華南理工大學電機學之異步電機教學課件2

1、suct-kyzlsuct-kyzl預祝你考研成功suct-kyzlsuct-kyzl預祝你考研成功華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新:第14章三相異步電動機的起動和速度調節(jié)14-1異步電動機的起動電流與起動轉矩一、異步電動機起動電流為什么較大？起動過程是指電動機從靜止到達正常工作轉速的過程。三相異步電動機的轉子電流公式/-7-7- z+（K）2初+K）2+（K）2起動時轉子回路電阻值比額定時大為減小，導致啟動電流4比額定電流&大得多，約為額 定電流的47倍。二、起動電流而起動轉矩為什么不大？盡管啟動電流很大，但啟動轉矩并不大。cosy2起動轉矩不大的原因：（1）啟

2、動電流大，阻抗壓降大，感應電勢小，磁通i也??；（2）啟動時COS0JB小。以上二原因導致Ts = （12）Tn三、起動電流大會造成什么不良影晌？使電網(wǎng)電壓降低而影響其它用電設備；使得電動機過熱而加速絕緣老化；過大的電磁沖擊力可能扭曲線圈端部。起動方法有：籠形異步電動機的直接起動、籠形異步電動機的降壓起動、繞線式異步電動 機電樞回路串電阻起動等。14-2鼠籠式異步電動機的起動一、什么是鼠籠式異步電動機直接啟動？/利用閘刀或者接觸器把電動機直接接到具有額定電壓的電源上。/設備簡單、操作方便，在供電變壓器容量相對較大的情況下采用。/頻繁啟動電動機：電動機容量/供電變壓器容量20%時，允許直接啟動；/

3、不頻繁啟動電動機：電動機容量/供電變壓器容量30%時，允許直接啟動; /如果沒有獨立的供電變壓器時，則限制電網(wǎng)電壓降不能超過5%。二、什么是鼠籠式異步電動機降壓啟動1若供電變壓器的容量不夠大時，就采取降壓啟動。由于轉矩按照電壓平方下降的，所以 這種方法適合于對轉矩要求不高的場合。降壓起動方法主要有：（1）定子串電阻、電抗；（2） Y/A起動；（4）自耦變壓器降壓suct-kyzlsuct-kyzl預祝你考研成功華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新:suct-kyzlsuct-kyzl預祝你考研成功華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新:/星-三

4、角（Y/D）啟動適合于正常運行為D接法的電動機。A接法的啟動電流StUNUUY接法的啟動電流k23/自耦變壓器扃動自耦變器有不同的降壓抽頭，k = 0.73, 0.64, 0.55以備選擇。suct-kyzlsuct-kyzl預祝你考研成功33suct-kyzlsuct-kyzl預祝你考研成功3314-3 繞線式異步電動機的啟動降壓啟動在限制啟動電流的同時，大大降低了啟動轉矩。在需要較大啟動轉矩的應用場合, 人們不得不選擇價格昂貴的繞線式異步電動機。繞線式異步電動機的特點是可以在轉子回路中接入附加電阻，以改善其啟動和調速性能。華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新:華南

5、理工考研資料聯(lián)盟（每年更新:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新:、轉子繞組串頻敏變阻器啟動實質上是一臺只有初級繞組而且鐵心損耗較大的三相變壓器。鐵耗大就相當于尺大。而 鐵耗與磁通的頻率（1 = 4）的1.3次方成正比。開始啟動時，s較大，故人較大，Rm也較 大;隨著啟動過程的進行，s逐漸變小，所以人變小，所以氏。變小。啟動完畢后，將轉子回路短路。頻敏變阻器相當于一種無觸點變阻器，結構簡單，成本低，所以應用較為廣泛。suct-kyzlsuct-kyzl預祝你考研成功suct-kyzlsuct-kyzl預祝你考研成功14-4深槽式和雙籠式異步電動機一、通過轉子槽形改善啟動性能的原理是什么1/增大轉子電

6、阻可以提高啟動轉矩，但同時增大了轉子銅耗，導致電動機效率降低。/可以利用集膚效應原理設計出啟動時轉子電阻較大而正常運轉時轉子電阻不大的三相籠型 異步電動機。 /導體中通交變電流是，各部分的漏磁鏈不同，底部漏磁鏈最大，頂部磁鏈最小，電流被大 多被擠到頂部，這就是所謂的集膚效應。/充分利用集膚效應，可以設計出改善啟動性能而不影響運行性能的籠型異步電動機。二、深槽式和雙籠式電動機的是如何改善改善起動性能?/啟動時，轉子頻率高，電流被擠到轉子導體（或者上籠）表面，相當于增大了轉子電阻, 起到了限流和增矩的作用。/隨著啟動過程的進行，轉子頻率越來越低,集膚效應減弱，電流分布趨于均勻，相當于導體電阻逐漸減

