第七章异步电动机定稿

第七章异步电动机定稿1应用科技学院胡机秀编第一页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四2应用科技学院胡机秀编电机：实现机械能与电能互相转换的旋转机械电机发电机电动机：把机械能转换为电能的电机。：把电能转换为机械能的电机。电动机交流电动机直流电动机异步电动机同步电动机本章主要讨论异步电动机的结构、工作原理和特性。第二页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四3应用科技学院胡机秀编第一节三相异步电动机的结构和工作原理7.1.1三相异步电动机的结构三相异步电动机由静止的定子和旋转的转子两个重要部分组成，定子和转子之间由气隙分开。图7-1为三相异步电动机结构示意图。第三页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四4应用科技学院胡机秀编图7-1三相异步电动机结构示意图(a)外形图；(b)内部结构图第四页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四5应用科技学院胡机秀编1.定子定子由定子铁心、定子绕组、机座和端盖等组成。机座的主要作用是用来支撑电机各部件，因此应有足够的机械强度和刚度，通常用铸铁制成。为了减少涡流和磁滞损耗，定子铁心用0.5mm厚涂有绝缘漆的硅钢片叠成，铁心内圆周上有许多均匀分布的槽，槽内嵌放定子绕组，如图7-2所示。

第五页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四6应用科技学院胡机秀编定子绕组分布在定子铁心的槽内，小型电动机的定子绕组通常用漆包线绕制，三相绕组在定子内圆周空间彼此相隔120°，共有六个出线端，分别引至电动机接线盒的接线柱上。三相定子绕组可以连接成星形或三角形，如图7-3所示。其接法根据电动机的额定电压和三相电源电压而定，通常三个绕组的首端分别用U1、V1、W1表示，末端分别用U2、V2、W2表示。第六页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四7应用科技学院胡机秀编图7-2三相异步电动机的定子第七页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四8应用科技学院胡机秀编图7-3三相定子绕组的接法(a)星形连接；(b)三角形连接第八页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四9应用科技学院胡机秀编2.转子转子由转子铁心、转子绕组、转轴和风扇等组成。转子铁心也用0.5mm厚硅钢片冲成转子冲片叠成圆柱形，压装在转轴上。其外围表面冲有凹槽，用以安放转子绕组。异步电动机按转子绕组形式不同，可分为绕线式和鼠笼式两种。绕线式转子的绕组和定子绕组一样，也是三相绕组，绕组的三个末端接在一起（Y型），三个首端分别接在转轴上三个彼此绝缘的铜制滑环上，再通过滑环上的电刷与外电路的变阻器相接，以便调节转速或改变电动机的起动性能，如图7-4所示。第九页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四10应用科技学院胡机秀编图7-4绕线式转子(a)转子；(b)等效电路第十页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四11应用科技学院胡机秀编图7-5鼠笼式转子(a)铜条转子；(b)铸铝转子第十一页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四12应用科技学院胡机秀编绕线式异步电动机由于其结构复杂，价位较高，所以通常用于起动性能或调速要求高的场合。鼠笼式转子绕组是在转子铁心槽内插入铜条，两端再用两个铜环焊接而成的。若把铁心拿出来，整个转子绕组外形很像一个鼠笼，故称鼠笼式转子。对于中小功率的电机，目前常用铸铝工艺把鼠笼式绕组及冷却用的风扇叶片铸在一起，如图7-5所示。虽然绕线式异步电动机与鼠笼式异步电动机的结构不同，但它们的工作原理是相同的。第十二页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四13应用科技学院胡机秀编二、三相异步电动机的工作原理三相异步电动机通入三相交流电流之后，在定子绕组中将产生旋转磁场，此旋转磁场将在闭合的转子绕组中感应出电流，从而产生转矩使转子转动起来。因此，在研究三相异步电动机的原理之前，应首先介绍旋转磁场的产生及特点。

第十三页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四14应用科技学院胡机秀编图7-6三相定子绕组的分布第十四页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四15应用科技学院胡机秀编1.定子的旋转磁场三相异步电动机定子绕组是空间对称的三相绕组，即U1-U2、V1-V2和W1-W2，空间位置相隔120°。若将它们作星形连接，如图7-6所示，将U2、V2、W2连在一起，U1、V1、W1分别接三相对称电源的U、V、W三个端子，就有三相对称电流流入对应的定子绕组，即：iU=ImsinωtiV=Imsin(ωt-120°)iW=Imsin(ωt+120°)

