武汉理工大学电工学课件第六章

1、下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页电动机是根据电磁感应和电磁力的原理电动机是根据电磁感应和电磁力的原理,将电能转化为机械能的一种旋转机械。将电能转化为机械能的一种旋转机械。 在生产中用得最多的是三相交流异步电动机，在生产中用得最多的是三相交流异步电动机， 只是在要求调速性能较高的场合，才采用直流电动机。只是在要求调速性能较高的场合，才采用直流电动机。 交流电动机的交流电动机的优点优点：简化生产机械的结构、提高：简化生产机械的结构、提高生产率和产品质量、减轻

2、繁重的体力劳动、实现自动生产率和产品质量、减轻繁重的体力劳动、实现自动控制和远距离操纵。控制和远距离操纵。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页机座：铸钢或铸铁组成。机座：铸钢或铸铁组成。 定子的定子的作用作用是将电能变换成磁能，产生旋转磁场。是将电能变换成磁能，产生旋转磁场。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页鼠笼转子鼠笼转子转子转子(1) 鼠笼式转子：鼠笼式转子： 铁芯槽内放铜条，端部用铁芯槽内放铜条，端部用短路环形成一体。或铸铝形成短路环形成一体。或铸铝形成转子绕组。转子绕组。 组成：组成： 转轴、转子铁心、转子绕组、风扇等，转轴、转子铁心、转子

3、绕组、风扇等， 转子的作用：通过电磁感应和磁力将电能转换成转子的作用：通过电磁感应和磁力将电能转换成 机械机械 能由转轴上输出。能由转轴上输出。 转子的种类：转子的种类：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 不论是不论是绕线式绕线式转子，转子， 在旋转磁在旋转磁场的作用下，都场的作用下，都将产生感应电动将产生感应电动势或电流；并受势或电流；并受到磁场力的作用到磁场力的作用，形成力矩，使，形成力矩，使转子转动。转子转动。(2) 绕线式转子：绕线式转子：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页三相异步

4、电动机的构造三相异步电动机的构造下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页0n旋转磁场使得鼠笼转动。旋转磁场使得鼠笼转动。在电动机中如何产生旋转磁场呢？在电动机中如何产生旋转磁场呢？0nvvFFvvFF正转正转反转反转下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 120sin120sinsinmCmBmAtIitIitIi BiAXBYCZAiCiCiAiBiitmIo下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页CiAiBiitmIo规定：规定： i : “+” 首首端流端流入入，尾端流出。，尾端流出。 i : “” 尾尾端流端流入入，首端流出。，首

5、端流出。 AYCBZX()电流出电流出( )电流入电流入设三相绕组：设三相绕组：首端首端 A、B、C末端末端 X、Y、Z0nBiAXBYCZAiCi例如：例如：=0 时时下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页CiBiAii tAXYCBZAXYCBZAXYCBZNS0 t 60t 60 90t 600mIoSNSN合成磁场是旋转磁场。合成磁场是旋转磁场。0n下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页分析可知：三相电流产生的合成磁场是一分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场。旋转的磁场。 即：即： 合成磁场的旋转方向与电源的相序有关，当电源合成磁场的旋

6、转方向与电源的相序有关，当电源相序为正序时，旋转磁场的方向为顺时针旋转。相序为正序时，旋转磁场的方向为顺时针旋转。-改变电源的相序。改变电源的相序。正序：正序：ABC负序：负序：ACBAUBUCUCUAUBU下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页AAXZBCYAAXZBCY0t 60t 任意调换两根电源进线任意调换两根电源进线(电路如图电路如图BC相调换相调换)0mICiBiAi tiomINSNSCiAXCZBYAiBi0n6002. 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页0t 即：即：1pCiBiAioimI tBiAXBYCZAiCiAXYCBZN

