相異步電動機(jī)的構(gòu)造1.ppt

7.1 三相異步電動機(jī)的構(gòu)造,第7章 交流電動機(jī),7.2 三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理,7.3 三相異步電動機(jī)的電路分析,7.4 三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性,7.5 三相異步電動機(jī)的起動,7.6 三相異步電動機(jī)的調(diào)速,7.7 三相異步電動機(jī)的制動,7.8 三相異步電動機(jī)銘牌數(shù)據(jù),7.9 三相異步電動機(jī)的選擇,7.11 單相異步電動機(jī),7.10 同步電動機(jī),1. 了解三相交流異步電動機(jī)的基本構(gòu)造和轉(zhuǎn)動 原理。,本章要求：,2. 理解三相交流異步電動機(jī)的機(jī)械特性，掌握 起動和反轉(zhuǎn)的基本方法及調(diào)速和制動的方法。,3. 理解三相交流異步電動機(jī)銘牌數(shù)據(jù)的意義。,第7章 交流電動機(jī),電動機(jī)的分類：,鼠籠式異步交流電動機(jī)授課內(nèi)容： 基本結(jié)構(gòu)、工作原理、 機(jī)械特性、控制方法,第7章 交流電動機(jī),1.定子,7.1 三相異步電動機(jī)的構(gòu)造,轉(zhuǎn)子: 在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或電流。,2.轉(zhuǎn)子,鼠籠轉(zhuǎn)子,鐵心：由外周有槽的硅鋼片疊成。,(2) 繞線式轉(zhuǎn)子,同定子繞組一樣，也分為三相，并且接成星形。,鼠籠式電動機(jī)與繞線式電動機(jī)的的比較：,鼠籠式： 結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、工作可靠；不能人為改變電動機(jī)的機(jī)械特性。,繞線式： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格較貴、維護(hù)工作量大；轉(zhuǎn)子 外加電阻可人為改變電動機(jī)的機(jī)械特性。,7.2 三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理,7. 2. 1 旋轉(zhuǎn)磁場,定子三相繞組通入三 相交流電(星形聯(lián)接),1.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生,規(guī)定,()電流出,()電流入,三相電流合成磁 場 的分布情況,合成磁場方向向下,合成磁場旋轉(zhuǎn)60,合成磁場旋轉(zhuǎn)90,動畫,o,分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉(zhuǎn)的磁場 即：一個電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)過360,取決于三相電流的相序,2.旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向,結(jié)論： 任意調(diào)換兩根 電源進(jìn)線，則旋轉(zhuǎn) 磁場反轉(zhuǎn)。,動畫,任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線 (電路如圖),3.旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)P,當(dāng)三相定子繞組按圖示排列時，產(chǎn)生一對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，即：,若定子每相繞組由兩個線圈串聯(lián) ，繞組的始端 之間互差60，將形成兩對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場。,極對數(shù),動畫,旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù) 與三相繞組的排列有關(guān),4.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速,工頻：,旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速取決于磁場的極對數(shù),p=1時,p=2時,旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0與極對數(shù) p 的關(guān)系,7. 2. 2 電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理,1. 轉(zhuǎn)動原理,A,X,Y,C,B,Z,定子三相繞組通入三相交流電,感應(yīng)電動勢 E20,電磁力F,7. 2. 3 轉(zhuǎn)差率,旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與 旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率。