1、1重慶大學自動化學院重慶大學自動化學院2直流電機復習直流電機復習直流電機框架直流電機框架34一、直流電動機的復習思路一、直流電動機的復習思路宏觀問題：宏觀問題：電機的含義是什么？電機的含義是什么？機械能和電能的直觀表現變量是什么？機械能和電能的直觀表現變量是什么？具體問題具體問題（偏重理解）（偏重理解）如何實現機械能與電能的轉換？如何實現機械能與電能的轉換？如何獲取穩定的電能和穩定的機械能？如何獲取穩定的電能和穩定的機械能？如何使用電機？如何使用電機？5一、直流電動機的復習思路一、直流電動機的復習思路細節問題（偏重專業技能）：細節問題（偏重專業技能）：滿足使用條件后，電動機為什么能夠旋轉而且實

2、現轉速的滿足使用條件后，電動機為什么能夠旋轉而且實現轉速的穩定？（物理狀態分析）穩定？（物理狀態分析）轉速轉速穩定的條件是什么？（運動平衡方程式）穩定的條件是什么？（運動平衡方程式）轉速轉速的穩定值與哪些因素有關的穩定值與哪些因素有關?(能量平衡方程式能量平衡方程式)轉速轉速的變化會影響哪些變量？電勢的大小、電磁轉矩的大的變化會影響哪些變量？電勢的大小、電磁轉矩的大小與哪些因素有關？（數學模型）小與哪些因素有關？（數學模型）細節問題：細節問題：能量能量是如何傳遞的？（等效電路、功率流程圖）是如何傳遞的？（等效電路、功率流程圖）機械能與機械能與電磁轉矩電磁轉矩的關系？的關系？6一、直流電動機的復

3、習思路一、直流電動機的復習思路細節問題（偏重專業技能）：細節問題（偏重專業技能）：改變穩定狀態改變穩定狀態轉速轉速的方法有哪些，其過程怎樣？（機械特的方法有哪些，其過程怎樣？（機械特性）性）負載的轉速變化與負載轉矩的關系？（負載特性）負載的轉速變化與負載轉矩的關系？（負載特性）具體的案例：具體的案例：電動機的穩定分析電動機的穩定分析電動機的起動過程電動機的起動過程電動機的制動過程電動機的制動過程電動機的調速過程電動機的調速過程7一、直流電動機的復習思路一、直流電動機的復習思路深化問題（偏重思考和應用技能）：深化問題（偏重思考和應用技能）：電動機的物理變化過程與機械特性的關系如何？電動機的物理變

4、化過程與機械特性的關系如何？電動機的電磁功率是機械功率，從哪些現象可以說明？電動機的電磁功率是機械功率，從哪些現象可以說明？電動機四象限運行的運動方式和能量變換方式電動機四象限運行的運動方式和能量變換方式?8一、直流電動機的基本內容一、直流電動機的基本內容電機：電機：實現機電能量轉換的裝置；實現機電能量轉換的裝置；機械能機械能的主要變量：轉速；的主要變量：轉速；電能電能的主要變量：電流；的主要變量：電流；電機結構的基本功能：電機結構的基本功能：能夠產生大小方向穩定的轉矩。能夠產生大小方向穩定的轉矩。因此因此,直流電機工作條件直流電機工作條件: 磁場：需要產生磁場磁場：需要產生磁場 通電線圈：對

5、通電線圈的要求通電線圈：對通電線圈的要求1）直流電機的磁場）直流電機的磁場 勵磁方式勵磁方式供給勵磁繞組電流而產生勵磁磁動勢的方式供給勵磁繞組電流而產生勵磁磁動勢的方式 不管哪種勵磁方式，直流電機的磁場是通過直流電產生的不管哪種勵磁方式，直流電機的磁場是通過直流電產生的磁場，磁場，其大小和空間分布是固定不變的。其大小和空間分布是固定不變的。 電樞反應：電樞反應：負載電流所產生的磁場對勵磁磁場的影響。負載電流所產生的磁場對勵磁磁場的影響。9/22）通電繞組：）通電繞組：10 對通電繞組的數量要求：對通電繞組的數量要求： 要求通電線圈的數量盡量多；要求通電線圈的數量盡量多； 通電線圈之間采用串聯方

