《電工電子學(xué)》課件第6章

第6章交流電動(dòng)機(jī)

6.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

6.2三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

6.3三相異步電動(dòng)機(jī)的電路分析

6.4三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性

6.5三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)與調(diào)速

6.6三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)

6.7三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇

6.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

實(shí)際三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)主要包括兩個(gè)部分。靜止不動(dòng)的定子和可以旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，如圖6-1所示。定子和轉(zhuǎn)子之間隔著一層很小的空氣隙，中、小型異步電動(dòng)機(jī)的空氣隙厚度約為0.2~1.5mm。圖6-1三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)6.1.1定子

三相異步電動(dòng)機(jī)的定子主要由機(jī)座、定子鐵心和定子繞組三部分組成。定子鐵心是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，為了減小渦流和磁滯損耗，由互相絕緣的硅鋼片疊成，其內(nèi)圓周表面有槽，用來放置定子繞組，如圖6-2所示。圖6-2定子和轉(zhuǎn)子的鐵心片6.1.2氣隙

異步電動(dòng)機(jī)的氣隙比同容量的直流電動(dòng)機(jī)的氣隙小得多，在中、小型異步電動(dòng)機(jī)中，氣隙一般為0.2~1.5mm。6.1.3轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，主要由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸三部分組成。轉(zhuǎn)子鐵心是圓柱形的，由硅鋼片疊成。在轉(zhuǎn)子鐵心的外圓周上有槽，槽內(nèi)放置轉(zhuǎn)子繞組，轉(zhuǎn)子固定在轉(zhuǎn)軸上，如圖6-1所示。按照轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)的不同，異步電動(dòng)機(jī)可分為鼠籠式和繞線式兩種。圖6-3所示是鼠籠式轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)。圖6-3銅條構(gòu)成的鼠籠式轉(zhuǎn)子繞線型異步電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6-4所示，它的轉(zhuǎn)子繞組同定子繞組一樣，是嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的三相對(duì)稱繞組。繞組的三根引出線分別連接到裝在轉(zhuǎn)子一端軸上的三

個(gè)銅制的滑環(huán)上，滑環(huán)固定在轉(zhuǎn)軸上，可與轉(zhuǎn)子一道旋轉(zhuǎn)。環(huán)與環(huán)、環(huán)與轉(zhuǎn)軸都互相絕緣。在環(huán)上用彈簧壓著碳質(zhì)電刷，分別用三組電刷將電流引出來，如圖6-5所示。其優(yōu)點(diǎn)是可以通過滑環(huán)和電刷給轉(zhuǎn)子回路串入附加阻抗，以改善

電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)或調(diào)速性能。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格貴，維護(hù)麻煩。圖6-4繞線型異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造圖6-5繞線型轉(zhuǎn)子

6.2三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組中通入三相電流，便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，載流轉(zhuǎn)子在磁場(chǎng)中受力產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。所以，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的先決條件。6.2.1旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生

三相異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心中放有三相對(duì)稱繞組AX、BY和CZ，設(shè)將三相繞組接成星形，并接上三相對(duì)稱電源，繞組中便通入三相對(duì)稱電流:其波形如圖6-6所示。取繞組始端到末端的方向作為電流的參考方向。在電流的正半周時(shí)，其值為正，其實(shí)際方向與參考方向一致；在負(fù)半周時(shí)，其值為負(fù)，其實(shí)際方向和參考方向相反。圖6-6三相對(duì)稱電流在ωt=0的瞬時(shí)，定子繞組中的電流方向如圖6-7(a)所示。這時(shí)iA=0；iB是負(fù)的，其方向與參考方向相反，從Y端

流到B端；iC是正的，其方向與參考方向相同，即電流從C

端流到Z端。將每相電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相加，便得出三相電流的合成磁場(chǎng)。在圖6-7(a)中，合成磁場(chǎng)軸線的方向是自上而下。圖6-7三相電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)(p=1)圖6-7(b)所示的是ωt=60°時(shí)定子繞組中電流的方向和三相電流的合成磁場(chǎng)的方向，這時(shí)的合成磁場(chǎng)已經(jīng)在空間轉(zhuǎn)過了60°。