7、S2. 当电源相序为当电源相序为正序正序时，旋转磁场的方向为时，旋转磁场的方向为顺时针顺时针旋转；旋转；当电源相序为当电源相序为负序负序时，旋转磁场的方向为时，旋转磁场的方向为逆时针逆时针旋转。旋转。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页CYABCXYZAXBZAiBiCiX A AXBYB Y CCZZ21200同理：同理：p = 3 时，时，推广；推广；p0120下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页极对数极对数2p 旋转磁场的磁极对数旋转磁场的磁极对数与三相绕组的与三相绕组的排列有关。排列有关。CYABCXYZAXBZAiBiCiBiCiAiimI

8、t 0绕组串联的线圈个数。绕组串联的线圈个数。绕组串联所产生绕组串联所产生的的0t X AAXBYB Y CCZZNSSN下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页分分）转转 /( 6010fn 工频：工频：Hz501 f分分）转转 /( 30000 n当当 p=1 时：时：AXYCBZNSAXYCBZNS2ttAXYCBZNS0t0mICiBiAi tiomI0n下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页X NSA X ABZCYZ C Y B SN0t 60t当当 p=2 时：时：BiCiAiitmI00n30AX XZ CZBYB Y A C NSNS分分

9、）转转/( 150026010 fn2下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页)/( 6010分分转转pfn 2p180分）转/( 50011p360分）转/( 0003极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速)f(Hz501 3p120分）转/( 00014p分分）转转/( 75090旋转磁场转速旋转磁场转速n0与频率与频率f1和极对数和极对数 p 有关。有关。可见可见:下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页AXYCBZ分分）转转/( 6010pfn BlvBliFvF0nNS下一页下一页总目录总目录 章目

10、录章目录返回返回上一页上一页0nn 如果如果:0nn 同步转速同步转速下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页%s)91( 转子的转速亦可由转差率求得，即：转子的转速亦可由转差率求得，即：0)(1nns %10000 nnns 例例 ：一台三相异步电动机，其额定转速一台三相异步电动机，其额定转速 nN= =975 r/min，电源频率，电源频率 f1 1= =50 Hz。试求电动机的。试求电动机的极对数极对数 p p和额定负载下的和额定负载下的转差率转差率s s。解：解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知：的关系可知：n

11、0=1000 r/min , 2 2. .5 5% %1 10 00 0% %1 10 00 00 09 97 75 51 10 00 00 01 10 00 0% %n nn nn ns s0 0N N0 0N N下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1) 变压器原、副绕组是与变压器原、副绕组是与同一主磁通同一主磁通 相交链，异步相交链，异步 电动机中定子和转子绕组与电动机中定子和转子绕组与同一旋转同一旋转磁通磁通 相交链。相交链。因此异步电动机中定子和转子绕组相当于因此异步电动机中定子和转子绕组相当于变压器的变压器的 原、副绕组。原、副绕组。2）变压器：）变压器： 变化

12、变化 e U1 E1=4.44 f N1 异步机：异步机： 旋转旋转 e U1 E1=4.44 f N1 1. 相同点相同点:下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3）变压器：变压器：I2 增大增大 I1增大，增大，以保持以保持 基本不变，基本不变， 以达到传递能量的目的。以达到传递能量的目的。 异步机：异步机：当负载增加时，转子电流当负载增加时，转子电流I2 增大增大 I1增大，增大， 以保持以保持 基本不变，以达到传递能量的目的。基本不变，以达到传递能量的目的。 i1u1e1e 1e2e 2i2+f1f2下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2. 不

13、同点不同点:异步机是旋转的。异步机是旋转的。异步机中的定子和异步机中的定子和 转子之间是有不大的气隙。转子之间是有不大的气隙。异步机中转子感应电动势的频率是异步机中转子感应电动势的频率是随随转子转速转子转速 改变改变的。的。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页i1u1e1e 1e2e 2i2+f1f2电动机内旋转磁场的磁感应强电动机内旋转磁场的磁感应强度在沿定子与转子间气隙应是度在沿定子与转子间气隙应是接近于正弦规律变化分布。因接近于正弦规律变化分布。因此，通过每相定子绕组的磁通此，通过每相定子绕组的磁通也应是随时间作正弦规律变化也应是随时间作正弦规律变化的，即的，即:

