第5章 电动机与拖动基础

1、1分类：分类：电动机电动机交流交流直流直流三相三相单相单相同步同步异步异步他励、并励他励、并励串励、复励串励、复励电机：电机： 实现能量转换或信号转换的电磁装置。实现能量转换或信号转换的电磁装置。原理：电磁转换。原理：电磁转换。电机电机发电机发电机（动力电机）（动力电机）（控制电机）（控制电机）第第5 5章章 电动机与拖动基础电动机与拖动基础 电机的种类很多，本章主要介绍生产上常用的三相电机的种类很多，本章主要介绍生产上常用的三相异步电动机。异步电动机。2 5.1.1 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构 三相异步电动机由定子、转子等组成。三相异步电动机由定子、转子等组成。5.1 5.1

2、三相异步电动机的结构及工作原理三相异步电动机的结构及工作原理3 1. 定子定子 由定子绕组、定子铁心和机座等组成。由定子绕组、定子铁心和机座等组成。 (1) 定子铁心定子铁心 一般由一般由0.350.5mm厚的硅钢片叠成。厚的硅钢片叠成。 (2) 三相定子绕组三相定子绕组 一般由绝缘的漆包线绕制而成一般由绝缘的漆包线绕制而成,按一定规则嵌放在铁心槽中。按一定规则嵌放在铁心槽中。 (3) 机座机座 支撑定子和转子等。支撑定子和转子等。4 2. 转子转子 转子主要由转子铁心、转子绕组、转轴和风扇等组成。转子主要由转子铁心、转子绕组、转轴和风扇等组成。 (1) 转子铁心转子铁心 由硅钢片叠成。由硅钢

3、片叠成。5 (2) 转子绕组转子绕组 分为笼型和绕线型分为笼型和绕线型绕线型转子通过集电环引出，外接电路。绕线型转子通过集电环引出，外接电路。6笼型电动机与绕线式电动机的的比较：笼型电动机与绕线式电动机的的比较：笼型：笼型： 结构简单、价格低廉、工作可靠；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。不能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；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。转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。7三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理磁铁带动转子的实验：磁铁带动转子的

4、实验： 一个一个U形磁铁，可通过手柄转动。形磁铁，可通过手柄转动。 一个笼型转子，通过金属圆环将多根铜条连接在一起构成。一个笼型转子，通过金属圆环将多根铜条连接在一起构成。 当磁铁转动时，带动转子转动。当磁铁转动时，带动转子转动。工作原理：工作原理： 转子切割磁力线，产生在感应电动势和感应电流，电流在磁转子切割磁力线，产生在感应电动势和感应电流，电流在磁场中受力，产生转矩。场中受力，产生转矩。8 5.1.2 旋转磁场旋转磁场 1. 两极旋转磁场两极旋转磁场 观看观看动画片动画片两极旋转磁场。两极旋转磁场。 定子三相绕组的放置方式。定子三相绕组的放置方式。 定子绕组三相电流的表达式。定子绕组三相

5、电流的表达式。1m2m3msinsin120sin240iItiItiIt 91. 两极旋转磁场两极旋转磁场(1) t = 0 时时i1 为零，为零，U1端为零，端为零， U2端为零端为零i2 为负，为负，V2端流入，端流入， V1端流出端流出i3 为正，为正，W1端流入，端流入，W2端流出端流出 10(2) t = (2/3) 时时i1 为正，为正，U1端流入，端流入， U2端流出端流出i2 为零，为零，V1端为零，端为零， V2端为零端为零i3 为负，为负，W2端流入，端流入，W1端流出端流出 11(3) t = (4/3) 时时i1 为负，为负，U2端流入，端流入， U1端流出端流出i2

6、 为正，为正，V1端流入，端流入， V2端流出端流出i3 为零，为零，W1端为零，端为零，W2端为零端为零 12(4) t = 2 时时i1 为零，为零，U1端为零，端为零， U2端为零端为零i2 为负，为负，V2端流入，端流入， V1端流出端流出i3 为正，为正，W1端流入，端流入，W1端流出端流出注意：注意：当电流变化一个周期当电流变化一个周期 2 ，磁场旋转一周磁场旋转一周 3601314151617 二极旋转磁场二极旋转磁场W W2 2V V2 2U U2 218 2. 四极旋转磁场四极旋转磁场 定子三相绕组的放置方式。定子三相绕组的放置方式。1920电流变化一周电流变化一周 旋转磁场

