交流電動機的工作原理及特性ppt課件

1、機電傳動控制1目錄目錄 第五章第五章 第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.1 5.1 三相異步電動機的結構和工作原理三相異步電動機的結構和工作原理 5.2 5.2 三相異步電動機的定子電路和轉子電路三相異步電動機的定子電路和轉子電路 5.3 5.3 三相異步電動機的轉矩與機械特性三相異步電動機的轉矩與機械特性 5.4 5.4 三相異步電動機的啟動特性三相異步電動機的啟動特性 5.5 5.5 三相異步電動機的調速特性三相異步電動機的調速特性 5.6 5.6 三相異步電動機的制動特性三相異步電動機的制動特性 5.7 5.7 單相異步電動機單相異步電動機 5.8

2、5.8 同步電動機的工作原理、特點及應用同步電動機的工作原理、特點及應用機電傳動控制2目錄目錄 第五章第五章 第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.1 5.1 三相異步電動機的結構和工作原理三相異步電動機的結構和工作原理 5.2 5.2 三相異步電動機的定子電路和轉子電路三相異步電動機的定子電路和轉子電路 5.3 5.3 三相異步電動機的轉矩與機械特性三相異步電動機的轉矩與機械特性 5.4 5.4 三相異步電動機的啟動特性三相異步電動機的啟動特性 5.5 5.5 三相異步電動機的調速特性三相異步電動機的調速特性 5.6 5.6 三相異步電動機的制動特性三相異步

3、電動機的制動特性 5.7 5.7 單相異步電動機單相異步電動機 5.8 5.8 同步電動機的工作原理、特點及應用同步電動機的工作原理、特點及應用機電傳動控制3第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 了解異步電動機的基本結構和旋轉磁場的產(chǎn)生；了解異步電動機的基本結構和旋轉磁場的產(chǎn)生；掌握異步電動機的工作原理，機械特性，掌握異步電動機的工作原理，機械特性， 以及啟動、調速及制動的各種方法、特點與應用；以及啟動、調速及制動的各種方法、特點與應用；學會用機械特性學會用機械特性 的四個象限來分析異步電動機的運行狀態(tài)；的四個象限來分析異步電動機的運行狀態(tài)；掌握單相異步電動機的工

4、作原理和啟動方法；掌握單相異步電動機的工作原理和啟動方法；了解同步電動機了解同步電動機 的結構特點、工作原理、運行特性及啟動方法。的結構特點、工作原理、運行特性及啟動方法。機電傳動控制4第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 異步電動機的機械特性，它是基于異步電動機的工作原理異步電動機的機械特性，它是基于異步電動機的工作原理 而推導出來的；特別是異步電動機的而推導出來的；特別是異步電動機的人為機械特性人為機械特性，因為，因為 它是分析異步電動機啟動、調速、制動工作狀態(tài)的依據(jù)；它是分析異步電動機啟動、調速、制動工作狀態(tài)的依據(jù)； 對異步電動機銘牌數(shù)據(jù)、額定值的含義要非常

5、熟悉；對異步電動機銘牌數(shù)據(jù)、額定值的含義要非常熟悉； 異步電動機直接啟動和異步電動機直接啟動和Y- -降壓啟動降壓啟動的條件和優(yōu)缺點，的條件和優(yōu)缺點， 線繞式異步電動機線繞式異步電動機轉子串電阻轉子串電阻的啟動、調速和制動，的啟動、調速和制動， 以及各種啟動方法的應用場合；以及各種啟動方法的應用場合； 異步電動機變頻調速和異步電動機變頻調速和變極對數(shù)變極對數(shù)調速的特性與優(yōu)缺點。調速的特性與優(yōu)缺點。 定子旋轉磁場與轉子運動的相對性。定子旋轉磁場與轉子運動的相對性。 電動機的制動過程。電動機的制動過程。機電傳動控制5三相鼠籠式三相鼠籠式異步電動機異步電動機三相特殊鼠籠式三相特殊鼠籠式異步電動機異步

6、電動機三相繞線式三相繞線式異步電動機異步電動機第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 概概 述述異步異步電動機電動機單相異步電動機單相異步電動機同步同步電動機電動機單相同步電動機單相同步電動機三相同步電動機三相同步電動機三相雙鼠籠式三相雙鼠籠式異步電動機異步電動機三相深槽式三相深槽式異步電動機異步電動機三相高轉差率三相高轉差率鼠籠式鼠籠式異步電動機異步電動機三相異步三相異步電動機電動機機電傳動控制6第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 概概 述述 交流電動機交流電動機 在各行各業(yè)和日常生活等，都得到了廣泛的應用。在各行各業(yè)和日常生活等，

7、都得到了廣泛的應用。 鼠籠式異步電動機鼠籠式異步電動機 在機電傳動控制系統(tǒng)中使用得最為廣泛。在機電傳動控制系統(tǒng)中使用得最為廣泛。 繞線式異步電動機繞線式異步電動機 與鼠籠式相比，其轉子結構稍復雜，價格稍貴，與鼠籠式相比，其轉子結構稍復雜，價格稍貴， 一般用于要求起動電流小、起動轉距大的場合。一般用于要求起動電流小、起動轉距大的場合。 結構簡單，制造、使用和維護方便，結構簡單，制造、使用和維護方便， 運行可靠，成本低，效率高。運行可靠，成本低，效率高。 但是，功率因數(shù)低、起動和調速性能差。但是，功率因數(shù)低、起動和調速性能差。機電傳動控制7第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原

