電工學(xué)-第6章電動(dòng)機(jī)

1、電工技術(shù)電工技術(shù) 下一章下一章 上一章上一章 返回主頁返回主頁 河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院2 電機(jī)是實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或信號(hào)轉(zhuǎn)換的電磁裝置。電機(jī)是實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或信號(hào)轉(zhuǎn)換的電磁裝置。 電系統(tǒng)電系統(tǒng)uie耦合磁場(chǎng)耦合磁場(chǎng)T機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院3 直流電機(jī)和交流電機(jī)直流電機(jī)和交流電機(jī) 他勵(lì)電機(jī)他勵(lì)電機(jī) 并勵(lì)電機(jī)并勵(lì)電機(jī) 串勵(lì)電機(jī)串勵(lì)電機(jī) 復(fù)勵(lì)電機(jī)復(fù)勵(lì)電機(jī) 異步電機(jī)異步電機(jī) 同步電機(jī)同步電機(jī) 河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院4伺服電動(dòng)機(jī)：伺服電動(dòng)機(jī)：電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為角位移電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為角位移 或角速度；或角速度；測(cè)速發(fā)電機(jī)：測(cè)速

2、發(fā)電機(jī)：將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)；將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)；自整角機(jī)自整角機(jī) ：實(shí)現(xiàn)角度的傳輸、實(shí)現(xiàn)角度的傳輸、 變換和接受；變換和接受； 河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院5步進(jìn)電動(dòng)機(jī)：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)：電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化 為轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速；為轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速； 旋轉(zhuǎn)變壓器：旋轉(zhuǎn)變壓器：轉(zhuǎn)角信號(hào)變換成電壓信號(hào)；轉(zhuǎn)角信號(hào)變換成電壓信號(hào)； 感應(yīng)同步器：感應(yīng)同步器：轉(zhuǎn)角位移或直線位移轉(zhuǎn)角位移或直線位移 轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院6三相異步電動(dòng)機(jī)主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分三相異步電動(dòng)機(jī)主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機(jī)座、

3、軸承、風(fēng)扇等部件。組成。此外，還有端蓋、機(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院7三相異步電動(dòng)機(jī)的定子是由機(jī)座、定子鐵心三相異步電動(dòng)機(jī)的定子是由機(jī)座、定子鐵心和定子繞組組成。和定子繞組組成。異步電機(jī)的定子是異步電動(dòng)機(jī)固定不動(dòng)的部分。異步電機(jī)的定子是異步電動(dòng)機(jī)固定不動(dòng)的部分。 機(jī)座機(jī)座定子繞組定子繞組定子鐵心定子鐵心河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院8定子鐵心定子鐵心裝在機(jī)座內(nèi)，為一個(gè)內(nèi)壁開槽的中空?qǐng)A柱體，槽內(nèi)嵌放定子裝在機(jī)座內(nèi)，為一個(gè)內(nèi)壁開槽的中空?qǐng)A柱體，槽內(nèi)嵌放定子繞組。繞組。定子鐵心是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分。為減少鐵心中的損耗，定定子鐵心是電動(dòng)機(jī)磁

4、路的一部分。為減少鐵心中的損耗，定子鐵心用子鐵心用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，片間有絕緣。厚的硅鋼片疊壓而成，片間有絕緣。 河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院9用絕緣的銅線繞成，嵌放在定子鐵心槽內(nèi)，繞組與用絕緣的銅線繞成，嵌放在定子鐵心槽內(nèi)，繞組與槽壁用絕緣材料隔開。槽壁用絕緣材料隔開。定子繞組是電動(dòng)機(jī)的電路部分，其主要作用是通過定子繞組是電動(dòng)機(jī)的電路部分，其主要作用是通過電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。定子繞組定子繞組定子繞組定子繞組河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院10接線盒接線盒三相定子繞組的六個(gè)引出線頭。三相定子繞組的六個(gè)引出線頭。三相繞組的始端和末端

