第四章-交流电动机的工作原理及特性

1、第四章第四章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性机电一体化系统设计机电一体化系统设计内容提要内容提要4.1 4.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理4.2 4.2 三相异步电动机的额定参数三相异步电动机的额定参数4.3 4.3 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4.4 4.4 三相异步电动机的启动三相异步电动机的启动4.5 4.5 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速4.6 4.6 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动4.7 4.7 单相异步电动机单相异步电动机4.8 4.8 同步电动机的工作原理、特点及应用同步电

2、动机的工作原理、特点及应用由由定子定子( (固定部分固定部分) )和和转子转子( (旋转部分旋转部分) )两个部分组成两个部分组成 。定子构成：由机座和装在机座内的圆筒形定子构成：由机座和装在机座内的圆筒形铁心铁心以及其中的以及其中的三相定子绕组三相定子绕组组成组成 机座：是用铸铁或铸钢制成的机座：是用铸铁或铸钢制成的 4.1.1 4.1.1 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构4.1 4.1 交流电动机的基本结构和工作原理交流电动机的基本结构和工作原理铁心：铁心： 是由互相绝缘的是由互相绝缘的硅钢片硅钢片叠成的。铁心的内圆周表面冲有槽，用叠成的。铁心的内圆周表面冲有槽，用以放置定子绕组。

3、以放置定子绕组。 定子绕组：是起定子绕组：是起电磁作用电磁作用的三相对称的线圈的三相对称的线圈4.1.1 4.1.1 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构4.1 4.1 交流电动机的基本结构和工作原理交流电动机的基本结构和工作原理三相异步电动机的三相异步电动机的转子铁心转子铁心是是圆柱状的，也是用硅钢片叠成，圆柱状的，也是用硅钢片叠成，表面冲有槽，用来放置转子绕表面冲有槽，用来放置转子绕组。转子铁心装在转轴上，轴组。转子铁心装在转轴上，轴上加机械负载。上加机械负载。 分为分为鼠笼式鼠笼式和和绕线式绕线式两种两种 鼠笼式异步电动机若去掉转子铁心，嵌放在铁心槽中的转子绕组，就象鼠笼式异步电动机

4、若去掉转子铁心，嵌放在铁心槽中的转子绕组，就象一个一个“鼠笼鼠笼”，它一般是用铜或铝铸成。，它一般是用铜或铝铸成。 4.1.1 4.1.1 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构4.1 4.1 交流电动机的基本结构和工作原理交流电动机的基本结构和工作原理n1nei4.1.2 4.1.2 三相异步电动机工作原理三相异步电动机工作原理NSf磁铁磁铁闭合闭合线圈线圈e e方向用方向用右手定则右手定则确定确定f f方向用方向用左手定则左手定则确定确定磁场旋转磁场旋转4.1 4.1 交流电动机的基本结构和工作原理交流电动机的基本结构和工作原理磁极旋转磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势导线切割磁力线产

5、生感应电动势vlBe导线长导线长磁感应强度磁感应强度切割速度切割速度（右手定则）（右手定则）闭合导线产生电流闭合导线产生电流 i（左手定则）（左手定则）通电导线在磁场中受力通电导线在磁场中受力ilBfn1neiNSf1.1. 线圈跟着磁铁转线圈跟着磁铁转两者转动方向一致两者转动方向一致 结论：结论：2. 2. 线圈比磁场转得慢线圈比磁场转得慢1nnn1neiNSf异步异步三相异步机的结构三相异步机的结构YBZXAC转子转子定子定子定子绕组定子绕组（三相）（三相）机机 座座转子：在旋转磁场作用下，转子：在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或产生感应电动势或 电流。电流。三相定子绕组：产生旋转磁场。

6、三相定子绕组：产生旋转磁场。线绕式线绕式鼠笼式鼠笼式鼠笼转子鼠笼转子 1 1 旋转磁场的产生旋转磁场的产生AYCBZ异步机中异步机中, ,旋转磁场代替了旋转磁极旋转磁场代替了旋转磁极AiBiCimIt1n( () )电流出电流出( ( ) )电流入电流入X240sin120sinsintIitIitIimCmBmA4.1.3 4.1.3 三相异步电动机的旋转磁场三相异步电动机的旋转磁场0tAXYCBZNSAiBiCimItBiAXBYCZAiCi合成磁场方向：合成磁场方向：向下向下180tXBZ1nAYC 60tAXYCBZSN1n60A120tXYCBZ1n同理分析，可得同理分析，可得其它电

