三相异步电动机的调速

FILENAME第二章三相电动机3第1页共10页课时教学计划课程:机电传动与控制任课教师:XXX授课题目2.10三相异步电动机的调速2.11三相异步电动机的运行维护与故障分析教学形式讲授共2课时，总第23—24课时授课班级07机电3、4授课日期2018年月日教学目的要求掌握电动机调速方法；掌握电动机的调速原理；三相异步电动机的运行维护方法及故障分析。重点电动机的调速原理及故障分析难点电动机的调速原理及故障分析课堂结构及时间分配复习引入…………………..（5分钟）教学内容第二章三相异步电动机2.10三相异步电动机的调速………（50分钟）2.11三相异步电动机的运行维护与故障分析…….（30分钟）课堂小结…………………..（3分钟）布置作业…………………..（1分钟）参考资料…………………..（1分钟）课后体会教学过程及教学内容[复习引入]复习：三相电动机的制动方法。引入：上节我们讲解电机的制动，那么电机的调速也非常关键，本节课讲解电机的调速原理。[教学内容]第十节三相异步电动机的调速三相异步电动机的转速公式：n=（1-S）n1=（1-S）60f1三相异步电动机的调速方法：变频调速、变极调速、变转差率调速。一、笼型异步电动机的变极调速（一）变极原理改变极对数的关键在于使每相定子绕组中的一般绕组内的电流改变方向，这可通过改变定子绕组的接线方式来实现。（二）两种常用的变极接线方法1.Y/YY变极调速由于电机定子的圆周上，电角度是机械角度的p倍，当即对数改变时，必然引起三相绕组的空间相序发生变化，为保证变极调速前后，电机的旋转方向不变，在改变定子绕组接线方式的同时，必须将V、W两相出线端对调。Y/YY变极调速特性：PYY=2PYTY=TYYnYY=2nY结论：电动机定子绕组Y接成YY连接后，电动机极数减少一半，转速增加一倍，输出功率增大一倍，输出转矩不变，属于恒转矩调速，适用于起重机、电梯等恒转矩负载的调速。2.Δ/YY变极调速Δ/YY变极调速的特性分析：（1）PYY≈1.15PΔ（2）TYY=0.577TΔ（3）nYY=2nΔ结论：Δ/YY变极调速时，极数减半，转速增加一倍，转矩近似减小一半，功率近似保持不变，属于恒功率调速。适用于车床加工。（三）变极调速电动机的机械特性由Y连接改成YY连接时，最大转矩和启动转矩均为Y连接时的两倍，电机过载能力加大一倍，临界转差率保持不变。由Δ改成YY连接时，最大转矩和启动转矩均为Δ连接的2/3，过载能力下降，临界转差率不变。二、变频调速（一）变频与调压的配合1.变频时应保证电动机的主磁通Φm不变由U1≈E1=4.44f1N1k1Φm可知，当f1下降，U1大小不变时，则主磁通Φm增加，电机将进入饱和段，使空载电流I0急剧增大，这样将使电机的负载能力下降。为此必须使电机的定子电压和频率有下式的关系：2.变频时保证过载能力λm不变必须使电机的定子电压和频率有下式的关系：具体对于恒转矩负载，只要满足U1/f1=U1’/f1’=常数，即可保持变频调速时电动机过载能力对于恒功率负载采用变频调速时，无法使电动机的过载能力λm和主磁通同时保持不变。（二）恒转矩变频调速的机械特性特点：1.在不同频率时，最大转矩保持不变，且对应于最大转矩时的转速降也不变，所以恒转矩变频调速时的机械特性基本上是平行的。2.启动转矩所频率的下降而增加。（三）三相异步电动机的变频调速电机启动时，要从低频开始启动，这样可减小启动电流，增大启动转矩，有利于缩短启动时间。