[工学]大学课程《电子电工技术》杨静生主编 课件第六章.ppt

第六章 变压器和电动机,学习目的与要点,了解变压器的基本结构，掌握变压器的工作原理(包括变压、变流和阻抗变换作用)；掌握三相异步交流电动机器的工作原理；了解特殊变压器和特殊电动机设备的工作原理及应用,6.1变压器的概述,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。 在电力系统中，电压愈高，则线路电流愈小。因此，在输电时必须利用变压器将电压升高。而在用电方面，为了保证用电的安全和合乎用电设备的电压要求，还要利用变压器将电压降低。 在电子线路方面，除电源变压器外，变压器还用来耦合电路，传递信号，并实现阻抗匹配。 此外，尚有自耦变压器、互感器及各种专用变压器。变压器的种类很多，但是它们的基本构造和工作原理是相同的。,1.分类及运用,2.基本结构,变压器的结构,一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。,6.2 变压器的工作原理,1.变压器的空载运行与变换电压原理,一次侧接交流电源，二次侧开路。,空载时，铁心中主磁通是由一次绕组磁通势产生的。,1).电磁关系,2）电压变换（设加正弦交流电压）,有效值:,同 理：,主磁通按正弦规律变化，设为 则,(1) 一次、二次侧主磁通感应电动势,根据KVL：,变压器一次侧等效电路如图,由于电阻 R1 和感抗 X1 (或漏磁通)较小,其两端的电压也较小,与主磁电动势 E1比较可忽略不计，则,(2) 一次、二次侧电压,式中 R1 为一次侧绕组的电阻; X1=Ls1 为一次侧绕组的感抗(漏磁感抗，由漏磁产生)。,对二次侧，根据KVL：,变压器空载时:,式中U20为变压器空载电压。,式中 R2 为二次绕组的电阻; X2=Ls2 为二次绕组的感抗； 为二次绕组的端电压。,计算它们的比值：,显然，改变线圈绕组的匝数即可实现电压的变换。且k1时为降压变压器；k1时为升压变压器。,故有,变压比， 简称变比,2.变压器的有载运行与变换电流原理,不论变压器空载还是有载，一次绕组上的阻抗压降均可忽略，故有,可见，铁心中主磁通的最大值m在变压器空载和有载时近似保持不变。即有,由上式，若U1、 f 不变，则 m 基本不变，近于常数。,空载：,有载：,结论：1)一次、二次侧电流与匝数成反比。 2)一二次侧电流相位相反,3. 变压器的阻抗变换,由图可知：,结论： 变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧所带负载的阻抗模的K 2 倍。,(1) 变压器的匝数比应为：,解:,例: 如图，交流信号源的电动势 E= 120V，内阻 R 0=800，负载为扬声器，其等效电阻为RL=8。要求: （1）当RL折算到原边的等效电阻 时，求变压器的匝数比和信号源输出的功率；（2）当将负载直接与信号源联接时,信号源输出多大功率？,信号源的输出功率：,（2）将负载直接接到信号源上时，输出功率为：,电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。,结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。,原因：满足了最大功率输出的条件：,已知某收音机输出变压器的原边匝数为600，副边匝数为30，原边原来接有16的扬声器。现因故要改接成4扬声器，问输出变压器的匝数N2应改为多少？,例,解,收音机电路中，输出变压器所起的作用是：让扬声器阻抗与晶体管的输出端阻抗匹配，以使负荷上获得最大功率，从而驱动喇叭振动发出声音。,收音机原阻抗变换系数为：,等效阻抗：,改换成4扬声器后：,设交流信号源电压U=100V，内阻R0=800，负载RL=8。 (1)将负载直接接至信号源，负载获得多大功率？ (2)经变压器阻抗匹配，求负载获得的最大功率是多少？此时变压器变比是多少？,例,解,负载直接与信号源相接时，负载上获得的功率为：,阻抗匹配时，负载折算到原绕组的等效阻抗等于800。因此负载上获得的最大功率为：,变压器的变比为：,6.3 额定值与运行特性,1)变压器的型号,1.