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1、机 电 传 动 控 制,第5章 交流电动机的工作原理及特性,本章提要,了解异步电动机的基本结构和旋转磁场的产生掌握异步电动机的工作原理和机械特性。掌握异步电动机启动、调速和制动的方法，会用机械特性的四个象限来分析异步电动机的运行状态；掌握单相异步电动机的启动方法和工作原理；了解同步电动机的结构特点、工作原理、运行特性及启动方法；掌握各种异步电动机和同步电动机的使用场所。,一、三相异步电动机的基本结构,定子和励磁线圈,转子和转子线圈,定子和转子硅钢冲片,三相对称绕组AX，BY，CZ,鼠笼转子结构,A,B,C,外接变阻器（启动和速度调节）,滑环和电刷,绕线转子结构,二、三相异步电动机的工作原理,三
2、相交流电,定子三相绕组,N-S主磁场以n0顺时针旋转,顺时针,TM产生条件：n0和n相对运动,转差率,n0同步转速n转子转速,工作原理要点,三相交流电通过定子绕组产生旋转磁场旋转磁场与转子绕组之间存在相对运动转子绕组切割磁力线从而产生感应电势转子绕组为闭合回路，在感应电势作用下产生感应电流转子绕组成为载流导体，在磁场中受到电磁力（矩）的作用，从而使转子旋转转子转速始终低于旋转磁场的转速(同步转速),三、三相异步电动机的旋转磁场,1.旋转磁场的产生,主磁场N-S顺时针旋转180度（旋转磁场n0在一对极p=1时）,旋转磁场的产生,2.旋转磁场的旋转方向,三相交流电流最大值到达的顺序（相序）决定电动
3、机转向。ABC 电流ABC 定子绕组（顺时旋转）,ABC 电流ACB 定子绕组（逆时旋转）,3.旋转磁场的极对数与旋转速度,旋转磁场转速（同步转速）,磁场转了90度,n0r/minfHZ p极对数（p=1、2、3）,四极旋转磁场与旋转速度,四极旋转磁场与旋转速度,旋转磁场转速（同步转速）,n0r/minfHZ p极对数（p=1、2、3）,四、定子绕组线端连接方式,出线端排列,短路片,线电压,相电压,铭牌：Y/接线方式 380/220不同接线应加的线电压,1线电压与相电压,线电压：两相绕组首端之间的电压，用U1表示；,相电压：每相绕组首、尾之间的电压，用U相表示。,对于星形接法：,对于三角形接法
4、：,2线电流与相电流,线电流：电网的供电电流，用I1 表示；,相电流：每相绕组的电流，用I相表示。,对于星形接法：,对于三角形接法：,3.电动机的输入功率：,4、定子绕组连线方法的选用,定子三相绕组的连接方式（Y形或形）的选择，和普通三相负载一样，须视电源的线电压而定。,如果电源的线电压等于电动机的额定相电压，那么，电动机的绕组应该接成三角形；,如果电源的线电压是电动机额定相电压的 倍，那么，电动机的绕组就应该接成星形。,通常电动机的铭牌上标有符号/Y和数字220/380，前者表示定子绕组的接法，后者表示对应于不同接法应加的线电压值。,例 电源线电压为380V，现有两台电动机，其铭牌数据如下，
5、试选择定子绕组的连接方式。,1.J32-4，功率1.0kW，连接方法/Y，电压220/380V，电流4.25/2.45A，转速1420 r/min，功率因数0.79。,2.J02-21-4，功率1.1 kW，连接方法，电压380V，电流6.27A，转速1410 r/min，功率因数0.79。,解：1.J32-4 电动机应接星形（Y）2.J02-21-4 电动机应接成三角形（）,星形（Y）,三角形（）,5.2 三相异步电动机的定子电路和转子电路,一、定子电路分析,三相异步电动机的电磁关系同变压器类似，定子绕组相当于变压器的原绕组，转子绕组（一般是短接的）相当于副绕组。,定子绕组接上三相电源电压（
