第五章异步电动机
电机及拖动基础 第5版 第五章 三相异步电动机的电力拖动
r1 r2'
s2
X1
X
' 2
2
当s， s0区间，Ts 当s继续至s1区间，T1/s
最 大 转 矩 点
临界转差率
sm
r2,
X1
X
' 2
最大转矩倍数
最大转矩
Tmax
m1 pU12
4f1
X1
X
' 2
过载能力
m
Tmax TN
一般：2.0～2.2
起动时，s=1，代入公式：
起动
转矩
Tst
m1 pU12 r2,
《电机及拖动基础》(4版) 三相异步电动机的电力拖动
例5-1 为何在农村用电高峰期间，作为动力设备的三 相异步电动机易烧毁？
解 电动机的烧毁是指绕组过电流严重，绕组的绝 缘因过热损坏，造成绕组短路等故障。由于用电高峰 期间，水泵、打稻机等农用机械用量大，用电量增加 很多，电网线路电流增大大，线路压降增大，使电源 电压下降较多，这样影响到农用电动机，使其主磁通 大为下降，在同样的负载转矩下，由电磁转矩的物理 表达式可知转子电流大为增加，尽管主磁通下降，空 载电流会下降，但它下降的程度远为转子电流增加的 程度大，根据磁通势平衡方程式，定子电流也将大为 增加，长期超过额定值就会发生“烧机”现象。
据题意
sm
r2, Rs't
X1
X
' 2
1
得
Rs' t
X1
X
' 2
r2,
(3.12
4.25
1.4)
5.97
《电机及拖动基础》(4版) 三相异步电动机的电力拖动
三、电磁转矩的实用表达式
第5章 异步电动机电压-频率协调控制
u an = 2U d 1 1 1 1 sin ω1t + sin 5ω1t + sin 7ω1t + sin 11ω1t + sin 13ω1t + ... π 5 7 11 13
它的相电压有效值Ua=0.471Ud， U 相电压基波有效值Ua1=0.45Ud（√2Ud /π ）。 对图5-2所示逆变器线电压uab进行傅立叶分析，得
图5-6 给定积分器原理电路
2.函数发生器（GF）
函数发生器的功能是实现调速时V/f协调所需要的函 数关系，它的工作原理示于图5-7 中。 对运算放大器A的虚地点列电流平衡方程式，可推导 出函数发生器输出Uo和输入Ui之间的关系式为
R2 + R p 2 R2 + R p 2 U o = −U i +Uk R1 R5
5.4 谐波的影响 电动机期望有正弦电压和正弦电流，但是 前述方波或者准方波逆变器所产生的却不是正 弦波，这对电动机的运行有什么影响呢？应用 傅立叶分析的方法对方波或准方波进行分解， 可以得到有用的基波和不期望的谐波。一般说 来，谐波有四个有害的影响，它们是： 转矩脉动 谐波发热 参数变化 噪音
1.转矩脉动(torque pulsation)
图5-7 函数发生器原理电路
3.电压频率转换器（GVF）
电压频率转换器的功能是将与速度给定对应的电压 Ui输入信号转换成相应频率f0的输出脉冲信号。对它的基 本要求是：有比较好的稳定性；有满足要求的线性控制 范围。
图5-8 电压频率转换器原理电路
4.环形分配器（DRC）
图5-9 环形分配器原理电路
D端输入状态 Qn Qn+1 ----------------------------------------1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 ------------------------------------------
第五章异步电机
原因：起动时 n=0 ，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
影响： 频繁起动时造成热量积累 大电流使电网电压降低
电机过热
影响其他负载工作
二、三相异步机的起动方法：
（1） 直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般 采用直接起动。
（2） 降压起动。 Y－ 起动
自耦降压起动 （3）转子串电阻起动。
T U2
单位 （N .m）
5.3.2 机械特性
T
K
sR2 U12 R22 (sX 2s )2
在U1 及R 2 一定时， T 仅随 S 变化
将 s n1 n 代入上式 n1
得特性曲线：
得特性曲线：
T T f (S)
n n f (T )
n
s1
0
1
T
最大转速n=n1时
启动时n=0
三个重要转矩
启动前的漏磁感抗
5 转子功率因数
cos2
R2
R22 X 22
R2 R22 (sX 2s )2
6 定子电流和定子功率因数
空载时，转子电流约为零，定子电流很小主要用来励磁。 当带上负载后，转子电流增加，定子电流随之增加，这 一点与变压器类似。
电动机的功率因数即为定子功率因数，功率因数角即为 U1 与 I1 的夹角。
Tst
K
R2U
2 1
R22
X
2 20
R2 Tst
第五章 异步电机
5.1 三相异步电动机的结构与工作原理 5.2 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性 5.3 三相异步电动机的启动、调速和制动
5.1 三相异步电动机的结构及工作原理
电动机的分类 交流电动机
chap5 第5章 三相异步电动机原理2-1
第一节 三相异步电动机运行时的电磁过程 当三相异步电动机的定子绕组接到对 称三相电源时，定子绕组中就通过三相 交流电流。若不计谐波和齿槽影响，这 个对称三相交流电流将在气隙内形成按 正弦规律分布、并且以同步转速ns旋转 的旋转磁动势F1，由旋转磁动势F1建立 旋转的气隙主磁场Bm。 这个旋转磁场切割定子、转子绕组， 分别在定子、转子绕组内感应出定子电 动势和转子电动势。在转子电动势作用 下转子回路中有对称三相电流流过。于 是，在气隙磁场和转子电流的相互作用 下，产生了电磁转矩，转子就顺着旋转 磁场的方向转动。
异步电动机 的电流比
励磁电流
m1 N1kW 1 m2 N 2 kW 2 F2 0.9 I 2 0.9 I2 2 p 2 p
（二）电动势平衡方程式
U1 ( E1 ) ( E1 ) I1r1 E2 s ( E2 s ) I 2 (r2 R )
异步电动机带有负载后，转子转速降低，设转子以 转速 旋转，此时显然，旋转磁场的同步转速和转 子转速之间有一个同方向的相对运动，即旋转磁场 以转速差 n n 在切割转子绕组，电磁关系也将发 s 生变化。
n
I2 负载时，不再认为 E 2s 0 ， 0 ，且 I 2 也形成 了磁动势 F 2 ，要弄清异步电机负载的物理情况，首 先要分析转子磁动势的性质。
m1 N1kW 1 m2 N 2 kW 2 m1 N1kW 1 0.9 I1 0.9 I 2 0.9 Im 2 p 2 p 2 p
ki
令 I 1 I 则 2 2
I1 I m ( I 2 )
