电机变频器基本原理概述2

交流电机、变频器基本原理概述商用车事业部焊接二车间机电技术组目录一、三相交流异步电机的基本原理二、三相交流异步电机的基本应用三、变频器的基本原理四、变频器的基本应用五、电动机与变频器的应用一、三相交流异步电动机的基本原理1.右手螺旋定则磁场是由电流产生，磁场的情况可形象地用磁感线来描述。右手螺旋定则的用法是：在图（a）中用右手大拇指表示电流的方向，其他四指的回转方向待变磁感线的方向；在（b）图中有右手四个手指的回转方向代表电流的方向，大拇指表示线圈内部磁感线的方向。c（a）直导线电流的磁场（b）线圈电流的磁场（a）三相绕组（b）三相电流一、三相交流异步电动机的基本原理2.旋转磁场的产生在匝数相同，形状尺寸一样，轴线在空间互差120。的三相绕组上通以三相电流。

U1、V1

、W1为绕组的首段，U2、V2

、W2为绕组的末段，i1、i2

、i3为相应电流。（a）ωt=00（b）ωt=900一、三相交流异步电动机的基本原理2.旋转磁场的产生三相电流通过三相绕组是所产生的合成旋转磁场是个空间旋转磁场当ωt=00时，i1=0，i2＜0，i3＞0，根据右手螺旋定则，产生合成磁场如虚线所示。当ωt=900时，i1＞0，i2＜0，i3＜0，根据右手螺旋定则，产生合成磁场如虚线所示。（a）转子电流有功分量与旋转磁场的相互作用（b）转子电流无功分量与旋转磁场的相互作用（c）右手定则（d）左手定则一、三相交流异步电动机的基本原理3.电磁转矩的产生一、三相交流异步电动机的基本原理4.三相交流电动机工作原理由此可见，三相异步电机的工作原理可以简述如下：定子三相电压U1产生定子三相电流I1，三相电流通过定子三相绕组产生旋转磁场Ф，由于转子与磁场存在着相对运动，在转子绕组中产生了感应电动势E2。由于转子绕组是闭合的，因而产生了感应电流I2，I2与旋转磁场相互作用产生了电磁转矩T，从而使转子拖动生产机械以转速n运转。这一工作过程可以表示成：U1→I1→Ф→E2→I2→T

→n名称符号名称符号额定功率PN同步转速n0额定电压UN磁极对数p额定电流IN转差率s额定频率fN电磁转矩T额定转速nN槽距角α额定功率因数λN极距τ额定效率ηN节距y一、三相交流异步电动机的基本原理5.三相交流电动机基本公式符号一、三相交流异步电动机的基本原理6.三相交流电动机基本公式（a）转差率转子转速n与同步转速n0之差，与同步转速n0的比值称作转差率（slip），用s表示，即s=（n0-n）/n0。因此转子转速：n=（1-s）n0（b）三相异步电动机的功率

其中m1为定子绕组的相数；U1为定子电压；I1为定子电流；cosφ1为功率因数λ一、三相交流异步电动机的基本原理6.三相交流电动机基本公式（c）槽距角

其中p为磁极对数z为电机的槽数

（d）极距其中p为磁极对数z为电机的槽数

一、三相交流异步电动机的基本原理6.三相交流电动机基本公式（c）定子铜损耗（d）定子铁损耗（e）电磁功率利用T形等效电路可知继续转化（f）转子铜损耗由（e）和（f）可以得出一、三相交流异步电动机的基本原理6.三相交流电动机基本公式（g）电动机转轴上的机械功率由（e）和（g）可得出由（f）和（g）可得（h）电动机的输出功率其中机械损耗Pme，附加损耗Pad空载损耗总损耗铜损耗平衡方程一、三相交流异步电动机的基本原理6.三相交流电动机基本公式（i）电动机的效率（j）电动机电磁转矩（k）电磁转矩的物理公式一、三相交流异步电动机的基本原理6.三相交流电动机基本公式令其中CT由电机结构决定的常数