6、式連接；通電線圈之間采用串聯方式連接； 通電線圈的連接通過換向片，所以換向片的數量通電線圈的連接通過換向片，所以換向片的數量與線圈的數量相同；通電線圈與換向片的連接方式與線圈的數量相同；通電線圈與換向片的連接方式不同，繞組可以分為疊繞組和波繞組；不同，繞組可以分為疊繞組和波繞組； 電刷是電機與電能的接口，處于電勢為零的繞組電刷是電機與電能的接口，處于電勢為零的繞組上。上。11 對通電繞組通電的要求：對通電繞組通電的要求： 要求轉矩的大小方向不變，要求繞組中的電流方要求轉矩的大小方向不變，要求繞組中的電流方向與線圈位置有關向與線圈位置有關 因此電樞線圈中電流為交流，直流電動機電樞線因此電樞線圈中

7、電流為交流，直流電動機電樞線圈產生的電勢為交流，其方向與電流方向相反。圈產生的電勢為交流，其方向與電流方向相反。 通電線圈：處于相同極性磁極下的導體所受電磁力通電線圈：處于相同極性磁極下的導體所受電磁力的方向保持不變，亦即相同極性磁極下導體中電流的方向保持不變，亦即相同極性磁極下導體中電流方向不變；方向不變；-所以線圈處于不同磁極下電流方向所以線圈處于不同磁極下電流方向需要相應變化需要相應變化1213主磁極主磁極換向磁極換向磁極電刷裝置電刷裝置機座機座端蓋端蓋磁極鐵心磁極鐵心勵磁繞組勵磁繞組電刷電刷刷握刷握絕緣支架絕緣支架壓緊力調整裝置壓緊力調整裝置轉子轉子定子定子直直流流電電機機轉轉 軸軸電

8、樞鐵心電樞鐵心電樞繞組電樞繞組換換 向向 器器14直流電動機運行方式直流電動機運行方式 外施電壓、電流是直流電，電樞線圈內電流是交外施電壓、電流是直流電，電樞線圈內電流是交流電；流電； 線圈是旋轉的，電樞電流是交變的。電樞電流產線圈是旋轉的，電樞電流是交變的。電樞電流產生的磁場在空間上是恒定不變的；生的磁場在空間上是恒定不變的； 電動勢與電流反向為電動運行方式；同向則為發電動勢與電流反向為電動運行方式；同向則為發電機運行方式。電機運行方式。15直流電機工作原理的特點直流電機工作原理的特點不管是直流電動機還是直流發電機，都需要一個不管是直流電動機還是直流發電機，都需要一個空間分布不變的磁場；空間

9、分布不變的磁場；電樞繞組中必須有多個線圈，線圈之間通過串聯電樞繞組中必須有多個線圈，線圈之間通過串聯形成一個無頭無尾的閉合回路；形成一個無頭無尾的閉合回路；電機結構中必須有換向器和電刷，電刷放置在電電機結構中必須有換向器和電刷，電刷放置在電勢最小的線圈位置；勢最小的線圈位置；通過電刷，電樞繞組形成兩條并聯的支路，而且通過電刷，電樞繞組形成兩條并聯的支路，而且線圈內流過的電流為交流；線圈內流過的電流為交流； 16額定功率額定功率(PN，kW )額定條件下電機所能提供的功率額定條件下電機所能提供的功率電動機電動機指軸上輸出的指軸上輸出的機械功率機械功率發電機發電機指電刷間輸出的指電刷間輸出的額定電

10、功率額定電功率額定電壓額定電壓(UN，V)在額定工況下，電機出線端的平均在額定工況下，電機出線端的平均電壓電壓發電機發電機是指輸出額定電壓；是指輸出額定電壓；電動機電動機是指輸入額定電壓。是指輸入額定電壓。效率效率=輸出功率輸出功率/輸入功率輸入功率3）直流電機的額定值）直流電機的額定值17二、直流電機的基本數學模型二、直流電機的基本數學模型eTaTCIaeECn 以上公式就回答了有電流就一定會有轉矩，以上公式就回答了有電流就一定會有轉矩，有轉速就一定會有電勢有轉速就一定會有電勢 剩下的問題就是：剩下的問題就是：轉矩與轉速的關系（運動轉矩與轉速的關系（運動方程式、機械特性），電流與電勢的關系方

11、程式、機械特性），電流與電勢的關系（能量平衡方程式）。（能量平衡方程式）。181 1）直流電機的基本方程式（穩態、他勵）直流電機的基本方程式（穩態、他勵）1. 電動勢平衡方程式電動勢平衡方程式aaaUER IaEMUaIeT0T2TnfIfUe20dTTTJdt2. 轉矩平衡方程式轉矩平衡方程式直流拖動與應用直流拖動與應用1922d60375 dznGDnTTt GD2飛輪慣量（飛輪慣量（Nm2），），GD2=4gJ 機械慣性機械慣性 反映在系統的飛輪慣量上，使反映在系統的飛輪慣量上，使轉速不能突變轉速不能突變 20 直流電動機的功率平衡方程式直流電動機的功率平衡方程式 Pe為轉換成機械功率的

