異步電動機原理課件

1、Bas專業(yè)培訓教材 電機及拖動基礎目 錄第一章 異步電動機原理1一 異步電動機結構，額定數(shù)據與工作原理1二 三相異步電動機的機械特性5第二章 三相交流電動機調速8一 降電壓調速8二 繞線式異步電動機轉子回路串電阻調速9三 變頻調速11四 變級調速13第三章 三相異步電動機的啟動與制動14一 異步電動機的啟動性能14二 三相異步電動機的各種運行狀態(tài)16第四章 直流電機的基本知識及工作原理24一 直流電機的結構和銘牌24二 直流電動機運行原理25三 他勵直流電動機機械特性27參考文獻 20 第一章 異步電動機原理一. 異步電動機結構，額定數(shù)據與工作原理1.異步電動機主要用途與分類異步電機主要用作電

2、動機，去拖動各種生產機械。例如，在農業(yè)方面，用于拖動水泵、脫粒機、粉碎機以及其它農副產品的加工機械等；在工業(yè)方面，用于拖動中小型軋鋼設備、各種金屬切削機床、輕工機械、礦山機械等；在民用電器方面的電扇、洗衣機、電冰箱、空調機等也都是用異步電動機拖動的。異步電動機的特點是結構簡單、容易制造、價格低廉、運行可靠、堅固耐用、運行效率較高和具有適用的工作特性。缺點是功率因數(shù)較差。異步電動機運行時，必須從電網里吸收落后性的無功功率，它的功率因數(shù)總是小于1。由于電網的功率因數(shù)可以用別的方法進行補償，這并不妨礙異步電動機的廣泛使用。對那些單機容量較大、轉速又恒定的生產機械一般采用通同步電動機拖動為好。因為同步

3、電動機的功率因數(shù)是可調的。但并不是說異步電動機就不能拖動這類生產機械，而是要根據具體情況進行分析比較，以確定采用哪種電機。 異步電動機運行時，定子繞組接到交流電源上，轉子繞組自身短路，由于電磁感應的關系，在轉子繞組中產生電動勢、電流，從而產生電磁轉矩。所以異步電機又叫做感應電機。異步電動機的種類很多，從不同角度看，有不同分法。例如：（1） 按定子相數(shù)分（2） 按轉子結構分（3） 按有無換相分異步電機亦可作為異步發(fā)電機使用。單機使用時，常用于電網尚未到達的地區(qū)，又找不到同步發(fā)電機的情況，或用于風力發(fā)電等特殊場合上。在異步電動機的電力拖動中，有時利用異步電機會饋制動，即運行在異步發(fā)電機狀態(tài)。下面針

4、對無換相級的三相異步電動機進行分析。2.三相異步電動機的結構高壓大、中型容量的異步電動機定子繞組常采用Y接，只有三根引出線，如圖1.1(a)所示。對中、小型容量低壓異步電動機，把定子三相繞組的六根出線頭都引出來，根據需要可接成Y型或型，如圖1.1(b)所示。定子繞組用絕緣的銅（或鋁）導線繞成，嵌在定子槽內。繞組與槽壁用絕緣隔開。 圖 1.1 三相異步電動機的引出線(a)(b) u1 v1 w1w 2 u2 v 2 u1 v1 w1w 2 u2 v 2機座的作用主要是為了固定與支撐定子鐵心。如果是端蓋軸承電機，還要支撐電機的轉子部分。因此機座應有足夠的機械強度和剛度。對中、小型異步電動機，通常用

5、鑄鐵機座。對大型電機，一般采用鋼板焊接的機座，整個機座和坐式軸承都固定在同一個底版上。1)氣隙異步電動機的氣隙比同容量的直流電動機的氣隙小的多,在中、小型異步電動機中，氣隙一般為0.21.5mm左右。異步電動機的勵磁電流是由定子電源供給的。氣隙大時要求的勵磁電流也就大了，從而影響電動機的功率因數(shù)。為了提高功率因數(shù)，盡量讓氣隙小些。但也不應太小，否則定轉子有可能發(fā)生摩擦或碰撞。如果從減少附加損耗以及減少高次諧波磁通勢產生的磁通來看，氣隙大些當然又有好處。2)異步電動機的轉子 (a) (b) (c) 圖 1.2 轉子沖片上的槽形圖 圖 1.2 轉子沖片上的槽形圖異步電動機的轉子是由轉子鐵心、轉子繞

