变压器与三相异步电动机.pptx

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1、1*10 单相异步电动机9 电动机的铭牌数据8 三相异步电动机的制动第6章 变压器与三相异步电动机第6章 变压器与三相异步电动机第1页/共106页2.2.了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和了解变压器的基本结构、工作原理、运行特性和绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；绕组的同极性端，理解变压器额定值的意义；3.3.掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；掌握变压器电压、电流和阻抗变换作用；本章要求：本章要求：4 4.了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。了解电磁铁的基本工作原理及其应用知识。1.1.理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的基本知

2、识及磁路的基本定律；基本知识及磁路的基本定律；5 5.了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理;6 6.理解三相交流异步电动机的机械特性，掌握起动理解三相交流异步电动机的机械特性，掌握起动和反转的基本方法及调速和制动的方法。和反转的基本方法及调速和制动的方法。7 7.理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。第2页/共106页31 交流铁芯线圈 结构：电磁关系：第6章 变压器与三相异步电动机第6章 变压器与三相异步电动机第3页/共106页4一、交流铁芯线圈的电-磁关系 设：线圈的主磁通为 ，线圈的主磁感应电动势 其有

3、效值为 第6章 变压器与三相异步电动机第6章 变压器与三相异步电动机第4页/共106页5电路的KVL方程为:当忽略线圈内阻及漏磁感应电动势的影响时，有：其有效值为：第6章 变压器与三相异步电动机第6章 变压器与三相异步电动机第5页/共106页二、交流铁芯线圈的功率损耗1、铜损：由线圈内阻引起的功率损耗，用 表示。2、铁损：铁心中产生的功率损耗，用 表示。则线圈的功率损耗为：减小功率损耗的方法：1、采用磁滞回线窄的软磁材料（硅钢）制作铁心2、减小铁心的体积，将铁心做成片状叠成第6章 变压器与三相异步电动机6第6章 变压器与三相异步电动机第6页/共106页图中：是：是线圈的内阻 是：铁心中与铁损相

4、对应的等效电阻 是：漏磁感抗 是：与铁心中能量储放相对应的等效感抗 7三、交流铁芯线圈的等效电路第6章 变压器与三相异步电动机第6章 变压器与三相异步电动机第7页/共106页 变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。变电压：电力系统 变阻抗：电子线路中的阻抗匹配变电流：电流互感器 变压器的主要功能有变压器的主要功能有变压器的主要功能有变压器的主要功能有：在能量传输过程中，当输送功率P=UI cos 及负载功率因数cos 一定时：电能损耗小节省金属材料（经济）U I P =I RlI S2 变压器 第8页/共106页变压器的结构变压器的结构变压器的结构变压器的结构变压器的磁路

5、绕组：绕组：一次绕组一次绕组二次绕组二次绕组单相变压器单相变压器+由高导磁硅钢片叠成厚0.35mm 或 0.5mm铁心变压器的电路变压器的电路一次绕组N1二次绕组N2铁心第9页/共106页变压器的结构变压器的结构第10页/共106页变压器的分类变压器的分类电压互感器电压互感器 电流互感器电流互感器 按用途分按用途分电力变压器电力变压器 (输配电用输配电用)仪用变压器仪用变压器 整流变压器整流变压器 按相数分按相数分三相变压器三相变压器 单相变压器单相变压器 按制造方式按制造方式壳式壳式心式心式变压器符号变压器符号第11页/共106页12结构：铁心、原边绕组 （一次绕组、初级绕组），付边绕 组

6、（二次绕组、次级绕组）。一、变压器的电磁关系 第6章 变压器与三相异步电动机第6章 变压器与三相异步电动机第12页/共106页13变压器原边、付边绕组的KVL方程的相量表示式为：式中：和 分别为变压器原、付边绕组中的主磁感应电动势。和 分别为变压器原、付边绕组中的漏磁感应电动势。分别为原边线圈与付边线圈的漏磁感抗。和和分别为原边线圈与付边线圈的线圈内阻。第6章 变压器与三相异步电动机第6章 变压器与三相异步电动机第13页/共106页二、变压器的电压变换 忽略线圈内阻与漏磁感抗，变压器原、付边线圈的KVL方程为：由于：则有：式中：是变压器的变比 第6章 变压器与三相异步电动机14第6章 变压器与

