第7章-交流电动机
电机课件第七章
单相异步电动机的感性认识
课题一 单相异步电动机原理、结 构和分类
主要内容： 一、脉动磁场的分布和合成 二、单相异步电动机分类 三、单相罩极式异步电动机 四、单相电阻启动异步电动机 五、单相电容运行异步电动机 六、单相电容启动异步电动机 七、双值电容单相异步电动机 八、单相异步电动机的启动开关
一、脉动磁场的分布和合成
一脉动磁场的分布和合成一脉动磁场的分布和合成二单相异步电动机分类二单相异步电动机分类三单相罩极式异步电动机三单相罩极式异步电动机四分相式异步电动机四分相式异步电动机主要内容主要内容l一单相异步电机绕组概述一单相异步电机绕组概述l二绕组的基本术语二绕组的基本术语l三电阻启动或电容启动电动机定子绕组三电阻启动或电容启动电动机定子绕组l四电容运行电动机定子绕组四电容运行电动机定子绕组l五正弦绕组简介五正弦绕组简介一单相异步电机绕组概述一单相异步电机绕组概述l单相异步电动机定子绕组分为
LZ1
LF1
LZ2
LF2
四、电容运行电动机定子绕组
特点: 因启动绕组长期接在电源上，为 了产生理想的旋转磁场，启动绕组 和工作绕组各占1/2槽，匝数和截 面积也相等或接近。
例 7-2 电容运行单相异步电动机定子槽数 z=24，要数2p=4，试画出展开图
解：计算极距
z 6 2p
工作绕组槽数和启动绕组槽数
当单相交流电通入单相定子绕 组时，就会在绕组轴线方向上 产生一个大小和方向交变的磁 场，称为脉动磁场。 脉动磁场：空间位置不变，磁 感应强度B的幅值在时间上随交 流电流按正弦规律变化。磁场 不会旋转，不切割磁力线，也 就不会产生启动转矩。 所以单相异步电动机是不会自 行启动的。
为了便于分析，把这个脉动磁场分解为大小相等、 方向相反的两个旋转磁场。如下图所示;
电力拖动自动控制系统第7章 交流调压调速系统
7．1 交流调速系统概述
7.1.1 交流调速的发展概况
交流调速系统：由交流电动机拖动、电机转速为控制目标的电力拖动自动控制系统 直流电动机优点：调速性能好 直流电动机缺点：体积大、容量小、制造成本高、有机械换向装置，维护困难 交流电动机优点 ：结构简单可靠，维护少，无机械换向火花，制造成本低 20世纪70年代，研究开发高性能的交流调速系统，期望用它来节约能源。 同期，电力电子技术、大规模集成电路、各种控制理论、计算机控制技术的 飞速发展，为交流调速电力拖动的发展创造了有利条件。 20世纪80年代，原有的交直流调速拖动系统的分工格局被逐渐打破。 20世纪90年代，交流调速系统已经占到了调速系统的主导地位。 目前的许多交流调速系统在装置容量上、动静态性能上、可四象限运 行的要求上，以至在系统制造成本上都可以与直流调速系统相媲美。
只要改变转速给定信号就可 以使静特性平行地上下移动， 达到调速的目的。
该系统与直流 V－M系统有许多 本质上的不同之处
Ks
不但与 α 角的大小有关，还与负载的功率因数角有关。
n f ( U 1 ,T ) 是一个复杂的非线性函数，且 R2 X2 、
也不是一个定值，随电机转速变化而大幅度变化
当电机转子的转速与 定子电流的频率有严格 比例关系的电动机称同 步电动机，无严格比例 关系的电动机称异步电 动机。
无刷直流电动机及 开关磁阻电动机都满足 “定子电流的频率与转 速有严格比例关系”的 条件，所以也把它归入 同步电动机。
7.1.3 异步电动机的机械特性
1．固有机械特性
转矩的物理表达式
xK r1 I 1 U 1 x1 x2
r2
2 r1 ( x1 x ) 2 2
电工学电工技术第7章
鼠笼式：结构简单、价格低廉、工作可靠； 不能人为改变电动机的机械特性。 绕线式： 结构复杂、价格较贵、维护工作量 大；转子外加电阻可人为改变电动机的机械 特性。
7.2 三相异步电动机的工作原理
磁铁
n0
f
N
e
S
n
i
闭合 线圈
磁极旋转
导线切割磁力线产生感应电动势 （右手定则） 切割速度
e B l v
定子作用：是产生旋转磁场。
转子作用：是在旋转磁场作用下，
产生感应电动势或电流。
2.旋转磁场的旋转方向 取决于三相电流的相序
任意调换两根电源进线
iA
Im
A
i i i i C A B
t
A A
o
B
iB C
iC
Z X Y
A A
Z Y B C
S
Z
S
结论： 任意调换两根 电源进线，则旋转磁 场反转。
Y
N
C
B
N
n0
A
Y C X
n0
Z
Y B
A Z
C
X
B
t 120
合成磁场旋转120°
t 180
合成磁场旋转180°
分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋 转的磁场, 即：一个电流周期，旋转磁场在空间 转过360°
