教材公共課件：模塊八

1、模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng) 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)課題一課題一 直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)【任務(wù)一】直流電動(dòng)機(jī)介紹【任務(wù)一】直流電動(dòng)機(jī)介紹 【任務(wù)二】直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用【任務(wù)二】直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用 課題二課題二 三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)【任務(wù)一】三相異步電動(dòng)機(jī)介紹【任務(wù)一】三相異步電動(dòng)機(jī)介紹【任務(wù)二】三相異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)【任務(wù)二】三相異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用用模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)課題一課題一 直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)情境引入并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電路電路接線(xiàn)圖演示器件直流電動(dòng)機(jī)、導(dǎo)線(xiàn)、開(kāi)關(guān)、保險(xiǎn)絲、啟動(dòng)變阻器演示人教師觀(guān)察、記錄、引發(fā)疑

2、問(wèn)（學(xué)生填寫(xiě)）狀態(tài)啟動(dòng)運(yùn)行問(wèn)題開(kāi)關(guān)合上1.2.3.變阻器學(xué)習(xí)任務(wù)1.直流電動(dòng)機(jī)工作原理2.并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的工作原理3.直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的幾種方法【學(xué)習(xí)情境】并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)手動(dòng)啟動(dòng)控制電路【學(xué)習(xí)情境】并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)手動(dòng)啟動(dòng)控制電路模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng) 課題一課題一 直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)w 電機(jī)是生產(chǎn)、傳輸、分配及應(yīng)用電能的主要設(shè)備，是生產(chǎn)過(guò)程電氣化、自動(dòng)化的重要部件。電機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理工作的機(jī)械，它用途廣泛、種類(lèi)很多。常用的分類(lèi)方式主要有兩種：一種分類(lèi)方法是按功能分，可分為發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、控制電機(jī)和變壓器四大類(lèi)；另一種分類(lèi)方法是按照電機(jī)的結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速或運(yùn)動(dòng)方式分

3、，可分為變壓器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)和直線(xiàn)電機(jī)等。w 電動(dòng)機(jī)按其供電形式可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩大類(lèi)。便攜式的電動(dòng)器械常采用干電池或蓄電池作為電源，所以其中采用的大都是直流電動(dòng)機(jī)。另外，對(duì)調(diào)速要求較高的機(jī)械，如電氣機(jī)車(chē)等，多數(shù)還是采用直流電動(dòng)機(jī)。 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng) 【任務(wù)一】直流電動(dòng)機(jī)介紹 1直流電動(dòng)機(jī)的工作原理直流電動(dòng)機(jī)的工作原理 圖8-1為直流電動(dòng)機(jī)模型。圖中N和S為一對(duì)固定的直流磁極，abcd為一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的線(xiàn)圈。在實(shí)際電機(jī)中，線(xiàn)圈的匝數(shù)很多，通常稱(chēng)之為電樞繞組。繞組的兩端分別連到兩個(gè)互相絕緣的半圓金屬片上。該金屬片稱(chēng)為換向片，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與繞組abcd同軸旋轉(zhuǎn)

4、。A和B為兩個(gè)電刷，固定在電刷架（未畫(huà)出）上。電刷由彈簧壓緊，與換向片保持良好的接觸。電刷的引出線(xiàn)接直流電源的兩極。 圖圖8-1 直流電動(dòng)機(jī)模型直流電動(dòng)機(jī)模型 【知識(shí)鏈接】直流電動(dòng)機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)、分類(lèi)【知識(shí)鏈接】直流電動(dòng)機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)、分類(lèi)模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)w 電流從電源的正極流出，經(jīng)電刷A和換向片進(jìn)入繞組abcd，再經(jīng)另一換向片和電刷B到電源的負(fù)極。電流的流向如圖2-3-1中箭頭所示，在ab段是從a到b，cd段是從c到d。根據(jù)左手定則，可以確定ab段導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力方向是向左，cd段導(dǎo)體的受力方向是向右，于是繞組在磁場(chǎng)力的作用下作反時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。w

5、隨著繞組的轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)體ab與cd的位置發(fā)生變化，ab段向下轉(zhuǎn)入S極，cd段向上轉(zhuǎn)入N極。此時(shí)在上面的導(dǎo)體dc，在下面的導(dǎo)體是ba，電流從電源正極流出，經(jīng)電刷A和換向片進(jìn)入導(dǎo)體dc，電流方向?yàn)閺膁到c，然后再?gòu)腷到a，經(jīng)另一換向片和電刷B，回到電源負(fù)極。由于換向片的作用，雖然導(dǎo)體ab和cd的位置相互轉(zhuǎn)換，但是導(dǎo)體中電流的方向跟著轉(zhuǎn)換，保證電樞繞組按原來(lái)的方向連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)2直流電動(dòng)機(jī)的分類(lèi)直流電動(dòng)機(jī)的分類(lèi) w 直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)需要磁場(chǎng)。根據(jù)磁場(chǎng)的建立方式，直流電動(dòng)機(jī)可以分為永磁式和勵(lì)磁式兩類(lèi)。在永磁式電機(jī)中用的是永久磁鐵；在勵(lì)磁式電機(jī)中，磁場(chǎng)是由電流

6、在勵(lì)磁繞組中產(chǎn)生的，永磁式電機(jī)的符號(hào)如圖8-2所示。w 勵(lì)磁式電機(jī)根據(jù)勵(lì)磁繞組的接法又可分為并勵(lì)式、串勵(lì)式和復(fù)勵(lì)式三種。模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)1）并勵(lì)式電機(jī)）并勵(lì)式電機(jī)w 在并勵(lì)式電動(dòng)機(jī)中，勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián)，如圖8-3所示。為了減少勵(lì)磁繞組中的損耗，勵(lì)磁電流越小越好，故繞組的匝數(shù)較多，導(dǎo)線(xiàn)較細(xì)。w 如果把勵(lì)磁繞組與電樞繞組分開(kāi)，各自用獨(dú)立的電源供電，就成為他勵(lì)式電動(dòng)機(jī)，如圖8-4所示。2）串勵(lì)式電動(dòng)機(jī)）串勵(lì)式電動(dòng)機(jī) 在串勵(lì)式電動(dòng)機(jī)中，勵(lì)磁繞組是和電樞繞組串聯(lián)的，如圖8-5所示。為了減小勵(lì)磁繞組上的電壓降，勵(lì)磁繞組的匝數(shù)較少，導(dǎo)線(xiàn)較粗。3）復(fù)勵(lì)式電動(dòng)機(jī)）復(fù)勵(lì)式電

