項目1任務一：異步電動機的調速運行原理

任務一異步電動機的調速運行原理

知識與能力目標了解異步電動機的基本結構1了解異步電動機的旋轉原理

2了解異步電動機的機械特性及典型負載機械特性

345

交流電動機是利用定子和轉子之間的電磁相互作用，將輸入的交流電能轉換成機械能輸出的電動機。三相交流電動機異步電動機同步電動機交流電動機轉子轉速與旋轉磁場之間的關系電動機正常運行通電的相數(shù)分為分為單相交流電動機根據(jù)任務一異步電動機的調速運行原理

三相異步電動機的優(yōu)點是有良好的工作性能和較高的性價比等變頻調速由于調速性能優(yōu)越，能平滑調速、調速范圍廣及效率高等諸多優(yōu)點，隨著變頻器性價比的提高和應用的推廣，越來越成為最有效的調速方式。變極調速變頻調速改變轉差率調速三相異步電動機的調速方法任務一異步電動機的調速運行原理

異步電動機的主要結構分為以下部分：磁路部分：定、轉子鐵心。電路部分：定、轉子繞組。機械部分：機座、端蓋、軸和軸承等。

任務一異步電動機的調速運行原理

基本特點：鼠籠型轉子繞組由轉子槽中的裸導條和連接這些導條的端環(huán)組成。100KW以上異步電動機的籠型繞組則由插入轉子槽中的銅條焊上端環(huán)構成。小型異步電動機的籠型繞組通常采用熔化的鋁液在轉子鐵心上一次澆鑄而成，端環(huán)上鑄有風扇葉片，以供電動機內部通風散熱。任務一異步電動機的調速運行原理

交流電動機的工作效率較高，又沒有煙塵、氣味，不污染環(huán)境，噪聲也較小。由于它的一系列優(yōu)點，所以在工農業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、國防、商業(yè)及家用電器、醫(yī)療電器設備等各方面廣泛應用。特別是中小型軋鋼設備、礦山機械、機床、起重運輸機械、鼓風機、水泵及農副產(chǎn)品加工機械等大部分采用三相異步電機來拖動。任務一異步電動機的調速運行原理

異步電動機的工作原理

三相異步電動機的定子上裝有互差120度的U、V、W三相對稱繞組，當三相繞組通以U、V、W三相對稱交流電壓后，就產(chǎn)生三相互差120度的三相對稱交流電流。當電源頻率f=50Hz時，流入定子繞組的三相對稱電流就將在電動機的氣隙內產(chǎn)生一個轉速為n1=60f1/p的旋轉磁場。任務一異步電動機的調速運行原理

異步電動機的工作原理

當轉子導體被此旋轉磁場的磁力線切割時，導體內將產(chǎn)生感應電動勢，在轉子回路閉合的情況下，轉子導體中就有電流流通。根據(jù)載流導體在磁場中產(chǎn)生電磁力的作用，用左手定則就可以判斷出轉子受到了一個與旋轉磁場同方向的轉矩。當此轉矩大于轉軸上的阻力矩時，轉子就轉動起來，這就是異步電動機的基本工作原理。任務一異步電動機的調速運行原理

異步電動機的工作原理

電動機轉子轉動的方向與旋轉磁場的方向雖然相同，但它們的轉速卻不相等，如果用n1表示旋轉磁場轉速，n表示電動機軸實際轉速，s表示轉差率，則：

任務一異步電動機的調速運行原理

當s

＞0時為電動機運行；當s

＜0時為發(fā)電機運行。異步電動機的機械特性

任務一異步電動機的調速運行原理

異步電動機的自然機械特性1、起動轉矩：處于停止狀態(tài)的異步電動機加上電壓后，電動機所產(chǎn)生的轉矩。通常為額定轉矩的1.25倍。2、最大轉矩：在理想情況下，電動機在臨界轉差率為Sm時產(chǎn)生的最大值轉矩Tm。3、起動電流：通常起動電流為額定電流的4～7倍。4、空載電流：電動機在空載時產(chǎn)生的電流，此時電動機的轉速接近同步轉速。5、電動狀態(tài)：電動機產(chǎn)生轉矩，使負載轉動。6、再生制動狀態(tài)：由于負載的原因使電動機實際轉速超過同步轉速，此時，負載的機械能量轉換為電能并反饋給電源，異步電動機作為發(fā)電機運行。7、反接制動狀態(tài)：將三相電源中的兩項互換后，旋轉磁場的方向發(fā)生改變，對電動機產(chǎn)生制動作用，負載的機械能將轉換為電能，并消耗于轉子電阻上。術語說明如下：

任務一異步電動機的調速運行原理

異步電動機調速時的機械特性

任務一異步電動機的調速運行原理

異步電動機的轉速為：式中:n為電動機軸轉速，單位為r/min；n1為同步轉速，單位為r/min；f1為電源頻率，單位為Hz；s為轉差率。異步電動機調速時的機械特性

任務一異步電動機的調速運行原理

當電動機空載時，轉差率接近零，而當電動機滿載（產(chǎn)生額定轉矩）時，則轉差率一般在1%～10%的范圍內變化。

由上式可知，改變f1、s和p中任意一個，即可改變電動機的轉速。因此，異步電動機的調速最容易實現(xiàn)的是變極調速和改變轉差率調速。但如果有一個變頻電源，用以改變電動機的電源頻率，則可實現(xiàn)對電動機變頻調速。早期的變頻器早期的通用變頻器多采用恒U/f控制方式，即變頻器的輸出電壓U和f同時進行控制。

故通用變頻器也常被稱為VVVF變頻器（VariableVoltageVariableFreguency）。任務一異步電動機的調速運行原理

異步電動機調速時的機械特性

任務一異步電動機的調速運行原理

異步電動機調速時的機械特性

恒轉矩負載恒功率負載二次方律負載異步電動機負載的機械特性

異步電動機負載的機械特性

abc任務一異步電動機的調速運行原理

特點：在不同的轉速下，負載的阻轉矩基本恒定。即負載阻轉矩TL的大小與轉速nL的高低無關。

恒轉矩負載的功率特點由下式?jīng)Q定恒轉矩負載任務一異步電動機的調速運行原理

恒轉矩負載負載功率與轉速成正比

任務一異步電動機的調速運行原理

異步電動機調速時的機械特性

帶式輸送機是恒轉矩負載的典型例子之一，其基本機構和工作情況如下圖所示。皮帶與滾筒間的摩擦力F與皮帶和滾筒的材質有關，與滾筒的轉速無關，若滾筒半徑r不變，則F、r兩者都與滾筒的轉速無關。所以負載的阻轉矩為：特點：在不同的轉速下，負載的功率基本恒定。這里所說的“恒功率”指的是：此類負載一旦被電動機拖動運行，其負載的變換不會影響電動機的功率。

恒功率負載的功率特點由下式?jīng)Q定恒功率負載任務一異步電動機的調速運行原理

恒功率負載負載阻轉矩的大小與轉速成反比

任務一異步電動機的調速運行原理

各種薄膜的卷取機械是恒功率負載的典型例子之一，如下圖所示。其工作特點是：隨著“薄膜卷”的卷徑不斷增大，卷取輥的轉速應逐漸減小，以保證薄膜的線速度恒定，從而也保證了張力的恒定。在卷取過程中，拖動系統(tǒng)的功率是恒定的：

在卷取過程中，要求線速度保持恒定特點：離心式風機和水泵類電動機，其負載的阻轉矩TL與轉速nL的二次方成正比

負載的功率與轉速的三次方成正比

二次方率負載任務一異步電動機的調