电动机控制电路

第六章异步电动机6.1三相异步电动机的基本结构6.2三相异步电动机的工作原理6.3三相异步电动机的机械特性6.4三相异步电动机的铭牌数据6.5三相异步电动机的起动6.6三相异步电动机的调速6.7单相异步电动机其它电动机：步进电动机交流伺服电动机、三相同步电动机、直流电动机。教学基本要求第6章异步电动机分析与思考练习题第六章异步电动机一、电机的分类:1.发电机2.电动机※直流电动机※交流电动机▲同步电动机▲异步电动机●鼠笼型6.1三相异步电动机的基本结构——将机械能转换为电能；——将电能转换为机械能。上一页下一页返回上一节下一节●线绕型第六章异步电动机异步电动机的结构上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机6.2三相异步电动机的工作原理对称三相绕组通入对称三相电流旋转磁场(磁场能量)磁场绕组切割转子绕组转子绕组中产生e和i转子绕组在磁场中受到电磁力的作用转子旋转起来机械负载旋转起来三相交流电能输出机械能量上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机（1）旋转磁场的产生（一）旋转磁场上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机极对数（p）的概念1p即：（2）旋转磁场的转速旋转磁场转速n0—同步转速如何改变旋转磁场的转速？U1U2V1V2W1W2i2i1i3以Y型接法为例，当每相绕组只有一个线圈时，按右下图放入定子槽内，合成的旋转磁场只有一对磁极，则极对数为1。U1U2V1V2W2W1上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机i3W2V4U1V1W1U2V2W3U3U4V3W4i1i2以Y型接法为例，将每相绕组都改用两个线圈串联组成。即p=2按右图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机电流变化一周→旋转磁场转一圈电流每秒钟变化50周→旋转磁场转50圈→旋转磁场转3000圈电流每分钟变化(50×60)周p=1时电流变化一周→旋转磁场转半圈电流每秒钟变化50周→旋转磁场转25圈→旋转磁场转1500圈电流每分钟变化(25×60)周p=2时上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机三相异步电动机的同步转速600pfnmin）r/(p123456n0/(r/min)30001500100075060050050Hz时,不同极对数时的同步转速如下f表6.2.1同步转速p为任意值时上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机旋转方向：取决于三相电流的相序。mIt（3）旋转磁场的转向旋转磁场是沿着U1V1W1与三相绕组中的三相电流的相序一致U1U2V1V2W1W2i2i1i3U1U2V1V2W2W1i1L1L1i2L2L2i3L3L3下一页上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机NS（二）工作原理（1）电磁转矩的产生*用右手定则判断转子绕组中感应电流的方向*用左手定则判断转子绕组受到的电磁力的方向电磁力→电磁转矩TT与n0同方向。上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但n0n电动机转速n旋转磁场的转速为n0转差率:00nnns起动时:n=0s=1额定运行时:s=0.01~0.09称异步电动机或感应电动机上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机起动时：n=0,△n=n0→转子电磁感应最强→转子电路电量的频率f2=f1→n↑→△n↓→转子电路电量的频率f2↓（＜f1）稳定运行时：△n=n0－n很小转子电路频率的变化f2=ｓf1很小上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机（2）电磁转矩的方向转子旋转的方向与旋转磁场的转向相同。电磁转矩的方向与旋转磁场的转向一致上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机（3）电磁转矩T的大小T∝Φ，I2cos2T=kΦI2cosφ2T=kTsR2U1p2R22+(sX2)2T∝U1p2转子轴上输出的转矩为:T2=T－T0≈T上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机（三）功率关系P2=P1－P0输入的电功率:P1=√3U1I1cos1输出的机械功率:P2=T22πn60=T2T2=9.55PNnN空载损耗:P0=PCu+PFe+PMe电动机的效率:η=P2/P1100%上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机例6.2.1某三相异步电动机，极对数p=2，定子绕组三角形联结，接于50HZ、380V的三相电源上工作，当负载转矩TL=91N.m时，测得I1l=30A,P1=16KW,n=1470r/min,求该电动机带此负载运行时的s、P2、ŋ和λ60f1η=P2/P1=14/16=87.5%n0=2=1500r/min00nnns=1500-14701500=0.022πn60=T2P22×3.1460=×91×1470W=14KWλ=P1√3U1LI1L=0.81解：上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机固有特性人为特性在额定电压、额定频率，定子和转子电路不外串参数时的在改变电压、频率及定子电路、转子电路参数时的n=f(T)T=f(s)转矩特性三相异步机的T与s之间的关系机械特性三相异步机n与T之间的关系T=f(s)n=f(T)T=f(s)n=f(T)6.3三相异步电动机的机械特性上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机T=kTsR2U1p2R22+(sX2)2和n=(1－s)n0（一）固有特性s10n0Tn0转矩特性机械特性TsTNTNSNnNTsTMSMTMnMT上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机n0Tn0机械特性TsTNnNTMnMNMSN、M、S代表三个重要的工作状态1、额定状态2、临界状态3、起动状态上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机（1）额定状态在额定UN下，以额定nN运行，输出额定PN时，电动机转轴上输出的转矩n0Tn0机械特性TsTNnNTMnMMS额定状态说明了电动机长期运行能力T2=9.55PNnNN上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机临界转速临界转差率sMY系列:KM=2～2.2（2）临界状态过载倍数KMR2X2sM=TMTNKM=n0Tn0机械特性TsTNnNNTMnMMS上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机3、起动状态TS体现了电动机直接起动的能力。