,由前面分析可知，電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場 旋轉(zhuǎn)的方向一致，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 不可能達(dá)到與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速相等，即,如果:,因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速間必須要有差別。,異步電動機(jī)運(yùn)行中:,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得,轉(zhuǎn)差率s,例1：一臺三相異步電動機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速 n=975 r/min，電源頻率 f1=50 Hz。試求電動機(jī)的極對數(shù)和額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率。,解：,根據(jù)異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn) 速的關(guān)系可知：n0=1000 r/min , 即,p=3,額定轉(zhuǎn)差率為,7.3 三相異步電動機(jī)的電路分析,三相異步電動機(jī)的電磁關(guān)系與變壓器類似。,1)變壓器原、副繞組是與同一主磁通相交鏈，異步電動機(jī)中定子和轉(zhuǎn)子繞組與同一旋轉(zhuǎn)磁通相交鏈。因此異步電動機(jī)中定子和轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于變壓器的原、副繞組。,2）變壓器： 變化 e U1 E1=4.44 f N1,異步機(jī)： 旋轉(zhuǎn) e U1 E1=4.44 f N1,3）變壓器：I2 增大 I1增大，以保持基本不變，以達(dá)到傳遞能量的目的。,7.3 三相異步電動機(jī)的電路分析,異步機(jī)：當(dāng)負(fù)載增加時，轉(zhuǎn)子電流I2 增大 I1增大，以保持基本不變，以達(dá)到傳遞能量的目的。,三相異步電動機(jī)與變壓器的不同之處。,1）變壓器是靜止的。而異步機(jī)是旋轉(zhuǎn)的。,2）變壓器的磁路是無氣隙的。而異步機(jī)中的定子和轉(zhuǎn)子之間是有不大的氣隙。,3）變壓器中原、副繞組的感應(yīng)電動勢是同頻率的。而異步機(jī)中轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢的頻率是隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速改變的。,7. 3. 1 定子電路,1.旋轉(zhuǎn)磁場的磁通,異步電動機(jī)：旋轉(zhuǎn)磁場切割導(dǎo)體 e， U1 E1= 4.44 f 1N1,每極磁通,旋轉(zhuǎn)磁場與定子導(dǎo)體間的相對速度為 n0 ，所以,2.定子感應(yīng)電勢的頻率 f1,感應(yīng)電勢的頻率與磁場和導(dǎo)體間的相對速度有關(guān),f 1= 電源頻率 f,7. 3. 2 轉(zhuǎn)子電路,1. 轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢頻率 f 2,定子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對速度固定，而轉(zhuǎn)子 導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對速度隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不同而 變化, 定子感應(yīng)電勢頻率 f 1 轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢頻率 f 2,轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢頻率 f 2,旋轉(zhuǎn)磁場切割定子導(dǎo)體和轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的速度不同,2. 轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢E 2,E2= 4.44 f 2N2 = 4.44s f 1N2,當(dāng)轉(zhuǎn)速 n = 0(s=1)時， f 2最高，且 E2 最大，有,E20= 4.44 f 1N2,轉(zhuǎn)子靜止時 的感應(yīng)電勢,即E2= s E20,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時 的感應(yīng)電勢,3. 