第5章-电动机与拖运基础课件

第第5 5章章 电动机与拖动基础电动机与拖动基础 电机的种类很多，本章主要介绍生产上常用的三相异电机的种类很多，本章主要介绍生产上常用的三相异步电动机。步电动机。5.1 5.1 三相异步电动机的结构及工作原理三相异步电动机的结构及工作原理 磁铁带动转子的实验：磁铁带动转子的实验：一个一个U形磁铁，可通过手柄转动。形磁铁，可通过手柄转动。一个笼型转子，通过金属圆环将多根铜条连接在一起一个笼型转子，通过金属圆环将多根铜条连接在一起构成。构成。当磁铁转动时，带动转子转动。当磁铁转动时，带动转子转动。工作原理是：工作原理是：转子切割磁力线，产生在感应电动势和感应电流，电转子切割磁力线，产生在感应电动势和感应电流，电流在磁场中受力，产生转矩。流在磁场中受力，产生转矩。5.1.1 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构 三相异步电动机由定子、转子等组成。三相异步电动机由定子、转子等组成。1.定子定子 定子主要由定子绕组、定子铁心和机定子主要由定子绕组、定子铁心和机座等组成。座等组成。(1)定子铁心定子铁心 一般由一般由0.350.5mm厚的硅钢片叠成。厚的硅钢片叠成。(2)三相定子绕组三相定子绕组 一般由绝缘的漆包线绕制而成。按一定规则嵌放在铁心槽一般由绝缘的漆包线绕制而成。按一定规则嵌放在铁心槽中。中。(3)机座机座 支撑定子和转子等。支撑定子和转子等。2.转子转子 转子主要由转子铁心、转子绕组、转轴和风扇等组成。转子主要由转子铁心、转子绕组、转轴和风扇等组成。(1)转子铁心转子铁心 由硅钢片叠成。由硅钢片叠成。(2)转子绕组转子绕组 分为鼠笼型和绕线型两种。分为鼠笼型和绕线型两种。小功率的鼠笼型电机，笼型转子小功率的鼠笼型电机，笼型转子做成铸铝型。做成铸铝型。(2)转子绕组转子绕组 分为鼠笼型和绕线型两种。分为鼠笼型和绕线型两种。小功率的鼠笼型电机，笼型转子小功率的鼠笼型电机，笼型转子做成铸铝型。做成铸铝型。大功率的鼠笼型电机，笼型转子大功率的鼠笼型电机，笼型转子由嵌放在铁心槽中铜条，通过端环焊由嵌放在铁心槽中铜条，通过端环焊接而成。接而成。注意：注意：每一根铜条相当于一相转每一根铜条相当于一相转子绕组。子绕组。绕线型转子通过集电环引出，外接电路。绕线型转子通过集电环引出，外接电路。集电环集电环 5.1.2 旋转磁场旋转磁场 1.两极旋转磁场两极旋转磁场 观看观看动画片动画片两极旋转磁场。两极旋转磁场。定子三相绕组的放置方式。定子三相绕组的放置方式。定子绕组三相电流的表达式。定子绕组三相电流的表达式。1.两极旋转磁场两极旋转磁场(1)t=0 时时i1 为零，为零，U1端为零，端为零，U2端为零端为零i2 为负，为负，V2端流入，端流入，V1端流出端流出i3 为正，为正，W1端流入，端流入，W2端流出端流出 极对数极对数p=1(2)t=(2/3)时时i1 为正，为正，U1端流入，端流入，U2端流出端流出i2 为零，为零，V1端为零，端为零，V2端为零端为零i3 为负，为负，W2端流入，端流入，W1端流出端流出(3)t=(4/3)时时i1 为负，为负，U2端流入，端流入，U1端流出端流出i2 为正，为正，V1端流入，端流入，V2端流出端流出i3 为零，为零，W1端为零，端为零，W2端为零端为零(4)t=2 时时i1 为零，为零，U1端为零，端为零，U2端为零端为零i2 为负，为负，V2端流入，端流入，V1端流出端流出i3 为正，为正，W1端流入，端流入，W1端流出端流出注意：注意：当电流变化一个周期当电流变化一个周期 2，磁场旋转一周磁场旋转一周 3600f1n=600f1n=上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节 2.四极旋转磁场四极旋转磁场 定子三相绕组的放置方式。定子三相绕组的放置方式。(1)t=0 时，四极磁场的位置；时，四极磁场的位置；(2)t=(2/3)时，磁场旋转时，磁场旋转60；(3)t=(4/3)时，磁场旋转时，磁场旋转120；(4)t=2 时，时，磁场旋转磁场旋转180。