交流电动机的工作原理及特性PPT课件

1、交流电动机电动机直流电动机鼠笼式绕线式异步电机同步电机他励、并励、串励、复励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 电动机的分类第1页/共117页异步电机的特点： 1）结构简单，制造方便，运行可靠，价格低廉； 2）具有较好的稳态和动态特性。用途： 异步电机主要用作电动机，应用最广泛的一种电动机，厂矿企业，交通工具，娱乐，科研，农业生产，日常生活都离不开异步电动机。 类型： 异步电机主要分为：鼠笼式异步电动机，绕线式异步电动机和各种控制用电动机三大类。 第2页/共117页转子铁心、气隙和定子铁心构成电动机的完整磁路 三相异步电动机主要由定子和转子两个部分组成，定子是不

2、动的部分，转子是旋转部分，在定子和转子之间有一定的气隙。如图所示。第3页/共117页由机座、定子铁心、定子绕组组成：1、机座：起固定和支撑定子铁心的作用，一般用铸铁制造。2、定子铁心：由厚0.5mm的硅钢片冲叠而成，铁心内开有均匀的槽，嵌放定子绕组。3、定子绕组：由完全相同的三个绕组组成，空间互差120度，可接成Y或。 定子绕组是电动机的电路部分。三相电动机的定子绕组分为三个部分对称地分布在定子铁心上，称为三相绕组，分别用AX、BY、CZ表示，其中，A、B、C称为首端，而X、Y、Z称为末端。 三相绕组接入三相交流电源，三相绕组中的电流定子铁心中产生旋转磁场。 第4页/共117页由转子铁心和转子

3、绕组组成：1、转子铁心：和定子铁心一样，既是电动机磁路的一部分，又能安放转子绕组。2、转子绕组：有笼型和绕线型两种。 （1）笼型绕组：导体用铜条或铝条，两头用端环联接。结构可靠简单，但是转子电阻固定。 （2）绕线型转子：接成星型的三相绕组通过滑环与外电路联接，便于串入电阻改善电动机的运行性能。第5页/共117页三相异步机的结构YBZXAC转子定子定子绕组（三相）机 座转子：在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或 电流。三相定子绕组：产生旋转 磁场。线绕式鼠笼式鼠笼转子 转子绕组第6页/共117页n0nei三相异步电动机的工作原理NSf磁铁闭合线圈e方向用右手定则确定电磁感应定律f 方向用左手定则

4、确定磁场旋转基于定子旋转磁场与转子电流的相互作用第7页/共117页磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势vlBe导线长磁感应强度切割速度（右手定则）闭合导线产生电流 i（左手定则）通电导线在磁场中受力ilBfn0neiNSf第8页/共117页1. 线圈跟着磁铁转两者转动方向一致 结论：n0neiNSf2. 线圈比磁场转得慢0nn异步转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流提示：如果0nn 无转矩第9页/共117页 由于转子转动的方向与磁场旋转的方向是一致的，所以如果n=n0，则磁场与转子之间就没有相对运动，它们之间就不存在电磁感应关系，也就不能在转子导体中感应电

5、动势、产生电流，也就不能产生电磁转矩。所以，感应电动机的转子速度不可能等于磁场速度。因此，这种电动机一般也叫做异步电动机。第10页/共117页转差率为旋转磁场的同步转速 n0 和电动机转速n之差与同步转速n0的比值。即： 转差率 的概念：)(s%10000nnns第11页/共117页AYCBZAiBiCimIt0n()电流出()电流入X240sin120sinsintIitIitIimCmBmA三相异步电动机的旋转磁场1、旋转磁场的产生第12页/共117页0tAXYCBZNSAiBiCimIBiAXBYCZAiCiY BC Z合成磁场方向：向下按右手螺旋法则确定合成磁场方向t电流 i为正时，从

6、首端流入、末端流出第13页/共117页180tXBZ1nAYC 60tAXYCBZSN1n60A120tXYCBZ1n同理分析，可得其它电流角度下的磁场方向：AiBiCitmI第14页/共117页nNSTfn1f第15页/共117页U1V1W1U2V2W2WVUit分析规定： 电流 I 为正时，从首端流入、末端流出； 电流 I 为负时，从首端流出、末端流入。1NS1232NS3NS4 4NS5 5NS6NS6第16页/共117页U1V1W1U2V2W2NSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNSNS第17页/共117页旋转方向：取决于三相电流的相

