高压变频器整流变压器
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1.额定转矩TN
额定转矩TN是异步电动机带额定负载时，转轴上的输出转矩。
TN = 9550
2.最大转矩Tm
P 2 n
Tm又称为临界转矩，是电动机可能产生的最大电磁转矩。它反映了电动机的过载能力。
3.起动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ矩Tst
Tst为电动机起动初始瞬间的转矩，即n=0，s＝１时的转矩。
Never Stop Improving
适用于交流 50-60HZ，额 定 工作电压 3.6kV、7.2kV、 12kv，额定工作电流 160A 至 630A 的三相户内电气系统 中，可直接或远距离频繁操 作电动机、变压器、容性负 载等用电设备。
Never Stop Improving
移相变压器的组成
移相变压器移相方法 采用移相绕组进行移相，移 相绕组设置在整流变压器的 二次侧。根据所需脉波数的 不同，所需并联工作的整流 变压器的台数及各台变压器 的移相角也不同。单台整流 变压器脉波数为6。机组脉 波数P与各台变压器的移相 角度α的组合关系见
Never Stop Improving
移相变压器的组成
移相整流变压器的温升同常规变压器相同，但要注意以下几点： 1） 移相整流变压器在运行时有高频谐波，由谐波电流引起的所增 加的杂散损耗必须在计算温升时考虑在内。 2) 当变压器通电时，因高压变频器的直流电容充电会产生一个相 当大的冲击电流，这个冲击电流相当于所有副边同时短路，并持续一 个半周期，这个因素不应忽略。
Never Stop Improving
n = 0, s = 1
三相异步电动机的工作原理
旋转磁场方向：取决于三相电流的相序。
i1
i2
i3
L1
Im
i1
U1
W2 U 2 V2 V1
O
U1 V2 W1 U2 W2 V1
t
L2 L3
i3
i2
W1
改变电机转向方法：和电源相接的任意两相互换，即改变相序，实现反转
Never Stop Improving
1 2 2
.....
移相变压器及其工作原理 三相交流电机的组成及原理
.....
.....
高压系统
Never Stop Improving
三相异步电动机的工作原理
模拟实验
中小型综合自动化 大型传动
电梯
数控机床
纺织
矿山
起重
冶金
实验现象：在装有手柄的蹄形磁铁的两极间放置一个闭合导体，当转动手柄带动 蹄形磁铁旋转时，将发现导体也跟着旋转；若改变磁铁的转向，则导体的转向也 跟着改变。
机械特性 启动点A： n=0， s=1，Tem=Tst
最大转矩点B:n=nm， s=sm, Tem=Tm 额定运行点C:n=nN, s=sN, Tem=TN 同步运行点D: n=n0, s=0, Tem=0
Never Stop Improving
三相异步电动机转矩特性和机械特性
机械特性曲线上三个转矩的意义
效 稳 定 性
率
高 稳定性高，转矩与端电压成正比
低 稳定性差，转矩与端电压平方成正比
Never Stop Improving
1 2 2
.....
移相变压器及其工作原理 三相交流电机的组成及原理
.....
.....
