第八章 交流电动机(2)课件

1、1. 1. 三相异步电动机的电路特性（三相异步电动机的电路特性（“电磁电磁”关系）关系） 8.3.3 8.3.3 三相异步电动机的特性三相异步电动机的特性 ：主磁通产生主磁通产生的感应电动势的感应电动势。e1e2、 ：漏磁通产漏磁通产生的感应电动势生的感应电动势。e 1e 2、i2定子电路定子电路R1R2i1u1e1e 1e2e 2转子电路转子电路定子绕组相当于变压器原边绕组，转子绕组相当于副绕组定子绕组相当于变压器原边绕组，转子绕组相当于副绕组。变压器：变压器： 变化变化 e U1 E1= 4.44 f N1 E2= 4.44 f N2 11 444Nf.U i1 u1 e1e 1 + f1

2、异步电动机机：旋转磁场切割导体异步电动机机：旋转磁场切割导体 e， U1 E1= 4.44 f 1N1 每极磁通每极磁通111444Nf.U 1U 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16001pnf 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 2.2.定子电路定子电路e2 e 2 i2 + f2定子导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转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子导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不随转子的转速不同而变化同而变化

3、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 1000026060fspnnnnpnnf 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3.3.转子电路转子电路2f取决于转子和旋转磁场的相对速度取决于转子和旋转磁场的相对速度(2) 转子感应电动势转子感应电动势E 2e2 e 2 i2 + f2 E20= 4.44 f 1N2 即即E2= s E20 2122222LsfLfX X20= 2 f1L 2即即X2= sX20 ：转子线圈匝数转子线圈匝数2N：转子感应电动势的频率转子感应电动势的频率2f其中其中202122222

4、SXLSfLfX202122244. 444. 4SENSfNfEmm （4）转子电流转子电流2202220222222)(SXRSEXREI2000()sInn 202222201maxEsIRX e2 e 2 i2 + f2220222222222)( cossXRRXRR 220 sRsX很小 ：12 cos220s:RsX很大21coss 1.电磁转矩电磁转矩 ： 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 磁力所形成的转距可由机械功率除以机械角速度获得磁力所形成的转距可由机械功率除以机械角速度获得8.3.3.2 8.3.3.2 转矩与机械

5、特性转矩与机械特性 即即222211cos260MPm E ITn212221(4.44)cos260mmf NIn22cosTmCITCTC常数常数m每极磁通每极磁通2I转子电流转子电流2转子电路的功率因数转子电路的功率因数22cosmTTCI22022202)(SXRSEI2202222)(cosSXRRmNfU11144.4其中其中：代入可得代入可得22122220()TsRTCURsX返回返回 结论结论22122220()TsRTCURsX21U2. 2. 机械特性曲线机械特性曲线 由转矩公式由转矩公式得特性曲线得特性曲线： 一定的电源电压和转子电阻之下，转矩与转差率的关一定的电源电压

6、和转子电阻之下，转矩与转差率的关系曲线或转速与转矩的关系曲线系曲线或转速与转矩的关系曲线22122220()TsRTCURsXmaxTmsstT10TsNsNT曲曲线线)(sfT 曲曲线线)(Tfn NnmaxTstT0nTNT0nNT（1 1）额定转矩）额定转矩 ：电动机在额定电压下，以额电动机在额定电压下，以额定转速定转速 运行，输出额运行，输出额定功率定功率 时，电动机转轴时，电动机转轴上输出的转矩。上输出的转矩。2PNn（牛顿（牛顿米）米）n0TnNTnN)/()(955060222分转千瓦NNNnPnPT返回返回 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

7、。常用特常用特性段性段n0nT 自适应负载能力是自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要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，必须由操作者加大特点。（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。）油门，才能带动新的负载。）TISnTL2 直至新的平衡。此过程中， 时， 电源提供的功率自动增加。2 I1 I硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起 动特性好。动特性好。 硬特性 （R2小）小）软特性（R2大

8、）大）0Tn 不同场合应选用不同的电动机。如金属切削，选硬特不同场合应选用不同的电动机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电动机性电机；重载起动则选软特性电动机。返回返回 如果如果 电机将会电机将会因带不动负载而停转因带不动负载而停转。maxTTL（2 2）最大转矩）最大转矩 ：maxT电机带动最大负载的能力电机带动最大负载的能力。n0TnmaxT求求解解0TS2max12012TTC UX22122220()TsRTCURsX返回返回过载系数过载系数：三相异步机三相异步机2 .28 .1 （1）三相异步机的三相异步机的 和电压的平方成正比，所和电压的平方成正比，所以对电压的波动很敏