7、動(dòng)機(jī) 在復(fù)勵(lì)式電動(dòng)機(jī)中有兩個(gè)勵(lì)磁繞組，一個(gè)與電樞并聯(lián)，稱(chēng)為并聯(lián)繞組；另一個(gè)與電樞串聯(lián)，成為串聯(lián)繞組，如圖8-6所示 。 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)圖圖8-2 永磁式電動(dòng)機(jī)永磁式電動(dòng)機(jī) 圖圖8-3 并勵(lì)式電動(dòng)機(jī)并勵(lì)式電動(dòng)機(jī) 圖圖8-4 他勵(lì)式電動(dòng)機(jī)他勵(lì)式電動(dòng)機(jī) 圖圖8-5 串勵(lì)式電動(dòng)機(jī)串勵(lì)式電動(dòng)機(jī) 圖圖8-6復(fù)勵(lì)式電動(dòng)機(jī)復(fù)勵(lì)式電動(dòng)機(jī) 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)3直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)1）勵(lì)磁式直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)）勵(lì)磁式直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 電動(dòng)機(jī)的靜止部分稱(chēng)為定子。勵(lì)磁式直流電動(dòng)機(jī)的定子由磁極、勵(lì)磁繞組、機(jī)座、電刷裝置等組成。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分稱(chēng)

8、為轉(zhuǎn)子。直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子又稱(chēng)電樞，由電樞鐵心、電樞繞組、換向器等組成。現(xiàn)分述如下：（ 1）磁極和勵(lì)磁繞組 磁極是用簿鋼片疊合后，用鉚釘鉚合而成，如圖8-7所示。磁極的極掌部分比極身略寬，制成弧形，以改善磁通在氣隙中的分布情況。極身上安放勵(lì)磁繞組，由極掌擋住，不使滑出。 勵(lì)磁繞組是用絕緣導(dǎo)線(xiàn)繞制在框架上，并經(jīng)浸漆處理后安裝在磁極上，如圖8-8所示。模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)圖圖8-7 磁極鐵心沖片磁極鐵心沖片 圖圖8-8 磁極和勵(lì)磁繞組的安裝磁極和勵(lì)磁繞組的安裝 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)（2）機(jī)座）機(jī)座w 機(jī)座的作用是用來(lái)固定磁極、電刷架、端蓋等

9、部件。w 機(jī)座既是電機(jī)的外殼，又是磁路的一部分，如圖8-9所示。機(jī)座通常用鑄鐵或鋼板制成。(a)兩極電機(jī) (b)四級(jí)電機(jī)圖圖8-9 磁極和磁路磁極和磁路模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)（3）電樞鐵心和繞組）電樞鐵心和繞組 電樞是電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分。電樞鐵心是由硅鋼片沖壓而成，沖片形狀如圖8-10所示。電樞鐵心和繞組的形狀如圖8-11所示。 為了充分利用材料，電樞鐵心的表面沖有很多凹槽，槽內(nèi)放置電樞繞組。繞組按一定的規(guī)則和換向片連接，繞組本身自成一個(gè)閉合回路。 圖圖8-10電樞鐵心沖片電樞鐵心沖片 圖圖8-11電樞鐵心和繞組電樞鐵心和繞組 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其

10、電力拖動(dòng)（4）換向器和電刷裝置）換向器和電刷裝置w 換向器是由許多互相絕緣的銅片組合而成，其形狀如圖8-12所示。在實(shí)際電機(jī)中，有很多繞組，所以換向片也很多。片與片之間用云母片絕緣。w 電刷由石墨制成，安裝在刷架上，利用彈簧將它緊壓在換向器上。電刷的一端與換向器保持良好的接觸，另一端用引線(xiàn)接出，與外電路接通。 圖圖8-12 換向器的形狀換向器的形狀 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)2）永磁式直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)）永磁式直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)（1）磁極）磁極 永磁式直流電動(dòng)機(jī)的主磁場(chǎng)是由永久磁鐵產(chǎn)生的。永久磁鐵一般由鐵氧體制成，成環(huán)形或瓦塊形，如圖8-13所示。圖8-13（a）和圖8-1

11、3（b）是瓦塊形，圖8-13（c）是環(huán)形。根據(jù)磁路走向，一種方式是不通過(guò)外殼，如圖8-13（a）所示，此種外殼用不導(dǎo)磁的鋁合金制成；另一種方式是磁路通過(guò)用導(dǎo)磁材料制成的外殼，如圖8-13（b）和圖8-13（c）所示。(a) (b) (c)圖圖8-13 永磁式直流電動(dòng)機(jī)的磁路永磁式直流電動(dòng)機(jī)的磁路 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)（2）轉(zhuǎn)子）轉(zhuǎn)子w 轉(zhuǎn)子就是電樞。和勵(lì)磁電動(dòng)機(jī)一樣，永磁式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子也是由電樞鐵心、電樞繞組和換向器等組成。所不同的是，因?yàn)橛来攀诫妱?dòng)機(jī)一般都比較小，轉(zhuǎn)子的槽數(shù)不多，常做成三槽或五槽的形式，槽內(nèi)繞三個(gè)或五個(gè)線(xiàn)圈。如圖8-14所示為三槽式直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的