8、理及特性 概概 述述NNNNNcosIUP3)(VkVUN或額定電壓額定運行狀態(tài)時加在額定運行狀態(tài)時加在定子繞組上的線電壓定子繞組上的線電壓. .)(kWPN額定功率額定條件下轉軸上額定條件下轉軸上輸出的機械功率輸出的機械功率.)(AIN額定電流在額定運行狀態(tài)下流在額定運行狀態(tài)下流入定子繞組的線電流入定子繞組的線電流.min)/(rnN額定轉速額定額定運行時電動機的轉速運行時電動機的轉速NNf額定效率額定頻率額定功率因數(shù)Ncos機電傳動控制8第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.1 三相異步電動機的結構和工作原理三相異步電動機的結構和工作原理機電傳動控制9鐵心

9、鐵心: :由硅鋼片疊成，也是磁路的一部分。由硅鋼片疊成，也是磁路的一部分。第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.1 三相異步電動機的結構和工作原理三相異步電動機的結構和工作原理鐵心鐵心: :由導磁性能很好的硅鋼片疊成由導磁性能很好的硅鋼片疊成( (導磁部分導磁部分) )。繞組繞組: :放在定子鐵心內圓槽內放在定子鐵心內圓槽內( (導電部分導電部分) )。機座機座: :固定定子鐵心及端蓋。固定定子鐵心及端蓋。定定子子靜止靜止部分部分轉轉子子旋轉旋轉部分部分三三相相異異步步電電動動機機轉子鐵心的每個槽內轉子鐵心的每個槽內插入一根裸導條，插入一根裸導條，形成一個多相

10、對稱短路繞組。形成一個多相對稱短路繞組。轉子繞組為三相對稱繞組，轉子繞組為三相對稱繞組，嵌放在轉子鐵心槽內。嵌放在轉子鐵心槽內。 繞線式：繞線式：繞組繞組: :轉軸、軸承、風扇轉軸、軸承、風扇 鼠籠式：鼠籠式：機電傳動控制10第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.1 三相異步電動機的結構和工作原理三相異步電動機的結構和工作原理軸承軸承定子繞組定子繞組轉子轉子定子定子集電環(huán)集電環(huán)出線盒出線盒轉子繞組轉子繞組端蓋端蓋定子繞組定子繞組機電傳動控制11第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.1 三相異步電動機的結構和工作原理三相異步電動

11、機的結構和工作原理三相對稱三相對稱交流繞組模型交流繞組模型圓形圓形定子沖片定子沖片定子定子鐵心鐵心機電傳動控制12第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.1 三相異步電動機的結構和工作原理三相異步電動機的結構和工作原理 定子繞組用絕緣的銅定子繞組用絕緣的銅 （或鋁）導線繞成，（或鋁）導線繞成， 嵌在定子槽內。嵌在定子槽內。 通常把定子三相繞組通常把定子三相繞組 的六根出線頭都引出，的六根出線頭都引出， 根據(jù)實際使用的需要，根據(jù)實際使用的需要， 可接成可接成Y形或形，形或形， 如圖所示。如圖所示。形接法形接法Y形接法形接法機電傳動控制13第五章第五章 交流電動機的

12、工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.1 三相異步電動機的結構和工作原理三相異步電動機的結構和工作原理機電傳動控制14第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.1 三相異步電動機的結構和工作原理三相異步電動機的結構和工作原理 形式與定子繞組形式與定子繞組 基本相同；基本相同； 3 3個繞組的末端個繞組的末端 連接在一起構成連接在一起構成 星形連接；星形連接； 3 3個始端連接在個始端連接在 3 3個銅滑環(huán)上；個銅滑環(huán)上； 電刷引出線連接電刷引出線連接 起動調速變阻器。起動調速變阻器。機電傳動控制15第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原

13、理及特性 5.1 三相異步電動機的結構和工作原理三相異步電動機的結構和工作原理 在定子的三相對稱繞組中通入三相對稱交流電流，在定子的三相對稱繞組中通入三相對稱交流電流， 可以產(chǎn)生在空間旋轉的圓形合成磁場?？梢援a(chǎn)生在空間旋轉的圓形合成磁場。 磁場旋轉方向與電流相序一致。磁場旋轉方向與電流相序一致。 電流相序為電流相序為A-B-C時，磁場順時針方向旋轉；時，磁場順時針方向旋轉； 電流相序為電流相序為A-C-B時，磁場逆時針方向旋轉。時，磁場逆時針方向旋轉。 旋轉磁場的轉速旋轉磁場的轉速 n0稱為同步轉速：稱為同步轉速： n0決定于決定于 電流的頻率電流的頻率 f 電機的磁極對數(shù)電機的磁極對數(shù) pp