7、流角度下其它电流角度下的磁场方向：的磁场方向：AiBiCitmIANSNSttTtt0202. 2. 旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向三相交流电流最大值到达的顺序三相交流电流最大值到达的顺序（相序相序）决定电动机）决定电动机转向。转向。ABC ABC 电流电流ABC ABC 定子绕组（定子绕组（顺时旋转顺时旋转）ABC ABC 电流电流ACB ACB 定子绕组（定子绕组（逆时旋转逆时旋转）旋转方向：旋转方向：取决于三相电流的相序。取决于三相电流的相序。1n1n改变电机的旋转方向：换接其中两相。改变电机的旋转方向：换接其中两相。AiBiCimItAiCiBimIt 一个电流周期，旋转磁场在空

8、间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过360360电流频率为电流频率为 f Hz，则磁场，则磁场1/f秒旋转秒旋转1圈，每秒旋转圈，每秒旋转f圈。每圈。每分钟旋转：分钟旋转：n0称为称为同步转速同步转速 分）转/( 600fn 3. 3. 四极旋转磁场与旋转速度四极旋转磁场与旋转速度(a)(a)嵌放情况嵌放情况 (b)(b)接线图接线图 图图4.11 4.11 产生四极旋转磁场的定子绕组产生四极旋转磁场的定子绕组( (极对数极对数=2)=2)3. 3. 旋转磁场的极对数与旋转速度旋转磁场的极对数与旋转速度3. 3. 四极旋转磁场与旋转速度四极旋转磁场与旋转速度CBAiiit0006CBAiii

9、TtCBAiiiTt03CBAiiiTt02ttTtt0205 . 5600pfn 旋转磁场转速旋转磁场转速（同步速）（同步速）磁场转了磁场转了9090度度n0r/minfHZ p极对数极对数（p=1、2、3） 4. 转差率转差率 的概念：的概念：)(s%10000nnns转差率为旋转磁场的转差率为旋转磁场的同步转速同步转速和和电动机转速电动机转速之差。即：之差。即：pfSn601电流频率电流频率f极对数极对数pmin/9801480288010001500300032150000rnnnnnnPPPHfZ电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速（额定转速

10、）电动机转速（额定转速）: :n电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但但 异步电动机异步电动机1nn 无转距无转距转子与旋转磁场间没有相对运动转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流无转子电流提示提示：如果如果1nn 图图5.15 5.15 星形连接星形连接 图图5.16 5.16 三角形连接三角形连接出线端出线端排列排列短路片短路片线电压线电压相电压相电压铭牌：铭牌：Y/接线方式接线方式 380/220不同接线不同接线应加的线电压应加的线电压4.2.1 4.2.1 定子绕组线端连接

11、方式定子绕组线端连接方式4.2 4.2 异步电动机的额定参数异步电动机的额定参数 电动机铭牌上的额定数据电动机铭牌上的额定数据 型号型号 额定功率额定功率PN (输出的机械功率输出的机械功率) 额定电压额定电压 UN (220/380V /Y) 额定频率额定频率f (50HZ) 额定电流额定电流IN (10.35/5.9A /Y) 额定转速额定转速nN (额定转差率额定转差率SN) 工作方式工作方式 (定额定额) 温升温升(或绝缘等级或绝缘等级) 电动机重量电动机重量4.2.2 4.2.2 三相异步电动机的额定值三相异步电动机的额定值 电动机铭牌上不标的额定数据电动机铭牌上不标的额定数据 额定

12、功率因数额定功率因数cosN 额定效率额定效率N%100cos3NNNNNIUPn 额定转矩额定转矩TN n 绕线式异步电动机转子静止时滑环电压和转绕线式异步电动机转子静止时滑环电压和转 子额定电流子额定电流n 通常手册上给出的数据就是额定值通常手册上给出的数据就是额定值4.2.2 4.2.2 三相异步电动机的额定值三相异步电动机的额定值输入定子的电功率输入定子的电功率定子电路定子电路中的铜损中的铜损转子电路转子电路中的铜损中的铜损Pcu2=sPcu输入转子的电输入转子的电磁功率磁功率铁损铁损( (磁滞磁滞和涡流损耗和涡流损耗) )机械损失机械损失功率功率输出的机输出的机械功率械功率4.2.3