7、三相异步电动机第14页/共106页由交流铁心线圈可知，变压器铁心磁通最大值 ：三、变压器的电流变换 即：在匝数 及频率 一定时，磁通最大值正比于电源电压 。同时在铁心中有：忽略空载励磁电流 的影响，有：第6章 变压器与三相异步电动机15磁势平衡关系第6章 变压器与三相异步电动机第15页/共106页16上式表示：1、变压器原边绕组的磁动势与付边绕组的磁动势相位相反 即：变压器原边绕组的磁动势是励磁磁动势，而付边绕组的 磁动势是去磁磁动势。2、由有效值表示式可以得到变压器原、付边电流与原、付边 线圈匝数之间的关系第6章 变压器与三相异步电动机第6章 变压器与三相异步电动机第16页/共106页四、变

8、压器的阻抗变换 设：变压器付边的负载为 ，变换后的等效阻抗为 ，则：第6章 变压器与三相异步电动机17第6章 变压器与三相异步电动机第17页/共106页18，当负载电阻 时，计算例：例：一台单相变压器，已知，信号源电动势，信号源内阻信号源的输出功率。解：解：将负载电阻由变压器的付边折算到变压器的原边，负载上的电压为：信号源输出的功率为：第6章 变压器与三相异步电动机第6章 变压器与三相异步电动机第18页/共106页如果不用变压器，直接连接负载如果不用变压器，直接连接负载负载上的电压：负载上得到的功率：用变压器，连接负载使其R=36负载上得到的功率：第19页/共106页20五、变压器的外特性 变

9、压器的输出特性输出特性：变压器输出电压 随输出电流 与负载功率因数 的关系如图所示，输出电压的变化用电压变化率 表示，即：第6章 变压器与三相异步电动机第6章 变压器与三相异步电动机第20页/共106页一、自耦变压器 自耦变压器的付边线圈是原边线圈的一部分，由调压手柄调节变压器付边线圈匝数 ，从而改变变压器的变比 。自耦变压器同样满足变压器的三种变换关系。213 特种变压器 第6章 变压器与三相异步电动机第6章 变压器与三相异步电动机第21页/共106页22二、电流互感器 电流互感器原边联接大容量电气设备，付边联接测量电流表，利用变压器的电流变换作用，可以将电气设备较大的工作电流变换为电流表能

10、够测量的电流数值。a)原理图b)电路符号第6章 变压器与三相异步电动机第6章 变压器与三相异步电动机第22页/共106页23注意：电流互感器的原边电流是大容量电气设备的工作电流，其数值较大，若电流互感器付边线圈发生断路，则：1、原边线圈中数值较大的磁动势将会使铁心中的铁损增大，铁心发热。2、会在付边线圈两端出现数值很高的感应电动势。所以为了用电安全，在使用电流互感器时，其付边线圈一定要接地。第6章 变压器与三相异步电动机第6章 变压器与三相异步电动机第23页/共106页电动机的分类：电动机的分类：电动机的分类：电动机的分类：鼠笼式异步交流电动机授课内容：基本结构、工作原理、基本结构、工作原理、

11、机械特性、控制方法机械特性、控制方法 电动机电动机交流电动机交流电动机直流电动机直流电动机三相电动机三相电动机单相电动机单相电动机同步电动机同步电动机异步电动机异步电动机他励、并励电动机他励、并励电动机串励、复励电动机串励、复励电动机第6章 变压器与三相异步电动机4 三相异步电动机的结构与转动原理第6章 变压器与三相异步电动机第24页/共106页25定义：将电能转换为机械能的装置分类：1、按照使用的电源分为直流电动机与交流电动机2、直流电动机按照励磁方式分为：他励、并励与串励3、交流电动机按照工作电源分为：三相异步电动机与单相异步电动机4、应用于特殊用途的特种电动机 第6章 变压器与三相异步电

