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1、电工学及电气设备电工学及电气设备19:311异异 步步 电电 动动 机机Asynchronous Motor Asynchronous Motor 第第第第 七七七七 章章章章Chapter 7Chapter 7Chapter 7Chapter 78/2/2024电工学及电气设备电工学及电气设备19:3127.2 三相异步电动机的电磁转三相异步电动机的电磁转矩矩7.1 三相异步电动机及工作原理三相异步电动机及工作原理7.3 三相异步电动机的运行三相异步电动机的运行内容提纲内容提纲8/2/2024电工学及电气设备电工学及电气设备19:3131 1、了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理；、了
2、解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理；、了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理；、了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理；2 2、理解三相交流异步电动机的电磁转矩与机械特性；、理解三相交流异步电动机的电磁转矩与机械特性；、理解三相交流异步电动机的电磁转矩与机械特性；、理解三相交流异步电动机的电磁转矩与机械特性；3 3、掌握起动和反转的基本方法及调速和制动的方法。、掌握起动和反转的基本方法及调速和制动的方法。、掌握起动和反转的基本方法及调速和制动的方法。、掌握起动和反转的基本方法及调速和制动的方法。本章要求本章要求8/2/2024电工学及电气设备电工学及电气设备第七章第七章 异步电动
3、机异步电动机电动机的分类：电动机的分类：电动机的分类：电动机的分类：鼠笼式异步交流电动机授课内容：鼠笼式异步交流电动机授课内容： 基本结构、工作原理、基本结构、工作原理、基本结构、工作原理、基本结构、工作原理、 机械特性、控制方法机械特性、控制方法机械特性、控制方法机械特性、控制方法 电动机电动机电动机电动机交流电动机交流电动机交流电动机交流电动机直流电动机直流电动机直流电动机直流电动机三相电动机三相电动机三相电动机三相电动机单相电动机单相电动机单相电动机单相电动机同步电动机同步电动机同步电动机同步电动机异步电动机异步电动机异步电动机异步电动机他励、并励电动机他励、并励电动机他励、并励电动机他
4、励、并励电动机串励、复励电动机串励、复励电动机串励、复励电动机串励、复励电动机第第7章章 交流电动机交流电动机19:31419:31电工学及电气设备电工学及电气设备第七章第七章 异步电动机异步电动机19:315第第 1 节节 三相异步电动机及工作原理三相异步电动机及工作原理1.1 三相异步电动机的构造三相异步电动机的构造转轴转轴机座机座接线盒接线盒吊环吊环罩壳罩壳铭牌铭牌前端盖前端盖 三相异步电动机的外形三相异步电动机的外形19:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理19:316 三相异步电动机的总体结构三相异步电动机的总体结构 三相异
5、步电动机主要由定子和转子两大部分组成。三相异步电动机主要由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、轴承、风扇、罩壳等部件。此外，还有端盖、轴承、风扇、罩壳等部件。19:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理19:317U1U2三相定三相定子绕组子绕组（U相）相）1. .定子定子定子铁定子铁心冲片心冲片铁心：由内周有槽铁心：由内周有槽的硅钢片叠成。的硅钢片叠成。A -XB -Y C- Z三相绕组三相绕组机座：铸钢或铸铁机座：铸钢或铸铁19:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理19
6、:318根据转子绕组结根据转子绕组结构的不同分为：构的不同分为：转子铁心转子铁心冲片冲片去掉铁心后的转子导条去掉铁心后的转子导条（转子铁心槽内嵌有铸铝导条）（转子铁心槽内嵌有铸铝导条）笼型转子笼型转子绕线型转子绕线型转子（转子铁心槽内嵌有三相绕组）（转子铁心槽内嵌有三相绕组）转子铁心转子铁心转子绕转子绕 组组转轴转轴2. .转子转子笼型转子笼型转子铁心铁心转子绕组转子绕组转轴转轴19:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理19:319 转子转子: 在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。流。鼠笼转子鼠
7、笼转子铁心：铁心：铁心：铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。由外周有槽的硅钢片叠成。由外周有槽的硅钢片叠成。由外周有槽的硅钢片叠成。 (1) 鼠笼式转子鼠笼式转子 铁芯槽内放铜条，端铁芯槽内放铜条，端 部用短路环形成一体。部用短路环形成一体。 或铸铝形成转子绕组。或铸铝形成转子绕组。(2) 绕线式转子绕线式转子 同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。19:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理19:3110鼠笼式电
8、动机与绕线式电动机的的比较鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：鼠笼式：鼠笼式：鼠笼式：鼠笼式： 结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。变电动机的机械特性。绕线式：绕线式：绕线式：绕线式： 结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。外加电阻可人为改变电动机的机械特性。19:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理19:3111VVWUUW三相异
9、步机的结构三相异步机的结构定子定子转子转子19:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理气隙定子和转子之间气隙大小，对电动机性能影响很大。定子和转子之间气隙大小，对电动机性能影响很大。变压器主磁路全部是铁心，磁阻很小，产生主磁变压器主磁路全部是铁心，磁阻很小，产生主磁通所需励磁电流很小（通所需励磁电流很小（210%）。）。异步电机主磁路由定、转子铁心和两段气隙构成，气隙虽然很小但磁阻却很大，异步电机主磁路由定、转子铁心和两段气隙构成，气隙虽然很小但磁阻却很大，因此产生一定的主磁通所需要的励磁电流较大，一般为额定电流的因此产生一定的主磁通所