可见，当定子绕组中通入三相电流后， 它们共同产生的合成磁场是随着电流的交变 而在空间不断地旋转着，这就是旋转磁场。
铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。 (1) 鼠笼式转子 铁芯槽内放铜条，端 部用短路环形成一体。 或铸铝形成转子绕组。 (2) 绕线式转子 同定子绕组一样，也分为三相。 鼠笼转子
转子: 在旋转磁场作用下，产生感应电动势和感 应电流。
第七章_三相正弦交流电路
U BC U B U C
U CA U C U A
UA
U AB 2U A cos30 3U A
U B 30
U C U BC
一般写为
Ul 3U p
第七章 三相电路
U AB 3 U A 30 U BC 3 U B 30 U CA 3 U C 30
三相负载的连接: 三相负载也有 Y和 D两种接法，至于采用哪种方 三 相 法 ，要根据负载的额定电压和电源电压确定。
四 线 制 当负载额定电压等于电源相电压时采用星形联接；
当负载额定电压等于电源线电压时采用三角形联 接。
负载星形联接的三相电路 三相四线制电路 ~ A B C N
~
当单相负载 的额定电压等 于电源的相电 压，应将负载 接在相线与中 不对称负载 性线之间，形 单相负载组成的不 成星型联接。 对称星型联接三相负载
第七章 三相电路
三相电源星形联接方式下相电压和线电压之间的关系：
A
+
uA
N + -
u AB u A uB
N
uBC uB uC
uB
+
uC
uCA uC u A
B C
第七章 三相电路
用相量表示：
U A U CA
U AB U A U B
UC
30
U AB U B
u A uB uC 0
U AU B UC 0
由相量图可知，三相电压相量和为零，即
这三组大小相等，频率相同，相位依次相差 120 的三 相电压，称为对称三相电压。对称三相电压是三
电工技术第7章课后习题及详细解答
电工技术第7章课后习题及详细解答篇一：电工技术第7章(李中发版)课后习题及详细解答第7章磁路与变压器7.1某磁路气隙长的磁阻和磁动势。
分析由磁路的欧姆定律，，其中解磁通Φ为：磁阻Rm为：（1/H）磁动势F为：7.2有一匝数（A）的线圈，绕在由硅钢片制成的闭合铁心上，磁路平均长度为，，截面积，气隙中的磁感应强度，求气隙中可知，欲求磁动势F，必须先求出磁阻Rm和磁通Φ，而为空气的磁导率，H/m。
（Wb）截面积，励磁电流，求：（1）磁路磁通；（2）铁心改为铸钢，保持磁通不变，所需励磁电流I为多少？分析第（1）小题中，因为磁通，故欲求磁通Φ，必须先求出磁感应强度B，，所以得先求出磁场强度H。
H可由均匀磁路的安培环路定律求出，求出H后即可从磁化曲线上查出B。
第（2）小题中，磁通不变，则磁感应强度不变，由于磁性材料变为铸钢，故磁场强度不同。
根据B从磁化曲线上查出H后，即可由安培环路定律求出所需的励磁电流I。
解（1）根据安培环路定律，得磁场强度H为：（A/m）A/m时硅钢片的磁感应强度B为：（T）（Wb）T，在图7.1上查出对应于在图7.1上查出当磁通Φ为：（2）因为磁通不变，故磁感应强度也不变，为T时铸钢的磁场强度H为：（A/m）所需的励磁电流I为：（A）可见，要得到相等的磁感应强度，在线圈匝数一定的情况下，采用磁导率高的磁性材料所需的励磁电流小。
7.3如果上题的铁心（由硅钢片叠成）中有一长度为且与铁心柱垂直的气隙，忽略气隙中磁通的边缘效应，问线圈中的电流必须多大才可使铁心中的磁感应强度保持上题中的数值？分析本题的磁路是由不同材料的几段组成的，安培环路定律的形式为。
其中气隙中的磁场强度可由公式求出，而铁心（硅钢片）中的磁场强度可根据B从磁化曲线上查出（上题已求出）。
解因为磁感应强度保持上题中的数值不变，为T，由上题的计算结果可知硅钢片中对应的磁场强度H为：（A/m）气隙中的磁场强度为：（A/m）所需的励磁电流I为：（A）可见，当磁路中含有空气隙时，由于空气隙的磁阻很大，磁动势差不多都用在空气隙上。
07第7章 三相异步电动机的基本工作原理和结构
第2篇 三相异步电动机交流电机可分为异步电机和同步电机两大类。
异步电机主要用作电动机，将交流电能转换为机械能，去拖动各种生产机械。
异步电动机有三相的，也有单相的。
现代各种生产机械大都采用三相异步电动机来驱动。
例如，在发电厂中，水泵、风机、球磨机等锅炉和汽机的附属设备大多采用三相异步电动机来驱动。
在工业生产中，各种金属切削机床、起重机、锻压机、传送带等生产机械也都广泛采用三相异步电动机来驱动。
而单相异步电动机常用于功率不大的电动工具、家用电器、医疗器械、农用机械等各种轻型电动设备中。
异步电动机所以能得到这样广泛的应用，是由于它具有结构简单、制造容易、运行可靠、价格较低以及效率较高等优点。