12、动机第25页/共106页26三相异步电动机的结构由定子与转子两大部分构成。1、定子：机座，机座是由铸铁构成 定子铁心，铁心由硅钢片叠成 定子线圈，三组线圈匝数相同、绕向一致2、转子：转轴，联接机械部件 转子铁心，硅钢片叠成 转子线圈，按照转子线圈的不同分为：鼠笼式电机：转子铜条、短路环 绕线式电机：三组转子线圈、三个滑环与炭刷一、三相异步电动机的结构 第6章 变压器与三相异步电动机第6章 变压器与三相异步电动机第26页/共106页1.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。A-XA-XB-Y B-Y C-ZC-Z三相绕组三相绕组机座：铸钢或铸铁第6章 变压器与三相异步电

13、动机第27页/共106页转子:在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。2 2.转子转子转子转子鼠笼转子铁心：铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。由外周有槽的硅钢片叠成。(1)鼠笼式转子 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。(2)绕线式转子 同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。鼠笼式鼠笼式绕线式绕线式第28页/共106页第29页/共106页鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：鼠笼式：鼠笼式：结构简单、价格低廉、工作可靠；不能

14、人为改变电动机的机械特性。绕线式：绕线式：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。第6章 变压器与三相异步电动机第30页/共106页二、电动机转动原理 设磁场沿顺时针方向转动：1、由右手定则确定感生电流的方向，如图所示。2、由左手定则确定载流导体的受力方 向如图所示。第6章 变压器与三相异步电动机第6章 变压器与三相异步电动机第31页/共106页三相异步电动机的转动原理三相异步电动机的转动原理第32页/共106页一、一、旋转磁场旋转磁场 定子三相绕组通入三定子三相绕组通入三相交流电相交流电(星形联接星形联接)AXBYCZ1 1.旋转磁场的产生旋转磁场的产生o第

15、33页/共106页o规定 i:“+”首端流入，尾端流出。i:“”尾端流入，首端流出。AYCBZX()电流出()电流入第34页/共106页 tAXYCBZAXYCBZAXYCBZ 三相电流合成磁三相电流合成磁三相电流合成磁三相电流合成磁场场场场 的分布情况的分布情况的分布情况的分布情况合成磁场方向向下合成磁场方向向下合成磁场旋转合成磁场旋转6060 合成磁场旋转合成磁场旋转9090600动画o第35页/共106页AAXZBCYAAXZBCY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一个电流周期，旋转磁场在空间转过360360取决于三相电流的相序取决于三相

16、电流的相序2.旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向结论：结论：任意调换两根任意调换两根电源进线，则旋转电源进线，则旋转磁场反转。磁场反转。动画任意调换两根电源进线(电路如图)AXCZBY0 to第36页/共106页3 3.旋转磁场的极对数旋转磁场的极对数旋转磁场的极对数旋转磁场的极对数P P 当三相定子绕组按当三相定子绕组按图示排列时，产生一对图示排列时，产生一对磁极的旋转磁场，磁极的旋转磁场，即：o tAXBYCZAXYCBZ第37页/共106页 若定子每相绕组由两个线圈串联若定子每相绕组由两个线圈串联 ，绕组的始端，绕组的始端之间互差之间互差6060，将形成，将形成两对磁极的旋转磁场。两对

17、磁极的旋转磁场。CYABCXYZAXBZAXBYC第38页/共106页极对数动画旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关CYABCXYZAXBZ0第39页/共106页4 4.旋转磁场的转速旋转磁场的转速旋转磁场的转速旋转磁场的转速工频：旋转磁场的转速取决于磁场的极对数旋转磁场的转速取决于磁场的极对数p=1时0 toAXYCBZAXYCBZAXYCBZ第40页/共106页p=2时0第41页/共106页旋转磁场转速旋转磁场转速n n0 0与极对数与极对数 p p 的关系的关系极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速旋转磁场转速n0与频率f1和极对数p有关。可见可见:第42页/共106页二、二、二

