电子技术(电工学一)王建华主编 第七章

第7章．电机7.1概述一．电机的分类单相电动机三相电动机异步电机功率因数可调同步电机交流电机调速性能好直流电机电机二．电机的用途三．电机的发展7.2．三相异步电动机的结构和原理一．结构定子：机座、铁心、绕组等转子：转轴、贴心、绕组等气隙：二．旋转磁场给A相绕组中通以交流电流就会产生交变磁场)sin(21)sin(21cossintttmmma)sin(211tma)sin(212tma转速：090t090t2A)90(01tdtddtdAAXBYCZ0t01090a02090a初始位置：第7章．电机给B相绕组中通以滞后A相120o的交流)240sin(21)sin(21)120cos()120sin(000tttmmmb)sin(211tmb)240sin(2102tmb2B2B给C相绕组中通以滞后A相240o的交流)240cos()240sin(00tmc)sin(211tmb)120sin(2102tmb2C2C0t0t01090b02030b01090c020210c第7章．电机AXBYCZXABYCZ)2sin(21)2sin(212cossintttAmAmAma)2sin(211tAma0902t229001tdtddtdApfpn602602601p0t0t0t0t第7章．电机三．三相异步电动机的作用原理nnn12转速差：转差率：11nnnS500600750100015003000同步转速n1654321极对数p229001tdtddtdApfpn602602601p第7章．电机7.3．三相异步电动机的电磁转矩与机械特性一．三相异步电动机的电路分析1u1i2i111111XIjRIEU22222XIjRIE101222111NImNImNIm010211221IIIINmNmI相数mpfnnn212601111144.4kNfEUm绕组系数11k11111226060)(60fSnnnpnnnppnf第7章．电机2212222S44.444.4kNfkNfEmm当S=1时（转子不转）2212044.4kNfEm202SEE同理21202LfX202122222SXLfSLfX2202220222222)(SXRSEXREI220222222222)(cosSXRRXRR2I2cosS22cos,I第7章．电机等效电路：m2I22XIj22RI1I0I1I1E2E1E1E1U11RI11XIj1R1X2R2X1R1XsR220X1f2f1f1I1I1U1U2I2I1E1E2E2E第7章．电机二．电磁转矩1．能量关系1P1CUP2CUPFEPmP2P1U1R1X1E20E2R20X21RSS1111cos3IUP输入的电功率21,CUCUPP定子和转子绕组中的铜损FEP定子和转子铁心中的铁损mP机械损耗2P输出功率第7章．电机2．转矩)1(1Snn)1()1(0SpS22221RSSIPTP2SRIpSpRSSIPT2222222)1(12202220222022cos)(EIpSXRSESRIp222121cos44.42kNfIfpm22cosICmT第7章．电机220222202202222202220)()()(SXRRSECSXRRSXRSECTmTmT220222211212122220222122)(44.4)()44.4(SXRSRUfNkNkCSXRRfNkSCTmmT220222121)(SXRSRfUKT22022221)(SXRSRUKT第7章．电机三．机械特性STm0TTQTNSNSQSm1．额定转矩min)/()(9550602222rnKWPnPPTNNNNNNN11nnnSNN2．最大转矩0)(dSSdM202XRSm临界转差率20212XUKTm过载系数：2.28.1NmTT最大转矩。无关与，成正比与221RU第7章．电机3．起动转矩NQTXRRUKT8.12.1220222211S4．同步0S0T5．两个区域稳定区域不稳定区域STm0TTQTNSNSQSm第7章．电机7.4．三相异步电动机的使用一．铭牌和额定值9．额定接法1．型号：如Y132S2—2Y—异步电动机；132—中心高度132mm；S—短机座；2—2号铁心；2—2极电机（一对极）2．