7、序。0n0nAiBiCimItAiCiBimIt2. 旋转磁场的旋转方向改变电机的旋转方向的方法：改变相序（换接其中两相）第18页/共117页 方法：将与电源相接的任意两相互换(改变相序)，就可实现反转。 三相异步电动机的正、反转正转反转A B CM3电 源ABCM3电 源第19页/共117页3、极对数（P）的概念BiAXBYCZAiCi1p此种接法（每相绕组只有一组线圈）下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：AXYCBZNS第20页/共117页CYABCXYZAXBZAiBiCi 将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。X AAXBYBYCZCZ极对数（P）的

8、改变第21页/共117页极对数2pAXX ANSSNZCZCBYBYCYABCXYZAXBZAiCiBiAiBiCimIt0t第22页/共117页3. 旋转磁场的转速大小分）转/( 600fn 具有一对磁极时， 一个电流周期，旋转磁场在空间转过360电流频率为 f Hz，则磁场1/f 秒旋转1圈，每秒旋转f 圈。每分钟旋转：n0称为同步转速分转/3000,500nHzf第23页/共117页XNSASNZBX AYCZBCY0t分）转/( 601pfn 60t A0nAZXXCZCSNSN30极对数和转速的关系AiBiCimIt第24页/共117页三相异步电动机的同步转速分）转/( 601pfn

9、 2p180分）转/( 50011p360分）转/( 0003极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速)50(Hzf 1n3p120分）转/( 0001第25页/共117页电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速（额定转速）:n电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但 异步电动机0nn 无转矩转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流提示：如果0nn 第26页/共117页 转差率 的概念：)(s异步电机运行中:%91s电动机起动瞬间:1 ,0sn（转差率最大）转差率最小），转子最大转速(00snn10ss范围：%10000nnns转差率为旋转磁场的同步

10、转速 n0 和电动机转速n之差与同步转速n0的比值。即：第27页/共117页分）转/( 6010pfn %10000nnns转子感生电流的频率：pnnf6002100060sfpnnnnpnf6001第28页/共117页例1：三相异步电动机 p=3，电源f1=50Hz，电机额定 转速n=960r/min。求：转差率s，转子电动势的频率f2min/1000350606011rpfn同步转速：04. 01000960100011nnns转差率：Hzsff25004. 012第29页/共117页Y/ 接法：AB CZX YA B CZX YABCXYZAZBYXCABCXYZ接线盒： Y 接法： 接

11、法：第30页/共117页 我国电工专业标准规定，定子三相绕组出线端是U1、V1、W1，末端是U2、V2、W2 V2U1U2V1W1W2定子绕组在接线盒中布置定子绕组的Y型连接定子绕组的型连接例：380/220 ，Y/是指：线电压为380V时采用Y接法； 当线电压为220V时采用接法。第31页/共117页1.1.三相异步电动机的三相异步电动机的“电磁电磁”关系类似于变压器关系类似于变压器三相异步电动机的电磁关系同变压器类似，定子绕组相当于变压器的原绕组，转子绕组（一般是短接的）相当于副绕组。 2.2.旋转磁场旋转磁场 不仅在转子绕组中感应出电动势，而且在定子绕组中感应电动势一、三相异步电动机的“

12、电磁”关系 5.2 三相异步电动机的定子电路和转子电路第32页/共117页三相异步电动机的“电磁”关系 定子电路转子电路dtdNeeRiu111111设：tsin1m则：tNum1111cos定子边： ：漏磁通产生的漏感应电动势。 ：主磁通产生的感应电动势。e1e2、e 1e 2、i2R1R2i1u1e1e 1e2e 2第33页/共117页mmmNffNNU111111144. 42/22/tNum1111cosmNfUE111144. 4i2R1R2i1u1e1e211144. 4NfUm第34页/共117页 定子每相绕组中产生的感应电动势为： tNedd11 它也是正弦量，其有效值为： 1

