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1、1交流电机第1页，共36页，编辑于2022年，星期四（4）改变定子电源频率时的人为特性）改变定子电源频率时的人为特性 变频调速变频调速采用恒转矩调速采用恒转矩调速U1/f 1 =C 恒压弱磁调速恒压弱磁调速第2页，共36页，编辑于2022年，星期四 a.定子电流大，定子电流大，Ist=(57)IN 由于转子处于静止状态，在转子绕组中感应出很大的转子电势和转由于转子处于静止状态，在转子绕组中感应出很大的转子电势和转子电流，引起很大的定子电流。子电流，引起很大的定子电流。b.启动转矩小启动转矩小 转子每相电路的电流转子每相电路的电流 54 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性 起动转矩
2、大起动转矩大,起动电流小起动电流小第3页，共36页，编辑于2022年，星期四一、一、鼠笼式异步电动机的启动方法鼠笼式异步电动机的启动方法 直接启动和降压启动直接启动和降压启动两种方法两种方法:1直接启动（全压启动）直接启动（全压启动）定定子子绕绕组组通通过过闸闸刀刀开开关关或或接接触触器器直直接接接接入入电电源源，在在额额定定电电压压下下进进行启动。行启动。特点特点：a.定子绕组的工作电压和启动电压定子绕组的工作电压和启动电压相等。相等。b.直接启动因无需附加启动设备，且直接启动因无需附加启动设备，且操作和控制简单、可靠。操作和控制简单、可靠。第4页，共36页，编辑于2022年，星期四2电阻或
3、电抗器降压启动电阻或电抗器降压启动 启动时，接触器启动时，接触器1KM断开，断开，KM闭闭合，将启动电阻串入定子电路，使启动合，将启动电阻串入定子电路，使启动电流减小；电流减小；转速上升到一定程度后再将转速上升到一定程度后再将1KM闭合，闭合，Rst被短接，电动机接上全部电压而趋于被短接，电动机接上全部电压而趋于稳定运行。稳定运行。第5页，共36页，编辑于2022年，星期四 启启动动转转矩矩随随定定子子电电压压的的平平方方下下降降，只只适适用用于于空空载载或或轻轻载载启启动动的场合；的场合；不经济不经济，电阻器上消耗能量大，不适用于经常启动的电动机。，电阻器上消耗能量大，不适用于经常启动的电动
4、机。特点：特点：第6页，共36页，编辑于2022年，星期四3Y-降压启动降压启动 启动时，定子绕组接成星形；启动时，定子绕组接成星形；转速升到一定值后将定子绕组接成三角形。转速升到一定值后将定子绕组接成三角形。第7页，共36页，编辑于2022年，星期四 Y-降压启动方法的特点：降压启动方法的特点：设备简单、经济、启动电流小；设备简单、经济、启动电流小；启动转矩小，只适用于空载或启动转矩小，只适用于空载或 轻载启动的场合；轻载启动的场合；只适用于正常运行时定子绕组接只适用于正常运行时定子绕组接线为线为 的异步电动机。的异步电动机。.应用广泛应用广泛:规定规定4KW及以上的三相异步电动机及以上的三
5、相异步电动机,定子额定电压为定子额定电压为380V（电源（电源的线电压），连接方法为的线电压），连接方法为,采用采用Y-换接启动。换接启动。第8页，共36页，编辑于2022年，星期四二、线绕式异步电动机的启动方法二、线绕式异步电动机的启动方法 鼠笼式异步电动机的鼠笼式异步电动机的启动转矩小，启动电流大启动转矩小，启动电流大。线绕式异步电动机在转子电路中串电阻线绕式异步电动机在转子电路中串电阻:具有具有较大的启动转矩和较小的启动电流较大的启动转矩和较小的启动电流，有较好的启动特性。，有较好的启动特性。第9页，共36页，编辑于2022年，星期四 逐级切除启动电阻法逐级切除启动电阻法和和频敏变阻器启