14、fn600（r/ /min） 旋轉磁場的產(chǎn)生旋轉磁場的產(chǎn)生機電傳動控制16第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.1 三相異步電動機的結構和工作原理三相異步電動機的結構和工作原理BiAXBYCZAiCi240sin120sinsintIitIitIimCmBmAAXYCBZNS 同步轉速同步轉速 no與磁場磁極對數(shù)與磁場磁極對數(shù) p 的關系：（的關系：（ f50Hz時）時） 磁極對數(shù)磁極對數(shù) p分別為分別為 1、 2、 3， 每個電流周期磁場轉過空間角度每個電流周期磁場轉過空間角度360、180、120， 同步轉速同步轉速no分別為分別為 3000、 1500

15、、 1000 r/min 如下定子繞組的接法，合成磁場只有一對磁極，即如下定子繞組的接法，合成磁場只有一對磁極，即 p1。 旋轉磁場的產(chǎn)生旋轉磁場的產(chǎn)生機電傳動控制17第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.1 三相異步電動機的結構和工作原理三相異步電動機的結構和工作原理 磁極對數(shù)磁極對數(shù) p 的改變的改變 定子每相繞組由兩個相等圈數(shù)定子每相繞組由兩個相等圈數(shù) 的的“半繞組半繞組”組成。組成。 若如右圖示若如右圖示將每相兩個將每相兩個 “半繞組半繞組”串聯(lián)，形成的磁場則串聯(lián)，形成的磁場則 是兩對磁極，即是兩對磁極，即 p2或或2p4。 若改變接法若改變接法將每相

16、兩個將每相兩個 “半繞組半繞組”并聯(lián)，形成的磁場并聯(lián)，形成的磁場則則 是一對磁極，即是一對磁極，即 p1或或2p2。 （詳見變極調速詳見變極調速） 旋轉磁場的產(chǎn)生旋轉磁場的產(chǎn)生CYABCXYZAXBZAiCiBiAXX ANSSNZCZCBYBY機電傳動控制18AXYCBZAXYCBZ第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.1 三相異步電動機的結構和工作原理三相異步電動機的結構和工作原理AXYCBZNS兩極旋轉磁場示意圖兩極旋轉磁場示意圖AXYCBZNS 旋轉磁場的產(chǎn)生旋轉磁場的產(chǎn)生以以iA0為起動點為起動點機電傳動控制19第五章第五章 交流電動機的工作原理及特

17、性交流電動機的工作原理及特性 5.1 三相異步電動機的結構和工作原理三相異步電動機的結構和工作原理 旋轉磁場的產(chǎn)生旋轉磁場的產(chǎn)生以以iAIM為起動點為起動點兩極旋轉磁場示意圖兩極旋轉磁場示意圖0120240360機電傳動控制20第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.1 三相異步電動機的結構和工作原理三相異步電動機的結構和工作原理 旋轉磁場的產(chǎn)生旋轉磁場的產(chǎn)生以以iAIM為起動點為起動點四極旋轉磁場示意圖四極旋轉磁場示意圖060120180機電傳動控制21第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.1 三相異步電動機的結構和工作原理三

18、相異步電動機的結構和工作原理 旋轉磁場的產(chǎn)生旋轉磁場的產(chǎn)生兩極與四極旋轉磁場的比較兩極與四極旋轉磁場的比較01202403600601201800120240360機電傳動控制220120240360第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.1 三相異步電動機的結構和工作原理三相異步電動機的結構和工作原理 旋轉磁場的產(chǎn)生旋轉磁場的產(chǎn)生 01202403600120240360機電傳動控制23 電流電流 相序相序A-C-B右手定則右手定則右手定則右手定則左手定則左手定則第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.1 三相異步電動機的結構和

19、工作原理三相異步電動機的結構和工作原理 轉動原理轉動原理XAZBC Yn逆時針逆時針 方向方向 旋轉旋轉機電傳動控制24第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.1 三相異步電動機的結構和工作原理三相異步電動機的結構和工作原理 轉動原理轉動原理機電傳動控制25 電動機在正常運轉時，其轉速電動機在正常運轉時，其轉速n總是稍低于同步轉速總是稍低于同步轉速n0， 故稱為故稱為電動機；電動機； 又因為產(chǎn)生電磁轉矩的電流是電磁感應所產(chǎn)生的，又因為產(chǎn)生電磁轉矩的電流是電磁感應所產(chǎn)生的， 也稱為也稱為電動機。電動機。第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及

20、特性 5.1 三相異步電動機的結構和工作原理三相異步電動機的結構和工作原理 轉差率轉差率 轉差率轉差率是異步電動機一個非常重要的參數(shù)，是異步電動機一個非常重要的參數(shù)， 它反映了電動機的各種運行情況。它反映了電動機的各種運行情況。00nnnS 機電傳動控制265.25.2 三相異步電動機的額定參數(shù)三相異步電動機的額定參數(shù) 一、一、 三相異步電動機定子繞組的接法三相異步電動機定子繞組的接法 1兩種接法兩種接法 定子繞組的首端和末端通常都接在電動機接線盒的接線柱上，定子繞組的首端和末端通常都接在電動機接線盒的接線柱上，一般按圖所示的方法排列。一般按圖所示的方法排列。 按照我國電工專業(yè)標準規(guī)定：按照我