14、=msint 因此，每相定子绕组中由旋转磁场产生的感应电动势因此，每相定子绕组中由旋转磁场产生的感应电动势为为:dtdNe11也是正弦量，其有效值为也是正弦量，其有效值为: E1= 4.44 f 1N1 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 异步电动机内的异步电动机内的旋转磁场切割定子导体旋转磁场切割定子导体 e1 i1，111444Nf.U 1U 旋转磁场与定子导体间的旋转磁场与定子导体间的相对速度为相对速度为 n0 ，所以：所以：1 :6001pnf 定子感应电势的频率与磁场和导体间的定子感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度相对速度有关。有关。f 1= 电源频率电源

15、频率 fi1u1e1e 1e2e 2i2+f1f2式中式中: 每极磁通的每极磁通的最大值最大值。U1 E1= 4.44 f 1N1 )(111111EXIjRIU11EU由图示电路有：由图示电路有：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页定子导体与旋转磁场间的相对速度定子导体与旋转磁场间的相对速度是固定的，是固定的， f 1= f而而转子导体与旋转磁转子导体与旋转磁场之间的场之间的相对速度相对速度随转子转速的变化随转子转速的变化而而变化。变化。因此，因此， 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旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度是

16、不同的。旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度是不同的。X2R2i2+e2下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页因此，因此， 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 21000026060)(fspnnnnnnpf式中式中: (n0- n)为为转子导体与旋转磁场之间的转子导体与旋转磁场之间的相对速度。相对速度。 由由 得得6001pnf12fsf下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 E20= 4.44 f 1N2 E2= s E20 212222222LfsLfLXX20= 2 f1L 2X2= s X20 式中：

17、式中： E20 E2 X20 X2X2与与 s s 有关有关。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页222222XREI 2202220)(sXRsE I2I2s1O)(2 Isn)(0002nnIs 2202220max21XREIs即：起动的瞬间电流即：起动的瞬间电流 I2最大。最大。 当当 s n n转子与旋转磁场的相对速度转子与旋转磁场的相对速度 转子转子导体导体切割磁通的速度切割磁通的速度 E2 I2（如上图示）。（如上图示）。I2与与 s s 有关有关。22222222)(XIjRIERIE下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 结论：结论：

18、转子转动时，转转子转动时，转 子电路中的子电路中的各量各量均与转差率均与转差率 s 有关，即与转速有关，即与转速 n 有关。有关。220222222222)(cossXRRXRR202很小 时XRss1cos2 202较大时XRsss1cos2 当当 s X2 2 coscos2（如下图所示）。（如下图所示）。s12cos OOnI2I2下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1113NNNPUICos2113NNNPUICos 12f sf 1U f 1= 电源频率电源频率 fE2= s E20 X2= s X20 22022202)(sXRsEI220222222222)

19、(cossXRRXRR%10000 nnns下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例6-2： 一台三相异步电动机，已知：一台三相异步电动机，已知：功率功率kw转速转速r/min电压电压连接法连接法效率效率功率因数功率因数频率频率5.55.514401440380 V380 V85.5 85.5 % %0.840.845050试求电动机的试求电动机的极对数极对数 p p、额定负载下的额定负载下的转差率转差率s sN N、转、转子频率、子频率、额定电流额定电流I IN N。解：解：P=2P=22 2% %1 10 00 0% %1 15 50 00 01 14 44 40 0

20、1 15 50 00 0n nn nn ns s0 0N N0 0N NHzfsf112ACosUPINNN6 .11855. 084. 03803105 . 53)W(32下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页将电能转化为机械能的一种旋转机械将电能转化为机械能的一种旋转机械，它是生产中拖动生产机械的主要动力。所以，机械特性它是生产中拖动生产机械的主要动力。所以，机械特性是它的主要特性，对电动机进行分析往往离不开它。是它的主要特性，对电动机进行分析往往离不开它。什么是电动机的什么是电动机的机械特性？机械特性？ 机械特性是指机械特性是指 U1 和和 R2 一定时，电动机的转速

