第3章常用控制电机精选PPT.ppt

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1、第3章常用控制电机第1页，本讲稿共80页 第三章第三章 三相异步电动机三相异步电动机异步电动机按相数不同，可分为三相异步电异步电动机按相数不同，可分为三相异步电动机和单相异步电动机；动机和单相异步电动机；按转子结构不同，可分为笼型和绕线转子按转子结构不同，可分为笼型和绕线转子 型；型；笼型三相异步电动机优点：结构简单、运行可靠、笼型三相异步电动机优点：结构简单、运行可靠、效率高、制造容易、成本低。效率高、制造容易、成本低。第2页，本讲稿共80页 第一第一节节 三相异步三相异步电动电动机的机的结结构构与工作原理与工作原理 一一、三三相相异异步步电电动动机机主主要要结结构构：静静止止的的定定子子、

2、旋转的转子以及两者之间的气隙。旋转的转子以及两者之间的气隙。1、定定子子定定子子铁铁心心、定定子子三三相相或或单单相相绕绕组组、机座；机座；2、转子转子转子铁心、转子绕线或鼠笼绕组、轴；转子铁心、转子绕线或鼠笼绕组、轴；3、气隙气隙0.2mm1.5mm。第3页，本讲稿共80页 第一节第一节 三相异步电动机的结构与三相异步电动机的结构与工作原理工作原理 定子铁心：定子铁心：作用：作用：形成磁路形成磁路组成：组成：0.5mm硅钢片叠制。硅钢片叠制。直径大于直径大于1米的铁心用扇形片拼成米的铁心用扇形片拼成槽型：槽型：半闭口槽（小型电机）、半闭口槽（小型电机）、半开口槽（中低压型）、半开口槽（中低压

3、型）、开口槽（大型）开口槽（大型）第4页，本讲稿共80页 第一节第一节 三相异步电动机的结构与工三相异步电动机的结构与工作原理作原理浏浏览览定子绕组：定子绕组：作用：作用：电路部分，感应电势电路部分，感应电势组成：组成：圆铜线或扁铜线，导线线径圆铜线或扁铜线，导线线径 小于小于1.53mm，散下线；散下线；成形线圈（大电机）。成形线圈（大电机）。第5页，本讲稿共80页 第一节第一节 三相异步电动机的结构与三相异步电动机的结构与工作原理工作原理机座：机座：作用作用:机械支撑机械支撑 结构：中小型电机铸铁；结构：中小型电机铸铁；大型用钢板焊接。大型用钢板焊接。气隙气隙：作用：作用：磁场耦合磁场耦合

4、第6页，本讲稿共80页 第一节第一节 三相异步电动机的结构与三相异步电动机的结构与工作原理工作原理浏浏览览转子铁心转子铁心作用：磁路的一部分作用：磁路的一部分组成：组成：0.5mm硅钢片叠制。硅钢片叠制。中小型电机转子铁心直接叠装在中小型电机转子铁心直接叠装在 轴上；大电机则用转子支架。轴上；大电机则用转子支架。第7页，本讲稿共80页 第一节第一节 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构与工作原理与工作原理转子绕组转子绕组作用：感应电势、流过电流产生转矩作用：感应电势、流过电流产生转矩结结 构构：中中 小小 型型 电电 机机 用用 铸铸 铝铝 转转 子子 鼠鼠 笼笼 结结 构；构；绕线电机用

5、铜导线绕线电机用铜导线，利用滑环和利用滑环和 电刷外接启动设备。电刷外接启动设备。第8页，本讲稿共80页 第一节第一节 三相异步电动机的结构与三相异步电动机的结构与工作原理工作原理 4 4、三相异步电动机定子绕组接法：、三相异步电动机定子绕组接法：星形星形 或三角形。或三角形。5 5、三相异步电动机分类及用途：按防护形式可分为、三相异步电动机分类及用途：按防护形式可分为 开启式、防护式、封闭式及特殊防护式。开启式、防护式、封闭式及特殊防护式。第9页，本讲稿共80页 第一节第一节 三相异步电动机的结构与三相异步电动机的结构与工作原理工作原理二、二、三相异步电动机工作原理：三相异步电动机工作原理：

6、定子三相对称绕组通入三相对称电流，产生同定子三相对称绕组通入三相对称电流，产生同步转速旋转的气隙磁场。转子导体运动（相对磁场，步转速旋转的气隙磁场。转子导体运动（相对磁场，磁场转速快）切割磁力线，产生感应电动势，进而产磁场转速快）切割磁力线，产生感应电动势，进而产生感应电流。电流与气隙磁场的相互作用产生与定子生感应电流。电流与气隙磁场的相互作用产生与定子转向相同的拖动转矩。电机从电网吸收电功率，经过转向相同的拖动转矩。电机从电网吸收电功率，经过气隙的耦合作用从轴上输出机械功率。气隙的耦合作用从轴上输出机械功率。第10页，本讲稿共80页 第一节第一节 三相异步电动机的结构与工三相异步电动机的结构

