電工電子技術(shù)教學(xué)PPT

1、 第四章第四章 電動機(jī)與變壓器電動機(jī)與變壓器 目目 錄錄4.1 4.1 三相異步電動機(jī)控制電路的設(shè)計三相異步電動機(jī)控制電路的設(shè)計 4.2 4.2 電動機(jī)的分類電動機(jī)的分類4.34.3 三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)4.4 4.4 直流電動機(jī)與控制電機(jī)直流電動機(jī)與控制電機(jī) 4.5 4.5 變壓器變壓器4.64.6 三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路的設(shè)三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路的設(shè)計過程計過程4.7 4.7 拓展實(shí)訓(xùn)拓展實(shí)訓(xùn) 本章要點(diǎn)本章要點(diǎn)熟悉三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理。熟悉三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理。掌握電動機(jī)的機(jī)械特性及應(yīng)用。掌握電動機(jī)的機(jī)械特性及應(yīng)用。熟悉變壓器的結(jié)構(gòu)、工作原理。熟悉變

2、壓器的結(jié)構(gòu)、工作原理。掌握變壓器的阻抗變換特性。掌握變壓器的阻抗變換特性。 技能目標(biāo)技能目標(biāo)掌握電動機(jī)的啟動、調(diào)速、反轉(zhuǎn)、制動等方法。掌握電動機(jī)的啟動、調(diào)速、反轉(zhuǎn)、制動等方法。了解電動機(jī)的選用及控制方法。了解電動機(jī)的選用及控制方法。掌握變壓器的選用、極性判別及簡單變壓器的掌握變壓器的選用、極性判別及簡單變壓器的制作。制作。4.1 4.1 三相異步電動機(jī)控制電路的設(shè)計三相異步電動機(jī)控制電路的設(shè)計(1)(1) 掌握三相異步電動機(jī)控制電路的設(shè)計原則和掌握三相異步電動機(jī)控制電路的設(shè)計原則和要求。要求。(2)(2) 熟悉實(shí)現(xiàn)控制的元器件，了解其工作原理。熟悉實(shí)現(xiàn)控制的元器件，了解其工作原理。(3)(3)

3、 能夠繪制三相異步電動機(jī)電動加自鎖或正反能夠繪制三相異步電動機(jī)電動加自鎖或正反轉(zhuǎn)控制電路轉(zhuǎn)控制電路 1. 1. 設(shè)計目的設(shè)計目的2. 2. 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容設(shè)計一個電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路，繪制控制線設(shè)計一個電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路，繪制控制線路圖。設(shè)備有電動機(jī)、交流接觸器、常開路圖。設(shè)備有電動機(jī)、交流接觸器、常開( (常閉常閉) )按鈕、熱繼電器、熔斷器、閘刀開關(guān)等。按鈕、熱繼電器、熔斷器、閘刀開關(guān)等。交流電動機(jī)交流電動機(jī)直流電動機(jī)直流電動機(jī):鼠籠式鼠籠式繞線式繞線式異步機(jī)異步機(jī)同步機(jī)同步機(jī)他勵、并勵、串勵、復(fù)勵他勵、并勵、串勵、復(fù)勵電動機(jī)類型：電動機(jī)類型：4.2 4.2 電動機(jī)分類電動機(jī)分類電動機(jī)

4、：電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能電動機(jī)：電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能發(fā)電機(jī)：其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能發(fā)電機(jī)：其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能電機(jī)作用：電機(jī)作用：使用電動機(jī)驅(qū)動生產(chǎn)機(jī)械：使用電動機(jī)驅(qū)動生產(chǎn)機(jī)械： （1 1）簡化簡化生產(chǎn)機(jī)械的生產(chǎn)機(jī)械的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) （2 2）提高提高生產(chǎn)生產(chǎn)效率效率和產(chǎn)品和產(chǎn)品質(zhì)量質(zhì)量 （3 3）能實(shí)現(xiàn)自動）能實(shí)現(xiàn)自動控制控制 （4 4）實(shí)現(xiàn)）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)距離距離操縱操縱優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：動車機(jī)車用動車機(jī)車用JSJS、JRJR系列系列風(fēng)機(jī)系列風(fēng)機(jī)系列柴柴油油發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī)齒輪減速三相異步電動機(jī)齒輪減速三相異步電動機(jī)4.3 4.3 三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)一、三相異步電動機(jī)的銘牌一、三相異步電動機(jī)的銘牌 1.1

5、.型號：例如型號：例如Y132M-4Y132M-4 Y 132M4 分）轉(zhuǎn)/( 600pfn 磁極數(shù)磁極數(shù)( (極對數(shù)極對數(shù) p=2) )同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速15001500轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/ /分分Y：三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)132132：機(jī)座中心高機(jī)座中心高（132mm）機(jī)座長度代號機(jī)座長度代號：M- -中機(jī)座；中機(jī)座；S- -短機(jī)座，短機(jī)座，L- -長機(jī)座。長機(jī)座。2.2.額定功率：額定功率：P PN N電機(jī)額定運(yùn)行時，軸上輸出的機(jī)械功率。電機(jī)額定運(yùn)行時，軸上輸出的機(jī)械功率。 3.3.額定電壓額定電壓U UN N和電動機(jī)接法和電動機(jī)接法電機(jī)額定運(yùn)行時，定子繞組應(yīng)加的線電壓。電機(jī)額定運(yùn)行時，定子繞組應(yīng)

6、加的線電壓。 3kW3kW及以下及以下采用采用Y Y接法，接法，4kW4kW及以上采用及以上采用接法。接法。例例：380/220 Y/380/220 Y/ 指：線電壓為指：線電壓為380V380V時采用時采用Y Y接接法；線電壓法；線電壓220V220V時采用時采用 接法接法。規(guī)定電機(jī)運(yùn)行電壓不能高于或低于額定值的規(guī)定電機(jī)運(yùn)行電壓不能高于或低于額定值的5 5電動機(jī)接法電動機(jī)接法: 指定子三相繞組的接法。指定子三相繞組的接法。Y/ 接法接法 Y 接法接法： W2U2V2U1V1W1V1W1U1U2V2W2 接法接法：U2U1W2V1V2U1W2U2V1V2W1W1W2U2V2V1W1U14.4.

