變壓器和電動(dòng)機(jī)

1、電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)19.1 9.1 磁路磁路9.2 9.2 變壓器變壓器9.3 9.3 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)9.4 9.4 直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)9.5 9.5 控制電動(dòng)機(jī)控制電動(dòng)機(jī)主要內(nèi)容主要內(nèi)容電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)2主要內(nèi)容主要內(nèi)容9.1.19.1.1 鐵磁材料的磁性能鐵磁材料的磁性能9.1.29.1.2 簡(jiǎn)單磁路分析簡(jiǎn)單磁路分析電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)31. 1. 學(xué)習(xí)磁路的必要性學(xué)習(xí)磁路的必要性磁通經(jīng)過的閉合路徑稱為磁路。磁通經(jīng)過的閉合路徑稱為磁路。磁路主要由高磁導(dǎo)率的磁路主要由高磁導(dǎo)率的鐵磁材料鐵磁材料和和空氣隙空氣隙構(gòu)成。構(gòu)成。磁路概述磁

2、路概述2. 2. 磁路磁路3. 3. 鐵心鐵心 用鐵磁材料做成一定形狀，目的是把用鐵磁材料做成一定形狀，目的是把磁場(chǎng)聚集磁場(chǎng)聚集在一定的空間范圍內(nèi)，形成磁路，在一定的空間范圍內(nèi)，形成磁路，以便加以控制和利用，這就是以便加以控制和利用，這就是鐵心鐵心。 鐵心的形狀，決定磁路形狀。鐵心的形狀，決定磁路形狀。 變壓器、電動(dòng)機(jī)、以及許多電器和電工儀表都是以電磁感應(yīng)為工作基變壓器、電動(dòng)機(jī)、以及許多電器和電工儀表都是以電磁感應(yīng)為工作基礎(chǔ)的，工作時(shí)都會(huì)產(chǎn)生礎(chǔ)的，工作時(shí)都會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)磁場(chǎng)。所以了解磁路的特性是很有必要的。所以了解磁路的特性是很有必要的。N Ni iu u+ +- -電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上

3、頁(yè)上頁(yè)49.1.1 鐵磁材料的磁性能鐵磁材料的磁性能把把B=f(H)B=f(H)稱為稱為磁化曲線磁化曲線；它具有；它具有磁飽和性磁飽和性。 鐵磁材料放入磁場(chǎng)強(qiáng)度為鐵磁材料放入磁場(chǎng)強(qiáng)度為H H的磁場(chǎng)內(nèi)，會(huì)被磁化，的磁場(chǎng)內(nèi)，會(huì)被磁化，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度H H由零逐漸增加時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度由零逐漸增加時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B B隨之變隨之變化的曲線，稱為化的曲線，稱為磁化曲線磁化曲線。如圖。如圖1. 1. 磁化曲線和磁滯回線磁化曲線和磁滯回線（1 1）磁化曲線）磁化曲線H HB BH HB BBHBH0 0（2 2）磁導(dǎo)率曲線）磁導(dǎo)率曲線 在磁化曲線上任一點(diǎn)的在磁化曲線上任一點(diǎn)的B B和和H H之比，稱為之比

4、，稱為磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率 。即。即把把 =f(H)=f(H)稱為稱為磁導(dǎo)率曲線磁導(dǎo)率曲線，鐵磁材料的磁導(dǎo)率是，鐵磁材料的磁導(dǎo)率是非線性的非線性的。如圖。如圖 HHl不同的鐵磁材料不同的鐵磁材料磁化曲線磁化曲線、磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率及及磁導(dǎo)率曲線磁導(dǎo)率曲線是不同的；是不同的；l同一鐵磁材料，同一鐵磁材料，H H不同磁導(dǎo)率是不同的，即不同磁導(dǎo)率是不同的，即磁導(dǎo)率曲線是非線性的磁導(dǎo)率曲線是非線性的；l鐵磁材料鐵磁材料的磁導(dǎo)率的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于非鐵磁材料非鐵磁材料，兩者之比約為，兩者之比約為10103 310104 4倍。倍。l真空真空的磁導(dǎo)率為的磁導(dǎo)率為 0 0=4=4 1010-7 -7H/mH/m。注意：注

