电机的工作原理及特性

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1、电机的工作原理及特性电机的工作原理及特性第第11章章 电动机的工作原理及特性电动机的工作原理及特性n n掌握直流电动机的电势方程式，转矩掌握直流电动机的电势方程式，转矩方程式和电压平衡方程式；三相异步方程式和电压平衡方程式；三相异步电动机的同步转速和转差率的概念电动机的同步转速和转差率的概念; 掌握电动机的机械特性，特别掌握电动机的机械特性，特别是人工机械特性；是人工机械特性；n n掌握电动机起动，制动，调速的各种掌握电动机起动，制动，调速的各种方法和应用场所；方法和应用场所；n n了解用机械特性来分析电动机运行状了解用机械特性来分析电动机运行状态的方法态的方法;n n了解常用控制电机的应用场

2、合了解常用控制电机的应用场合.直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性n n1.1.直流电机的基本直流电机的基本结构结构主磁极电枢换向器电刷装置直流电机的结构图直流电机的结构图剖面图：电枢1；主磁极2；换向极4；机座6电枢铁心冲片换向器：换向片3；连接片4；云母环22.2.直流电机的基本工作原理直流电机的基本工作原理简化为一对磁极简化为一对磁极,一个线圈一个线圈发电机电动机2.2.直流电机的基本方程式直流电机的基本方程式n n1)1)感应电势感应电势EEn n2)2)电磁转矩电磁转矩TT-一对磁极的磁通(Wb);n-电枢转速(r/min); Ke -与结构有关的常数.式中:E-电动势(

3、V);-一对磁极的磁通(Wb); Ia-电枢电流(A); Kt-与结构有关的常数.式中:T-电磁转矩(Nm);3.3.直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性n n1.他激和并激直流电动机的机械特性n n1)原理电路图1)1)直流电动机机械特性方程式直流电动机机械特性方程式n n直流电动机电枢电压平衡方程式n n n n 上式为直流电动机机械特性的一般表达式式中,Ra为电枢电阻.以代入得:由将Ia值再代入,得:机械特性曲线机械特性曲线n=f(T)n=f(T)n n4.固有(自然)机械特性和人工机械特性n n1)1)他激直流电动机的自然机械特性他激直流电动机的自然机械特性(正转正转)n n在额定

4、电压在额定电压,额定磁通额定磁通,电枢电路内不外接电阻电枢电路内不外接电阻时的机械特性即为自然机械特性时的机械特性即为自然机械特性.额定负载时,转速降落不多,是硬特性;金属切削机床,冷轧机,造纸机等宜于选用硬特性的电动机.n n2)自然机械特性曲线的作法n n已知电动机的已知电动机的PPN,N,U UN N,I,IN N,n,nN,N,由公式可计算出由公式可计算出RRaa,KKee , , (1)电枢电阻Ra的估算:(2)理想空载转速no计算:(3)额定转矩Nn的计算:no,TN,找出两个点,即理想空载点(o,no)和额定运行点(TN,nN),通过这两点作出自然机械特性.3)3)举例举例n n

5、(1)(1)一台一台Z2-51Z2-51型直流他激电动机型直流他激电动机,已知已知额定功率额定功率5.5kW,5.5kW,额定电压额定电压220V,220V,额定电额定电流流31A,31A,额定转速额定转速1500r/min,1500r/min,忽略忽略损耗损耗,求自然机械特性求自然机械特性.n n解解:分析分析 只要求出理想空载点和额定运行点只要求出理想空载点和额定运行点,就可绘出机械就可绘出机械特性特性.n n =1667r/min=35Nm4)4)4)4)电动机电动机人工机械特性人工机械特性人工机械特性人工机械特性(三种三种三种三种)n n(1)(1)电枢回路串附加电阻电枢回路串附加电阻

6、RRadad的人工机械特性的人工机械特性n n在自然机械特性方程式中在自然机械特性方程式中,用用(R(Radad+R+Raa)代代替替RRa,a,得到串电阻的人工机械特性方程式得到串电阻的人工机械特性方程式:附加电阻Rad越大,机械特性越软.(2)(2)改变电枢电压的人工机械特性改变电枢电压的人工机械特性U U改变改变,但转速降不变但转速降不变.因此因此,变电枢电压的人工变电枢电压的人工机械特性机械特性是一簇与自然机械是一簇与自然机械特性平行的特性曲线特性平行的特性曲线.只允许在额定电压以下调节只允许在额定电压以下调节.在后面的自动调速系统学习中在后面的自动调速系统学习中有广泛的应用有广泛的应

7、用. 随U的变化而变化(3)(3)改变磁通的人工机械特性改变磁通的人工机械特性n n从机械特性方程可知从机械特性方程可知,改改变磁通时变磁通时,电动机的理想电动机的理想空载转速和转速降落都会随空载转速和转速降落都会随磁通的变化而变化磁通的变化而变化.n n磁通只能在额定值以下调节磁通只能在额定值以下调节,理想空载转速和转速降落都理想空载转速和转速降落都要增大要增大-弱磁增速弱磁增速.n n使用中使用中,要防止电动机过要防止电动机过载载,更要防止飞车更要防止飞车,因此因此,直流他激电动机直流他激电动机设有失磁保设有失磁保护护.串激直流电动机的机械特性串激直流电动机的机械特性n n1)1)特点特点

8、:电枢电流就电枢电流就是激磁电流是激磁电流.n n2)2)机械特性分析机械特性分析:n n 第一段第一段,电动机电动机轻载时轻载时,机械特性具有机械特性具有双曲线的形状双曲线的形状,理想空理想空载转速趋近无穷大载转速趋近无穷大.n n 第二段第二段,电动机负电动机负载较重时载较重时,磁路趋于饱磁路趋于饱和和,机械特性近似一条机械特性近似一条直线直线.n n3)3)注意事项注意事项: : n n直流串激电动机不允许直流串激电动机不允许空载运行空载运行-飞车飞车事故事故. 4 4 直流他激电动机的起动特性直流他激电动机的起动特性n n直流他激电动机的起动电流直流他激电动机的起动电流是额定电流的是额