18、、二、电动机的转动原电动机的转动原电动机的转动原电动机的转动原理理理理1.1.转动原理转动原理转动原理转动原理AXYCBZ定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电方向方向:顺时针顺时针 切割转子导体切割转子导体右手定则右手定则感应电动势感应电动势 E E2020旋转磁场旋转磁场感应电流感应电流 I I2 2旋转磁场旋转磁场左手定则左手定则电磁力电磁力F FF电磁转矩电磁转矩T TnF第43页/共106页三、三、转差率转差率 旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速之比称为旋转磁场的同步转速之比称为转差率。转差率。由前面分析可

19、知，电动机转子转动方向与磁场由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但转子转速旋转的方向一致，但转子转速 n n 不可能达到与旋转不可能达到与旋转磁场的转速相等，即磁场的转速相等，即异步电动机异步电动机如果:无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流 转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切 割转子导条割转子导条无转矩无转矩因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。第44页/共106页异步电动机运行中异步电动机运行中:转子转速亦可由转差率求得转差率转差率s 例1 1：一台三相异步电动机，其额定转

20、速 n=975 r/min，电源频率 f1 1=50 Hz。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知：n0=1000 r/min,即即p p=3=3额定转差率为额定转差率为第45页/共106页补充补充 三相异步电动机的电路分析三相异步电动机的电路分析 三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。1)变压器原、副绕组是与同一主磁通 相交链，异步电动机中定子和转子绕组与同一旋转磁通 相交链。因此异步电动机中定子和转子绕组相当于变压器的原、副绕组。2）变压器：变化 e U1 E1=4.44 f N1 异步机：旋转

21、e U1 E1=4.44 f N1 3）变压器：I2 增大 I1增大，以保持 基本不变，以达到传递能量的目的。第46页/共106页补充补充 三相异步电动机的电路分析三相异步电动机的电路分析异步机：当负载增加时，转子电流I2 增大 I1增大，以保持 基本不变，以达到传递能量的目的。三相异步电动机与变压器的不同之处。三相异步电动机与变压器的不同之处。1 1）变压器是静止的。而）变压器是静止的。而异步机是旋转的。2 2）变压器的磁路是无气隙的。而）变压器的磁路是无气隙的。而异步机中的定子和转子之间是有不大的气隙。3 3）变压器中原、副绕组的感应电动势是同频率的。）变压器中原、副绕组的感应电动势是同频

22、率的。而而异步机中转子感应电动势的频率是随转子转速改变的。第47页/共106页一、一、定子电路定子电路1 1.旋转磁场的磁通旋转磁场的磁通旋转磁场的磁通旋转磁场的磁通 异步电动机：旋转磁场切割导体 e，U1 E1 f 1N1 每极磁通旋转磁场与定子导体间的相对速度为 n0，所以2 2.定子感应电势的频率定子感应电势的频率 f f1感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关f 1=电源频率 f异步电动机每相电路异步电动机每相电路i1u1e1e 1e2e 2i2+f1f2第48页/共106页二、转子电路二、转子电路1.1.转子感应电势频率转子感应电势频率转子感应电势频率转子感应电势频率 f f 2

23、 2定子导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转子导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而变化 定子感应电势频率 f 1 转子感应电势频率 f 2 转子感应电势频率转子感应电势频率 f f 2 2旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同第49页/共106页2.2.转子感应电动势转子感应电动势转子感应电动势转子感应电动势E E 2 2E2 f 2N2 s f 1N2 当转速当转速 n n=0(=0(s s=1)=1)时，时，f f 2 2最高，且最高，且 E E2 2 最大，有最大，有E20 f 1N2 转子静止时转子静止时的感应电势的感应电势即E2=s E20 转子转动时转子转动时的感应电势的

24、感应电势3.3.转子感抗转子感抗X X 2 2当转速当转速 n n=0(=0(s s=1)=1)时，时，f f 2 2最高，且最高，且 X X2 2 最大，有最大，有X20=2 f1L 2即X2=sX20 第50页/共106页4.4.转子电流转子电流转子电流转子电流 I I2 25.5.转子电路的功率因数转子电路的功率因数转子电路的功率因数转子电路的功率因数 coscos 2 2转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流第51页/共106页转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子电路的功率因数转子电路的功率因数 结论：转子转动时，转 子电路中的各量均与转 差率 s