7、转一圈旋转磁场转一圈电流每秒钟变化电流每秒钟变化 50 周周 旋转磁场转旋转磁场转 50 圈圈 旋转磁场转旋转磁场转 3000 圈圈电流每分钟变化电流每分钟变化 (5060) 周周p = 1 时：时：电流变化一周电流变化一周 旋转磁场转半圈旋转磁场转半圈电流每秒钟变化电流每秒钟变化 50 周周 旋转磁场转旋转磁场转 25 圈圈 旋转磁场转旋转磁场转 1500 圈圈电流每分钟变化电流每分钟变化 (5060) 周周p = 2 时：时：21 3. 旋转的转速旋转的转速n0 旋转磁场的转速与磁场的极对数旋转磁场的转速与磁场的极对数 p 和定子电流的频率和定子电流的频率f1有关，表达式为有关，表达式为1

8、060(r/min)fnp p 12345n0(r/min)300015001000750600国产电机旋转磁场与对数国产电机旋转磁场与对数 p 之间的关系，频率之间的关系，频率f1为为50Hz。22 4. 旋转的反转旋转的反转 改变定子绕组中电流的相序，旋转磁场反转。改变定子绕组中电流的相序，旋转磁场反转。 23对称三相绕组对称三相绕组通入对称三相电流通入对称三相电流 旋转磁场旋转磁场(磁场能量磁场能量)磁场切割磁场切割转子绕组转子绕组 转子绕组中转子绕组中产生产生 e 和和 i转子绕组在磁场中转子绕组在磁场中受到电磁力的作用受到电磁力的作用 转子旋转起来转子旋转起来 机械负载机械负载 旋转

9、起来旋转起来 三相交流电能三相交流电能输出机械能量输出机械能量 5.1.3 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 1. 转动原理转动原理转子的转速总是小于磁场的转速，故称为异步电动机。转子的转速总是小于磁场的转速，故称为异步电动机。242. 转差率转差率表示转子转速与磁场同步转速之间的关系。表示转子转速与磁场同步转速之间的关系。电机起动时，电机起动时，n = 0 ，s = 1，额定运行时，额定运行时，n n0 ，s 0。00nnsn0(1)ns n0s 125机座长度代号：机座长度代号：S短机座，短机座，M中机座，中机座，L长机座。长机座。 首位字母的意义：首位字母的意义：Y 异步

10、电动机，异步电动机，YR 绕线式异步电动机，绕线式异步电动机，YB 防爆型异步电动机，防爆型异步电动机，YD 多速异步电动机。多速异步电动机。5.6 5.6 三相异步电动机的铭牌与选择三相异步电动机的铭牌与选择5.6.1 三相异步电动机的铭牌与技术数据三相异步电动机的铭牌与技术数据 一、型号系列一、型号系列 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号Y132M - 4功功 率率7.5kW频频 率率50Hz电电 压压380V电电 流流15.4A接接 法法转转 速速1440 r/min绝缘等级绝缘等级B工作方式工作方式连续连续26 二、技术数据二、技术数据 1. 额定电压额定电压UN及接法及接法 额定

11、电压指定子绕组的额定电压指定子绕组的线电压线电压。 定子三相绕组从接线盒引出定子三相绕组从接线盒引出6条线，可接成三角形或星形条线，可接成三角形或星形接法。接法。三相异步电动机三相异步电动机型型 号号Y132M - 4功功 率率7.5kW频频 率率50Hz电电 压压380V电电 流流15.4A接接 法法转转 速速1440 r/min绝缘等级绝缘等级B工作方式工作方式连续连续27实验用电动机的外形实验用电动机的外形2829 2. 额定电流额定电流IN 额定电流指定子绕组的额定电流指定子绕组的线电流线电流。 3. 额定功率额定功率PN 电动机额定运行时，轴上输出的电动机额定运行时，轴上输出的机械功

12、率机械功率P2。 4. 额定功率因数额定功率因数 N 电动机额定运行时，定子绕组的功率因数。电动机额定运行时，定子绕组的功率因数。三相异步电动机三相异步电动机型型 号号Y132M - 4功功 率率7.5kW频频 率率50Hz电电 压压380V电电 流流15.4A接接 法法转转 速速1440 r/min绝缘等级绝缘等级B工作方式工作方式连续连续 5. 效率效率 N 电动机额定运行时，轴上输出的机械功率电动机额定运行时，轴上输出的机械功率P2与定子绕组输与定子绕组输入的电功率入的电功率P1的比值。的比值。N2N1N1PPPP1N1N1NN3PUI30 6. 额定频率额定频率fN 指定子电流的频率。