6、相电压为u1）时，则有三相电流通过（相电流为i1），定子三相电流产生旋转磁场，其磁力线通过定子和转子铁心而闭合，这磁场不仅在转子每相绕组中要感应出电动势e2，而且在定子每相绕组中也要感应出电动势e1,设定子和转子每相绕组的匝数分别为N1和N2，下图为三相异步电动机的一相电路图。,旋转磁场的磁感应强度沿定子与转子间空气隙的分布是近于按正弦规律分布的，因此，当其旋转时，通过定子每相绕相的磁通也是随时间按正弦规律变化的，,定子每相绕组的感应电势为,有效值为,式中，f1为e1的频率。,定子每相绕组中还要产生漏磁电动势,加在定子每相绕组上的电压也分成三个分量，即,如用复数表示，则为,式中，和()为定子每
7、相绕组的电阻和漏磁感抗。,由于R1和X1较小，其上电压降与电动势E1比较起来，常可忽略，于是,忽略漏磁,二、转子电路的分析,旋转磁场在转子每相绕组中感应出的电动势为,其有效值为,式中，f2为转子电动势e2或转子电流i2相对于旋转磁场的频率。,因为旋转磁场和转子间的相对转速为 n0-n,在 n=0，即S=1时，转子电动势为,为转子最大电动势,可见转子电动势E2与转差率S有关。,和定子电流一样，转子电流也要产生漏磁通，从而在转子每相绕组中还要产生漏磁电动势。,因此，转子每相电路，有,如用复数表示，则为,式中，R2和X2转子每相绕组的电阻和漏磁感抗,在 n=0，即 S=1 时，转子感抗为,为转子最大
8、感抗,可见转子感抗E2与转差率S有关。,转子每相电路的电流为,可见转子电流I2也与转差率S有关。当S增大，即转速n降低时，转子与旋转磁场间的相对转速增加，转子导体被磁力线切割的速度提高，于是E2增加，I2也增加。,转子电路功率因数为(I2滞后E2一个2角),三、三相异步电动机的额定值,电动机在制造工厂所拟定的情况下工作时，称为电动机的额定运行，通常用额定值来表示其运行条件，这些数据大部分都标明在电动机的铭牌上。,电动机铭牌上的额定数据,型号额定功率PN(输出的机械功率)额定电压 UN(220/380V/Y)额定频率f(50HZ)额定电流IN(10.35/5.9A/Y)额定转速nN(额定转差率S
9、N)工作方式(定额)温升(或绝缘等级)电动机重量,1、型号组成,1）产品代号部分2）规格代号部分3）特殊环境代号4）补充代号部分,在额定运行情况下，电动机轴上输出的机械功率。,输出功率的一般表达式为：,其中：,效率；,P1 输入功率,P2输出功率,输出功率和输出转矩的关系为：,I2转子电流,2、额定功率PN,在额定运行情况下，定子绕组端应加的线电压值。,如标有两种电压值（例如220/380V），这表明定子绕组采用/Y连接时应加的线电压值。,即：三角形接法时，定子绕组应接220V的电源电压；,星形接法时，定子绕组应接380V的电源电压。,3、额定电压UN,4、额定频率f,在额定运行情况下，定子外
10、加电压的频率（f=50 Hz）。,如标有两种电流值（例如10.35/5.9A），则对应于定子绕组为/Y连接的线电流值。,在额定频率、额定电压和轴上输出额定功率时，定子的线电流值。,即：三角形接法时，定子电流为10.35A；,星形接法时，定子电流为5.9A。,5、额定电流IN,6、额定转速nN,在额定频率、额定电压和电动机轴上输出额定功率时，电动机的转速。,与额定转速相对应的转差率称为额定转差率SN。,7、绝缘等级和防护等级IPn1n2,8、冷却方式和工作定额,空气冷却：自冷、自扇冷、他扇冷、管道通风液体冷却闭路循环气体冷却表面冷却、内部冷却工作定额分S1S8：连续、短时、继续、周期等,电动机铭
