五邑大学机电传动控制第8章交流电动机工作原理

1、第第8章章 交流电动机的工作原理及交流电动机的工作原理及特性特性 了解三相异步电动机的基本结构及工作原理；了解三相异步电动机的基本结构及工作原理； 掌握三相异步电动机的机械特性；掌握三相异步电动机的机械特性； 掌握三相异步电动机的连接方法和额定参数；掌握三相异步电动机的连接方法和额定参数； 掌握三相异步电动机启动、调速和制动等各种特性；掌握三相异步电动机启动、调速和制动等各种特性； 掌握实现三相异步电动机启动、调速和制动的各种方法及它们掌握实现三相异步电动机启动、调速和制动的各种方法及它们的使用场所；的使用场所；81 三相异步电动机的基本结构和工作原理三相异步电动机的基本结构和工作原理 一、三

2、相异步电动机的基本结构一、三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机主要由定子和转子两个部分组成三相异步电动机主要由定子和转子两个部分组成1. .定子定子 定子由定子铁心、绕组定子由定子铁心、绕组以及机座组成。以及机座组成。 2. .转子转子 转子由铁心与绕组组成。转子由铁心与绕组组成。 鼠笼式异步电动机鼠笼式异步电动机转子绕转子绕组是在转子铁心槽里插入铜条，组是在转子铁心槽里插入铜条，再将全部铜条两端焊在两个铜再将全部铜条两端焊在两个铜端环上而组成。端环上而组成。 线绕式异步电动线绕式异步电动机转机转子绕组是由线圈绕组放入转子绕组是由线圈绕组放入转子铁心槽内，并分为三相对子铁心槽内，并分为三相

3、对称绕组，与定子产生的磁极称绕组，与定子产生的磁极数相同。数相同。二、三相异步电动机的工作原理二、三相异步电动机的工作原理 1定子旋转磁场定子旋转磁场 1 1) )三相正弦交流电通入电动机定子的三相绕组三相正弦交流电通入电动机定子的三相绕组, ,产生旋转磁场产生旋转磁场, ,旋转磁场的转速称之为旋转磁场的转速称之为同步转同步转速速; ;2)2)旋转磁场切割转子导体旋转磁场切割转子导体, ,产生感应电势产生感应电势; ;3)3)转子绕组中感生电流转子绕组中感生电流; ;4)4)转子电流在旋转磁场中产生力转子电流在旋转磁场中产生力, ,形成电磁转矩形成电磁转矩, ,电动机就转动起来了电动机就转动起

4、来了. . 电动机的转速达不到旋转磁场的转速电动机的转速达不到旋转磁场的转速, ,否则否则, ,就不能切割磁力线就不能切割磁力线, ,就没有感应电势就没有感应电势, ,电动电动机就停下来了机就停下来了. .转子转速与同步转速不一样转子转速与同步转速不一样, ,差那么一些差那么一些, ,称之为称之为异步异步. . 设同步转速为设同步转速为n no o, ,电动机的转速为电动机的转速为n,n,则转速差为则转速差为 ; n; no o-n;-n; 电动机的转速差与同步转速之比定义为异步电动机的转差率电动机的转速差与同步转速之比定义为异步电动机的转差率S,SS,S是分析异步电动机运行是分析异步电动机运

5、行情况的主要参数情况的主要参数, ,且且 00nnnS3.三相异步电动机的旋转磁场1)1)旋转磁场的产生旋转磁场的产生 设电动机为设电动机为2 2极极, ,每相绕组只有一个线圈每相绕组只有一个线圈. . 时时01 tiB为负，为负，iC为正为正;iA=0 时时62Tt iA为正为正, iB为负为负;iC=0 时时33Tt iB=0iA为正，为正， iC为负为负;0A i 时时24Tt iB为正，为正，iC为负为负此时的合成磁场如图此时的合成磁场如图(d)(d)所示。合成磁场从所示。合成磁场从t=0t=0瞬间所在瞬间所在位置顺时针方向旋转了位置顺时针方向旋转了。按以上分析可以证明：当三。按以上分

