機電傳動控制4

1、精品資料精品資料交流(jioli)電機異步電機、 異步電動機同步電機三相異步電動機同步發(fā)電機同步電動機單相異步電動機分類:精品資料一、基本(jbn)結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)子(zhun z)定子定子鐵心定子繞組機座轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)軸精品資料一、基本(jbn)結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)子(zhun z)定子定子鐵心定子繞組機座轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)軸 三相繞組接入三相交流電源，三相繞組中的電流在定子鐵心中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 精品資料一、基本(jbn)結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)子(zhun z)定子定子鐵心定子繞組機座轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)軸鼠籠式線繞式線繞式和鼠籠式的轉(zhuǎn)子構(gòu)造雖然不同，但工作原理是一致的。轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，即產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。精品資料鼠

2、籠式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組是在轉(zhuǎn)子鐵心槽里插入銅條，再將全部銅條兩端焊在兩個(lin )銅端環(huán)上而組成。線繞式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組是由線圈繞組放入轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，并分為(fn wi)三相對稱繞組，與定子產(chǎn)生的磁極數(shù)相同。通過軸上的滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子回路中接入外加電阻，用以改善啟動性能與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。 一、基本結(jié)構(gòu) 精品資料TCNS00nnnS 所以(suy)這種電動機稱為異步電動機，也叫感應(yīng)電動機。 定子線圈(xinqun)通三相交流電 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場 相當(dāng)于轉(zhuǎn)子切割磁力線運動 在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流(右手定則) 帶電導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場中受到電磁力 (左手定則) 產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(方向與旋轉(zhuǎn)磁場同向)電

3、動機轉(zhuǎn)動.二、工作原理n精品資料三、旋轉(zhuǎn)磁場的形成) 3/4sin() 3/2sin(sintIitIitIimCmBmA精品資料A XBYCZ+A XBYCZ+A XBYCZ+A XBYCZ+a b c dSNSNSNSN三、旋轉(zhuǎn)磁場(xun zhun c chn)的形成精品資料ACBACB三、旋轉(zhuǎn)磁場(xun zhun c chn)的形成精品資料3. 旋轉(zhuǎn)磁場(xun zhun c chn)的極數(shù)與旋轉(zhuǎn)速度上述分析可以得出：電流經(jīng)過一個周期變化（變化360電角度(jiod)），旋轉(zhuǎn)磁場在空間上也轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)了360機械角度(jiod)），若電流頻率為 f，旋轉(zhuǎn)磁場每分鐘旋轉(zhuǎn)60f 轉(zhuǎn)，即

4、n0= 60f （一對極）。若將定子做如下改變：三、旋轉(zhuǎn)磁場的形成精品資料過程分析：繞組在空間對稱分布， 相 隔 6 0 度 。 電 流 變 化(binhu)1次，磁場在空間轉(zhuǎn)過1/2 轉(zhuǎn)。此時，磁極對數(shù)p=2。3. 旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)與旋轉(zhuǎn)速度精品資料一、定子繞組的連接(linji)方式 當(dāng)電動機接入電源的線電壓等于電動機的額定相電壓時，應(yīng)接成三角形；若是相電壓的 倍，應(yīng)接成星形。如：銘牌標(biāo)有 和380/220時，電源線電壓為380V 時接成星形，為220V 時接成三角形。3 /精品資料 例 電源線電壓(diny)為380V，現(xiàn)有兩臺電動機，其銘牌數(shù)據(jù)如下，試選擇定子繞組的連接方式。 1. J3

5、2-4，功率1.0kW，連接方法/Y，電壓220/380V，電流4.25/2.45A，轉(zhuǎn)速(zhun s)1420 r/min，功率因數(shù)0.79。 2. J02-21-4，功率1.1 kW，連接方法 ，電壓380V，電流6.27A，轉(zhuǎn)速1410 r/min，功率因數(shù)0.79。 解： J32-4 電動機應(yīng)接星形（Y），如圖(a) 所示。 J02-21-4 電動機應(yīng)接成三角形（ ），如圖 (b)所示。精品資料1線電壓與相電壓線電壓：兩相繞組首端(shu dun)之間的電壓，用U1表示；相電壓：每相繞組(roz)首、尾之間的電壓，用U相表示。對于星形接法：相相UU31 對于三角形接法： 相相UU 1

6、2線電流與相電流 線電流：電網(wǎng)的供電電流，用I1 表示； 相電流：每相繞組的電流，用I相表示。 星形接法 ：相相II 1三角形接法 ：相相II31 cosUIP1113 3. 電動機的輸入功率一、定子繞組的連接方式精品資料1)1)型號，如型號，如Y90S-4Y90S-4、Y112M-4Y112M-4；2)2)額定功率額定功率PN PN ：在額定情況下，電動機軸上輸出的：在額定情況下，電動機軸上輸出的 機械功率機械功率; ;3)3)額定電壓額定電壓(diny)UN (diny)UN ：在額定情況下，定子繞組應(yīng)加：在額定情況下，定子繞組應(yīng)加的線的線 電壓電壓(diny)(diny)值值; ;4)4

