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1、电机及调速方式,制作单位：电气公司建起研究所,主讲人：胡宇智,编撰日期：2011.04.26,职位：研发工程师,章节概要 Chapter Outline,第1章 电机的结构及组成 第2章 电机的工作原理 第3章 电机的特性 第4章 电机的调速方式,图1.1 电机结构及组成,第1章 电机的结构与组成,电机的结构与组成,图1.2 电力系统能量传递,电力拖动系统,第1章 电机的结构与组成,第 一 章 结 束,Thank You!,第1章 电机的结构与组成 Chapter 1 Structure and Composition of Motor,定子三相对称电流,转子产生的感应电流,定子产生的旋转磁场
2、,电磁转矩,图2.1 电机工作原理图,第2章 电机的工作原理,工作原理,第 二 章 结 束 Chapter 2 The End,Thank You!,第2章 电机的工作原理 Chapter 2 Working Principle of Motor,3. 基本公式,3.1 电压,3.2 频率,3.3 电磁转矩,3.4 电磁转矩,第3章 电机的特性 Chapter 3 Characteristics of Motor,基本公式 Basic Formula,定子侧：,转子侧：,旋转磁场每极磁通,每相定子绕组匝数,定子绕组分布系数,旋转磁场每极磁通,每相定子绕组匝数,定子绕组分布系数,电磁转矩：由电流
3、和磁场相互作用产生,（千瓦）,（转/分）,（牛顿米）,3.5 电机电流和功率因数,图3.1 电流与转差,图3.2 功率因数与转差,图3.3 功率因数与负载,电流与功率因素,第3章 电机的特性 Chapter 3 Characteristics of Motor,基本上正比于电机的转差（S）,基本上反比于电机的转差（S）,而： 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。,3.6 电机自然机械特性,概念：电动机在没有人为地改变其参数时的机械特性，称为自然机械特性。,图3.4 电机自然特性图,机械特性 Mechanical Characteristics,第3
4、章 电机的特性 Chapter 3 Characteristics of Motor,三个重要点： 1）理想空载点（N0点） 电动机输出轴上的转矩为0（T=0），称为理想空载。这时，电动机的转速可以达到同步转速（旋转磁场的转速）n0。故：N0点的坐标是：（0，n0）。 2）起动点（S点） 电动机刚接通电源，但转速仍为0时称为起动点。这时的转矩称为起动转矩TS，也叫堵转转矩。故：S点的坐标是：（TS，0）。 通常，异步电动机的起动转矩应大于额定转矩的1.5倍： 3）临界点（K点）： 异步电动机的机械特性有一个拐点K，在这一点，电动机所能产生的电磁转矩最大，称为临界转矩，用TK表示，K点称为临界点
5、。与此对应的转速称为临界转速nk，相应地，有临界转差nk和临界转差率sk。故：K点的坐标是：（Tk, nk）临界转矩与额定转矩之比就是异步电动机的过载能力。通常，过载能力2,图3.5 不同电阻下的机械特性 Figure 3.5 Mechanical Characteristics under Different Resistances,图3.6 不同频率下机械特性 Figure 3.6 Mechanical Characteristics under Different Frequencies,第3章 电机的特性 Chapter 3 Characteristics of Motor,机械特性
6、Mechanical Characteristics,2、电机特性的软/硬特性： 2. The soft/strong characteristics of motor: 1) 硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。 1) Strong characteristics: when the load changes, changes in the rotational speed are not so big and the operation characteristic is fine. 2) 软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。 2) Soft characte
7、ristics: when the load increases, the rotational speed decreases fast, but the starting torque is large and the starting characteristic is fine.,硬特性（R2小） Strong Characteristic (R2 is small),软特性（R2大） Soft Characteristic(R2 is large),机械特性变软 The mechanical characteristic softens,机械特性硬度不变（V/F=cost） The
8、hardness of mechanical characteristic does not change (V/F=cost),3.7 电机人工机械特性 Artificial mechanical characteristics of motor,图3.7 电机人工机械特性图 Figure 3.7 Artificial Mechanical Characteristics Diagram of motor,第3章 电机的特性 Chapter 3 Characteristics of Motor,机械特性 Mechanical Characteristics,概念：当人为地改变电动机的参数（如
9、输入电压u、频率f及转子电阻R2等）时，电动机的机械特性也必将随之改变。改变后的机械特性称为人工特性。 Concept: when the parameters of motor (for example, input voltage u, frequency f and rotor resistance R2 etc.) are changed by manual operation, the mechanical characteristics of motor changes accordingly. The mechanical characteristics after this c
10、hange are called artificial characteristics. 1、拖动系统工作点 1. The operating point of the drive system 在电动机机械特性（曲线）与负载机械特性（曲线）的交点Q处，说明了电动机的电磁转矩TM和负载转矩TL恰好相等（TM=TL），拖动系统将在转速nQ下稳定运行，如下图所示，Q点称为拖动系统的稳定运行点或简称为工作点。 At the intersection point Q of the motor mechanical characteristic (curve ) and the load mechani
11、cal characteristic (curve ), the electromagnetic torque of motor TM just equals to the its load torque TL (TM=TL), so the drive system runs stably at the rotational speed nQ, shown in the following figure. The point Q is called the stable running point of the drive system or the operating point in s
12、hort.,第3章 电机的特性 Chapter 3 Characteristics of Motor,机械特性 Mechanical Characteristics,2、负载TL的变化-速度变化 2. Change of load TL-speed change 如果负载转矩减小为TL（TL），负载机械特性移至曲线，则由于：TmTL，拖动系统的转速（n）将上升，由电动机的机械特性知（注意：负载机械特性在变化，而电动机的机械特性并未发生变化），随着转速的上升，电动机的转矩将减小 ,如上图所示，拖动系统的工作点将顺着曲线1向Q移动。当达到Q点时，电动机的电磁转矩TM又和负载转矩TL相等（新的平衡点
13、：TM=TL），拖动系统将在转速nQ下稳定运行，拖动系统的工作移到了Q点。 If load torque decreases to TL (TL) and the load mechanical characteristic moves to curve , then known from the mechanical characteristic of motor that the rotational speed of drive system will increase (n) as a result of TmTL (Note: the load mechanical characte
14、ristic is changing, while the mechanical characteristic of motor has not changed). Accompanying the increasing of rotational speed, the torque of motor will decrease . As shown in the above figure, the operating point of the drive system will move to Q along the curve 1. When reaching the point Q, t
15、he electromagnetic torque of motor TM equals to the load torque TL once again (the new balance point: TM=TL), so the drive system will run stably under rotational speed nQ and the operation of the drive system moves to point Q.,图4.8 Figure 4.8,第3章 电机的特性 Chapter 3 Characteristics of Motor,机械特性 Mechan
16、ical Characteristics,3、输入电压u1的变化-速度变化 3. Change of input voltage u1- speed change 减少输入电压（u1） Decrease the input voltage (u1),1）同步转速n0不变 1) the synchronic rotational speed n0 does not change,2）临界转矩减小为Tk 2) the critical torque decreases to Tk,3）起动转矩减小为Ts 3) the starting torque decreases to Ts,4）临界点的转速nk不变，临界转差和临界转差率都不变 4) the rotational speed of the critical point nk does not change, and the critical slip and critical slip ratio d