7、額定電流：額定電流：I IN N5.5.額定頻率：額定頻率：fN 加在電動機(jī)定子繞組上的允許頻率。我加在電動機(jī)定子繞組上的允許頻率。我國電網(wǎng)的頻率規(guī)定為國電網(wǎng)的頻率規(guī)定為50Hz50Hz。 6.6.額定轉(zhuǎn)速：額定轉(zhuǎn)速：n nN N 是指電動機(jī)在額定電壓、額定頻率和額是指電動機(jī)在額定電壓、額定頻率和額定輸出功率情況下的轉(zhuǎn)速。定輸出功率情況下的轉(zhuǎn)速。 A48. 6/A2 .11/表示表示: :接法時電機(jī)線電流為接法時電機(jī)線電流為11.2A11.2A，相電流，相電流為為6.48A6.48A；Y Y接法時線、相電流均為接法時線、相電流均為6.48A6.48A。電機(jī)額定運(yùn)行時，定子繞組的線電流。電機(jī)額定

8、運(yùn)行時，定子繞組的線電流。7.7.絕緣等級絕緣等級 絕緣等級，絕緣等級，是按電動機(jī)繞組所用的絕緣材是按電動機(jī)繞組所用的絕緣材料使用時容許的極限溫度來分級的。料使用時容許的極限溫度來分級的。 極限溫度，極限溫度，是指電動機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)中最熱點(diǎn)是指電動機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)中最熱點(diǎn)的最高容許溫度。的最高容許溫度。絕緣等級絕緣等級極限溫度極限溫度AEBFHC105C120C130C155C1808.8.工作方式工作方式連續(xù)運(yùn)行、短時工作和斷續(xù)運(yùn)行方式。連續(xù)運(yùn)行、短時工作和斷續(xù)運(yùn)行方式。 二、三相異步電動機(jī)的選擇二、三相異步電動機(jī)的選擇 1.1.功率選擇功率選擇 電動機(jī)功率電動機(jī)功率( (容量容量) )是由生產(chǎn)機(jī)械所

9、需功率決定。是由生產(chǎn)機(jī)械所需功率決定。 如額定功率選得過大，電機(jī)在輕載下工作，其如額定功率選得過大，電機(jī)在輕載下工作，其運(yùn)行效率和功率因數(shù)都較低，不經(jīng)濟(jì)；運(yùn)行效率和功率因數(shù)都較低，不經(jīng)濟(jì)； 額定功率選擇得太小，將引起電動機(jī)過載，會額定功率選擇得太小，將引起電動機(jī)過載，會使電動機(jī)溫升超過允許值而過早損壞使電動機(jī)溫升超過允許值而過早損壞 。 為保證生產(chǎn)順利進(jìn)行，并獲得良好經(jīng)濟(jì)、為保證生產(chǎn)順利進(jìn)行，并獲得良好經(jīng)濟(jì)、技術(shù)指標(biāo)，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的需要和工作條技術(shù)指標(biāo)，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的需要和工作條件合理地選用電動機(jī)的功率、類型和轉(zhuǎn)速。件合理地選用電動機(jī)的功率、類型和轉(zhuǎn)速。1 1）連續(xù)工作方式）連續(xù)工作方式

10、對于連續(xù)工作水泵、風(fēng)機(jī)等生產(chǎn)機(jī)械，電機(jī)對于連續(xù)工作水泵、風(fēng)機(jī)等生產(chǎn)機(jī)械，電機(jī)額定功率等于或稍大于生產(chǎn)機(jī)械的功率即可額定功率等于或稍大于生產(chǎn)機(jī)械的功率即可。 例如，車床的切削功率為例如，車床的切削功率為1(kW)100060FP 電動機(jī)的功率為電動機(jī)的功率為111(kW)100060PFvP產(chǎn)品目錄上選擇一臺合適的電動產(chǎn)品目錄上選擇一臺合適的電動機(jī)，其額定功率應(yīng)為機(jī)，其額定功率應(yīng)為 NPP即可即可 在產(chǎn)品目錄上選擇在產(chǎn)品目錄上選擇 Y160M-4Y160M-4 型電動機(jī)，型電動機(jī)，其額定功率其額定功率 P PN N=11kW=11kW，滿足，滿足 P PN NP P，額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速n nN

11、N=1460r/min=1460r/min。 【例例4-14-1】有一離心式水泵，其數(shù)據(jù)如下：有一離心式水泵，其數(shù)據(jù)如下：Q=0.03mQ=0.03m3 3/s/s，H=20mH=20m，n=1460r/minn=1460r/min，55. 02今用一籠型電動機(jī)拖動作長期運(yùn)行，電動機(jī)與今用一籠型電動機(jī)拖動作長期運(yùn)行，電動機(jī)與水泵直接連接水泵直接連接( )( )。試選擇電動機(jī)功率。試選擇電動機(jī)功率。11【解解】1210000.032010.7(kW)102102 1 0.55QHP 2) 2) 短時工作方式短時工作方式 短時工作：閘門啟閉、機(jī)床尾座、橫梁短時工作：閘門啟閉、機(jī)床尾座、橫梁移動和夾

12、緊、刀架快速移動等。移動和夾緊、刀架快速移動等。 我國規(guī)定，短時工作方式的標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)時我國規(guī)定，短時工作方式的標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)時間有間有 10min10min、30min30min、60min60min、90min90min 四種。四種。 例如，刀架快速移動對電動機(jī)所要求的功率為例如，刀架快速移動對電動機(jī)所要求的功率為11(kW)10260GP11(kW)10260GP 實(shí)際選用電機(jī)功率實(shí)際選用電機(jī)功率 為過載系數(shù)為過載系數(shù) 【解解】【例例4-24-2】已知刀架重量已知刀架重量G=500kgG=500kg，移動速度，移動速度，導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，導(dǎo)軌摩擦系數(shù)min/15m1 . 0傳動機(jī)構(gòu)的效率傳動機(jī)構(gòu)的效率

13、 ，要求電動機(jī)的轉(zhuǎn)速要求電動機(jī)的轉(zhuǎn)速約為約為14001400r/minr/min。求刀架快速移動電動機(jī)的功率。求刀架快速移動電動機(jī)的功率。2 . 01Y Y系列四極籠型電動機(jī)的過載系數(shù)系列四極籠型電動機(jī)的過載系數(shù)2 . 2于是于是115000.1 150.28(kW)10260102600.22.2GvP選用選用Y80-1-4Y80-1-4型電動機(jī)，型電動機(jī)，P PN N=0.55kW=0.55kWP P1 1，n nN N=1390r/min=1390r/min。 3) 3) 斷續(xù)工作方式斷續(xù)工作方式 周期性重復(fù)短時運(yùn)行的工作方式周期性重復(fù)短時運(yùn)行的工作方式 。 每周期包括恒定運(yùn)行時間每周期

14、包括恒定運(yùn)行時間t t1 1和停歇時間和停歇時間t t2 2。 標(biāo)準(zhǔn)周期時間為標(biāo)準(zhǔn)周期時間為10min10min。t t1 1與與T(T=tT(T=t1 1+t+t2 2) )的比的比值稱負(fù)載持續(xù)率，用百分?jǐn)?shù)來表示。值稱負(fù)載持續(xù)率，用百分?jǐn)?shù)來表示。 我國規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)率：我國規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)率：15%15%、25%25%、40%40%和和60%60%四種，如不加以說明，則以四種，如不加以說明，則以25%25%為準(zhǔn)。為準(zhǔn)。2.2.種類和形式的選擇種類和形式的選擇 由于生產(chǎn)常用三相交流電，沒有特殊要求由于生產(chǎn)常用三相交流電，沒有特殊要求時，一般應(yīng)選鼠籠式交流電機(jī)。鼠籠式異步電時，一般應(yīng)選鼠籠式交流電機(jī)。