9、定电流的(10-(10-20)20)倍倍,不允许直接起动不允许直接起动.限制其起动电流的方法有两限制其起动电流的方法有两种种.1.1.降压起动降压起动: 组成组成SCR-MSCR-M自动调自动调速系统的起动环节速系统的起动环节.是后面是后面学习的一个重点学习的一个重点.2.2.电枢电路串外接电阻起动电枢电路串外接电阻起动 右图为具有三段起动右图为具有三段起动电阻的他激电动机电路原理电阻的他激电动机电路原理图和起动特性图和起动特性, 其起动特性就是前面其起动特性就是前面刚刚学习过的一种人工机械刚刚学习过的一种人工机械特性特性.5.5.直流他激电动机的制动特性直流他激电动机的制动特性n n直流他激

10、电动机的工作状直流他激电动机的工作状态分为电动状态和制动状态分为电动状态和制动状态态,如右图所示如右图所示.n n图中图中,(a),(a)为电动状态为电动状态;n n (b) (b)为制动状态为制动状态.1)1)特点特点:电动机的转矩电动机的转矩TT与转速与转速n n方向相反方向相反,电机电机处于发电工作状态处于发电工作状态.2)2)制动形式制动形式:稳定的制动状稳定的制动状态态; 过渡的制动状态过渡的制动状态.3)3)制动方法有制动方法有3 3种种: 反馈制动反馈制动; 反接制动反接制动; 能耗制动能耗制动.1.1.1.1.反馈制动反馈制动反馈制动反馈制动n n1)1)实现条件实现条件:外部

11、作用外部作用使电动机的转速使电动机的转速n n大于其理大于其理想空载转速想空载转速no.no.如如,电电车下坡车下坡,起重机下放重物起重机下放重物.n n2)2)机械特性机械特性:正转时正转时,是是第一象限的机械特性在第二第一象限的机械特性在第二象限内的延伸象限内的延伸,如右图所如右图所示示.3)特点:(1)利用位能转矩带动电动机发电,将机械能变成电能,向电源馈送.(2)重物下放时电动机的转速仍高于理想空载转速,运行不太安全.2.2.反接制动反接制动n n1)1)实现条件实现条件:电枢电枢电压或电枢电势反向电压或电枢电势反向.n n2)2)分类分类:n n(1)(1)电源反接制动电源反接制动.

12、改变电枢电压改变电枢电压U U的方向的方向所产生的制动所产生的制动.n n机械特性方程式为机械特性方程式为;n n 为了限制制动时比较大的电枢电流,实施电源反接制动时,一定要在电枢电路中串入限流电阻. 应用在需要迅速减速或频繁正反转的机械上.n n(2)(2)倒拉反接制动倒拉反接制动.改改变电枢电势方向所产生的变电枢电势方向所产生的制动制动.n n如如:起重机的重物下降时起重机的重物下降时,电枢反转电枢反转,电势反向电势反向.此时此时,位能负载转矩位能负载转矩TTLL使重物下放使重物下放,电动机转矩电动机转矩TTMM反对重物下放反对重物下放-制动制动.n n特点特点:适当选择电枢电路适当选择电

13、枢电路中的附加电阻中的附加电阻,可以得到可以得到低的转速低的转速,保证安全保证安全;n n 转速稳定性较差转速稳定性较差.n n制动特性如右图所示制动特性如右图所示.是是第一象限在第四象限的延第一象限在第四象限的延伸或第三象限在第二象限伸或第三象限在第二象限的延伸的延伸.反接制动3.3.能耗制动能耗制动n n1)1)实现条件实现条件:将电枢电将电枢电压突然降为零压突然降为零,串一外接串一外接电阻使电枢短接电阻使电枢短接.此时电此时电动机继续旋转产生的转矩动机继续旋转产生的转矩TT与与n n反向反向-制制动动.n n2)2)特点特点:制动时的机械能制动时的机械能转变为电能使外接电阻发转变为电能使

14、外接电阻发热而消耗热而消耗,称之为称之为“ “能耗能耗” ”;n n 稳定性好稳定性好,电动机不可电动机不可能反向起动能反向起动.n n3)3)应用应用:要求迅速准确停要求迅速准确停车的场合车的场合;重物恒速下放重物恒速下放. . 6.6.直流他激电动机的调速特性直流他激电动机的调速特性n n由直流他激电动机人工机械特性方程式由直流他激电动机人工机械特性方程式n n直流电动机的调速方法直流电动机的调速方法:式中式中, K, Kee,K,Ktt,R,Raa 均为常数均为常数,因此因此,电动机有电动机有3 3种调速方法种调速方法 1.1.变电枢电路外接电阻变电枢电路外接电阻RRadad; 2. 2

15、.变电枢电压变电枢电压U;U; 3. 3.变磁通变磁通 .1.1.1.1.改变电枢电路外接电阻调速改变电枢电路外接电阻调速改变电枢电路外接电阻调速改变电枢电路外接电阻调速n n电动机电枢电路串电阻电动机电枢电路串电阻后后,其人工机械特性如其人工机械特性如右图示右图示.1)应用: 起重机,卷扬机;2)缺点:机械特性软,实现无级调速困难;3)注意:串电阻调速与起动特性相似,但起动电阻与调速电阻不同. 2.2.2.2.改变电动机电枢供电电压调速改变电动机电枢供电电压调速改变电动机电枢供电电压调速改变电动机电枢供电电压调速n n变电枢电压调速的机械变电枢电压调速的机械特性如右图特性如右图.1)特点:容

16、易实现无级调速;机械特性是一组平行线,硬度不变;不需用其他起动设备.2)应用;适用于恒转矩负载,组成SCR-M系统，在工业生产中广泛应用.第11章将重点学习.3.3.3.3.改变电动机主磁通调速改变电动机主磁通调速改变电动机主磁通调速改变电动机主磁通调速n n变磁通调速的机械特性变磁通调速的机械特性如右图示如右图示.1)特点:可以实现无级调速;机械特性软;调速范围不大.2)应用:适用于恒功率负载.一般与调压配合使用.3)注意:在额定转速以上调节-弱磁增速.例题例题n n例例:一台直流他激电机的额定数据为一台直流他激电机的额定数据为;P;PN N=2.2kW,U=2.2kW,UN N=220V.