7、与工作原理作原理 1 1、由于三相电源，所以定子中有三相绕组、由于三相电源，所以定子中有三相绕组（120120夹角）夹角）对于三相绕组中的电流也差对于三相绕组中的电流也差120如如下页图下页图第11页，本讲稿共80页 第一节第一节 三相异步电动机的结构与工三相异步电动机的结构与工作原理作原理ABCXYZiA AIB BIC C第12页，本讲稿共80页 第一节第一节 三相异步电动机的结构与三相异步电动机的结构与工作原理工作原理 iA=Isin(t)i=Isin(t+120)iC=Isin(t+240)AXBYCZiAiBiC|3|32第13页，本讲稿共80页 第一节第一节 三相异步电动机的结构与

8、三相异步电动机的结构与工作原理工作原理t0t60YABXZCYABXZC当t0 iA=0;i=-A;iC=A 磁场位置0度当t60 iA=A;i=-A;iC=0磁场位置转60度 第14页，本讲稿共80页 第一节第一节 三相异步电动机的结构与工三相异步电动机的结构与工作原理作原理ABCXYZ t180ABCXYZ当t120 iA=A;i=0;iC=-A 磁场位置转到120度t120当t180 iA=0;i=A;iC=-A 磁场位置转到180度第15页，本讲稿共80页 第一节第一节 三相异步电动机的结构与工三相异步电动机的结构与工作原理作原理 依此类推下去，可知 当三相交流电在定子绕组中产生三相电

9、流后，则三相绕组电流的合成磁场是旋转旋转的。第16页，本讲稿共80页 第一节第一节 三相异步电动机的结构与工三相异步电动机的结构与工作原理作原理2、旋转磁场的方向、旋转磁场的方向 对于ABC三绕组如果将任意两根对调，则经分析可知向反方向旋转 对于交流异步电动机当需要反向时只需对调两根电源线既可（三根中任意）第17页，本讲稿共80页 第一节第一节 三相异步电动机的结构与三相异步电动机的结构与工作原理工作原理三、旋转磁场的极数与旋转速度 1.上面讨论时在电机中有一对磁极（二极）它的极对数为上面讨论时在电机中有一对磁极（二极）它的极对数为 p1 这时电流变化一个周期，磁场转一圈，所以这时电流变化一个

10、周期，磁场转一圈，所以:磁场磁场旋转速度（同步）为旋转速度（同步）为 电源频率电源频率f（50Hz）60=3000r/min第18页，本讲稿共80页 第一节第一节 三相异步电动机的结构与三相异步电动机的结构与工作原理工作原理2.当把定子线圈做成两组（当把定子线圈做成两组（A，A，B，B、C、C）各自各自串联时，如图串联时，如图 这时各相绕组夹角这时各相绕组夹角60当当t0时时,磁场方向磁场方向0度度 t=60时时,磁场方向磁场方向30度度 t=120时时,磁场方向磁场方向60度，度，这时有两对这时有两对N、S磁极既磁极既p2 当当t转转，磁场转，磁场转/2，所以，所以这时磁场旋转速度这时磁场旋

11、转速度=60f/2=1500r/min第19页，本讲稿共80页 第一节第一节 三相异步电动机的结构与三相异步电动机的结构与工作原理工作原理注：注：由于由于A、B、C的各相空间夹角为的各相空间夹角为60=120/2 所以当电源变化一个周期时，磁场只转半圈既所以当电源变化一个周期时，磁场只转半圈既 圈圈/2 极对数及极数：极对数及极数：极对数：极对数：p极数（磁极数）极数（磁极数）2p 一般的对于对于一般的对于对于p2的电机称为四极电机的电机称为四极电机 人们通常以极数称呼电机人们通常以极数称呼电机 第20页，本讲稿共80页 第一节第一节 三相异步电动机的结构与三相异步电动机的结构与工作原理工作原

12、理各种极数的电机的各种极数的电机的n12极（极（p1）n13000（r/min）4极（极（p2）n11500（r/min）6极（极（p3）n11000（r/min）8极（极（p4）n1750（r/min）一般的额定转速低于这个值，如一般的额定转速低于这个值，如4极电机区极电机区1450r/min左右左右 第21页，本讲稿共80页 第一节第一节 三相异步电动机的结三相异步电动机的结 构与工作原理构与工作原理转动原理转动原理 基于定子线圈能基于定子线圈能够产生一个旋转磁够产生一个旋转磁场，假设有一个旋场，假设有一个旋转磁场来分析，如转磁场来分析，如图中图中N、S的磁场的磁场以以n1旋转旋转第22页

