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1、机电传动控制教案学院、系：机械电子工程学院机电系任课教师：任有志授课专业：机械设计制造及其自动化课程学分：课程总学时：60学时课程周学时：2006年2月20_3机电传动控制教学进程周次谍次章节计划学时教学手段教学环境211.11.21.32.12.32.42讲授多媒体教室223.13.23.32讲授多媒体教室313.43.53.62讲授多媒体教室325.15.25.35.42讲授多媒体教室415.45.55.75.82讲授多媒体教室426.16.26.36.46.52讲授多媒体教室6.77.17.27.3517.47.57.62讲授多媒体教室52电动机原理习题讨论课2讲授多媒体教室618.12
2、辅导多媒体教室628.12讲授多媒体教室718.22讲授多媒体教室72实验型继电器接触器控2讲授多媒体教室81制实验2指导机电实验室习邈讨论课:8.38.4829.12辅导多媒体教室919.22讲授多媒体教室92实验课：可编程序控制器2讲授多媒体教室101认识实验2指导机电实验室9.39.3102实验课：可编程序控制器2讲授多媒体教室111编程练习2指导机电实验室10.110.211210.310.510.62讲授多媒体教室121实验课：晶间管特性及触2讲授多媒体教室122发原理2指导机电实验室11.111.213111.311.42讲授多媒体教室13212.12讲授多媒体教室14113.11
3、3.22讲授多媒体教室14213.32讲授多媒体教室15113.42讲授多媒体教室152实验课2讲授多媒体教室161邈讨论课2指导机电实验室1622辅导多媒体教室第L次课2学时上次课复习：本次课题（或教材章节题目）：1.1目的和任务1.2发展概况1.3内容安排2.1运动方程式2.3生产机械的机械特性2.4稳定条件教学要求：了解机电传动的目的、任务和发展概况，掌握机电传动系统的运动方程、各种生产机械的特性和机电传动系统稳定运行的条件。重点、：机电传动系统的运动方程、各种生F机械的特性、机电传动系统稳定运行的条件。难点：机电传动系统的运动方程、机电传动系统稳定运行的条件。教学手段及教具：多媒体教学
4、讲授内容及时间分配：1.11.21.3一一0.5学时2.12.32.4一一L5学时课后作业习题2.10、2.11参考资料第一章概述1 1.1机电传动的目的和任务2 .传动运动的传递（能量）传动的分类（按机械动能传递方法）（I）机械传动a.齿轮b.杠杆如：自行车驱动力、链传动c.皮带d.机构等刹车、连杆机构（机械能）（压力能）（流体动能）（2流体传动 a.液压与气动 b.液力传动传递力或力矩（3）机电传动（电力拖动）（4）另外还有其它的传动方式。注：有时，在一个生产机械中由几种传动形式联合工作。3 .机电传动一（本课程研究的内容）以电动机为原动机驱动生产机械的传动系统服务对象：各种生产机械电能机
5、械能电动机生产机械它是一种由电能转变成机械能的传动系统,所以有时也称为电力传动或电力拖动4 .机电传动控制目前：由于生产技术的不断发展，生产机械的自动化程度和生产精度不断提高，所以要求机电传动系统不仅完成能量转换的工作还要对传动过程进行控制。本课程所研究的就是这二部分内容。传动及控制所以操程名称叫机电传动控制5 .机电传动控制的任务控制电动机驱动生产机械设备，实现具体的工作要求举例：天车的吊起、制动机床切削过程电梯平稳升降及定位轧机的换向等1.2机电传动发展概况简单的可以分为：a.成组拖动（传动）b.单电机拖动c.多电机拖动三个阶段从控制系统的功率器件上分类：a.接触器和继电器时代b.电机放大