17、IN=12.4A,n=220V.IN=12.4A,nN N=1500r/min,R=1500r/min,Raa欧欧 ;如果电动机在如果电动机在额定转矩下运行额定转矩下运行,求求(1)(1)电动机的电枢电压降到电动机的电枢电压降到180V180V时时,电动机的转速是多少电动机的转速是多少?(2)?(2)激磁电流激磁电流IIff=I=IfMfM(即磁通为额定值的时即磁通为额定值的时)时时,电动机的转速是电动机的转速是多少多少?(3)?(3)电枢电路串入电枢电路串入2 2欧的附加电阻时欧的附加电阻时,电动机的电动机的转速是多少转速是多少?n n解解: (1)此时欧=14例题求解例题求解(2)此时,U

18、=UN欧(3)此时,U=UNa=220V;电枢电路总电阻(以上转速单位为r/min)三相异步电动机的工作原理及特性三相异步电动机的工作原理及特性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定子和转子之间有气隙定子和转子之间有气隙. . . . (1) (1) (1) (1)定子定子定子定子 定子由铁心定子由铁心定子由铁心定子由铁心, , , ,绕组绕组绕组绕组, , , ,机座三部分组成机座三部分组成机座

19、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) (2) (2)转子转子转子转子 转子由铁心和绕组组成转子由铁心和绕组组成转子由铁心和绕组组成转子由铁心和绕组组成.

20、 . . . 转子同样由硅钢片叠压而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转子同样由硅钢片叠压而成, , , ,压装在转轴上压装在转轴上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, , , ,电刷机构电刷机构电刷机构电刷机构. . . .鼠笼式三相异步电动机的结构示意图鼠笼式三相异步电动机的结构示意图鼠笼式三相异步电动机的结构示意图鼠笼式三相异步电动机的结

21、构示意图5.定子铁心定子铁心,6.定子绕组定子绕组,7.转轴转轴,8.转子转子,9.风扇风扇,11.轴承轴承,12.机座机座鼠笼电动机转子和线绕电动机转子绕组与外部接线鼠笼电动机转子和线绕电动机转子绕组与外部接线鼠笼电动机转子和线绕电动机转子绕组与外部接线鼠笼电动机转子和线绕电动机转子绕组与外部接线2).2).三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理(1)(1)(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产生旋转磁场产生旋转磁场,

22、 , , ,旋转磁场的旋转磁场的旋转磁场的旋转磁场的转速称之为转速称之为转速称之为转速称之为同步转速同步转速同步转速同步转速; ; ; ;(2)(2)(2)(2)旋转磁场切割转子导体旋转磁场切割转子导体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产生感应电势产生感应电势; ; ; ;(3)(3)(3)(3)转子绕组中感生电流转子绕组中感生电流转子绕组中感生电流转子绕组中感生电流; ; ; ;(4)(4)(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形成电

23、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, , , ,否则否则否则否则, , , ,就不能切割磁力线就不能切割磁力线就不能切割磁力线就不能切割磁力线, , , ,就没就没就没就没有感应电势有感应电势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转子转速与同步转速不一样转子转速与

24、同步转速不一样, , , ,差那么一些差那么一些差那么一些差那么一些, , , ,称之为称之为称之为称之为异步异步异步异步. . . . 设同步转速为设同步转速为设同步转速为设同步转速为n n n no o o o, , , ,电动机的转速为电动机的转速为电动机的转速为电动机的转速为n,n,n,n,则转速差为则转速差为则转速差为则转速差为 ; n; n; n; no o o o-n;-n;-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

25、电动机的转差率S,SS,SS,SS,S是分是分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, , , ,且且且且 3).3).三相异步电动机的旋转磁场三相异步电动机的旋转磁场(1)(1)(1)(1)旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生 设电动机为设电动机为设电动机为设电动机为2 2 2 2极极极极, , , ,每相绕组只有一个线圈每相绕组只有一个线圈每相绕组只有一个线圈每相绕组只有一个线圈. . . .在在在在0-T/20-T/20-T/20-T/2这个区间这个区间这个区间这个区间, , ,

26、 ,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. . . .规定规定规定规定: : : :当电流为正时当电流为正时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从首端进尾端出从首端进尾端出; ; ; ;电流为负时电流为负时电流为负时电流为负时, , , ,从尾端进首端出从尾端进首端出从尾端进首端出从尾端进首端出. . . .n nt=0t=0t=0t=0时，时，时，时，i i i iA A A A=0;i=0;i=0;i=0;iB B B B为负，电流实际方向与正方向相为负，电流实际方向与正方向相为负，电流实际方

27、向与正方向相为负，电流实际方向与正方向相反，即电流从反，即电流从反，即电流从反，即电流从Y Y Y Y端流到端流到端流到端流到B B B B端；端；端；端；i i i iC C C C为正，电流实际方向为正，电流实际方向为正，电流实际方向为正，电流实际方向与正方向一致，即电流从与正方向一致，即电流从与正方向一致，即电流从与正方向一致，即电流从C C C C端流到端流到端流到端流到Z Z Z Z端。按右手螺端。按右手螺端。按右手螺端。按右手螺旋法则确定三相电流产生的合成磁场，如图旋法则确定三相电流产生的合成磁场，如图旋法则确定三相电流产生的合成磁场，如图旋法则确定三相电流产生的合成磁场，如图(a