21、与一定时，电动机的转速与转矩之间的关系曲线。转矩之间的关系曲线。 当电动机拖动生产机械的转矩发生变化时，就必然当电动机拖动生产机械的转矩发生变化时，就必然引起其转速的变化。例如引起其转速的变化。例如,机床进刀时机床进刀时,机械转矩机械转矩nn。而转速的变化与电动机的电磁功率有关。故下面讨论的而转速的变化与电动机的电磁功率有关。故下面讨论的是是电磁转矩电磁转矩。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页异步电动机的异步电动机的22TcosIKT常数，与电常数，与电机结构有关机结构有关旋转磁场旋转磁场每极磁通每极磁通转子电流转子电流转子电路的转子电路的功率因数功率因数i lBF 2

22、2cos, , IT 异步电动机的转矩是由旋转磁场每磁极的磁通异步电动机的转矩是由旋转磁场每磁极的磁通 与与转子电流转子电流 I2相互作用产生的。它应与电磁功率成正比，相互作用产生的。它应与电磁功率成正比，因而与转子的功率因数有关。即：因而与转子的功率因数有关。即：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页21220222)(UsXRsRKT22 cos IKTT 22022202)( XREIss 2202222)(cosXRRs mNfU11144.4 由前面分析知：由前面分析知：式中：式中：U1 为定子绕组的相电压的有效值。为定子绕组的相电压的有效值。21UT 下一页下一

23、页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页21220222)(UsXRsRKT 21U当当 s 很小时，很小时， T与与 s 成正比；当成正比；当 s 很很大时，大时，T 与与 s 成反比成反比(以双曲线为渐以双曲线为渐近线近线)，并且有最大转矩，并且有最大转矩Tmax存在。存在。所以，电源电压的变动对转矩的影响很大。所以，电源电压的变动对转矩的影响很大。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页maxTmSNSOTS曲曲线线)( sfT 曲曲线线)(Tfn ：sXRUsRK：T得)(由22022212NnmaxTstTOnTNT0nstT1NT 在电源电压在电源电压 U

24、1和转子电阻和转子电阻 R2 一定的情况下，转矩与一定的情况下，转矩与转差率转差率 s 的关系曲线的关系曲线 T= f (s) 或转速与转矩的关系曲线或转速与转矩的关系曲线 n = f (T)，称为电动机的，称为电动机的机械特性曲线机械特性曲线。On下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页NnNTOnT0n(N m) 研究机械特性的目的是为了分析电动机的运行性能，研究机械特性的目的是为了分析电动机的运行性能，而电动机的运行性能与机械特性曲线上的三个转矩有关。而电动机的运行性能与机械特性曲线上的三个转矩有关。下面分别讨论下面分别讨论电动机匀速转动时，其转矩电动机匀速转动时，其转

25、矩 T 必须必须与阻力转矩与阻力转矩 TC 平衡，而阻力转矩平衡，而阻力转矩包括负载转矩包括负载转矩 T2 和空载损耗转矩和空载损耗转矩T0。一般一般T0很小，常可忽略，所以：很小，常可忽略，所以：60/22202nPTTTT式中：式中： P2 是电动机的输出功率是电动机的输出功率 (单位单位 W )，下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页NnNT)分/转()千瓦(9550NNNnPTOnT0n(N m) 例如：例如：某普通机床的主轴电机某普通机床的主轴电机(Y132M-4型型) 的额定的额定功率为功率为7.5kw, 额定转速为额定转速为1440r/min, 则额定转矩为：

26、则额定转矩为：nPnPT得9550602由m.N7 .4914405 .795509550NNN nPT可从电动机铭牌上的额定功率和可从电动机铭牌上的额定功率和额定转速等数据求得。额定转速等数据求得。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 正常情况下，电动机都工作在特性曲线的正常情况下，电动机都工作在特性曲线的 ab 段，当负载转矩增加时，电动机转速要降低，段，当负载转矩增加时，电动机转速要降低，但对应的电磁转矩却要增加。因为但对应的电磁转矩却要增加。因为 a b 段比较平段比较平坦，所以电动机的转速变化不大。这种特征称为坦，所以电动机的转速变化不大。这种特征称为硬的机械特