11、牌上不标的额定数据,额定功率因数cosN：在额定频率、额定电压和电动机轴上输出额定功率时，定子相电流与相电压之间相位差的余弦。额定效率N：在额定频率、额定电压和电动机轴上输出额定功率时，电动机输出机械功率与输入电功率之比,额定转矩TN 绕线式异步电动机转子静止时滑环电压和转子额定电流 通常手册上给出的数据就是额定值,例、有一台三相四极的异步电动机，Y连接，其额定技术数据PN=90kW，UN=380V，IN=229A，电源频率f=50Hz，额定转差率SN=285，定子每相绕组匝数N1=320，转子每相绕线匝数N2=20，旋转磁场的每极磁通0.023Wb，试求：(l)定子每相绕组感应电动势E1：(
12、2)转子每相绕组开路电压E20：(3)额定转速时转子每相绕组感应电动势E2N。,解：(1)E1=4.44f1N1=4.44503200.0231634V(2)转子绕组开路时，转子电路电流I2=0，转子转速n=0，转子绕组电动势频率f2=f1=50Hz，故转子每相绕组的感应电动势(即开路电压)E20=4.44f2N2=4.44f1N2=4.4450200.023=102V(3)求 E2N E2N=SN E20=2.9V,例、有一台三相四极的异步电动机，其额定技术数据为nN=1440r/min，R2=0.02，X20=0.08，电源频率f1=50Hz，E20=20V，试求：(l)电动机的同步转速n
13、0：(2)电动机启动时的转子电流I2st：(3)电动机在额定转速时转子电动势的频率f2N；(4)电动机在额定转速时的转子电流 I2N,解：(1)n0=60f1/p=6050/2=1500r/min(2),(3)SN=(n0-nN)/n0=(1500-1440)/1500=0.04 f2N=SNf10.0450Hz=2Hz,(4),四、三相异步电动机的能流图,输入定子的电功率,定子电路中的铜损,转子电路中的铜损,输入转子的电磁功率,铁损(磁滞和涡流损耗),机械损失功率,输出的机械功率,电动机的效率,电动机的输出功率,T-电动机的电磁转矩T2-电动机的输出转矩,5.3 三相异步电动机的转矩与机械特
14、性,一、三相异步电动机的转矩直流电动机的转矩,三相异步电动机的转矩,U,U1-定子绕组相电压，电源相电压；R2-转子每相绕组的电阻；X20-n=0时转子每相绕组的感抗；K-三相异步电动机的转矩常数，k1/f1。,二、三相异步电动机的转矩特性,cos2对T的影响,三、三相异步电动机的机械特性 nf(T),T=f(S)T-S曲线,n=n0,n=0,T,n=f(T)机械特性曲线,机械特性分类,1、固有机械特性：异步电动机在额定电压和额定频率下，用规定的接线方式，定子和转子电路中不串联任何电阻或电抗时的机械特性2、人为机械特性：改变定子电压U，定子电源频率f，定子电路串入电阻或电抗，转子电路串入电阻或
15、电抗等得到的异步电动机的机械特性。,（一）固有机械特性,电动机处于理想空载工作点，此时电动机的转速为理想空载转速。,电动机额定工作点。此时额定转矩和额定转差率为,电压降低，启动转矩会明显减小,转子电阻适当增大，启动转矩会增大；,而若增大转子电抗则会使启动转矩大为减小。,通常把在固有机械特性上启动转矩Tst与额定转矩TN之比 st=Tst/TN 称为启动能力系数，是衡量异步电动机启动能力的一个重要数据。,启动工作点,令,得临界转差率,再将Sm代入转矩公式中得,通常把在固有机械特性上最大电磁转矩与额定转矩之比max=Tmax/TN称为电动机的过载能力系数。它表征了电动机能够承受冲击负载的能力大小，