10、需要的励磁电流较大，一般为额定电流的2050%。励磁电流是无功电流，励磁电流较大是异步电动机功率因数较低的主要原因。励磁电流是无功电流，励磁电流较大是异步电动机功率因数较低的主要原因。为提高功率因数，必须减小励磁电流，最有效的方法就是减小气隙长度。为提高功率因数，必须减小励磁电流，最有效的方法就是减小气隙长度。异步电动机的气隙大小一般为异步电动机的气隙大小一般为0.21.5 mm左右。左右。19:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理问题与讨论问题与讨论问题与讨论问题与讨论鼠笼型电动机的鼠笼型电动机的定定定定子子子子各部分结构和作各部分
11、结构和作用如何？用如何？鼠笼型异步机转鼠笼型异步机转子各部分的结构子各部分的结构和作用是什么？和作用是什么？定子铁芯是由定子铁芯是由0.5mm厚的厚的硅钢片叠硅钢片叠 压制成，在其内压制成，在其内圆冲有分布的槽。圆冲有分布的槽。定子铁芯的作用：一是槽内定子铁芯的作用：一是槽内可用来嵌放定子绕组；二是可用来嵌放定子绕组；二是定子铁芯构成电动机磁路的定子铁芯构成电动机磁路的一部分。一部分。定子绕组是由铜导线绕制而成。定子绕组是由铜导线绕制而成。构成电动机电路的一部分。构成电动机电路的一部分。机座是电动机的机座是电动机的支架支架支架支架，一般用铸，一般用铸铁或铸钢制成。铁或铸钢制成。转子铁芯冲片转子
12、铁芯冲片铸铝笼形转子铸铝笼形转子笼形转子绕组笼形转子绕组转子铁芯是也是由转子铁芯是也是由0.5mm厚的厚的硅钢片叠硅钢片叠硅钢片叠硅钢片叠 压制成压制成压制成压制成，在其外圆冲有，在其外圆冲有分布的槽。分布的槽。转子铁芯可嵌放转子绕转子铁芯可嵌放转子绕组，构成电机磁路的另组，构成电机磁路的另一部分。一部分。转子绕组大部分是浇铸铝笼型，大转子绕组大部分是浇铸铝笼型，大功率也有铜条制成的笼型转子导体，功率也有铜条制成的笼型转子导体，构成电机电路的一部分。由转轴输构成电机电路的一部分。由转轴输出机械能。出机械能。19:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机
13、及工作原理原理19:3114磁铁磁铁闭合闭合线圈线圈实验结果：实验结果：线圈将以线圈将以n（nn1)的的速度与磁铁速度与磁铁同向同向转动转动实验实验ffn19:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理1. 2. 1 旋转磁场旋转磁场 定子三相绕组通入三定子三相绕组通入三定子三相绕组通入三定子三相绕组通入三相交流电相交流电相交流电相交流电( (星形联接星形联接星形联接星形联接) )AXBYCZ1 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o1.2 三相异步电动机的转动原理三相异步电动机的转动原理19:31151
14、9:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理o规定规定 i : “+” 首端流入，尾端流首端流入，尾端流出。出。 i : “” 尾端流入，首端流尾端流入，首端流出。出。 AYCBZX()电流出电流出( )电流入电流入19:311619:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理 tAXYCBZAXYCBZAXYCBZ 三相电流合成磁三相电流合成磁三相电流合成磁三相电流合成磁场场场场 的分布情况的分布情况的分布情况的分布情况合成磁场方向向下合成磁场方向向下合成磁场方向向下合成磁场方向向下
15、合成磁场旋转合成磁场旋转合成磁场旋转合成磁场旋转6060合成磁场旋转合成磁场旋转合成磁场旋转合成磁场旋转9090600o19:311719:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理AAXZBCYAAXZBCY分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场 即：即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过360360取决于三相电流的相序取决于三相电流的相序取决于三相电流的相序取决于三相电流的相序2. .旋转磁
16、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结论：结论：结论：结论： 任意调换两根任意调换两根任意调换两根任意调换两根电源进线，则旋转电源进线，则旋转电源进线，则旋转电源进线，则旋转磁场反转。磁场反转。磁场反转。磁场反转。任意调换两根电源进线任意调换两根电源进线(电路如图电路如图)AXCZBY0 to19:311819:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理3 3. . . .旋转磁场的极对数旋转磁场的极对数旋转磁场的极对数旋转磁场的极对数P P 当三相定子绕组按当三相定子绕组按当三相定子绕组按当三相定子绕组按图示
17、排列时，产生一对图示排列时，产生一对图示排列时，产生一对图示排列时，产生一对磁极的旋转磁场，磁极的旋转磁场，磁极的旋转磁场，磁极的旋转磁场，即：即：o tAXBYCZAXYCBZ19:311919:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理 若定子每相绕组由两个线圈串联若定子每相绕组由两个线圈串联若定子每相绕组由两个线圈串联若定子每相绕组由两个线圈串联 ，绕组的始端，绕组的始端，绕组的始端，绕组的始端之间互差之间互差之间互差之间互差6060 ，将形成，将形成，将形成，将形成两对磁极的旋转磁场。两对磁极的旋转磁场。两对磁极的旋转磁场。两对磁极
18、的旋转磁场。CYABCXYZAXBZAXBYC19:312019:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理极对数极对数旋转磁场的磁极对数旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关与三相绕组的排列有关CYABCXYZAXBZ019:312119:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理4 4. . . .旋转磁场的转速旋转磁场的转速旋转磁场的转速旋转磁场的转速工频：工频： 旋转磁场的转速取决于磁场的极对数旋转磁场的转速取决于磁场的极对数旋转磁场的转速取决于磁场的极对数旋转磁场的转速取决于磁