轉(zhuǎn)子感抗X 2,當(dāng)轉(zhuǎn)速 n = 0(s =1)時， f 2最高，且 X2 最大，有,X20= 2 f1L2,即X2= sX20,4. 轉(zhuǎn)子電流 I2,5. 轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù) cos2,轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電流,轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電流,轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù),結(jié)論：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn) 子電路中的各量均與轉(zhuǎn) 差率 s有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速 n有關(guān)。,7.4 三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性,7. 4. 1 轉(zhuǎn)矩公式,轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下,受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)矩之總和。,常數(shù)，與電 機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān),旋轉(zhuǎn)磁場 每極磁通,轉(zhuǎn)子電流,轉(zhuǎn)子電路的 功率因數(shù),由此得電磁轉(zhuǎn)矩公式,由公式可知,電磁轉(zhuǎn)矩公式,1. T 與定子每相繞組電壓 成正比。U 1 T ,2. 當(dāng)電源電壓 U1 一定時，T 是 s 的函數(shù)。,3. R2 的大小對 T 有影響。繞線式異步電動機(jī)可外 接電阻來改變轉(zhuǎn)子電阻R2 ，從而改變轉(zhuǎn)距。,7. 4. 2 機(jī)械特性曲線,根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式,得特性曲線：,動畫,動畫,電動機(jī)在額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)矩。,1.額定轉(zhuǎn)矩TN,三個重要轉(zhuǎn)矩,額定轉(zhuǎn)矩,(N m),如某普通機(jī)床的主軸電機(jī)(Y132M-4型) 的額定功率為7.5kw, 額定轉(zhuǎn)速為1440r/min, 則額定轉(zhuǎn)矩為,2.最大轉(zhuǎn)矩 Tmax,轉(zhuǎn)子軸上機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2 不能大于Tmax ，否則將 造成堵轉(zhuǎn)(停車)。,電機(jī)帶動最大負(fù)載的能力。,臨界轉(zhuǎn)差率,將sm代入轉(zhuǎn)矩公式，可得,當(dāng) U1 一定時，Tmax為定值,過載系數(shù)(能力),一般三相異步電動機(jī)的過載系數(shù)為,工作時必須使T2 Tmax ，否則電機(jī)將停轉(zhuǎn)。,電機(jī)嚴(yán)重過熱而燒壞。,3. 起動轉(zhuǎn)矩 Tst,電動機(jī)起動時的轉(zhuǎn)矩。,起動時n= 0 時，s =1,(2) Tst與 R2 有關(guān)， 適當(dāng)使 R2 Tst 。對繞線式 電機(jī)改變轉(zhuǎn)子附加電阻 R2 , 可使Tst =Tmax 。,Tst體現(xiàn)了電動機(jī)帶載起動的能力。 若 Tst T2電機(jī)能起動，否則不能起動。,起動能力,4. U1 和 R2變化對機(jī)械特性的影響,(1) U1 變化對機(jī)械特性的影響,T2,(2) R2 變化對機(jī)械特性的影響,R2,Tst ,n,硬特性：負(fù)載變化時，轉(zhuǎn)速變化不大，運(yùn)行特性好。,軟特性：負(fù)載增加時轉(zhuǎn)速下降較快，但起動轉(zhuǎn)矩大，起動特性好。 ,7.5 電力拖動的基礎(chǔ),電力拖動是指用各種電動機(jī)作為原動機(jī)拖動生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的拖動方式。,7.5.1 電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行分析,根據(jù)動力學(xué)理論，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動系統(tǒng)中，用轉(zhuǎn)矩表示的運(yùn)動方程為：,7.5.1 電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行分析,或,根據(jù)上式可分析電動機(jī)的工作狀態(tài)如下：,由上可知，系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行時，一旦受到外界的干擾,電力系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行，決定于電動機(jī)的n=f(T)和生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性n=f(TL)的配合。