高压系统及现场操作安全规则
Never Stop Improving
高压开关柜
真空接触器
在电网三相电压的情况下，采用多相的整流线路， 整流后的低压直流侧输出有更好的波形及更少谐 波分量。
Never Stop Improving
移相变压器的组成
移相变压器的优点 移相变压器相当于48脉波， 理论上47次谐波都可以抵消， 因此变频装置输出波形不会引 起电机的谐振。符合IEEE 519 1992及中国供电部门对电压失 真最严格的要求，高于国标 GB14549-93对谐波失真不大 于4%的要求。
Never Stop Improving
移相变压器的组成
移相变压器整体 由图可见，在每一个铁芯柱上 分布着U、V、W三个功能区域，在 每一个功能区域内部有6组绕组。 它们分别实现+25°、+15°、 +5°、 -5°、-15°、-25°移相 功能。当然这个移相功能需要依 靠与变压器的 b ， c 相对应绕组连 接成D接来实现。
Never Stop Improving
1 3000
2 1500
3 1000
4 750
5 600
6 500
三相异步电动机的工作原理
转差（率）S 的概念： 转 差：旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。 转差率：转差与n0的比值
s = n0 n n0
异步电机运行中:
s = 1 ~ 9%
电动机起动瞬间:
子绕组与异步电动机相同。
同步电动机应用： 主抽风机、鼓风机、压缩机、提升 机等。 转子转速:
转子机械强度和转速
60 f1 n= ＝n1 p
1. 转速不随负载的大小而改变 2. 稳定性高，转矩与端电压成正比 3. 启动，同步困难
Never Stop Improving
三相同步电动机的工作原理
同步电动电机概述
Never Stop Improving
移相变压器的组成
移相变压器移相方法 普通的整流变压器的脉波数最大只能达到6，对于大功率整 流设备，为了提高功率因素，减小网侧谐波电流，必须提 高整流设备的脉波数。为此采用移相的方法来实现。移相 的目的是使整流变压器二次绕组的同名端线电压之间有一 个相位移，从而提高整流设备的脉波数。通常的移相的方 式分为星角绕组移相、移相绕组移相、移相自耦变压器移 相。
Never Stop Improving
移相变压器的组成
移相变压器的移相角
脉波数P 并联台数 各台整流变压器一次侧移相角α 度 移 相 角 度 最大移相 种 类 角 度 2 2 3 3 4 20° 22.5° 24° 25° +26.25
18 24 30 36 48
3 4 5 6 8
+20°、0°、-20° +22.5°、+7.5°、-7.5°、-22.5° +24°、+12°、O°、-12°、-24° +25°、+15°、+5°、-5°、-15°、-25° +26.25、+18.75°、+11.25°、+3.75°、 -3.75°、-11.25°、-18.75°、-26.25°
使转子建立主磁场；
4）依靠定、转子磁场相互作用所产生的同步电磁转矩，通常便可将 转子牵入同步。
Never Stop Improving
三相同步电动机的工作原理
同步电动和异步电机的对比
同步电动机 异步电动机
转
速
不随负载的大小而改变
随着负载的改变而改变
功率因数
可调，可工作在超前、平激、滞后
不可调，滞后
Never Stop Improving
三相异步电动机的工作原理
改变电机转向方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转
电源
电源
A B C
A
B
C
正转
M 3~
M 3~
反转
Never Stop Improving
三相异步电动机的工作原理
三相异步电动机的铭牌数据
1.型号 YB-450MI－4 2. 额定功率 PN PN = 315 kW
2P = 4 →转子轴上输出的机械功率
3. 额定电压 UN
UN = 10KV
Never Stop Improving
→定子三相绕组应施加的线电压
三相异步电动机的工作原理
4. 额定电流 IN →定子三相绕组的额定线电流
5. 联结方式 通常三相异步电动机3kW以下者，联结成星形，4kW以上者， 联结成三角形。 6. 额定转速nN 电机在额定电压、额定负载下运行时的转子转速。 7. 额定功率因数cosN
