第5章交流电动机的工作原理及特性n掌握异步电动机的人工机械特性掌握异步电动机的人工机械特性, ,它是分析异步电它是分析异步电动机起动动机起动, ,制动制动, ,调速的依据调速的依据; ;n熟悉异步电动机的铭牌数据和额定值熟悉异步电动机的铭牌数据和额定值; ;n掌握鼠笼式异步电动机的起动方法掌握鼠笼式异步电动机的起动方法, ,线绕式异步电线绕式异步电动机串电阻的起动动机串电阻的起动, ,制动和调速制动和调速; ;n掌握异步电动机变磁极对数调速和变频调速的特掌握异步电动机变磁极对数调速和变频调速的特性性. . 三相异步电动机的结构和工作原理1.1.三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机由定子和转子构成三相异步电动机由定子和转子构成, ,定子和转子之间有气隙定子和转子之间有气隙. . 1) 1)定子定子 定子由铁心定子由铁心, ,绕组绕组, ,机座三部分组成机座三部分组成. . 铁心由的硅钢片叠压而成铁心由的硅钢片叠压而成; ; 三相绕组连接成星形或三角形三相绕组连接成星形或三角形; ; 机座一般用铸铁作成机座一般用铸铁作成, ,主要用于固定和支撑定子铁心主要用于固定和支撑定子铁心. . 2) 2)转子转子 转子由铁心和绕组组成转子由铁心和绕组组成. . 转子同样由硅钢片叠压而成转子同样由硅钢片叠压而成, ,压装在转轴上压装在转轴上; ; 转子绕组分为鼠笼式和线绕式两种转子绕组分为鼠笼式和线绕式两种. . 线绕式异步电动机还有滑环线绕式异步电动机还有滑环, ,电刷机构电刷机构. . 鼠笼式三相异步电动机的结构示意图5.定子铁心,6.定子绕组,7.转轴,8.转子,9.风扇,11.轴承,12.机座 鼠笼电动机转子和线绕电动机转子绕组与外部接线 2.三相异步电动机的工作原理1)1)三相正弦交流电通入电动机定子的三相绕组三相正弦交流电通入电动机定子的三相绕组, ,产生旋转磁场产生旋转磁场, ,旋转磁场的旋转磁场的转速称之为转速称之为同步转速同步转速; ;2)2)旋转磁场切割转子导体旋转磁场切割转子导体, ,产生感应电势产生感应电势; ;3)3)转子绕组中感生电流转子绕组中感生电流; ;4)4)转子电流在旋转磁场中产生力转子电流在旋转磁场中产生力, ,形成电磁转矩形成电磁转矩, ,电动机就转动起来了电动机就转动起来了. . 电动机的转速达不到旋转磁场的转速电动机的转速达不到旋转磁场的转速, ,否则否则, ,就不能切割磁力线就不能切割磁力线, ,就没就没有感应电势有感应电势, ,电动机就停下来了电动机就停下来了. .转子转速与同步转速不一样转子转速与同步转速不一样, ,差那么一些差那么一些, ,称之为称之为异步异步. . 设同步转速为设同步转速为n no o, ,电动机的转速为电动机的转速为n,n,则转速差为则转速差为 ; n; no o-n;-n; 电动机的转速差与同步转速之比定义为异步电动机的转差率电动机的转速差与同步转速之比定义为异步电动机的转差率S,SS,S是分是分析异步电动机运行情况的主要参数析异步电动机运行情况的主要参数, ,且且 3.三相异步电动机的旋转磁场1)1)旋转磁场的产生旋转磁场的产生 设电动机为设电动机为2 2极极, ,每相绕组只有一个线圈每相绕组只有一个线圈. .在在0-T/20-T/2这个区间这个区间, ,分析有一相电流为零的几个点分析有一相电流为零的几个点. .规定规定: :当电流为正时当电流为正时, ,从首端进尾端出从首端进尾端出; ;电流为负时电流为负时, ,从尾端进首端出从尾端进首端出. . n nt=0t=0时，时，i iAA=0;i=0;iB B为负，电流实际方向与正方向相反，即电流从为负，电流实际方向与正方向相反，即电流从Y Y端端流到流到B B端；端；i iC C为正，电流实际方向与正方向一致，即电流从为正，电流实际方向与正方向一致，即电流从C C端流到端流到Z Z端。
