異步電動(dòng)機(jī)原理課件

1、Bas專業(yè)培訓(xùn)教材 電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)目 錄第一章 異步電動(dòng)機(jī)原理1一 異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，額定數(shù)據(jù)與工作原理1二 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性5第二章 三相交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速8一 降電壓調(diào)速8二 繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速9三 變頻調(diào)速11四 變級(jí)調(diào)速13第三章 三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與制動(dòng)14一 異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能14二 三相異步電動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)16第四章 直流電機(jī)的基本知識(shí)及工作原理24一 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和銘牌24二 直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理25三 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性27參考文獻(xiàn) 20 第一章 異步電動(dòng)機(jī)原理一. 異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，額定數(shù)據(jù)與工作原理1.異步電動(dòng)機(jī)主要用途與分類(lèi)異步電機(jī)主要用作電

2、動(dòng)機(jī)，去拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械。例如，在農(nóng)業(yè)方面，用于拖動(dòng)水泵、脫粒機(jī)、粉碎機(jī)以及其它農(nóng)副產(chǎn)品的加工機(jī)械等；在工業(yè)方面，用于拖動(dòng)中小型軋鋼設(shè)備、各種金屬切削機(jī)床、輕工機(jī)械、礦山機(jī)械等；在民用電器方面的電扇、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)等也都是用異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的。異步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制造、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行效率較高和具有適用的工作特性。缺點(diǎn)是功率因數(shù)較差。異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，必須從電網(wǎng)里吸收落后性的無(wú)功功率，它的功率因數(shù)總是小于1。由于電網(wǎng)的功率因數(shù)可以用別的方法進(jìn)行補(bǔ)償，這并不妨礙異步電動(dòng)機(jī)的廣泛使用。對(duì)那些單機(jī)容量較大、轉(zhuǎn)速又恒定的生產(chǎn)機(jī)械一般采用通同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)為好。因?yàn)橥?/p>

3、電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)是可調(diào)的。但并不是說(shuō)異步電動(dòng)機(jī)就不能拖動(dòng)這類(lèi)生產(chǎn)機(jī)械，而是要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析比較，以確定采用哪種電機(jī)。 異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，定子繞組接到交流電源上，轉(zhuǎn)子繞組自身短路，由于電磁感應(yīng)的關(guān)系，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)、電流，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。所以異步電機(jī)又叫做感應(yīng)電機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)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(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分（3） 按有無(wú)換相分異步電機(jī)亦可作為異步發(fā)電機(jī)使用。單機(jī)使用時(shí)，常用于電網(wǎng)尚未到達(dá)的地區(qū)，又找不到同步發(fā)電機(jī)的情況，或用于風(fēng)力發(fā)電等特殊場(chǎng)合上。在異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)中，有時(shí)利用異步電機(jī)會(huì)饋制動(dòng)，即運(yùn)行在異步發(fā)電機(jī)狀態(tài)。下面針

4、對(duì)無(wú)換相級(jí)的三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行分析。2.三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)高壓大、中型容量的異步電動(dòng)機(jī)定子繞組常采用Y接，只有三根引出線，如圖1.1(a)所示。對(duì)中、小型容量低壓異步電動(dòng)機(jī)，把定子三相繞組的六根出線頭都引出來(lái)，根據(jù)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(dǎo)線繞成，嵌在定子槽內(nèi)。繞組與槽壁用絕緣隔開(kāi)。 圖 1.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的引出線(a)(b) u1 v1 w1w 2 u2 v 2 u1 v1 w1w 2 u2 v 2機(jī)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(jī)，還要支撐電機(jī)的轉(zhuǎn)子部分。因此機(jī)座應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。對(duì)中、小型異步電動(dòng)機(jī)，通常用

5、鑄鐵機(jī)座。對(duì)大型電機(jī)，一般采用鋼板焊接的機(jī)座，整個(gè)機(jī)座和坐式軸承都固定在同一個(gè)底版上。1)氣隙異步電動(dòng)機(jī)的氣隙比同容量的直流電動(dòng)機(jī)的氣隙小的多,在中、小型異步電動(dòng)機(jī)中，氣隙一般為0.21.5mm左右。異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流是由定子電源供給的。氣隙大時(shí)要求的勵(lì)磁電流也就大了，從而影響電動(dòng)機(jī)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(yīng)太小，否則定轉(zhuǎn)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(shì)產(chǎn)生的磁通來(lái)看，氣隙大些當(dāng)然又有好處。2)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子 (a) (b) (c) 圖 1.2 轉(zhuǎn)子沖片上的槽形圖 圖 1.2 轉(zhuǎn)子沖片上的槽形圖異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞

6、組和轉(zhuǎn)軸組成的，轉(zhuǎn)子鐵心也是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，它用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。圖1.2是轉(zhuǎn)子槽形圖，其中（a）是繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子槽形，（b）是單鼠籠轉(zhuǎn)子槽形，(c)是雙鼠籠子槽形。整個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心固定在轉(zhuǎn)軸上，或固定在轉(zhuǎn)子支架上，轉(zhuǎn)子支架再套在轉(zhuǎn)軸上。如果是繞線式異步電動(dòng)機(jī)，則轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組接線方式形。一般小容量電動(dòng)機(jī)接成形，中、大容量電動(dòng)機(jī)都接成Y形。轉(zhuǎn)子繞組的三條引線分別接到三個(gè)滑環(huán)上，用一套電刷裝置引出來(lái)，如圖1.3所示。這就可以把外接

