电磁调速电动机教案

电机技术与控制—教案任课教师：罗钟祁2012年3月教师课时授课计划教师课时授课计划教师课时授课计划项目一电磁调速电动机（一）`教学组织1．检查学生出勤及着装情况2．安全训导（二）授课内容一、电磁调速电动机电磁调速电动机也称滑差电动机，国外则称VS电动机（VａｒｙｉｎｇS ｐｅｅｄMｏｔｏｒ）、AS电动机（AｄｊｕｓｔｂｌｅSｐｅｅｄMｏｔｏｒ）或EC电动机（EｄｄｙCｕｒｒｅｎｄMｏｔｏｒ）。

是一种恒转矩交流无级变速电动机，通过晶闸管控制可实现交流无极调速。

由于它具有调速范围广、速度调节开滑、起动转矩大、控制功率小、有速度负反馈、自动调节系统时机械特性硬度高等一系列优点，适用于恒转矩负载的各种机械设备，在矿山、冶金、纺织、化工、造纸、印染、食品、制糖、塑料、电站、电线电缆、水泥等部门得到广泛应用。

当用于变负荷的风机、水泵时以转速控制代替传统的节流控制，可取得显著的节能效果。

电磁调速异步电动机内部結构如图1-1所示。

图1-1 电磁调速电动机内部結构图1．电磁调速电动机的规格型号（1）YCT系列电磁调速电动机目前我国生产的YCT系列电磁调速电动机是全国统一设计的，取代JZT系列电动机的更新产品，是目前我国推广的节能产品之一。

YCT系列电磁调速电动机是一种简单可靠、经济的交流无级调速装置。

它由交流三相异步电动机，电磁转差离合器和控制器组成。

通常与JDIA型控制器配合后组成一套交流无级调速装置。

适用于恒转矩负载场合。

B产品型号含义Y C T □□□－4 □交流异步━━┛┃┃──┬─┃┗━拖动电动机功率挡（A或B）电磁━━━━┛┃┃┗━━━━拖动电动机极数调速━━━━━┛┗━━━━━━中心高YCTE系列是电磁调速电动机的最新系列，设计先进、加工精良、效率高、节省能源、电机运转特性好、振动小、噪音低。

（2）YDCT系列換极式电磁调速电动机YDCT系列电磁调速电动机是YCT系列电磁调速电动机的派生产品。

它用YD系列4/6极双速三相异步电动机作为拖动电动机，与JZT6、JZT7型換极式调速电动机控制器配套使用、可实现宽范围无级调速，并且随着转速的变化，交流异步电动机能自动进行4极和6极切換。

（3）YCTD系列低电阻电枢电磁调速电动机YCTD系列电磁调速电动机是风机、泵类专用的电磁调速电动机、由于JZT 和YCT系列电磁调速电动机的电磁转差离合器均采用实心钢电枢结构，涡流电阻率高，因此转差率大，电动机运行效率较低。

近年来，我国根据国外电磁调速电动机的发展趋势和英国J.DA VIES教授提出的“低电阻端环电枢”和“电枢分层”理论，在YCT系列基础上，采用低电阻端环（铝或铜）技术研制成功了YCTD 系列风机、泵类专用电磁调速电动机。

该系列产品最高输出转速高达原动机额定转速的95％左右，与YCT系列相比，效率提高10％以上，因而使调速节能和使用效果更加显著。

该电机采用組合式結构。

2．电磁调速电动机构造目前国产的YCT电磁调速电动机的结构有二种，一种是中小型电机为组合式结构，这种电磁调速电动机的型号有YCT系列和JZT2（JZT）系列的1-7号机座。

另一种则为整体式结构，即将异步电动机与电磁转差离合器组装在一个机壳内成为一个整体，原动机转子部分套在空心轴上，空心轴通过轴承装在电动机两端盖上，这种调速电动机的型号有JZTT（JZTT2）系列、JZ2（JZT）系列8-9号机座。