6、机及磁放大机时代c.可控硅(晶闸管)另外，由于计算机技术的发展，又出现了a.模拟控制b.数字控制(数控机床)1.3内容安排电路基础模拟电子 数字电子机电传动控制1.机械电子专业是一个以机为主机电结合的专业，课程设置(具了解)基本上是这样的电学基础电子技术(弱电)计算机技术包括了所有应掌握的鱼曳内容用以上四门课程取代了机械专业的电工学课程。2.本门课包括以下几个方面：(1)电机原理及特性：交、直、特殊、三七章(2)电器及控制：接触器，继电器；保护及控制器八章(3)可编程序控制器：(PC)原理及应用九章(4)可控硅原理及应用：晶间管十章(5)调速系统：交流、直流，电力拖动十一、十二章(6)步进电机
7、调速系统：自动化十三章3.课程特点综合性比较强(面宽)实践性比较强与生产实践联系较强(教学实验)4 .教学实验计划开五个：5 .学时安排:由于作者建议用90学时讲授，实际他用大约70学时我们目前安排了60个学时。教学实验建议开八个实际开出了五个我们目前条件可开六个但学时数的关系开五个第二章机电传动的动力学基础2.1运动方程式1 .对于一个电动机输出轴上的运动情况有T-T=J=MLdtdfTm电机的输出扭矩Tl电机的负载扭矩为角速度J转动惯量n为转速k为常数2 .意义：Tm与TL之差将产生加速度当TbTl时加速当TKTl时，减速当TiFTL时，匀速（平衡）3 .Tm与TL的正反。以转速的方向为准
8、（n）Tm：与n同向时为正（拖动）反之为负（制动）Tl：与n反向时为正（制动）反之为负（拖动）解释：提升重物升：Tln为正，TL正降：TL为负，TII负（制动）第5页2个图2.3生产机械的机械特性机械特性：生产机械转轴（电机轴）上的负载转矩和转速之间的函数关系。分为以下几种2.3.1恒转矩机械特性特点：负载转矩为常数，Ti=C可分为：反抗（摩擦）与n同号（总制动）位能方向一定反抗转矩位能转矩离心风机特性例切削力吊重物2.3.2离心风机特性特点：TC=Cn2与转速平方成正比2.3.3直线型特性特点:TL=ClI2.3.4恒功率型特性特点：TL=C/n直线型恒功率型2.4机电传动系统的稳定运行条件
9、电动机的机械特性是Tnl=f(n)曲线及驱动扭矩和转速的函数关系生产机械的机械特性是TL=f(n)曲线及员载扭矩和转速的函数关系当电动机作为生产机械的原动机(动力源)时,两个函数中的n为同一个参数。在运行中由运动方程式可知，要想稳定运行，速度应匀速不变及TL=TnI时及是稳定的一个条件，所以系统稳定运行的条件之一是1、电动机和生产机械的机械特性曲线应有交点此火：Tln=TL(匀速)例：曲线1和2,附合这个条件，有a、b交点曲线1和3，不附合另外，应有抗干扰能力：当有外来干扰时会引起n变化当干扰消失后，n应恢复原状态所以另一个稳定条件是：2、当有外加干扰使n变化时，干扰消除后n应能自行恢复到原状
10、态。这件条件的判断原则是：当ntTnTL由运动方程看TM-TL=J=Gat当干扰使nt时，干扰消除后希望nI这时如鱼迫则负加速当干扰使nl时，干扰消除后希望n这时如Tingo贝”正加速例：a,b两点a点，当nT时TlIIJTnf当干扰消除后由于在n欠TnI-TL0,直到a点欠平衡第1次课2学时上次课复习：机电传动系统的运动方程、各种生产机械的特性、机电传动系统稳定运行的条件。本次课题（或教材章节题目）：3.1直流电机的结构和工作原理3.2直流发电机3.3直流电动机的机械特性教学要求：掌握直流电机的基本工作原理及特性，特别时直流电动机的机械特性。重点、：直流电机的基本工作原理及特性。难点、：直流
11、电机的基本工作原理及特性。教学手段及教具：多媒体教学讲授内容及时间分配：3.13.2一一1学时3.3一一1学时课后作业习题3.3、3.4、3.5、3.6参考资料第三章直流电机的工作原理电机的分类：a发电机，电动机b直流交流、步进特点：直流电动机：可以实现无级调速（优点），在传统的模拟控制系统中应用多交流电动机：简单、便宜、但调速复杂步进电动机：用脉冲工作、易于数字控制直流发电机：一般用来为直流电动机配套；但可控硅取代很多的发电机3.1 直流电机的基本结构和原理3.1.1 直流电机的结构主要部件：励硅绕组（定子线圈）用来产生磁场电枢绕组（转子线圈）通有工作电流换向器保持电枢绕组的电流方向不变铁芯