5、意：BH電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)59.1.1 鐵磁材料的磁性能鐵磁材料的磁性能 鐵磁材料在反復(fù)磁化過程中形成的閉鐵磁材料在反復(fù)磁化過程中形成的閉合曲線，稱為合曲線，稱為磁滯回線，磁滯回線，如圖如圖（3 3）磁滯回線）磁滯回線H HB BH HB B0 0B Br r稱為剩磁感應(yīng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱稱為剩磁感應(yīng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱剩磁剩磁；H HC C稱為稱為矯頑力矯頑力；l不同的鐵磁材料的不同的鐵磁材料的磁滯回線磁滯回線形狀是不同的。形狀是不同的。l剩磁剩磁B Br r低，矯頑力低，矯頑力H HC C小，小，磁滯回線窄磁滯回線窄，稱為，稱為軟磁材料軟磁材料。如純鐵、。如純鐵、硅鋼、坡莫合金。用于制造變

6、壓器、電機(jī)、電器的硅鋼、坡莫合金。用于制造變壓器、電機(jī)、電器的鐵心鐵心等。等。l剩磁剩磁B Br r高，矯頑力高，矯頑力H HC C大，大，磁滯回線較寬磁滯回線較寬，稱為，稱為硬磁材料硬磁材料或或永磁永磁材料材料。如炭鋼、鋁鎳鈷、稀土等。制造。如炭鋼、鋁鎳鈷、稀土等。制造永久磁鐵永久磁鐵。l剩磁高剩磁高B Br r，矯頑力，矯頑力H HC C小，稱為小，稱為矩磁材料矩磁材料。用于。用于記憶元件記憶元件。注意：注意：BrBr-H-HC C+H+Hm m-H-Hm m 磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B B的變化的變化滯后滯后于磁場(chǎng)強(qiáng)度于磁場(chǎng)強(qiáng)度H H的變化，這種的變化，這種現(xiàn)象稱為現(xiàn)象稱為磁滯現(xiàn)象磁滯現(xiàn)象，

7、即，即鐵磁材料具有磁滯性鐵磁材料具有磁滯性。軟磁材料軟磁材料硬磁材料硬磁材料HBHBHB矩磁材料矩磁材料電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)69.1.1 鐵磁材料的磁性能鐵磁材料的磁性能 磁滯現(xiàn)象使鐵磁材料在交變磁化的過程中，產(chǎn)生的損耗稱為磁滯現(xiàn)象使鐵磁材料在交變磁化的過程中，產(chǎn)生的損耗稱為磁滯損耗磁滯損耗。它。它是由物質(zhì)內(nèi)是由物質(zhì)內(nèi)分子反復(fù)取向分子反復(fù)取向所產(chǎn)生的功率損耗。軟磁材料的磁滯損耗較小。所產(chǎn)生的功率損耗。軟磁材料的磁滯損耗較小。2. 2. 磁滯損耗與渦流損耗磁滯損耗與渦流損耗（1 1）磁滯損耗）磁滯損耗（2 2）渦流損耗）渦流損耗 當(dāng)整塊鐵心中的磁通發(fā)生交變時(shí)，鐵心中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電當(dāng)

8、整塊鐵心中的磁通發(fā)生交變時(shí)，鐵心中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因而在垂直于磁感應(yīng)線的平面上產(chǎn)生感應(yīng)電流，它動(dòng)勢(shì)，因而在垂直于磁感應(yīng)線的平面上產(chǎn)生感應(yīng)電流，它圍繞著圍繞著磁感應(yīng)線磁感應(yīng)線成漩渦狀流動(dòng)，故稱為成漩渦狀流動(dòng)，故稱為渦流渦流。如圖。如圖渦流在鐵心的電阻上引起功率損耗，稱為渦流在鐵心的電阻上引起功率損耗，稱為渦流損耗渦流損耗。減小渦流損耗的方法是：減小渦流損耗的方法是：鐵心用硅鋼片疊成鐵心用硅鋼片疊成，如圖。，如圖。磁滯損耗磁滯損耗和和渦流損耗渦流損耗合稱為鐵損（耗）。合稱為鐵損（耗）。i i電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)79.1.2 簡(jiǎn)單磁路分析簡(jiǎn)單磁路分析 如圖，在匝數(shù)為如圖，在匝數(shù)為N