其波形如图7-7所示。第十五页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四16应用科技学院胡机秀编图7-7一对磁极的旋转磁场及对应波形(a)ωt=0;(b)ωt=120°；(c)ωt=240°；(d)ωt=360°安培定则一：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向。第十六页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四17应用科技学院胡机秀编由波形图可看出，在ωt=0时刻，iU=0;iV为负值，说明iV的实际电流方向与参考方向相反，即从V2流入(用表示），从V1流出（用⊙表示）；iW为正值，说明实际电流方向与iW的参考方向相同，即从W1流入(用表示)，从W2流出（用⊙表示）。根据右手螺旋法则，可判断出转子铁心中磁力线的方向是自上而下，相当于定子内部是N极在上，S极在下的一对磁极在工作，如图7-7（a）所示。第十七页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四18应用科技学院胡机秀编当ωt=120°时，iU为正值，电流从U1流入(用表示)，从U2流出（用⊙表示）；iV=0；iW为负值，电流从W2流入(用表示)，从W1流出（用⊙表示）。合成磁场如图7-7（b)所示，从图可以看出，合成磁场在空间上沿顺时针方向转过了120°当ωt=240°时，同理，合成磁场如图7-7（c)所示，从图可以看出，它又沿顺时针方向转过了120°。ωt=360°时的磁场与ωt=0时刻相同，合成磁场沿顺时针方向又转过了120°，N、S磁极回到ωt=0时刻的位置，如图7-7（d)所示。第十八页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四19应用科技学院胡机秀编综上所述，当三相交流电变化一周时，合成磁场在空间上正好转过一周。若三相交流电不断变化，则产生的合成磁场在空间不断转动，形成旋转磁场。前面讲的三相异步电动机定子绕组每相只有一个线圈，定子铁心有6个槽。则在定子铁心内相当于有一对N、S磁极在旋转。若把定子铁心的槽数增加为12个，即每相绕组由两个串联的线圈构成，相当于把图7-6中的空间360°分布6槽的三相绕组压缩在180°的空间中，显然每个线圈在空间中相隔不再是120°，而是60°，如图7-8所示。若在U1、V1、W1三端通三相交流电，同理，在定子铁心内可形成两对磁极的旋转磁场，如图7-9所示。第十九页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四20应用科技学院胡机秀编图7-8四极电动机定子绕组的结构分布接线图第二十页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四21应用科技学院胡机秀编图7-9四极电动机的旋转磁场(a)ωt=0;(b)ωt=120°;(c)ωt=240°;(d)ωt=360°从图7-9可以看出，在两对磁极的旋转磁场中，电流每交变一周，旋转磁场在空间转半周。第二十一页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四22应用科技学院胡机秀编一对磁极的旋转磁场电流每交变一次，磁场就旋转一周。设电源的频率为f1，即电流每秒钟变化f1次，磁场每秒钟转f1圈，则旋转磁场的转速n1=f1(r/s)，习惯上用每分钟的转数来表达转速，即n1=60f1(r/min)。两对磁极的旋转磁场，电流每变化f1次，旋转磁场转f1/2圈，即旋转磁场的转速为n1=60f1/2(r/min)。同理在三对磁极的情况下，电流变化一周，旋转磁场仅旋转了1/3周。第二十二页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四23应用科技学院胡机秀编以此类推，p对磁极的旋转磁场，电流每交变一次，磁场就在空间转过1/p周，因此，转速应为(7-1)旋转磁场的转速n1也称为同步转速，由式（7-1）可知，它取决于电源频率和旋转磁场的磁极对数。我国的工频为50Hz，因此，同步转速与磁极对数的关系如表7-1所示。第二十三页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四24应用科技学院胡机秀编表7-1同步转速与磁极对数对照表磁极对数p12345同步转速n1/(r/min)300015001000750600第二十四页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四25应用科技学院胡机秀编旋转磁场的转向是由通入定子绕组的三相电源的相序决定的。由图7-6可知，定子绕组中电流的相序按顺序U—V—W排列，旋转磁场按顺时针方向旋转。如果将三相电源中的任意两相对调，例如V和W两相互换，则定子绕组中的电流相序为U—W—V，应用前面讲的分析方法，旋转磁场的方向也相应地改变为逆时针方向。第二十五页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四26应用科技学院胡机秀编2.转子的转动图7-10为三相异步电动机工作原理示意图。为简单起见，图中用一对磁极来进行分析。三相定子绕组中通入交流电后，便在空间产生旋转磁场，在旋转磁场的作用下，转子将作切割磁力线的运动而在其两端产生感应电动势，感应电动势的方向可根据右手螺旋法则来判断。由于转子本身为一闭合电路，所以在转子绕组中将产生感应电流，称为转子电流，电流方向与电动势的方向一致，即上面流出，下面流进。第二十六页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四27应用科技学院胡机秀编图7-11三相异步电动机工作原理图转子电流在旋转磁场中受到电磁力的作用，其方向可由左手定则来判断，上面的转子导条受到向右的力的作用，下面的转子导条受到向左的力的作用。电磁力对转子的作用称为电磁转矩。在电磁转矩的作用下，转子就沿着顺时针方向转动起来，显然转子的转动方向与旋转磁场的转动方向一致。左手定则（安培定则）：伸开左手,让磁感线穿入手心(手心对准N极，手背对准S极)，四指指向电流方向，那么大拇指的方向就是导体受力方向。第二十七页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四28应用科技学院胡机秀编虽然转子的转动方向与旋转磁场的转动方向一致，但转子的转速n永远达不到旋转磁场的转速n1，即n＜n1。这是因为，若转子的转速等于旋转磁场的转速的话，则转子与磁场间不存在相对运动，即转子绕组不切割磁力线，转子电流、电磁转矩都将为零，转子根本转动不起来，因此转子的转速总是低于同步转速。正是由于转子转速与同步转速间存在一定的差值，故将这种电动机称为异步电动机。又因为异步电动机是以电磁感应原理为工作基础的，所以异步电动机又称为感应电动机。第二十八页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四29应用科技学院胡机秀编3、转差率为了更清楚地分析异步电动机的工作过程，需要引入转差率s这个参数：转差率是用来表示转子转速与同步转速之差的相对程度的一个物理量，其中n1-n为转速差。当定子绕组接通电源的瞬间，转子转速n=0，此时s=1，转差率最大；稳定运行以后，电机的转速n比较接近同步转速n1，此时s很小，额定转差率约为0.01~0.08左右；空载时，s在0.005以下，若转子转速等于同步转速，则s=0，这种情况称为理想空载状态。但s=0的情况在实际运行时是不存在的。(7-2)第二十九页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四30应用科技学院胡机秀编结论：异步电动机的转动方向总是与旋转磁场的转向一致的，如果旋转磁场反转，则转子也随着反转，因此，若要改变三相异步电动机的旋转方向，只需把定子绕组与三相电源连接的三根导线对调任意两根以改变旋转磁场的转向即可。第三十页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四31应用科技学院胡机秀编例7-1一台三相异步电动机的额定转速nN=1460r/min,电源频率f=50Hz,求改电动机的同步转速、磁极对数和额定运行时的转差率。解：由于电动机的额定转速小于且接近同步转速，查对照表可知，与1460r/min最接近的同步转速为n1=1500r/min,与此对应的磁极对数p=2，是4极电动机。则额定运行时的转差率为第三十一页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四32应用科技学院胡机秀编补充：一台三相异步电动机，其极对数是2，电源频率为工频，若转差率s=0.02，该电机的转速是多少？