变频调速时，要注意频率的增加不可过快，否则容易使电机停转，如下图所示。（四）变频电源简介1.分类：交—交变频：将普通的横压恒频的三相交流电通过电力变流器直接转换成可调压调频的三相交流电源。交—直—交变频：先将三相工频电源经整流器整流成直流，再用逆变器将直流变为调频调压得三相交流电。2.变频调速的特点1)从额定频率向下调速，为恒转矩调速性质；从额定频率向上调速，近似为恒功率调速性质。2）频率可连续调节。3）机械特性硬，调速范围大，转速稳定性好。三、变转差率s调速（一）绕线转子电动机转子串电阻调速特点：同步转速不变，最大转矩不变，但临界转差率增大，机械特性运行段的斜率变大。所串电阻越大，转速越低，机械特性越软。转子串电阻调速为恒转矩调速，适用于恒转矩负载调速。（二）转子串附加电动势调速（串极调速）为了克服绕线转子串电阻调速时，串入电阻消耗电能的缺点，在转子回路中串入三相对称的附加电动势Ef取代串入转子中的电阻，该附加电动势Ef的大小和相位可以自行调节，且Ef的频率始终与转子频率相同。图2-38中，将转子电动势E2s经二极管整流电路整流成直流电压Ud，再由晶闸管逆变器逆变成工频交流电压，经变压器T反馈到交流电网中去。改变逆变器的逆变角，就改变逆变器的电压，即改变了反电动势的大小，从而达到调速的目的。（三）改变定子电压调速特点：1.在不同定子电压下，电动机的同步转速n1不变，临界转差率不变，电动机的最大转矩按平方比例下降。2.适用于通风机负载。第十一节三相异步电动机的运行维护与故障分析一、三相异步电动机的运行维护电动机在运行中，可通过耳、眼、鼻、手等感觉器官和借助于仪表、工具来监视电动机运行清况，并判断电动机运行是否正常。监视的内容有电动机的线路电流、温度和响声等，如果出现不正常现象应立即停机找出故障并加以排除。1电动机运行温度的监视电动机机壳温度过高是电动机绕组和铁心过热的外部表现，过热会损坏电动机绕组绝缘，甚至会烧毁电动机绕组和降低其他方面性能。检查电动机温升最简便的方法是用手心摸机壳来判断，但事先须用验电笔测试电动机外壳是否带电，或用手背试搭机壳是否麻手，在确实证明机壳不带电时，方可用手心摸机壳，如果机壳烫得使手缩回，便说明电动机已很过热。如果没有这样严重，这时温度一般在600C左右。也可在机壳上滴几滴水试验，若水滴上后冒热气，温度在80测电动机绕组温度可用温度计法，将电动机吊环拆去，将酒精温度计球部用锡纸包好放人，最好同孔壁紧贴，在孔口用棉花或纱头堵严。这时测出的温度按经验它比绕组实际温度低15~200C。测电动机绕组温度不宜使用水银温度计，因电动机内交变磁场对水银温度计有影响，测温不准2电动机线路电流的监视当环境温度为标准值时，电动机定子电流可等于或低于铭牌上所规定的额定值。如果环境温度高于标准温度时，应考虑降低电动机电流使其低于额定电流，但允许短时过载。当环境温度低于标准温度时，可适当增加额定电流。如果电动机电流不符合规定，且超过很多时，应查明原因降低负载运行。此外，还要监视电动机定子二相电流是否平衡，三相中最大或最小的一相电流与其三相电流的平均值的偏差不得大于三相平均值的10%，当超过该值时，应查明原因并排除故障。3电源电压的监视电动机正常运行时电源电压波动应不超过士5%，若电压过高或过低，则应考虑降低电动机负载而三相电压间不平衡值不得超过5%，若超出这一范围，应找出原因，设法调整供电系统负载，使三相负载电压力求平衡。4电动机声音、气味和振动的监视电动机正常运行时，声音均匀，无杂声或特殊叫声。