6、析可以证明：当三相电流随时间不断变化时，合成磁场的方向在空间也不相电流随时间不断变化时，合成磁场的方向在空间也不断旋转，这样就产生了旋转磁场。断旋转，这样就产生了旋转磁场。t=T/2t=T/2时，时，t=T/2=,it=T/2=,iA A=0=0；i iB B为正；为正；i iC C为负。为负。2旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向 将将三相定子绕组中的三相定子绕组中的任意两相对调任意两相对调，旋转磁场的方向就改变，旋转磁场的方向就改变n 旋转磁场的旋转方向与三相交流电的相序一致旋转磁场的旋转方向与三相交流电的相序一致; ;n 改变三相交流电的相序改变三相交流电的相序, ,即即A-B-CA-B

7、-C变为变为C-B-A,C-B-A,旋转磁场反向旋转磁场反向; ;n 要改变电动机的转向要改变电动机的转向, ,只要任意对调三相电源的两根接线只要任意对调三相电源的两根接线. .3. .旋转磁场的极数与旋转速度旋转磁场的极数与旋转速度 在交流电动机中，旋转磁场相对定子的旋转速度被称为同步速在交流电动机中，旋转磁场相对定子的旋转速度被称为同步速度，用度，用n0表示。表示。 pfn600 4. .转转差率差率 S00nnnS 式中式中,f,f为电源频率为电源频率50HZ;p50HZ;p为电动机的磁极对数为电动机的磁极对数. .电动机的磁极对数为电动机的磁极对数为1 1时时, ,同步转速为同步转速为

8、3000r/min;3000r/min;电动机的磁极对数为电动机的磁极对数为2 2时时, ,同步转速为同步转速为1500r/min;1500r/min;电动机的磁极对数为电动机的磁极对数为3 3时时, ,同步转速为同步转速为1000r/min.1000r/min.8.28.2 三相异步电动机的额定参数三相异步电动机的额定参数 一、一、 三相异步电动机定子绕组的接法三相异步电动机定子绕组的接法 1两种接法两种接法 注意注意:三相绕组连接成星形三相绕组连接成星形,每相绕组承受相电压每相绕组承受相电压220V; 三相绕组连接成三角形三相绕组连接成三角形,每相绕组承受线电压每相绕组承受线电压380V.

9、8.2三相异步电动机的定子电路和转子电路1.1.定子电路分析定子电路分析 电动机定子和转子电动机定子和转子每相绕组的匝数分别为每相绕组的匝数分别为N N1 1和和N N2 2. .定子每相绕组产定子每相绕组产生的感应电动势为生的感应电动势为: :dtdNe1其有效值为其有效值为 : :11144.4NfE 定子和转子电路的感应电势定子和转子电路的感应电势定子电路分析11EU其大小为其大小为:11EU忽略忽略R1和和X1上的电压降上的电压降,有有:)1(11111EIIUxjR考虑定子电流产生的漏磁考虑定子电流产生的漏磁通通, ,用复数表示为用复数表示为: :一相电路图一相电路图2.转子电路分析

10、dtdNe2222244. 4NfE 12sff 其中其中21244. 4NfEo旋转磁场在转子每相绕组中感应出的电动势为旋转磁场在转子每相绕组中感应出的电动势为: :起动瞬间起动瞬间osEE2221202LLfXosxx22220222222222)(sXRsEXREIo2202222)(sXRRCOS3.三相异步电动机的额定值n 电动机铭牌数据电动机铭牌数据: :n 额定功率额定功率P PN N; ;n 额定电压额定电压U UN N; ;n 额定频率额定频率f=50Hz;f=50Hz;n 额定电流额定电流I IN N; ;n 额定转速额定转速n nN N; ;n 有的参数要经过计算得出有的

11、参数要经过计算得出: :n 额定效率额定效率n 额定负载转矩额定负载转矩n 额定效率额定效率NNNnPT9550NNNNNIUPcos34.4.三相异步电动机的能流图三相异步电动机的能流图1111cos3IUP 1112PPPPPP2等于等于P1减去电动机的总损耗减去电动机的总损耗电源输入的功率P1:电动机的输出功率P2(铭牌功率)举例 VNfE1634023. 03205044. 444. 4111VNfEo102023. 0205044. 444. 4212HzfsfN43. 1500285. 012解解:1):1)由电势计算公式得由电势计算公式得 : : VNfEo102023. 020