27、性。硬的机械特性。稳定运行时：稳定运行时：T = T2 ，n = nn = nN N 当当 T2（T2T） n n s E2I2T （ T=T2） 这时电机在降了的转速下稳定运行这时电机在降了的转速下稳定运行 （n n n nN N） 当当 T2 （T2 n nN N）下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 机械特性曲线上的最大值，机械特性曲线上的最大值，称为称为最大转矩或临界转矩。最大转矩或临界转矩。它它反映了反映了21220222UsXRsRKT)(2021max2XUKT 0ddST令：令：求得：求得：202mXRss临界转差率临界转差率On0nTmax将将sm代入转

28、矩公式，可得：代入转矩公式，可得：此时对应的转差率为此时对应的转差率为 s m可由下式来求，可由下式来求，下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页max121max, )1 (TUUT（3）sm与与 R2 有关，有关， R2 sm n 。绕线式绕线式 电机改变转子附加电阻电机改变转子附加电阻R 2 来实现电机调速。来实现电机调速。 2021max2XUKT 从公式中可知：从公式中可知：（2） 202mXRs注意：注意： 当负载转矩超过最大转矩时，电动机转速急剧下当负载转矩超过最大转矩时，电动机转速急剧下降，电动机将停止转动（堵转）降，电动机将停止转动（堵转）产生产生闷车闷车现

29、象。现象。 电机电机 。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页NmaxTT 一般三相异步电动机的过载系数为：一般三相异步电动机的过载系数为：2 .28 .1 烧坏烧坏 电动机一旦闷车，电流立即上升电动机一旦闷车，电流立即上升67倍，电动机倍，电动机严重过热！以至烧坏。从另一方面考虑，若在很短时严重过热！以至烧坏。从另一方面考虑，若在很短时间内过载，在电动机尚未过热就恢复达到正常状态，间内过载，在电动机尚未过热就恢复达到正常状态，未损坏电动机是允许的。因此，最大转矩也表示电动未损坏电动机是允许的。因此，最大转矩也表示电动机具有短时间的过载能力。机具有短时间的过载能力。定义定义

30、： 最大转矩与额定转矩的比值为最大转矩与额定转矩的比值为过载系数过载系数（能力）能力）， 即：即：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页22022212)(sXRUsRKT22022212stXRURKT电动机电动机刚起动刚起动 (n =0)的转矩的转矩称为称为起动转矩起动转矩。起动时起动时n= 0 时时，s =1st121st, ) 1 (TUUT(2) Tst与与 R2 有关，有关， 适当使适当使 R2 Tst 。对。对绕线式绕线式 电机改变转子附加电阻电机改变转子附加电阻 R 2=X20 , 可使可使Tst =Tmax 。体现了电动机带载体现了电动机带载起动的能力。起

31、动的能力。 Tst T20nnNststTTK 起动能力：起动能力：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页U TmU UTst 22022212stXRURKT 2021m2XUKT 202mXRs 0nNUT2nTOstTTOn0n2TmaxTR2 T Tstst 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页RRR滑环滑环电刷电刷定子定子转子转子起动电阻起动电阻 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例: :已知一台三相异步电动机的额定技术数据如下：已知一台三相异步电动机的额定技

32、术数据如下：功率功率kw转速转速r/min电压电压效率效率功率因数功率因数2.22.214201420380 V380 V81 81 % %0.820.827 72 22.22.2电源频率为电源频率为50Hz50Hz。试求：。试求：1. 1. 额定转差率额定转差率S SN N；2. 2. 额定电流额定电流I IN N； 3. 额定转矩额定转矩TN； NstII/NstTT /NTT/max053. 015001420150000nnnSNNACosUPINNN03. 581. 082. 03803102 . 23)W(32mNnPTNNN8 .1414202 . 29550)KW(95502下