Φm为磁通最大值I2cosφ2为转子每相电流的有功分量（l）电磁转矩的参数公式其中异步电机的各种运行状态状态制动状态堵转状态电动机状态理想空载状态发电机状态转子转速n＜0n＝00＜n＜n0n＝n0n＞n0转差率s＞1s＝11＞s＞0s＝0s＜0二、三相交流异步电动机的基本应用1.三相交流异步电动机工作状态转子转速n与同步转速n0之差，与同步转速n0的比值称作转差率（slip），用s表示，即s=（n0-n）/n0。因此转子转速：n=（1-s）n0二、历三相哪交流作异步旬电动黎机的津基本忌应用1.三相溜交流愚异步腥电动于机工市作状青态电动妨机转脖子绕都组的喇结构睡有笼肾型（药又称思鼠笼引型）芝和绕罩线型争两种谎。因主而三捉相异槐步电贱动机迁也分村为笼妨型异营步电雄动机动和绕瞎线型壳异步衔电动杯机两善种。二、舰三相驱交流纵异步移电动物机的秋基本致应用1.三相史交流浓异步爽电动爱机工旦作状凳态笼型中绕组臭为自尾行闭宇合的宫对称辛多相膛绕组写。额测定功森率在10仙0k剖w以上氏的笼摔型异育步电城动机浓，转朗子铁容心槽报内嵌战放的逢是电铜条迁，铜鱼条的陶两端搬各用捡一个止铜欢睁焊接粗起来漠，形缠成闭娇合回勾路。10陪0k例w以下不的笼特型异煎步电木动机芦，转万子绕聪组以白及作忌冷却错用的朴风扇牌则常京用铝电一起迈铸成泊。二、瞧三相唱交流稼异步寨电动缺机的袍基本冲应用1.三相装交流漠异步企电动挥机工螺作状喉态绕线毒型异睡步电腥动机亩的转浓子绕善组与到定子坏绕组宽一样发也是意三相园绕组河，都听是采或用星加形联裕结。瞎它的患首端变分别轰与转宣轴上廊的三论个彼味此绝晴缘的脚铜质矩滑环匀（集催电环烦）相絮连接复。每沿个滑忽环上犬都用状弹簧肌压着茧一个融固定远不动设的电容刷，阳转子邮转动蛋时滑怪环与喊滑刷锐之间松保持载滑动扭解除竹。转济子绕已组的意三个邪首端袭通过颗电刷断引到汇接线鹊盒中伤，以搜便在牵转子公电路惜中串嚷入附蒜加电驴阻，湾改变弱电动剑机的竟起动污和调舌速性跟能。电机类型起动方式笼型异步电动机直接起动减压起动1.定子串电阻或电抗减压起动2.星形-三角形减压起动3.自耦变压器减压起动4.软启动器起动绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动1.无级起动2.有级起动二、蚀三相粗交流巨异步辉电动个机的盖基本底应用2.三相治交流永异步嘴电动蕉机起厨动二、午三相康交流萌异步滴电动蛛机的糊基本哄应用2.三相悦交流矩异步充电动团机起寇动——直接唱起动直接名起动羞又称镜全压袋起动昂，就五是将林电动锻机的擦定子仆绕组番直接勾加上笨额定叫电压冬起动芬。直接遥起动笛缺点超：短毁时电据流过逝大、广频繁芹起动逐引起玻电动辽机过淘热，敬引起思供电吵电压在下降讲。直接佣起动龟要求声：电著源容狐量足惊够大弄、电岁源额渣定电凑流远债大于托电动塑机的参起动尼电流中，起写动转脸矩满稳足。一般落规定衰，7.讯5k倍w一下渔的笼红型异吨步电卷动机停可以沫直接址起动犹。7.彩5k确w以上廊，电置源容但量能也满足葵下述蚀条件厦者可径以直境接起威动，誓即起般动电眉流倍抢数：（a）定埋子串到电阻运起动（b）定利子串稀电抗贿起动二、欣三相锋交流狮异步疼电动蓄机的趴基本烂应用2.三相何交流堵异步尝电动吗机起西动——减压吵起动纵（定加子串哪联电城阻或脚电抗效）通过腊开关肤断开芝闭合响，定钱子电杨流在打电阻捏和电房诚抗上怨产生狐电压谊降，播使定栽子电蹈压降跃低，炕减小祸起动简电流神。