结论：结论：当电流变化一个周期当电流变化一个周期 2，四极磁场旋转半周四极磁场旋转半周 180。p=26002f1n=min）r/(3.旋转磁场的转速旋转磁场的转速n0 旋转磁场的转速与磁场的极对数旋转磁场的转速与磁场的极对数 p 和定子电流的频率和定子电流的频率f1有关，表达式为有关，表达式为 p 12345n0(r/min)300015001000750600国产电机旋转磁场与对数国产电机旋转磁场与对数 p 之间的关系，频率之间的关系，频率f1为为50Hz。4.旋转磁场的反转旋转磁场的反转 改变定子绕组中电流的相序，旋转磁场反转。改变定子绕组中电流的相序，旋转磁场反转。(1)t=0 时，四极磁场的位置；时，四极磁场的位置；(2)t=(2/3)时，磁场逆时针旋转时，磁场逆时针旋转120(3)t=(4/3)时，磁场逆时针旋转时，磁场逆时针旋转240(4)t=2 时，时，磁场逆时针旋转磁场逆时针旋转360结论：结论：当电流变化一个周期当电流变化一个周期 2，两极磁场逆时针旋转一周两极磁场逆时针旋转一周 360U U1 1U U2 2V V2 2W W1 1V V1 1W W2 2定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电方向方向方向方向:顺时针顺时针顺时针顺时针 切割转子导体切割转子导体切割转子导体切割转子导体右手定则右手定则右手定则右手定则感应电动势感应电动势感应电动势感应电动势旋转磁场旋转磁场旋转磁场旋转磁场感应电流感应电流感应电流感应电流左手定则左手定则左手定则左手定则电磁力电磁力电磁力电磁力F F F FF F电磁转矩电磁转矩电磁转矩电磁转矩T T T Tn nF F上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一下一节节旋转磁场作用下旋转磁场作用下旋转磁场作用下旋转磁场作用下5.1.3 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 1.转动原理转动原理转子转速转子转速 n 和旋转磁场转速和旋转磁场转速 n0的关系：的关系：电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但但 n TL时，系，系统处于加速运行状于加速运行状态。(3)T TL时，系，系统处于减速运行状于减速运行状态。若若负载变化，或化，或电源源电压变化，原先的化，原先的稳定运行状定运行状态被打被打破，破，经过过渡，渡，进行新的行新的稳定运行状定运行状态。二、二、电力拖力拖动系系统的的负载转矩特性矩特性 1.恒恒转矩矩负载 恒恒转矩矩负载有反抗性有反抗性负载和位能性和位能性负载两种。两种。反抗性恒反抗性恒转矩矩负载转矩大小不矩大小不变(与与转速无关速无关)，转矩的方向矩的方向与生与生产机械的运行方向相反。机械的运行方向相反。属于属于这类的生的生产机械有机械有轧钢机、皮机、皮带运运输机、机床的平移机机、机床的平移机构等。构等。二、二、电力拖力拖动系系统的的负载转矩特性矩特性 1.恒恒转矩矩负载 位能性位能性负载的的转矩由矩由负载的重力的重力产生，生，转矩大小不矩大小不变，方向，方向不不变。属于属于这类负载的有起重机、卷的有起重机、卷扬机等。机等。2.恒功率恒功率负载 恒功率恒功率负载的的输出功率不出功率不变，转矩与矩与转速成反比。速成反比。3.泵与通与通风机机类负载 这类负载的的转矩基本上与矩基本上与转速的平方成正比。速的平方成正比。转速越高，速越高，转矩越大。矩越大。恒功率恒功率负载 泵与通与通风机机类负载5.5 5.5 三相异步电动机的电力拖动三相异步电动机的电力拖动 本节介绍三相异步电动机的起动、调速、正反转、制动等方本节介绍三相异步电动机的起动、调速、正反转、制动等方面的知识。面的知识。5.5.1 三相异步三相异步电动机的运行状机的运行状态与特性与特性 一、三相异步一、三相异步电动机的运行状机的运行状态 三相异步三相异步电动机的运行状机的运行状态包括包括电动状状态、制、制动状状态和和发电状状态三种。