第8章 交流电动机.ppt

第8章交流电动机,返回,第8章交流电动机,8.4三相异步电动机的转矩和机械特性,8.3三相异步电动机的电路分析,8.5三相异步电动机的起动,8.8三相交流异步电动机的铭牌数据,8.6三相异步电动机的调速,8.1三相异步电动机的构造,8.2三相异步电动机的转动原理,8.7三相异步电动机的制动,前一页,后一页,返回,1.了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理。2.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,了解调速和制动方法。3.理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。,本章要求：,返回,前一页,后一页,电动机的分类,他励、并励、串励、复励,鼠笼式异步交流电动机授课内容：基本结构、工作原理、机械特性、控制方法,返回,前一页,后一页,1.异步电动机的基本结构。鼠笼式和绕线式异步电动机在结构上有何不同？2.异步电动机的转动原理，定子绕组Y、接法。3.旋转磁场的转向与通入定子绕组的电流相序之间的关系。改变旋转磁场转向的方法？4.旋转磁场的转速n0与磁极对数p的关系？5.转子的转向与旋转磁场转向的关系？6.转子的转速n与旋转磁场的转速n0的关系？7.什么是转差率？表达式如何写？,看录象时思考以下问题：,返回,前一页,后一页,问题解答,1.异步电动机的基本构造。鼠笼式和绕线式异步电动机在结构上有何不同？,转子构造不同,2.异步电动机的转动原理，定子绕组Y、接法。,3.旋转磁场的转向与通入定子绕组的电流相序之间的关系。改变转子转向的方法？,动磁生电、磁电生力,调换两根电源进线,返回,前一页,后一页,4.旋转磁场的转速n0与磁极对数p的关系？,5.转子的转向与旋转磁场转向的关系？,6.转子的转速n与旋转磁场的转速n0的关系？,相同,nTmax电机将会因带不动负载而停转。,电机带动最大负载的能力。,临界转差率,返回,前一页,后一页,2.最大转矩Tmax,2)Sm与R2有关，R2Sm。绕线式电机改变外接电阻R，可使Tm在不同S下出现。,当U1一定时，Tmax为定值,由公式可知:,过载系数（能力）：,一般：,工作时必须TLT2电机能起动，否则不能起动。,返回,前一页,后一页,三、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整，这种能力称为自适应负载能力。,此过程中，n、sI2时，I1电源提供的功率自动增加。,T2,s,T2T,T=T2,n,T,达到新的平衡。,返回,返回,前一页,后一页,四、U1和R2变化对机械特性的影响,1、U1变化对机械特性的影响,动画,返回,前一页,后一页,2、R2变化对机械特性的影响,R2,Tst,n,不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电机。,硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。,软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。,返回,前一页,后一页,1、为什么三相异步电动机的起动电流Ist较大？,2、异步电动机的Ist大对电网有何影响？3、降压起动的目的？4、Y起动法适用的场合。为什么电压降低到原来的，而起动电流和起动转矩却降到原来的1/3。5、自耦变压器降压起动适用的场合。若副边电压为原边电压的55%，则起动电流和起动转矩为原来的多少倍？6、转子串电阻起动的特点、适用场合。7、调速有几种途径？各种调速方法的特点。,返回,前一页,后一页,起动瞬间旋转磁场切割转子导体的速度最大，E2、I2最大，起动电流Ist较大。,使电网电压下降，影响其他设备的正常工作,降低起动电流,IYst=IYp=Ip，Ist=Ip，TstU,正常工作采用接法的电机，空载或轻载起动,返回,前一页,后一页,5.自耦变压器降压起动适用的场合。若副边电压为原边电压的55%，则起动电流和起动转矩为原来的多少倍？,6.转子串电阻起动的特点、适用场合。,容量较大或正常工作采用Y接法的电动机。起动电流和起动转矩为原来的0.55倍。,R2选的适当，转子串电阻既可以降低起动电流，又可以增加起动转矩。适用于转子为线绕式的电动机起动。,7.三相异步电动机在满载和空载下起动时，起动电流和起动转矩是否一样？,一样,返回,前一页,后一页,8、调速有几种途径？各种调速方法的特点。,调速方法：1）改变磁极对数p，有级调速，速度成倍变化。2）改变电源频率f，无级调速，需要专用的变频设备。3）改变转差率s，无级调速，用于绕线式电机。,1）、2）适用于鼠笼式电机。,返回,前一页,后一页,8.5三相异步电动机的起动,一、起动性能,起动电流：,中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的57倍,起动时，转子导条切割磁力线速度很大，,影响：,原因：,返回,前一页,后一页,二、起动方法,1.直接起动：二、三十千瓦以下的异步电动机一般采用直接起动。,（适用于鼠笼式电动机）,1）Y换接起动,返回,前一页,后一页,1）Y换接起动,设：电机每相阻抗为,返回,前一页,后一页,Y起动器接线简图,返回,前一页,后一页,Y换接起动应注意的问题：,（1）仅适用于正常运行为三角形接法的电机。