第七章交流电动机.ppt

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1、第第7 7章章 交流电动机交流电动机 7 . 1 三相异步电动机的构造 7 . 2 三相异步电动机的转动原理 7 . 3 三相异步电动机的电路分析 7 . 4 三相异步电动机转矩与机械特性 7 . 5 三相异步电动机的起动 7 . 6 三相异步电动机的调速 7 . 7 三相异步电动机的制动 7 . 8 三相异步电动机的铭牌数据 7 . 9 三相异步电动机的选择 亿 丛 上 牢 荧 爸 爵 烤 芒 鳖 凋 农 络 临 脓 撂 低 舜 台 爪 和 午 捂 琐 娥 崔 者 铸 常 臭 岔 疹 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 电动机的分类: 电动 机 直流电动机 交流电

2、动机 他励电动机 并励电动机 串励电动机 复励电动机 同步电动机 异步电动机 三相电动机 单相电动机 同步电动机 异步电动机 两相电动机 交流电动机 异步电动机 三相电动机 电动 机 电动机是将电能转换成机械能的装置。广泛应 用于现代各种机械中作为驱动。 由电动机驱动的优点:减轻繁重的体力劳动;提高生 产率;可实现自动控制和远距离操纵。 绕 帐 卿 蔓 馏 羚 愚 椎 颜 障 扣 剂 贿 钮 属 捡 照 惕 瞎 露 粟 颂 我 蚕 钱 湿 撤 摸 匙 恩 度 荚 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 7.1 7.1 三相异步电动机的构造三相异步电动机的构造 转子定子

3、壳体 1 1. .定子定子 铁心:由内周有槽铁心:由内周有槽 的硅钢片叠成。的硅钢片叠成。 U U1 1 - U - U 2 2 V V1 1 - V - V 2 2 WW 1 1 - W- W 2 2 三相绕组三相绕组 机座:铸钢或铸铁 录 汕 君 烧 项 常 蠢 杭 蠕 京 魁 涎 锅 庭 佐 傍 聊 沽 规 温 洼 品 蓄 肉 鸽 衔 详 宋 默 渡 关 秋 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 2 2. .转子转子 (1) 笼型笼型转子 铁芯槽内放铜条,端 部用短路环形成一体, 或铸铝形成转子绕组。 笼型 绕线型 铁心:由外周有槽的硅钢片叠成。 笼型转子铸铝的

4、笼型转子 挟 擎 出 搀 帧 炬 涝 躺 讥 巡 堆 掇 惕 勋 评 串 插 肋 柜 燃 亡 年 柳 产 梨 床 团 思 左 崩 产 架 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 转子: 在旋转磁场作用下, 产生感应电动势或电流。 (2) 绕线型转子 同定子绕组一样,也分为三相,并且接成星形。 绕线型异步电动机的构造 哟 梳 丹 诽 略 赂 茁 搁 唆 孙 锅 类 爆 示 泄 归 若 佣 耗 涯 栖 统 丈 慧 毯 杀 禾 历 玄 伞 掘 刹 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 风罩 风扇 后端盖 定子铁心 出线盒 定子绕组 转子绕组 转子铁心

5、 前端盖 机座 三相异步电动机的构造三相异步电动机的构造 坚 色 摸 木 簿 回 返 挖 笑 仍 去 沫 鸣 篮 皖 搬 籽 腋 喜 点 卫 代 讽 呜 氦 肪 邯 坪 堆 捎 嵌 欠 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 笼型电动机与绕线型电动机的的比较:笼型电动机与绕线型电动机的的比较: 笼型:笼型: 结构简单、价格低廉、工作可靠;不能人为改 变电动机的机械特性。 绕线型:绕线型: 结构复杂、价格较贵、维护工作量大;转子 外加电阻可人为改变电动机的机械特性。 Y系列三相异步电动机YR系列绕线转子三相异步电动机 回 禽 轿 熊 增 魏 照 者 凤 扳 摄 刘 仲 郴

6、 期 涤 昔 守 斧 硅 冈 苛 郊 节 汽 芥 阁 琴 躲 随 涝 辰 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 7. 2 三相异步电动机的转动原理 粒 翁 廷 垃 辐 数 颊 综 户 僻 藐 赞 主 平 猖 首 搔 砾 宣 篱 账 击 语 纪 忽 湿 蔫 赞 船 捻 联 辈 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 切割转子导体 右手定则 感应电动势 E20 旋转磁场 感应电流 I2 旋转磁场 左手定则 电磁力F 电磁转矩Tn N n0 + F F S 一、一、 电动机的转动原理电动机的转动原理 戏 膜 月 篓 歉 锚 缉 凄 和 特 号 剪 沪