额定功率3．额定电压4．额定电流5．额定转速6．额定频率7．额定功率因数8．额定效率第7章．电机二．三相异步电动机的起动起动方式的选取主要考察起动电流和起动转矩两个因数，要求起动时的起动电流要小于电源所能承担的电流值，起动时的起动转矩要大于起动时的负载转矩。1．直接起动（全压起动）条件：电源的容量足够大（电机容量≤电源容量的20﹪~30﹪）S0TTNSN1TQ起动电流：22022202XREIQNQII228~5NQII117~4NQTT8.1~2.1起动时功率因数很低第7章．电机2．降压起动（1）Y/△降压起动电源容量不够，但起动时负载转矩很小，而且正常工作时为△接法。111144.4kNfUmmRNI100YYYIIUU0031312202222122022202044.4XRkNfXREImYYYIIUU20203131LYIILIYI第7章．电机110222111MNIMNIMNIIIY31lYlII31转矩与电压的平方成正比QYQTT31S0TSN11234第7章．电机（2）自偶变压器（起动补偿器）降压起动电源容量不够，但起动时负载转矩很小M3~LILI1K降压起动时KUUKIIQLQ/2/KIIQLQ2/KTTQQ第7章．电机（3）绕线式电机转子绕组串电阻起动202220222020IRXREI串电阻S0TSN112320212XUKTm与电阻无关mXRSSRm2022转子绕组串电阻不会减小起动转矩，反而会增加起动转矩。1R1X2R2X1U2R第7章．电机三．三相异步电动机的调速pfSn160)1(三相异步电动机的转速与电源频率、极对数及转差率有关1．变极调速（采用专门的双速电机或三速电机）123456A1X1A2X2A1X1A2X2124三角形连接二对极——低速状态第7章．电机A1X1A2X2A1X1A2X2123456双星形连接一对极——高速状态2．变频调速整流器逆变器变频器ACACACACDC1f2f2f1f改变电源频率可以在很宽的范围进行平滑的调速，调速效果很好。但需要专用的变频电源。第7章．电机3．变转差率调速0T0S1S2S3TmTL调速范围不大（特别是在负载小时）不经济三．三相异步电动机的制动1．能耗制动M3~FFnФ第7章．电机2．反接制动STM3~11nnnS22022202)(SXRSEI很大不能频繁使用对大容量的电机要串电阻来限制电流3．发电反馈制动ST第7章．电机7.5．单相异步电动机TS0t一．一相定子绕组通电时的机械特性当转子不动时，转矩为零转子转起来，合力矩就不为零，与转动方向相同，可以维持转动。二．各种类型的单相异步电动机第7章．电机1．单向电容分相式异步电动机2．单向罩极式异步电动机ABAEIAB电机的旋转方向时不能变的第7章．电机7.6．控制电机1．直流伺服电机功率放大器MiUaUaIaREfIfU0RIEUaanCEEaTICTTCCRCUnTEaEa2bTnn0EaCUn02TEaCCRb)(1UUanaECa1TCRUTaSnnTaU01n03n02n1SU1SU1aU2aU3aU2T3T001T一．伺服电机第7章．电机2．交流伺服电机090电压相移电压移相三种控制方式：幅值控制、相位控制、幅值—相位控制转子电阻的要求第7章．电机三．测速发电机1．直流测速发电机aRaEaIaULRnknΦCEeaeaaaaRIEUaLaaaRRREECnRRRELaaa)1(aUn1LR2LR3LR0123LLLRRR第7章．电机2．交流测速发电机fUfIfUfIn2E2UddqfdU不变dnCE22nEUq222Un0第7章．电机三．步进电动机脉冲发生器脉冲分配器放大驱动电路步进电动机（三相）速度控制信号转向控制信号（1）单三拍A—B—C—A三个脉冲一个循环，转半圈。每个脉冲60oABCABCABCABC第7章．电机（2）单双六拍A—AB—B—BC—C—CA—AABCABCABC六个脉冲一个循环，转半圈。每个脉冲30o（3）双三拍AB—BC—CA—ABABCABCABC三个脉冲一个循环，转半圈。每个脉冲60o第7章．电机如果增加一对齿，还是采用单三拍控制ABCABCABC三个脉冲一个循环，转四分子一圈。每个脉冲30omZr0360mZfnr60rZ—转子齿数m—运行拍数f—脉冲频率第7章．电机