16、是电动机的又一个重要运行参数。,鼠笼式异步电动机,线绕式异步电动机,临界工作点,1、降低电动机电源电压时的人为特性,不变,不变,随着电压的减小而大大地减小,随着电压的减小而大大地减小,（二）人为机械特性,定子绕组外加电压为0.8UN:Tb=0.64Tmax,定子绕组外加电压为UN:Ta=Tmax,定子绕组外加电压为0.5UN:Tc=0.25Tmax,电压愈低，人为特性曲线愈往左移。,三相交流异步电动机对电网的波动非常敏感。,运行时，如电压降低太多，会大大降低它的过载能力与启动转矩，甚至使电动机发生带不动负载或者根本不能启动的现象。,例如，电动机运行在额定负载 TN 下，即使 m=2，若电网电压
17、下降到 70%UN，则由于这时,此外，电网电压下降，在负载不变的条件下，将使电动机转速下降，转差率S 增大，电流增加，引起电动机发热甚至烧坏。,电动机会停转,（2）定子电路接入电阻或电抗时的人为特性,在电动机定子电路中外串电阻或电抗后，电动机端电压为电源电压减去定子外串电阻上或电抗上的压降，致使定子绕组相电压降低,这种情况下的人为特性与降低电源电压时的相似。,（3）改变定子电源频率时的人为特性,一般变频调速采用恒转矩调速，即希望最大转矩保持为恒值，为此在改变频率的同时，电源电压也要作相应的变化，使 U/f=C，这在实质上是使电动机气隙磁通保持不变。,ff1f2,（4）转子电路串电阻时的人为特性
18、,在三相线绕式异步电动机的转子电路中串入电阻后，转子电路中的电阻为,不变,不变,随着串接电阻的增加而增大,此时的人为特性将是一根比固有特性较软的一条曲线。,电阻在一定的范围内时，增加,5.4 三相异步电动机的启动特性,三相异步电动机的启动要求启动转矩要足够大；满足启动转矩要求下，启动电流要小。,1、直接启动2、降压启动 电阻或电抗器降压启动 Y降压启动 自耦变压器降压启动 延边三角形启动3、软启动,一、鼠笼式异步电动机的启动方法,2、工业与照明共用电源，电动机启动比较频繁，按经验公式估算。,1、有独立变压器供电电动机启动频繁，电动机功率=变压器容量的20时,允许直接启动；电动机不经常启动，电动
19、机功率小于变压器容量的30时，允许直接启动；,特点：无需附加启动设备，且操作和控制简单、可靠,直接启动（全压启动）,例、有一台要求经常启动的鼠笼式异步电动机，其PN20KW，IstIN6.5，如果供电变压器(电源)容量为560kVA，且有照明负载,问可否直接启动?当IstIN6.5，功率为多大的电动机则不允许直接启动?,解：（1）根据 IstIN6.57.75，满足上式关系，故允许直接启动。,（2）由 则当PN24kw时，电动机不允许直接启动。,2.串电阻、电抗降压启动,缺点：机械特性变软消耗能量大，不适合经常启动的电动机,3.Y-降压启动,IstY=Ist/3TstY=Tst/3,优点：简单
20、、经济、电流小。缺点：只能应用于正常工作方式为三角形接线的电机(4KW以上，额定电压380V、接线。),4.自耦变压器降压启动,优点:电压可调、电流小。缺点:变压器体积大、价格高。不能应用于频繁启动电机。,优点：电流、启动转矩大（同Y-相比）；缺点：对定子绕组出线有特殊要求,5.延边三角形启动,6、软启动器,软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。,使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转速时，启动过程结束，软启动器自动用旁
21、路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转速逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。,1.逐级切除启动电阻法,优点:电流小、启动转矩大。缺点:电阻上的损耗大。,二、绕线式异步电动机的启动方法,优点：电流小、结构简单、无需维修。启动转矩较大。适用于：对调速沒有要求、经常正反转、启动转矩要求不大的冶金、化工设备上。缺点；不能用作调速电阻。,n=0，S=1 f2=Sf1RXITn=nN f2 R=X0相当于转子短路，启动完毕