它们的构造由三相交流笼型异步电动机、电磁转差离合器、测速发电机及控制装置等组成。

组合式外型如图1-2所示。

图1-2 组合式外型结构图（1）三相交流笼型异步电动机作为原动机拖动电磁转差离合器电枢一起旋转。

功率为0。

6～100KW（2）电磁调速电动机电磁调速电动机，也称滑差电机或电磁转差离合器。

通过磁场作用将主动轴的转矩传递到输出轴（也称从动轴），电磁转差离合器有两个旋转部分，一个是电枢，另一个是磁极，因此电磁转差离合器由电枢、爪形磁极等部分组成，如图1-3所示。

图1-3 电磁转差离合器结构图1）电枢也叫转子。

由铁磁材料制成的圆筒形钢体，具有导磁、导电的作用，直接装在异步电动机的输出轴上，作为主动外转子，其转速与异步电动机同步。

在电枢上铸有或装有风叶、散热筋，起散热作用。

电枢作为主动转子与三相异步电动机转子硬連接以恒速旋转。

2）磁极磁极为由铁磁材料制成一对相互交叉的爪极，通过非磁性材料将两个爪极焊接成为一个整体装在输出轴上。

磁极与电枢之间形成气隙，两者之间无机械硬連接，磁极上装有励磁绕组，通过集电环由直流电源供电，对线圈励磁。

磁极作为从动转子（或内转子）在电枢与静止导磁部分之间旋转，并输出转矩，帶动生产机械运转。

（3）测速发电机为三相永磁式测速发电机，与磁极（电磁转差离合器）输出轴共轴，起转速负反馈作用来控制电磁转差离合器的转速，使电磁转差离合器稳速，实现自动调速。

电磁转差离合器（磁极）是一个传递转矩的装置，它把原动机（交流异步电动机）发出的转矩通过电磁作用传递到负载上。

传递的转矩和转速与电磁转差离合器励磁电流的大小有关。

励磁绕组不通电时，从动部分不会转动，相当于离合器分离。

直流励磁电流越大，输出的转矩也越大。

3．电磁调速电动机的工作原理电磁调速电动机的无极调速主要是通过磁极（电磁转差离合器）来实现的。

其工作原理是：当爪形磁极的励磁绕组通入直流电流电励磁后，沿爪形磁极圆周产生磁通，磁通在爪形磁极上形成N、S极，如图1-4所示。

图1-4 电磁转差离合器磁力线通过爪极－气隙－电枢－气隙－爪极形成闭合回路，在原动机起动后，离合器的电枢就随电动机在磁场中以转速n1旋转，在原动机起动后，电磁调速电动机的电枢就随电动机在磁场中以转速n1旋转，于是电枢与磁极便有相对运动。

根据电磁感应定律可知，短路的电枢铁心切割磁场将产生电动势。

由于电枢由整体铸钢做成，在感应电动势的作用下，电枢中就会产生涡流（即感应电流）。

涡流I的方向可按右手定则决定，涡流与爪形磁极的磁场互相作用产生电磁力，形成电磁转矩，迫使爪形磁极带动輸出轴随电枢的转动方向旋转。

电磁调速电动机的爪形磁极（从动部分）的转速n2必定小于电枢（主动部分）的转速n1，只有当它们之间存在着转差率，才能产生涡流（感应电流）和转矩，所以称为电磁转差离合器。

若沒有（n1－n2）这个转差，电枢中就不能产生涡流，也就沒有电磁转矩了，则电枢与磁极就没有相对运动。

从这一点上来看，它的工作原理与三相异步电动机颇相似；其区别仅在于异步电动机的旋转磁场由三相交流电流产生的，而转差离合器的“旋转磁场”则是由直流电产生磁场，由于电枢的转动才起到了旋转磁场的效应。

4．电磁调速电动机的特点（1）调速范围广，起动性能好，起动转矩大，控制功率小，调速范围可达1：10（120～1200ｎ／min），功率为0.6～100KW。

（2）具有转速负反馈的自动调解系统，调速平滑，可以进行无级调速，转速变化率小、调速精度高。

（3）结构简单，运行可靠，维修方便，价格便宜。

（4）电磁转差离合器适用于通风机负载和恒转矩负载，而不适用于恒功率负载。

（5）控制系统简单、可靠，可手控、自控和遥控，适应范围广。

（6）由于转差离合器是依靠电枢中的涡流而工作的，涡流损耗要引起电枢发热，在一定的负载转矩下，输出转速越低，转差越大，发热也越厉害，因此，电磁调速异步电动机不适宜长时期处于低速运行。