13、，本讲稿共80页 第一节第一节 三相异步电动机的结构与工三相异步电动机的结构与工作原理作原理转子则切割磁力线而产生电转子则切割磁力线而产生电流（右手定电流流（右手定电流I I方向）方向）电流在磁场中切割磁力线电流在磁场中切割磁力线而产生力及力矩（左手定而产生力及力矩（左手定方向）方向）它与它与n n1 1方向相同方向相同,使转子转动起使转子转动起来来在转子转动中，在转子转动中，n n比比n n1 1小小NSn0FF第23页，本讲稿共80页 第一节第一节 三相异步电动机的结构与三相异步电动机的结构与工作原理工作原理 在转子转动中，在转子转动中，n比比n0小小原因原因：转子力矩转子力矩TmKmIZ

14、 其中其中为旋转磁场磁通为旋转磁场磁通转子电流转子电流IZ=eZ/RZ其中其中RZ为转子电阻为转子电阻转子电势转子电势eZ=Ken其中其中n=n1-n 为转子线圈切割力线的相对转速为转子线圈切割力线的相对转速第24页，本讲稿共80页 第一节第一节 三相异步电动机的结构与工三相异步电动机的结构与工作原理作原理当当n=n1时，时，eZ=0,IZ=0,Tm0 n1称为理想空载转速（同步转速）称为理想空载转速（同步转速）实际由于实际由于Tm不等于不等于0；所以；所以n n1由以上分析可知由以上分析可知n=n1-n不等于不等于0是保证交是保证交流电机运转的一个重要条件流电机运转的一个重要条件所以称为异步

15、电动机所以称为异步电动机第25页，本讲稿共80页 第一节第一节 三相异步电动机的结构与三相异步电动机的结构与工作原理工作原理以转差率来表示他的运行情况以转差率来表示他的运行情况:S=(n1-n)/n1对于一般的异步电机（笼型）转子电阻对于一般的异步电机（笼型）转子电阻RZ很很小所以只需小所以只需不大的S就能产生就能产生大的IZ和Tm一般的在额定转速时一般的在额定转速时S为为0.020.06比较比较小小第26页，本讲稿共80页 第一节第一节 三相异步电动机三相异步电动机的结构与工作原理结论:定子电路的感应电动势有效值定子电路的感应电动势有效值 E1=4.44f1N1(切割旋转磁场产生切割旋转磁场

16、产生)定子电流频率定子电流频率f1=f电源频率电源频率定子电压定子电压UE1(不考虑漏磁不考虑漏磁)第27页，本讲稿共80页第二节第二节 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性主要是指三相异步电三相异步电动机的运行特性主要是指三相异步电动机在运行时电动机的功率、转矩、转速相互之动机在运行时电动机的功率、转矩、转速相互之间的关系。间的关系。一、电磁转矩一、电磁转矩电磁转矩的大小与转子电流电磁转矩的大小与转子电流 和反映磁场强度和反映磁场强度 成正比。实际工作过程中转子电路中存在感抗，成正比。实际工作过程中转子电路中存在感抗，因此因此 和和 之间有一相位差，即转子

17、电路的功率之间有一相位差，即转子电路的功率因素因素 。物理表达式：物理表达式：称为异步电动机转矩常数，与电动机本身结构称为异步电动机转矩常数，与电动机本身结构有关。有关。第28页，本讲稿共80页第二节第二节 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性进一步推导，得到：进一步推导，得到：若定子电路的外加电压及其频率为定值，若定子电路的外加电压及其频率为定值，与与 为常数，因此电磁转矩仅随转差率而改变。把不为常数，因此电磁转矩仅随转差率而改变。把不同的同的 值，代入上式中，便可绘出转矩曲线值，代入上式中，便可绘出转矩曲线（图（图3-11)3-11)。异步电动机的最大转矩以及最大转矩的转差率异

18、步电动机的最大转矩以及最大转矩的转差率 ，可用数学求最大值的方法求得：，可用数学求最大值的方法求得：第29页，本讲稿共80页第二节第二节 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性将最大转差率代入电磁转矩数学表达式中，可得将最大转差率代入电磁转矩数学表达式中，可得到最大电磁转矩：到最大电磁转矩：由上式可知，异步电动机产生的最大电磁转矩由上式可知，异步电动机产生的最大电磁转矩 和转子绕组电阻和转子绕组电阻 大小无关，但最大转差率大小无关，但最大转差率 随转子绕组电阻随转子绕组电阻 增大而增大，转矩曲线向右增大而增大，转矩曲线向右偏移，反之则向左偏移（图偏移，反之则向左偏移（图3-123-1

