同济 电机与控制2

TN
T
(N •m)
如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型) 的额定功 率为7.5kw, 额定转速为1440r/min, 则额定转矩为 PN 7 .5 TN 9550 9550 49 . 7 N . m nN 1440
27
2.最大转矩 Tmax 电机带动最大负载的能力。
n0 n
sRr 2 T K 2 U 1 2 Rr (sXr )
V22 U11 W22 W21 U22
V21 W2 V11
U12
W11
W12 U21 V12
绕组空间位置
U21 W21 V21 U11 W V11 W11 22 U12 V12 W12 U22 V22 U V W
P=2绕组展开图(Y联接)
16
4.旋转磁场的转速 旋转磁场的转速取决于磁场的极对数 N i i p=1时
nN
O
S N Sm
1 S
O
TN T st
Tmax T
26
T f ( s ) 曲线
n f ( T ) 曲线
三个重要转矩 n0 nN 1.额定转矩TN 电动机在额定负载时的转矩。
n
P P T 9550 2 πn n 60 额定转矩
额定转矩
O
PN ( 千瓦 ) T N 9550 nN (转 / 分 )
n0
n
n
O
R2
R2 sm X 20 U 12 Tm K 2 X 20
R2U Tst K 2 2 R2 X 20
2 1
T2T st
Tmax
T
Tst
硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。 软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大， 起动特性好。
33
(2) R2 变化对机械特性的影响
S
t 0
C B
S
X B
S
X
N
B
t 60
t 90
° 合成磁场方向向下 合成磁场旋转60°合成磁场旋转9010
分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场 即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过360° 2. 旋转磁场的旋转方向 取决于三相电流的相序 i i 任意调换两根电源进线 iB iC A Im (电路如图) iA A 0 t
C
X
Y A
Z
B
iC
C
iB
X B C Z A Y
14
iA
A X A' Z' X' C' Y' Y B' Z B
C
X
Y A
N

Z

iC
B
S
S
C
B
C
iB
Im
N Z A Y

X
i iA iB iC
t
极对数 p 2 旋转磁场的磁极对数 与三相绕组的排列有关
15
0
双极对数定子绕组的布线方式
n0
n
不同场合应选用不
n
O
R2
T2T st
Tmax
T
同的电机。如金属切 削，选硬特性电机； 重载起动则选软特性 电机。
Tst 硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。 软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大， 起动特性好。
34
2.5 三相异步电动机的起动
2. 5. 1 起动性能 起动： n = 0，s =1, 接通电源。
nX
B

N Z
S
C
X
A Y
Im
i iA iB i C
t 0
t 60
0
t
60 f 1 n0 1500 (转 /分） 2
18
旋转磁场转速n0与极对数 p 的关系 60 f 1 n0 ( 转 /分 ) p 极对数 同步转速 每个电流周期 磁场转过的空间角度 ( f 1 50 Hz )
第2部分 交流电机原理及其驱动控制
2.1 三相异步电动机的构造 2.2 三相异步电动机的转动原理 2.3 三相异步电动机的电路分析 2.4 三相异步电动机转矩与机械特性 2.5 三相异步电动机的起动 2.6 三相异步电动机的调速 2.7 三相异步电动机的制动 2.8 三相异步电动机铭牌数据 2.9 三相异步电动机的选择 2.10 同步电动机(单独讲座) 2.11 单相异步电动机
iB
iC
B
Y X Z C
Z
A A
A A Y Z C Y
S
S
结论： 任意调换两根 电源进线，则旋转 磁场反转。
N C
B X
B
N
X
t 0
t 60 11
3.旋转磁场的极对数P
iA
A Z X Y B
Im
i i A
iB iC
t
A Z
o
iC
iB
C
Y
N
当三相定子绕组按 图示排列时，产生一对 磁极的旋转磁场，即： 磁极的旋转磁场，
n0
21
2.4 三相异步电动机转矩与机械特性
2. 4. 1 转矩公式
转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电 磁力所形成的转矩之总和。
F B l i
T Φ , I 2 , cos 2
T K T Φ I 2 cos 2
常数，与电 机结构有关 旋转磁场 每极磁通 转子电路的 功率因数
22
转子电流
(2) Tst与 R2 有关， 适当使 R2 Tst 。对绕线式 电机改变转子附加电阻 R´ 2 , 可使 Tst =Tmax 。 若 Tst > T2电机能起 动，否则不能起动。 T st 起动能力 K st TN
30
n
4. 电动机的运行分析 T2 >T T2 n s T 达到新的平衡 T =T2
31
5. U1 和 R2变化对机械特性的影响 (1) U1 变化对机械特性的影响
Tm U T2 Tst

