第1章三相交流异步电动机及机械特性

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1、上海电机学院 王侃夫变频器及应用技术变频器及应用技术第第 1 章章三相交流异步电动机及机械特性三相交流异步电动机及机械特性l 三相交流异步电动机三相交流异步电动机l 电机机械特性电机机械特性l U /f 线的选择与调整线的选择与调整l 负载特性负载特性前端盖前端盖机座机座风罩（和后端盖风罩（和后端盖固定在一起，风固定在一起，风扇在后端盖外）扇在后端盖外）接线盒接线盒三相驱动电源三相驱动电源U、V、W （由变频器提供）（由变频器提供）定子绕组定子绕组定子铁心定子铁心笼型转子笼型转子去掉铁心后去掉铁心后导条导条 三相交流异步电动机的定子铁心三相交流异步电动机的定子铁心由硅钢片叠合而成，线圈槽中嵌有

2、由硅钢片叠合而成，线圈槽中嵌有三相对称绕组，外接三相交流电源；三相对称绕组，外接三相交流电源；转子也由硅钢片叠合而成，线圈槽转子也由硅钢片叠合而成，线圈槽中有导条。中有导条。一、组成一、组成1. 定、转子定、转子变频器及应用技术变频器及应用技术三相交流异步电动机三相交流异步电动机2. 鼠笼式转子鼠笼式转子 转子铁心中有铸铝导条或安装铜导条，转子铁心中有铸铝导条或安装铜导条，两端有短路环。去掉铁心后，剩下的导条两端有短路环。去掉铁心后，剩下的导条形似鼠笼，因此，三相交流异步电动机俗形似鼠笼，因此，三相交流异步电动机俗称鼠笼式电动机。称鼠笼式电动机。变频器及应用技术变频器及应用技术三相交流异步电动

3、机三相交流异步电动机3. 三相绕线式转子三相绕线式转子变频器及应用技术变频器及应用技术三相交流异步电动机三相交流异步电动机 1前轴承座前轴承座 2笼型转子笼型转子 3定子三相对称绕组定子三相对称绕组 4接线盒接线盒 5后轴承座后轴承座 6主轴编码器主轴编码器 7端盖端盖 8风扇风扇 西门子西门子1PH7交流电动机交流电动机4. 变频专用交流电动机变频专用交流电动机变频器及应用技术变频器及应用技术三相交流异步电动机三相交流异步电动机UXWZVYUVWZYXn0nMUVW定子绕组展开图定子绕组展开图 当定子绕组通入三相当定子绕组通入三相对称电流后，在三相绕组对称电流后，在三相绕组中产生旋转磁场，其

4、转速中产生旋转磁场，其转速n1称为同步转速。旋转磁场称为同步转速。旋转磁场切割笼形转子中的导条，切割笼形转子中的导条，并在导条中产生感应电流，并在导条中产生感应电流，这样，导条在磁场中产生这样，导条在磁场中产生电磁力并形成电磁转矩。电磁力并形成电磁转矩。转子沿磁场旋转方向以转转子沿磁场旋转方向以转速速n2旋转。因为转子转速只旋转。因为转子转速只能小于同步转速，故称为能小于同步转速，故称为异步电动机；又因为转子异步电动机；又因为转子导条的电流是由旋转磁场导条的电流是由旋转磁场感应而来，所以又称为感感应而来，所以又称为感应电动机。应电动机。二、基本运行原理二、基本运行原理1. 定子磁场转速和转子转

5、速定子磁场转速和转子转速变频器及应用技术变频器及应用技术三相交流异步电动机三相交流异步电动机p2pn0nMns电机功率电机功率12300029001000.0335.57.5kW2930700.0231118.5 kW2970300.0145160 kW2415001460400.0271115 kW1470300.0218.530 kW1480200.01337315 kW361000960400.0435.5 kW970300.037.530 kW980200.0237250 kW变频器及应用技术变频器及应用技术三相交流异步电动机三相交流异步电动机定子绕组极对数、转子转速及电机功率定子绕组