21、國電工專業(yè)標準規(guī)定：定子繞組出線端的首端為定子繞組出線端的首端為D1、D2、D3，末端為，末端為D4、D5、D6。機電傳動控制27 三相電動機的定子繞組有三相電動機的定子繞組有星形（星形（Y型）型）和和三角形（形）三角形（形）兩種兩種不同的接法，如圖所示。不同的接法，如圖所示。機電傳動控制282線電壓與相電壓線電壓與相電壓 線電壓線電壓：兩相繞組首端之間的電壓，用：兩相繞組首端之間的電壓，用U1表示；表示； 相電壓相電壓：每相繞組首、尾之間的電壓，用：每相繞組首、尾之間的電壓，用U相相表示。表示。 對于星形接法：對于星形接法：相相UU31 對于三角形接法：對于三角形接法： 相相UU 13線電流

22、與相電流線電流與相電流 線電流：電網(wǎng)的供電電流，用線電流：電網(wǎng)的供電電流，用I1 表示；表示； 相電流：每相繞組的電流，用相電流：每相繞組的電流，用I相相表示。表示。 對于星形接法對于星形接法 ：相相II 1對于三角形接法對于三角形接法 ：相相II31 cosUIP1113 4. . 電動機的輸入功率電動機的輸入功率機電傳動控制29二、額定參數(shù)二、額定參數(shù) 電動機在制造工廠所擬定的情況下工作時，稱為電動機的電動機在制造工廠所擬定的情況下工作時，稱為電動機的額定額定運行運行，通常用額定值來表示其運行條件，這些數(shù)據(jù)大部分都標明在，通常用額定值來表示其運行條件，這些數(shù)據(jù)大部分都標明在電動機的銘牌上。

23、電動機的銘牌上。 1. 額定功率額定功率PN： 在額定運行情況下，在額定運行情況下，電動機軸上輸出的機械功率電動機軸上輸出的機械功率。 NNNPP1 輸出功率的一般表達式為：輸出功率的一般表達式為： 12PP 其中：其中： 效率效率 P1 輸入功率輸入功率P2輸出功率輸出功率 輸出功率和輸出轉矩的關系為：輸出功率和輸出轉矩的關系為： cosIKnP.TM222559 I2為轉子電流為轉子電流 機電傳動控制30 2. .額定電壓額定電壓UN：在額定運行情況下，定子繞組端應加的線電壓：在額定運行情況下，定子繞組端應加的線電壓值。值。 如標有兩種電壓值（例如如標有兩種電壓值（例如220/380V），

24、這表明定子繞組采用），這表明定子繞組采用 /Y連接時應加的線電壓值。連接時應加的線電壓值。即：即： 三角形接法時，定子繞組應接三角形接法時，定子繞組應接220V的電源電壓；的電源電壓；星形接法時，定子繞組應接星形接法時，定子繞組應接380的電源電壓。的電源電壓。 3. .額定頻率額定頻率f ：在額定運行情況下，定子外加電壓的頻率：在額定運行情況下，定子外加電壓的頻率（ Hz）。）。 50 f機電傳動控制31 如標有兩種電流值（例如如標有兩種電流值（例如10.35/5.9A），則對應于定子繞組為），則對應于定子繞組為 /Y連接的線電流值。連接的線電流值。 4. .額定電流額定電流IN ：在額定頻

25、率、額定電壓和軸上輸出額定功率時，：在額定頻率、額定電壓和軸上輸出額定功率時，定子的線電流值。定子的線電流值。即：即： 三角形接法時，定子電流為三角形接法時，定子電流為10.35A；星形接法時，定子電流為星形接法時，定子電流為5.9A。 5. .額定轉速額定轉速nN ：在額定頻率、額定電壓和電動機軸上輸出額定：在額定頻率、額定電壓和電動機軸上輸出額定功率時，電動機的轉速。功率時，電動機的轉速。 與額定轉速相對應的轉差率稱為與額定轉速相對應的轉差率稱為額定轉差率額定轉差率SN。 機電傳動控制32 一般不標在電動機銘牌上的幾個額定值如下一般不標在電動機銘牌上的幾個額定值如下 ： 1.1.額定功率因

26、數(shù)額定功率因數(shù) ：在額定頻率、額定電壓和電動機軸上：在額定頻率、額定電壓和電動機軸上輸出額定功率時，定子相電流與相電壓之間相位差的余弦。輸出額定功率時，定子相電流與相電壓之間相位差的余弦。Ncos 2. .額定效率額定效率 ：在額定頻率、額定電壓和電動機軸上輸出額定：在額定頻率、額定電壓和電動機軸上輸出額定功率時，電動機輸出機械功率與輸入電功率之比，其表達式為功率時，電動機輸出機械功率與輸入電功率之比，其表達式為N %100cos3NNNN IUPN 3. .額定負載轉矩額定負載轉矩TN ：電動機在額定轉速下輸出額定功率時軸上：電動機在額定轉速下輸出額定功率時軸上的負載載矩。的負載載矩。 4.