19、2）。）。第30页，本讲稿共80页第二节第二节 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性在电动机启动时，在电动机启动时，、可得到启动转矩：可得到启动转矩：由式中可得，随着转子绕组电阻由式中可得，随着转子绕组电阻 的增加，启动转矩的增加，启动转矩 也逐渐增加。也逐渐增加。第31页，本讲稿共80页第二节第二节 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性二、转矩与功率的关系二、转矩与功率的关系电动机稳定运行时，其电磁转矩电动机稳定运行时，其电磁转矩 必须与阻转矩必须与阻转矩 平衡，即：平衡，即：阻转矩主要是机械负载转矩阻转矩主要是机械负载转矩 ，即：，即：第32页，本讲稿共80页第二节

20、第二节 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性三、三相异步电动机的机械特性三、三相异步电动机的机械特性1 1、固有机械特性、固有机械特性在额定条件下（电压、频率、接线方式）电机的固有在额定条件下（电压、频率、接线方式）电机的固有T Tn n特性曲线对于曲线如下页图，它由四个特殊点决定：特性曲线对于曲线如下页图，它由四个特殊点决定：1 1）T=0T=0，n=nn=n1 1(S=0),(S=0),电动机处于理想空载点，此时电动电动机处于理想空载点，此时电动机的转速为理想空载转速机的转速为理想空载转速n n0 0。2 2）T=TT=TN N，n=nn=nN N(S=S(S=SN N),),

21、为电动机额定工作点。这时：为电动机额定工作点。这时：S SN N=(n(n1 1-n-nN N)/n)/n1 1，T TN N=9.55P=9.55PN N/n/nN NP PN N：额定功率（：额定功率（w w）,n,nN N：额定转速（：额定转速（r/minr/min）,S SN N额定转差率，额定转差率，S SN N 0.060.060.0150.015第33页，本讲稿共80页第二节第二节 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性n1nS0nNSNSmnm01TNTstTmax第34页，本讲稿共80页第二节第二节 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性3 3）T TT

22、Tstst n n0 0（S S1 1）启动工作点）启动工作点:对于启动转矩对于启动转矩T Tstst受如下条件的影响：受如下条件的影响：（1 1）电源电压）电源电压U U影响较大，影响较大，U U1 1波动，波动，T T平方关系平方关系变化变化（2 2）转子电阻）转子电阻R R2 2合适，合适，T Tstst有较大值有较大值（3 3）电感）电感X X2020增大，增大，T Tstst下降下降一般用启动能力系数一般用启动能力系数stst来表示电动机启动能力来表示电动机启动能力的好坏。的好坏。stst=T=Tstst/T/TN N（一般（一般stst 1 1）异步电机工作的条件是启动异步电机工作

23、的条件是启动T Tstst负载负载T TL L第35页，本讲稿共80页第二节第二节 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性4 4）当）当T=TT=Temaxemax、s s=s sm m 、n=nn=nm m，在临界工作点，这时，在临界工作点，这时 由于由于T Temax emax UU1 1，所以电源波动对扭矩最大值影响，所以电源波动对扭矩最大值影响很大。在电机工作过程中：负载变化（冲击）不很大。在电机工作过程中：负载变化（冲击）不能大于能大于T Temax emax。以过载能力系数。以过载能力系数m m来表示：来表示：一般，鼠笼式为：一般，鼠笼式为：m m=1.8=1.81.61

24、.6 线绕式为：线绕式为：m m=2.5=2.52.22.2第36页，本讲稿共80页第二节第二节 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性2 2、人为机械特性：、人为机械特性：人为改变参数有：人为改变参数有：U U1 1，R R或或X X1 1，R R2 2等等 1 1）降低电源电压）降低电源电压当当U U1 1下降时，下降时，T Temaxemax下降，下降，T Tstst下降，下降，n n1 1、s sm m、n nm m不变不变,这时这时曲线变化如下图。曲线变化如下图。第37页，本讲稿共80页第二节第二节 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性Snn1Sm0TUNTma

25、xTbTcabc0.5UN0.8UN第38页，本讲稿共80页第二节第二节 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性2 2）定子电路串电阻电抗（感）定子电路串电阻电抗（感）这时由于阻抗的分压作用使得这时由于阻抗的分压作用使得U U下降所以与上面相似；下降所以与上面相似；区别是：阻抗分压与电流大小有关，这时定子电压区别是：阻抗分压与电流大小有关，这时定子电压是变化的（是变化的（1 1）U U1 1下降（下降（2 2）串电阻）串电阻第39页，本讲稿共80页第二节第二节 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性Snn1Sm0TUN12降U串R1s或X1s第40页，本讲稿共80页第二节第