13、指定子电流的频率。 7. 额定转速额定转速nN 电动机的额定转速接近于同步转速电动机的额定转速接近于同步转速 n0 电动机的额定转差率电动机的额定转差率 sN = 0.01 0.09三相异步电动机三相异步电动机型型 号号Y132M - 4功功 率率7.5kW频频 率率50Hz电电 压压380V电电 流流15.4A接接 法法转转 速速1440 r/min绝缘等级绝缘等级B工作方式工作方式连续连续 8. 绝缘等级绝缘等级 指内部绝缘材料的最高极限温度等级，见下表：指内部绝缘材料的最高极限温度等级，见下表：绝缘等级绝缘等级AEBFH最高工作温度最高工作温度()10512013015518031 5.

14、6.2 三相异步电动机的选择三相异步电动机的选择 1. 功率与工作方式的选择功率与工作方式的选择 2. 电压和转速的选择电压和转速的选择 连续工作方式、短时工作方式、断续工作方式。连续工作方式、短时工作方式、断续工作方式。 3. 种类和形式的选择种类和形式的选择 (1) 种类的选择种类的选择 (2) 结构形式的选择结构形式的选择320NN0nnsnN1P3II1N1N1NN3PUINN1N100%PP 例例5.6.1Y180M2 型三相异步电动机，型三相异步电动机，PN = 22 kW，UN = 380 V，三角形联结，三角形联结，IN = 42.2 A，N = 0.89，fN = 50 Hz

15、，nN = 2 940 r/min。求额定状态下运行时的：。求额定状态下运行时的：(1) 转差率；转差率；(2) 定子绕组定子绕组的相电流；的相电流；(3) 输入有功功率；输入有功功率；(4) 效率。效率。(2)(3)(4)3 0002 9403 0000.0242.2 A324.4 A3 380 42.2 0.89 W 24 700 W22100%24.789%24.7 kW解：解：(1)3334 电动机的等效电路电动机的等效电路 定子绕组相当于变压器的一次绕组；定子绕组相当于变压器的一次绕组； 转子绕组相当于变压器的二次绕组。转子绕组相当于变压器的二次绕组。 变压器通过磁路传递电能；变压器

16、通过磁路传递电能； 电动机通过磁路将电能转化成机械能输出。电动机通过磁路将电能转化成机械能输出。5.2 5.2 三相异步电动机的电路分析三相异步电动机的电路分析35 5.2.1 定子电路定子电路 1. 定子绕组电动势定子绕组电动势E111 1111+(-)+(- )-uRieee1111m4.44UEf N 2. 定子电流频率定子电流频率 f11060fnp0160pnf 36 5.2.2 转子电路转子电路 1. 定子电流频率定子电流频率f2 转子绕组与旋转磁场的相对转速是转子绕组与旋转磁场的相对转速是(n0-n)，转子电流频率，转子电流频率02()60p nnf00210()60nnpnfs

17、fn0160pnf 通常，通常，s = 0.010.09，f1 = 50Hz，f2 = 0.54.5Hz37 2. 转子电动势转子电动势 E2 由基尔霍夫定律由基尔霍夫定律222 222 22d+(-)+dieR ieR iLt22222222()jER IER IX I X2为转子电路的漏磁感抗为转子电路的漏磁感抗38 2. 转子电动势转子电动势 E2222m4.44Ef N22222222()jER IER IX I E20为电动机起动时转子电路的感应电动势，是常数。为电动机起动时转子电路的感应电动势，是常数。2012m4.44Ef N12m4.44sf N20sE39 3. 转子感抗转子

18、感抗 X220122Xf L2222Xf L X20为电动机起动时转子电路的感抗，是常数。为电动机起动时转子电路的感抗，是常数。122sf L20sX40 4. 转子电流转子电流 I2222222EIRX 电动机起动时，转子电流最大。电动机起动时，转子电流最大。2022220()sERsX41 5. 转子电路的功率因数转子电路的功率因数 cos 2222222cosRRX 总结起来，转子电路的多个物理量与转差率有关。总结起来，转子电路的多个物理量与转差率有关。222220()RRsX422013.4.1743对称三相绕组对称三相绕组通入对称三相电流通入对称三相电流 旋转磁场旋转磁场(磁场能量磁