6、組和轉軸組成的，轉子鐵心也是電動機磁路的一部分，它用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。圖1.2是轉子槽形圖，其中（a）是繞線式異步電動機轉子槽形，（b）是單鼠籠轉子槽形，(c)是雙鼠籠子槽形。整個轉子鐵心固定在轉軸上，或固定在轉子支架上，轉子支架再套在轉軸上。如果是繞線式異步電動機，則轉子繞組也是三相繞組，它可以連接成Y形或 A1 定子繞組 A2 轉子繞組 電刷 B2 C 2 滑環(huán) B2 C2 B1 C1 圖 1.3 繞線式異步電動機定、轉子繞組接線方式形。一般小容量電動機接成形，中、大容量電動機都接成Y形。轉子繞組的三條引線分別接到三個滑環(huán)上，用一套電刷裝置引出來，如圖1.3所示。這就可以把外接

7、電阻串聯(lián)到轉子繞組回路里去。串聯(lián)電阻的目的是改善電動機的特性或是為了調速，以后再詳細介紹。鼠籠式繞組與定子繞組大不相同，它是一個自己短路的繞組。在轉子的每個槽里放上一根導體，每根導體都比鐵心長，在鐵心的兩端用兩個端環(huán)把所有的導條都短路起來，形成一個自己短路的繞組。如果把轉子鐵心拿掉，則可看出剩下的繞組形狀象個松鼠籠子，因此叫鼠籠轉子。導條的材料有銅的，也有鋁的。如果用的是銅料，就需要把事先做好的裸銅條插入轉子鐵心上的槽里，再用銅端環(huán)套在伸出兩端的銅條上，最后焊在一起。如果用的是鋁料，就用融化了的鋁液直接澆鑄在轉子鐵心上的槽里，連同端環(huán)、風扇一次鑄成。3.異步電動機的銘牌數(shù)據三相異步電動機的銘牌

8、上標明電機的型號，額定數(shù)據等。1)型號電機產品的型號一般采用大寫印刷體的漢語拼音字母和阿拉伯數(shù)字組成。其中漢語拼音字母是根據電機的全名稱選擇有代表意義的漢字，再用該漢字的第一個拼音字母組成。例如Y系列三相異步電動機表示如下： Y 100 L 1 2異步電動機 級數(shù) 機座中心高 鐵心長度代號 機座長度代號2)額定值異步電動機的額定值包含下列內容：（1） 額定功率PN（2） 額定電壓UN（3） 額定電流IN（4） 額定頻率fN（5） 額定轉速nN（6） 絕緣等級與溫升；（7） 額定功率因數(shù)cos。此外，銘牌上還標明了工作方式、連接方法等。對繞線式異步電動機還要標明轉子繞組的接法、轉子繞組額定電動勢

9、和轉子的額定電流。如何根據電機的銘牌進行定子的接線？如果電動機定子繞組有六根引出線，并已知其首端、末端，分幾種情況討論。（1）當電動機銘牌上標明“電壓380/220V，接法Y/”時，究竟接成Y還是接成，要看電源電壓的大小。如果電源電壓為380V，則接成Y接；如果電源電壓為220V時，則接成接，不可亂接。（2）當電動機的銘牌上標明“電壓380V，接法”時，則只有這一種接法。但是在電動機起動過程中，可以接成Y接，接在380V電源上，起動完畢，恢復接法。對有些高電壓電動機，往往定子繞組有三根引出線，只要電源電壓符合電動機銘牌電壓值，便可使用。4.異步電動機的工作原理三相異步電動機定子接三相電源后，電

