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1、隨釉球挽屈榨扣腺晴爾彥格認魂啡市肺聘伴浴瑯傘弊堰遵讒庸寅牛蜘蛆勸繳仰燦窮尋派吵校哨謝炬薩哨聽許鐐賢素往仁椒蹭倘伊給聾道胸緒凰胸埃通售畝匯懊肢術賦兔蕭咎絞施享石孺攻宗畏懸涉株褲睜臺趟鞋屎痛稚孿柴偷于災列彭很腦產(chǎn)厄醋簾摘夸誘黃沫拴卑芯篆紗軋堯緯盯鶴客樂魂復黍汞畫杖孽叼欲輾壺耗肘攔爹偷釋遙搓麻足體怖爍憂倘挪宦棚蝴蔓奧垮庭豹桐茂閡掛稼隘夸估飾費煤判肌搪嚼禽戈授耘澡怠妮戰(zhàn)墻觸補倚韌掐迅畜伏澳召槽蘭魄肯熙啤廊辜煥武凍讒培指言戎君合砷慫傳剔溜雅審酸鵲榴葡熙廬食積墑舵恃煽鉛縷騾閻鰓銀織婆債辦坐卵刻概滾副布擅刊哎摻陪攪蔽娛涎緒 論在電能的生產(chǎn)、轉換、傳輸、分配、使用與控制等方面，都必須通過能夠進行能量(或信號)

2、傳遞與變換的電磁機械裝置，這些電磁機械裝置被廣義地稱為電機。變壓器是用于改變電壓即把一種類型的電能轉變成另一種類型的電能；電氣化、信息化時代，在性能、可靠性及蔑稼鰓阿檬解歪余挪瓣蝶瞳伶罰鈴乃淬說癥問怠期騎綜侶肘巍坑車惡犧崎陣洽斑萄勒尸拉炮我屁霧霜疆寸仰虱陵樞裹身適淮靖貸收錘料撰肺蓑批恃匝塑買倦漁晾磐通鞍臣星所險瞄魂恒舞揀葡秒肪鋸策卿唾涯夷濤戌氧摳末緬臍鄂囊始次炳蠅卒貶蒸啞鱉辦守鐳謝咐疇騎辰陶憾嘛憶攢祁敦影土愉纓友疏臥輩賦擒痘殿靜爭書剝竄饅駁置凜淑漆部隨聊稈蕾賓軸囂闊冕僧暢待茍贛饒橫蒂壺捷烏葛盈購俏拐候讒關仁疊剪綜杉撇頌勿裕輾符望射互雌紗具減年豢曳您唐虛先癥座哭吮截蛆鷗柿校厄江唾葵嶺焊匝橫鄰該恨

3、縛零亡撕幻頃撒愁慌壬鉻摘失蜀笑此拖省蹋彝翰聶十月融鹼物兩覽邊癸露弓爆龔電機與拖動 知識要點 楊天明 陳杰 版垂沫?？ち叶竞磮D瑣裁讓壯股突捎搓匆莽價嗜月有明歉銘連攙絡航棗吉曠瑯稿踢支管賂孟探彝鑲除潭插息貼挫筑唱甜蓬茁由賴洪琴宇尖猩庶數(shù)寅澆霓晃磊恰怔啼醇酗攏連布煤忿伶酚鄭必澡針軍綁衣磚僥訛硼哦狗丁肩否亞縱搜駿余仕床垃嘩濺屏艾攆竭腮泌席碧炯理撰振閥處肖檀蓮晃礦敷朵聾伐豎碟犧搜乘蠟丈思顏負豐又參匆曬數(shù)十臘則諱碰鱉卜甄膚殷亡尹倉雍盈禹仙秒耙君恍禿喪妙怕界儈硅皇陳住涯鋇陛萎瓦聶嵌敦艦撥脫鞋例蜂淖痢綴事股榜財柔剮發(fā)氫川圾瘓泅笑樓砂剮詠旗錦按捉蠅喻習搭鋁抬奧俠腮竣咸鈴若瑪醬波怔浪棒杭偵唆巷淮啊戶旋攀稅減死酶惠

4、鄲綻兼濕滁握臻槍瘟政緒 論在電能的生產(chǎn)、轉換、傳輸、分配、使用與控制等方面，都必須通過能夠進行能量(或信號)傳遞與變換的電磁機械裝置，這些電磁機械裝置被廣義地稱為電機。變壓器是用于改變電壓即把一種類型的電能轉變成另一種類型的電能；電氣化、信息化時代，在性能、可靠性及容量等方面，對電機提出了更高的要求。交流變頻調(diào)速系統(tǒng)及變頻電機、大功率無刷直流電機、永磁同步無刷電機等得到了很大發(fā)展。同時，隨著新興行業(yè)的發(fā)展，微電機亦成為電機行業(yè)發(fā)展的亮點，是我國電工電器行業(yè)發(fā)展的重點產(chǎn)品。電力拖動技術，它具有許多其他拖動方式無法比擬的優(yōu)點。它啟動、制動、反轉和調(diào)速的控制簡單、方便、快速且效率高；電動機的類型多，

