机电传动与运动控制 教学课件 作者 范国伟 第4章 交流电动机的基本原理及拖动.ppt

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1、第4章交流电机基本原理及拖动范国伟安徽工业大学4.1三相异步电动机结构和工作原理三相异步电动机是现代工农业生产中最多的电动机之一，学习三相异步电动机的有关知识有利于职业技术工作人员更好地掌握生产技能，维护和管理好生产设备，能够降低损耗和提高企业的产出效益。在机电传动系统中了解三相异步电动机的结构和工作原理，有利于运用三相异步电动机的机械特性拖动生产机械进行优化运行。4.1.1三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的结构主要有定子和转子两个基本部分组成，三相异步电动机的分拆图如下图所示。4.1.2三相异步电动机的铭牌数据电动机的外壳上都有一块铭牌，标出了电动机的型号以及主要

2、技术数据，以便能正确使用电动机。表4-1所示为一台三相异步电动机的铭牌。表4-1三相异步电动机的铭牌三相异步电动机型号Y180M功率18.5kW电压380V电流35.9A频率50Hz接法△转速1470r/min功率因数0.85工作方式连续绝缘等级B重量180kg产品编号×××××××电机厂4.1.3三相异步电动机的工作原理三相异步电动机是指由三相交流电源供电，利用电磁感应原理，输出转矩的旋转电动机。其转动的关键是旋转磁场的形成。由此可见，随着定子绕组中三相对称电流的不断变化，所产生的合成磁场也在空间不断地旋转。从两极旋转磁场可以看出，电流变化一周，合成磁场在空间旋转36

3、0°（一转），且旋转方向与线圈中电流的相序一致。通常转速是以每分钟的转数来表示的，所以旋转磁场转速的计算公式为：4.1.4三相异步电动机转差率和运行状态异步电动机的转子转速n低于同步转速n1，两者的差值(n1-n)称为转差。转差就是转子与旋转磁场之间的相对转速。转差率就是相对转速（即转差）与同步转速之比，用S表示，即：S=4.2三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性是指在一定条件下，电动机转速与电磁转矩之间的关系。把电磁转矩作为横坐标，把转子转速作为纵坐标，将它画成曲线，如右图所示，这就是三相异步电动机的机械特性曲线。4.3三相异步电动机的起动电动机从静止状态

4、过渡到稳定运行状态的过程称为起动过程。对三相异步电动机来说，当定子绕组接通三相电源后，转子就开始转动，其起动转矩的大小、起动电流的大小以及由静止到稳定运行所需的起动时间的长短，标志着电动机的起动性能。衡量电动机起动性能的两个主要指标是起动转矩和起动电流。对起动性能的要求是：第一，起动电流要小；第二，起动转矩要大。4.3.1.笼型异步电动机的直接起动一般规定，额定功率低于7.5kW的三相异步电动机允许直接起动；在用电单位有独立变压器且电动机容量小于变压器容量的20%时，也允许直接起动。若大些电机想直接起动，须满足经验公式：KI=≤[]4.3.2.笼型异步电动机的降压起动所谓

5、降压起动，是利用起动设备将电压适当减小后，加到电动机定子绕组上进行起动，待电动机起动完毕后，再使电压恢复到额定值。此时降压起动电流随电压降低成正比例减小，但起动转矩随电压降低成平方减小，所以降压起动只适用于空载或轻载下起动的电机。异步电动机降压起动的方法主要有：自耦变压器降压起动、星-三角（Y/△）降压起动和在定子电路中串电阻（或电抗）降压起动。4.3.3.绕线式异步电动机的起动对于鼠笼式异步电动机，采用降压起动方法来减小起动电流的同时起动转矩也减小了。所以对于既要求起动电流小，又要求起动转矩大的生产机械，如：卷扬机、锻压机、起重机等，可以采用起动性能好的绕线式异步电动机

6、。4.4三相异步电动机的制动所谓制动是指使电动机产生的电磁转矩与转子的旋转方向相反。异步电动机拖动生产机械时，经常要求电动机处于制动状态运行，如：当切断电动机电源时，要求电动机快速停车；起重机下放重物时，为了安全，要控制重物下放速度等等。在制动状态下，电机吸收轴上的机械能，将其转变为电能。4.4.1.反接制动反接制动的方法是把正在运行中的异步电动机三相供电线的任意两相互换改接。此时由于相序反了，其磁场的转向也反了，但因转子机械惯性，转子此时仍按原转向转动。这时转差率S=＞1，因此电磁转矩方向与转子相反，电机工作在电磁制动状态。故反接制动亦称为电磁制动。这时产生的电磁制动转

7、矩使转子转速降下来，在转子停止转动的瞬间，电动机应立即从电源上断开，否则它将会向着反方向重新起动。4.4.2.能耗制动能耗制动的方法是将正在电动机状态下运行的电动机的定子绕组从电源断开的同时，换接一个直流电源上。直流电源通入定子绕组，在气隙中建立一个静止不动的磁场，而转子由于惯性继续沿原方向旋转，根据右手定则和左手定则不难断定，这时电磁转矩的方向与电动机转动的方向相反，因而起制动作用。这时转子的动能全部消耗于转子铜耗和铁耗中，故称为能源制动。4.4.3.回馈制动所谓回馈制动是指三相异步电动机转子实际转速超过同步转速的一种制动状