10、機內便形成圓形旋轉磁通勢，圓形旋轉磁密，設其方向為逆時針，如圖1.4。若轉子不轉，轉子鼠籠導條與旋轉磁密有相對運動，導條中有感應電動勢，方向由右手定則確定。由于轉子導條彼此在端部短路，于是導條中有電流，不考慮電動勢與電流的相位差時，電流方向同電動勢方向。這樣，導條就在磁場中受力，用左手定則確定受力方向。轉子受力，產生轉矩，便為電磁轉矩，方向與旋轉磁通勢同方向，轉子便在該方向上旋轉起來。轉子旋轉后，轉速為n，只要nn1，轉子導條與磁場仍有相對運動，產生與轉子不轉時相同的電動勢、電流及受力，電磁轉矩仍舊為逆時針方向，轉子繼續(xù)旋轉，穩(wěn)定運行在T=TL的情況下。 s nn1n1fTFei圖 1.4 異

11、步電動機工作原理 二. 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性時指在定子電壓、頻率和參數(shù)固定的條件下，電磁轉矩T與轉速n之間的函數(shù)關系。1.機械特性的參數(shù)表達式電磁轉矩與轉子電流的關系為 異步機等值電路中，由于勵磁阻抗比定、轉子漏抗大很多很多，把T型等值電路中勵磁阻抗這一段認為是開路來計算電流，誤差很小。故代入上面的電磁轉矩公式中去，得到 這就是機械特性的參數(shù)表達式。2.固有機械特性1)固有機械特性曲線三相異步電動機在電壓、頻率均為額定值不變，定、轉子回路不串入任何電路元件條件下的機械特性稱為固有機械特性，其T-s曲線如圖1.5。其中曲線1為電源正相序時的，曲線2為電源負相序時的曲線

12、。從圖1.5中可看出三相異步電動機固有機械特性不是一條直線，它具有以下特點：（1）當0s1,特性在第I象限，電磁轉矩與轉速都為正，從正方向規(guī)定判斷，電磁轉矩與轉速同方向，轉速與同步轉速同方向，如圖1.4所示。電動機工作在這范圍內是電動狀態(tài)。 s n 1 A n1 sm C -Tm 1.0 0 Tn D Tm T Ts 2 -n 1 -smB 圖 1.5 三相異步電動機固有機械特性（2）在sn1，特性在第二象限，電磁轉矩為負值，是制動性矩，電磁功率也是負值，是發(fā)電狀態(tài)，如圖1.6(a)所示。機械特性在s0兩個范圍內近似對稱。（3）在s1范圍內，n0，也是一種制動狀態(tài)，其電磁量方向如圖1.6（b）

13、所示。在第一象限電動狀態(tài)的特性上，B點為額定運行點，其電磁轉矩與轉速均為額定值。A點n=n1，T=0，為理想空載運行點。C點是電磁轉矩最大點。D點n=0，轉矩為Ts，是起動點，如圖1.5。1)最大電磁轉矩正、負最大電磁轉矩可以從參數(shù)表達式中求得，為得到最大電磁轉矩及最大轉矩對應的轉差率，分別為 式中+號用于電動機狀態(tài)，號用于發(fā)電機狀態(tài)。最大電磁轉矩與額定電磁轉矩的比值即最大轉矩倍數(shù)，又稱過載能力，用表示為 一般三相異步電動機=1.62.2，起重、冶金用的異步電動機=2.22.8。 nn1NSNn1Ti feefi n1 f e i e i fNST n0 （a） （b） 圖 1.6 三相異步電

14、動機制動電磁轉矩 第二章 三相交流電動機調速交流調速在工業(yè)應用中，大體上有三大領域：1.凡是能用直流調速的場合，都能使用交流調速；2.直流調速達不到的，如大容量、高轉速、高電壓以及環(huán)境十分惡劣的場所，都能使用交流調速；3.原來不調速的風機、泵類拖動，采用交流調速后，可以大幅度節(jié)能。交流電動機中主要是同步電動機與異步電動機兩種。同步電動機的調速靠改變供電電壓的頻率改變其同步轉速。由同步電動機、變頻器及磁極位置檢測器組成的電機系統(tǒng)，稱為自控式同步電動機，改變其定子電壓即可調節(jié)轉速，并具有類似于直流電機的調速特性。異步電動機的轉速為因此異步電動機有以下幾種調速方式：（1） 變級調速；（2） 變頻調速