9、 N的勵(lì)磁線圈中通入直流電流的勵(lì)磁線圈中通入直流電流I I，磁路中就會(huì)產(chǎn)生，磁路中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)恒定磁通一個(gè)恒定磁通，這種具有恒定磁通的磁路稱為，這種具有恒定磁通的磁路稱為直流磁路直流磁路。1. 1. 直流磁路直流磁路全電流定律（安培環(huán)路定律）為全電流定律（安培環(huán)路定律）為 即即，在閉合曲線上，磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量，在閉合曲線上，磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量H H沿整個(gè)回路沿整個(gè)回路l l的線積分，等于穿的線積分，等于穿過該閉合曲線所圍面內(nèi)電流的代數(shù)和。電流方向與繞行方向符合右手過該閉合曲線所圍面內(nèi)電流的代數(shù)和。電流方向與繞行方向符合右手螺旋定則的電流為正、反之為負(fù)。螺旋定則的電流為正、反之為負(fù)。HdlIN NI Il

10、 l0 0 0 0HdlH lH lNIH HH H0 0l l在磁路中：在磁路中：為主磁通；為主磁通；為漏磁通；為漏磁通；鐵心中磁路長(zhǎng)度為鐵心中磁路長(zhǎng)度為l l ，磁場(chǎng)強(qiáng)度為，磁場(chǎng)強(qiáng)度為H H ；空氣隙長(zhǎng)度為空氣隙長(zhǎng)度為l l0 0，空氣隙中磁場(chǎng)強(qiáng)度為，空氣隙中磁場(chǎng)強(qiáng)度為H H0 0；空氣隙和鐵心截面積可認(rèn)為近似相等為空氣隙和鐵心截面積可認(rèn)為近似相等為A A；空氣隙和鐵心的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為空氣隙和鐵心的磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B B；根據(jù)安培環(huán)路定律，取一磁場(chǎng)線作為閉合路徑及循環(huán)方向，則根據(jù)安培環(huán)路定律，取一磁場(chǎng)線作為閉合路徑及循環(huán)方向，則A A電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)89.1.2 簡(jiǎn)單磁路

11、分析簡(jiǎn)單磁路分析0 0HdlH lH lNI 00BBllNIBHBA00llNIAA000mmNINIllRRAA N NI Il l0 0 H HH H0 0l lA A所以所以即即故故mlRA其中其中000mlRA稱為稱為鐵心鐵心的磁阻的磁阻稱為稱為空氣隙空氣隙的磁阻的磁阻NINI是產(chǎn)生磁通的磁化力，稱為是產(chǎn)生磁通的磁化力，稱為磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì)。則則mNIR 稱為稱為磁路歐姆定律，磁路歐姆定律，R Rm m稱為稱為總磁阻?？偞抛?。l由于磁阻由于磁阻R Rm m不是常數(shù)，磁路歐姆定律只能不是常數(shù)，磁路歐姆定律只能定性分析磁路定性分析磁路；l雖然空氣隙很小，但雖然空氣隙很小，但 0 0NN2 2

12、時(shí)，時(shí)，U U1 1UU2 2，k1k1，稱為，稱為降壓變壓器降壓變壓器，一次繞級(jí)為高壓繞組。，一次繞級(jí)為高壓繞組。 當(dāng)當(dāng)N N1 1NN2 2時(shí)，時(shí)，U U1 1UU2 2，k1kNN2 2N N1 1NTTLstLst時(shí)時(shí)n n由由0 0開始開始增加增加在在PCPC段段T T隨隨n n增加增加而增大而增大 C C點(diǎn)后點(diǎn)后T T隨隨n n增加增加而減小而減小當(dāng)當(dāng)T=TT=TL L時(shí)電機(jī)時(shí)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行穩(wěn)定運(yùn)行起動(dòng)結(jié)束起動(dòng)結(jié)束起動(dòng)過程會(huì)出現(xiàn)起動(dòng)過程會(huì)出現(xiàn)很大的起動(dòng)電流很大的起動(dòng)電流，一般：，一般：(4 7)stNII9.3.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的使用三相異步電動(dòng)機(jī)的使用1. 1. 三相異步電動(dòng)機(jī)的