22、,2.频敏变阻器启动法,三、特殊鼠笼式电动机,1.双鼠笼电动机启动时：,黄铜(启动),紫铜(工作),正常工作：,集肤效应电流集中在导体上部（启动时）,100千瓦以上鼠笼电机都做成双鼠笼式或深槽式,深槽电机,5.5 三相异步电动机的调速特性,只要改变Sm、f、p就可改变速度,调速方法,（一）改变极对数调速（二）变转差率调速：调压调速转子电路串电阻调速串级调速（控制附加在转子回路的电势）电磁转差离合器调速（通过改变电磁离合器的励磁电流来实现调速（异步电动机本身并不调速）（三）变频调速,（一）改变极对数调速,2P,P,2P,P,改变接线必须同时改变定子绕组的相序，以保证转向不变。启动时宜低速启动。,
23、改变极对数调速,离心风机,不同负载下可有不同的调速范围,（二）变转差率调速 1、调压调速,调压调速时的损耗及容量限制,1.转差功率为（电磁功率）（机械功率）低速时，损耗。2.不适合于长期工作在低速的工作机械。3.特别适合于通风机及泵类等机械。（TL=Kn2）,特点：1、只适用于线绕式异步电动机；2、有级调速；3、随转速降低，特性变软；4、转子电路电阻损耗与转差率成正比，低速时 损耗大。适用于重复短期运转的生产机械,2、转子串电阻调速,3、串级调速,串级调速是指线绕式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置
24、，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式多采用晶闸管串级调速，其特点为：可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速7090的生产机械上；调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产；晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。,1.附加电势的方向（或相位）与转子电势E2相同超同步转速调速与转子电势E2相反低于同步转速调速 2.附加电势的频率与E2的频率相同,4、电磁转差离合器调
25、速,电磁调速电动机由鼠笼式电动机、电磁转差离合器和直流励磁电源（控制器）三部分组成。直流励磁电源功率较小，通常由单相半波或全波晶闸管整流器组成，改变晶闸管的导通角，可以改变励磁电流的大小。,电磁转差离合器由电枢、磁极和励磁绕组三部分组成。电枢和后者没有机械联系，都能自由转动。电枢与电动机转子同轴联接称主动部分，由电动机带动；磁极用联轴节与负载轴对接称从动部分。,当电枢与磁极均为静止时，如励磁绕组通以直流，则沿气隙圆周表面将形成若干对N、S极性交替的磁极，其磁通经过电枢。当电枢随拖动电动机旋转时，由于电枢与磁极间相对运动，因而使电枢感应产生涡流，此涡流与磁通相互作用产生转矩，带动有磁极的转子按同
26、一方向旋转，但其转速恒低于电枢的转速n1，这是一种转差调速方式，变动转差离合器的直流励磁电流，便可改变离合器的输出转矩和转速。,电磁转差离合器的机械特性,电磁调速电动机的调速特点,1、装置结构及控制线路简单、运行可靠、维修方便；2、调速平滑、无级调速；3、对电网无谐影响；4、速度损失大、效率低。适用于中、小功率，要求平滑运动、短时低速运行的生产机械。,适用于鼠笼式电动机,（四）变频调速,在进行电机调速时，常须考虑的一个重要因素是：希望保持电机中每极磁通量 m 为额定值不变。如果磁通太弱，没有充分利用电机的铁心，是一种浪费；如果过分增大磁通，又会使铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组