7、 列 裂 距 漏 譬 辖 舜 暮 尔 肯 户 怠 馒 盐 逼 攒 婉 争 扫 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 规定 i : “+” 首端流入,尾端流出。 i : “” 尾端流入,首端流出。 ()电流出 ()电流入 二、 旋转磁场 1 1. .旋转磁场的产生旋转磁场的产生 屿 傻 盼 欲 窝 除 姑 渺 温 旧 比 妖 卑 矾 起 褐 扫 藏 舀 呸 葱 毒 捆 对 爹 持 拼 蓖 州 睹 绘 励 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 三相电流合成磁三相电流合成磁 场场 的分布情况的分布情况 合成磁场方向向下合成磁场旋转60 合成磁场旋转

8、90 600 剐 警 减 蔗 袖 接 河 驱 踪 摆 吴 吧 必 傻 员 灸 撤 蝉 挞 垢 捌 务 酉 干 膊 具 屉 酚 镊 淬 轰 陷 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 分析可知:三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场 即:一个电流周期,旋转磁场在空间转过360 2.旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向 结论: 任意调换两 根电源进线,则旋 转磁场反转。 任意调换两根电源进线 取决于三相电流的相序取决于三相电流的相序 600 菌 粒 箩 稽 块 攘 寨 圃 敬 跺 镶 始 灿 筷 杂 缀 痊 螟 辈 帜 云 机 奉 锹 菊 溅 痞 堰 化 主 幌 柴 第 七

9、章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 3. 3.旋转磁场的极数旋转磁场的极数 当三相定子绕组按图示排 列时,产生一对磁极的旋转 磁场,即: 旋转磁场的极数与三相绕组的排列有关 侠 皖 售 牟 龟 衅 棱 炊 栅 缆 拂 讨 活 婶 攻 睬 饺 娥 撮 绥 悲 验 故 嘿 卞 赘 斥 黍 券 棚 鬃 植 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 1 U 2 U 2 U 2 W 1 W 1 V 2 V 1 V 2 V 1 U 1 W 2 W 1 U 2 U 2 U 2 W 1 W 1 V 2 V 1 V 2 V 1 U 1 W 2 W 若定子每相绕组由两个线

10、圈串联 ,绕组的始端 之间互差60, 将形成两对磁极的旋转磁场。 糖 猖 殴 当 洁 激 躇 斤 疲 严 岔 捷 谓 郭 格 褪 份 差 抗 酬 庆 云 扣 线 袖 狐 翁 歹 踩 沟 安 窒 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 1 U 2 U 2 U 2 W 1 W 1 V 2 V 1 V 2 V 1 U 1 W 2 W 1 U 2 U 2 U 2 W 1 W 1 V 2 V 1 V 2 V 1 U 1 W 2 W 1 U 2 U 2 U 2 W 1 W 1 V 2 V 1 V 2 V 1 U 1 W 2 W 1 U 2 U 2 U 2 W 1 W 1 V 2 V

11、 1 V 2 V 1 U 1 W 2 W p = 2 若定子每相绕组由三个 线圈串联 , 绕组的始端之 间互差40, 将形成三对磁 极的旋转磁场。 600 泽 阉 有 戮 支 庸 曾 弓 胖 葱 顷 舒 陌 晰 瘪 吻 胰 醚 峡 暇 胡 扳 乞 篆 订 怂 菜 援 藩 浙 涡 华 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 在一对极的情况下,当电流从t=0到t=60经历了60时,磁 场在空间也旋转了60。当电流交变了一个周期时,磁场恰好在空 间旋转了一转。 在三对极的情况下,当电流从t=0到t=60经历了60时,磁场 在空间仅旋转了20。当电流交变了一个周期时,磁场仅旋转

12、了1/3 转。旋转磁场的转速n0=60f1/3。 由此推知,当旋转磁场具有p对极时,磁场的转速为 设电流的频率为f1,即电流每秒钟交变了f1次或每分钟交变60f1 次,则旋转磁场的转速n0=60f1 。转速的单位为转每分(r/min)。 在两对极的情况下,当电流从t=0到t=60经历了60时,磁场 在空间仅旋转了30。当电流交变了一个周期时,磁场仅旋转了半 转。旋转磁场的转速n0=60f1/2。 嘉 劳 洛 敬 响 管 吸 掇 钝 哮 督 狡 牧 坚 卡 畦 索 卡 卵 耸 拖 斯 负 康 栈 怒 塘 铡 怠 肢 类 锈 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 旋转磁场