13、 4.2.3 三相异步电动机的能流图三相异步电动机的能流图23. 51112PPPPP电动机的效率电动机的效率NNNP9 . 07 . 0 TPTPPPemcu2220电动机的电动机的输出功率输出功率T-电动机的电磁转矩电动机的电磁转矩T2-电动机的输出转矩电动机的输出转矩24. 555. 9222nPPT4.2.3 4.2.3 三相异步电动机的能流图三相异步电动机的能流图图图5.18 5.18 定子和转子电路的感应电势定子和转子电路的感应电势 定子每相绕组的感应电势为定子每相绕组的感应电势为dtdNetm11sin有效值为有效值为6 . 544. 4111NfE ffpnf1017 . 56

14、0忽略漏磁忽略漏磁10. 511EU 4.3.1 4.3.1 定子电路分析定子电路分析4.3 4.3 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转子感应电势有效值为转子感应电势有效值为1210ffSnZ12H50f)375. 0%6%5 . 1ZHfS（11. 544. 4222NfE 12. 512Sff 15. 5202SEE E E2020转子未转动感应电势转子未转动感应电势 4.3.2 4.3.2 转子电路分析转子电路分析4.3 4.3 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转子感应电转子感应电流流有效值为有效值为22. 5cos22022222

15、2222SXRRXRR21. 52202220222222SXRSEXREIE E2020转子未转动感应电势转子未转动感应电势X X2 2-转子每相绕组漏磁感抗转子每相绕组漏磁感抗转子电路功率因素为转子电路功率因素为(I2迟后迟后E2一个一个2角角) 4.3.2 4.3.2 转子电路分析转子电路分析4.3 4.3 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21. 52202220222222SXRSEXREI22. 5cos220222222222SXRRXRR 1cos002220220220SRSEISXRInnS202220202202/cos01SXRCXEISXRn

16、S4.3.24.3.2转子电路分析转子电路分析直流电动机的转矩直流电动机的转矩三相异步电动机的三相异步电动机的转距转距2 . 3atIKT25. 5cos22IKTt21. 52202220222222SXRSEXREI22. 5cos220222222222SXRRXRR27. 5220222222022212SXRUSRKSXRUSRKT4.3 4.3 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4.3.34.3.3 三相异步电动机的转矩三相异步电动机的转矩T2cos对对影响影响n=f(T) 机械特性曲线T=f(S) T-S曲线n=n0n=0T27. 52202222220

17、22212SXRUSRKSXRUSRKT4.3.44.3.4 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性27. 52202222SXRUSRKT 1. 固有机械特性固有机械特性 理想空载转速理想空载转速n0 额定工作点额定工作点T=TN TN=9.55PN/nN SN=(n0-nN)/n0 (0.060.015) nN=(0.940.985)n0 启动工作点启动工作点Tst(n=0,s=1) 临界工作点临界工作点(T=Tmax,s=sm) dT/ds=0 sm=R2/X20 Tmax=KU2/(2X0) T27. 52202222SXRUSRKTn Tmax=KU2/(2X0) nsm=

18、R2/X20 34. 5/2maxSSSSTTmm 1. 固有机械特性固有机械特性 过载能力系数过载能力系数 m=Tmax/TN m=2.02.2 启动启动能力系数能力系数 st=Tst/TN st=1.01.2 转矩转矩-转差率实用公式转差率实用公式 T/Tmax代入代入 sm=R2/X20 化简得化简得 4.3.44.3.4 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性0.25Tmax0.64Tmax32. 5231. 5/5 . 5/60202max2020XUKTXRSPfnm电压降低后特性变化的特电压降低后特性变化的特点点：1. n0、 Sm不变；不变；2. Tmax大大减小，对

19、大大减小，对U敏感；敏感；3. 机械特性变软；机械特性变软；4. TL不变下，不变下，SI温度升温度升高。高。 2. 2. 人为机械特性人为机械特性 降低电源电压的人为特性降低电源电压的人为特性4.3.44.3.4 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性 特性变化的特点特性变化的特点：1. n0、 Sm不变；不变；2. Tmax同降压引起同降压引起Tmax下降下降相比减小得较小；相比减小得较小；3. 机械特性变软；机械特性变软； 2. 2. 人为机械特性人为机械特性定子电路定子电路串入电阻或电抗串入电阻或电抗4.3.44.3.4 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性ff1