5、，分別用三相繞組的始端和末端，分別用U1、V1、W1和和U2、V2、W2表示。都引到了接線盒的接線板上，可根據(jù)表示。都引到了接線盒的接線板上，可根據(jù)需要接成三角或星形接法。需要接成三角或星形接法。接線盒接線盒河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院11W2U2V2U1V1W1W2U2V2U1V1W1W2U2V2U1V1W1 接線柱的連接接線柱的連接 星形聯(lián)結(jié)星形聯(lián)結(jié)三角形聯(lián)結(jié)三角形聯(lián)結(jié)河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院12機(jī)座是電動(dòng)機(jī)的外殼，起支撐的作用，要求有足夠的機(jī)座是電動(dòng)機(jī)的外殼，起支撐的作用，要求有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，能承受運(yùn)輸和運(yùn)行過程中的各種作機(jī)械強(qiáng)度和剛度

6、，能承受運(yùn)輸和運(yùn)行過程中的各種作用力，通常用鑄鐵鑄成，較大容量的異步電機(jī)，一般用力，通常用鑄鐵鑄成，較大容量的異步電機(jī)，一般采用鋼板焊接機(jī)座。采用鋼板焊接機(jī)座。 機(jī)座機(jī)座接線盒接線盒機(jī)座機(jī)座銘牌銘牌端蓋端蓋吊環(huán)吊環(huán)河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院13異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。軸組成。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子風(fēng)扇風(fēng)扇河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院14轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心為電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，一般也由為電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，一般也由0.5mm厚厚的硅鋼片疊成。的硅鋼片疊成。鐵心固定在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，大型

7、異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心固定在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，大型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心則套在轉(zhuǎn)子支架上。鐵心則套在轉(zhuǎn)子支架上。 轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院15轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組的作用是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，流過電流和產(chǎn)生電的作用是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，流過電流和產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。磁轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子繞組的結(jié)構(gòu)型式：鼠籠式和有繞線式兩種。轉(zhuǎn)子繞組的結(jié)構(gòu)型式：鼠籠式和有繞線式兩種。根據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式不同，異步電動(dòng)機(jī)分為：根據(jù)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式不同，異步電動(dòng)機(jī)分為： 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)：驅(qū)動(dòng)各種機(jī)械，如通風(fēng)機(jī)、鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)：驅(qū)動(dòng)各種機(jī)械，如通風(fēng)機(jī)、機(jī)床和運(yùn)輸機(jī)械等等。機(jī)床和運(yùn)輸機(jī)械等等。 繞線

8、轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)：起動(dòng)力矩大，卷揚(yáng)機(jī)、水繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)：起動(dòng)力矩大，卷揚(yáng)機(jī)、水泵和行車。泵和行車。河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院16轉(zhuǎn)子繞組的外形就像一個(gè)轉(zhuǎn)子繞組的外形就像一個(gè)“鼠籠鼠籠”。由于異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組不必由外界電源供電，由于異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組不必由外界電源供電，因此可以自行閉合構(gòu)成短路繞組。因此可以自行閉合構(gòu)成短路繞組。鼠籠式轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院17繞線式轉(zhuǎn)子繞組繞線式轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似，也是用絕緣導(dǎo)線嵌與定子繞組相似，也是用絕緣導(dǎo)線嵌于轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，連接成星形接法的三相對(duì)稱繞組。于轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，連接成星形接法的

9、三相對(duì)稱繞組。繞線式轉(zhuǎn)子繞組繞線式轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組集電環(huán)（滑環(huán)）集電環(huán)（滑環(huán)）河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院18三相異步電動(dòng)機(jī)的符號(hào)三相異步電動(dòng)機(jī)的符號(hào)MM三相異步鼠籠式電動(dòng)機(jī)三相異步鼠籠式電動(dòng)機(jī)三相異步繞線式電動(dòng)機(jī)三相異步繞線式電動(dòng)機(jī)河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院19W2U2V2U1V1W1W2U2V2U1V1W1W2U2V2U1V1W1 接線柱的連接接線柱的連接 星形聯(lián)結(jié)星形聯(lián)結(jié)三角形聯(lián)結(jié)三角形聯(lián)結(jié)河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院20iUiViW tiO三相三相 (多相多相) 繞組中流過三相繞組中流過三相 (多相多相) 電流。電流