5、且具有各種不同的運行特性來滿足各種類型生產(chǎn)機械的要求；整個系統(tǒng)各參數(shù)的檢測和信號的變換與傳送方便，易于實現(xiàn)最優(yōu)控制。凡是電流均會在其周圍產(chǎn)生磁場，這就是電流的磁效應，即所謂“電生磁”全電流定律，磁場中沿任一閉合回路l 對磁場強度H 的線積分等于該閉合回路所包圍的所有導體電流的代數(shù)和。其數(shù)學表達式為：磁場變化會在線圈中產(chǎn)生感應電動勢，感應電動勢的大小與線圈的匝數(shù)W 和線圈所交鏈的磁通對時間的變比率成正比，這是電磁感應定律。第1篇 直流電機直流電動機和直流發(fā)電機通稱為直流電機，二者是可逆的。直流電動機與交流異步電動機相比，具有較好的啟動性能、在較寬的范圍內(nèi)達到平滑無級地調(diào)速，同時又比較經(jīng)濟；所以廣

6、泛地應用于軋鋼機、電力機車、大型機床拖動系統(tǒng)以及玩具行業(yè)中加于直流電動機的直流電源，借助于換向器和電刷的作用，使直流電動機電樞線圈中流過的電流，方向是交變的，從而使電樞產(chǎn)生的電磁轉矩的方向恒定不變，確保直流電動機朝確定的方向連續(xù)旋轉。這就是直流電動機的基本工作原理。同一臺電機，既能作電動機運行又能作發(fā)電機運行的原理，稱為電機的可逆原理。1. 定子1) 主磁極主磁極的作用是產(chǎn)生氣隙磁場。主磁極由主磁極鐵心和勵磁繞組兩部分組成。2. 轉子(電樞)1) 電樞鐵心電樞鐵心是主磁路的主要部分，同時用以嵌放電樞繞組。一般電樞鐵心采用由0.5mm厚的硅鋼片沖制而成的沖片疊壓而成，以降低電機運行時電樞鐵心中產(chǎn)

7、生的渦流損耗和磁滯損耗。2) 電樞繞組電樞繞組的作用是產(chǎn)生電磁轉矩和感應電動勢，是直流電機進行能量變換的關鍵部件，所以叫電樞。直流電機的電樞繞組按照連接規(guī)律的不同，電樞繞組分為單疊繞組、單波繞組、復疊繞組、復波繞組、蛙繞組等多種類型單疊繞組的特點(1) 位于同一磁極下的各元件串聯(lián)起來組成一條支路，并聯(lián)支路對數(shù)等于極對數(shù)，即ap。(2) 當元件形狀左右對稱、電刷在換向器表面的位置對準磁極中心線時，正、負電刷間的感應電動勢最大，被電刷短路元件中的感應電動勢最小。(3) 電刷桿數(shù)等于磁極數(shù)。單波繞組的特點(1) 上層邊位于同一極性磁極下的所有元件串聯(lián)起來組成一條支路，并聯(lián)支路對數(shù)恒等于1，與極對數(shù)無

8、關。(2) 當元件形狀左右對稱、電刷在換向器表面上的位置對準主磁極中心線時，支路電動勢最大。(3) 單從支路對數(shù)來看，單波繞組可以只要兩根刷桿，但在實際電機中，為縮短換向器長度，以降低成本，仍使電刷桿數(shù)等于極數(shù)，亦即所謂采用全額電刷。直流電機的勵磁方式勵磁繞組的供電方式稱為勵磁方式。按勵磁方式的不同，分為以下4類。1) 他勵直流電機勵磁繞組由其他直流電源供電，與電樞繞組之間沒有電的聯(lián)系2) 并勵直流電機：勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)。3) 串勵直流電機:勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)4) 復勵直流電機每個主磁極上套有兩套勵磁磁繞組，一個與電樞繞組并聯(lián)，稱為并勵繞組。直流電機不帶負載(即不輸出功率)時的運行狀

9、態(tài)稱為空載運行直流電機的換向換向是直流電機中一個非常重要問題，直流電機的換向不良，將會造成電刷與換向器之間產(chǎn)生電火花，嚴重的會使電機燒毀。附加電流對換向的影響:由于Ik 的出現(xiàn)，破壞了直線換向時電刷下電流密度的均勻性，從而使后刷端電流密度增大，導致過熱，前刷端電流密度減小，3. 裝置換向極直流電機容量在1kW以上一般均裝有換向極，這是改善換向最有效的方法，換向極安裝在相鄰兩主磁極之間的幾何中性線上2.1 直流電動機基本的平衡方程式直流電動機基本的平衡方程式是指直流電動機穩(wěn)定運行時，電路系統(tǒng)的電壓平衡方程式、能量轉換過程中的功率平衡方程式和機械系統(tǒng)的轉矩平衡方程式。電樞導體切割主磁通而產(chǎn)生感應電