6、动法频敏变阻器启动法。1逐级切除启动电阻法逐级切除启动电阻法 与他励直流电动机相似，使启动过程中与他励直流电动机相似，使启动过程中保持较大的加速转矩保持较大的加速转矩。起动过程起动过程第10页，共36页，编辑于2022年，星期四2频敏变阻器启动法频敏变阻器启动法 频敏变阻器是铁心损耗很大的频敏变阻器是铁心损耗很大的三相电抗三相电抗器器，铁心由一定厚度的几块实心铁板或钢板叠成，铁心由一定厚度的几块实心铁板或钢板叠成，三相线圈连成星形。三相线圈连成星形。频敏变阻器可频敏变阻器可自动切除启动电阻自动切除启动电阻,不需要控制电器不需要控制电器.启动过程：启动过程：限制起动电流，增大启动转矩限制起动电流
7、，增大启动转矩:铁损大提高功率因数铁损大提高功率因数.2.随着转速逐步上升随着转速逐步上升,等效阻抗逐步减小等效阻抗逐步减小;3.到转速达额定转速到转速达额定转速,相当转子被短接相当转子被短接.第11页，共36页，编辑于2022年，星期四 特点：特点：a.自动平滑起动电流和起动转矩自动平滑起动电流和起动转矩，起动过程能平滑进行，起动过程能平滑进行b.不需要控制电器，不需要控制电器，结构简单结构简单，运行可靠，运行可靠;c.只能用于起动只能用于起动,不能用作调速电阻不能用作调速电阻；d.串电阻起动时串电阻起动时,电阻还可用于调速。电阻还可用于调速。第12页，共36页，编辑于2022年，星期四解解
8、:电动机直接起动时电动机直接起动时,n=0,S=1,n=0,S=1,转子电路每相的电动势转子电路每相的电动势 (1)E(1)E2020=E=E20l20l/=146V/=146V例例例例2:2:一台一台一台一台JZR-63-10JZR-63-10三相线绕式异步电动机的额定数三相线绕式异步电动机的额定数三相线绕式异步电动机的额定数三相线绕式异步电动机的额定数为为为为:P:P:P:PN N N N=60kW,n=60kW,n=60kW,n=60kW,nN N N N=577r/min,=577r/min,=577r/min,=577r/min,理想空载转速理想空载转速理想空载转速理想空载转速600
9、600600600r/min,r/min,转子不动时滑环间的开路线电压转子不动时滑环间的开路线电压转子不动时滑环间的开路线电压转子不动时滑环间的开路线电压E E E E20l20l20l20l=253V,=253V,=253V,=253V,转子每相绕组的电阻转子每相绕组的电阻转子每相绕组的电阻转子每相绕组的电阻R R R R2 2 2 2=0.0344=0.0344=0.0344=0.0344欧欧欧欧,转子转子转子转子不动时每相绕组的漏抗不动时每相绕组的漏抗不动时每相绕组的漏抗不动时每相绕组的漏抗X X X X20202020=0.163=0.163=0.163=0.163欧欧欧欧,求求求求:
10、(1)(1)(1)(1)电动机直接起动时的电动机直接起动时的电动机直接起动时的电动机直接起动时的E E E E20202020,I,I,I,I20202020,转子功率因数转子功率因数转子功率因数转子功率因数;(2)(2)(2)(2)电动机运行在额定转速时的电动机运行在额定转速时的电动机运行在额定转速时的电动机运行在额定转速时的E E E E2 2 2 2,I,I,I,I2 2 2 2,转子转子转子转子功率因数功率因数功率因数功率因数;(3)(3)(3)(3)电动机运行在电动机运行在电动机运行在电动机运行在n=528r/minn=528r/minn=528r/minn=528r/min时的时的
11、时的时的E E E E2 2 2 2,为保证转子电流等于额定转速时的电流，为保证转子电流等于额定转速时的电流，为保证转子电流等于额定转速时的电流，为保证转子电流等于额定转速时的电流，求转子电路每相应串的电阻求转子电路每相应串的电阻求转子电路每相应串的电阻求转子电路每相应串的电阻R R R R及转子及转子及转子及转子功率因数。功率因数。功率因数。功率因数。第13页，共36页，编辑于2022年，星期四得得R=0.0732欧欧;由由由下式由下式 (3)(2)(2)(2)(2)(2)电动机运行在额定转速时的电动机运行在额定转速时的电动机运行在额定转速时的电动机运行在额定转速时的E E E E2 2 2