但是，它也具有调速性能较差和功率因数较低等缺点。
本篇重点研究三相异步电动机的基本工作原理及结构、交流绕组及其电动势和磁动势、三相异步电动机的基本理论和基本性能，最后对单相异步电动机作简单介绍。
第7章 三相异步电动机的基本工作原理和结构[内容]本章首先介绍三相异步电动机的基本结构，然后分析三相异步电动机的基本工作原理，并重点讲述转差率的概念及异步电机的三种运行状态，最后介绍异步电动机的铭牌和主要系列。
[要求]● 掌握三相异步电动机的基本结构、笼型转子和绕线转子的结构特点。
● 掌握三相异步电动机的基本工作原理、转差率的概念及三种运行状态。
● 掌握三相异步电动机的额定值，了解三相异步电动机的主要系列。
7.1三相异步电动机的基本结构异步电动机的结构如图7.1.1所示，它主要由定子和转子两大部分组成。
转子装在定子腔内，定、转子之间有一缝隙，称为气隙。
图7.1.1 笼型异步电动机的构造一、定子部分定子部分主要由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。
定子铁心是电机磁路的一部分。
为减少铁心损耗，一般用导磁性能良好的0.5 mm厚的硅钢片叠成，并压装在机座内，如图7.1.2(a)所示。
定子铁心叠片的内圆周冲有嵌放绕组的槽，故又称为冲片。
电工技术基础(王英)课后题答案第7章
3
图 7-1 铁磁性物质的磁滞回线图 图 7-2 软磁和硬磁材料的磁滞回线 图 7-3 矩磁材料的磁滞回线
磁化曲线 不同的磁性材料，其磁滞回线和磁化曲线也不同。图 7-4 给出了三种常用磁 性材料的磁化曲线。
图 7-4 磁化曲线 a-铸铁 b-铸钢 c-硅钢片
7.1.3 直流磁路
1.基本概念
直流磁路由直流电励磁，励磁线圈中的电流取决于外施电压和线圈电阻，即 I = U 。 R
(a) 增大
(b) 减小 (c) 保持不变
分析：直流电磁铁U = IR ，而交流电磁铁的U = IR + (−eL ) + (−eσ ) ，即同样的电压，交流
Fm
= 107 16π
Bm2 S
(N)
注意：即使是额定电压相同的交、直流电磁铁，也绝不能互换使用。若将交流电磁铁接
5
在直流电源上，由于线圈的感抗为零，会使线圈中的电流比接在相同电压的交流电源上的电 流大出许多倍，将导致线圈过热而烧毁。
6
7.2 判断题精解
1、 磁感应强度一定时，磁场强度与铁磁材料的磁导率成正比。
7
∑ 分析：磁路也可以像电路那样有多条分支，但各分支的磁通应满足 Φ = 0 。
答案：错 10、 为了保护励磁线圈不出现短路故障，电磁铁铁心通常设有短路环。 分析：交流电磁铁的吸力在零与最大值之间脉动，脉动的频率是电源频率的两倍。这种脉动 将使铁心产生机械振动，为了防止振动，可在铁心上装阻尼环。阻尼环为一短路环，受交变 磁通的感应，环内会产生滞后磁通的感应电流。因此阻尼环所包围的铁心部分中的磁通与环 外铁心部分的磁通有一定的相位差，使两部分的磁通和吸力不能同时降为零，消除了振动和 噪声。 答案：错
为Φ 。
电工电子-第7章电动机
1.8 ~ 2.2
工作时必须使T2 <Tmax ，否则电机将停转。
I2 I1 电机严重过热而烧坏。
7.3 异步电动机的特性
三、机械特性
n0 n
3. 起起T动动转时K矩n=RT0s22t 时sR，(2sUsX=12210 )2
Tst
K
R2U
2 1
R22 X 202
能优异，因而正获得越来越广泛的应用。
2、 变极调速 (有级调速) 采用变极调速方法的电动机称作双速电机，
由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对 调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床 等机床上。
7.4 三相异步电动机的起动和调速
二、三相异步电动机的调速
2、 变极调速 (有级调速) A1
· · X2
7.3 异步电动机的特性
三、机械特性
5. U1 和 R2变化对机械特性的影响
(1) U1 变化对机械特性的影响
n n0 U U U N
Tm
U
T
O
T2 Tst
sm
R2 X 20
Tm
K
U
2 1
2 X 20
Tst
K
R2U
2 1
R22
X
2 20
7.3 异步电动机的特性
三、机械特性
n
n0
n
(2) R2 变化对机械特性的影响
第7章
电动机
电动机是生产和生活中的主要负载。 了解三相异步电动机的结构、原理和 特性，理解电动机的额定值，掌握电动机 的起动、反转和调速等的正确方法。
7.2 三相异步电动机的基本结构和工作原理
一、基本结构
1、定子
第七章 矢量控制与直接转矩控制.