13、起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)(1)(1)直接起動(dòng)直接起動(dòng)（全壓起動(dòng)）（全壓起動(dòng)）電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)53l 起動(dòng)電流對(duì)電動(dòng)機(jī)本身的影響起動(dòng)電流對(duì)電動(dòng)機(jī)本身的影響 正常情況下起動(dòng)電流對(duì)電動(dòng)機(jī)本身正常情況下起動(dòng)電流對(duì)電動(dòng)機(jī)本身無影響無影響；但頻繁起動(dòng)時(shí)；但頻繁起動(dòng)時(shí)會(huì)使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱。會(huì)使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱。l 起動(dòng)電流對(duì)其他設(shè)備的影響起動(dòng)電流對(duì)其他設(shè)備的影響 由于起動(dòng)電流較大，引起電網(wǎng)電壓下降，造成由于起動(dòng)電流較大，引起電網(wǎng)電壓下降，造成同一電網(wǎng)中同一電網(wǎng)中其他其他用電設(shè)備工作不正常。如白熾燈變暗、熒光燈熄滅或閃用電設(shè)備工作不正常。如白熾燈變暗、熒光燈熄滅或閃爍、電動(dòng)機(jī)突然堵轉(zhuǎn)。爍、電動(dòng)機(jī)突然堵

14、轉(zhuǎn)。l 直接起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)直接起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)9.3.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的使用三相異步電動(dòng)機(jī)的使用 起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少，起動(dòng)過程快，操作簡(jiǎn)便。適用于起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少，起動(dòng)過程快，操作簡(jiǎn)便。適用于中小型異步電動(dòng)機(jī)。中小型異步電動(dòng)機(jī)。電機(jī)電機(jī)2 2白熾燈白熾燈熒光燈熒光燈u u電機(jī)電機(jī)1 1R Rl lR Rl lu u1 1+ +- -+ +- -電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)54起動(dòng)時(shí)起動(dòng)時(shí)降低降低電壓，起動(dòng)后在電壓，起動(dòng)后在額定電壓下運(yùn)行額定電壓下運(yùn)行。（a a）Y-Y- 換接起動(dòng)換接起動(dòng)Y Y接法時(shí)：接法時(shí)：起動(dòng)時(shí)為起動(dòng)時(shí)為Y Y接法，運(yùn)行時(shí)為接法，運(yùn)行時(shí)為 接法接法I ILYLY=I=

15、IPYPYI IP P I IL L Z ZP Pu uL Lu uL LZ ZP P/ 3LLYPYPUIIZ33LLPPUIIZ 接法時(shí)：接法時(shí)：即：即：13LYLII13Y ststII因?yàn)椋阂驗(yàn)椋核裕核裕?LTU13Y ststTT或：或：特點(diǎn)：特點(diǎn)：（2 2）降壓起動(dòng)）降壓起動(dòng)9.3.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的使用三相異步電動(dòng)機(jī)的使用+ + +- - -電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)55Y-Y- 換接起動(dòng)方法接線圖換接起動(dòng)方法接線圖Y 接起動(dòng)接運(yùn)行起動(dòng)起動(dòng)運(yùn)行運(yùn)行Y-Y- 起動(dòng)方法適用范圍起動(dòng)方法適用范圍 運(yùn)行時(shí)采用運(yùn)行時(shí)采用 接法。接法。 起動(dòng)時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩要小起動(dòng)時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩要

16、小于直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)于直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的三分之一。矩的三分之一。13Y ststTT U U1 1U U2 2V V1 1W W1 1V V2 2W W2 29.3.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的使用三相異步電動(dòng)機(jī)的使用電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)56工工作作起起動(dòng)動(dòng)（b b）自耦變壓器降壓起動(dòng)自耦變壓器降壓起動(dòng)用起動(dòng)補(bǔ)償器用起動(dòng)補(bǔ)償器 副邊輸出電壓副邊輸出電壓U U2 2，分別為原邊電壓分別為原邊電壓U U1 1的的40%40%、60%60%、80%80%（55%55%、64%64%、73%73%）。）。U U1 1U U2 2即：即：2K stAstTKT21AUKUK K稱為稱為降壓