12、電磁功率為轉換成機械功率的電磁功率（機械能）（機械能） pCua=Ia2Ra為電樞回路上的為電樞回路上的銅耗，也稱可變損耗銅耗，也稱可變損耗 pc為電刷為電刷接觸損耗接觸損耗3. 功率平衡方程式功率平衡方程式第六節第六節 直流電機的運行原理直流電機的運行原理12(2)(2)aaacaaaaaacaeCuacPUIUII RUEIE II RU IPpp 21 pFe為電機鐵耗為電機鐵耗 pmech為機械損耗為機械損耗 pFe+ pmech為空載損耗，也稱為空載損耗，也稱不變損耗不變損耗 P2輸出機械功率輸出機械功率20202()eeFemechPTTTPpPpp 0Femechppp22pCu

13、apmech2 2）直流電機的功率流程圖）直流電機的功率流程圖23直流拖動與應用直流拖動與應用 1.恒轉矩負載特性恒轉矩負載特性負載轉矩負載轉矩Tz 與轉速與轉速n 大小大小無無關的特性關的特性 反抗性反抗性（反作用）（反作用）恒轉矩負載特性的特點恒轉矩負載特性的特點轉矩轉矩Tz 總與運動方向相反，位于一三象限（金屬壓延機構、總與運動方向相反，位于一三象限（金屬壓延機構、機床平移機構等）機床平移機構等） 位能性恒轉矩負載特性的特點位能性恒轉矩負載特性的特點轉矩轉矩Tz具有固定的方具有固定的方向，由拖動某些具有位能的部件造成，位于一四象限向，由拖動某些具有位能的部件造成，位于一四象限三、負載特性

14、三、負載特性 nTznTz24 通風機轉矩負載特性通風機轉矩負載特性轉矩轉矩與轉速大小有關，基本上與轉與轉速大小有關，基本上與轉速的平方成正比速的平方成正比 2、通風機負載特性、通風機負載特性 2KnTz25 恒功率負載轉矩特性恒功率負載轉矩特性負載轉矩基本上與轉速負載轉矩基本上與轉速成反比，功率基本不變成反比，功率基本不變(如車床等如車床等) 3、恒功率負載特性、恒功率負載特性 nKTz12609.559.55zzzznPTTT nKK26 電力拖動系統穩定運行的充分必要條件：電力拖動系統穩定運行的充分必要條件： 必要條件必要條件機械特性和負載轉矩特性有交點機械特性和負載轉矩特性有交點 T=

15、Tz 充分條件充分條件在交點對應的轉速之上在交點對應的轉速之上TTz 記憶方式：記憶方式：在交點之上要降下來，必須負載轉矩大；在交點之上要降下來，必須負載轉矩大；在交點之下，要升上去，必須電磁轉矩大。在交點之下，要升上去，必須電磁轉矩大。四、穩定性判據四、穩定性判據 復習復習 五、電機的運行狀態五、電機的運行狀態 改變電樞電壓的運行變化過程改變電樞電壓的運行變化過程 改變電樞電阻的運行變化過程改變電樞電阻的運行變化過程 改變勵磁磁場的運行變化過程改變勵磁磁場的運行變化過程 改變負載轉矩的運行變化過程改變負載轉矩的運行變化過程 能耗制動的運行變化過程能耗制動的運行變化過程 轉速反向的反接制動過程

16、轉速反向的反接制動過程 電壓反接的反接制動過程電壓反接的反接制動過程 運行狀態的分析方法：運行狀態的分析方法：物理量的變化、機械特性物理量的變化、機械特性線的表示、能量的變化。線的表示、能量的變化。2728分析分析1）物理過程分析）物理過程分析 無論起動、制動、調速都可以分析其物理過程，無論起動、制動、調速都可以分析其物理過程，明確直接的變量關系明確直接的變量關系29 R電樞回路總電阻電樞回路總電阻 Ce電動是常數電動是常數 CT轉矩常數轉矩常數TCCRCUnTee22）直流電動機的機械特性分析）直流電動機的機械特性分析 機械特性的定義機械特性的定義電動機的轉速電動機的轉速n與電磁轉矩與電磁轉