电压矢量优化开关表
、、Sn
1 2 3 4 5 6
=0 =-1 U6（110） U5(101) U4(100) U3(011) U2(010) U1(001) = 0 U7（111） U7(111) =+1 U5（101） U3(011) =1 =-1 U2（010） U4(100) = 0 U0（000） U0(000) =+1 U1（001） U2(010)
s
*
Udc
-
(n)
s
Te
Es β
优 电 化 压 开 矢 关 量 表
PW M 控 制
逆变器 a b c
转矩观测 Te Ψ×i is α is β Rs Rs + +
+ Te * 2
ia 3 ib ua ub 3 uc M 3～ - r
*
us α us β 2
速度调节器 +
α U4(100) 旋转方向 ψs is β θ 0 ψr (010)U6 U1(011) U2(001) (110)U5 U3(101)
τ 1
0
1
φ 1
eT
e
eT
0
e
Te
*
+ Te
s
*
+ s
电压的2/3变换
电流的3/2变换
电磁转矩的计算
定子磁链的计算
磁链跟踪控制波形
转矩跟踪控制波形
DTC变频调速系统仿真波形
7.2 交流电机的矢量控制技术
• 交流电机的矢量控制技术是一门可使交流电动 机获得和直流电动机一样的高性能的调速指标。 • 矢量变换控制是70年代西德Blaschke等人首先 提出来的。 • 矢量控制的基本思想是把交流电动机模拟成直 流电动机，能象直流电动机一样进行控制。
第7章第1讲 电力变流器换相方式
小结：
• 无源逆变器的概念
• 几种电力变流器的换相方式 • 单相无源逆变电路的工作原理 • 电压型单相全桥逆变电路工作原理
＋
VT1
VD1 i0
VD2
VT2
E
VT3
－
负载 VD3 VD4 VT4
图7-4 电压型无源逆变电路
2. 电压型单相全桥逆变电路工作原理
＋
uo
VT1 VD1 i0 负载 VT3 VD3 VD4 VT4 VD2 VT2
E
io
－
图示为电压型单相全桥逆变电路 io ，其中全控型开关器件VT1、VT4 同时通、断；T3、T2同时通、断 。VT1（VT4）与VT2（VT3）的驱 动信号互补，即VT1、VT4有驱动 io 信号时，VT2、VT3无驱动信号， 反之亦然。VT1、VT4 和VT2、VT3 周期性地改变通、断状态，周期T 2 弧度 对应
为保证电路正常工作，T1和T2两个开关管不应同时 处于通态，T4、T3两管不应同时处于通态，否则将出 现直流侧短路。实际应用中为避免上、下开关管直通 ，每个开关管的开通信号应略为滞后于另一开关管的 关断信号，即“先断后通”。同一桥臂上、下两管T1 、T2或T3、T4关断信号与开通信号之间的间隔时间称 为死区时间，在死区时间中，T1、T2或T3、T4均无驱 动信号。 图 (a)中逆变电路的输出通常要接LC滤波器，滤波 器LC滤除逆变电路输出电压中的高次谐波而使负载电 压接近正弦波。
2. 根据电路结构的不同
三.电压型无源逆变电路
1.
其特点是:(1)直流侧电源并联大电容，可以看作是一个输出电压恒定基本 无脉动的电压源。 (2)输出交流电压近似为矩形波。输出电流因负载阻抗不同而不 同。 (3)阻感负载时需要提供无功功率。为了给交流侧向直流侧反馈 的无功能量提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。
电机学第7章
(7-2)
• 7.4 三相单层绕组 • 7.4.1 链式绕组 • 7.4.2 交叉式绕组 • 7.4.3 同心式绕组
图7.6 q=2时A相的槽电动势相量
图7.7 单层整距线圈A相绕组展开图
图7.8 单层链式A相绕组展开图
图7.9 Z=36,2p=4的槽电动势星形图
p=2，则在360°空间角度上磁极电角度有：2× 360°=720° 。
如果电机有p对主磁极，则对应的电角度为：
5、每极每相槽数q 三相交流电机的定子绕组是三相对称绕组，每相匝数相 等，在空间互差120°电角度。 由于一对磁极对应的电角度是360°，故一对磁极下按
以
上顺序各槽位置互差60°电角度。而实际电机定子槽数为z， 在每一极距下的槽均匀地被三相绕组所占有，那么每极每相
2、工作原理
• ◆主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性 相间的励磁磁场，即建立起主磁场。 ◆ 载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感 应电势或者感应电流的载体。 ◆ 切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能） ，极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相 绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。 ◆ 交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切 割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化 的三相对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。