变压器的铭牌和技术数据,2)额定值,额定电压 U1N、U2N 变压器二次侧开路（空载）时，一次、二次侧绕组允许的电压值,额定电流 I1N、I2N 变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的电流值。,额定容量 SN 传送功率的最大能力。,容量 SN 输出功率 P2,一次侧输入功率 P1 输出功率 P2,注意：变压器几个功率的关系（单相）,效率,变压器运行时的功率取决于负载的性质,2) 额定值,3 变压器的外特性与效率,1) 变压器的外特性,定义：当一次侧电压 U1和负载功率因数 cos2保持不变时，二次侧输出电压 U2和输出电流 I2的关系，U2 = f (I2)。,U20：一次侧加额定电压、二次侧开路时，二次侧的输出电压。,电压变化率：,一般供电系统希望要硬特性（随I2的变化，U2 变化不大），电压变化率约在5%左右。,变压器输出电压u2随负载电流 i2变化的关系称为它的外特性，即：,cos(-2)=0.8超前,cos2=1,cos2=0.8滞后,u2f（i2）,外特性可用右图所示曲线描述。,(1)负载为纯电阻性质时，cos=1，输出电压u2随负载电流i2的增加略有下降；,结论,负载的功率因数对变压器的外特性影响很大。,(2)负载为感性时，u2随i2的增加下降的程度加大；,(3) 负载为容性时，输出特性曲线呈上翘状态，说明u2随 i2的增加反而加大。,2.变压器的效率(),为减少涡流损耗，铁心一般由导磁钢片叠成。,变压器的损耗包括两部分：,铜损 (PCu) ：绕组导线电阻的损耗。,涡流损耗：交变磁通在铁心中产生的感应电 流(涡流)造成的损耗。,铁损(PFe )：,当外加电压一定时，工作磁通一定，铁损耗是不变的。也称为固定损耗。铜损耗的大小随通过绕组中的电流变化而变化，这部分损耗为可变损耗,变压器的效率为,一般 95% ,负载为额定负载的(5075)%时，最大。,输出功率,输入功率,例: 有一带电阻负载的三相变压器，其额定数据如下：SN=100kVA, U1N=6000V, f=50Hz。 U2N= U20=400V , 绕组连接成。由试验测得: PFe =600 W，额定负载时的 PCu =2400W 。 试求 (1) 变压器的额定电流； (2) 满载和半载时的效率。,解:,(1) 额定电流,() 满载和半载时的效率,你会做吗？,一个交流电磁铁，额定值为工频电220V，现不慎接在了220V的直流电源上，问会不会烧坏？为什么？,检验学习结果,6.4 特种变压器,定义：把普通双绕组变压器的高压侧绕组和低压侧绕组相串联，即可构成一台自耦变压器，如下图所示。,连成自耦变压器,实际自耦变压器,1. 自耦变压器(自耦调压器),普通双绕组变压器,实际应用中，自耦变压器只用一个绕组，原绕组匝数较多，原绕组的一部分兼作副绕组。两者之间不仅有磁的耦合，而且还有电的直接联系。,自耦变压器的工作原理和普通双绕组变压器相同。因此，其变比公式与双绕组变压器一样，即：,实验室中单相调压器结构原理图,实验室中单相和三相调压器的实物图,优点：额定容量相同时，自耦变压器与双绕组变压器相比，其单位容量所消耗的材料少、变压器的体种小、造价低，而且铜耗和铁耗都小，因而效率较高。,自耦调压器的特点,缺点：由于原、副边共用一个绕组，因此当高压侧遭受过电压时，会波及低压侧，为避免危险，需在自耦变压器的原、副边都装设避雷器，在一次侧和二次侧的公共端接零线。,电压互感器和电流互感器又称为仪用互感器，是电力系统中使用的测量设备，其工作原理与变压器基本相同。,1. 与小量程的标准化电表配合测量高电压、大电流；,2. 使测量回路与被测回路隔离，以保障人员和设备的安全；,3.为各类继电保护和控制系统提供控制信号。,2. 仪用互感器,使用仪用互感器的目的,电压互感器产品图,电流互感器产品图,电压互感器的原绕组匝数很多，并联于待测电路两端；副绕组匝数较少，与电压表及电度表、功率表、继电器的电压线圈并联。用于将高电压变换成低电压。,(1) 电压互感器,电压互感器示意图,工作原理为,电压互感器使用注意事项,* 电压互感器的副边不允许短路。