12、5044. 444. 42123)3)额定转速时额定转速时, ,转子电动势的频率转子电动势的频率2)2)转子绕组开路时转子绕组开路时,f2=f1,f2=f1,得得 举例AXREIst5 .24208. 002. 0202222022202例例2:一台一台4极三相异步电动机极三相异步电动机,电源频率电源频率50Hz, 额定转速额定转速1440r/min,转子电阻转子电阻0.02欧欧,转子电抗转子电抗0.08欧欧,转子电动势转子电动势E20=20V,求求: 1)电动机的同步转速电动机的同步转速;2)电动机起动时的转子电动机起动时的转子电流电流.解解;1)电动机为电动机为4极极,磁极对数磁极对数p=

13、2,有有n0=60f/P=3000/2=1500r/min 2)电动机起动时的转子电流电动机起动时的转子电流 8.3三相异步电动机的转矩与机械特性 一、三相异步电动机的转矩一、三相异步电动机的转矩 三相异步电动机的转矩是由旋转磁场的每极磁通与转子电流三相异步电动机的转矩是由旋转磁场的每极磁通与转子电流相互作用而产生的相互作用而产生的: : 22cosIKTt220222222222)(sXRsEXREIo2202222)(sXRRCOS21244. 4NSfEo代入代入用用代入代入,合并上面几个式子得转矩又一公式合并上面几个式子得转矩又一公式:2202222)(SXRUSRKT注意注意,转矩与

14、电压平方成正比转矩与电压平方成正比转矩公式转矩公式 22Tcos IKT （牛顿（牛顿 米）米）K KT T 与电动机结构有关的常数。与电动机结构有关的常数。21220222)(UsXRsRKT 22022202)( XREIss 2202222)(cosXRRs mNfU11144.4 由前面分析知：由前面分析知：21220222)(UsXRsRKT 21U型型机械特性曲线机械特性曲线maxTmSNSOTS曲曲线线)(sfT 曲曲线线)(Tfn 由转矩公式由转矩公式作出特性曲线如下：作出特性曲线如下：NnmaxTstTOnTNT0nstT1NT二机械特性二机械特性 1固有机械特性固有机械特性

15、 异步电动机在异步电动机在额定电压和额定频率下，用规定的接线方式，额定电压和额定频率下，用规定的接线方式，定子和转子电路中不串联任何电阻或电抗时的机械特性定子和转子电路中不串联任何电阻或电抗时的机械特性称为固有称为固有（自然）机械特性。（自然）机械特性。 根据根据 2202222)(SXRUKSRT00nnnS 0010 S,nn,T理想空载工作点理想空载工作点 NNN,2SSnnTT 1, 0,3st SnTT2202222stXRURKT 额定工作点额定工作点NnPTNN55. 9 0N0NnnnS 启动工作点启动工作点 mmmax,4SSnnTT 202max2XUKT 202m/ XR

16、S 临界工作点临界工作点 （1）（2）（4）（3）NnNT)/()(9550NNN分分转转千千瓦瓦nPT OnT0n(N m)nPnPT9550602 在电动机的铭牌上，常常给出电动机的输出功率在电动机的铭牌上，常常给出电动机的输出功率P PN N （千瓦）及额定转速（千瓦）及额定转速n nN N(r(r/min),/min),通过这些数据，我通过这些数据，我们可求出额定转矩。们可求出额定转矩。 2. .最大转矩最大转矩 Tmax21220222UsXRsRKT)(2021max2XUKT 0dd ST令：令：求得求得202mXRss Sm为临界转差率为临界转差率On0nTmax将将sm代入转

17、矩公式，可得代入转矩公式，可得 当电动机运行时，若负载短时突然增大，随后又当电动机运行时，若负载短时突然增大，随后又恢复正常的负载，但只要制动转矩不大于最大的电恢复正常的负载，但只要制动转矩不大于最大的电磁转矩，电动机仍能稳定运行；若大于最大电磁转磁转矩，电动机仍能稳定运行；若大于最大电磁转矩，电动机便停止运转。因此，最大电磁转矩越大，矩，电动机便停止运转。因此，最大电磁转矩越大，对电机短时过载能力越大。为此，国家标准中对异对电机短时过载能力越大。为此，国家标准中对异步电动机的最大电磁转矩作了规定，用过载系数：步电动机的最大电磁转矩作了规定，用过载系数： 表示，称为过载能力表示，称为过载能力。