［解］

首先求同步转速因为所以n=n1(1-s)=1500×(1-0.02)=1470r/min第三十二页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四33应用科技学院胡机秀编4.定子电路的电动势和电流当异步电动机的定子绕组接通三相电源后，定子绕组因切割磁力线而感应电动势，其有效值为

E1=4.44f1K1N1Φ(7-3)式中,f1为三相电源频率；K1为定子绕组系数，与定子绕组结构有关，略小于1；N1为定子每相绕组的匝数；Φ为旋转磁场的每极磁通，通常指忽略漏磁后每极主磁通的最大值Φm。

第三十三页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四34应用科技学院胡机秀编在忽略定子绕组本身的阻抗压降及漏磁通之后，可认为感应电动势与外加电压的有效值近似相等，即U1≈E1，因此有（7-4）上式说明旋转磁场的磁通量与外加电压的有效值成正比，若外加电压不变，则每极主磁通的最大值为一定值。第三十四页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四35应用科技学院胡机秀编2.转子的感应电动势E2当电动机起动时，转速n=0，转差率s=1。此时转子不动，转子绕组相当于变压器的二次绕组，其感应电动势可用式（7-4）来求得E20=4.44f20K2N2Φ=4.44f1K2N2Φ(7-5)式中,K2为转子绕组系数，与转子绕组结构有关，略小于1；f20为起动时转子绕阻的频率，与定子频率f1相等。第三十五页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四36应用科技学院胡机秀编当电机起动并以转速n旋转时，旋转磁场与转子的转速差(n1-n)=sn1不断减小，旋转磁场相对转子的旋转速度下降了s倍，此时的转子感应电频率随之降低，应为（7-6）第三十六页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四37应用科技学院胡机秀编故转子感应电动势为E2=4.44f2K2N2Φ=4.44sf1K2N2Φ=sE20(7-7)由于转差率小于1，所以转子感应电动势在起动时E20值最大。当电动机稳定运行以后，转差率s很小，转子频率f2很低，转子感应电动势E2也就很低。第三十七页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四38应用科技学院胡机秀编3.转子电流I2和功率因素cosφ转子绕组的阻抗Z2=R2+jX2，其中R2是转子绕组本身的电阻，固定不变；X2却和频率f2有关，即X2=2πf2L2=2πsf1L2=sX20(7-8)式中，L2为转子绕组电感值；X20为转子静止时的感抗。转子电流为(7-9)第三十八页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四39应用科技学院胡机秀编式（7-9）说明转子电流I2与转差率s有关，转子电流I2随转差率s的增大而增加。由于转子电路中有感抗存在，所以电流I2比感应电动势E2要滞后相位角φ2，转子电路的功率因数为

(7-10)式(7-10)表明，cosφ2随s的增大而减小。当转子不动时，功率因数最低。

第三十九页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四40应用科技学院胡机秀编4、定子电路电流I1定子电流和转子电流之间的关系与变压器相似，即：（7-11）则式中Ki为异步电动机的电流变换系数，与定子绕组和转子绕组的结构有关。第四十页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四41应用科技学院胡机秀编式(7-11)说明，定子电流随转子电流的变化而变化。当电动机起动时，n=0，s=1，相当于变压器二次绕组短路，所以电流I1、I2都很大。此时定子电流I1为异步电动机的起动电流，约为额定电流的5~7倍。当电动机空载运行时，s≈0，转子电流I2很小，定子电流I1也很小，由于电动机定子、转子之间有气隙，磁阻很大，电动机的空载定子电流比变压器的空载电流要大得多，一般约为额定电流的20%～40%。当电动机加上负载后，电动机要减速，转差率s增大，转子电流I2也增大，定子电流I1随之增大。第四十一页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四42应用科技学院胡机秀编第二节三相异步电动机的特性由异步电动机的结构可知，异步电动机的定子和转子是两个相互独立的电路，它们之间没有电的直接联系，只有磁的联系。这与变压器非常相似，定子绕组相当于变压器的原边，转子绕组相当于变压器的副边,因此，电动机的运行情况可以用与变压器相似的方法进行分析。下面首先介绍一些与异步电动机相关的参数。第四十二页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四43应用科技学院胡机秀编一、转矩特性前面讲过，电动机的电磁转矩是由转子感应电流和旋转磁场相互作用而产生的，磁场越强，转子电流越大，则电磁转矩也越大，可以证明电磁转矩的大小与转子感应电流的有功分量和旋转磁场的每极磁通成正比，即T=KTΦI2cosφ2(7-12)式中，CT为异步电动机的转矩系数，与电动机结构有关；Φ为旋转磁场的每极磁通，单位为Wb；电流的单位为A，所以电磁转矩的单位为N·m。第四十三页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四44应用科技学院胡机秀编旋转磁场的磁通Φ可通过式(7-3)求得转子电流I2可由式（7-9）和式（7-7）求得第四十四页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四45应用科技学院胡机秀编将上两式及式(7-10)代入式（7-12），可得式中K是与电动机结构和电源频率有关的常数，转子每相的电阻和静止时的感抗通常也是常数。因此，当电源电压一定时，电磁转矩为转差率的函数，即T=f（s），其曲线称为异步电动机的转矩特性曲线，如图7-11所示。

（7-13）第四十五页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四46应用科技学院胡机秀编图7-13三相异步电动机的转矩特性第四十六页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四47应用科技学院胡机秀编从三相异步电动机的转矩特性曲线可以看出，当s=0，即n=n1时，T=0,这是理想的空载状态，随着s的增大，T也开始增大（这时I2增加得快，而cosφ2减小得快