按右手螺旋法则确定三相电流产生的合成磁场，如图端按右手螺旋法则确定三相电流产生的合成磁场，如图(a)(a)中箭中箭头所示t=0t=0时，时，i iA A=0;i=0;iB B为负，为负，i iC C为正为正 n nt=T/6t=T/6时，时，ω ωt=t=ω ωT/6=T/6=π/π/3,i3,iAA为正为正( (电流从电流从A A端流到端流到X X端端) )；；i iB B为负为负( (电流从电流从Y Y端流到端流到B B端端) )；；i iC C=0=0此时的合成磁场如图此时的合成磁场如图(b)(b)所示，合成磁场已从所示，合成磁场已从t=0t=0瞬间所在位置顺时针方向旋转了瞬间所在位置顺时针方向旋转了π π/3/3t=T/6t=T/6时，时，ω ωt=t=ω ωT/6=T/6=π/π/3,i3,iA A为正；为正；i iB B为负；为负；i iC C=0=0 n n此时的合成磁场如图此时的合成磁场如图(c)(c)所示，合成磁场已从所示，合成磁场已从t=0t=0瞬间瞬间n n所在位置顺时针方向旋转了所在位置顺时针方向旋转了2 2π π/3/3nt=T/3t=T/3时，时，ω ωt=t=ω ωT/3=2T/3=2π/π/3,i3,iA A为正为正;i ;iB B=0=0；；i iC C为负为负 此时的合成磁场如图(d)所示。
合成磁场从t=0瞬间所在位置顺时针方向旋转了π按以上分析可以证明：当三相电流随时间不断变化时，合成磁场的方向在空间也不断旋转，这样就产生了旋转磁场t=T/2时，ωt=ωT/2=π,iA=0；iB为正；iC为负 n旋转磁场的旋转方向与三相交流电的相序一致旋转磁场的旋转方向与三相交流电的相序一致; ;n改变三相交流电的相序改变三相交流电的相序, ,即即A-B-CA-B-C变为变为C-B-A,C-B-A,旋转磁场反向旋转磁场反向; ;n要改变电动机的转向要改变电动机的转向, ,只要任意对调三相电源的两根接线只要任意对调三相电源的两根接线. .2)旋转磁场的旋转方向式中,f为电源频率50HZ;p为电动机的磁极对数.电动机的磁极对数为1时,同步转速为3000r/min;电动机的磁极对数为2时,同步转速为1500r/min;电动机的磁极对数为3时,同步转速为1000r/min.3)3)旋转磁场的旋转速度旋转磁场的旋转速度------------同步转速同步转速n no o 4.定子绕组线端连接方式•注意:三相绕组连接成星形,每相绕组承受相电压220V; 三相绕组连接成三角形,每相绕组承受线电压380V. 三相异步电动机的定子电路和转子电路1.1.定子电路分析定子电路分析 电动机定子和转子电动机定子和转子每相绕组的匝数分别为每相绕组的匝数分别为N N1 1和和N N2 2. .定子每相绕组产定子每相绕组产生的感应电动势为生的感应电动势为: :其有效值为 :定子和转子电路的感应电势 定子电路分析其大小为:忽略R1和X1上的电压降,有:考虑定子电流产生的漏磁通,用复数表示为:一相电路图 2.转子电路分析其中旋转磁场在转子每相绕组中感应出的电动势为旋转磁场在转子每相绕组中感应出的电动势为: :起动瞬间 3.三相异步电动机的额定值n电动机铭牌数据电动机铭牌数据: :n额定功率额定功率P PN N; ;n额定电压额定电压U UN N; ;n额定频率额定频率f=50Hz;f=50Hz;n额定电流额定电流I IN N; ;n额定转速额定转速n nN N; ;n有的参数要经过计算得出有的参数要经过计算得出: :n额定效率额定效率n额定负载转矩额定负载转矩n额定效率额定效率n n额定负载转矩额定负载转矩 4.