负载电流
m1 N1kW 1 ki m2 N 2 kW 2
第五章 基于稳态模型的异步电动机调速系统(电力拖动自动控制系统)
2.异步电动机三相原始模型的非独立性
图6-2 二极直流电动机的物理模型 F—励磁绕组 A—电枢绕组 C—补偿绕组
2.异步电动机三相原始模型的非独立性
图6-3 三相坐标系和两相坐标系物理模型
2.异步电动机三相原始模型的非独立性
图6-4 静止两相正交坐标系和旋转正交坐标系的物理模型
2.异步电动机三相原始模型的非独立性
2.计算转子磁链的电压模型
图6-32 磁电动机的仿真
图6-18 按转子磁链定向的异步电动机动态结构图
2.三相异步电动机的仿真
图6-19 异步电动机矢量变换及等效直流电动机模型
2.三相异步电动机的仿真
图6-20 矢量控制系统原理结构图
2.三相异步电动机的仿真
图6-21
简化后的等效直流调速系统
2.三相异步电动机的仿真
图6-22 电流闭环控制后的系统结构图
(2)在mt坐标系上计算转子磁链的电流模型
图6-30 在mt坐标系上计算转子磁链的电流模型
2.计算转子磁链的电压模型
1)用定子电流转矩分量i*和转子磁链ψ*计算转差频率给定信号ω*，
即 2)定子电流励磁分量给定信号i*和转子磁链给定信号ψ*之间的关 系是靠
2.计算转子磁链的电压模型
图6-31 计算转子磁链的电压模型
第五章
第一节
1.系统结构 2.起动过程 3.加载过程 第二节1.磁链方程 2.电压方程 3.转矩方程
4.运动方程
第三节1.异步电动机三相原始模型的非线性强耦合性 2.异步电动机三相原始模型的非独立性
图5-42 按恒值控 制的=f()特性
图5-43 定子电压补偿恒/ 控制的电压-频率特性
1. dq坐标系中的状态方程
第五章 异步电机
1. ★绕线型异步电机转子绕组的相数、极对数总是设计得与定子 相同，鼠笼型异步电机的转子相数、极对数又是如何确定的呢? 与鼠笼条的数量有关吗？
答：鼠笼型异步电机转子相数就是鼠笼转子上的导条数；转子极对 数是靠定子绕组磁动势感应而得的，因此它始终与定子绕组的极对数相 等，与鼠笼转子的导条数无关．
2. 三相异步电动机的堵转电流与外加电压、电机所带负载是否有 关?关系如何？是否堵转电流越大堵转转矩也越大?负载转矩的 大小会对起动过程产生什么影响？
额定转速时的电磁转矩 最大转矩为
起动电流为
起动线电流 起动转矩
2. 一台、八极的三相感应电动机，额定转差率sN=0.043，问该机的 同步转速是多少？当该机运行在时，转差率是多少？当该机运 行在时，转差率是多少？当该机运行在起动时， 转差率是多 少？
解 同步转速 额定转速 当时，转差率 当时，转差率 当电动机起动时，，转差率
答：堵转电流与外加电压成正比关系，与负载大小无关。 若电机参数不变，则堵转电流越大，堵转转矩也越大。
负载转矩的大小会对起动时间的长或短产生影响。
五、计算
1. 一台三相感应电动机，额定功率，额定电压，型接法，额定转 速，定、转子的参数如下： ； 。
第五章 三相异步电动机
4.2 三相异步电动机的启动
所谓三相异步电动机的启动过程是指三相异步电动机从接入 电网开始转动时起，到达额定转速为止这一段过程。 根据上一节的分析知，三相异步电动机在启动时启动转矩 Tst 并 不大，但转子绕组中的电流 I很大，通常可达额定电流的 4～ 7倍， 从而使得定子绕组中的电流相应增大为额定电流的4～7倍。这么 大的启动电流将带来下述不良后果。 （1）启动电流过大使电压损失过大，启动转矩不够使电动机 根本无法启动。 （2）使电动机绕组发热，绝缘老化，从而缩短了电动机的使 用寿命。 （3）造成过流保护装置误动作、跳闸。 （4）使电网电压产生波动，进而形成影响连接在电网上的其 他设备的正常运行。 因此，电动机启动时，在保证一定大小的启动转矩的前提下， 还要求限制启动电流在允许的范围内。
（三）旋转磁场的转速
定子磁场的转速称为同步转速，大小为： f1 —电网频率； P —磁极对数
60 f1 n1 p
同步转速与极对数之间对应关系 (f1=50HZ)
极对数 p 同步转速 n1（r/min）
1 3000
2 1500
3 1000
4 750
5 600
6 500
二、三相异步电动机的转动原理
7、转速
8、绝缘等级
A
E
120
B 130
极限温度（0C） 105
9. 工作制
铭牌上的“工作制”又称“定额”，按规定分为“连续” （代号为S1）、“短时”（代号为S2）和“断续”（代 号为S3）等。连续工作制的含义为该电动机可以按铭牌上 标定的功率长时间连续运转，而温升不会超过允许值。
10. 防护等级
二、三相电动机的铭牌数据
要正确使用电动机，必须要看懂铭牌。今以 Y132M-4型电动机为例，来说明铭牌上各个数 据的意义。
第5章异步电动机二
以变压器的运行理论为基础，分析异步电动 机运行时的电磁物理过程，导出电动势和磁动势 的平衡方程式，画出相量图，求出真等效电路。 最后分析它的电磁转矩和运行性能。
§5-1 三相异步电动机运行时的电磁过程
一、异步电动机空载运行时的物理情况
N1 N2 为定子、转子绕组一相串联的匝数
f1
是定子通电频率。
Kw 是绕组因数。
在这种运行状态下，转子绕组中呈有感应电动势，
但由于开路转子电流的为？不会产生电磁转矩，转子 呈禁止不动的（ ）n。 0同此转子绕组切割磁场的速 度和定子绕组相同。
由于定子电流除了产生磁通 m 之外，还产生定 子漏磁通 1 ，它必然在定子绕组中产生漏电动势和 变压器一样用漏抗压降来表示：
U1
I0 F10
I2 F2 0
1 E1 Fm0 m
E1 E 20
二、异步电动机负载运行时的物理情况
特点 转子绕组中出线电流,这一电流也要形成磁动
势和磁场。 （一） 转子磁动势的分析
转子磁动势 F2也是一个旋转磁动势，并在空间 按正弦规律分布，以绕线式异步电动机为例。
（二）绕组归算
用一个相数、每相串联的匝数以及绕组因数 和定子绕组一样的绕组代替经过频率归算后的转 子绕组。
归算后转子各量的归算值用加“ ′”表示。
1、转子电流的归算
根据转子磁动势不变，可得
0.9
m1 2
N1Kw1 p
I2
0.9
m2 2
N2Kw2 p
I2
I I I m2N2Kw2
F1 F2 Fm Bm (m )
或
F1 Fm (F2 )
第五章 三相异步电动机的运行原理及单相异步电动机
异步电动机空载运行时，建立气隙磁场Bm的励磁磁场Fm0就是定 子绕组产生的三相基波合成磁动势F10即Fm0=F10
第五章 三相异步电动机的运行原理及单相异步电动机 空载的情况下：n≈ns, I2≈0
当电机带有机械负载后：n<ns, I2增大。 （一）转子磁动势分析 不论转子是绕线型还是笼 型，转子磁动势F2都是一种旋 转磁动势。