12、（定子、转子）导磁及支撑作用：简述其它：略3.1.2 直流电机的基本工作原理以单个电枢绕组线圈为例说明一、发电机（根据右手定则）励磁绕组通电产生一磁场A点总与N极侧的一边相连B点总与N极侧的一边相连转子（电枢线圈）由原动机拖动，以转速n转动这时，N边切割磁力线产生电势指向外S边切割磁力线产生电势指向内AB两点就产生了电势E=Ken当有负载RL时，就产生电流I这时，E=Ken二、电动机（根据左手定则）在AB两点加电压，在电枢中产生电流I则N边受力，S边反向受力，形成转矩T=KniIa电枢转动后,切割磁力线产生反电势E=Ken当n到一定值后，Ia=（U-E）/Ra满足T后稳定下来。注：在发电机中=
13、伤是输出电势当IaWo时，T=KnlIa(负载转矩)为原动机负载，斑。为员教在电动机中Tm=KmIa为输出动力Em=Ken为反电势当TnI大nTM-T=J(ddt)Em(U-Em)IIa=(U-E-)RaITMlTM是负载3.2 直流发电机对于直流电机按其励磁方法分为以下几种情况：他励：磁绕组有独立的电源与电枢无关并励：励磁绕组与电枢并联串励：励磁绕组与电枢串联复励：有串也有并励3.2.1 他励发电机1 .电原理图由于独立Uf,Ir所以负载电流I=电枢电流Ia2 .空载特性当发电机空载(Ia=O)及转速(“)不变时，输出电势与励磁电流的关系曲线当If小时直线(不饱和)If大时，弯曲(开始饱和)
14、If更大，平直(饱和，不变)3 .外特性曲线当发电机转速(n)处脑磁(P)不变时，输出电压(U)与负载电流(1)之间的关系曲墓注：当IatRaIatU=E-IaRaI3.2.2并励发电机1 .电原理图：由于Ifl所以IaQl2 .电压建立过程由于事先没有励磁电压U所以L=O当电枢转动时，没有磁场所以不会产生E。并励发电应满足以下几个条件(1)在磁极上有剩磁(弱的磁场)当n产生一个小E产生一个小If(2)励磁磁场与剩磁场的方向相同电压建立起来(3)Rf不能太大两方面，一方面是线图电阻，一是外接电阻3.并励发电机的工作点一方面是空载曲线一方面是是励磁电流曲线共同决定当饱和弯曲后产生交点4.外特性与
15、他励一样，但由于UJIfl所以所以UI得多3.2.3复励发电机1.电原理图并励Ifb=URfb串励If=Ia当ItJa,U=E-IaRaI,If=U/RfbI,I,u所以，复励发电机在一定的工作篦围内外特性比较平坦3.3直流电动机的机械特性直流电动机由分为他励、并励、串励和变励3.3.1他励电动机的机械特性电原理图由电路原理公式，推导出nURaTKeKeKtH(If)励磁电流与电枢电压(IJ)不变时转速(n)与扭矩(T)的关系曲线由上式可知机械特性如图机械特性硬度：=dTdn对于电机按值分类如下：绝对硬度6=8硬210软j510三种在生产中都有应用机械特性分固有机械特性和人为机械特性固有：在额
16、定条件下(n)与(T)的关系人为：人为改变参数时得到的机械特性,如改变U，串II联电阻R等L（一）他励直流电动机的固机械特性n=.KCKCKl一（二）人为机械特性1 .电枢串电阻由：n=U_Ra+rp-iP_KeKl这时m不变，而An则增加，特性如图2 .改变电压时（U）no=Ke这时m受电压变化而改变，而An则因与电压无关所以不变，特性如图3 .改变磁通Ke TKeKm 当下降时no上升，同时An也增加当太小时反电势E=Ke当Tl大时 Ia=（U-E）ZRa 烧坏当TL小时 E=Ke 因为所以DT飞车所以I不能太多（并励比较人为特性降压时U）3. 3. 2串励电动机这时Ia=If从而有1 .