因为一旦发生短路，副边将产生一个很大的电流，导致原边电流随之激增，由此将烧坏互感器的绕组。,* 电压互感器的副边应当可靠接地。(原因是防止互感器一次侧、二次侧之间绝缘损坏时造成危险),* 电压互感器的副边阻抗不得小于规定值，以减小误差。,(2) 电流互感器,电流互感器的原绕组线径较粗，匝数少与待测电路负载串联；副绕组线径细且匝数多，与电流表及电度表、功率表、继电器的电流线圈串联。用于将大电流变换为小电流。,电流互感器示意图,工作原理为,电流互感器使用注意事项,* 电流互感器的副边不允许开路。因其原边电流是由被测电路决定的。正常运行时副边相当于短路，具有强烈的去磁作用，所以铁芯中工作主磁通所需的励磁电流相应很小。若副边开路，原边电流全部成为励磁电流而导致铁芯中工作磁通剧增，致铁芯严重饱和过热而烧损，同时因副绕组匝数很多，又会感应出危险的高电压，危及操作人员和测量设备的安全。,* 电压互感器的副边应当可靠接地。,* 副边阻抗不得超过规定值，以免增大误差。,6.5 三相异步电动机,优点： 三相异步电动机具有结构简单、制造成本低廉、使用和维修方便、运行可靠且效率高等优点。 应用：被广泛应用于工农业生产中的各种机床、水泵、通风机、锻压和铸造机械、传送带、起重机及家用电器、实验设备中。 缺点：调速性能差，功率因素低,1. 特点,三相异步电动机的基本结构,2. 三相异步电动机的基本结构,三相异步电动机,定子,转子,三相异步电动机笼式结构,轴承盖,端盖,接线盒,散热筋,转轴,转子,风扇,罩壳,轴承,机座,三相异步电动机的基本结构,异步电动机的定子指其固定不动部分，主要包括有：,机座,机座是电动机 的支架，通常 用铸铁或铸钢 制成。,定子铁芯,铁芯硅钢片,异步电动机的定子铁芯是由0.5mm厚的硅钢片叠压制成的。定子铁芯内圆冲有分布的槽。定子铁芯构成异步电动机磁路的一部分。,定子绕组,定子绕组是由漆包线绕制而成，嵌入到定子铁芯槽中。构成电机电路的一部分。,（3）机座,定子绕组组成一个在空间依次相差120电角度的三相对称绕组，其首端分别为U1、V1、W1，末端分别 U2、V2、W2 可接成星形或三角形，如图所示。主要产生旋转磁场。,1)定子组成,电动机主磁路的一部分，有良好的导磁性能。为了减小铁心损耗，采用0.5mm厚硅钢冲片叠成圆筒形，并压装在机座内。在定子铁心内圆上冲有均匀分布的槽，用于嵌放三相定子绕组。,（2）定子绕组,（1）定子铁心,固定和支撑作用。,三相异步电动机定子接线,星形接法,三角形接法,2)转子,电动机的转子电路部分，其作用是感应电动势、流过电流并产生电磁转矩。,（3）转子绕组,支撑转子铁心和输出电动机的机械转矩。,（2）转轴,电动机主磁路的一部分，也用0.5mm厚且相互绝缘的硅钢片叠压成圆柱体，中间压装转轴，外圆上冲有均匀分布的槽，用以放置转子绕组。,（1）转子铁心,一般用45号钢制成，用来传递电磁转矩。,异步电动机的转子指其旋转部分，主要部件包括：,转子铁芯,铁芯硅钢片,转子绕组,转子绕组大部分是浇铸铝笼型，大功率也有铜条制成的笼型转子导体。转子绕组构成电动机电路的另一部分。,转轴,转子铁芯也是由0.5mm厚的硅钢片叠压制成。在其外圆冲有均匀分布的槽，用来嵌放转子绕组。转子铁芯构成电动机磁路的又一部分。,转子: 在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。,转子结构分类,鼠笼转子,铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。,(2) 绕线式转子,同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。,笼型转子图,铜条笼型转子,铸铝笼型转子,绕线式转子图,三相转子绕组,转轴,集电环,电刷,电刷外接线,鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：,鼠笼式： 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。,3. 