三种。1.电动状状态(0 n n0)(1)起起动运行区运行区ab (2)稳定运行区定运行区bd 在在稳定运行区，若定运行区，若负载在一定范在一定范围内内变化，化，电动机机的的转速和速和转矩会矩会变化，以适化，以适应负载的的转矩。矩。(3)不不稳定运行区定运行区ba 若若负载转矩矩过大，会大，会进入不入不稳定运行区，定运行区，电动机将机将会堵会堵转停停车。2.电磁制磁制动状状态(n n0)在在5.5.5中介中介绍。二、硬特性与二、硬特性与软特性特性 硬特性是指在硬特性是指在负载转矩矩变化化时，电动机的机的转速速变化小。化小。软特性是指在特性是指在负载转矩矩变化化时，电动机的机的转速速变化大。化大。这类电动机的起机的起动性能性能较好。好。5.5.2 三相异步三相异步电动机的起机的起动 三相异步三相异步电动机起机起动时主要考主要考虑以下两个以下两个问题：(1)起起动转矩矩 起起动转矩要大于矩要大于负载转矩。矩。(2)起起动电流流 起起动电流流过大，大，导致致线路上路上电压降增大，影响其他降增大，影响其他设备的的运行；运行；频繁起繁起动，会造成，会造成电动机机过热。一、一、直接起直接起动 直接起直接起动的条件：的条件：(1)电动机的功率小于机的功率小于30kW。(2)电动机的功率与机的功率与变压器的容量之比符合一定的条件器的容量之比符合一定的条件 二、二、降降压起起动 1.星形星形 三角形降三角形降压起起动(Y )电动机以星形接法起机以星形接法起动，工作，工作时接成三角形。接成三角形。(1)电路路 设每相定子每相定子绕组的阻抗的阻抗为Z，在不同的起，在不同的起动方式下方式下Z不不变。(2)起起动电流流 星形接法星形接法时的起的起动电流流 三角形接法三角形接法时的起的起动电流流 星形起星形起动与三角形起与三角形起动的起的起动电流之比流之比IstIstY=13 (3)起起动转矩矩 星形接法星形接法时的起的起动转矩矩 三角形接法三角形接法时的起的起动转矩矩 星形起星形起动与三角形起与三角形起动的起的起动转矩之比矩之比13UNU1Y=U1=UN13TstTstY=Y Y Y Y 起动器接线简图起动器接线简图起动器接线简图起动器接线简图L1L3L2FUS SU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1动触点动触点Y Y动触点动触点静触点静触点上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节Y Y Y Y 起动器接线简图起动器接线简图起动器接线简图起动器接线简图Y Y Y Y起动起动起动起动L1L3L2FUS SU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1 起动起动起动起动UPU1+Ul+U2V1V2W1W2上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节Y Y Y Y 起动器接线简图起动器接线简图起动器接线简图起动器接线简图 工作工作L1L3L2FUS SU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1正常正常正常正常运行运行运行运行+U1U2V1V2W1W2上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节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。Y Y 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Y-Y-Y-Y-换接起动应注意的问题换接起动应注意的问题换接起动应注意的问题换接起动应注意的问题+起动起动起动起动U U1 1U U2 2V V1 1V V1 1W W1 1W W2 2正常正常正常正常运行运行运行运行+U U1 1U U2 2V V1 1V V2 2W W1 1W W2 21 13 3T TStT TstYstY =I IStI IstYstY =1 13 3重点重点上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节L L1 1L L3 3L L2 2FUFUQ Q2.2.2.2.