25、有关，即与转速 n有关。I2cos 2s1I2,O第52页/共106页5.1 转矩公式转矩公式 转子中各载流导体在旋转磁场的作用下转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到受到电磁力所形成的转矩之总和。电磁力所形成的转矩之总和。常数，与电机结构有关旋转磁场每极磁通转子电流转子电路的功率因数5 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性第53页/共106页由此得电磁转矩公式由此得电磁转矩公式由前面分析知：第54页/共106页由公式可知由公式可知电磁转矩公式电磁转矩公式1.1.T T 与定子每相绕组电压与定子每相绕组电压 成正比。成正比。U U 1 1 T T 2.2.当电源电压当电源电压 U U1 1 一

26、定时，一定时，T T 是是 s s 的函数。的函数。3.3.R R2 2 的大小对的大小对 T T 有影响。绕线式异步电动机可外有影响。绕线式异步电动机可外 接电阻来改变转子电阻接电阻来改变转子电阻R R2 2 ，从而改变转距。，从而改变转距。第55页/共106页5.2 机械特性曲线机械特性曲线OTS根据转矩公式得特性曲线：OT动画1动画第56页/共106页电动机在额定负载时的转矩。电动机在额定负载时的转矩。1 1.额定转矩额定转矩TN N三个重要转矩三个重要转矩三个重要转矩三个重要转矩OT额定转矩额定转矩(N m)如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型)的额定功率为7.5kw,额定转速为1

27、440r/min,则额定转矩为第57页/共106页2 2.最大转矩最大转矩最大转矩最大转矩 T Tmaxmax 转子轴上机械负载转矩转子轴上机械负载转矩T T2 2 不能大于不能大于T Tmaxmax ，否则将，否则将造成堵转造成堵转(停车停车)。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OT TTmax将sm代入转矩公式，可得第58页/共106页当当 U U1 1 一定时，一定时，T Tmaxmax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为工作时必须使工作时必须使T T2 2 T T2 2电机能电机能起动，否则不能起动。起动，否则不能起动。

28、OTT Tstst起动能力第60页/共106页4.4.U U1 1 和和和和 R R2 2变化对机械特性的影变化对机械特性的影变化对机械特性的影变化对机械特性的影响响响响(1)(1)U U1 1 变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响U Tm Tst T2TO第61页/共106页(2)(2)R R2 2 变化对机械特性的影变化对机械特性的影变化对机械特性的影变化对机械特性的影响响响响TOR2 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，但起动转矩大，负载

29、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。第62页/共106页起动性能 起动起动问题：起动电流大，起动转矩小起动电流大，起动转矩小。一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 7 倍;电动机的起动转矩为额定转矩的转矩为额定转矩的(1.02.2)(1.02.2)倍。倍。大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作频繁起动时造成热量积累，使电机过热频繁起动时造成热量积累，使电机过热后果：后果：原因：原因：起动：起动：n n=0 0，s=1,=1,接通电源。接通电源。起动时起动时 ，n n=0 0，转子导体切割磁力线速度很大，转子导体切割磁力线速度

30、很大，转子感应电势转子感应电势转子电流转子电流定子电流定子电流 6 三相异步电动机的起动第63页/共106页 起动方法起动方法(1)(1)直接起动直接起动 二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。(2)(2)降压起动：降压起动：星形-三角形(Y )换接起动自耦降压起动（适用于鼠笼式电动机）（适用于鼠笼式电动机）(3)转子串电阻起动（适用于绕线式电动机）（适用于绕线式电动机）以下介绍降压起动和转子串电阻起动。第64页/共106页设：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为1.1.降压起动降压起动(1)Y(1)Y 换接起动换接起动 降压起动时的电流降压起动时的电流为直接起动时的为直接起动时的+起动

31、起动U1U2V1V1W1W2+正常正常运行运行U1U2V1V2W1W2第65页/共106页Y Y 起动器接线简起动器接线简起动器接线简起动器接线简图图图图L1L3L2FUS SU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1动触点Y动触点静触点第66页/共106页Y Y 起动器接线简起动器接线简起动器接线简起动器接线简图图图图Y Y起动起动L1L3L2FUS SU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1 起动起动UPU1+Ul+U2V1V2W1W2第67页/共106页Y Y 起动器接线简起动器接线简起动器接线简起动器接线简图图图图 工作L1L3L2FUS SU1V