17、当Tl因为I尸Ia也小（T=KmIa）2 .当Tt大时If=Ia t :饱和，平坦3 .不能空载（飞车）特点：起动扭矩大用于吊车电车的驱动由于磁饱和和线圈的原因只能减小由起动时特性软。3.3.3复励有串，他（并）励两个绕组具有两者的优点，可根据要求来设计，串、并磁场强度来达到所需的值第L次课2学时上次课复习：直流电机的基本工作原理、直流他励电动机的固有机械特性和人为机械特性本次课题（或教材章节题目）：3.4直流他励电动机的启动特性3.5直流他励电动机的调速特性3.6直流他励电动机的制动特性教学要求：掌握直流他励电动机的启动特性、调速特性和制动特性重点、：直流他励电动机的启动特性、调速特性和制动
18、特性难点：直流他励电动机的启动特性、调速特性和制动特性教学手段及教具：多媒体教学讲授内容及时间分配：3.4、3.51学时3.6一1学时课后作业习题3.10、3.16、3.17、3.18参考资料3.4直流他励电动启动特性1 .电动机的启动就是使n从OflIN的过程启动初期n=0;E=Ken=0(反电动势)这时：Ia=(U-E)RaURa一般Ra(电枢直流电阻)很小，以减小工作中的损耗和发热(Ia2Ra是发热量)所以这时Ia将很大，达1020In结果可能会引起(1)换向器打火(2)产生很大的力矩，对负载产生冲击(3)电路的保护器无法设计2 .所以一般的直流电动机不允许直接启动在启动时设法限制电枢电
19、流一般的有以下两种方法(1)降压启动使U从小到大逐渐增加到U(2)电枢回路串联电阻启动注：对于降压启动需要电源电压可调。3 .电枢串联电阻启动(1)单段(串联一级电阻)当启动时KM断，这时从TSt开始按a变化当到TL时，KM合，由于n不能突变，所以从A到B点产生冲击T比较大，这时，有较大的Ia和T(2)多 段3.5直流他励电动机的调速特性电动机的调速是指电动机的外负载（T）不变的情况下，人为的改变电动机的工作参数，使工作速度发生变化的情况。速度调节：因生产机械提出的变速要求：如汽车、车床速度变化：由于T的变化引起（系统的特性决定）例如：自行车调整变速器（变速比）如图所示：当TLTL时这时速度变
20、化nn,由于电动机有：URa+-kZKeKl(D当T不变时，影响的参数有U,Ra所以调速的方式可以有以下三种，变电压U;变磁通；变电阻R一、串联电阻调速在电枢回路中串联电阻Rd改变其机械特性，引起调速由图可知：当RI时nJ（TL不变）特点：1、当R时J机械特性变软2、TL越小，An（速度变化）越小不同九,调速范围不一样3、电阻耗能大（发热）由于Ia比较大，当RT时/RT4、不易实现无级调速（大功率变阻器）5、调速的设备比较简单（分级调节）一般不常用这种方式二、变电枢电压调速当U改变时，n。变当T不变时，UU,nn,特点：1、当U改变时，引起m变化这时An不变所以B不变，是一组平行线2、不同的T