17、比降壓比特點(diǎn)：特點(diǎn)：2K stAstIKI直接起動(dòng)時(shí)直接起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流起動(dòng)電流直接起動(dòng)時(shí)直接起動(dòng)時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩降壓起動(dòng)時(shí)降壓起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流起動(dòng)電流降壓起動(dòng)時(shí)降壓起動(dòng)時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)補(bǔ)償器起動(dòng)補(bǔ)償器接線圖接線圖9.3.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的使用三相異步電動(dòng)機(jī)的使用電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)57定 子轉(zhuǎn) 子電 刷滑 環(huán)電 阻（3 3）轉(zhuǎn)子串接電阻起動(dòng)）轉(zhuǎn)子串接電阻起動(dòng)（三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法）三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法）特點(diǎn)：特點(diǎn)： 既可以減小起動(dòng)電流，又可以既可以減小起動(dòng)電流，又可以增加起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。增加起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 起動(dòng)結(jié)束，切除全部電阻，并將電起動(dòng)結(jié)束，切除全部電阻，

18、并將電刷處短路。刷處短路。9.3.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的使用三相異步電動(dòng)機(jī)的使用T TT Tm ms scr crs s1 1R R2 2 R R2 2R R2 2R R2 2RR2 2RR2 2 s scr crs scr cr T Tst1st1T Tst2st2T Tst st電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)589.3.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的使用三相異步電動(dòng)機(jī)的使用2. 2. 三相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)三相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)方法：方法：把電動(dòng)機(jī)與電源的三根連線中的任意兩根對(duì)調(diào)即可。把電動(dòng)機(jī)與電源的三根連線中的任意兩根對(duì)調(diào)即可。3. 3. 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速因?yàn)椋阂驗(yàn)椋?1n

19、nsn116 0 fnp所以異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為：所以異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為：1160(1)(1)fns nsp可見：改變可見：改變f f、p p、s s可以達(dá)到調(diào)速的目的?？梢赃_(dá)到調(diào)速的目的。電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)59特點(diǎn)：特點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單，需要專用多速電動(dòng)機(jī)，只能實(shí)現(xiàn)分級(jí)調(diào)速。方法簡(jiǎn)單，需要專用多速電動(dòng)機(jī)，只能實(shí)現(xiàn)分級(jí)調(diào)速。（1 1）改變磁極對(duì)數(shù)調(diào)速）改變磁極對(duì)數(shù)調(diào)速（多速電機(jī)）（多速電機(jī)）方法：方法：改變定子繞組的串、并聯(lián)連接方法，使電動(dòng)機(jī)成為改變定子繞組的串、并聯(lián)連接方法，使電動(dòng)機(jī)成為2 2極、極、4 4極、極、6 6極、極、8 8極電機(jī)，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。極電機(jī)，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。串聯(lián)時(shí)串聯(lián)時(shí)

20、 p=2p=21160 fnp9.3.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的使用三相異步電動(dòng)機(jī)的使用U U1 1U U2 2U U2 2U U1 1N NNNS SS SN NS SU U1 1U U1 1U U1 1U U1 1U U2 2U U2 2U U2 2U U2 2U U2 2U U2 2U U1 1U U1 1并聯(lián)時(shí)并聯(lián)時(shí) p=1p=1電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)60變頻器變頻器M3 +50Hz50Hz特點(diǎn)：特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速；起動(dòng)電流小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)能力強(qiáng)。實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速；起動(dòng)電流小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)能力強(qiáng)。9.3.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的使用三相異步電動(dòng)機(jī)的使用（2 2）改變電源頻率調(diào)速

21、）改變電源頻率調(diào)速（變頻器）（變頻器）電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)61特點(diǎn)：特點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少，但能量損耗大，效率低。設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少，但能量損耗大，效率低。9.3.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的使用三相異步電動(dòng)機(jī)的使用（3 3）改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速）改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速（即即：改變轉(zhuǎn)子電阻）：改變轉(zhuǎn)子電阻）T TT Tm ms ss s1 1R R2 2 R R2 2R R2 2R R2 2RR2 2RR2 2 s ss sT TL L電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)62例：例：三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)為：三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)為：P PN N=37kW=37kW，n nN N=1480r/min=

22、1480r/min，U UN N=380V=380V， N N=91.8%=91.8%，coscos =0.87=0.87，I Ist st/I/IN N=7.0=7.0，T Tst st/T/TN N=1.9=1.9，T Tmaxmax/T/TN N=2.2=2.2。求：求：(1)(1)同步轉(zhuǎn)同步轉(zhuǎn)速，磁極對(duì)數(shù)，額定轉(zhuǎn)差率速，磁極對(duì)數(shù)，額定轉(zhuǎn)差率s sN N，它是幾極電機(jī)？，它是幾極電機(jī)？(2)(2)求求T TN N、T Tst st、T Tmaxmax、(3)(3)輸入輸入功率功率P P1 1，額定電流，額定電流I IN N，起動(dòng)電流，起動(dòng)電流I Ist st（4 4）若負(fù)載轉(zhuǎn)矩）若負(fù)載轉(zhuǎn)