f2 60 60 ns sf1
f2为转差频率，转子电流形成的转子磁 动势F2的旋转方向与F1的旋转方向相同， 它相对于转子的转速为Δ n，而相对于 定子的转速为Δ n+n=ns
第五章 三相异步电动机的运行原理及单相异步电动机 （二）磁动势平衡 转子磁动势F2与定子磁动势F1相对静止，得到合成磁动势F1+F2 负载时 F1 F2 Fm Bm (m )
RΩ 为转子电阻的外加电阻
E1 Im Zm Im (Rm jXm )
Zm为表征铁心磁化特性和铁耗的一个综合参数，称为励磁阻 抗；Xm称为励磁电抗；Rm为反映铁耗的励磁电阻。 E1 jI1 X1 E2s jI2 X 2s
定子漏电抗 转子漏电抗
E2s j4.44 f 2 N2kW 2m j4.44 f1N2kW 2m s
异步电动机的负载运 行时的电磁关系
电机学 异步电机
5.2异步电机的基本工作原理
当异步电机定干绕组接到三相电源上时， 定子绕组中将流过三相对称电流，隙中将 建立基波旋转磁动势，从而产生基波旋转 磁场，其同步转速决定于电网频率和绕组 的极对数
这个基波旋转磁场在短路的转子绕组（若是 笼型绕组则其本身就是短路的，若绕线式转子则 通过电刷短路）中感应电动势并在转子绕组中产 生相应的电流，该电流与气隙中的旋转磁场相互 作用而产生电磁转矩。由于这种电磁转矩的性质 与转速大小相关，下面将分三个不同的转速范围 来进行讨论。
电机学
异步电机
第五章 异步电机
异步电机是一种交流电机，也叫感应电
机，主要作电动机使用。异步电动机广泛 用于工农业生产中，例如机床、水泵、冶 金、矿山设备与轻工机械等都用它作为原 动机，其容量从几千瓦到几千千瓦。日益 普及的家用电器，例如在洗衣机、风扇、 电冰箱、空调器中采用单相异步电动机， 其容量从几瓦到几千瓦。在航天、计算机 等高科技领域，控制电机得到广泛应用。 异步电机也可以作为发电机使用，例如小 水电站、风力发电机也可采用异步电机。
将式（5．13）、式（5．14）代人式 （5．1）中，得到
式（517）表明，在al。一0时，转子磁动势人的 大小、性质与a1。＝0时相同，即转子自动势矢 量民与al。无关，只是转于绕组相电动势、相电 流相对于a。。一0的工况均滞后了a1。电角度 （见式（5．15》。；这对研究转子的电气性能
无任何影响。庐于转子是通过转子磁动势而影响 走子，因此可以认定a；。等于任何值时定子方各
放置两个瑞环，分别把所有的导体伸出粮
外部分与端环联接起来。如果去掉铁心， 则剩下来的绕组的形状就像一个松鼠笼子。 这种笼型绕组可以用钢条焊接而成，见图4， 也可以用铝浇铸而成，见图5。
第五章 三相异步电动机的电力拖动
磁转矩的参数表达式。显然当U1、f1及电动机的各参数不变
时, 电磁转矩T仅与转差率 s 有关,根据式（5-2）可绘出异步 电动机的 T-s 曲线, 如图5-1所示。
T
' r 2 m1 pU12 s
n
n1 nN nm
HP 段是稳定运行段。 电动机随着负载的增加 而转速略有下降；
H B
P
0
TN
A Tst Tmax
T
AP 段是不稳定 运行段。
图 5-3 三相异步电动机的固有机械特性曲线
5. 2. 2 人为机械特性
由电磁转矩的参数表达式可知 , 人为地改变异步电动机
的任何一个或多个参数（U1 , f1 , p , 定、转子电路的电阻或 电抗等）, 都可以得到不同的机械特性, 这些机械特性统称为 人为机械特性。下面介绍改变某些参数时的人为机械特性。
程度远远不及转子电流增加的程度大,根据磁动势平衡方程式,
定子电流也将大为增加, 长期超过额定值就会发生“烧机”现 象。
T CT Φ1I 2 ' cos2
(5-1)
5. 1. 2 电磁转矩的参数表达式
根据三相异步电动机的近似等效电路可知
' r '2 2 Pem m1 I 2 s U1 ' I2 2 r2 2 r X X 1 1 2 s
T
' r 2 m1 pU12 s
r2' ' 2f1 r X X 1 2 1 s
2
2
第5章：三相异步电动机 拖动与控制
Tm mTN
s m s N m 2 1 m
xk
2 3U p r1 r12 4f T 1 m N
2
（5）转子电阻折算值。 绕线转子
r2 s NU 2 N 3I 2 N
r2 s m r12 x 2
ke ki
电机拖动与控制
第5章
三相异步电动机 拖动与控制
5.1三相异步电动机的机械特性
机械特性是指转速与电磁转矩n=f(T)之间的关系。 对于异步电动机，由于转速与转差率之间存在着
一定的关系，机械特性亦可表示为T=f(s)。
5.1.1固有机械特性的分析 固有机械特性是指电动机在额定电压和额定频率 下，按规定的接线方式接线，定、转子回路外接
4）额定运行点C:，一般额定转差率（0.02～0.06 ）
5.1.2人为机械特性的分析
三相异步电动机的人为机械特性是指人为地改变电源参数 或电动机参数而得到的机械特性。 1．降低定子电压时的人为 机械特性
n1
s m 不变， Tm 变小
线性工作段斜率变大，即特 性变软。电动机起动转矩倍 数和过载能力均显著下降。
3.点动控制电路
图a为既可实现电动机
连续运转又可实现电动
机点动控制的电路，由 手动开关SA来选择。 当SA闭合时为连续控 制，SA断开时为点动 控制 。 图b为用连续运转按钮SB2、点动按钮SB3来选择连续与点 动,点动控制是用SB3按钮的常闭触头断开自保电路实现。
4.可逆运行控制电路
倒顺转换开关控制电动机 正反转电路。图a为倒顺开 关手动操作控制电动机正 反转，由于倒顺开关无灭 弧装置，适用于5.5kW以 下的小容量电动机 。 对于5.5kW以上的电动机，则用图b来控制，引入倒顺开关 预选电动机旋转方向，而由接触器来接通与断开电源，实 现电动机的起动与停止。
异步电动机基本原理
（一）频率归算
所谓频率归算就是指保持整个电磁系统的电磁 性能不变，把一种频率的参数及有关物理量换算成 另一种频率的参数及有关物理量。就异步电动机而 言，须将转子电路中的参数归算为定子频率下的参 数。
转子绕组频率折算的目的：
把定、转子两个不同频率的电路转换成同一频 率的电路。
转子绕组频率的折算方法：
式中N1、kw1分别为定子每相绕组的串联匝数和基波绕 组系数。 2、转子绕组每相基波感应电势的有效值为： 式中N2、kw2分别为转子每相绕组的串联匝数和基波绕 组系数。
E1 j 4.44 f1 N1kw1m
E2s j 4.44 f2 N2kw2m j 4.44 f1N2kw2m s
其中，
E1 ImZm Im (rm jxm )
E1 jI1 x1 E2 s jI 2 x2 s
E2 s 4.44 f2 N2kw22 4.44sf1 N2kw22
