第4章交流电动机工作原理与特性.ppt

第4章交流电动机的工作原理及特性 掌握异步电动机的人工机械特性,它是分析异步电动机起动,制动,调速的依据; 熟悉异步电动机的铭牌数据和额定值; 掌握鼠笼式异步电动机的起动方法,线绕式异步电动机串电阻的起动,制动和调速; 掌握异步电动机变磁极对数调速和变频调速的特性. 2.三相异步电动机的额定值 电动机铭牌数据: 额定功率PN; 额定电压UN; 额定频率f 50Hz; 额定电流IN; 额定转速nN; 有的参数要经过计算得出: 额定效率 额定负载转矩 额定效率 3.三相异步电动机的能流图 4.3三相异步电动机的转矩与机械特性 1.定子电路和转子电路 1）定子电路分析 电动机定子和转子每相绕组的匝数分别为N1和N2.定子每相绕组产生的感应电动势为: 2 人工机械特性 介绍4种人工特性,即:降低定子电压时,定子电路串入电阻或电抗时,变频率时,线绕电动机转子串电阻时. 1 降低电压时的人工特性 2 降压起动:容量大的电动机起动电流大,为了限制过大的起动电流,采用降压起动.在工厂常用的降压起动方法有4种:定子串电阻或电抗器,Y-△变换,自耦变压器,延边三角形. 1 定子绕组串电阻或电抗器降压起动 电路图如右图; 3 自耦变压器降压起动 特点: 起动电流小,而且可以调节; 不适用于频繁起动; 体积大,重量重,价格高. 4 延边三角形起动 对电动机定子绕组和绕组出线有特殊要求; 起动时绕组一部分Y形,一部分△形接线;运行时绕组△接线. 制造成本高,接线复杂. 2 频敏变阻器起动法 1 频敏变阻器:它是一个铁损很大的 三相电抗器,铁心用A3钢板叠成,三相绕组接成Y形. 2 起动过程:起动初瞬,转子电流频率接近50Hz,铁损大,即等效阻抗大,从而限制了起动电流,增大了起动转矩.随着转速逐步上升,等效阻抗逐步减小;到转速达额定转速,相当转子被短接,起动结束. 3 特点:起动过程能平滑进行,不需要控制电器; 功率因数低; 只能用于起动,而串电阻起动时,电阻还可用于调速. 3.举例 例1:一台Y280S-4三相鼠笼式异步电动机,PN 75kW,nN 1480r/min,Tst/TN 1.9,电动机由320kVA的变压器单独供电,电动机所带负载转矩TL 200Nm,问 1 电动机能否直接起动? 2 电动机能否用Y- △降压起动? 举例 解:电动机直接起动时,n 0,S 1,转子电路每相的电动势 1 E20 E20l/ 146V 1.变磁极对数调速 1 方法: 改变定子绕组的连接,可以得到两个不同的磁极对数. 2 多速电动机: 最多在电动机中嵌入两套绕组,使绕组有不同的连接,可分别得到双速,三速,四速电动机,双速应用较多. 变磁极对数调速 3 特点: 结构简单,效率高,特性好;体积大,价格高.在中小机床上应用比较多. 双速电动机的高低速转换,一般是先低速,再转换为高速. 2.转子电路串电阻 变转差率 调速 1 应用范围: 只适用于线绕式异步电动机. 2 原理电路和机械特性与串电阻降压起动相同. 线绕式异步电动机的起动电阻,适当增大电阻的容量,可作调速电阻用. 3 特点: 结构简单,动作可靠;是有级调速. 4 应用: 用于重复短时工作制的生产机械,如起重机械. 3.变频调速 1 原理: 由上式可知,改变交流电源的频率,就可以平滑地调节电动机的转速. 2 一般采用频率和电压同时改变的变频电源. 3 应用范围: 用于鼠笼式异步电动机.组成SCR-M调速系统. 变频调速是交流调速发展的方向.有关内容在后面的章节详细介绍. 4.6三相异步电动机的制动特性异步电动机制动方法有3种:反馈制动,反接制动,能耗制动. 1.反馈制动 1 产生条件: 电动机的运行速度高于同步转速.此时S 0,电机进入发电状态,电能反馈给电网. 2 运行状态: 有两种情况. 1 位能转矩负载的起重机在下放重物时的反馈制动状态. 可使重物匀速下降如右图中a点.b点是改变转子外接电阻后的稳定工作点. 反接制动:分为电源反接和倒拉制动. 2 倒拉制动: 电动机减速至右图c点,由于负载转矩大于电磁转矩,起重机的重物迫使电动机反转,电动机进入反接制动状态. 单相异步电动机的起动方法 2 罩极式单相异步电动机 利用短路