19、场能量)磁场切割磁场切割转子绕组转子绕组 转子绕组中转子绕组中产生产生 e 和和 i转子绕组在磁场中转子绕组在磁场中受到电磁力的作用受到电磁力的作用 转子旋转起来转子旋转起来 机械负载机械负载 旋转起来旋转起来 三相交流电能三相交流电能输出机械能量输出机械能量三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 转子的转速总是小于磁场的转速，故称为异步电动机。转子的转速总是小于磁场的转速，故称为异步电动机。44 5.3.1 转矩平衡与功率平衡转矩平衡与功率平衡 1. 转矩传递与平衡转矩传递与平衡 转子轴上的几个转矩：转子轴上的几个转矩： 电磁转矩电磁转矩T：转子导体切割磁力线产生的转矩。转子导体切

20、割磁力线产生的转矩。 空载转矩空载转矩T0：由轴承摩擦、风阻等产生。由轴承摩擦、风阻等产生。 输出转矩输出转矩T2： T2 = T T0 负载转矩负载转矩TL：生产机械产生的阻转矩。生产机械产生的阻转矩。 稳定运行时：稳定运行时： T2 T TL 转轴上输出功率：转轴上输出功率：22PT2260nT22602PTn或或229550PTn5.3 5.3 三相异步电动机的特性三相异步电动机的特性P2单位：单位：WP2单位：单位：KW45 2. 功率传递与平衡功率传递与平衡 定子绕组输入电功率：定子绕组输入电功率：1L1 L11P1 P11= 3cos3cosPU IU I12CuFeMePPPPP

21、P电动机的损耗：包括铜损耗、铁损耗和摩擦损耗。电动机的损耗：包括铜损耗、铁损耗和摩擦损耗。21100%PP电动机的效率：电动机的效率：46 5.3.2 转矩特性和机械特性转矩特性和机械特性 一、转矩公式一、转矩公式 电磁转矩的公式为：电磁转矩的公式为：Tm22cosTKIKT为转矩系数，与电动机的结构有关。为转矩系数，与电动机的结构有关。221P22220()sRTKURsX常用以下转矩公式：常用以下转矩公式：K为与电动机的结构有关的常数。为与电动机的结构有关的常数。上式可用于分析与电动机转矩相关的特性。上式可用于分析与电动机转矩相关的特性。 二、转矩特性与机械特性二、转矩特性与机械特性 转矩

22、特性是指转矩与转差率之间的关系。转矩特性是指转矩与转差率之间的关系。 T = f (s) 机械特性是指转速与转矩之间的关系。机械特性是指转速与转矩之间的关系。 n = f (T) n = (1 s) n047 (一一) 固有特性固有特性 1. 额定状态与额定转矩额定状态与额定转矩TN 电动机在额定负载下平稳运行时，电动机在额定负载下平稳运行时，T = TN 若负载转矩变化，转矩平衡会被打破，电动若负载转矩变化，转矩平衡会被打破，电动机的转速变化，转矩变化，达到新的平衡状态。机的转速变化，转矩变化，达到新的平衡状态。 转矩特性转矩特性 机械特性机械特性n = (1 s) n02N2N602PTn

23、2N2N9550PTn221P22220()sRTKURsX48n0nTOn0nTO工作段工作段 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（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）动新的负载） 。 a 点点TLnI2T直至新的平衡直至新的平衡 TLaTL a点点a49 2. 临界状态与最大转矩临界状态与最大转矩TM 对应最大转距的转差率称为临界转差率对应最大转距的转差率称为临界转差率 sM 转矩特性转矩特性 机械特性机械特性d 0dTs令2M20 RXs可求

24、得： 改变转子电阻改变转子电阻 R2，可改变临界转差率，可改变临界转差率 sM。221P22220()sRTKURsX50 2. 临界状态与最大转矩临界状态与最大转矩TM2M1P2012TKUX 最大转矩只与定子绕组的相电压最大转矩只与定子绕组的相电压U1P有关。有关。 当负载转矩大于最大转矩时称为电动机堵转，会因电流过当负载转矩大于最大转矩时称为电动机堵转，会因电流过大烧坏电动机。大烧坏电动机。2M20 RXs221P22220()sRTKURsX将将 代入代入电动机的最大转矩与额定转矩的比值称为过载系数：电动机的最大转矩与额定转矩的比值称为过载系数：MMNTKT Y系列电动机的过载系数一般

25、为系列电动机的过载系数一般为2 2.2。51 3. 起动状态与起动转矩起动状态与起动转矩Tst 电动机的起动转矩可通过转矩公式求得，起动时电动机的起动转矩可通过转矩公式求得，起动时 s = 122st1P22220RTKURX 电动机的起动转矩与转子电阻电动机的起动转矩与转子电阻 R2和定子相电压和定子相电压U1P有关。有关。52 3. 起动状态与起动转矩起动状态与起动转矩Tst 电动机的起动转矩与额定转矩的比值称为电动机的起动转矩与额定转矩的比值称为起动转矩系数起动转矩系数：ststNTKT 电动机的起动系数一般在电动机的起动系数一般在1.6 2.2之间。之间。 电动机的起动电流很大，起动电

