对机械的冲击；启动平滑，以减小对机械的冲击；启动设备安全可靠，力求结构简单，操作方便；启动设备安全可靠，力求结构简单，操作方

13、便；启动过程中的功率损耗越小越好；启动过程中的功率损耗越小越好；其中，前两条是衡量电动机启动性能的主要技术指标。其中，前两条是衡量电动机启动性能的主要技术指标。第四节第四节 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性对电动机启动的主要要求；对电动机启动的主要要求；第四节第四节 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性鼠笼型异步电动机的启动方式：鼠笼型异步电动机的启动方式： (1)(1)全压全压直接启动直接启动(2)(2)降压启动降压启动ststtstikt22cos启动电流大启动电流大启动转矩启动转矩小小启动特性：启动特性：特点：直接启动电流大，由于特点：直接启动电流大，由于功率

14、因数低，启动转矩小。功率因数低，启动转矩小。1.1.直接启动（全压启动）直接启动（全压启动）将电动机的定子绕组通过闸刀开关直将电动机的定子绕组通过闸刀开关直接接入电源，在额定电压下进行启动。接接入电源，在额定电压下进行启动。 特点：特点： 控制线路简单；控制线路简单； 维修工作量小；维修工作量小； 启动电流大；启动电流大；第四节第四节 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性应用场合：通常对中、小容量的异步电动机均采用直应用场合：通常对中、小容量的异步电动机均采用直 接启动方式。接启动方式。直接启动的条件：直接启动的条件：独立变压器供电时：独立变压器供电时：电动机启动频繁，电动机功率小

15、于变压器容量的电动机启动频繁，电动机功率小于变压器容量的2020电动机不经常启动，电动机功率小于变压器电动机不经常启动，电动机功率小于变压器3030没有独立的变压器供电没有独立的变压器供电( (即与照明共用电源即与照明共用电源) )：电动机启动比较频繁，满足下列关系则可直接启动。电动机启动比较频繁，满足下列关系则可直接启动。第四节第四节 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性电动机功率电源总容量额定电流启动电流443nstii2.2.降压启动降压启动启动时降低加在电动机定子绕组上的电压，当转速接启动时降低加在电动机定子绕组上的电压，当转速接近额定值时，再将电压恢复到额定值，使之在全电

16、压近额定值时，再将电压恢复到额定值，使之在全电压下运行。下运行。降压启动只适用于启动时负载转矩不大的情况，如轻降压启动只适用于启动时负载转矩不大的情况，如轻载或空载。由于机床电动机一般都为空载启动，所以载或空载。由于机床电动机一般都为空载启动，所以常采用降压启动方式。常采用降压启动方式。常用的降压启动方式有：定子串电阻或电抗器降压启常用的降压启动方式有：定子串电阻或电抗器降压启动、动、y y 降压启动、自耦变压器降压启动等。降压启动、自耦变压器降压启动等。第四节第四节 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性特点：特点： 启动转矩随定子电压的平方关系下降，启动转矩随定子电压的平方关系下

17、降，故它只适用于空载或轻载启动故它只适用于空载或轻载启动 1）定子电路串电阻或电抗器降压启动定子电路串电阻或电抗器降压启动 不经济不经济, ,在启动过程中，电阻器上消在启动过程中，电阻器上消能量大，不适用于经常启动的电动能量大，不适用于经常启动的电动机，若采用电抗器代替电阻器，则机，若采用电抗器代替电阻器，则所需设备费较贵，且体积大。所需设备费较贵，且体积大。kmkm2 2fufu1 1r rkmkm1 1frfrm m3 3u uu u1 1第四节第四节 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性启动时，定子绕组先连成启动时，定子绕组先连成 y y 形，转形，转速接近额定转速时，将电动

18、机定子速接近额定转速时，将电动机定子绕组连成绕组连成形形, ,电动机进入正常运行电动机进入正常运行2 2） y 降压启动降压启动优点：设备简单、经济；优点：设备简单、经济； 启动电流小；启动电流小；缺点：启动转矩小；缺点：启动转矩小； 启动电压不能按实际需要调节启动电压不能按实际需要调节第四节第四节 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性适用场合：空载或轻载启动适用场合：空载或轻载启动, ,且正常运行时且正常运行时, ,定子绕组定子绕组 为三角形连接的异步电动机。为三角形连接的异步电动机。星星- -角启动电流、启动转矩的相互关系角启动电流、启动转矩的相互关系l1l2l3 u lz1z2z3istl1l2l3n u l u pz1z2z3istyist= 3 ip = 3 u l / z ； isty = = ipy =（u l / 3）/ z isty = ist/ 3 tsty = t tst/ 3第四节第四节 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性3 3） 延边延边 降压启动降压启动特点：特点：与与y 降压启动相比，相电压降压启动相比，相电压