7、電阻串聯(lián)到轉(zhuǎn)子繞組回路里去。串聯(lián)電阻的目的是改善電動(dòng)機(jī)的特性或是為了調(diào)速，以后再詳細(xì)介紹。鼠籠式繞組與定子繞組大不相同，它是一個(gè)自己短路的繞組。在轉(zhuǎn)子的每個(gè)槽里放上一根導(dǎo)體，每根導(dǎo)體都比鐵心長(zhǎng)，在鐵心的兩端用兩個(gè)端環(huán)把所有的導(dǎo)條都短路起來(lái)，形成一個(gè)自己短路的繞組。如果把轉(zhuǎn)子鐵心拿掉，則可看出剩下的繞組形狀象個(gè)松鼠籠子，因此叫鼠籠轉(zhuǎn)子。導(dǎo)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子鐵心上的槽里，連同端環(huán)、風(fēng)扇一次鑄成。3.異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌

8、上標(biāo)明電機(jī)的型號(hào)，額定數(shù)據(jù)等。1)型號(hào)電機(jī)產(chǎn)品的型號(hào)一般采用大寫(xiě)印刷體的漢語(yǔ)拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組成。其中漢語(yǔ)拼音字母是根據(jù)電機(jī)的全名稱選擇有代表意義的漢字，再用該漢字的第一個(gè)拼音字母組成。例如Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)表示如下： Y 100 L 1 2異步電動(dòng)機(jī) 級(jí)數(shù) 機(jī)座中心高 鐵心長(zhǎng)度代號(hào) 機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)2)額定值異步電動(dòng)機(jī)的額定值包含下列內(nèi)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(zhuǎn)速nN（6） 絕緣等級(jí)與溫升；（7） 額定功率因數(shù)cos。此外，銘牌上還標(biāo)明了工作方式、連接方法等。對(duì)繞線式異步電動(dòng)機(jī)還要標(biāo)明轉(zhuǎn)子繞組的接法、轉(zhuǎn)子繞組額定電動(dòng)勢(shì)

9、和轉(zhuǎn)子的額定電流。如何根據(jù)電機(jī)的銘牌進(jìn)行定子的接線？如果電動(dòng)機(jī)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(dāng)電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)明“電壓380/220V，接法Y/”時(shí)，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(shí)，則接成接，不可亂接。（2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)的銘牌上標(biāo)明“電壓380V，接法”時(shí)，則只有這一種接法。但是在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中，可以接成Y接，接在380V電源上，起動(dòng)完畢，恢復(fù)接法。對(duì)有些高電壓電動(dòng)機(jī)，往往定子繞組有三根引出線，只要電源電壓符合電動(dòng)機(jī)銘牌電壓值，便可使用。4.異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)定子接三相電源后，電

10、機(jī)內(nèi)便形成圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)，圓形旋轉(zhuǎn)磁密，設(shè)其方向?yàn)槟鏁r(shí)針，如圖1.4。若轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子鼠籠導(dǎo)條與旋轉(zhuǎn)磁密有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)條中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，方向由右手定則確定。由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)條彼此在端部短路，于是導(dǎo)條中有電流，不考慮電動(dòng)勢(shì)與電流的相位差時(shí)，電流方向同電動(dòng)勢(shì)方向。這樣，導(dǎo)條就在磁場(chǎng)中受力，用左手定則確定受力方向。轉(zhuǎn)子受力，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，便為電磁轉(zhuǎn)矩，方向與旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)同方向，轉(zhuǎn)子便在該方向上旋轉(zhuǎn)起來(lái)。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后，轉(zhuǎn)速為n，只要n<n1，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條與磁場(chǎng)仍有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)相同的電動(dòng)勢(shì)、電流及受力，電磁轉(zhuǎn)矩仍舊為逆時(shí)針?lè)较?，轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，穩(wěn)定運(yùn)行在T=TL的情況下。 s n<n1n1fTFe

11、i圖 1.4 異步電動(dòng)機(jī)工作原理 二. 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性時(shí)指在定子電壓、頻率和參數(shù)固定的條件下，電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n之間的函數(shù)關(guān)系。1.機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電流的關(guān)系為 異步機(jī)等值電路中，由于勵(lì)磁阻抗比定、轉(zhuǎn)子漏抗大很多很多，把T型等值電路中勵(lì)磁阻抗這一段認(rèn)為是開(kāi)路來(lái)計(jì)算電流，誤差很小。故代入上面的電磁轉(zhuǎn)矩公式中去，得到 這就是機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式。2.固有機(jī)械特性1)固有機(jī)械特性曲線三相異步電動(dòng)機(jī)在電壓、頻率均為額定值不變，定、轉(zhuǎn)子回路不串入任何電路元件條件下的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性，其T-s曲線如圖1.5。其中曲線1為電源正相序時(shí)的，曲線2為電