17、矩T 的關系的關系 n=f(T)30 機械特性的特點機械特性的特點 機械特性是一條向下傾機械特性是一條向下傾斜的直線斜的直線 斜率越大，速度降落越斜率越大，速度降落越大，機械特性越軟大，機械特性越軟 幾個關鍵點幾個關鍵點 理想空載點理想空載點(0，n0) 實際空載點實際空載點(T0 ， n0) 額定工作點額定工作點(TN，nN ) 起動點起動點(Tst，0)機械特性小結機械特性小結TCCRCUnTee2 電樞串聯電阻時的人為機械特性（典型特點）電樞串聯電阻時的人為機械特性（典型特點）31RaRa+R3233A AB B3421NA AB B35能耗制動的機械特性能耗制動的機械特性ABC2aze

18、TRRnTC C 36轉速反向的反接制動的機械特性轉速反向的反接制動的機械特性RaRa+R37電樞反接的反接制動的機械特性電樞反接的反接制動的機械特性38回饋制動的機械特性回饋制動的機械特性機械特性匯總機械特性匯總 電樞串電阻的機械特性線（所有可能）；電樞串電阻的機械特性線（所有可能）； 降壓時的機械特性線（所有可能）；降壓時的機械特性線（所有可能）； 電阻大或小時的區別，位能性負載或反抗性負載電阻大或小時的區別，位能性負載或反抗性負載的區別的區別 降壓程度的不同。降壓程度的不同。39分析分析 3）能量分析）能量分析 第一象限：第一象限：電動運行狀態，從電網得到電能，在電動運行狀態，從電網得到

19、電能，在電阻上消耗一部分電能后轉換為機械能；電阻上消耗一部分電能后轉換為機械能； 第二象限：第二象限：A負載的機械能轉化為電能消耗在電負載的機械能轉化為電能消耗在電樞回路的電阻上；樞回路的電阻上； B從電網得到電能，負載的機械能轉從電網得到電能，負載的機械能轉換為電能，都消耗在電樞回路的電阻上；換為電能，都消耗在電樞回路的電阻上； C負載的機械能轉換為電能，除了一負載的機械能轉換為電能，除了一部分消耗在電樞電阻上，剩下的回饋到電網。部分消耗在電樞電阻上，剩下的回饋到電網。40分析分析 3）能量分析）能量分析 第三象限：第三象限：電動運行狀態，從電網得到電能，在電動運行狀態，從電網得到電能，在電

20、阻上消耗一部分電能后轉換為機械能；電阻上消耗一部分電能后轉換為機械能； 第四象限：第四象限：負載的機械能轉化為電能消耗在電樞負載的機械能轉化為電能消耗在電樞回路的電阻上；回路的電阻上； 從電網得到電能，負載的機械能轉換從電網得到電能，負載的機械能轉換為電能，都消耗在電樞回路的電阻上；為電能，都消耗在電樞回路的電阻上； 負載的機械能轉換為電能，除了一部負載的機械能轉換為電能，除了一部分消耗在電樞電阻上，剩下的回饋到電網。分消耗在電樞電阻上，剩下的回饋到電網。41分析分析 細節細節 電樞回路的電流是交流電；電樞回路的電流是交流電； 電機運行的效率最高是不變損耗電機運行的效率最高是不變損耗=可變損耗

21、可變損耗 電樞電流的大小取決于負載轉矩；電樞電流的大小取決于負載轉矩； 負載轉矩的種類有：恒轉矩負載、恒功率負載、負載轉矩的種類有：恒轉矩負載、恒功率負載、通風型負載；通風型負載； 電機能量變換的基本流程；電機能量變換的基本流程； 不同負載轉矩下，要求不同的轉速時電壓或電樞不同負載轉矩下，要求不同的轉速時電壓或電樞電阻的計算。電阻的計算。4243 測試題：測試題： 1、直流電動機電樞繞組中流過的電流是直流還、直流電動機電樞繞組中流過的電流是直流還是交流（是交流（ ）。）。 2、直流電動機電樞繞組的作用是、直流電動機電樞繞組的作用是（ ）。）。 3、直流電機電樞反應的結果是（、直流電機電樞反應的

22、結果是（ ）和）和（ ） 。 4、一臺他勵式直流電動機拖動位能性負載運行，、一臺他勵式直流電動機拖動位能性負載運行，如果只增大電樞電阻，當電動機達到新的穩定如果只增大電樞電阻，當電動機達到新的穩定運行狀態時，電動機的電磁轉矩、電樞電流和運行狀態時，電動機的電磁轉矩、電樞電流和轉速變不變化？其變化過程如何？轉速變不變化？其變化過程如何？ 44 5、改變直流電動機旋轉方向的方法為、改變直流電動機旋轉方向的方法為（ ）。）。 6、直流電動機的制動方式有（、直流電動機的制動方式有（ ）。）。 7、直流電機的功率變化流程及含義。、直流電機的功率變化流程及含義。 8、直流電機電樞串電阻的變化過程，并畫出其

