三相異步電動機的基本結構和調速

1、三相異步電動機的基本結構和調速第1頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日 1. 了解三相異步電動機的結構，分清籠式和繞線式兩種轉子的結構特點； 2. 理解旋轉磁場和三相異步電動機的工作原理； 3. 掌握三相異步電動機改變轉子轉向的方法； 4. 理解三相異步電動機的轉矩平衡關系和功率平衡關系； 5. 理解三相異步電動機的固有機械特性以及額定狀態(tài)、臨界狀態(tài)和起動狀態(tài)的意義； 6. 了解定子電壓和轉子電阻改變時的人為機械特性； 7. 理解三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)的意義； 9. 掌握三相異步電動機的起動方法；上一頁下一頁返 回教學基本要求10. 掌握三相異步電動機的調速方法；11

2、. 了解單相異步電動機的工作原理和起動方法；12. 了解三相異步電動機一相或一線斷路后的后果。第2頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日上一頁下一頁返 回6.1 電機概述發(fā)電機直流電動機同步電動機鼠籠型將機械能轉換為電能；將電能轉換為機械能。繞線型電動機交流電動機異步電動機電機：實現(xiàn)能量轉換或信號轉換的電磁裝置（動力電機）（控制電機）單相三相單相三相第3頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日6.2 三相異步電動機的工作原理上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)（1）旋轉磁場的產生（一）旋轉磁場旋轉磁場是三相異步電動機工作的基礎。電機是利用電與磁的相互轉化和相

3、互作用制成的。旋轉磁場由三相電流通過三相對稱繞組產生。對稱：三相對稱負載空間對稱分布第4頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié) 二極旋轉磁場第5頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日 極對數(shù)（p）的概念：（2）旋轉磁場的轉速旋轉磁場轉速 n0 同步轉速如何改變旋轉磁場的轉速？ 以 Y 型接法為例，當每相繞組只有一個線圈時，按右圖放入定子槽內，合成的旋轉磁場只有一對磁極，則極對數(shù)為 1。 即 p = 1U1U2V1V2W2W1上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)U1U2V1V2W1W2i3i1i2第6頁，共101頁，2022年，5月

4、20日，17點29分，星期日 以 Y 型接法為例，將每相繞組都改用兩個線圈串聯(lián)組成。 按下圖放入定子槽內。 形成的磁場則是兩對磁極。即 p = 2 U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)i2W2V4U1V1W1U2V2W3U3U4V3W4i1i3 三相繞組 四極旋轉磁場第7頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)第8頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日電流變化一周 旋轉磁場轉一圈電流每秒鐘變化 50 周 旋轉磁場轉 50 圈 旋轉磁場轉 3000 圈電流每分鐘變化 (5060) 周p

5、= 1 時：電流變化一周 旋轉磁場轉半圈電流每秒鐘變化 50 周 旋轉磁場轉 25 圈 旋轉磁場轉 1500 圈電流每分鐘變化 (2560) 周p = 2 時：上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)第9頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日三相異步電動機的同步轉速600pf1n=min）r/ ( p12 3456n0/(r/min)300015001000750600500 f 1= 50 Hz 時,不同極對數(shù)時的同步轉速如下:同步轉速p 為任意值時：上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)第10頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日旋轉方向：取決于三相電流的相序。（3）

6、旋轉磁場的轉向旋轉磁場是沿著：U1V1W1U1U2V1V2W2W1i1i2上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)L1L2L3U1U2V1V2W1W2i3i1i2ImOti3i1U1， i2V1， i3W1第11頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日 與三相繞組中的三相電流的相序：L1 L2 L3 一致，通入導前電流的繞組通入滯后電流的繞組。旋轉磁場是沿著：U1W1V1U1U2V1V2W2W1L1L2L3U1U2V1V2W1W2i2i1i3i1U1， i2W1， i3V1任意對調兩根電源進線，磁場反轉。上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)第12頁，共101頁，2022年，5月20日，17

7、點29分，星期日（二）工作原理對稱三相繞組通入對稱三相電流旋轉磁場(磁場能量)磁場切割轉子繞組轉子繞組中產生 e 和 i轉子繞組在磁場中受到電磁力的作用轉子旋轉起來機械負載旋轉起來三相交流電能輸出機械能量上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)第13頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日NS（1）電磁轉矩的產生 用右手定則判斷轉子繞組中感應電流的方向 用左手定則判斷轉子繞組受到的電磁力的方向電磁力電磁轉矩 TT 與 n0 同方向。上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié) 工作原理示意圖第14頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日電動機轉速 n 和旋轉磁場同步轉速 n0的