自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动 Q Q Q Q2 2 2 2下合：下合：下合：下合：接入自耦变接入自耦变接入自耦变接入自耦变 压器，降压压器，降压压器，降压压器，降压 起动。起动。起动。起动。Q Q Q Q2 2 2 2上合：上合：上合：上合：切除自耦变切除自耦变切除自耦变切除自耦变 压器，全压压器，全压压器，全压压器，全压 工作。工作。工作。工作。合刀闸开关合刀闸开关合刀闸开关合刀闸开关Q Q Q QQ Q2 2自耦降压起动适合于正常运行时自耦降压起动适合于正常运行时自耦降压起动适合于正常运行时自耦降压起动适合于正常运行时Y Y Y Y或或或或 的笼型异步电动机的笼型异步电动机的笼型异步电动机的笼型异步电动机上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节 2.自耦自耦变压器降器降压起起动 (1)电路路 直接起直接起动相当于接在自耦相当于接在自耦变压器器最上端。最上端。降降压起起动直接起直接起动 一、二次一、二次绕组的匝数之比定的匝数之比定义为自耦自耦变压器的器的电压比比 二次二次绕组与一次与一次绕组的的电压之比之比定定义为自耦自耦变压器的降器的降压比比KA 降降压起起动时一、二次一、二次绕组电流关系流关系降降压起起动直接起直接起动 直接起直接起动时一、二次一、二次绕组电流相等流相等 降降压起起动与直接起与直接起动时的的电流比流比值降降压起起动直接起直接起动 降降压起起动时一、二次一、二次绕组电流关系流关系 直接起直接起动时一、二次一、二次绕组电流相等流相等 (3)起起动转矩矩 降降压起起动时的起的起动转矩矩 直接起直接起动时的起的起动转矩矩 降降压起起动与直接起与直接起动时的起的起动转矩矩之比之比降降压起起动直接起直接起动解：解：(1)星形连接时的起动电流星形连接时的起动电流三角形连接时的起动电流三角形连接时的起动电流 例例5.5.1一一台三相异步电动机的数据如下：台三相异步电动机的数据如下：PN=10kW，nN=1460 r/min，UN=380/220V，Y/形联结，形联结，N=0.868，cos 1N=0.88，Ist/IN=6.5，Tst/TN=1.5。试求。试求：(1)额定电流和额定电流和额定转矩；额定转矩；(2)电源线电压为电源线电压为380V时，电动机的接法及直接起动时，电动机的接法及直接起动电流和起动转矩；电流和起动转矩；(3)电源线电压为电源线电压为220V时，电动机的接法及直时，电动机的接法及直接起动电流和起动转矩；接起动电流和起动转矩；(4)要求采用星形要求采用星形 三角形起动，其起三角形起动，其起动电流、转矩。此时能否起动动电流、转矩。此时能否起动60%TN和和25%TN的负载？的负载？解：解：(1)不论是星形接法还是三角形接法不论是星形接法还是三角形接法 例例5.5.1一一台三相异步电动机的数据如下：台三相异步电动机的数据如下：PN=10kW，nN=1460 r/min，UN=380/220V，Y/形联结，形联结，N=0.868，cos 1N=0.88，Ist/IN=6.5，Tst/TN=1.5。试求。试求：(1)额定电流和额定电流和额定转矩；额定转矩；(2)电源线电压为电源线电压为380V时，电动机的接法及直接起动时，电动机的接法及直接起动电流和起动转矩；电流和起动转矩；(3)电源线电压为电源线电压为220V时，电动机的接法及直时，电动机的接法及直接起动电流和起动转矩；接起动电流和起动转矩；(4)要求采用星形要求采用星形 三角形起动，其起三角形起动，其起动电流、转矩。此时能否起动动电流、转矩。此时能否起动60%TN和和25%TN的负载？的负载？