五邑大學機電傳動控制第8章交流電動機工作原理

1、第第8章章 交流電動機的工作原理及交流電動機的工作原理及特性特性 了解三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理；了解三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理； 掌握三相異步電動機的機械特性；掌握三相異步電動機的機械特性； 掌握三相異步電動機的連接方法和額定參數(shù)；掌握三相異步電動機的連接方法和額定參數(shù)； 掌握三相異步電動機啟動、調(diào)速和制動等各種特性；掌握三相異步電動機啟動、調(diào)速和制動等各種特性； 掌握實現(xiàn)三相異步電動機啟動、調(diào)速和制動的各種方法及它們掌握實現(xiàn)三相異步電動機啟動、調(diào)速和制動的各種方法及它們的使用場所；的使用場所；81 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 一、三

2、相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)一、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu) 三相異步電動機主要由定子和轉(zhuǎn)子兩個部分組成三相異步電動機主要由定子和轉(zhuǎn)子兩個部分組成1. .定子定子 定子由定子鐵心、繞組定子由定子鐵心、繞組以及機座組成。以及機座組成。 2. .轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子由鐵心與繞組組成。轉(zhuǎn)子由鐵心與繞組組成。 鼠籠式異步電動機鼠籠式異步電動機轉(zhuǎn)子繞轉(zhuǎn)子繞組是在轉(zhuǎn)子鐵心槽里插入銅條，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銅再將全部銅條兩端焊在兩個銅端環(huán)上而組成。端環(huán)上而組成。 線繞式異步電動線繞式異步電動機轉(zhuǎn)機轉(zhuǎn)子繞組是由線圈繞組放入轉(zhuǎn)子繞組是由線圈繞組放入轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，并分為三相對子鐵心槽內(nèi)，并分為三相

3、對稱繞組，與定子產(chǎn)生的磁極稱繞組，與定子產(chǎn)生的磁極數(shù)相同。數(shù)相同。二、三相異步電動機的工作原理二、三相異步電動機的工作原理 1定子旋轉(zhuǎn)磁場定子旋轉(zhuǎn)磁場 1 1) )三相正弦交流電通入電動機定子的三相繞組三相正弦交流電通入電動機定子的三相繞組, ,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場, ,旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速稱之為旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速稱之為同步轉(zhuǎn)同步轉(zhuǎn)速速; ;2)2)旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體, ,產(chǎn)生感應(yīng)電勢產(chǎn)生感應(yīng)電勢; ;3)3)轉(zhuǎn)子繞組中感生電流轉(zhuǎn)子繞組中感生電流; ;4)4)轉(zhuǎn)子電流在旋轉(zhuǎn)磁場中產(chǎn)生力轉(zhuǎn)子電流在旋轉(zhuǎn)磁場中產(chǎn)生力, ,形成電磁轉(zhuǎn)矩形成電磁轉(zhuǎn)矩, ,電動機就轉(zhuǎn)動起來了電動機就轉(zhuǎn)動起

4、來了. . 電動機的轉(zhuǎn)速達不到旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速電動機的轉(zhuǎn)速達不到旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速, ,否則否則, ,就不能切割磁力線就不能切割磁力線, ,就沒有感應(yīng)電勢就沒有感應(yīng)電勢, ,電動電動機就停下來了機就停下來了. .轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速不一樣轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速不一樣, ,差那么一些差那么一些, ,稱之為稱之為異步異步. . 設(shè)同步轉(zhuǎn)速為設(shè)同步轉(zhuǎn)速為n no o, ,電動機的轉(zhuǎn)速為電動機的轉(zhuǎn)速為n,n,則轉(zhuǎn)速差為則轉(zhuǎn)速差為 ; n; no o-n;-n; 電動機的轉(zhuǎn)速差與同步轉(zhuǎn)速之比定義為異步電動機的轉(zhuǎn)差率電動機的轉(zhuǎn)速差與同步轉(zhuǎn)速之比定義為異步電動機的轉(zhuǎn)差率S,SS,S是分析異步電動機運行是分析異步電動機運

5、行情況的主要參數(shù)情況的主要參數(shù), ,且且 00nnnS3.三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場1)1)旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生 設(shè)電動機為設(shè)電動機為2 2極極, ,每相繞組只有一個線圈每相繞組只有一個線圈. . 時時01 tiB為負，為負，iC為正為正;iA=0 時時62Tt iA為正為正, iB為負為負;iC=0 時時33Tt iB=0iA為正，為正， iC為負為負;0A i 時時24Tt iB為正，為正，iC為負為負此時的合成磁場如圖此時的合成磁場如圖(d)(d)所示。合成磁場從所示。合成磁場從t=0t=0瞬間所在瞬間所在位置順時針方向旋轉(zhuǎn)了位置順時針方向旋轉(zhuǎn)了。按以上分析可以證明：當三。按以上分

6、析可以證明：當三相電流隨時間不斷變化時，合成磁場的方向在空間也不相電流隨時間不斷變化時，合成磁場的方向在空間也不斷旋轉(zhuǎn)，這樣就產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場。斷旋轉(zhuǎn)，這樣就產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場。t=T/2t=T/2時，時，t=T/2=,it=T/2=,iA A=0=0；i iB B為正；為正；i iC C為負。為負。2旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向 將將三相定子繞組中的三相定子繞組中的任意兩相對調(diào)任意兩相對調(diào)，旋轉(zhuǎn)磁場的方向就改變，旋轉(zhuǎn)磁場的方向就改變n 旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向與三相交流電的相序一致旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向與三相交流電的相序一致; ;n 改變?nèi)嘟涣麟姷南嘈蚋淖內(nèi)嘟涣麟姷南嘈? ,即即A-B-CA-B

