機(jī)電傳動控制復(fù)習(xí)第5章

1、交流電機(jī)交流電機(jī)異步電機(jī)、異步電機(jī)、 異步電動機(jī)異步電動機(jī)同步電機(jī)同步電機(jī)三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)同步電動機(jī)同步電動機(jī)單相異步電動機(jī)單相異步電動機(jī)分類分類: :34一、基本結(jié)構(gòu)一、基本結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子定子鐵心定子鐵心定子繞組定子繞組機(jī)座機(jī)座轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸鼠籠式鼠籠式線繞式線繞式一、基本結(jié)構(gòu)一、基本結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子定子鐵心定子鐵心定子繞組定子繞組機(jī)座機(jī)座轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸鼠籠式鼠籠式線繞式線繞式75.1.1 5.1.1 三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)85.1.1 5.1.1 三相異步電動機(jī)的基本

2、結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)95.1.1 5.1.1 三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)105.1.1 5.1.1 三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)nstcn00nnns 所以這種電動機(jī)稱為所以這種電動機(jī)稱為異步電動機(jī)異步電動機(jī)，也叫，也叫感應(yīng)電動機(jī)感應(yīng)電動機(jī)。 定子線圈通三相交流電定子線圈通三相交流電 產(chǎn)生產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場 相相當(dāng)于轉(zhuǎn)子切割磁力線運(yùn)動當(dāng)于轉(zhuǎn)子切割磁力線運(yùn)動 在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生感應(yīng)感應(yīng)電流電流( (右手定則右手定則) ) 帶電導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場中受到電帶電導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場中受到電磁力磁力 ( (左手定則左手定則) ) 產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生電

3、磁轉(zhuǎn)矩 使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動( (方方向與旋轉(zhuǎn)磁場同向向與旋轉(zhuǎn)磁場同向)電動機(jī)轉(zhuǎn)動電動機(jī)轉(zhuǎn)動. .二、工作原理二、工作原理三、旋轉(zhuǎn)磁場的形成三、旋轉(zhuǎn)磁場的形成) 3/4sin() 3/2sin(sintiitiitiimcmbma)/tsin(ii)/tsin(iitsiniimcmbma3432a xbycz+a b c ds sn n2 2）旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向）旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向結(jié)論結(jié)論：任意兩根導(dǎo)線對調(diào)就可以改變?nèi)我鈨筛鶎?dǎo)線對調(diào)就可以改變磁場旋轉(zhuǎn)方向；磁場旋轉(zhuǎn)方向；旋轉(zhuǎn)磁場的方向與三旋轉(zhuǎn)磁場的方向與三相電流的相序一致。相電流的相序一致。若將定子做如下改變：若將定子做如下改變：3 3）旋轉(zhuǎn)

4、磁場的極數(shù)與旋轉(zhuǎn)速度）旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)與旋轉(zhuǎn)速度上述分析可以得出：電流經(jīng)過一個周期變化，旋轉(zhuǎn)磁上述分析可以得出：電流經(jīng)過一個周期變化，旋轉(zhuǎn)磁場在空間上也轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)，若電流頻率為場在空間上也轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)，若電流頻率為f，旋轉(zhuǎn)磁場每，旋轉(zhuǎn)磁場每分鐘旋轉(zhuǎn)分鐘旋轉(zhuǎn) 6060f 轉(zhuǎn)，即轉(zhuǎn)，即n0 0=60=60f。結(jié)論：因此若有結(jié)論：因此若有p對磁極，則磁場的轉(zhuǎn)速為：對磁極，則磁場的轉(zhuǎn)速為：n0=60f /p過程分析：過程分析：繞組在空間對稱繞組在空間對稱分布，每相繞組由兩部分串分布，每相繞組由兩部分串連而成。連而成。此時，磁極對數(shù)此時，磁極對數(shù)p=2。電流變化了半個周期，磁場電流變化了半個周期，磁場在空間轉(zhuǎn)過

5、在空間轉(zhuǎn)過1/4 1/4 轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。4. 4. 定子繞組線端連接方式定子繞組線端連接方式當(dāng)電動機(jī)接入電源的線電壓等于電動機(jī)的額定相電壓時，當(dāng)電動機(jī)接入電源的線電壓等于電動機(jī)的額定相電壓時，應(yīng)接成三角形；若是相電壓的應(yīng)接成三角形；若是相電壓的 倍，應(yīng)接成星形。倍，應(yīng)接成星形。如：銘牌標(biāo)有如：銘牌標(biāo)有 和和380/220380/220時，電源線電壓為時，電源線電壓為380v380v時時接成星形，為接成星形，為220v220v時接成三角形。時接成三角形。3/第二節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子電路601444sin1min/01011111rhzwbhzvmnpfnknfkedtdnet，所以相對轉(zhuǎn)速為