28、)(a)(a)(a)中中中中箭头所示。箭头所示。箭头所示。箭头所示。t=0t=0t=0t=0时，时，时，时，i i i iA A A A=0;i=0;i=0;i=0;iB B B B为负，为负，为负，为负，i i i iC C C C为正为正为正为正n nt=T/6t=T/6t=T/6t=T/6时，时，时，时，t=t=t=t=T/6=T/6=T/6=T/6=/3,i3,i3,i3,iA A A A为正为正为正为正( ( ( (电流从电流从电流从电流从A A A A端流端流端流端流到到到到X X X X端端端端) ) ) )；i i i iB B B B为负为负为负为负( ( ( (电流从电流从

29、电流从电流从Y Y Y Y端流到端流到端流到端流到B B B B端端端端) ) ) )；i i i iC C C C=0=0=0=0。此时。此时。此时。此时的合成磁场如图的合成磁场如图的合成磁场如图的合成磁场如图(b)(b)(b)(b)所示，合成磁场已从所示，合成磁场已从所示，合成磁场已从所示，合成磁场已从t=0t=0t=0t=0瞬间所瞬间所瞬间所瞬间所在位置顺时针方向旋转了在位置顺时针方向旋转了在位置顺时针方向旋转了在位置顺时针方向旋转了/3/3/3/3。t=T/6t=T/6t=T/6t=T/6时，时，时，时，t=t=t=t=T/6=T/6=T/6=T/6=/3,i3,i3,i3,iA A

30、A A为正；为正；为正；为正；i i i iB B B B为负；为负；为负；为负；i i i iC C C C=0=0=0=0n n此时的合成磁场如图此时的合成磁场如图此时的合成磁场如图此时的合成磁场如图(c)(c)(c)(c)所示，合成磁场已从所示，合成磁场已从所示，合成磁场已从所示，合成磁场已从t=0t=0t=0t=0瞬间瞬间瞬间瞬间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 2 2 2/3/3/3/3。n nt=T/3t=T/3t=T/3t=T/3时，时，时，时，t=t=t=t=T/3=2T/3=2T/3=2T/3=2/3,i

31、3,i3,i3,iA A A A为正为正为正为正;i;i;i;iB B B B=0=0=0=0；i i i iC C C C为负为负为负为负此时的合成磁场如图此时的合成磁场如图(d)(d)所示。合成磁场从所示。合成磁场从t=0t=0瞬间所在瞬间所在位置顺时针方向旋转了位置顺时针方向旋转了。按以上分析可以证明：当三。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。断旋转，这样就产生了旋转磁场。t=T/2t=T/2时，时，t=T/2=,it=T/2=,iA A=0=0；i iB B为正；为正；i

32、iC C为负。为负。n 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 n改变三相交流电的相序改变三相交流电的相序改变三相交流电的相序改变三相交流电的相序, , , ,即即即即A-B-CA-B-CA-B-CA-B-C变为变为变为变为C-B-A,C-B-A,C-B-A,C-B-A,旋转磁场反向旋转磁场反向旋转磁场反向旋转磁场反向; ; ; ;n n要改变电动机的转向要改变电动机的转向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

33、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只要任意对调三相电源的两根接线. . . .(2)(2)(2)(2)旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向式中式中,f,f为电源频率为电源频率50HZ;p50HZ;p为电动机的磁极对数为电动机的磁极对数. .电动机的磁极对数为电动机的磁极对数为1 1时时, ,同步转速为同步转速为3000r/min;3000r/min;电动机的磁极对数为电动机的磁极对数为2 2时时, ,同步转速为同步转速为1500r/min;1500r/min;电动机的磁极对数为电动机的磁极对数为3 3时时, ,同步转速为同步转速为100

34、0r/min.1000r/min.(3)(3)(3)(3)旋转磁场的旋转速度旋转磁场的旋转速度旋转磁场的旋转速度旋转磁场的旋转速度-同步转速同步转速同步转速同步转速n n n no o o o(4)(4)(4)(4)定子绕组线端连接方式定子绕组线端连接方式定子绕组线端连接方式定子绕组线端连接方式注意注意:三相绕组连接成星形三相绕组连接成星形,每相绕组承受相电压每相绕组承受相电压220V; 三相绕组连接成三角形三相绕组连接成三角形,每相绕组承受线电压每相绕组承受线电压380V.3.3.三相异步电动机的电路分析三相异步电动机的电路分析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

35、和转子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每相绕组的匝数分别为每相绕组的匝数分别为N N N N1 1 1 1和和和和N N N N2 2 2 2. . . .定子每相绕组产定子每相绕组产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生的感应电动势为生的感应电动势为: : : :其有效值为其有效值为 : :定子和转子电路的感应电势定子和转子电路的感应电势定子电路分析定子电路分析其大小为其大小为:忽略忽略R1和和X1上的电压降上的电压降,有有:考虑定子电流产生的漏磁考虑定子电流产生的漏磁通通, ,用复数表示为用复数表示为: :一相电路图一相电路图

36、2).2).转子电路分析转子电路分析其中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: : : :起动瞬间起动瞬间3.3.三相异步电动机的额定值三相异步电动机的额定值n n电动机铭牌数据电动机铭牌数据电动机铭牌数据电动机铭牌数据: : : :n n额定功率额定功率额定功率额定功率P P P PN N N N; ; ; ;n n额定电压额定电压额定电压额定电压U U U UN N N N; ; ; ;n n额定频率额定频率额定频率额定频率f=50Hz;f=50Hz;f=50Hz

37、;f=50Hz;n n额定电流额定电流额定电流额定电流I I I IN N N N; ; ; ;n n额定转速额定转速额定转速额定转速n n n nN N N N; ; ; ;n n有的参数要经过计算得出有的参数要经过计算得出有的参数要经过计算得出有的参数要经过计算得出: : : :n n额定效率额定效率额定效率额定效率n n额定负载转矩额定负载转矩额定负载转矩额定负载转矩n n额定效率额定效率额定效率额定效率n n额定负载转矩额定负载转矩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等于等于P1减去电动机的总损耗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