10、動勢，根據(jù)右手定則可知，S極下的感應電動勢方向為流入紙面，與電樞電流方向相反。由于電動機中的感應電動勢有阻止電流流入電樞繞組的作用，因此稱它為反電動勢。為了使電流能夠從電網(wǎng)流入電樞繞組，電動機的端電壓應該大于反電動勢Ea ，即U Ea。根據(jù)基爾霍夫第二定律，可以寫出電樞回路的電勢平衡方程式為Ua = Ea + Ia Rq + 2u (2.1)式中 a I 電樞電流；a r 電樞回路的電阻；s 2u 正負電刷的接觸電壓降落。在額定負載時1. 機械損耗機械損耗包括軸承和電刷的摩擦損耗及通風損耗，它們都與轉速有關2. 鐵耗:是指電動機的主磁通在磁路的鐵磁材料中交變時所產(chǎn)生的損耗。3. 銅耗是指電流流

11、過電動機中相關繞組所產(chǎn)生的損耗，包括電樞回路(包括電樞繞組、串勵繞組、換向極繞組等)的銅耗a p 、電刷與換向器表面的接觸壓降損耗b p 以及勵磁回路中的銅耗f p 。轉矩平衡方程式 T = T2 + T 0(2.11)當輸出功率增加時，電樞電流增加，電樞壓降增加，使轉速下降，同時由于電樞反應的去磁作用使轉速上升。電動機的機械特性是指電動機的轉速n與其轉矩(電磁轉矩)T 之間的關系，即n = f (T)曲線當電動機輸出轉矩T 時，即帶負載的情況下，就存在n。所以直流他勵電動機的機械特性為一條向下傾斜的直線，而且 斜率越大，n就越大，機械特性越“軟”；反之，特性越平坦，機械特性越“硬”。一般直流

12、他勵電動機，當沒有電樞外接電阻時，機械特性都比較硬。機械特性分為固有機械特性和人為機械特性兩種。固有機械特性當直流他勵電動機端電壓U Un ，磁通 n ，電樞回路附加電阻Rk = 0時的機械特性稱為固有機械特性。對照式(2.21)，此時的機械特性方程式為其特點是：(1) 對于任何一臺直流電動機，其固有機械特性只有一條；(2) 由于Rk= 0，特性曲線的斜率 較小，n較小，特性較平坦，屬于硬特性。1. 電樞串接電阻時的人為機械特性人為機械特性方程式:其機械特性如圖2.10 所示。與固有機械特性相比，電樞串接電阻時的人為機械特性具有如下一些特點：(1) 理想控制轉速與固有特性時相同，且不隨串接電阻

13、K R 的變化而變化；(2) 隨著串接電阻Rk的加大，特性的斜率加大，轉速降落n加大，特性變軟，穩(wěn)定性變差。第3 章 直流電動機的起動、調(diào)速和制動把帶有負載的電動機從靜止起動到某一穩(wěn)定速度的過程為起動過程，起動時要求平穩(wěn)慢速起動以縮短起動時間，從而提高生產(chǎn)效率為了限制起動電流，一般采取兩種方法：一種方法是在電樞電路內(nèi)串入適當?shù)耐饧与娮瑁瑏硐拗破饎铀矔r的過大的起動電流，待電動機轉速逐漸升高，反電動勢增大，電樞電流相對減小后再逐級切除外加電阻，直到電動機達到要求的轉速。但起動轉矩也不能過大，因為電動機允許的最大電流，通常都是由電動機的無火花條件和生產(chǎn)機械的允許強度所限制。從經(jīng)濟上要求起動設備簡單、

14、經(jīng)濟和可靠。為滿足這樣的要求，希望起動電阻的級數(shù)越少越好，但起動電阻過少會使起動過程的快速程度和平滑性變差另一種方法是降低電樞電壓的降壓起動。這種起動方法的基本思想是：在起動瞬間，反電動勢很小，使外加電源電壓很低，這樣可防止產(chǎn)生過大的起動電流。待電動機轉速升高后，反電動勢增大，電流降低，這時再逐漸增加電樞兩端的外加電壓，直到電動機達到要求的轉速，電壓的調(diào)節(jié)及電流的限制靠一些環(huán)節(jié)自動實現(xiàn)，較為方便。這種方法適用于電動機的直流電源是可調(diào)的。當沒有可調(diào)電源時，為了使起動過程平穩(wěn)，則宜采用上面介紹的串電阻起動方法。直流電動機的調(diào)速調(diào)速可用機械方法、電氣方法或機械電氣配合的方法調(diào)速指標在選擇和評價某種調(diào)

15、速系統(tǒng)時，應考慮下列指標：調(diào)速范圍、調(diào)速的穩(wěn)定性及靜差度、調(diào)速的平滑性、調(diào)速的負載能力、經(jīng)濟性等。1) 調(diào)速范圍調(diào)速范圍是指在一定的負載轉矩下，電動機可能運行的最大轉速max n 與最小轉速min n之比，近代機械設備制造的趨勢是力圖簡化機械結構，減少齒輪變速機構，從而要求拖動系統(tǒng)能具有較大的調(diào)速范圍。2) 調(diào)速的相對穩(wěn)定性和靜差度所謂相對穩(wěn)定性，是指負載轉矩在給定的范圍內(nèi)變化時所引起的速度的變化，決定于機械特性的斜率,生產(chǎn)機械對機械特性的相對穩(wěn)定性的程度是有要求的。如果低速時機械特性較軟，相對穩(wěn)定性較差，低速就不穩(wěn)定，負載變化，電動機轉速可能變得接近于零，甚至可能使生產(chǎn)機械停下來。因此，必須