），，但到达最大值Tm以后，随着s的上升，T反而减小（这时I2增加的慢，而cosφ2减小得快

），最大转矩又称为临界转矩，对应的转差率为临界转差率sm。第四十七页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四48应用科技学院胡机秀编二、机械特性转矩特性T=f（s）表示了电源电压一定时电磁转矩T与转差率s的关系，但在实际中，为了更清楚地说明转子转速与电磁转矩之间的关系，一般用n=f(T)曲线来描述异步电动机的机械特性。根据式（7-13）和式（7-2）可画出n=f(T)机械特性曲线，如图7-14所示。与图7-13比较可以看出，图7-14是在图7-13的基础上把转差率换成了转速，并把坐标顺时针旋转了90°。它直接反映了电磁转矩与转速之间的关系。图中的Tst为电动机的起动转矩，TN为额定转矩，nN为额定转速。第四十八页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四49应用科技学院胡机秀编图7-14三相异步电动机的机械特性额定工作点稳定区不稳定区第四十九页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四50应用科技学院胡机秀编1.稳定区和不稳定区由图7-14可知，以临界转差率sm对应的临界转速nm为界，曲线分为两个不同特征的区域。上边为稳定区，下边为不稳定区。在稳定区（nm＜n＜n1），电磁转矩与电机轴上的负载转矩保持平衡，因此电动机匀速运行。若负载转矩发生变化，则电磁转矩自动调整，最后达到新的平衡状态使电动机稳定运行。例如，图7-15所示是一个自适应过程的曲线图，设当负载转矩为Ta时，电机稳定运行于a点，此时电磁转矩也等于Ta，第五十页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四51应用科技学院胡机秀编转速为na；若负载转矩改变为Tb，由于惯性，速度不能突变，负载改变后的最初的电磁转矩仍为Ta，则由于T＞TL，电机加速，工作点上移，电磁转矩减小，直到过渡过程到达b点，电磁转矩等于Tb，转速不再上升，电机便运行于b点，电机在新的转速下开始稳定运行，完成一次自适应调节过程。同理，当负载转矩增大时，其过程相反，电机也可以自动调节达到新的稳定运行状态。第五十一页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四52应用科技学院胡机秀编图7-15自适应过程曲线图第五十二页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四53应用科技学院胡机秀编在不稳定区(0＜n＜nm)，恒转矩负载的电机在任意点上均无法稳定运行，因为如果负载有所增加，电磁转矩会立即小于负载转矩，引起转速急剧下降，又进一步使电磁转矩变小，即转速进一步下降，造成电机停转（堵转）；而假如负载减少，电机会因电磁转矩大于负载转矩而升速，升速继续造成电磁转矩增大，进一步升速的结果是使电机进入稳定工作区。从图7-15可以看出，电动机在稳定区的转速随电磁转矩的变化较小，曲线较平稳。该段曲线越平稳，则负载变化对稳态转速的影响越小，这种机械特征称为硬特性。第五十三页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四54应用科技学院胡机秀编2.三个重要的转矩（1）额定转矩TN。额定转矩是指电动机在额定负载的情况下，其轴上输出的转矩。由于电机稳定运行时，其电磁转矩等于负载转矩，所以可以用额定电磁转矩来表示额定输出转矩。电动机的额定转矩可以通过电机铭牌上的额定功率和额定转速求得，由P=Tω得（7-14）第五十四页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四55应用科技学院胡机秀编式中,ω为电机的角速度，单位为rad/s；PN为额定输出功率，单位为kW，nN的单位为r/min，则T的单位为N·m。为了保证电机在运行时安全可靠，不轻易停车，应使电机的带负载能力留有一定的余量，所以额定转矩一般只能为最大转矩的一半左右。第五十五页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四56应用科技学院胡机秀编(2)最大转矩Tm。最大转矩是指电动机所能提供的极限转矩，它是对应于临界转差率的临界转矩，可用数学方法求得。对式（7-13）求s的导数，令其等于零，即则（7-15）第五十六页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四57应用科技学院胡机秀编将上式代入式（7-13），可得（7-16）前面说过，最大转矩是稳定区与不稳定区的分界点，故电机稳定运行时的工作点不能下滑超过此点，否则电机将停转（堵转）。电机堵转时的电流很大，一般可达额定电流的4~7倍，将造成电机的温度升高超过允许值，若不立即采取措施，就会烧毁电机。因此，电机在运行中应避免出现堵转，一旦出现，立即切断电源并卸掉过多负载。第五十七页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四58应用科技学院胡机秀编通常用最大转矩与额定转矩之比来描述电机的过载情况，这个比值称为过载系数，用λ表示，即过载系数是衡量电机短时过载能力和稳定运行的一个重要参数，通常在1.8～2.2之间。在电动机的技术数据中可以查到。第五十八页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四59应用科技学院胡机秀编（3）起动转矩Tst。起动转矩是指电动机刚接通电源以后，电机尚未转动起来，n=0,S=1,电机对应的启动转矩Tst，如果启动转矩小于负载转矩，即Tst<TL,则电动机不能启动，这时与堵转情况一样，电动机的电流达到最大，容易过热，因此当发现电动机不能起动时，应立即断开电源停止启动，在减轻负载或排除故障后再重新启动。第五十九页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四60应用科技学院胡机秀编从图7-13可以看出，起动转矩大于额定转矩，它决定了该电机的起动能力。只要电动机的起动转矩大于负载转矩，电机就可加速，沿机械特性曲线上升，越过最大转矩到达稳定运行区。显然，起动转矩越大，电机的起动能力就越强，起动所需的时间也就越短。反之，若起动转矩小于负载转矩，则电机不能起动。异步电动机的起动能力用起动转矩与额定转矩的比值来表示，用λst表示，即

第六十页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四61应用科技学院胡机秀编一般鼠笼式异步电动机的起动能力较差，在0.8～2.2之间，所以有时采用轻载起动。绕线式异步电动机的转子可以通过滑环外接的电阻器来调节起动能力。起动能力也是选用电机的一个重要参数。第六十一页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四62应用科技学院胡机秀编

［例7-2］

已知两台异步电动机额定功率都是5.5kW，但转速不同。其中n1N=2900r/min，过载系数是2.2，n2N=960r/min，过载系数是2.0，求它们的额定转矩和最大转矩。