38、例举例 解解:1):1)由电势计算公式得由电势计算公式得 : : 3)3)额定转速时额定转速时, ,转子电动势的频率转子电动势的频率2)2)转子绕组开路时转子绕组开路时,f2=f1,f2=f1,得得 1)1)1)1)定子每相绕组感应电动机定子每相绕组感应电动机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)E1;2)E1;2)转子每相开路电压转子每相开路电压转子每相开路电压转子每相开路电压E E E E20202020;3);3);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 E E

39、 E2N.2N.2N.2N. 例例例例1:1:1:1:有一台有一台有一台有一台Y Y Y Y型接线的三相异步电动机型接线的三相异步电动机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其额定参数为其额定参数为: : : :功率功率功率功率90KW,U90KW,U90KW,U90KW,UN N N N=3000V,=3000V,=3000V,=3000V,I I I IN N N N=22.9A,=22.9A,=22.9A,=22.9A,电源频率电源频率电源频率电源频率f=50Hz,f=50Hz,f=50Hz,f=50Hz,额定转差率额定转差率额定转差率额定转差

40、率S S S SN N N N=28.5%,=28.5%,=28.5%,=28.5%,定子每相绕组匝数定子每相绕组匝数定子每相绕组匝数定子每相绕组匝数N1=320,N1=320,N1=320,N1=320,转子每相绕组匝数转子每相绕组匝数转子每相绕组匝数转子每相绕组匝数N2=20,N2=20,N2=20,N2=20,旋转磁场每极磁通旋转磁场每极磁通旋转磁场每极磁通旋转磁场每极磁通0.023WB,0.023WB,0.023WB,0.023WB,求求求求: : : :举例举例例例2:一台一台4极三相异步电动机极三相异步电动机,电源频率电源频率50Hz, 额定转速额定转速1440r/min,转子电阻

41、欧转子电阻欧,转子电抗欧转子电抗欧,转子电动势转子电动势E20=20V,求求: 1)电动机的同步转速电动机的同步转速;2)电动机起动时的转子电流电动机起动时的转子电流.解解;1)电动机为电动机为4极极,磁极对数磁极对数p=2,有有n0=60f/P=3000/2=1500r/min 2)电动机起动时的转子电流电动机起动时的转子电流 4.4.三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性 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

42、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相互作用而产生的相互作用而产生的: : : : 代入代入用用代入代入,合并上面几个式子得转矩又一公式合并上面几个式子得转矩又一公式:注意注意,转矩与电压平方成正比转矩与电压平方成正比2).2).三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性n=f(T)n=f(T) 固有机械特性固有机械特性( (自然机械特性自然机械特性):):在额定电压和额在额定电压和额在额定电压和额在额定电压和额定频率下定频率下定频率下定频率下, , , ,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定子和转子

43、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, , , ,电动电动电动电动机的机械特性机的机械特性机的机械特性机的机械特性. . . . (2)(2)(2)(2)额定工作点额定工作点额定工作点额定工作点 T=TT=TT=TT=TN N N N, n=n, n=n, n=n, n=nN N N N, S=S, S=S, S=S, S=SN N N N; ; ; ;此时有此时有此时有此时有自然特性上有自然特性上有自然特性上有自然特性上有4 4 4 4个特殊点个特殊点个特殊点个特殊点: : : : (1) (1) (1) (1)理想空载转速点理想空载转速点理想空载转速点理想空载转速

44、点n n n no o o o T=0, n=n T=0, n=n T=0, n=n T=0, n=no o o o, S=0;, S=0;, S=0;, S=0;(3)(3)(3)(3)起动工作点起动工作点起动工作点起动工作点 T=TT=TT=TT=Tstststst, n=0, S=1;, n=0, S=1;, n=0, S=1;, n=0, S=1;此时有此时有此时有此时有 (4) (4) (4) (4)临界工作点临界工作点临界工作点临界工作点 T=TT=TT=TT=Tanmanmanmanm, n=n, n=n, n=n, n=nm m m m, s=S, s=S, s=S, s=Sm

45、 m m m; ; ; ;有有有有: : : :自然机械特性自然机械特性自然机械特性自然机械特性人工机械特性人工机械特性人工机械特性人工机械特性 介绍介绍介绍介绍4 4 4 4种人工特性种人工特性种人工特性种人工特性, , , ,即即即即: : : :降低定子电压时降低定子电压时降低定子电压时降低定子电压时, , , ,定子电路定子电路定子电路定子电路串入电阻或电抗时串入电阻或电抗时串入电阻或电抗时串入电阻或电抗时, , , ,变频率时变频率时变频率时变频率时, , , ,线绕电动机转子串电阻时线绕电动机转子串电阻时线绕电动机转子串电阻时线绕电动机转子串电阻时. . . . (1) (1) (

46、1) (1)降低电压时的人工特性降低电压时的人工特性降低电压时的人工特性降低电压时的人工特性 n n电压越低电压越低电压越低电压越低, , , ,人工特性曲线越往人工特性曲线越往人工特性曲线越往人工特性曲线越往左移左移左移左移; ; ; ;n n 电动机的过载能力和起动电动机的过载能力和起动电动机的过载能力和起动电动机的过载能力和起动转矩会大大降低转矩会大大降低转矩会大大降低转矩会大大降低; ; ; ;n n 电压降低电压降低电压降低电压降低, , , ,负载转矩不变负载转矩不变负载转矩不变负载转矩不变时时时时, , , ,电动机过热电动机过热电动机过热电动机过热; ; ; ;n n 电压降低

47、太多电压降低太多电压降低太多电压降低太多, , , ,电动机将电动机将电动机将电动机将带不动负载带不动负载带不动负载带不动负载( ( ( (不能起动不能起动不能起动不能起动).).).).(2)(2)(2)(2)定子电路串入电阻或电抗定子电路串入电阻或电抗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机械特性如右图中虚线机械特性如右图中虚线2 2 2 2所示所示所示所示,1,1,1,1为电为