23、、直流電機電樞串電阻的變化過程，并畫出其機械特性。機械特性。 9、電機處于電動狀態或發電狀態的判據是什么？、電機處于電動狀態或發電狀態的判據是什么？ 10、直流拖動系統穩定的必要條件和充分條件，、直流拖動系統穩定的必要條件和充分條件，判斷以下系統是否穩定：判斷以下系統是否穩定：4546 11、一臺他勵直流電動機的額定數據為：、一臺他勵直流電動機的額定數據為：e220，Ie=100A，e19 Kw，e =1000轉轉分，分，a0.2，電動機拖動額定恒轉矩負載，電動機拖動額定恒轉矩負載（位能性負載）運行。試求：（位能性負載）運行。試求： 輸入功率、電磁功率和空載損耗功率。輸入功率、電磁功率和空載損

24、耗功率。 電動機的直接起動轉矩和起動電流。電動機的直接起動轉矩和起動電流。 若采用降壓調速，求使電動機以若采用降壓調速，求使電動機以600轉轉分的轉速運行時的電樞電壓。分的轉速運行時的電樞電壓。 （4）設電動機電樞最大允許電流為）設電動機電樞最大允許電流為200A，若，若要實現從額定轉速運行切換到以要實現從額定轉速運行切換到以-600轉分運轉分運行，有幾種方法可以實現，并計算各種方法時行，有幾種方法可以實現，并計算各種方法時電樞回路需要串入多大電阻？電樞回路需要串入多大電阻？47 宏觀問題：宏觀問題： 什么是變壓器？什么是變壓器？ 變壓器變壓的大小與哪些因素有關？變壓器變壓的大小與哪些因素有關

25、？ 具體問題：具體問題： 變壓器的磁場如何產生，有什么特點？變壓器的磁場如何產生，有什么特點？ 為什么變壓器的磁場大小是不變的？為什么變壓器的磁場大小是不變的？ 如何將變壓器的原副邊回路等效成一個電路？如何將變壓器的原副邊回路等效成一個電路？ 細節問題：細節問題： 變壓器原副邊電勢的相位關系如何分析？變壓器原副邊電勢的相位關系如何分析？變壓器變壓器48 深化問題：深化問題： 為什么三相變壓器的磁場不是旋轉磁場？為什么三相變壓器的磁場不是旋轉磁場？ 變壓器的等效電路的基本原則？變壓器的等效電路的基本原則？變壓器變壓器49 1.變壓器的特點變壓器的特點 1）利用電磁感應定律工作，實現變壓，變）利用

26、電磁感應定律工作，實現變壓，變壓前后電壓之間沒有直接電的聯系。壓前后電壓之間沒有直接電的聯系。 2）由于其各部分在工作中靜止不動，故稱）由于其各部分在工作中靜止不動，故稱為器為器 3）將某一等級的交流電壓變成同一頻率的）將某一等級的交流電壓變成同一頻率的另一個電壓另一個電壓 4）變壓器不僅可以變壓，而且可以變流、）變壓器不僅可以變壓，而且可以變流、變負載、變相位。變負載、變相位。50 變壓的關系：與繞組的匝數成正比，原副邊電壓變壓的關系：與繞組的匝數成正比，原副邊電壓成正比；成正比； 變流的關系：與繞組的匝數成反比，但原副邊電變流的關系：與繞組的匝數成反比，但原副邊電流之間是正比關系流之間是正

27、比關系 變負載：與匝數的平方成正比。變負載：與匝數的平方成正比。 變壓器效率最高的：銅耗變壓器效率最高的：銅耗=鐵耗鐵耗 變壓器電流歸算的原則：二次側磁動勢不變；變壓器電流歸算的原則：二次側磁動勢不變； 變壓器繞組歸算的原則；磁動勢平衡關系不變；變壓器繞組歸算的原則；磁動勢平衡關系不變； 阻抗的歸算：電阻銅耗及漏感中無功功率不變。阻抗的歸算：電阻銅耗及漏感中無功功率不變。51 聯結法聯結法三相變壓器繞組的聯結方式，三相變壓器繞組的聯結方式，星形星形和和三三角形聯結角形聯結 高壓繞組高壓繞組首端由首端由A、B、C表示，末端由表示，末端由X、Y、Z表表示；示； 低壓繞組低壓繞組首端由首端由a、b、