27、 4.線繞式異步電動機轉子靜止時的滑環(huán)電壓和轉子的額定電流。線繞式異步電動機轉子靜止時的滑環(huán)電壓和轉子的額定電流。 通常手冊上給出的數(shù)據(jù)就是電動機的額定值。通常手冊上給出的數(shù)據(jù)就是電動機的額定值。 機電傳動控制33三、定子繞組連線方法的選用三、定子繞組連線方法的選用 定子三相繞組的連接方式（定子三相繞組的連接方式（Y形或形或 形）的選擇，和普通三相形）的選擇，和普通三相負載一樣，須視電源的線電壓而定。負載一樣，須視電源的線電壓而定。 如果電源的線電壓等于電動機的額定相電壓，那么，電動機的如果電源的線電壓等于電動機的額定相電壓，那么，電動機的繞組應該接成三角形；繞組應該接成三角形； 如果電源的線

28、電壓是電動機額定相電壓的如果電源的線電壓是電動機額定相電壓的 倍，那么，電動倍，那么，電動機的繞組就應該接成星形。機的繞組就應該接成星形。 通常電動機的銘牌上標有符號通常電動機的銘牌上標有符號 /Y和數(shù)字和數(shù)字220 /380 ，前者表示，前者表示定子繞組的接法，后者表示對應于不同接法應加的線電壓值。定子繞組的接法，后者表示對應于不同接法應加的線電壓值。3機電傳動控制34 例例 電源線電壓為電源線電壓為380V，現(xiàn)有兩臺電動機，其銘牌數(shù)據(jù)如下，現(xiàn)有兩臺電動機，其銘牌數(shù)據(jù)如下，試選擇定子繞組的連接方式。試選擇定子繞組的連接方式。 1. J32-4，功率，功率1.0kW，連接方法，連接方法 /Y，

29、電壓，電壓220/380V，電流，電流4.25/2.45A，轉速，轉速1420 r/min，功率因數(shù)，功率因數(shù)0.79。 2. J02-21-4，功率，功率1.1 kW，連接方法，連接方法 ，電壓，電壓380V，電流，電流6.27A，轉速轉速1410 r/min，功率因數(shù)，功率因數(shù)0.79。 解：解： J32-4 電動機應接星形（電動機應接星形（Y），如圖），如圖(a) 所示。所示。 J02-21-4 電動機應接成三角形（電動機應接成三角形（ ），如圖），如圖 (b)所示。所示。機電傳動控制35機電傳動控制365.3 三相異步電動機的轉矩與機械特性三相異步電動機的轉矩與機械特性第五章第五章 交

30、流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 異步電動機所產(chǎn)生的電磁轉矩為異步電動機所產(chǎn)生的電磁轉矩為 2202222SXRUSRKT 轉矩特性指電動機的電源電轉矩特性指電動機的電源電 壓和頻率一定時，電磁轉矩壓和頻率一定時，電磁轉矩 與轉差率與轉差率( (轉速轉速) )之間的關系。之間的關系。機械特性機械特性n = f（T）轉矩特性轉矩特性T = f（s） 實際生產(chǎn)中把電磁轉矩與轉速的實際生產(chǎn)中把電磁轉矩與轉速的 關系稱異步電動機的機械特性。關系稱異步電動機的機械特性。機電傳動控制375.3 三相異步電動機的轉矩與機械特性三相異步電動機的轉矩與機械特性第五章第五章 交流電動機的工作原理

31、及特性交流電動機的工作原理及特性 2202222SXRUSRKT 機械特性機械特性n = f（T）轉矩特性轉矩特性T = f（s） 異步電動機所產(chǎn)生的電磁轉矩為異步電動機所產(chǎn)生的電磁轉矩為 機電傳動控制38電源為電源為負相序時負相序時電源為電源為正相序時正相序時1、固有機械特性固有機械特性 四個重要特殊點：四個重要特殊點： 理想空載點理想空載點A T = 0，n = n0（S =0） 額定工作點額定工作點B T = TN，n = nN（S=SN） 啟動工作點啟動工作點D T = Tst，n = 0（S =1） 臨界工作點臨界工作點C T = Tmax，n = nm（S = Sm）機械特性機械特

32、性 n = f（T）5.3 三相異步電動機的轉矩與機械特性三相異步電動機的轉矩與機械特性第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 機電傳動控制395.3 三相異步電動機的轉矩與機械特性三相異步電動機的轉矩與機械特性第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 2、人為機械特性人為機械特性 可以作出可以作出改變改變U、f 以及以及 在定子、轉子電路串接電阻或電抗在定子、轉子電路串接電阻或電抗 的人為機械特性。的人為機械特性。 異步電動機異步電動機定子降壓定子降壓的人為機械特性的人為機械特性 異步電動機異步電動機定子串接電定子串接電阻阻( (電電抗抗

33、) )的人為機械特性的人為機械特性 異步電動機異步電動機定子變頻定子變頻的人為機械特性的人為機械特性 繞線式異步電動機繞線式異步電動機轉子串接電阻轉子串接電阻( (電電抗抗) )的人為機械特性的人為機械特性 2202222SXRUSRKT 根據(jù)電磁轉矩關系式根據(jù)電磁轉矩關系式機電傳動控制405.3 三相異步電動機的轉矩與機械特性三相異步電動機的轉矩與機械特性第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 2、人為機械特性人為機械特性 的人為機械特性的人為機械特性 異步電動機異步電動機定子降壓定子降壓的人為機械特性的人為機械特性 異步電動機異步電動機定子串接電定子串接電阻阻(