同理可得在ωt=120°時(shí)的三相電流的合成磁場(chǎng)，它比ωt=60°時(shí)的合成磁場(chǎng)在空間又轉(zhuǎn)過了60°，如圖6-7(c)

所示。

2.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向

只要將同三相電源連接的三根導(dǎo)線中的任意兩根的一端對(duì)調(diào)位置，例如將電動(dòng)機(jī)三相定子繞組的B端改為與電源L3相連，C端與L2相連，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就反轉(zhuǎn)了。其電源接線和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向如圖6-8所示。圖6-8旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的反轉(zhuǎn)

3.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極數(shù)

三相異步電動(dòng)機(jī)的磁極數(shù)就是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極數(shù)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極數(shù)和三相繞組的安排有關(guān)。在圖6-7的情況下，每相繞組只有一個(gè)線圈，繞組的始端之間相差120°空間角，則產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有一對(duì)極，即p=1(p是磁極對(duì)數(shù))。如將定子繞組安排得如圖6-9那樣，即每相繞組有兩個(gè)線圈串聯(lián)，繞組的始端之間相差60°空間角，即產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁

場(chǎng)具有兩對(duì)極(p=2)，如圖6-10所示。圖6-9產(chǎn)生四極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的定子繞組圖6-10三相電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)(p=2)

4.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速

由前面的分析可以看出，異步電動(dòng)機(jī)定子繞組中的三相電流所產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是隨著電流的變化在空間不斷旋轉(zhuǎn)，形成一個(gè)具有一對(duì)磁極(磁極對(duì)數(shù)p=1)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。三相電

流變化一個(gè)周期T(即變化360°)，合成磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)一周。三相電流的頻率為f1，表明三相電流每秒鐘交變的周期數(shù)為f1，故旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每分鐘的轉(zhuǎn)速為

n0=60f1(r/min)(6-1)如果設(shè)法使定子磁場(chǎng)為四極(磁極對(duì)數(shù)p=2)，可以證明，電流變化一個(gè)周期，合成磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)180°，其轉(zhuǎn)速為

由此可以推廣到p對(duì)磁極的異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為

(6-2)6.2.2異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)原理

圖6-11是三相電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的原理圖，圖中N、S表示旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的兩極，轉(zhuǎn)子中只示出兩根導(dǎo)條(銅或鋁)。圖6-11轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的原理圖通常，我們把同步轉(zhuǎn)速n0與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的差值稱為轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)差與n0的比值稱為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率，用s表示，即

(6-3)

【例6-1】有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速n=1425r/min。試求電動(dòng)機(jī)的磁極數(shù)和額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率。電源頻率f1=50Hz。

解由于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速接近而略小于同步轉(zhuǎn)速，而同步轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)于不同的磁極對(duì)數(shù)有一系列固定的數(shù)值。與n=1425r/min最相近的同步轉(zhuǎn)速n0=1500r/min，與此相應(yīng)的磁極對(duì)數(shù)p=2。因此，額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率為

6.3三相異步電動(dòng)機(jī)的電路分析

圖6-12是三相異步電動(dòng)機(jī)的每相電路圖。和變壓器相比，定子繞組相當(dāng)于變壓器的一次繞組，轉(zhuǎn)子繞組(一般是短接的)相當(dāng)于變壓器的二次繞組。三相異步電動(dòng)機(jī)中的電磁關(guān)系同變壓器類似。當(dāng)定子繞組接上三相電源(相電壓為

u1)時(shí)，則有三相電流(相電流為i1)通過，并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁通通過定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心構(gòu)成閉合磁路

(定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心之間存在著很小的氣隙)。圖6-12三相異步電動(dòng)機(jī)的每相電路圖6.3.1定子電路

定子每相電路的電壓方程和變壓器一次繞組電路的一樣，即

(6-4)

如果用相量表示，式(6-4)則表示為

(6-5)

式(6-5)中，R1和X1分別為定子每相繞組的電阻和感抗(漏磁感抗)。和變壓器一樣，也可得出即

(6-6)

式(6-6)中，Φ是通過每相繞組的磁通最大值，在數(shù)值上它等于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的每極磁通；f1是e1的變化頻率。因?yàn)樾D(zhuǎn)磁場(chǎng)和定子間的相對(duì)轉(zhuǎn)速為n0，所以