26、二节 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性3 3）改变电源频率）改变电源频率当改变当改变f f时，时，n n1 1变化但由于变化但由于X X1 1，X X2020都变化不能只改变都变化不能只改变f f，一般使一般使U/fU/f常数，这时常数，这时n n1 1ff，s sm m1/f1/f，T Tstst1/f1/f，T Temaxemax不变不变,fn,fn1 1ssm mTTstst,T,Temaxemax不变。不变。第41页，本讲稿共80页第二节第二节 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性Snn1SmTst0TmaxTTLabcff1f2第42页，本讲稿共80页第二

27、节第二节 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性4 4）转子串电阻：只有线绕式的转子能实现，这时）转子串电阻：只有线绕式的转子能实现，这时T Temaxemax不不变，变，s sm mSnn1SmSmr0TmaxTR2R2+R2r第43页，本讲稿共80页第三节第三节 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动一、起动性能一、起动性能 起动过程：异步电动机接通三相电源后开始起动，转起动过程：异步电动机接通三相电源后开始起动，转速逐渐增高，一直到达稳定转速为止的过程。速逐渐增高，一直到达稳定转速为止的过程。异步电动机的起动性能：起动电流异步电动机的起动性能：起动电流I Istst、起动转矩

28、、起动转矩T Tstst。电动机刚开始起动时，转差率电动机刚开始起动时，转差率s=1s=1，旋转磁场以最，旋转磁场以最大的相对转速切割转子绕组，此时转子的感应电动势大的相对转速切割转子绕组，此时转子的感应电动势最大，转子电流最大，而定子绕组中便跟着出现很大最大，转子电流最大，而定子绕组中便跟着出现很大的起动电流的起动电流I Istst，约为额定电流，约为额定电流I I1N1N的的4 47 7倍。倍。第44页，本讲稿共80页第三节第三节 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动对于三相异步电动机启动时，应保证对于三相异步电动机启动时，应保证:1、有足够大的启动转矩，、有足够大的启动转矩，TstT

29、L能够正常启动能够正常启动2、启动电流不会对电网造成大的冲击、启动电流不会对电网造成大的冲击-使电压下降过多使电压下降过多（影响其它电机工作），一般希望电流越小越好（影响其它电机工作），一般希望电流越小越好（在能启动的情况下）。（在能启动的情况下）。另外：满足启动过程平滑、安全简单、节能等，实际另外：满足启动过程平滑、安全简单、节能等，实际上，当电动机在启动工作初期，由于上，当电动机在启动工作初期，由于n0 转子绕组转子绕组切割磁力线的速度切割磁力线的速度n-n=n。转子感生电动势。转子感生电动势E大，大，启动电流也大，达启动电流也大，达57倍。这时倍。这时Cos不大，所以不大，所以Tst 不

30、大。不大。第45页，本讲稿共80页第三节第三节 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动二、笼型异步电动机的起动二、笼型异步电动机的起动1 1、直接启动（全压启动）直接启动（全压启动）启动时，电动机直接添加电网电压（见教材图启动时，电动机直接添加电网电压（见教材图3-143-14），这时启动电流比较大所以不是所有的电机都可能），这时启动电流比较大所以不是所有的电机都可能这样使用。这样使用。第46页，本讲稿共80页第三节第三节 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动2 2、减压起动、减压起动 在起动时利用起动设备，使加在电动机定子在起动时利用起动设备，使加在电动机定子绕组上的电压绕组上的电压U

31、 U1 1降低，此时磁通降低，此时磁通随随U U1 1正比减小，正比减小，转子电动势转子电动势E E2 2、转子起动电流、转子起动电流I I2st2st和定子电路起动和定子电路起动电流电流I I1st1st也随之减小。也随之减小。由于由于T TststUU1 1，所以在减压起动时，起动转，所以在减压起动时，起动转矩矩T Tstst也大大降低。也大大降低。第47页，本讲稿共80页第三节第三节 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动1 1）定子电路串接电阻起动（能耗较大，适用于较小容量）定子电路串接电阻起动（能耗较大，适用于较小容量电机）电机）起动电路如图起动电路如图3-153-15所示。起动时