12、示意圖。圖中三個(gè)線(xiàn)圈的一端連在一起，另一端焊在相應(yīng)的換向片上。其中圖8-14（a）為磁場(chǎng)中的轉(zhuǎn)子，圖8-14（b）為線(xiàn)圈的接法示意圖。w 換向片的數(shù)目與線(xiàn)圈的數(shù)目相等，是互相絕緣的銅片，鑲嵌在絕緣機(jī)座上，機(jī)座固定在不銹鋼轉(zhuǎn)軸上。（3）電刷）電刷 電機(jī)的電刷通常是用石墨制成。如果電機(jī)很小，可不用刷架，而把電刷鑲嵌在磷銅片上，利用銅片的彈性使電刷與換向器保持良好的接觸。銅片的另一端固定在接線(xiàn)端子上。模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng) (a) (b)圖圖8-14 三槽式直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的示意圖三槽式直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的示意圖模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng) 【任務(wù)二】直流

13、電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用【任務(wù)二】直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用【知識(shí)鏈接】直流電動(dòng)機(jī)的起啟動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速【知識(shí)鏈接】直流電動(dòng)機(jī)的起啟動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速1直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 在啟動(dòng)特性方面，直流電動(dòng)機(jī)與交流電動(dòng)機(jī)相比，有更大的啟動(dòng)電流，然而不同的是直流電動(dòng)機(jī)有大得多的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 1）啟動(dòng)電流）啟動(dòng)電流 現(xiàn)以并勵(lì)式電動(dòng)機(jī)（如圖8-15）為例。從圖8-15可得電動(dòng)機(jī)的電流為：FAAFAIREUIII模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)(a) (b)圖圖8-15 并勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)并勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng) 由于勵(lì)磁電流一般只占電機(jī)額定電流的一小部分，故可認(rèn)為：

14、又電樞反電動(dòng)勢(shì)，起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動(dòng)，n =0，EA=0，得電機(jī)的起動(dòng)電流：AAAREUIIASRUI 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)w 由此可見(jiàn)，電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)瞬間，電路中限制電流的因素只有電樞電阻，而數(shù)值往往很小，所以起動(dòng)電流可達(dá)額定電流的幾倍到幾十倍。這樣大的起動(dòng)電流如果不加限制，將在換向器上產(chǎn)生強(qiáng)烈的火花而使之損壞，限制的方法是在電樞電路中接入起動(dòng)電阻，其數(shù)值應(yīng)使起動(dòng)電流不超過(guò)額定電流的1.52倍。待電機(jī)轉(zhuǎn)速上升后將起動(dòng)電阻短路。w 串勵(lì)式、復(fù)勵(lì)式和永磁式電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流情況與此相似。然而對(duì)于家用電器中應(yīng)用的小型直流電動(dòng)機(jī)、由于電樞電阻相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大，而且轉(zhuǎn)速上升比較快

15、，故可以不接起動(dòng)電阻而直接起動(dòng)。模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)2啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩w 根據(jù)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，在并勵(lì)式和永磁式電動(dòng)機(jī)中由于磁通不變，可以認(rèn)為電機(jī)轉(zhuǎn)矩與電流成正比關(guān)系。在串勵(lì)式電動(dòng)機(jī)中，有，即轉(zhuǎn)矩與電流的平方成正比關(guān)系。如果電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流很大，那么起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也很大，這對(duì)于快速起動(dòng)是很有利的。尤其是串勵(lì)式電動(dòng)機(jī)，特別適宜于需要起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大的電機(jī)車(chē)，起重機(jī)以及食品粉碎機(jī)、打漿機(jī)、洗塵器等電器中。 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)2直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)w 根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速方向之間的關(guān)系，可以把直流電機(jī)分為兩種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)：當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相

16、同時(shí)，稱(chēng)為電動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相反時(shí)，稱(chēng)為制動(dòng)狀態(tài)。電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能帶動(dòng)負(fù)載；制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電機(jī)吸收機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。w 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)有能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋制動(dòng)三種方式。 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)1）能耗制動(dòng)）能耗制動(dòng) 如圖8-16是能耗制動(dòng)的接線(xiàn)圖。 開(kāi)始制動(dòng)時(shí)，因勵(lì)磁電流IF的大小及方向不變，電樞存在慣性，其轉(zhuǎn)速不能馬上降為零，而是保持原來(lái)的方向旋轉(zhuǎn)。但是，當(dāng)開(kāi)關(guān)接至RT時(shí)，電樞從電網(wǎng)脫離后經(jīng)制動(dòng)電阻RT閉合，由EA在閉合的回路產(chǎn)生的電樞電流卻與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩方向相反，由此產(chǎn)生的電磁

17、轉(zhuǎn)矩也與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)相反，變?yōu)橹苿?dòng)轉(zhuǎn)矩，于是電機(jī)處于制動(dòng)運(yùn)行。實(shí)際上這是一臺(tái)他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，軸上的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能，全部消耗于電樞回路的電阻（RRART）上，所以稱(chēng)為能耗制動(dòng)。模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)圖圖8-16 能耗制動(dòng)接線(xiàn)圖能耗制動(dòng)接線(xiàn)圖 圖圖8-17 電壓反接制動(dòng)接線(xiàn)圖電壓反接制動(dòng)接線(xiàn)圖 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)2）反接制動(dòng)）反接制動(dòng)w 反接制動(dòng)分為電壓反接制動(dòng)和倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)兩種。w 電壓反接制動(dòng)的接線(xiàn)如圖8-17所示。開(kāi)關(guān)向上時(shí)，電樞接正極性的電源電壓，此時(shí)電機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行。制動(dòng)時(shí)，保持IF不變，將開(kāi)關(guān)向下合閘，使電樞經(jīng)制動(dòng)電阻

18、RT而接極性相反的電源電壓，即電樞電壓由原來(lái)的正值變?yōu)樨?fù)值。此時(shí)，電樞回路內(nèi)，U與EA順向串聯(lián)，共同產(chǎn)生很大的反向電流，反向電流產(chǎn)生很大的反向電磁轉(zhuǎn)矩，從而產(chǎn)生很強(qiáng)的制動(dòng)作用，這就是電壓反接制動(dòng)。w 電壓反接制動(dòng)的特點(diǎn)有：可以很快使機(jī)組停機(jī)；需要加入足夠的電阻，限制電樞電流；另外，當(dāng)轉(zhuǎn)速至零時(shí)，需切斷電源。模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)3）回饋制動(dòng)）回饋制動(dòng)w 電動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，在某種條件下（如機(jī)車(chē)下坡時(shí)）會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速的情況，此時(shí)EAU ，電樞電流反向，電磁轉(zhuǎn)矩的方向也隨之改變，即由驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩變成制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。從能量傳遞方向看，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，將機(jī)車(chē)下坡