新能源汽车 光伏发电
新能源
Never Stop Improving
三相异步电动机的工作原理
三相异步电动机基本原理
右手定则
Never Stop Improving
三相异步电动机的工作原理
三相异步电动机结构图 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。 通电导体在磁场中受安培力作用而运 市场地位。 动
Never Stop Improving
移相变压器的组成
移相变压器移相方法
图中移相隔离变压器采用了18 脉冲整流，输入电流谐波满足企 业标准和IEEE519 标准。在实际 制造时，脉冲整流数目还可以更 多一些。
变压器次级绕组在绕制时相互之间有 一定的相位差，这样既大大降低了输 入谐波电流，也使得功率因数能在较 高或满载负荷时能达到95％以上。
T = KT I 2 cos 2
若考虑电源电压及电机的一些参数与电磁转矩的关系
2 sR2U1 2 T = KT R2 ( sX 20 )2
结论：转矩T
Never Stop Improving
还与定子每相电压U1的平方成比例，所以当电源电压有所变 动时，对转矩的影响很大。
三相异步电动机转矩特性和机械特性
三相异步电动机的工作原理
定子绕组接线方式
4 5 6
4
1
5 2
6 3
1 6 1
2
3
4
5
6 1
4
5 2 3
2 3
星形连接
三角形连接
Never Stop Improving
三相同步电动机的工作原理
同步电动电机概述
同步电动机的转子旋转速度与定
子绕组所产生的旋转磁场速度是一
样的，所以称为同步电动机。 同步电动机是属于交流电机，定
绕线式转子绕组
接线示意图
鼠笼式转子绕组
Never Stop Improving
三相异步电动机的工作原理
极对数（P）的概念
A
iA
Z
A Y C
N
X Y
Z
iC
iB
C
B
S
X
B
此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。 即：P=1。
Never Stop Improving
三相异步电动机的工作原理
将每相绕组分成两段，按图示放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。 即P =2。 A Z' Y'
额定负载时一般为0.7-0.9，空载时功率因数很低约为0.20.3。额定负载时，功率因数最大。
IN = 23A
Never Stop Improving
三相异步电动机的工作原理
电磁转矩
异步电动机的转矩T是由旋转磁场的每极磁通与转子电流I2相互作用而产生的。 电磁转矩的大小与转子绕组中的电流I及旋转磁场的强弱有关。
转子
定子绕组 （三相） 定子
A
Y
Z
C
X
B
机 座 Never Stop Improving
三相异步电动机的工作原理
定子绕组
定子铁心：
构成电动机磁路 嵌放定子线圈 定子绕组： 三个彼此独立的绕组
空间相差120°电角 度
Never Stop Improving
三相异步电动机的工作原理
转子绕组
三 相 ， 一 般 接 成 星 形
Never Stop Improving
移相变压器的组成
移相变压器移相角
移相整流变压器的二次绕组的相位差是由 整流的脉波数决定的，也就是由高压变频 器的功率单元的串联数量决定，以上述为 例，每相设计6个功率单元，那么单台移 相整流变压器输出的脉波数为6×6=36脉 波。则二次绕组的相位差为360／ 36=10°，那么移相角为：+25°、 +15°、+5°、 -5°、-15°、-25°。
iA
A
iC
iB
C' C
X Z'
A' X'
C'
N
B
Z Y'
Y
B' B
X' B'
S
S
N
A' Y
C
X
Z
Never Stop Improving
三相异步电动机的工作原理
转速和频率
三相异步电动机的同步转速
n0 =
60
p
f
(r
/ min）
f = 50 Hz 时，不同极对数时的同步转速如下:
p n0/(r/min)
学习汇报
Never Stop Improving
1 2 2
.....
移相变压器及其工作原理 三相交流电机的组成及原理
.....
.....