解：解：(2)应采用星形接法应采用星形接法 例例5.5.1一一台三相异步电动机的数据如下：台三相异步电动机的数据如下：PN=10kW，nN=1460 r/min，UN=380/220V，Y/形联结，形联结，N=0.868，cos 1N=0.88，Ist/IN=6.5，Tst/TN=1.5。试求。试求：(1)额定电流和额定电流和额定转矩；额定转矩；(2)电源线电压为电源线电压为380V时，电动机的接法及直接起动时，电动机的接法及直接起动电流和起动转矩；电流和起动转矩；(3)电源线电压为电源线电压为220V时，电动机的接法及直时，电动机的接法及直接起动电流和起动转矩；接起动电流和起动转矩；(4)要求采用星形要求采用星形 三角形起动，其起三角形起动，其起动电流、转矩。此时能否起动动电流、转矩。此时能否起动60%TN和和25%TN的负载？的负载？解：解：(3)应采用三角形接法应采用三角形接法 例例5.5.1一一台三相异步电动机的数据如下：台三相异步电动机的数据如下：PN=10kW，nN=1460 r/min，UN=380/220V，Y/形联结，形联结，N=0.868，cos 1N=0.88，Ist/IN=6.5，Tst/TN=1.5。试求。试求：(1)额定电流和额定电流和额定转矩；额定转矩；(2)电源线电压为电源线电压为380V时，电动机的接法及直接起动时，电动机的接法及直接起动电流和起动转矩；电流和起动转矩；(3)电源线电压为电源线电压为220V时，电动机的接法及直时，电动机的接法及直接起动电流和起动转矩；接起动电流和起动转矩；(4)要求采用星形要求采用星形 三角形起动，其起三角形起动，其起动电流、转矩。此时能否起动动电流、转矩。此时能否起动60%TN和和25%TN的负载？的负载？解：解：(4)起动起动60%TN的负载的负载不能起动。不能起动。例例5.5.1一一台三相异步电动机的数据如下：台三相异步电动机的数据如下：PN=10kW，nN=1460 r/min，UN=380/220V，Y/形联结，形联结，N=0.868，cos 1N=0.88，Ist/IN=6.5，Tst/TN=1.5。试求。试求：(1)额定电流和额定电流和额定转矩；额定转矩；(2)电源线电压为电源线电压为380V时，电动机的接法及直接起动时，电动机的接法及直接起动电流和起动转矩；电流和起动转矩；(3)电源线电压为电源线电压为220V时，电动机的接法及直时，电动机的接法及直接起动电流和起动转矩；接起动电流和起动转矩；(4)要求采用星形要求采用星形 三角形起动，其起三角形起动，其起动电流、转矩。此时能否起动动电流、转矩。此时能否起动60%TN和和25%TN的负载？的负载？解：解：(4)例例5.5.1一一台三相异步电动机的数据如下：台三相异步电动机的数据如下：PN=10kW，nN=1460 r/min，UN=380/220V，Y/形联结，形联结，N=0.868，cos 1N=0.88，Ist/IN=6.5，Tst/TN=1.5。试求。试求：(1)额定电流和额定电流和额定转矩；额定转矩；(2)电源线电压为电源线电压为380V时，电动机的接法及直接起动时，电动机的接法及直接起动电流和起动转矩；电流和起动转矩；(3)电源线电压为电源线电压为220V时，电动机的接法及直时，电动机的接法及直接起动电流和起动转矩；接起动电流和起动转矩；(4)要求采用星形要求采用星形 三角形起动，其起三角形起动，其起动电流、转矩。此时能否起动动电流、转矩。此时能否起动60%TN和和25%TN的负载？的负载？起动起动25%TN的负载的负载能起动。能起动。解：解：(1)在在U=UN时时 例例5.5.3一台一台Y225M-4型的三相异步电动机，定子绕组型的三相异步电动机，定子绕组形联结，其额定数据为形联结，其额定数据为：PN=45kW，nN=1480 r/min，UN=380V，N=92.3%，cos N=0.88，Ist/IN=7.0，Tst/TN=1.9，TM/TN=2.2。IN=84.2A，TN=290.4Nm，Tst=551.8Nm。试求试求：(1)若负载转矩为若负载转矩为510.2，试问在，试问在U=UN和和U=0.9UN两种情况下两种情况下电动机能否起动？