电工学精简版课件第7章

1、i1u1e1e 1e2e 2i2+f1f2 U1 E1= 4.44 f 1N1 11144.4NfU 1U f 1 = 电源频率电源频率 f 定子感应电势频率定子感应电势频率 f 1 转子感应电势频率转子感应电势频率 f 2 1000026060fspnnnnpnnf 感应电势的频率取决于旋转磁场同转子导体间的感应电势的频率取决于旋转磁场同转子导体间的相对速度和磁极对数。相对速度和磁极对数。旋转磁场切割转子绕组导体的速度为旋转磁场切割转子绕组导体的速度为(n0 n)。通常通常, f2 = 0.5 4.5Hz (f1 = 50Hz)E2= 4.44 f 2N2 = 4.44s f 1N2 E20

2、= 4.44 f 1N2 即即E2= s E20 2122222LfsLfX X20= 2 f1L 2即即X2= sX20 222222XREI 2202220)(sXRsE 220222222222)( cossXRRXRR 变变化化曲曲线线随随、sI cos22 结论：结论：转子转动时转子转动时, 转转 子子电路中的各量均与转差率电路中的各量均与转差率 s 有关有关, 即与转速即与转速 n 有关。有关。22Tcos IKT 常数，与电常数，与电机结构有关机结构有关旋转磁场旋转磁场每极磁通每极磁通转子电流转子电流转子电路的转子电路的功率因数功率因数22cos, , IT 22022202)(

3、 XREIss 2202222)(cosXRRs m111444Nf.U 由前面分析知：由前面分析知：21220222)(UsXRsRKT 21U型型maxTmSNS曲曲线线)(sfT 曲曲线线)(Tfn根据转矩公式根据转矩公式22022212)(sXRUsRKT 得特性曲线：得特性曲线：stT1NTOTSOnT0nNnNT)/()(9550NNN分分转转千千瓦瓦nPT (N m) 如：某普通机床的主轴电机如：某普通机床的主轴电机(Y132M-4型型) 的额定功的额定功率为率为7.5kw, 额定转速为额定转速为1440r/min, 则额定转矩为则额定转矩为m.N7 .4914405 . 795

4、509550NNN nPT21220222)(UsXRsRKT 2021max2XUKT 0dd ST令：令：求得求得202mXRss 临界转差率临界转差率将将sm代入转矩公式，可得代入转矩公式，可得Tmax)( )1(2max121max无无关关与与RTU,UT 2021max2 XUKT NmaxTT 一般三相异步电动机的过载系数一般三相异步电动机的过载系数3281. (2) sm与与 R2 有关，有关， R2 sm n 。绕线。绕线型型电电 机改变转子附加电阻机改变转子附加电阻R 2 可实现调速。可实现调速。 202mXRs 12 II22022212)(sXRUsRKT 2202221

5、2stXRURKT 电动机起动时的转矩电动机起动时的转矩起动时起动时n= 0 时时，s =1 st121st, ) 1 (TUUT(2) Tst与与 R2 有关，有关， 适当使适当使 R2 Tst 。对绕线式型。对绕线式型 电机改变转子附加电阻电机改变转子附加电阻 R 2 , 可使可使Tst =Tmax 。体现了电动机带体现了电动机带载起动的能力。载起动的能力。 NststTT 起动能力起动能力2 .11st 一一般般T2 sT2 TT =T2n T T 2达到新的平衡达到新的平衡T2nU Tm U UTst 22022212stXRURKT 2021m2XUKT 202mXRs 0nNUT2

6、Tst nnR2 Tst n maxT2T22022212stXRURKT 2021m2XUKT 202mXRs Tm不变不变 7.5.1 起动性能起动性能 起动问题：起动问题：起动电流大，起动转矩小。起动电流大，起动转矩小。 一般中小型笼型电机起动电流为额定电流的一般中小型笼型电机起动电流为额定电流的57 倍倍; 电动机的起动转矩为额定转矩的电动机的起动转矩为额定转矩的(1.02.2)倍。倍。大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作频繁起动时造成热量积累，使电机过热频繁起动时造成热量积累，使电机过热后果：后果：原因：原因：起动：起动： n = 0，s