10、。U1U2V1V2W2W1U1 U2 通入通入 iU V1 V2 通通入入 iV W1 W2 通通入入 iW 河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院21 t = 0W2U1V2W1U2V1U1W2V1U2W1V2NS t = = 90NSiUiViW tiO河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院22U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3每相繞組都用兩個(gè)線圈串聯(lián)組成：每相繞組都用兩個(gè)線圈串聯(lián)組成：形成的磁場(chǎng)則是兩對(duì)磁極，形成的磁場(chǎng)則是兩對(duì)磁極，即即 p = 2 U1U2U3U4V1V2V3V4W1W2W3W4NSNSNSNSU1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W

11、2W3 t = 0 t = 90河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院23旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速 n0 電流變化一周電流變化一周 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一圈旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一圈電流每秒變化電流每秒變化 50 周周 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn) 50 圈圈 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn) 3000 圈圈電流每分變化電流每分變化 (5060) 周周電流變化一周電流變化一周 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)半圈旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)半圈電流每秒變化電流每秒變化 50 周周 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn) 25 圈圈 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn) 1500 圈圈電流每分變化電流每分變化 (2560) 周周河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院24 p12 3456n

12、0/(r/min) 3000 1500 1000750600500 f = 50 Hz 時(shí)，不同磁極對(duì)數(shù)時(shí)的同步轉(zhuǎn)速如下：時(shí)，不同磁極對(duì)數(shù)時(shí)的同步轉(zhuǎn)速如下： 60 f1pn0 = 磁極對(duì)數(shù)為磁極對(duì)數(shù)為 p 時(shí)時(shí) 河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院25旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向?yàn)椋盒D(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向?yàn)椋篣1V1W1與三相繞組中的三相電流的相序與三相繞組中的三相電流的相序 L1 L2 L3 一致一致L1 L2 L3L1 L2 L3n0n0河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院26 右手定則右手定則 左手定則左手定則河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院27NS 用右手定則判斷用右

13、手定則判斷 轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng) 電流的方向。電流的方向。 用左手定則判斷用左手定則判斷 轉(zhuǎn)子繞組受到的轉(zhuǎn)子繞組受到的 電磁力的方向。電磁力的方向。 電磁力電磁力 F 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 T 。 T 與與 n0 同方向。同方向。n0Fn 河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院28 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系： n 與與 n0 方向一致。方向一致。 n n0，轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率 :起動(dòng)起動(dòng) (堵轉(zhuǎn)堵轉(zhuǎn)) 時(shí)時(shí): n = 0，s = 1 理想空載時(shí)理想空載時(shí): n = n0，s = 0 正常工作時(shí)正常工作時(shí): 0 s TL 加速運(yùn)行加速運(yùn)行當(dāng)當(dāng)

14、 T2 TL 電動(dòng)機(jī)能起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)能起動(dòng)，否則將起動(dòng)不了。否則將起動(dòng)不了。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù): : Y系列：系列：KS = 1.62.2 KC = 5.57.0起動(dòng)電流起動(dòng)電流: :MNSTNsN1TSTMsMTOsTS TN KS =IS INKC =河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院49 例例6.5.1 某三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率某三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率 PN = 45 kW，額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 nN = 2 970 r/min， KM = 2.2 ，KS = 2.0。若若 TL = 200 Nm，試問能否帶此負(fù)載：，試問能否帶此負(fù)載：(1) 長(zhǎng)期運(yùn)行長(zhǎng)期運(yùn)行; (2)

15、 短期運(yùn)行短期運(yùn)行; (3) 直接起動(dòng)。直接起動(dòng)。解解 (1) 電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩由于由于TN TL，故可以帶此負(fù)載短時(shí)運(yùn)行，故可以帶此負(fù)載短時(shí)運(yùn)行。 (3) 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩由于由于TS TL，故可以帶此負(fù)載直接運(yùn)行，故可以帶此負(fù)載直接運(yùn)行。 TS = KSTN = 2.0145 Nm = 290 Nm 河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院50UN0.9UN0.81TM0.81TSR2R2 +R TM n0nOT 轉(zhuǎn)子串聯(lián)合適的電阻轉(zhuǎn)子串聯(lián)合適的電阻: : TS TMn0nMnOT河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院51異步機(jī)的起動(dòng)特性：