三相异步电动机的能流图P2等于P1减去电动机的总损耗电源输入的功率P1:电动机的输出功率P2(铭牌功率) 举例 解:1)由电势计算公式得 : 3)额定转速时,转子电动势的频率2)转子绕组开路时,f2=f1,得 1)1)定子每相绕组感应电动机定子每相绕组感应电动机E1;2)E1;2)转子每相开路电压转子每相开路电压E E2020;3);3)额定转速时转子每相绕组感应电动势额定转速时转子每相绕组感应电动势E E2N.2N. 例例1:1:有一台有一台Y Y型接线的三相异步电动机型接线的三相异步电动机, ,其额定参数为其额定参数为: :功率功率90KW,U90KW,UN N=3000V,=3000V,I IN N=22.9A,=22.9A,电源频率电源频率f=50Hz,f=50Hz,额定转差率额定转差率S SN N=28.5%,=28.5%,定子每相绕组匝数定子每相绕组匝数N1=320,N1=320,转子每相绕组匝数转子每相绕组匝数N2=20,N2=20,旋转磁场每极磁通旋转磁场每极磁通0.023WB,0.023WB,求求: : 举例例2:一台4极三相异步电动机,电源频率50Hz, 额定转速1440r/min,转子电阻欧,转子电抗欧,转子电动势E20=20V,求: 1)电动机的同步转速;2)电动机起动时的转子电流.解;1)电动机为4极,磁极对数p=2,有n0=60f/P=3000/2=1500r/min 2)电动机起动时的转子电流 三相异步电动机的转矩与机械特性 1. 1.三相异步电动机的转矩三相异步电动机的转矩 三相异步电动机的转矩是由旋转磁场的每极磁通与转子电流三相异步电动机的转矩是由旋转磁场的每极磁通与转子电流相互作用而产生的相互作用而产生的: : 代入用代入,合并上面几个式子得转矩又一公式:注意,转矩与电压平方成正比 2.三相异步电动机的机械特性n=f(T) 1) 1)固有机械特性固有机械特性( (自然机械特性自然机械特性):):在额定电压和额定在额定电压和额定频率下频率下, ,定子和转子电路中不接任何电阻或电抗时定子和转子电路中不接任何电阻或电抗时, ,电动机电动机的机械特性的机械特性. . (2)(2)额定工作点额定工作点 T=TT=TNN, n=n, n=nNN, S=S, S=SNN; ;此时有此时有自然特性上有自然特性上有4 4个特殊点个特殊点: : (1) (1)理想空载转速点理想空载转速点n no o T=0, n=n T=0, n=no o, S=0;, S=0; (3)(3)起动工作点起动工作点 T=TT=Tst st, n=0, S=1;, n=0, S=1;此时有此时有 (4) (4)临界工作点临界工作点 T=TT=Tanmanm, n=n, n=nmm, s=S, s=Smm; ;有有: :自然机械特性自然机械特性 2)人工机械特性 介绍4种人工特性,即:降低定子电压时,定子电路串入电阻或电抗时,变频率时,线绕电动机转子串电阻时. (1) (1)降低电压时的人工特性降低电压时的人工特性 n n电压越低电压越低, ,人工特性曲线越往左人工特性曲线越往左移移; ;n n 电动机的过载能力和起动转电动机的过载能力和起动转矩会大大降低矩会大大降低; ;n n 电压降低电压降低, ,负载转矩不变时负载转矩不变时, ,电动机过热电动机过热; ;n n 电压降低太多电压降低太多, ,电动机将带不电动机将带不动负载动负载( (不能起动不能起动). ). (2)(2)定子电路串入电阻或电抗定子电路串入电阻或电抗时的人工特性时的人工特性 n n定子电路串电阻或电抗时的人工定子电路串电阻或电抗时的人工机械特性如右图中虚线机械特性如右图中虚线2 