7、)額定頻率額定頻率f f ：在額定情況下，定子外加電壓：在額定情況下，定子外加電壓(diny)(diny)的的頻率頻率; ;5)5)額定電流額定電流IN IN ：在額定情況下，定子的線電流值：在額定情況下，定子的線電流值; ;6)6)額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN nN ：在額定情況下：在額定情況下, ,電動機的轉(zhuǎn)速電動機的轉(zhuǎn)速; ;7)7)溫升溫升( (或絕緣等級或絕緣等級) )。二、三相(sn xin)異步電動機的額定值精品資料根據(jù)以上數(shù)據(jù)根據(jù)以上數(shù)據(jù)(shj)求出其他額定值：求出其他額定值：1) 額定功率因數(shù)額定功率因數(shù)cosN ：在額定頻率、額定電壓和電動機：在額定頻率、額定電壓和電動機軸上輸出

8、額定功率時，定子相電流與相電壓之間相位軸上輸出額定功率時，定子相電流與相電壓之間相位差的余弦差的余弦 cosN 。P=3UPIP cosN.%100cos3NNNNNIUP2) 額定效率 ：在額定頻率、額定電壓和電動機軸上輸出額定功率(gngl)時電動機輸出機械功率(gngl)與輸入電功率(gngl)之比，其表達式為：3) 額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩TN：電動機在額定轉(zhuǎn)速下輸出額定功率時,電機軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。精品資料min/2/222211121111155. 9cos3cos3rwsradwNmeppnPwPTTPTPPPPPPIUIUP111211111cos3cos3PPPPPIUIUPppmin/2

9、/222255. 9rwsradwNmenPwPTPTP三、三相(sn xin)異步電動機的能流圖精品資料601444sin1min/01011111rHzWbHzVmnpfnKNfKEdtdNet ，所所以以相相對對轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速為為因因為為旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁磁場場和和定定子子的的，、其其有有效效值值為為：應(yīng)應(yīng)電電勢勢為為：在在定定子子繞繞組組上上產(chǎn)產(chǎn)生生的的感感子子上上的的投投影影分分量量為為：、旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁磁場場通通過過每每相相定定 一、三相異步電動機的定子與轉(zhuǎn)子電路精品資料1111111111111111111111111111111112,2EUEUXRLfXXXI jERIEERIUdtdiLeR

10、ieeRiudtdiLeLLLLL ，都都很很小小，所所以以：和和一一般般，為為漏漏磁磁感感抗抗，式式中中，）（）（）（其其復(fù)復(fù)數(shù)數(shù)表表達達式式為為：）（）（）（電電壓壓平平衡衡方方程程式式為為：加加上上電電阻阻，定定子子回回路路的的漏漏磁磁電電動動勢勢：通通、定定子子電電流流還還產(chǎn)產(chǎn)生生漏漏磁磁 精品資料VVWbHzVWbHzVHzrrHzWbHzVESENfEnNfSEfSnnpfnnNfEdtdNe444:044460444120221202121min/min/02022222 、時時的的感感應(yīng)應(yīng)電電勢勢為為、）（所所以以，相相對對轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速為為因因為為旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁磁場場和和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子的的、

11、其其有有效效值值為為：感感應(yīng)應(yīng)電電勢勢為為：、在在轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子繞繞組組上上產(chǎn)產(chǎn)生生的的精品資料20221202122222222222222222222222,2222SXXLfXLSfLfXXXI jRIERIEdtdiLRieRiedtdiLeLLLLL 為為漏漏磁磁感感抗抗，式式中中，）（其其復(fù)復(fù)數(shù)數(shù)表表達達式式為為：）（電電壓壓平平衡衡方方程程式式為為：加加上上電電阻阻，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子回回路路的的：因因此此還還產(chǎn)產(chǎn)生生漏漏磁磁電電動動勢勢通通外外，還還產(chǎn)產(chǎn)生生漏漏磁磁通通，、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子電電流流除除產(chǎn)產(chǎn)生生主主磁磁精品資料CSXRXRSXRSSSXRREICXEIXRSSRSEIXRSSXRSEXR

12、EI/1cos11coscos1320222222222022222220202222202222202220222222 ，時時，接接近近當(dāng)當(dāng)，很很小小時時，當(dāng)當(dāng)有有關(guān)關(guān)，和和）（，功功率率因因數(shù)數(shù)為為：的的相相位位滯滯后后于于由由于于感感抗抗，時時，接接近近當(dāng)當(dāng)，很很小小時時，當(dāng)當(dāng)）（、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子回回路路的的電電流流為為：精品資料 可見,三相異步電動機的轉(zhuǎn)子電路的各個物理量如:轉(zhuǎn)子感應(yīng)(gnyng)電勢E2、I2、X20、cos2等都與轉(zhuǎn)差率 S有關(guān)，也即與轉(zhuǎn)速 n有關(guān)。22cosIKTm2202222222222202220222222120cos 60SXRRXRRSXRSEXREISf