12、源負(fù)相序時(shí)的曲線。從圖1.5中可看出三相異步電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性不是一條直線，它具有以下特點(diǎn)：（1）當(dāng)0<s<1,特性在第I象限，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速都為正，從正方向規(guī)定判斷，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速同方向，轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速同方向，如圖1.4所示。電動(dòng)機(jī)工作在這范圍內(nèi)是電動(dòng)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(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性（2）在s<0范圍內(nèi)，n>n1，特性在第二象限，電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)值，是制動(dòng)性矩，電磁功率也是負(fù)值，是發(fā)電狀態(tài)，如圖1.6(a)所示。機(jī)械特性在s<0和s>0兩個(gè)范圍內(nèi)

13、近似對(duì)稱。（3）在s>1范圍內(nèi)，n<0，特性在第四象限內(nèi)，T>0，也是一種制動(dòng)狀態(tài)，其電磁量方向如圖1.6（b）所示。在第一象限電動(dòng)狀態(tài)的特性上，B點(diǎn)為額定運(yùn)行點(diǎn)，其電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速均為額定值。A點(diǎn)n=n1，T=0，為理想空載運(yùn)行點(diǎn)。C點(diǎn)是電磁轉(zhuǎn)矩最大點(diǎn)。D點(diǎn)n=0，轉(zhuǎn)矩為T(mén)s，是起動(dòng)點(diǎn)，如圖1.5。1)最大電磁轉(zhuǎn)矩正、負(fù)最大電磁轉(zhuǎn)矩可以從參數(shù)表達(dá)式中求得，為得到最大電磁轉(zhuǎn)矩及最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率，分別為 式中+號(hào)用于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，號(hào)用于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。最大電磁轉(zhuǎn)矩與額定電磁轉(zhuǎn)矩的比值即最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，又稱過(guò)載能力，用表示為 一般三相異步電動(dòng)機(jī)=1.62.2，起重、冶金用的異步電動(dòng)機(jī)=

14、2.22.8。 n>n1NSNn1Ti feefi n1 f e i e i fNST n<0 （a） （b） 圖 1.6 三相異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩 第二章 三相交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速交流調(diào)速在工業(yè)應(yīng)用中，大體上有三大領(lǐng)域：1.凡是能用直流調(diào)速的場(chǎng)合，都能使用交流調(diào)速；2.直流調(diào)速達(dá)不到的，如大容量、高轉(zhuǎn)速、高電壓以及環(huán)境十分惡劣的場(chǎng)所，都能使用交流調(diào)速；3.原來(lái)不調(diào)速的風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)拖動(dòng)，采用交流調(diào)速后，可以大幅度節(jié)能。交流電動(dòng)機(jī)中主要是同步電動(dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)兩種。同步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速靠改變供電電壓的頻率改變其同步轉(zhuǎn)速。由同步電動(dòng)機(jī)、變頻器及磁極位置檢測(cè)器組成的電機(jī)系統(tǒng)，稱為自控式同步電動(dòng)機(jī)，

15、改變其定子電壓即可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，并具有類(lèi)似于直流電機(jī)的調(diào)速特性。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為因此異步電動(dòng)機(jī)有以下幾種調(diào)速方式：（1） 變級(jí)調(diào)速；（2） 變頻調(diào)速；（3） 變滑差調(diào)速。下面分別介紹交流電機(jī)的幾種調(diào)速方法。一.降電壓調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)降低電源電壓的人為機(jī)械特性，其同步轉(zhuǎn)速n1不變、電磁轉(zhuǎn)矩TU2。若電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，降低電源電壓可以降低轉(zhuǎn)速。如圖2.1(a)所示，A點(diǎn)為固有機(jī)械特性上的運(yùn)行點(diǎn)，B點(diǎn)為降低電壓后的運(yùn)行點(diǎn)，分別對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為nA和nB，可見(jiàn)，nB<nA。降壓調(diào)速方法比較簡(jiǎn)單，但是對(duì)一般的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，降壓調(diào)速范圍很窄，沒(méi)有多少實(shí)用價(jià)值。若電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)泵類(lèi)負(fù)載，如通風(fēng)機(jī)，降壓

16、調(diào)速有較好的調(diào)速效果，如圖2.1(a)所示，C、D、E三個(gè)運(yùn)行點(diǎn)轉(zhuǎn)速相差很大。但是，應(yīng)注意電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)存在的過(guò)電流及功率因數(shù)低的問(wèn)題。 S n 1 2 n1 A C sm B D u2 u1 uN E 0 (a) TlT n n1 A B C 0 U2 U1 UN T TL (b) 1恒負(fù)載轉(zhuǎn)矩 2泵類(lèi)負(fù)載 圖 2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)降壓調(diào)速 如果要求電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載并有較寬的調(diào)速范圍，則應(yīng)該選用高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)，它具有如圖2.1(b)所示的機(jī)械特性。實(shí)現(xiàn)圖2.1(b)的機(jī)械特性，并不困難。對(duì)繞線式異步電動(dòng)機(jī)，可以在其轉(zhuǎn)子里串電阻；對(duì)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，可以采用電阻率高的黃銅條制成鼠籠轉(zhuǎn)