32、1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2 正常正常运行运行Ul+U1V1V2W1W2第68页/共106页(a)仅适用于正常运行为三角形联结的电机。(b)Y 起动Y 换接起动适合于空载或轻载起动的场合Y-Y-换接起动应注意的问题换接起动应注意的问题 正常正常运行运行UlU1W2V2W1+U2V1UP 起动起动+Ul+U1W2V2W1U2V1第69页/共106页(2)(2)自耦降压起动自耦降压起动自耦降压起动自耦降压起动L1L3L2FUQ QQ2 2下合：下合：接入自耦变接入自耦变 压器，降压压器，降压 起动。起动。QQ2 2上合：上合：切除自耦变切除自耦变 压器，全压压器，全压

33、 工作。工作。合刀闸开关合刀闸开关QQQ2 自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成联成 Y Y形不能采用形不能采用Y Y 起动的鼠笼式异步电动机。起动的鼠笼式异步电动机。第70页/共106页RRR滑环电刷定子转子起动时将适当的起动时将适当的R R 串入转子电路中，起动后将串入转子电路中，起动后将R R 短路。短路。起动电阻 2.绕线式电动机转子电路串电阻起动第71页/共106页 若若R R2 2选得选得适当适当，转子电路串电阻起动既可以，转子电路串电阻起动既可以降低起动电流，又可以增加起动转矩。降低起动电流，又可以增加起动转矩。常用于要求起动转矩较

34、大的生产机械上。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。R2 Tst TO转子电路串电阻起动的特点转子电路串电阻起动的特点第72页/共106页 方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。电动机电动机正转正转电动机电动机反转反转三相异步电动机的正、反三相异步电动机的正、反转转电电 源源U UV V WWM3U UV V WW电电 源源M3第73页/共106页例例例例1 1:1)解:一台Y225M-4型的三相异步电 动机，定子绕组型联结，其额定数据为：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cos N=0.88，Ist/IN

35、=7.0,Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：1)1)额定电流额定电流I IN N?2)?2)额定转差率额定转差率sN N?3)3)额定转矩额定转矩 T TN N、最大转矩最大转矩T Tmax max、和起动转矩和起动转矩T TSTST。第74页/共106页 2）由nN=1480r/min，可知 p=2（四极电动机）3）第75页/共106页解：解：解：解：在上例中(1)如果负载转矩为 m,试问在U=UN和UUN两种情况下电动机能否起动？（2）采用Y-换接起动时，求起动电流和起动转矩。又当负载转矩为起动转矩的80%和50%时，电动机能否起动？(1)在在U U=U UN N时时 Ts

36、tm 510.2 N.m 不能起动不能起动 (2)Ist =7IN=7 84.2=589.4 A 在UUN 时能起动能起动例例2:2:第76页/共106页在在80%80%额定负载时额定负载时不能起动不能起动在在50%50%额定负载时额定负载时可以可以起动(3)第77页/共106页 矢量控制的发明，提高了交流调速系统的性能，但其控制电路的设计、制造和调试都很麻烦，采用微机控制后，用软件实现矢量控制算法，使硬件电路规范化，从而降低了成本，提高了可靠性，还可实现更复杂的控制技术。7 三相异步电动机的调速第78页/共106页 各类电力电子器件类型类型不可控器件不可控器件代号代号名称名称全全控控器器件件

37、半控器件半控器件电流控电流控器件器件场控场控器件器件功率集成电路功率集成电路D D整流二极管（整流二极管（Diode)Diode)ThTh、SCRSCR晶闸管（晶闸管（Thyristor)Thyristor)BJTBJT双极型晶体管（双极型晶体管（Bipolar Transistor)Bipolar Transistor)GTOGTO门极关断晶闸管（门极关断晶闸管（Gate Turn-off)Gate Turn-off)P-MOSFETP-MOSFET电力场效应晶体管电力场效应晶体管IGBTIGBT绝缘栅双极型晶体管绝缘栅双极型晶体管MCTMCT场控晶闸管场控晶闸管PICPIC功率集成电路功率