6、因為旋轉(zhuǎn)磁場和定子的，、其有效值為：應(yīng)電勢為：在定子繞組上產(chǎn)生的感子上的投影分量為：、旋轉(zhuǎn)磁場通過每相定第二節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子電路1111111111111111111111111111111112,2eueuxrlfxxxi jerieeriudtdilerieeriudtdilelllll，都很小，所以：和一般，為漏磁感抗，式中，）（）（）（其復(fù)數(shù)表達(dá)式為：）（）（）（電壓平衡方程式為：加上電阻，定子回路的漏磁電動勢：通、定子電流還產(chǎn)生漏磁第二節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子電路vvwbhzvwbhzvhzrrhzwbhzvesenfennfsefsnnpfnnnfedtdne4

7、44:044460444120221202121min/min/02022222、時的感應(yīng)電勢為、）（，所以相對轉(zhuǎn)速為因為旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子的、其有效值為：感應(yīng)電勢為：、在轉(zhuǎn)子繞組上產(chǎn)生的第二節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子電路20221202122222222222222222222222,2222sxxlfxlsflfxxxi jrieriedtdilrieriedtdilelllll為漏磁感抗，式中，）（其復(fù)數(shù)表達(dá)式為：）（電壓平衡方程式為：加上電阻，轉(zhuǎn)子回路的：因此還產(chǎn)生漏磁電動勢通外，還產(chǎn)生漏磁通，、轉(zhuǎn)子電流除產(chǎn)生主磁第二節(jié) 三相異步電動機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子電路csxrxrsxrsssxrrei

8、cxeixrssrseixrssxrsexrei/1cos11coscos1320222222222022222220202222202222202220222222，時，接近當(dāng)，很小時，當(dāng)有關(guān)，和）（，功率因數(shù)為：的相位滯后于由于感抗，時，接近當(dāng)，很小時，當(dāng)）（、轉(zhuǎn)子回路的電流為： 可見可見,三相異步電動三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電路的各個物機(jī)的轉(zhuǎn)子電路的各個物理量如理量如:轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢e2、i2、x20、cos 2等都與轉(zhuǎn)等都與轉(zhuǎn)差率差率 s有關(guān)，也即與轉(zhuǎn)有關(guān)，也即與轉(zhuǎn)速速 n有關(guān)。有關(guān)。1)1)型號，如型號，如y90s-4y90s-4、y112m-4y112m-4；2)2)額定功率

9、額定功率p pn n：在額定情況下，電動機(jī)軸上輸出的：在額定情況下，電動機(jī)軸上輸出的 機(jī)械功率機(jī)械功率; ;3)3)額定電壓額定電壓u un n：在額定情況下，定子繞組應(yīng)加的：在額定情況下，定子繞組應(yīng)加的線線 電壓電壓值值; ;4)4)額定頻率額定頻率f f：在額定情況下，定子外加電壓的頻率：在額定情況下，定子外加電壓的頻率; ;5)5)額定電流額定電流i in n：在額定情況下，定子的：在額定情況下，定子的線電流值線電流值; ;6)6)額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速n n n n：在額定情況下：在額定情況下, ,電動機(jī)的轉(zhuǎn)速電動機(jī)的轉(zhuǎn)速; ;7)7)溫升溫升( (或絕緣等級或絕緣等級) )。三三. .三相

10、異步電動機(jī)的額定值三相異步電動機(jī)的額定值第二節(jié)三相異步電動機(jī)的定子電路與轉(zhuǎn)子電路第二節(jié)三相異步電動機(jī)的定子電路與轉(zhuǎn)子電路根據(jù)以上數(shù)據(jù)求出其他額定值：根據(jù)以上數(shù)據(jù)求出其他額定值：1) 額定功率因數(shù)：在額定頻率、額定電壓和電動機(jī)軸額定功率因數(shù)：在額定頻率、額定電壓和電動機(jī)軸上輸出額定功率時，定子相電流與相電壓之間相位上輸出額定功率時，定子相電流與相電壓之間相位差的余弦差的余弦 cosn 。%100cos3nnnnniup2) 額定效率額定效率：在額定頻率、額定電壓和電動機(jī)軸上輸：在額定頻率、額定電壓和電動機(jī)軸上輸出額定功率時電動機(jī)輸出機(jī)械功率與輸入電功率出額定功率時電動機(jī)輸出機(jī)械功率與輸入電功率之