7、-C變?yōu)樽優(yōu)镃-B-A,C-B-A,旋轉(zhuǎn)磁場反向旋轉(zhuǎn)磁場反向; ;n 要改變電動機的轉(zhuǎn)向要改變電動機的轉(zhuǎn)向, ,只要任意對調(diào)三相電源的兩根接線只要任意對調(diào)三相電源的兩根接線. .3. .旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)與旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)與旋轉(zhuǎn)速度 在交流電動機中，旋轉(zhuǎn)磁場相對定子的旋轉(zhuǎn)速度被稱為同步速在交流電動機中，旋轉(zhuǎn)磁場相對定子的旋轉(zhuǎn)速度被稱為同步速度，用度，用n0表示。表示。 pfn600 4. .轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差率差率 S00nnnS 式中式中,f,f為電源頻率為電源頻率50HZ;p50HZ;p為電動機的磁極對數(shù)為電動機的磁極對數(shù). .電動機的磁極對數(shù)為電動機的磁極對數(shù)為1 1時時, ,同步轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速為

8、3000r/min;3000r/min;電動機的磁極對數(shù)為電動機的磁極對數(shù)為2 2時時, ,同步轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速為1500r/min;1500r/min;電動機的磁極對數(shù)為電動機的磁極對數(shù)為3 3時時, ,同步轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速為1000r/min.1000r/min.8.28.2 三相異步電動機的額定參數(shù)三相異步電動機的額定參數(shù) 一、一、 三相異步電動機定子繞組的接法三相異步電動機定子繞組的接法 1兩種接法兩種接法 注意注意:三相繞組連接成星形三相繞組連接成星形,每相繞組承受相電壓每相繞組承受相電壓220V; 三相繞組連接成三角形三相繞組連接成三角形,每相繞組承受線電壓每相繞組承受線電壓380V.

9、8.2三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路1.1.定子電路分析定子電路分析 電動機定子和轉(zhuǎn)子電動機定子和轉(zhuǎn)子每相繞組的匝數(shù)分別為每相繞組的匝數(shù)分別為N N1 1和和N N2 2. .定子每相繞組產(chǎn)定子每相繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為生的感應(yīng)電動勢為: :dtdNe1其有效值為其有效值為 : :11144.4NfE 定子和轉(zhuǎn)子電路的感應(yīng)電勢定子和轉(zhuǎn)子電路的感應(yīng)電勢定子電路分析11EU其大小為其大小為:11EU忽略忽略R1和和X1上的電壓降上的電壓降,有有:)1(11111EIIUxjR考慮定子電流產(chǎn)生的漏磁考慮定子電流產(chǎn)生的漏磁通通, ,用復(fù)數(shù)表示為用復(fù)數(shù)表示為: :一相電路圖一相電路圖2.轉(zhuǎn)子電路分析

10、dtdNe2222244. 4NfE 12sff 其中其中21244. 4NfEo旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子每相繞組中感應(yīng)出的電動勢為旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子每相繞組中感應(yīng)出的電動勢為: :起動瞬間起動瞬間osEE2221202LLfXosxx22220222222222)(sXRsEXREIo2202222)(sXRRCOS3.三相異步電動機的額定值n 電動機銘牌數(shù)據(jù)電動機銘牌數(shù)據(jù): :n 額定功率額定功率P PN N; ;n 額定電壓額定電壓U UN N; ;n 額定頻率額定頻率f=50Hz;f=50Hz;n 額定電流額定電流I IN N; ;n 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速n nN N; ;n 有的參數(shù)要經(jīng)過計算得出有的

11、參數(shù)要經(jīng)過計算得出: :n 額定效率額定效率n 額定負載轉(zhuǎn)矩額定負載轉(zhuǎn)矩n 額定效率額定效率NNNnPT9550NNNNNIUPcos34.4.三相異步電動機的能流圖三相異步電動機的能流圖1111cos3IUP 1112PPPPPP2等于等于P1減去電動機的總損耗減去電動機的總損耗電源輸入的功率P1:電動機的輸出功率P2(銘牌功率)舉例 VNfE1634023. 03205044. 444. 4111VNfEo102023. 0205044. 444. 4212HzfsfN43. 1500285. 012解解:1):1)由電勢計算公式得由電勢計算公式得 : : VNfEo102023. 020

12、5044. 444. 42123)3)額定轉(zhuǎn)速時額定轉(zhuǎn)速時, ,轉(zhuǎn)子電動勢的頻率轉(zhuǎn)子電動勢的頻率2)2)轉(zhuǎn)子繞組開路時轉(zhuǎn)子繞組開路時,f2=f1,f2=f1,得得 舉例AXREIst5 .24208. 002. 0202222022202例例2:一臺一臺4極三相異步電動機極三相異步電動機,電源頻率電源頻率50Hz, 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速1440r/min,轉(zhuǎn)子電阻轉(zhuǎn)子電阻0.02歐歐,轉(zhuǎn)子電抗轉(zhuǎn)子電抗0.08歐歐,轉(zhuǎn)子電動勢轉(zhuǎn)子電動勢E20=20V,求求: 1)電動機的同步轉(zhuǎn)速電動機的同步轉(zhuǎn)速;2)電動機起動時的轉(zhuǎn)子電動機起動時的轉(zhuǎn)子電流電流.解解;1)電動機為電動機為4極極,磁極對數(shù)磁極對數(shù)p=

