1、第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 電能是現(xiàn)代能源中應(yīng)用最廣的二次能源，它的生產(chǎn)、變換、傳輸、分配、使用和控制都比較方便經(jīng)濟(jì)，而要實(shí)現(xiàn)電能的生產(chǎn)、變換和使用等都離不開(kāi)電機(jī)。 電機(jī)是一種利用電磁感應(yīng)定律和電磁力定律，將能量或信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換或變換的電磁機(jī)械裝置。 各種各樣的生產(chǎn)機(jī)械都需要電動(dòng)機(jī)作為生產(chǎn)機(jī)械的原動(dòng)力，如風(fēng)扇、洗衣機(jī)、冰箱、空調(diào)等。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 在電力工業(yè)中，產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)和對(duì)電能進(jìn)行變換、傳輸與分配的變壓器是電站和變電所的主要設(shè)備。在工業(yè)企業(yè)中，人們利用電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能去拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械，從而滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝過(guò)程的要求。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 電

2、力拖動(dòng)：用電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，配合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使生產(chǎn)機(jī)械產(chǎn)生符合人們要求的機(jī)械運(yùn)動(dòng)以完成一定的任務(wù)。電力拖動(dòng)的組成：電力拖裝置由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制設(shè)備和工作機(jī)構(gòu)，四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成。控制設(shè)備電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)電源第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 控制設(shè)備：控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備 各種控制電器，自動(dòng)化元件，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)電動(dòng)機(jī)：電能轉(zhuǎn)換裝置，驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械工作傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：傳遞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)速度和運(yùn)動(dòng)方式的變換 減速箱，皮帶，聯(lián)軸器工作機(jī)構(gòu)：生產(chǎn)機(jī)械為執(zhí)行某一任務(wù)的機(jī)械部分第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 電機(jī)拖動(dòng)的特點(diǎn)：（1）電能的遠(yuǎn)距離輸送簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)，分配簡(jiǎn)單，檢測(cè)方便；（2） 電力拖動(dòng)比其他形式的拖動(dòng)

3、損耗少，效率高，電動(dòng)機(jī)與被拖動(dòng)機(jī)械的聯(lián)接簡(jiǎn)便；（3） 電動(dòng)機(jī)的形式和種類(lèi)很多，可適應(yīng)不同生產(chǎn)機(jī)械的需要，且電力拖動(dòng)的起動(dòng)、制動(dòng)與調(diào)速等控制簡(jiǎn)便迅速，調(diào)節(jié)性能好；（4） 可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制與自動(dòng)調(diào)節(jié)，并進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化?？刂品奖?，易于集中管理。（5）與計(jì)算機(jī)配合方便與計(jì)算機(jī)配合方便第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)方式的發(fā)展：（1）第一階段：）第一階段：由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一組生產(chǎn)機(jī)械成組拖動(dòng)。由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一組生產(chǎn)機(jī)械成組拖動(dòng)。特點(diǎn)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，效率低，靈活性差，勞動(dòng)條件差，易出故障。：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，效率低，靈活性差，勞動(dòng)條件差，易出故障。（2）第二階段：）第二階段：一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖

4、動(dòng)一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械，單動(dòng)電機(jī)拖動(dòng)。一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械，單動(dòng)電機(jī)拖動(dòng)。特點(diǎn)特點(diǎn)：靈活性、效率有所提高，生產(chǎn)機(jī)械復(fù)雜時(shí)，結(jié)構(gòu)仍然復(fù)：靈活性、效率有所提高，生產(chǎn)機(jī)械復(fù)雜時(shí)，結(jié)構(gòu)仍然復(fù)雜雜 。（3）第三階段：）第三階段：一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械由多臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別拖動(dòng)不同的工一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械由多臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別拖動(dòng)不同的工作機(jī)構(gòu)。作機(jī)構(gòu)。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 現(xiàn)代能源的主要形式是電能，與電能密切關(guān)聯(lián)的電機(jī)廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)部門(mén)和社會(huì)生活的各個(gè)方面。電機(jī)的品種繁多，按其功能用途可分為變壓器、直流電機(jī)、交流電機(jī)和控制電機(jī)第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 電機(jī)拖動(dòng)決定系統(tǒng)狀態(tài)的一對(duì)主要矛盾是： 電機(jī)的電磁