27、过热而损坏电机。,对于直流电机，励磁系统是独立的，只要对电枢反应有恰当的补偿，m 保持不变是很容易做到的。在交流异步电机中，磁通 m 由定子和转子磁势合成产生，要保持磁通恒定就需要费一些周折了。,定子每相电动势,（5.41）,只要控制好 E1 和 f1，便可达到控制磁通m 的目的，对此，需要考虑基频（额定频率）以下和基频以上两种情况。,1.基频以下调速,当频率 f1 从额定值 f1N 向下调节时，必须同时降低 E1，使,常值,即采用恒电动势频率比的控制方式。,恒压频比的控制方式,然而，绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电压 U1
28、E1，则得 这是恒压频比的控制方式。,但是，在低频时 U1 和 E1 都较小，定子阻抗压降所占的份量就比较显著，不能再忽略。这时，需要人为地把电压 U1 抬高一些，以便近似地补偿定子压降。带定子压降补偿的恒压频比控制特性示于下图中的 b 线，无补偿的控制特性则为a 线。,带压降补偿的恒压频比控制特性,a 无补偿,b 带定子压降补偿,2.基频以上调速,在基频以上调速时，频率应该从 f1N 向上升高，但定子电压U1 却不可能超过额定电压U1N，最多只能保持U1=U1N，这将迫使磁通与频率成反比地降低，相当于直流电机弱磁升速的情况。把基频以下和基频以上两种情况的控制特性画在一起，如下图所示。,变压变
29、频控制特性,异步电机变压变频调速控制特性,Us,mN,m,如果电机在不同转速时所带的负载都能使电流达到额定值，即都能在允许温升下长期运行，则转矩基本上随磁通变化，按照电力拖动原理，在基频以下，磁通恒定时转矩也恒定，属于“恒转矩调速”性质，而在基频以上，转速升高时转矩降低，基本上属于“恒功率调速”。,变频调速方法优点,(1)调速范围广。(2)调速平滑性好。(3)工作特性(静态特性与动态特性)都能做到和直流调速系统不相上下的程度。(4)经济效益高。,T与n方向相反,5.6 三相异步电动机的制动特性,一、反馈制动,T与n方向相反,变极或变频调速时反馈制动,反馈制动,T与n方向相反,二、反接制动,1.
30、电源反接制动,n0方向改变T,TL同向,abc断电因为反接电流很大，实际串电阻后应ade特点：制动强烈、控制复杂、不准确、能耗大，需反转场合。,T与n方向相反,2.倒拉反接制动,提升工作在a点下放时串电阻改变机械特性ab c d点。特点：能耗大、电阻大小要适当，起吊机械。,三、能耗制动,特点：制动效果不如反接制动强度大，制动平稳，准确停车，需直流设备，应用于准确停车和下放重物设备上。,5.7 单相异步电动机,特点：,1.为小容量的电动机，从几瓦到几百瓦；,2.由单相交流电源供电的旋转电机；,3.具有结构简单、成本低廉、运行可靠等一系列优点。,所以单相异步电动机被广泛用于电风扇、洗衣机、电唱机、
31、吸尘器、医疗器械及自动控制装置中。,一、单相异步电动的磁场,单相异步电动的磁场,正向,反向,合成T-S曲线,2.在外力矩作用下能加速到稳定运行状态，转向不固定.,脉动磁场的TS曲线,脉动磁场的机械特性曲线,反向,正向,合成机械特性,二、单相异步电动的启动方法,1.电容分相式异步电动机,移相电容,离心开关,iB电流超前iA电流90度,圆形旋转磁场的条件：两相相差90度等幅值的交流电通入两相在空间相差90度的对称绕组.,电容分相式异步电动机,电容分相式异步电动机的转向,转向取决于电流最大值到达的顺序。或对调两绕组的任一绕组的接线。,罩极铜环,罩极铜环,注意：罩极电动机的转向不可改变。,2.罩极式异