(6-7)

即等于電源或定子電流的頻率。6.3.2轉(zhuǎn)子電路

轉(zhuǎn)子每相電路的電壓方程為

(6-8)

如果用相量表示，則式(6-8)為

(6-9)

1.轉(zhuǎn)子頻率f2

因?yàn)樾D(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子間的相對(duì)轉(zhuǎn)速為(n0－n)，所以轉(zhuǎn)子頻率為

(6-10)

可見，轉(zhuǎn)子頻率f2與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速n有關(guān)。

2.轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)E2和轉(zhuǎn)子感抗X2

轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)e2的有效值表達(dá)式為

E2=4.44f2N2Φ=4.44sf1N2Φ

(6-11)

轉(zhuǎn)子感抗X2的表述式為

X2=2πf2Lσ2=2πsf1Lσ2

(6-12)

在n=0即s=1(電動(dòng)機(jī)起動(dòng)初始瞬間)時(shí)，f2=f1，則轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)和轉(zhuǎn)子感抗分別為

E20=4.44f1N2Φ，X20=2πf1Lσ2

均達(dá)到最大。

3.轉(zhuǎn)子電流I2和轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)cosj2

轉(zhuǎn)子每相電路的電流可由前面的公式推導(dǎo)得出，即

(6-13)因?yàn)檗D(zhuǎn)子電路為感性電路，相應(yīng)的感抗為X2，其轉(zhuǎn)子電流I2總是滯后轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)E2，因而轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)為

(6-14)

可見，轉(zhuǎn)子電流I2和cosj2都與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)。當(dāng)s增大，即轉(zhuǎn)速n降低時(shí)，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間的相對(duì)轉(zhuǎn)速(n0－n)增加，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁通的速度提高，于是E2增加，I2也增加。I2和cosj2隨s變化的關(guān)系可用圖6-13的曲線表示。圖6-13

I2和cosj2與轉(zhuǎn)差率s的關(guān)系

6.4三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性

6.4.1電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式

異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是由旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的每極磁通Φ與轉(zhuǎn)子電流I2相互作用而產(chǎn)生的。但因轉(zhuǎn)子電路是電感性的，轉(zhuǎn)子電流I2比轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)E2滯后j2角；又因電磁轉(zhuǎn)矩與電磁功率Pj成正比，于是可以得出異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式為

(6-15)再根據(jù)式(6-6)、式(6-13)、式(6-14)，可知將上列三式代入式(6-15)，則得出轉(zhuǎn)矩的另一個(gè)表示式:

(6-16)

式中，K是一常數(shù)。6.4.2機(jī)械特性曲線

在一定的電源電壓U1和轉(zhuǎn)子電阻R2之下，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系曲線T=f(s)或轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線n=f(T)，稱為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線，如圖6-14所示。圖6-15的n=f(T)曲線可從圖6-14得出。只需將T=f(s)曲線順時(shí)針轉(zhuǎn)過90°，再將表示T的橫軸移下即可。圖6-14三相異步電動(dòng)機(jī)的T=f(s)曲線圖6-15三相異步電動(dòng)機(jī)的n=f(T)曲線

1.額定轉(zhuǎn)矩TN

電動(dòng)機(jī)在等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩T必須與阻轉(zhuǎn)矩TC相平衡，即T=TC。

阻轉(zhuǎn)矩主要是機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2，此外，還包括空載損耗轉(zhuǎn)矩(主要是機(jī)械損耗轉(zhuǎn)矩)T0。由于T0很小，?？珊雎?，所以

(6-17)

式中，P2是電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率，單位是瓦(W)。轉(zhuǎn)矩的單位是?！っ?N·m)；轉(zhuǎn)速的單位是轉(zhuǎn)每分(r/min)。功率如用千瓦為單位，則

(6-18)額定轉(zhuǎn)矩是電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)矩，它可依據(jù)電動(dòng)機(jī)銘牌上的額定功率(輸出機(jī)械功率)和額定轉(zhuǎn)速由下式得到

(6-19)