,生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載類型：,1.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：即負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的大小不隨n變化。,（1）反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,平衡被打破，轉(zhuǎn)速將發(fā)生變化。,特點：負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小不變，但負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方向始終與生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動的方向相反,2.恒功率負(fù)載：,方向特點屬于反抗性負(fù)載，大小特點當(dāng)n變化時，負(fù)載從電動機(jī)吸收的功率恒定。,如：機(jī)床切削加工,（2）位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小和方向始終不變,如：提升重物時，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為阻轉(zhuǎn)矩。,如：下放重物時，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。,電動機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行的條件,如拖動恒定負(fù)載，在直線段運(yùn)行,TL,s,TL T,T =TL,n ,T ,達(dá)到新的平衡,若在曲線段運(yùn)行,不能穩(wěn)定運(yùn)行,電動機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行的條件,H,P,通常稱HP段為穩(wěn)定運(yùn)行段,通常稱HQ段為不穩(wěn)定運(yùn)行段,Q,電力拖動的穩(wěn)定運(yùn)行的條件，不論對交流電動機(jī)還是直流電動機(jī)都是適用的，因而具有普遍意義。,7.6 三相異步電動機(jī)的起動,7. 6. 1 起動性能,起動問題：起動電流大，起動轉(zhuǎn)矩小。 一般中小型鼠籠式電機(jī)起動電流為額定電流的5 7 倍; 電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的(1.02.2)倍。,后果：,原因：,起動： n = 0，s =1, 接通電源。,7.6.2 起動方法,(1) 直接起動 二、三十千瓦以下的異步電動機(jī)一般都采用直接起動。,（適用于鼠籠式電動機(jī)）,(3) 轉(zhuǎn)子串電阻起動,（適用于繞線式電動機(jī)）,以下介紹降壓起動和轉(zhuǎn)子串電阻起動。,設(shè)：電機(jī)每相阻抗為,1. 降壓起動,(1) Y 換接起動,降壓起動時的電流 為直接起動時的,Y 起動器接線簡圖,靜觸點,Y 起動器接線簡圖,Y起動,Y 起動器接線簡圖, 工作,(a) 僅適用于正常運(yùn)行為三角形聯(lián)結(jié)的電機(jī)。,Y 換接起動適合于空載或輕載起動的場合,Y- 換接起動應(yīng)注意的問題,(2) 自耦降壓起動,Q2下合： 接入自耦變 壓器，降壓 起動。,Q2上合： 切除自耦變 壓器，全壓 工作。,合刀閘開關(guān)Q,Q2,自耦降壓起動適合于容量較大的或正常運(yùn)行時 聯(lián)成 Y形不能采用Y起動的鼠籠式異步電動機(jī)。,R,R,R,定子,轉(zhuǎn)子,起動時將適當(dāng)?shù)腞 串入轉(zhuǎn)子電路中，起動后將R 短路。,起動電阻,2.繞線式電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串電阻起動,若R2選得適當(dāng)，轉(zhuǎn)子電路串電阻起動既可以降低起動電流，又可以增加起動轉(zhuǎn)矩。,常用于要求起動轉(zhuǎn)矩較大的生產(chǎn)機(jī)械上。,R2 Tst ,T,O,轉(zhuǎn)子電路串電阻起動的特點,方法：任意調(diào)換電源的兩根進(jìn)線，電動機(jī)反轉(zhuǎn)。,電動機(jī) 正轉(zhuǎn),電動機(jī) 反轉(zhuǎn),三相異步電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn),例1:,1),解:,一臺Y225M-4型的三相異步電 動機(jī)，定子 繞組型聯(lián)結(jié)，其額定數(shù)據(jù)為：P2N=45kW, nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cosN= 0.88， Ist/IN=7.0, Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求： 1) 額定電流IN? 