19、時(shí)失去的位能轉(zhuǎn)變成電能回饋給電網(wǎng)，因此這種狀態(tài)稱(chēng)為回饋制動(dòng)狀態(tài)。w 電機(jī)轉(zhuǎn)速高于理想空載轉(zhuǎn)速是回饋制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)的重要特點(diǎn)。另外，在回饋制動(dòng)過(guò)程中，有功功率回饋電網(wǎng)，從電能消耗角度看，回饋制動(dòng)是最經(jīng)濟(jì)的一種制動(dòng)方式。模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)3直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 根據(jù)并勵(lì)式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式： 可見(jiàn)，直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電樞兩端的電壓、電樞電路的電阻及磁通有關(guān)。如果變化這幾個(gè)量，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨之而變。EAAEAcRIUcEn模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)1）改變磁通調(diào)速）改變磁通調(diào)速 勵(lì)磁式電動(dòng)機(jī)可以在勵(lì)磁回路中串聯(lián)或并聯(lián)可調(diào)電阻通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)

20、磁電流來(lái)改變，調(diào)速電路如圖所示。其中圖8-18（a）為并勵(lì)式，圖8-18（b）為串勵(lì)式，復(fù)勵(lì)式電動(dòng)機(jī)的調(diào)速電路與此相似。 （a） （b）圖圖8-18 交直流通用電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理圖交直流通用電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理圖 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)2）改變電樞電壓）改變電樞電壓U調(diào)速調(diào)速 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式）可以看出，如果保持不變（在永磁式或他勵(lì)式電動(dòng)機(jī)中可做到），改變就可以改變。但不能超過(guò)額定電壓，故只能調(diào)低不能調(diào)高，也就是轉(zhuǎn)速只能往低處調(diào)?，F(xiàn)在直流電動(dòng)機(jī)普遍采用晶閘管可控整流電源，采用此種調(diào)速方法效果甚好。3）在電樞電路中增加電阻調(diào)速）在電樞電路中增加電阻調(diào)速 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式可知

21、，如果在電樞電路中串聯(lián)一個(gè)電阻，此電阻的數(shù)值越大，轉(zhuǎn)速就越低。但是接入電阻后，能耗較多，會(huì)降低電動(dòng)機(jī)的效率，故此法只在小電機(jī)中應(yīng)用。模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng) 課題二課題二 三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)情境引入電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電路三相異步電動(dòng)機(jī)Y-降壓起動(dòng)原理圖演示器件起子、尖嘴鉗、導(dǎo)線(xiàn)、萬(wàn)用表等演示人教師觀(guān)察、記錄、引發(fā)疑問(wèn)（學(xué)生填寫(xiě)）電路狀態(tài)觀(guān)察測(cè)量問(wèn)題設(shè)定KT值1.2.3.合上QS并按下SB1按下SB2學(xué)習(xí)任務(wù)通過(guò)實(shí)訓(xùn)操作，掌握由電氣原理圖進(jìn)行電路安裝接線(xiàn)的方法。通過(guò)實(shí)訓(xùn)進(jìn)一步理解三相異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)的工作原理。學(xué)會(huì)用時(shí)間繼電器控制三相異步電動(dòng)機(jī)Y-降壓起動(dòng)的原理。

22、【學(xué)習(xí)情境】三相交流異步電動(dòng)機(jī)【學(xué)習(xí)情境】三相交流異步電動(dòng)機(jī)Y-Y-降壓起動(dòng)降壓起動(dòng)模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng) 【任務(wù)一】三相異步電動(dòng)機(jī)介紹【任務(wù)一】三相異步電動(dòng)機(jī)介紹【知識(shí)鏈接【知識(shí)鏈接1】三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)、分類(lèi)】三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)、分類(lèi)w 交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)主要分為異步電機(jī)和同步電機(jī)兩大類(lèi)，從原理上講所有旋轉(zhuǎn)電機(jī)均是可逆的，它既可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，又可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。w 異步電機(jī)主要用作電動(dòng)機(jī)，以拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速除與電網(wǎng)的頻率有關(guān)外，還隨負(fù)載的大小而變化。異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠，成本低廉，效率較

23、高，因此在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。但也有缺點(diǎn)，一是運(yùn)行時(shí)要從電網(wǎng)吸取感性無(wú)功電流來(lái)建立磁場(chǎng)，降低電網(wǎng)功率因數(shù)，增加線(xiàn)路損耗，限制電網(wǎng)的功率傳送；二是起動(dòng)和調(diào)速性能較差。 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 異步電動(dòng)機(jī)的固定部分稱(chēng)為定子，轉(zhuǎn)動(dòng)部分稱(chēng)為轉(zhuǎn)子，定子和轉(zhuǎn)子是能量傳遞和轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件。它的結(jié)構(gòu)如圖8-19所示。 圖圖8-19 籠型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)籠型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)1）定子部分）定子部分w 定子主要由鐵心、定子繞組和機(jī)座三部分組成。w 定子鐵心是電動(dòng)機(jī)磁路的組成部分，為了減少

24、鐵心損耗，定子鐵心一般由表面涂有絕緣漆、厚0.5mm的硅綱片疊壓而成。鐵心內(nèi)圓周表面有槽孔，用以嵌置定子繞組。如圖8-20所示。w 定子繞組是定子中的電路部分。中、小型電動(dòng)機(jī)一般采用高強(qiáng)度漆包線(xiàn)繞制。三相異步電動(dòng)機(jī)的對(duì)稱(chēng)繞組共有六個(gè)出線(xiàn)端，每組繞組的首端U1、V1、W1和末端U2、V2、W2通常接到機(jī)座的接線(xiàn)盒上。根據(jù)電源電壓和電動(dòng)機(jī)繞組的電壓額定值，把三相繞組接成星形如圖8-21（a）所示、或接成三角形如圖8-21（b）所示。模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)圖圖8-21 定子繞組的星形和三角形聯(lián)定子繞組的星形和三角形聯(lián) 圖圖8-20 定子和轉(zhuǎn)子的鐵心片定子和轉(zhuǎn)子的鐵心片模塊