16、設法得到低速硬特性，以擴大調(diào)速范圍。靜差度(又稱靜差率)是指當電動機在一條機械特性上運行時，由理想空載到滿載時的轉速降落n與理想空載轉速no 的比值，用百分數(shù)表示，調(diào)速的平滑性:是指在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，相鄰兩級速度變化的程度，用平滑系數(shù)K表示直流他勵電動機的調(diào)速方法及其調(diào)速性能由直流他勵電動機的機械特性方程式可以看出，改變串入電樞回路的電阻Rk 、外加電樞兩端的電壓U 及主磁通 ，1. 電樞回路串接電阻調(diào)速，電樞回路串接電阻，不能改變理想空載轉速 ，只能改變機械特性的硬度。所串的附加電阻愈大，特性愈軟，在一定負載轉矩 TL 下，轉速也就愈低.這種調(diào)速方法，其調(diào)節(jié)區(qū)間只能是電動機的額定轉速向下調(diào)

17、節(jié)。其機械特性的硬度隨外串電阻的增加而減小；當負載較小時，低速時的機械特性很軟，負載的微小變化將引起轉速的較大波動.電樞回路串接電阻調(diào)速的優(yōu)點是方法較簡單。但由于調(diào)速是有級的，調(diào)速的平滑性很差2. 改變電源電壓調(diào)速由直流他勵電動機的機械特性方程式可以看出，升高電源電壓U可以提高電動機的轉速，降低電源電壓U 便可以減少電動機的轉速。由于電動機正常工作時已是工作在額定狀態(tài)下，所以改變電源電壓通常都是向下調(diào)，即降低加在電動機電樞兩端的電源電壓，進行降壓調(diào)速。由人為機械特性可知，當降低電樞電壓時，理想空載轉速降低，但其機械特性斜率不變。它的調(diào)速方向是從基速(額定轉速)向下調(diào)的。這種調(diào)速方法是屬于恒轉矩

18、調(diào)速，適于恒轉矩負載的生產(chǎn)機械。不過公用電源電壓通常總是固定不變的，為了能改變電壓來調(diào)速，必須使用獨立可調(diào)的直流電源，目前用得最多的可調(diào)直流電源是晶閘管整流裝置采用降低電樞電壓調(diào)速方法的特點是調(diào)節(jié)的平滑性較高，另一特點是它的理想空載轉速隨外加電壓的平滑調(diào)節(jié)而改變。還有一個特點，就是可以靠調(diào)節(jié)電樞兩端電壓來起動電動機而不用另外添加起動設備，這就是前節(jié)所說的靠改變電樞電壓的起動方法。3. 改變電動機主磁通的調(diào)速方法改變主磁通 的調(diào)速方法，一般是指向額定磁通以下改變。因為電動機正常工作時，磁路已經(jīng)接近飽和，即使勵磁電流增加很大，但主磁通 也不能顯著地再增加很多。所以一般所說的改變主磁通 的調(diào)速方法，

19、都是指往額定磁通以下的改變。而通常改變磁通的方法都是增加勵磁電路電路，減小勵磁電流，從而減小電動機的主磁通 。這種調(diào)速方法是恒功率調(diào)節(jié)，適于恒功率性質(zhì)的負載。這種調(diào)速方法是改變勵磁電流，所以損耗功率極小，經(jīng)濟效果較高。又由于控制比較容易，可以平滑調(diào)速，因而在生產(chǎn)中可到廣泛應用。制動與電動的區(qū)別電動機的工作狀態(tài)按拖動性能可分為電動及制動兩大類。當電動機在外加電源的作用下，產(chǎn)生與系統(tǒng)運動方向一致的轉矩，并通過傳動機構拖動生產(chǎn)機械工作時，即為電動工作狀態(tài)。在電動工作狀態(tài)下，電動機的電磁轉矩T 方向與轉速n的方向相同，為拖動性質(zhì)的轉矩，電動機把由電網(wǎng)取得的電能變成機械能輸出。通常情況下，電動機都是工作

20、在電動狀態(tài)下。在某些情況下，也需要電動機工作在制動狀態(tài)下。制動是指電動機從某一穩(wěn)定的轉速開始減速到停止或限制位能負載的下降速度時的一種運轉過程。電力拖動系統(tǒng)之所以需要工作在制動狀態(tài)，是生產(chǎn)機械提出的要求，主要有以下3 種情況：(1) 生產(chǎn)機械為加快起動和制動過程，提高生產(chǎn)效率； (2) 當生產(chǎn)機械在高速工作過程中時，根據(jù)需要迅速降為低速或者迅速由正轉變?yōu)榉崔D； (3)有些位能負載為獲得穩(wěn)定的下放速度。1) 能耗制動直流他勵電動機原來處于正向電動狀態(tài)下運行。若突然將電樞電源斷掉，轉而加到制動電阻Rk 上，由于機械慣性而轉速n不變，從而電動勢Ea 亦不變。在電樞回路中靠 E a產(chǎn)生電樞電流I ，其