5、轉(zhuǎn)矩M和負(fù)載轉(zhuǎn)矩Mz兩者都與轉(zhuǎn)速n有一定的關(guān)系，因此需要研究電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性。一、電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)矩M的關(guān)系，即n=f（M） M為電磁轉(zhuǎn)矩，M=Md+MoMd為輸出轉(zhuǎn)矩，Mo為反映機(jī)械損耗和鐵芯損耗和空載轉(zhuǎn)矩， Mo所占的比例很小，有時(shí)可以忽略。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 機(jī)械特性是電動(dòng)機(jī)機(jī)械性能的主要體現(xiàn)。機(jī)械特性的重要指標(biāo)有:1.特性的硬度 表示轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩變化而變化的程度。按硬度的不同可分為三大類(lèi)：（1）絕對(duì)硬特性：轉(zhuǎn)矩不隨轉(zhuǎn)矩而變化，恒定（2）硬特性：轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化不大（3）軟特性：轉(zhuǎn)速增加時(shí)，轉(zhuǎn)矩下降很大nMMn第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程

6、機(jī)械電氣控制 )(Mzfn二、生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性指生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速n與相對(duì)應(yīng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩Mz之間的關(guān)系。大致可以分為三類(lèi)：（1）恒轉(zhuǎn)速負(fù)載特性負(fù)載轉(zhuǎn)矩Mz與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，轉(zhuǎn)速變化時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩保持不變。如起重機(jī)提升重物。（2）恒功率負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩Mz與轉(zhuǎn)速成反比，nkMz Mn第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 （3）通風(fēng)機(jī)負(fù)載特性負(fù)載轉(zhuǎn)矩Mz與轉(zhuǎn)速n的二次方成正比。 Mz=kn2通風(fēng)機(jī)、水泵、油泵等，由于流體對(duì)機(jī)械葉片的阻力矩基本與速度平方成正比。Mn第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 從拖動(dòng)力學(xué)角度，負(fù)載轉(zhuǎn)矩可分為：（1）反抗性轉(zhuǎn)矩（反作用轉(zhuǎn)矩）方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，阻礙運(yùn)動(dòng)。如：摩擦轉(zhuǎn)矩（2）

7、位能性轉(zhuǎn)矩方向與運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)，具有固定的方向；某一轉(zhuǎn)向時(shí)阻礙運(yùn)動(dòng)，另一轉(zhuǎn)向時(shí)促進(jìn)運(yùn)動(dòng)。起重時(shí)重物的重力。MnMn第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 電力拖動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行條件電力拖動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行條件即電機(jī)機(jī)械特性與負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性的配合問(wèn)題即電機(jī)機(jī)械特性與負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性的配合問(wèn)題如圖：Mz為負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩，啟動(dòng)時(shí)n=0，MMz,故加速運(yùn)行，至A點(diǎn)，n=n1M與Mz1大小相等，方向相反而平衡。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩Mz至Mz2時(shí)，MMz2故減速至B點(diǎn)， n=n2， M與Mz2大小相等，方向相反而平衡。穩(wěn)態(tài)下電動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩大小是由負(fù)載轉(zhuǎn)矩的數(shù)值決定的。MnMz1Mz2n1n2AB第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械

8、特性與負(fù)載特性有交點(diǎn)，在交點(diǎn)處電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載特性有交點(diǎn)，在交點(diǎn)處電力拖動(dòng)系統(tǒng)才才有可能有可能穩(wěn)定運(yùn)行。兩特性有交點(diǎn)僅是穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件。穩(wěn)定運(yùn)行。兩特性有交點(diǎn)僅是穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件。穩(wěn)定運(yùn)行特點(diǎn)：穩(wěn)定運(yùn)行特點(diǎn)：當(dāng)出現(xiàn)某種擾動(dòng)，使當(dāng)出現(xiàn)某種擾動(dòng)，使M和和Mz不平衡，不平衡，造成轉(zhuǎn)速稍有變化，但擾動(dòng)消失后，造成轉(zhuǎn)速稍有變化，但擾動(dòng)消失后，應(yīng)能恢復(fù)到原交點(diǎn)處。應(yīng)能恢復(fù)到原交點(diǎn)處。如C點(diǎn)，對(duì)應(yīng)n1，當(dāng)n1至n1+n再消除擾動(dòng)時(shí)，由于慣性使MMz，將加速恢復(fù)到C點(diǎn)M=Mz。MnMzn1n2CDnPM9550第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 對(duì)于D點(diǎn)，對(duì)應(yīng)n1，當(dāng)n1至n1+n再消

