交流电机摘要.ppt

第5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和线绕式异步电动机的起动方法、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. 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: 举例 3.三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（线电压）; 额定频率f=50Hz; 额定电流IN（线电流）; 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 4.三相异步电动机的能流图 2)人为机械特性  介绍4种人为特性,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. 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; 不足之处:起动转矩随定子电压的平方下降;不经济. 应用场合:电动机空载或轻载起动. (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. 与定子串电阻或电抗器起动相比较,在相同的起动转矩情况下,起动电流要小（全压启动时的k2倍）. 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? 5.5.1 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. 5.5.2 改变转差率调速 1.调压调速 特点:调速范围不大，低速运行时工作点不稳定。 2.转子电路串电阻调速 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. 3.串级调速 4.电磁转差离合器调速 5.5.3.变频调速 改变交流电源的频率,就可以平滑地调节电动机的转速.变频调速是目前交流电动机调速的一种主要方法，它在许多方面已经取代了直流调速系统，交流调速技术已成为当前机电传动控制系统研究的主要内容之一。 1.变压变频调速（VVVF） 变压变频适合于基频以下调速。 2.恒压弱磁调速 恒压弱磁调速适合于基频以上调速。 把基频以下和基频以上两种情况合起来，可得下图所示的异步电动机变频调速控制特性。基频以下属于“恒转矩调速”，基频以上属于“恒功率调速”。 5.6三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S0,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 利用短路环罩住磁极的一部分,使罩极部分的磁通在相位上