19、场的极对数p=1时时0 toAXYCBZAXYCBZAXYCBZ19:312219:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理p=2时时019:312319:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理旋转磁场转速旋转磁场转速旋转磁场转速旋转磁场转速n n0 0与极对数与极对数与极对数与极对数 p p 的关系的关系的关系的关系极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速旋转磁场转速旋转磁场转速n0与频率与频率f1和极对数和极对数p有关。有关。可见
20、可见可见可见: :19:312419:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理1. 2. 2 电动机的转动原理电动机的转动原理1. 1. 转动原理转动原理转动原理转动原理AXYCBZ定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电方向方向方向方向: :顺时针顺时针顺时针顺时针 切割转子导体切割转子导体切割转子导体切割转子导体右手定则右手定则右手定则右手定则感应电动势感应电动势感应电动势感应电动势 E E2020旋转磁场旋转磁场旋转磁场旋转磁场感应电流感应电流感应电流感应电流 I I2
21、 2旋转磁场旋转磁场旋转磁场旋转磁场左手定则左手定则左手定则左手定则电磁力电磁力电磁力电磁力F FF电磁转矩电磁转矩电磁转矩电磁转矩T TnF19:312519:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理19:3126三相异步电动机的转动原理三相异步电动机的转动原理19:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理旋转磁场的旋转磁场的极对极对极对极对数数数数和和同步转速同步转速同步转速同步转速n n0 0之之间有什么关系？间有什么关系？AXYCBZAiBiAiCYZCBX此种接法下，合成磁
22、场只有此种接法下，合成磁场只有一对磁极一对磁极一对磁极一对磁极，则，则极对数极对数极对数极对数p=1p=1。极对数极对数极对数极对数p=1p=1时时：问题与讨论问题与讨论问题与讨论问题与讨论 将每相绕组分成两段，按上将每相绕组分成两段，按上图放入定子槽内。形成的磁场图放入定子槽内。形成的磁场则是则是两对磁极两对磁极两对磁极两对磁极。XiBiAiCAAXCXBCYZZBY此时同此时同步转速步转速19:312719:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理 1. 2. 3 转差率转差率 旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转
23、速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速之比称为旋转磁场的同步转速之比称为旋转磁场的同步转速之比称为旋转磁场的同步转速之比称为转差率。转差率。转差率。转差率。 由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但转子转速旋转的方向一致，但转子转速旋转的方向一致，但转子转速旋转的方向一致，但转子转速 n n 不可能达到与旋转不可能达到与旋转不可能达到与旋转不可能达到与旋转磁场的转速相等，即磁
24、场的转速相等，即磁场的转速相等，即磁场的转速相等，即异步电动机异步电动机异步电动机异步电动机如果如果:无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流 转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切 割转子导条割转子导条割转子导条割转子导条无转矩无转矩无转矩无转矩因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。19:3128
25、19:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理异步电动机运行中异步电动机运行中异步电动机运行中异步电动机运行中: :转子转速亦可由转差率求得转子转速亦可由转差率求得转差率转差率转差率转差率S 例例1 1：一台三相异步电动机，其额定转速一台三相异步电动机，其额定转速 n= =975 r/min，电源频率电源频率 f1 1= =50 Hz。试求电动机的极对数和试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。额定负载下的转差率。解：解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知：速的关系可知：n0=1000
26、 r/min , 即即即即p p=3=3额定转差率为额定转差率为额定转差率为额定转差率为19:312919:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理1.3 1.3 三相异步电动机的电路分析三相异步电动机的电路分析 三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。1)变压器原、副绕组是与同一主磁通变压器原、副绕组是与同一主磁通 相交链，异步相交链，异步电动机中定子和转子绕组与同一旋转电动机中定子和转子绕组与同一旋转磁通磁通 相交链。相交链
27、。因此异步电动机中定子和转子绕组相当于因此异步电动机中定子和转子绕组相当于变压器的变压器的原、副绕组。原、副绕组。2）变压器：）变压器： 变化变化 e U1 E1=4.44 f N1 异步机：异步机： 旋转旋转 e U1 E1=4.44 f N1 3）变压器：）变压器：I2 增大增大 I1增大，增大，以保持以保持 基本不变，基本不变，以达到传递能量的目的。以达到传递能量的目的。 19:313019:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理异步机异步机：当负载增加时，转子电流：当负载增加时，转子电流I2 增大增大 I1增大，增大，以保持以保
28、持 基本不变，以达到传递能量的目的。基本不变，以达到传递能量的目的。 三相异步电动机与变压器的三相异步电动机与变压器的三相异步电动机与变压器的三相异步电动机与变压器的不同之处不同之处不同之处不同之处。1 1）变压器是静止的。而）变压器是静止的。而）变压器是静止的。而）变压器是静止的。而异步机是旋转的。异步机是旋转的。2 2）变压器的磁路是无气隙的。而）变压器的磁路是无气隙的。而）变压器的磁路是无气隙的。而）变压器的磁路是无气隙的。而异步机中的定子和异步机中的定子和转子之间是有不大的气隙。转子之间是有不大的气隙。3 3）变压器中原、副绕组的感应电动势是同频率的。）变压器中原、副绕组的感应电动势是