若TSTL电机能起动，否则将起动不了。起动转矩倍数:TSTNKS=Y系列:KS=1.6～2.2n0Tn0机械特性TsTNnNTMnMNMS上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机（二）人为特性（1）降低定子电压时的人为特性0Tnn0nMUN0.9UN0.81TM0.81TS上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机（2）增加转子电阻时的人为特性0Tnn0R2R2+RTS+△T转子串联合适的电阻:TS→TM第六章异步电动机上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机（三）机械特性的软硬硬特性：负载变化时，转速变化不大。硬特性软特性0Tn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。软特性：负载增加时，转速下降较快上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，这种能力称为自适应负载能力。（四）电动机的自适应负载能力0Tn电动机工作在特性曲线的哪一点上？应当运行于与负载机械特性的交点上。上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机n0nT工作段自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要特点。a点→TL↑→n↓→I2↑→T↑直至新的平衡I1↑→P1↑0TnTLaTL’→a'点a'上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机6.4三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机型号Y132S－6功率3kW频率50Hz电压380V电流7.2A联结Y转速960r/min功率因数0.76绝缘等级B1、型号Y132S－6Y系列异步机机座中心高度机座长度代号2p=6→n0=1000r/min2、额定功率PNPN=3kW→轴上输出机械功率的额定值3、额定电压UNUN=380V→定子三相绕组应施加的线电压磁极数上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机4、额定电流ININ=7.2A三相异步电动机型号Y132S－6功率3kW频率50Hz电压380V电流7.2A联结Y转速960r/min功率因数0.76绝缘等级B→定子三相绕组的额定线电流5、额定功率因数λN=cosNP1N=√3UNINcosNPN=ηNP1N=√3UNINcosNηN6、额定转速nN上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机异步机的起动特性：•起动电流大IS=KIIN=（5～7）IN•起动转矩小TS=KSTN=（1.6～2.2）TN影响：•频繁起动时造成热量积累,易使电动机过热。•大电流使电网电压降低，影响其他负载工作。6.5三相异步电动机的起动不好!良好的起动性能:•起动电流小•起动转矩大上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机（一）笼式异步电动机的起动（1）直接起动（全压起动）(a)小容量的电动机（二三十千瓦以下）；(b)电源容量足够大时。起动时UVWUNI1lYUVWUNI1l△运行时（2）减压起动(a)Y－减压起动：适用于：正常运行为△联结的电动机。上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机UVWUNI1lYUVWUNI1l△Y起动△起动Y起动与△全压起动时起动电流和起动转矩比较设：定子每相阻抗为Z√3U1p△I1l△=│Z││Z│I1lY=U1pY│Z│UN√3=│Z│UN√3=31IS△IsY=∵T∝Up231TS△TsY=※Y型起动的起动转矩1√3Up※Y型起动的起动电流U1pY=上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机√3※Y－减压起动的特点：(1)电源电压不变，定子绕组接法改变；(2)降压比为1(1)IsY＜Imax（线路中允许的最大电流）；(2)TsY＞TL否则不能采用此法。※Y－减压起动的使用条件：※Y型起动的起动转矩为：※Y型起动的起动电流为：31IS△IsY=31TS△TsY=上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机(b)自耦变压器减压起动M3~Ul′降压比为:KA=Ul′UNUl′=KAUNKAIs定子电压：定子电流：KAIsKAIsKA线路电流：KA2IsIsa=KA2Is※自耦变压器降压起动的起动电流为：Tsa=KA2Ts※自耦变压器降压起动的起动转矩为：UN上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机※自耦变压器降压起动的特点：①定子绕组接法不变，改变定子绕组的电压；②降压比KA可调:0.5、0.65、0.8、0.55、0.64、①Isa＜Imax（线路中允许的最大电流）；②Tsa＞TL否则不能采用此法。※选择KA的方法：KA2Is＜ImaxKA2Ts＞TL※自耦变压器降压起动的使用条件：需要两者均满足上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机(二)绕线式异步机的起动方法：(1)转子电路串电阻起动•减小起动电流•增大起动转矩R2R2′n0Tn0(2)转子电路串频敏变阻器起动※频敏变阻器：频率高，损耗大，电阻大；频率低，则反之。※转子电路起动时:TsTs′※转子电路运行时:f2高，电阻大，Ts′大，Is′小。f2低，电阻小，自动切除变阻器。R2′＞R2上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机1.改变磁极对数p2.改变转差率s3.改变电源频率f1(变频调速)调速方法：6.6三相异步电动机的调速有级调速无级或有级调速无级调速n=(1－s)n0=(1－s)p60f1上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机（一）变极调速U1U2U3U4U1U2U3U4××××(a)p=2(b)p=1SSNNSN上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机（二）变转差率调速（1）变压调速:UNn0Tn0sMTL上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机（2）转子串电阻调速:R2R2+RCn0Tn0TMM3~3~RCTL上一页下一页返回上一节下一节第六章异步电动机（三）变频