高压系统及高压变频器操作安全规则
Never Stop Improving
移相变压器的组成
移相变压器的优点
在高压变频领域，变频调速装置是 一种完美无谐波高压变频装置，在 该装置中的整流变压器是不可或缺 的重要组成元件，该整流变压器属 于多绕组移相整流变压器，采用移 相整流变压器可有效消除变频器对 电网的谐波污染，可以使高压变频 器的设计变得更加灵活。
励磁系统是同步电机的重要组成部分。根据 励磁系统的不同可将励磁系统分为： 1. 直流发电机励磁系统（目前已经基本淘汰） 2. 静止式交流整流励磁系统（有刷同步电机） 3. 旋转式交流整流励磁系统（无刷同步电机）
Never Stop Improving
三相同步电动机的工作原理
同步电动电机启动
多数同步电动机都用异步起动法来起动。为此，在电动机的主极极靴上装 设起动绕组（相当于感应电动机转子上的笼型绕组）。 1）起动时，先把励磁绕组接到灭磁电阻，然后接到三相交流电网。 2）依靠定子旋转磁场和转子起动绕组中感应电流所产生的异步电磁 转矩，电机便能起动起来。 3）待转速上升到接进于同步转速时，再将励磁电流接入励磁绕组，
额定转矩TN是异步电动机带额定负载时，转轴上的输出转矩。
TN = 9550
2.最大转矩Tm
P 2 n
Tm又称为临界转矩，是电动机可能产生的最大电磁转矩。它反映了电动机的过载能力。
3.起动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ矩Tst
Tst为电动机起动初始瞬间的转矩，即n=0，s＝１时的转矩。
Never Stop Improving
适用于交流 50-60HZ，额 定 工作电压 3.6kV、7.2kV、 12kv，额定工作电流 160A 至 630A 的三相户内电气系统 中，可直接或远距离频繁操 作电动机、变压器、容性负 载等用电设备。
Never Stop Improving
移相变压器的组成
移相变压器移相方法 采用移相绕组进行移相，移 相绕组设置在整流变压器的 二次侧。根据所需脉波数的 不同，所需并联工作的整流 变压器的台数及各台变压器 的移相角也不同。单台整流 变压器脉波数为6。机组脉 波数P与各台变压器的移相 角度α的组合关系见
Never Stop Improving
移相变压器的组成
移相整流变压器的温升同常规变压器相同，但要注意以下几点： 1） 移相整流变压器在运行时有高频谐波，由谐波电流引起的所增 加的杂散损耗必须在计算温升时考虑在内。 2) 当变压器通电时，因高压变频器的直流电容充电会产生一个相 当大的冲击电流，这个冲击电流相当于所有副边同时短路，并持续一 个半周期，这个因素不应忽略。
Never Stop Improving
n = 0, s = 1
三相异步电动机的工作原理
旋转磁场方向：取决于三相电流的相序。
i1
i2
i3
L1
Im
i1
U1
W2 U 2 V2 V1
O
U1 V2 W1 U2 W2 V1
t
L2 L3
i3
i2
W1
改变电机转向方法：和电源相接的任意两相互换，即改变相序，实现反转
Never Stop Improving
1 2 2
.....
移相变压器及其工作原理 三相交流电机的组成及原理
.....
.....
高压系统
Never Stop Improving
三相异步电动机的工作原理
模拟实验
中小型综合自动化 大型传动
电梯
数控机床
纺织
矿山
起重
冶金
实验现象：在装有手柄的蹄形磁铁的两极间放置一个闭合导体，当转动手柄带动 蹄形磁铁旋转时，将发现导体也跟着旋转；若改变磁铁的转向，则导体的转向也 跟着改变。
机械特性 启动点A： n=0， s=1，Tem=Tst
最大转矩点B:n=nm， s=sm, Tem=Tm 额定运行点C:n=nN, s=sN, Tem=TN 同步运行点D: n=n0, s=0, Tem=0
Never Stop Improving
三相异步电动机转矩特性和机械特性
机械特性曲线上三个转矩的意义
效 稳 定 性
率
高 稳定性高，转矩与端电压成正比
低 稳定性差，转矩与端电压平方成正比
Never Stop Improving
1 2 2
.....
移相变压器及其工作原理 三相交流电机的组成及原理
.....
.....