33、一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页电动机电动机的起动的起动 电动机的起动就是将它开动起来。在起动瞬电动机的起动就是将它开动起来。在起动瞬间，间，n= 0,s = 1。我们从起动时的电流和转矩来分。我们从起动时的电流和转矩来分析电动机的期待性能。析电动机的期待性能。1起动电流起动电流 Ist ： 在刚起动时，由于旋转磁场对静止的转子有着很大在刚起动时，由于旋转磁场对静止的转子有着很大的相对转速，磁力线切割转子导体的速度很快，这时的相对转速，磁力线切割转子导体的速度很快，这时转子绕组中感应出的电动势和产生的转子电流都很大。转子绕组中感应出的电动势和产生的转子电流都很大。一般中

34、小型电动机的起动电流约为额定值的一般中小型电动机的起动电流约为额定值的 5-7 倍倍。75I /INst下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 当电动机不是频繁起动时，起动电流对电机本身当电动机不是频繁起动时，起动电流对电机本身影响不大。影响不大。 因为电机的起动时间很短（因为电机的起动时间很短（13秒）。秒）。 但但当起动频繁时，由于热量的积累，可以使电机过热。当起动频繁时，由于热量的积累，可以使电机过热。 但是，电动机的起动电流对线路是有影响的，因为但是，电动机的起动电流对线路是有影响的，因为2 2 起动转矩起动转矩 T Tstst ： 在刚起动时，虽然转子电流较大，但

35、由于转子的在刚起动时，虽然转子电流较大，但由于转子的功率因数是很低的。因此起动转矩是不大的，它与功率因数是很低的。因此起动转矩是不大的，它与额定转矩之比值约为额定转矩之比值约为1.02.2。 如果起动转矩过小，就不能在满载下起动，应设法如果起动转矩过小，就不能在满载下起动，应设法提高。但起动转矩也不能过大，否则，会使传动机构提高。但起动转矩也不能过大，否则，会使传动机构受到冲击而损坏。受到冲击而损坏。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页鼠笼式电动机的鼠笼式电动机的 由上述分析可知，异步电动机起动时的主要缺点是由上述分析可知，异步电动机起动时的主要缺点是起动电流较大。为了减

36、小起动电流，必须采用适当的起动电流较大。为了减小起动电流，必须采用适当的起动方法。起动方法。鼠笼式鼠笼式电动机的起动方法有两种：电动机的起动方法有两种：1 直接起动直接起动2 降压起动降压起动1 直接起动：直接起动： 直接起动就是利用闸刀开关或接触器将电动机直接直接起动就是利用闸刀开关或接触器将电动机直接接到额定电源上。接到额定电源上。 这种起动方法虽然简单这种起动方法虽然简单 ，但如上所，但如上所述，由于起动电流较大述，由于起动电流较大 ，将使线路电压下降，将使线路电压下降 ， 影响负影响负载的正常工作。一般只有载的正常工作。一般只有功率在二三十千瓦以下功率在二三十千瓦以下的异的异步电动机才

37、能采用直接起动的方法来起动。而对于功步电动机才能采用直接起动的方法来起动。而对于功率较大的异步电动机通常都采用降压起动。率较大的异步电动机通常都采用降压起动。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2 降压起动：降压起动： 所谓降压起动就是在电动机起动时，降低其所加所谓降压起动就是在电动机起动时，降低其所加的电压。其目的就是要减小起动电流。降压起动通常的电压。其目的就是要减小起动电流。降压起动通常采用下面的几种方法。采用下面的几种方法。（1）星形）星形三角形（三角形（Y-）换接起动：）换接起动： 该方法只适合于电动机在工作时，其定子绕组接成该方法只适合于电动机在工作时，其定子

38、绕组接成三角形时的情况。三角形时的情况。 如有一台如有一台三角形联接三角形联接的电动机，接在电压为的电动机，接在电压为380V的电源上，其的电源上，其每相定子每相定子绕组上的电压就是绕组上的电压就是380V；当采；当采用用星形联接星形联接并接在相同的电源上时，此时每相定子绕并接在相同的电源上时，此时每相定子绕组上的电压是组上的电压是220V。起动起动时接成时接成 Y 型型 ，起动，起动完毕完毕后再改接成后再改接成型。型。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页ZUIll3:星形 联形联YZUIll3 三三角角形形联联结结时时：31Y llII31YlIZlU+U1U2V1V1