15、鼠籠式異步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)械特性較硬、價格便宜、運(yùn)行機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)械特性較硬、價格便宜、運(yùn)行可靠、使用維護(hù)方便；可靠、使用維護(hù)方便； 起重機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、軋鋼機(jī)、鍛壓機(jī)起重機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、軋鋼機(jī)、鍛壓機(jī)等不能等不能采用籠型電動機(jī)的場合，可選用采用籠型電動機(jī)的場合，可選用繞線式繞線式異步電異步電動機(jī)。動機(jī)。 常見的有常見的有開啟式、防護(hù)式、封閉式和防爆開啟式、防護(hù)式、封閉式和防爆式式等不同結(jié)構(gòu)形式電動機(jī)。以保證在不同的環(huán)等不同結(jié)構(gòu)形式電動機(jī)。以保證在不同的環(huán)境中能安全可靠地運(yùn)行。境中能安全可靠地運(yùn)行。3.3.電壓和轉(zhuǎn)速選擇電壓和轉(zhuǎn)速選擇 我國我國Y Y系列三相異步電動機(jī)的額定電壓系列三相異步電動機(jī)的額定

16、電壓380V380V。100kW100kW以上的大功率電機(jī)，常用以上的大功率電機(jī)，常用3000V3000V或或6000V6000V額額定電壓。定電壓。采用較多的電機(jī)同步轉(zhuǎn)速是：采用較多的電機(jī)同步轉(zhuǎn)速是：1500r/min1500r/min 鼠籠式鼠籠式繞線式繞線式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子（固定部分）（固定部分） 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）（旋轉(zhuǎn)部分）分為兩個基本部分分為兩個基本部分：三、三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)三、三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu) 構(gòu)成：構(gòu)成：由由機(jī)座機(jī)座、鐵心鐵心和和定子繞組定子繞組組成組成 。 機(jī)座是用機(jī)座是用鑄鐵或鑄剛鑄鐵或鑄剛制成。制成。 鐵心由互相絕緣的鐵心由互相絕緣的硅鋼片硅鋼片疊成，內(nèi)圓疊成，

17、內(nèi)圓周表面沖有周表面沖有槽槽，用以放置對稱三相繞組。，用以放置對稱三相繞組。 繞組聯(lián)接成繞組聯(lián)接成星形或三角形星形或三角形。 作用：作用： 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 1 1、定子。、定子。 異步電動機(jī)異步電動機(jī)接線接線的結(jié)構(gòu)示意的結(jié)構(gòu)示意返返 回回下一頁下一頁機(jī)座機(jī)座定子繞組定子繞組銘牌數(shù)據(jù)銘牌數(shù)據(jù)出線端子出線端子 鼠籠式電機(jī)構(gòu)造簡單、價格低鼠籠式電機(jī)構(gòu)造簡單、價格低廉、工作可靠、使用方便。廉、工作可靠、使用方便。 構(gòu)成：構(gòu)成：由由鐵心鐵心和和繞組繞組兩部分構(gòu)成。兩部分構(gòu)成。 鐵心也用鐵心也用硅鋼片硅鋼片疊成，表面沖有疊成，表面沖有槽槽，裝在轉(zhuǎn)裝在轉(zhuǎn)軸上軸上，軸上加機(jī)械負(fù)載；，軸上加機(jī)械負(fù)

18、載； 繞組分為繞組分為鼠籠式鼠籠式和和繞線式繞線式兩種。兩種。作用：作用：在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或電流。電動勢或電流。2 2、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸軸承軸承轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子 鐵心鐵心繞組繞組轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸直流電機(jī)直流電機(jī)小直流電機(jī)小直流電機(jī)上一頁上一頁返返 回回步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)交流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī)同步電機(jī)同步電機(jī)4 4、三相異步電動機(jī)的工作原理、三相異步電動機(jī)的工作原理vlBe（右手定則右手定則）（左手定則左手定則）ilBfn0neiNSf磁極旋轉(zhuǎn)磁極旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。導(dǎo)線切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。閉合導(dǎo)線產(chǎn)生電流。

19、閉合導(dǎo)線產(chǎn)生電流。通電導(dǎo)線在磁場中受力。通電導(dǎo)線在磁場中受力。 1. 線圈跟著磁鐵轉(zhuǎn)線圈跟著磁鐵轉(zhuǎn) 兩者轉(zhuǎn)動方向一致兩者轉(zhuǎn)動方向一致異步異步 2. 線圈比磁場轉(zhuǎn)得慢線圈比磁場轉(zhuǎn)得慢0nn240sin120sinsintIitIitIimCmBmA1）旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生 在定子鐵心的三相對稱繞組中，通入三相在定子鐵心的三相對稱繞組中，通入三相對稱交流電流，就產(chǎn)生對稱交流電流，就產(chǎn)生“旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場”，代替演，代替演示實(shí)驗(yàn)中的磁鐵。示實(shí)驗(yàn)中的磁鐵。0tAXYCBZNSAiBiCimItBiAXBYCZAiCi合成磁場合成磁場方向：方向：向下向下參考方向參考方向：繞組始端到繞組始端到末端

20、的方向末端的方向 60tAXYCBZSN0n60A120tXYCBZ0nAiBiCitmI同理可得：同理可得：其它電流角度其它電流角度下的磁場方向。下的磁場方向。二極旋轉(zhuǎn)磁場二極旋轉(zhuǎn)磁場 可見，定子繞組中通入三相電流，共可見，定子繞組中通入三相電流，共同產(chǎn)生的同產(chǎn)生的合成磁場合成磁場是是隨著電流的交變隨著電流的交變而在而在空間空間不斷地不斷地旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)著，這就是旋轉(zhuǎn)磁場。著，這就是旋轉(zhuǎn)磁場。2 2）旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向）旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向 當(dāng)通入定子繞組的三相電流的當(dāng)通入定子繞組的三相電流的相序相序?yàn)闉锳-B-CA-B-C時，旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向磁場轉(zhuǎn)向與與相序相序一致。一致。取決于三相電流的取決于三相電

21、流的相序相序！0n0n改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的方法：改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的方法：換接其中兩相換接其中兩相AiBiCimItAiCiBimIt3 3）旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)和轉(zhuǎn)速）旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)和轉(zhuǎn)速BiAXBYCZAiCi 此種接法下，繞組始端間相差此種接法下，繞組始端間相差1201200 0空間角，空間角，合成磁場只一對磁極，則合成磁場只一對磁極，則極對數(shù)極對數(shù)為為1 1。AXYCBZNS旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)和三相繞組的安排有關(guān)旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)和三相繞組的安排有關(guān)即即：P =1CYABCXYZAXBZAiBiCi 將每相繞組分成兩段，按右下圖放入定子將每相繞組分成兩段，按右下圖放入定子槽內(nèi)，槽內(nèi)，繞組始端間相差繞組始

22、端間相差60600 0空間角，空間角，磁場是磁場是兩對兩對磁極磁極。AXX ANSSNZCZCBY BY即即：P =2AXYCBZNSAXYCBZNS0nAXYCBZSN60AiBiCimIt 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速決定于磁場的極數(shù)，在旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速決定于磁場的極數(shù)，在一對一對極極的情況下，當(dāng)電流交變的情況下，當(dāng)電流交變一次一次時，磁場恰好在空時，磁場恰好在空間旋轉(zhuǎn)了間旋轉(zhuǎn)了一周一周。N0=60f（轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/ /分分）XNSASNZBX AYCZ BCY0t 60t A0nAZXXC ZCSNSN30 旋轉(zhuǎn)磁場具有旋轉(zhuǎn)磁場具有兩對兩對極極時，當(dāng)電流從時，當(dāng)電流從tt=0=0到到tt=60=60經(jīng)歷了經(jīng)歷了

