电机有效过程控制与拖动-第2章-三相异步电动机及其拖动有效过程控制.ppt

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1、1第2章三相异步电动机及其拖动控制2.三相异步电动机的机械特性、启动、调速与制动3.三相异步电动机启动、正反转和能耗制动的控制电路本章重点：1.三相异步电动机的工作原理4.三相异步电动机的常用驱动控制方法2异步电动机是基于气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩而实现能量转换的一种交流电机。异步电动机一般为系列产品，品种规格繁多，其在所有的电动机中应用最为广泛，需量最大；目前，在电力传动中大约有90%的机械使用交流异步电动机。3三相异步电动机的优点：（1）调速性能好：调速范围广，易于平滑调节。（2）启动

2、、制动转矩大，易于快速启动、停车。（3）易于控制。应用：（1）驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备、矿山机械、轻工机械、农副产品加工机械等大多数工农生产机械。（2）家用电器和医疗器械等41.三相异步电动机的基本结构三相异步电动机由定子和转子两个基本部分组成，电动机的定子和转子之间并没有直接相连，中间一般有一定厚度的空气隙。2.1三相异步电动机机的结构及工作原理5定子三相绕组的联接图a星形（Y）联接图图b三角形（Δ）联接图6根据转子绕组的不同可将三相异步电动机分为鼠笼式和绕线式两种。图a鼠笼式转子的结构图

3、图b绕线式转子的结构图72.三相异步电动机的工作原理U形磁铁以n0的速度做逆时针的旋转运动，在闭合线圈中感应出感应电流。静止的通电线圈在变化的磁场中受到电磁力的作用，从而使得通电线圈运动起来。根据右手定则可以判定感应电流的方向为顺时针方向再由左手定则可以判定出线圈受到电磁力的作用会以n的速度做逆时针的旋转运动。8将三相异步电动机的三相对称绕组AX，BY和CZ连接成星形，接入三相电源，AX，BY和CZ中便通入了三相对称电流。9结论：在定子绕组中通入三相交流电后，在绕组周围产生的合成磁场是一个旋转的磁场。10将B相电

4、源线接在C相绕组上，而将C相电源线接在B相绕组上，则三相绕组的电流相序就会是从A相至C相再到B相，合成磁场的旋转方向如图所示与相序一致，反向转动。11每相定子绕组由两个线圈串联而成，如图所示，三相绕组各个始端在空间上相差，此时定子的合成磁场具有两对磁极，即p=2。12电流变化一个周期，旋转磁场仅旋转半周，旋转磁场的速度比p=1时慢了一半，即13具有p对磁极的旋转磁场的同步转速的计算公式是在我国由于工频为50Hz，对应不同的极对数，有相应的磁场转速。p123456(r/min)3000150010007506005

5、00143.三相异步电动机的铭牌数据铭牌数据即电动机的额定值，是电机制造厂家对电机正常运行时，对有关的电量或机械量所规定的数据。1)额定电压5)频率f2）额定电流6）接法星形和三角形4）额定转速3）额定功率7）绝缘等级和工作方式152.2三相异步电动机的电路分析三相异步电动机的定子绕组和转子绕组的关系与变压器的原绕组和副绕组的关系相类似。分析的时候，可将定子绕组看做为变压器的原绕组，将转子绕组看做为副绕组。如图所示。162.2三相异步电动机的电路分析1定子电路采用KVL定理可以列写出定子电路的回路电压方程，即式中

6、的为定子绕组上相电压的频率，为定子绕组的匝数，为旋转磁场的每极磁通。172转子电路（1）转子频率转子频率与转差率有关。在电动机启动的瞬间，转子频率最大。采用KVL定理可以列写出转子电路的回路电压方程=18（2）转子感抗在电动机启动的瞬间，转子感抗最大。（3）转子电动势====19在电动机启动的瞬间，转子电动势最大。（4）转子电流=转子电流在电动机启动瞬间为最大值。20（5）转子功率因数转子功率因数在电动机启动瞬间为最小值。结论：转子的各个物理量都与转差率有关，即与转子的转速有关。212.3三相异步电动机的机械特性

7、1电磁转矩三相异步电动机的机械特性是指，当定子绕组的相电压和频率保持不变，和为常数时，电动机转速与电磁转矩的关系，即三相异步电动机的机械特性是指，当定子绕组的相电压和频率保持不变，和为常数时，电动机转速与电磁转矩的关系，即式中的K是一个常数2机械特性三相异步电动机在正常情况是总是沿着机械特性曲线工作。机械特性曲线中有三个重要的转矩：额定转矩、最大转矩和启动转矩2223（1）额定转矩额定转矩是指电动机在额定负载下稳定运行时的输出转矩上式中功率的单位为千瓦（KW），转速的单位为(r/min)，转矩的单位为牛米(Nm)

8、。24（2）最大转矩最大转矩是指电动机按照机械特性曲线运行过程中产生的最大电磁转矩。过载系数　　：过载系数取值范围一般为1.8~2.2之间25与成正比，而与无关，与成正比(a)电压不同时的机械特性曲线(b)转子电阻不同时的机械特性曲线26（3）启动转矩电动机的启动转矩和额定转矩的比值为启动系数启动转矩是在电动机启动的瞬间（n=0，s=1）的转矩。启动系数取值范围一般为1.