23、矩T TL L為為100Nm100Nm，能否采用能否采用Y-Y- 換接起動(dòng)？換接起動(dòng)？11500 / minnr解解：磁極對(duì)數(shù)為磁極對(duì)數(shù)為: :額定轉(zhuǎn)差率為額定轉(zhuǎn)差率為: :是是4 4極電動(dòng)機(jī)。極電動(dòng)機(jī)。2p 11150014800.0131500Nnnsn(2)(2)額定轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩為: :起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為: :最大轉(zhuǎn)矩為最大轉(zhuǎn)矩為: :3795509550238.751480NNNPTNmn1.91.9238.75454stNTTNmmax2.22.2238.75525NTTNm（3 3）輸入功率為）輸入功率為: :13740.30.918NNPPkW起動(dòng)電流為起動(dòng)電流為: :7.0

24、7.0 70.4492.8stNIIA(1)(1)同步轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速為: :應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例(4)(4)能采用能采用YY 換接換接起動(dòng)。因?yàn)椋浩饎?dòng)。因?yàn)椋?3LstTT額定電流為額定電流為: :140.3100070.43cos33800.87NNPIAU電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)63解：解：例：例：已知電機(jī)已知電機(jī) 技術(shù)參數(shù)為：技術(shù)參數(shù)為：P PN N=45kW=45kW，n nN N=1480r/min=1480r/min，U UN N=380V=380V， N N=92.3%=92.3%，coscos =0.88=0.88，I Ist st/I/IN N=7.0=7.0，T T

25、st st/T/TN N=1.9=1.9，T Tmaxmax/T/TN N=2.2=2.2。求：求：(1)(1)額額定電流定電流I IN N；(2)(2)若負(fù)載轉(zhuǎn)矩為若負(fù)載轉(zhuǎn)矩為100Nm100Nm，能否采用能否采用Y-Y- 換接起動(dòng)？換接起動(dòng)？(3)(3)采用自耦采用自耦變壓器降壓起動(dòng)，起動(dòng)補(bǔ)償器降壓比為變壓器降壓起動(dòng)，起動(dòng)補(bǔ)償器降壓比為0.40.4、0.60.6、0.80.8，若起動(dòng)時(shí)的負(fù)載為若起動(dòng)時(shí)的負(fù)載為250Nm250Nm，應(yīng)選擇降壓比為多少？應(yīng)選擇降壓比為多少？（1 1）因?yàn)橐驗(yàn)?3cosLLPU I所以所以（2 2）直接起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：直接起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：451.91.99550551.

26、71480stNTTNm1551.7183.91003N mN mN m所以能采用所以能采用Y-Y- 起動(dòng)。起動(dòng)。（3 3）當(dāng)當(dāng)K=0.4K=0.4時(shí)時(shí)220.40.40.4551.788.272ststTTN m當(dāng)當(dāng)K=0.6K=0.6時(shí)時(shí)220.60.60.6551.7198.612ststTTN m當(dāng)當(dāng)K=0.8K=0.8時(shí)時(shí)220.80.80.8551.7353.088ststTTN m所以，選擇所以，選擇K=0.8K=0.8應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例21PP32451084.2()3cos33800.9230.88NLPIAU電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)649.3.4 單相異步電動(dòng)機(jī)單

27、相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)概述單相異步電動(dòng)機(jī)概述 采用單相電源的異步電動(dòng)機(jī)稱為單相異步電動(dòng)機(jī)，它廣泛采用單相電源的異步電動(dòng)機(jī)稱為單相異步電動(dòng)機(jī)，它廣泛用于電動(dòng)工具、家用電器、醫(yī)療機(jī)械和自動(dòng)控制系統(tǒng)中。用于電動(dòng)工具、家用電器、醫(yī)療機(jī)械和自動(dòng)控制系統(tǒng)中。 大小按正弦規(guī)律變化，但方向只大小按正弦規(guī)律變化，但方向只有兩個(gè)固定方向。在脈動(dòng)磁場(chǎng)作用有兩個(gè)固定方向。在脈動(dòng)磁場(chǎng)作用下，轉(zhuǎn)子受到的轉(zhuǎn)矩為零，電動(dòng)機(jī)下，轉(zhuǎn)子受到的轉(zhuǎn)矩為零，電動(dòng)機(jī)不能自行起動(dòng)不能自行起動(dòng)。即無起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。即無起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 單相繞組接通交流電源時(shí)，在定子內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大小隨時(shí)間按單相繞組接通交流電源時(shí)，在定子內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大小隨時(shí)間按正弦規(guī)律