17、子。值得注意的是，這種軟機(jī)械特性的電機(jī)，在高速運(yùn)行時(shí)，由于轉(zhuǎn)差率較普通電機(jī)高，運(yùn)行效率要低一些；低速運(yùn)行時(shí)，由于降低了供電電壓，為了保持恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，需要更大的電流，除降低效率外，還應(yīng)注意過(guò)熱的問(wèn)題。此外，在低速運(yùn)行時(shí)，還有另外的問(wèn)題，如在圖2.1(b)中的C點(diǎn)運(yùn)行，由于機(jī)械特性很軟，工作點(diǎn)不易穩(wěn)定，即負(fù)載轉(zhuǎn)矩或供電電壓稍有波動(dòng)，都會(huì)引起較大的轉(zhuǎn)速變化，甚至無(wú)法工作。為了提高調(diào)壓調(diào)速機(jī)械特性的硬度，采用速度閉環(huán)控制系統(tǒng)。二. 繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速改變轉(zhuǎn)子回路串入電阻值的大小，例如轉(zhuǎn)子繞組本身電阻為r2，分別串入電阻Rs1、Rs2、Rs3時(shí)，其機(jī)械特性如圖2.2所示。當(dāng)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載

18、，且為額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩，即TL=TN，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率由sN分別變成s1、s2、s3，如圖2.2。顯然，所串電阻越大，轉(zhuǎn)速越低。已知電磁轉(zhuǎn)矩T為 n A n1 B r C r2+Rs1 D r2+Rs2 Tl Tm 0 （Tl=TN） r2+Rs3T圖 2.2. 繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速當(dāng)電源電壓一定時(shí)，主磁通m基本是定值，轉(zhuǎn)子電流I2可以維持在它的額定值工作。根據(jù)轉(zhuǎn)子電流 從上式可以看出，轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速時(shí)，如果保持電機(jī)轉(zhuǎn)子電流為額定值，必有當(dāng)轉(zhuǎn)子回路串了電阻后，轉(zhuǎn)子回路的功率因數(shù)為 可見(jiàn)，轉(zhuǎn)子回路串電阻是屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。這種調(diào)速方式的調(diào)速范圍不大，負(fù)載小時(shí)，調(diào)速范圍就更小了。調(diào)速的平滑性

19、不好，基本上是屬于有級(jí)調(diào)速。異步電動(dòng)機(jī)采用降電壓調(diào)速或串電阻調(diào)速時(shí)，欲擴(kuò)大調(diào)速范圍，必須增大轉(zhuǎn)差率s。這樣一來(lái)，將使轉(zhuǎn)子回路總銅損耗增大，降低了電機(jī)的效率，轉(zhuǎn)速越低，情況越嚴(yán)重。這種調(diào)速方式多用于斷續(xù)工作的生產(chǎn)機(jī)械上，在低速運(yùn)行的時(shí)間不長(zhǎng)，且要求調(diào)速性能不高的場(chǎng)合，如用于橋式起重機(jī)。三.變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速為 因此，改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)的電源頻率f1，可以改變旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的同步轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)速的目的。額定頻率稱為基頻，變頻調(diào)速時(shí)，可以從基頻向上調(diào)，也可以從基頻向下調(diào)。1.從基頻向下變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)每相電壓為 n f1> f1> f1> f1 n1 f1 n1 f1

20、n1 f1 f1 n1 TN Tm 圖 2.3 變頻調(diào)速機(jī)械特性T 圖 2.3 變頻調(diào)速機(jī)械特性 如果降低電源頻率時(shí)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(dòng)機(jī)磁路本來(lái)就剛進(jìn)入飽和狀態(tài)，磁通增加，磁路過(guò)飽和，勵(lì)磁電流會(huì)急劇增加，這是不能允許的。因此，降低電源頻率時(shí)，必須同時(shí)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(diào)速過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩及對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率為保持恒磁通變頻調(diào)速的機(jī)械特性如圖2.3所示。這種調(diào)速方法于它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)降低電源電壓調(diào)速相似，機(jī)械特性較硬，在一定的靜差率要求下，調(diào)速范圍寬，而且穩(wěn)定性好。由于頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié)，因此變頻調(diào)速為無(wú)級(jí)調(diào)速，平

21、滑性好。另外電動(dòng)機(jī)在正常負(fù)載運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率s較小，因此轉(zhuǎn)差功率較小，效率較高。這種調(diào)速方式為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。 n f1>f1>f1>f1 n1 f1 n1 f1 n1 f1 n1 f1 Tm 圖 2.4 保持恒磁通變頻調(diào)速機(jī)械特性T在這種變頻調(diào)速過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)的最大電磁轉(zhuǎn)矩為此種調(diào)速方法的機(jī)械特性如圖2.4所示。其中虛線部分是恒磁通調(diào)速時(shí)Tm=常數(shù)時(shí)的機(jī)械特性。顯然第二種方法不如第一種方法的機(jī)械特性，特別在低頻低速時(shí)的機(jī)械特性變壞了。2.從基頻向上變頻調(diào)速 f1>f1>f1>f1n1 f1n1 f1n1 f1n1 f1 Tm 0 TmT 圖 2.5 保持UN