f 2 sf1 ,当转子不动时，n=0，s=1，f1 f 2 用E2 4.44 f1 N 2 kw2 2 表示转子不动时转 子绕组内漏电动势E2的有效值. 则转子转动时的漏电动势E2 s sE2
I2 0
异步电动机空载运行时的电磁关系为：
E1 U （相电压） I1 （相电流） F10 Fm0 m（主磁通） 1 0 E2s I2 0
当异步电动机带上负载后，转子的转速就会降 低，即 n n0 ，相对转速增大，此时不能再 认为 E2s 0 、 ，而且 2 I 也形成了磁动 势 F2 。
频率折算后异步机的等值电路
经频率折算后的异步电动机等值电路
（二）绕组归算
转子绕组折算的方法是： 用一个相数为m1、匝数为N1kw1的绕组，代替 原来的转子绕组（转子绕组原来的相数为m2，匝 数为N2kw2）。
第五章 自编异步电机习题与答案
9.感应电动机最大转矩公式 。
答
10.一台三相异步电动机的额定功率 是指额定运行时的功率，如果撤换其定子绕组，将每相匝数减小了，在电源电压不变的条件下，气隙中的每极磁通将。
答 输出的机械功率，增加
11.★若感应电动机的漏抗增大，则其起动转矩，其最大转矩。
答减小，减小
12.绕线型感应电动机转子串入适当的电阻，会使起动电流，起动转矩。
答减小，增大
二、选择
1.绕线式三相感应电动机，转子串电阻起动时（）。
A起动转矩增大，起动电流增大；B起动转矩增大，起动电流减小；
C起动转矩增大，起动电流不变；D起动转矩减小，起动电流增大。
答B
2.一台50 三相感应电动机的转速为 ，该电机的级数和同步转速为（）。
A 减少, 增加, 不变, 增加；
B 增加, 增加, 不变, 增加；
C 减少, 增加, 增大, 增加；
D 增加, 减少, 不变, 增加。
答A
9.★三相绕线式感应电动机拖动恒转矩负载运行时，采用转子回路串入电阻调速，运行时在不同转速上时，其转子回路电流的大小（）。
A与转差率反比；B与转差率无关；
C与转差率正比；D与转差率成某种函数关系。
答错
4.三相感应电动机的功率因数 总是滞后的。（）
答对
5.★感应电动机运行时，总要从电源吸收一个滞后的无功电流。（）
答对
6.★只要电源电压不变，感应电动机的定子铁耗和转子铁耗基本不变。（）
答错
7.感应电动机的负载转矩在任何时候都绝不可能大于额定转矩。（）
答错
8.绕线型感应电动机转子串电阻可以增大起动转矩；笼型感应电动机定子串电阻亦可以增大起动转矩。（）
第5章 异步电动机恒压频比(VF)控制
5.1.2交-直-交电压型方波逆变器的工作原理
180º导电型方波逆变器中晶闸管的导通顺序是 VT1→VT2→VT3→VT4→VT5→VT6→VT1 各触发信号相隔60º的电角度，在任意瞬间有三 只晶闸管同时导通，每只晶闸管导通时间为180º电 角度所对应的时间，两只晶闸管的换流是在同一支 路内进行。从波形图可以求出相电压的有效值Uan和 线电压的有效值Uab分别为
图5-6 给定积分器原理电路
2.函数发生器（GF）
功能--是实现调速时V/f协调所需要的函数关系，它的工 作原理示于图5-7 中。 对运算放大器A的虚地点列电流平衡方程式，可推导出函 数发生器输出Uo和输入Ui之间的关系式为
R R R R 2 p 2 2 p 2 U U U o k i R R 1 5
在实际应用中,由于负载大小不同,需要的 补偿量也不一样,应该给用户留有选择的余地。 在通用变频器中,作为一个参数,用户可以设定 一个合适的补偿量。 在基频以上调速时,受电源能力和电机耐压 的限制,电压不再能继续随频率上升,通常的作 法是保持Us=UsN，这将迫使磁通随频率上升成 反比地下降,相当于直流电动机弱磁升速。 如果电动机在不同转速时所带的负载都能 使电流达到额定值,则转矩基本上随磁通变化。 所以概括地总结为：基频以下,恒磁通意味着恒 转矩；基频以上,弱磁升速意味着恒功率,类似 直流电动机。
5.1.4 逆变器的电压控制方式
1.晶闸管移相调压
2.斩波调压
5.1.4 逆变器的电压控制方式
图5-4 方波逆变器的电压调节 a) 可控整流 b) 斩波调压
5.2 速度开环交-直-交电压型变频调速系统
它的特点是结构简单，用于调速性能要求不高或功率较大的 场合，例如风机、水泵、输送带传动等。
异步电动机的结构和工作原理
第五章异步电动机前言：①定义：异步电机也叫感应电机是一种交流旋转电机,它的转速除与电网频率有关外,还随负载而变;②应用：主要作电动机使用,如：机床；水泵；家用电器；③它的功率因数永远是滞后的;异步电动机的结构和工作原理一、异步电动机的主要用途和分类1、异步电机主要用作电动机,去拖动各种生产机械;异步电动机的优点:结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高和具有适用的工作特征;异步电动机的缺点:功率因数较差;异步电动机运行时,必须从电网里吸收落后性的无功功率,它的功率因数总是小于１;2、异步电动机的种类很多,从不同角度看,有不同的分类法：1按定子相数分有①单相异步电动机；②两相异步电动机；③三相异步电动机;2按转子结构分有①绕线式异步电动机；②鼠笼式异步电动机;又包括单鼠笼异步电动机、双鼠笼异步电动机和深槽式异步电动机;此外,根据电机定子绕组上所加电压的大小,又有高压异步电动机、低压异步电动机之分;从其它角度看,还有高起动转矩异步电机、高转差率异步电机、高转速异步电机等等;二、异步电动机的结构1. 定子：定子铁心：0.5mm厚硅钢片叠压而成,磁路的一部分定子绕组：电磁线制而成,电路一部分机座：铸铁或钢板焊接而成1定子铁心是电动机磁路的一部分,装在机座里;为了降低定子铁心里的铁损耗,定子铁心用用0.5mm厚的硅钢片叠压而成的,在硅钢片的两面还应途上绝缘漆;下图所示为定子槽,其中a是开口槽,用于大、中型容量的高压异步电动机中；b是半开口槽,用于中型500V以下的异步电动机中；c是半闭口槽,用于低压小型异步电动机中;2定子绕组：高压大、中型容量的异步电动机定子绕组常采用Y接,只有三根引出线,如图a所示;对中、小容量低压异步电动机,通常把定子三相绕组的六根出线头都引出来,根据需要可接成Y形或△形,如图b所示;定子绕组用绝缘的铜或铝导线绕成,嵌在定子槽内;3机座：主要是为了固定与支撑定子铁心;如果是端盖轴承电机,还要支撑电机的转子部分;因此,机座应有足够的机械强度和刚度;对中、小型异步电动机,通常用铸铁机座;对大型电机,一般采用钢板焊接的机座,整个机座和座式轴承都固定在同一个底板上;2. 