28、c表示，末端由表示，末端由x、y、z表示。表示。2.三相變壓器的電路系統三相變壓器的電路系統聯結組聯結組1 1）聯結法）聯結法52聯結組聯結組三相變壓器一、二次繞組三相變壓器一、二次繞組線電壓的線電壓的相位關系相位關系的不同組合的不同組合三相變壓器的相位：三相變壓器的相位： 與與 之間順時鐘所之間順時鐘所轉過的角度。轉過的角度。AXU2 2）聯結組）聯結組第六節第六節 三相變壓器三相變壓器axU53 3）同名端：）同名端： 單相變壓器原副邊的電勢不是同相就是反相。單相變壓器原副邊的電勢不是同相就是反相。 同名端同名端一、二次繞組被同一交變的主磁通一、二次繞組被同一交變的主磁通交鏈，交鏈，在任一

29、瞬間，一次繞組一端點電位為正，二次繞組也在任一瞬間，一次繞組一端點電位為正，二次繞組也有一端點電位為正。這兩個端點為有一端點電位為正。這兩個端點為“同名端同名端”，在旁，在旁邊用邊用“”表示表示54ABCABCabcnNabcnN交流異步電動機交流異步電動機宏觀問題宏觀問題 什么是異步電動機？什么是異步電動機？ 為什么需要旋轉磁場？為什么需要旋轉磁場？ 旋轉磁場的含義是什么？旋轉磁場的含義是什么？具體問題具體問題 旋轉磁場產生的條件是什么？旋轉磁場產生的條件是什么？ 旋轉磁場的特征有哪些？如何分析？旋轉磁場的特征有哪些？如何分析？ 旋轉磁場的這些特征與哪些因素有關？旋轉磁場的這些特征與哪些因素

30、有關？ 旋轉磁場的這些特征會產生怎樣的結果？旋轉磁場的這些特征會產生怎樣的結果？55交流異步電動機交流異步電動機細節問題細節問題 交流異步機如何使用？交流異步電動機的轉速穩交流異步機如何使用？交流異步電動機的轉速穩定的過程？定的過程？ 交流異步機的旋轉磁場大小在運行中如何變化？交流異步機的旋轉磁場大小在運行中如何變化？ 交流異步電動機轉子變量頻率變化的原因和產生交流異步電動機轉子變量頻率變化的原因和產生的結果？的結果？ 交流異步機的轉子電流與定子電流的關系如何分交流異步機的轉子電流與定子電流的關系如何分析？析？ 交流異步機如何等效為一個電路？交流異步機如何等效為一個電路？ 交流異步電動機功率的

31、變化過程？電磁功率是如交流異步電動機功率的變化過程？電磁功率是如何傳遞的？何傳遞的？56交流異步電動機交流異步電動機細節問題細節問題 交流異步電動機的電磁轉矩與電磁功率的關系？交流異步電動機的電磁轉矩與電磁功率的關系？ 交流異步機的電磁轉矩與哪些參數有怎樣的關系？交流異步機的電磁轉矩與哪些參數有怎樣的關系？ 交流異步機起動過程電流和轉矩有什么特征？如交流異步機起動過程電流和轉矩有什么特征？如何分析？何分析？深化問題深化問題 旋轉磁場、脈振磁場、橢圓形磁場有何關系？旋轉磁場、脈振磁場、橢圓形磁場有何關系？ 交流異步機不同條件下運行狀態變化過程中電流交流異步機不同條件下運行狀態變化過程中電流大小的

32、變化與不同條件下穩定后電流大小的關系大小的變化與不同條件下穩定后電流大小的關系如何？如何？57 一、交流異步機的基本內容一、交流異步機的基本內容 電動機的基本原理：磁場電動機的基本原理：磁場+通電線圈通電線圈 所以交流異步機的旋轉條件為：所以交流異步機的旋轉條件為：旋轉磁場旋轉磁場+閉合閉合的轉子繞組的轉子繞組 交流異步機旋轉的結果為：線圈與磁場同方向旋交流異步機旋轉的結果為：線圈與磁場同方向旋轉，速度小于磁場的速度，同時線圈的旋轉速度轉，速度小于磁場的速度，同時線圈的旋轉速度與負載的大小有關。與負載的大小有關。5859交流異步電動機交流異步電動機1）旋轉磁場）旋轉磁場 旋轉磁場的屬性旋轉磁場