25、八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)w 2）轉(zhuǎn)子部分）轉(zhuǎn)子部分w 轉(zhuǎn)子是電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、風(fēng)扇及轉(zhuǎn)軸三部分組成。w 轉(zhuǎn)子鐵心是由厚0.5 mm的硅鋼片疊壓而成的圓柱體，其外圓周表面沖有槽孔，以便嵌置轉(zhuǎn)子繞組，如圖8-22（a）所示。w 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組，根據(jù)構(gòu)造形式分成兩種：籠型轉(zhuǎn)子和繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子。模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)(a)銅條轉(zhuǎn)子 (b)鑄鋁轉(zhuǎn)子 (c)鑄鋁轉(zhuǎn)子的鋁條和風(fēng)扇圖圖8-22 籠型轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)（1）籠型轉(zhuǎn)子）籠型轉(zhuǎn)子w 籠型轉(zhuǎn)子是在轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)壓進(jìn)銅條，銅條兩端分別焊在兩

26、個(gè)銅環(huán)（端環(huán)）上，如圖 8-22（a）所示。w 為了節(jié)省銅材，現(xiàn)在中、小型電動(dòng)機(jī)一般都采用鑄鋁轉(zhuǎn)子，如圖8-22（b）和圖8-22（c）所示。把熔化的鋁澆鑄在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，將冷卻用的風(fēng)葉和轉(zhuǎn)子構(gòu)成一體，簡(jiǎn)化了制造工藝。（2）繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子）繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子w 繞線(xiàn)型轉(zhuǎn)子的鐵心與籠型的相似，不同的是在轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)嵌置對(duì)稱(chēng)的三相繞組。三相繞組接成星形，即三個(gè)繞組的末端連在一起，三個(gè)繞組的首端分別接到轉(zhuǎn)軸上三個(gè)彼此絕緣的銅制滑環(huán)上?；h(huán)對(duì)轉(zhuǎn)軸也是絕緣的?；h(huán)通過(guò)電刷將轉(zhuǎn)子繞組的三個(gè)首端引到機(jī)座的接線(xiàn)盒里，以便在轉(zhuǎn)子電路中串入附加電阻，用來(lái)改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速性能。繞線(xiàn)型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和接線(xiàn)電路如圖8-23所示。

27、 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)圖圖8-23 繞線(xiàn)型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及接線(xiàn)圖繞線(xiàn)型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及接線(xiàn)圖 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)2三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 三相異步電動(dòng)機(jī)是由旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在其中產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，然后旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)又與轉(zhuǎn)子電流相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩而使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的。所以旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的先決條件。1）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（1）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生 圖8-24為三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的示意圖和接線(xiàn)圖。三相對(duì)稱(chēng)繞組U1U2、V1V2、W1W2在空間相互差120。若將U2、V2、W2接在一起，U1、V1、W1分別接

28、三相電源（Y形接法），便有對(duì)稱(chēng)的三相交變電流通入相應(yīng)的定子繞組，即：tIimsin1)120sin(2omtIi)240sin(3omtIi模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)圖圖8-24 三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng) 三相繞組各自通入電流后將分別產(chǎn)生自己的交變磁場(chǎng)，三個(gè)交變磁場(chǎng)在定子空間匯合成如圖下所示的一個(gè)兩極磁場(chǎng)。為了便于分析，設(shè)三相對(duì)稱(chēng)電流按余弦規(guī)律變化，假定電流從繞組首端流入為正，末端流入為負(fù)。電流的流入端用符號(hào) 表示，流出端用 表示。在圖中，取 、 、 、 四個(gè)時(shí)刻進(jìn)行分析。0tot120ot240o

29、t360 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng) (a) (b) (c) (d)圖圖8-25 兩極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的形成兩極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的形成 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)w 由上述分析可以看出，對(duì)于圖8-25所示的定子繞組，通入三相交流電后將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，且電流變化一個(gè)周期時(shí)，合成磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)360。w 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)p與定子繞組的安排有關(guān)。通過(guò)適當(dāng)?shù)陌才?，也可以制成兩?duì)、三對(duì)或更多磁極對(duì)數(shù)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)（2）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速 根據(jù)上面的分析，電流在時(shí)間上變化一個(gè)周期，二極磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)一圈。若電流的頻

30、率為每秒變化周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速即為每秒轉(zhuǎn)。若以表示旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的每分鐘轉(zhuǎn)速，則可得： 如果設(shè)法使定子的磁場(chǎng)為四極（極對(duì)數(shù)），可以證明，此時(shí)電流若變化一個(gè)周期，合成磁場(chǎng)在空間只旋轉(zhuǎn)180（半圈），其轉(zhuǎn)速為： 由此可以推廣到具有對(duì)磁極的異步電動(dòng)機(jī)，其旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為： min)/(60rfnomin)/(2600rfn min)/(600rpfn 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng) 所以旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速（也稱(chēng)為同步轉(zhuǎn)速。）取決于電源頻率和電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)。我國(guó)的電源頻率為50 Hz，因此不同磁極對(duì)數(shù)所對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速如表8-1所示。 1234563000150010007506005

31、00min)/(0rn表表8-1 不同極對(duì)數(shù)時(shí)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速不同極對(duì)數(shù)時(shí)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速 p模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)（3）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向 從圖8-25可以看出，當(dāng)三相電流的相序?yàn)長(zhǎng)1 L2 L3時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向是從繞組首端U1轉(zhuǎn)到V1，然后轉(zhuǎn)到W1，即旋轉(zhuǎn)方向與電流的相序是一致的。如果把三根電源線(xiàn)任意對(duì)調(diào)兩根（如L2 、 L3對(duì)調(diào)），此時(shí)W1W2繞組通入L2相電流，V1V2繞組通入L3相電流。讀者自己可以作圖證明，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)改變了原來(lái)的方向，即從繞組首端U1轉(zhuǎn)到W1，然后轉(zhuǎn)到V1。模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)2）轉(zhuǎn)子電流）轉(zhuǎn)子電流w 如圖8-26所