高压系统及现场操作安全规则
Never Stop Improving
高压开关柜
真空接触器
在电网三相电压的情况下，采用多相的整流线路， 整流后的低压直流侧输出有更好的波形及更少谐 波分量。
Never Stop Improving
移相变压器的组成
移相变压器的优点 移相变压器相当于48脉波， 理论上47次谐波都可以抵消， 因此变频装置输出波形不会引 起电机的谐振。符合IEEE 519 1992及中国供电部门对电压失 真最严格的要求，高于国标 GB14549-93对谐波失真不大 于4%的要求。
Never Stop Improving
移相变压器的组成
移相变压器整体 由图可见，在每一个铁芯柱上 分布着U、V、W三个功能区域，在 每一个功能区域内部有6组绕组。 它们分别实现+25°、+15°、 +5°、 -5°、-15°、-25°移相 功能。当然这个移相功能需要依 靠与变压器的 b ， c 相对应绕组连 接成D接来实现。
Never Stop Improving
1 3000
2 1500
3 1000
4 750
5 600
6 500
三相异步电动机的工作原理
转差（率）S 的概念： 转 差：旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。 转差率：转差与n0的比值
s = n0 n n0
异步电机运行中:
s = 1 ~ 9%
电动机起动瞬间:
子绕组与异步电动机相同。
同步电动机应用： 主抽风机、鼓风机、压缩机、提升 机等。 转子转速:
转子机械强度和转速
60 f1 n= ＝n1 p
1. 转速不随负载的大小而改变 2. 稳定性高，转矩与端电压成正比 3. 启动，同步困难
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三相同步电动机的工作原理
同步电动电机概述
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移相变压器的组成
移相变压器移相方法 普通的整流变压器的脉波数最大只能达到6，对于大功率整 流设备，为了提高功率因素，减小网侧谐波电流，必须提 高整流设备的脉波数。为此采用移相的方法来实现。移相 的目的是使整流变压器二次绕组的同名端线电压之间有一 个相位移，从而提高整流设备的脉波数。通常的移相的方 式分为星角绕组移相、移相绕组移相、移相自耦变压器移 相。
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移相变压器的组成
移相变压器的移相角
脉波数P 并联台数 各台整流变压器一次侧移相角α 度 移 相 角 度 最大移相 种 类 角 度 2 2 3 3 4 20° 22.5° 24° 25° +26.25
18 24 30 36 48
3 4 5 6 8
+20°、0°、-20° +22.5°、+7.5°、-7.5°、-22.5° +24°、+12°、O°、-12°、-24° +25°、+15°、+5°、-5°、-15°、-25° +26.25、+18.75°、+11.25°、+3.75°、 -3.75°、-11.25°、-18.75°、-26.25°
使转子建立主磁场；
4）依靠定、转子磁场相互作用所产生的同步电磁转矩，通常便可将 转子牵入同步。
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三相同步电动机的工作原理
同步电动和异步电机的对比
同步电动机 异步电动机
转
速
不随负载的大小而改变
随着负载的改变而改变
功率因数
可调，可工作在超前、平激、滞后
不可调，滞后
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三相异步电动机的工作原理
改变电机转向方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转
电源
电源
A B C
A
B
C
正转
M 3~
M 3~
反转
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三相异步电动机的工作原理
三相异步电动机的铭牌数据
1.型号 YB-450MI－4 2. 额定功率 PN PN = 315 kW
2P = 4 →转子轴上输出的机械功率
3. 额定电压 UN
UN = 10KV
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→定子三相绕组应施加的线电压
三相异步电动机的工作原理
4. 额定电流 IN →定子三相绕组的额定线电流
5. 联结方式 通常三相异步电动机3kW以下者，联结成星形，4kW以上者， 联结成三角形。 6. 额定转速nN 电机在额定电压、额定负载下运行时的转子转速。 7. 额定功率因数cosN
新能源汽车 光伏发电
新能源
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三相异步电动机的工作原理
三相异步电动机基本原理
右手定则
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三相异步电动机的工作原理
三相异步电动机结构图 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。 通电导体在磁场中受安培力作用而运 市场地位。 动
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移相变压器的组成
移相变压器移相方法
图中移相隔离变压器采用了18 脉冲整流，输入电流谐波满足企 业标准和IEEE519 标准。在实际 制造时，脉冲整流数目还可以更 多一些。