15、；（3） 變滑差調速。下面分別介紹交流電機的幾種調速方法。一.降電壓調速三相異步電動機降低電源電壓的人為機械特性，其同步轉速n1不變、電磁轉矩TU2。若電動機拖動恒轉矩負載，降低電源電壓可以降低轉速。如圖2.1(a)所示，A點為固有機械特性上的運行點，B點為降低電壓后的運行點，分別對應的轉速為nA和nB，可見，nB f1 f1 f1 n1 f1 n1 f1 n1 f1 f1 n1 TN Tm 圖 2.3 變頻調速機械特性T 圖 2.3 變頻調速機械特性 如果降低電源頻率時還保持電源電壓為額定值，則隨著f1下降，氣隙每極磁通增加。電動機磁路本來就剛進入飽和狀態(tài)，磁通增加，磁路過飽和，勵磁電流會急

16、劇增加，這是不能允許的。因此，降低電源頻率時，必須同時降低電源電壓。降低電源電壓U1，有兩種控制方法。在這種變頻調速過程中，電動機的電磁轉矩及對應的轉差率為保持恒磁通變頻調速的機械特性如圖2.3所示。這種調速方法于它勵直流電動機降低電源電壓調速相似，機械特性較硬，在一定的靜差率要求下，調速范圍寬，而且穩(wěn)定性好。由于頻率可以連續(xù)調節(jié)，因此變頻調速為無級調速，平滑性好。另外電動機在正常負載運行時，轉差率s較小，因此轉差功率較小，效率較高。這種調速方式為恒轉矩調速方式。 n f1f1f1f1 n1 f1 n1 f1 n1 f1 n1 f1 Tm 圖 2.4 保持恒磁通變頻調速機械特性T在這種變頻調速

17、過程中，電動機的最大電磁轉矩為此種調速方法的機械特性如圖2.4所示。其中虛線部分是恒磁通調速時Tm=常數(shù)時的機械特性。顯然第二種方法不如第一種方法的機械特性，特別在低頻低速時的機械特性變壞了。2.從基頻向上變頻調速 f1f1f1f1n1 f1n1 f1n1 f1n1 f1 Tm 0 TmT 圖 2.5 保持UN不變升頻調速的機械特性升高電源電壓是不允許的，因此升高頻率向上調速時，只能保持電壓不變，頻率越高，磁通越低，是一種低磁通升速的方法，類似他勵直流電動機弱磁升速情況。升高頻率保持電壓不變時，近似為恒功率調速方式。綜上所述，三相異步電動機變頻調速具有以下幾個特點：（1） 從基頻向下調速，為恒

18、轉矩調速方式；從基頻向上調速，近似為恒功率調速方式；（2） 調速范圍大；（3） 轉速穩(wěn)定性好；（4） 運行時s小，效率高；（5） 頻率f1可以連續(xù)調節(jié)，變頻調速為無級調速。四.變極調速正常運行時，異步電動機的轉差率很小，一般轉差率S=0.010.06，故電動機的轉速接近同步轉速n1 而 n1=60f1/p，因此當電源頻率 f1不變時，電動機的同步轉速率n1與磁極對數(shù)p成反比。若磁極對數(shù)增加一倍，同步轉速下降一半，電動機轉速n跟隨下降一半，即改變磁對數(shù)就可以調速。顯然這種調速是不平滑的，只能一極一極地調節(jié)電動機轉速。異步電動機定子極對數(shù)必須與轉子極對數(shù)相同才能進行工作。因此，在改變定子極對數(shù)時，

19、轉子磁極對數(shù)必須同時改變。對于繞線式異步電動機，在改變定子磁極對數(shù)的同時，轉子繞組必須相應改變接法，以得到與定子相同的磁極對數(shù)，這是很復雜的，因此繞線型異步電動機一般都不采用變極調速。而鼠籠式異步電動機轉子的磁極對數(shù)能自動地隨著定子磁極對數(shù)的變化而變化，所以變極調速只適用于鼠籠式異步電動機。變極調速常用的方法是單繞組變極調速。所謂單繞組變極調速就是在定子鐵芯中裝一套繞組，通過改變繞組的接法來改變電動機的磁極對數(shù)和電動機的轉速。通過改變繞組接法，在一套定子繞組中得到兩種轉速的電動機單繞組雙速電動機。這種電動機在通風機、水泵、起重機和各種切削機床中得到了廣泛使用。 第三章 三相異步電動機的啟動與制