23、6060時，時，磁場在空間僅旋轉(zhuǎn)了磁場在空間僅旋轉(zhuǎn)了3030。比比P P=1=1時轉(zhuǎn)速慢了一半，時轉(zhuǎn)速慢了一半，即：即：n0=60f/2（轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/ /分分） 故故: :旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0 0決定于電流頻率決定于電流頻率f1 1和磁場的極對數(shù)和磁場的極對數(shù)P，可推出：，可推出：2p180分）轉(zhuǎn)/( 50011p360分）轉(zhuǎn)/( 0003極對數(shù)極對數(shù)每個電流周期每個電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速)Hz50(f0n3p120分）轉(zhuǎn)/( 0001n分）轉(zhuǎn)/( 600pfn 電動機(jī)轉(zhuǎn)速電動機(jī)轉(zhuǎn)速:n電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)

24、的方向一致， 但但 異步電動機(jī)異步電動機(jī)0nn無轉(zhuǎn)距無轉(zhuǎn)距轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運(yùn)動轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運(yùn)動無轉(zhuǎn)子電動勢（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電動勢（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電流無轉(zhuǎn)子電流提示提示：如果如果0nn 在電動機(jī)定子繞組中通入三相對稱在電動機(jī)定子繞組中通入三相對稱交流電流后，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場交流電流后，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，導(dǎo)旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，導(dǎo)條中就感應(yīng)出電動勢。條中就感應(yīng)出電動勢。 在電動勢的作用下，閉合的導(dǎo)條中就在電動勢的作用下，閉合的導(dǎo)條中就有電流，該電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，使有電流，該電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到電

25、磁力作用。由電磁力產(chǎn)生轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到電磁力作用。由電磁力產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動起來。電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動起來。4 4）電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理）電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理電生磁，電生磁， 磁生電，磁生電， 電磁力作用，電磁力作用， 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)。異步電機(jī)運(yùn)行中異步電機(jī)運(yùn)行中:%91s轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)差率：電機(jī)起動瞬間電機(jī)起動瞬間:1 , 0sn（轉(zhuǎn)差率最大轉(zhuǎn)差率最大）5 5）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)差率）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)差率%10000nnns同步轉(zhuǎn)速：同步轉(zhuǎn)速：旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。 由于由于 n=975r/minn=975r/min，接近于同步轉(zhuǎn)速接近于同步轉(zhuǎn)速n n0 0=1000r

26、/min=1000r/min【例例4-34-3】有一臺三相異步電動機(jī)，其額有一臺三相異步電動機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速定轉(zhuǎn)速n=975r/minn=975r/min。求電動機(jī)的極數(shù)和額。求電動機(jī)的極數(shù)和額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)差率。電源頻率定負(fù)載時的轉(zhuǎn)差率。電源頻率f f1 1=50Hz=50Hz。故：極對數(shù)為故：極對數(shù)為p=3p=3。額定負(fù)載時轉(zhuǎn)差率為：。額定負(fù)載時轉(zhuǎn)差率為：%5 . 2%1001000975100000nnns【解解】答：答：【思考題思考題】 什么是三相電源的相序？就什么是三相電源的相序？就三相異步電動機(jī)本身而言，有無相序？三相異步電動機(jī)本身而言，有無相序？22022221)(sXRsRCUT5

27、 5、三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和機(jī)械特性、三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和機(jī)械特性 1 1）轉(zhuǎn)矩公式）轉(zhuǎn)矩公式 由異步電動機(jī)轉(zhuǎn)動原理知，電磁轉(zhuǎn)矩由異步電動機(jī)轉(zhuǎn)動原理知，電磁轉(zhuǎn)矩T T是由轉(zhuǎn)子電流是由轉(zhuǎn)子電流I I2 2與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用而產(chǎn)生與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用而產(chǎn)生的。經(jīng)推導(dǎo)得：的。經(jīng)推導(dǎo)得： Ts10n0Tn 電源電壓一定時，電源電壓一定時，T、s 的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線稱稱電動電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線，如圖所示。機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線，如圖所示。2 2）三個重要轉(zhuǎn)矩）三個重要轉(zhuǎn)矩 在等速轉(zhuǎn)動時，電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩在等速轉(zhuǎn)動時，電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T T必必須與阻轉(zhuǎn)矩須與阻轉(zhuǎn)矩T TC C相平衡，阻轉(zhuǎn)矩主要是機(jī)械負(fù)

28、相平衡，阻轉(zhuǎn)矩主要是機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩載轉(zhuǎn)矩T T2 2，還包括空載損耗轉(zhuǎn)矩，還包括空載損耗轉(zhuǎn)矩( (軸承摩擦和軸承摩擦和風(fēng)阻轉(zhuǎn)矩風(fēng)阻轉(zhuǎn)矩) )T T0 0。由于。由于T T0 0很小，可略去，有：很小，可略去，有： （1 1）額定轉(zhuǎn)矩）額定轉(zhuǎn)矩NTC202TTTTTNNN2NN9550260PPTTnn可得可得 在額定電壓下，電機(jī)以在額定電壓下，電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速n nN N運(yùn)行，輸出額運(yùn)行，輸出額定功率定功率P P2 2時，電動機(jī)轉(zhuǎn)軸時，電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上輸出的轉(zhuǎn)矩為上輸出的轉(zhuǎn)矩為: :n0TnNTnN（牛頓（牛頓米）米）)/()(955060222分轉(zhuǎn)千瓦NNNnPnPT例如：例如：某普通車床的

29、主軸電動機(jī)某普通車床的主軸電動機(jī)( (Y132M-4Y132M-4型型) )的額定功率為的額定功率為7.5kW7.5kW，額定轉(zhuǎn)速為，額定轉(zhuǎn)速為1440r/min1440r/min，則額定轉(zhuǎn)矩為則額定轉(zhuǎn)矩為NNN7.59550955049.7(N m)1440PTn（2 2）最大轉(zhuǎn)矩）最大轉(zhuǎn)矩T Tmaxmax 電機(jī)帶動最大負(fù)載的能力。電機(jī)帶動最大負(fù)載的能力。最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩T Tmaxmax稱臨界轉(zhuǎn)矩。對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱臨界轉(zhuǎn)矩。對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率s sm m稱臨界轉(zhuǎn)差率。稱臨界轉(zhuǎn)差率。 如果如果 電機(jī)將帶不電機(jī)將帶不動負(fù)載而停轉(zhuǎn)動負(fù)載而停轉(zhuǎn)。俗稱俗稱“悶車悶車” maxTTLn0TnmaxT求解求解