33、的屬性 旋轉磁場的大小、方向、轉速旋轉磁場的大小、方向、轉速 定子旋轉磁場的大小取決于定子電勢的大小，也定子旋轉磁場的大小取決于定子電勢的大小，也即取決于定子電壓的大小；即取決于定子電壓的大小； 定子旋轉方向的方向取決于定子電流的相序；定子旋轉方向的方向取決于定子電流的相序； 定子旋轉磁場的轉速取決于定子電流的頻率與電定子旋轉磁場的轉速取決于定子電流的頻率與電機的極對數。機的極對數。601111113( , )cos()cos()2ABCf x tfffFtxFtx 轉子旋轉磁場的屬性轉子旋轉磁場的屬性 旋轉磁場的大小、方向、轉速旋轉磁場的大小、方向、轉速 轉子旋轉磁場的大小取決于轉子電流，轉

34、子電流轉子旋轉磁場的大小取決于轉子電流，轉子電流的大小取決于負載轉矩的大小；的大小取決于負載轉矩的大小； 轉子旋轉磁場的方向與定子旋轉方向的方向相同；轉子旋轉磁場的方向與定子旋轉方向的方向相同； 轉子旋轉磁場的轉速與定子旋轉磁場的轉速相同。轉子旋轉磁場的轉速與定子旋轉磁場的轉速相同。61 定子旋轉磁場與轉子旋轉磁場的關系定子旋轉磁場與轉子旋轉磁場的關系 定子旋轉磁場與轉子旋轉磁場是旋轉方向相同、定子旋轉磁場與轉子旋轉磁場是旋轉方向相同、旋轉轉速相等；兩個磁場軸線之間有夾角；旋轉轉速相等；兩個磁場軸線之間有夾角； 定子選族磁場與轉子旋轉磁場之間大夾角取決于定子選族磁場與轉子旋轉磁場之間大夾角取決

35、于轉子回路的電路參數，與負載的大小有關。轉子回路的電路參數，與負載的大小有關。62 單相交流電通入單相繞組或兩相繞組，所產生的單相交流電通入單相繞組或兩相繞組，所產生的磁場必定是脈振磁場。磁場必定是脈振磁場。631111coscos11coscos22fFxtFxtFxtff 2）閉合的轉子繞組）閉合的轉子繞組 鼠籠型和繞線型鼠籠型和繞線型6465對稱性的要求對稱性的要求3 3）電角度與機械角度）電角度與機械角度槽距角槽距角：相鄰槽之間的電角度稱為槽距角，用相鄰槽之間的電角度稱為槽距角，用表示。表示。一臺一臺4 4極三相異步電動機，定子槽數為極三相異步電動機，定子槽數為3636，槽距，槽距角是

36、多大？角是多大？1360pQ4）交流異步機的銘牌數據）交流異步機的銘牌數據額定功率：額定功率：電動機在額定運行狀態時輸出的機械功率，電動機在額定運行狀態時輸出的機械功率，kW額定電壓：額定電壓：額定運行時，電網加在定子繞組的線電壓，額定運行時，電網加在定子繞組的線電壓，V額定電流：額定電流：電動機在額定電壓下使用，輸出額定功率時，定子繞組中的電動機在額定電壓下使用，輸出額定功率時，定子繞組中的線電流，線電流，A額定頻率：額定頻率：我國規定標準工業用電頻率我國規定標準工業用電頻率50Hz額定轉速：額定轉速：電動機在額定電壓、額定頻率及額定功率下的轉子轉速，電動機在額定電壓、額定頻率及額定功率下的

37、轉子轉速，r/min663cos3cosNNNNNPUIU I1160rr minsffnpp（ /s）（ /）(1)sns n100%ssnnsn67頻率歸算頻率歸算保持整個電磁系統的電磁性能不變，保持整個電磁系統的電磁性能不變，把一種頻率的參數和物理量換算成另一種頻率的參把一種頻率的參數和物理量換算成另一種頻率的參數和物理量。數和物理量。在異步電動機中在異步電動機中，就是用一個具有定，就是用一個具有定子頻率而等效于轉子的電路去代換實際轉子電路。子頻率而等效于轉子的電路去代換實際轉子電路。5 5）三相異步機的等效電路）三相異步機的等效電路2221RsRRss68 頻率歸算頻率歸算相當于轉子電

38、路中串加一個附加電相當于轉子電路中串加一個附加電阻阻(1-s)R2/s，把實際轉子等效為一個靜止轉子。，把實際轉子等效為一個靜止轉子。 繞組歸算：繞組歸算：人為地用一個相數、每相串聯匝數以人為地用一個相數、每相串聯匝數以及繞組因數和定子繞組一樣的繞組，去代替相數及繞組因數和定子繞組一樣的繞組，去代替相數為為m2、每相串聯匝數為、每相串聯匝數為N2以及繞組因數為以及繞組因數為kw2并經并經過頻率歸算后的轉子繞組。過頻率歸算后的轉子繞組。696 6）三相異步機的功率流程）三相異步機的功率流程異步電動機的功率圖異步電動機的功率圖hpmechpmech70 功率表達式功率表達式111 11cosPmU