8、關系：電機轉子轉動方向與磁場旋轉的方向一致， 但 n TL 電機能起動，否則將起動不了。TS TNKS =Y系列: KS = 1.62.2 KC = 5.57.0上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)機械特性 Mn0TnOTSTNnNTMnMNS起動電流倍數(shù)：起動轉矩倍數(shù)：IS INKC =第34頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日（二）人為特性（1）降低定子電壓時的人為特性UN0.9UN0.81TM0.81TS上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)n0nMnOT定子電壓降低時的人為機械特性 T U1p2第35頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日（2）增加轉子電

9、阻時的人為特性R2R2 +RTS +T n0nOT 轉子電阻增加時的人為機械特性 轉子串聯(lián)合適的電阻，可使 TS = TM上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)第36頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日（三）機械特性的軟硬 硬特性：負載變化時，轉速變化不大，運行特性好。軟特性：負載增加時，轉速下降較快，起動特性好。硬特性軟特性 不同場合應選用不同的電機。 如金屬切削，選硬特 性電機； 重載起動則選軟特性 電機。上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)n0nTO第37頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日 電動機的電磁轉矩可以隨負載的變化而自動調整，這種能力稱為自適應

10、負載能力。（四）電動機的自適應負載能力 電動機工作在特性曲線的哪一點上？ 應當運行于與負載機械特性的交點上。上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)n0nTOTLTL第38頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日n0nTOn0nTO工作段 自適應負載能力是電動機區(qū)別于其它動力機械的重要特點（如：柴油機當負載增加時，必須由操作者加大油門，才能帶動新的負載） 。 a 點TLnI2T直至新的平衡I1 P1TLaTL a點a上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)第39頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日 異步機的起動特性： 起動電流大: IS = KC IN =（57）IN 起動

11、轉矩小: TS = KSTN =（1.62.2）TN 影響： 頻繁起動時造成熱量積累,易使電動機過熱。 大電流使電網電壓降低，影響其他負載工作。6.6 三相異步電動機的起動 不好! 良好的起動性能: 起動電流小 起動轉矩大上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)第40頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日（一）鼠籠式異步電動機的起動（1）直接起動（全壓起動） (a) 小容量的電動機（二三十千瓦以下）； (b) 電源容量足夠大時。（2）減壓起動(a) Y 減壓起動： 適用于：正常運行為聯(lián)結的電動機。起動時運行時上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)UVWUNI1lYUVWUNI1l 第41頁

12、，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日設：定子每相阻抗為 Z3U1pI 1l =ZZUN3 =ZI1lY =U1pYZUN 3 =TUp2 Y接起動的起動轉矩： Y接起動的起動電流：13U1p U1pY=上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)IS IsY =1313TS TsY = Y 起動起動Y 起 動與全壓起動時起動電流和起動轉矩比較UVWUNI1lYUVWUNI1l 第42頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日3 Y 減壓起動的特點： (1) 電源電壓不變，定子繞組接法改變； (2) 降壓比為 。1 (1) IsYImax （線路中允許的最大電流）； (

13、2) TsYTL， 適用于輕載或空載起動 否則不能采用此法。 Y 減壓起動的使用條件： Y接起動的起動轉矩為： Y接起動的起動電流為：13TS TsY =上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)IS IsY =13第43頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日(b) 自耦變壓器減壓起動M3Ul降壓比為:KA=UlUNUl= KAUNKAIs定子電壓：定子電流： KA IsKAIs KA線路電流： KA2IsIsa = KA2Is 自耦變壓器降壓起動的起動電 流為：Tsa = KA2Ts 自耦變壓器降壓起動的起動轉 矩為：UN上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)第44頁，共101頁，2022

14、年，5月20日，17點29分，星期日自耦變壓器降壓起動的特點：定子繞組接法不變，改變定子繞組的電壓；降壓比 KA可調: 0.5、0.65、0.8； 0.55、0.64、0.73自耦變壓器降壓起動的使用條件： IsaImax （線路中允許的最大電流）； TsaTL ，適用于輕載或空載起動 否則不能采用此法。 選擇 KA的方法： KA2Is Imax KA2Ts TL需要兩者均滿足上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)第45頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日(二)繞線式異步機的起動：RRR滑環(huán)電刷定子轉子起動電阻起動時將適當?shù)腞 串入轉子電路中，起動后將R 短路。上一頁下一頁返

15、回上一節(jié)下一節(jié)第46頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日(1) 轉子電路串電阻起動 減小起動電流 增大起動轉矩(2) 轉子電路串頻敏變阻器起動 頻敏變阻器： 頻率高，損耗大，電阻大； 頻率低，則反之。 轉子電路起動時: R2R2n0TnOTsTs 轉子電路運行時:f2 高，電阻大，Ts 大， Is 小。f2 低，電阻小，自動切除變阻器。R2R2上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)第47頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日例1: 1)解: 一臺Y225M-4型的三相異步電動機，定子繞組型聯(lián)結，其額定數(shù)據(jù)為：PN=45kW,nN=1480r/min，UN=