起相动后沙开关惧闭合问，切皮除电嫂阻或蝴电抗遮。起动枪方法吧简单疲，但序定子鼠串电庙阻起伏动耗得能较视多，股主要霉用于从低压浊小功耀率电旬动机垫。定斤子串杯电抗成起动姑投资跌较大骨，主迈要用绿于高情压大牵功率乖电动跨机。（a）星泊形-三角篇形减箭压起极动项目等式定子线电压比定子相电压比定子相电流比起动电流比电源电流比起动转矩比二、济三相批交流功异步贿电动蛛机的犁基本皱应用2.三相陈交流杯异步竭电动怀机起脂动——减压字起动就（星芦形-三角羡形减勒压起绳动）星形-三角改形减枕压起芝动只翼适用摩于正年常运骨行是倚为三护角形讽联结宿的电信动机依。起盈动时巷，定粒子绕锹组先怎按星萝形联得结，冠起动码后再认换成泉三角兴形联霜结。（a）自秩耦变战压器形减压斗起动项目等式定子线电压比定子相电压比定子相电流比起动电流比电源电流比起动转矩比二、兆三相煎交流扛异步枝电动胞机的仇基本瞎应用2.三相回交流佣异步熔电动泥机起盏动——减压予起动翼（自咐耦变戴压器静减压店起动小）自耦剑变压歪器起左动又税称为顷自耦方减压坦起动界或自开耦变名压器雷起动畏。起伐动时滔，先震通过俘三相负自耦俊变压焰器将垂电动泽机的今定子灾电压剥降低羡。起肾动后经再将鸽电压篮恢复梳到额赴定值膨。（a）接若线图（b）限蹈压起茶动模痒式的象起动急过程（c）限逼流起咬动模柄式的漏起动杆过程二、肢三相毛交流虾异步止电动修机的去基本题应用2.三相闹交流拜异步冻电动休机起逆动——减压古起动蹦（软催启动监器起知动）随着务电力箱电子双技术疤和微向机控转制技劣术的猾发展吼出现衔了软行启动肃器。寒软启追动器瓶是一伞种集泊成器晌件，绣利用裂软起绍动器榨起动妖可以波在电野动机朽的起布动过楚程中柔，通批过自搁动调诉节电建动机钱的电及压，荐得到山期望显的起船动性吼能。报软启邻动器牢通常孙有限有压起羊动和咱限流乳起动贩两种说模式踏。电机类型调速方式笼型异步电动机变频调速变极调速变压调速绕线型异步电动机转子串联电阻调速二、诵三相版交流快异步忽电动桥机的葱基本何应用3.三相杏交流嘉异步阁电动俘机调皮速（a）f1<fN二、挑三相称交流册异步结电动爱机的隶基本附应用3.三相孝交流锡异步速电动功机调云速——变频自调速斜（减僻速）变频渣调速姿减速缓时，从在忽唇略定迁子漏笛阻抗娇的情工况下骆，U1=E1=4命.4管4kw1N1f1Φm，单赢独降捐低f1，会鲜使Φm增加经，引贺起磁太路饱垦和，缎铁损呆耗增线加，泥功率并因数找下降亏为了木保持Φm基本择不变浊，U1（最熄好是E1）应教随f1成比够例的仇减小才。（a）f1衡>fN二、堆三相后交流佣异步扬电动掌机的岩基本附应用3.三相赏交流柿异步僚电动僚机调栗速——变频廉调速等（加缘瑞速）当变特频调坝速加仙速时浊，U1＞UN是不地被允丢许的罩，因寇此只榆能保坛持U1=UN不变芳，最兽大转改矩与f12成反音比。倾因此条增加年后的监机械珍特性凭曲线堂如图摩所示伶。（a）Y-斗YY变极艳时（b）Δ-Y箭Y变极峡时二、冒三相跃交流脊异步板电动栗机的粪基本哪应用3.三相赞交流固异步读电动晌机调掠速——变极酷调速通过距改变制绕组当的联葡结方婚式改缺变旋墙转磁钓场的厚磁极临对数吨，而翅磁极膀对数巡寿的改辽变导老致其拼转速乓，电偏磁转继矩的亮改变祸。（a）恒岁转矩胳负载（b）恒蛮功率劲负载（c）通询风机蓝负载二、席三相圆交流员异步盒电动糕机的骡基本立应用3.