29、同频率的。）变压器中原、副绕组的感应电动势是同频率的。）变压器中原、副绕组的感应电动势是同频率的。而而而而异步机中转子感应电动势的频率是随转子转速改异步机中转子感应电动势的频率是随转子转速改变的。变的。19:313119:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理1. 3. 1 定子电路定子电路1 1. . . .旋转磁场的磁通旋转磁场的磁通旋转磁场的磁通旋转磁场的磁通 异步电动机：异步电动机：旋转磁场切割导体旋转磁场切割导体 e， U1 E1= 4.44 f 1N1 每极磁通每极磁通旋转磁场与定子导体间的相对速度为旋转磁场与定子导体间的相
30、对速度为 n0 ，所以所以2 2. . . .定子感应电势的频率定子感应电势的频率定子感应电势的频率定子感应电势的频率 f f1感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关f 1= 电源频率电源频率 f异步电动机每相电路异步电动机每相电路异步电动机每相电路异步电动机每相电路i1u1e1e 1e2e 2i2+f1f219:313219:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理1. 3. 2 转子电路转子电路1. 1. 转子感应电势频率转子感应电势频率转子感应电势频率转子感应电势频率 f f 2 2定子
31、导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转子定子导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转子导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而变化变化 定子感应电势频率定子感应电势频率 f 1 转子感应电势频率转子感应电势频率 f 2 转子感应电势频率转子感应电势频率转子感应电势频率转子感应电势频率 f f 2 2旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同19:313319:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理2. 2. 转子感应电动势转子感应电动势转子感应电动势转子感应
32、电动势E E 2 2E2= 4.44 f 2N2 = 4.44S f 1N2 当转速当转速当转速当转速 n n = 0(= 0(s s=1)=1)时，时，时，时， f f 2 2最高，且最高，且最高，且最高，且 E E2 2 最大，有最大，有最大，有最大，有E20= 4.44 f 1N2 转子静止时转子静止时转子静止时转子静止时的感应电势的感应电势的感应电势的感应电势即即E2= S E20 转子转动时转子转动时转子转动时转子转动时的感应电势的感应电势的感应电势的感应电势3. 3. 转子感抗转子感抗转子感抗转子感抗X X 2 2当转速当转速当转速当转速 n n = 0(= 0(s s =1)=1
33、)时，时，时，时， f f 2 2最高，且最高，且最高，且最高，且 X X2 2 最大，有最大，有最大，有最大，有X20= 2 f1L 2即即X2= SX20 19:313419:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作三相异步电动机及工作原理原理4. 4. 转子电流转子电流转子电流转子电流 I I2 25. 5. 转子电路的功率因数转子电路的功率因数转子电路的功率因数转子电路的功率因数 coscos 2 2转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流19:313519:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第1节节 三相异步电动机及工作
34、三相异步电动机及工作原理原理转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子电路的功率因数转子电路的功率因数转子电路的功率因数转子电路的功率因数 结论：结论：转子转动时，转转子转动时，转 子电路中的各量均与转子电路中的各量均与转 差率差率 s有关，即与转速有关，即与转速 n有关。有关。I2cos 2s1I2,O19:313619:31电工学及电气设备电工学及电气设备第七章第七章 异步电动机异步电动机第第2节节 三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩2. 1 转矩公式转矩公式 转子中各载流导体在旋转磁场的作用下转子中各载流导体在旋转磁场的作用下转子中各载流导
35、体在旋转磁场的作用下转子中各载流导体在旋转磁场的作用下, ,受到受到受到受到电磁力所形成的转矩之总和。电磁力所形成的转矩之总和。电磁力所形成的转矩之总和。电磁力所形成的转矩之总和。常数，与电常数，与电机结构有关机结构有关旋转磁场旋转磁场每极磁通每极磁通转子电流转子电流转子电路的转子电路的功率因数功率因数19:313719:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第2节三相异步电动机的电磁节三相异步电动机的电磁转矩转矩由此得电磁转矩公式由此得电磁转矩公式由此得电磁转矩公式由此得电磁转矩公式由前面分析知：由前面分析知：19:313819:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第2节三相异步电动机的电
36、磁节三相异步电动机的电磁转矩转矩由公式可知由公式可知由公式可知由公式可知电磁转矩公式电磁转矩公式电磁转矩公式电磁转矩公式1. 1. T T 与定子每相绕组电压与定子每相绕组电压与定子每相绕组电压与定子每相绕组电压 成正比。成正比。成正比。成正比。U U 1 1 T T 2. 2. 当电源电压当电源电压当电源电压当电源电压 U U1 1 一定时，一定时，一定时，一定时，T T 是是是是 S S的函数。的函数。的函数。的函数。3. 3. R R2 2 的大小对的大小对的大小对的大小对 T T 有影响。绕线式异步电动机可外有影响。绕线式异步电动机可外有影响。绕线式异步电动机可外有影响。绕线式异步电动
37、机可外 接电阻来改变转子电阻接电阻来改变转子电阻接电阻来改变转子电阻接电阻来改变转子电阻R R2 2 ，从而改变转距。从而改变转距。从而改变转距。从而改变转距。19:313919:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第2节三相异步电动机的电磁节三相异步电动机的电磁转矩转矩2. 2 机械特性曲线机械特性曲线OTS根据转矩公式根据转矩公式得特性曲线：得特性曲线：OT119:314019:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第2节三相异步电动机的电磁节三相异步电动机的电磁转矩转矩电动机在额定负载时的转矩。电动机在额定负载时的转矩。电动机在额定负载时的转矩。电动机在额定负载时的转矩。1 1. .