电动机能否起动？(2)采用星形采用星形 三角形起动时，求起动电流和三角形起动时，求起动电流和起动转矩。当负载转矩为额定转矩的起动转矩。当负载转矩为额定转矩的80%和和50%时，电动机能否时，电动机能否起动？起动？电动机能起动。电动机能起动。在在U=0.9UN时时电动机不能起动。电动机不能起动。解：解：(2)例例5.5.3一台一台Y225M-4型的三相异步电动机，定子绕组型的三相异步电动机，定子绕组形联结，其额定数据为形联结，其额定数据为：PN=45kW，nN=1480 r/min，UN=380V，N=92.3%，cos N=0.88，Ist/IN=7.0，Tst/TN=1.9，TM/TN=2.2。IN=84.2A，TN=290.4Nm，Tst=551.8Nm。试求试求：(1)若负载转矩为若负载转矩为510.2，试问在，试问在U=UN和和U=0.9UN两种情况下两种情况下电动机能否起动？电动机能否起动？(2)采用星形采用星形 三角形起动时，求起动电流和三角形起动时，求起动电流和起动转矩。当负载转矩为额定转矩的起动转矩。当负载转矩为额定转矩的80%和和50%时，电动机能否时，电动机能否起动？起动？起动起动80%TN的负载的负载不能起动。不能起动。解：解：(2)例例5.5.3一台一台Y225M-4型的三相异步电动机，定子绕组型的三相异步电动机，定子绕组形联结，其额定数据为形联结，其额定数据为：PN=45kW，nN=1480 r/min，UN=380V，N=92.3%，cos N=0.88，Ist/IN=7.0，Tst/TN=1.9，TM/TN=2.2。IN=84.2A，TN=290.4Nm，Tst=551.8Nm。试求试求：(1)若负载转矩为若负载转矩为510.2，试问在，试问在U=UN和和U=0.9UN两种情况下两种情况下电动机能否起动？电动机能否起动？(2)采用星形采用星形 三角形起动时，求起动电流和三角形起动时，求起动电流和起动转矩。当负载转矩为额定转矩的起动转矩。当负载转矩为额定转矩的80%和和50%时，电动机能否时，电动机能否起动？起动？起动起动50%TN的负载的负载能起动。能起动。三、三、绕线型型电动机的机的转子子电路串路串电阻起阻起动 1.转子子电路串接路串接电阻起阻起动 起起动时，电阻最大，起阻最大，起动过程中逐程中逐渐减小减小电阻阻值，直到完全切除。直到完全切除。2.转子子电路串接路串接频敏敏电阻器阻器 频敏敏变阻器相当于一个阻器相当于一个电抗器。抗器。起起动时，由于，由于转子子电流的流的频率高，在率高，在频敏敏电阻器的阻器的铁心中心中产生很大的生很大的涡流流损耗。耗。频敏敏变阻器相当于一个大阻器相当于一个大电阻和大阻和大电感。感。正常运行正常运行时，转子子电流流频率低，在率低，在频敏敏电阻器的阻器的铁心中心中产生生的的涡流很小。流很小。频敏敏变阻器相当于一个小阻器相当于一个小电阻和小阻和小电感。感。频敏敏变阻器的阻器的铁心用心用钢板板(不用硅不用硅钢片片)叠成，以增大叠成，以增大涡流。流。5.5.3 异步异步电动机的机的调速速 由由转速的公式，可知速的公式，可知电动机的机的调速方式有速方式有3种：种：变频调速、速、变极极调速、速、变转差率差率调速。速。一、一、变频调速速 在改在改变频率的同率的同时，定子，定子绕组的的电压也改也改变，从而保，从而保证主主磁通和磁通和转矩合适。矩合适。二、二、变极极调速速 通通过改改变定子定子绕组的接法，就能改的接法，就能改变极极对数，数，实现调速。速。这类电机称机称为多速多速电机。机。三、三、变转差率差率调速速 可以通可以通过改改变定子定子绕组电压U1、转子子电阻阻R2，或通，或通过电磁磁转差离合器，从而改差离合器，从而改变转差率差率实现调速。速。5.5.5 异步异步电动机的制机的制动 一、能耗制一、能耗制动 (1)电路路 停停车时，先断开交流，先断开交流电源，再接入直流源，再接入直流电源。源。(2)工作原理工作原理 直流直流电源在定子源在定子绕组中中产生固定磁生固定磁场。转子运子运动，切割磁，切割磁力力线产生感生感应电流和阻流和阻转矩。矩。