三相异步电动机的工作原理,三相异步电动机是如何转动起来的？,设三相异步电动机模型的定子磁极是顺时针转动的。固定不动的转子绕组和旋转的定子磁场相切割而感应电动势。,转子绕组是闭合的，因此感应电动势在绕组中产生感应电流。感应电流的方向与感应电动势的方向相同。,载流的转子绕组处在磁场中，必定受到电磁力的作用。,模型电机的 定子磁极,模型电机的 转子绕组,e,e,i2,n0,用右手定则 判断,用左手定则 判断,两个电磁力的大小相等、方向相反，因此对电动机转轴形成了电磁转矩。于是转子就顺着定子磁场的方向转动起来。,电机转动的关键是：旋转的定子磁场！,三相异步电动机绕组符号和接法,在三相定子绕组中流过三相对称交流电流，其波形如图三相交流旋转磁场的产生。,1)旋转磁场的产生,结构 示意图,接线 原理图,定子三相绕组通入三相交流电(星形联接),据电流的参考方向（首端流入）和波形图判断电流的实际方向,电流为负时，实际电流从线圈末端流进，首端流出。,电流为正时，实际电流从线圈首端流进，末端流出；,旋转磁场的产生,若要改变电动机的旋转方向，只需任调通入定子绕组中两相电流的相序即可。,2)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,p=1时,若定子每相绕组由两个线圈串联 ，绕组的始端之间互差60，将形成两对磁极的旋转磁场。,p=2时,旋转磁场转速n0与极对数 p 的关系,3) 对于两极（即磁极对数 =1）电动机，旋转磁场转速,3)旋转磁场的特点,1）定子三相绕组的合成磁场为旋转磁场。,2）旋转磁场的转向决定于三相电流的相序。若要改变旋转磁场转向，只须将三相电源进线中的任意两相对调即可。,式中，n1 是旋转磁场转速，亦称同步转速（r/min）; f1 是电源频率（HZ);p是磁极对数。,对于p对磁极电动机，旋转磁场的转速,若定子绕组增加一倍，且每个绕组在空间以相差 的角度排列，并把相差 的两个绕组首尾相串，组成一相绕组，则可构成四极（ =2）电动机。,答案1,4)旋转原理,结论：转子的转向和旋转磁场的转向一致。若改变旋转磁场的转向，则可改变转子的转向。,旋转磁场与转子导体间有相对运动,感应电动势,右手定则,感应电流,左手定则,电磁力,电磁转矩,因为，如果转子的转速 n达到同步转速 n1，则转子导体将不再切割磁力线，因而感应电动势、感应电流和电磁场转矩均为零，转子将减速，因此，转子转速总是低于同步转速。,“异步”的含义是指转子的转速n永远比同步转速n1(既旋转磁场的转速)小。,异步电动机的“异步”的含义,感应电机,旋转磁场的同步转速n1与转子转速n之差称为转差。 转差与同步转速 n1 之比称为转差率 ，用 S 表示，即,转差率S,转差率S是三相异步电动机的一个重要参数。它对电机的运行有着极大的影响。其大小也能反映转子转速。即,有关转差率的讨论,电动机的转差速度与磁场转速之比称为转差率，用s表示：,显然，电动机的转差率随着电动机转速的升高而减小。,(1) 电动机起动瞬间，电动机转速n=0，转差率s =1；,(2) 电动机转速最高时，转速nn0，转差率s 0；,(3) 电动机运行过程中，转速0nn0，转差率0s1；,模型电机的 定子磁极,模型电机的 转子绕组,e,e,i2,n0,用右手定则 判断,用左手定则 判断,问题与讨论,电动机的转速n能等于旋转磁场的转速n1吗？,分析,如果二者相等，则转子与旋转磁场之间,产生感应电流成为载流导体不是载流导体就无法在磁场中,nn1，异步！,就没有了相对切割转子不切割磁场就不能,受力不受力电动机就永远转运不起来。,例,解,有一台三相异步电动机，其额定转速为975r/min。试求工频情况下电动机的磁极对数和电动机的额定转差率。,由于电动机的额定转速接近于旋转磁场的转速，所以,即该电动机的极对数p=3，同步转速n0=1000r/min。额定转差率为：,4. 异步电动机的机械特性,机械特性曲线,额定工作点,N,Tst,额定转矩,电动机运行在AB段，其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。,A,B,C,机械特性曲线可分为稳定运行区AB段和非稳定运行区BC段两部分。