34、 (電電抗抗) )的人為機械特性的人為機械特性 異步電動機異步電動機定子變頻定子變頻的人為機械特性的人為機械特性 繞線式異步電動機繞線式異步電動機轉子串接電阻轉子串接電阻( (電電抗抗) )的人為機械特性的人為機械特性的人為機械特性的人為機械特性 電樞串電阻電樞串電阻的人為機械特性的人為機械特性 降低電樞電壓降低電樞電壓的人為機械特性的人為機械特性 減弱勵磁磁通減弱勵磁磁通的人為機械特性的人為機械特性機電傳動控制415.3 三相異步電動機的轉矩與機械特性三相異步電動機的轉矩與機械特性第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 2.人為機械特性人為機械特性 機電傳動控制4

35、25.3 三相異步電動機的轉矩與機械特性三相異步電動機的轉矩與機械特性第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 2.人為機械特性人為機械特性 機電傳動控制435.3 三相異步電動機的轉矩與機械特性三相異步電動機的轉矩與機械特性第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 三相異步電動機三相異步電動機穩(wěn)定運行分析穩(wěn)定運行分析 1異步電動機的特性異步電動機的特性 2恒轉矩型負載特性恒轉矩型負載特性 3恒功率型負載特性恒功率型負載特性4, 5通風機型負載特性通風機型負載特性機電傳動控制44三相異步電動機的調速特性三相異步電動機的調速特性改變磁極對數(shù)改變

36、磁極對數(shù) p調速（變極調速）調速（變極調速）改變頻率改變頻率 f 調速（變頻調速）調速（變頻調速）改變轉差率改變轉差率S調速調速 改變電壓調速改變電壓調速 轉子串電阻調速轉子串電阻調速三相異步電動機的制動特性三相異步電動機的制動特性反饋制動反饋制動 正向反饋制動正向反饋制動 反向反饋制動反向反饋制動反接制動反接制動 電源反接制動電源反接制動 倒拉反接制動倒拉反接制動能耗制動能耗制動 反抗性恒轉矩負載反抗性恒轉矩負載 位能性恒轉矩負載位能性恒轉矩負載第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.45.6 三相異步電動機的啟動調速制動特性三相異步電動機的啟動調速制動特性三

37、相異步電動機的啟動特性三相異步電動機的啟動特性1.1.直接啟動直接啟動2.2.非直接啟動非直接啟動鼠籠式電動機降壓啟動法鼠籠式電動機降壓啟動法線繞式電動機啟動法線繞式電動機啟動法定子串電阻定子串電阻定子串電抗定子串電抗 自耦變壓器自耦變壓器Y- - 延邊三角形延邊三角形轉子串電阻轉子串電阻轉子串轉子串頻敏變阻器頻敏變阻器機電傳動控制45第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.4 三相異步電動機的啟動特性三相異步電動機的啟動特性v三相異步電動機的啟動特性三相異步電動機的啟動特性 鼠籠式電動機降壓啟動法鼠籠式電動機降壓啟動法 定子串電阻定子串電阻 定子串電抗定子串電

38、抗 Y- -轉換轉換 自耦變壓器轉換自耦變壓器轉換 延邊三角形轉換延邊三角形轉換 線繞式電動機啟動法線繞式電動機啟動法 轉子串電阻轉子串電阻 轉子串頻敏變阻器轉子串頻敏變阻器v直流他勵電動機的啟動特性直流他勵電動機的啟動特性 降壓啟動降壓啟動 電樞電路串電阻啟動電樞電路串電阻啟動機電傳動控制46第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.4 三相異步電動機的啟動特性三相異步電動機的啟動特性定子串電阻啟動定子串電阻啟動 定子串電抗啟動定子串電抗啟動鼠籠式電動機降壓啟動法鼠籠式電動機降壓啟動法機電傳動控制47第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及

39、特性 5.4 三相異步電動機的啟動特性三相異步電動機的啟動特性Y- -降壓啟動降壓啟動鼠籠式電動機降壓啟動法鼠籠式電動機降壓啟動法l起動電流起動電流l起動轉矩起動轉矩l繞組電壓繞組電壓Y形和形接法時形和形接法時的電壓和電流的電壓和電流( (a) ) Y接法接法( (降壓起動降壓起動) )( (b) ) 接法接法( (全壓運行全壓運行) )機電傳動控制48第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.4 三相異步電動機的啟動特性三相異步電動機的啟動特性Y- -降壓啟動降壓啟動鼠籠式電動機降壓啟動法鼠籠式電動機降壓啟動法Y形和形接法時形和形接法時的電壓和電流的電壓和電流(

40、 (a) ) Y接法接法( (降壓起動降壓起動) )( (b) ) 接法接法( (全壓運行全壓運行) )異步電動機異步電動機星星- -三角起動原理圖三角起動原理圖機電傳動控制49第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.4 三相異步電動機的啟動特性三相異步電動機的啟動特性異步電動機用自耦變壓器異步電動機用自耦變壓器降壓起動原理圖降壓起動原理圖自耦變壓器的一相繞組自耦變壓器的一相繞組自耦變壓器降壓啟動自耦變壓器降壓啟動鼠籠式電動機降壓啟動法鼠籠式電動機降壓啟動法接至接至電動機電動機一相繞組一相繞組來自來自一相電源一相電源l起動時接入起動時接入l運行時斷開運行時斷開機