18、普通的异步电动机普通的异步电动机=1.82.5=1.82.5，供起重机械和冶金机械用的电动机过，供起重机械和冶金机械用的电动机过载能力较大，载能力较大，=2.33.4=2.33.4。表示短时间过载力。表示短时间过载力。NTTmax3. 3. 起动转矩起动转矩 T Tstst22022212)(sXRUsRKT 22022212stXRURKT 电动机起动时的转矩电动机起动时的转矩。起动时起动时n n = 0 = 0 时时，s s =1 =1体现了电动机带载起动的能力。体现了电动机带载起动的能力。NststTTK 起动能力起动能力OTSstT1 1从上述公式得如下结论：从上述公式得如下结论：、最

19、大电磁转矩、最大电磁转矩T Tmaxmax与转子电路电阻与转子电路电阻无关，但对应无关，但对应于最大电磁转矩的转差率于最大电磁转矩的转差率S Sm m却与却与R R2 2成正比。因此当增加成正比。因此当增加转子电路的电阻时，转子电路的电阻时，出现最大电磁转矩出现最大电磁转矩的转差率也越大的转差率也越大（转速降低）（转速降低）即即T=f(ST=f(S) )曲线向曲线向增大方向偏移。增大方向偏移。、随着转子电路电阻的增加，起动转矩逐渐增加，、随着转子电路电阻的增加，起动转矩逐渐增加，而且当而且当R R2 2X X2020时，时，S SS Sm m，可使最大转矩在，可使最大转矩在S S时出现，这一点

20、在生产上具有实际意义。另外，时出现，这一点在生产上具有实际意义。另外，改变转子电路的电阻，可以在一定范围内实现调速。改变转子电路的电阻，可以在一定范围内实现调速。例如电动机工作在额定转矩时，对于不同的例如电动机工作在额定转矩时，对于不同的R R2 2的转的转差率分别由、三点所决定，于是得到了不差率分别由、三点所决定，于是得到了不同的转速，因此需要调速的生产机械，往往选用绕同的转速，因此需要调速的生产机械，往往选用绕线式异步电动机来拖动。线式异步电动机来拖动。、影响最大电磁转矩和起动电磁转矩的最突出、影响最大电磁转矩和起动电磁转矩的最突出因素是电源电压因素是电源电压，T TmaxmaxUU1 1

21、2 2，TstUTstU1 12 2。例如当例如当降低到降低到额定电压的额定电压的时，转矩只有原来时，转矩只有原来的，在曲线的，在曲线上表示出来是曲线上表示出来是曲线下榻。下榻。4. U1 和和 R2变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响(1) U1 变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响Tm U UTst 22022212stXRURKT 2021m2XUKT 202mXRs 0nNUT2nTO(2) R2 变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响 不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电机。特性电机；重载起动则选

22、软特性电机。 stTTOn0nR2 Tst n maxT2T2人为机械特性人为机械特性 改变改变定子电压定子电压U 定子电源频率定子电源频率f 定子电路串入电阻或电抗定子电路串入电阻或电抗 转子电路串入电阻或电抗转子电路串入电阻或电抗等，都可得到异步电动机的人为机等，都可得到异步电动机的人为机械特性。械特性。2202222)(SXRUKSRT00nnnS pfn600 （1）降低电动机电源电压时的人为特性）降低电动机电源电压时的人为特性 Nmax2202222st202max0m0202m0260TTXRURKTXUKTnnnXRSpfn 0n不变不变mS不变不变maxT随着电压的减小而大大地

23、减小随着电压的减小而大大地减小stT随着电压的减小而大大地减小随着电压的减小而大大地减小（2）定子电路接入电阻或电抗时的人为特性）定子电路接入电阻或电抗时的人为特性 （3）改变定子电源频率时的人为特性）改变定子电源频率时的人为特性 fKfXTTXRURKTXUKTnnnXRSpfn1,26020Nmax2202222st202max0m0202m0注意到：注意到： fn 0fS/1m fT/1st 不不变变maxT Nmax2202222st202max0m0202m0260TTXRURKTXUKTnnnXRSpfn 0nmaxT不变不变mS随着串接电阻的增加而增大随着串接电阻的增加而增大，