9、感，使用时要注意电压的变化以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。maxT 工作时，一定令负载转矩工作时，一定令负载转矩 ，否则，否则电机将停转。致使电机将停转。致使maxTTL （2）NTTmax电机严重过热电机严重过热120 IIn返回返回stT（3）起动转矩起动转矩 电动机起动时的转矩。电动机起动时的转矩。n0TnstT22122220()TsRTCURsX0n1)(s 其中其中LstTT stT体现了电动机带载起动的能力。若体现了电动机带载起动的能力。若 电机能电机能起动，否则将起动不了起动，否则将起动不了。则则22122220()stTRTCURX返回返回21 UTSTTTUm

10、ax1 结论结论：22122220()TsRTCURsX1U0Tn0) 0(nns电磁转矩与电压的关系电磁转矩与电压的关系22RR R2的的 改变改变 ： 鼠笼式电动机转子导条的金属材料不同鼠笼式电动机转子导条的金属材料不同 绕线式电动机外接电阻不同绕线式电动机外接电阻不同 22122220()TsRTCURsX0ST令：令：得：得：202XRSm2 R0Tn2RmsmsstTstT 返回返回stI（1）起动电流起动电流 ：中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5-7 5-7 倍。倍。0n原因：原因：起动时起动时 ，转子导条切割磁力线速度很大。，转子导条切割磁

11、力线速度很大。定子电流定子电流转子感应电势转子感应电势转子电流转子电流8 . 3 . 4 三相异步电动机的起动和调速三相异步电动机的起动和调速1.起动性能起动性能返回返回一、一、 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动B 大电流使电网电压降低大电流使电网电压降低 A 频繁频繁起动时造成热量积累起动时造成热量积累 影响影响：（2）起动转矩起动转矩 起动时，虽然转子电流较大，但因转子的功起动时，虽然转子电流较大，但因转子的功率因数很低，因此起动转矩并不是很大的，与额率因数很低，因此起动转矩并不是很大的，与额定转矩之比为定转矩之比为1.0-2.21.0-2.2。 如果起动转矩如果起动转矩过小过小，

12、就不能满载起动，应设，就不能满载起动，应设法提高；如果起动转矩法提高；如果起动转矩过大过大，会使传动机构受到，会使传动机构受到冲击而损坏，应设法减小。冲击而损坏，应设法减小。电机过热电机过热影响其他负载工作影响其他负载工作返回返回2.2.三相异步机的起动方法：三相异步机的起动方法：（1） 直接起动直接起动 20-3020-30千瓦以下的异步电动机一般采用直接起动千瓦以下的异步电动机一般采用直接起动。（2） 降压起动降压起动 在起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流，鼠笼式电动机常用的降压起动方法有Y换接起动和自耦降压起动。 方法简单，但起动电流较大，影响电网上其他负方法简单，但起

13、动电流较大，影响电网上其他负载正常工作载正常工作。返回返回（3）转子串电阻起动）转子串电阻起动 即可降低起动电流，又可以增大起动转矩是绕线式电动机常用的降压起动方法ZUIllY3: 星形联接时星形联接时ZUIll3 联联接接时时：31 llYII lIlUAZBYXC+ZABCXYZYlIZlU+31L1L3L2FUU1 V1 U2 V2 W1 W2 W1 L3 V2 U2 L2 V1 W2 L1 U1 动触点动触点Y动触点动触点静触点静触点L1L3L2FUU1 V1 U2 V2 W1 W2 W1 L3 V2 U2 L2 V1 W2 L1 U1 UP U1+Ul +U2V1V2W1W2 工作工

14、作L1L3L2FUU1 V1 U2 V2 W1 W2 W1 L3 V2 U2 L2 V1 W2 L1 U1 U2Ul +U1V1V2W1W2动画动画电工电子学电工电子学() Y- 换接起动应注意的问题换接起动应注意的问题lPUU31 (a) 仅适用于正常运行为三角形接法的电机。仅适用于正常运行为三角形接法的电机。 )(2UTST (b) Y 起动起动 ststTIY 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Ul AZBYXC+UP ABCXYZ+Ul + StstYTT31电工电子学电工电子学() 自耦降压起动自耦降压起动L1L3L2FUQQ2 电工电子学电工电子学