对三相交流电机，要求三相绕组能感应出波形接近正弦、 有一定数值的三相对称电动势；
当三相绕组中流过三相对称的电流时，能产生接近圆形的 旋转磁动势。
绕组的相关概念： 1、线圈 • 绕组通常由外敷绝缘的铜线或铝线(例 如漆包电磁线)绕制成一定形状的线圈组
《电机与拖动基础（第2版）》汤天浩（习题解答）
《电机与拖动基础（第2版）》汤天浩（习题解答）电机与拖动基础第⼀章电机的基本原理 (1)第⼆章电⼒拖动系统的动⼒学基础 (7)第三章直流电机原理 (14)第四章直流电机拖动基础 (17)第五章变压器 (36)第六章交流电机的旋转磁场理论 (54)第七章异步电机原理 (55)第⼋章同步电机原理 (64)第九章交流电机拖动基础 (76)第⼗章电⼒拖动系统电动机的选择 (91)第⼀章电机的基本原理1-1 请说明电与磁存在哪些基本关系，并列出其基本物理规律与数学公式。
1-2 答：1-3 电与磁存在三个基本关系，分别是1-4 （1）电磁感应定律：如果在闭合磁路中磁通随时间⽽变化，那么将在线圈中感应出电动势。
感应电动势的⼤⼩与磁通的变化率成正⽐，即1-5 tΦN e d d -= 1-6 感应电动势的⽅向由右⼿螺旋定则确定，式中的负号表⽰感应电动势试图阻⽌闭合磁路中磁通的变化。
1-7 （2）导体在磁场中的感应电动势：如果磁场固定不变，⽽让导体在磁场中运动，这时相对于导体来说，磁场仍是变化的，同样会在导体中产⽣感应电动势。
这种导体在磁场中运动产⽣的感应电动势的⼤⼩由下式给出1-8 Blv e =1-9 ⽽感应电动势的⽅向由右⼿定则确定。
1-10 （3）载流导体在磁场中的电磁⼒：如果在固定磁场中放置⼀个通有电流的导体，则会在载流导体上产⽣⼀个电磁⼒。
载流导体受⼒的⼤⼩与导体在磁场中的位置有关，当导体与磁⼒线⽅向垂直时，所受的⼒最⼤，这时电磁⼒F 与磁通密度B 、导体长度l 以及通电电流i 成正⽐，即1-11 Bli F =1-12 电磁⼒的⽅向可由左⼿定则确定。
1-131-14 通过电路与磁路的⽐较，总结两者之间哪些物理量具有相似的对应关系（如电阻与磁阻），请列表说明。
1-15答：1-16磁路是指在电⼯设备中，⽤磁性材料做成⼀定形状的铁⼼，铁⼼的磁导率⽐其他物质的磁导率⾼得多，铁⼼线圈中的电流所产⽣的磁通绝⼤部分将经过铁⼼闭合，这种⼈为造成的磁通闭合路径就称为磁路。
电工技术(7)电动机
9、转子电流 I2 转子绕组的感应电流
电工技术
I2 =
E2 R +X sE20
2 2 2 2
=
s = 0 → I2 = 0 (n = n0 )
2
R +X 10、 转子电路的功率因数 cosΨ2 10、 R2 s很小时 R2 >> SX 20
2 2
R + (sX20 )
2 2
s =1→I2max =
§7—1三相异步电动机 三相异步电动机
电工技术
的结构和工作原理
一、结构
定子 电 动 机 转子
机座 铁心 绕组 端盖 铁心 绕组 转轴 风扇
笼型 线型
接法
W2 U2 V2
电工技术
定子三相绕组的联接方法。 定子三相绕组的联接方法。通常
电机容量< 3kW→ Y联结 →
电机容量> 4kW→ 联结
接线盒
U1
电工技术
电工技术
（一）定子的 旋转磁场 1.旋转磁场的产生 i A = I m sin ω t 定子三相绕组通入三 i B = I m sin (ω t 120 ° ) 相交流电(星形联接) 相交流电(星形联接) i C = I m sin (ω t + 120 ° ) iA
A Z X Y B
Im
n = (1 s)n0 异步电动机运行中: 异步电动机运行中: s = (1 ~ 9)%
n0 n ×100% s = 转差率s n 0 转子转速亦可由转差率求得
电工技术
例1：一台三相异步电动机，其额定转速 一台三相异步电动机， n=975 r/min，电源频率 f1=50 Hz。试求电动机的 = ， 。 磁极对数和额定负载下的转差率。 磁极对数和额定负载下的转差率。 解： 根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转 速的关系可知： 速的关系可知：n0=1000 r/min , 即 p=3 额定转差率为
电工学第七版
33
34
7.3 三相异步电动机的电路分析
电动机与变压器对比
1、相似
电动机的定子 变压器的原边
电动机的转子 变压器的副边
磁通通过定子和转子铁心闭合
i1
i2
2、区别
变压器是静止的， 电动机的转子转动。
U1
4.44 f1N1
37
二、转子电路
1、转子频率 f2 旋转磁场与转子间的相对转速为（n0-n）
f2