30、0ST2021max21XKUT21220222)(UsXRsRKT三相異步機(jī)三相異步機(jī)2 .28 .1 （1）T Tmaxmax和電壓的平方成正比，故對電壓波動和電壓的平方成正比，故對電壓波動敏感，用時要注意電壓的變化敏感，用時要注意電壓的變化。（2）工作時，一定令負(fù)載轉(zhuǎn)矩工作時，一定令負(fù)載轉(zhuǎn)矩 ，否，否則電機(jī)將停轉(zhuǎn)。致使則電機(jī)將停轉(zhuǎn)。致使電機(jī)嚴(yán)重過熱。因?yàn)椋弘姍C(jī)嚴(yán)重過熱。因?yàn)椋簃axTTL過載系數(shù)過載系數(shù)：NTTmax120 IIn（3 3）起動轉(zhuǎn)矩）起動轉(zhuǎn)矩 T Tstst: : n0TnstT22022221)(sXRsRCUT0n1)(s 其中其中LstTT T Tst st 電機(jī)帶

31、載起動的能力。電機(jī)帶載起動的能力。 電機(jī)能起動，否電機(jī)能起動，否則起動不了則起動不了。則則22022221)(XRRCUTst【例例4-44-4】有一臺三相異步電動機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如有一臺三相異步電動機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下：下：P PN N=40kW=40kW，n nN N=1470r/min=1470r/min，U UN N=380V=380V， ，試求：額定電流；額定轉(zhuǎn)差，試求：額定電流；額定轉(zhuǎn)差率；額定轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩和啟動轉(zhuǎn)矩。率；額定轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩和啟動轉(zhuǎn)矩。2 . 1, 2st, 9 . 0【解解】4kW4kW以上電機(jī)常是以上電機(jī)常是連接，所以連接，所以3NNN40 1075(A)3cos

32、33800.90.9PIU由由n nN N=1470r/min=1470r/min可知，可知，P=2P=2，n n0 0=1500r/min=1500r/min， 0N0150014700.021500nnsn NNN4095509550259.9(N m)1470PTnmaxN2259.9519.8(N m)TTststN1.2259.9311.9(N m)TT3 3）機(jī)械特性）機(jī)械特性 在實(shí)際應(yīng)用中，電壓一定時，轉(zhuǎn)速與電在實(shí)際應(yīng)用中，電壓一定時，轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。稱為電動機(jī)的機(jī)械特性曲線。稱為電動機(jī)的機(jī)械特性曲線。 ( )nf T 電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩可隨負(fù)載的變化而自動調(diào)電機(jī)電

33、磁轉(zhuǎn)矩可隨負(fù)載的變化而自動調(diào)整的能力整的能力-自適應(yīng)負(fù)載能力自適應(yīng)負(fù)載能力常用特常用特性段性段n0nT 自適應(yīng)負(fù)載能力自適應(yīng)負(fù)載能力是電機(jī)區(qū)別于其它機(jī)械的是電機(jī)區(qū)別于其它機(jī)械的重重要特點(diǎn)要特點(diǎn)！（如：柴油機(jī)負(fù)載增加，須人為加大！（如：柴油機(jī)負(fù)載增加，須人為加大油門帶動新的負(fù)載。）油門帶動新的負(fù)載。）TISnTL2 直至新的平衡。此過程中，直至新的平衡。此過程中， 時，時， 電源提供的功率自動電源提供的功率自動增加。增加。2 I1 I硬特性：硬特性：負(fù)載變化時，轉(zhuǎn)速變化不大，負(fù)載變化時，轉(zhuǎn)速變化不大，運(yùn)行特性好運(yùn)行特性好。軟特性：軟特性：負(fù)載增加轉(zhuǎn)速下降較快，但起動轉(zhuǎn)矩大，負(fù)載增加轉(zhuǎn)速下降較快，

34、但起動轉(zhuǎn)矩大，起起 動特性好動特性好。 硬特性硬特性 （R2?。┬。┸浱匦攒浱匦裕≧2大）大）0Tn 不同場合應(yīng)選不同的電機(jī)。不同場合應(yīng)選不同的電機(jī)。金屬切削選硬特性電機(jī)；金屬切削選硬特性電機(jī)；重載起動則選軟特性電動機(jī)重載起動則選軟特性電動機(jī)。STTTUmax1 結(jié)論結(jié)論：22022221)(sXRsRCUT1U0Tn0) 0(nnsR2 的的 改變改變 ： 鼠籠式電動機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的金屬材料不同鼠籠式電動機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的金屬材料不同; ; 繞線式電動機(jī)外接電阻不同繞線式電動機(jī)外接電阻不同。 21220222)(UsXRsRKT0ST令：令：得：得：202XRSm2 R0Tn2RmsmsstTstT

35、【例例4-54-5】已知已知Y160L-4Y160L-4 型異步電動機(jī)銘牌數(shù)據(jù)型異步電動機(jī)銘牌數(shù)據(jù)如下：如下：P PN N=15kW=15kW，連接，連接，n nN N=1460r/min=1460r/min， ,T,Tmaxmax/T/TN N=2=2，T Tstst/T/TN N=1.4=1.4，I Istst/I/IN N=7.0=7.0，f f1N1N=50Hz=50Hz。試求：極對數(shù)。試求：極對數(shù) p p；額定轉(zhuǎn)差率；額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)差率；額定轉(zhuǎn)矩 T TN N；最大轉(zhuǎn)矩；最大轉(zhuǎn)矩 T Tmaxmax；直接啟動轉(zhuǎn)矩直接啟動轉(zhuǎn)矩T Tstst；額定電流；額定電流I IN N；直接啟；直接

36、啟動電流動電流I Istst?！窘饨狻?5. 0cos%,85NN由由“型號型號”知知p=2p=2 ，從而，從而，n n0 0=1500r/min=1500r/min。 0NN0150014600.02672.67%1500nnsn NNN159550955098.1(N m)1460PTnmaxN2298.1196.2(N m)TTstN1.41.498.1137.3(N m)TTN1NNNNN3cosPPU I3NNNNN15 101.73 3800.850.853cosPIU31.58(A)stN7.07.031.58221(A)II 因?yàn)橐驗(yàn)樗运?。 【思考題思考題】某三相異步電動

37、機(jī)的額定轉(zhuǎn)速某三相異步電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為為1460r/min1460r/min，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的一半時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速約為多少？一半時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速約為多少？【答答】 要點(diǎn)如下：要點(diǎn)如下：額定轉(zhuǎn)矩下運(yùn)行時，機(jī)械特性近似為直線。額定轉(zhuǎn)矩下運(yùn)行時，機(jī)械特性近似為直線。n n0 0=1500r/min, =1500r/min, n=1500-1460=40r/minn=1500-1460=40r/min額定轉(zhuǎn)矩下運(yùn)行時，額定轉(zhuǎn)矩一半時，轉(zhuǎn)差額定轉(zhuǎn)矩下運(yùn)行時，額定轉(zhuǎn)矩一半時，轉(zhuǎn)差也近似一半：也近似一半：n=20r/minn=20r/min故：故：n=1500-20=1480