2) 額定轉(zhuǎn)差率sN? 3) 額定轉(zhuǎn)矩 TN 、最大轉(zhuǎn)矩Tmax 、和起動轉(zhuǎn)矩TN 。,2）由nN=1480r/min，可知 p=2 （四極電動機(jī)）,3）,解：,在上例中(1)如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩為 510.2Nm, 試問在U=UN和U=0.9UN兩種情況下電動機(jī)能否起動？（2）采用Y- 換接起動時，求起動電流和起動轉(zhuǎn)矩。 又當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為起動轉(zhuǎn)矩的80%和50%時，電動機(jī)能否起動？,(1) 在U=UN時 Tst = 551.8Nm 510.2 N. m,不能起動,(2) Ist =7IN=784.2=589.4 A,在U= 0.9UN 時,能起動,例2:,在80%額定負(fù)載時,不能起動,在50%額定負(fù)載時,可以起動,(3),例3:,對例8.5.1中的電動機(jī)采用自耦變壓器降壓起動，設(shè)起動時加到電動機(jī)上的電壓為額定電壓的64%，求這時的線路起動電流Ist和電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩Tst。,解：,設(shè)電動機(jī)的起動電壓為U，電動機(jī)的起動 電流為Ist,依據(jù)變壓器的一次、二次側(cè)電壓電流關(guān)系， 可求得線路起動電流Ist。,采用自耦降壓法起動時，若加到電動機(jī)上的 電壓與額定電壓之比為 x ，則線路 起動電流Ist“ 為,電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)距Tst為,結(jié)論：,概述,7.7 三相異步電動機(jī)的調(diào)速,直流電氣傳動和交流電氣傳動在19世紀(jì)先后誕生。但在20世紀(jì)的大部分時間里，由于直流傳動具有優(yōu)越調(diào)速性能，因而高性能可調(diào)速傳動都采用直流電動機(jī)，而不變速傳動則采用交流電動機(jī)。直到70年代末這種交直流傳動按調(diào)速分工的格局終于被打破。此后，交流調(diào)速系統(tǒng)主要沿下述三個方向發(fā)展和應(yīng)用。,7.7 三相異步電動機(jī)的調(diào)速,1.一般性能的節(jié)能調(diào)速,在過去大量的不變速調(diào)速系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)、水泵等機(jī)械總量幾乎占工業(yè)電氣傳動總?cè)萘康囊话?，其中有不少場合并不是不需要調(diào)速，只是過去交流電動機(jī)本身不調(diào)速，不得不依賴擋板和閥門來調(diào)節(jié)送風(fēng)和供水的流量，從而使許多電能被白白浪費(fèi)掉了。如果換成交流調(diào)速系統(tǒng)，來調(diào)節(jié)送風(fēng)和供水的流量，每臺風(fēng)機(jī)、水泵平均可節(jié)能20%，效果很可觀。,7.7 三相異步電動機(jī)的調(diào)速,2.高性能交流調(diào)速系統(tǒng),過去許多需用直流調(diào)速的場合，鑒于交流電機(jī)比直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、成本低、工作可靠、維護(hù)方便、轉(zhuǎn)動慣量小、效率高，因此如果采用交流調(diào)速，其靜、動態(tài)性能完全可以和直流調(diào)速系統(tǒng)的性能相媲美。但目前來講，其控制系統(tǒng)相比與直流調(diào)速系統(tǒng)復(fù)雜?？捎糜谲垯C(jī)、造紙機(jī)等要求調(diào)速性能較高的場合。,3.特大容量、極高轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速系統(tǒng),7.7 三相異步電動機(jī)的調(diào)速,直流電極換向器的換向能力限制了它的容量和轉(zhuǎn)速，而交流電動機(jī)則不受這個限制，因此特大容量的傳動，如厚板軋機(jī)、礦井提升機(jī)等和極高轉(zhuǎn)速的傳動，都宜采用交流調(diào)速為宜。,7.7 三相異步電動機(jī)的調(diào)速,異步電動機(jī)的調(diào)速方法,7.6.1 變頻調(diào)速 (無級調(diào)速),變頻調(diào)速應(yīng)用最廣，可構(gòu)成高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)，最具有發(fā)展前途。,電力電子和微機(jī)控制技術(shù)是現(xiàn)代交流調(diào)速的物質(zhì)基礎(chǔ)。有了電力電子變流裝置，解決了調(diào)速裝置過去設(shè)備多、體積大、成本高等問題，使交流調(diào)速得到飛躍的發(fā)展。