2.最大轉(zhuǎn)矩Tmax

從機(jī)械特性曲線上看，轉(zhuǎn)矩有一個(gè)最大值，稱為最大轉(zhuǎn)矩或臨界轉(zhuǎn)矩。對(duì)應(yīng)于最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)差率為sm，它由

求得，即

(6-20)再將式(6-20)代入式(6-16)，得到的最大轉(zhuǎn)矩公式為

(6-21)

由以上兩式可見，Tmax與U21成正比，而與轉(zhuǎn)子電阻R2無關(guān)；sm與R2成正比，R2愈大，sm也愈大。另外一個(gè)方面，也說明電動(dòng)機(jī)的最大過載可以接近最大轉(zhuǎn)矩。如果過載時(shí)間較短，電動(dòng)機(jī)不至于立即過熱，是容許的。因此，最大轉(zhuǎn)矩也表示電動(dòng)機(jī)的短時(shí)容許過載能力。電

動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩TN比Tmax要小，兩者之比稱為過載系數(shù)λ，即

(6-22)

3.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst

電動(dòng)機(jī)剛起動(dòng)(n=0即s=1)時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩稱為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。將s=1代入式(6-16)即可得到起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst:

(6-23)

6.5三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)與調(diào)速

6.5.1三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)就是把它開動(dòng)起來。在起動(dòng)初始瞬間，n=0，s=1。下面從起動(dòng)時(shí)的電流和轉(zhuǎn)矩來分析電動(dòng)機(jī)的起

動(dòng)性能。

1.起動(dòng)電流Ist

電動(dòng)機(jī)在剛起動(dòng)時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)靜止的轉(zhuǎn)子有著很大的相對(duì)轉(zhuǎn)速，磁通切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的速度很快，因此，起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)和產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子電流都很大。轉(zhuǎn)子電流的增大將使定子電流也相應(yīng)增大。一般中小型籠型電動(dòng)機(jī)的定子起動(dòng)電流(指線電流)大約是額定電流的5～7倍。

2.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst

電動(dòng)機(jī)在剛起動(dòng)時(shí)，雖然轉(zhuǎn)子電流很大，但因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流頻率最高(為定子電流頻率)，轉(zhuǎn)子感抗很大，所以轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)是很低的。因此，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩實(shí)際

上是不大的，它與額定轉(zhuǎn)矩之比值約為1.0～2.2。

3.起動(dòng)方法

1)直接起動(dòng)

直接起動(dòng)就是利用閘刀開關(guān)或接觸器將電動(dòng)機(jī)直接接到具有額定電壓的電源上進(jìn)行起動(dòng)。這種方法雖然接線簡(jiǎn)單、設(shè)備少、投資小、起動(dòng)時(shí)間短，但由于起動(dòng)電流大，將使線

路電壓下降較多，影響周邊負(fù)載的正常工作。

2)降壓起動(dòng)

(1)星形-三角形(Y-△)降壓起動(dòng)。

星形-三角形方法只適用于在正常工作時(shí)其定子繞組是三角形連接的電動(dòng)機(jī)。為了減小起動(dòng)電流，起動(dòng)時(shí)可把定子繞組接成星形，使加在每相繞組上的電壓降低到額定電壓的

等到轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)再換接成三角形。這種起動(dòng)方法稱為籠型電動(dòng)機(jī)的星形-三角形(Y-△)轉(zhuǎn)換起動(dòng)。其接線圖如圖6-16所示。圖6-16

Y-△轉(zhuǎn)換起動(dòng)接線圖圖6-17是定子繞組的兩種連接法，Z為起動(dòng)時(shí)每相繞組的等效阻抗。圖6-17籠型電動(dòng)機(jī)的星形-三角形(Y-△)轉(zhuǎn)換起動(dòng)由三相電路的分析可知，當(dāng)定子繞組連接成星形時(shí)，線電流IlY等于相電流IpY；當(dāng)定子繞組連接成三角形時(shí)，線電流IlΔ為相電流IpΔ的倍。故有