38、r/minn=1500-20=1480r/min中小型鼠籠式電機(jī)起動電流為額定電流的中小型鼠籠式電機(jī)起動電流為額定電流的4-7 4-7 倍。倍。1s , 0n原因：原因：起動時起動時 ，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條切割磁力線速度很大。轉(zhuǎn)子導(dǎo)條切割磁力線速度很大。定子電流定子電流轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流1 1）啟動）啟動6 6、三相異步電動機(jī)的運(yùn)行、三相異步電動機(jī)的運(yùn)行B 大電流使電網(wǎng)電壓降低大電流使電網(wǎng)電壓降低 A 頻繁頻繁起動時造成熱量積累起動時造成熱量積累 影響：影響： 起動時，雖然轉(zhuǎn)子電流較大，但因轉(zhuǎn)子起動時，雖然轉(zhuǎn)子電流較大，但因轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)很低，因此起動轉(zhuǎn)矩并不是很的功率因數(shù)很低，因此

39、起動轉(zhuǎn)矩并不是很大，與額定轉(zhuǎn)矩之比為大，與額定轉(zhuǎn)矩之比為1.0-2.21.0-2.2。 如果起動轉(zhuǎn)矩如果起動轉(zhuǎn)矩過小過小，就不能滿載起動，就不能滿載起動，應(yīng)設(shè)法提高；如果起動轉(zhuǎn)矩應(yīng)設(shè)法提高；如果起動轉(zhuǎn)矩過大過大，會使傳，會使傳動機(jī)構(gòu)受到?jīng)_擊而損壞，應(yīng)設(shè)法減小。動機(jī)構(gòu)受到?jīng)_擊而損壞，應(yīng)設(shè)法減小。電機(jī)過熱電機(jī)過熱影響其他負(fù)載工作影響其他負(fù)載工作三相異步機(jī)的起動方法：三相異步機(jī)的起動方法：（a） 直接起動直接起動 （b） 降壓起動降壓起動 起動時降低定子繞組上的電壓，以減小起動時降低定子繞組上的電壓，以減小起動電流，鼠籠式電機(jī)常用起動電流，鼠籠式電機(jī)常用, ,降壓起動方法有降壓起動方法有Y Y 換接

40、換接起動起動和和自耦降壓起動自耦降壓起動。 方法簡單，但起動電流大，影響電網(wǎng)上其方法簡單，但起動電流大，影響電網(wǎng)上其他負(fù)載正常工作他負(fù)載正常工作。20-3020-30千瓦以下的電機(jī)一般千瓦以下的電機(jī)一般采用直接起動。能否直接啟動經(jīng)驗(yàn)公式：采用直接起動。能否直接啟動經(jīng)驗(yàn)公式：stNNN344ISIPY 起動起動正常正常運(yùn)行運(yùn)行l(wèi)UAZBYXClI 起動起動ABCXYZlUlYI設(shè)：電機(jī)每相阻抗為設(shè)：電機(jī)每相阻抗為 Z ZZUIllY33ZUIll31llYIIStstYTT31PPUU31（b）Y 起動應(yīng)注意的問題：起動應(yīng)注意的問題：（a）僅適用于正常接法為僅適用于正常接法為 的電動機(jī)的電動機(jī)。

41、 Y 起動時，起動電流減小起動時，起動電流減小,同時起動轉(zhuǎn)同時起動轉(zhuǎn)矩也減小了。矩也減小了。所以降壓起動適合于所以降壓起動適合于空載或輕載空載或輕載起動的場合起動的場合【例例4-64-6】已知已知Y280S-4Y280S-4型鼠籠式異步電動機(jī)額型鼠籠式異步電動機(jī)額定數(shù)據(jù)為：定數(shù)據(jù)為：P PN N=75kW=75kW，n nN N=1480r/min=1480r/min，啟動能，啟動能力力T Tstst/T/TN N=1.9=1.9，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為200N200Nm m，電動機(jī)由，電動機(jī)由額定容量為額定容量為320kV320kVA A，輸出電壓為，輸出電壓為380V380V的三相的三相電

42、力變壓器供電，試問：電力變壓器供電，試問： 電動機(jī)能否直接啟動？電動機(jī)能否直接啟動？ 電動機(jī)能否用電動機(jī)能否用Y-Y-降壓啟動？降壓啟動？【解解】由式由式(4-5)得得NN33200.751.8244475SP4 所以不能直接啟動。所以不能直接啟動。 電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩TN和啟動轉(zhuǎn)矩和啟動轉(zhuǎn)矩Tst分別為分別為:NNN7595509550484(N m)1480PTnst1.9484920(N m)T 如果用如果用Y-Y-換接啟動，則啟動轉(zhuǎn)矩為換接啟動，則啟動轉(zhuǎn)矩為: :stst11920307(N m)33TT(N m)200故故, ,可以采用此種啟動方式?？梢圆捎么朔N啟動方式

43、。 【例例題題】 Y112M-4Y112M-4型三相異步電動機(jī)的技術(shù)數(shù)型三相異步電動機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)如下：據(jù)如下：4kw,380V,f=50Hz4kw,380V,f=50Hz , ,接法，接法，1440r/min, cos=0.82,=84.5%,1440r/min, cos=0.82,=84.5%,T Tstst/T/TN N=2.2,I=2.2,Istst/I/IN N=7.0, T=7.0, Tmaxmax/T/TN N=2.2=2.2，試求（，試求（1 1）額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)差率s sN N（2 2）額定電流）額定電流I IN N（3 3）起動電流）起動電流I Istst（4 4）額定轉(zhuǎn)矩）

44、額定轉(zhuǎn)矩T TN N（5 5）起動轉(zhuǎn)矩）起動轉(zhuǎn)矩T Tstst（6 6）最）最大轉(zhuǎn)矩大轉(zhuǎn)矩T Tmaxmax（7 7）額定輸入功率）額定輸入功率P P1 1【解解】(1)(1)由題意知由題意知：p=2 p=2 ，n n0 0=1500r/min, =1500r/min, s sN N =(1500-1440)/1500=0.04=(1500-1440)/1500=0.04AUPINN77. 882. 038034734cos3)2(1mNnPTNNN5 .261440495509550)4(AIINst4 .6177. 877)3(mNTTNst4 .585 .262 . 22 . 2)5(W

45、PPN4734845. 0104)7(31mNTTN4 .585 .262 . 22 . 2)6(maxa.a.改變電源頻率改變電源頻率 f f1 1 ( (變頻調(diào)速變頻調(diào)速) )b.b.改變磁極對數(shù)改變磁極對數(shù) p pc.c.改變轉(zhuǎn)差率改變轉(zhuǎn)差率 s s 調(diào)速方法：調(diào)速方法：2） 三相異步電動機(jī)的調(diào)速三相異步電動機(jī)的調(diào)速 有級調(diào)速有級調(diào)速無級或有級調(diào)速無級或有級調(diào)速無級調(diào)速無級調(diào)速 n = (1 s) n0 = (1 s) p60 f1上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)(a)(a)變頻調(diào)速變頻調(diào)速 此種調(diào)速發(fā)展很快，調(diào)速性能較好。關(guān)鍵是研此種調(diào)速發(fā)展很快，調(diào)速性能較好