24、（4）转子电路串电阻时的人为特性）转子电路串电阻时的人为特性不变不变 63 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性 采用电动机拖动生产机械，对电动机启动的主要要求如下。采用电动机拖动生产机械，对电动机启动的主要要求如下。 （1）有足够大的启动转矩，保证生产机械能正常启动。）有足够大的启动转矩，保证生产机械能正常启动。 （2）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。 （3）要求启动平滑，即要求启动时加速平滑，以减小对生产机）要求启动平滑，即要求启动时加速平滑，以减小对生产机械的冲击。械的冲击。 （4）启动设备安全可靠，力求结构简单，

25、操作方便。）启动设备安全可靠，力求结构简单，操作方便。 （5）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。一、一、 鼠笼式异步电动机的启动方法鼠笼式异步电动机的启动方法 1直接启动（全压启动）直接启动（全压启动） 直接启动就是将电动机的定子绕组通直接启动就是将电动机的定子绕组通过闸刀开关或接触器直接接入电源，在额过闸刀开关或接触器直接接入电源，在额定电压下进行启动。定电压下进行启动。 特点：电动机定子绕组的工作电压和特点：电动机定子绕组的工作电压和启动电压相等。启动电压相等。 对象：对象：一般在有独立变压器供电，电机启动频一般在有独立变压器供电，电机启动频繁，电动机功率小于变

26、压器容量的繁，电动机功率小于变压器容量的20%；电动机不经常启动，电动机功率小于变电动机不经常启动，电动机功率小于变压器容量的压器容量的30%；在没有独立的变压器供电，电机启动比在没有独立的变压器供电，电机启动比较频繁，按直接启动需满足如下经验公式：较频繁，按直接启动需满足如下经验公式： Ist/IN0.75+P电源电源/（4P电动机电动机）2电阻或电抗器降压启动电阻或电抗器降压启动 特点：特点： 启动转矩随定子电压的平方下降，故它只启动转矩随定子电压的平方下降，故它只适用于空载或轻载启动适用于空载或轻载启动的场合；的场合； 不经济，在启动过程中，电阻器上消耗能量大，不经济，在启动过程中，电阻

27、器上消耗能量大，不适用于经常启动的电动机不适用于经常启动的电动机，若采用电抗器代替电阻器，则所需设备费较贵，且体积大。若采用电抗器代替电阻器，则所需设备费较贵，且体积大。3Y- 降压启动：降压启动： ZUIstY31 ZUIst/31 所以所以 3 ststYII Y- 降压启动方法的特点：降压启动方法的特点： 设备简单、经济、启动电流小；设备简单、经济、启动电流小； 启动转矩小，且启动电压不能启动转矩小，且启动电压不能按实际需要调节，故只适用于按实际需要调节，故只适用于空载或轻载启动的场合；空载或轻载启动的场合； 只适用于正常运行时只适用于正常运行时定子绕组接线为定子绕组接线为 的异步电动机

28、的异步电动机。 Y- Y- 降压起动的电气原理图如降压起动的电气原理图如右图所示右图所示. .起动时起动时, ,三相绕组接成三相绕组接成Y Y形形, ,运运行时行时, ,绕组接成绕组接成形形. .电流下降电流下降1/3,1/3,转矩转矩也下降也下降1/3.1/3. 4自耦变压器降压启动自耦变压器降压启动 11212 NNUUK12KUU 特点：特点： 与与Y- 降压启动时情况一样，只是在降压启动时情况一样，只是在Y- 降压启动时的降压启动时的K为定值，而自耦变为定值，而自耦变压器启动时的压器启动时的K是可调节的。是可调节的。 起动电流小起动电流小,而且可以调节。而且可以调节。 变压器的体积大、

29、重量重、价格高、维修麻烦，且启动时自耦变压器处于变压器的体积大、重量重、价格高、维修麻烦，且启动时自耦变压器处于过电流（超过额定电流）状态下运行，因此，不适于启动频繁的电动机。过电流（超过额定电流）状态下运行，因此，不适于启动频繁的电动机。5. 延边三角形起动延边三角形起动 对电动机定子绕组和绕组对电动机定子绕组和绕组出线有特殊要求出线有特殊要求; ; 起动时绕组一部分起动时绕组一部分Y Y形形, ,一部一部分分形接线形接线; ;运行时绕组运行时绕组接线接线. . 制造成本高制造成本高, ,接线复杂接线复杂. .二、线绕式异步电动机的启动方法二、线绕式异步电动机的启动方法 鼠笼式异步电动机的鼠