22、不變升頻調(diào)速的機(jī)械特性升高電源電壓是不允許的，因此升高頻率向上調(diào)速時(shí)，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(lèi)似他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)弱磁升速情況。升高頻率保持電壓不變時(shí)，近似為恒功率調(diào)速方式。綜上所述，三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1） 從基頻向下調(diào)速，為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式；從基頻向上調(diào)速，近似為恒功率調(diào)速方式；（2） 調(diào)速范圍大；（3） 轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好；（4） 運(yùn)行時(shí)s小，效率高；（5） 頻率f1可以連續(xù)調(diào)節(jié)，變頻調(diào)速為無(wú)級(jí)調(diào)速。四.變極調(diào)速正常運(yùn)行時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率很小，一般轉(zhuǎn)差率S=0.010.06，故電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速n1 而 n1=60f1/p，因此

23、當(dāng)電源頻率 f1不變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速率n1與磁極對(duì)數(shù)p成反比。若磁極對(duì)數(shù)增加一倍，同步轉(zhuǎn)速下降一半，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n跟隨下降一半，即改變磁對(duì)數(shù)就可以調(diào)速。顯然這種調(diào)速是不平滑的，只能一極一極地調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。異步電動(dòng)機(jī)定子極對(duì)數(shù)必須與轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)相同才能進(jìn)行工作。因此，在改變定子極對(duì)數(shù)時(shí)，轉(zhuǎn)子磁極對(duì)數(shù)必須同時(shí)改變。對(duì)于繞線式異步電動(dòng)機(jī)，在改變定子磁極對(duì)數(shù)的同時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組必須相應(yīng)改變接法，以得到與定子相同的磁極對(duì)數(shù)，這是很復(fù)雜的，因此繞線型異步電動(dòng)機(jī)一般都不采用變極調(diào)速。而鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的磁極對(duì)數(shù)能自動(dòng)地隨著定子磁極對(duì)數(shù)的變化而變化，所以變極調(diào)速只適用于鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。變極調(diào)速常用的方法是

24、單繞組變極調(diào)速。所謂單繞組變極調(diào)速就是在定子鐵芯中裝一套繞組，通過(guò)改變繞組的接法來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。通過(guò)改變繞組接法，在一套定子繞組中得到兩種轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)單繞組雙速電動(dòng)機(jī)。這種電動(dòng)機(jī)在通風(fēng)機(jī)、水泵、起重機(jī)和各種切削機(jī)床中得到了廣泛使用。 第三章 三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與制動(dòng)一.異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組加上對(duì)稱三相電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，然后逐漸升速的過(guò)程稱為啟動(dòng)過(guò)程，簡(jiǎn)稱啟動(dòng)。啟動(dòng)過(guò)程很短，通常只有幾分之一秒到幾秒。1.啟動(dòng)性能指標(biāo)（1）啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)：（2）啟動(dòng)電流倍數(shù)：（3）啟動(dòng)時(shí)間。（4）啟動(dòng)設(shè)備。啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和啟動(dòng)電流倍數(shù)是衡量啟動(dòng)性能好壞的兩

25、個(gè)主要指標(biāo)。啟動(dòng)時(shí)，我們總是希望啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，啟動(dòng)電流較小，啟動(dòng)時(shí)間短，啟動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單可靠。因啟動(dòng)時(shí)，如果啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)無(wú)法啟動(dòng)，所以，總希望電動(dòng)機(jī)有足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械較快的達(dá)到額定轉(zhuǎn)速而正常工作。同時(shí)，又希望啟動(dòng)電流小，因啟動(dòng)電流大，變壓器和輸電線的電壓降（U=IZ）大，引起電網(wǎng)電壓顯著下降，影響接在同一母線上其他用電設(shè)備的正常工作。因此，總希望在啟動(dòng)電流較小的情況下能獲得較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流大而啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，啟動(dòng)性能差。不同的機(jī)械負(fù)載對(duì)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩有不同的要求。各種機(jī)床、破碎機(jī)等是在空載情況下啟動(dòng)的，待轉(zhuǎn)速上升到額定轉(zhuǎn)速時(shí)在加負(fù)載。因此，只要電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩

26、大于空載轉(zhuǎn)矩就可以啟動(dòng)。但有些生產(chǎn)機(jī)械常常是在滿載情況下啟動(dòng)的，例如電梯、啟重機(jī)、皮帶運(yùn)輸?shù)取?duì)于這些滿載啟動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械，當(dāng)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)方能啟動(dòng)，否則就無(wú)法工作了。還有些生產(chǎn)機(jī)械，如鼓風(fēng)機(jī)是在輕載情況下啟動(dòng)的。為了滿足不同生產(chǎn)機(jī)械對(duì)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)電流的不同要求，對(duì)于不同類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)，針對(duì)拖動(dòng)的具體負(fù)載選用不同的啟動(dòng)方法。2.啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩（一）啟動(dòng)電流IST IST2=（58）I2n IST1=（47）I1n轉(zhuǎn)子啟動(dòng)電流為其額定電流的58倍，定子啟動(dòng)電流為其額定電流的47倍。（二）啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩MST根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算式可得啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩計(jì)算式為： MST=CmmIST2COSSt2異步電動(dòng)機(jī)