7、小。啟動結束后，集膚效應基本消失，電機正常運轉。華南理工考研資料聯(lián)盟(每年更新:華南理工考研資料聯(lián)盟(每年更新:華南理工考研資料聯(lián)盟(每年更新:華南理工考研資料聯(lián)盟(每年更新:14-5異步電動機的調速方法概述異步電動機簡單、堅固、維修方便、制造容易，大量用于拖動轉速基本不變的機械。在實際應用中，許多機械需要調速，如車床、電力機車、風機、水泵等。常用閘閥控制。為了節(jié)能，則要求設法從電機本身出發(fā)進行電氣調速。異步電動機過去被認為調速性能不好。隨著電力電子技術的發(fā)展，其調速問題己經(jīng)基本解決， 甚至可以做到優(yōu)于直流電動機。剩余的問題是降低成本、實際應用。異步電動機有哪些調速方法？7? =(1- 5)n

8、x = (1_ 5)豆0(異步電動機調速方法有：變極調速；(2)變頻調速；(3)變滑差調速。/ (1)(2)適合于鼠籠式異步電動機，(3)用于繞線式異步電動機。14-6異步電動機的變極調速一、什么是變極調速？/通過改變定子繞組的極數(shù)，達到改變電動機轉速的調速方法稱為變極調速。 改變定子繞組極對數(shù)的方法有：（1）在定子上安放極對數(shù)不同的兩套獨立繞組。（2）在定子上安放一套定子繞組可變極的繞組。（單繞組變極）（3）在定子上安放兩套獨立的可變極繞組。/變極調速優(yōu)點：設備簡單，運行可靠，機械特性較硬。缺點是調速不連續(xù)。二、單繞組變極的原理是什么？suct-kyzlsuct-kyzl預祝你考研成功！su

9、ct-kyzlsuct-kyzl預祝你考研成功！suct-kyzlsuct-kyzl預祝你考研成功年南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:年南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:suct-kyzlsuct-kyzl預祝你考研成功年南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:年南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新）:三、單繞組變極的同時為什么要改變相序？/少極時相序為A、B、C,即B滯后A 120電角度。/倍極后，電角度加倍，B滯后A 240電角度。相當于相序變?yōu)锳、C、B 了。 /為了保持轉向不變，在變極時必須改變相序。、A-YY變極調速電機為什么適合于驅動恒功率負載?Pa UNIprj(p五、Y_YY變極調速電機為什么適合

10、于驅動恒轉矩負載?U14-7異步電動機的變頻調速一、從基頻下調時應滿足什么條件，調速特點是什么?降低電源頻率六時，如果電源電壓不變，則磁通量會增大，使得電機過飽和，導致電 流急劇增大。/因此在降低頻率時，必須同時降低電壓以保持磁通基本不變。/實際控制方法有兩種，即(1)保持常數(shù)(2)保持常數(shù)。/恒轉矩調速方式。Pm=7T277jeO-smX27rfTm =1 mxp E60/ A; 60pp2n=常Pf （引士=常一 +二、從基頻上調時調速特點是什么？/提高頻率時，電源電壓巧不變，磁通量會減小，相當于直流電動機的弱磁增速。 /恒功率調速方式。mxpU1k+2+(mxpU1k+2+(+x-r1

11、mxpU 1I 2兀乂(K)ocRf1oc 一 乂R:60乂24(K) pSm 二suct-kyzlsuct-kyzl預祝你考研成功華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新:suct-kyzlsuct-kyzl預祝你考研成功華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新:14-8異步電動機調壓調速一、什么是異步電動機的調壓調速？/異步電動機的電磁轉矩與定子電壓的平方成正比。改變定子電壓，即可改變電動機拖動系 統(tǒng)的動力轉矩，達到改變轉速的目的。/過去主要利用自耦變壓器或者飽和電抗器串聯(lián)在定子三相電路中來實現(xiàn)調壓。/目前多采用晶閘管交流調壓器串在定子三相電路中

12、來實現(xiàn)。/調節(jié)變壓器輸出電壓、電抗器勵磁電流、晶閘管的導通角就可調節(jié)定子繞組電壓。nh卜-十Mnh卜-十M二、異步電動機定子電壓改變時機械特性如何改變?/電磁轉矩和最大轉矩隨著與定子電壓平方成正比。/出現(xiàn)最大轉矩的轉差率保持不變。/驅動恒轉矩負載時，調速范圍小。普通異步電動機帶恒轉矩負載時不宜采用調壓調速。 /驅動泵類負載時，可以在較大范圍內調節(jié)電動機轉速，取得明顯的節(jié)能效果。華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新:suct-kyzlsuct-kyzl預祝你考研成功14-9繞線式轉子異步電動機調速繞線異步電動機的轉子串電阻調速給繞線式異步電動機的轉子回路串入調節(jié)電阻Rt