38、. .额定转矩额定转矩额定转矩额定转矩TN N三个重要转矩三个重要转矩OT额定转矩额定转矩额定转矩额定转矩(N m) 如某普通机床的主轴电机如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型型) 的额定功率为的额定功率为7.5kw, 额定转速为额定转速为1440r/min, 则额定转矩为则额定转矩为19:314119:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第2节三相异步电动机的电磁节三相异步电动机的电磁转矩转矩2 2. . . .最大转矩最大转矩最大转矩最大转矩 T Tmaxmax转子轴上机械负载转矩转子轴上机械负载转矩转子轴上机械负载转矩转子轴上机械负载转矩T T2 2 不能大于不能大于不能大于不能大
39、于T Tmaxmax ，否则将造成堵转否则将造成堵转否则将造成堵转否则将造成堵转( (停车停车停车停车) )。电机带动最大负载的能力。电机带动最大负载的能力。电机带动最大负载的能力。电机带动最大负载的能力。令：令：求得求得临界转差率临界转差率OT TTmax将将Sm代入转矩公式，可得代入转矩公式，可得19:314219:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第2节三相异步电动机的电磁节三相异步电动机的电磁转矩转矩当当当当 U U1 1 一定时，一定时，一定时，一定时，T Tmaxmax为定值为定值为定值为定值过载系数过载系数过载系数过载系数( (能力能力能力能力) )一般三相异步电动机的过载系
40、数为一般三相异步电动机的过载系数为工作时必须使工作时必须使工作时必须使工作时必须使T T2 2 T T2 2电机能起电机能起电机能起电机能起动，否则不能起动。动，否则不能起动。动，否则不能起动。动，否则不能起动。OTT Tst st起动能力起动能力19:314419:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第2节三相异步电动机的电磁节三相异步电动机的电磁转矩转矩4. 4. U U1 1 和和和和 R R2 2变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响(1(1) ) U U1 1 变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响
41、U Tm Tst T2TO19:314519:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第2节三相异步电动机的电磁节三相异步电动机的电磁转矩转矩(2(2) ) R R2 2 变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响TOR2 Tst n 硬特性：硬特性：硬特性：硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。负载变化时，转速变化不大，运行特性好。负载变化时，转速变化不大，运行特性好。负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：软特性：软特性：软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，负载增加时转速下降较快，但起动转矩大
42、，负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。起动特性好。起动特性好。起动特性好。19:314619:31电工学及电气设备电工学及电气设备第七章第七章 异步电动机异步电动机第第3节节 三相异步电动机的运行三相异步电动机的运行3. 1 起动起动 起动起动起动起动问题：问题：起动电流大，起动转矩小起动电流大，起动转矩小起动电流大，起动转矩小起动电流大，起动转矩小。 一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 7 倍倍; 电动机的起动电动机的起动转矩为额定转矩的转矩为额定转矩的转矩为额定转矩的转矩为额定转矩的(1.02.2)(1.02.2)倍。倍。倍。倍
43、。大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作频繁起动时造成热量积累，使电机过热频繁起动时造成热量积累，使电机过热频繁起动时造成热量积累，使电机过热频繁起动时造成热量积累，使电机过热后果：后果：后果：后果：原因：原因：原因：原因：起动：起动：起动：起动： n n = = 0 0，S S =1, =1, 接通电源。接通电源。接通电源。接通电源。起动时起动时起动时起动时 ，n n = = 0 0，转子导体切割磁力线速度很大，转子导体切割磁力线速度很大，转子导体切割磁力线速度很大，转子
44、导体切割磁力线速度很大，转子感应电势转子感应电势转子感应电势转子感应电势转子电流转子电流转子电流转子电流定子电流定子电流定子电流定子电流 19:314719:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行起动方法起动方法(1) (1) 直接起动直接起动直接起动直接起动 二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。直接起动。(2) (2) 降压起动：降压起动：降压起动：降压起动：星形星形-三角形三角形(Y ) 换接起动换接起动自耦降压起动自耦降压起动（适用于鼠笼式电动机）（适用于鼠笼式电动机）（适用于鼠笼式电动机）
45、（适用于鼠笼式电动机）(3) 转子串电阻起动转子串电阻起动（适用于绕线式电动机）（适用于绕线式电动机）（适用于绕线式电动机）（适用于绕线式电动机）以下介绍降压起动和转子串电阻起动。以下介绍降压起动和转子串电阻起动。19:314819:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行设：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为1. 1. 降压起动降压起动降压起动降压起动(1)Y Y (2)换接起动换接起动换接起动换接起动 降压起动时的电流降压起动时的电流降压起动时的电流降压起动时的电流为直接起动时的为直接起动时的为直接起动时的为直
46、接起动时的+ 起动起动起动起动U1U2V1V1W1W2+正常正常正常正常运行运行运行运行U1U2V1V2W1W219:314919:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行Y Y 起动器接线简图起动器接线简图起动器接线简图起动器接线简图L1L3L2FUS SU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1动触点动触点Y动触点动触点静触点静触点19:315019:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行Y Y 起动器接线简图起动器接线简图起动器接线简图起动器接线简图Y Y起动起动起动起动L1L