13、2,有有n0=60f/P=3000/2=1500r/min 2)電動機起動時的轉(zhuǎn)子電流電動機起動時的轉(zhuǎn)子電流 8.3三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩與機械特性 一、三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩一、三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩是由旋轉(zhuǎn)磁場的每極磁通與轉(zhuǎn)子電流三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩是由旋轉(zhuǎn)磁場的每極磁通與轉(zhuǎn)子電流相互作用而產(chǎn)生的相互作用而產(chǎn)生的: : 22cosIKTt220222222222)(sXRsEXREIo2202222)(sXRRCOS21244. 4NSfEo代入代入用用代入代入,合并上面幾個式子得轉(zhuǎn)矩又一公式合并上面幾個式子得轉(zhuǎn)矩又一公式:2202222)(SXRUSRKT注意注意,轉(zhuǎn)矩與

14、電壓平方成正比轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比轉(zhuǎn)矩公式轉(zhuǎn)矩公式 22Tcos IKT （牛頓（牛頓 米）米）K KT T 與電動機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。與電動機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。21220222)(UsXRsRKT 22022202)( XREIss 2202222)(cosXRRs mNfU11144.4 由前面分析知：由前面分析知：21220222)(UsXRsRKT 21U型型機械特性曲線機械特性曲線maxTmSNSOTS曲曲線線)(sfT 曲曲線線)(Tfn 由轉(zhuǎn)矩公式由轉(zhuǎn)矩公式作出特性曲線如下：作出特性曲線如下：NnmaxTstTOnTNT0nstT1NT二機械特性二機械特性 1固有機械特性固有機械特性

15、 異步電動機在異步電動機在額定電壓和額定頻率下，用規(guī)定的接線方式，額定電壓和額定頻率下，用規(guī)定的接線方式，定子和轉(zhuǎn)子電路中不串聯(lián)任何電阻或電抗時的機械特性定子和轉(zhuǎn)子電路中不串聯(lián)任何電阻或電抗時的機械特性稱為固有稱為固有（自然）機械特性。（自然）機械特性。 根據(jù)根據(jù) 2202222)(SXRUKSRT00nnnS 0010 S,nn,T理想空載工作點理想空載工作點 NNN,2SSnnTT 1, 0,3st SnTT2202222stXRURKT 額定工作點額定工作點NnPTNN55. 9 0N0NnnnS 啟動工作點啟動工作點 mmmax,4SSnnTT 202max2XUKT 202m/ XR

16、S 臨界工作點臨界工作點 （1）（2）（4）（3）NnNT)/()(9550NNN分分轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)千千瓦瓦nPT OnT0n(N m)nPnPT9550602 在電動機的銘牌上，常常給出電動機的輸出功率在電動機的銘牌上，常常給出電動機的輸出功率P PN N （千瓦）及額定轉(zhuǎn)速（千瓦）及額定轉(zhuǎn)速n nN N(r(r/min),/min),通過這些數(shù)據(jù)，我通過這些數(shù)據(jù)，我們可求出額定轉(zhuǎn)矩。們可求出額定轉(zhuǎn)矩。 2. .最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 Tmax21220222UsXRsRKT)(2021max2XUKT 0dd ST令：令：求得求得202mXRss Sm為臨界轉(zhuǎn)差率為臨界轉(zhuǎn)差率On0nTmax將將sm代入轉(zhuǎn)

17、矩公式，可得代入轉(zhuǎn)矩公式，可得 當電動機運行時，若負載短時突然增大，隨后又當電動機運行時，若負載短時突然增大，隨后又恢復(fù)正常的負載，但只要制動轉(zhuǎn)矩不大于最大的電恢復(fù)正常的負載，但只要制動轉(zhuǎn)矩不大于最大的電磁轉(zhuǎn)矩，電動機仍能穩(wěn)定運行；若大于最大電磁轉(zhuǎn)磁轉(zhuǎn)矩，電動機仍能穩(wěn)定運行；若大于最大電磁轉(zhuǎn)矩，電動機便停止運轉(zhuǎn)。因此，最大電磁轉(zhuǎn)矩越大，矩，電動機便停止運轉(zhuǎn)。因此，最大電磁轉(zhuǎn)矩越大，對電機短時過載能力越大。為此，國家標準中對異對電機短時過載能力越大。為此，國家標準中對異步電動機的最大電磁轉(zhuǎn)矩作了規(guī)定，用過載系數(shù)：步電動機的最大電磁轉(zhuǎn)矩作了規(guī)定，用過載系數(shù)： 表示，稱為過載能力表示，稱為過載能力。