转子：转轴:支撑转子转子铁心：0.5mm硅钢片叠压而成,磁路一部分转子绕组：笼型绕组铸铝铜条绕线式绕组: 电线绕制而成,Y接,滑环引出,外接电阻1转子铁心：是电动机磁路的一部分,它用0.5mm厚的硅钢片叠压而成;铁心固定在转轴或转子支架上,整个转子的外表呈圆柱形;2转子绕组：分为笼型和绕线型两类;1笼型转子：笼型绕组是一个自己短路的绕组;在转子的每个槽里放上一根导体,在铁心的两端用端环连接起来,形成一个短路的绕组;如果把转子铁心拿掉,则可看出,剩下来的绕组形状像个松鼠笼子,如图 a所示,因此又叫鼠笼转子;导条的材料有用铜的,也有用铝的;2绕线型转子：绕线型转子的槽内嵌放有用绝缘导线组成的三相绕组,一般都联接成Y形;转子绕组的三条引线分别接到三个滑环上,用一套电刷装置引出来,如图所示;这就可以把外接电阻串联到转子绕组回路里去,以改善电动机的启动性能或调节电动机的转速;与笼型转子相比较,绕线型转子结构稍复杂,价格稍贵,因此只在要求起动电流小,起动转距大,或需平滑调速的场合使用;3. 气隙：磁路的一部分, 异步电动机的气隙比同容量直流电动机的气隙小得多,在中、小型异步电动机中,气隙一般为~1.5mm左右;δ↓→Im ↓→Nϕcos↑但易发生扫膛现象δ↑→Im ↑→Nϕcos↓三、异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌上标明电机的型号、额定数据等;1、三相异步电动机的型号电机产品的型号一般采用大写印刷体的汉语拼音字母和阿拉伯数字组成;其中汉语拼音字母是根据电机的全名称选择有代表意义的汉字,再用该汉字的第一个拼音字母组成;例如：Y 112S-6极数6极短机座规格代号：中心高112mm我国生产的异步电动机种类很多,下面列出一些常见的产品系列;•Y系列为小型鼠笼全封闭自冷式三相异步电动机;用于金属切削机床、通用机械、矿山机械、农业机械等;也可用于拖动静止负载或惯性负载较大的机械,如压缩机、传送带、磨床、锤击机、粉碎机、小型起重机、运输机械等;•JQ2 和JQO2系列是高起动转矩异步电动机,用在起动静止负载或惯性负载较大的机械上;JQ2 是防护式和JQO2是封闭式的;•JS系列是中型防护式三相鼠笼异步电动机;•JR系列是防护式三相绕线式异步电动机;用在电源容量小、不能用同容量鼠笼式电动机起动的生产机械上;•JSL2 和JRL2系列是中型立式水泵用的三相异步电动机,其中JSL2 是鼠笼式,JRL2是绕线式;JZ2 和JZL2系列是起重和冶金用的三相异步电动机,JZ2是鼠笼式,JZL2是绕线式;•JD2 和JDO2系列是防护式和封闭式多速异步电动机;•BJO2 系列是防爆式鼠笼异步电动机;•JPZ系列是旁磁式制动异步电动机;•JZZ系列是锥形转子制动异步电动机;•JZT系列是电磁调速异步电动机;其他类型的异步电动机可参阅产品目录;• 2、异步电动机的额定值：异步电动机的额定值包含下列内容：1额定功率 PN 电动机在额定运行时轴上输出的机械功率,单位是kw;2额定电压 UN 额定运行状态下加在定子绕组上的线电压,单位为V;3额定电流IN 指电动机在定子绕组上加额定电压、轴上输出额定功率时,定子绕组中的线电流,单位为A;4额定频率f 指我国规定工业用电的频率是50Hz;5额定转速n 指电动机定子加额定频率的额定电压,且轴端输出额定功率时电机的转速,单位为r/min ;6额定功率因数指电动机定子加额定负载时,定子边的功率因数;四、异步电动机的工作原理三相异步电动机定子接三相电源后,电机内便形成圆形旋转磁动势,圆形旋转磁密,设其方向为逆时针转,如图所示;若转子不转,转子鼠笼导条与旋转磁密有相对运动,导条中有感应电动势e,方向由右手定则确定;由于转子导条彼此在端部短路,于是导条中有电流,不考虑电动势与电流的相位差时,电流方向同电动势方向;这样,导条就在磁场中受力f,用左手定则确定受力方向,如图所示;转子受力,产生转矩T,为电磁转矩,方向与旋转磁动势同方向,转子便在该方向上旋转起来;转子旋转后,转速为n,只要n ＜n1n1为旋转磁动势同步转速,转子导条与磁场仍有相对运动,产生与转子不转时相同方向的电动势、电流及受力,电磁转矩T 仍旧为逆时针方向,转子继续旋转,稳定运行在T=TL 情况下;、异步电动机的运行分析一、 三相异步电动机运行时的电磁关系正常情况下,电机转子总是旋转的,但是为了分析问题的方便,在这里我们首先从转子静止出发进行分析;1. 转差率定义：11n nn s -= 式中n 1—旋转磁场的转速同步转速 n —转子的转速当0<n<n 1时,即0<s<1时,电机为电动运行状态电能→机械能当 n>n 1时,即 0>s 时,电机为发电运行状态机械能→电能当 n<0时,即 s >1 时,电机为电磁制动运行状态机械能和电能→热能2. 分析:i 1a 的方向必与i 2a 的方向相反 (1)电机运行状态:n<n 1 ,e 1与e 2同方向 ,i 2a 与e 2同方向 ,i 2a →Te 与n 同方向驱动性质,i 1a 与i 2a 反向→i 1a 与e 1反方向,因i 1a 由u 1产生,即i 1a 与u 1同方向,所以从电网吸收电能.(2)发电运行状态若原动机使n>n 1 →s 为负→e 2和i 2a 反向与电机比 →T e 反向T e 与n 反方向制动性质,又因i 2a 反向→i 1a 反向→i 1a 与e 1同方向注e 1未变 →i 1a e 1为正→输出电能(3)电磁制动运行状态若T 1驱动转子以反方向旋转,则切割方向同电动运行状态→e 1,e 2,i 1a ,i 2a ,T e 同电机运行状态,因T e 与n 1同方向,但与n 反方向制动性质,所以T1必须输入机械功率.又因e 1与i 1a 反向→i 1a e 1为负→从电网吸收电功率. 3、 空载运行时的磁动势和磁场1主磁通Φ0： ①作用：传递能量的媒介作用；②路径：定子—气隙—转子—气隙—定子;2漏磁通Φσ： ①不起传递能量的媒介作用,只起电抗压降的作用； ②包括：槽部漏磁通、端部漏磁通和高次谐波; 二、负载运行时的磁动势和磁场 1.转子电动势的频率：12sf f =；2.转子绕组的感应电动势：2222244.4sE k N f E w S =Φ=；3.转子绕组的电阻和漏抗：忽略集肤效应,认为2r 不变； 22122222sx L sf L f x S ===ππ；4.转子绕组的电流：正常运行时,转子端电压U 2=0,2222222jsx r E s jx r E I S S +=+=⋅⋅⋅；有效值：222222)(sx r sE I +=；结论：转子电流I 2随S 的增加而增加; 5.转子绕组的功率因数：222222)(cos sx r r +=ψ结论：转子功率因数随S 的增加而减小; 6.转子磁动势的转速：2F 相对转子速度：11226060sn psf p f n =⋅==2F 相对定子速度：112n n sn n n =+=+1F 与2F 相对静止;三、磁动势平衡方程1.磁动势形式：021F F F =+2.