30、笼式异步电动机的启动转矩小，启动电流大启动转矩小，启动电流大，因此不能满足，因此不能满足某些生产机械需要高启动转矩低启动电流的要求。某些生产机械需要高启动转矩低启动电流的要求。 线绕式异步电动机由于能在转子电路中串电阻，因此具有较大线绕式异步电动机由于能在转子电路中串电阻，因此具有较大的启动转矩和较小的启动电流，即具有较好的启动特性。的启动转矩和较小的启动电流，即具有较好的启动特性。 1逐级切除启动电阻法逐级切除启动电阻法 1). 1).逐级切除起动电阻法逐级切除起动电阻法 (1)(1)电路图电路图: :如右图如右图. .转子转子外接电阻为三相对称电阻外接电阻为三相对称电阻; ;当电动当电动机

31、容量大时机容量大时, ,一般采用三相不对称一般采用三相不对称电阻电阻. . (2) (2)起动过程起动过程: :起动初瞬起动初瞬, ,电电阻全部接入阻全部接入; ;在起动过程中在起动过程中, ,分三次分三次切除外接电阻切除外接电阻, ,人工特性往上提人工特性往上提, ,电电阻全部切除后阻全部切除后, ,通过提刷机构通过提刷机构, ,使转使转子绕组短接子绕组短接, ,机械特性回到自然特机械特性回到自然特性性. . (3) (3)特点特点: :在起动过程中在起动过程中, ,电电动机能保持最大的加速转矩动机能保持最大的加速转矩. .2)2)频敏变阻器起动法频敏变阻器起动法 (1) (1)频敏变阻器频

32、敏变阻器: :它是一个铁损很它是一个铁损很大的大的 三相电抗器三相电抗器, ,铁心用铁心用A3A3钢板钢板叠成叠成, ,三相绕组接成三相绕组接成Y Y形形. . (2) (2)起动过程起动过程: :起动初瞬起动初瞬, ,转子电流转子电流频率接近频率接近50Hz,50Hz,铁损大铁损大, ,即等效阻抗即等效阻抗大大, ,从而限制了起动电流从而限制了起动电流, ,增大了起增大了起动转矩动转矩. .随着转速逐步上升随着转速逐步上升, ,等效阻等效阻抗逐步减小抗逐步减小; ;到转速达额定转速到转速达额定转速, ,相相当转子被短接当转子被短接, ,起动结束起动结束. . (3) (3)特点特点: :起动

33、过程能平滑进行起动过程能平滑进行, ,不需要控制电器不需要控制电器; ; 功率因数低功率因数低; ; 只能用于起动只能用于起动, ,而串电而串电阻起动时阻起动时, ,电阻还可用于调速电阻还可用于调速. .3.举例 例例1:1:一台一台Y280S-4Y280S-4三相鼠笼式异步电动三相鼠笼式异步电动机机,PN=75kW,nN=1480r/min,Tst/TN=1.9,PN=75kW,nN=1480r/min,Tst/TN=1.9,电动机由电动机由320kVA320kVA的变压器单独供电的变压器单独供电, ,电动机所带负载转矩电动机所带负载转矩TL=200Nm,TL=200Nm,问问(1)(1)电

34、动机能否直接起动电动机能否直接起动?(2)?(2)电动机能否用电动机能否用Y- Y- 降压起动降压起动? ?解解(1)电动机额定功率与供电变压器容量之比为电动机额定功率与供电变压器容量之比为 75/320=0.2340.2 电动机不宜直接起动电动机不宜直接起动. (2)(2)电动机的额定转矩和起动转矩分别为电动机的额定转矩和起动转矩分别为 TN=9550(PN/nN)=TN=9550(PN/nN)= 9550(750/1480)=484Nm 9550(750/1480)=484NmTstTst=1.9TN=1.9X484=920Nm=1.9TN=1.9X484=920Nm如果采用如果采用Y-

35、Y- 降压起动降压起动, ,则起动转矩仅为起动转矩的三分之一则起动转矩仅为起动转矩的三分之一, ,即即TstYTstY=1/3X920=307200=TL=1/3X920=307200=TL因此因此, ,可以采用可以采用Y- Y- 降压起动降压起动. .举例解解: :电动机直接起动时电动机直接起动时,n=0,S=1,n=0,S=1,转子电路每相的电动势转子电路每相的电动势 (1)E(1)E2020=E=E20l20l/ =146V / =146V 2cos2cos2cos3AXREIst87604163. 00344. 01462222022202206. 0cos2202222XRR984.