21、L时，调速范围一样（n）3、当nJ电源功率也I节能4、通过专门的电源，可实现无级调速5、启动不需其它的设备（用降既可实现6电源设备，需要专门设计，现已配套用直流电动机的调速中，主要采用这种形式三、改变磁通调速由电机人为特性可知：可以改变励磁电流If由于磁路已饱和（额定0、欠）If时0不变，所以只能在N的范围内调节，即弱磁调速特性如图：当gJ时，出T,Anf特点：1、只能弱磁调速（0I）可以无级变速，调速范围在额定UN之上2I,引起机械特性变弱6I3、调速范围不大，受电机的允许最高转速限制（机械，换向器等）4、适用于恒功率调节由于8J使EN,（U-EF）Ra=IaT,TT,n1,ELL加L（UI
22、a=P不变）恒定3.6直流他励电动机的制动特性拖动（电动）：驱动负载运动（工作）制动：制止负载运动（减速）自然停车：断电后自然停止制动的用途：快速停车，与位能转矩平衡,精确定位.分类：反馈制动，反接制动，能耗制动.3.6.1反馈制动原理：当电动机工作在反馈制动状态时，nm,位于二四相限TU反方向n=no+n特点：转速较高.举例说明：放下重物3.6.2反接制动一.电源反接制动原理：将电源反接产生制动（短时）特点:电流大应串限流电阻，（U+E）/Ra=Ia时间长会引起反转二.倒拉反接制动原理：增大Ra,交点在四相限，反转时才输出足够的扭矩Tln与负载平衡（位能扭矩）特点：调整Ra可改变制动的速度举
23、例：提升重物3.6.3能耗制动原理：枢断电后，串联电阻短路连接.n不为。时，产生Ia,及T=KeIa的制动转矩第4次课2学时上次课复习：流他励电动机的启动特性、调速特性和制动特性本次课题（或教材章节题目）：5.1异步电动机的结构和原理5.2异步电机的定子和转子5.3三相异步电机的转矩与机械特性5.4三相异步电机的启动特性教学要求：了解异步电动机的基本结构，掌握异步电动机的工作原理、机械特性、启动特性重点、：异步电动机的工作原理、机械特性、启动特性难点、：异步电动机的工作原理、机械特性、启动特性教学手段及教具：多媒体教学讲授内容及时间分配：5.1一一LO学时5.2一一0.2学时5.3一一0.5学
24、时5.4一一0.3学时课后作业习题5.1、5.35.6参考资料第五章交流电动机的工作原理交流电机分：异步电动机：三相单相同步电动机：异步电动机：结构简单、便宜，是应用最多的一种电动机同步电动机：特性绝对硬B-8,可以作为发电机使用5.1 三相异步电动机的结构和工作原理1.1 .1三相异步电动机的结构定子、中间装有定子绕组及定子、铁芯、外壳转子、有的装绕组（有的是笼式）其它参见书略1.2 .2三相异步电动机的工作原理工作原理：基于定子线圈能够产生一个旋转磁场，假设有一个旋转磁场来分析如图中N、S的磁场以m旋转转子则切割磁力线而产生电流（右手定电流I方向）电流在磁场中切割磁力线而产生力及力矩（左手
25、定方向）它与m方向相同，使转子转动起来在转子转动中,n比no小原因：转子力矩Tm=KInWlZ其中g为旋转磁场磁通g转子电流h=zRz其中RZ为转子电阻。转子电势ez=Kesn其中An=no-n转子线圈切割磁力线的相对转速当n=m时，ez=0,Iz=O,Tm=On0称为理想空载转速（同步转速）实际由于Tnl不等于0;所以nn11由以上分析可知An=no-n不等于0是保证交流电机运转的一个重要条件所以称为异步电动机以转差率来表示他的运行情况:S=（m-n）/no对于一般的异步电机（笼型）转子电阻RZ很小所以只需不大的S就能产生大的IZ和Tnl一般的在额定转速时S为0.0150.06比较小5.1.