32、步电动机,5.8 同步电动机的工作原理、特点及应用,一、同步电动机的基本概念,同步电机：旋转速度和旋转磁场的转速相同。组成结构：和异步电动机的不同之处是转子有励磁绕组、启动绕组，有时是永磁铁。作用：1、电动机（伺服电机）2、发电机3、功率补偿电机,适用于大功率高电压的场合,气隙不均匀（低速电动机1000r/min以下）,气隙均匀（高速电动机）,直流励磁（电刷、集电环）,二、同步电动机的基本结构,1、定子：铁心，定子绕组，机座，端盖；2、转子：主磁极，直流励磁绕组，鼠笼型启动绕组，电刷，集电环,三、同步电动机的工作原理和运行特性,n不随负载变化，恒定转速。,同步电动机的最突出的优点,调节同步电动
33、机转子的直流励磁电流If，便能控制同步电动机的功率因数cos的大小和性质,1、正常励磁状态 cos 1,电动机的全部磁动势都由直流产生，定子电流与外加电压同相。同步电动机的所需的磁动势由定子和转子共同产生 转子励磁电流If产生磁通f，而定子电流产生磁通0，总的磁通为两者的合成当外加三相交流电源的电压U为一定时，总的磁通 也应该为一定因此，当改变同步电动机转子的直流励磁电流If使f改变时，如果要保持总磁通不变，那么，0就要改变，故产生0的定子电流必然随着改变，则功率因数改变。所以我们可以利用调节转子的励磁电流来使cos 1,2、欠励状态,直流励磁电流小于正常励磁电流时的状态直流励磁的磁动势不足，
34、交流电源还必须要供给一部分励磁电源，以保证总磁通不变 定子电路成为电感性电路定子电路的输入电流滞后于电压，功率因数cos 1，定子电流大于正常励磁状态时的电流值,3、过励状态,直流励磁电流大于正常励磁电流时的状态。直流励磁过剩，交流电源需向电网发出电感性电流与电感性无功功率，补偿电网附近电感性负载的需要，提高整个电网的功率因数。这时的同步电动机与电容器作用类似。输入电流超前于电压，功率因数cos 1，定子电流也要增大。,四、同步电动机的启动,由于惯性转子产生摆动,同步电动机不能自行启动，需要1、先采用异步电动机原理启动2、慢慢加大交流电源的频率,同步电动机的启动步骤,(采用异步启动的方法),鼠
35、笼条(启动绕组),QB在1位置时为启动状态，R为防止励磁线圈产生高压。,当n接近n0时将QB扳向2处，将转子拉入同步。R1调节cos2至要求。,五、三种电动机的性能比较,异步电动机的特点,结构简单、价格便宜，坚固耐用，维修方便，应用广泛。但是，它功率因数低，调速性能差，在一定程度上限制了它的应用。,直流电动机的特点,具有良好的启动特性和调速特性，所以，在大型轧钢机、精密车床、造纸机等设备上都是用直流电动机来带动机械负载的，但直流电动机有电流换向的问题，成本高，运行中的维护检修也比较麻烦。,同步电动机的特点,与异步电动机相比，它的转速恒定不变，和负载大小无关，功率因数也可以调节。同步电动机的功率
36、因数较高，可以调到cos=1运行，在运行中还可调节励磁电流，使它的功率因数超前，从而改善整个电网的功率因数。同步电动机具有气隙大，便于制造和安装，效率高，过载能力大等优点。但它结构复杂，需要直流励磁电源，造价高，起动和运行维护麻烦。因此，某些不需要调速的低速大功率负载才采用同步电动机。,本章小结,重点掌握异步电动机的人为机械特性，因为它是分析异步电动机启动、调速、制动工作状态的依据；异步电动机铭牌数据、额定值的含义；掌握异步电动机直接启动和 Y-降压启动的条件和优缺点，线绕式异步电动机转子串电阻的启动、调速和制动，以及各种启动方法的应用场合：异步电动机变频调速和变极对数调速的特性与优缺点。,难 点,定子旋转磁场与转子运动的相对性电动机的启动过程,