13、j,其機械特性曲線M=/(s)形狀將發(fā)生變 化。最大轉矩Mmax的位置隨所串電阻的增大而下移。若電動機驅動恒轉矩負載，本來工作于a點，串入調節(jié)電阻Rtj后，工作點會移動到點。 由于a、*點的電磁轉矩相等，所以_Rl+RV _巧+&串入電阻前后的兩個穩(wěn)態(tài)，電動機的阻抗沒有發(fā)生變化，所以電流不變，轉矩也不變。由于 Pm=M Q,所以電磁功率也保持不變。而總的機械功率Pq=MQ隨著轉速下降而減小。所減少suct-kyzl預祝你考研成功！suct-kyzl預祝你考研成功！7/電動機的動力轉矩電磁轉矩與轉子電流大小有關，為了改變電磁轉矩，可以通過給轉 子繞組串入電阻或者電勢來改變轉子電流，進而改變電磁轉

14、矩。串入的電勢Ed&須與轉子電勢82同相數(shù)同頻率。/如果Ed與轉子電勢sE2反相，則接入電勢瞬間，轉子回路合成電勢SE2減小，轉子電流減 小，電磁轉矩減小，電機減速，轉差率增大，合成電勢、轉子電流、電磁轉矩反升，直到與負 載轉矩再次平衡。則電機在較低轉速下又開始新的穩(wěn)態(tài)運行。/如果Ed與轉子電勢sE2同相，則經(jīng)過瞬態(tài)調整后，電機將在較高轉速開始新的穩(wěn)態(tài)運行。 /由于轉子電勢的頻率隨著轉速變化而變化，要獲得和轉子同頻率的附加電勢，往往需要一臺 輔助發(fā)電機，與異步電機的轉子繞組相連接，裝置較為復雜。f = E2ssE2R2 + jX2ss R2 + jsX三、什么是可控硅串級調速系統(tǒng)？/將工頻交流

15、電通過變壓器、可控整流器、逆變器變成與轉子頻率一樣的電勢接入轉子繞組, 實現(xiàn)串級調速。通過改變可控整流器觸發(fā)角的大小，改變接入的附加電勢大小。suct-kyzlsuct-kyzl預祝你考研成功華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新:suct-kyzlsuct-kyzl預祝你考研成功華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新:單相異步電動機、什么是單相異步電動機？/單相異步電動機是指只需要單相交流電源供電的異步電動機。其特點是結構簡單，使用方 便。廣泛應用于家電、醫(yī)療、電動工具等設備中。與同容量的三相異步電動機相比，它體積較大，運行性能稍差，僅適用于小

16、容量電機。 /單相異步電動機定子上通常有兩套繞組（主繞組m和輔繞組a ），并在空間錯開90電角度。轉 子結構與三相異步電動機相同。/分析表明，單相繞組產(chǎn)生的是脈振磁場。盡管它可以分解為兩個旋轉磁場；但無法產(chǎn)生啟 動轉矩。/要產(chǎn)生啟動轉矩，必須利用輔繞組。如果給主輔繞組通入相差90電角度的兩相電流，則相 當于兩相電機，就會有啟動轉矩。/而單相電機采用的是單相電源，必須將單相電源設法分成相位不同的兩路分別接入主輔繞 組中，才能產(chǎn)生啟動轉矩，這稱為分相。/根據(jù)不同的分相方法，可以把異步電動機分為：電阻分相啟動、電容分相啟動、電容運轉、電容啟動與運轉、罩極電動機等不同的類別。三、一相定子繞組通入一相交

17、流曦流時的產(chǎn)生怎樣的磁場和機 械特性？/一相繞組通一相電流，產(chǎn)生脈振磁勢，可以分解成兩個旋轉磁勢。/單獨考慮每一個旋轉磁勢的作用時，與三相電機的作用一樣，各有自己的機械特性。 /兩條機械特性曲線合成后對原點對稱，在啟動點合成轉矩為零，也就是說沒有啟動轉矩。 /如果設法使它轉起來，則轉矩會逐漸增大，并能穩(wěn)定運行。其轉向由啟動時轉向決定。 /理想空載轉速小于同步轉速。suct-kyzlsuct-kyzl預祝你考研成功華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新:華南理工考研資料聯(lián)盟（每年更新:suct-kyzlsuct-kyzl預祝你考研成功四、兩相定子繞組通兩相交流電流時產(chǎn)生的磁場和機械特性是 怎樣的？/兩相繞組通入兩相交流電時，各自產(chǎn)生兩個轉向相反的旋轉磁場。兩個