电流形式：L I I I 101⋅⋅⋅+=四、三相感应电动机的电压方程和等效电路 1、电动势平衡方程方程：)(11111jx r I E U ++-=⋅⋅⋅ )(02222S S jx r I E +-=⋅⋅ m m m Z I jx r I E 001)(⋅⋅⋅-=+-=m Z 的物理意义与变压器的相同,但由于气隙的存在,比变压器的小;例：已知：一台三相异步电动机,在额定转速下运行,m in /1470r n N =,电源频率Hz f 501=,试求：1转子电流频率2f ；2定子电流产生的旋转磁动势以什么速度切割定子又以什么速度切割转子3由转子电流产生的转子磁动势以什么速度切割定子又以什么速度切割转子2、等效电路 1折算折算原则：①保持F2不变,只要使等效前后转子电流的大小和相位相等即可；②等效前后转子电路的功率和损耗相等;折算方法：222222222222221r s s jx r E jx sr E jsx r E s jx r E I S S -++=+=+=+=⋅⋅⋅⋅⋅①附加电阻21r ss-的物理意义：模拟转轴上总的机械功率； ②转子方程为：)(22222jx r I E U +-=⋅⋅⋅2221r ssI U -=⋅⋅ 2转子绕组折算说明：原则和方法与变压器相同;电流折算： iw w k I I k N m k N m I 22111222'2==电动势折算：222211'2E k E k N kw N E e w ==电阻和电抗折算： 2'2r k k r i e =2'2x k k x i e = 3T 型等效电路折算后的基本方程组：)(11111jx r I E U ++-=⋅⋅⋅)('2'2'2'2'2jx r I E U +-=⋅⋅⋅ '2221s U I r s⋅⋅-''= 120I I I ⋅⋅⋅'+=12E E ⋅⋅'=)(01m m jx r I E +-=⋅⋅T 形等效电路••'21r ss - •U分析：①堵转：01,1,0'2=-==r ss s n ,相当于短路； ②空载：∞=-=≈'211,0,r ss s n n ,相当于开路;4近似等效电路与变压器的近似等效电路相同,但须引入一修正系数C 1 mx x C 111+≈,对于40kW 以上,可取C 1=1; 注意：异步电动机的等效电路与变压器的区别; 五、 感应电动机的功率方程和转矩方程 1、功率平衡和转矩平衡 1功率平衡关系：能量转换：电能→机械能P 1 Pem Pmec Pp Cu1 p Fe p Cu2 p mec +p ad 电源输入功率：11111cos ϕI U m P = 定子铜损： 12111r I m p Cu =定子铁损： m Fe r I m p 201= 电磁功率： sr I m p p P P Fe Cu em ''=--=222111 转子铜损： em Cu sP r I m p =''=22212总机械功率： em Cu em mec P s r ss I m p P P )1(122212-='-'=-=输出功率： ad mec mec p p P P --=2可见： ∑++++-=-=)(21112ad mec Cu Fe Cu p p p p p P p P P 2转矩平衡关系：Ω+-Ω=Ω)(2ad mec mec p p P P ,即02T T T em -= 602nπ=Ω------机械角速度rad/s ； 式中：Tem —电磁转矩驱动；T 2—负载转矩制动；T 0—空载转矩制动；1Ω=Ω=em mec em P P T 60211n π=Ω三相异步电动机的机械特性一、电磁转矩的表达式1.物理表达式：602cos ''122211n I E m P T em em πψ=Ω==2201111221111cos '244.42cos '44.4ψππψI k pN m pf I k N f m w w Φ=Φ2'2'2cos ψI C I C T a T Φ=Φ=C T 为转矩常数说明：上式描述了电磁转矩与主磁通、转子有功电流的关系;2.参数表达式：由简化等效电路得 ：2'212'211'2)()(x x sr r U I +++=可得：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡++⎪⎭⎫ ⎝⎛+==Ω=2'21211'22111'22'211)(22'2x x s r r f s r pUm pf s r Im P T em emππ 结论：em T 与电源参数、电机参数和运行参数的关系; 二、转矩-转差率特性1.转矩特性：其他参数一定,)(s f T em =分析：异步电动机转差率s 在0～1之间,但实际上s 在0～s m 临界转差率时,0〉ds dT em 稳定；s 在1～s m 之间,0〈ds dT em 不稳定；0=dsdTem ,s=sm,处于临界状态;∞2.三个特征转矩①额定转矩T N ：额定负载时 )(1055.93m N n PP T NN N N N ⋅⨯⋅=Ω= 注：N P 的单位为kW;②最大电磁转矩Tmax ： )(4])([42112112212111211max '+±≈'+++±±=x x f pU m x x r r f pU m T ππ'+'±≈'++'±=212221212)(x x r x x r r s m特点：⑴T max 与21U 成正比；而S m 与21U 无关；⑵T max 与转子电阻无关；而S m 与转子电阻有关；⑶f 1一定时,'+21x x 越大, T max 越小; ⑷过载能力最大转矩倍数NM T T k m ax= 一般为～,越大,过载 能力越强; ③起动转矩T stn=0, S=1,得])()[(222122112211'++'+'=x x r r f r pU m T st π当转子回路电阻为：'+='+'212x x r r st 时,起动转矩达到最大电磁转矩;起动转矩倍数：Nstst T T k =,st k ↑,st T ↑,起动能力强;JO 2：～；Y ：～；特殊电机：以上; 3、归一化转矩-转差率表达式 mm em s s s s T T +=max2此表达式主要用于求机械特性曲线;感应电动机的工作特性一、定义：指在额定电压和频率下,电动机的转速ns 、输出转矩T 2 、定子电流I 1、功率因数cos φ1、效率η与输出功率P 2之间的关系;二、转速特性)(2P f n = 或 )(2P f s =由P cu2= s P em 得 s=2'2'212'2'212cos ψI E m I r m P P em Cu = )(2P f n =是一条稍向下倾斜的曲线;三、输出转矩特性)(22P f T =异步电动机的输出转矩：602222nPP T π=Ω=)(22P f T =是一条过原点稍向上翘的曲线;四、定子电流特性 )(21P f I =由102()I I I ⋅⋅⋅'=+-知,空载时：2100,I