16、異步機(jī)的起動(dòng)特性： 起動(dòng)電流大起動(dòng)電流大: IS = KI IN = (57)IN 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小: TS = KSTN = (1.62.2)TN影響：影響： 頻繁起動(dòng)時(shí)造成熱量積累頻繁起動(dòng)時(shí)造成熱量積累, ,易使電動(dòng)機(jī)過熱。易使電動(dòng)機(jī)過熱。 大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響其他負(fù)載工作。大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響其他負(fù)載工作。 良好的起動(dòng)性能良好的起動(dòng)性能: 起動(dòng)電流小起動(dòng)電流小 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院52(全壓起動(dòng)全壓起動(dòng)) (a) 小容量的電動(dòng)機(jī)；小容量的電動(dòng)機(jī)； (b) 電源容量足夠大時(shí)。電源容量足夠大時(shí)。 7.5 kW 以下直接起動(dòng)以下直

17、接起動(dòng) 7.5 kW 以上，且電源容量能滿足起動(dòng)以上，且電源容量能滿足起動(dòng)電流倍數(shù)電流倍數(shù) 3 + 1 4IS INKC =電源容量電源容量 (kVA)電機(jī)功率電機(jī)功率 (kW)河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院53 適用于：正常運(yùn)行為適用于：正常運(yùn)行為形聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)。形聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)。 起動(dòng)時(shí)起動(dòng)時(shí)運(yùn)行時(shí)運(yùn)行時(shí)UVWUNI1LYUVWUNI1L 河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院54定子線電壓比定子線電壓比定子相電壓比定子相電壓比起動(dòng)電流比起動(dòng)電流比起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比電源電流比電源電流比定子相電流比定子相電流比= = 1UNUNU1LYU1L= = U1PYU1P

18、U1PU1PY/ 313= = I1PYI1PU1PU1PY13= = ISYISI1PI1PY133= = IYIISISY13=( ) = U1PYU1PTSYTS213河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院55降壓比降壓比KA=UUN定子線電壓比定子線電壓比定子相電壓比定子相電壓比M3U UN定子相電流比定子相電流比起動(dòng)電流比起動(dòng)電流比電源電流比電源電流比起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比= = KAUUNU1LaU1Lb= = KAU1LaU1LbU1PaU1Pb= = KAU1PaU1PbI1PaI1Pb= = KAI1PaI1PbISaISb= = KAKAISaISbIaIb2=(

19、) = KAU1PaU1PbTSaTSb22河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院563 軟起動(dòng)器軟起動(dòng)器 M3uOtuNtsiOtiRtsiL限壓起動(dòng)模式限壓起動(dòng)模式限流起動(dòng)模式限流起動(dòng)模式河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院57 例例6.6.1 一臺(tái)一臺(tái) Y250M-6 型三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，型三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，UN380 V，三角形聯(lián)結(jié)，三角形聯(lián)結(jié)，PN = 37 kW，nN = 985 r/min，IN = 72 A，KS = 1.8，KC = 6.5。已知電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的負(fù)載。已知電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩TL = 250 Nm，從電源取用的電流不得超過，從電源

20、取用的電流不得超過360 A，試問：試問：(1) 能否直接起動(dòng)？能否直接起動(dòng)？(2) 能否采用星形三角形起能否采用星形三角形起動(dòng)？動(dòng)？(3) 能否采用能否采用 KA = 0.8 的自耦變壓器起動(dòng)？的自耦變壓器起動(dòng)？ 解解 (1) 電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流由于由于I= IS 360 A，所以不能直接起動(dòng)。，所以不能直接起動(dòng)。TN = = Nm =359 Nm60 2 PN nN60 23.1437103985TS = KSTN = 1.8359 Nm = 646 NmIS = KCIN = 6.572 A = 468 A 河南工

21、業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院58(2) 星形三角形起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流星形三角形起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流由于由于 TSY TL， IS 360 A，所以可以采用自耦，所以可以采用自耦變壓器起動(dòng)。變壓器起動(dòng)。TSY = TS = 646 Nm = 215 Nm1313 ISY = IS = 468 A = 156 A1313TSa = KATS = 0.8 646 Nm = 413 Nm22IS = KAIb= KAI = 0.8 468 A = 300 A222河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院59 減小起動(dòng)電流減小起動(dòng)電流 增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 頻敏變