26、3三相异步电动机的旋转磁场以上是基于在电机中有一个旋转磁场为根据分析的，这一节我们分析旋转磁场的产生一、由于三相电源，所以定子中有三相绕组（120夹角）对于三相绕组中的电流也差120如图由图分析当电角度3t=0时的合成磁场方向为0i=Isin（t）:i=Isin（t+120）:ic=lsin（t+240）当0t=Oi=0;Ib=-A;ic=A磁场位置0度当0t=60i=A;1b=-A;ic=0磁场位置转60度当3t=120Ia=A;iB=0;ic=-A磁场位置转转120度依此类推下去，可知当三相交流电在定子绕组中产生三相电流后，则三相绕组电流的合成磁场是旋转的。二、旋转磁场的方向于ABC三绕组
27、如果将任意两根对调，则经分析可知向反方向旋转（请同学自己分析）作业对于交流异步电动机当需要反向时只需对调两根电源线既可（三根中任意）三、旋转磁场的极数与旋转速度1、上面讨论时在电机中有一对磁极（二极）它的极对数为p=l这时电流变化一个周期，磁场转一圈所以：磁场旋转速度（同步）为电源频率f（50HZ）60=3000rmin）2、当把定子线圈做成两组（A，A，B，B、C、C）各自串联时，如图这时各相绕组夹角60当3t=0时,磁场方向。度t=60时，磁场方向30度3t=120时，磁场方向60度这时有两对N、S磁极既p=2当&转9磁场转3/2所以这时磁场旋转速度=60f2=1500rmin注：由于A、
28、B、C的各相空间夹角为60=120/2所以当电源变化一个周期时，磁场只转半圈既圈/2极对数及极数：极对数p极数(磁极数)=2p一般的对于对于p=2的电机称为四极电机人们通常以极数称呼电机，各种极数的电机的no2极(P=I)no=3000()4极(p=2)no=1500()6极(p=3)no=1000()8极(p=4)no=750()一般的额定转速低于这个值，如4极电机区1450左右5.1.4定子绕组的线连接方式在三相电机的接线盒中有六个端子Dl、D2、D3、D4、D5、D6首端Dl，2，3末端D4,5,6对于电动机有星形(Y)和三角形接法()对于星形Y对于A形对于一个电动机应根据铭牌和电源决定
29、接法如三相电源380V时电机绕组是220V时，应Y接法电机绕组是380V时，应接法一般的铭牌都给出了接法及对应电压如Y/A，380/220,380V5.2三相异步电动机的定子和转子电路5.2.1定子电路分析过程略：结论：定子电路的感应电动势有效值E=4.44fN（切割旋转磁场产生）定子电流频率f=f电源频率定子电压IJPEI（不考虑漏磁）5.2.2转子电路分析R2，X2结论：转子电流频率f2=Sfl转子感应电动势有效值E2=4.44f2N2=4.44SfN2切割旋转磁场速度zXn=no-n启动时S=IE2o=4.44SfN2=4.44fN2常数E2=SE20转子感才亢X2=2乃f2L2=2兀S
30、f1L2启动时S=IXzd=2TrSfIL2=2TrfIL2（最大）转子功率因数COSg2=R当n=0时CoS02最大当n=n时COS02最小5.2.3额定值1 .型号：2 .额定功率：PN3 .额定电压：Un4 .额定频率：fN5 .额定电流：In6 .额定转速：FlN7 .工作方式：连续，短时重复，短时8 .温升：绝缘等级9 .重量：10 .额定功率因数COS0211 .额定效率N12 .额定转矩：启动，最大13 .线绕转子电动机的滑环静止电压和电流电动机的额定转矩P)N.M=9.55(P)Wn)rmin作业：5.15.25.3三相异步电动机的转矩与机械由于电动机的电磁转矩是它的输出,所以