I I ⋅⋅⋅'≈≈,很小； 负载时,P 2增加,'2I 也增加,I 1也增加; 五、定子功率因数特性)(cos 21P f =ϕ空载：1cos ϕ很小；负载时,随2P ↑,1cos ϕ↑; 六、效率特性 )(2P f =η根据η=PP P P P ∑+∑-=2121 空载时,P 2=0,η=0；负载时,随着P2的增加,η也增加,当负载增大到可变损耗与不变损耗相等时,η最大；负载继续增大,铜损增加很快,η反而下降;说明：电机在额定负载附近的cosϕ和η较高,希望在P N附近运行;1s I1T2cosϕ1ηP2异步电动机工作特性图三相异步电动机参数的测定一、短路堵转实验短路试验又叫堵转试验,即把绕线式异步电机的转子绕组短路,并把转子卡住,不使其旋转,鼠笼式电机转子本身已短路;实验过程:从开始,逐渐降低电压;记录定子绕组加的端电压、定子电流和定子输入功率;试验时,还应量测定子绕组每相电阻的大小;根据试验的数据,画出异步电动机的短路特性;根据测得的数据,可以算出短路阻抗、短路电阻和短路电抗;二、空载实验实验目的：测励磁阻抗、机械损耗 pm 、铁心损耗 pFe ;试验过程：转轴上不加任何负载,即电动机处于空载运行,把定子绕组接到额定频率的三相对称电源上,当电源电压为额定值时,让电动机运行一段时间,使其机械损耗达到稳定值;用调压器改变加在电动机定子绕组上的电压,使其从～U 1开始,逐渐降低电压 ,直到电动机的转速发生明显的变化为止;记录电动机的端电压、空载电流、空载功率P;和转速 n ,并画成曲线;三相异步电动机的起动,制动和调速一、 三相异步电动机的起动 一基本概念1.起动定义：电动机接到电源上,从静止状态到稳定运行状态的过程；2.起动电流：n=0,S=1时的电流;kst Z U x x r r U I 12212211)()(='++'+=起动电流倍数：7~5==Nsti I I k 3.起动转矩：n=0,s=1时的电磁转矩;221()212111stem st st st r m I P m s T I r ''===ΩΩΩ4.起动电流大的原因：此时处于短路;5.起动转矩不大的原因：1m Φ减少； 使Tst 不大; 22cos ϕ减小；6.起动要求：①起动电流尽量小,以减小对电网的冲击；②起动转矩尽量大,以缩短起动时间；③起动设备简单,可靠;二鼠笼式异步电动机的起动1.直接起动①优点：设备简单,操作方便；②缺点：起动电流大,须足够大的电源；③适用条件：小容量电动机带轻载的情况起动;如何判断是否能起动：①起动电流；②起动转矩；二者必须同时满足;一般地说,容量在以下的小容量鼠笼式异步电动机都可直接起动;2.降压起动如果电源容量不够大,可采用降压起动;即起动时,降低加在电动机定子绕组电压,起动时电压小于额定电压,待电动机转速上升到一定数值后,再使电动机承受额定电压,可限制起动电流;适用：容量大于20kW并带轻载的情况;①定子回路串电抗器起动st st I k I 1='； st st T kT 21='式中：k 为电动机端电压之比,且k>1; ② 用Y-Δ起动适用条件：正常工作时定子绕组三角形接法且三相绕组首尾六个端子全部引出来的电动机才能采用; ∆=st stY I I 31； ∆=st stY T T 31③ 自耦补偿器自耦变压器起动st st I k I 21=' ； st st T kT 21='优点：一般有三个抽头,有不同的选者; 缺点：设备费用较高;比较三种起动方法的优缺点; 三、绕线式异步电动机的起动转子：一般均接成Y 形,正常三相绕组通过滑环短接,若转子绕组直接短接情况下起动,与鼠笼一样, Ist 大,Tst 不大;1.在转子回路串起动变阻器起动在转子回路中串入多级对称电阻,起动时,随着转速的升高,逐级切除起动电阻;一般取最大加速转矩T 1=～T m ,切换转矩T 2=～T N ;① 优点：只要在转子回路串入适当的电阻,既可减少起动电流,又可增加起动转矩;②适用条件：电动机在重载情况下的起动场合; 2.在转子回路串接频敏变阻器起动频敏变阻器是一铁损耗很大的三相电抗器,在起动过程中,能自动、无级的减小电阻保持转矩近似不变,使起动过程平稳、迅速;结构简单,运行可靠,维护方便,应用广泛;四深槽和双笼感应电动机说明：主要利用集肤效应趋肤效应原理工作,即起动过程自动改变转子电阻;1、深槽式异步电动机结构：定子：与普通鼠笼电动机一样；h转子：槽深而窄,12=~10b工作原理：同双鼠笼式异步电动机;双笼型异步电动机的起动性能比深槽式好,但深槽式结构简单,制造成本低;二者共同的缺点是功率因数和过载能力低;2、双鼠笼式异步电动机结构定子：与普通鼠笼电动机一样；转子：有两套鼠笼上层笼：ρ大,黄铜或青铜,截面小,∴r2上大→起动笼下层笼：ρ小,紫铜,截面大,∴r2下小→工作笼漏磁通分布情况：由于缝隙的存在,Φσ下>Φσ上,即x2下>x2上;运行原理①起动时,s=1,f2最大,转子漏抗x2大,电流分布取决于x2,∵x2下>x2上,∴转cosψ↑→Tst 子电流集中于上笼趋肤效应----起动笼起主要作用,又∵r2上大→2↑；②正常运行：s N=～,很小→f2S很小→x2很小→电流取决于r2,∵r2下小→电流分布在下笼,此时漏抗x2小,cos ↑→Tem↑2优缺点①优点：较大的Tst和较小Ist；②缺点：漏抗较大,其功率因数、最大转矩和过载能力较普通的笼型电动机小;二、三相异步电动机的制动当电磁转矩和转速的方向相反时,电动机处于制动状态,根据转矩和转速的不同情况,又可分为：回馈制动、反接制动、到拉反转及能耗制动等;1、能耗制动：三相异步电动机处于电动运行状态的转速为n ,如果突然切断三相交流电源,同时把直流电通入它的定子绕组,结果,电源切换后的瞬间,三相异步电动机内形成了一个不旋转的空间固定磁动势,它相对于旋转的转子来说变成了一个旋转磁动势,旋转方向为顺时针,转速大小为n ;转子绕组则感应电动势,产生电流；进而转子受到电磁转矩T ;显然T与n反方向,电动机处于制动运行状态,T为制动性的阻转矩;转速n＝0时,磁通势与转子相对静止,T＝0,减速过程才完全终止;系统原来贮存的动能主要被电动机转换为电能消耗在转子回路中,故称之为能耗制动;2、反接制动：处于正向电动运行的三相绕线式异步电动机,当改变三相电源的相序时,电动机便进入了反接制动过程;反接制动过程中,电动机电源相序为负序,b图为拖动反抗性恒转矩负载,反接制动的同时转子回路串入较大电阻时的反接制动机械特性;电动机的运行点从 A—B—C ,到C点后,可以准确停车;如果电动机拖动负载转矩较小的反抗性恒转矩或拖动位能性恒转矩负载运行,如果进行反接制动停车,则必须在降速到n ＝0时切断电源并停车,否则电动机将会反向起动;三相异步电动机反接制动停车比能耗制动停车速度快,但能量损失较大;一些频繁正、反转的生产机械,为了迅速改变转向,提高生产率,经常采用反接制动停车接着反向起动的方法;3、倒拉反转运行:拖动位能性恒转矩负载运行的三相绕线式异步电动机,若在转子回路内串入一定值的电阻,电动机转速可以降低;如果所串的电阻超过某一数值则会使电动机反转,称之为倒拉反转制动运行状态;倒拉反转制动运行是转差率s＞1的一种稳态,其功率关系与反接制动过程一样,电磁功率＞0,机械功率＜0;但是倒拉反转运行时负载向电动机送入的机械功率是靠着负载贮存的位能的减少,是位能性负载倒过来拉着电动机反转;4、回馈制动运行：回馈制动运行分为正向回馈制动运行和反向回馈制动运行;1正向回馈制动运行：通过将一部分机械能转换为电能并回馈回电源的现象;电动机运行在第II象限B-C段机械特性上时,n＞0,T＜0;转子边送过来的电磁功率,除了定子绕组上铜耗外,其余的回馈给电源了;这时的三相异步电动机实际上是一台发电机;2反向回馈制动运行：当三相异步电动机拖动位能性恒转矩负载,电源为负相序A、 C、 B时,电动机运行于第IV象限,如图中的B点,电磁转矩T＞0,转速 n＜0,称为反向回馈制动运行;起重机高速下放重物时,经常采用反向回馈制动运行方式;若负载大小不变,转子回路串入电阻后,转速绝对值加大,如图中的C 点；串入电阻越大,转速绝对值越高;反向回馈制动运行时,电动机是一台发电机,它把从负载位能减少而输入的机械功率转变为电功率,然后回送给电网;从节能的观点看问题,反向回馈制动下放重物比能耗制动下放重物要好; 三、三相异步电动机的调速1.异步电动机特点：结构简单,价格便宜,运行可靠,维护方便;2.转速公式：)1(60)1(11S pf n S n -=-=3.调速方法：①变极调速；②变频调速；③改变转差率 S 调速;4.调速性能：①调速范围；②调速的稳定性；③调速的平滑性；④调速的经济性;一变极调速基本思路：可以采用两套绕组,但为了提高材料的利用率,一般采用单绕组变极,即通过改变一套绕组的连接方式而得到不同极对数的磁动势,以实现变极调速; 1. 变极原理A X 2p=4a1 x1 a2 x2 A X 2p=22.变极绕组的连接方法： ① →YY2p →p ； ②顺串Y →反串Y2p →p ； ③Δ→YY2p →p;说明：变极前后,三相绕组的相序发生改变,为保证电动机的转向不变,须对调定子两相绕组的出线端; 3.变极前后转矩和功率的变化设⑴定子绕组相电压为X U ,相电流为1I ,则输出功率为ϕηcos 312I U p X = ⑵变极前后两种极对数下,η、ϕcos 不变,并近似认为12P P P em ≈≈,则得： p I U n I U P T X X em em 1111∝∝Ω∝①Y →YY2p →p ；Y 接时绕组相电流为：I ；YY 接时绕组相电流为：2I ；则变极前后电磁转矩之比为：1)2()2(==pI U p I U T T X X YY Y 结论：此种变极连接方法适用于恒转矩负载变极调速; ②Δ→YY2p →p ； 同步角速度之比：212==ΩΩ∆p p YY Δ接相电压为：X U 3,相电流为：I ；YY 接相电压为：X U ,相电流为：2I,则两种极对数下输出功率之比为：866.0232122322==⨯=ΩΩ=∆∆∆Ip U p I U T T P P X X YY YY YY 结论：此种变极连接方法适用于恒功率负载变极调速;说明：变极调速方法简单、运行可靠、机械特性较硬,但只能实现有极调速;单绕组三速电机绕组接法已经相当复杂,故变极调速不适宜超过三种速度; 二变频调速 1.概述异步电动机的转速：)1(601S pf n -=；当转差率S 变化不大时,n 近似正比于频率1f ,可见改变电源频率就可改变异步电动机的转速;①单调频,1U 不变,1f ↑→m Φ↓→)(max T T em ↓→m k →电机得不到充分利用；1f ↓→m Φ↑→磁路过饱和,励磁电流↑↑→1cos ϕ↓,p Fe ↑②保持m Φ不变,调1f 同时,调1U ,m k 不变;))(()(112'''='mmXX emN emN kk f f U U T T 2.恒转矩调速电机变频调速前后额定电磁转矩相等,即恒转矩调速时,有'=emN emN T T ,则1))(()(112='''='M M X X emN emN k k f f U U T T ,若令电压随频率作正比变化：''=11f U f U XX ,则主磁通不变,电机饱和程度不变,电机过载能力也不变;电机在恒转矩变频调速前后性能都保持不变;3.恒功率调速电机变频调速前后它的电磁功率相等,即'Ω'=Ω=11emN emN em T T P ,则'='ΩΩ='1111f f T T emN emN 1若主磁通不变：2若过载能力不变：11f f U U XX'=',主磁通发生变化； 优点：调速范围广,平滑性好; 缺点：价格比较贵;三转子回路串电阻调速---属于改变转差率调速 Sm 改变。
第五章 三相异步电机的降压启动控制
参知政事范仲淹等人遭谗离职，欧阳修上书替他们分辩，被贬到滁州做了两年知州。到任以后，他内心抑郁，但还能发挥“宽简而不扰”的作风，取得了某些政绩。《醉翁亭记》就是在这个时期写就的。目标导学二：朗读文章，通文顺字1．初读文章，结合工具书梳理文章字词。2．朗读文章，划分文章节奏，标出节奏划分有疑难的语句。节奏划分示例
2.目前中国生产的三相异步电动机，功率在4kW以下的绕组一 般采用Y形接法，4kW以上的都采用△形接法。此时，可以考虑 降压启动。
△
二、时间继电器控制Y-△降压启动控制
请输入有关机
二、时间继电器控制Y-△降压启动控制
插入Y-△降压启动原理图
根据上面的原理图选择合适的实物元器件安装并调试时间继 电器控制Y-△降压启动控制线路
第五章 三相异步电动机的降压启动控制
电动机的降压启动控制
1. 电动机的降压启动是在电源电压不变的情况下， 降低启动时加在电动机定子绕组上的电压，限制启动 电流，当电动机转速基本稳定后，再使工作电压恢复 到额定值。
2. 三相异步电动机常用的降压启动方法有：定子 绕组串电阻（或电抗器）降压启动；Y-△降压启动； 自耦变压器降压启动等。
4+ ×2=4+7.4×2=18.8（S）
小常识
1.为什么要用星三角降压起动？ 通常规定，电源容量在180千伏安以上，电动机容量在7千瓦以下的三 相异步电动机可采用直接启动。判断一台电动机能不能直接启动，还可 以以下的经验公式来确定：
电动机全压启动电流（ 安） 3 电源变压器的容量（千 伏安） 电动机的额定电流（安 ） 4 4 电动机的额定功率（千 瓦）
凡不满足直接启动条件的均须用降压启动。
三、自耦变压器减压起动的控制
请输入有关机
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。