39、W1W2 lIlU+ZU1U2V1V2W1W2Z下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 通过计算可以看出，采用通过计算可以看出，采用（Y-）换接起动）换接起动，电压下降了电压下降了 倍，电流下降了倍，电流下降了 倍。倍。3131 由于转矩与电压的平方成正比，即：由于转矩与电压的平方成正比，即： )(2StUT 31)3/(22UUTTtsYtstsYtsTT31 所以所以（Y-）换接起动的）换接起动的起动转矩也减小为直接起动转矩也减小为直接起动时的起动时的 。因此，这种方法只适合于空载或轻载。因此，这种方法只适合于空载或轻载时起动。时起动。31 该种起动一般采用星三角起动器

40、来实现，电路如该种起动一般采用星三角起动器来实现，电路如下图所示。下图所示。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1动触点动触点Y动触点动触点静触点静触点待起动状态待起动状态下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1UPU1+Ul+U2V1V2W1W2下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 工作工作L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2Ul+U1V1

41、V2W1W2下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(a) 仅仅适用于正常运行为适用于正常运行为三角形三角形联结的电机。联结的电机。 )(2StUT (b) Y 起动起动 ststTI(c) Y 换接起动适合于换接起动适合于空载空载或或轻载轻载起动的场合。起动的场合。UlU1W2V2W1+U2V1UP+Ul+U1W2V2W1U2V1tsYtsTT31ststYI31I(d) Y 换接起动简单、操作方便。换接起动简单、操作方便。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页L1L3L2FUQQ2下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 自耦降压起动

42、是利用一台三相自耦变压器将电自耦降压起动是利用一台三相自耦变压器将电动机在起动过程中的定子端电压降低。动机在起动过程中的定子端电压降低。 自耦变压器备有抽头，以便得到不同的电压自耦变压器备有抽头，以便得到不同的电压（例如为电源电压的（例如为电源电压的73%、64%、55%），根据对），根据对起动转矩的要求而选用。起动转矩的要求而选用。 自耦降压起动适用于自耦降压起动适用于容量较大容量较大的或的或正常运行时联成正常运行时联成星形星形不能采用星三角起动器的鼠笼式异步电动机。不能采用星三角起动器的鼠笼式异步电动机。优缺点：优缺点：降低了电压降低了电压 ，所以降低了起动电流。，所以降低了起动电流。设备

43、费用高。设备费用高。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页RRR滑环滑环电刷电刷定子定子转子转子起动电阻起动电阻 电动机的起动方法电动机的起动方法 转子串电阻起动转子串电阻起动下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页202122202st()EIRIIRX 降低降低 增加增加R2 Tst 22022212stXRURKT又2 提高了功率因数，保证了提高了功率因数，保证了4 4 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2113NNNPUICos 32N1N1NNN10 ()3cosPWIU mN )(9550NN2NnKWPT2maxUT2

44、stUT00NnnnNstsYtsTT31ststYI31I下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页A2849230880380310453. NNN3N2Ncos310 UPI 一台一台Y225M-4型的三相异步电型的三相异步电 动机，定子动机，定子绕组绕组型联结，其额定数据为：型联结，其额定数据为：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V， N=92.3%，cos N=0.88， Ist/IN=7.0, Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：，求：CosIUP3因为因为所以下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 2）由由n

45、N=1480r/min，可知，可知 p=2 （四极四极电动机电动机）minr 15000/n 013. 015001480150000NnnnNs 3）mN 429014804595509550NN2N .nPTmN 9638429022)(NNmaxmax .TTTTmN 8551429091)(NNstst .TTTT下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页在在上例中上例中(1)如果负载转矩为如果负载转矩为 510.2Nm, 试问试问 (1) 在在U=UN和和U =0.9UN两种情况下电动机能否起动？两种情况下电动机能否起动？(2) 采用采用Y- 换接起动时，求起动电流和