27、啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流很大，但功率因數(shù)很底，因此啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大，一般啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定的0.90.8倍，即： MST=（0.91.8）Mn啟動(dòng)時(shí)，如果啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于或大于電動(dòng)機(jī)軸上負(fù)載轉(zhuǎn)矩ML的1.1倍，即MST1.1ML，電動(dòng)機(jī)方可啟動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)不是頻繁啟動(dòng)時(shí)，雖然啟動(dòng)電流大，但由于啟動(dòng)時(shí)間短（一般在13s內(nèi)完成），且啟動(dòng)后轉(zhuǎn)速迅速升高，電流隨之減小，電機(jī)不會(huì)因?yàn)閱?dòng)過(guò)熱而損壞。但當(dāng)電動(dòng)機(jī)頻繁啟動(dòng)，由于熱量的積累，可能使電機(jī)過(guò)熱。因此在一般情況下，應(yīng)盡量避免電機(jī)頻繁啟動(dòng)。例如，在切削加工時(shí)，常用離合器將機(jī)床主軸與電機(jī)軸脫開(kāi)，讓主軸停下來(lái)更換加工工件而不停電機(jī)。綜上所述，啟動(dòng)電流對(duì)電動(dòng)機(jī)本身影響不大，但會(huì)

28、影響接在同一電網(wǎng)上其他用電設(shè)備的正常工作。因啟動(dòng)電流會(huì)在輸電線上產(chǎn)生很大的電壓降，影響接在同一母線上其他設(shè)備的正常工作，使接在同一母線上的電燈變暗；控制設(shè)備失常；電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，電流增大，嚴(yán)重時(shí)可能使電機(jī)停轉(zhuǎn)。通過(guò)以上分析可知，異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的主要問(wèn)題是啟動(dòng)電流大。為了減小啟動(dòng)電流，在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)供電系統(tǒng)的容量、負(fù)載的性能及電機(jī)啟動(dòng)的頻繁程度而采用不同的方法。因此掌握啟動(dòng)方法是電力拖動(dòng)中的一個(gè)重要問(wèn)題。二.三相異步電動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)三相異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性與人為機(jī)械特性遍布于坐標(biāo)平面的四個(gè)象限。因此三相異步電動(dòng)機(jī)可以運(yùn)行在四個(gè)象限內(nèi)的各個(gè)不同狀態(tài)。三相異步電動(dòng)機(jī)若電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向

29、一致，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)狀態(tài)，若方向相反時(shí)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于制動(dòng)狀態(tài)。制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)中，又分為了回饋制動(dòng)、反接制動(dòng)、倒拉反轉(zhuǎn)及能耗制動(dòng)等。1.電動(dòng)運(yùn)行圖3.1所示三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性，當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)在第一象限時(shí)，電動(dòng)機(jī)為正向電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)、當(dāng)工作點(diǎn)在第三象限時(shí)，電動(dòng)機(jī)為反向電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，電磁轉(zhuǎn)矩為拖動(dòng)性轉(zhuǎn)矩。2.能耗制動(dòng) 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(dòng)機(jī)電動(dòng)運(yùn)行 圖 3.2 能耗制動(dòng)如圖3.2所示，三相異步電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)速為n。如果突然切斷電動(dòng)機(jī)的三相交流電源，同時(shí)把

30、直流電通入它的定子繞組，結(jié)果電源切換后的瞬間，三相異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)形成了一個(gè)不旋轉(zhuǎn)的空間固定磁通勢(shì)。在電源切換后的瞬間，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子由于機(jī)械慣性其轉(zhuǎn)速不能突變，而繼續(xù)維持原逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子受到順時(shí)針?lè)较虻碾姶呸D(zhuǎn)矩。上述停車(chē)過(guò)程中，系統(tǒng)原來(lái)存儲(chǔ)的動(dòng)能消耗了，這部分能量主要被電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為電能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，與他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)過(guò)程相似。因此，上述過(guò)程也稱為能耗制動(dòng)過(guò)程。顯然，能耗制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性與定子接三相交流電源運(yùn)行時(shí)的機(jī)械特性很相似，是一條具有正、負(fù)最大值的曲線。從圖3.3中機(jī)械特性可以看出，改變直流勵(lì)磁電流的大小，或者改變繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路每相所串的電阻值，都可以調(diào)節(jié)能耗制動(dòng)時(shí)制