26、流与额定电流的比值称为电动机的起动电流很大，起动电流与额定电流的比值称为起动电流系数起动电流系数： stCNIKI 电动机的起动电流系数一般在电动机的起动电流系数一般在5.5 7.0之间。之间。 电动机直接起动的条件：电动机直接起动的条件：stLstmaxTTII53 (二二) 人为特性人为特性 1. 改变定子绕组电压改变定子绕组电压U1对机械特性的影响对机械特性的影响 当当U1降低时，起动转矩减小、最大转矩减小，临界转差率不变。降低时，起动转矩减小、最大转矩减小，临界转差率不变。 2M20 RXs2M12012TKUX22st122220RTKURXT U1p2UN0.9UN0.81TM0.

27、81TSn0nMnOTTMTS54 (二二) 人为特性人为特性 2. 改变电阻改变电阻R2对机械特性的影响对机械特性的影响 当当 R2增大时，起动转矩变化、最大转矩不变，临界转差率变化。增大时，起动转矩变化、最大转矩不变，临界转差率变化。 2M20 RXs2M12012TKUX22st122220RTKURXR2R2 +RTS +T n0nOT5532NNNNN103cosPIU 01500 r/minn 例例5.3.1(5.5.2)一一台台Y225M-4型的三相异步电动机，定子型的三相异步电动机，定子绕组绕组形联结，其额定数据为形联结，其额定数据为 ：PN = 45kW， nN = 1480

28、 r/min，UN = 380V， N = 92.3%，cos N = 0.88，Ist/IN = 7.0，Tst/TN = 1.9，TM/TN = 2.2。试求。试求：(1) 额定电流额定电流IN；(2) 额定转差率额定转差率sN；(3)额定额定转矩转矩TN、最大转矩、最大转矩TM和起动转矩和起动转矩Tst。(2) 由转速由转速nN = 1480 r/min，可知电动机的极对数，可知电动机的极对数 p = 2345 1084.2(A)3380 0.88 0.9230N01500 14800.0131500nnns解：解：(1)2NNN4595509550290.4 (N m)1480PTn(

29、3)MMNN()2.2 290.4638.9( N m)TTTTststNN()1.9 290.4551.8 (N m)TTTT565.4 5.4 电力拖动基础电力拖动基础 电动机通过传动机构带动生产机械，为实现自动控制，一电动机通过传动机构带动生产机械，为实现自动控制，一般要有检测、反馈和调节环节。般要有检测、反馈和调节环节。57 一、电力拖动系统的运行状态一、电力拖动系统的运行状态 (1) T = TL时，系统处于稳定运行状态。时，系统处于稳定运行状态。 (2) T TL时，系统处于加速运行状态。时，系统处于加速运行状态。 (3) T TL时，系统处于减速运行状态。时，系统处于减速运行状态

30、。 若负载变化，或电源电压变化，原先的稳定运行状态被打若负载变化，或电源电压变化，原先的稳定运行状态被打破，经过过渡，进行新的稳定运行状态。破，经过过渡，进行新的稳定运行状态。 二、电力拖动系统的负载转矩特性二、电力拖动系统的负载转矩特性 （略）（略） 582013.4.22595.5 5.5 三相异步电动机的电力拖动三相异步电动机的电力拖动 本节介绍三相异步电动机的起动、调速、正反转、制动等本节介绍三相异步电动机的起动、调速、正反转、制动等方面的知识。方面的知识。 5.5.1 三相异步电动机的运行状态与特性三相异步电动机的运行状态与特性 一、三相异步电动机的运行状态一、三相异步电动机的运行状

31、态 三相异步电动机的运行状态包括电动状态、制动状态和发电三相异步电动机的运行状态包括电动状态、制动状态和发电状态三种。状态三种。60 1. 电动状态电动状态( 0 n n0) (1) 起动运行区起动运行区ab (2) 稳定运行区稳定运行区bd 在稳定运行区，若负载在稳定运行区，若负载在一定范围内变化，电动机在一定范围内变化，电动机的转速和转矩会变化，以适的转速和转矩会变化，以适应负载的转矩。应负载的转矩。 (3) 不稳定运行区不稳定运行区ba 若负载转矩过大，会进若负载转矩过大，会进入不稳定运行区，电动机将入不稳定运行区，电动机将会堵转停车。会堵转停车。 2. 电磁制动状态电磁制动状态(n n