46、。關(guān)鍵是研制變頻電源（常由整流器、逆變器等組成）。制變頻電源（常由整流器、逆變器等組成）。恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速：恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速：低于額定轉(zhuǎn)速時，保持低于額定轉(zhuǎn)速時，保持U1/f1近近似不變，這時磁通似不變，這時磁通和和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩也近似不變。也近似不變。恒功率調(diào)速恒功率調(diào)速：高于額定轉(zhuǎn)速時，保持高于額定轉(zhuǎn)速時，保持U1=U1N，這時磁通這時磁通和轉(zhuǎn)矩都減小。轉(zhuǎn)速增大，轉(zhuǎn)矩減和轉(zhuǎn)矩都減小。轉(zhuǎn)速增大，轉(zhuǎn)矩減小，功率近似不變。小，功率近似不變。無級調(diào)速無級調(diào)速（b b）變極調(diào)速）變極調(diào)速U1U2U3U4U1U2U3U4(a) p = 2(b) p = 1SSNNSN上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)

47、下一節(jié)改變異步電動機(jī)繞組極數(shù)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。改變異步電動機(jī)繞組極數(shù)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。（c c）變轉(zhuǎn)差率調(diào)速）變轉(zhuǎn)差率調(diào)速變壓調(diào)速變壓調(diào)速UNn0TnOsMTL上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速R2R2+RCn0TnOTMM33RCTL上一頁上一頁下一頁下一頁返返 回回上一節(jié)上一節(jié)下一節(jié)下一節(jié) 通過改變通過改變繞線繞線轉(zhuǎn)子電路的電阻值來改變轉(zhuǎn)子電路的電阻值來改變轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s s，實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。，實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。 方法：方法：電源任意兩相互換電源任意兩相互換正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)A B CM3電源電源ABCM3電源電源3 3）三相異步電動機(jī)的反轉(zhuǎn)）三相異步電動機(jī)的反

48、轉(zhuǎn)(a)(a)能耗制動能耗制動：停車時，斷開交流電源，接至停車時，斷開交流電源，接至直流電源上，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩。直流電源上，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩。制動轉(zhuǎn)矩的大小與直流電流的大小有關(guān)制動轉(zhuǎn)矩的大小與直流電流的大小有關(guān)直流電流大小一般為額定電流的直流電流大小一般為額定電流的0.5-10.5-1倍倍制動能量消耗小制動能量消耗小制動平穩(wěn)，但需制動平穩(wěn)，但需要直流電源要直流電源M3+-運(yùn)行運(yùn)行制動制動n F轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子4)4)三相異步電動機(jī)的制動三相異步電動機(jī)的制動 (b) (b) 反接制動反接制動 停車時，將電機(jī)電源的三根線中任意兩根對停車時，將電機(jī)電源的三根線中任意兩根對調(diào)，使旋轉(zhuǎn)磁場反向旋轉(zhuǎn)，電機(jī)轉(zhuǎn)矩方向與電機(jī)

49、調(diào)，使旋轉(zhuǎn)磁場反向旋轉(zhuǎn)，電機(jī)轉(zhuǎn)矩方向與電機(jī)原來旋轉(zhuǎn)方向相反，從而起制動作用原來旋轉(zhuǎn)方向相反，從而起制動作用。 反接制動時，定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)速很大。反接制動時，定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)速很大。即切割磁力線的速度很大，造成轉(zhuǎn)子電流增大，引起定即切割磁力線的速度很大，造成轉(zhuǎn)子電流增大，引起定子電流增大。子電流增大。為限制電流，制動時在定子或轉(zhuǎn)子中串電阻為限制電流，制動時在定子或轉(zhuǎn)子中串電阻簡單、效果好但能量消耗大簡單、效果好但能量消耗大! 直流電動機(jī)是將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的直流電動機(jī)是將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電氣設(shè)備。電氣設(shè)備。4.44.4 直流電動機(jī)與控制電機(jī)直流電動機(jī)與控制電機(jī) 直

50、流電動機(jī)的直流電動機(jī)的啟動和調(diào)速性能優(yōu)越啟動和調(diào)速性能優(yōu)越。所以。所以在需要較大啟動轉(zhuǎn)矩和要求調(diào)速性能高的生產(chǎn)在需要較大啟動轉(zhuǎn)矩和要求調(diào)速性能高的生產(chǎn)機(jī)械上仍然獲得廣泛應(yīng)用，如機(jī)械上仍然獲得廣泛應(yīng)用，如電車、電氣機(jī)車、電車、電氣機(jī)車、龍門刨床、軋鋼機(jī)龍門刨床、軋鋼機(jī)等。等。 1 1、直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)及分類、直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)及分類 直流電動機(jī)由磁極、電樞和換向器等主要直流電動機(jī)由磁極、電樞和換向器等主要部件構(gòu)成，如圖示。部件構(gòu)成，如圖示。 1 1）直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)）直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)定定 子子（磁（磁 極）極） 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 子子（電（電 樞）樞）換向器換向器（整流子）（整流子）分為三部分分為三部分： 直

51、流電動機(jī)起動直流電動機(jī)起動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速性能好。轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速性能好。 但，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)不便。維護(hù)不便。定子定子（磁極）：（磁極）：極心和極掌。極心和極掌。極心上置勵磁繞組極心上置勵磁繞組磁極為硅鋼片固定磁極為硅鋼片固定于機(jī)座上。于機(jī)座上。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子（電樞）：（電樞）：硅鋼片表面沖槽放硅鋼片表面沖槽放繞組。繞組。 換向器換向器換向器換向器（整流子）：直流電機(jī)特有。結(jié)構(gòu)如（整流子）：直流電機(jī)特有。結(jié)構(gòu)如圖示。銅片間有云母片絕緣。圖示。銅片間有云母片絕緣。 直流電動機(jī)按勵磁方式可分為他勵、并勵、直流電動機(jī)按勵磁方式可分為他勵、并勵、串勵和復(fù)勵四種，其接線原理如圖所示。串勵和復(fù)勵四種，其接

52、線原理如圖所示。 2 2）直流電動機(jī)的分類）直流電動機(jī)的分類2 2、直流電動機(jī)的工作原理和機(jī)械特性、直流電動機(jī)的工作原理和機(jī)械特性 直流電動機(jī)工作原理如圖示。直流電動機(jī)工作原理如圖示。 1 1）直流電動機(jī)的工作原理）直流電動機(jī)的工作原理 電樞繞組只有一個電樞繞組只有一個線圈，線圈兩端分別連線圈，線圈兩端分別連在兩個在兩個換向片換向片上，換向上，換向片上壓著片上壓著電刷電刷 A和和B。 本質(zhì)：本質(zhì)：電磁感應(yīng)。電磁感應(yīng)。電樞電路的電壓方程為：電樞電路的電壓方程為： 電樞電路的等效電路模型如圖示電樞電路的等效電路模型如圖示 aaaUEI R發(fā)電運(yùn)行：發(fā)電運(yùn)行：原動機(jī)原動機(jī)電樞電樞電樞兩有效邊有電樞兩