解：根据式（7-14）可知第一台电机的额定转矩为：第六十二页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四63应用科技学院胡机秀编最大转矩为第二台电机的额定转矩为最大转矩为此例说明，电动机的输出功率相同，转速不同，则转速低的转矩较大第六十三页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四64应用科技学院胡机秀编3.影响机械特性两个重要因素U1和R2由式可以看出，最大转矩和起动转矩与电源电压的平方成正比，因此，电源电压的波动对机械特性的影响极大，而临界转差率却与电源电压无关，即临界转速与电源电压也无关。因此，当电源电压升高时，Tm、Tst增大，nm不变，机械特性曲线右移，如图7-16所示。可见，电源电压增大时，机械特性曲线变硬。为了保证电动机的安全运行，要求电源电压的波动不超过规定电压的5%。第六十四页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四65应用科技学院胡机秀编图7-16电源电压对机械特性的影响70%UNUN第六十五页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四66应用科技学院胡机秀编(2).转子电阻对机械特性的影响转子电阻的改变会影响电动机的临界转差率和起动转矩，而最大转矩与转子电阻无关，其中sm与R2成正比。因此，当R2增大时，sm也增大，nm降低，Tm保持不变，机械特性曲线下移，如图7-17所示。可见，转子电阻增大时，机械特性曲线变软。当R2=X2时，sm=1，这时起动转矩等于最大转矩，达最大值。利用转子电阻增大，起动转矩也增大的特性，可以在电动机起动时增加转子电阻，以提高起动转矩。绕线式异步电动机就是利用这一原理进行起动的。第六十六页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四67应用科技学院胡机秀编图7-17转子电阻对机械特性的影响第六十七页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四68应用科技学院胡机秀编三、运行特性

异步电动机在不同的负载下工作时，它的运行特性如图7-18所示。在电源电压及频率不变的情况下，电动机的转速、转矩、定子电流、定子电路的功率因数和电动机的效率与电动机输出功率之间的关系称为异步电动机的工作特性。这里仅介绍I1=f(P2)、cosφ1=f(P2)和η=f(P2)三条曲线。第六十八页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四69应用科技学院胡机秀编图7-19三相异步电动机的工作特性曲线第六十九页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四70应用科技学院胡机秀编1.

定子电流工作特性曲线I1=f(P2)异步电动机空载运行时电动机的转速最接近同步转速，这时转子电流很小，约为零，定子电流为励磁电流I10(空载电流)。当电动机加上负载后，随输出功率P2的增加，转速下降，转子电流增大，定子电流也随之增大。空载电流约为额定电流的20%～40%。2.

功率因数工作特性曲线cosφ1=f（P2）异步电动机的定子功率因数空载时很低，通常只有0.2～0.3，额定运行时约为0.7～0.9。因此，选用电动机的容量时，应根据负载情况正确选用，使其尽量在功率因数较高的情况下运行，以达到节能的目的。第七十页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四71应用科技学院胡机秀编3.

效率工作特性曲线η=f（P2）电动机的效率η是指输出功率P2与输入功率P1的比值，即式中Pm为电动机的机械损耗。第七十一页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四72应用科技学院胡机秀编当电动机的输出功率增大时，铁损、机械损耗都为常数，开始时铜损很小，效率增大很快；后来因铜损增加速度较快，所以效率开始减小。从图7-16可以看出，效率最大出现在额定功率的80%左右。因此在选择电动机时，应充分估计负载的情况，尽量让电动机在额定负载或接近额定负载的状态下运行。第七十二页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四73应用科技学院胡机秀编第三节三相异步电动机的使用每台异步电动机的外壳上都有一块铭牌，上面标示着这台电动机的主要技术数据，使使用者正确选用和维护电机。表7-2为某一台异步电动机的铭牌数据。第七十三页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四74应用科技学院胡机秀编表7-2异步电动机的铭牌三相异步电动机型号Y160L—4联结△

功率15kW工作方式S1

电压380V绝缘等级B电流30.3A温升75℃转速1460r/min重量150kg频率50Hz编号

××电机厂出厂日期第七十四页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四75应用科技学院胡机秀编铭牌数据的含义如下：1.型号型号表示电动机的结构形式、机座号和极数。例如Y160L4中，Y表示鼠笼式异步电动机（YR表示绕线式异步电动机）；160表示机座中心高为160mm；L表示长机座(S表示短机座，M表示中机座)；4表示4极电动机。第七十五页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四76应用科技学院胡机秀编2.电压UN额定电压是电动机定子绕组应加线电压的额定值，有些异步电动机铭牌上标有220/380V，相应的接法为△/Y。它说明当电源线电压为220V时，电动机定子绕组应接成△型；当电源线电压为380V时，应接成Y型。

3、频率：该频率是指电机所用交流电源的频率，我国电力系统频率为50Hz4.额定转速nN额定转速是指电动机额定运行时的转速。第七十六页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四77应用科技学院胡机秀编5.额定电流IN额定电流是指电动机在额定运行时，定子绕组的线电流有效值。6、联结联结是指电动机在额定电压下，三相定子绕组应采用的联结方法，通常有Y型和△两种。7.工作方式根据发热条件可分为三种：S1表示连续工作方式，允许电机在额定负载下连续长期运行；S2表示短时工作方式，在额定负载下只能在规定时间短时运行；S3表示断续工作方式，可在额定负载下按规定周期性重复短时运行。第七十七页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四78应用科技学院胡机秀编8. 绝缘等级绝缘等级是由电动机所用的绝缘材料决定的。按耐热程度不同，将电动机的绝缘等级分为A、E、B、F、H、C等几个等级，它们允许的最高温度如表7-3所示。

表7-3电动机的绝缘等级绝缘等级AEBFHC最高允许温度105°120°130°155°180°＞180°

第七十八页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四79应用科技学院胡机秀编9.温升温升是指在规定的环境温度下，电动机各部分允许超出的最高温度。通常规定的环境温度是40℃，如果电机铭牌上的温升为70℃，则允许电机的最高温度可以是40+70=110℃。显然,电动机的温升取决于电机的绝缘材料的等级。电机在工作时，所有的损耗都会使电机发热，温度上升。在正常的额定负载范围内，电动机的温度是不会超出允许温升的，绝缘材料可保证电机在一定期限内可靠工作。如果超载，尤其是故障运行，则电机的温升超过允许值，电机的寿命将受到很大的影响。第七十九页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四80应用科技学院胡机秀编在选用电机时，除了要看电机上的铭牌数据外，还要了解电机的其他技术数据，通常可在产品资料中查到，表7-4给出一例。表7-4异步电动机Y160M—4的技术数据电动机型号额定功率/kW