32、0) 61 二、硬特性与软特性二、硬特性与软特性 硬特性：负载转矩变化时，电动机的转速变化小，硬特性：负载转矩变化时，电动机的转速变化小，运行特性好运行特性好。 软特性：负载转矩变化时，电动机的转速变化大，起动性能好。软特性：负载转矩变化时，电动机的转速变化大，起动性能好。不同场合电机的选用：不同场合电机的选用： 金属切削，选硬特性电机；金属切削，选硬特性电机； 重载起动则选软特性电机。重载起动则选软特性电机。62 5.5.2 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 三相异步电动机起动时主要考虑以下两个问题：三相异步电动机起动时主要考虑以下两个问题： (1) 起动转矩起动转矩 起动转矩要大于

33、负载转矩。起动转矩要大于负载转矩。 (2) 起动电流起动电流 起动电流过大，导致线路上电压降增大，影响其他设备的起动电流过大，导致线路上电压降增大，影响其他设备的运行；运行； 频繁起动，会造成电动机过热。频繁起动，会造成电动机过热。 一、一、 直接起动直接起动 直接起动的条件：直接起动的条件： (1) 电动机的功率小于电动机的功率小于30kW。 (2) 电动机的功率与变压器的容量之比符合一定的条件电动机的功率与变压器的容量之比符合一定的条件stNNN()344()ISIP电 源 总 容 量电 动 机 的 功 率stLstmaxTTII63 二、二、 降压起动降压起动 1. 星形星形 三角形起动

34、三角形起动(Y ) 电动机以星形接法起动，电动机以星形接法起动，工作时接成三角形工作时接成三角形。 (1) 电路电路 设每相定子绕组的阻抗为设每相定子绕组的阻抗为Z，在不同的起动方式下，在不同的起动方式下Z不变。不变。64星形接法时的起动电流星形接法时的起动电流(2) 起动电流起动电流三角形接法时的起动电流三角形接法时的起动电流PLstP333UUIIZZPLstYP3UUIIZZ 星形起动与三角形起动的起动电流之比星形起动与三角形起动的起动电流之比LstYLst3133UZIUIZT U1p2 (3) 起动转矩起动转矩 星形起动与三角形起动的起动转矩之比星形起动与三角形起动的起动转矩之比2L

35、2stY1Y22st1L133UTUTUU65 Y 减压减压起动的特点：起动的特点： (1) 电源电压不变，定子绕组接法改变；电源电压不变，定子绕组接法改变； (2) 降压比为降压比为 。31 (1) IsYImax （线路中允许的最大电流）；（线路中允许的最大电流）； (2) TsYTL 适用于轻载或空载起动适用于轻载或空载起动 否则不能采用此法。否则不能采用此法。 Y 减压减压起动的使用条件：起动的使用条件：13 Y接起动的起动转矩为：接起动的起动转矩为：TS TsY = Y接起动的起动电流为：接起动的起动电流为：IS IsY =13662. 自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动(1) 电

36、路电路 直接起动相当于接在自耦变压器最上端。直接起动相当于接在自耦变压器最上端。降压起动降压起动直接起动直接起动 一、二次绕组的匝数之比定义为一、二次绕组的匝数之比定义为自耦变压器的电压比自耦变压器的电压比 二次绕组与一次绕组的电压之比二次绕组与一次绕组的电压之比定义为自耦变压器的降压比定义为自耦变压器的降压比KA22AA111(1)UNKKUNk1122(1)NUkkNU67降压起动与直接起动时的电流比值降压起动与直接起动时的电流比值st2ststst21IIkII降压起动降压起动直接起动直接起动降压起动时一、二次绕组电流关系降压起动时一、二次绕组电流关系st2Ast211INKINk直接起

37、动时一、二次绕组电流相等直接起动时一、二次绕组电流相等stst2II221Uk ZUZ12111Uk kUk2AKT U1p2 (3) 起动转矩起动转矩 (2) 起动电流起动电流 降压起动与直接起动时的起动转矩之比降压起动与直接起动时的起动转矩之比2122st2A222st211UkTUKTUUk68 自耦变压器自耦变压器降压降压起动的特点：起动的特点：定子绕组接法不变，改变定子绕组的电压；定子绕组接法不变，改变定子绕组的电压；降压比降压比 KA可调可调: 0.5、0.65、0.8； 0.55、0.64、0.73 自耦变压器自耦变压器降压降压起动起动的使用条件：的使用条件： IsaImax （