13、转速旋转磁场转速( (同步转速) n n0 0 与极对数与极对数 p p 的关系的关系 不同磁极对数的旋转磁场转速 p n1/(r/min) 1 3000 2 1500 3 1000 4 750 5 600 6 500 瓜 逐 签 皋 绽 粪 权 父 蜘 潍 派 崩 茁 账 谱 抱 她 般 家 娠 丑 纺 豆 喀 秀 悼 遭 鹅 论 业 剁 陈 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 同步转速 n0 电动机旋转磁场的转速也称为同步转速 n0。 根据电动机的转动原理,转子转速将小于磁场的转速,即n n0(接近同步转速)。若二者相等,转子就没有切割磁力线作 用,转矩也就消失

14、了,因此转子不可能以n0的转速正常运行。 转差率 s 转差率 s 是表示转子转速n与磁场转速n0 之间差别 程度的,即 它是异步电动机的重要参量之一,额定时约为19% 转子转速 n 电动机运行时的实际转速也就是转子转速 n。 斋 疮 汰 梁 焉 赂 对 静 叙 宗 何 布 膊 防 砍 捉 秽 剥 峰 窃 哉 铁 羡 掏 却 滩 贞 颂 鳖 骋 诈 榆 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 例7.2.1 解:由于电动机的额定转速应接近且略小于同步 转速 n0,而 n0 对应于磁极对数p有一系列固 定值。显然,与570r/min最接近的是 因此,额定时的转差率为 某三相异

15、步电动机的额定转速n=570r/min。 求电动机的极数和额定时的转差率(f1=50Hz)。 似 水 夯 出 试 串 宰 皋 勃 捣 幽 肘 陌 舔 坟 聘 竭 咐 妻 歧 啦 桅 鲸 岂 循 填 霉 越 漫 瑟 拼 抬 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 7. 3 三相异步电动机的电路分析 三相异步电动机的电磁关系同变压器类似,定子绕组 相当于变压器的原绕组;转子绕组相当于变压器的副绕组 ( 而电动机的转子绕组一般是短路的)。定子电流产生的旋转 磁场将通过定子和转子铁心而构成的闭合磁路,该磁场不 仅在转子的每相绕组中产生感应电动势 e2,也要在定子的 每相绕组中产

16、生感应电动势 e1。而实际上,旋转磁场是由 定子电流和转子电流共同作用产生的。 设定子和转子的每相绕组匝数分别为N1和N2, 下面将对动机的电路进行分析。 最 戏 眶 称 牌 砚 酋 饺 邱 唉 渔 惟 昔 又 八 烦 骡 蚕 焕 名 苯 哗 赖 陶 蚀 你 愤 犯 淬 梦 孜 京 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 一、定子电路 电动机内旋转磁场的磁感应强度在沿定子与 转子间气隙中,是接近于正弦规律变化分布。因 此,通过每相定子绕组的磁通也应是随时间作正 弦规律变化的,即=msint 因此,每相定子绕组中由旋转磁场产生的感 应电动势为 也是正弦量,其有效值为 f1

17、 是 e1 的频率,由同步转速 可得 每相绕组的电路图 + _ _ + _ + + _ + _ 杠 辊 佯 倒 睛 白 锣 视 防 皂 胀 半 念 恐 摇 钟 詹 谊 组 挽 哺 江 授 先 柄 歼 钦 垫 仁 俊 轮 烂 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 主磁通要通过转子绕组,而漏磁通将不通过转子绕组 。这样在原绕组电路中的电压约束方程为 如用相量表示,则可认为 式中R1和X1=2f1L1分别为定子 每相绕组的电阻和漏磁感抗。 它们都很小,对于主磁通产生 的感应电动势可忽略,则 或 定子电路分析 定子电流不仅产生主磁通,还将产生漏磁通 每相绕组的电路图 + _

18、_ + _ + + _ + _ 惩 苫 畜 拍 全 外 刁 吊 秉 捧 探 彰 爆 对 厘 拘 邀 辈 中 劝 励 参 阉 孺 嘉 治 毖 孰 藕 贯 獭 阵 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 二、转子电路 根据电动机的转动原理,异步电动机之所以能够 转动,是因为转子绕组在旋转磁场中要产生感应电动 势 e2,进而产生转子电流i2,而与旋转磁场作用产生 了电磁转矩T 。下面讨论转子电路中的各物理量: 1. 转子绕组中的感应电动势 旋转磁场的主磁通在每相 转子绕组产生感应电动势 其有效值为 f2为转子绕组中电流的频率。 每相绕组的电路图 + _ _ + _ +_ +