12、 2,I,I,I,I2 2 2 2,功率因数功率因数功率因数功率因数(3)(3)(3)(3)电动机运行在电动机运行在电动机运行在电动机运行在n=528r/minn=528r/minn=528r/minn=528r/min时的时的时的时的E E E E2 2 2 2,为保证转子电流等于额定转速时的电流，为保证转子电流等于额定转速时的电流，为保证转子电流等于额定转速时的电流，为保证转子电流等于额定转速时的电流，求转子电路每相应串的电阻求转子电路每相应串的电阻求转子电路每相应串的电阻求转子电路每相应串的电阻R R R R及及及及功率因数。功率因数。功率因数。功率因数。第14页，共36页，编辑于202
13、2年，星期四55 三相异步电动机的调速特性三相异步电动机的调速特性 改变改变Tmax、Sm、p 和和f 四个参数四个参数-在一定负载下得到不同的转速在一定负载下得到不同的转速转矩转矩转差率实用表达式转差率实用表达式：第15页，共36页，编辑于2022年，星期四一、调压调速（一、调压调速（改变最大转矩改变最大转矩）1.对于对于恒转矩型负载恒转矩型负载调速范围较小。调速范围较小。2.对于对于离心式通风机型负载离心式通风机型负载调速范围稍大调速范围稍大改变电源电压时的人为改变电源电压时的人为机械特性：机械特性：转子电路电流大，容易烧坏电动机转子电路电流大，容易烧坏电动机转子串电阻，高转差率电机转子串
14、电阻，高转差率电机第16页，共36页，编辑于2022年，星期四二、二、转子电路串电阻调速（转子电路串电阻调速（改变临界转差率改变临界转差率）有级调速有级调速,低速时损耗大低速时损耗大,转速降低特性变软转速降低特性变软用于重复短期运转的生产机械用于重复短期运转的生产机械(起重运输设备起重运输设备)第17页，共36页，编辑于2022年，星期四三、三、改变磁极对数调速改变磁极对数调速 第18页，共36页，编辑于2022年，星期四改变磁极对数的关键改变磁极对数的关键:使每相定子绕组中使每相定子绕组中一半绕组内的电流改变方向一半绕组内的电流改变方向。第19页，共36页，编辑于2022年，星期四1.恒转矩
15、调速恒转矩调速：极对数减少一倍，转速增加一倍，转矩维持不变，功率也增加一倍。极对数减少一倍，转速增加一倍，转矩维持不变，功率也增加一倍。2.恒功率调速恒功率调速：极对数减少一倍，转速增加一倍，转矩减少一倍，功率维持不变。极对数减少一倍，转速增加一倍，转矩减少一倍，功率维持不变。改变定子绕组的接线方式改变定子绕组的接线方式改变每相定子绕组中一半绕组的电流方向改变每相定子绕组中一半绕组的电流方向改改变变极极对对数数同同时时必必须须改改变变三三相相绕绕组的接线相序组的接线相序第20页，共36页，编辑于2022年，星期四56 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性 三种制动方式：三种制动方式
16、：反馈制动、反接制动和能耗制动。反馈制动、反接制动和能耗制动。一、反馈制动一、反馈制动 异步电动机的运行速度高于异步电动机的运行速度高于 同步速度同步速度:nn0，S=(n0-n)/n001.电机吸取功率一部分转换为电机吸取功率一部分转换为转子铜耗转子铜耗;2.大部分进入定子，在供给定子大部分进入定子，在供给定子铜耗和铁耗铜耗和铁耗后，后，反馈给电网反馈给电网。异步电动机就进入发电状态异步电动机就进入发电状态:转子切割旋转磁场的方向改变，感应电势和转子切割旋转磁场的方向改变，感应电势和电流改变方向电流改变方向-电磁转矩换向电磁转矩换向第21页，共36页，编辑于2022年，星期四 1）负载转矩为
