项目1任务一：异步电动机的调速运行原理

任务一异步电动机的调速运行原理

知识与能力目标了解异步电动机的基本结构1了解异步电动机的旋转原理

2了解异步电动机的机械特性及典型负载机械特性

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交流电动机是利用定子和转子之间的电磁相互作用，将输入的交流电能转换成机械能输出的电动机。三相交流电动机异步电动机同步电动机交流电动机转子转速与旋转磁场之间的关系电动机正常运行通电的相数分为分为单相交流电动机根据任务一异步电动机的调速运行原理

三相异步电动机的优点是有良好的工作性能和较高的性价比等变频调速由于调速性能优越，能平滑调速、调速范围广及效率高等诸多优点，随着变频器性价比的提高和应用的推广，越来越成为最有效的调速方式。变极调速变频调速改变转差率调速三相异步电动机的调速方法任务一异步电动机的调速运行原理

异步电动机的主要结构分为以下部分：磁路部分：定、转子铁心。电路部分：定、转子绕组。机械部分：机座、端盖、轴和轴承等。

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基本特点：鼠笼型转子绕组由转子槽中的裸导条和连接这些导条的端环组成。100KW以上异步电动机的笼型绕组则由插入转子槽中的铜条焊上端环构成。小型异步电动机的笼型绕组通常采用熔化的铝液在转子铁心上一次浇铸而成，端环上铸有风扇叶片，以供电动机内部通风散热。任务一异步电动机的调速运行原理

交流电动机的工作效率较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。特别是中小型轧钢设备、矿山机械、机床、起重运输机械、鼓风机、水泵及农副产品加工机械等大部分采用三相异步电机来拖动。任务一异步电动机的调速运行原理

异步电动机的工作原理

三相异步电动机的定子上装有互差120度的U、V、W三相对称绕组，当三相绕组通以U、V、W三相对称交流电压后，就产生三相互差120度的三相对称交流电流。当电源频率f=50Hz时，流入定子绕组的三相对称电流就将在电动机的气隙内产生一个转速为n1=60f1/p的旋转磁场。任务一异步电动机的调速运行原理

异步电动机的工作原理

当转子导体被此旋转磁场的磁力线切割时，导体内将产生感应电动势，在转子回路闭合的情况下，转子导体中就有电流流通。根据载流导体在磁场中产生电磁力的作用，用左手定则就可以判断出转子受到了一个与旋转磁场同方向的转矩。当此转矩大于转轴上的阻力矩时，转子就转动起来，这就是异步电动机的基本工作原理。任务一异步电动机的调速运行原理

异步电动机的工作原理

电动机转子转动的方向与旋转磁场的方向虽然相同，但它们的转速却不相等，如果用n1表示旋转磁场转速，n表示电动机轴实际转速，s表示转差率，则：

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当s

＞0时为电动机运行；当s

＜0时为发电机运行。异步电动机的机械特性

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异步电动机的自然机械特性1、起动转矩：处于停止状态的异步电动机加上电压后，电动机所产生的转矩。通常为额定转矩的1.25倍。2、最大转矩：在理想情况下，电动机在临界转差率为Sm时产生的最大值转矩Tm。3、起动电流：通常起动电流为额定电流的4～7倍。4、空载电流：电动机在空载时产生的电流，此时电动机的转速接近同步转速。5、电动状态：电动机产生转矩，使负载转动。6、再生制动状态：由于负载的原因使电动机实际转速超过同步转速，此时，负载的机械能量转换为电能并反馈给电源，异步电动机作为发电机运行。7、反接制动状态：将三相电源中的两项互换后，旋转磁场的方向发生改变，对电动机产生制动作用，负载的机械能将转换为电能，并消耗于转子电阻上。术语说明如下：

任务一异步电动机的调速运行原理

异步电动机调速时的机械特性

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异步电动机的转速为：式中:n为电动机轴转速，单位为r/min；n1为同步转速，单位为r/min；f1为电源频率，单位为Hz；s为转差率。异步电动机调速时的机械特性

任务一异步电动机的调速运行原理

当电动机空载时，转差率接近零，而当电动机满载（产生额定转矩）时，则转差率一般在1%～10%的范围内变化。

由上式可知，改变f1、s和p中任意一个，即可改变电动机的转速。因此，异步电动机的调速最容易实现的是变极调速和改变转差率调速。但如果有一个变频电源，用以改变电动机的电源频率，则可实现对电动机变频调速。早期的变频器早期的通用变频器多采用恒U/f控制方式，即变频器的输出电压U和f同时进行控制。

故通用变频器也常被称为VVVF变频器（VariableVoltageVariableFreguency）。任务一异步电动机的调速运行原理

异步电动机调速时的机械特性

任务一异步电动机的调速运行原理

异步电动机调速时的机械特性

恒转矩负载恒功率负载二次方律负载异步电动机负载的机械特性

异步电动机负载的机械特性

abc任务一异步电动机的调速运行原理

特点：在不同的转速下，负载的阻转矩基本恒定。即负载阻转矩TL的大小与转速nL的高低无关。

恒转矩负载的功率特点由下式决定恒转矩负载任务一异步电动机的调速运行原理

恒转矩负载负载功率与转速成正比

任务一异步电动机的调速运行原理

异步电动机调速时的机械特性

带式输送机是恒转矩负载的典型例子之一，其基本机构和工作情况如下图所示。皮带与滚筒间的摩擦力F与皮带和滚筒的材质有关，与滚筒的转速无关，若滚筒半径r不变，则F、r两者都与滚筒的转速无关。所以负载的阻转矩为：特点：在不同的转速下，负载的功率基本恒定。这里所说的“恒功率”指的是：此类负载一旦被电动机拖动运行，其负载的变换不会影响电动机的功率。

恒功率负载的功率特点由下式决定恒功率负载任务一异步电动机的调速运行原理

恒功率负载负载阻转矩的大小与转速成反比

任务一异步电动机的调速运行原理

各种薄膜的卷取机械是恒功率负载的典型例子之一，如下图所示。其工作特点是：随着“薄膜卷”的卷径不断增大，卷取辊的转速应逐渐减小，以保证薄膜的线速度恒定，从而也保证了张力的恒定。在卷取过程中，拖动系统的功率是恒定的：

在卷取过程中，要求线速度保持恒定特点：离心式风机和水泵类电动机，其负载的阻转矩TL与转速nL的二次方成正比

负载的功率与转速的三次方成正比

二次方率负载任务一异步电动机的调