18、普通的異步電動機普通的異步電動機=1.82.5=1.82.5，供起重機械和冶金機械用的電動機過，供起重機械和冶金機械用的電動機過載能力較大，載能力較大，=2.33.4=2.33.4。表示短時間過載力。表示短時間過載力。NTTmax3. 3. 起動轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩 T Tstst22022212)(sXRUsRKT 22022212stXRURKT 電動機起動時的轉(zhuǎn)矩電動機起動時的轉(zhuǎn)矩。起動時起動時n n = 0 = 0 時時，s s =1 =1體現(xiàn)了電動機帶載起動的能力。體現(xiàn)了電動機帶載起動的能力。NststTTK 起動能力起動能力OTSstT1 1從上述公式得如下結(jié)論：從上述公式得如下結(jié)論：、最

19、大電磁轉(zhuǎn)矩、最大電磁轉(zhuǎn)矩T Tmaxmax與轉(zhuǎn)子電路電阻與轉(zhuǎn)子電路電阻無關(guān)，但對應(yīng)無關(guān)，但對應(yīng)于最大電磁轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)差率于最大電磁轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)差率S Sm m卻與卻與R R2 2成正比。因此當增加成正比。因此當增加轉(zhuǎn)子電路的電阻時，轉(zhuǎn)子電路的電阻時，出現(xiàn)最大電磁轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)最大電磁轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)差率也越大的轉(zhuǎn)差率也越大（轉(zhuǎn)速降低）（轉(zhuǎn)速降低）即即T=f(ST=f(S) )曲線向曲線向增大方向偏移。增大方向偏移。、隨著轉(zhuǎn)子電路電阻的增加，起動轉(zhuǎn)矩逐漸增加，、隨著轉(zhuǎn)子電路電阻的增加，起動轉(zhuǎn)矩逐漸增加，而且當而且當R R2 2X X2020時，時，S SS Sm m，可使最大轉(zhuǎn)矩在，可使最大轉(zhuǎn)矩在S S時出現(xiàn)，這一點

20、在生產(chǎn)上具有實際意義。另外，時出現(xiàn)，這一點在生產(chǎn)上具有實際意義。另外，改變轉(zhuǎn)子電路的電阻，可以在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)調(diào)速。改變轉(zhuǎn)子電路的電阻，可以在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)調(diào)速。例如電動機工作在額定轉(zhuǎn)矩時，對于不同的例如電動機工作在額定轉(zhuǎn)矩時，對于不同的R R2 2的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)差率分別由、三點所決定，于是得到了不差率分別由、三點所決定，于是得到了不同的轉(zhuǎn)速，因此需要調(diào)速的生產(chǎn)機械，往往選用繞同的轉(zhuǎn)速，因此需要調(diào)速的生產(chǎn)機械，往往選用繞線式異步電動機來拖動。線式異步電動機來拖動。、影響最大電磁轉(zhuǎn)矩和起動電磁轉(zhuǎn)矩的最突出、影響最大電磁轉(zhuǎn)矩和起動電磁轉(zhuǎn)矩的最突出因素是電源電壓因素是電源電壓，T TmaxmaxUU1 1

21、2 2，TstUTstU1 12 2。例如當例如當降低到降低到額定電壓的額定電壓的時，轉(zhuǎn)矩只有原來時，轉(zhuǎn)矩只有原來的，在曲線的，在曲線上表示出來是曲線上表示出來是曲線下榻。下榻。4. U1 和和 R2變化對機械特性的影響變化對機械特性的影響(1) U1 變化對機械特性的影響變化對機械特性的影響Tm U UTst 22022212stXRURKT 2021m2XUKT 202mXRs 0nNUT2nTO(2) R2 變化對機械特性的影響變化對機械特性的影響 不同場合應(yīng)選用不同的電機。如金屬切削，選硬不同場合應(yīng)選用不同的電機。如金屬切削，選硬特性電機；重載起動則選軟特性電機。特性電機；重載起動則選

22、軟特性電機。 stTTOn0nR2 Tst n maxT2T2人為機械特性人為機械特性 改變改變定子電壓定子電壓U 定子電源頻率定子電源頻率f 定子電路串入電阻或電抗定子電路串入電阻或電抗 轉(zhuǎn)子電路串入電阻或電抗轉(zhuǎn)子電路串入電阻或電抗等，都可得到異步電動機的人為機等，都可得到異步電動機的人為機械特性。械特性。2202222)(SXRUKSRT00nnnS pfn600 （1）降低電動機電源電壓時的人為特性）降低電動機電源電壓時的人為特性 Nmax2202222st202max0m0202m0260TTXRURKTXUKTnnnXRSpfn 0n不變不變mS不變不變maxT隨著電壓的減小而大大地

23、減小隨著電壓的減小而大大地減小stT隨著電壓的減小而大大地減小隨著電壓的減小而大大地減小（2）定子電路接入電阻或電抗時的人為特性）定子電路接入電阻或電抗時的人為特性 （3）改變定子電源頻率時的人為特性）改變定子電源頻率時的人為特性 fKfXTTXRURKTXUKTnnnXRSpfn1,26020Nmax2202222st202max0m0202m0注意到：注意到： fn 0fS/1m fT/1st 不不變變maxT Nmax2202222st202max0m0202m0260TTXRURKTXUKTnnnXRSpfn 0nmaxT不變不變mS隨著串接電阻的增加而增大隨著串接電阻的增加而增大，

