G120 变频器技术及应用课件：交流电动机的变频调速原理.pptx

交流电动机的变频调速原理

讲授内容

交流电动机的调速方法

1、电动机的组成

三相异步电动机主要由定子和转子组成，定子是静止不动的部分，转子是旋转部分，在定子与转子之间有一定的气隙，其结构图如图1-1所示。

图1-1三相笼型异步电动机结构图

2、电动机的铭牌

（1）型号

型号是选用产品名称中最有代表意义的大写拼音字母及阿拉伯数字表示的，如图1-2所示，其中：Y表示异步电动机，R代表绕线式，D表示多速等。

图1-2异步电动机的型号含义

2、电动机的铭牌

（2）额定值

额定功率PN——是指电动机在额定负载运行时，轴上所输出的机械功率，单位是W和kW。

额定电压UN——是指电动机正常工作时，定子绕组所加的线电压，单位是V。

额定电流IN——是指电动机输出功率时，定子绕组允许长期通过的线电流，单位是A。

额定频率fN——我国的电网频率为50Hz。

额定转速nN——是指电动机在额定状态下转子的转速，单位是r/min。

绝缘等级——是指电动机所用绝缘材料的等级，它规定了电动机长期使用时的极限温度与温升。温升是绝缘材料允许的温度减去环境温度（标准规定为40℃）和测温时方法上的误差值（一般为5℃）。

工作方式

电动机的工作方式分为连续工作制、短时工作制与断续周期工作制三类，选用电动机时，不同工作方式的负载应选用对应工作方式的电动机。

此外，铭牌上还标明绕组的相数与接法（接成形或△形）等。对绕线式转子异电动机，还应标明转子的额定电势及额定电流。

2、电动机的铭牌

（3）铭牌举例

Y系列三相异步电动机的铭牌为例，如表1-1所示。

三相异步电动机

型号

Y90L-4

电压

380V

接法

功率

1.5kW

电流

3.7A

工作方式

连续

转速

1400r/min

功率因数

0.79

温升

75℃

频率

50Hz

绝缘等级

B

出厂年月

×年×月

×××电机厂产品编号重量公斤

表1-1三相异步电动机的铭牌

3、电动机的工作原理

（1）旋转磁场的产生

旋转磁场就是一种极性和大小不变，且以一定转速旋转的磁场。当对称三相绕组中流过对称三相交流电时会产生这种旋转磁场。

3、电动机的工作原理

（1）旋转磁场的产生

①对称三相绕组

所谓三相对称绕组就是三个外形、尺寸、匝数都完全相同、首端彼此互隔120°、对称地放置到定子槽内的三个独立的绕组。

各相绕组的末端U2、V2、W2连接在一起，首端U1、V1、W1分别接到三相电源上，可以得到对称三相绕组的形接法。

3、电动机的工作原理

（1）旋转磁场的产生

②三相对称电流

由电网提供的三相电压是对称三相电压，由于对称三相绕组组成的三相负载是对称三相负载，每相负载的复阻抗都相等，所以，流过三相绕组的电流也必定是对称三相电流。

对称三相电流的瞬时表达式表示为：

对称三相电流的波形

3、电动机的工作原理

（1）旋转磁场的产生

③旋转磁场的产生

三相电流随时间的变化是连续的，选定ωt=90°、ωt=180°、ωt=240°三个特定瞬间，考察它所产生的合成磁效应，说明旋转磁场的产生。

两极旋转磁场的产生

a)ωt=90°b)ωt=180°c)ωt=240°

3、电动机的工作原理

（1）旋转磁场的产生

由上面的分析可得出如下的结论：

当三相对称电流通入三相对称绕组，必然会产生一个大小不变，且在空间以一定的转速不断旋转的旋转磁场。旋转磁场的旋转方向是由通入三相绕组中的电流的相序决定的。当通入三相对称绕组的对称三相电流的相序发生改变时，即将三相电源中的任意两相绕组接线互换，旋转磁场就会改变方向。

旋转磁场转速：

n0表示旋转磁场的转数，称为同步转速。

3、电动机的工作原理

（2）电动机的工作原理

定子上装有对称三相绕组，当定子接通三相电源后，即在定、转子之间的气隙内建立了一同步转速为n0的旋转磁场。

磁场旋转时将切割转子导体，根据电磁感应定律可知，在转子导体中将产生感应电动势，其方向可由右手定则确定。

磁场逆时针方向旋转，导体相对磁极为顺时针方向切割磁力线。转子上半边导体感应电动势的方向为进去的，用“×”表示；下半边导体感应电动势的方向为出来的，用“·”表示。因转子绕组是闭合的，导体中有电流，电流方向与电势相同。

载流导体在磁场中要受到电磁力，其方向由左手定则确定。

这样，在转子导条上形成一个逆时针方向的电磁转矩。于是转子就跟着旋转磁场逆时针方向转动。

综上所述，三相异步电动机能够转动的必备条件是：

一电动机的定子必须产生一个在空间不断旋转的旋转磁场；

二电动机的转子必须是闭合导体。

3、电动机的工作原理

（3）转差率