11、比，其表達(dá)式為之比，其表達(dá)式為3) 額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩tn：電動機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下輸出額定功：電動機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下輸出額定功率時軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。率時軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。第二節(jié)三相異步電動機(jī)的定子電路與轉(zhuǎn)子電路第二節(jié)三相異步電動機(jī)的定子電路與轉(zhuǎn)子電路第二節(jié)三相異步電動機(jī)的定子電路與轉(zhuǎn)子電路第二節(jié)三相異步電動機(jī)的定子電路與轉(zhuǎn)子電路min/2/2222111211155. 9cos31rwsradwnmenpwpttptppppppiup四四. .三相異步電動機(jī)的能流圖三相異步電動機(jī)的能流圖第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性1.1.三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩三相異步電動

12、機(jī)的轉(zhuǎn)矩22cosiktt直流電動機(jī)：直流電動機(jī)：交流電動機(jī)：交流電動機(jī)：atikt討論討論：1)1)當(dāng)當(dāng)coscos2 2 =1=1，純電阻性負(fù)載，純電阻性負(fù)載，i i2 2與與e e2 2同向；同向；2)2)當(dāng)當(dāng)coscos2 2=0=0，純感性負(fù)載，純感性負(fù)載, i, i2 2與與e e2 2相差相差9090度；度；t=0t=0。3)cos3)cos2 2 1tl，且啟動轉(zhuǎn)矩越大越好；且啟動轉(zhuǎn)矩越大越好； 啟動電流啟動電流ist越小越好；越小越好； 啟動平滑，以減小對機(jī)械的沖擊；啟動平滑，以減小對機(jī)械的沖擊；啟動設(shè)備安全可靠，力求結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；啟動設(shè)備安全可靠，力求結(jié)構(gòu)簡單，操作方

13、便；啟動過程中的功率損耗越小越好；啟動過程中的功率損耗越小越好；其中，前兩條是衡量電動機(jī)啟動性能的主要技術(shù)指標(biāo)。其中，前兩條是衡量電動機(jī)啟動性能的主要技術(shù)指標(biāo)。第四節(jié)第四節(jié) 三相異步電動機(jī)的啟動特性三相異步電動機(jī)的啟動特性對電動機(jī)啟動的主要要求；對電動機(jī)啟動的主要要求；第四節(jié)第四節(jié) 三相異步電動機(jī)的啟動特性三相異步電動機(jī)的啟動特性鼠籠型異步電動機(jī)的啟動方式：鼠籠型異步電動機(jī)的啟動方式： (1)(1)全壓全壓直接啟動直接啟動(2)(2)降壓啟動降壓啟動ststtstikt22cos啟動電流大啟動電流大啟動轉(zhuǎn)矩啟動轉(zhuǎn)矩小小啟動特性：啟動特性：特點：直接啟動電流大，由于特點：直接啟動電流大，由于功率

14、因數(shù)低，啟動轉(zhuǎn)矩小。功率因數(shù)低，啟動轉(zhuǎn)矩小。1.1.直接啟動（全壓啟動）直接啟動（全壓啟動）將電動機(jī)的定子繞組通過閘刀開關(guān)直將電動機(jī)的定子繞組通過閘刀開關(guān)直接接入電源，在額定電壓下進(jìn)行啟動。接接入電源，在額定電壓下進(jìn)行啟動。 特點：特點： 控制線路簡單；控制線路簡單； 維修工作量??；維修工作量?。?啟動電流大；啟動電流大；第四節(jié)第四節(jié) 三相異步電動機(jī)的啟動特性三相異步電動機(jī)的啟動特性應(yīng)用場合：通常對中、小容量的異步電動機(jī)均采用直應(yīng)用場合：通常對中、小容量的異步電動機(jī)均采用直 接啟動方式。接啟動方式。直接啟動的條件：直接啟動的條件：獨立變壓器供電時：獨立變壓器供電時：電動機(jī)啟動頻繁，電動機(jī)功率小