20、動一.異步電動機的啟動性能三相異步電動機定子繞組加上對稱三相電壓時，電動機從靜止狀態(tài)轉動起來，然后逐漸升速的過程稱為啟動過程，簡稱啟動。啟動過程很短，通常只有幾分之一秒到幾秒。1.啟動性能指標（1）啟動轉矩倍數(shù)：（2）啟動電流倍數(shù)：（3）啟動時間。（4）啟動設備。啟動轉矩倍數(shù)和啟動電流倍數(shù)是衡量啟動性能好壞的兩個主要指標。啟動時，我們總是希望啟動轉矩較大，啟動電流較小，啟動時間短，啟動設備簡單可靠。因啟動時，如果啟動轉矩小于負載轉矩，電機無法啟動，所以，總希望電動機有足夠大的啟動轉矩，以帶動生產機械較快的達到額定轉速而正常工作。同時，又希望啟動電流小，因啟動電流大，變壓器和輸電線的電壓降（U=

21、IZ）大，引起電網電壓顯著下降，影響接在同一母線上其他用電設備的正常工作。因此，總希望在啟動電流較小的情況下能獲得較大的啟動轉矩，但異步電動機啟動電流大而啟動轉矩小，啟動性能差。不同的機械負載對啟動轉矩有不同的要求。各種機床、破碎機等是在空載情況下啟動的，待轉速上升到額定轉速時在加負載。因此，只要電動機啟動轉矩大于空載轉矩就可以啟動。但有些生產機械常常是在滿載情況下啟動的，例如電梯、啟重機、皮帶運輸?shù)取τ谶@些滿載啟動的生產機械，當啟動轉矩大于負載轉矩時方能啟動，否則就無法工作了。還有些生產機械，如鼓風機是在輕載情況下啟動的。為了滿足不同生產機械對啟動轉矩和啟動電流的不同要求，對于不同類型的電

22、動機，針對拖動的具體負載選用不同的啟動方法。2.啟動電流和啟動轉矩（一）啟動電流IST IST2=（58）I2n IST1=（47）I1n轉子啟動電流為其額定電流的58倍，定子啟動電流為其額定電流的47倍。（二）啟動轉矩MST根據電磁轉矩計算式可得啟動轉矩計算式為： MST=CmmIST2COSSt2異步電動機啟動時，轉子電流很大，但功率因數(shù)很底，因此啟動轉矩并不大，一般啟動轉矩為額定的0.90.8倍，即： MST=（0.91.8）Mn啟動時，如果啟動轉矩等于或大于電動機軸上負載轉矩ML的1.1倍，即MST1.1ML，電動機方可啟動。當電動機不是頻繁啟動時，雖然啟動電流大，但由于啟動時間短（一

23、般在13s內完成），且啟動后轉速迅速升高，電流隨之減小，電機不會因為啟動過熱而損壞。但當電動機頻繁啟動，由于熱量的積累，可能使電機過熱。因此在一般情況下，應盡量避免電機頻繁啟動。例如，在切削加工時，常用離合器將機床主軸與電機軸脫開，讓主軸停下來更換加工工件而不停電機。綜上所述，啟動電流對電動機本身影響不大，但會影響接在同一電網上其他用電設備的正常工作。因啟動電流會在輸電線上產生很大的電壓降，影響接在同一母線上其他設備的正常工作，使接在同一母線上的電燈變暗；控制設備失常；電動機轉速下降，電流增大，嚴重時可能使電機停轉。通過以上分析可知，異步電動機啟動的主要問題是啟動電流大。為了減小啟動電流，在電