p(n0 n) 60
n0 n pn0 n0 60
Sf1
n=0时：S=1，f2=f1 → MAX
2、转子电动势E2 E2=4.44 k2 f2N2
k2 —— 转子绕组的绕组系数。
n=0时：S=1
T= f (S) — 固有转矩特性 n= f (T) —机械特性
43
二、机械特性
n
1、电动机等速运行的条件： nn0
T = TC
电磁转矩 = 阻力转矩
TC=T2+ T0 T2
T T2
TT20：：电电动动机机轴的上空的载机损械耗负转载矩转（矩主要是机械损耗转矩
忽略T0 ， TC T2
电动机等速运行的条件： T = T2
每相绕组有三个线圈串联，每相绕组的首端 在空间上相差40（120/p）的空间角。
4、旋转磁场的转速
p=1 电流在时间上变化一周 磁场在空间上变化一周
旋转磁场的转速 f =电流的频率 f（r/s）
旋转磁场的转速：n0=60f（r/min）
p=2
电流在时间上变化一周 磁场在空间上变化半周
电工技术基础与技能 第3版 第7章 三相交流电路
7.1.1 三相交流电的产生
电工技术基础与技能 第七章
三相交流电是由发电厂发出 的。有火力发电厂、核能发电厂、 风力发电厂、太阳能发电厂、水 力发电厂等。
图7-1是水利发电站示意图。 通过拦河大坝将河里的水位抬高， 水位越高，水的位能就越大，具 有高位能的水经压力水管引向水 轮机的叶轮，叶轮被高压水压的 高速转动将水的位能转化为水轮 机的动能，带动发电机转子转动 而发出电能。
电工技术基础与技能 第七章
根据上述相量表达式，可作出线电压和相电压的相量图如图77a所示。
图7-7a 向量图
电工技术基础与技能 第七章
对上述相量图分析，可得相、线关系重要结论：
【三相电压之和为0】 三相交流电之和为0，是三相交
流电的重要特性。下面用相量相加 的方法加以验证。见图7-7b所示， 在图中，将V相相量和W相相量相加， 得到和U相相位相反，幅值相等的 和相量，显然，和向量再和U相量 相加，互相抵消，三相相量之和为 0。该特性在三相交流电的保护电 路中得到广泛的应用，当检测到三 相电流之和不为0，三相电路必然 出现了接地、开路等故障。
图7-1 水力发电示意图
电工技术基础与技能 第七章
图7-2是三相发电机示意图，主要 是由定子和转子两大部分组成。定子 内圆周表面的槽内装有结构完全相同、 在空间彼此相隔120o机械角的3个绕组， U1-u2、V1-v2、W1-w2，分别称为U 相绕组、V相绕组、W相绕组。U1、 V1和W1是3个绕组的首端；
a）电源和负载的星形连接
b) 简化画法
图7-5 三相四线制电路
电工技术基础与技能 第七章
这样连接省去了两根导线，且对负载的工作毫无影响，因 为负载上所承受的电压与图7-4相同。为了使中性线与大地电位 相同，在低压供电中，N点由接地体与大地相连。三相电源在 作星形连接时，绕组可省略不画出，而用图7-5b所示的简化电 路来代替。
第7章三相永磁同步伺服电动机的控制ppt课件
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
第7章
第二节 三相永磁同步伺服电动机的
控制策略
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
以保持相电流幅值的不变。
在上面介绍的两种控制方式中，id=0的控制方式是最
常用的方式，下面主要介绍这种控制方式。
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
第二节
第二节
三相永磁同步伺服电动机的控制策略
2．用软件实现空间电压矢量脉冲宽度调制（SVPWM） 用软件实现空间电压矢量脉宽调制的方法也是一种通
常使用的方法，这种方法的优越性在于其控制精度比 较高。 首先确定要求输出的电压空间矢量的幅值和方向角， 才能进行SVPWM运算。在三相永磁交流伺服电动机控 制系统中，可以通过闭环的实时计算来获得电压空间
经 营 者 提 供 商品或 者服务 有欺诈 行为的 ，应当 按照消 费者的 要求增 加赔偿 其受到 的损失 ，增加 赔偿的 金额为 消费者 购买商 品的价 款或接 受服务 的费用
第二节
三相永磁同步伺服电动机的控制策略
1.控制id=0以实现最大转矩输出：
目前大多数的交流伺服电动机用于进给驱动，电动机 工作于其额定转速以下，属于恒转矩调速方式。在 这类应用场合，追求的是在一定的定子电流幅值下能 够输出最大的转矩，因此最佳的控制方式是使定子电
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第七章交流电动机一、填空题：1.由于三相异步电动机的转矩是由_ 转子导条 _____与___磁场 ___之间的相对运动产生的，所以称为“异步”。
2．某三相异步电动机工作时转速为n＝980r/min，则其磁极对数p＝___3 ___，旋转磁场转速n1＝__1000 ____r/min，转子相对于旋转磁场的转速为n2＝___30___r/min，转子电流频率为f2＝__1.5 ____Hz。