,额定转速,最大电磁转矩,起动电磁转矩,分析,N,N,自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要特点（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）。,电动机在额定负载时的转矩。,1.额定转矩TN,三个重要转矩,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1440r/min, 则额定转矩为,2.最大转矩 Tmax,转子轴上机械负载转矩T2 不能大于Tmax ，否则将 造成堵转(停车)。,电机带动最大负载的能力。,临界转差率,将sm代入转矩公式，可得,3. 起动转矩 Tst,电动机起动时的转矩。,起动时n= 0 时，s =1,(2) Tst与 R2 有关， 适当使 R2 Tst 。对绕线式 电机改变转子附加电阻 R2 , 可使Tst =Tmax 。,Tst体现了电动机带载起动的能力。 若 Tst T2电机能起动，否则不能起动。,起动能力,电机稳定运行在 TL=TN。当负载减少时，TLn。沿特性曲线左移。,电机稳定运行时 TL=TN。当负载增加时，TLTN动力小于阻力 电机稳定运行状态被破坏转速 n下降转差率s上升转子电路感应电动势增加电流I2增大定子电流I1随之增大电磁转矩T增大至T当T =TL时电动机转速重新稳定在n上，此时nn。特性曲线的N点向右移。,机械特性曲线,额定工作点,N,Tst,额定转矩,A,B,C,额定转速,最大电磁转矩,起动电磁转矩,分析,N,N,由公式可知,电磁转矩公式,1. T 与定子每相绕组电压 成正比。U 1 T ,2. 当电源电压 U1 一定时，T 是 s 的函数。,3. R2 的大小对 T 有影响。绕线式异步电动机可外 接电阻来改变转子电阻R2 ，从而改变转距。,电磁转矩与功率的关系,U1 变化对机械特性的影响,T2,当电动机在额定状态下运行时：,电动机的效率为：,转矩和功率的关系：,5.三相异步电动机的铭牌,1) 型号,例如： Y 132 M4,用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。,L表示长机座，S表示短机座,异步电动机产品名称代号,2） 接法,接线盒,定子三相绕组的联接方法。通常,Y 联结, 联结,3) 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低 于额定值的 5% 。因为在电动机满载或接近满载情况下运行时，电压过高 或过低都会使电动机的电流大于额定值, 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。,三相异步电动机的额定电压有380V，3000V, 及6000V等多种。,4) 电流,例如： Y / 6.73 / 11.64 A 表示星形联结下电机的线电流为 6.73A；三角形联结下线电流为 11.64A。两种接法下相电流均为 6.73A。,5)功率与效率,电动机在额定运行时定子绕组的线电流值。,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。,注意：实用中应选择容量合适的电机，防止出现 “大马拉小车” 的现象。,6) 功率因数,三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载时约为 0.7 0.9。空载时功率因数很低，只有 0.2 0.3。额定负载时，功率因数最高。,7) 额定转速,电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。,如： n N =1440 转/分 sN = 0.04,8) 绝缘等级,指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为Y、A、E、B、F、H、C七级，A级最低(90C)，C级最高(180C)。,9) 防护法,表示电动机和外壳防护,10) 工作制,S1表示电动机在额定值状态下连续运行，S2为短时运行，S3为短时重复运行。