38、线路中允许的最大电流）；（线路中允许的最大电流）； TsaTL ，适用于轻载或空载起动，适用于轻载或空载起动 否则不能采用此法。否则不能采用此法。 选择选择 KA的方法：的方法： KA2Is Imax KA2Ts TL需要两者需要两者均满足均满足69解：解：(1) 星形连接时的额定电流星形连接时的额定电流3NNYN1NN103cosPIU310 1019.9(A)3380 0.88 0.868三角形连接时的额定电流三角形连接时的额定电流3NNN1NN103cosPIU310 1034.4(A)3220 0.88 0.868 例例5.5.1一一台三相异步电动机的数据如下：台三相异步电动机的数据如

39、下：PN = 10kW， nN = 1460 r/min，UN = 380/220V， Y/形联结，形联结， N = 0.868，cos 1N = 0.88，Ist/IN = 6.5，Tst/TN = 1.5。试求。试求：(1) 额定电流和额定电流和额定转矩；额定转矩；(2) 电源线电压为电源线电压为380V时，电动机的接法及直接起动时，电动机的接法及直接起动电流和起动转矩；电流和起动转矩；(3)电源线电压为电源线电压为220V时，电动机的接法及直时，电动机的接法及直接起动电流和起动转矩；接起动电流和起动转矩；(4) 要求采用星形要求采用星形 三角形起动，其起三角形起动，其起动电流、转矩。此时

40、能否起动动电流、转矩。此时能否起动60%TN和和25%TN的负载？的负载？不论是星形接法还是三角形接法不论是星形接法还是三角形接法2NNN109550955065.4 (N m)1460PTn70解：解：(2) 应采用星形接法应采用星形接法ststYNYN()6.5 19.9129.35( A)IIIIststYNYN()1.5 65.498.1( N m)TTTT 例例5.5.1一一台三相异步电动机的数据如下：台三相异步电动机的数据如下：PN = 10kW， nN = 1460 r/min，UN = 380/220V， Y/形联结，形联结， N = 0.868，cos 1N = 0.88，I

41、st/IN = 6.5，Tst/TN = 1.5。试求。试求：(1) 额定电流和额定电流和额定转矩；额定转矩；(2) 电源线电压为电源线电压为380V时，电动机的接法及直接起动时，电动机的接法及直接起动电流和起动转矩；电流和起动转矩；(3)电源线电压为电源线电压为220V时，电动机的接法及直时，电动机的接法及直接起动电流和起动转矩；接起动电流和起动转矩；(4) 要求采用星形要求采用星形 三角形起动，其起三角形起动，其起动电流、转矩。此时能否起动动电流、转矩。此时能否起动60%TN和和25%TN的负载？的负载？ (3) 应采用三角形接法应采用三角形接法ststNN()6.5 34.4224( A

42、)IIIIststNN()1.5 65.498.1( N m)TTTT71解：解：(4) stYst1122474.7( A)33IIstYst1198.132.7( N m)33TT起动起动60%TN的负载的负载不能起动。不能起动。 LN0.60.6 65.439.232.7( N m)TT 例例5.5.1一一台三相异步电动机的数据如下：台三相异步电动机的数据如下：PN = 10kW， nN = 1460 r/min，UN = 380/220V， Y/形联结，形联结， N = 0.868，cos 1N = 0.88，Ist/IN = 6.5，Tst/TN = 1.5。试求。试求：(1) 额定

43、电流和额定电流和额定转矩；额定转矩；(2) 电源线电压为电源线电压为380V时，电动机的接法及直接起动时，电动机的接法及直接起动电流和起动转矩；电流和起动转矩；(3)电源线电压为电源线电压为220V时，电动机的接法及直时，电动机的接法及直接起动电流和起动转矩；接起动电流和起动转矩；(4) 要求采用星形要求采用星形 三角形起动，其起三角形起动，其起动电流、转矩。此时能否起动动电流、转矩。此时能否起动60%TN和和25%TN的负载？的负载？起动起动25%TN的负载的负载能起动。能起动。 LN0.250.25 65.416.432.7( N m)TT72解：解：(1) 在在U = UN时时st551