48、电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 曲线曲线曲线曲线2 2 2 2与曲线与曲线与曲线与曲线1 1 1 1相比较相比较相比较相比较, , , ,最大转矩最大转矩最大转矩最大转矩要大一些要大一些要大一些要大一些. . . . (3)(3)(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特性特性 n n 随着频率的降低随着频率的降低随着频率的降低随着频率的降低, , , ,理想理想理想理想空载转速只能在电源额定空载转速只能在电源额定空载转速只能在电源

49、额定空载转速只能在电源额定频率以下调节频率以下调节频率以下调节频率以下调节; ; ; ;n n转速转速转速转速n n n no o o o减小减小减小减小, , , ,临界转差率临界转差率临界转差率临界转差率S S S Sm m m m减小减小减小减小, , , ,起动转矩起动转矩起动转矩起动转矩T T T Tstststst增大增大增大增大, , , ,最大转矩最大转矩最大转矩最大转矩T T T Tmaxmaxmaxmax不变不变不变不变. . . . (4) (4) (4) (4)三相线绕式异步电动机三相线绕式异步电动机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

50、路外接电阻时的人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工特性工特性n n电路图如右图中电路图如右图中电路图如右图中电路图如右图中(a)(a)(a)(a)所示所示所示所示, , , ,三相转子绕组通三相转子绕组通三相转子绕组通三相转子绕组通过滑环电刷机构与外过滑环电刷机构与外过滑环电刷机构与外过滑环电刷机构与外接电阻相联接接电阻相联接接电阻相联接接电阻相联接; ; ; ;n n起动转矩增加起动转矩增加起动转矩增加起动转矩增加( ( ( (有利有利有利有利),),),),理想空载转速和最理想空载转速和最理想空载转速和最理想空载转速和最大转矩不变大转矩不变大转矩不变大转矩不变. .

51、 . .5.5.三相异步电动机的起动特性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转矩大起动转矩大, , , ,起动起动起动起动电流小电流小电流小电流小. . . . 1) .1) .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)

52、(5-7)(5-7)(5-7)倍倍倍倍, , , ,为满足起为满足起为满足起为满足起动要求动要求动要求动要求, , , ,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起动两类起动两类. . . . (1)(1)(1)(1)直接起动直接起动直接起动直接起动( ( ( (全电压起动全电压起动全电压起动全电压起动) ) ) )适用范围适用范围适用范围适用范围; ; ; ; 电动机功率电动机功率电动机功率电动机功率 200=TLTstY=1/3X920=30720

53、0=TL因此因此, ,可以采用可以采用Y- Y- 降压起动降压起动. .举例举例解解解解: : : :电动机直接起动时电动机直接起动时电动机直接起动时电动机直接起动时,n=0,S=1,n=0,S=1,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转子电路每相的电动势转子电路每相的电动势 (1)E(1)E(1)E(1)E20202020=E=E=E=E20l20l20l20l/ =146V / =146V / =146V / =146V 例例例例2:2:2:2:一台一台一台一台JZR-63-10JZR-63-10JZR-63-10JZR-63-10三相线绕式异步电动机的

54、额定数为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三相线绕式异步电动机的额定数为:P:P:P:PN N N N=60kW,n=60kW,n=60kW,n=60kW,nN N N N=577r/min,=577r/min,=577r/min,=577r/min,转子滑环间的开路线电压转子滑环间的开路线电压转子滑环间的开路线电压转子滑环间的开路线电压E E E E20l20l20l20l=253V,=253V,=253V,=253V,转子每转子每转子每转子每相绕组的电阻相绕组的电阻相绕组的电阻相绕组的电阻R R R R2 2 2 2欧欧欧欧, , , ,转子不动时每相绕组的漏抗转

55、子不动时每相绕组的漏抗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 X X X20202020欧欧欧欧, , , ,求求求求: : : :(1)(1)(1)(1)电动机直接起动时的电动机直接起动时的电动机直接起动时的电动机直接起动时的E E E E2 2 2 2,I,I,I,I2 2 2 2, , , ,(2)(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 E E E2 2 2 2,I,I,I,I2 2 2 2, , , ,(3)(3)(3)(3)电动机运行在电动机运行在电动机运行在电动机运行在n=528r/minn=

56、528r/minn=528r/minn=528r/min时的时的时的时的E E E E2 2 2 2, , , ,转子电路每相应串电阻转子电路每相应串电阻转子电路每相应串电阻转子电路每相应串电阻R R R R及及及及得得得欧得欧; 由由由下式由下式 (3) (2)6.6.三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性异步电动机制动方法有异步电动机制动方法有异步电动机制动方法有异步电动机制动方法有3 3 3 3种种种种: : : :反馈制动反馈制动反馈制动反馈制动, , , ,反接制动反接制动反接制动反接制动, , , ,能耗制动能耗制动能耗制动能耗制动. . . .1).1).反馈制动反馈制

57、动(1)(1)(1)(1)产生条件产生条件产生条件产生条件: : : : 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转速转速. . . .此时此时此时此时S S S S0,0,0,0,电机进入发电状电机进入发电状电机进入发电状电机进入发电状态态态态, , , ,电能反馈给电网电能反馈给电网电能反馈给电网电能反馈给电网. . . .(2)(2)(2)(2)运行状态运行状态运行状态运行状态: : : : 有两种情况有两种情况有两种情况有两种情况. . . .(1)(1)(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位能

58、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 a a点点点点.b.b.b.b点是改变转子外接电阻后点是改变转子外接电阻后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的稳定工作点的稳定工作点. . . .(2)(2)(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

59、的反馈制动状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态态. . . .2).2).反接制动反接制动: :分为电源反接和倒拉制动分为电源反接和倒拉制动分为电源反接和倒拉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电源反接是突然改变三相电源的相序源的相序, ,旋转磁场反向旋转磁场反向; ;而倒拉制动则出现在转子而倒拉制动则出现在转子位能负载超过电磁转矩的位能负载超过电磁转矩的时候时候. .(1)(1)(1)(1)电源反接电源反接电源反接电源反接: : : : 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