20、f2 特性变化的特点：特性变化的特点：n0、 Sm改变改变，机械特性基本不，机械特性基本不变；变；fTfTCTCfUXUKTfXXRSPfnststm/1/32. 5231. 5/5 . 5/60max202max202020 2. 2. 人为机械特性人为机械特性改变电源频率时的特性改变电源频率时的特性4.3.44.3.4 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性 特性变化的特点：特性变化的特点： Sm增大增大，机械特性，机械特性变软；变软；CTXUKTXRSPfnmmax202max202032. 5231. 5/5 . 5/60 2. 2. 人为机械特性人为机械特性转子电路转子电路

21、串入电阻（串入电阻（绕线式电动机绕线式电动机）4.3.44.3.4 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性27. 5220222222022212SXRUSRKSXRUSRKTU,U1-定子绕组相电压，电源电压；定子绕组相电压，电源电压；R2-转子每相绕组的电阻；转子每相绕组的电阻；X20-n=0时转子每相绕组的感抗；时转子每相绕组的感抗；K-三相异步电动机的转矩常数。三相异步电动机的转矩常数。112 fPmK4.3.34.3.3 三相异步电动机的转矩三相异步电动机的转矩 例例4-1有一台三相四极的异步电动机，有一台三相四极的异步电动机， Y连接，连接， 其额定技术数据为其额定技术数

22、据为PN=90kW，UN=380V，IN=229A，电源频率，电源频率f=50Hz，额定转差率，额定转差率SN=285，定子每相绕组匝，定子每相绕组匝N1=320， 转子每相绕线匝数转子每相绕线匝数N2=20，旋转磁场的每极磁，旋转磁场的每极磁通通0.023Wb，试求：，试求：(l)定子每相绕组感应电动势定子每相绕组感应电动势E1： (2)转子每相绕组开路电压转子每相绕组开路电压E20： (3)额定转速时转子每相绕组感应电动势额定转速时转子每相绕组感应电动势E2N 解解 (1)E1=4.44f1N1 =4.445O3200.023 1634V (2)转子绕组开路时，转子电路电流转子绕组开路时，

23、转子电路电流I2=0，转，转子转速子转速n=0，转子绕组电动势频率，转子绕组电动势频率f2=f1=50Hz，故转子每相绕组的感应电动势故转子每相绕组的感应电动势(即开路电压即开路电压) E20=4.44f2N2 =4.44f1N2=4.4450200.023=102V ( 3 ) 求求 E2 N f2= SNf10.028550Hz=1.43Hz E2N=4.44f2N2 =4.441.43200.023=2.9V 例例4-2 有一台三相四极的异步电动机，有一台三相四极的异步电动机， 其额定技术数据为其额定技术数据为nN=1440r/min，R2=0.02，X20=0.08 ，电源频率，电源频

24、率f1=50Hz，E20=20V， 试求：试求：(l)电动机的同步转速电动机的同步转速n0 ： (2)电动机启动时的转子电流电动机启动时的转子电流I2st ： (3)电动机在额定转速时转子电动势的频电动机在额定转速时转子电动势的频率率f2N； (4)电动机在额定转速时的转子电流电动机在额定转速时的转子电流 I2N 解 (1) n0=60f1/P=6050/2=1500r/min (2) AXREIst5 .24208. 002. 0202222022202AXSRESINNN4008. 004. 002. 02004. 02222022202(3)SN=(n0-nN) /n0=(1500-14

25、40) /1500=0.04 f2N=SNf10.0450Hz=2Hz(4) 三相异步电动机的启动要求三相异步电动机的启动要求 启动转矩要足够大；启动转矩要足够大； 满足启动转矩要求下，启动电流要小。满足启动转矩要求下，启动电流要小。22022202222coscos1SXRSEIIkTSstststtststNstNstIITT755 . 18 . 024.4 4.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性35. 5443%20电动机功率电源总容量经验公式工业与民用共用电源时变压器容量的电动机功率NstII图图5.29 5.29 鼠笼式异步电动机的直接启动鼠笼式异步电动机的直接启动