53、有效邊有感應(yīng)電動勢，方向相反感應(yīng)電動勢，方向相反換向器變直流。換向器變直流。2)2)直流電動機(jī)的機(jī)械特性直流電動機(jī)的機(jī)械特性勵磁方式有：勵磁方式有：他勵、并勵、串勵和復(fù)勵。他勵、并勵、串勵和復(fù)勵。常用他勵和并勵。常用他勵和并勵。 他勵：勵磁繞組和電樞分離；他勵：勵磁繞組和電樞分離； 并勵：勵磁繞組和電樞并聯(lián)。并勵：勵磁繞組和電樞并聯(lián)。分析并勵電動機(jī)的特性：分析并勵電動機(jī)的特性：起動、反轉(zhuǎn)、調(diào)起動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速、機(jī)械特性。速、機(jī)械特性。aaaaREUI ,IREUU U、R Rf f 不變時，不變時，I If f 及其產(chǎn)生的及其產(chǎn)生的也不變。也不變。故：故：afafRUIIII ,IfaaKIIK

54、TT即：即：并勵電機(jī)的磁通等于常數(shù)，其轉(zhuǎn)矩與電并勵電機(jī)的磁通等于常數(shù)，其轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比。樞電流成正比。EaKIaER-UKEnTn2TEaKKREKU0n式中：式中：nnTKKRTEa02EKEnn0nNnTNTno為轉(zhuǎn)速降。負(fù)載增加，轉(zhuǎn)速下降。由為轉(zhuǎn)速降。負(fù)載增加，轉(zhuǎn)速下降。由R Ra a 引引起。起。 Ra Ra 小，小，n n 不大，硬的機(jī)械特性。不大，硬的機(jī)械特性。 并勵、串勵、復(fù)勵電動機(jī)的機(jī)械特性并勵、串勵、復(fù)勵電動機(jī)的機(jī)械特性曲線如圖所示。其中，并勵電動機(jī)曲線如圖所示。其中，并勵電動機(jī)機(jī)械特機(jī)械特性較硬性較硬。 【例例 4-74-7】有一并勵電動機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下：有一并勵電

55、動機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下：P P2 2=22kW=22kW，U=110V,n=1000r/min,=0.84U=110V,n=1000r/min,=0.84；并已知并已知R Ra a=0.04=0.04，R Rf f=27.5=27.5。試求：。試求：（1 1）額定電樞電流）額定電樞電流I Ia a及額定勵磁電流及額定勵磁電流I If f; ;（2 2）損耗功率）損耗功率P PaCuaCu及及P P0 0；（3 3）額定轉(zhuǎn)矩）額定轉(zhuǎn)矩T T；（4 4）反電動勢）反電動勢E E?！窘饨狻縋 P2 2是輸出是輸出( (機(jī)械機(jī)械) )功率，故額定輸入功率：功率，故額定輸入功率： 212226.19(kW

56、)0.84PP額定電流為：額定電流為： 3126.19 10238(A)110PIU【解解】額定勵磁電流為：額定勵磁電流為： ff1104(A)27.5UIR額定電樞電流為：額定電樞電流為： af2384234(A)III電樞電路銅損為：電樞電路銅損為：22aCuaa0.042342190(W)PR I勵磁電路銅損為：勵磁電路銅損為：22fCuff27.54440(W)PR I總損失功率為：總損失功率為：1226190220004190(W)PPP空載損耗功率為：空載損耗功率為： 0aCu419021902000(W)PPP額定轉(zhuǎn)矩為：額定轉(zhuǎn)矩為：22295509550210(N m)1000

57、PTn反電動勢為：反電動勢為：aa1100.04234100.6(V)EUR I3 3、直流電動機(jī)的運(yùn)行、直流電動機(jī)的運(yùn)行并勵電動機(jī)的啟動電路如圖示。并勵電動機(jī)的啟動電路如圖示。 1 1）直流電動機(jī)的啟動）直流電動機(jī)的啟動 為了限制啟動電為了限制啟動電流，啟動時在電樞流，啟動時在電樞電路中串聯(lián)啟動電電路中串聯(lián)啟動電阻阻R Rstst 。 stNast(22.5)UIIRR 電機(jī)啟動時，若斷開，磁通約為零，電磁電機(jī)啟動時，若斷開，磁通約為零，電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T T太小，電動機(jī)將太小，電動機(jī)將無法啟動無法啟動。由于電樞電。由于電樞電流過大，時間一長，將導(dǎo)致電樞繞組燒毀。流過大，時間一長，將導(dǎo)致電樞繞組

58、燒毀。 若電機(jī)運(yùn)行中突然失磁，電動機(jī)帶有負(fù)載若電機(jī)運(yùn)行中突然失磁，電動機(jī)帶有負(fù)載時，將會導(dǎo)致電機(jī)時，將會導(dǎo)致電機(jī)停轉(zhuǎn)停轉(zhuǎn)，電樞，電樞電流劇增電流劇增； 電機(jī)空載時失磁，則會使其轉(zhuǎn)速上升到很電機(jī)空載時失磁，則會使其轉(zhuǎn)速上升到很高，出現(xiàn)高，出現(xiàn)“飛車飛車”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 特別應(yīng)該指出：特別應(yīng)該指出：直流電動機(jī)啟動或工作時，勵直流電動機(jī)啟動或工作時，勵磁電路不能斷開！磁電路不能斷開！【解解】直接啟動時啟動電流近似為直接啟動時啟動電流近似為 ： 額定電流為：額定電流為： 。試求；。試求；直直接啟動電流接啟動電流I Istst與額定電流與額定電流I IN N的比值；若啟動的比值；若啟動電流不超過額定電流的

59、電流不超過額定電流的2 2倍，此時電樞電路中應(yīng)倍，此時電樞電路中應(yīng)串聯(lián)多大的啟動電阻串聯(lián)多大的啟動電阻R Rstst？ ，額定電壓，額定電壓U UN N=110V=110V，額定轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)速n nN N=1500r/min=1500r/min，電樞電阻，電樞電阻R Ra a=0.2=0.2【例例4-84-8】一臺并勵電動機(jī)額定功率一臺并勵電動機(jī)額定功率P PN N=5.5kW=5.5kW，效率效率85. 0sta110550(A)0.2UIR3NNN5.5 1058.82(A)0.85 110PIU【解解】stN5509.35()58.82II倍允許啟動電流為：允許啟動電流為：stN2258

60、.82117.64(A)II啟動電阻為：啟動電阻為： stast1100.20.74()117.64URRI2 2）直流電動機(jī)的反轉(zhuǎn)）直流電動機(jī)的反轉(zhuǎn) 改變勵磁電流或電樞電流的方向，都可改改變勵磁電流或電樞電流的方向，都可改變直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)向。變直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)向。一般采用后者一般采用后者。 前者優(yōu)點(diǎn)是控制功率較小，缺點(diǎn)是反向時間前者優(yōu)點(diǎn)是控制功率較小，缺點(diǎn)是反向時間長，多用于不頻繁正反轉(zhuǎn)的機(jī)械。長，多用于不頻繁正反轉(zhuǎn)的機(jī)械。 后者優(yōu)點(diǎn)是反向時間短，缺點(diǎn)是控制功率較后者優(yōu)點(diǎn)是反向時間短，缺點(diǎn)是控制功率較大，多用于頻繁正反轉(zhuǎn)的機(jī)械。大，多用于頻繁正反轉(zhuǎn)的機(jī)械。3 3）直流電動機(jī)的調(diào)速）直流電動機(jī)的