机电控制8

运行 制动
~ ~
F
n0=0 n
转子
M 3~
+
8.7.2 反接制动 停车时，将电动机接电源的任意两相反接，使电动 机由原来的旋转方向反过来，以达制动的目的； n0
F
n
M 3~
注意：
转子
反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。
即切割磁力线的速度很大，造成
I2
，引起 I
。 1
为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。
5.转子功率因数
cos2
R2 R X
2 2 2 2

2
R2 R (SX20 )
2 2 2
I 2 COS
I2
COS2
T
0
1
s
注： 转子电路的各个物理量，如电动势、电流、频率、感 抗及功率因数等都与转差率有关，亦即与转速有关。
§8.4 三相异步电动机的转矩与机械特性 8.4.1 转矩公式
n0 n 100% s n 0
转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：
异步电机运行中: 电动机起动瞬间:
s 1 ~ 9%
（转差率最大） n 0, s 1
§8.3 三相异步电动机的电路分析 8.3.1 定子电路
R1
i2 e2
u1 R1i1 e1 e 1 R1i1 L 1
第八章
交流电动机
电动机的分类
交流电动机 异步机 同步机
鼠笼式
绕线式
电动机
直流电动机 他励、异励、串励、复励
电动机授课内容：
基本结构、工作原理、 机械特性、控制方法 应用场合和如何正确使用
§8.1 三相异步电动机的构造
三相定子绕组：产生旋转 磁场。 转子：在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或 电流。 定子绕组 （三相）
线 电 压
W1
W2 U 2 V2 V1
线 电 压
V2
V1
例：380/220 Y/是指：线电压为380V时采用Y接法； 当线电压为220V时采用接法。 说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额 定值的 5 ％。
4. 额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流。
8.7.3 发电反馈制 动 令电机转子的转速超过 旋转磁场的同步转速，便会 产生制动转矩。

F
no
n
§8.8 三相异步电动机的铭牌数据
1. 型号 三相异步电动机 机座中心高(mm) Y 132M－4
磁极数(极对数 p=2) 同步转速1500转/分
机座长度代号
(S ——短机座； M ——中机座； L ——长机座)
自耦降压起动：
Q1
工作
Q2
起动
起动时，先将开关 Q2扳到“起动”位臵。当转速接近 Q 额定值时，将2 扳向“工作”位臵，切除自耦变压 器。
转子串电阻起动
线绕式转子 定子
电刷 滑环 R R
R
起动时将适当的R串入转子绕组中，起动后将R短路。
I 2 st
E 20 R ( X 20 )
2 2
R I 2 I 1
n
0
n
T
sR2 2 T K 2 U1 2 R2 (sX 20 )
求解
Tmax
T 0 S
Tmax
1 KU 2 X 20
2 1
过载系数：
Tmax TN
Tmax
1 KU 2 X 20
2 1
三相异步电动机 1.8 ~ 2.2
注意： （1）三相异步机的 Tmax 和电压的平方成正比，所 以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。 （2）工作时，一定令负载转矩 TL Tmas ，否则 电机将停转。致使 闷车现象
2. 联接方式：Y/ 接法：
U1 W2 U 2 V2 U1 V1 W1 W1 W1 V1 U2 W2 U1
W2 U 2 V2
W2 U 2 V2 U1 V1 W1
接电源
V2
接电源
V1
定子绕组的星形联结
定子绕组的三角形联结
3. 额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压.
U1 W2 U1 W1 U2
3000(转/分） 1500(转/分） 1000(转/分）
电动机转速和旋转磁场同步转速的关系
电动机转速:
n
异步电动机
电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，
但
n n0
提示：如果
n n0
转子与旋转磁场间没有相对运动 无转子电动势（转子导体不切割磁力线） 无转子电流 无转距
转差率
(s ) 的概念：
t 180
旋转磁场的旋转方向
旋转方向：取决于三相电流的相序。
iA
iB
iC
Im
iA
iC
iB
t
Im
t
n0
改变电机的旋转方向：换接其中两相
n0
旋转磁场的转速大小
一个电流周期，旋转磁场在空间转过360 o。则
同步转速（旋转磁场的速度）为：
Im
i A i B iC
n0 60 f (转/分）
t
C
iA
iB
iC
t
Im
X
()电流入
iA
A
iA
iB
iC
t
iC
iB
Z X Y
C B
Im
A
Y
N
Z
合成磁场方向：
t 0
C
B
向下
S
X
同理分析，可得 其它电流角度下 的磁场方向：
Im
iA
iB
iC
t
n0
A Y
60
Z
n0
A Y C Z
n0
Y C
A Z B X
N
CS
X
B
B X
t 60
t 120
§8.5 三相异步电动机的起动 8.4.1 转矩公式
起动电流
I st
：
中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 ~ 7 倍。
原因：起动时
n0
，转子导条切割磁力线速度很大。
转子感应电势
转子电流 定子电流 频繁起动时造成热量积累 大电流使电网电压降低 影响其他负载工作
影响：
电机过热
三相异步机的起动方法：
电磁转矩 T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下, 受到电磁力所形成的转距之总和。
T KT mI 2 cos2
常数 每极磁通 转子电流 转子电路的
cos2
T KT mI 2 cos2
将其中参数代入：
R (SX20 ) R2 cos 2 2 2 R2 (SX20 )
2 2 2
S

S
N
Y
X'
X
X
C S
ZN '
B' Z'
C
A'
t 0
A'
t 60
60 f n0 (转/分） p
Im
i A i B iC
t
三相异步电动机的同步转速
60 f n0 (转/分） p
同步转速 n0
极对数
每个电流周期 磁场转过的空间角度
( f 50Hz)
p 1
p2 p3
360 180 120
2
转子串电阻起动的特点：
（1）适于转子为线绕式的电动机起动。 （2）R2选的适当，转子串电阻既可以降低起动电流， 又可以增加起动力矩。
R2 R'2
n
R2
R '2
K R2U 1 Tst 2 2 R 2 X 20 R 2 Tst
2
T
0
§8.6 三相异步电动机的调速
60 f1 n 1 s n0 1 s p
调速方法： 1. 改变电源频率 (变频调速)
f1 无级调速
f1 ,U 1
可调
f 50Hz
+
整流器
-
逆变器
M 3~
2.改改变转差率
s 无级调速
T R2
R '2
R2 R'2
n
R2
R '2
T
0
S
0
§8.7 三相异步电动机的制动
8.7.1 能耗制动 停车时，断开交流电源，接至直流电源上，产生 制动转矩。
Tst体现了电动机带载起动的能力。若 Tst TL 电机能
起动，否则将起动不了。
机械特性的软硬 硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。 软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起 动特性好。 硬特性 （R2小）
n
软特性 （R2大）
T
0
不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性 电机；重载起动则选软特性电机。
e2 R2 i2 e 1
相量表示为：
8.3.2 转子电路
R1
i1
u1
E 2 R2 I 2 ( E 2 ) R I jX I
2 2 2 2
e1
e2
e 1
e 2
R2
1.转子频率
pn0 n n0 n pn0 f2 或 f2 sf1 60 n0 60 2.转子电动势 E2 4.44 f 2 N 2 4.44sf1 N 2 n 0时，即s 1 时，转子电动势为： E2 sE20 E20 4.44 f1 N 2
Y－ 起动应注意的问题：
（1）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。