24、（4）轉(zhuǎn)子電路串電阻時的人為特性）轉(zhuǎn)子電路串電阻時的人為特性不變不變 63 三相異步電動機的啟動特性三相異步電動機的啟動特性 采用電動機拖動生產(chǎn)機械，對電動機啟動的主要要求如下。采用電動機拖動生產(chǎn)機械，對電動機啟動的主要要求如下。 （1）有足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，保證生產(chǎn)機械能正常啟動。）有足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，保證生產(chǎn)機械能正常啟動。 （2）在滿足啟動轉(zhuǎn)矩要求的前提下，啟動電流越小越好。）在滿足啟動轉(zhuǎn)矩要求的前提下，啟動電流越小越好。 （3）要求啟動平滑，即要求啟動時加速平滑，以減小對生產(chǎn)機）要求啟動平滑，即要求啟動時加速平滑，以減小對生產(chǎn)機械的沖擊。械的沖擊。 （4）啟動設(shè)備安全可靠，力求結(jié)構(gòu)簡單，

25、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。 （5）啟動過程中的功率損耗越小越好。）啟動過程中的功率損耗越小越好。一、一、 鼠籠式異步電動機的啟動方法鼠籠式異步電動機的啟動方法 1直接啟動（全壓啟動）直接啟動（全壓啟動） 直接啟動就是將電動機的定子繞組通直接啟動就是將電動機的定子繞組通過閘刀開關(guān)或接觸器直接接入電源，在額過閘刀開關(guān)或接觸器直接接入電源，在額定電壓下進行啟動。定電壓下進行啟動。 特點：電動機定子繞組的工作電壓和特點：電動機定子繞組的工作電壓和啟動電壓相等。啟動電壓相等。 對象：對象：一般在有獨立變壓器供電，電機啟動頻一般在有獨立變壓器供電，電機啟動頻繁，電動機功率小于變

26、壓器容量的繁，電動機功率小于變壓器容量的20%；電動機不經(jīng)常啟動，電動機功率小于變電動機不經(jīng)常啟動，電動機功率小于變壓器容量的壓器容量的30%；在沒有獨立的變壓器供電，電機啟動比在沒有獨立的變壓器供電，電機啟動比較頻繁，按直接啟動需滿足如下經(jīng)驗公式：較頻繁，按直接啟動需滿足如下經(jīng)驗公式： Ist/IN0.75+P電源電源/（4P電動機電動機）2電阻或電抗器降壓啟動電阻或電抗器降壓啟動 特點：特點： 啟動轉(zhuǎn)矩隨定子電壓的平方下降，故它只啟動轉(zhuǎn)矩隨定子電壓的平方下降，故它只適用于空載或輕載啟動適用于空載或輕載啟動的場合；的場合； 不經(jīng)濟，在啟動過程中，電阻器上消耗能量大，不經(jīng)濟，在啟動過程中，電阻

27、器上消耗能量大，不適用于經(jīng)常啟動的電動機不適用于經(jīng)常啟動的電動機，若采用電抗器代替電阻器，則所需設(shè)備費較貴，且體積大。若采用電抗器代替電阻器，則所需設(shè)備費較貴，且體積大。3Y- 降壓啟動：降壓啟動： ZUIstY31 ZUIst/31 所以所以 3 ststYII Y- 降壓啟動方法的特點：降壓啟動方法的特點： 設(shè)備簡單、經(jīng)濟、啟動電流?。辉O(shè)備簡單、經(jīng)濟、啟動電流?。?啟動轉(zhuǎn)矩小，且啟動電壓不能啟動轉(zhuǎn)矩小，且啟動電壓不能按實際需要調(diào)節(jié)，故只適用于按實際需要調(diào)節(jié)，故只適用于空載或輕載啟動的場合；空載或輕載啟動的場合； 只適用于正常運行時只適用于正常運行時定子繞組接線為定子繞組接線為 的異步電動機

28、的異步電動機。 Y- Y- 降壓起動的電氣原理圖如降壓起動的電氣原理圖如右圖所示右圖所示. .起動時起動時, ,三相繞組接成三相繞組接成Y Y形形, ,運運行時行時, ,繞組接成繞組接成形形. .電流下降電流下降1/3,1/3,轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩也下降也下降1/3.1/3. 4自耦變壓器降壓啟動自耦變壓器降壓啟動 11212 NNUUK12KUU 特點：特點： 與與Y- 降壓啟動時情況一樣，只是在降壓啟動時情況一樣，只是在Y- 降壓啟動時的降壓啟動時的K為定值，而自耦變?yōu)槎ㄖ?，而自耦變壓器啟動時的壓器啟動時的K是可調(diào)節(jié)的。是可調(diào)節(jié)的。 起動電流小起動電流小,而且可以調(diào)節(jié)。而且可以調(diào)節(jié)。 變壓器的體積大、

29、重量重、價格高、維修麻煩，且啟動時自耦變壓器處于變壓器的體積大、重量重、價格高、維修麻煩，且啟動時自耦變壓器處于過電流（超過額定電流）狀態(tài)下運行，因此，不適于啟動頻繁的電動機。過電流（超過額定電流）狀態(tài)下運行，因此，不適于啟動頻繁的電動機。5. 延邊三角形起動延邊三角形起動 對電動機定子繞組和繞組對電動機定子繞組和繞組出線有特殊要求出線有特殊要求; ; 起動時繞組一部分起動時繞組一部分Y Y形形, ,一部一部分分形接線形接線; ;運行時繞組運行時繞組接線接線. . 制造成本高制造成本高, ,接線復(fù)雜接線復(fù)雜. .二、線繞式異步電動機的啟動方法二、線繞式異步電動機的啟動方法 鼠籠式異步電動機的鼠