13、111444444fN.Nf.E 式中，f1为e1的频率。 因为旋转磁场和定子间的相对转速为n0，所以 6001pnf 它等于定子电流的频率，即 ff 1 定子每相绕组中还要产生漏磁电动势tiLedd1L1L1 第35页/共117页 加在定子每相绕组上的电压也分成三个分量，即)(dd)()(11L11111111etiLRieeRiuL 如用复数表示，则为 )(j)()(1111111111EXIRIEERIUL 式中， 和 ( )为定子每相绕组的电阻和漏磁感抗。1R1XL11 21LfX 由于R1和X1较小，其上电压降与电动势E1比较起来，常可忽略，于是 EU111EU 第36页/共117页

14、二、三相异步电动机的转子电路 旋转磁场在转子每相绕组中感应出的电动势为tNedd22 其有效值为 2222444444SfN.Nf.E 式中，f2为转子电动势e2或转子电流i2相对于旋转磁场的频率. 因为旋转磁场和转子间的相对转速为 n0-n1000026060Sfpnnnn)nn(pf 在 n=0 ，即S=1时，转子电动势为 2120444Nf.E 为转子最大电动势202SEE 可见转子电动势E2与转差率S有关。第37页/共117页 和定子电流一样，转子电流也要产生漏磁通，从而在转子每相绕组中还要产生漏磁电动势。tiLedd2L2L2 因此，对于转子每相电路，有 tiLRieRiedd)(2

15、L222L2222 如用复数表示，则为 22222222j)(XIRIERIEL 式中，R2和X2转子每相绕组的电阻和漏磁感抗 L21L22222LSfLfX L21202LfX 202SXX 在 n=0 ，即 S=1 时，转子感抗为为转子最大感抗 可见转子感抗E2与转差率S有关。第38页/共117页 转子每相电路的电流为 2202220222222)SX(RSEXREI 可见转子电流I2也与转差率S有关。当S增大，即转速n降低时，转子与旋转磁场间的相对转速增加，转子导体被磁力线切割的速度提高，于是E2增加，I2也增加。 转子功率因数220222222222)(cossXRRXRR第39页/共

16、117页例2：三相异步电动机，p=2，n=1440 r/min，转子R2=0.02，X20=0.08 ， E20=20V， f1= 50Hz。启动时I2（st）额定转速下的I2（N）22022202)(sXRsEIs=1A242)08.0()02.0(20)(222202220XRE04. 0150014401500sA40)08.004.0()02.0(2004.0)(222202220sXRsE第40页/共117页一、三相异步机铭牌与技术数据1. 型号 Y 132M4 磁极个数(极对数 p=2)机座长度代号分）转 /( 601pfn5.2.3 三相异步电动机的额定值异步电动机机座中心高度1

17、32mmS短机座；M中机座；L长机座YR-绕线式异步机YB防爆型异步机YQ高启动转矩异步机第41页/共117页2. 额定功率P2： PN 额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率（ ），不等于从电源吸收的功率（ ）。两者的 关系为： 2P1P12PPCOSIUPNN31其中鼠笼电机=7293第42页/共117页3. 额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压. 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 。线电压AZBYXC线电压ABCXYZ例：380/220 ，Y/是指：线电压为380V时采用Y接法； 当线电压为220V时采用接法。第43页/共117页4. 额定频率：在额定运行

18、情况下，定子外加电压的频率我国 f 50Hz5. 额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流。如：A48. 6/A2 .11/ 表示：三角形接法时，电机的线电流为11.2A，相电流为6.48A；星形接法时线、相电流均为6.48A。6. 额定转速 nN：在额定频率、额定电压和轴上输出额定功率时，电动机的转速。与此转速对应的转速差称为额定转差率sN第44页/共117页 额定负载时一般为0.7 0.9 ， 空载时功率因数很低约为0.2 0.3。额定负载时，功率因数最大。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(cos1)：在额定频率、额定电压和轴上输出额定功率时，

19、定子相电流与电压之间相位的余弦。此外还有绝缘等级等参数，不一 一介绍。P2PNcos1第45页/共117页 一般不标在电动机铭牌上的几个额定值如下 ： 1.额定功率因数 ：在额定频率、额定电压和电动机轴上输出额定功率时，定子相电流与相电压之间相位差的余弦。Ncos 2.额定效率 ：在额定频率、额定电压和电动机轴上输出额定功率时，电动机输出机械功率与输入电功率之比，其表达式为N %100cos3NNNN IUPN 3.额定负载转矩TN ：电动机在额定转速下输出额定功率时轴上的负载载矩。 4.线绕式异步电动机转子静止时的滑环电压和转子的额定电流。 通常手册上给出的数据就是电动机的额定值。 第46页