15、() 绕线式电动机转子电路串电阻起动绕线式电动机转子电路串电阻起动R 122202202)(IIRXREIstR R 滑环滑环电刷电刷定子定子转子转子起动电阻起动电阻 电工电子学电工电子学() R2 Tst 22022212TstXRURKT 22RRstTT0n0nmaxT2R2R stT 电工电子学电工电子学() 二、三相异步电动机的调速方法二、三相异步电动机的调速方法 pfsnsn106011 电工电子学电工电子学() 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,调速性能优异，调速性能优异，因而正获得越来越广泛的应用。因而正获得越来越广泛的应用。 f=50Hz M 3

16、+ 变频调速方法变频调速方法恒转距调速（恒转距调速（f1f1N）电工电子学电工电子学() A1X1A2X2iiP=2 A1A2X1X2 NNSS电工电子学电工电子学() A1X1A2X2ii P=1 采用变极调速方法的电动机称作双速电机，由于调速时其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，因而只用在对调速性能要求不高的场合，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、磨床等机床上。如铣床、镗床、磨床等机床上。A1 A2X1X2SN电工电子学电工电子学() Tn0no22RR2R2R( 变转差率调速是绕线式电动机特有的一种调速方法。其优变转差率

17、调速是绕线式电动机特有的一种调速方法。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提升、起重设备中。方式广泛应用于各种提升、起重设备中。nn TLTLs s Ts2R2Ro 1. 反接制动反接制动 停车时，将电动机接到电源的三根线中的任意两根的一端对调位置，使旋转磁场反向旋转，电动机的转矩方向与电动机原来的旋转方向相反，起制动的作用。 8.3.5 8.3.5 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动 反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。即切割磁力线的速度很大，造成转子电流增大，引起定子电流增大。为限

18、制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻简单、效果好简单、效果好但能量消耗大但能量消耗大返回返回运转运转 nF T n0 反接制定动接线图反接制定动接线图2. 能耗制动能耗制动： 停车时，断开交流电源，接至直流停车时，断开交流电源，接至直流 电源上，产生制动转矩。电源上，产生制动转矩。制动转矩的大小与直流电流的大小有关制动转矩的大小与直流电流的大小有关直流电流的大小一般为电动机额定电流直流电流的大小一般为电动机额定电流的的0.5-10.5-1倍倍制动能量消耗小制动能量消耗小制动平稳，但需制动平稳，但需要直流电源要直流电源nF 转子转子 T n0=0 +-运转运转制动制动 RP 3.发电反馈制动发

19、电反馈制动： 当电动机转子的转速超过旋转磁场的同步转速当电动机转子的转速超过旋转磁场的同步转速时，这时的转矩也是制动转矩时，这时的转矩也是制动转矩。n Fno当起重机快速下放重物时当起重机快速下放重物时当多速电动机从高速调到当多速电动机从高速调到低速的过程中低速的过程中电动机已转入发电机运行，将重电动机已转入发电机运行，将重物的位能转换为电能而反馈到电物的位能转换为电能而反馈到电网里去，所以称为发电反馈制动网里去，所以称为发电反馈制动返回返回1. 型号型号 Y 132M4 分）转/( 600pfn 转差率转差率0.04 150014401500s三相异步电动机铭牌数据三相异步电动机铭牌数据2.

20、 . 转速转速: 电机轴上的转速电机轴上的转速（n)。 如：如： n =1440 转转/分分磁极数磁极数( (极对数极对数 p=2) )同步转速同步转速15001500转转/ /分分Y：三相异步电动机三相异步电动机132132：机座中心高：机座中心高（132mm）M：机座长度代号，机座长度代号，M- -中机座；中机座；S- -短机座，短机座，L- -长机座。长机座。返回返回3. 接法接法：Y/ 接法接法 Y 接法接法： W2U2V2U1V1W1V1W1U1U2V2W2指定子三相绕组的接法 接法接法：U2U1W2V1V2U1W2U2V1V2W1W1W2U2V2V1W1U1返回返回4. 电压电压： 一般规定电动机的运行电压不能高于或低于一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的额定值的5 5。例例：380/220 Y/380/220 Y/ 是指：线电压为是指：线电压为380V380V时采用时采用Y Y接法；接法； 当线电压为当线电压为220V220V时采用时采用 接法接法。指电动机在额定运行状态时定子绕组上的指电动机在额定运行状态时定子绕组上的线电压值线电压值.当电压高于额定值时，磁通将增大。当电压高于额定值时，磁通将增大。