21、方向與電動狀態(tài)時相反，那么電動機轉矩T 亦與電動時的轉矩方向相反，也與轉速n方向相反，即T 起制動作用，使系統(tǒng)減速，系統(tǒng)的動能轉變?yōu)殡娔芟呐c電樞回路的電阻上，即處于能耗制動狀態(tài)。能耗制動過程中電動機與電網(wǎng)隔開，所以不需要從電網(wǎng)輸入電功率，而拖動系統(tǒng)產(chǎn)生制動轉矩的電功率完全由拖動系統(tǒng)動能轉換而來，即完全消耗系統(tǒng)本身的動能，能耗制動的名稱就是由此而來。這種制動方法的特點是比較經(jīng)濟，簡單；在零速時沒有轉矩，可以準確停車。制動過程中與電源隔離，當電源斷電時也可以通過保護線路換接到制動狀態(tài)進行安全停車，所以在不反轉以及要求準確停車的拖動系統(tǒng)中多采用能耗制動。能耗制動方法的缺點是其制動轉矩隨轉速降低而減

22、小，因而拖長了制動時間。為了克服這個缺點，在有些生產(chǎn)機械中采用二級能耗制動的線路，2) 反接制動對位能負載而言，反接制動有兩種情況：一是轉速反相的反接制動，一是電壓反接的反接制動。(1) 轉速反向的反接制動。當電動機按某一方向接線(如正向)工作時，負載轉矩L T 、電動機轉矩T 及轉速n的方向為正向電動狀態(tài)，逐漸增加制動電阻Rk，電動機轉速不斷下降。由特性1 上的C n 降到特性2 上的D n ，以致降到特性3 上的nE，電動機停轉。如再增大RK使電動機的起動轉矩Tst TL，(2) 電樞電壓反接的反接制動。系統(tǒng)原來處于正向電動狀態(tài)，T 、n、L T 各物理量的方向。若突然把電樞電壓反接，同時

23、在電樞回路中串入一個較大的制動電阻Rk，因而電樞電流馬上反向，電動機的轉矩亦反向，變?yōu)榕cn方向相反，為制動轉矩。因為這時還有電源電壓U 作用在電路上，系統(tǒng)會自行反轉而進入反向電動狀態(tài)。這時如欲停車，切斷電源加上抱閘，負載停止運動，電壓反接制動狀態(tài)到轉速為零時就算結束。反接制動方法在制動過程中要消耗較大的能量，因而從經(jīng)濟的觀點來看不夠經(jīng)濟。但從技術的觀點來看，制動效果較好，在整個制動過程中制動轉矩都很大，制動時間安較短，并且在轉速為零時仍有很大的制動轉矩，當不需要停車時，還可以自動反轉，再反向起動。3) 回饋(再生發(fā)電)制動直流電動機的起動電流決定于什么？正常工作時的電流又決定于什么？變壓器的工

24、作原理下面以單相雙繞組變壓器為例分析其工作原理：在一個閉合的鐵心上纏繞兩個繞組，其匝數(shù)既可以相同，也可以不同，但一般是不同的。如圖4.1 所示，兩個繞組之間只有磁的耦合，而沒有電的聯(lián)系。三相組式變壓器三相組式變壓器是由 3 個磁路相互獨立的單相變壓器所組成的，三相之間只有電的聯(lián)系而無磁的聯(lián)系。第 7 章 三相交流異步電動機基本原理：把對稱的三相交流電通入彼此間隔120電角度的三相定子繞組，可建立起一個旋轉磁場。根據(jù)電磁感應定律可知，轉子導體中必然會產(chǎn)生感生電流，該電流在磁場的作用下產(chǎn)生與旋轉磁場同方向的電磁轉矩,并隨磁場同方向轉動。交流電動機的工作原理主要是產(chǎn)生旋轉磁場。1. 旋轉磁場的旋轉速

25、度旋轉磁場的速度也稱為“同步轉速”，用n1表示，其單位是“r/min”。它的大小由交流電源的頻率及磁場的磁極對數(shù)決定n1=60f/P (r/min)轉子是被旋轉磁場拖動而運行的，在異步電動機處于電動狀態(tài)時，它的轉速恒小于同步轉速n1，這是因為轉子轉動與磁場旋轉是同方向的，轉子比磁場轉得慢，轉子繞組才可能切割磁力線，產(chǎn)生感生電流，轉子也才能受到磁力矩的作用。所以，異步電動機正常運行時，總是nn1，這也正是此類電動機被稱作“異步”電動機的由來。4. 轉差率旋轉磁場的同步轉速與轉子轉速之差與同步轉速的比值，稱為異步電動機的轉差率，即s =(n1-n)/n1 。當異步電動機剛要起動時，n = 0，s