,6.6 三相异步电动机的运行,1.三相异步电动机的启动,起动问题：起动电流大，起动转矩小。(由于功率因素cos2较小) 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(1.02.2)倍。,后果：,原因：,起动： n = 0，s =1, 接通电源。,1) 起动方法,(1) 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。 用电单位如果有独立的变压器，当电动机起动频繁时，其容量小于变压器容量的20%,当电动机不频繁起动时，其容量小于变压器的40% 如果没有独立的变压器，所产生的电压降不应超过5%,（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）,以下介绍降压起动和转子串电阻起动。,设：电机每相阻抗为,2) 降压起动,(1) Y 换接起动,降压起动时的电流 为直接起动时的,(1)Y降压起动,即：电动机起动时定子绕组连成星形，起动后转速升高，当转速基本达到额定值时再切换成三角形连接的起动方法。,手柄上打，定子绕组形运行,手柄下打，定子绕组成Y形起动,优点：起动电流降为全压起动时的1/3；,缺点：起动转矩也降为全压起动时的1/3。,适用范围,正常运行时定子绕组为三角形连接，且每相绕组都有两个引出端子的电机。,三相异步电动机,Y-起动器,闭合电源开关，为 电机通电做好准备,例,解,某三相异步电动机，接于线电压 =380V的三相电源，已知电机三相定子绕组正常运行为形接法，额定电流IN=20A，刚起动瞬间电流与额定电流之比是7。 求：（1）接法时的起动电流Ist （2）若起动时电机改为Y接法，求 IstY。,(1)已知Ist/IN=7，可得直接起动时的起动电流为：,(2)若改为Y形起动，根据前面所讲知识可得：,采用Y-起动，显然大大减小了起动电流对电网的影响。,(2)自耦降压起动,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，以达到减小起动电流的目的。自耦变压器备有40、60、80等多种抽头，使用时要根据电动机起动转矩的要求具体选择。,运行时上打与电机直通,起动时下打 通过自耦 变压器降压,优点：,缺点：,具有不同的抽头，可以根据起动转矩的要求，比较方便的得到不同的电压。,设备体积大、成本高。,适用范围,适用于容量较大的电动机或不能用Y-降压起动的鼠笼式三相异步电动机。,三相自耦变压器,闭合电源开关，为电机通电做好准备,(3)绕线式异步电动机的起动,绕线式异步电动机起动时，只要在转子电路中串入适当的起动电阻Rst，就可以达到减小起动电流增大起动转矩的目的。,绕线式异步电动机目前用得更多的是在转子回路中接频敏变阻器起动，此变阻器在起动过程中能自动减小阻值，以代替人工切除起动电阻。绕线式异步机价高维护难。,绕线式异步电动机起动转矩大(R2增大了)的特点，使它广泛应用于要求起动转矩较大的卷扬机、起重机等场合。,2. 三相异步电动机的制动,电机断电后由于机械惯性总要经过一段时间才能停下来。为了提高生产效率及安全，采用一定的方法让高速运转的电动机迅速停转，就是所谓的制动。,三相异步电动机常用的制动方法有以下几种：,(1)能耗制动,n0=0,当电动机三相定子绕组与交流电源断开后，把直流电通入两相绕组，产生固定不动的磁场n0。,电动机由于惯性仍在运转，转子导体切割固定磁场产生感应电流。,载流导体在磁场中又会受到与转子惯性方向相反的电磁力作用，由此使电动机迅速停转。,能耗制动常用于生产机械中的各种机床制动。,n,(2)反接制动,把与电源相接的三根火线中的任意两根对调，使旋转磁场改变方向，从而产生制动转矩的方法。,在电动机的定子绕组中通入对称三相交流电，电动机顺时针转动。,改变通入定子绕组中电流的相序，旋转磁场反向，转子受到与惯性旋转方向相反的电磁力，使电机迅速停转。,反接制动适用于中型车床和铣床的主轴制动。