（7）无失控区域，能空载调整转速。

4．电磁调速电动机的机械特性（1）电磁调速电动机的自然机械特性电磁调速电动机的机械特性是指其输出轴上的输出转矩T与转速ｎ的函数关系T＝ｆ（ｎ），且自然机械特性是指没有闭环控制时电动机自身的T＝ｆ（ｎ）曲线，如图1-5所示。

图1-5 自然机械特牲转差离合器爪形磁极的转速n2与励磁电流的强弱有关，改变励磁电流的大小，就可以得出不同的机械特性曲线，由图中可知，在一个励磁电流Iｆ下，存在一条机械特性曲线，其形状为下垂的，因此，改变励磁电流Iｆ，便得到一族下垂的机械特性曲线。

励磁电流I f越大，建立的磁场越强，在一定的转差下产生的转矩（T）越大，因而机械特性曲线越向右偏移。

从图中可以看出，对于一定的负载转矩（T Z），励磁电流不同时，就有不同的输出转速，因此，只要改变励磁电流，就可以调节转差离合器的输出转速。

由于电磁调速电动机的原动机是三相异步电动机，在额定转矩范围內其转速变化不大，所以电磁调速电动机的机械特性基本上取决于电磁转差离合器的机械特性，从电磁调速电动机的自然机械特性可以看出，空载转速ｎ1是不变的，但随着负载转矩的增加，输出转速ｎ急剧下降，故机械特性很软，是软特性，励磁电流Iｆ值越小，特性越软。

显然，这样的机械特性，不能直接应用于要求速度比较稳定的工作机械上。

（2）带转速负反馈闭环系统的电磁调速电动机的机械特性由于电磁转差离合器的固有机械特性很软，为了提高电磁调速电动机机械特性的硬度，扩大调速范围，应采用帶转速负反馈组成的闭环调速系统，以获得具有较硬的闭环调速系统静特性。

由安装在电磁调速电动机输出轴上的测速发电机，检出实际运行速度与设定速度比较，按速度偏差值控制电压来调节电动机的励磁电流，从而调节输出转矩，可以得到速度变化率较小的硬机械特性。

速度变化率在2％左右，如图1-6所示。

由图可知，静特性两端受到最大励磁电流和最小励磁电流的限制。

闭环系统的无级调速范围可达10：1，由于它在低速帶负载运行时损耗较大，效率较低，所以适用于经常在高速状态下运行，只有空载才须低速运行的情况。

（3）电磁调速电动机的调速特性电磁调速电动机运行时，最高速度不可能超过原动机的转速，一般电磁调速电动机输出的最高转速为原动机速度的80％～95％，所以调速范围的大小主要取决于最低运行速度，此最低速度一般为额定速度的10％，因此调速范围为10左右。

电磁调速电动机是改变电磁转差离合器的励磁电流的方式来调速的，是一种平滑的无级调速系统。

但是由于该调速系统是依靠负载转矩的反作用来减速和停車的，而电磁转差离合器本身不产生制动转矩，所以当负载惯性大或减速时，负载反向转矩小时，调速系统的响应速度就低，故难于控制。

因此在要求迅速减速和停車准确时，应采用电磁制动器的电磁调速电动机。

二、.电磁调速电动机的修理及试車1，电磁离合器拆装注意事项及步骤（1）弄清电磁转差离合器的结构。

（2）动手拆卸时，要注意各部件相对位置的标记。

对于原装配的标记，要认真注意和保存好，并应根据需要记好和增记一些复位标记。

（3）拆装过程中要保护好各止口和气隙面。

（4）应先拆交流异步电动机，松开各紧固螺丝，使交流异步电动机与电磁离合器分开。

（5）然后用拿马拆除联軸器或带轮，再拆卸电磁转差离合器。

（6）拆卸电磁转差离合器的紧固螺丝，抽出电枢部件。

拆装离合器的电枢时，要细心，不要磕碰。

（7）拆装时，要注意保护励磁线圈的绝缘，不要碰坏或损伤其绝缘。