2所示所示,1,1为电为电压降低时的人工机械特性压降低时的人工机械特性; ;n n 曲线曲线2 2与曲线与曲线1 1相比较相比较, ,最大转矩要最大转矩要大一些大一些. . (3)(3)改变定子电源频率时的人工改变定子电源频率时的人工特性特性 n n 随着频率的降低随着频率的降低, ,理想空理想空载转速只能在电源额定频载转速只能在电源额定频率以下调节率以下调节; ;n n转速转速n no o减小减小, ,临界转差率临界转差率S Smm减小减小, ,起动转矩起动转矩T Tst st增大增大, ,最大转矩最大转矩T Tmaxmax不变不变. . (4) (4)三相线绕式异步电动机三相线绕式异步电动机 转子电路外接电阻时的人转子电路外接电阻时的人工特性工特性n n电路图如右图中电路图如右图中(a)(a)所示所示, ,三相三相转子绕组通过滑环电刷机构与转子绕组通过滑环电刷机构与外接电阻相联接外接电阻相联接; ;n n起动转矩增加起动转矩增加( (有利有利), ),理想空理想空载转速和最大转矩不变载转速和最大转矩不变. . 三相异步电动机的起动特性生产机械对电动机起动的要求是生产机械对电动机起动的要求是: :起动转矩大起动转矩大, ,起动起动电流小电流小. . 1 .1 .三相鼠笼式异步电动机的起动方法三相鼠笼式异步电动机的起动方法 三相异步电动机起动电流是额定电流的三相异步电动机起动电流是额定电流的(5-7)(5-7)倍倍, ,为满足起为满足起动要求动要求, ,三相异步电动机的起动方法分为直接起动和降压三相异步电动机的起动方法分为直接起动和降压起动两类起动两类. . 1 )1 )直接起动直接起动( (全电压起动全电压起动) )适用范围适用范围; ; 电动机功率电动机功率< <2020%%变压器容量变压器容量. . 一般中小型鼠笼式异步电动机都采用一般中小型鼠笼式异步电动机都采用 全电压直接起动全电压直接起动. . 2) 降压起动:容量大的电动机起动电流大,为了限制过大的起动电流,采用降压起动.在工厂常用的降压起动方法有4种:定子串电阻或电抗器,Y-△变换,自耦变压器,延边三角形.(1)(1)定子绕组串电阻或电抗器降压定子绕组串电阻或电抗器降压起动起动 电路图如右图电路图如右图; ; 不足之处不足之处: :起动转矩随定子电压的平起动转矩随定子电压的平方下降方下降; ; 不经济不经济. .应用场合应用场合: :电动机空载或轻载起动电动机空载或轻载起动. . (2)Y- △降压起动:只有正常运行时定子三相绕组是△接法的电动机才能采用Y- △降压起动.对于国产JO,JO2,Y,Y2系列电动机,功率大于的都是采用△接线.也就是说,大容量电动机都可以用Y- △降压起动. Y- △Y- △降压起动的电气降压起动的电气原理图如右图所示原理图如右图所示. .起动时起动时, ,三相绕组接成三相绕组接成Y Y形形, ,运行时运行时, ,绕绕组接成组接成△△形形. .电流下降电流下降1/3,1/3,转转矩也下降矩也下降1/3.1/3. 特点特点: : 电动机电动机Y Y形起动过程中形起动过程中, ,可提高可提高电动电动 机的效率和功率因数机的效率和功率因数; ; 起动转矩小起动转矩小, ,只适用于空载或轻只适用于空载或轻载起动的场合载起动的场合; ; 设备简单设备简单, ,经济经济; ;在机床工业上应用较普遍在机床工业上应用较普遍. . (3)自耦变压器降压起动特点特点: : 起动电流小起动电流小, ,而且可以调而且可以调节节; ; 不适用于频繁起动不适用于频繁起动; ; 体积大体积大, ,重量重重量重, ,价格高价格高. .