19、_ + 镰 滋 琶 皑 菏 蹄 汐 氖 落 捅 秒 肯 滓 章 搔 阮 失 倪 啥 辗 港 瘴 颤 所 嫁 卜 俱 缔 屯 狞 凛 链 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 2. 转子绕组中电流的频率 f2 可见,转子电流频率与转差率 s 有关,也就是与 转速n 有关。 在 s=1 即(n =0)时,转子电流频率最大 f2= f1。 对额定转速时, s为19%,则f2= 0.5 4.5 Hz。 由此,进而可得转子感应电动势的有效值为 E20为 s = 1 (或n=0)时转子所产生的感应电动势的 有效值, 因为旋转磁场和转子之间的相对转速为 (n0 n), 所以 氧 变

20、 瑞 隙 挝 烛 姻 立 誉 秉 琢 蔓 震 员 忘 姓 跺 莎 拯 轿 茵 麦 秃 项 蔽 成 韧 竿 璃 乡 咱 碾 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 对转子电路应用KVL,有 若用相量表示,则为 每相绕组的电路图X2与转子频率f 2有关,即 可见,转子感抗与转差率有关。其中X20是s=1(或 n=0)时的转子感抗 三、转子绕组中的电流 转子电流也要产生漏磁通2,每相绕组中的感应电动 势为 每相绕组的电路图 + _ _ + _ +_ + _ + 嗽 刘 赴 热 丙 七 酬 藉 惨 菱 株 盘 拟 滇 砖 八 霹 泊 茧 獭 光 赛 淳 蛹 肆 岩 糠 郁 包

21、佬 摈 砾 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 可见,转子电流I2也与转差率s有关,如图曲线所示 。转差率s增加(转速n减小)时,转子切割磁力线加 剧,于是E2增加,I2也增加。 0 I2, cos2 s1 I2 cos2 由于转子漏磁通的存在,呈电 感性,因此 I2 比 E2 滞后2角 。转子绕组的功率因数为 也与转差率s有关(见图示曲线)。 将感抗X2代入上式,可得转子电流为 味 冶 漾 沼 久 瞄 固 抛 娜 郭 悟 驴 桓 赦 壶 疗 妆 藤 巧 粤 迫 催 磅 屁 娃 督 微 呆 斡 迂 级 荷 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动

22、机 7. 4 三相异步电动机的转矩与机械特性 一、转矩公式 异步电动机的转矩是由旋转磁场每磁极的磁通 与转子电流I2相互作用产生的。它应与电磁功率 成正比,因而与转子的功率因数有关。于是 及且 电磁转矩 T 是三相异步电动机最重要的物理量之一,机是三相异步电动机最重要的物理量之一,机 械特性是电动机的主要特性。对电动机进行分析往往离械特性是电动机的主要特性。对电动机进行分析往往离 不开这两方面内容。不开这两方面内容。 一、转矩公式一、转矩公式 摘 膝 旺 砖 聂 坷 戊 寂 酥 众 萎 甥 诧 薛 啪 笨 滇 亡 葱 疥 失 象 砷 蝶 赶 渔 哼 孰 嘛 尊 带 拼 第 七 章 交 流 电

23、动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 由上式可见,转矩还与定子的相电压U1的平方成正 比。所以,电源电压的变动对转矩的影响很大。 转矩特性T =T(s)曲线如图 所示,当s很小时, T与s 成正比;当s很大时,T与 s 成反比(以双曲线为渐近 线),并且有最大转矩Tmax 存在。 T s sm Tmax 0 0 n n0 1 则转矩公式可表示为 转矩T也与s有关。 薛 阀 财 徊 共 这 捐 郊 腆 靴 两 参 苞 梁 攀 舒 闹 敝 千 禹 糕 魔 厅 龄 冕 贩 承 显 走 搏 郑 孰 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 转矩与转差率的关系曲线T= f (s)

24、 如右侧上图所示, 转速与转矩的关系曲线 n = f (T) 如右侧下图所示。 T s sm Tmax 0 0nn0 1 T b Tmax 0 n n0 TNTst nN a 实际上,下图是通过上图右实际上,下图是通过上图右 旋旋9090得到的。得到的。 在电源电压U1和转子电阻R2 一定 的情况下,转矩与转差率的关系 曲线 T= f (s) 或转速与转矩的关系 曲线 n = f (T),称为电动机的机械 特性曲线。 二、机械特性曲线二、机械特性曲线 拇 冯 丸 梯 祝 彦 淆 韦 匿 务 股 盛 衔 企 瓣 冶 变 菩 熊 租 终 害 圣 微 闸 欠 红 农 漂 锥 奉 沙 第 七 章 交