7、=1, 接通电源。接通电源。起动时起动时 ，n = 0，转子导体切割磁力线速度很大，转子导体切割磁力线速度很大，转子感应电势转子感应电势转子电流转子电流定子电流定子电流 二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。起动。星形星形-三角形三角形(Y ) 换接起动换接起动自耦降压起动自耦降压起动(3) 转子串电阻起动转子串电阻起动以下介绍降压起动和转子串电阻起动。以下介绍降压起动和转子串电阻起动。ZUI:ll3Y 星形联结时星形联结时ZUIll3 三三角角形形联联结结时时：31Y llII31Z动触点动触点Y动触点动触点静触点静触点 工作工作lUU31

8、P (a) 仅适用于正常运行为三角形联结的电机。仅适用于正常运行为三角形联结的电机。 )(2StUT (b) Y 起动起动 ststTIY 换接起动适合于空载或轻载起动的场合换接起动适合于空载或轻载起动的场合SYtst31TT Q212220220)(st2IIRXREI滑环滑环起动电阻起动电阻电刷电刷转子转子定子定子R2 Tst 22022212stXRURKT 22RR stTmaxT2R2R stT A2849230880380310453. (1)NNN3N2Ncos310 UPI 一台一台Y225M-4型的三相异步电型的三相异步电 动机，定子动机，定子绕组绕组型联结，其额定数据为：型

9、联结，其额定数据为：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V， N=92.3%，cos N=0.88， Ist/IN=7.0, Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：，求： (2) 由由nN=1480r/min，可知，可知 p=2 （四极电动机）（四极电动机）minr 15000/n 013. 015001480150000N nnns (3)mN 429014804595509550NN2N .nPTmN 9638429022)(NNmaxmax .TTTTmN 8551429091)(NNstst .TTTT 在上例中在上例中(1)如果负载转矩为如果负载转矩为

10、 510.2Nm, 试问试问在在U=UN和和U =0.9UN两种情况下电动机能否起动？两种情况下电动机能否起动？(2) 采用采用Y- 换接起动时，求起动电流和起动转矩。换接起动时，求起动电流和起动转矩。 又当负载转矩为额定转矩的又当负载转矩为额定转矩的80%和和50%时，电动机能时，电动机能否起动？否起动？ (1) Tst = 551.8Nm 510.2 N. m mN2510mN 4478551902st .T (2) Ist =7IN=7 84.2=589.4 AA519645983131st stY.II 在在U = 0.9UN 时时132329183%8042909183%80NstY

11、 .TT121459183%5042909183%50NstY .TT起动起动mN918385513131ststY .TT(3) 对例对例1中的电动机采用自耦变压器降压起动中的电动机采用自耦变压器降压起动, 起动时加到电动机上的电压为额定电压的起动时加到电动机上的电压为额定电压的64%，求这，求这时的线路起动电流时的线路起动电流 Ist 和电动机的起动转矩和电动机的起动转矩Tst 。设降压后电设降压后电动机动机的起的起动电压为动电压为U，电动机的起动电，电动机的起动电流为流为Ist stNst640640I.ZU.ZUI 依据变压器的一次、二次侧电压电流关系依据变压器的一次、二次侧电压电流关

12、系, 可求可求得线路起动电流得线路起动电流Ist 。64. 0Nstst UUIIA424145890.64 6406406406402st2ststst.I.I.I.I 2 UT 又又22Nstst640 .UUTT mN 226 8551640640 2st2st .T.Tst2stIxI st2stTxT pfsnsn106011 直流电直流电交流电交流电 变频调速方法可实现无级平滑调速变频调速方法可实现无级平滑调速, 调速性能优异调速性能优异,正获得越来越广泛的应用正获得越来越广泛的应用()。变频调速方法变频调速方法恒转距调速（恒转距调速（f1f1N）：）：不变11fUNUU11保持P