47、3L2FUS SU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1 起动起动起动起动UPU1+Ul+U2V1V2W1W219:315119:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行Y Y 起动器接线简图起动器接线简图起动器接线简图起动器接线简图 工作工作L1L3L2FUS SU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2正常正常正常正常运行运行运行运行Ul+U1V1V2W1W219:315219:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行(a) 仅适用于正常运行为三角形联结的电
48、机。仅适用于正常运行为三角形联结的电机。 (b) Y 起动起动Y 换接起动适合于空载或轻载起动的场合换接起动适合于空载或轻载起动的场合Y- Y- 换接起动应注意的问题换接起动应注意的问题换接起动应注意的问题换接起动应注意的问题正常正常正常正常运行运行运行运行UlU1W2V2W1+U2V1UP 起动起动起动起动+Ul+U1W2V2W1U2V119:315319:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行(2) (2) 自耦降压起动自耦降压起动自耦降压起动自耦降压起动L1L3L2FUQ QQ2 2下合：下合：下合：下合： 接入自耦变接入自耦变接入自耦变接
49、入自耦变 压器，降压压器，降压压器，降压压器，降压 起动。起动。起动。起动。 QQ2 2上合：上合：上合：上合： 切除自耦变切除自耦变切除自耦变切除自耦变 压器，全压压器，全压压器，全压压器，全压 工作。工作。工作。工作。合刀闸开关合刀闸开关合刀闸开关合刀闸开关QQQ2 自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成联成联成联成 Y Y形不能采用形不能采用形不能采用形不能采用Y Y 起动的鼠笼式异步电动机。起动的鼠笼式异步电动机。起动的鼠笼式异步电动机。起动的鼠笼式异步电动机。
50、19:315419:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行RRR滑环滑环电刷电刷定子定子转子转子起动时将适当的起动时将适当的起动时将适当的起动时将适当的R R 串入转子电路中，起动后将串入转子电路中，起动后将串入转子电路中，起动后将串入转子电路中，起动后将R R 短路。短路。短路。短路。起动电阻起动电阻 2. .绕线式电动机绕线式电动机转子电路串电阻起动转子电路串电阻起动19:315519:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行 若若若若R R2 2选得选得选得选得适当适当适当适当，转子电路串电阻起
51、动既可以，转子电路串电阻起动既可以，转子电路串电阻起动既可以，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。降低起动电流，又可以增加起动转矩。降低起动电流，又可以增加起动转矩。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。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。R2 Tst TO转子电路串电阻起动的特点转子电路串电阻起动的特点转子电路串电阻起动的特点转子电路串电阻起动的特点19:315619:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行 方法：任意调
52、换电源的两根进线，电动机反转。方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。 电动机电动机电动机电动机正转正转正转正转电动机电动机电动机电动机反转反转反转反转三相异步电动机的正、反转三相异步电动机的正、反转三相异步电动机的正、反转三相异步电动机的正、反转电电电电 源源源源U UV V WWM3U UV V WW电电电电 源源源源M319:315719:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行例例例例1 1: : : : 1)解解: 一台一台Y225M-4型的三相异步电型
53、的三相异步电 动机，定子动机，定子绕组绕组型型联结联结，其额定数据为：其额定数据为：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V， N=92.3%，cos N=0.88， Ist/IN=7.0, Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：求： 1) 1) 额定电流额定电流额定电流额定电流I IN N? 2) ? 2) 额定转差率额定转差率额定转差率额定转差率S SN N? ? 3) 3) 额定转矩额定转矩额定转矩额定转矩 T TN N 、最大转矩最大转矩最大转矩最大转矩T Tmaxmax 、和起动转矩和起动转矩和起动转矩和起动转矩T TN N 。19:315819:31电
54、工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行 2）由由nN=1480r/min，可知可知 p=2 （极对数）（极对数） 3）19:315919:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行解：解：解：解： 在在上例中上例中(1)如果负载转矩为如果负载转矩为 510.2Nm, 试试问在问在U=UN和和U=0.9UN两种情况下电动机能否起两种情况下电动机能否起动？（动？（2）采用）采用Y- 换接起动时，求起动电流和换接起动时，求起动电流和起动转矩。起动转矩。 又当负载转矩为起动转矩的又当负载转矩为起动转矩的80%和和50
55、%时，电动机能否起动？时，电动机能否起动？ (1) 在在在在U U= =U UN N时时时时 Tst = 551.8Nm 510.2 N. m 不能起动不能起动不能起动不能起动 (2) Ist =7IN=7 84.2=589.4 A 在在U= 0.9UN 时时能起动能起动能起动能起动例例例例2:2:19:316019:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行在在在在80%80%额定负载时额定负载时额定负载时额定负载时不能起动不能起动不能起动不能起动在在在在50%50%额定负载时额定负载时额定负载时额定负载时可以可以可以可以起动起动(3)19:316