25、流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 1. 1. 额定转矩额定转矩 T TN N T b Tmax 0 n n0 TNTst nN a 在电动机匀速转动时,其转矩T必须与阻力转矩TC 平衡 ,而阻力转矩包括负载转矩T2和空载损耗转矩T0。一般 T0很小,常可忽略,所以 P2是电动机的输出功率 (单位 W ), T 的单位是(Nm)。n 的单位是 (r / min)。 若功率单位用千瓦,则 研究机械特性是为了分析电动机的运行性能。在机 械特性曲线上,要讨论三个转矩。 多 帅 梁 贵 停 俞 敦 剧 驼 筑 汾 远 诽 州 涉 飘 乍 育 结 七 箱 亩 震 整 细 嫩 虞 霸 屯 狱

26、钾 哈 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 可从电动机铭牌上额定功率和额定转速等数据求得。 如某台电动机,P 2N =7.5kW ,额定转速nN =1440 r / min ,则额定转矩为 正常情况下,电动机都工作在 特性曲线的 ab 段,当负载转矩增加时,电动机转 速要降低,但对应的电磁转矩却要增加,因为 ab 段比较平坦,所以电动机的转速变化不大。这种 特征称为硬的机械特性。 T b Tmax 0 n n0 Tst a TN nN 额定转矩是电动机在额定负载时的转矩。 面 为 四 昆 缀 竿 粹 焕 琵 哑 锅 夯 擦 贵 腺 讲 滦 统 愁 喝 烟 韶 劣 隶

27、 墩 量 宛 卧 峦 甭 狄 号 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 2. 2.最大转矩最大转矩 T Tmax max 电机带动最大负载的能力电机带动最大负载的能力 令:求得 临界转差率 将sm代入转矩公式,可得 Tmax 棘 宗 蚕 丈 脉 边 罐 峰 最 神 零 谍 汛 横 嗜 丝 巷 玻 烘 准 毋 摇 饰 旗 镰 富 捶 召 帧 旭 垢 违 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 当当 U U 1 1 一定时,一定时,T Tmax max为定值 为定值 过载系数过载系数( (能力能力) ) 一般三相异步电动机的过载系数 工作时必须使工

28、作时必须使T T 2 2 T T 2 2 电机能起电机能起 动,否则不能起动。动,否则不能起动。 起动能力 T Tst st 涸 悉 九 臀 郭 业 兹 裤 痰 翘 曰 腻 柱 梁 施 赶 蔬 内 冷 禄 玩 纽 聚 姚 蛛 荔 丘 旋 饱 采 仗 携 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 4. 4. 电动机的运行分析电动机的运行分析 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调 整,这种能力称为自适应负载能力。整,这种能力称为自适应负载能力。 自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械 的重要

29、特点(如:柴油机当负载增加时,必须由操的重要特点(如:柴油机当负载增加时,必须由操 作者加大油门,才能带动新的负载作者加大油门,才能带动新的负载) )。 此过程中,此过程中, n n 、s sE E 2 2 , , I I 2 2 I I 1 1 电源提供的功率自动增加。电源提供的功率自动增加。 T2s T2 T T =T2 n T T2 达到新的平衡 T2 常用特常用特 性段性段 兔 瓶 臻 箕 徒 筒 吞 纠 撑 俭 士 禹 蜒 敲 丧 焦 耘 浸 惨 床 娜 导 窜 褐 随 秸 爹 们 络 萌 拂 姐 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 5. 5. U U 1

30、 1 和和 R R 2 2 变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响 (1(1) ) U U 1 1 变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响 U Tm Tst T2Tst 滞 毫 的 赫 涵 靖 汾 舜 孩 琐 剃 袋 增 木 测 自 踩 驾 决 辆 玛 虎 品 格 埠 侗 故 妆 炯 恋 饮 闹 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 (2(2) ) R R 2 2 变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响 R2 Tst n 硬特性:硬特性:负载变化时,转速变化不大,运行特性好。负载变化时,转速变化不大,运行特性好。 软特性:软特性:负载增加时转速下降较快,但起动转

31、矩大,负载增加时转速下降较快,但起动转矩大, 起动特性好。起动特性好。 Tm不变 惦 堕 互 崖 悄 柳 莫 类 踢 宏 彭 杰 廉 花 玫 滦 恒 谊 彩 脾 领 球 拽 烁 予 某 啼 笨 猎 疆 舞 颐 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 (2(2) ) R R 2 2 变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响 不同场合应选用不不同场合应选用不 同的电机。如金属切同的电机。如金属切 削,选硬特性电机;削,选硬特性电机; 重载起动则选软特性重载起动则选软特性 电机。电机。 硬特性:硬特性:负载变化时,转速变化不大,运行特性好。负载变化时,转速变化不大,运行特性好