,n0,(3) 再生发电制动,起重机快速下放重物，使重物拖动转子出现nn0情况时，电动机处于发电状态，此时在转子导体中感应电流，感应电流的方向与原电流方向相反，因此产生的电磁转矩方向也相反，这种制动称为再生发电制动。,nn0,3. 三相异步电动机的调速,(1)改变极对数p， 实现有级调速；,由式可知，异步电动机的调速通过三种形式可实现：,三相异步电动机的转速公式：,(2)改变转差率s， 实现无级调速；能耗较大,(3)改变电源频率f1， 实现无级调速。,目前，第三种调速方法发展很快，且调速性能较好。其 主要环节是研制变频电源，通常由整流器、逆变器等组成。,用人为的方法使电动机的转速从某一数值改变到另一数值的过程称为调速。,4. 三相异步电动机的选择,异步电动机应用很广，选用时应从技术和经济两个方面考虑。以实用、合理、经济和安全为原则，确保电动机安全可靠地运行。,(1)种类选择：鼠笼式异步机一般用于无特殊调速要求的生产机械，如泵类、通风机、压缩机、金属切削机床等；绕线式异步机适用于需要有较大的起动转矩，且要求在一定范围内进行调速的起重机、卷扬机、电梯等 。,(3)结构选择：电动机根据使用场合可分为开启式、防护式、封闭式及防爆式等。使用时要根据电动机的工作环境选择，以确保电动机能够安全、可靠地运行。,(2)功率选择：原则上要求电动机的额定功率等于或稍大于生产机械的功率。,(4)转速选择：综合考虑电动机和机械传动等诸方面因素，原则上应根据生产机械的要求进行选择。,何谓起动？如何判断三相异步电动机能否直接起动 ？,你会做吗？,检验学习结果,鼠笼式三相异步电动机的降压起动方法有哪几种？调速和制动方法又有哪几种 ？,电容器,端盖,机座,定子绕组,轴承,转子,端盖,一、基本结构和工作原理,1基本结构,6.7单相异步电动机,2 单相异步电动机的工作原理 单相正弦交流电通入单相定子绕组时，在空气隙中各点的B随交变电流变化按正弦规律变化，产生绕组轴线方向上静止的一个交变脉动磁场，如图所示。可见，单相异步电动机中的磁场是一个静止的脉动磁场。,定子绕组产生的脉动磁场，可用正、反两个旋转磁场合成来等效。即,脉动磁场可以分解为幅值相等，以同一同步转速no在相反方向旋转的两个旋转磁场，如图所示，分别在转子中感应出大小相等，方向相反的电动势和电流。因此，产生的电磁转矩T1、T2也必然大小相等，方向相反，合成转矩T为零。即单相异步电动机没有起动转矩，它不能自行起动。,脉动磁场的分解,正反向旋转磁场的合成转矩特性,合成转矩,(正向),(反向),鼠笼式转子 导条及电流,当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据右手螺旋定则和左手定则，可知转子导条左、右受力大小相等方向相反，所以没有起动转矩。,A,A,为了获得所需的起动转矩，单相异步电动机的定子进行了特殊设计。常用的单相异步电动机有电容分相式异步电动机和罩极式异步电动机。他们都采用鼠笼式转子，但定子结构不同。下面我们说明电容分相式异步电动机,电容分相式异步电动机,如图所示为电容分相单相异步电动机的原理图。适当选择电容器C 的容量，使起动绕组流过的电流iV与主绕组流过的电流iU在相位上相差 90。此时，在定子内圆便产生一圆形旋转磁场。转子在该旋转磁场的作用下，获得较大的起动转矩，从而转动起来。,问题：电动机起动后，起动绕组还有用吗？,电容分相单相异步电动机,单相异步电动机旋转磁场, 在起动前，若起动绕组断开，则电动机不能起动。,认识起动绕组, 在起动后，若把起动绕组去 掉，电动机仍能继续转动。,对上面提到的问题，你有答案了吗？,小知识：电冰箱在工作中突然断电时不能马上恢复供电，否则有可能烧坏电动机 ！,3 单相异步电动机的反转与调速 电容分相起动的异步电机是通过转换开关把电容器接入另一绕组中或改变任一绕组的首末端的位置从而改变电动机的转动方向。 单相异步电动机的调速常用改变定子绕组的电压的方法来实现。,单相异步电动机与三相异步电动机的比较 单相异步电动机在起动前，若定子起动绕组断开，则电动机不能起动，但在运行过程中，若起动绕断开，则电动机仍将继续旋转。 三相异步电动机在起动前，若定子某相绕组断开，则电动机不能起动，但在运行过程中，若某一相断开，则电动机仍将继续旋转。