56、119:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行1. 1.一般性能的节能调速一般性能的节能调速一般性能的节能调速一般性能的节能调速 在过去大量的不变速调速系统中，风机、水泵等在过去大量的不变速调速系统中，风机、水泵等在过去大量的不变速调速系统中，风机、水泵等在过去大量的不变速调速系统中，风机、水泵等机械总量几乎占工业电气传动总容量的一半，其中有机械总量几乎占工业电气传动总容量的一半，其中有机械总量几乎占工业电气传动总容量的一半，其中有机械总量几乎占工业电气传动总容量的一半，其中有不少场合并不是不需要调速，只是过去交流电动机本不少场合并不是不需要调速
57、，只是过去交流电动机本不少场合并不是不需要调速，只是过去交流电动机本不少场合并不是不需要调速，只是过去交流电动机本身不调速，不得不依赖挡板和阀门来调节送风和供水身不调速，不得不依赖挡板和阀门来调节送风和供水身不调速，不得不依赖挡板和阀门来调节送风和供水身不调速，不得不依赖挡板和阀门来调节送风和供水的流量，从而使许多电能被白白浪费掉了。如果换成的流量，从而使许多电能被白白浪费掉了。如果换成的流量，从而使许多电能被白白浪费掉了。如果换成的流量，从而使许多电能被白白浪费掉了。如果换成交流调速系统，来调节送风和供水的流量，每台风机、交流调速系统，来调节送风和供水的流量，每台风机、交流调速系统，来调节送
58、风和供水的流量，每台风机、交流调速系统，来调节送风和供水的流量，每台风机、水泵平均可节能水泵平均可节能水泵平均可节能水泵平均可节能20%20%，效果很可观。，效果很可观。，效果很可观。，效果很可观。19:31623.2 调速调速19:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行2. 2.高性能交流调速系统高性能交流调速系统高性能交流调速系统高性能交流调速系统 过去许多需用直流调速的场合，鉴于交流电机比过去许多需用直流调速的场合，鉴于交流电机比过去许多需用直流调速的场合，鉴于交流电机比过去许多需用直流调速的场合，鉴于交流电机比直流电机结构简单、成本低、工
59、作可靠、维护方便、直流电机结构简单、成本低、工作可靠、维护方便、直流电机结构简单、成本低、工作可靠、维护方便、直流电机结构简单、成本低、工作可靠、维护方便、转动惯量小、效率高，因此如果采用交流调速，其静、转动惯量小、效率高，因此如果采用交流调速，其静、转动惯量小、效率高，因此如果采用交流调速，其静、转动惯量小、效率高，因此如果采用交流调速，其静、动态性能完全可以和直流调速系统的性能相媲美。但动态性能完全可以和直流调速系统的性能相媲美。但动态性能完全可以和直流调速系统的性能相媲美。但动态性能完全可以和直流调速系统的性能相媲美。但目前来讲，其控制系统相比与直流调速系统复杂。可目前来讲，其控制系统相
60、比与直流调速系统复杂。可目前来讲，其控制系统相比与直流调速系统复杂。可目前来讲，其控制系统相比与直流调速系统复杂。可用于轧机、造纸机等要求调速性能较高的场合。用于轧机、造纸机等要求调速性能较高的场合。用于轧机、造纸机等要求调速性能较高的场合。用于轧机、造纸机等要求调速性能较高的场合。19:316319:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行 直流电极换向器的换向能力限制了它的容量和直流电极换向器的换向能力限制了它的容量和直流电极换向器的换向能力限制了它的容量和直流电极换向器的换向能力限制了它的容量和转速，而交流电动机则不受这个限制，因此特大容转速
61、，而交流电动机则不受这个限制，因此特大容转速，而交流电动机则不受这个限制，因此特大容转速，而交流电动机则不受这个限制，因此特大容量的传动，如厚板轧机、矿井提升机等和极高转速量的传动，如厚板轧机、矿井提升机等和极高转速量的传动，如厚板轧机、矿井提升机等和极高转速量的传动，如厚板轧机、矿井提升机等和极高转速的传动，都宜采用交流调速为宜。的传动，都宜采用交流调速为宜。的传动，都宜采用交流调速为宜。的传动，都宜采用交流调速为宜。19:31643. 3.特大容量、极高转速的交流调速系统特大容量、极高转速的交流调速系统特大容量、极高转速的交流调速系统特大容量、极高转速的交流调速系统19:31电工学及电气设
62、备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行异步电动机的调速方法异步电动机的调速方法三种电气三种电气三种电气三种电气调速方法调速方法调速方法调速方法3.2.1 变频调速变频调速 (无级调速无级调速) 变频调速应用最广，可构成高性能的交流调速变频调速应用最广，可构成高性能的交流调速变频调速应用最广，可构成高性能的交流调速变频调速应用最广，可构成高性能的交流调速系统，最具有发展前途。系统，最具有发展前途。系统，最具有发展前途。系统，最具有发展前途。 电力电子和微机控制技术是现代交流调速的物电力电子和微机控制技术是现代交流调速的物电力电子和微机控制技术是现代交流调速的物电力电
63、子和微机控制技术是现代交流调速的物质基础。有了电力电子变流装置，解决了调速装置质基础。有了电力电子变流装置，解决了调速装置质基础。有了电力电子变流装置，解决了调速装置质基础。有了电力电子变流装置，解决了调速装置过去设备多、体积大、成本高等问题，使交流调速过去设备多、体积大、成本高等问题，使交流调速过去设备多、体积大、成本高等问题，使交流调速过去设备多、体积大、成本高等问题，使交流调速得到飞跃的发展。得到飞跃的发展。得到飞跃的发展。得到飞跃的发展。19:316519:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行 各类电力电子器件各类电力电子器件各类电力电
64、子器件各类电力电子器件类型类型类型类型不可控器件不可控器件不可控器件不可控器件代号代号代号代号名称名称名称名称全全全全控控控控器器器器件件件件半控器件半控器件半控器件半控器件电流控器电流控器电流控器电流控器件件件件场控器场控器场控器场控器件件件件功率集成电路功率集成电路功率集成电路功率集成电路D D整流二极管（整流二极管（整流二极管（整流二极管（Diode)Diode)ThTh、SCRSCR晶闸管（晶闸管（晶闸管（晶闸管（ThyristorThyristor) )BJTBJT双极型晶体管（双极型晶体管（双极型晶体管（双极型晶体管（Bipolar Transistor)Bipolar Trans