26、 1. 1. 直接启动（全压直接启动（全压）4.4 4.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性4.4.14.4.1 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缺点缺点：机械特性变软机械特性变软消耗能量大，消耗能量大，不适合经常启不适合经常启动的电动机动的电动机 2 2. . 定子串电阻、电抗定子串电阻、电抗4.4 4.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性4.4.14.4.1 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图图5-31 Y-降压启动降压启动IstY=Ist/3TstY=Tst/3优点优点；简单、经济、电流；简单、经济、电流小。小。缺点

27、缺点；只能应用正常工作；只能应用正常工作方式为三角形接线电机方式为三角形接线电机(4KW以上，额定电压以上，额定电压380v、接线。接线。) 3. Y-4.4 4.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性4.4.14.4.1 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优点优点；电压可调、电；电压可调、电流小。流小。缺点缺点；变压器体积大、；变压器体积大、价格高。不能应用于价格高。不能应用于经频繁启动电机。经频繁启动电机。 4 4. . 自耦变压器自耦变压器4.4 4.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性4.4.14.4.1 鼠笼式异步电动机的启动方法鼠笼式

28、异步电动机的启动方法5. 软启动器软启动器abc直接启动一级降压启动软启动器4.4 4.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性4.4.14.4.1 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(a)原理接线图原理接线图 (b)启动特性启动特性 图图5.34 逐级切除启动电阻的启动过程逐级切除启动电阻的启动过程优点优点；电流小、启动电流小、启动转矩大。转矩大。缺点缺点；电阻上的损耗电阻上的损耗大。大。 1. 逐级切除逐级切除4.4 4.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性4.4.2 4.4.2 绕线式异步电动机的启动方法绕线式异步电动机的启动方法优点：优点：

29、电流小、结构简单、电流小、结构简单、无需维修。启动转矩较大。无需维修。启动转矩较大。具有自动平滑调节启动电流具有自动平滑调节启动电流和启动转矩的良好启动特性。和启动转矩的良好启动特性。缺点：缺点：不能用作调速电阻。不能用作调速电阻。n=0，S=1 f2=Sf1RXITn=nn f2 R=X0相当于转相当于转子短路，启动完毕子短路，启动完毕 2. 频敏变阻器启动法频敏变阻器启动法4.4 4.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性4.4.2 4.4.2 绕线式异步电动机的启动方法绕线式异步电动机的启动方法4.5 三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法与特性与特性37. 56

30、0)1 (PfSn变变极极对对数数调调速速改改变变鼠鼠笼笼式式异异步步电电动动机机定定子子绕绕组组的的极极对对数数调调压压调调速速改改变变定定子子电电压压转转子子电电路路串串电电阻阻调调速速绕绕线线式式异异步步电电动动机机转转子子串串电电阻阻交交流流调调速速 变变转转差差率率调调速速串串级级调调速速绕绕线线式式异异步步电电动动机机转转子子电电路路串串电电动动势势电电磁磁转转差差离离合合器器调调速速滑滑差差电电动动机机调调速速变变频频调调速速 (a) (a) 串联串联2 2p p=4 (b) =4 (b) 并联并联2 2p p=2=2 图图5.39 5.39 改变极对数调速的原理改变极对数调速的

31、原理 5.5.1 5.5.1 改变极对数调速改变极对数调速4.5 三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法与特性与特性2PP2PP改变接线必须同时改变定子绕组的相序，改变接线必须同时改变定子绕组的相序，以保证转向不变。启动时宜低速启动。以保证转向不变。启动时宜低速启动。 5.5.1 5.5.1 改变极对数调速改变极对数调速4.5 三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法与特性与特性1调压调速调压调速1)异步电动机调压特性异步电动机调压特性对于恒转矩负载调速范围小，没有多大实用价值！离心风机离心风机 5.5.2 5.5.2 改变转差率调速改变转差率调速4.5 三相异步电动机的调速

32、方法三相异步电动机的调速方法与特性与特性 2)异步电动机调压调速的损耗和容量限制异步电动机调压调速的损耗和容量限制 000/ min/ min()95509550/ min()9550/ min/ min()()9550()mmeseeT Nm nrT Nm nrP KWT Nm n rPKWnrn rPP KWPKWT NmSP KW传传动动转转子子上上的的电电磁磁功功率率转转子子轴轴上上产产生生的的机机械械功功率率转转差差功功率率( (这这部部分分功功率率通通过过转转子子导导体体发发热热而而消消耗耗掉掉) ) 5.5.2 5.5.2 改变转差率调速改变转差率调速4.5 三相异步电动机的调速