32、示，設(shè)轉(zhuǎn)子不動(dòng)，磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子與磁場(chǎng)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即相當(dāng)于磁場(chǎng)不動(dòng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體以逆時(shí)針?lè)较蚯懈畲艌?chǎng)的磁力線(xiàn)，其結(jié)果就在導(dǎo)體中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用右手定則判定。圖中轉(zhuǎn)子上面導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向是穿出紙面向外，而下面導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是穿入紙面向內(nèi)。w 由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的兩端由端環(huán)連通，形成閉合的轉(zhuǎn)子電路，因而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將在轉(zhuǎn)子電路中產(chǎn)生電流。如果忽略轉(zhuǎn)子電路感抗，認(rèn)為轉(zhuǎn)子電流與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)同相，那么圖中所標(biāo)電動(dòng)勢(shì)的方向（ 表示流出， 表示穿入），也就是電流的方向。 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)3）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)原理）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)原理 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體

33、中產(chǎn)生電流以后，這些導(dǎo)體在磁場(chǎng)中將產(chǎn)生電磁力。電磁力的方向可用左手定則判定。右圖中，上面導(dǎo)體中電磁力F的方向朝右，下面導(dǎo)體中電磁力F的方向朝左，如圖8-26中箭頭所示，于是對(duì)于轉(zhuǎn)軸就產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)力矩，稱(chēng)為電磁轉(zhuǎn)矩。電磁轉(zhuǎn)矩將使轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)。 圖圖8-26 異步電動(dòng)機(jī)的工作原理異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)w 綜上分析可知三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理是：（1）三相對(duì)稱(chēng)繞組中通入三相對(duì)稱(chēng)電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；（2）轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流；（3）轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。w 異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)

34、方向始終與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向一致，而旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向又取決于異步電動(dòng)機(jī)的三相電流相序。因此三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向與電流的相序一致。要改變轉(zhuǎn)向，只需改變電流的相序即可，即任意對(duì)調(diào)電動(dòng)機(jī)定子繞組三根相線(xiàn)中的兩根電源線(xiàn)，就可使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)4）轉(zhuǎn)差率）轉(zhuǎn)差率 通常，我們把同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的差值與同步轉(zhuǎn)速的比值稱(chēng)為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率，用表示，即w 轉(zhuǎn)差率是異步電機(jī)的一個(gè)基本物理量，它反映異步電機(jī)的各種運(yùn)行情況。w 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間： ， ，轉(zhuǎn)差率最大；空載運(yùn)行時(shí)：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速最高，轉(zhuǎn)差率S最??；額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速較空載要低，故轉(zhuǎn)差率較空載時(shí)大。w 一般情況

35、下，額定轉(zhuǎn)差率 ，即異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速很接近同步轉(zhuǎn)速。00nnns%10000nnns或0n1s06. 001. 0Ns模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng) 【任務(wù)二】三相異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用【任務(wù)二】三相異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用【知識(shí)鏈接【知識(shí)鏈接1】三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)】三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速速1三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 電動(dòng)機(jī)從接通電源到正常運(yùn)行的過(guò)程叫做啟動(dòng)過(guò)程。起動(dòng)過(guò)程所需時(shí)間很短，一般在幾秒鐘以?xún)?nèi)。電動(dòng)機(jī)功率越大或負(fù)載越重，起動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)。生產(chǎn)過(guò)程中有些電動(dòng)機(jī)經(jīng)常需要起動(dòng)與停車(chē)，其起動(dòng)性能的好壞對(duì)生產(chǎn)有較大的影響。 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)

36、電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng) 異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能主要是指啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)電流。如前所述，異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩一般為額定轉(zhuǎn)矩的11.2倍，但是啟動(dòng)電流卻很大。這是因?yàn)閯偨油娫此查g，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線(xiàn)和轉(zhuǎn)子之間的相對(duì)切割速度最高，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)和轉(zhuǎn)子電流都很大。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，定子電流也將很大，這時(shí)的電流稱(chēng)為啟動(dòng)電流 。異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流約為額定電流的47倍。由于起動(dòng)過(guò)程較短，起動(dòng)電流對(duì)電機(jī)本身危害不大，但大的起動(dòng)電流將導(dǎo)致供電線(xiàn)路的電壓在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間突然降落，以致影響同一線(xiàn)路上的其他電氣設(shè)備的正常工作，如燈光的明顯閃爍等，因而必須設(shè)法限制起動(dòng)電流。 三相異步電動(dòng)機(jī)有如下幾種起動(dòng)方式：) 1( s)(s

37、I模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)1）全壓起動(dòng)（直接啟動(dòng)）全壓起動(dòng)（直接啟動(dòng)）w 電動(dòng)機(jī)用額定電壓起動(dòng)時(shí)稱(chēng)為全壓?jiǎn)?dòng)或直接啟動(dòng)。w 直接啟動(dòng)的異步電動(dòng)機(jī)，其容量不應(yīng)超過(guò)動(dòng)力供電變壓器容量的30%；頻繁啟動(dòng)的異步電動(dòng)機(jī)，其容量不應(yīng)超過(guò)動(dòng)力供電變壓器的20%；在線(xiàn)路壓降允許的前提下，10kW以下的異步電動(dòng)機(jī)可以直接起動(dòng)。2）降壓?jiǎn)?dòng)）降壓?jiǎn)?dòng) 為了減小啟動(dòng)電流，電動(dòng)機(jī)的定子繞組起動(dòng)時(shí)采用降壓措施時(shí)稱(chēng)為降壓?jiǎn)?dòng)。一旦電動(dòng)機(jī)到達(dá)或接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，再改變接法使電動(dòng)機(jī)在額定電壓下正常運(yùn)行。要注意的是異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與外加電壓的平方成正比，因此降壓?jiǎn)?dòng)法僅適用于空載或輕載啟動(dòng)場(chǎng)所。降壓?jiǎn)?dòng)