24、機啟動時，應根據供電系統(tǒng)的容量、負載的性能及電機啟動的頻繁程度而采用不同的方法。因此掌握啟動方法是電力拖動中的一個重要問題。二.三相異步電動機的各種運行狀態(tài)三相異步電動機的固有機械特性與人為機械特性遍布于坐標平面的四個象限。因此三相異步電動機可以運行在四個象限內的各個不同狀態(tài)。三相異步電動機若電磁轉矩與轉速方向一致，電動機運行于電動狀態(tài)，若方向相反時，電動機運行于制動狀態(tài)。制動運行狀態(tài)中，又分為了回饋制動、反接制動、倒拉反轉及能耗制動等。1.電動運行圖3.1所示三相異步電動機機械特性，當電動機工作點在第一象限時，電動機為正向電動運行狀態(tài)、當工作點在第三象限時，電動機為反向電動運行狀態(tài)。電動運行

25、狀態(tài)下，電磁轉矩為拖動性轉矩。2.能耗制動 n 1 n1 A 2 n1 B -Tl Tl T 3 C -n1 A B C K1 R + k2 - R R R 圖 3.1 三相異步電動機電動運行 圖 3.2 能耗制動如圖3.2所示，三相異步電動機處于電動運行狀態(tài)的轉速為n。如果突然切斷電動機的三相交流電源，同時把直流電通入它的定子繞組，結果電源切換后的瞬間，三相異步電動機內形成了一個不旋轉的空間固定磁通勢。在電源切換后的瞬間，電動機轉子由于機械慣性其轉速不能突變，而繼續(xù)維持原逆時針方向旋轉，轉子受到順時針方向的電磁轉矩。上述停車過程中，系統(tǒng)原來存儲的動能消耗了，這部分能量主要被電動機轉換為電能消

26、耗在轉子回路中，與他勵直流電動機的能耗制動過程相似。因此，上述過程也稱為能耗制動過程。顯然，能耗制動時的機械特性與定子接三相交流電源運行時的機械特性很相似，是一條具有正、負最大值的曲線。從圖3.3中機械特性可以看出，改變直流勵磁電流的大小，或者改變繞線式異步電動機轉子回路每相所串的電阻值，都可以調節(jié)能耗制動時制動轉矩的數(shù)值。 n n1 B A 1 -Tl1 Tl2 Tl1 0 T C 2 圖 3.4 能耗制動 n n1 4 2 3 1 0 T圖 3.3 能耗制動機械特性能耗制動停車過程中，電動機運行于第二象限的機械特性上。對拖動位能性恒轉矩負載的三相異步電動機，進行能耗制動，則電動機拖著負載先

27、減速到n=0時后，接著便反轉，如圖3.4所示。電動機最后穩(wěn)定運行在第四象限的工作點C，這是能耗制動運行；這種穩(wěn)態(tài)下，電動機電磁轉矩0，而轉速0。例如起重機低速（指轉速絕對值比同步速小）下放重物時，經常運行在這種狀態(tài)。改變直流勵磁電流的大小，或改變轉子回路所串電阻，均可以條機調節(jié)電動機運行轉速。3.反接制動交流異步電動機電力拖動系統(tǒng)電氣制動的方法除了能耗制動外，還有反接制動。 A B C K1 K2 R R R n B n1 A 2 1 -Tl C Tl T -n1 (a) 接線圖 (b) 機械特性 圖 3.5 三相繞線式異步電動機反接制動過程 處于正向電動運行的三相繞線式異步電動機，當改變三相

28、電源的相序時，電動機便進入了反接制動過程。如圖3.5(a)所示，接觸器觸點K1閉和為正向電動運行，K1斷開K2閉和，則改變了電源相序。（b）圖為拖動反抗性恒轉矩負載，反接制動的同時轉子回路串入較大電阻時的反接制動機械特性。 n n1 A 1 C -TL1 T L2 T L1 T D 2 -n1 EB圖 3.6 三相繞線式異步電動機反接制動機械過程如果電動機拖動負載轉矩較小的反抗性恒轉矩負載運行，或者拖動位能性恒轉矩負載運行，這兩種情況下，如果進行反接制動停車，那么必須在降速到n=0時切斷電動機電源并停車，否則電動機將會反向起動，見圖3.6反接制動機械特性。4.倒拉反轉運行 n n1 0 A 2