33、方法三相异步电动机的调速方法与特性与特性(a)(a)原理接线图原理接线图 (b)(b)调速过程特性调速过程特性 图图5.34 5.34 转子回路串电阻调速转子回路串电阻调速 有阶调速有阶调速起重起重设备上设备上 2 2 转子串电阻调速转子串电阻调速 5.5.2 5.5.2 改变转差率调速改变转差率调速4.5 三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法与特性与特性1 1) )变压变频调速变压变频调速11111111111111111111111(),4.44,14.44mmUEI Rj I XEI RjXEI ZI ZI ZUUEf NUNf 由由前前述述可可知知：异异步步电电动动机机定定

34、子子绕绕组组的的电电压压平平衡衡方方程程式式为为定定子子电电流流在在绕绕组组阻阻抗抗上上产产生生的的电电压压降降。电电动动机机运运行行时时，即即由由上上式式有有：上上式式表表明明，在在基基频频以以下下变变频频调调速速时时，要要实实现现恒恒磁磁通通调调速速，应应使使电电压压和和频频率率按按比比例例配配合合调调节节，这这相相当当于于直直流流电电动动机机的的调调压压调调速速，也也称称恒恒压压频频比比控控制制方方式式。 5.5.3 5.5.3 变频调速变频调速4.5 三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法与特性与特性2 2) )恒压弱磁调速恒压弱磁调速1111NNmf恒恒压压弱弱磁磁调调速速

35、适适用用于于基基频频（额额定定频频率率f f ）以以上上调调速速。在在基基频频以以上上调调速速时时，要要按按比比例例升升高高电电压压是是很很困困难难的的。只只好好保保持持电电压压不不变变，即即U =UU =U 为为常常数数，这这时时 越越高高，越越弱弱，这这相相当当于于直直流流电电动动机机的的弱弱磁磁调调速速，也也称称恒恒压压升升速速控控制制方方式式。 5.5.3 5.5.3 变频调速变频调速4.5 三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法与特性与特性适用于适用于鼠笼式电动机鼠笼式电动机图图5.26 5.26 改变定子电源频率时改变定子电源频率时 的人为特性的人为特性 5.5.3 5.

36、5.3 变频调速变频调速4.5 三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法与特性与特性变频调速的优点：变频调速的优点：（1 1）调速范围广。）调速范围广。（2 2）调速平滑性好。）调速平滑性好。0.00260 0.002/ min0.06 / min2Hznrr如如果果给给定定信信号号是是数数字字量量，则则输输出出频频率率的的分分辨辨率率可可达达，每每两两档档之之间间的的转转速速差差为为（3 3）工作特性能做到和直流调速系统不相上下的程度。）工作特性能做到和直流调速系统不相上下的程度。（4 4）经济性好。）经济性好。 5.5.3 5.5.3 变频调速变频调速4.5 三相异步电动机的调速方

37、法三相异步电动机的调速方法与特性与特性图图5.41 5.41 反馈制动状态异步电动机反馈制动状态异步电动机 的制动性能的制动性能n n与与T T方向相反方向相反00202220000SXRSEInnnSTSnn均为负值均为负值 5.6.1 5.6.1 反馈制动反馈制动4.6 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动特性特性图图5.42 5.42 变极或变频调速时反馈制动的机械特性变极或变频调速时反馈制动的机械特性n n与与T T方向相反方向相反变极或变频调速时变极或变频调速时反馈制动反馈制动 5.6.1 5.6.1 反馈制动反馈制动4.5 三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法与特性

38、与特性n n与与T T方向相反方向相反n0方向改变方向改变T,TL同向同向 abc断断电因为反接电流很大电因为反接电流很大，实际串电阻后应实际串电阻后应ade特点特点：制动强烈、控：制动强烈、控制复杂、不准确、能制复杂、不准确、能耗大，需反转场合。耗大，需反转场合。 1.1.电源反接电源反接 5.6.2 5.6.2 反接制动反接制动4.5 三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法与特性与特性图图5.44 5.44 倒拉反接制动时的机械特性倒拉反接制动时的机械特性 n n与与T T方向相反方向相反提升提升工作在工作在a点点下放下放时串电阻改变机械时串电阻改变机械特性特性a b c d点。