22、阻器：頻敏變阻器： 頻率高，損耗大，電阻大；頻率高，損耗大，電阻大； 頻率低，則反之。頻率低，則反之。 轉(zhuǎn)子電路起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電路起動(dòng)時(shí): 轉(zhuǎn)子電路運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子電路運(yùn)行時(shí):f2 高，電阻大，高，電阻大，f2 低，電阻小，低，電阻小，自動(dòng)切除變阻器。自動(dòng)切除變阻器。 R2n0TnOTsR2Ts R2R2Ts 大，大， Is 小。小。河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院60(1) 改變同步轉(zhuǎn)速改變同步轉(zhuǎn)速 n0 改變頻率改變頻率 f1 和磁極對(duì)數(shù)和磁極對(duì)數(shù) p(2) 改變轉(zhuǎn)差率改變轉(zhuǎn)差率 s n = (1s) n0 = (1s) p60 f1 調(diào)速：在一定的負(fù)載下，根據(jù)生產(chǎn)的需要調(diào)速：在一定

23、的負(fù)載下，根據(jù)生產(chǎn)的需要 人為地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。人為地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。3 變頻器變頻器 M3河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院61U1U2U3U4(a) p = 2(b) p = 1U1U2U3U4河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院62UN0.9UNn0nMnOTR2R2 +RTM n0nOT河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院63I2nsI2 T 若相位相同若相位相同T若相位相反若相位相反I2nsI2TT 在轉(zhuǎn)子電路中串入與在轉(zhuǎn)子電路中串入與 E2 頻率相同，相位相同或相反頻率相同，相位相同或相反的附加電動(dòng)勢(shì)的附加電動(dòng)勢(shì) Ea 。I2 = E2Ea

24、R2 (sX2) 22引入引入Ea 引入引入Ea 河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院64 例例6.7.1 一臺(tái)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子繞組每相一臺(tái)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子繞組每相的電阻的電阻 R2= 0.022，漏電抗，漏電抗 X2 = 0.275，額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 nN=1 440 r/min。(1) 要使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于最大轉(zhuǎn)矩，在轉(zhuǎn)要使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于最大轉(zhuǎn)矩，在轉(zhuǎn)子繞組的每相電路中應(yīng)串聯(lián)多大的起動(dòng)電阻？子繞組的每相電路中應(yīng)串聯(lián)多大的起動(dòng)電阻？(2) 在額定在額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩情況下，在轉(zhuǎn)子繞組的每相電路中應(yīng)串聯(lián)多大負(fù)載轉(zhuǎn)矩情況下，在轉(zhuǎn)子繞組的每相電路中應(yīng)串聯(lián)多大的調(diào)速電阻才能將轉(zhuǎn)速降至

25、的調(diào)速電阻才能將轉(zhuǎn)速降至1 200 r/min？ O sN sMN s sM sTTMTN解解M M(2) 將轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻將轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻 前后的轉(zhuǎn)矩特性前后的轉(zhuǎn)矩特性 OM 段都近似用直線代替。段都近似用直線代替。 (1) Rst X2 R2 (0.2750.022) 0.253 河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院65未串聯(lián)調(diào)速電阻前的轉(zhuǎn)差率未串聯(lián)調(diào)速電阻前的轉(zhuǎn)差率 sN 和臨界轉(zhuǎn)差率和臨界轉(zhuǎn)差率 sMN串聯(lián)調(diào)速電阻后的轉(zhuǎn)差率串聯(lián)調(diào)速電阻后的轉(zhuǎn)差率串聯(lián)調(diào)速電阻后的臨界轉(zhuǎn)差率串聯(lián)調(diào)速電阻后的臨界轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)子每相繞組的總電阻轉(zhuǎn)子每相繞組的總電阻應(yīng)串聯(lián)的調(diào)速電阻應(yīng)串聯(lián)的調(diào)速電阻

26、Rst = R2S R2 = (0.11 0.022) = 0.088 = = 0.041 500 1 440 1 500n0 nNn0sN=R2 X2sMN = 0.08 0.0220.275= = 0.21 5001 200 1 500n0nn0s =0.04sM = s = s = 0.2 = 0.4 TMTNsMNsN0.08R2S = sMX2 = 0.4 0.275 = 0.11 河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院666.8 單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī) 采用單相交流電源供電的異步電動(dòng)機(jī)稱為單相異采用單相交流電源供電的異步電動(dòng)機(jī)稱為單相異步電動(dòng)機(jī)。步電動(dòng)機(jī)。單相異步電