44、.8N m510.2N mT 例例5.5.3一台一台Y225M-4型的三相异步电动机，定子绕组型的三相异步电动机，定子绕组形联结，其额定数据为形联结，其额定数据为 ：PN = 45kW， nN = 1480 r/min，UN = 380V， N = 92.3%，cos N = 0.88，Ist/IN = 7.0，Tst/TN = 1.9，TM/TN = 2.2。IN = 84.2A，TN = 290.4Nm，Tst = 551.8Nm。试求试求：(1) 若负载转矩为若负载转矩为510.2Nm，试问在，试问在U = UN和和U= 0.9UN两种情况两种情况下电动机能否起动？下电动机能否起动？(2

45、) 采用星形采用星形 三角形起动时，求起动电流三角形起动时，求起动电流和起动转矩。当负载转矩为额定转矩的和起动转矩。当负载转矩为额定转矩的80%和和50%时，电动机时，电动机能否起动？能否起动？电动机能起动。电动机能起动。 在在U= 0.9UN时时22stAst0.9551.8447(N m)510.2N mTK T 电动机不能起动。电动机不能起动。 73解：解：(2) 例例5.5.3一台一台Y225M-4型的三相异步电动机，定子绕组型的三相异步电动机，定子绕组联联结，其额定数据为结，其额定数据为 ：PN = 45kW， nN = 1480 r/min，UN = 380V， N = 92.3%

46、，cos N = 0.88，Ist/IN = 7.0，Tst/TN = 1.9，TM/TN = 2.2。IN = 84.2A，TN = 290.4Nm，Tst = 551.8Nm。试求试求：(1) 若负载转若负载转矩为矩为510.2，试问在，试问在U = UN和和U= 0.9UN两种情况下电动机能否起动？两种情况下电动机能否起动？(2) 采用星形采用星形 三角形起动时，求起动电流和起动转矩。当负载转三角形起动时，求起动电流和起动转矩。当负载转矩为额定转矩的矩为额定转矩的80%和和50%时，电动机能否起动？时，电动机能否起动？stYst11589.4196.5( A)33IIstYst11551

47、.8183.9( N m)33TT起动起动80%TN的负载的负载不能起动不能起动 stYN183.9183.9180%290.4 80%232.3TTststNN()7 84.2589.4( A)IIII起动起动50%TN的负载的负载能起动能起动 stYN183.9183.9150%290.4 50%145.2TT74 三、绕线型电动机的起动三、绕线型电动机的起动 1. 转子电路串接电阻起动转子电路串接电阻起动 起动时，电阻最大，起动过程起动时，电阻最大，起动过程中逐渐减小电阻值，直到完全切除。中逐渐减小电阻值，直到完全切除。 减小起动电流减小起动电流 增大起动转矩增大起动转矩R2R2n0Tn

48、OTsTs R2R275 2. 转子电路串接频敏电阻器转子电路串接频敏电阻器 频敏变阻器相当于一个电抗器。频率高，损耗大，电阻大；频敏变阻器相当于一个电抗器。频率高，损耗大，电阻大； 频率低，则反之。频率低，则反之。 起动时，起动时，f2 高，电阻大，高，电阻大， Is 小，小，Ts 大。大。 (转子电流的频率高，在频敏电阻器的铁心中产生很大的涡流损耗。频敏转子电流的频率高，在频敏电阻器的铁心中产生很大的涡流损耗。频敏变阻器相当于一个大电阻和大电感。变阻器相当于一个大电阻和大电感。) 正常运行时，转子电流频率低，在频敏电阻器的铁心中产正常运行时，转子电流频率低，在频敏电阻器的铁心中产生的涡流很

49、小。频敏变阻器相当于一个小电阻和小电感。生的涡流很小。频敏变阻器相当于一个小电阻和小电感。76 5.5.3 异步电动机的调速异步电动机的调速 转速的公式转速的公式 电动机的调速方式有：变频调速、变极调速、变转差率调速。电动机的调速方式有：变频调速、变极调速、变转差率调速。 一、变频调速一、变频调速 106011fns nsp 二、变极调速二、变极调速 通过改变定子绕组的接法，就能改变极对数，实现调速。通过改变定子绕组的接法，就能改变极对数，实现调速。这类电机称为多速电机。这类电机称为多速电机。 三、变转差率调速三、变转差率调速 可以通过改变定子绕组电压可以通过改变定子绕组电压U1、转子电阻、转子电阻R2，或通过电磁，或通过电磁转差离合器，从而改变转差率实现调速。转差离合器，从而改变转差率实现调速。77 5.5.5 异步电动机的制动异步电动机的制动 一、能耗制动一、能耗制动 (1) 电路电路 停车时，先断开交流电源，再接入直流电源。停车时，先断开交流电源，再接入直流电源。 (2) 工作原理工作原理 直流电源在