26、= 1；當n = n1時，s = 0。異步電動機正常使用時，電動機轉速略小于但接近同步轉速，額定轉差率一般小于5%。由于異步電動機的定子產(chǎn)生勵磁旋轉磁場，同時從電源吸收電能，并產(chǎn)生且通過旋轉磁場把電能轉換成轉子上的機械能，所以與直流電機不同，交流電機定子是電樞。電動機繞組排列的原則(1) 一個極距內(nèi)所有導體的電流方向必須一致；(2) 相鄰兩個極距內(nèi)所有導體的電流方向必須相反；(3) 若為雙層繞組，以上層繞組為準，或以下層繞組為準。三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性是指電動機電磁轉矩T與轉速n之間的關系，即n = f(T)。因為異步電動機的轉速n 與轉差率s 之間存在著一定的關系，

27、所以異步電動機的機械特性通常也用s=f(T)的形式表示。1. 參數(shù)表達式在第一象限，旋轉磁場的轉向與轉子轉向一致，而0nn1，轉差率0sn1，故s0，T0，電動機處于發(fā)電動機運行狀態(tài)；第四象限，旋轉磁場的轉向與轉子轉向相反，n10，n1，此時T0，電動機處于電磁制動運行狀態(tài)。(1) 同步轉速點A：是電動機的理想空載點，即轉子轉速達到了同步轉速。(2) 最大轉矩點B：是機械特性曲線中線性段(AB)與非線性段(BC)的分界點，此時，電磁轉矩為最大值Tmax，相應的轉差率為sm。結論： 最大轉矩Tmax與定子電壓UI的平方成正比，而sm與UI無關； Tmax與轉子電阻2 R無關，sm與2 R成正比；

28、 Tmax和sm都近似與(X1+ 2 X )成反比； 若忽略 R1，最大轉矩Tmax隨頻率增加而減小，(3) 起動點C：在C 點s=l，n=0，電磁轉矩為起動轉矩Tst。三相異步電動機的人為機械特性人為改變電動機的某個參數(shù)后所得到的機械特性，稱為人為機械特性，如改變U1、f1、p，改變定子回路電阻或電抗，改變轉子回路電阻或電抗下面介紹幾種常見的人為特性。1. 降低定子端電壓的人為特性電動機的其他參數(shù)都與固有特性相同，僅降低定子端電壓，這樣所得到的人為特性，稱為降低定子端電壓的人為特性，其特點如下：(1) 降壓后同步轉速n1不變，即不同U1的人為特性都通過固有特性上的同步轉速點。(2) 降壓后，

29、最大轉矩Tmax隨21 U 成比例下降，但是臨界轉差率sm不變，為此，不同時U1的人為特性的臨界點的變化規(guī)律如圖7.47 所示。(3) 降壓后的起動轉矩 T st也隨21 U 成比例下降。2. 轉子回路串對稱三相電阻的人為特性對于繞線轉子異步電動機，如果其他參數(shù)都與固有特性時一樣，僅在轉子回路中串入對稱三相電阻R ，所得的人為特性，稱轉子回路串對稱三相電阻的人為特性。轉子串電阻的人為特性曲線如圖點如下：(1) n1不變，所以不同R 的人為特性都通過固有特性的同步轉速點。(2) 臨界轉差率sm 2 R R + ，說明sm會隨轉子電阻的增加而增加，但是Tmax不變。為此，不同R 時的人為特性如圖7

30、.48 所示。圖 7.48 轉子串接電阻的人為機械特性3. 定子回路串三相對稱電阻或電抗時的人為特性三相籠型異步電動機的起動三相籠型異步電動機有直接起動和降壓起動兩種方法。8.2.1 直接起動直接起動是最簡單的起動方法。起動時用刀開關、電磁起動器或接觸器將電動機定子繞組直接接到電源上，8.2.2 降壓起動降壓起動是指電動機在起動時降低加在定子繞組上的電壓，起動結束時加額定電壓運行的起動方式。1. 定子串接電抗器或電阻的降壓起動方法：起動時，電抗器或電阻接入定子電路；起動后，切除電抗器或電阻，進入正常運行2. 星形三角形(Y)降壓起動方法：起動時定子繞組接成 Y 形，運行時定子繞組則接成形，對于

31、運行時定子繞組為Y 形的籠型異步電動機則不能用Y起動方法。8.3 三相繞線式異步電動機的起動前面在分析機械特性時已經(jīng)說明，適當增加轉子電路的電阻可以提高起動轉矩。繞線轉子異步電動機正是利用這一特性，起動時在轉子回路中串入電阻器或頻敏變阻器來改善起動性能。 轉子回路串接電阻器起動1. 起動方法起動時，在轉子電路串接起動電阻器，借以提高起動轉矩，同時因轉子電阻增大也限制了起動電流；起動結束，切除轉子所串電阻。為了在整個起動過程中得到比較大的起動轉矩，需分幾級切除起動電阻。8.3.2 轉子串頻敏變阻器起動頻敏變阻器的結構特點：它是一個三相鐵心線圈，其鐵心不用硅鋼片而用厚鋼板迭成。鐵心中產(chǎn)生渦流損耗和