29、 1 1 Tl2 Tl1 0 T B 倒拉反轉運行 n n1 A 1 Tl2 Tl1 0 T -n1 B C 2 3圖 3.7 三相繞線式異步電動機倒拉反轉運行圖 3.8 三相異步電動機的正向回饋制動拖動位能性恒轉矩負載運行的三相繞線式異步電動機，若在轉子回路內串入一定值的電阻，電動機轉速可以降低。如果所串的電阻超過某一數(shù)值后，電動機還要反轉，運行于第四象限，如圖3.7的B點，稱之為倒拉反轉運行狀態(tài)。這種運行狀態(tài)與直流電動機倒拉反轉運行的情況是一樣的，也是位能性負載倒過來拉著電動機反轉。5.回饋制動運行正向會饋制動過程中，系統(tǒng)減少了動能而向電動機送入機械功率，扣除了轉子回路電阻銅損耗后，變成了

30、從轉子送往定子的電磁功率，也就是回饋給電源了。從有功功率傳遞的分析看出，這時的三相異步電動機實際上是一臺發(fā)電機，它把系統(tǒng)減小的動能轉變?yōu)殡娔芩腿虢涣麟娋W。三相異步電動機也具有可逆性，與直流電機的情況相似。當三相異步電動機拖動位能性恒轉矩負載，電源為負相序時，電動機運行在第四象限，如圖3.8中的B點，稱為反向回饋制動運行。起重機高速放下重物時，經常采用反向回饋制動運行方式。若負載大小不變，轉子回路串入電阻后，轉速絕對值加大，如圖3.8中的C點；串入電阻值越大，轉速絕對值越高。至此，三相異步電動機的電動運行、能耗制動、反接制動、倒拉反轉及會饋制動四個象限的各種運行狀態(tài)都敘述過了。下面來把各種運行狀

31、態(tài)的機械特性畫到一張圖中，如圖3.9所示。實際的三相異步電動機電力拖動系統(tǒng)，由于生產機械的工藝要求，其電動機也必須經常改變運行狀態(tài)而不能僅在某一種狀態(tài)下運行。 正向會饋制動 n n1 A 正向電動運行 B 能耗制動過程 反接制動過程 -TL1 0 TL2 TL1 T C E 能耗制動運行 F 倒拉反轉運行 D -n1 G 反向電動運行 H 反向回饋制動運行圖 3.9 三相繞線式異步電動機的各種運行狀態(tài)第四章 直流電機的基本知識及工作原理直流電機與交流電機一樣是可逆的，可將機械能變成電能做發(fā)電機用，也可將電能變成機械能做電動機用。直流電機多用做電動機。直流電機與交流電機相比，前者在調速性能上具有

32、范圍寬廣、平滑性好和操作簡便的優(yōu)點，還具有較大的過載能力和較大的起動、制動力矩。它的缺點是耗費的材料和有色金屬多、結構復雜、生產成本高、運行維護工作量大等。雖然它有如上缺點，但在某些具有特殊要求的生產機械中還必須由直流電機拖動，如電力牽引、起重設備、大型機床、造紙機、軋鋼機等都廣泛采用直流電機拖動。直流發(fā)電機做為直流電源，過去廣泛應用在冶煉、電解、電鍍和充電等設備中，隨著可控硅整流技術的日益發(fā)展，直流發(fā)電機將逐漸被可控硅整流設備取代。一直流電機的結構和銘牌1結構直流電機是一種旋轉電器。通常，把產生磁場的部分做成靜止的，稱為定子；把產生感應電勢或電磁轉矩的部分做成旋轉的，稱為轉子（又叫電樞）。定