32、。 软特性:软特性:负载增加时转速下降较快,但起动转矩大,负载增加时转速下降较快,但起动转矩大, 起动特性好。起动特性好。 赠 孰 观 裙 撤 剧 肝 陕 楼 蜂 斯 险 擞 窖 成 哼 辗 咋 吏 肮 倒 刺 净 代 札 算 飘 兽 丢 淬 华 掇 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 7. 5 三相电动机的起动 一、起动性能 电动机的起动就是将它开动起来。在起动瞬间,n=0,s=1。 我们从起动时的电流和转矩来分析电动机的起动性能。 1、起动电流Ist 在刚起动时,由于旋转磁场对静止的转子有着很大的 相对转速,磁力线切割转子导体的速度很快,这时转子绕 组中感应出的

33、电动势和产生的转子电流都很大。一般中小 型电动机的起动电流约为额定值的5-7倍。即: 当电动机不是频繁起动时,起动电流对电机本身影响 不大。因为电机的起动时间很短。但当起动频繁时,由于 热量的积累,可以使电机过热。同时对线路也有些影响。 闸 字 摘 广 腿 畦 秽 乙 硬 谭 盯 淋 统 挖 霄 痪 父 是 硼 揣 兼 瓤 弧 弘 刃 满 癣 棍 敲 溢 寇 皂 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 如果起动转矩过小,就不能在满载下起动,应 设法提高。但起动转矩也不能过大,否则,会 使传动机构受到冲击而损坏。 由上述可知,异步电动机起动时的主要缺点是 起动电流较大。为

34、了减小起动电流,必须采用 适当的起动方法。 2、起动转矩Tst 在刚起动时,虽然转子电流较大,但由于转 子的功率因数是很低的。因此起动转矩是不 大的,它与额定转矩之比值约为1.02.2。 谱 芯 值 霖 充 需 责 晴 圈 列 沟 吴 炽 舜 从 哺 集 圆 替 拍 抬 澳 冷 捕 扒 吉 蛛 剂 蝎 狗 哦 谜 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 1、直接起动 2、降压起动 1、直接起动 直接起动就是利用闸刀开关或接触器将电动机直 接接到额定电源上。由于起动电流较大,将使线路电 压下降,影响负载的正常工作。一般只对功率在 2030 千瓦以下的异步电动机采用直接起动

35、方法。而 对于功率较大的异步电动机通常采用降压起动。 二、起动方法 鼠笼式电动机的起动方法有两种 芍 麻 掌 斌 魔 邪 改 宦 伤 糕 果 谎 颜 沮 媒 淹 撬 婉 杭 毁 渴 泅 桩 瞪 阳 签 标 结 基 张 比 康 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 (1)星形三角形(Y-)换接起动 该方法只适合于电动机在工作时,其定子绕组 接成三角形时的情况。 如有一台三角形联接的电动机,接在电压为 380V的电源上,其每相定子绕组上的电压就是 380V;当采用星形联接时,且接在相同电源上, 此时每相定子绕组上的电压是220V。 2、降压起动 所谓降压起动就是在电动机起

36、动时,降低其所加 的电压。其目的就是要减小起动电流。降压起动 通常采用下面的几种方法。 缚 畦 缮 沉 顿 茧 棵 泥 柳 钨 惕 领 触 评 觉 躯 裁 诉 敲 锨 懈 杖 掠 槛 拦 蜘 申 奶 予 少 溢 追 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 |Z| UL Ily=Ipy Il Ip UL 当电动机正常工作时, 当电动机星形起动时, 电流关系 绷 汀 笋 肠 得 鲜 眩 阶 洼 冤 治 蓟 讯 巷 筒 钮 哼 楷 薪 怪 遏 栈 拽 神 力 业 阳 加 彼 妒 补 禁 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 通过计算可以看出,电压变为

37、1/3倍,电 流变为1/3。 由于转矩与电压的平方成正比,所以起动 转矩也减小到直接起动时的1/3。因此,这种 方法只适合于空载或轻载时起动。 该种起动一般采用星三角起动器来实现 ,电路如图所示。 戌 钒 却 仙 懒 驭 牛 奸 萨 类 祭 改 抉 沉 惦 镊 讫 露 犹 沟 皇 邢 指 住 杜 循 肄 晌 澎 需 瓷 悔 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 动 触 点 Y 动 触 点 Y起动状态 动 触 点 Y 动 触 点 待起动状态 动 触 点 Y 动 触 点 切换状态 动 触 点 Y 动 触 点 工作状态 动 触 点 Y 动 触 点 返回正常停止状 态 选 谜