17、）负载转矩为位能性转矩位能性转矩：起重机械在下放重物时的反馈制动运行状态。起重机械在下放重物时的反馈制动运行状态。改变转子电路的电阻可以调节重物下降的速度改变转子电路的电阻可以调节重物下降的速度第22页，共36页，编辑于2022年，星期四低速运行时为低速运行时为4极对（极对（p=4）高速运行时为高速运行时为2极对（极对（p=2）r/min；2）同步转速突然降低的反馈制动：）同步转速突然降低的反馈制动：极对数增多或电源频率降低。极对数增多或电源频率降低。r/min；第23页，共36页，编辑于2022年，星期四二、二、反接制动反接制动 a.三相电源的相序改变三相电源的相序改变，旋转磁场的方向改变。
18、，旋转磁场的方向改变。b.电动状态下的机械特性曲线就由电动状态下的机械特性曲线就由第一象限的曲线第一象限的曲线1变成第三象变成第三象限的曲线限的曲线2。c.反接制动电流较大反接制动电流较大，鼠笼式电机（定子电路串电阻），鼠笼式电机（定子电路串电阻）线绕式电机（转子电路串电阻）线绕式电机（转子电路串电阻）反接制动包括反接制动包括电源反接电源反接和和倒拉反接倒拉反接：1.电源反接：电源反接：第24页，共36页，编辑于2022年，星期四2.倒拉反接：倒拉反接：起重机下放重物起重机下放重物倒拉反接制动能够稳定运行倒拉反接制动能够稳定运行;电源反接制动为过渡制动状态。电源反接制动为过渡制动状态。第25页
19、，共36页，编辑于2022年，星期四三、能耗制动三、能耗制动 1.能耗制动能够准确停车。能耗制动能够准确停车。2.制动平稳，随着转速降低，制动转矩也逐渐减少。制动平稳，随着转速降低，制动转矩也逐渐减少。特点：特点：3.通过改变励磁电流和转子电路串入电阻（线绕式电机）提高制动效果。通过改变励磁电流和转子电路串入电阻（线绕式电机）提高制动效果。4.定子的直流电流大于额定电流定子的直流电流大于额定电流23倍。倍。5.电机停转后，不可接通直电机停转后，不可接通直流电源。流电源。异步电动机能耗制动的原理线路图异步电动机能耗制动的原理线路图第26页，共36页，编辑于2022年，星期四57 单相异步电动机的
20、基本结构和工作原理单相异步电动机的基本结构和工作原理 特点：特点：1.为为小容量的电动机小容量的电动机，从几瓦到几百瓦；，从几瓦到几百瓦；2.由单相交流电源供电的旋转电机；由单相交流电源供电的旋转电机；单单相相异异步步电电动动机机被被广广泛泛用用于于电电风风扇扇、洗洗衣衣机机、电电唱唱机机、吸吸尘尘器器、医医疗器械疗器械及及自动控制装置自动控制装置中。中。第27页，共36页，编辑于2022年，星期四一、一、单相异步电动机的磁场单相异步电动机的磁场 单相异步电动机的定子绕组为单相异步电动机的定子绕组为单相单相，转子为，转子为鼠笼式鼠笼式。当接入单相交流电源时，它在定、转子气隙中产生一个的当接入单
21、相交流电源时，它在定、转子气隙中产生一个的脉动磁场脉动磁场。磁场在空间不旋转，磁感应强度的大小磁场在空间不旋转，磁感应强度的大小随时间作正弦变化。随时间作正弦变化。第28页，共36页，编辑于2022年，星期四空空间间轴轴线线固固定定而而大大小小按按正正弦弦变变化化的的脉脉动动磁磁场场，可可以以分分解解成成两两个个转转速速相相等等而而方方向向相相反的旋转磁场反的旋转磁场 和和 两个旋转磁场的同步转速两个旋转磁场的同步转速第29页，共36页，编辑于2022年，星期四两个旋转磁场分别作用于鼠笼式转子而产生两个方向相反的转矩两个旋转磁场分别作用于鼠笼式转子而产生两个方向相反的转矩 （1）在脉动磁场作用