满载时起动电流起动转矩最大转矩

Y160L一4

l5电流／A转速／(r／min)效率／％功率因数额定电流额定转矩额定转矩30.3146088.50.857.02.02.2第八十页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四81应用科技学院胡机秀编

［例］

一台三相异步电动机的技术数据如下：PN=7.5kW，UN=380V，Y接法，nN=1440r/min，ηN=87.5%，cosφ=0.85，Ist/IN=7.0，起动能力=2.2，λ=2.2。试求：（1）额定电流IN；（2）额定转差率sN；（3）起动电流Ist；（4）额定转矩TN；（5）最大转矩Tm；（6）起动转矩Tst。第八十一页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四82应用科技学院胡机秀编

［解］

（1）电动机的输入功率为额定电流（2）因nN=1440r/min，可知电动机的n1=1500r/min，极对数p=2，则额定转差率为：第八十二页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四83应用科技学院胡机秀编（3）因Ist/IN=7.0，则起动电流为Ist=7.0IN=7×15.4=107.8A（4）额定转矩（5）起动转矩Tst=2.2×TN=2.2×49.7=109.3N·m（6）最大转矩Tm=λTN=2.2×49.7=109.3N·m

第八十三页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四84应用科技学院胡机秀编二、三相异步电动机的选择1.类型选择选择电动机的种类应首先使电动机满足生产设备的需求，然后再考虑结构、价格、可靠性、维修等方面的问题。异步电动机有鼠笼式和绕线式两种。鼠笼式的优点明显多于绕线式，所以一般多选用鼠笼式三相异步电动机。第八十四页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四85应用科技学院胡机秀编鼠笼式异步电动机具有结构简单，价格便宜，维修方便等优点，采用传统的调速方法起动，但调速性能较差，可以用于没有特殊要求（调速要求不严）的场合，比如各种泵、通风机、普通机床等设备上。应尽量采用笼型异步电动机。绕线转子异步电动机起动转矩大，起动电流小，并可在一定范围内平滑调速，但结构复杂，价格较高，使用和维护部方便，所以只有在起动负载大和有一定调速要求时才采用绕线转子异步电动机，例如某些起重机、卷扬机、轧钢机、锻压机等。第八十五页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四86应用科技学院胡机秀编2.额定功率的选择选择电动机的功率应尽可能使得电动机得到充分利用，以降低设备成本。电动机的额定功率应根据负载情况合理选择。负载情况包含两方面的内容：一是负载的大小；二是负载的工作方式，电动机有连续、短时、断续三种工作方式。第八十六页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四87应用科技学院胡机秀编1)

连续工作制在负载恒定，连续工作的情况下，电动机的额定功率应等于或稍大于负载功率，如泵、通风机等。因此，电动机的功率应按下式来选择：式中,PL为负载功率；η1为生产机械的效率；η2为电动机与生产机械之间的传动效率。直接连接时，η2=1；皮带连接时，η2=0.95。（7-18）第八十七页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四88应用科技学院胡机秀编［例7-5］一台三相异步电动机皮带拖动的通风机，通风机的功率为6kW，转速为1440r/min，效率为0.6，选择电动机的额定功率。［解］由于是皮带拖动，所以η2=0.95，则因而可选择11kW的电动机。第八十八页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四89应用科技学院胡机秀编2)短时工作制电动机按给定时间工作，工作时间短，停机时间长，如水坝的闸门、机床的刀库等。为了充分利用电动机的容量，允许电动机短时过载，所以电动机的功率可以小于负载功率，但必须考虑电动机的过载能力。我国规定短时工作制的标准时间有10min、30min、60min、90min四种。有专门的短时工作制的电机，其额定功率和标准时间相对应。这种工作方式下的额定功率可用下式计算（7-18）第八十九页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四90应用科技学院胡机秀编3)

断续周期工作制断续工作方式是指电动机重复短时工作，工作时间与停歇时间交替出现。我国规定的标准断续工作周期T为10min，其中包括工作时间t1和停歇时间t2。把工作时间与工作周期的比值称为持续率，即标准持续率有15%、25%、40%和60%，如不特殊说明，则为25%。选择这类电动机的额定功率时，应该考虑电动机的负载持续率。专用于断续工作方式的异步电动机有YZ和YZR两个系列。第九十页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四91应用科技学院胡机秀编3.额定电压的选择电动机的额定电压应根据所使用场所的电源电压和电动机的功率来决定，一般三相电动机都选用额定电压为380V,单相电动机都选用额定电压为220V，所需功率大于100kW时，可根据当地电源情况和技术条件考虑选用3000V或6000V的高压电动机。第九十一页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四92应用科技学院胡机秀编4.额定转速的选择容量、电压相同的电机，转速不一定相同。由式（7-14）TN=9550PN/nN可知，额定功率相同时，转速越高，转矩越小，它的体积也越小，重量越轻，价格越便宜，经济指标也较高。转速越低的电机，转矩越大，价格越贵。所以选用电动机的转速时，应该考虑实际需要及财力情况。一般情况下，较多选用1500r/min的异步电动机（4极）。第九十二页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四93应用科技学院胡机秀编5.结构的选择电动机的外形结构有开启式、防护式、封闭式和防爆式等几种，应根据电动机的工作环境进行选择。开启式：在机构上无特殊防护装置，通风散热好，价格便宜，适用于干燥无灰尘的场所；防护式：在机壳或端盖处有通风孔，一般可防雨防溅及防止杂物进入电机内部，但不能防尘、防潮，适用于灰尘不多且干燥的场所；封闭式：外壳严密封闭，能防止潮气和灰尘进入，适用于潮湿、多尘或含有酸性气体的场所。防爆式：整个电机全部密封，适用于有爆炸性气体的场所，如在石油、化工企业及矿井中。第九十三页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四94应用科技学院胡机秀编三、三相异步电动机的起动三相异步电动机接通电源，使电机的转子从静止状态到转子以一定速度稳定运行的过程称为电动机的起动过程。电动机在实际使用时，因为要经常起动和停车，所以电动机的起动问题是一个非常重要的问题。第九十四页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四95应用科技学院胡机秀编对电动机起动的要求，一般从以下几个方面来考虑：（1）