41、電傳動控制50第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.4 三相異步電動機的啟動特性三相異步電動機的啟動特性延邊三角形起動的接線圖延邊三角形起動的接線圖 ( (a) )延邊三角形延邊三角形( (起動起動) )； ( (b) )三角形三角形( (運行運行) )延邊三角形延邊三角形 降壓啟動降壓啟動鼠籠式電動機降壓啟動法鼠籠式電動機降壓啟動法機電傳動控制51第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.4 三相異步電動機的啟動特性三相異步電動機的啟動特性延邊三角形延邊三角形 降壓啟動降壓啟動鼠籠式電動機降壓啟動法鼠籠式電動機降壓啟動法延邊三角

42、形起動的接線圖延邊三角形起動的接線圖 ( (a) )延邊三角形延邊三角形( (起動起動) )； ( (b) )三角形三角形( (運行運行) )異步電動機異步電動機延邊三角形延邊三角形起動原理圖起動原理圖 機電傳動控制52第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.4 三相異步電動機的啟動特性三相異步電動機的啟動特性異步電動機的轉子電路及起動特性圖異步電動機的轉子電路及起動特性圖線繞式電動機啟動法線繞式電動機啟動法轉子串電阻啟動轉子串電阻啟動機電傳動控制53第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.4 三相異步電動機的啟動特性三相異步電動

43、機的啟動特性轉子串頻敏變阻器時的機械特性轉子串頻敏變阻器時的機械特性1 1固有機械特性；固有機械特性；2 2串頻敏變阻器的人為機械特性串頻敏變阻器的人為機械特性轉子串頻敏變阻器啟動轉子串頻敏變阻器啟動線繞式電動機啟動法線繞式電動機啟動法（三相）頻敏變阻器（三相）頻敏變阻器轉子電路轉子電路機電傳動控制54第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.5 三相異步電動機的調速特性三相異步電動機的調速特性v三相異步電動機的調速特性三相異步電動機的調速特性 改變磁極對數(shù)改變磁極對數(shù) p 調速（變極調速）調速（變極調速） 改變頻率改變頻率 f 調速（變頻調速）調速（變頻調速）

44、改變轉差率改變轉差率 S 調速調速 改變電壓調速改變電壓調速 轉子串電阻調速轉子串電阻調速v直流他勵電動機的調速特性直流他勵電動機的調速特性 改變電樞電壓調速改變電樞電壓調速 改變勵磁磁通調速改變勵磁磁通調速 電樞電路串電阻調速電樞電路串電阻調速機電傳動控制55第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.5 三相異步電動機的調速特性三相異步電動機的調速特性改變磁極對數(shù)調速（變極調速）改變磁極對數(shù)調速（變極調速）將每相兩個將每相兩個“半繞組半繞組”串聯(lián)串聯(lián)，形成的磁場形成的磁場是是兩對磁極兩對磁極，即即 p2或或2p4。v將每相兩個將每相兩個“半繞組半繞組”并聯(lián)并聯(lián)，

45、形成的磁場形成的磁場是是一對磁極一對磁極，即即 p1或或2p2。低速低速高速高速機電傳動控制56第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.5 三相異步電動機的調速特性三相異步電動機的調速特性雙速電動機的極對數(shù)變換雙速電動機的極對數(shù)變換（a a）Y/ /YY （b b）/ /YY改變磁極對數(shù)調速（變極調速）改變磁極對數(shù)調速（變極調速）Y型接法型接法半繞組串聯(lián)半繞組串聯(lián)p2，低速低速vYY型接法型接法半繞組并聯(lián)半繞組并聯(lián)p1，高速高速型接法型接法半繞組串聯(lián)半繞組串聯(lián)p2，低速低速vYY型接法型接法半繞組并聯(lián)半繞組并聯(lián) p1，高速高速機電傳動控制57第五章第五章 交流電

46、動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.5 三相異步電動機的調速特性三相異步電動機的調速特性改變磁極對數(shù)調速（變極調速）改變磁極對數(shù)調速（變極調速）Y型接法型接法半繞組串聯(lián)半繞組串聯(lián)p2，低速低速型接法型接法半繞組串聯(lián)半繞組串聯(lián)p2，低速低速YY型接法型接法半繞組并聯(lián)半繞組并聯(lián)p1 高速高速高速：高速：KM1斷斷KM2通通KM3通通低速：低速：KM1通通KM2斷斷KM3斷斷機電傳動控制58第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.5 三相異步電動機的調速特性三相異步電動機的調速特性Y- -YY變極調速變極調速的機械特性的機械特性- -YY變極調速變極調

47、速的機械特性的機械特性改變磁極對數(shù)調速（變極調速）改變磁極對數(shù)調速（變極調速）機電傳動控制59轉子串轉子串電阻電阻調速調速改變頻率改變頻率f 調速調速( (變頻調速變頻調速) )第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.5 三相異步電動機的調速特性三相異步電動機的調速特性改變轉差率改變轉差率S調速調速變壓變壓調速調速機電傳動控制60第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.6 三相異步電動機的制動特性三相異步電動機的制動特性v三相異步電動機的制動特性三相異步電動機的制動特性 反反饋制動饋制動 正向反饋制動正向反饋制動 反向反饋制動反向