22、下的单相异步电动机没有启动能力，即）在脉动磁场作用下的单相异步电动机没有启动能力，即启动转矩为零启动转矩为零；（2）旋转方向不固定，完全取决于启动时的旋转方向。）旋转方向不固定，完全取决于启动时的旋转方向。a.转子静止（转子静止（S=1），），TT；b.外力拨动转子（外力拨动转子（S1），），T=TT 0；必须必须解决它的启动转矩问题解决它的启动转矩问题。第30页，共36页，编辑于2022年，星期四二、单相异步电动机的启动方法二、单相异步电动机的启动方法 在启动时若能在启动时若能产生一个旋转磁场产生一个旋转磁场，可建立启动转矩。，可建立启动转矩。电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机 定子绕
23、组定子绕组AX为运行绕组为运行绕组定子绕组定子绕组BY为起动绕组为起动绕组iB相位超前相位超前iA相位相位90，产生旋转磁场。，产生旋转磁场。转速达到额定值，利用离心力打开转速达到额定值，利用离心力打开QC:第31页，共36页，编辑于2022年，星期四电容分相式异步电动机反转电容分相式异步电动机反转三三相相异异步步电电动动机机反反转转可可通通过过互互换换两两根电源线根电源线来实现。来实现。掉换电容器掉换电容器C的串联位置来实现，的串联位置来实现，改变改变QB的接通位置的接通位置，改变旋转磁场的方向，改变旋转磁场的方向，实现电动机的反转。实现电动机的反转。(洗衣机洗衣机)第32页，共36页，编辑
24、于2022年，星期四48 同步电动机的基本结构和工作原理同步电动机的基本结构和工作原理用于电力传动（大容量的电力传动）和发电厂中的交流发电机。用于电力传动（大容量的电力传动）和发电厂中的交流发电机。第33页，共36页，编辑于2022年，星期四一、同步电动机的基本结构一、同步电动机的基本结构 定子定子：由铁心、定子绕组（：由铁心、定子绕组（电枢绕组电枢绕组，通常，通常是三相对称绕组，并通有对称三相交流电流）、机是三相对称绕组，并通有对称三相交流电流）、机座以及端盖等主要部件组成座以及端盖等主要部件组成 转子转子：包括主磁极、装在主磁极上的：包括主磁极、装在主磁极上的直流励磁直流励磁绕组绕组、特别
25、设置的、特别设置的鼠笼型启动绕组、电刷鼠笼型启动绕组、电刷等主要等主要部件。部件。同步电动机按转子主磁极的形状同步电动机按转子主磁极的形状分为分为隐极式和凸极式隐极式和凸极式两种。两种。隐极式转子适用隐极式转子适用高速电机高速电机；凸极式转子适用凸极式转子适用低速运行低速运行（转（转速低于速低于1000r/min）。）。第34页，共36页，编辑于2022年，星期四二、同步电动机的工作原理和运行特性二、同步电动机的工作原理和运行特性 1工作原理工作原理 电枢绕组通以对称三相交流电流后，气隙中便产生一电枢绕组通以对称三相交流电流后，气隙中便产生一电枢旋转磁场电枢旋转磁场，其旋转速度为同步转速其旋转
26、速度为同步转速这两个磁场的相互作用，使转子被电枢旋转磁场拖着以这两个磁场的相互作用，使转子被电枢旋转磁场拖着以同步转速同步转速一起旋转。一起旋转。在在转转子子励励磁磁绕绕组组中中通通以以直直流流电电流流后后，出出现现一一个个大大小小和和极极性性固固定定、极极对对数数与与电电枢枢旋旋转转磁磁场相同的直流励磁磁场场相同的直流励磁磁场。恒转速型机械特性恒转速型机械特性n=nn=n0 0第35页，共36页，编辑于2022年，星期四 三、同步电动机的启动三、同步电动机的启动 1.异步启动法：异步启动法：在转子磁极的极掌上装有和鼠笼绕组相似的启动绕组。在转子磁极的极掌上装有和鼠笼绕组相似的启动绕组。a.启动时先不加入直流磁场，只在定子上加上三相电压以启动时先不加入直流磁场，只在定子上加上三相电压以产生旋转磁场产生旋转磁场。b.等转速接近同步转速时，在励磁绕组中通入直流励磁电流，等转速接近同步转速时，在励磁绕组中通入直流励磁电流，产生固定磁极的磁场产生固定磁极的磁场，可把转子拉入同步。可把转子拉入同步。c.启动绕组不产生电势和电流。启动绕组不产生电势和电流。2.变频启动变频启动第36页，共36页，编辑于2022年，星期四