30、籠式異步電動機的啟動轉(zhuǎn)矩小，啟動電流大啟動轉(zhuǎn)矩小，啟動電流大，因此不能滿足，因此不能滿足某些生產(chǎn)機械需要高啟動轉(zhuǎn)矩低啟動電流的要求。某些生產(chǎn)機械需要高啟動轉(zhuǎn)矩低啟動電流的要求。 線繞式異步電動機由于能在轉(zhuǎn)子電路中串電阻，因此具有較大線繞式異步電動機由于能在轉(zhuǎn)子電路中串電阻，因此具有較大的啟動轉(zhuǎn)矩和較小的啟動電流，即具有較好的啟動特性。的啟動轉(zhuǎn)矩和較小的啟動電流，即具有較好的啟動特性。 1逐級切除啟動電阻法逐級切除啟動電阻法 1). 1).逐級切除起動電阻法逐級切除起動電阻法 (1)(1)電路圖電路圖: :如右圖如右圖. .轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子外接電阻為三相對稱電阻外接電阻為三相對稱電阻; ;當電動當電動機

31、容量大時機容量大時, ,一般采用三相不對稱一般采用三相不對稱電阻電阻. . (2) (2)起動過程起動過程: :起動初瞬起動初瞬, ,電電阻全部接入阻全部接入; ;在起動過程中在起動過程中, ,分三次分三次切除外接電阻切除外接電阻, ,人工特性往上提人工特性往上提, ,電電阻全部切除后阻全部切除后, ,通過提刷機構(gòu)通過提刷機構(gòu), ,使轉(zhuǎn)使轉(zhuǎn)子繞組短接子繞組短接, ,機械特性回到自然特機械特性回到自然特性性. . (3) (3)特點特點: :在起動過程中在起動過程中, ,電電動機能保持最大的加速轉(zhuǎn)矩動機能保持最大的加速轉(zhuǎn)矩. .2)2)頻敏變阻器起動法頻敏變阻器起動法 (1) (1)頻敏變阻器頻

32、敏變阻器: :它是一個鐵損很它是一個鐵損很大的大的 三相電抗器三相電抗器, ,鐵心用鐵心用A3A3鋼板鋼板疊成疊成, ,三相繞組接成三相繞組接成Y Y形形. . (2) (2)起動過程起動過程: :起動初瞬起動初瞬, ,轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流頻率接近頻率接近50Hz,50Hz,鐵損大鐵損大, ,即等效阻抗即等效阻抗大大, ,從而限制了起動電流從而限制了起動電流, ,增大了起增大了起動轉(zhuǎn)矩動轉(zhuǎn)矩. .隨著轉(zhuǎn)速逐步上升隨著轉(zhuǎn)速逐步上升, ,等效阻等效阻抗逐步減小抗逐步減小; ;到轉(zhuǎn)速達額定轉(zhuǎn)速到轉(zhuǎn)速達額定轉(zhuǎn)速, ,相相當轉(zhuǎn)子被短接當轉(zhuǎn)子被短接, ,起動結(jié)束起動結(jié)束. . (3) (3)特點特點: :起動

33、過程能平滑進行起動過程能平滑進行, ,不需要控制電器不需要控制電器; ; 功率因數(shù)低功率因數(shù)低; ; 只能用于起動只能用于起動, ,而串電而串電阻起動時阻起動時, ,電阻還可用于調(diào)速電阻還可用于調(diào)速. .3.舉例 例例1:1:一臺一臺Y280S-4Y280S-4三相鼠籠式異步電動三相鼠籠式異步電動機機,PN=75kW,nN=1480r/min,Tst/TN=1.9,PN=75kW,nN=1480r/min,Tst/TN=1.9,電動機由電動機由320kVA320kVA的變壓器單獨供電的變壓器單獨供電, ,電動機所帶負載轉(zhuǎn)矩電動機所帶負載轉(zhuǎn)矩TL=200Nm,TL=200Nm,問問(1)(1)電

34、動機能否直接起動電動機能否直接起動?(2)?(2)電動機能否用電動機能否用Y- Y- 降壓起動降壓起動? ?解解(1)電動機額定功率與供電變壓器容量之比為電動機額定功率與供電變壓器容量之比為 75/320=0.2340.2 電動機不宜直接起動電動機不宜直接起動. (2)(2)電動機的額定轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩分別為電動機的額定轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩分別為 TN=9550(PN/nN)=TN=9550(PN/nN)= 9550(750/1480)=484Nm 9550(750/1480)=484NmTstTst=1.9TN=1.9X484=920Nm=1.9TN=1.9X484=920Nm如果采用如果采用Y-

35、Y- 降壓起動降壓起動, ,則起動轉(zhuǎn)矩僅為起動轉(zhuǎn)矩的三分之一則起動轉(zhuǎn)矩僅為起動轉(zhuǎn)矩的三分之一, ,即即TstYTstY=1/3X920=307200=TL=1/3X920=307200=TL因此因此, ,可以采用可以采用Y- Y- 降壓起動降壓起動. .舉例解解: :電動機直接起動時電動機直接起動時,n=0,S=1,n=0,S=1,轉(zhuǎn)子電路每相的電動勢轉(zhuǎn)子電路每相的電動勢 (1)E(1)E2020=E=E20l20l/ =146V / =146V 2cos2cos2cos3AXREIst87604163. 00344. 01462222022202206. 0cos2202222XRR984.