36、 0cos2得得222222)(cosXRRRR得得R=0.0732欧欧; 由由222222)(XRREI由下式由下式0196. 0202 SXX5 .17202 SEE12. 060052860000nnnS (3)984. 0cos222222NNXRRAXREINNN160222222006243. 0202XSXNN6 . 5202ESENN0383. 0600577600oNoNnnnS (2)8.4 三相异步电动机的调速特性三相异步电动机的调速特性37. 560)1 (PfSn只要改变只要改变U 、R、f、P就可就可攺变速度攺变速度2202222)SX(RUSRT 1.1.变磁极对

37、数调速变磁极对数调速1)1)方法方法: : 改变定子绕组的连接改变定子绕组的连接, ,可以得到两个不同的磁极可以得到两个不同的磁极对数对数. .2)2)多速电动机多速电动机: : 最多在电动机中嵌入最多在电动机中嵌入两套绕组两套绕组, ,使绕组有不同使绕组有不同的连接的连接, ,可分别得到双速可分别得到双速, ,三速三速, ,四速电动机四速电动机, ,双速应双速应用较多用较多. .)1 (60Spfn3)3)特点特点: : 结构简单结构简单, ,效率高效率高, ,特性好特性好; ;体积大体积大, ,价格高价格高. .在中小机床在中小机床上应用比较多上应用比较多. .双速电动机的高低速转换双速电

38、动机的高低速转换, ,一般是先低速一般是先低速, ,再转换为高速再转换为高速. .YY/2.2.转子电路串电阻转子电路串电阻( (变转差率变转差率) )调速调速1)1)应用范围应用范围: : 只适用于线绕式异步电动机只适用于线绕式异步电动机. .2)2)原理电路和机械特性与串电阻降压起动相同原理电路和机械特性与串电阻降压起动相同. . 线绕式异步电动机的起动电阻线绕式异步电动机的起动电阻, ,适当增大电阻的容适当增大电阻的容量量, ,可作调速电阻用可作调速电阻用. .3)3)特点特点: : 结构简单结构简单, ,动作可靠动作可靠; ;是有级调速是有级调速. .4)4)应用应用: : 用于重复短

39、时工作制的生产机械用于重复短时工作制的生产机械, ,如起重机械如起重机械. .)1 (60Spfn针对线绕式异步电动机的起重设备上针对线绕式异步电动机的起重设备上特点：特点：1）有级调速）有级调速2）R越大，越大， 耗能越大耗能越大3. 调调压调速压调速离心风机离心风机恒转矩恒转矩负载负载特点：特点：1）无极调速）无极调速2）调速范围）调速范围窄窄采用高阻转子，采用高阻转子，同时采用转速同时采用转速负反馈实现调负反馈实现调压调速压调速调调压调速压调速特点：特点：1）无极调速）无极调速2）调速范围）调速范围窄窄采用高阻转子，采用高阻转子，同时采用转速同时采用转速负反馈实现调负反馈实现调压调速压调

40、速闭环静特性4、 变频调速变频调速适用于鼠笼式电动机适用于鼠笼式电动机特点：特点：1）无极调速）无极调速2）调速范围宽）调速范围宽 保持E1/f1=常数，实质为保持转矩不变4、 变频调速变频调速 保持U1/f1=常数，实质为保持磁通基本不变恒功率变频调速 保持 常数，功率不变异步电动机变频调速时，在额定频率（转速）以下采用恒转矩调速，在额定频率（转速）以上采用恒功率调速。11/fU1.FR:触点闭合正向启动触点闭合正向启动 RR:触点闭合反向启动触点闭合反向启动最先选择的方向拥有最高优先权最先选择的方向拥有最高优先权当当FR触点断开时，运动方向开始改变触点断开时，运动方向开始改变若正向启动（若