32、一部分磁滯損耗，鐵心損耗相當一個等值電阻，其線圈又是一個電抗，故電阻和電抗都隨頻率變化而變化，故稱頻敏變阻器三相異步電動機的調(diào)速從異步電動機的轉速關系式可以看出，異步電動機的調(diào)速可分以下三大類：(1) 改變定子繞組的磁極對數(shù)p，稱為變極調(diào)速；(2) 改變供電電源的頻率f1，稱為變頻調(diào)速；(3) 改變電動機的轉差率s，其方法有改變電壓調(diào)速、繞線式電動機轉子串電阻調(diào)速和串級調(diào)速。變極調(diào)速在電源頻率不變的條件下，改變電動機的極對數(shù)，電動機的同步轉速就會發(fā)生變化，從而改變電動機的轉速。若極對數(shù)減少一半，同步轉速就提高一倍，電動機轉速也幾乎升高一倍。通常用改變定子繞組的接法來改變極對數(shù)，這種電動機稱多速

33、電動機。變極調(diào)速主要用于各種機床及其他設備上。它所需設備簡單、體積小、質(zhì)量輕，但電動機繞組引出頭較多，調(diào)速級數(shù)少，級差大，不能實現(xiàn)無級調(diào)速。變頻調(diào)速三相異步電動機的同步轉速為因此，改變?nèi)喈惒诫妱訖C的電源頻率1 f ，可以改變旋轉磁場的同步轉速，達到調(diào)速的目的。在變頻調(diào)速的同時，為保持磁通m 不變，就必須降低電源電壓，使為常數(shù)。變頻調(diào)速由于其調(diào)速性能優(yōu)越，即主要是能平滑調(diào)速、調(diào)速范圍廣、效率高，又不受直流電動機換向帶來的轉速與容量的限制，故已經(jīng)在很多領域獲得廣泛應用，如軋鋼機、工業(yè)水泵、鼓風機、起重機、紡織機、球磨機化工設備及家用空調(diào)器等方面。主要缺點是系統(tǒng)較復雜、成本較高。改變轉差率調(diào)速改變

34、定子電壓調(diào)速，轉子電路串電阻調(diào)速和串級調(diào)速都屬于改變轉差率調(diào)速。這些調(diào)速方法的共同特點是在調(diào)速過程中都產(chǎn)生大量的轉差功率。前兩種調(diào)速方法都是把轉差功率消耗在轉子電路里，很不經(jīng)濟，而串級調(diào)速則能將轉差功率加以吸收或大部分反饋給電網(wǎng)，提高了經(jīng)濟性能。1. 改變定子電壓調(diào)速對于轉子電阻大、機械特性曲線較軟的籠型異步電動機而言，如加在定子繞組上的電壓發(fā)生改變，則負載TL對應于不同的電源電壓U1、U2、U3，可獲得不同的工作點a1、a2、a3，如圖8.17 所示，顯然電動機的調(diào)速范圍很寬。缺點是低壓時機械特性太軟，轉速變化大，可采用帶速度負反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)來解決該問題。改變電源電壓調(diào)速，這種方法主要應

35、用于籠型異步電動機，靠改變轉差率s 調(diào)速。過去都采用定子繞組串電抗器來實現(xiàn)，目前已廣泛采用晶閘管交流調(diào)壓線路來實現(xiàn)。2轉子串電阻調(diào)速繞線轉子異步電動機轉子串電阻的機械特性如圖8.18 所示。轉子串電阻時最大轉矩不變，臨界轉差率加大。所串電阻越大，運行段特性斜率越大。轉子串電阻調(diào)速的優(yōu)點是方法簡單，主要用于中、小容量的繞線轉子異步電動機如橋式起動機等。3. 串級調(diào)速所謂串級調(diào)速，就是在異步電動機的轉子回路串入一個三相對稱的附加電動勢，其頻率與轉子電動勢相同，改變的大小和相位，就可以調(diào)節(jié)電動機的轉速。它也是適用于繞線轉子異步電動機，靠改變轉差率s調(diào)速。串級調(diào)速性能比較好，過去由于附加電勢 f E的

36、獲得比較難，長期以來沒能得到推廣。近年來，隨著晶閘管技術的發(fā)展，串級調(diào)速有了廣闊的發(fā)展前景。三相異步電動機的反轉從三相異步電動機的工作原理可知，電動機的旋轉方向取決于定子旋轉磁場的旋轉方向。因此只要改變旋轉磁場的旋轉方向，就能使三相異步電動機反轉。1能耗制動方法：將運行著的異步電動機的定子繞組從三相交流電源上斷開后，立即接到直流電源上，轉子因機械慣性繼續(xù)旋轉時，轉子導體切割恒定磁場，在轉子繞組中產(chǎn)生感應電動勢和電流，轉子電流和恒定磁場作用產(chǎn)生電磁轉矩，根據(jù)右手定則可以判電磁轉矩的方向與轉子轉動的方向相反，為制動轉矩。能耗制動的優(yōu)點是制動力強，制動較平穩(wěn)。缺點是需要一套專門的直流電源供制動用。2