20、/共117页电磁转矩 T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力所形成的转距之总和。22cosIKTmT常数每极磁通转子电流转子电路的2cos转矩公式的推导 （牛顿米）5.3 三相异步电动机的转矩与机械特性第47页/共117页22cosIKTmT21220222)(UsXRsRKT得到转矩公式22022202)(sXRsEI2202222)(cossXRR将其中参数代入：11144. 4NfUmmNfE212044. 4第48页/共117页三相电动机的机械特性 在异步电动机中，转速 n=(1-S)n0，为了符合习惯画法，可将曲线换成转速与转矩之间的关系曲线，即称为异步电动机的机械特性。

21、 1固有机械特性 异步电动机在额定电压和额定频率下，用规定的接线方式，定子和转子电路中不串联任何电阻或电抗时的机械特性称为固有（自然）机械特性。 三相异步电动机的固有机械特性曲线如图所示。 从特性曲线上可以看出，其上有四个特殊点可以决定特性曲线的基本形状和异步电动机的运行性能，这四个特殊点是：21220222)(UsXRsRKT根据转矩公式第49页/共117页)(SfT 21220222)(UsXRsRKT根据转矩公式Ts10n1Tn得特性曲线：启动时n=0最大转速n=n1时11nnns)(Tfn 第50页/共117页 0010 S,nn,T 电动机处于理想空载工作点，此时电动机的转速为理想空

22、载转速。 NNN,2SSnnTT 电动机额定工作点。此时额定转矩和额定转差率为 NnPTNN55. 9 0N0NnnnS 式中， PN电动机的额定功率； nN电动机的额定转速，一般 SN电动机的额定转差率，一般 TN电动机的额定转矩。0N)985. 094. 0(nn 015. 006. 0N S第51页/共117页 1, 0,3st SnTT电动机的启动工作点。 将S=1代入转矩公式中，可得2202222stXRURKT 可见，异步电动机的启动转矩Tst与U、 R2及X20有关。当施加在定子每相绕组上的电压降低时，启动转矩会明显减小；当转子电阻适当增大时，启动转矩会增大；而若增大转子电抗则会

23、使启动转矩大为减小。 通常把在固有机械特性上启动转矩Tst与额定转矩TN之比 st=Tst/TN 作为衡量异步电动机启动能力的一个重要数据。一般 2 . 10 . 1st 第52页/共117页 mmmax,4SSnnTT 电动机的临界工作点。欲求转矩的最大值，可令 0 dndT得临界转差率 202m/ XRS 再将Sm代入转矩公式中，即可得202max2XUKT 通常把在固有机械特性上最大电磁转矩与额定转矩之比Nmaxm/TT 称为电动机的过载能力系数。它表征了电动机能够承受冲击负载的能力大小，是电动机的又一个重要运行参数。 鼠笼式异步电动机 2 . 28 . 1m 线绕式异步电动机8 . 2

24、5 . 2m 第53页/共117页三个重要转矩n1TnNT额定转矩 ：电机在额定电压下，以额定转速 运行，输出额定功率 时，电机转轴上输出的转矩。NPNn( 1 )/()(9550602分转千瓦NNNNNnPnPT（牛顿米）NTnN第54页/共117页 如果 电机将会因带不动负载而停转。maxTTL最大转矩 ：( 2 )maxT电机带动最大负载的能力。求解0ST21220222)(UsXRsRKTTs10smTm202XRsm2021max21XKUT第55页/共117页过载系数：NTTmax三相异步机2 .28 .1 工作时，一定令负载转矩 ，否则电机将停转。致使注意： （1）三相异步机的

25、和电压的平方成正比，所以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。maxTmaxTTL （2）电机严重过热0n121)(s II2021max21XKUT第56页/共117页stT起动转矩 ：( 3 )电机起动时的转矩。n1TnstT21220222)(UsXRsRKT0n1)(s 其中则21220222)(UXRRKTstLstTT stT体现了电动机带载起动的能力。若 电机能起动，否则将起动不了。第57页/共117页n1TnTmTst)(Tfn 机械特性曲线TL启动： TstTL (负载转矩)，电机启动转速n，转矩T cc点：转矩达最大Tm ，转速n继续，T，沿cb走bb点：T=TL，转