起动电流应尽可能小,Ist≤（4～7）IN。（2）

起动转矩应尽可能大，Tst≥(1.1～1.2)TL。（3）

起动的时间应尽可能短。（4）

转速的提升应尽可能平稳。（5）

起动方法应方便、可靠，起动设备应简单、经济，易维护修理。

第九十五页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四96应用科技学院胡机秀编前三项较为重要。异步电动机刚接通电源瞬间，转速为零，旋转磁场和转子的转差很大，因此转子电流非常大，相应定子电流也很大，我们把这时的定子电流称为起动电流。由于起动过程非常短，一般为几秒到几十秒，且随着转速的上升，起动电流不断减小，所以如果不是频繁起动，起动电流造成的电机发热问题并不大，对电机的正常运行没有影响。但大的起动电流会引起电源电压的下降，影响接在同一电源上的其他设备的正常工作，比如使日光灯变暗、电机堵转甚至停转等。第九十六页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四97应用科技学院胡机秀编为解决起动电流造成的不良影响，对容量较大的电机应采取一定的起动方法。鼠笼型异步电动机的起动方法有直接起动和减压起动两种。第九十七页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四98应用科技学院胡机秀编1.直接起动直接起动又称为全压起动，起动时，将电机的额定电压通过刀开关或接触器直接接到电动机的定子绕组上进行起动。直接起动最简单，不需附加的起动设备，起动时间短。只要电网容量允许，应尽量采用直接起动。但这种起动方法起动电流大，一般只允许小功率的异步电动机（PN≤4kW）进行直接起动；对大功率的异步电动机，应采取降压起动，以限制起动电流。第九十八页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四99应用科技学院胡机秀编2.减压起动通过起动设备将电机的额定电压降低后加到电机的定子绕组上，以限制电机的起动电流，待电机的转速上升到稳定值时，再使定子绕组承受全压，从而使电机在额定电压下稳定运行，这种起动方法称为减压起动。前面讲过，起动转矩与电源电压的平方成正比，所以当定子端电压下降时，起动转矩大大减小。这说明降压起动适用于起动转矩要求不高的场合，如果电机必须采用降压起动，则应轻载或空载起动。常用的减压起动方法有下面三种。第九十九页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四100应用科技学院胡机秀编

1.Y-△降压起动这种起动方法适用于电动机正常运行时接法为三角形的异步电动机。电机起动时，定子绕组接成星形，起动完毕后，电动机切换为三角形。图7-21Y-△降压起动控制线路起动运行第一百页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四101应用科技学院胡机秀编图7-21是一个Y-△降压起动控制线路，起动时，电源开关QS闭合，控制电路先使得KM2闭合，电机星形起动，定子绕组由于采用了星形结构，其每相绕阻上承受的电压比正常接法时下降了。当电机转速上升到稳定值时，控制电路再控制KM1闭合，于是定子绕组换成三角形接法，电机开始稳定运行。定子绕组每相阻抗为

|Z|

，电源电压为U1，则采用△连接直接起动时的线电流为第一百零一页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四102应用科技学院胡机秀编采用Y连接降压起动时，每相绕组的线电流为：则（7-20）由式（7-20）可以看出，采用Y-△降压起动时，起动电流比直接起动时下降了1/3。电磁转矩与电源电压的平方成正比，由于电源电压下降了

，所以起动转矩也减小了1/3。以上分析表明，这种起动方法确实使电动机的起动电流减小了，但起动转矩也下降了，因此，这种起动方法是以牺牲起动转矩来减小起动电流的，只适用于允许轻载或空载起动的场合。第一百零二页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四103应用科技学院胡机秀编2.自耦变压器降压起动

这种起动方法是指起动时，定子绕组接三相自耦变压器的低压输出端，起动完毕后，切掉自耦变压器并将定子绕组直接接上三相交流电源，使电动机在额定电压下稳定运行。图7-22自耦变压器减压起动控制线路第一百零三页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四104应用科技学院胡机秀编图7-22为自耦变压器的降压起动线路，自耦变压器的原边接电源电压，副边接接触器KM1。起动时，电源开关闭合，先通过控制电路使得KM1闭合，接通自耦变压器的副边，则定子绕组所加电压低于额定电压，电机开始起动。当电机的转速上升到一定速度时，KM1断开,KM2闭合，切除自耦变压器，电机开始稳定运行。第一百零四页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四105应用科技学院胡机秀编自耦降压起动时，定子绕阻所加电压下降为额定电压的1/K（K为自耦变压器的变比），起动电流也下降了1/K，起动转矩则下降为直接起动时的1/K2。自耦变压器体积大，而且成本高，所以这种起动方法适用于容量较大的或正常运行绕组接法为Y形，不能采用Y-△方法起动的三相异步电动机。起动用的自耦变压器又叫做起动补偿器，通常每相有三个抽头，供用户选择不同等级的输出电压，分别为原输出电压的40%、60%、80%，可以根据实际要求进行选择。第一百零五页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四106应用科技学院胡机秀编（3）软起动软起动是指，起动时通过软起动器（一种晶闸管调压装置）使电压从某一较低值逐渐上升至额定值，起动后再用旁路接触器KM使电动机投入正常运行。图FU1中是普通熔断器，而FU2是快速熔断器，保护软起动器用的。M3~软起动器L1L2L3QSFU1FU2KM第一百零六页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四107应用科技学院胡机秀编RRR滑环电刷定子转子起动时将适当的R串入转子电路中，起动后将R短路。起动电阻