38、集成电路7 三相异步电动机的调速第79页/共106页 f=50Hz逆变器逆变器M3 整流器整流器f f1 1、U U1 1可调可调+7.1 变频调速方法频率调节范围：频率调节范围：几几百赫兹百赫兹根据可知频率f下调时，转速n降低。而频率f上调时，转速n升高。7 三相异步电动机的调速第80页/共106页1.变频调速原理及其机械特性 而在电机调速时，通常 要考虑的一个重要因素是希望保持 不变。因为如果磁通减弱，没有充分利用电机的铁心，是一种浪费；如果磁通增强，又会使铁心饱和，导致励磁电流过大。(1)频率下调时，使则可保持 不变。由 可知若要求电机在不同转速下都达到额定电流 频率下调时，因为 不变，

39、所以转矩T也不变，属于恒转矩调速。由可知：转矩T随磁通 变化。第81页/共106页1.变频调速 原理及其机械特性f（2）频率上调时，因为 变小如果电压U也上调，则电压将超过额定电压，这是不允许的，因此在调速过程中，只能保持U不变，所以这是一种弱磁调速。因为 变小，所以转矩T也变小。若要求电机在不同转速下都达到额定电流，因而功率不变，属于恒功率调速。OTfNf 变频调速的优点：具有较硬的机械特性，转速稳定性好，调速范围宽，可实现无级调速。第82页/共106页7.2 变极调速(有级调速)A1X1A2X2iiP=2A1A2X1X2NNSS第83页/共106页A1X1A2X2iiP=1 采用变极调速方

40、法的电动机称作双速电机，由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床等机床上。A1A2X1X2SN第84页/共106页To7.3 变转差率调速 变转差率调速，绕线式电动机转子回路串电阻。其优点是调速方法简单、设备简单投资少，缺点是能耗较大。轻载时调速范围小。这种调速方式广泛应用于各种提升、起重设备中。对泵类也能应用nnTLTLs sTso第85页/共106页R R2 2 I I T T n n I I T T 达到新的平衡达到新的平衡TO此调速方法属于恒转矩调速此调速方法属于恒转矩调速根据根据在在 不变不变,调速时调速时I I=I IN N，第86页/共

41、106页R R2 2 I I T T n n I I T T 达到新的平衡达到新的平衡TO此调速方法属于恒转矩调速此调速方法属于恒转矩调速根据根据在在 不变不变,调速时调速时I I=I IN N，第87页/共106页此调速方法属于恒转矩调速此调速方法属于恒转矩调速第88页/共106页 能耗制动制动方法机械制动电气制动能耗制动反接制动发电反馈制动 在断开三相电源的同时，给电动机其中两相绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的转距（制动转距），使转子迅速停止转动。8 三相异步电动机的制动第89页/共106页 能耗制动制动方法机械制动电气制动能耗制动反接制

42、动发电反馈制动 在断开三相电源的同时，给电动机其中两相绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的转距（制动转距），使转子迅速停止转动。8 三相异步电动机的制动第90页/共106页nF转子T n0=0 反接制动 停车时，将接入电动机的三相电源线中的任停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。使转子迅速停止转动。MM33+-运转制动RP第91页/共106页MM33运转制动

43、制动nF转子转子T n0 发电反馈制动 当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，旋转磁场产生的电磁转距作用方向发生变化，由驱动转距变为制动转距。电动机进入制第92页/共106页动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网。nF转子T n0n n0第93页/共106页1.1.型号型号 磁极数(极对数 p=2)例如：Y 132 M4 用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。机座长度代号机座中心高（mm）三相异步电动机教材表中列出了各种电动机的系列代号。9 电动机的铭牌数据第94页/共106页异步电动机产品名称代号产品名称产品名称异步电动机异步电动机绕线式异步电动机绕线式异步电动机防爆型异步