15、于變壓器容量的電動機(jī)啟動頻繁，電動機(jī)功率小于變壓器容量的2020電動機(jī)不經(jīng)常啟動，電動機(jī)功率小于變壓器電動機(jī)不經(jīng)常啟動，電動機(jī)功率小于變壓器3030沒有獨立的變壓器供電沒有獨立的變壓器供電( (即與照明共用電源即與照明共用電源) )：電動機(jī)啟動比較頻繁，滿足下列關(guān)系則可直接啟動。電動機(jī)啟動比較頻繁，滿足下列關(guān)系則可直接啟動。第四節(jié)第四節(jié) 三相異步電動機(jī)的啟動特性三相異步電動機(jī)的啟動特性電動機(jī)功率電源總?cè)萘款~定電流啟動電流443nstii2.2.降壓啟動降壓啟動啟動時降低加在電動機(jī)定子繞組上的電壓，當(dāng)轉(zhuǎn)速接啟動時降低加在電動機(jī)定子繞組上的電壓，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定值時，再將電壓恢復(fù)到額定值，使之在全電

16、壓近額定值時，再將電壓恢復(fù)到額定值，使之在全電壓下運(yùn)行。下運(yùn)行。降壓啟動只適用于啟動時負(fù)載轉(zhuǎn)矩不大的情況，如輕降壓啟動只適用于啟動時負(fù)載轉(zhuǎn)矩不大的情況，如輕載或空載。由于機(jī)床電動機(jī)一般都為空載啟動，所以載或空載。由于機(jī)床電動機(jī)一般都為空載啟動，所以常采用降壓啟動方式。常采用降壓啟動方式。常用的降壓啟動方式有：定子串電阻或電抗器降壓啟常用的降壓啟動方式有：定子串電阻或電抗器降壓啟動、動、y y 降壓啟動、自耦變壓器降壓啟動等。降壓啟動、自耦變壓器降壓啟動等。第四節(jié)第四節(jié) 三相異步電動機(jī)的啟動特性三相異步電動機(jī)的啟動特性特點：特點： 啟動轉(zhuǎn)矩隨定子電壓的平方關(guān)系下降，啟動轉(zhuǎn)矩隨定子電壓的平方關(guān)系下

17、降，故它只適用于空載或輕載啟動故它只適用于空載或輕載啟動 1）定子電路串電阻或電抗器降壓啟動定子電路串電阻或電抗器降壓啟動 不經(jīng)濟(jì)不經(jīng)濟(jì), ,在啟動過程中，電阻器上消在啟動過程中，電阻器上消能量大，不適用于經(jīng)常啟動的電動能量大，不適用于經(jīng)常啟動的電動機(jī)，若采用電抗器代替電阻器，則機(jī)，若采用電抗器代替電阻器，則所需設(shè)備費較貴，且體積大。所需設(shè)備費較貴，且體積大。kmkm2 2fufu1 1r rkmkm1 1frfrm m3 3u uu u1 1第四節(jié)第四節(jié) 三相異步電動機(jī)的啟動特性三相異步電動機(jī)的啟動特性啟動時，定子繞組先連成啟動時，定子繞組先連成 y y 形，轉(zhuǎn)形，轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，將電動

18、機(jī)定子速接近額定轉(zhuǎn)速時，將電動機(jī)定子繞組連成繞組連成形形, ,電動機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行電動機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行2 2） y 降壓啟動降壓啟動優(yōu)點：設(shè)備簡單、經(jīng)濟(jì)；優(yōu)點：設(shè)備簡單、經(jīng)濟(jì)； 啟動電流??；啟動電流??；缺點：啟動轉(zhuǎn)矩小；缺點：啟動轉(zhuǎn)矩??； 啟動電壓不能按實際需要調(diào)節(jié)啟動電壓不能按實際需要調(diào)節(jié)第四節(jié)第四節(jié) 三相異步電動機(jī)的啟動特性三相異步電動機(jī)的啟動特性適用場合：空載或輕載啟動適用場合：空載或輕載啟動, ,且正常運(yùn)行時且正常運(yùn)行時, ,定子繞組定子繞組 為三角形連接的異步電動機(jī)。為三角形連接的異步電動機(jī)。星星- -角啟動電流、啟動轉(zhuǎn)矩的相互關(guān)系角啟動電流、啟動轉(zhuǎn)矩的相互關(guān)系l1l2l3 u lz1z2z3istl1l2l3n u l u pz1z2z3istyist= 3 ip = 3 u l / z ； isty = = ipy =（u l / 3）/ z isty = ist/ 3 tsty = t tst/ 3第四節(jié)第四節(jié) 三相異步電動機(jī)的啟動特性三相異步電動機(jī)的啟動特性3 3） 延邊延邊 降壓啟動降壓啟動特點：特點：與與y 降壓啟動相比，相電壓降壓啟動相比，相電壓