16、380V，N=92.3%，cosN=0.88， KC = 7.0, Ks = 1.9，KM = 2.2求：1) 額定電流IN? 2) 額定轉差率sN? 3) 額定轉矩TN 、最大轉矩TM 和起動轉矩TS 。上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)第48頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日 2）由nN=1480r/min，可知 p=2 （四極電動機） 3）上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)第49頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日解： 在上例中(1)如果負載轉矩為 510.2Nm , 試問在U=UN 和U =0.9UN兩種情況下電動機能否起動？（2）采用Y- 換

17、接起動時，求起動電流和起動轉矩。 （3） 當負載轉矩為額定轉矩的80%和50%時，電動機能否Y- 換接起動？ (1) 在U=UN時 TS = 551.8Nm 510.2 N. m 不能起動 (2) IS =KCIN=784.2=589.4 A 在U= 0.9UN 時能起動例2:上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)第50頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日在80%額定負載時在50%額定負載時可以起動(3)不能起動上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)第51頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日1. 改變磁極對數(shù) p2. 改變轉差率 s 3. 改變電源頻率 f1 (

18、變頻調速)調速方法：6.7 三相異步電動機的調速 有級調速無級或有級調速無級調速 n = (1 s) n0 = (1 s) p60 f1上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)在負載不變的前提下，人為改變電動機的轉速第52頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日（一）變頻調速 U、f 可 變M33整流電路逆變電路50 Hz控制電路n0TnOfNf1 fN 直 流f2 f1上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié) 變頻調速TL頻率降低，轉速下降第53頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日（二）變極調速U1U2U3U4U1U2U3U4(a) p = 2(b) p = 1SSN

19、NSN上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)每相繞組由兩個線圈組成，可串聯(lián)、并聯(lián)第54頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日（三）變轉差率調速（1）變壓調速UNn0TnOsMTL上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)電壓降低，轉速下降第55頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日（2）轉子串電阻調速R2R2+RCn0TnOTMM33RCTL上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)電阻增大，轉速下降第56頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日（一）脈振磁場 定子：單相繞組；6.8 單相異步電動機 定子繞組定子轉子：鼠籠型。上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)第57

20、頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日 定子單相繞組產生的脈振磁場的分析: 1m 2mm1m= 2m = m / 2t0 脈振磁場的分解:上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)第58頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日 1m 2mm 1m 2m m tOt1t2t3t4t5t6t7t8 2m 1m上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié) 脈振磁場第59頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日（1）自身沒有起動轉矩（2）轉子借助其它力量轉動后，外力去除后仍按原方向繼續(xù)轉動。怎樣產生起動轉矩？（二）工作原理上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)第60頁，共1

21、01頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日（1） 兩相起動工作繞組起動繞組 原理：兩相電流旋轉磁場Q轉子CWSiwis起動轉矩上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié) 單相電容電動機第61頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日轉子（2） 罩極起動短路環(huán)定子磁極定子線圈上一頁下一頁返 回上一節(jié)下一節(jié)單相罩極式異步電動機第62頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日圖片0 柴油發(fā)電機返回第63頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日圖片1上一頁下一頁返 回第64頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日圖片2上一頁下一

22、頁返 回第65頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日圖片3A 齒輪減速三相異步電動機上一頁下一頁返 回第66頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日圖片3B 防爆式上一頁下一頁返 回第67頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日圖片4 繞線式異步機上一頁下一頁返 回第68頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日鼠籠式繞線式圖片5上一頁返 回第69頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日轉子定子殼體圖片6上一頁下一頁返 回第70頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日圖片7

23、轉子上一頁下一頁返 回第71頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日圖片8 轉子上一頁下一頁返 回第72頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日圖片9 定子繞組上一頁下一頁返 回第73頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日圖片10上一頁下一頁返 回第74頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日旋轉方向線圈中電流流動方向換 相 器線圈磁極圖片11下一頁返 回第75頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日圖片12 直流電機上一頁下一頁返 回第76頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分

24、，星期日圖片13 直流電機上一頁下一頁返 回第77頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日圖片14 小直流電機上一頁返 回第78頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日圖片15 電動機的銘牌上一頁下一頁返 回第79頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日圖片16 步進電機下一頁返 回第80頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日圖片17 步進電機上一頁下一頁返 回第六章 異步電動機第81頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日圖片18 步進電機第六章 異步電動機上一頁下一頁返 回第82頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日圖片19 步進電機上一頁下一頁返 回第83頁，共101頁，2022年，5月20日，17點29分，星期日圖片20 步進電機上一頁