,Y换接起动适合于空载或轻载起动的场合,返回,前一页,后一页,2）自耦降压起动,Q2下合：接入自耦变压器，降压起动。,Q2上合：切除自耦变压器，全压工作。,合刀闸开关Q,Q2,自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成Y形不能采用Y起动的鼠笼式异步电动机。,返回,前一页,后一页,R,3.绕线式电动机转子电路串电阻起动,R,R,起动时将适当的R串入转子电路中，起动后将R短路。,返回,前一页,后一页,转子电路串电阻起动的特点：,若R2选得适当，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。,常用于要求起动转矩较大的生产机械上。,R2Tst,返回,前一页,后一页,方法：任意调换两根电源的进线，可实现电动机反转。,三相异步电动机的正、反转,正转,反转,返回,前一页,后一页,例7-3：,返回,前一页,后一页,有一个型号为Y225M-4型的三相异步电动机,三相定子绕组型连接,其额定数据为：功率P2N=45kw，转速nN=1480r/min，UN=380V,N=92.3%，CosN=0.88，Ist/IN=7.0，Tst/TN=1.9，Tm/TN=2.2,求：1)额定电流IN?2)额定转差率SN?3)额定转矩TN最大转矩Tm和起动转矩TN?,例7-3：,2)由nN=1480r/min，可知p=2(四极电机),3）,返回,前一页,后一页,例7-4：,解：,上例中（1）如果负载转矩为510.2N.m，试问在U=UN和U=0.9UN的两种情况下，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U=UN时，Tst=551.8Nm510.2N.m,不能起动,2）Ist=7IN=7*84.2=589.4A,在U=0.9UN时,能起动,返回,前一页,后一页,例7-4：,在80%额定负载时,不能起动,在50%额定负载时,可以起动,3),返回,前一页,后一页,8.6三相异步电动机的调速,1.改变极对数有级调速。,调速方法：,返回,前一页,后一页,3.改变电源频率(变频调速)无级调速,此种调速方法发展很快，且调速性能较好。其主要环节是变频电源（常由整流器、逆变器等组成）。,返回,前一页,后一页,8.7三相异步电动机的制动,制动方法：1.抱闸：加机械抱闸；2.反接制动：停车时，将电动机接电源的任意两相对调，使电动机与原来的旋转方向相反，成为制动转矩，以达制动的目的。,注意：,返回,前一页,后一页,4.发电反馈制动：令电机转子的转速超过旋转磁场的同步转速，便会产生制动转矩。,3.能耗制动：停车时，断开交流电源，接至直流电源上，产生制动转矩。,返回,前一页,后一页,8.8三相异步电动机铭牌数据,1.型号Y132M4,同步转速1500转/分,2.额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压。,例：380/220V、Y/是指：线电压为380V时采用Y接法；线电压为220V时采用接法。,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%。,返回,前一页,后一页,电压波动对电动机的影响,返回,前一页,后一页,3.联接方式：Y/接法,通常Y系列电动机UN均为380V,Y接法,返回,前一页,后一页,4.额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流。,如：Y/6.73/11.64A,表示星形接法时电机的线电流为6.73A；三角接法时线电流为11.64A。两种接法下相电流均为6.73A。,5.额定功率：额定功率指电机在额定运行时轴上输出的机械功率P2，不等于从电源吸取的电功率P1。,单位:kW,返回,前一页,后一页,注意：实用中应选择合适容量的电机，防止“大马”拉“小车”的现象。,7.功率因数cos：,额定负载时一般为0.70.9，空载时功率因数很低约为0.20.3。额定负载时，功率因数最大。,6.额定转速:电机在额定负载下运行时的转速。,如：nN=1440转/分sN=0.04,返回,前一页,后一页,8.9单相异步电动机,一、单相异步电动机的工作原理,结构：定子放单相绕组（其中通单相交流电）；转子一般用鼠笼式。,定子中通入单相交流电后，形成脉动磁场。其磁感应强度按正弦分布，且随时间按正弦变化。,返回,前一页,后一页,单相异步电动机的特点：,1）自身没有起动转矩,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。,返回,前一页,后一页,2）转子借助其它力量转动后，外力去除后仍按原方向继续转动。其原理分析如下：,定子绕组产生的脉动磁场（），可用正、反两个旋转磁场合成而等效。即：,返回,前一页,后一页,脉动磁场的分解,返回,前一页,后一页,正反向旋转磁场的合成转矩特性,合成转矩,（正向）,返回,前一页,后一页,单相异步电动机的功率小，主要制成小型电机。它的应用非常广泛，如家用电器（洗衣机、电冰箱、电风扇）、电动工具（如手电钻）、医用器械、自动化仪表等。,二、单相异步电动机起动,ST,特点：1、没有起动转矩；2、没有固定转向。,返回,前一页,后一页,二、单相异步电动机起动,返回,前一页,后一页,两相旋转磁场,返回,前一页,后一页,罩极式单相电机,定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋转磁场，使转子转起来。,图中电机的转动方向：顺时针旋