36、 0cos2得得222222)(cosXRRRR得得R=0.0732歐歐; 由由222222)(XRREI由下式由下式0196. 0202 SXX5 .17202 SEE12. 060052860000nnnS (3)984. 0cos222222NNXRRAXREINNN160222222006243. 0202XSXNN6 . 5202ESENN0383. 0600577600oNoNnnnS (2)8.4 三相異步電動機的調(diào)速特性三相異步電動機的調(diào)速特性37. 560)1 (PfSn只要改變只要改變U 、R、f、P就可就可攺變速度攺變速度2202222)SX(RUSRT 1.1.變磁極對

37、數(shù)調(diào)速變磁極對數(shù)調(diào)速1)1)方法方法: : 改變定子繞組的連接改變定子繞組的連接, ,可以得到兩個不同的磁極可以得到兩個不同的磁極對數(shù)對數(shù). .2)2)多速電動機多速電動機: : 最多在電動機中嵌入最多在電動機中嵌入兩套繞組兩套繞組, ,使繞組有不同使繞組有不同的連接的連接, ,可分別得到雙速可分別得到雙速, ,三速三速, ,四速電動機四速電動機, ,雙速應(yīng)雙速應(yīng)用較多用較多. .)1 (60Spfn3)3)特點特點: : 結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單, ,效率高效率高, ,特性好特性好; ;體積大體積大, ,價格高價格高. .在中小機床在中小機床上應(yīng)用比較多上應(yīng)用比較多. .雙速電動機的高低速轉(zhuǎn)換雙速電

38、動機的高低速轉(zhuǎn)換, ,一般是先低速一般是先低速, ,再轉(zhuǎn)換為高速再轉(zhuǎn)換為高速. .YY/2.2.轉(zhuǎn)子電路串電阻轉(zhuǎn)子電路串電阻( (變轉(zhuǎn)差率變轉(zhuǎn)差率) )調(diào)速調(diào)速1)1)應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍: : 只適用于線繞式異步電動機只適用于線繞式異步電動機. .2)2)原理電路和機械特性與串電阻降壓起動相同原理電路和機械特性與串電阻降壓起動相同. . 線繞式異步電動機的起動電阻線繞式異步電動機的起動電阻, ,適當增大電阻的容適當增大電阻的容量量, ,可作調(diào)速電阻用可作調(diào)速電阻用. .3)3)特點特點: : 結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單, ,動作可靠動作可靠; ;是有級調(diào)速是有級調(diào)速. .4)4)應(yīng)用應(yīng)用: : 用于重復(fù)短

39、時工作制的生產(chǎn)機械用于重復(fù)短時工作制的生產(chǎn)機械, ,如起重機械如起重機械. .)1 (60Spfn針對線繞式異步電動機的起重設(shè)備上針對線繞式異步電動機的起重設(shè)備上特點：特點：1）有級調(diào)速）有級調(diào)速2）R越大，越大， 耗能越大耗能越大3. 調(diào)調(diào)壓調(diào)速壓調(diào)速離心風機離心風機恒轉(zhuǎn)矩恒轉(zhuǎn)矩負載負載特點：特點：1）無極調(diào)速）無極調(diào)速2）調(diào)速范圍）調(diào)速范圍窄窄采用高阻轉(zhuǎn)子，采用高阻轉(zhuǎn)子，同時采用轉(zhuǎn)速同時采用轉(zhuǎn)速負反饋實現(xiàn)調(diào)負反饋實現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速壓調(diào)速調(diào)調(diào)壓調(diào)速壓調(diào)速特點：特點：1）無極調(diào)速）無極調(diào)速2）調(diào)速范圍）調(diào)速范圍窄窄采用高阻轉(zhuǎn)子，采用高阻轉(zhuǎn)子，同時采用轉(zhuǎn)速同時采用轉(zhuǎn)速負反饋實現(xiàn)調(diào)負反饋實現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速壓調(diào)

40、速閉環(huán)靜特性4、 變頻調(diào)速變頻調(diào)速適用于鼠籠式電動機適用于鼠籠式電動機特點：特點：1）無極調(diào)速）無極調(diào)速2）調(diào)速范圍寬）調(diào)速范圍寬 保持E1/f1=常數(shù)，實質(zhì)為保持轉(zhuǎn)矩不變4、 變頻調(diào)速變頻調(diào)速 保持U1/f1=常數(shù)，實質(zhì)為保持磁通基本不變恒功率變頻調(diào)速 保持 常數(shù)，功率不變異步電動機變頻調(diào)速時，在額定頻率（轉(zhuǎn)速）以下采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，在額定頻率（轉(zhuǎn)速）以上采用恒功率調(diào)速。11/fU1.FR:觸點閉合正向啟動觸點閉合正向啟動 RR:觸點閉合反向啟動觸點閉合反向啟動最先選擇的方向擁有最高優(yōu)先權(quán)最先選擇的方向擁有最高優(yōu)先權(quán)當當FR觸點斷開時，運動方向開始改變觸點斷開時，運動方向開始改變?nèi)粽騿樱ㄈ?/p>