26、速n不再上升，稳定运行 电动机的自适应负载能力 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。常用特性段s=0s=1第58页/共117页TISnTL2 直至新的平衡。此过程中， 时， 电源提供的功率自动增加。2 I1 I第59页/共117页例3（7-7）：三相异步电动机，额定功率PN=10kW，额定转速nN=1450r/min，启动能力Tst/TN=1.2，过载系数=1.8。)/()(9550分转千瓦NNNnPT（牛顿米）（1）额定转矩TN米牛顿9 .651450109550（2）启动转矩Tst792.1NstTT（3）最大转矩Tm6 .1189 .658 . 1Nm

27、TT#（4）用Y 方法起动时的Tst3.263/793/)()(stYstTT第60页/共117页2人为机械特性 由上述分析可知：异步电动机的机械特性与电动机的参数有关，也与外加电源电压、电源频率有关，将关系式中的参数人为地加以改变而获得的特性称为异步电动机的人为机械特性。 改变定子电压U、定子电源频率f、定子电路串入电阻或电抗、转子电路串入电阻或电抗等，都可得到异步电动机的人为机械特性。第61页/共117页1U21220222)(UsXRsRKT 人为机械特性（机械特性和电路参数的关系）21UT 1. 和电压的关系0Tn0) 0(nnsSTTTUmax1结论： 电压下降导致电机过载能力和启动

28、转矩降低n0和Sm不变202XRsm第62页/共117页 （1）降低电动机电源电压时的人为特性 Nmax2202222st202max0m0202m0260TTXRURKTXUKTnnnXRSpfn 0n不变mS不变maxT随着电压的减小而大大地减小stT随着电压的减小而大大地减小 改变电源电压时的人为特性如图所示： 如当定子绕组外加电压为UN、0.8UN、0.5UN时，转子输出最大转矩分别为Ta=Tmax、 Ta=0.64Tmax和Ta=0.25Tmax 。可见，电压愈低，人为特性曲线愈往左移。 第63页/共117页 由于异步电动机对电网电压的波动非常敏感，运行时，如电压降低太多，会大大降低

29、它的过载能力与启动转矩，甚至使电动机发生带不动负载或者根本不能启动的现象。NN22NNmmax98. 07 . 02TTUUTT 例如，电动机运行在额定负载 TN 下，即使 m=2 ，若电网电压下降到 70%UN ，则由于这时 此外，电网电压下降 ，在负载不变的条件下，将使电动机转速下降，转差率S 增大，电流增加，引起电动机发热甚至烧坏。电动机也会停转第64页/共117页 fKfXTTXRURKTXUKTnnnXRSpfn1,26020Nmax2202222st202max0m0202m0注意到：注意到： 一般变频调速采用恒转矩调速，即希望最大转矩保持为恒值，为此在改变频率的同时，电源电压也要

30、作相应的变化，使 U/f =C ，这在实质上是使电动机气隙磁通保持不变。 fn 0fS/1m fT/1st 不不变变maxT 因此，改变电源频率的机械特性2.改变定子电源频率时的人为特性第65页/共117页1. 保持U1/f1不变,即保持1常数2. Tmax，nm与频率无关，机械特性平行，硬度相同，类似于直流电动机的降压调速，属于调速。第66页/共117页3. 定子电路接入电阻或电抗时的人为特性随着转速的上升和启动电流的减小，在电阻和电抗上的压降减小，而加到定子绕组上的端电压增大第67页/共117页 4. 和转子电阻的关系22RR R2的 改变 ： 鼠笼式电机转子导条的金属材料不同，线绕式电机

31、外接电阻不同。 2 R2Rmsms0TnstTstT mmssststTT结论：21220222)(UsXRsRKT0ST令：得：202XRSm202XRsmSm随电阻的增加而增加, Tmax不变机械特性变软第68页/共117页 在三相线绕式异步电动机的转子电路中串入电阻后转子电路中的电阻为2r2RR Nmax2202222st202max0m0202m0260TTXRURKTXUKTnnnXRSpfn 0n不变maxT不变mS随着串接电阻的增加而增大， 此时的人为特性将是一根比固有特性较软的一条曲线，如图所示。 第69页/共117页机械特性的软硬 硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好