31、動(dòng)轉(zhuǎn)矩的數(shù)值。 n n1 B A 1 -Tl1 Tl2 Tl1 0 T C 2 圖 3.4 能耗制動(dòng) n n1 4 2 3 1 0 T圖 3.3 能耗制動(dòng)機(jī)械特性能耗制動(dòng)停車(chē)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于第二象限的機(jī)械特性上。對(duì)拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的三相異步電動(dòng)機(jī)，進(jìn)行能耗制動(dòng)，則電動(dòng)機(jī)拖著負(fù)載先減速到n=0時(shí)后，接著便反轉(zhuǎn)，如圖3.4所示。電動(dòng)機(jī)最后穩(wěn)定運(yùn)行在第四象限的工作點(diǎn)C，這是能耗制動(dòng)運(yùn)行；這種穩(wěn)態(tài)下，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩>0，而轉(zhuǎn)速<0。例如起重機(jī)低速（指轉(zhuǎn)速絕對(duì)值比同步速?。┫路胖匚飼r(shí)，經(jīng)常運(yùn)行在這種狀態(tài)。改變直流勵(lì)磁電流的大小，或改變轉(zhuǎn)子回路所串電阻，均可以條機(jī)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速。3

32、.反接制動(dòng)交流異步電動(dòng)機(jī)電力拖動(dòng)系統(tǒng)電氣制動(dòng)的方法除了能耗制動(dòng)外，還有反接制動(dòng)。 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(jī)械特性 圖 3.5 三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)過(guò)程 處于正向電動(dòng)運(yùn)行的三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)，當(dāng)改變?nèi)嚯娫吹南嘈驎r(shí)，電動(dòng)機(jī)便進(jìn)入了反接制動(dòng)過(guò)程。如圖3.5(a)所示，接觸器觸點(diǎn)K1閉和為正向電動(dòng)運(yùn)行，K1斷開(kāi)K2閉和，則改變了電源相序。（b）圖為拖動(dòng)反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，反接制動(dòng)的同時(shí)轉(zhuǎn)子回路串入較大電阻時(shí)的反接制動(dòng)機(jī)械特性。 n n1 A 1 C -TL1 T L2 T L1 T D 2 -n1

33、EB圖 3.6 三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)機(jī)械過(guò)程如果電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小的反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行，或者拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行，這兩種情況下，如果進(jìn)行反接制動(dòng)停車(chē)，那么必須在降速到n=0時(shí)切斷電動(dòng)機(jī)電源并停車(chē)，否則電動(dòng)機(jī)將會(huì)反向起動(dòng)，見(jiàn)圖3.6反接制動(dòng)機(jī)械特性。4.倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行 n n1 0 A 2 1 1 Tl2 Tl1 0 T B 倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)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(dòng)機(jī)倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行圖 3.8 三相異步電動(dòng)機(jī)的正向回饋制動(dòng)拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行的三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)，若在轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串入一定值的電阻，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以降

34、低。如果所串的電阻超過(guò)某一數(shù)值后，電動(dòng)機(jī)還要反轉(zhuǎn)，運(yùn)行于第四象限，如圖3.7的B點(diǎn)，稱之為倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行狀態(tài)。這種運(yùn)行狀態(tài)與直流電動(dòng)機(jī)倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行的情況是一樣的，也是位能性負(fù)載倒過(guò)來(lái)拉著電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。5.回饋制動(dòng)運(yùn)行正向會(huì)饋制動(dòng)過(guò)程中，系統(tǒng)減少了動(dòng)能而向電動(dòng)機(jī)送入機(jī)械功率，扣除了轉(zhuǎn)子回路電阻銅損耗后，變成了從轉(zhuǎn)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(shí)的三相異步電動(dòng)機(jī)實(shí)際上是一臺(tái)發(fā)電機(jī)，它把系統(tǒng)減小的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芩腿虢涣麟娋W(wǎng)。三相異步電動(dòng)機(jī)也具有可逆性，與直流電機(jī)的情況相似。當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，電源為負(fù)相序時(shí)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在第四象限，如圖3.8中的B

35、點(diǎn)，稱為反向回饋制動(dòng)運(yùn)行。起重機(jī)高速放下重物時(shí)，經(jīng)常采用反向回饋制動(dòng)運(yùn)行方式。若負(fù)載大小不變，轉(zhuǎn)子回路串入電阻后，轉(zhuǎn)速絕對(duì)值加大，如圖3.8中的C點(diǎn)；串入電阻值越大，轉(zhuǎn)速絕對(duì)值越高。至此，三相異步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)運(yùn)行、能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)、倒拉反轉(zhuǎn)及會(huì)饋制動(dòng)四個(gè)象限的各種運(yùn)行狀態(tài)都敘述過(guò)了。下面來(lái)把各種運(yùn)行狀態(tài)的機(jī)械特性畫(huà)到一張圖中，如圖3.9所示。實(shí)際的三相異步電動(dòng)機(jī)電力拖動(dòng)系統(tǒng)，由于生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求，其電動(dòng)機(jī)也必須經(jīng)常改變運(yùn)行狀態(tài)而不能僅在某一種狀態(tài)下運(yùn)行。 正向會(huì)饋制動(dòng) n n1 A 正向電動(dòng)運(yùn)行 B 能耗制動(dòng)過(guò)程 反接制動(dòng)過(guò)程 -TL1 0 TL2 TL1 T C E 能耗制動(dòng)運(yùn)行 F 倒