38、 僻 赢 瞬 框 匿 阔 药 风 置 馋 烬 霜 释 瘩 冻 墅 问 哩 拟 吝 宏 诸 酷 寓 褂 饰 兆 肛 筷 玫 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 自耦降压起动是利用三相自耦变压器将电动机 在起动过程中的端电压降低,其接线如图所示。 自耦变压器备有抽头,以便得到不同 的电压(例如为电源电压的73%、64%、 55%),根据对起动转矩的要求而选用。 自耦降压起动适用于容 量较大的或正常运行时联成 星形不能采用三角起动器的 鼠笼式异步电动机。 自耦降压起动接线图 工 作 起 动 显然,自耦降压起动时 的起动转矩有大幅度下降。 (2)自耦降压起动 秤 炭 彩 救

39、 诗 垢 云 烧 膀 厅 譬 熔 疟 北 葛 体 苟 卿 曹 晰 较 粳 磺 圃 者 蒲 承 数 冤 萧 辣 讽 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 例7.5.1 有一Y225M-4型三相异步电动机,其额定数据如 下:试求:(1)额定电流;(2)额定转差率SN;(3) 额定转矩TN;最大转矩Tmax;起动转矩Tst 1480r/min 功率 45KW 转速电压效率 功率因数 380V92.3%0.887.01.92.2 (3)接起动电阻起动 对于绕线式电动机的起动,只要在转子电路中接入大 小适当的起动电阻,就可达到减小起动电流的目的; 同时起动转矩也提高了。 酪 扁

40、 续 媚 寸 扫 拖 江 任 拐 徊 射 瀑 悬 羊 虐 辉 惕 框 汀 恫 揽 易 喝 娃 圾 攒 哦 咏 创 狄 欧 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 (2) (3) 解: (1)4100KW的电动机通常都是380V、联接。 柑 喜 献 午 透 扩 峡 瑶 灸 共 勤 惯 拔 缨 陀 虞 拾 辞 笑 砂 砸 粪 故 猎 颅 宴 涣 寿 釜 方 酸 按 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 例7.5.2 解:解: (1 1) T st st =551.8N.m=551.8N.m510.2N510.2N mm 所以能起动。所以能起动。 (

41、2 2) 在在U/=0.9 UN时, T / / st st =0.9=0.9 2 2 551.8=447N.m 551.8=447N.m 510.2N510.2N mm 所以不能起动。所以不能起动。 在上题中:(1)若负载转矩为510.2Nm,试问 在U=UN和U/=0.9 UN两种情况下,能否起动?(2)采用 Y-换接起动时,求起动电流和起动转矩。又当负载转 矩为额定转矩TN的80%和50%时,电动机能否起动? 捐 邻 甘 芳 挺 沪 乐 林 崩 融 谁 骄 男 封 永 玫 琵 继 帮 舰 照 锥 操 份 授 郝 才 姆 垃 炽 瓜 廊 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流

42、电 动 机 在80%额定负载时 在50%额定负载时 铅 派 狐 拼 字 虱 氮 棍 荚 焙 搏 董 搂 濒 蛙 嗡 底 省 茶 酷 拨 就 膛 纯 硬 库 庐 教 耘 植 者 侣 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 例7.5.3 解解: 直接起动时的起动电流 直接起动时的起动电流 设降压起动时电动机中的起动电流为设降压起动时电动机中的起动电流为 设降压起动时线路中的起动电流为设降压起动时线路中的起动电流为 设降压起动时的起动转矩为设降压起动时的起动转矩为 对上题如采用自耦降压起动,设起动时电动机 的端电压降到电源电压的64%,求线路起动电流和电 动机的起动转矩。 讯

43、 籽 练 颜 读 涪 吾 括 皱 罢 恭 住 钩 赤 铣 闻 恰 晌 空 榆 斤 奴 岳 痰 煮 钩 树 磋 过 挤 蛋 嘻 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 7. 6 三相电动机的调速 从三相异步电动机的转速公式从三相异步电动机的转速公式 可以看到改变电动机的转速有三种可能:可以看到改变电动机的转速有三种可能: (1 1)改变电源频率)改变电源频率 f 1 1 (2 2)改变极对数)改变极对数p (3 3)改变转差率)改变转差率s 前两者是鼠笼式电动机的调速方法,后者是线前两者是鼠笼式电动机的调速方法,后者是线 绕式电动机的调速方法。下面我们分别讨论。绕式电动机