6、极对数、转子转速及电机功率UWXYZVUZVYXWUVW3 UV WXYZ3 UVWXYZ接线盒接线盒接线盒接线盒变频器应用教程变频器应用教程2. 定子绕组定子绕组Y接法和接法和 接法接法变频器及应用技术变频器及应用技术三相交流异步电动机三相交流异步电动机三、几个重要表达式三、几个重要表达式pfn600)1 ()1 (600Msnspfn1111ZIEU021III11144. 4NfE 22TMcosIKT9550MMMnTP 变频器及应用技术变频器及应用技术三相交流异步电动机三相交流异步电动机T一、一、 转矩转矩-转速（转速（T-n）曲线）曲线电机机械特性电机机械特性变频器及应用技术变频器

7、及应用技术1. T-n曲线曲线2. T-n曲线的含义曲线的含义机械特性的含义机械特性的含义a）负载较轻）负载较轻 b）对应的工作点）对应的工作点 c）负载较重）负载较重电机机械特性电机机械特性变频器及应用技术变频器及应用技术1. 改变电压改变电压U1的的T-n曲线曲线改变电压的机械特性改变电压的机械特性a）电路图）电路图 b）机械特性）机械特性U1二、二、 T-n的调节的调节电机机械特性电机机械特性变频器及应用技术变频器及应用技术2. 改变转子电阻的改变转子电阻的T-n曲线曲线R4R3 R2R1 转子串联电阻的机械特性转子串联电阻的机械特性 a）转子串联电阻的电路）转子串联电阻的电路 b）机械

8、特性）机械特性电机机械特性电机机械特性变频器及应用技术变频器及应用技术3. 改变频率改变频率f的的T-n曲线曲线fXfN时的机械特性时的机械特性a)变频调速变频调速 b)变频机械特性变频机械特性电机机械特性电机机械特性变频器及应用技术变频器及应用技术电机机械特性电机机械特性变频器及应用技术变频器及应用技术fX(Hz)n0X(r/ /min)fX(Hz)n0X(r/ /min)5015005015002575075225051501003000变频可以无级调速变频可以无级调速三、变频调速存在的问题及解决的方法三、变频调速存在的问题及解决的方法1. V/F控制方式控制方式 在额定频率在额定频率fN

9、以下，若电压以下，若电压E1不变，根据不变，根据 E1=4.44f1N1 则：则： f1磁路饱和，为保持磁路饱和，为保持1不变，在额定转速不变，在额定转速nN以下，在以下，在改变改变f 的同时，也要改变的同时，也要改变E1，即保持，即保持 E1/f =常数常数 在频率较高时，转子电阻在频率较高时，转子电阻r的影响可忽略，此时，的影响可忽略，此时，U1=E1，则，则 U1/f =常数常数 在频率较低时，在频率较低时，转子电阻转子电阻r的影响不可忽略，此时，若继续保持的影响不可忽略，此时，若继续保持U1/f=常数，则电磁转矩要降低很多。常数，则电磁转矩要降低很多。 因为变频的同时还要改变电压，所以

10、称为因为变频的同时还要改变电压，所以称为V/FV/F控制，也称为控制，也称为VVVF（ Variable Voltage Variable Frequency ）。）。电机机械特性电机机械特性变频器及应用技术变频器及应用技术电机机械特性电机机械特性变频器及应用技术变频器及应用技术（1） 恒恒E1/f变频调速变频调速fNf1f2f3fNf1f2f3电机机械特性电机机械特性变频器及应用技术变频器及应用技术（2） 恒恒U1/f变频调速变频调速fNf1f2f3fNf1f2f32. 电压补偿（转矩补偿、转矩提升）电压补偿（转矩补偿、转矩提升）50380f/HzU/V50380f/HzU/V补偿量补偿量f

11、x电机机械特性电机机械特性变频器及应用技术变频器及应用技术Tn补偿前补偿前补偿后补偿后3. 电压补偿过分的后果电压补偿过分的后果转矩补偿后的电流转矩补偿后的电流转矩曲线转矩曲线a）电压补偿线）电压补偿线b）补偿后的电流曲线）补偿后的电流曲线 “负载越大，电流越大负载越大，电流越大”说法的局限性。在轻载的情况下，若说法的局限性。在轻载的情况下，若电压补偿过分，则在启动时电流很大，容易引起变频器的跳闸。电压补偿过分，则在启动时电流很大，容易引起变频器的跳闸。电机机械特性电机机械特性变频器及应用技术变频器及应用技术4. 频率降低电动机输出功率也降低频率降低电动机输出功率也降低电动机的有效功率与转速电