3、绕线转子异步电动机的起动•第一百零七页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四108应用科技学院胡机秀编3.转子串电阻降压起动在分析转子电阻R2对机械特性的影响时已经知道，转子电阻增大不但会减小转子电流，从而减小定子电流（起动电流），而且可以提高电磁转矩（起动转矩），显然这种起动方式可以满足起动的两方面要求，应该广泛使用。但由于鼠笼式异步电动机的转子电阻是固定的，不能改变，所以鼠笼式电机不能采用此种起动方法。绕线式异步电动机的转子从各相滑环处可外接变阻器，可以很方便地改变转子电阻来改善电机的起动性能，所以绕线式电机都采用此种起动方案。第一百零八页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四109应用科技学院胡机秀编图7-19为转子串电阻的起动电路图，起动时，将变阻器调到最大，电源开关闭合，转子串电阻开始起动运行。随着转速的上升，不断减小转子电阻，当转速稳定时，短接转子电阻，使电动机正常运行。第一百零九页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四110应用科技学院胡机秀编图7-25转子串电阻起动控制线路图第一百一十页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四111应用科技学院胡机秀编

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。R2­ÞTst

­TO转子电路串电阻起动的特点第一百一十一页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四112应用科技学院胡机秀编

绕线式电机还可以采用转子串频敏变阻器进行起动，这种起动方式不需切除频敏变阻器，因为频敏变阻器本身具有阻值随转子频率变化的特性。起动时，因转子感应电的频率最高，所以频敏变阻器的电阻最大；随转速上升，转子频率下降，频敏变阻器的阻值也下降；电机正常运行时，转子频率非常低，故频敏变阻器的阻值非常小，不会影响电机的正常运行。第一百一十二页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四113应用科技学院胡机秀编

［例7-4］

已知一台鼠笼异步电动机，PN=75kW，△连接运行，UN=380V，IN=126A，cosφN=0.88，nN=1480r/min，Tst/TN=1.9，Ist/IN=5.0，负载转矩TL=200N·m，现要求电动机起动时Tst≥1.1TL，Ist＜240A，问：（1）

电动机能否直接起动？（2）

电动机能否采用Y-△起动？（3）

若采用三个抽头的自耦变压器起动，则应用40%、60%、80%中的哪个抽头？第一百一十三页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四114应用科技学院胡机秀编

［解］

（1）一般来说，7.5kW以上的电动机不能采用直接起动法，也可以进行以下计算。电动机的额定转矩直接起动时的起动转矩Tst=1.9×TN=1.9×483.95=920N·m又1.1TL=1.1×100=110N·m因Tst＞1.1TL,故直接起动电Ist=5IN=5×126=630A流远大于本题要求的240A。因此，本题的起动转矩虽然满足要求，但起动电流却大于供电系统要求的最大电流，不能采用直接起动。第一百一十四页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四115应用科技学院胡机秀编（2）采用Y-△起动方式，则起动转矩应为起动电流起动电流和起动转矩都满足要求，故可以采用Y-△起动。第一百一十五页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四116应用科技学院胡机秀编（3）采用40%、60%、80%自耦降压起动，起动电流和起动转矩分别为抽头：40%抽头：Tst1=(0.4)2×Tst=(0.4)2×920=147N·m<200N·mIst1=(0.4)2×Ist=(0.4)2×630=100.8A60%抽头：Tst2=(0.6)2×Tst=331N·m>200N·mIst2=(0.6)2×Ist=226.8A第一百一十六页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四117应用科技学院胡机秀编80%抽头：Tst3=(0.8)2×Tst=589N·m>200N·mIst3=(0.8)2×Ist=403.2A从以上结果可以看出，80%抽头的起动电流大于起动要求，应选用60%的抽头较为合适。第一百一十七页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四118应用科技学院胡机秀编1、变频调速(无级调速)

f=50Hz逆变器M3~整流器f1、U1可调+–~变频调速方法恒转距调速（f1<f1N）恒功率调速（f1>f1N）频率调节范围：0.5~几百赫兹三种电气调速方法二、调速调速是指在电动机负载不变的情况下人为地改变电动机的转速。第一百一十八页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四119应用科技学院胡机秀编2、变极调速(有级调速)

变频调速方法可实现无级平滑调速,调速性能优异，因而正获得越来越广泛的应用。A1X1A2X2iiP=2··A1A2X1X2··NNSS第一百一十九页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四120应用科技学院胡机秀编A1X1A2X2ii••P=1采用变极调速方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。A1··A2X1X2SN第一百二十页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四121应用科技学院胡机秀编To3、变转差率调速

(无级调速)

变转差率调速是绕线式电动机特有的一种调速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种提升、起重设备中。nn'••TLTLs

´s••Tso第一百二十一页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四122应用科技学院胡机秀编五、反转和制动因为三相异步电动机的转动方向是由旋转磁场的方向决定的，而旋转磁场的转向取决于定子绕组中通入三相电流的相序。因此，要改变三相异步电动机的转动方向非常容易，只要将电动机三相供电电源中的任意两相对调，这时接到电动机定子绕组的电流相序被改变，旋转磁场的方向也被改变，电动机就实现了反转。1.反转第一百二十二页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四123应用科技学院胡机秀编2.制动1）能耗制动电动机定子绕组切断三相电源后迅速接通直流电源。感应电流与直流电产生的固定磁场相互作用，产生的电磁转矩方向与电动机转子转动方向相反，起到制动作用。特点：是制动准确、平稳，但需要额外的直流电源。第一百二十三页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四124应用科技学院胡机秀编图7-31能耗制动示意图(a)接线图；(b)原理示意图第一百二十四页，共一百五十页，编辑于2023年，星期四125应用科技学院胡机秀编2）反接制动电动机停车时将三相电源中的任意两相对调，使电动机产生的旋转磁场改变方向，电磁转矩方向也随之改变，成为制动转矩。注意：当电动机转速接近为零时