31、要研究电动机的机械特性T-n的关系5.3.1三相异步电动转矩一、转子电路功率因数C0Sp2对输出扭矩T的影响1 当i与E同相，即电感为零时在每一磁极下面的转子导线电流同方向2 当电阻为零时，i滞后E90度在每一磁极下面的导线电流一半对一半3、当C0Sr21时,导线电流一边大一边小产生电磁扭矩*(一般的笼型电机的转子电感比较小)4、三相异步电动转矩5.3.2三相异步电动的机械特性可分为固有机械特性和人为机械特性一、固有机械特性在额定条件下(电压、频率、接线方式)电机的固有T-n特性曲线对于曲线如图它由四个特殊点决定1 2O2T=O时(同步S=O)称为理想空载工作点n=no2 T=T时S=S额定工
32、作点这时SN=(IILn)ioTn=9.55PmPN为电机额定功率(W)m电机额定转速(rmin)%额定转差率S=O.06-0.0153 T=Tstn=0(S=I)启动工作点，这时R2为转子电阻X”为转子静止电抗U电源电压（定子）对于启动转矩TSt受G（1）电源电压，U影响较大，U波动，T平方关系变化I（2）转子电阻咫合适TSt有较大值H（3）电感Xw大TSt下降一般用启动能力系数入St来表示电动机启动能力的卜七入St=TSt/Tn（一般入St21）异步电机工作的条件是启动TStN负载TL4、当T=T皿S=S=nn临界工作点这时TmK=KU72X20SB=R2/X20由于TTrIaXOCU2所
33、以电源波动对扭矩最大值影响很大在电机工作过程中：负载变化（冲击）不能Xm以过载能力系数m来表示I=T./Tn一般鼠笼式为1.82.2线绕式2.52.2二、人为机械特性人为改变参数（U，R或Xl，R2等）1降低电源电压U当U下降时又“下降TSt下降DOSfl11n不变这时曲线变化如图右2定子电路串电阻电抗（感）这时由于阻抗的分压作用使得U下降所以与上面相似：区别是阻抗分压与电流大小有关，这时定子电压是变化的（I）U下降（2）串电阻3、改变电源频率当改变f时，m变化但由于X，X2o都变化不能只改变f一般使IVf=Const这时rocfSroclfTstoclfTnlaX不变fIno!S11TstT
34、max不变4转子串电阻只有线绕式的转子能实现这时TnaX不变Snl5.4三相异步电动启动特性对于三相异步电动机启时，应保证：1、有足够的启动转矩，TX2Tl能够正常启动2、启动电流不会对电网造成大的冲击-使电压下降过多（影响其它电机工作）一般希望电流越小越好（在能启动的情况下）另夕卜：满足启动过程平滑、安全简单、节能等实际上，当电动机在启动工作初期、由于n=0转子绕组切割磁力线的速度IIo-II=no转子感生电动势E大启动电流也大达57倍这时CoS3不大所以TSt不大5.4.1鼠笼式异步电动机的启动方法一、直接启动（全压启动）就是启动时，电动机直接加电网电压，这时启动电流比较大所以不是所有的电
35、机都可能这样使用。1、一般的，当有独立的变压器供动力电时当电机功率30%变压器功率时（频繁）电机功率KM1合KM3合KM2开这时Y接法绕组电压220V（启动电压）KM3开KM2合KMI合这时接法绕组电压380V（工作电压）这时启动电流I是直接启动的1/3启动扭矩T是直接启动的1/3特点：-1、启动电流小，所需设备简单2、力矩小，适于空载启动（轻载）3电机额定电压必须是380V形接法4、有专门的Y-启动器四、自耦变压器降压启动联接方法如图右工作过程：KM1开，KM2，KM3合变压器降压启动K=N2N1对于自耦变压器工作于降压方式时电压Ih=Klh电流Ii=I2-I=（K*h）：UU2=N1N2=
36、II1=lK图示于单相的工作情况由于U2=KUh=K*I（I为全压U时的工作电流）这时，h=K*l2=r*I（原边电流只有实际启动电流的K倍）启动扭矩，T2=YTst（因为：U2=KU，而T8U2）当KMl合，K2，KM3分时：电机正常工作特点：1在相同的启动电流下，从电网吸取的电流减小，即T相同时，I下降2、自耦变压器副边有多个抽头，所以启动电压可选3、启动设备多且体积大，成本比较高4、不适于频繁启动（过电流工作）5、有一定的启动转矩（适用轻载）6用在不能Y-启动的场合，（Y形接法工作的电机）第立次课2学时上次课复习：异步电动机的基本结构、工作原理、机械特性、启动特性本次课题（或教材章节题目