46、起动转矩。换接起动时，求起动电流和起动转矩。 (3) 当负载转矩为额定转矩的当负载转矩为额定转矩的80%和和50%时，电动机时，电动机 能否起动？能否起动？ Tst = 551.8Nm 510.2 N. m mN2510mN 4478551902st .T (2) Ist =7IN=7 84.2=589.4 AA519645983131st stY.II 在在U = 0.9UN 时时2UTst由于下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页132329183%8042909183%80NstY .TT121459183%5042909183%50NstY .TT起动起动mN918

47、385513131ststY .TT(3)起动时，采用由于YUT21st下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 在生产机械的工作过程中在生产机械的工作过程中,除了要求电机正、反转外，除了要求电机正、反转外，还需要调节电动机的速度。例如金属切削时，电动机的还需要调节电动机的速度。例如金属切削时，电动机的转速要随金属的种类而变；还有转速要随金属的种类而变；还有重机等。重机等。 调速就是在调速就是在同一负载同一负载下能得到不同的转速，以满足下能得到不同的转速，以满足生产过程的要求。生产过程的要求。 调速与变速不同。变速是指电动机转轴上负载调速与变速不同。变速是指电动机转轴上负载

48、发生变化时电动机的转速跟着发生变化。发生变化时电动机的转速跟着发生变化。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页pfsnsn1060111fps下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 f=50HzM3 + pfsnsn106011 可知频率可知频率 f 下调时，转速下调时，转速 n 降低。降低。而频率而频率 f 上调时，转速上调时，转速 n 升高。升高。 变频调速就是改变电源电压的频率，从而改变电动变频调速就是改变电源电压的频率，从而改变电动机的转速。机的转速。目前主要采用下图所示的变频装置：目前主要采用下图所示的变频装置：下一页下一页总目录总目录 章目录

49、章目录返回返回上一页上一页 由式由式 pf60n10下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页A1X1A2X2iiP=1A1A2X1X2SNA1A2X1X2NNSSA1X1A2X2iiP=2首尾正着串联首尾正着串联首尾反着并联首尾反着并联下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 采用变极调速方法的电动机称作采用变极调速方法的电动机称作双速电机双速电机，由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对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，如铣床、镗床、磨床调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床等机床上。等机床上。 只要在绕线式电动机的转

50、子电路中接入一个调只要在绕线式电动机的转子电路中接入一个调速电阻，改变电阻的大小，就可以得到平滑调速。如速电阻，改变电阻的大小，就可以得到平滑调速。如增大调速电阻时，转差率上升，而转速下降。这种调增大调速电阻时，转差率上升，而转速下降。这种调速方法的优点是设备简单、投资少；但能量损耗较大。速方法的优点是设备简单、投资少；但能量损耗较大。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页Tn0no22RR2R2R变转差变转差 率率s调速，调速，绕线式绕线式电动机转子回路串电阻。电动机转子回路串电阻。nnTLTLs sTs2R2Ro电路图如下：电路图如下：下一页下一页总目录总目录 章目录章

51、目录返回返回上一页上一页RRR滑环滑环电刷电刷定子定子转子转子绕线式绕线式电动机转子回路串电阻调速电动机转子回路串电阻调速 过程：过程： 转子串电阻后，由于惯性，来不及变化，转子串电阻后，由于惯性，来不及变化，故故 E2 就没变，就没变，而而 R R2 2 I I2 2 T T T T T2 2 I I2 2 T=T T=T2 2 为止为止 。222REI 下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 因为电动机的转动部分有惯性，所以把电源因为电动机的转动部分有惯性，所以把电源切断后，电动机还会继续转动一定时间后停止。切断后，电动机还会继续转动一定时间后停止。为了缩短辅助工时，提高生产机械的生产率，并为了缩短辅助工时，提高生产机械的生产率，并为了安全起见，往往要求电动机能够迅速停车和为了安全起见，往往要求电动机能够迅速停车和反转。这就需要对电动机进行制动。对电动机进反转。这就需要对电动机进行制动。对电动机进行制动，也就是要求它的转矩与转子的转动方向行制动，也就是要求它的转矩与转子的转动方向相反。这时的转矩称为相反。这时的转矩称为制动转矩制动转矩。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页制动方法制动方法机械制动机械制动电气制动电气制动能耗制动能耗制动反接制动反接