28、變化，而空間位置不變的正弦規(guī)律變化，而空間位置不變的脈動(dòng)磁場(chǎng)脈動(dòng)磁場(chǎng)。如圖。如圖N NN NS SS Si it ti ii i正半周正半周負(fù)半周負(fù)半周脈動(dòng)磁場(chǎng)的特點(diǎn)脈動(dòng)磁場(chǎng)的特點(diǎn) 脈動(dòng)磁場(chǎng)雖無起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但當(dāng)外力使轉(zhuǎn)子延某一方向轉(zhuǎn)動(dòng)后，會(huì)使轉(zhuǎn)子脈動(dòng)磁場(chǎng)雖無起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但當(dāng)外力使轉(zhuǎn)子延某一方向轉(zhuǎn)動(dòng)后，會(huì)使轉(zhuǎn)子受到同方向的轉(zhuǎn)矩而繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。即受到同方向的轉(zhuǎn)矩而繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。即無起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩?zé)o起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)659.3.4 單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)1. 1. 電容式電動(dòng)機(jī)電容式電動(dòng)機(jī) 為使單相電動(dòng)機(jī)自行起動(dòng)，電容式電動(dòng)機(jī)定子中有為使單相電動(dòng)機(jī)自行起動(dòng)

29、，電容式電動(dòng)機(jī)定子中有一個(gè)工作繞組一個(gè)工作繞組W，一個(gè)起動(dòng)繞組，一個(gè)起動(dòng)繞組S，接線如圖，接線如圖+ +W W1 1W W2 2C CS S1 1S S2 2- -U1I2I 繞組繞組WW、S S在空間位置上相差在空間位置上相差9090，起動(dòng)繞組，起動(dòng)繞組S S串串聯(lián)起動(dòng)電容聯(lián)起動(dòng)電容C C，使工作繞組的電流，使工作繞組的電流I I1 1和起動(dòng)繞組的電和起動(dòng)繞組的電流流I I2 2相位差近似等于相位差近似等于90 90 ，這樣兩繞組電流產(chǎn)生的，這樣兩繞組電流產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)為合成磁場(chǎng)為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。工作原理工作原理 電容的作用是將單相電流分成相位差近似為電容的作用是將單相電流分成相位差近似為

30、9090的兩相電流，所以的兩相電流，所以C C稱為稱為分相電容分相電容，該電動(dòng)機(jī)稱為，該電動(dòng)機(jī)稱為電容分相式電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)669.3.4 單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)電容式單相電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)方法電容式單相電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)方法+ +S SW W2 22 21 1W W1 1- -Ul電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)：電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)：如果如果電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，起動(dòng)繞組仍通電運(yùn)行，這種電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，起動(dòng)繞組仍通電運(yùn)行，這種電動(dòng)機(jī)稱為電動(dòng)機(jī)稱為電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)。 將工作繞組將工作繞組或或起動(dòng)繞組兩個(gè)端子對(duì)調(diào)即可。對(duì)于工作起動(dòng)繞組兩個(gè)端子對(duì)調(diào)即可。對(duì)于工作

31、繞組繞組和和起動(dòng)繞組相同的電動(dòng)機(jī)，反轉(zhuǎn)接線如圖。起動(dòng)繞組相同的電動(dòng)機(jī)，反轉(zhuǎn)接線如圖。C Cl電容起動(dòng)電動(dòng)機(jī)：電容起動(dòng)電動(dòng)機(jī)：如果起動(dòng)繞組中串聯(lián)一個(gè)離心開關(guān)，起動(dòng)后依如果起動(dòng)繞組中串聯(lián)一個(gè)離心開關(guān)，起動(dòng)后依靠離心力的作用使開關(guān)斷開，切斷起動(dòng)繞組，這種電動(dòng)機(jī)稱為靠離心力的作用使開關(guān)斷開，切斷起動(dòng)繞組，這種電動(dòng)機(jī)稱為電容起電容起動(dòng)電動(dòng)機(jī)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。電容式電動(dòng)機(jī)分為：電容式電動(dòng)機(jī)分為：電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)和和電容起動(dòng)電動(dòng)機(jī)電容起動(dòng)電動(dòng)機(jī)電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)679.3.4 單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)解：解：S SW W220V220VM MS S 該電扇由該電扇由電容式電動(dòng)機(jī)電容