9、除擾動(dòng)時(shí)，由于慣性使MMz，將加速到C點(diǎn)。當(dāng)n1至n1-n再消除擾動(dòng)時(shí)，由于慣性使MMz，將減速到轉(zhuǎn)速為0。判定交點(diǎn)處能否穩(wěn)定運(yùn)行的方法是：在交點(diǎn)處上下各取n，兩特性的轉(zhuǎn)矩之間關(guān)系為： 交點(diǎn)轉(zhuǎn)速以上MMzMnMzn1n2CDnPM9550第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 第三節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)直流電機(jī)可分為直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩大類(lèi)。將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的直流電機(jī)是直流發(fā)電機(jī)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的直流電機(jī)是直流電動(dòng)機(jī)。直流電機(jī)具有良好的調(diào)速性能、較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過(guò)載能力，一般應(yīng)用于對(duì)起動(dòng)和調(diào)速要求較高的場(chǎng)合。另外，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高、維護(hù)較困難是直流電機(jī)的不足之處。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工

10、程機(jī)械電氣控制 N、S為一對(duì)固定的磁極，稱(chēng)為直流電機(jī)的定子。 abcd是固定在可旋轉(zhuǎn)鐵質(zhì)圓柱體上的線圈，線圈連同鐵質(zhì)圓柱體是直流電機(jī)可轉(zhuǎn)動(dòng)的部分，稱(chēng)為直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子（或電樞）。線圈的末端a、d聯(lián)結(jié)到兩個(gè)相互絕緣并可以隨線圈一同轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)電片上，該導(dǎo)電片稱(chēng)為換向片。轉(zhuǎn)子線圈與外電路的聯(lián)結(jié)是通過(guò)放置在換向片上固定不動(dòng)的電刷進(jìn)行的。在定子與轉(zhuǎn)子間有間隙存在，稱(chēng)為氣隙。一、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理一、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理 第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 把電刷A、B接到一直流電源上，A接電源正極，B接電源負(fù)極，電樞線圈中將有電流流過(guò)。ab，cd均有電流流過(guò)，在磁場(chǎng)的作用下，將分別受到電磁力的作用。導(dǎo)體受

11、力方向由左手定則確定。ab受力方向?yàn)閺挠蚁蜃?，而cd受力方向從左到右。導(dǎo)體所受電磁力對(duì)軸產(chǎn)生一轉(zhuǎn)矩，這種由于電磁作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱(chēng)為電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩的方向?yàn)槟鏁r(shí)針。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩大于阻力矩時(shí)，線圈按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，當(dāng)電樞轉(zhuǎn)動(dòng)到第二個(gè)位置時(shí)，電刷所接電源的極性不變，但線圈中電流方向相反，導(dǎo)體ab受力方向變?yōu)閺淖笙蛴?，cd受力方向變?yōu)閺挠蚁蜃螅撧D(zhuǎn)矩的方向仍為逆時(shí)針?lè)较?，線圈在此轉(zhuǎn)矩作用下繼續(xù)按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 任何一臺(tái)電機(jī)既可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，也可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，這一性質(zhì)稱(chēng)為電機(jī)的可逆原理。電機(jī)的可逆原理不僅適用于直流電機(jī)，也適