65、istor)GTOGTO门极关断晶闸管（门极关断晶闸管（门极关断晶闸管（门极关断晶闸管（Gate Turn-off)Gate Turn-off)P-MOSFETP-MOSFET电力场效应晶体管电力场效应晶体管电力场效应晶体管电力场效应晶体管IGBTIGBT绝缘栅双极型晶体管绝缘栅双极型晶体管绝缘栅双极型晶体管绝缘栅双极型晶体管MCTMCT场控晶闸管场控晶闸管场控晶闸管场控晶闸管PICPIC功率集成电路功率集成电路功率集成电路功率集成电路19:316619:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行 f=50Hz逆变器逆变器逆变器逆变器M3 整流器整流
66、器整流器整流器f f1 1、U U1 1可调可调可调可调+（1）变频调速方法）变频调速方法频率调节范围：频率调节范围：频率调节范围：频率调节范围：0.50.5几几几几百赫兹百赫兹百赫兹百赫兹根据根据可知频率可知频率f下调时，转速下调时，转速n降低。降低。而频率而频率f上调时，转速上调时，转速n升高。升高。19:316719:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行1.变频调速原理及其机械特性变频调速原理及其机械特性在电机调速时，通常在电机调速时，通常 要考虑的一个重要因素是要考虑的一个重要因素是希望保持希望保持 不变。因为如果磁通减弱，没有充分利用
67、不变。因为如果磁通减弱，没有充分利用电机的铁心，是一种浪费；如果磁通增强，又会使铁电机的铁心，是一种浪费；如果磁通增强，又会使铁心饱和，导致励磁电流过大。心饱和，导致励磁电流过大。(1)频率下调时，使频率下调时，使则可保持则可保持 不变。不变。 由由 可知可知若要求电机在不同转速下都达到额定电流若要求电机在不同转速下都达到额定电流 频率下调时，频率下调时， 因为因为 不变，所以转矩不变，所以转矩T也不变，也不变，属于恒转矩调速。属于恒转矩调速。由由可知：可知： 转矩转矩T随磁通随磁通 变化。变化。19:316819:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动
68、机的运行1.变频调速变频调速 原理及其机械特性原理及其机械特性f（2）频率上调时，）频率上调时， 因为因为 变小变小如果电压如果电压U也上调，则电压将超也上调，则电压将超过额定电压，这是不允许的，过额定电压，这是不允许的，因此在调速过程中，只能保持因此在调速过程中，只能保持U不变，所以这是一种弱磁调速。不变，所以这是一种弱磁调速。因为因为 变小，所以转矩变小，所以转矩T也变小。也变小。若要求电机在不同转速下都达到若要求电机在不同转速下都达到额定电流，额定电流，因而功率不变，属于因而功率不变，属于恒功率调速。恒功率调速。OTfNf 变频调速的优点：具有较硬的机械特性，转速稳变频调速的优点：具有较
69、硬的机械特性，转速稳定性好，调速范围宽，可实现无级调速。定性好，调速范围宽，可实现无级调速。19:316919:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行3.2.2 变极调速变极调速 (有级调速有级调速)A1X1A2X2iiP=2A1A2X1X2NNSS19:317019:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行A1X1A2X2iiP=1 采用变极调速方法的电动机称作双速电机，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，因而只用在对由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对调速性能
70、要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床等机床上。等机床上。A1A2X1X2SN19:317119:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行3.2.3 变转差率调速变转差率调速19:3172TOR R2 2 I I T T n n I I T T 达到新的平衡达到新的平衡达到新的平衡达到新的平衡此调速方法属于恒转矩调速此调速方法属于恒转矩调速此调速方法属于恒转矩调速此调速方法属于恒转矩调速19:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行19:3173 变转差率调速，绕线
71、式电动机转子回路串电阻。其变转差率调速，绕线式电动机转子回路串电阻。其优点是调速方法简单、设备简单投资少，优点是调速方法简单、设备简单投资少，缺点是能耗较大。轻载时调速范围小。这种调速缺点是能耗较大。轻载时调速范围小。这种调速方式广泛应用于各种提升、起重设备中。对泵类也能应方式广泛应用于各种提升、起重设备中。对泵类也能应用用.19:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行3.3 制动制动3.3.1 能耗制动能耗制动制动方法制动方法机械制动机械制动电气制动电气制动能耗制动能耗制动反接制动反接制动发电反馈制动发电反馈制动 在断开三相电源的同时，给电动机
72、其中两相在断开三相电源的同时，给电动机其中两相绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的转距（制动转距），使转子迅速停止转动。转距（制动转距），使转子迅速停止转动。19:317419:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行nF转子转子T n0=03.3.2 反接制动反接制动 停车时，将接入电动机的三相电源线中的任停车时，将接入电动机的三相电源线中的任停车时，将接入电动机的三相电源线中的任停车时，将接入电动机的三相电源线中的
73、任意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。使转子迅速停止转动。使转子迅速停止转动。使转子迅速停止转动。 MM33+-运转运转制动制动RP19:317519:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行MM33运转运转制动制动制动制动n
74、F转子转子转子转子T n03.3.3 发电反馈制动发电反馈制动 当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，旋转磁场产生的电磁转距作用方向发生变时，旋转磁场产生的电磁转距作用方向发生变化，由驱动转距变为制动转距。电动机进入制化，由驱动转距变为制动转距。电动机进入制19:317619:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网。电能回送给电网。nF转子转子T n0n n019:317719:31电工学及电气设备电工学及电气设备第第3节三相异步电动机的运行节三相异步电动机的运行习题七：习题七：8 8，1010，1111，1313，1414作业作业19:31