转子停止子停止转动后，后，转子不再切割磁力子不再切割磁力线，没有感，没有感应电流和流和阻阻转矩。矩。由于消耗直流由于消耗直流电能停能停车，故称，故称为能耗制能耗制动。二、二、发电反反馈制制动 电动机下放重物，由于重力的作用，机下放重物，由于重力的作用，电动机的机的转速高于同速高于同步步转速，速，转子上子上产生反向的感生反向的感应电流，定子流，定子绕组中也中也产生反向生反向的感的感应电流，相当于流，相当于发电机，将机械能机，将机械能转化成化成电能。能。三、反接制三、反接制动 1.转速反向反接制速反向反接制动 电动机提升重物，由于起机提升重物，由于起动转矩小于矩小于负载转矩，矩，电动机被机被迫反向迫反向转动，产生反向生反向转矩。重物加速下降，当达到一定速度矩。重物加速下降，当达到一定速度时，负载转矩等于矩等于电磁磁转矩，匀速下降。矩，匀速下降。三、反接制三、反接制动 2.定子定子绕组反接制反接制动 停停车时，定子，定子绕组改改变电源的相序，源的相序，产生反向的旋生反向的旋转磁磁场，使使电动机由正机由正转迅速迅速转为反反转。在。在转速接近零速接近零时断断电。这种方法，停种方法，停车快，但快，但电流冲流冲击大。大。5.7 5.7 单相异步电动机单相异步电动机 5.7.1 单相异步相异步电动机的基本机的基本结构与原理构与原理 1.基本基本结构构 与三相异步与三相异步电动机相似，主要由定子和机相似，主要由定子和转子子组成。成。2.基本原理基本原理 定子定子绕组通入通入单相交流相交流电产生脉生脉动磁磁场(大小大小变化，在两个化，在两个方向上方向上变化化)。脉脉动磁磁场可分解可分解为两个旋两个旋转磁磁场的合成。的合成。由于两个旋由于两个旋转磁磁场产生的力矩相等，生的力矩相等，电动机不机不转动。若外。若外力使力使电动机机转动起来，两个旋起来，两个旋转磁磁场产生的生的转矩不再相等，会矩不再相等，会在一个方向加速在一个方向加速转动起来。起来。5.7.2 电容分相式容分相式单相异步相异步电动机机 一、一、转动原理原理 定子上两个定子上两个绕组在空在空间上相差上相差90放置，通放置，通过电容后，两个容后，两个绕组上的上的电流相位相差流相位相差90。这样的两个的两个电流流产生旋生旋转磁磁场，使，使电动机机转动起来。起来。二、正反二、正反转控制控制 通通过改改变电容的接法，使两个容的接法，使两个绕组中的中的电流相位流相位变化，化，实现正反正反转控制。控制。5.7.3 罩极式罩极式单相异步相异步电动机机 定子定子绕组放置在定子放置在定子铁心上，心上，铁心上一心上一侧放置短路放置短路环。铁心中的磁通是心中的磁通是 1，短路，短路环中的磁通是中的磁通是 2，这两个磁通相位不同，两个磁通相位不同，相当于一个旋相当于一个旋转的磁的磁场，从而使，从而使转子子转动。5.8 5.8 拓展与应用拓展与应用 5.8.1 特种特种电机机简介与原理介与原理 一、伺服一、伺服电机机 伺服伺服电动机在自机在自动控制系控制系统中作中作为执行元件，在控制行元件，在控制电压的作用下的作用下驱动机械工作，可将机械工作，可将输入的控制入的控制电压转换为电机机转轴的角位移或角速度的角位移或角速度输出，出，转速和速和转向随着控制向随着控制电压的大小、极的大小、极性的改性的改变而改而改变。二、微型同步二、微型同步电机机 微型同步电动机即小功率同步电动机，其功率由零点几瓦微型同步电动机即小功率同步电动机，其功率由零点几瓦到数百瓦。同步电动机的转子转速恒为同步转速，应用于转速到数百瓦。同步电动机的转子转速恒为同步转速，应用于转速要求恒定的控制设备、自动装置中，在自控系统中作执行元件。要求恒定的控制设备、自动装置中，在自控系统中作执行元件。三、步三、步进电动机机 步进电动机属于断续运转的同步电动机。当电源输入脉冲步进电动机属于断续运转的同步电动机。当电源输入脉冲电压信号时，转换为相应的角位移控制信号；每当一个电压脉电压信号时，转换为相应的角位移控制信号；每当一个电压脉冲输入到步进电动机的控制绕组上，它的轴就转动一定的角度，冲输入到步进电动机的控制绕组上，它的轴就转动一定的角度，转子就这样沿某一方向一步一步转动。转子就这样沿某一方向一步一步转动。