27、動(dòng)機(jī)只需要單相電源供電，因此單相異步電動(dòng)機(jī)只需要單相電源供電，因此廣泛應(yīng)廣泛應(yīng)用于電動(dòng)工具、家用電器、醫(yī)用機(jī)械用于電動(dòng)工具、家用電器、醫(yī)用機(jī)械及工業(yè)設(shè)備中及工業(yè)設(shè)備中。河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院67單相異步電動(dòng)機(jī)有電容式和罩極式兩種類型。單相異步電動(dòng)機(jī)有電容式和罩極式兩種類型。電容式單相電動(dòng)機(jī)具有性能好、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，得電容式單相電動(dòng)機(jī)具有性能好、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛的應(yīng)用。到廣泛的應(yīng)用。13.3.1 單相電容式電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)單相電容式電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)與工作原理與工作原理M11. 單相異步電動(dòng)機(jī)的符號(hào)單相異步電動(dòng)機(jī)的符號(hào)河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院682.

28、單相電容式電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)單相電容式電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)單相異步電動(dòng)機(jī)也是由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。單相異步電動(dòng)機(jī)也是由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。 定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子一般為鼠籠式。轉(zhuǎn)子一般為鼠籠式。 端蓋端蓋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸軸承軸承河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院69定子鐵心的槽內(nèi)嵌有兩相繞組：一個(gè)為主繞組也稱定子鐵心的槽內(nèi)嵌有兩相繞組：一個(gè)為主繞組也稱工作繞組；一個(gè)是副繞組也稱起動(dòng)繞組。工作繞組；一個(gè)是副繞組也稱起動(dòng)繞組。定子繞組定子繞組定子鐵心定子鐵心河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院70 一、脈振磁場(chǎng)一、脈振磁場(chǎng) Fm Rm m Fm Rm m Rm Fm tOt1t2t3t4

29、t5t6t7t8河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院71二、工作原理二、工作原理 無起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，有運(yùn)行轉(zhuǎn)矩。無起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，有運(yùn)行轉(zhuǎn)矩。TRsF1TFsRTOs(a) 轉(zhuǎn)子順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)(b) 轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)TFsR1TRsFTOs河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院72 原理：兩相電流原理：兩相電流旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩三、起動(dòng)方法三、起動(dòng)方法轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子CW1S1iWiSW2S2n轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組 短路環(huán)短路環(huán) 河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院73 交流伺服電動(dòng)機(jī)是兩相異步電動(dòng)機(jī)。交流伺服電動(dòng)機(jī)是兩相

30、異步電動(dòng)機(jī)。 機(jī)械特性機(jī)械特性Tn0.25UCUC0.75UC0.5UCO原理圖原理圖 轉(zhuǎn)速控制方式：轉(zhuǎn)速控制方式： 幅值控制幅值控制、相位控制相位控制、幅相控制。幅相控制。 uL +C+uCL河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院74河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院75 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)將電信號(hào)轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)將電信號(hào)轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速。 U2 V1V2 U1 W2W1 1234河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院76( (b) ) V 相通電相通電通電順序：通電順序：U V W U( (a) ) U 相通電相通電每一拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度稱步距角。每一拍

31、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度稱步距角。( (c) ) W 相通電相通電W2U1V1W1U2V212343412W2U1V1W1U2V23412W2U1V1W1U2V2 河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院77( (a) ) UV 相通電相通電U1W2V1W1U2V23412 W2V1W1U2V23412U1W2V1W1U2V23412U1( (b) ) VW 相通電相通電 ( (c) ) WU 相通電相通電通電順序：通電順序：UV VW WU UV通電順序：通電順序：U UV V VW W WU U步距角步距角 與轉(zhuǎn)子齒數(shù)與轉(zhuǎn)子齒數(shù) Z 和拍數(shù)和拍數(shù) N 的關(guān)系的關(guān)系360 ZN =轉(zhuǎn)子每分鐘的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子每分鐘的轉(zhuǎn)速60f ZNn =河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院78 U1U2V1V2W1W2NSIf 特點(diǎn)：通過改變轉(zhuǎn)子特點(diǎn)：通過改變轉(zhuǎn)子 If，可以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的，可以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的 。原理圖原理圖機(jī)械特性機(jī)械特