60、迅速减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转矩和负载转矩作用下迅速减速速速速. . . .反接制动时电流大反接制动时电流大反接制动时电流大反接制动时电流大, , , ,要在定要在定要在定要在定子电路串电阻子电路串电阻子电路串电阻子电路串电阻. . . .在右图在右图在右图在右图c c c c点要切断电源点要切断电源点要切断电源点要切断电源(n=0),(n=0),(n=0),(n=0),否则电动机将反向起动否则电动机将反向起动否则电动机将反向起动否则电动机将反向起动. . . .反接制动反接制动: :分为电源反接和倒拉制动分为电源反接和倒拉制动分为电源反接和倒拉制动分为电源反接和

61、倒拉制动. . . .(2)(2)(2)(2)倒拉制动倒拉制动倒拉制动倒拉制动: : : : 电动机减速至右图电动机减速至右图电动机减速至右图电动机减速至右图c c c c点点点点, , , ,由于负载转矩大于电磁由于负载转矩大于电磁由于负载转矩大于电磁由于负载转矩大于电磁转矩转矩转矩转矩, , , ,起重机的重物迫使电起重机的重物迫使电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动机反转动机反转, , , ,电动机进入反接电动机进入反接电动机进入反接电动机进入反接制动状态制动状态制动状态制动状态. . . .3).3).能耗制动能耗制动 (1)(1)(1)(1)产生条件产生条件产生条

62、件产生条件: : : : 电动机定子绕组脱离交流电源后电动机定子绕组脱离交流电源后电动机定子绕组脱离交流电源后电动机定子绕组脱离交流电源后, , , ,立即通入低压直流电立即通入低压直流电立即通入低压直流电立即通入低压直流电, , , ,直流直流直流直流电建立一个恒稳磁场电建立一个恒稳磁场电建立一个恒稳磁场电建立一个恒稳磁场, , , ,产生制动转矩产生制动转矩产生制动转矩产生制动转矩, , , ,系统贮存的能量消耗在电阻上系统贮存的能量消耗在电阻上系统贮存的能量消耗在电阻上系统贮存的能量消耗在电阻上. . . . ( ( ( (2)2)2)2)机械特性机械特性机械特性机械特性: : : :制

63、动时制动时制动时制动时, , , ,特性从下图中的特性曲线特性从下图中的特性曲线特性从下图中的特性曲线特性从下图中的特性曲线1 1 1 1之之之之a a a a点平移至点平移至点平移至点平移至特性曲线特性曲线特性曲线特性曲线2 2 2 2之之之之b b b b点点点点, , , ,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, , , ,沿曲线沿曲线沿曲线沿曲线2 2 2 2迅速迅速迅速迅速减速减速减速减速, , , ,到到到到n=0.n=0.n=0.n=0. ( ( ( (3)3)3)3)特点特点特点特点:

64、: : :当当当当n=0n=0n=0n=0时时时时,T=0,T=0,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能使电动机准能使电动机准确停车确停车确停车确停车. . . .7.7.三相异步电动机的调速特性三相异步电动机的调速特性由基本公式由基本公式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异步电动机的调速方法主要有三种:变磁极对数变磁极对数p;变转差率变转差率S;变频率变频率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

65、式为: : : :和基本公式和基本公式和基本公式和基本公式1).1).变磁极对数调变磁极对数调速速(1)(1)(1)(1)方法方法方法方法: : : : 改变定子绕组的连接改变定子绕组的连接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对数对数. . . .(2)(2)(2)(2)多速电动机多速电动机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两套绕组两套绕组, , , ,使绕组有不同的使绕组有不同的使绕组有不同的使

66、绕组有不同的连接连接连接连接, , , ,可分别得到双速可分别得到双速可分别得到双速可分别得到双速, , , ,三三三三速速速速, , , ,四速电动机四速电动机四速电动机四速电动机, , , ,双速应用双速应用双速应用双速应用较多较多较多较多. . . .4 4 4 4极极极极 2 2 2 2极极极极变磁极对数调速3)3)3)3)特点特点特点特点: : : : 结构简单结构简单结构简单结构简单, , , ,效率高效率高效率高效率高, , , ,特性好特性好特性好特性好; ; ; ;体积大体积大体积大体积大, , , ,价格高价格高价格高价格高. . . .在中小机床在中小机床在中小机床在中小

67、机床上应用比较多上应用比较多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一般是先低速一般是先低速, , , ,再转换为高速再转换为高速再转换为高速再转换为高速. . . .双速电动机双速电动机双速电动机双速电动机Y/YY Y/YY 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)(1)(1)应用范围应用范围应用范围应用范围: : : : 只适用于线绕式异步电动机只适用于线绕式异步电动机只适用于线绕式异步电动机只适用于

68、线绕式异步电动机. . . .(2)(2)(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适当增大电阻的容适当增大电阻的容量量量量, , , ,可作调速电阻用可作调速电阻用可作调速电阻用可作调速电阻用. . . .(3)(3)(3)(3)特点特点特点特点: : : : 结构简单结构简单结构简单结构简单, , , ,动

69、作可靠动作可靠动作可靠动作可靠; ; ; ;是有级调速是有级调速是有级调速是有级调速. . . .(4)(4)(4)(4)应用应用应用应用: : : : 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)(1)(1)原理原理原理原理: : : : 由上式可知由上式可知由

70、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节电动机的转速节电动机的转速. . . .(2)(2)(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)(3)(3)应用范围应用范围应用范围应用范围: : : : 用于鼠笼式异步电动机用于鼠笼式异步电动机用于鼠笼式异步电动机用于鼠笼式异步电动机. . . .组成组成

71、组成组成SCR-MSCR-MSCR-MSCR-M调速系统调速系统调速系统调速系统. . . .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章节详细介绍章节详细介绍. . . .1.3 控制电机简介控制电机的主要作用是用来完成信息的传递与交换,而不是进行能量转换.1) 直流伺服电动机1.基本结构:与普通他激直流电动机相同.(有换向器)2.分类:电磁式(他激式); 永磁式,3.电气原理图:如右图.其中(a)为电磁式(b)为永磁式.