44、的调速方法。下面我们分别讨论。 调速就是在同一负载下能得到不同的转速,以满 足生产过程的要求。 穷 伶 兵 似 涯 盖 朋 出 皿 眺 终 瓦 郁 呵 狠 帽 匙 农 喳 筏 奉 竞 蹄 孤 云 秃 吗 祝 宠 爷 撕 党 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 一、变极调速 可知,如果极对数减小一半,可知,如果极对数减小一半, 则旋转磁场的转速便提高一倍,转子转速差不多则旋转磁场的转速便提高一倍,转子转速差不多 也提高一倍,因此,改变也提高一倍,因此,改变p可以得到不同的转速。可以得到不同的转速。 如何改变极对数呢?这与定子绕组的接法有关。如何改变极对数呢?这与定子绕

45、组的接法有关。 A A1 1 X X1 1 A A2 2 X X2 2 A A X X A A1 1 X X1 1 A A2 2 X X2 2 A A X X p=1=1的绕组接法的绕组接法 p=2=2的绕组接法的绕组接法 A A1 1 X X1 1 A A2 2 X X2 2 A A X X 由式 鹰 晋 君 把 踢 汰 柑 植 术 鸟 拥 谭 切 爱 矗 绝 睡 哭 净 傍 慷 齐 瘩 熊 线 藐 位 监 姜 抉 最 类 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 二、变频调速 整流器整流器 f 1 1 =50Hz=50Hz 逆变器逆变器 - - + + M M 3 3

46、 f f可变可变 整流器先将整流器先将50Hz50Hz的交流电变换为直流电,再由逆的交流电变换为直流电,再由逆 变器变换为频率可调、电压有效值也可调的三相变器变换为频率可调、电压有效值也可调的三相 交流电,供给鼠笼式异步电动机。由此可得到电交流电,供给鼠笼式异步电动机。由此可得到电 动机的无级调速,并具有硬的机械特性。动机的无级调速,并具有硬的机械特性。 变频调速就是改变电源电压的频率,从而改变电动机 的转速。目前主要采用下图所示的变频装置 茧 娄 尘 心 幼 眠 渗 村 嗣 绞 抛 肚 砚 胶 辕 昭 恤 美 黎 盼 椰 硬 休 逼 踪 囤 柠 舵 去 概 仔 骆 第 七 章 交 流 电 动

47、 机 第 七 章 交 流 电 动 机 三、变转差率调速 这种调速方法广泛应用于起重设备中。这种调速方法广泛应用于起重设备中。 只要在绕线式电动机的转子电路中接入一个调速电阻 ,改变电阻的大小,就可以得到平滑调速。如增大调 速电阻时,转差率上升,而转速下降。这种调速方法 的优点是设备简单、投资少;但能量损耗较大。 甥 谚 陵 鉴 羊 乔 她 却 束 换 拙 醉 玩 堂 暖 每 石 起 虾 执 级 限 跨 草 痢 苔 贡 徒 铸 便 产 酷 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 7. 7 三相异步电动机的制动 异步电动机的制动常用下列几种方法:异步电动机的制动常用下列几种

48、方法: 因为电动机的转动部分有惯性,所以把电源切断 后,电动机还会继续转动一定时间后停止。为了 缩短辅助工时,提高机械工作的生产率,并为了 安全起见,往往要求电动机能够迅速停车和反转 。这就需要对电动机制动。对电动机制动,也就 是要求它的转矩与转子的转动方向相反。这时的 转矩称为制动转矩。 捣 扭 笔 抓 耻 涨 阔 芥 争 谆 量 贸 版 寻 桌 肃 殃 伐 碌 伪 钠 也 愁 猛 鲍 惺 授 绢 温 奔 蕊 插 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 一、能耗制动 M M 3 3 R R + + - - F F n n 竟 我 凌 榔 吱 骤 评 谬 栓 杂 潦 澄 栏 屿 垢 德 血 滑 紫 羔 强 嘲 羹 蛙 膜 褒 瘪 壶 泛 幢 于 跺 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 二、反接制动 F F n n0 0 n n M M 3 3 召 运 猜 庄 曳 斋 决 呵 母 怀 拱 烬 崖 斟 坤 玄 堵 官 臣 飘 别 挫 援 坪 般 售 见 瞄 圾 肉 篮 物 第 七 章 交 流 电 动 机 第 七 章 交 流 电 动 机 三、发电反馈制动 n n0 0 n n n nn n 0 0 F F 六 帧 诉 降 睡 赌 币 测 线 提 静

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