与定子串电阻或电抗器起与定子串电阻或电抗器起动相比较动相比较, ,在相同的起动在相同的起动转矩情况下转矩情况下, ,起动电流要小起动电流要小. . (4)延边三角形起动 对电动机定子绕组和绕对电动机定子绕组和绕组出线有特殊要求组出线有特殊要求; ; 起动时绕组一部分起动时绕组一部分Y Y形形, ,一部分一部分△△形接线形接线; ;运行时绕运行时绕组组△△接线接线. . 制造成本高制造成本高, ,接线复杂接线复杂. . 2.三相线绕式异步电动机的起动方法. 线绕式电动机在转子电路串电阻,可以获得较大的起动转矩以及较小的起动电流,即有良好的起动特性. 1). 1).逐级切除起动电阻法逐级切除起动电阻法 (1)(1)电路图电路图: :如右图如右图. .转子转子外接电阻为三相对称电阻外接电阻为三相对称电阻; ;当电动当电动机容量大时机容量大时, ,一般采用三相不对称一般采用三相不对称电阻电阻. . (2) (2)起动过程起动过程: :起动初瞬起动初瞬, ,电电阻全部接入阻全部接入; ;在起动过程中在起动过程中, ,分三次分三次切除外接电阻切除外接电阻, ,人工特性往上提人工特性往上提, ,电电阻全部切除后阻全部切除后, ,通过提刷机构通过提刷机构, ,使转使转子绕组短接子绕组短接, ,机械特性回到自然特机械特性回到自然特性性. . (3) (3)特点特点: :在起动过程中在起动过程中, ,电电动机能保持最大的加速转矩动机能保持最大的加速转矩. . 2)频敏变阻器起动法 (1) (1)频敏变阻器频敏变阻器: :它是一个铁损很它是一个铁损很大的大的 三相电抗器三相电抗器, ,铁心用铁心用A3A3钢板钢板叠成叠成, ,三相绕组接成三相绕组接成Y Y形形. . (2) (2)起动过程起动过程: :起动初瞬起动初瞬, ,转子电流转子电流频率接近频率接近50Hz,50Hz,铁损大铁损大, ,即等效阻抗即等效阻抗大大, ,从而限制了起动电流从而限制了起动电流, ,增大了起增大了起动转矩动转矩. .随着转速逐步上升随着转速逐步上升, ,等效阻等效阻抗逐步减小抗逐步减小; ;到转速达额定转速到转速达额定转速, ,相相当转子被短接当转子被短接, ,起动结束起动结束. . (3) (3)特点特点: :起动过程能平滑进行起动过程能平滑进行, ,不需要控制电器不需要控制电器; ; 功率因数低功率因数低; ; 只能用于起动只能用于起动, ,而串电而串电阻起动时阻起动时, ,电阻还可用于调速电阻还可用于调速. . 3.举例 例例1:1:一台一台Y280S-4Y280S-4三相鼠笼式异步电动机三相鼠笼式异步电动机,PN=75kW,nN=1480r/min,Tst/TN=1.9,,PN=75kW,nN=1480r/min,Tst/TN=1.9,电动机由电动机由320kVA320kVA的的变压器单独供电变压器单独供电, ,电动机所带负载转矩电动机所带负载转矩TL=200Nm,TL=200Nm,问问(1)(1)电电动机能否直接起动动机能否直接起动?(2)?(2)电动机能否用电动机能否用Y- △Y- △降压起动降压起动? ?解(1)电动机额定功率与供电变压器容量之比为 电动机不宜直接起动. (2)电动机的额定转矩和起动转矩分别为 TN=9550(PN/nN)= 9550(750/1480)=484NmTst=1.9TN=1.9X484=920Nm如果采用Y- △降压起动,则起动转矩仅为起动转矩的三分之一,即TstY=1/3X920=307>200=TL因此,可以采用Y- △降压起动. 