13、fpfn，精品資料三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩與機械三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩與機械(jxi)(jxi)特性特性一、一、 三相三相(sn xin)(sn xin)異步電動異步電動機的轉(zhuǎn)矩機的轉(zhuǎn)矩直流電動機：E2I2 E22討論：1）當(dāng)cos2 =1，純電阻性負(fù)載， I2與E2同向；2）當(dāng)cos2TL，且啟動轉(zhuǎn)矩越大越好；，且啟動轉(zhuǎn)矩越大越好；啟動電流啟動電流 IST 越小越好，一般越小越好，一般 IST (4 - 7)IN； 啟動平滑，以減小對機械的沖擊；啟動平滑，以減小對機械的沖擊；啟動設(shè)備安全可靠，力求結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；啟動設(shè)備安全可靠，力求結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；啟動功耗越小越好；啟動功耗越小越好；其中

14、其中(qzhng)，前兩條是衡量電動機啟動性能的主，前兩條是衡量電動機啟動性能的主要技術(shù)指標(biāo)。要技術(shù)指標(biāo)。一、對電動機啟動的主要要求；精品資料ststtstIKT22cos2202222SXRRcos啟動(qdng)電流大啟動(qdng)轉(zhuǎn)矩小二、異步電動機的啟動特性：特點：直接啟動電流大，由于功率因數(shù)低，啟動轉(zhuǎn)矩小。2cos 精品資料三、鼠籠型異步電動機的啟動方式(fngsh)： (1)全壓直接啟動 (2)降壓啟動1.直接啟動（全壓啟動） 將電動機的定子繞組通過閘刀開關(guān)直接接入電源，在額定電壓下進行啟動。 精品資料1.1.直接直接(zhji)(zhji)啟動（全啟動（全壓啟動）壓啟動）特點：

15、 控制線路簡單； 維修(wixi)工作量??； 啟動電流大；應(yīng)用場合：用于中、小容量的異步電動機啟動。三、鼠籠型異步電動機的啟動方式：精品資料直接啟動直接啟動(qdng)(qdng)的條件：的條件：獨立變壓器供電時：獨立變壓器供電時： 電動機啟動電動機啟動(qdng)(qdng)頻繁，電機功率小于變壓器容量頻繁，電機功率小于變壓器容量2020， 電動機不經(jīng)常啟動電動機不經(jīng)常啟動(qdng)(qdng)，電機功率小于變壓器，電機功率小于變壓器3030。沒有獨立的變壓器供電沒有獨立的變壓器供電( (即與照明共用電源即與照明共用電源) )：電動機啟動電動機啟動(qdng)(qdng)比較頻繁，滿足下列

16、關(guān)系則可直接比較頻繁，滿足下列關(guān)系則可直接啟動啟動(qdng)(qdng)。電動機功率電源總?cè)萘款~定電流啟動電流443NstII1.直接啟動（全壓啟動）精品資料2.降壓啟動 啟動時先降低(jingd)電壓，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定值時，再恢復(fù)到額定電壓。適用于啟動時負(fù)載轉(zhuǎn)矩不大的情況，如輕載或空載。常用的降壓啟動方式有： 定子串電阻或電抗器降壓啟動 Y 降壓啟動 自耦變壓器降壓啟動精品資料特點特點(td(tdin)in)： 1）定子電路串電阻或電抗器降壓(jin y)啟動KM2FU1RKM1FRM3 3UU12.降壓啟動精品資料 啟動(qdng)時，定子繞組連成 Y 形，轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，將定子繞組連

17、成形,電動機進入正常運行。2） Y 降壓(jin y)啟動優(yōu)點：設(shè)備簡單、經(jīng)濟； 啟動電流?。蝗秉c：啟動轉(zhuǎn)矩??； 啟動電壓不能按實際需要調(diào)節(jié)。適用場合：空載或輕載啟動,且正常運行時,定子繞組 為三角形連接的異步電動機。2.降壓啟動精品資料星-角啟動電流、啟動轉(zhuǎn)矩的相互(xingh)關(guān)系：L1L2L3 U lZ1Z2Z3ISTL1L2L3N U l U pZ1Z2Z3ISTYIST= 3 IP = 3 U l / Z ； ISTY = IPY =（U l / 3）/ Z ISTY = IST/ 3， TSTY = TST/ 3PIUL 電源電壓 Z 一相繞組的阻抗精品資料3 3）延邊降壓）延邊降壓(jin y)(jin y)啟動啟動特點(tdin)： 與Y 降壓啟動相比，相電壓增大，且Y形部分繞組越小，電壓越大。因此 TST、IST 都增加。2.降壓啟動精品資料4）自耦變壓器降壓(jin y)啟動啟動(qdng)原理：U l / U 2 = N l / N 2 = 1 / K，I 1 / I 2 = K， K Ifn ，cos 1；欠勵：If Ifn ，cos 1；cosIfIfn1阻性感性容性精品資料3.同步(tngb)電動機的啟動 分析(fnx)： 結(jié)論：平均轉(zhuǎn)矩為零,不能直接啟動 。第十節(jié) 同步電動機的工作原理、特點及應(yīng)用 精品資料異步啟動(qdn