32、，先合上电源开所示。起动时，先合上电源开关关S S1 1，此时起动电流在电阻，此时起动电流在电阻R R上产生电压降，故加到电上产生电压降，故加到电动机两端的电压减小，使起动电流减小。待转速升动机两端的电压减小，使起动电流减小。待转速升高后，再合上开关高后，再合上开关S S2 2，把电阻，把电阻R R短接，使电动机在额短接，使电动机在额定电压下工作。定电压下工作。由人为特性可知，当串电阻时，起动力矩下降很快由人为特性可知，当串电阻时，起动力矩下降很快（平方关系）（平方关系）特点：特点：1 1）适用于空载启动（轻载）适用于空载启动（轻载）2 2）电阻耗能（电抗器太贵，体积大）电阻耗能（电抗器太贵，

33、体积大）第48页，本讲稿共80页第三节第三节 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动笼型异步电动机定子串接电抗器起动电路笼型异步电动机定子串接电抗器起动电路第49页，本讲稿共80页第三节第三节 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动2 2）Y Y启动启动 电动机在正常运转时作三角形联结，则起动电动机在正常运转时作三角形联结，则起动时先把它改接成星型，使在绕组上的电压降低到时先把它改接成星型，使在绕组上的电压降低到额定值的额定值的 ，因而，因而 减小。待电动机转速升减小。待电动机转速升高后，再通过开关把它改接成三角形，使它在额高后，再通过开关把它改接成三角形，使它在额定电压下运转。定电压下运

34、转。利用这种方法起动时，起动转矩只有直接起利用这种方法起动时，起动转矩只有直接起动的动的 。第50页，本讲稿共80页第三节第三节 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动笼型异步电动机笼型异步电动机Y Y起动电路起动电路第51页，本讲稿共80页第三节第三节 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动特点：特点：1 1、启动电流小，所需设备简单、启动电流小，所需设备简单2 2、力矩小，适于空载启动（轻载）、力矩小，适于空载启动（轻载）3 3、电机额定电压必须是、电机额定电压必须是380V380V形接法形接法4 4、有专门的、有专门的Y Y启动启动第52页，本讲稿共80页第三节第三节 三相异步电动机

35、的起动三相异步电动机的起动3 3）自耦变压器降压启动）自耦变压器降压启动 如教材图如教材图3-173-17所示，将开关所示，将开关S S放在起动位置；使电放在起动位置；使电动机的定子绕组接到自耦变压器的二次侧。此时加在定动机的定子绕组接到自耦变压器的二次侧。此时加在定子绕组上的电压小于电网电压，从而减小了起动电流。子绕组上的电压小于电网电压，从而减小了起动电流。等到电动机的转速升高后，再把开关等到电动机的转速升高后，再把开关S S从起动位置迅速从起动位置迅速扳到运行位置。电动机便直接和电网相接，而自耦扳到运行位置。电动机便直接和电网相接，而自耦变压器则与电网断开。变压器则与电网断开。第53页，

36、本讲稿共80页第三节第三节 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动特点：特点：（1 1）在相同的启动转矩下，从电网吸取的电流减小，即）在相同的启动转矩下，从电网吸取的电流减小，即T T相相同时，同时，I I下降下降（2 2）自耦变压器副边有多个抽头，所以启动电压可选）自耦变压器副边有多个抽头，所以启动电压可选 （3 3）启动设备多且体积大，成本比较高）启动设备多且体积大，成本比较高（4 4）不适于频繁启动（过电流工作）不适于频繁启动（过电流工作）（5 5）有一定的启动转矩（适用轻载）有一定的启动转矩（适用轻载）（6 6）用在不能）用在不能Y Y启动的场合，（启动的场合，（Y Y形接法工作的电

37、机）形接法工作的电机）第54页，本讲稿共80页第三节第三节 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动三、绕线式异步电动机的启动方法三、绕线式异步电动机的启动方法 绕线电机由于转子绕组可在启动时串联电阻改善特绕线电机由于转子绕组可在启动时串联电阻改善特性所以有比较大的启动转矩和比较小的启动电流。对于性所以有比较大的启动转矩和比较小的启动电流。对于重载和频繁起动的生产机械，三相鼠笼式异步电动机难重载和频繁起动的生产机械，三相鼠笼式异步电动机难以满足要求时，才选用三相绕线式异步电动机。因为，以满足要求时，才选用三相绕线式异步电动机。因为，绕线式异步电动机与鼠笼式异步电动机相比较，结构较绕线式异步电动

38、机与鼠笼式异步电动机相比较，结构较复杂，控制维护较困难，制造成本较高，价格较贵。复杂，控制维护较困难，制造成本较高，价格较贵。（一）逐级切除启动电阻法（一）逐级切除启动电阻法1.1.转子串电阻分级起动转子串电阻分级起动第55页，本讲稿共80页第三节第三节 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动1 1）接线原理图）接线原理图第56页，本讲稿共80页第三节第三节 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 由人为特性我们知道：由人为特性我们知道：R R2 2改变时，改变时，T TemaxemaxC C，S Sm m改变。改变。由于（由于（CosCos2 2改变）改变）T Tstst改变，所以：改变