,7.7 三相異步電動機(jī)的調(diào)速,矢量控制的發(fā)明，提高了交流調(diào)速系統(tǒng)的性能，但其控制電路的設(shè)計、制造和調(diào)試都很麻煩，采用微機(jī)控制后，用軟件實現(xiàn)矢量控制算法，使硬件電路規(guī)范化，從而降低了成本，提高了可靠性，還可實現(xiàn)更復(fù)雜的控制技術(shù)。,7.7 三相異步電動機(jī)的調(diào)速,各類電力電子器件,類型,不可控器件,代號,名稱,全控器件,半控器件,電流控器件,場控器件,功率集成電路,D,整流二極管（Diode),Th、SCR,晶閘管（Thyristor),BJT,雙極型晶體管（Bipolar Transistor),GTO,門極關(guān)斷晶閘管（Gate Turn-off),P-MOSFET,電力場效應(yīng)晶體管,IGBT,絕緣柵雙極型晶體管,MCT,場控晶閘管,PIC,功率集成電路,（1）變頻調(diào)速方法,頻率調(diào)節(jié)范圍：0.5幾百赫茲,7.7 三相異步電動機(jī)的調(diào)速,根據(jù),1.變頻調(diào)速原理及其機(jī)械特性,而在電機(jī)調(diào)速時，通常 要考慮的一個重要因素是希望保持不變。因為如果磁通減弱，沒有充分利用電機(jī)的鐵心，是一種浪費(fèi)；如果磁通增強(qiáng)，又會使鐵心飽和，導(dǎo)致勵磁電流過大。,若要求電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下都達(dá)到額定電流,頻率下調(diào)時， 因為不變，所以轉(zhuǎn)矩T也不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。,轉(zhuǎn)矩T隨磁通變化。,1.變頻調(diào)速 原理及其機(jī)械特性,變頻調(diào)速的優(yōu)點：具有較硬的機(jī)械特性，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好，調(diào)速范圍寬，可實現(xiàn)無級調(diào)速。,7.7.2 變極調(diào)速 (有級調(diào)速),P=2,P=1,采用變極調(diào)速方法的電動機(jī)稱作雙速電機(jī)， 由于調(diào)速時其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對 調(diào)速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床 等機(jī)床上。,7.7.3 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速,變轉(zhuǎn)差率調(diào)速，繞線式電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻。其優(yōu)點是調(diào)速方法簡單、設(shè)備簡單投資少， 缺點是能耗較大。輕載時調(diào)速范圍小。這種調(diào)速方式廣泛應(yīng)用于各種提升、起重設(shè)備中。對泵類也能應(yīng)用,R2 I T n I T 達(dá)到新的平衡,T,O,此調(diào)速方法屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速,根據(jù),在不變,調(diào)速時I=IN，,R2 I T n I T 達(dá)到新的平衡,此調(diào)速方法屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速,根據(jù),在不變,調(diào)速時I=IN，,此調(diào)速方法屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速,7.7.4 調(diào)速的性能指標(biāo),1.調(diào)速的技術(shù)指標(biāo),電動機(jī)在額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速nmax與最低轉(zhuǎn)速nmin之比。,具體采用的調(diào)速方法，要考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。如技術(shù)指標(biāo)，調(diào)速范圍，平滑性，調(diào)速時允許的輸出。調(diào)速的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)備投資、運(yùn)行中的能量損耗和維修費(fèi)用等。,1）調(diào)速范圍D,2）靜差率,電動機(jī)在一條機(jī)械特性上運(yùn)行，由理想空載到額定負(fù)載的轉(zhuǎn)速降nN與理想空載轉(zhuǎn)速n0的百分比。,靜差率，轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性越好，負(fù)載波動時，轉(zhuǎn)速的變化也越小。,3）調(diào)速的平滑性,指相鄰兩級轉(zhuǎn)速的接近程度，用,4）調(diào)速時允許的輸出的功率和轉(zhuǎn)矩,是指電動機(jī)在保持額定電流的條件下，在調(diào)速過程中電動機(jī)所能輸出的功率和轉(zhuǎn)矩。