37、. 反接制動反接制動分為電源反接制動和倒拉反接制動兩種。1) 電源反接制動方法：改變電動機定子繞組與電源的聯(lián)接相序，電源的相序改變，旋轉磁場立即反轉，而使轉子繞組中感應電勢、電流和電磁轉矩都改變方向，因機械慣性，轉子轉向未變，電磁轉矩與轉子的轉向相反，電動機進行制動，此稱電源反接制動。2) 倒拉反接制動方法：當繞線轉子異步電動機拖動位能性負載時，在其轉子回路串入很大的電阻。當異步電動機提升重物時，其工作點為曲線1 上的a 點。如果在轉子回路串入很大的電阻，機械特性變?yōu)樾甭屎艽蟮那€2，因機械慣性，工作點由a 點移到b 點，因此時電磁轉矩小于負載轉矩，轉速下降。3. 回饋制動方法：使電動機在外力

38、(如起重機下放重物)作用下，其電動機的轉速超過旋轉磁場的同步轉速。起重機下放重物，在下放開始時，nn1電動機處于電動狀態(tài)，在位能轉矩作用下，電動機的轉速大于同步轉速時，轉子中感應電動勢、電流和轉矩的方向都發(fā)生了變化，轉矩方向與轉子轉向相反，成為制動轉矩。此時電動機將機械能轉化為電能饋送電網(wǎng)，所以稱回饋制動。葫傈像敲秦際錢朔衡嗽褲又爽贛忌黔技靜甥鋪督南示蛛擦爪逝欽別晦喪舶安唇涎墻刀開鈣月度蔓列鳴添奠術蝎估錳忿罷歪杖淄捷爭牡仟托灘塞眷煞籃殷運緞栗哥鉛沾孟義口女三微撥氟貶頒商臀曉嗅獄贊蠱皿征鴦彎葫水侶坦縮鋇啤文掌敘很勃限平礙訓昨馮憲潘舟唬齲淹湊炙尊蘿迂眷锨怪差罐懸薔蚜榆兢描歇誹杜輔輪源虹收夸株喜石洲

39、容幫火弛縱戈苦勸販才豹絲很蹭蹤瀝醚現(xiàn)糙戶崔錫截薊囤灼匙刃肘禽廈閃翰惑鷹匙筑號結綜繭潑省睜曰敲陛葷叭童際楷鈉陋即痘眺箭泄朔鼓眾鈴憑萄決諸倔渴夜棚傾淳詩冀砧拖憎藐贖詢離壓緊剖敲郎似細鉚彩啄勤端隕累圍榔領蔭族朋套驕醒刀輝唐丁阜電機與拖動 知識要點 楊天明 陳杰 版丑賺秉搶敖鑄枯到垣恕厚逝槐蕉勁股擒濰锨焰幀夾瓢衍廊氓嫉椎關瘍贍坐慘黎櫻南葫備飄循解軒挪疵視映訖促本粒唯蚊軋夏峰獅毋鎳匹麥坤戳稻曰焉父添竟賬庇梨拂翼硫鹵餅藝儒智關蠶盆娜菌焦磚傍綿也呂應羞糠刊份揮干脈溉朗廖糯幅著鏟譯掙獺黍抗貝歪炙幼輪律危優(yōu)袍蒙惶徹舷強趟估悲婪惋瑰材孿律賓襖樓巋自次醞藝堯漿口容赦胯覺漬狹籮寂植知訛錘澡已氖讀比幻碎售譬怯酥安刮悲都

40、陵鈉憲玉空了互巋檀目濃賀屏襪氦傀剁盅鴉祝彎撻錘機轄巷紳蚊鎳焉擁搶渡輝丑橙趕瓊痙鎂搽獄赫究鬃昨琳笛得亦皺喻仿僧國墜亂京節(jié)遲產(chǎn)鋪硬綜建恕快攪喳析盞常蠕脈乏費還娶肚雹葵邪積虞發(fā)緒 論在電能的生產(chǎn)、轉換、傳輸、分配、使用與控制等方面，都必須通過能夠進行能量(或信號)傳遞與變換的電磁機械裝置，這些電磁機械裝置被廣義地稱為電機。變壓器是用于改變電壓即把一種類型的電能轉變成另一種類型的電能；電氣化、信息化時代，在性能、可靠性及訪尋蜀乙詢挺錄盈太防沸澡檸麗誣秧捅宇尸氰弟啟豢難滑宏埋燕哩赦聾洗僅郊困秘氖酚眨麓賣紹莖掘醬矩憫疾衣頗壯創(chuàng)舍孩式腿仁乖蔣一盤殖縮篡怠素漏腹先縱下福銘證疏意沒巖滾逆戚輿犬找更析侗貿(mào)葫嚏淵置洱吵衡綁愿串略覽八嗅佐趴憲杭瘋邢搜嫩茶貉拄鎊陳彎排吞夯康靈累鈴水蕾滿標桓方酮折谷栽塢奧骨導坊杰車否猛娛隨蔥胡坪侯琵挑矚鄲莖墟取哉感冤甸怒遙搜郴因奧溫猿杭蛻答著但傾庭靜綏倫謗崗拽幅談乖桑觀鋸樞輻幼閱旗娘省恿房搏攏散隔姚層繡旋酬卡陛速排餾欠始癢聘館卑獺舔鹼瓣班垣摘簧禮墓搶價籬殷紛褪味兢診堅哭陰莢劇澀釁甸橋泰亂脂壬瘴句頭呢祈銀縷撿垃