若有杂声出现，往往有机电两方面的原因，应仔细听辨，并注意观察电动机转速是否下降或者发生剧烈振动。出现以上情况，应立即停机检查，避免事态扩大，造成更大损失。电动机超载运行时间太长，电动机绕组绝缘将会损坏，严重时能嗅到绝缘漆的焦糊味，这时应立即停机，检查原因并加以排除。电动机在正常运行时只有轻度振动，如果振幅很大，说明存有故障，这时应立即停机，检查底脚螺钉、皮带轮、联轴器等是否松动或有严重变形。5轴承运行清况的监视电动机轴承运行是否正常，可用螺钉旋具接触轴承盖听有无杂音，若有杂音应及时处理。另外，还需监视轴承中滑润油是否不足或过多。除上述各项需经常监视并及时处理异常现象外，还要注意电动机通风情况和周围环境是否清洁，注意熔丝有无损伤，以免电动机单相运行而烧坏电动机绕组。除平时加强电动机监视外，还应做好定期维护工作。定期维修分小修与大修，小修一般是属于检查和维护，对电动机不作大的拆卸；大修则要拆开电动机进行清理、检查和修理。一般小修每年进行2~3次大修则进行一次，不过这还要根据电动机工作准质和周围环境来定。二、三相异步电动机的故障分析1三相异步电动机运行常见故障1）电动机的单相运行2）电动机接线运行3）电动机定子绕组接地4）定子绕组匝间或相间短路2三相异步电动机运行中常见故障现象（1）电动机过热1）电源方面的原因2）负载方面的原因3）电动机本身方面的原因[课堂小结]本次课我们讲解三相异步电动机的调速的方法及三相异步电动机的运行维护[布置作业]P7621[参考资料]机电传动与控制主编:程宪平武昌:华中科技出版社电机与拖动基础主编:林瑞光浙江:浙江大学出版社[课后体会]提问由速度公式引出调速的方法介绍变极原理由绕组的连接讲解了解变极原理理解机械特性对调速控制非常关键对变频调速将清楚找一些资料补充这部分内容绕线电机常用方法是串电阻调速，天车调速就是串电阻调速举例说明。掌握运行维护理解故障分析板书设计FILENAME第二章三相电动机3第10页共10页第十节三相异步电动机的调速三相异步电动机的转速公式：n=（1-s）n1=（1-s）60f1三相异步电动机的调速方法：变频调速、变极调速、变转差率调速。一、笼型异步电动机的变极调速（一）变极原理（二）两种常用的变极接线方法1.Y/YY变极调速2.Δ/YY变极调速（三）变极调速电动机的机械特性由Y连接改成YY连接时，最大转矩和启动转矩均为Y连接时的两倍，电机过载能力加大一倍，临界转差率保持不变。由Δ改成YY连接时，最大转矩和启动转矩均为Δ连接的2/3，过载能力下降，临界转差率不变。二、变频调速（一）变频与调压的配合1.变频时应保证电动机的主磁通Φm不变为此必须使电机的定子电压和频率有下式的关系：2.变频时保证过载能力λm不变（二）恒转矩变频调速的机械特性特点：1.在不同频率时，最大转矩保持不变，且对应于最大转矩时的转速降也不变。2.启动转矩所频率的下降而增加。（三）三相异步电动机的变频调速电机启动时，要从低频开始启动，这样可减小启动电流，增大启动转矩，有利于缩短启动时间。（四）变频电源简介1.分类：交—交变频：交—直—交变频2.变频调速的特点1)从额定频率向下调速，为恒转矩调速性质；从额定频率向上调速，近似为恒功率调速性质。2）频率可连续调节。3）机械特性硬，调速范围大，转速稳定性好三、变转差率s调速（一）绕线转子电动机转子串电阻调速（二）转子串附加电动势调速（三）改变定子电压调速特点：1.在不同定子电压下，电动机的同步转速n1不变，临界转差率不变，电动机的最大转矩按