33、子由主磁極、換相磁極、機座、端蓋和電刷裝置等組成。轉子由鐵芯、繞組、換相器、轉軸和風扇等組成。1.1定子部分（1）主磁極。它的作用是產生主磁通。主磁極由鐵芯和激磁繞組組成。鐵芯包括極身和極靴兩部分，極靴的作用是支撐激磁繞組和改善氣隙磁通密度的波形。鐵芯通常采用0.51.5mm厚的硅鋼片或低碳鋼板疊裝二成，以減少電機旋轉時因極靴表面磁通密度變化產生的渦流損耗。（2）換相極。它又叫附加極，用于改善電機的換向，準確的裝在相鄰主磁極間的幾何中心線上，其幾何尺寸明顯小于主磁極。（3）機座和端蓋。機座的作用是支撐電機、構成相鄰磁極的通路，機座一般用鑄鋼或鋼板焊成。機座的兩端各有一個端蓋，用于保護電機和防止

34、觸電。（4）電刷裝置。它的作用是使電樞繞組與外電路相連通。電刷裝置由電刷、刷握、刷桿和刷桿座等組成。電刷組個數(shù)通常與主磁極個數(shù)相同。1.2轉子部分電機中產生感應電勢或電磁轉矩的部分稱為電樞，故直流電機的轉子又叫電樞。（1）電樞鐵芯。它的作用是構成電機磁路和安放電樞繞組。為減少磁滯和渦流損耗，電樞鐵芯采用05mm厚的硅鋼片疊壓而成，為了加強散熱能力，在鐵芯的軸向留有通風孔。（2）電樞繞組。它是產生感應電勢或電磁轉矩的。電樞繞組由絕緣通絲在專用的模具上制成一個個單獨元件，然后嵌入鐵芯槽中，每個元件的端頭按一定的規(guī)律分別焊接到換向片上。（3）換向器。換向器又叫整流子。對于發(fā)電機，它將電樞元件中的交流

35、電變?yōu)殡娝㈤g的直流電輸出；對于電動機，它將電刷間的直流電變?yōu)殡姌性械慕涣麟娸斎搿?.3銘牌直 流 電 動 機型號 z2-92 勵磁方式 并激功率 30kw 激磁電壓 220V電壓 220v 工作方式 連續(xù)電流 160.5A 絕緣等級 B級轉數(shù) 750r/min 重量 685Kg為正確使用電機，使電機在既安全又經濟的情況下運行，電機在外殼上都裝有一個銘牌，上面標有電機的型號和有關物理量的額定值。1型號型號表示的是電機的用途和主要的結構尺寸。2額定值銘牌中的額定值有額定功率、額定電壓、額定電流和額定轉速等。額定值是指按規(guī)定的運行方式，在該數(shù)值情況下運行的電機既安全又經濟。對于發(fā)電機，額定功率是

36、指電刷間輸出的電功率，它等于額定電壓Un乘以額定電流In的乘積Pn=UnIn對于電動機，額定功率是指轉軸輸出的機械功率，它等于額定電壓Un乘以額定電流In再乘以額定效率nPn= UnInn電機運行時，當各物理量均處于額定值時，電機處于額定狀態(tài)運行；若電流超過額定值叫過載運行；電流小于額定值叫欠載運行。電機長期過載或欠載運行都是不好的，應盡量使電機靠近額定狀態(tài)運行。二.直流電動機運行原理從原理上講，一臺電機無論是直流電機還是交流電機，都是在某一種條件下作為發(fā)電機運行，而在另一種條件下作為電動機運行，并且這兩種狀態(tài)可以相互轉換。這稱為電機的可逆原理。1 他勵直流電動機穩(wěn)態(tài)運行的基本方程Ea=CenU=Ea+IaRaT=CTIaT=TLIf=Uf/Rf=f(If、Ia)以上方程式中前四個最為重要，是分析它勵直流電動機各種特性的依據。還應該特別注意的是，采用那種正方向的慣例，都不影響對電機運行狀態(tài)的分析。采用發(fā)電機慣例是電機可能運行在發(fā)電機狀態(tài)也可能運行在電動機狀態(tài)或其他狀態(tài)，運行狀態(tài)是取決于負載的性質及電機的參數(shù)，當然采用電動機慣例也是這樣。2 直流電動機的工作特性1） 轉速特性當U=UN，If=IfN時，n=f（Ia）的關系就稱為轉速特性。額定勵磁電流的定義是，當電動機電樞兩端加額定電壓拖動額定負載