41、正向啟動（FR）和反向啟動（）和反向啟動（RR）同時為高，則正向具有優(yōu)）同時為高，則正向具有優(yōu)先權(quán)先權(quán)停車停車功能功能正向正向反向反向慣性慣性滑行滑行FRRR2.多段速度曲線控制多段速度曲線控制正向正向多段多段1多段多段2多段多段3正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)R S TU V WM正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)多段多段1多段多段2多段多段3COM85 三相異步電動機的制動特性三相異步電動機的制動特性 一、反饋制動一、反饋制動 nn0n與與T反向反向1 1) )產(chǎn)生條件產(chǎn)生條件: : 電動機的運行速度高于同步電動機的運行速度高于同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速. .此時此時S S0,n0n與與T反向反向變極或變頻調(diào)速時的反饋制動變極或變頻調(diào)速時的反

42、饋制動85 三相異步電動機的制動特性三相異步電動機的制動特性 二、反接制動二、反接制動 n與與T反向反向任意兩相相序反接任意兩相相序反接1）電源反接制動）電源反接制動電源反接是突然改變?nèi)嚯娫吹南嘈?旋轉(zhuǎn)磁場反向;而倒拉制動則出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子位能負載超過電磁轉(zhuǎn)矩的時候.1 1) )電源反接電源反接: : 轉(zhuǎn)子在由正變負的電磁轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子在由正變負的電磁轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)矩作用下迅速減速矩和負載轉(zhuǎn)矩作用下迅速減速. .反接制動時電流大反接制動時電流大, ,要在定子電要在定子電路串電阻路串電阻. .85 三相異步電動機的制動特性三相異步電動機的制動特性 二、反接制動二、反接制動 n與與T反向反向轉(zhuǎn)子串大電阻轉(zhuǎn)子串大

43、電阻只適于線繞式電動機只適于線繞式電動機2）倒拉反接制動）倒拉反接制動85 三相異步電動機的制動特性三相異步電動機的制動特性 三、能耗制動三、能耗制動 n與與T反向反向U=01 1) )產(chǎn)生條件產(chǎn)生條件: : 電動機定子繞組脫離交流電源后電動機定子繞組脫離交流電源后, ,立即通入低壓直流電立即通入低壓直流電, ,直流電建立一直流電建立一個恒穩(wěn)磁場個恒穩(wěn)磁場, ,產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩, ,系統(tǒng)貯存系統(tǒng)貯存的能量消耗在電阻上的能量消耗在電阻上. .2)2)機械特性機械特性: :制動時制動時, ,特性從下圖中的特性從下圖中的特性曲線特性曲線1 1之之a(chǎn) a點平移至特性曲線點平移至特性曲線2 2之

44、之b b點點, ,在制動轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)矩的共同作在制動轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)矩的共同作用下用下, ,沿曲線沿曲線2 2迅速減速迅速減速, ,到到n=0.n=0.3)3)特點特點: :當當n=0n=0時時,T=0,T=0,電動機不可能電動機不可能反方向起動反方向起動, ,能使電動機準確停車能使電動機準確停車. . 8.7 單相異步電動機1.單相異步電動機的磁場-脈動磁場 1) 1)單相異步電動機起動單相異步電動機起動轉(zhuǎn)矩為零轉(zhuǎn)矩為零. . 2) 2)單相電動機一旦起動單相電動機一旦起動, ,就能自行加速至運行就能自行加速至運行狀態(tài)狀態(tài). .其旋轉(zhuǎn)方向完全其旋轉(zhuǎn)方向完全取決于起動時的旋轉(zhuǎn)取決于起動時的旋轉(zhuǎn)方向

45、方向. .2.單相異步電動機的起動方法 單相異步電動機的起動方法有電容分相和罩極式兩種.1) )電容分相式異步電動機電容分相式異步電動機 定子有空間互相垂直的定子有空間互相垂直的工作繞組工作繞組AXAX和串入電容器的起和串入電容器的起動繞組動繞組BY,BY,能產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場能產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場, ,使之自行起動使之自行起動. .單相異步電動機的起動方法2)2)罩極式單相異步電動機罩極式單相異步電動機 利用短路環(huán)罩住磁極的利用短路環(huán)罩住磁極的一部分一部分, ,使罩極部分的磁通在相使罩極部分的磁通在相位上滯后于未罩部分的磁通位上滯后于未罩部分的磁通, ,從從而產(chǎn)生起動轉(zhuǎn)矩而產(chǎn)生起動轉(zhuǎn)矩. .8.8同步電動機的工作原理,特點及應(yīng)用1.1.同步電動機的基本結(jié)同步電動機的基本結(jié)構(gòu)構(gòu) 1)1)定子定子 定子由鐵心定子由鐵心, ,定子繞組定子繞組 ( (電電樞繞組樞繞組),),機座機座, ,端蓋等部件組成端蓋等部件組成. . 定子繞組與異步電動機一定子繞組與異步電動機一樣樣, ,為三相對稱繞組為三相對稱繞組, ,通有三相交流通有三相交流電電. . 2) 2)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子由主磁極轉(zhuǎn)子由主磁極, ,直流激磁繞直流激磁繞組和起動裝置組成組和起動裝置組成. . 主磁極分為