13、 = 2NNSS改变磁极对数改变磁极对数 p，可改变电动可改变电动机的转速。机的转速。pfn1600 由公式由公式P = 1 采用变极调速方法的电动机称作双速电机，由于采用变极调速方法的电动机称作双速电机，由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对调速性能调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床等机床上。要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床等机床上。常见的多速电动机有双速、三速、四速几种。常见的多速电动机有双速、三速、四速几种。 SN( 变转差率调速是绕线型电动机特有的一种调速方法。变转差率调速是绕线型电动机特有的一种调速方法。其优点是调速平滑、设备简单投

14、资少，缺点是能耗较大。其优点是调速平滑、设备简单投资少，缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种提升、起重设备中。这种调速方式广泛应用于各种提升、起重设备中。 在绕线型电动机的转子电路中接入一个调速电阻在绕线型电动机的转子电路中接入一个调速电阻R2，改变电阻的大小，在负载转矩不变时，就可得到平滑改变电阻的大小，在负载转矩不变时，就可得到平滑调速。调速。 2R2RnnTL22 RR 在断开三相电源的同时，给电动机其中两相绕在断开三相电源的同时，给电动机其中两相绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与旋转组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与旋转的转子作用的转子作用, 产生了与转子旋转方向相

15、反的转距产生了与转子旋转方向相反的转距(制制动转距动转距) ，使转子迅速停止转动。，使转子迅速停止转动。+-运转运转制动制动RP 停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。子迅速停止转动。 运转运转 当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，旋转磁场产生的电磁转距作用方向发生变化，由驱旋转磁场产生的电磁转距作用方向发生变化，由驱动

16、转距变为制动转距。电动机进入制动状态，同时动转距变为制动转距。电动机进入制动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网。将外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网。n n0 磁极数磁极数( 极对数极对数 p = 2 )例如：例如： Y 132 M4 用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。机座长度代号机座长度代号机座中心高（机座中心高（mm）三相异步电动机三相异步电动机 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132M- 4 功功 率率 7.5 kW 频频 率率 50Hz电电 压压 380V 电电 流流 15.6 A 接接 法法 转转 速速 14

17、40r/min 绝缘等级绝缘等级 F 工作方式工作方式 连续连续n0 = 1 500 r/min:联结联结电机容量电机容量Y3kW 联联结结电电机机容容量量 kW4例如：例如：380/220V、Y/ 是指线电压为是指线电压为 380V 时时 采用采用 Y联结联结；线电压为；线电压为 220V 时采用时采用 联结联结。电动机在额定运行时定子绕组的电动机在额定运行时定子绕组的 表示星形表示星形联结联结下下电机的线电流为电机的线电流为 6.73A；三角形；三角形联结联结下线电流为下线电流为 11.64A。两种接法下相电流均为。两种接法下相电流均为 6.73A。12PP 鼠笼电机鼠笼电机 =7293

18、额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机械功额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机械功率率 P2，它不等于从电源吸取的电功率，它不等于从电源吸取的电功率 P1。例：一台例：一台Y132-4型电动机型电动机%87%1006 . 85 . 712 PP率率：效效W5 . 7W6 . 8cos32NN1 PIUP输出功率：输出功率：输入功率：输入功率： P输入功率：输入功率：PN 三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载时约为时约为 0.7 0.9。空载时功率因数很低，只有。空载时功率因数很低，只有0.2 0.3。额定负载时，功率因数最高。额定负载时，功率因

19、数最高。 电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。P2cos O 0N0Nnnns 额额定定转转差差率率 指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级, 分为分为A、E、B、F、H五级，五级，A 级最低级最低(105C)，H 级最高级最高(180C)。9.工作方式工作方式连续工作方式、短时工作方式、断续周期工作方式连续工作方式、短时工作方式、断续周期工作方式 功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易因过载而损坏。因过载而损坏。1. 对于连续运行的电动机，所选功率应等于或略大对于连续运行的电动机，所选功率应等于或略大于生产机械的功率。于生产机械的功率。2. 对于短时工作的电动机，允许在运行中有短暂的对于短时工作的电动机，允许在运行中有短暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械