(2)自耦變壓器降壓起動(dòng)。

自耦變壓器降壓起動(dòng)是利用三相自耦變壓器將電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過程中的端電壓降低，其接線圖如圖6-18所示。圖6-18自耦變壓器降壓起動(dòng)接線圖對(duì)于不僅要求起動(dòng)電流小，而且要求有相當(dāng)大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合，就往往不得不采用起動(dòng)性能較好而價(jià)格較貴的繞線型電動(dòng)機(jī)了。繞線型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能好，只要在轉(zhuǎn)子電路中接入大小適當(dāng)?shù)钠饎?dòng)電阻Rst，即可達(dá)到減小起動(dòng)電流的目的；同時(shí)又提高了電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst。繞線型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)接線圖如圖6-19所示。圖6-19繞線型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)接線圖

【例6-2】有一Y225M-4型三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下表所示。試求：(1)額定電流；(2)額定轉(zhuǎn)差率sN；

(3)額定轉(zhuǎn)矩TN、最大轉(zhuǎn)矩Tmax、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst。

解

(1)4～100kW的電動(dòng)機(jī)通常都是380V、三角形連接的。

(2)由n=1480r/min可知，電動(dòng)機(jī)是四級(jí)的，即p=2，n0=1500r/min，所以

(3)6.5.2三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

首先來研究異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式:

(6-24)

1.變頻調(diào)速

近年來，變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展很快。目前主要采用如圖

6-20所示的變頻調(diào)速裝置，它主要由整流器和逆變器兩大部分組成。整流器先將頻率f為50Hz的三相交流電變換為直流電，再由逆變器變換為頻率f1可調(diào)、電壓有效值U1也可調(diào)的三相交流電，供給三相籠型電動(dòng)機(jī)，由此可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無級(jí)調(diào)速。圖6-20變頻調(diào)速裝置

2.變極調(diào)速

改變磁極對(duì)數(shù)調(diào)速，通常用改變定子繞組接線的方法來實(shí)現(xiàn)?？捎屑?jí)地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。增加磁極對(duì)數(shù)，可以降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，但磁極對(duì)數(shù)只能成整數(shù)倍地變化，因此，改變磁極對(duì)數(shù)調(diào)速方法無法做到平滑調(diào)速，只適用于籠型異步電動(dòng)機(jī)。圖6-21所示為異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的兩種接法，每相

繞組有兩個(gè)線圈。圖(a)中兩個(gè)線圈串聯(lián)，極對(duì)數(shù)p=2；圖

6-21(b)中兩個(gè)線圈反并聯(lián)(頭尾相聯(lián))，極對(duì)數(shù)p=1。在換極時(shí)，一個(gè)線圈中的電流方向不變，而另一個(gè)線圈中的電流必須改變方向。圖6-21異步電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速示意圖

3.變轉(zhuǎn)差率調(diào)速

在繞線型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中，接入一個(gè)調(diào)速變阻器(接法與起動(dòng)電阻一樣)，改變轉(zhuǎn)子回路電阻，即可實(shí)現(xiàn)變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。接入電阻的大小與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系可由下式確定：

(6-25)

【例6-3】有一臺(tái)繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子每相電阻R2=0.022Ω，額定轉(zhuǎn)速nN=1450r/min?，F(xiàn)要將其調(diào)速到1200r/min，請(qǐng)問：應(yīng)在轉(zhuǎn)子繞組的電路中串接多大的調(diào)速電阻？

解先求額定轉(zhuǎn)差率sN：再求轉(zhuǎn)速為1200r/min時(shí)的轉(zhuǎn)差率s：

最后求調(diào)速電阻，由式(6-25)得6.5.3三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)

1.能耗制動(dòng)

能耗制動(dòng)的原理如圖6-22所示。圖6-22能耗制動(dòng)

2.反接制動(dòng)

在電動(dòng)機(jī)停車時(shí)，將接到電源的三根導(dǎo)線中的任意兩

根對(duì)調(diào)位置，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)將反向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子慣性轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，這種制動(dòng)方法稱為電源反接制動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，應(yīng)利用某種控制電器將電

源自動(dòng)切斷，否則電動(dòng)機(jī)將會(huì)反轉(zhuǎn)。反接制動(dòng)的原理如圖

6-23所示。圖6-23反接制動(dòng)

3.發(fā)電反饋制動(dòng)