举例解解: :电动机直接起动时电动机直接起动时,n=0,S=1,,n=0,S=1,转子电路每相的电动势转子电路每相的电动势 (1)E(1)E2020=E=E20l20l/ =146V / =146V 例例2:2:一台一台JZR-63-10JZR-63-10三相线绕式异步电动机的额定数为三相线绕式异步电动机的额定数为:P:PNN=60kW,n=60kW,nNN=577r/min,=577r/min,转子滑环间转子滑环间的开路线电压的开路线电压E E20l20l=253V,=253V,转子每相绕组的电阻转子每相绕组的电阻R R2 2欧欧, ,转子不动时每相绕组的漏抗转子不动时每相绕组的漏抗X X2020欧欧, ,求求: :(1)(1)电动机直接起动时的电动机直接起动时的E E2 2,I ,I2 2, ,(2)(2)电动机运行在额定转速时的电动机运行在额定转速时的E E2 2,I ,I2 2, ,(3)(3)电动机运行在电动机运行在n=528r/minn=528r/min时的时的E E2 2, ,转子电路每相应串电阻转子电路每相应串电阻R R及及 得得欧; 由由下式 (3) (2) 三相异步电动机的调速特性由基本公式由基本公式 异步电动机的调速方法主要有三种:变磁极对数p;变转差率S;变频率f.可得异步电动机的转速方程式为可得异步电动机的转速方程式为: :和基本公式和基本公式 1.1.变磁极对数调速变磁极对数调速1)1)方法方法: : 改变定子绕组的连接改变定子绕组的连接, ,可以得到两个不同的磁极可以得到两个不同的磁极对数对数. .2)2)多速电动机多速电动机: : 最多在电动机中嵌入最多在电动机中嵌入两套绕组两套绕组, ,使绕组有不同的使绕组有不同的连接连接, ,可分别得到双速可分别得到双速, ,三三速速, ,四速电动机四速电动机, ,双速应用双速应用较多较多. .4 4极极 2 2极极 变磁极对数调速3)3)特点特点: : 结构简单结构简单, ,效率高效率高, ,特性好特性好; ;体积大体积大, ,价格高价格高. .在中小机床在中小机床上应用比较多上应用比较多. .双速电动机的高低速转换双速电动机的高低速转换, ,一般是先低速一般是先低速, ,再转换为高速再转换为高速. .双速电动机双速电动机Y/YY Y/YY 2.2.转子电路串电阻转子电路串电阻( (变转差率变转差率) )调速调速1)1)应用范围应用范围: : 只适用于线绕式异步电动机只适用于线绕式异步电动机. .2)2)原理电路和机械特性与串电阻降压起动相同原理电路和机械特性与串电阻降压起动相同. . 线绕式异步电动机的起动电阻线绕式异步电动机的起动电阻, ,适当增大电阻的容适当增大电阻的容量量, ,可作调速电阻用可作调速电阻用. .3)3)特点特点: : 结构简单结构简单, ,动作可靠动作可靠; ;是有级调速是有级调速. .4)4)应用应用: : 用于重复短时工作制的生产机械用于重复短时工作制的生产机械, ,如起重机械如起重机械. .三相电磁调速异步电动机也属于变转差率调速三相电磁调速异步电动机也属于变转差率调速 3.3.变频调速变频调速1)1)原理原理: : 由上式可知由上式可知, ,改变交流电源的频率改变交流电源的频率, ,就可以平滑地调就可以平滑地调节电动机的转速节电动机的转速. .2)2)一般采用频率和电压同时改变的变频电源一般采用频率和电压同时改变的变频电源. .3)3)应用范围应用范围: : 用于鼠笼式异步电动机用于鼠笼式异步电动机. .组成组成SCR-MSCR-M调速系统调速系统. .变频调速是交流调速发展的方向变频调速是交流调速发展的方向. .有关内容在后面的有关内容在后面的章节详细介绍章节详细介绍. . 三相异步电动机的制动特性异步电动机制动方法有3种:反馈制动,反接制动,能耗制动.1.1.反馈制动反馈制动1)1)产生条件产生条件: : 电动机的运行速度高于同步电动机的运行速度高于同步转速转速. .此时此时S S<0,<0,电机进入发电状电机进入发电状态态, ,电能反馈给电网电能反馈给电网. .2)2)运行状态运行状态: : 有两种情况有两种情况. .