39、点。特点特点：能耗大、电阻大：能耗大、电阻大小要适当，起吊机械。小要适当，起吊机械。 2.2.倒拉制动倒拉制动 5.6.2 5.6.2 反接制动反接制动4.5 三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法与特性与特性特点特点：制动效果不如反接制动强度大，制动平稳，：制动效果不如反接制动强度大，制动平稳，准确停车，需直流设备，应用于准确停车和下放准确停车，需直流设备，应用于准确停车和下放重物设备上。重物设备上。(a)(a)原理线路图原理线路图 (b)(b)机械特性机械特性 图图5.45 5.45 能耗制动时的原理线路图及机械特性能耗制动时的原理线路图及机械特性 5.6.3 5.6.3 能耗制

40、动能耗制动 5.7.15.7.1单相异步电动的磁场单相异步电动的磁场38. 5sintBBm交交流流电电源源的的角角频频率率磁磁感感应应强强度度的的幅幅值值mB产产生生脉脉动动磁磁场场组组单单相相交交流流电电通通入入单单相相绕绕图图5.46 5.46 单相异步电动机单相异步电动机5.7 单相异步电动机单相异步电动机(a) (a) 交变脉动磁场交变脉动磁场 (b) (b) 脉动磁场的分解脉动磁场的分解图图5.47 5.47 脉动磁场分成两个转向相反的旋转磁场脉动磁场分成两个转向相反的旋转磁场磁磁场场的的两两个个圆圆形形旋旋相相同同转转向向相相反反可可分分解解为为半半径径生生脉脉动动磁磁场场入入单

41、单相相绕绕组组产产单单相相交交流流电电通通2/21mmmBBB5.7 单相异步电动机单相异步电动机 5.7.15.7.1单相异步电动的磁场单相异步电动的磁场正向正向反向反向合成合成T-ST-S曲线曲线10000000200122SnnnnnnnnnnSnnnS反向反向正向正向脉动磁场的脉动磁场的TSTS曲线曲线启启动动转转矩矩为为零零。2.2.在外力矩作用下能在外力矩作用下能加速到稳定运行状态，加速到稳定运行状态，转向不固定转向不固定. .，沒沒有有启启动动能能力力，脉脉动动磁磁特特点点：1 5.7.15.7.1单相异步电动的磁场单相异步电动的磁场移相移相电容电容离心离心开关开关iB电流超前电

42、流超前iA电流电流90度度图图5.49 电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机 两相电流两相电流 1. 1. 电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机 5.7.25.7.2单相异步电动的启动方法单相异步电动的启动方法5.7 单相异步电动机单相异步电动机(a)(a) 两相电流两相电流 (b) (b) 两相旋转磁场两相旋转磁场 图图5.50 5.50 电容分相式异步电动机旋转磁场的产生电容分相式异步电动机旋转磁场的产生圆形旋转磁场的条件圆形旋转磁场的条件：两相相差：两相相差9090度等幅值度等幅值的交的交流电通入两相在空间相差流电通入两相在空间相差9090度的对称绕组度的对称绕组. .图图5.5

43、1 5.51 电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机 正反转接线原理图正反转接线原理图两相电流两相电流转向取决于电流最大值到达的顺序。转向取决于电流最大值到达的顺序。或对调两绕组的任一绕组的接线。或对调两绕组的任一绕组的接线。电容分相式异步电动机的转向电容分相式异步电动机的转向5.7 单相异步电动机单相异步电动机 5.7.25.7.2单相异步电动的启动方法单相异步电动的启动方法罩极铜环罩极铜环罩极铜环图图5.52 5.52 罩极式单相异步电动机的结构图罩极式单相异步电动机的结构图2. 2. 罩极式异步电动机罩极式异步电动机向罩极部分移动磁场。向罩极部分移动磁场。产生一个由未罩极产生一个由未罩极一个角度一个角度迟后迟后12注意注意：罩极电动机的：罩极电动机的转向不可改变。转向不可改变。5.7 单相异步电动机单相异步电动机适用于大功率适用于大功率高电压的场合高电压的场合气隙不均匀（低速电气隙不均匀（低速电动机动机1000r/min1000r/min以下）以下）气隙均气隙均匀（高匀（高速电动速电