32、。软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起 动特性好。 硬特性 （R2小）软特性（R2大）0Tn 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。第70页/共117页2 R2R1ms0TnstT2 R) 1 ()(S第71页/共117页 5.4 三相异步机的启动特性电动机的启动要求：1. 足够大的启动转矩，保证生产机械正常启动；2. 满足启动转矩要求下，启动电流越小越好； 1 和 2 是衡量电动机启动性能的的主要技术指标3. 启动平滑；4. 启动设备安全可靠，力求结构简单，操作方便5. 启动过程中损耗越少越好。第72页/共117页启动电流 ：stI中小型鼠笼式

33、电机启动电流为额定电流的5 7 倍。0n定子电流 原因：起动时 ，转子导条切割磁力线速度很大。转子感应电势转子电流第73页/共117页大电流使电网电压降低 影响其他负载工作频繁起动时造成热量积累 电机过热影响：但是启动时 S1，转子功率因数很低，所以启动转矩却不大一般NstTT)5.18.0(第74页/共117页（1） 直接起动（全压启动） 二三十千瓦以下的异步电动机一般采用直接起动。（2） 降压起动Y 起动自耦降压起动定子串电阻或电抗器降压启动延边三角形启动第75页/共117页 电动机容量相对于电网容量很小时，可以直接起动 如果生产机械对转矩要求不大，则只考虑限制电流； 如生产机械对转矩要求

34、较高，则既要限制电流，又要保证需要的转矩。第76页/共117页1.1.直接起动（全压启动）直接起动（全压启动） 利用闸刀或者接触器把电动机直接接到具有利用闸刀或者接触器把电动机直接接到具有额定电压的电源上。额定电压的电源上。第77页/共117页1. 设备和操作简单，在电网容量相对较大的情况下采用。 2. 频繁起动电动机： 电动机容量/供电变压器容量20%允许直接起动；3. 不频繁起动电动机：电动机容量/供电变压器容量30%允许直接起动； 4.如果没有独立的供电变压器，则限制电网电压降不能超过5%，经验公式 电动机功率电源总容量额定电流启动电流443stNII第78页/共117页2. 2. 定子

35、串电阻或电抗器降压启动若电源供电变压器的容量不够大时，就采取降压起动。由于转矩也随着电压下降而平方地下降，所以这种方法适合于对转矩要求不高的场合。第79页/共117页 在定子绕组的电路中串入一个三相电阻器或者电抗器来分担一部分电源电压，使得电机绕组的实际电压降低，达到降低启动电流的目的。 串电阻器起动时，要消耗较大的功率；串电抗器起动时，当K2短接起动电抗器时换产生较大的短路电流，所以串电抗适合于起动转矩要求不大且起动不频繁的场合。 第80页/共117页3. Y 降压起动： 正常运行lUAZBYXClI 起动ABCXYZlUlYIZUIllY33ZUIll设：电机每相阻抗为z31llYII第8

36、1页/共117页（a ）直接启动ZUIINS33NUU 1第82页/共117页31333IIIIIIYSS （b）起动YSII3311NUUUZUZUIINYS31Y第83页/共117页AZBYXC正常运行UPABCXYZ启动UPStstYTT31PPUU31（2）Y 起动应注意的问题：（1）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。 所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合)(2UTSTY 起动也时ststTI,。第84页/共117页例4:三相异步电动机，电源电压 =380V，三相定子绕组接法运行，额定电流IN=20A，启动电流Ist/IN=7，求： （1）接法时的启动电流Ist （2）若启动时改为

37、Y接法，求 Ist Y（1）Ist =7 IN =720=140A解：（2）31llYIIIst Y = Ist /3=140/3=47A第85页/共117页4 . 自耦变压器 降压起动：KNNIIKNNUU112212121ABP1u2u1i2iLR1N2N原绕组匝数为 ，副线圈绕组匝数为 ， 2NstIKKII221从电网吸收的电流为直接启动时的电流的 K2 倍12KUU 启动时加在电机定子绕组的电压为全压启动时的K倍启动转矩为全压启动时的K2 倍1N第86页/共117页实际应用的自耦变压器需要设计为多抽头式的，按一定比例设计。例如QJ2和QJ3系列自耦变压器都设计为三抽头。对于QJ2型，