38、分定子串接電阻或電抗降壓?jiǎn)?dòng)、Y-降壓?jiǎn)?dòng)和自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)。其中常用的方法是Y-降壓?jiǎn)?dòng)。圖8-27是一種Y-起動(dòng)器的接線(xiàn)簡(jiǎn)圖。 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng) Y-降壓?jiǎn)?dòng)的方法就是：電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)定子繞組若是接成形，起動(dòng)時(shí)可先接成Y形，使定子繞組相電壓降低為額定電壓的1/ ，等轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)再換接形。這種換接啟動(dòng)可采用Y-角啟動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。3）繞線(xiàn)型電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)）繞線(xiàn)型電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 繞線(xiàn)型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路如圖8-28所示，圖中 為外接的三相變阻器。起動(dòng)時(shí)若將 放在阻值較大的位置，轉(zhuǎn)子電流將減小。根據(jù)變壓器原理，隨著轉(zhuǎn)子電流的減小，定子電流也將減小。 3pRpR模塊

39、八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)圖圖8-27 Y-起動(dòng)器接線(xiàn)圖起動(dòng)器接線(xiàn)圖 圖圖8-28 繞線(xiàn)型轉(zhuǎn)子接起動(dòng)變阻器繞線(xiàn)型轉(zhuǎn)子接起動(dòng)變阻器 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)2三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)w 三相異步電動(dòng)機(jī)除了運(yùn)行于電動(dòng)狀態(tài)外，還時(shí)常運(yùn)行于制動(dòng)狀態(tài)。運(yùn)行于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩方向與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)吸收電能并轉(zhuǎn)換成機(jī)械能從軸上輸出。運(yùn)行于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，電動(dòng)機(jī)從軸上吸收機(jī)械能并轉(zhuǎn)換成電能，該電能或消耗在電機(jī)內(nèi)部，或反饋回電網(wǎng)。w 異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)的目的是使電力拖動(dòng)系統(tǒng)快速停車(chē)或盡快減速，異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)

40、的方法有能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋制動(dòng)三種。模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)1）能耗制動(dòng)）能耗制動(dòng) 異步電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)接線(xiàn)如圖8-29（a）所示。制動(dòng)時(shí)，接觸器觸點(diǎn)KM1斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)脫離電網(wǎng)，同時(shí)觸點(diǎn)KM2閉合，在定子繞組通入直流電流，于是定子繞組便產(chǎn)生一個(gè)恒定的磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子切割該恒定磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中便產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流。由圖8-29（b）可以判定，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與恒定磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，起到制動(dòng)作用。制動(dòng)期間，轉(zhuǎn)子的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芟脑谵D(zhuǎn)子回路的電阻上，故稱(chēng)能耗制動(dòng)。其特點(diǎn)是制動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)，但需要額外的直流電源。 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)

41、及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)圖圖8-29 三相異步電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)接線(xiàn)圖三相異步電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)接線(xiàn)圖模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)2）反接制動(dòng)）反接制動(dòng)w 當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向與定子磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向相反時(shí)，電動(dòng)機(jī)便處于反接制動(dòng)狀態(tài)。因此電動(dòng)機(jī)停車(chē)時(shí)若將三相電源中的任意兩相對(duì)調(diào)，使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)改變方向，電磁轉(zhuǎn)矩方向也隨之改變，成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)就會(huì)逐漸停止。w 應(yīng)當(dāng)注意的是：當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近為零時(shí)，要及時(shí)斷開(kāi)電源防止電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。反接制動(dòng)的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、制動(dòng)效果好，但由于反接時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)加快，因而電流較大。對(duì)于功率較大的電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)必須在定子電路

42、（鼠籠型）或轉(zhuǎn)子電路（繞線(xiàn)型）中接入電阻，用以限制電流。 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)3）回饋制動(dòng)）回饋制動(dòng)w 若異步電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，由于某種原因，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速超過(guò)了同步轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)向不變），這時(shí)電動(dòng)機(jī)便處于回饋制動(dòng)狀態(tài)。w 當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速時(shí)，有電能從電動(dòng)機(jī)的定子返回給電源，實(shí)際上這時(shí)電動(dòng)機(jī)已經(jīng)轉(zhuǎn)入發(fā)電機(jī)運(yùn)行，因此這種制動(dòng)稱(chēng)為發(fā)電反饋制動(dòng)。模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)3三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 所謂調(diào)速是指負(fù)載不變時(shí)人為地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。有關(guān)系式： 可以看出，異步電動(dòng)機(jī)可通過(guò)改變電源頻率 或極對(duì)數(shù)p實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的改變

43、。在繞線(xiàn)型電動(dòng)機(jī)中也可以用改變轉(zhuǎn)子電路電阻的方法調(diào)速。pfsnsn1060)1 ()1 (1f模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)1）變極調(diào)速）變極調(diào)速 異步電動(dòng)機(jī)的三相繞組，若按特定的安排就可以通過(guò)改變定子繞組的接法而改變極對(duì)數(shù)p，從而達(dá)到調(diào)速的目的。這種方法稱(chēng)為變極調(diào)速，這種電動(dòng)機(jī)稱(chēng)為多速電動(dòng)機(jī)。然而這種調(diào)速是步級(jí)式的，不能平滑調(diào)速，且只適用于籠型電動(dòng)機(jī)。2）變頻調(diào)速）變頻調(diào)速 變頻就是改變異步電動(dòng)機(jī)供電電源的頻率。如圖8-30所示為變頻調(diào)速器的方框圖?？煽卣髌飨葘?0Hz的交流電變換成電壓可調(diào)的直流電，再由逆變器將直流電變成頻率可調(diào)的三相交流電，從而實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)的無(wú)