,采用不同的調(diào)速方法時，允許的輸出的功率和轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律是不同的。,允許輸出的最大轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速無關(guān)的調(diào)速方法為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，允許的輸出的最大功率與轉(zhuǎn)速無關(guān)的調(diào)速方法為恒功率調(diào)速。,電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時實際輸出的功率和轉(zhuǎn)矩是由負(fù)載決定的。負(fù)載可分為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和恒功率負(fù)載，這就要求調(diào)速方法和負(fù)載類型相匹配，否則電動機(jī)得不到充分利用。,如恒功率負(fù)載用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法。為了使電動機(jī)不過載，應(yīng)保證低速時電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩滿足要求。,則在高速時電動機(jī)得不到充分利用。,同理，如恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載用恒功率調(diào)速方法。應(yīng)保證高速時電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩滿足要求。,則在低速時電動機(jī)得不到充分利用。,所以在調(diào)速時，應(yīng)使調(diào)速方法適應(yīng)負(fù)載的要求，使電動機(jī)既能得到充分利用，又能長期安全運(yùn)行。,2.經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：決定于調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)備投資，能量損耗及維修費(fèi)用等。,7.8 三相異步電動機(jī)的制動,7.8.1 能耗制動,制動方法,能耗制動 反接制動 發(fā)電反饋制動,在斷開三相電源的同時，給電動機(jī)其中兩相 繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場與 旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的 轉(zhuǎn)距（制動轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動。,7.8.2 反接制動,停車時，將接入電動機(jī)的三相電源線中的任意兩相對調(diào)，使電動機(jī)定子產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場，從而獲得所需的制動轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動。,7.8.3 發(fā)電反饋制動,當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 時，旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距作用方向發(fā)生變 化，由驅(qū)動轉(zhuǎn)距變?yōu)橹苿愚D(zhuǎn)距。電動機(jī)進(jìn)入制,動狀態(tài)，同時將外力作用于轉(zhuǎn)子的能量轉(zhuǎn)換成 電能回送給電網(wǎng)。,n n0,7.9 三相異步電動機(jī)銘牌數(shù)據(jù),1. 型號,例如： Y 132 M4,用以表明電動機(jī)的系列、幾何尺寸和極數(shù)。,教材表8.8.1中列出了各種電動機(jī)的系列代號。,異步電動機(jī)產(chǎn)品名稱代號,2. 接法,接線盒,定子三相繞組的聯(lián)接方法。通常,Y 聯(lián)結(jié), 聯(lián)結(jié),3. 電壓,例如：380/220V、Y/ 是指線電壓為 380V 時 采用 Y聯(lián)結(jié)；線電壓為 220V 時采用 聯(lián)結(jié)。,說明：一般規(guī)定，電動機(jī)的運(yùn)行電壓不能高于或低 于額定值的 5% 。因為在電動機(jī)滿載或接近 滿載情況下運(yùn)行時，電壓過高 或過低都會使 電動機(jī)的電流大于額定值, 從而使電動機(jī)過熱。,電動機(jī)在額定運(yùn)行時定子繞組上應(yīng)加的線電壓值。,三相異步電動機(jī)的額定電壓有380V，3000V, 及6000V等多種。,4. 電流,例如： Y / 6.73 / 11.64 A 表示星形聯(lián)結(jié)下電機(jī)的線電流為 6.73A；三角形聯(lián)結(jié)下線電流為 11.64A。