三相写交流紫异步芝电动中机调萄速——变压胁调速变压葡调速忆通过畅降低阀定子投电压故，改江变电棉动机榴的机猜械特赖性，臂使得透工作丢点由a点变宇到b点，竿从而新降低影了电川动机侮的转易速。滥但是霸对于枝恒转减矩负渐载和跃恒功期率负他载来件说只区有转概速大策于nM运行跪才稳吃定，捉调速毛范围胃过小房诚，通监风机宫调速顷范围暑大，谎但需后注意右电流漂不可忌超过各额定胁值。（a）转适子串诵联电亿阻调贩速二、鲁三相龄交流天异步上电动技机的气基本福应用3.三相赖交流躺异步湾电动禽机调嗓速——转子凝串联愁电阻艇调速增加数转子析电阻R2便可走改变辩电动尖机的泪机械岸特性宽，使钱得工浙作点饭由a点变柜到c点，戚从而浮降低因了转瞧速。R2越大切，n越低刘。通沸过公筹式的馆推导蒜，可内推出听其为银恒转陕矩调鸡速。制动类型制动特点能耗制动1.能耗制动过程——迅速停机2.能耗制动运行——下放重物反接制动1.定子反相的反接制动——迅速停机2.转子反向的反接制动——下放重物回馈制动1.调速过程中的回馈制动2.下放重物的回馈制动二、平三相心交流辩异步疤电动放机的肚基本吨应用4.三相级交流惕异步拔电动现机制登动（a）能鸭耗制躺动电对路图（b）制塞动转植矩的伟原理紫图二、辱三相土交流原异步辟电动慕机的把基本菊应用4.三相箭交流愤异步赌电动仆机制催动——能耗叫制动（a）制粱动前柏电路（b）制犁动时净电路（c）机晨械特小性二、钱三相惑交流塔异步均电动录机的柏基本辽应用4.三相杆交流伴异步其电动熟机制续动——反接嘉制动绑（转阳子反易相的饶反接端制动琴）（a）制宽动前户电路（b）制晋动时泪电路（c）机长械特子性二、篮三相莲交流白异步犹电动险机的菌基本缘瑞应用4.三相浴交流姜异步路电动理机制浊动——反接炒制动鸣（定瓜子反曲相的蝴反接瓦制动轧）（a）调玩速中涝的回补馈制驻动（b）下瓶放重劈燕物时折的回依馈制只动二、悦三相磁交流饶异步纳电动叉机的厚基本洞应用4.三相贼交流掀异步絮电动搅机制转动——回馈败制动三、向变频哑器的抓基本扯原理1.变频巾器的樱基本练概念改变仰频率桌的电拔路称方为变荡频电阿路。杏变频祸电路南有交勿交变党频电场路和圈交直支交变缎频电祝路两狂种形惧式。树前者鸦直接近把一植种频士率的仰交流箱便哼馒另一甩种频锋率或校可变的频率泡的交佩流，门也称毒为直爆接变裁频电坛路。砖后者虚先把单交流搅整流阳成直镜流，居再把园直流布逆变网成另领一种他频率贵或可轧变频小率的损交流融，这本种通彼过直顿流中乔间环白节的姿变频运电路弦也称创为间归接变离频电把路。直接灿变频婚电路图中又父包含仿晶闸牌管交爷交变挡频和肾矩阵羞式变膝频电巩路。图4-盗8三、惠变频我器的迟基本手原理2.晶闸惕管交栏交变莲频——单相塑交交椒变频诞电路单相计交交欢变频炉电路盾是由P组和N组反魄并联哥的晶泼闸管并变流疏电路短构成宇。电掩流器P和N都是际相控尝整流寒电路掩，P组工袖作时某负载揉电流酬为正点，N组工送作是董负载革电流灾为负附。让湖两组森变流缘瑞器按禽一定著的频捏率交途替工蔬作，迅负载耗就得丛到该窗频率毒的交才流电汁。改销变变日流电点路工民作时听的控疑制角α就可宫以改泳变交中流输嚼出电慰压的轰幅值扁。其难中甲甩流电呼路通盟常采刮用6脉波响的三老相桥料式电旺路或12脉波遗变流必电路犬。图2-膀7三、火变频由器的干基本胁原理2.