39、，所以：R R2 2，T Tstst特点：特点：（1 1）与直流电机启动类似：用接触器切换；）与直流电机启动类似：用接触器切换；（2 2）由于启动时，）由于启动时，R R2 2比较大，所以转子功率因数比较大，所以转子功率因数CosCos2 2 ，有较大的启动转矩；，有较大的启动转矩；（3 3）适于带载启动。）适于带载启动。第57页，本讲稿共80页第三节第三节 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动2.2.转子串频敏变阻器起动转子串频敏变阻器起动 频敏变阻器是一个三相铁芯线圈，它的铁芯由实频敏变阻器是一个三相铁芯线圈，它的铁芯由实芯铁板或钢板叠成，板的厚度为芯铁板或钢板叠成，板的厚度为3030

40、50mm50mm时，称为板时，称为板式铁芯结构；它的铁芯由厚壁钢板制成的铁芯发和上下式铁芯结构；它的铁芯由厚壁钢板制成的铁芯发和上下层厚钢板制成的铁轭组成时，称为发式铁芯结构。转子层厚钢板制成的铁轭组成时，称为发式铁芯结构。转子串接频敏变阻器起动的三相绕线式异步电动机接线原理串接频敏变阻器起动的三相绕线式异步电动机接线原理图如下图所示。起动开始，开关图如下图所示。起动开始，开关K K断开，电动机转子串断开，电动机转子串入频敏变阻器起动。电机转速达到稳定值后，开关入频敏变阻器起动。电机转速达到稳定值后，开关K K接接通，切除频敏变阻器，电动机进入正常运行。通，切除频敏变阻器，电动机进入正常运行。

41、第58页，本讲稿共80页第三节第三节 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动第59页，本讲稿共80页第三节第三节 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动工作过程：工作过程：1 1）当启动时：）当启动时：n n0 0转子电流频率转子电流频率f f2 2=f=f1 1较高，所以感应较高，所以感应电势电势E E高，同时铁损（涡流发热产生）大相当于电阻高，同时铁损（涡流发热产生）大相当于电阻R R损损大大2 2）当）当nn后后SfSf2 2=Sf=Sf1 1所以所以ERER损损3 3）当）当n=nn=nN N后后f f2 2很小很小E0 RE0 R损损0 0，可用开关短路（离心），可用开关短路（离

42、心）。所以称实心电抗器为频敏电阻。所以称实心电抗器为频敏电阻特点：特点：1 1）用人工切换电阻（自动启动）用人工切换电阻（自动启动）2 2）调节电阻变化启动过程平滑）调节电阻变化启动过程平滑3 3）于电抗器的电感性质，使启动时功率因数）于电抗器的电感性质，使启动时功率因数CosCos2 2略有略有下降下降第60页，本讲稿共80页第四节第四节 三相异步电动机的调速、反转和三相异步电动机的调速、反转和制动制动一、异步电动机的调速一、异步电动机的调速由转差率由转差率 可知，电动机转速可知，电动机转速 与同与同步转速步转速 之间的关系为之间的关系为因此，可以通过改变电源频率因此，可以通过改变电源频率

43、、转差率、转差率 和磁极对数和磁极对数 等方法来调速异步电动机的转速。等方法来调速异步电动机的转速。第61页，本讲稿共80页第四节第四节 三相异步电动机的调速、反转和三相异步电动机的调速、反转和制动制动1.1.改变电源频率改变电源频率 采用变频设备、变频技术进行调速。采用变频设备、变频技术进行调速。2.2.改变转差率改变转差率 改变转子绕组的电阻改变转子绕组的电阻 ，在绕线转子异步，在绕线转子异步电动机的转子电路中，接入一个调速变阻器进行电动机的转子电路中，接入一个调速变阻器进行调速。调速。3.3.改变定子绕组的磁极对数改变定子绕组的磁极对数 第62页，本讲稿共80页第四节第四节 三相异步电动

44、机的调速、反转三相异步电动机的调速、反转和制动和制动二、异步电动机的反转二、异步电动机的反转 本章第一节（本章第一节（P45P45）中所述，异步电动机转子的）中所述，异步电动机转子的旋转方向是同旋转磁场的方向一致的。因此，只要旋转方向是同旋转磁场的方向一致的。因此，只要把接到电动机上的三根电源线中的任意两根对调，把接到电动机上的三根电源线中的任意两根对调，即可实现电动机反转。即可实现电动机反转。第63页，本讲稿共80页第四节第四节 三相异步电动机的调速、反转三相异步电动机的调速、反转和制动和制动三、异步电动机的制动三、异步电动机的制动1 1、反接制动、反接制动 停车时，将电动机接电源的意两相反