38、抽头的匝数比分别为55%、64%、73%（出厂时接到73%抽头上）；对于QJ3型，抽头得匝数比分别为41%、60%、80%（出厂时接在60%抽头上）。由于抽头可供选择，自耦变压器降压起动在较大容量的鼠笼式异步电动机上广泛应用。第87页/共117页5 . 延边三角形启动采用延边三角形起动的电动机，其绕组接法必须专门设计，设计比较复杂，其定子绕组的抽头比分别为1：1， 2：1， 5：3等，可根据用户要求选用，但目前还没有统一的标准系列产品。因为，延边三角形起动的电动机制成后，抽头不能随意变动，从而限制了延边三角形起动方法的应用。 第88页/共117页线绕式异步电机的启动方法 对于重载和频繁起动的生

39、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，绕线式异步电动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 启动方法:在转子电路串接电阻逐级切除电阻法频敏变阻器启动法1. 逐级切除电阻法第89页/共117页1. 逐级切除电阻法第90页/共117页(1)1C闭合，2C,3C,4C断开，额定电压，串入电阻（R+R+R）,起动点在3的a点，起动转矩T2TM; (2)转速上升到b时，T=T1,闭合2C，切除电阻R，则工作点从3的b跳到2的c,T=T2 (3)转速上升到d时，T=T1,闭合3C，切除电阻R，则工作点从2的d跳到1的e,T=T

40、2 (4)转速上升到f时，T=T1,闭合4C，切除电阻R，则工作点从1的f跳到0的g,T=T2 (5)转速继续上升经h到达稳定运行点j。第91页/共117页2 . 频敏变阻器启动法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3050mm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层厚钢板制成的铁轭组成时，称为发式铁芯结构。第92页/共117页转子回路串频敏变阻器起动过程是随着转子回路频率 的降低，频敏变阻器的阻抗 自动减小的过程，从而起动过程中，既限制了启动电流，又得到较大的起动转矩。 12sff ppPjxrz第93页/共117页5.5 三相异步电动机

41、的调速特性pfsnsn11601111nnns3. 改变电源频率 (变频调速) 无级调速1. 改变极对数 有级调速。p2. 改变转差率 s无级调速调速方法：1f第94页/共117页变频电源 可变Uf ,Hz50 此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（常由整流器、逆变器等组成）。pfsnsn116011第95页/共117页制动方法： 1. 抱闸：加机械抱闸5.6 三相异步电动机的制动特性反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。即切割磁力线的速度很大，造成 ，引起 。2I1I注意：4. 能耗制动2. 反馈制动 3. 反接制

42、动 第96页/共117页 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。nFno两种情况：1）负载转矩为位能性转矩的起重机械在下放重物时的反馈制动运行状态，重物快速下降0nn2）另一种是电动机在变极调速或者变频调速过程中，极对数突然增多或者供电频率突然降低，而导致同步转速突然降低第97页/共117页1）电源反接制动停车时，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； 反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。即切割磁力线的速度很大，造成 ，引起 。2I1I注意：2）倒拉制动出现在位能负载转矩超过电磁

43、转矩的时候分析见书 p80第98页/共117页a 反接制动对于准确停车困难 b 反馈制动比较经济，但是只能在高于同步转速时用能耗制动：停车时，断开交流电源，接至低压直流 电源上，直流电流在定子绕组产生恒定磁场，此磁场与转子中电流作用产生制动转矩；M3+-运行制动nF转子第99页/共117页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。定子转子定子绕组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。第100页/共117页 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：- + -= + -= mtm第10

44、1页/共117页脉动磁场的分解- + + - 第102页/共117页单相异步电动机的特点：自身没有起动转矩.F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。第103页/共117页02s121ss1T2T合成转矩s起动转矩为零。01s22s21s（正向）（反向）正转转反第104页/共117页1、电容分相式起动单相异步电动机的启动方法KDU1I2ICWSTW: 主绕组ST：起动绕组K：离心开关起动时开关K闭合，使两绕组电流 相位差约为90，从而产生旋转磁场，电机转起来；转动正常以后离心开关被甩开，起动绕组被切断。21II、工作原理第105页/共117页2、罩极式单相电机定子磁极转子短路环 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：瞬时