44、电动机防爆型异步电动机高起动转矩异步电动机高起动转矩异步电动机新代号新代号汉字意义汉字意义老代号老代号Y Y异异异绕异绕异爆异爆异起异起YRYRYBYBYQYQYQYQJ J、JOJOJRJR、JROJROJBJB、JBOJBOJQJQ、JQOJQO第95页/共106页2.2.接法接法接法接法接线盒定子三相绕组的联接方法定子三相绕组的联接方法。通常V V1 1WW2 2U U1 1WW1 1U U2 2V V2 2U2U1W2V1V2W1U1V V1 1WW1 1WW2 2U2V V2 2W2U2V2V1W1U1Y Y 联结联结W1U U1 1V1W2U U2 2V2 联结联结第96页/共10

45、6页3.3.电压电压例如：380/220V、Y/是指线电压为 380V 时 采用 Y联结；线电压为 220V 时采用 联结。说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或低低 于额定值的于额定值的 5%5%。因为在电动机满载或接近。因为在电动机满载或接近 满载情况下运行时，电压过高满载情况下运行时，电压过高 或过低都会使或过低都会使 电动机的电流大于额定值电动机的电流大于额定值,从而使电动机过热。从而使电动机过热。电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压值。电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压值。三相异步电动机的额定电压有三相异步电动机的额定电压有38

46、0V380V，3000V,3000V,及及6000V6000V等多种。等多种。第97页/共106页4.4.电流电流电流电流例如：例如：Y/Y/6.73 /11.64 A6.73 /11.64 A 表示星形联结下电机的线电流为；三角形联结下线电流为。两种接法下相电流均为。5.5.功率与效率功率与效率 鼠笼电机 =7293电动机在额定运行时定子绕组的线电流值。线电流值。额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机械功率 P2，它不等于从电源吸取的电功率 P1。第98页/共106页注意：实用中应选注意：实用中应选择容量合适的电机，择容量合适的电机，防止出现防止出现 “大马拉大马拉小车小车”的现象。的现象

47、。6.6.功率因数功率因数PN 三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载时约为。空载时功率因数很低，只有。额定负载时，功率因数最高。7.7.额定转速额定转速电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。P2cos O第99页/共106页如：n N=1440 1440 转转/分分 sN=8.8.绝缘等级绝缘等级指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为A、E、B、F、H五级，A级最低(105C)，H级最高(180C)。第100页/共106页一、功率的选择 功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易因过载而损坏。1.对于连续运行的电动机，所选功率应等于或略大于生产机械的功率。2.对于短时工作的电动机，允

48、许在运行中有短暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的功率。补充补充 三相异步电动机的选择三相异步电动机的选择第101页/共106页二、种类和型式的选择1.1.种类的选择种类的选择 一般应用场合应尽可能选用鼠笼式电动机。只有在需要调速、不能采用鼠笼式电动机的场合才选用绕线式电动机。2.2.结构型式的选择结构型式的选择 根据工作环境的条件选择不同的结构型式，如开启式、防护式、封闭式电动机。三、电压和转速的选择 根据电动机的类型、功率以及使用地点的电源电压来决定。Y系列鼠笼电动机的额定电压只有380V一个等级。大功率电动机才采用3000V和6000V。第102页/共106页103例：已知铭牌数

49、据，计算电动机的极对数和额定转矩，当过载 系数 时，计算电动机的最大转矩。解：由型号可知磁极数为4，则极对数：额定转矩：最大转矩：补充补充 三相异步电动机的选择三相异步电动机的选择第103页/共106页104a）电动机定子电路 b）定子线圈电流*10 单相异步电动机一、单相异步电动机1、结构：定子铁心、定子绕组、起动绕组、起动电容2、磁场：单相交流电产生脉动磁场，脉动磁场使单相机没有起动转矩3、解决方法：采用电容分相起动4、类型：电容起动式 电容运转式第104页/共106页105二、三相异步电动机的缺相运行 1、缺相：三相异步电动机的三根电源线断开了一根；2、现象：缺相的三相异步电动机同单相异步电动机，电动机 没有起动转矩；3、问题：1）、起动时缺相，电动机不能起动；2）、运转时缺相，电动机过载运行。*10 单相异步电动机第105页/共106页感谢您的观看！第106页/共106页