72、4.参数:输出功率1-600W.2).交流伺服电动机(1)结构(1)定子:定子由硅钢片叠成;在定子铁心的内圆表面嵌有两套相差90度电角度的绕组:激磁绕组WF,控制绕组WC;这两套绕组分别由两个电源供电.接线图两相交流伺服电动机的结构(2)转子:分为鼠笼型和杯型两种.(1)鼠笼型转子作得细而长,转子导体采用高电阻率的材料.用于小功率的自动控制系统.产品型号SL系列.(2)空心杯型转子作成薄壁圆筒形,放在内外定子之间.用于要求运行平滑的系统.产品型号SK系列.杯型转子伺服电动机结构图激磁绕组1;控制绕组2;内定子3; 外定子4;转子5(2).基本工作原理两相绕组WF和WC分别通入频率相同的交流电,

73、产生旋转磁场,使伺服电动机起动.取消WC后,要防止自转.(3).消除自转现象的措施加大转子电阻.如:采用薄壁杯形转子.鼠笼条用高阻材料黄铜转子电阻不同时的机械特性(4).交流伺服电动机的特性和应用控制方法;有三种.幅值控制,相位控制,幅-相控制幅值控制原理图:控制电压Uc越高,电动机转速越高.不同控制电压下的机械特性应用举例(1)参数:交流伺服电动机输出功率为0.1-100W(再大则用直流伺服电动机); 电源频率50-400Hz.(2)应用:雷达天线的旋转控制;飞机驾驶盘的控制;流体阀门开关控制,应用方框图2)步进电动机是将电脉冲信号转换成角位移或直线位移的一种执行元件(1)分类与结构步进电动

74、机分为反应式,永磁式,和混合式三种.三相反应式步进电动机由定子和转子两个部分构成.右图中,定子有6个磁极,两个相对的磁极组成一相;转子上有均匀分布的4个齿.由环形分配器送来的脉冲信号，对定子绕组轮流通电。设相序为ABCA。当A相控制绕组通电，而B、C相不通电时，步进电动机的气隙磁场与A相绕组轴线重合，而磁力线总是力图从磁阻最小的路径通过，故电动机转子受到一个反应转矩(静转矩)的作用，在此转矩的作用下，使转子的齿1和齿3旋转到与A相绕组轴线相同的位置上，如图(a)所示， (2)步进电动机的工作原理然后B相通电如图(b)所示,转子在空间沿逆时针方向转过30度,转子前进一步.同理,C相通电时,转子转

75、到图所示位置;D相通电时,转子转到图(d)所示位置.按A-B-C-A顺序不断地接通和断开控制绕组,电动机便一步一步地转动.(3)通电方式控制绕组每改变一次通电方式，称为一拍，每一拍转子所转过的角度称为一个步距角。步进电动机的通电方式有三种。对于三相反应式步进电动机来说，每次只有一相绕组单独通电，如ABCA，控制绕组每换接三次构成一个循环，这种方式称为三相单三拍；若每次有两相绕组同时通电，如ABBCCAAB，每次循环换接三次，这种方式称为三相双三拍；若单相通电和两相通电轮流进行，如AABBBCCCAA，这种方式被称为三相六拍。(4)小步距角步进电动机步进电动机无论采用哪种通电方式，步距角都太大，

76、无法满足生产中对精度的要求，在实际应用中一般采用小步距角的步进电动机。设转子齿数为z，定子相数为m，则齿距角和步距角为:=360/ z =360/K m z其中K为状态系数，对于单相轮流通电方式和双相轮流通电方式来说，K=1，而对于单双相轮流通电方式来说，K=2。从上式可知，步距角与相数及齿数有关，要想获得小的步距角的话，必须增大相数或齿数。但是，相数越多的话，它的驱动电源就越复杂，并且成本也越高，一般的步进电动机做成二相、三相、四相、五相或六相。因此，减小步距角的根本方法是增加转子齿数z。3) 测速发电机测速发电机将转速转变为电压信号,广泛用于速度和位置控制系统中.1.异步(交流)测速发电机

77、1) 结构特点:定子上有两套互差90度电角度的激磁绕组WF和输出绕组WC;转子为空心杯形.2) 工作原理:杯形转子可以看成一个导条非常多的鼠笼转子.在激磁电压一定的情况下,当输出绕组的负载很小时,测速发电机的输出电压U0与转速n成正比: U0=Kn转子静止时转子转动时3) 交流测速发电机使用中的几个问题:(1)主要技术指标剩余电压:测速发电机转速为零时的输出电压.它会使控制系统误动作.线性误差:(2)使用中应注意的问题:输出特性的线性度,温度变化的影响,可加温度补偿装置.输出特性的线性度由非线性引起的误差由非线性引起的误差. .一般系统要求一般系统要求1 1% % -2%;-2%;精密系统要求

78、精密系统要求%-0.25%.%-0.25%. 相位误差相位误差: :一般要求不超过一般要求不超过1 1度度-2-2度度. . 灵敏度灵敏度: :交流测速发电机的灵敏度比较交流测速发电机的灵敏度比较低低. .2.直流测速发电机1)基本原理电气原理如右图所示,它是一种测量转速用小型他激直流发电机.空载时,电枢两端电压为: 2)2)输出特性输出特性: :负载越小负载越小, ,转速越高转速越高, ,输出特输出特性曲线弯曲越厉害性曲线弯曲越厉害. . 3)3)性能性能: :没有剩余电压没有剩余电压, ,特性钭率比异步机大特性钭率比异步机大; ;有换向器和电刷有换向器和电刷, ,换向火花产生无线电干换向火花产生无线电干扰扰, ,输出特性不稳定输出特性不稳定. .