32、式電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電路中串入具有抽頭的拖動(dòng)，電路中串入具有抽頭的電抗電抗器器，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)S S接不同位置時(shí)，電抗器上電壓降不同，電動(dòng)機(jī)端電接不同位置時(shí)，電抗器上電壓降不同，電動(dòng)機(jī)端電壓隨之改變，實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速。壓隨之改變，實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速?？炜?例題例題9.3.29.3.2：圖是一種家用電扇的調(diào)速電路，試說明工作原理。圖是一種家用電扇的調(diào)速電路，試說明工作原理。中中慢慢停停C C電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)689.3.4 單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)2. 2. 罩極式電動(dòng)機(jī)罩極式電動(dòng)機(jī)+ +- -U罩極式電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖罩極式電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖工作原理工作原理 當(dāng)定子繞組通入交流電流而

33、產(chǎn)生脈當(dāng)定子繞組通入交流電流而產(chǎn)生脈動(dòng)磁場(chǎng)時(shí)，通過動(dòng)磁場(chǎng)時(shí)，通過短路環(huán)短路環(huán)部分的磁通部分的磁通滯后滯后于于無短路環(huán)部分無短路環(huán)部分的磁通，兩部分磁通在的磁通，兩部分磁通在空間上相差一個(gè)角度，故電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)空間上相差一個(gè)角度，故電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)是一個(gè)是一個(gè)移動(dòng)的磁場(chǎng)移動(dòng)的磁場(chǎng)。凸極式磁極凸極式磁極短路銅環(huán)短路銅環(huán)定子繞組定子繞組 籠型轉(zhuǎn)子在這個(gè)移動(dòng)磁場(chǎng)的作用下籠型轉(zhuǎn)子在這個(gè)移動(dòng)磁場(chǎng)的作用下就產(chǎn)生就產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)電磁轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)方向是由未加短路環(huán)部分向有短路環(huán)部分方向旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)方向是由未加短路環(huán)部分向有短路環(huán)部分方向旋轉(zhuǎn)。 單相電動(dòng)機(jī)適用于單相電源的場(chǎng)合。但它效率低、功率單相電動(dòng)機(jī)適用于單相

34、電源的場(chǎng)合。但它效率低、功率因數(shù)和過載能力都較低，容量一般在因數(shù)和過載能力都較低，容量一般在1kW 1kW 以下。以下。電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)69主要內(nèi)容主要內(nèi)容9.4.19.4.1 直流電動(dòng)機(jī)的工作原理直流電動(dòng)機(jī)的工作原理9.4.29.4.2 直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式和特性直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式和特性9.4.39.4.3 無刷直流電動(dòng)機(jī)無刷直流電動(dòng)機(jī)電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)70將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電動(dòng)機(jī)。因其良好的調(diào)速性能而在電將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電動(dòng)機(jī)。因其良好的調(diào)速性能而在電力拖動(dòng)中得到廣泛應(yīng)用。直流電動(dòng)機(jī)按力拖動(dòng)中得到廣泛應(yīng)用。直流電動(dòng)機(jī)按勵(lì)磁勵(lì)磁方式分為永磁、他勵(lì)方式分為永磁、他勵(lì)和自勵(lì)和自勵(lì)3 3類，其中自勵(lì)又分為并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)類，其中自勵(lì)又分為并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)3 3種。種。電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)71主要內(nèi)容主要內(nèi)容9.5.19.5.1 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)9.5.29.5.2 伺服電機(jī)伺服電機(jī)電工電子學(xué)電工電子學(xué)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)72控制電機(jī)概述控制電機(jī)概述l控制電機(jī)包括：控制電機(jī)包括：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)、測(cè)速發(fā)電機(jī)、自步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)、測(cè)速發(fā)電機(jī)、自整角機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器等整角機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器等 隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，控制電機(jī)的隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，特