兩種接法下相電流均為 6.73A。,5. 功率與效率,電動機(jī)在額定運(yùn)行時定子繞組的線電流值。,額定功率是指電機(jī)在額定運(yùn)行時軸上輸出的機(jī) 械功率 P2，它不等于從電源吸取的電功率 P1。,注意：實用中應(yīng)選 擇容量合適的電機(jī)，防止出現(xiàn) “大馬拉 小車” 的現(xiàn)象。,6. 功率因數(shù),三相異步電動機(jī)的功率因數(shù)較低，在額定負(fù)載 時約為 0.7 0.9。空載時功率因數(shù)很低，只有 0.2 0.3。額定負(fù)載時，功率因數(shù)最高。,7. 額定轉(zhuǎn)速,電機(jī)在額定電壓、額定負(fù)載下運(yùn)行時的轉(zhuǎn)速。,如： n N =1440 轉(zhuǎn)/分 sN = 0.04,8. 絕緣等級,指電機(jī)絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分 為A、E、B、F、H五級，A級最低(105C)，H級最高(180C)。,7.10.1 功率的選擇,功率選得過大不經(jīng)濟(jì)，功率選得過小電動機(jī)容易因過載而損壞。,1. 對于連續(xù)運(yùn)行的電動機(jī)，所選功率應(yīng)等于或略大于生產(chǎn)機(jī)械的功率。,2. 對于短時工作的電動機(jī)，允許在運(yùn)行中有短暫的過載，故所選功率可等于或略小于生產(chǎn)機(jī)械的功率。,7.10 三相異步電動機(jī)的選擇,7.10.2 種類和型式的選擇,1. 種類的選擇,一般應(yīng)用場合應(yīng)盡可能選用鼠籠式電動機(jī)。 只有在需要調(diào)速、不能采用鼠籠式電動機(jī)的場 合才選用繞線式電動機(jī)。,2. 結(jié)構(gòu)型式的選擇,根據(jù)工作環(huán)境的條件選擇不同的結(jié)構(gòu)型式， 如開啟式、防護(hù)式、封閉式電動機(jī)。,7.10.3 電壓和轉(zhuǎn)速的選擇,根據(jù)電動機(jī)的類型、功率以及使用地點的電源電壓來決定。,Y系列鼠籠電動機(jī)的額定電壓只有380V一個 等級。大功率電動機(jī)才采用3000V和6000V。,同步電動機(jī)在結(jié)構(gòu)上比異步機(jī)復(fù)雜，但比直流機(jī)簡單。和同容量的直流機(jī)相比，它具有效率高，過載能力大，體積小，轉(zhuǎn)動慣量小，等優(yōu)點，并可做到大容量、高電壓、高轉(zhuǎn)速。和異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)相比，它具有功率因數(shù)高、轉(zhuǎn)子參數(shù)可測、效率高、控制性能好等優(yōu)點。,7.11 同步電動機(jī),同步調(diào)速系統(tǒng)的缺點,（1）同步機(jī)需在轉(zhuǎn)子側(cè)加一套勵磁裝置，其維護(hù)量增加。,（2）同步機(jī)的控制比異步機(jī)的復(fù)雜。,同步機(jī)的定子（電樞）和三相異步電動機(jī)的一樣；而它的轉(zhuǎn)子是磁極，由直流勵磁。,7.10.1 同步電動機(jī)的工作原理,7.10 同步電動機(jī),1. 轉(zhuǎn)動原理,定子三相繞組通入三相交流電,若轉(zhuǎn)子磁場的磁極對數(shù)與定子磁場的磁極對數(shù)相等。,7. 10. 2 機(jī)械特性曲線,根據(jù)轉(zhuǎn)速公式,可知，當(dāng)電源頻率一定時，同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是恒定的，不隨負(fù)載而變。,7. 10. 3 同步機(jī)的功率因數(shù)調(diào)節(jié),7. 10. 3 同步機(jī)的功率因數(shù)調(diào)節(jié),同步電動機(jī)電樞等效電路,+,1.同步機(jī)的電樞電壓平衡方程,+,2.同步機(jī)的電磁功率,7. 10. 3 同步機(jī)的功率因數(shù)調(diào)節(jié),2.同步機(jī)的電磁功率,由相量圖可得：,當(dāng)負(fù)載一定時，P1也一定,設(shè)U1不變，則,7. 10. 3 同步機(jī)的功率因數(shù)調(diào)節(jié),設(shè)U1不變，則,當(dāng)改變勵磁電流If時， E0隨之改變。,所以調(diào)節(jié)勵磁電流可達(dá)到調(diào)節(jié)功率因數(shù)的目的。,7. 10. 4 同步機(jī)的用途,同步電動機(jī)：用于拖動恒速運(yùn)轉(zhuǎn)的大、中型機(jī)械負(fù)載。,調(diào)相機(jī)：實為不帶負(fù)載的同步電動機(jī)，用于改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。,單相異步電動機(jī)主要應(yīng)用于電動工具、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)、電風(fēng)扇等小功率電器中。單相異步電動機(jī)的定子中放置單相繞組,轉(zhuǎn)子一般用鼠籠式。 定子繞組中通入單相交流電后,