变压器次级绕组在绕制时相互之间有 一定的相位差，这样既大大降低了输 入谐波电流，也使得功率因数能在较 高或满载负荷时能达到95％以上。
T = KT I 2 cos 2
若考虑电源电压及电机的一些参数与电磁转矩的关系
2 sR2U1 2 T = KT R2 ( sX 20 )2
结论：转矩T
Never Stop Improving
还与定子每相电压U1的平方成比例，所以当电源电压有所变 动时，对转矩的影响很大。
三相异步电动机转矩特性和机械特性
三相异步电动机的工作原理
定子绕组接线方式
4 5 6
4
1
5 2
6 3
1 6 1
2
3
4
5
6 1
4
5 2 3
2 3
星形连接
三角形连接
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三相同步电动机的工作原理
同步电动电机概述
同步电动机的转子旋转速度与定
子绕组所产生的旋转磁场速度是一
样的，所以称为同步电动机。 同步电动机是属于交流电机，定
绕线式转子绕组
接线示意图
鼠笼式转子绕组
Never Stop Improving
三相异步电动机的工作原理
极对数（P）的概念
A
iA
Z
A Y C
N
X Y
Z
iC
iB
C
B
S
X
B
此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。 即：P=1。
Never Stop Improving
三相异步电动机的工作原理
将每相绕组分成两段，按图示放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。 即P =2。 A Z' Y'
额定负载时一般为0.7-0.9，空载时功率因数很低约为0.20.3。额定负载时，功率因数最大。
IN = 23A
Never Stop Improving
三相异步电动机的工作原理
电磁转矩
异步电动机的转矩T是由旋转磁场的每极磁通与转子电流I2相互作用而产生的。 电磁转矩的大小与转子绕组中的电流I及旋转磁场的强弱有关。
转子
定子绕组 （三相） 定子
A
Y
Z
C
X
B
机 座 Never Stop Improving
三相异步电动机的工作原理
定子绕组
定子铁心：
构成电动机磁路 嵌放定子线圈 定子绕组： 三个彼此独立的绕组
空间相差120°电角 度
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三相异步电动机的工作原理
转子绕组
三 相 ， 一 般 接 成 星 形
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移相变压器的组成
移相变压器移相角
移相整流变压器的二次绕组的相位差是由 整流的脉波数决定的，也就是由高压变频 器的功率单元的串联数量决定，以上述为 例，每相设计6个功率单元，那么单台移 相整流变压器输出的脉波数为6×6=36脉 波。则二次绕组的相位差为360／ 36=10°，那么移相角为：+25°、 +15°、+5°、 -5°、-15°、-25°。
iA
A
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iB
C' C
X Z'
A' X'
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Z Y'
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B' B
X' B'
S
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N
A' Y
C
X
Z
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三相异步电动机的工作原理
转速和频率
三相异步电动机的同步转速
n0 =
60
p
f
(r
/ min）
f = 50 Hz 时，不同极对数时的同步转速如下:
p n0/(r/min)
学习汇报
Never Stop Improving
1 2 2
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移相变压器及其工作原理 三相交流电机的组成及原理
.....
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高压系统及高压变频器操作安全规则
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移相变压器的组成
移相变压器的优点
在高压变频领域，变频调速装置是 一种完美无谐波高压变频装置，在 该装置中的整流变压器是不可或缺 的重要组成元件，该整流变压器属 于多绕组移相整流变压器，采用移 相整流变压器可有效消除变频器对 电网的谐波污染，可以使高压变频 器的设计变得更加灵活。
励磁系统是同步电机的重要组成部分。根据 励磁系统的不同可将励磁系统分为： 1. 直流发电机励磁系统（目前已经基本淘汰） 2. 静止式交流整流励磁系统（有刷同步电机） 3. 旋转式交流整流励磁系统（无刷同步电机）
Never Stop Improving
三相同步电动机的工作原理
同步电动电机启动
多数同步电动机都用异步起动法来起动。为此，在电动机的主极极靴上装 设起动绕组（相当于感应电动机转子上的笼型绕组）。 1）起动时，先把励磁绕组接到灭磁电阻，然后接到三相交流电网。 2）依靠定子旋转磁场和转子起动绕组中感应电流所产生的异步电磁 转矩，电机便能起动起来。 3）待转速上升到接进于同步转速时，再将励磁电流接入励磁绕组，