3．某三相异步电动机起动转矩Tst ＝10N·m，最大转矩Tm＝18N·m，若电网电压降低了20％，则起动转矩Tst ＝___6.4 _N·m，最大转矩Tm＝__11.52_ ___N·m。
5. 用Y-△降压起动时,起动电流为直接用△接法起动时的 1/3 ,但启动转矩也只有直接用△接法启动时 1/3 ，因此只适用于空载或轻载启动。
6．反接制动时，当电机转速接近于 0 时，应及时断电，防止电机反转。
8．交流异步电动机的转子绕组有鼠笼式和两种。
9．定子三相绕组中通过三相对称交流电时在空间会产生旋转磁场。
11．鼠笼型电动机的起动方法有直接起动和降压起动两种。
12．异步电动机的调速有变频调速、变极调速、变转差率调速。
13. 当s在 0-1 范围内，三相异步电动机运行于电动状态，此时电磁转矩性质为驱动性质；在大于 1 范围内运行于发电机状态，此时电磁转矩性质为制动性质。
14. 一台6极三相异步电动机接于50HZ的三相对称电源；其s=0.05，则此时转子转速为__950__r/min，定子旋转磁势相对于转子的转速为__50___r/min。
15. 三相异步电动机的电磁转矩是由_旋转磁场___和_转子电流__共同作用产生的。
16. 一台三相异步电动机带恒转矩负载运行，若电源电压下降，则电动机的转速_降低___，定子电流__增加 __，最大转矩__较小___，临界转差率_不变__。
17. 三相异步电动机电源电压一定，当负载转矩增加，则转速_ 较小__，定子电流_ 增大 ___。
19. 三相异步电动机在额定负载运行时，其转差率s一般在__0-1___范围内。
20. 对于绕线转子三相异步电动机，如果电源电压一定，转子回路电阻适当增大，则起动转矩__增大 _____，最大转矩__不变___。
二、选择题：1．三相异步电动机铭牌上标明：“额定电压380/220V，接法丫/△”。
当电网电压为380V时，这台三相异步电动机应采用( B )。
A．△接法 B.丫接法 C.△、丫都可以 D.△、丫都不可以2. 如果某三相异步电动机的极数为4级，同步转速为1800转/分，那么三相电流的频率为( B )。
A.50赫兹B.60赫兹C.45赫兹D.30赫兹3. 一台额定运行的三相异步电动机，当电网电压降低10%时，电动机的转速将( B )。
A.上升B.降低C.不变D.停止转动4. 改变三相异步电动机转向的方法是( C )。
A.改变电源频率B.改变电源电压C.改变定子绕组中电流的相序D.改变电机的工作方式5. 要改变通电导体在磁场中的受力方向，下列办法中可行的是( C )。
A.增大通电导体中的电流B.减小通电导体两端的电压C.改变通电导体中的电流方向D.同时改变导体中的电流方向和磁场方向6.三相异步电动机带恒转矩负载运行，如果电源电压下降，当电动机稳定运行后，此时电动机的电磁转矩( A )。
A.下降B.增大C.不变D.不定10. 三相异步电动机在运行中，把定子两相反接，则转子的转速会( C )。
A. 升高B. 下降一直到停转C. 下降至零后再反向旋转D. 下降到某一稳定转速11. 三相异步电动机转子的转速总是（ C ）。
A．与旋转磁场的转速相等 B.与旋转磁场的转速无关C. 低于旋转磁场的转速D. 高于旋转磁场的转速12. 某一50Hz的三相异步电动机，其额定转速为2890r/min，则其转差率为（ A ）。
A. 3.7%B.0.038%C.2.5%D.0.38%13.下图所示的三相笼型异步电动机中，（ B ）与图（a）的转子转向相同。
A. b图B. c 图C. d 图D.都不同a b c d1L1L1L1L2L2L2L2L3L3L3L3L14. 某三相异步电动机在额定运行时的转速为1440r/min，电源频率为50Hz，此时转子电流的频率为（ C ）。
A.50HzB. 48HzC.2HzD. 4Hz15. 三相异步电动机的转速n 越高，则转子电流2I( B )，转子功率因数2cos （ B ）。
A. 越大B.越小C.不变D.无法确定16. 三相异步电动机在额定电压下运行时，如果负载转矩增加，则转速（ B ），电流（ A ）。
转速： A.增高 B.降低 C.不变 D.无法确定电流： A.增大 B.减小 C.不变 D.无法确定17.三相异步电动机在额定负载转矩下运行时，如果电压降低，则转速（ B ），电流（ A ）转速： A.增高 B.降低 C.不变 D.无法确定电流： A.增大 B.减小 C.不变 D.无法确定18. 三相异步电动机在额定功率下运行时，如果电源电压略有增高，则转速（ A ），电流（ B ）转速： A.增高 B.降低 C.不变 D.无法确定电流： A.增大 B.减小 C.不变 D.无法确定19. 三相异步电动机在正常运行时，如果电源频率升高，则转速（ A ），电流（ B ）转速： A.增高 B.降低 C.不变 D.无法确定 电流： A.增大 B.减小 C.不变 D.无法确定20. 三相异步电动机在正常运行中如果有一根电源线断开，则（ C ）A.电动机立即停转B.电流立刻减小C.电流大大增大D.无法确定 21. 三相异步电动机的转矩与定子每相电源电压1U （ B ）。