(1)(1)位能转矩负载的起重机在下放位能转矩负载的起重机在下放重物时的反馈制动状态重物时的反馈制动状态. . 可使重物匀速下降如右图中可使重物匀速下降如右图中a a点点.b.b点是改变转子外接电阻后点是改变转子外接电阻后的稳定工作点的稳定工作点. .(2)(2)多速电动机和变频调速电机的多速电动机和变频调速电机的同步速突然降低时的反馈制动状同步速突然降低时的反馈制动状态态. . 2.反接制动:分为电源反接和倒拉制动.电源反接是突然改变三相电源的相序,旋转磁场反向;而倒拉制动则出现在转子位能负载超过电磁转矩的时候.1)1)电源反接电源反接: : 转子在由正变负的电磁转子在由正变负的电磁转矩和负载转矩作用下迅速减转矩和负载转矩作用下迅速减速速. .反接制动时电流大反接制动时电流大, ,要在定要在定子电路串电阻子电路串电阻. .在右图在右图c c点要切断电源点要切断电源(n=0),(n=0),否则电动机将反向起动否则电动机将反向起动. . 反接制动:分为电源反接和倒拉制动.2)2)倒拉制动倒拉制动: : 电动机减速至右图电动机减速至右图c c点点, ,由于负载转矩大于电磁由于负载转矩大于电磁转矩转矩, ,起重机的重物迫使电起重机的重物迫使电动机反转动机反转, ,电动机进入反接电动机进入反接制动状态制动状态. . 3.能耗制动 1)产生条件: 电动机定子绕组脱离交流电源后,立即通入低压直流电,直流电建立一个恒稳磁场,产生制动转矩,系统贮存的能量消耗在电阻上. 2)2)机械特性机械特性: :制动时制动时, ,特性从下图中的特性曲线特性从下图中的特性曲线1 1之之a a点平移至特点平移至特性曲线性曲线2 2之之b b点点, ,在制动转矩和负载转矩的共同作用下在制动转矩和负载转矩的共同作用下, ,沿曲线沿曲线2 2迅速减迅速减速速, ,到到n=0.n=0. 3)3)特点特点: :当当n=0n=0时时,T=0,,T=0,电动机不可能反方向起动电动机不可能反方向起动, ,能使电动机准能使电动机准确停车确停车. . 5.7 单相异步电动机1.单相异步电动机的磁场--------脉动磁场 1) 1)单相异步电动机起动单相异步电动机起动转矩为零转矩为零. . 2) 2)单相电动机一旦起动单相电动机一旦起动, ,就能自行加速至运行就能自行加速至运行状态状态. .其旋转方向完全其旋转方向完全取决于起动时的旋转取决于起动时的旋转方向方向. . 2.单相异步电动机的起动方法 单相异步电动机的起动方法有电容分相和罩极式两种.1) )电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机 定子有空间互相垂直的定子有空间互相垂直的工作绕组工作绕组AXAX和串入电容器的起和串入电容器的起动绕组动绕组BY,BY,能产生一个旋转磁场能产生一个旋转磁场, ,使之自行起动使之自行起动. .分为电容起动型和电容运行型分为电容起动型和电容运行型两种两种. . 单相异步电动机的起动方法2)2)罩极式单相异步电动机罩极式单相异步电动机 利用短路环罩住磁极的利用短路环罩住磁极的一部分一部分, ,使罩极部分的磁通在相使罩极部分的磁通在相位上滞后于未罩部分的磁通位上滞后于未罩部分的磁通, ,从从而产生起动转矩而产生起动转矩. . 同步电动机的工作原理,特点及应用1.1.同步电动机的基本结构同步电动机的基本结构 1)1)定子定子 定子由铁心定子由铁心, ,定子绕组定子绕组 ( (电电枢绕组枢绕组),),机座机座, ,端盖等部件组成端盖等部件组成. . 定子绕组与异步电动机一样定子绕组与异步电动机一样, ,为三相对称绕组为三相对称绕组, ,通有三相交流电通有三相交流电. . 