45、接，使电动机由原来的停车时，将电动机接电源的意两相反接，使电动机由原来的旋转方向反过来，以达制动的目的（图旋转方向反过来，以达制动的目的（图3-203-20）。）。注意：注意：反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。即切割磁力反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。即切割磁力线的速度很大，造成线的速度很大，造成I I2 2增加，引起增加，引起I I1 1变大。变大。为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。当电动机转速接近于零时，应立即切断电源，以免电动当电动机转速接近于零时，应立即切断电源，以免电动机反向旋转。机反向旋转。第64页，本

46、讲稿共80页第四节第四节 三相异步电动机的调速、反转三相异步电动机的调速、反转和制动和制动2 2、能耗制动、能耗制动 如图如图3-213-21所示，当制动时，扳下开关所示，当制动时，扳下开关S S，使电动机定，使电动机定子绕组脱离三相电源，接通直流电。子绕组脱离三相电源，接通直流电。这种制动方法是将电动机轴上的旋转动能转变为电这种制动方法是将电动机轴上的旋转动能转变为电能，消耗在制动电阻上，故称为能耗制动。能，消耗在制动电阻上，故称为能耗制动。第65页，本讲稿共80页第六节第六节 单相异步电动机单相异步电动机 采用单相交流电源供电的电动机称为单相电动机。采用单相交流电源供电的电动机称为单相电动

47、机。根据运行原理不同，分为电容分相单相异步电动根据运行原理不同，分为电容分相单相异步电动机、电阻分相单相异步电动机与单相罩极式电动机。机、电阻分相单相异步电动机与单相罩极式电动机。第66页，本讲稿共80页第六节第六节 单相异步电动机单相异步电动机一、电容分相单相异步电动机一、电容分相单相异步电动机 电容分相单相异步电动机在结构上与三相笼型异电容分相单相异步电动机在结构上与三相笼型异步电动机基本相同，定子绕组有所不同，它是由两套步电动机基本相同，定子绕组有所不同，它是由两套绕组组成的，一套是工作绕组绕组组成的，一套是工作绕组U1U2U1U2（或称主绕组），一（或称主绕组），一套是起动绕组套是起动

48、绕组Z1Z2Z1Z2（或称辅助绕组），这两套绕组在（或称辅助绕组），这两套绕组在空间位置上相差空间位置上相差9090。（如图（如图3-273-27）。）。第67页，本讲稿共80页第六节第六节 单相异步电动机单相异步电动机 接通电源后，由于起动绕组接通电源后，由于起动绕组Z1Z2Z1Z2串有电容串有电容C C，将使起动绕组中的电流将使起动绕组中的电流i i2 2被移相，如果电容被移相，如果电容C C选择选择适当可使适当可使i i2 2在相位上超前工作绕组电流在相位上超前工作绕组电流i i1 1相位相位9090。，这就是分相。这就是分相。其波形图如图其波形图如图3-283-28所示。在空间相差所示

49、。在空间相差9090。的两的两个绕组，分别通入在相位上相差个绕组，分别通入在相位上相差9090。的两相电流，的两相电流，既产生既产生“旋转磁场旋转磁场”。第68页，本讲稿共80页第六节第六节 单相异步电动机单相异步电动机 电动机起动后电容电动机起动后电容C C所在的起动绕组所在的起动绕组Z1Z2Z1Z2可以切除可以切除也可以参与运行。因此，根据起动绕组是否参与正常运也可以参与运行。因此，根据起动绕组是否参与正常运行，电容分相单相异步电动机可分为电容运行单相异步行，电容分相单相异步电动机可分为电容运行单相异步电动机（起动绕组参与正常运行）和电容起动单相异步电动机（起动绕组参与正常运行）和电容起动

50、单相异步电动机（电动机正常运行后切除起动电阻）。电动机（电动机正常运行后切除起动电阻）。第69页，本讲稿共80页第六节第六节 单相异步电动机单相异步电动机二、电阻分相单相异步电动机二、电阻分相单相异步电动机 如图如图3-293-29所示，将电容分相单相电动机中的电容换所示，将电容分相单相电动机中的电容换成电阻，即构成了电阻分相单相异步电动机。因为起动绕成电阻，即构成了电阻分相单相异步电动机。因为起动绕组组Z1Z2Z1Z2导线比工作绕组导线比工作绕组U1U2U1U2导线细，其中又串入了一个导线细，其中又串入了一个电阻电阻R R，这样电动机接上电源后，流过起动绕组的电流，这样电动机接上电源后，流过