41、正向启动（FR）和反向启动（）和反向启动（RR）同时为高，则正向具有优）同时为高，则正向具有优先权先权停车停车功能功能正向正向反向反向惯性惯性滑行滑行FRRR2.多段速度曲线控制多段速度曲线控制正向正向多段多段1多段多段2多段多段3正转正转R S TU V WM正转正转反转反转多段多段1多段多段2多段多段3COM85 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性 一、反馈制动一、反馈制动 nn0n与与T反向反向1 1) )产生条件产生条件: : 电动机的运行速度高于同步电动机的运行速度高于同步转速转速. .此时此时S S0,n0n与与T反向反向变极或变频调速时的反馈制动变极或变频调速时的反

42、馈制动85 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性 二、反接制动二、反接制动 n与与T反向反向任意两相相序反接任意两相相序反接1）电源反接制动）电源反接制动电源反接是突然改变三相电源的相序,旋转磁场反向;而倒拉制动则出现在转子位能负载超过电磁转矩的时候.1 1) )电源反接电源反接: : 转子在由正变负的电磁转转子在由正变负的电磁转矩和负载转矩作用下迅速减速矩和负载转矩作用下迅速减速. .反接制动时电流大反接制动时电流大, ,要在定子电要在定子电路串电阻路串电阻. .85 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性 二、反接制动二、反接制动 n与与T反向反向转子串大电阻转子串大

43、电阻只适于线绕式电动机只适于线绕式电动机2）倒拉反接制动）倒拉反接制动85 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性 三、能耗制动三、能耗制动 n与与T反向反向U=01 1) )产生条件产生条件: : 电动机定子绕组脱离交流电源后电动机定子绕组脱离交流电源后, ,立即通入低压直流电立即通入低压直流电, ,直流电建立一直流电建立一个恒稳磁场个恒稳磁场, ,产生制动转矩产生制动转矩, ,系统贮存系统贮存的能量消耗在电阻上的能量消耗在电阻上. .2)2)机械特性机械特性: :制动时制动时, ,特性从下图中的特性从下图中的特性曲线特性曲线1 1之之a a点平移至特性曲线点平移至特性曲线2 2之

44、之b b点点, ,在制动转矩和负载转矩的共同作在制动转矩和负载转矩的共同作用下用下, ,沿曲线沿曲线2 2迅速减速迅速减速, ,到到n=0.n=0.3)3)特点特点: :当当n=0n=0时时,T=0,T=0,电动机不可能电动机不可能反方向起动反方向起动, ,能使电动机准确停车能使电动机准确停车. . 8.7 单相异步电动机1.单相异步电动机的磁场-脉动磁场 1) 1)单相异步电动机起动单相异步电动机起动转矩为零转矩为零. . 2) 2)单相电动机一旦起动单相电动机一旦起动, ,就能自行加速至运行就能自行加速至运行状态状态. .其旋转方向完全其旋转方向完全取决于起动时的旋转取决于起动时的旋转方向

45、方向. .2.单相异步电动机的起动方法 单相异步电动机的起动方法有电容分相和罩极式两种.1) )电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机 定子有空间互相垂直的定子有空间互相垂直的工作绕组工作绕组AXAX和串入电容器的起和串入电容器的起动绕组动绕组BY,BY,能产生一个旋转磁场能产生一个旋转磁场, ,使之自行起动使之自行起动. .单相异步电动机的起动方法2)2)罩极式单相异步电动机罩极式单相异步电动机 利用短路环罩住磁极的利用短路环罩住磁极的一部分一部分, ,使罩极部分的磁通在相使罩极部分的磁通在相位上滞后于未罩部分的磁通位上滞后于未罩部分的磁通, ,从从而产生起动转矩而产生起动转矩. .8.8同步电动机的工作原理,特点及应用1.1.同步电动机的基本结同步电动机的基本结构构 1)1)定子定子 定子由铁心定子由铁心, ,定子绕组定子绕组 ( (电电枢绕组枢绕组),),机座机座, ,端盖等部件组成端盖等部件组成. . 定子绕组与异步电动机一定子绕组与异步电动机一样样, ,为三相对称绕组为三相对称绕组, ,通有三相交流通有三相交流电电. . 2) 2)转子转子 转子由主磁极转子由主磁极, ,直流激磁绕直流激磁绕组和起动装置组成组和起动装置组成. . 主磁极分为