37、）：5.4三相异步电动机的启动特性5.5三相异步电动机的调速特性5.7单相异步电动机5.8同步电动机教学要求：掌握三相异步电动机的调速特性；了解单相异步电动机工作原理和启动方法；了解同步电动机的工作原理、特点及应用重点：三相异步电动机的网速特性难点：三相异步电动机的调速特性教学手段及教具：多媒体教学讲授内容及时间分配：5.45.51学时5.75.8一一1学时课后作业习题5.9、5.11参考资料5.4.2线绕式电动机的启动方法线绕电机，由于转子绕组可在启动时串联电阻改善特性所以有比较大的启动转矩和比较小的启动电流它的启动方法有两种R2改变时Tm=CSm=改变/由于（Cos02改变）Tst改变l,
38、L%所以：R2f，TStTrrkm-1接线如图右：RI2-特占：LQjf1与直流电机启动类似用继电器切换2、由于启动时，R2=R2Ra+Rb所以，转子功率因数COS02T有较大的启动转矩3、适于带载启动二、频敏电阻法在三相转子中串接一实心电抗器工作过程：JJJ1当启动时：n=0转子电流频率fa=f较高IJ所以感应电势E高，同时铁损（涡流发热产生）大相当于电阻Ra大2。当nT后SJf2=SfJ所以EIRI3、当n=m后心很小E7OR以心O可用开关短路（离心）1所以称实心电抗器为频敏电阻一般为使XJRHt所以匝数不多特点：1不用人工切换电阻（自动启动）2。连续调节电阻变化启动过程平滑3。由于电抗器
39、的电感性质，使启动时功率因数COS02略有下降5.7单相异步电动机5.7.1单相磁场单相电动机的研究基础是：单相交变磁场可分解成两个旋向相反大小相等的旋转磁场。单相磁场的频率为f时，其磁场转速为：no=6Ofp与三相相同当转子（笼型）放在磁场中时，由于受两个方向相反大小相似的扭矩，所以不能转动动。当外力使它转动后,同向磁场在转子中产生的电流频率为（11o-n）xfl/no反向磁场在转子中产生的电流频率为（m+n）xfl11（由于反向电流的频率高，所以XL电抗大（反电势大于感应电势）无法产生电流。同向电流则由于fzr小而加大,产生扭矩输出。转动起来结论：1单相磁场没有启动能力2、启动后的方向取决
40、于启动的方向。5.7.1单相异步电动启动方法一、电容分相在电机定子中加入一启动绕组垂直于主绕组联接如图：由于电容移相作用，使BY中的电流超前于AX一个相角（一般为90）则成为一个旋转启动磁场当nt后，断开QC即可当反转时，（不能换相）所以应使BY两个头对调即B-Y对调，由一组开关实现二、罩极式单相异步电动机当有电压时：与的磁通相位上差则与启动绕组的作用相当，不能反转。5.8同步电动机的工作原理、特点及应用可发电、和电动大容量的电力传动系统中使用1 .8.1基本结构定子转子励磁绕组5 .8.2工作原理定子旋转磁场转子中加励磁产生极对数与定子相同的磁极旋转磁场作用下转子转动（）所以叫同步电机特点：1同步电机的转速不随负载而变化2、可以通过调整转子励磁电流补偿功率因数（电网）3、结构复杂，价格贵5.8.3启动1 当静止时，加励磁后转子产生磁极旋转磁场转一圈后产生一推一拉的两次转矩,所以不能转动2、同步电机启动和采用异步启动转子上有笼型导体启动时，励磁绕组短路，或接一电阻，防止过电压，当接近后加励磁进入同步工作例题1：有一台Y225M4型三相异步电动机接法功率转速电压效率功率因数IstZInTst/TnTm/Tn45kw1480rmin380v92.3%0.887.01.92.2