39、 I211 11Cupm I R21Femmpm I R2212221 2coseRPm E Im Is 221 22Cuepm I RsP22221 21 22(1)mecheCueRPPpm Im I Rs Ps71電動機穩態運行時的轉矩平衡規律電動機穩態運行時的轉矩平衡規律轉矩只與機轉矩只與機械功率有關。械功率有關。電磁轉矩與總的機械轉矩相平衡。電磁轉矩與總的機械轉矩相平衡。7 7）三相異步機的轉矩）三相異步機的轉矩2()mechmechPPpp20eTTTmecheesPPT72 改變定子電壓時的運行改變定子電壓時的運行 改變定子電阻時的運行改變定子電阻時的運行 改變定子電抗時的運行改

40、變定子電抗時的運行 改變轉子電阻時的運行改變轉子電阻時的運行 改變定子電壓頻率時的運行改變定子電壓頻率時的運行 改變極對數的運行改變極對數的運行 注意：定子參數與轉子參數的作用不同。注意：定子參數與轉子參數的作用不同。 分析方法：物理過程、機械特性、能量平衡分析方法：物理過程、機械特性、能量平衡三、三相異步機的運行三、三相異步機的運行73 改變定子電壓時運行狀態的變化過程，在位能性改變定子電壓時運行狀態的變化過程，在位能性負載時電流、轉矩、轉速的變化結果；負載時電流、轉矩、轉速的變化結果； 改變定子電抗時運行狀態的變化過程，在位能性改變定子電抗時運行狀態的變化過程，在位能性負載時電流、轉矩、轉

41、速的變化結果；負載時電流、轉矩、轉速的變化結果； 改變轉子電阻時運行狀態的變化過程，在位能性改變轉子電阻時運行狀態的變化過程，在位能性負載時電流、轉矩、轉速的變化結果；負載時電流、轉矩、轉速的變化結果； 改變定子電壓頻率時運行狀態的變化過程，在位改變定子電壓頻率時運行狀態的變化過程，在位能性負載時電流、轉矩、轉速的變化結果；能性負載時電流、轉矩、轉速的變化結果； 注意：定子參數與轉子參數的作用不同。注意：定子參數與轉子參數的作用不同。1 1）三相異步機運行的物理過程）三相異步機運行的物理過程 交流異步機的物理過程分析交流異步機的物理過程分析在定子和轉子間的氣隙中建立在定子和轉子間的氣隙中建立以

42、同步轉速以同步轉速n ns s旋轉的旋轉的旋轉磁場旋轉磁場；導條切割旋轉磁場導條切割旋轉磁場感應電動勢感應電動勢；導條構成閉合回路有導條構成閉合回路有感生電流感生電流流過；流過；導條在旋轉磁場中、并流過感生電流，必受到導條在旋轉磁場中、并流過感生電流，必受到電磁電磁力力；所有導條的電磁力所有導條的電磁力合成為電磁轉矩合成為電磁轉矩；轉子跟隨旋轉磁場旋轉，轉速為轉子跟隨旋轉磁場旋轉，轉速為n n，實現機電能量轉，實現機電能量轉換。換。7475異步電動機負載運行時的電磁關系異步電動機負載運行時的電磁關系76物理量物理量轉差轉差產生的原因是什么？產生的原因是什么？轉子的電勢是切割產生轉子的電勢是切割

43、產生的的-所以需要有轉差。所以需要有轉差。77轉差產生哪些結果？轉差產生哪些結果？78 有三種表達式有三種表達式 確定機械特性的形狀：確定機械特性的形狀： 理想空載點：只與電壓的頻率、電機的極對數有理想空載點：只與電壓的頻率、電機的極對數有關；關； 最大轉矩點：與電壓的平方成正比，與轉子電阻最大轉矩點：與電壓的平方成正比，與轉子電阻無關，與其他參數成反比；無關，與其他參數成反比； 臨界轉差率：與轉子電阻成正比，與其他參數成臨界轉差率：與轉子電阻成正比，與其他參數成反比；反比； 起動轉矩點：與電壓的平方成正比，與轉子電阻起動轉矩點：與電壓的平方成正比，與轉子電阻成正比，與其他參數成反比。成正比，與其他參數