【机电传动控制-辅导】(邓星钟)第5章要点..docVIP

第五章 交流电动机的工作原理及其特性 5.1 知识要点 5.1.1 基本内容 1．三相电动机的基本工作原理 交流电动机主要有异步电动机和同步电动机，三相异步电动机又有鼠笼式和线绕式两种，由于鼠笼式异步电动机具有一系列的优点，所以，它在机电传动控制系统中使用得最为广泛。 旋转磁场是三相交流电动机赖以工作的基础，其同步转速为 异步电动机依据电磁感应和电磁力的原理使转子以低于n0的转速n旋转，其转差率 是异步电动机一个非常重要的参数。 同步电动机则依靠异性相吸的原理使转子严格地以同步转速n0旋转。 2．三相异步电动机定子电路与转子电路中的几个主要电量 异步电动机工作时，其定子每相绕组的感应电势为 E1 = 4.44 f1 N1Φ 而且，定子每相绕组上施加的电压U1≈E1，可见Φ∝U1。 当转子不动时，转子每相绕组的感应电势为 E1 = 4.44 f1 N1Φ = S E20 （因转子电势的频率f2 = S f1） 转子每相绕组的电流为 转子每相电路的功率因数为 cos 3．异步电动机的机械特性 异步电动机所产生的电磁转矩为 （5.1） 由式（5.1）可以作出异步电动机固有的机械特性n = f（T），此特性曲线上有四个重要特殊点： ① T = 0，n = n0（S = 0）为理想空载点； ② T = TN，n = nN（S = SN）为额定工作点； ③ T = Tst，n = 0（S = 1）为启动工作点； 且一般 ④ T = Tmax，n = nm（S = Sm）为临界工作点。 （5.2） （5.3） 且一般过载能力系数 根据式（5.1）还可以作出改变U、f以及在定子、转子电路串接电阻或电抗的人为机械特性。 异步电动机的铭牌数据和它的一些额定值，对使用者来说是相当重要的，必须给予重视。 4．异步电动机的启动 异步电动机启动电流大，有对电网影响大等一系列缺点，因此，必须采取限制启动电流以改善启动性能的措施，这对延长电动机的使用寿命以及提高工作效率和可靠性都有重要的价值。 改善启动性能是从两方面来实现的： 一是从外部控制线路上想办法，对于鼠笼式电动机主要采取多种降压启动法（如定子串电阻或电抗、Y-△、自耦变压器、延边三角形等），对于线绕式电动机则主要在转子电路中串接电阻或频敏变阻器； 二是从电机内部想办法，即在制造上增加鼠笼式异步电动机转子导条电阻或改善转子槽形（如高转差率，双鼠笼和深槽式等）。 其最终效果都是为了减少启动电流而获得尽可能大的启动转矩。 直接启动只有在供电电网（或供电变压器）容量允许的前提下才能采用。 各种启动方法都有各自的优缺点，注意根据实际情况来选用不同的启动方法。 5．异步电动机的调速 由可知，异步电动机的调速方法有三： ① 改变转差率调速，包括转子串电阻调速和改变电压调速。这种调速方法设备简单，启动性能好，但随着S的增加，电机的特性变坏，效率降低。 ② 变极调速，就是改变定子绕组的连接方式，使每组定子绕组的一半绕组内的电流改变方向，这不仅使电机的极对数和转速大小发生变化，而且电流的相序和电机的转向也发生了改变，为保持电机原来的转向，必须在变极的同时改变三相绕组接线的相序。若绕组由Y→YY，则属恒转矩调速；若由△→YY，则属恒功率调速。 ③ 变频调速，能对异步电动机转速进行宽范围的连续调节，该方法控制功率小，调节方便，易于实现闭环控制，它是目前广泛采用的一种调速方式。 各种调速方法也都有各自的优缺点，亦应因地制宜。 6．异步电动机的制动 异步电动机的制动状态也有三种： ① 反馈制动状态，其特点是n＞n0，S和T均为负值，机械特性曲线是第一象限中电动机状态下的机械特性曲线在第二象限的延伸。 ② 反接制动状态，其特点是n0与n反向，若是电源反接（对反抗转矩），则T与TL同向，机械特性由第一象限转为第二象限，使电机迅速停下（注意，n = 0时要及时拉开电源，否则反转）；若是倒拉反接（对位能转矩），则T与TL仍然反向，机械特性由第