36、拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行 D -n1 G 反向電動(dòng)運(yùn)行 H 反向回饋制動(dòng)運(yùn)行圖 3.9 三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)第四章 直流電機(jī)的基本知識(shí)及工作原理直流電機(jī)與交流電機(jī)一樣是可逆的，可將機(jī)械能變成電能做發(fā)電機(jī)用，也可將電能變成機(jī)械能做電動(dòng)機(jī)用。直流電機(jī)多用做電動(dòng)機(jī)。直流電機(jī)與交流電機(jī)相比，前者在調(diào)速性能上具有范圍寬廣、平滑性好和操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，還具有較大的過(guò)載能力和較大的起動(dòng)、制動(dòng)力矩。它的缺點(diǎn)是耗費(fèi)的材料和有色金屬多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)成本高、運(yùn)行維護(hù)工作量大等。雖然它有如上缺點(diǎn)，但在某些具有特殊要求的生產(chǎn)機(jī)械中還必須由直流電機(jī)拖動(dòng)，如電力牽引、起重設(shè)備、大型機(jī)床、造紙機(jī)、軋鋼機(jī)等都廣泛采用直流電機(jī)拖

37、動(dòng)。直流發(fā)電機(jī)做為直流電源，過(guò)去廣泛應(yīng)用在冶煉、電解、電鍍和充電等設(shè)備中，隨著可控硅整流技術(shù)的日益發(fā)展，直流發(fā)電機(jī)將逐漸被可控硅整流設(shè)備取代。一直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和銘牌1結(jié)構(gòu)直流電機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)電器。通常，把產(chǎn)生磁場(chǎng)的部分做成靜止的，稱為定子；把產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)或電磁轉(zhuǎn)矩的部分做成旋轉(zhuǎn)的，稱為轉(zhuǎn)子（又叫電樞）。定子由主磁極、換相磁極、機(jī)座、端蓋和電刷裝置等組成。轉(zhuǎn)子由鐵芯、繞組、換相器、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等組成。1.1定子部分（1）主磁極。它的作用是產(chǎn)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

38、疊裝二成，以減少電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)因極靴表面磁通密度變化產(chǎn)生的渦流損耗。（2）換相極。它又叫附加極，用于改善電機(jī)的換向，準(zhǔn)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(jī)座和端蓋。機(jī)座的作用是支撐電機(jī)、構(gòu)成相鄰磁極的通路，機(jī)座一般用鑄鋼或鋼板焊成。機(jī)座的兩端各有一個(gè)端蓋，用于保護(hù)電機(jī)和防止觸電。（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(gè)數(shù)通常與主磁極個(gè)數(shù)相同。1.2轉(zhuǎn)子部分電機(jī)中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)或電磁轉(zhuǎn)矩的部分稱為電樞，故直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子又叫電樞。（1）電樞鐵芯。它的作用是構(gòu)成電機(jī)磁路和安放電樞繞組。為減少磁滯和渦流損耗，電樞

39、鐵芯采用05mm厚的硅鋼片疊壓而成，為了加強(qiáng)散熱能力，在鐵芯的軸向留有通風(fēng)孔。（2）電樞繞組。它是產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)或電磁轉(zhuǎn)矩的。電樞繞組由絕緣通絲在專用的模具上制成一個(gè)個(gè)單獨(dú)元件，然后嵌入鐵芯槽中，每個(gè)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(duì)于發(fā)電機(jī)，它將電樞元件中的交流電變?yōu)殡娝㈤g的直流電輸出；對(duì)于電動(dòng)機(jī)，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(dòng) 機(jī)型號(hào) z2-92 勵(lì)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(jí) B級(jí)轉(zhuǎn)數(shù) 750r/min 重量 685Kg為正確使用電機(jī)

40、，使電機(jī)在既安全又經(jīng)濟(jì)的情況下運(yùn)行，電機(jī)在外殼上都裝有一個(gè)銘牌，上面標(biāo)有電機(jī)的型號(hào)和有關(guān)物理量的額定值。1型號(hào)型號(hào)表示的是電機(jī)的用途和主要的結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)速等。額定值是指按規(guī)定的運(yùn)行方式，在該數(shù)值情況下運(yùn)行的電機(jī)既安全又經(jīng)濟(jì)。對(duì)于發(fā)電機(jī)，額定功率是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(duì)于電動(dòng)機(jī)，額定功率是指轉(zhuǎn)軸輸出的機(jī)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(jī)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)各物理量均處于額定值時(shí)，電機(jī)處于額定狀態(tài)運(yùn)行；若電流超過(guò)額定值叫過(guò)載運(yùn)行；電流小于額定值叫欠載運(yùn)行。電機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載或欠載運(yùn)行都是不好的，應(yīng)盡量使電機(jī)靠近額定狀態(tài)運(yùn)行。二.直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理從原理上講，一臺(tái)電機(jī)無(wú)論是直流電機(jī)還是交流電機(jī)，都是在某一種條件下作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，而在另一種條件下作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，并且這兩種狀態(tài)可以相互轉(zhuǎn)換。這稱為電機(jī)的可逆原理。1 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)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(gè)最為重要，是分析它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)各種特性的依據(jù)。還應(yīng)該特別注意的是，采用那種正方向的慣例，都不影響對(duì)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的分析。采用發(fā)電機(jī)慣例是電機(jī)可能運(yùn)行在發(fā)電