晶闸杂管交胖交变坚频——三相敲桥式贱全控猪整流山电路三相剥桥式墙全控香整流屿电路资的原稼理如距图所痰示，即将阴谢极连般在一毯起的3个晶的闸管挠称为姑共阴岁极组穷；将阁阳极天连在加一起穴的3个晶扰闸管咏称为败共阳中极组喜。晶炉闸管鱼导通鸣的顺朽序为1-冶2-舰3-塘4-虚5-授6。图1-珍7三、誓变频辆器的眯基本津原理2.晶闸杨管交碑交变残频——晶闸火管的抚结构晶闸括管是茧晶体怀闸流滩的简退称，点又称溉为可厉控硅邀整流澡器。炊其内逼部是PN琴PN四层君半导炉体结裁构。案晶闸价管导亚通的占工作严原理吨可以冠用双甩晶体孤管模匀型来绩解释膝。图1-灯8三、竹变频陷器的盾基本诱原理2.晶闸饥管交叹交变字频——晶闸仆管的孔基本杯特性静态垦特性1.当晶望闸管虑承受宁反向术电压榴时，座不论刮门极或是否碌有触菜发电歌流，携晶闸退管都脂不会鸽道童2.当晶挎闸管丝式承受搜正向街电压里时，束仅在遵门极塑有触跃发电拔流的勤情况牛下晶织闸管涂才能才导通3.晶闸姜管一川旦导蚀通，坝门极铺就失禽去控延制作永用，脉不论舒门极介触发乳电流腿是否钱还存辰在，面进闸累管都泉保持宜导通酿。4.若要浅使已竟导通遵的进阀闸管盐关断惯，只氧能利削用外筋加电卸压和踩外电胃路的哗作用澡使流膝过晶宽闸管防的电放流降惰到接随近于完零的牺某一却数值赖一下较。图1-谜9动态枯特性1.开通馒过程2.关断英过程三、授变频渣器的穷基本摘原理2.晶闸抵管交厌交变荷频——晶闸动管的芦基本袖特性图2-林17三相查桥式怪全控嫩整流追电路兼电阻的负载α=0度时展晶闸未管工扣作情叉况三、拖变频颠器的腰基本节原理2.晶闸既管交谦交变奏频——三相原桥式绘全控浅整流酸电路扶（电课阻负技载）三相兵桥式店全控每整流酷电路圾电阻零负载0度时肆的波社形三、送变频飘器的渗基本丘原理2.晶闸黎管交怒交变别频——三相逝桥式住全控液整流植电路抢（电邪阻负勒载）三相赛桥式遇全控劣整流横电路把电阻凑负载30度时着的波衣形三、藏变频卡器的忙基本殃原理2.晶闸箭管交徒交变摊频——三相传桥式景全控暑整流墨电路振（电象阻负熄载）三相就桥式尺全控辆整流灵电路克电阻协负载60度时型的波塘形三、溜变频碑器的组基本跃原理2.晶闸裙管交明交变峡频——三相汉桥式偏全控签整流帜电路垄（电多阻负东载）三相麦桥式绣全控狼整流神电路节电阻抹负载90度时也的波身形三、掀变频铲器的颂基本小原理2.晶闸和管交胜交变斗频——三相碧桥式旁全控乌整流卧电路渴（电艘阻负总载）三相盾桥式守全控滑整流丢电路街电阻子负载0度时薄的波注形三、网变频霸器的稍基本晚原理2.晶闸姑管交耻交变罩频——三相施桥式拘全控持整流杰电路牛（阻辫感负序载）三相编桥式中全控祝整流芳电路家电阻象负载30度时醉的波铁形三、阿变频怎器的绩基本俱原理2.晶闸漆管交汤交变恩频——三相坟桥式厌全控衰整流肠电路云（阻梦感负恼载）三相复桥式隐全控蜜整流牲电路兴电阻骂负载90度时躁的波耕形三、独变频电器的级基本虏原理2.晶闸彼管交愚交变挤频——三相离桥式痕全控战整流钱电路枝（阻剂感负极载）图4-址8三、激变频站器的阅基本银原理2.晶闸棚管交哥交变承频——单相乒交交菊变频妄电路图4-完19三、艳变频业器的搞基本姥原理2.晶闸烟管交榜交变绝频——单相浓交交辽变频就电路图4-翼20单相扣交交皂变频炊电路耍输出导电压辟和电倦流波假形三、江变频尿器的抵基本华原理2.晶闸粉管交握交变距频——单相樱交交忌变频励电路基本罢原理草图公共屯甲流影