2) 2)转子转子 转子由主磁极转子由主磁极, ,直流激磁绕直流激磁绕组和起动装置组成组和起动装置组成. . 主磁极分为隐极式主磁极分为隐极式( (适用于适用于高速高速) )和凸极式和凸极式( (适用于低速适用于低速) )两种两种. . 起动装置包括鼠笼型起动绕起动装置包括鼠笼型起动绕组组, ,电刷及集电环电刷及集电环. .隐极式凸极式 2.同步电动机的工作原理和运行特性1)1)同步电动机的工作原理同步电动机的工作原理 在电枢绕组中通入三相交在电枢绕组中通入三相交流电流电, ,气隙中产生旋转磁场气隙中产生旋转磁场; ;在在转子绕组中通入直流电转子绕组中通入直流电, ,同一气同一气隙中又产生一个恒稳磁场隙中又产生一个恒稳磁场, ,这两这两个磁场相互作用个磁场相互作用, ,将转子拖入同将转子拖入同步步. . 同步电动机的工作原理和运行特性2)2)同步电动机的机械特性同步电动机的机械特性 同步电动机转子的转速同步电动机转子的转速n:n: n=n n=n0 0 机械特性如下图所示机械特性如下图所示. . 3)同步电动机的特点 通过调节直流激磁电流通过调节直流激磁电流, ,能控制功率因数的大小和能控制功率因数的大小和性质性质.(.(感性或容性感性或容性) ) (1) (1)正常激磁正常激磁: :调节直流激调节直流激磁电流使磁电流使 , , 交流不提供激磁电流交流不提供激磁电流. . (2)(2)欠激欠激: :直流激磁电流小于直流激磁电流小于正常激磁电流正常激磁电流, ,交流电源提交流电源提供一部分激磁电流供一部分激磁电流, ,定子电定子电路为感性路为感性, ,功率因数小于功率因数小于1.1. (3)(3)过激过激: :直流激磁电流大于直流激磁电流大于正常激磁电流正常激磁电流, ,交流电源不交流电源不仅不提供激磁电流仅不提供激磁电流, ,还向电还向电网发出无功功率网发出无功功率, ,定子电路定子电路为容性为容性, ,功率因数小于功率因数小于1.1. 4)同步补偿机 在过激状态下运行在过激状态下运行( (功功率因数小于率因数小于1,1,容性容性) )的同步的同步电动机称为同步补偿机电动机称为同步补偿机. . 此时此时, ,电动机仅用于补电动机仅用于补偿电网滞后的功率因数偿电网滞后的功率因数. . 也有只发出无功功率的也有只发出无功功率的发电厂发电厂. .注意注意: :(1)(1)同步电动机适用于大功率同步电动机适用于大功率高电压的场合高电压的场合. .(2)(2)同步电机既可作电动机使同步电机既可作电动机使用用, ,还可作发电机还可作发电机, ,发电厂发电厂中的交流发电机中的交流发电机, ,全部采用全部采用同步发电机同步发电机 3.同步电动机的起动 1) 1)起动方法起动方法: :异步起异步起动法动法 在同步电动机转在同步电动机转子磁极的极掌上装有起动子磁极的极掌上装有起动绕组绕组; ; 同步电动机的三同步电动机的三相定子绕组通入三相交流相定子绕组通入三相交流电电, ,按异步电动机起动按异步电动机起动, ,达达到接近同步转速到接近同步转速; ; 再在激磁绕组中再在激磁绕组中通入直流电通入直流电, ,将转子拉入同将转子拉入同步步. . 1) 1)转换开关转换开关QBQB置于置于““1”1”位置位置; ; 2) 2)按异步电动机起动按异步电动机起动方法起动方法起动, ,达到接近同步达到接近同步转速转速; ; 3)QB 3)QB置于置于““2”,2”,激磁激磁绕组通入直流绕组通入直流, ,产生恒等产生恒等式磁场式磁场, ,将转子拉入同步将转子拉入同步. . 右图中的变阻器右图中的变阻器R1R1用用于调节激磁电流于调节激磁电流, ,从而调从而调节同步电动机的功率因节同步电动机的功率因数数. .2. 2.起动步骤起动步骤: : 。