發(fā)電反饋制動(dòng)的原理如圖6-24所示。圖6-24發(fā)電反饋制動(dòng)

6.6三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)

要正確使用電動(dòng)機(jī)，必須要看懂銘牌?，F(xiàn)以Y132M-4型電動(dòng)機(jī)為例(如圖6-25所示)，來說明銘牌上各個(gè)數(shù)據(jù)的意義。除了銘牌上的數(shù)據(jù)外，有關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)還有：功率因數(shù)0.85，效率87(%)。圖6-25

Y132M-4型電動(dòng)機(jī)

1.型號(hào)

為了適應(yīng)不同用途和不同工作環(huán)境的需要，電動(dòng)機(jī)制

成不同的系列，每種系列用各種型號(hào)表示。型號(hào)各項(xiàng)的意義如下：

2.接法

接法是指定子三相繞組的接法。一般籠型電動(dòng)機(jī)的接線盒中有六根引出線，標(biāo)有U1、V1、W1、U2、V2、W2。其中，U1、U2是第一相繞組的兩端；V1、V2是第二相繞組的兩端；W1、W2是第三相繞組的兩端。

如果U1、V1、W1分別為三相繞組的始端(頭)，則U2、V2、W2是相應(yīng)的末端(尾)。這六個(gè)引出線端在接電源之前，相互間必須正確連接。連接方法有星形(Y)連接和三角形(△)連接兩種，如圖6-26所示。圖6-26定子繞組的星形連接和三角形連接

3.電壓

銘牌上所標(biāo)的電壓值是指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組上應(yīng)加的線電壓值，單位為伏特(V)。一般規(guī)定電動(dòng)機(jī)的電壓不應(yīng)高于或低于額定值的5％。

4.電流

銘牌上所標(biāo)的電流值是指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的線電流值。

當(dāng)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，兩者之間相對(duì)轉(zhuǎn)速很小，轉(zhuǎn)子電流近似為零，這時(shí)定子電流幾乎全為建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的勵(lì)磁電流。當(dāng)輸出功率增大時(shí)，轉(zhuǎn)子

電流和定子電流都隨著相應(yīng)增大。

5.功率與效率

銘牌上所標(biāo)的功率值是指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)械功率值。輸出功率與輸入功率不等，其差值等于電動(dòng)機(jī)本身的損耗功率，包括銅損、鐵損及機(jī)械損耗等。所謂

效率η就是輸出功率與輸入功率的比值。以Y132M-4型電動(dòng)機(jī)為例：

輸入功率為

輸出功率為

P2=7.5kW

效率為

一般籠型電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)的效率約為72％～93％。

6.功率因數(shù)

功率因數(shù)是指電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)定子繞組的功率因數(shù)。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)是電感性負(fù)載，定子相電流比相電壓滯后一個(gè)j角，cosj就是電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)。

7.轉(zhuǎn)速

由于生產(chǎn)機(jī)械對(duì)轉(zhuǎn)速的要求不同，需要生產(chǎn)不同磁極數(shù)的異步電動(dòng)機(jī)，因此有不同的轉(zhuǎn)速等級(jí)。最常用的是四個(gè)極的(n0=1500r/min)。

8.絕緣等級(jí)

絕緣等級(jí)是按電動(dòng)機(jī)繞組所用的絕緣材料在使用時(shí)容許的極限溫度來分級(jí)的。所謂極限溫度，是指電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)中最熱點(diǎn)的最高容許溫度。其技術(shù)數(shù)據(jù)見表6-1。

9.工作方式

電動(dòng)機(jī)的工作方式分為八類，用字母S1~S8分別表示。

例如：連續(xù)工作方式(S1)；短時(shí)工作方式(S2)，分10min、

30min、60min、90min四種。斷續(xù)周期性工作方式(S3)，

其周期由一個(gè)額定負(fù)載時(shí)間和一個(gè)停止時(shí)間組成，額定負(fù)

載時(shí)間與整個(gè)周期之比稱為負(fù)載持續(xù)率。標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)率有15%、25%、40%、60%幾種，每個(gè)周期為10min。

6.7三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇

1.功率的選擇

要為某一生產(chǎn)機(jī)械選配一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，首先要考慮電