A.成正比B.平方成正比C.无关D.无法确定 22. 三相异步电动机的起动转矩st T 与转子每相电阻2R 有关，2R 越大，则st T （ ）。
A.越大B.越小C.不变D.无法确定23. 三相异步电动机在满载时起动电流与空载起动的起动电流相比（ C ）。
A.前者大B.前者小C.两者相等D.无法确定 24. 三相异步电动机在满载时的起动电流（ A ）。
A.与起动时的电源电压成正比B.与负载大小有关，负载越大，起动电流越小。
C.与电网容量有关，容量越大，起动电流越小。
D.与起动时的电源电压平方成正比25. 三相异步电动机铭牌上所标的功率是指它在额定运行时（ C ）。
A.视在功率B.定子上的输入电功率C.转轴上输出的机械功率D.输入上的输入电功率26. 三相异步电动机功率因数cos ϕ中的ϕ角是指在额定负载下（ A ）。
A.定子线电压与线电流之间的相位差 B.定子相电压与相电流之间的相位差 C.转子相电压与相电流之间的相位差 D.转子线电压与线电流之间的相位差27. 三相异步电动机的转子铁损很小，这是因为（ C ）。
A.转子铁心选用优质材料 B. 转子铁心中磁通很小C.转子频率很低D. 转子体积小 三、计算题：1. 三相异步电动机额定值如下：P N ＝7.5kW ，n N ＝1440r/min ，U N ＝380V/220V ，接法：Y/Δ，85.0cos =N ϕ，%87=N η。
今电源线电压U l ＝220V ，试求：（1）该电动机应采用何种接法？（2）此时额定电流I N ，额定转矩T N ，转差率s N ，额定输入功率P 1N 各为多少？（3）该电动机能否采用Y －Δ变换法起动？ (1) Δ接法 (2）26.6N I A == 955049.7N N N PT N m n =⨯=⋅150014400.041500N s -== 17.58.620.87N NN P P kW η=== (3) 可以2. 三相异步电动机额定值如下：P N ＝10kW ，n N ＝1460r/min ，U N ＝380V ，Δ接法，f 1＝50Hz ，%88=N η，88.0cos =N ϕ，23.17===Nm N st N st T TT T I I ，，。
试求（1）额定电流I N ，额定转矩T N ；（2）起动电流I st ，起动转矩T st ；（3）若要将起动电流限制在2I N 以下，则自耦变压器变比K ＝？能带多大负载转矩起动？（4）若用于短时工作，起动后能带多大负载转矩T C ？近似认为机械特性为直线，此时转速约为多少？(1) 19.6N I A == 955065.4N N N PT N m n =⨯=⋅(2) 7137.2st N I I A =⨯= 1.385st N T T N m =⨯=⋅ (3）2'11.87st st I K I K =⇒== 2'24.2st st T T N m K==⋅ (4）2130.8m N T T N m =⨯=⋅001420/N m N mr mi n n n nT n T T --=⇒= 3. 一台三相异步电动机用变频调速电源将频率调至f 1＝40Hz ，测得转速为n ＝1140r/min ，试求此时：（1）旋转磁场转速n 1；（2）转差率s ；（3）转子电流频率f 2；（4）转子旋转磁场对转子的转速n 2；（5）若电动机额定电压U N ＝380V ，则此时电源线电压应为多少？ （1）11601200/r i f pn n m == （2）00150014250.051500n n s n --=== （3）210.05402f sf Hz ==⨯= （4）216/0n n in n r m =-= （5）113803045040U U V =⇒= 4. 一台三相异步电动机额定值为：P N ＝10kW ，n N ＝1440r/min ，U N ＝380V ，Δ接法，2.21.1==Nm N st T TT T ，。
接在U l ＝380V 的电源上带有负载T C ＝75N ·m 短时运行。
有人误操作将Y-Δ变换起动控制手柄突然扳至起动位置（Y 形接法），试问该电动机的运行状态如何？这样误操作将造成什么后果？955066.3NN NP T N m n =⨯=⋅ 因为'48.73mm C T T N m T ==⋅<，发生闷车；7375st T N m N m =⋅<⋅，仍不能起动；烧坏电机绝缘5. 三相异步电动机额定值如下：P N ＝30kW ，U N ＝380V ，Δ接法，n N ＝1470r/min ，％＝，9088.0cos N ηϕ=N ，2.17==Nst N st T TI I ，，采用Y-Δ变换法起动。
试求（1）起动电流和起动转矩；（2）当负载转矩T C ＝60％TN 和25％TN 时，分别说明该电动机能否起动。