48、反饋制動 反接制動反接制動 電源反接制動電源反接制動 倒拉反接制動倒拉反接制動 能耗制動能耗制動 反抗性恒轉矩負載反抗性恒轉矩負載 位能性恒轉矩負載位能性恒轉矩負載v直流他勵電動機的制動特性直流他勵電動機的制動特性 反饋制動反饋制動 正向反饋制動正向反饋制動 反向反饋制動反向反饋制動 反接制動反接制動 電源反接制動電源反接制動 倒拉反接制動倒拉反接制動 能耗制動能耗制動 反抗性恒轉矩負載反抗性恒轉矩負載 位能性恒轉矩負載位能性恒轉矩負載機電傳動控制61第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.6 三相異步電動機的制動特性三相異步電動機的制動特性 反饋制動反饋制動正

49、向正向電動運行電動運行反向反向電動運行電動運行反向反向反饋制動反饋制動運行運行正向正向反饋制動反饋制動過程過程正向反饋制動正向反饋制動重物下放重物下放降壓調速降壓調速反向反饋制動反向反饋制動反接反接制動制動過程過程重物下放重物下放重物提升重物提升正向正向電動運行電動運行機電傳動控制62第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.6 三相異步電動機的制動特性三相異步電動機的制動特性 反饋制動反饋制動正向正向電動運行電動運行反向反向電動運行電動運行反向反向反饋制動反饋制動運行運行正向正向反饋反饋制動制動過程過程反接反接制動制動過程過程重物下放重物下放重物提升重物提升正向

50、反饋制動正向反饋制動反向反饋制動反向反饋制動機電傳動控制63FE重重物物下下放放電車下坡電車下坡U1UN降壓調速降壓調速第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.6 三相異步電動機的制動特性三相異步電動機的制動特性 反饋制動反饋制動正向反饋制動正向反饋制動反向反饋制動反向反饋制動參考：參考：直流他勵電動機直流他勵電動機的制動特性的制動特性機電傳動控制64 反接制動反接制動第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.6 三相異步電動機的制動特性三相異步電動機的制動特性電源電源 反接制動反接制動倒拉倒拉 反接制動反接制動正向正向電動運行電動

51、運行反接反接制動制動過程過程倒拉倒拉反接制動反接制動運行運行機電傳動控制65第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.6 三相異步電動機的制動特性三相異步電動機的制動特性 反接制動反接制動機電傳動控制66 能耗制動能耗制動第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.6 三相異步電動機的制動特性三相異步電動機的制動特性正向正向電動運行電動運行位能性位能性 恒轉矩負載恒轉矩負載 反抗性反抗性 恒轉矩負載恒轉矩負載 能耗能耗制動制動運行運行能耗能耗制動制動過程過程機電傳動控制67第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特

52、性 5.6 三相異步電動機的制動特性三相異步電動機的制動特性反抗性恒轉矩負載反抗性恒轉矩負載位能性恒轉矩負載位能性恒轉矩負載 能耗制動能耗制動參考：參考：直流他勵電動機的制動特性直流他勵電動機的制動特性機電傳動控制68 能耗制動能耗制動第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.6 三相異步電動機的制動特性三相異步電動機的制動特性反抗性恒轉矩負載反抗性恒轉矩負載位能性恒轉矩負載位能性恒轉矩負載 電源反接制動電源反接制動倒拉反接制動倒拉反接制動 反接制動反接制動 反饋制動反饋制動正向反饋制動正向反饋制動反向反饋制動反向反饋制動機電傳動控制69第五章第五章 交流電動機的

53、工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 正向電動運行正向電動運行反向電動運行反向電動運行反向反饋制動運行反向反饋制動運行反接制動過程反接制動過程倒拉反接制動運行倒拉反接制動運行能耗制動運行能耗制動運行能耗制動過程能耗制動過程正向反饋制動過程正向反饋制動過程三相異步電動機三相異步電動機的各種運行狀態(tài)的各種運行狀態(tài)5.6 三相異步電動機的制動特性三相異步電動機的制動特性 A B C D H J E F I K機電傳動控制70第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 5.7 單相異步電動機單相異步電動機 單相異步電動機是一種采用單相電源供電的異步電動機，單相異步電動機是一

54、種采用單相電源供電的異步電動機， 工作原理與三相異步電動機單相運行相同，工作原理與三相異步電動機單相運行相同， 主要運行特點是電動機沒有啟動轉矩。主要運行特點是電動機沒有啟動轉矩。 啟動原理：將單相脈動磁場變?yōu)樾D磁場；啟動原理：將單相脈動磁場變?yōu)樾D磁場； 啟動方法：電容分相式啟動（另設啟動繞組）啟動方法：電容分相式啟動（另設啟動繞組） 罩極式啟動（在極靴上加短路銅環(huán)）罩極式啟動（在極靴上加短路銅環(huán)） 突出優(yōu)點是只需單相交流電源供電，突出優(yōu)點是只需單相交流電源供電， 可以廣泛應用于家用電器、醫(yī)療器械和自動控制裝置中。可以廣泛應用于家用電器、醫(yī)療器械和自動控制裝置中。 機電傳動控制71一、一、 單相異步電動機的磁場單相異步電動機的磁場 單相異步電動機的定子繞組為單相，轉子一般為鼠籠式單相異步電動機的定子繞組為單相，轉子一般為鼠籠式 。 當接入單相交流電源時，它在定、轉子氣隙中產(chǎn)生一個當接入單相交流電源時，它在定、轉子氣