44、極調(diào)速。 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng) 圖圖8-30 變頻調(diào)速方框圖變頻調(diào)速方框圖 模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)3）變轉(zhuǎn)差率調(diào)速）變轉(zhuǎn)差率調(diào)速 異步電動(dòng)機(jī)的變轉(zhuǎn)差率調(diào)速，包括繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子串接電阻調(diào)速、串級(jí)調(diào)速和異步電動(dòng)機(jī)的定子調(diào)壓調(diào)速等。其中轉(zhuǎn)子串接電阻調(diào)速方法簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，但調(diào)速是有級(jí)的，不平滑；串級(jí)調(diào)速具有高效率、無(wú)極平滑調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，但是設(shè)備復(fù)雜；調(diào)壓調(diào)速主要用于風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載的場(chǎng)合，或高轉(zhuǎn)差率的電動(dòng)機(jī)上，同時(shí)應(yīng)采用速度負(fù)反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng) 【知識(shí)鏈接【知識(shí)鏈接2 2】三相異步電動(dòng)機(jī)的

45、額定數(shù)據(jù)】三相異步電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)w 電動(dòng)機(jī)的額定值是制造廠(chǎng)對(duì)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)所規(guī)定的電壓、電流、功率、轉(zhuǎn)速等數(shù)值。電動(dòng)機(jī)在額定條件下的運(yùn)行稱(chēng)為額定運(yùn)行或滿(mǎn)載運(yùn)行。w 異步電動(dòng)機(jī)的主要額定值如下：1額定電壓額定電壓 額定電壓是指定子繞組上應(yīng)施加的線(xiàn)電壓。功率在3kW以下的異步電動(dòng)機(jī)通常有380V和220V兩種額定電壓，寫(xiě)成380/220V，相應(yīng)的接法也有兩種，即Y/。當(dāng)電源線(xiàn)電壓為380V時(shí)，定子繞組應(yīng)接成Y形；當(dāng)電源線(xiàn)電壓為220V時(shí)，定子繞組應(yīng)接成形。電動(dòng)機(jī)功率在3kW以上時(shí)，額定電壓一般規(guī)定為380V，定子繞組工作時(shí)接成形。模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)2額定電流額定電

46、流w 電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的線(xiàn)電流稱(chēng)為額定電流。若定子繞組有Y形和形兩種接法時(shí)，相應(yīng)的有兩種額定電流數(shù)值。3額定功率額定功率w 電動(dòng)機(jī)在額定電壓下運(yùn)行，當(dāng)電流達(dá)到額定值時(shí)，軸上輸出的機(jī)械功率即為額定功率。4額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速稱(chēng)為額定轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)/分（ r/min）。模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)5額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩是電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩。若已知額定功率 和額定轉(zhuǎn)速 ，則額定轉(zhuǎn)矩 可用下式求得，式中， 的單位為KW， 的單位為KW， 的單位為Nm。 NPNnNTNNNnPT29550NP2NnNT模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)

47、及其電力拖動(dòng)6額定功率因數(shù)額定功率因數(shù) 額定功率因數(shù)指的是額定運(yùn)行時(shí)定子繞組每相電路的功率因數(shù)。異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)的電流主要用于產(chǎn)生磁場(chǎng)，所以功率因數(shù)很低，約為0.2，滿(mǎn)載時(shí)功率因數(shù)約為0.70.9。7額定效率額定效率 額定效率就是滿(mǎn)載時(shí)的效率。電動(dòng)機(jī)的效率等于輸出機(jī)械功率與輸入電功率的比值，即： 式中的U為定子繞組的線(xiàn)電壓；I 為線(xiàn)電流； 為功率因數(shù)。電動(dòng)機(jī)空載時(shí)效率甚低，滿(mǎn)載時(shí)或接近滿(mǎn)載時(shí)效率最高，一般為75%92%。 cos3%100輸出機(jī)械功率212UIPPP輸入電功率cos模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)w 除了上述的額定值外，還有額定頻率、溫升等參數(shù)。各額定值之間的

48、關(guān)系是：當(dāng)電動(dòng)機(jī)在額定壓下輸出額定功率時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、電流、效率、功率、功率因數(shù)等同時(shí)達(dá)到額定值。如為連續(xù)工作制的電動(dòng)機(jī)，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最后溫度不超過(guò)額定溫升。w 表8-2為從產(chǎn)品目錄中查得的一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)。型號(hào)額定功率kW額定電壓V滿(mǎn)載時(shí)起動(dòng)電流/額定電流起動(dòng)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額轉(zhuǎn)矩電流（A）轉(zhuǎn)速r/min功率（%）功率因數(shù)Y180M-418.538035.91470910.867.02.02.2表表8-2 異步電動(dòng)機(jī)額定參數(shù)異步電動(dòng)機(jī)額定參數(shù)模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)實(shí)訓(xùn)實(shí)訓(xùn)1 1 三相交流異步電動(dòng)機(jī)三相交流異步電動(dòng)機(jī)Y-Y-降壓起動(dòng)電路降壓起動(dòng)電路一實(shí)訓(xùn)目的一實(shí)訓(xùn)目的1通過(guò)實(shí)訓(xùn)掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理。2熟悉三相異步電動(dòng)機(jī)的Y-降壓起動(dòng)工作原理和接線(xiàn)方法。二實(shí)訓(xùn)器材二實(shí)訓(xùn)器材1電工常用工具1套。2實(shí)訓(xùn)控制臺(tái)1個(gè)。 3三相交流異步電動(dòng)機(jī)1臺(tái)（JW5014/40W）。4實(shí)訓(xùn)模塊1塊，實(shí)訓(xùn)模塊包含的器材如表8-3所示。模塊八模塊八 電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)表表8-38-3技能訓(xùn)練所需器材技能訓(xùn)練所需器材 代 號(hào)名 稱(chēng)型 號(hào) 規(guī) 格數(shù) 量QS三相漏電開(kāi)關(guān)DZ47LE-321個(gè)FU13P熔斷器RT18-321個(gè)FU2熔斷器RL1-152個(gè)SB1、SB2按鈕LA19-11