O
T

n0
n UN U U
R2 sm X 20 U 12 Tm K 2 X 20
R2U 12 Tst K 2 2 R2 X 20
32
(2) R2 变化对机械特性的影响
求得
dT 0 令： dS
Rr s s m Xr
Tmax 将sm代入转矩公式，可得
O
T
临界转差率
Tmax
U K 2Xr
2 1
转子轴上机械负载转矩 T2 不能大于Tmax ，否则将 造成堵转(停车)。 28
Tm ax
(1 ) Tmax U 12 , U 1 Tmax
当 U1 一定时，Tmax为定值 (2) sm与 Rr 有关， R2 sm n 。绕线式电 机改变转子附加电阻R´ 2 可实现调速。 过载系数(能力)
1
第2章 交流电动机
电动机的分类： 同步电动机 交流电动机 电动机 直流电动机 异步电动机 三相电动机 单相电动机
他励、并励电动机 串励、复励电动机
鼠笼式异步交流电动机讲座内容： 基本结构、工作原理、 机械特性、控制方法
2
2.1 三相异步电动机的构造
1.定子
铁心：由内周有槽 的硅钢片叠成。 三相绕组 A ----X B ----Y C---- Z
n0
常用特 性段
n
T 此过程中， n、s E2 , I2 I1 O T2 T´ 电源提供的功率自动增加。 2 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调 整，这种能力称为自适应负载能力。
自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械 的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由 操作者加大油门，才能带动新的负载） 。
〖知识复习〗功率因数[power factor]
U ui i 0 t
功率因数[power factor]： cos Φ为电压与电流间的相角 有功功率P 为交流平均功率 无功功率 Q＝ UIsin
P UI
功率因数＝
有功功率 视在功率
视在功率
Q＝ P 2 Q2 UI
23
绕线式交流电机的电磁转矩公式
起动问题： 起动电流大，起动转矩小。 起动 起动电流大，起动转矩小 一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 ~ 7 倍; 电动机的起动转矩为额定转矩的(1.0~2.2)倍。 原因： 起动时 ，n = 0，转子导体切割磁力线速度很大， 转子感应电势 转子电流 定子电流 后果： 频繁起动时造成热量积累，使电机过热 大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作
p 1
p 2
p 3
p 4
360
180
3 000 (转 / 分）
1 500 ( 转 / 分）
120
1 000 ( 转 / 分）
750 ( 转 /分）
19
90
可见: 旋转磁场转速n0与频率f1和极对数 p有关。
2. 2. 2 电动机的转动原理
1. 转动原理 定子三相绕组通入三相交流电
7
2.2 三相异步电动机的转动原理
2. 2. 1 旋转磁场
A.旋转磁场的产生 定子三相绕组通入三 相交流电(星形联接)
iA
i A I m sin t i B I m sin t 120 i C I m sin t 120
Im
A Z X Y B
i i A
Y
v
A
n0
F
Z
N
60 f1 n0 (转/分） p 旋转磁场
方向:顺时针 切割转子导体 感应电流 I2 旋转磁场 电磁转矩T
C
F
B
S
X
Blv
右手定则