12、用于交流電機(jī)。電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行方式由外施條件決定，如果電機(jī)轉(zhuǎn)子輸入機(jī)械能，而電樞繞組輸出電能，電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行；如果在電樞繞組中輸入電能，轉(zhuǎn)子輸出機(jī)械能，則電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 二、直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)二、直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)直流電動(dòng)機(jī)由兩大部分組成，即可旋轉(zhuǎn)部分和靜止部分?？尚D(zhuǎn)部分稱(chēng)為轉(zhuǎn)子，靜止部分稱(chēng)為定子，在定子和轉(zhuǎn)子之間存在著氣隙。小型直流電動(dòng)機(jī)的剖面結(jié)小型直流電動(dòng)機(jī)的剖面結(jié)構(gòu)構(gòu)1電樞繞組；2電樞鐵芯；3機(jī)座；4主磁極鐵芯；5勵(lì)磁繞組；6換向繞組；7換向極鐵芯；8主磁極極靴；9機(jī)座底腳第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 （1） 定子部分定子部分定子的作用，在電磁方

13、面是產(chǎn)生磁場(chǎng)和構(gòu)成磁路，在機(jī)械方面是整個(gè)電機(jī)的支撐。定子由磁極、機(jī)座、換向極、電刷裝置、端蓋和軸承等組成。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 主磁極的作用是在定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙中建立磁場(chǎng)。主磁極由主磁極鐵芯和放置在鐵芯上的勵(lì)磁繞組構(gòu)成。主磁極鐵芯分成極身和極靴兩部分，極靴的作用是使氣隙磁通密度的空間分布均勻并減小氣隙磁阻，同時(shí)極靴對(duì)勵(lì)磁繞組也起支撐作用。為減小渦流損耗，主磁極鐵芯是用1.01.5 mm厚的低碳鋼板沖成一定形狀，用鉚釘把沖片鉚緊，然后再固定在機(jī)座上。主磁極上的線圈是用來(lái)產(chǎn)生主磁通的，稱(chēng)為勵(lì)磁繞組。直流電機(jī)主磁極的結(jié)構(gòu)直流電機(jī)主磁極的結(jié)構(gòu)1機(jī)座；2主磁極鐵芯；3勵(lì)磁繞組第一章電力

14、拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 機(jī)座機(jī)座是用導(dǎo)磁性能較好的鑄鋼材料制成的，該種機(jī)座能同時(shí)起到導(dǎo)磁和機(jī)械支撐的作用。機(jī)座是主磁路的一部分，主磁極、換向極及端蓋均固定在機(jī)座上，因此，機(jī)座起到了導(dǎo)磁和支撐的作用。換向極換向極安裝在相鄰的兩個(gè)主磁極之間，固定在機(jī)座上，用來(lái)改善直流電機(jī)的換向。防止電刷和換向器之間產(chǎn)生過(guò)強(qiáng)火花。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 換向極的作用：由于換向時(shí)電流的大小方向急劇發(fā)生變化，因而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，同時(shí)線圈切割磁力線產(chǎn)生切割電動(dòng)勢(shì)，兩電動(dòng)勢(shì)將產(chǎn)生附加電流，附加電流的會(huì)使線圈中存在磁場(chǎng)能，LI2/2,達(dá)到一定程度時(shí)，以弧光放電的形式釋放，即電火花。換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)，電樞

15、電流變化時(shí)，換向極中磁通量隨之變化，基本可以抵消感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和切割電動(dòng)勢(shì)的影響。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 電刷裝置作用是通過(guò)電刷和旋轉(zhuǎn)的換向器表面的滑動(dòng)接觸，把轉(zhuǎn)動(dòng)的電樞繞組與外電路聯(lián)結(jié)起來(lái)，并與換向器配合，起到整流或逆變的作用。電刷一般是碳-石墨等制成的導(dǎo)電塊。端蓋電機(jī)中的端蓋主要起支撐作用。端蓋固定在機(jī)座上，其上放置軸承支撐直流電機(jī)的轉(zhuǎn)軸，使直流電機(jī)能夠旋轉(zhuǎn)。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 （2） 轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子又稱(chēng)電樞，是電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，是用來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部分。它包括電樞鐵芯、換向器、電機(jī)轉(zhuǎn)軸、電樞繞組、軸承和風(fēng)扇等。電樞鐵芯電樞

16、鐵芯是主磁路的一部分，同時(shí)用來(lái)嵌放電樞繞組。為減小磁滯損耗和渦流損耗，電樞鐵芯用涂有絕緣漆的0.5 mm厚的硅鋼片疊成。電樞鐵芯沖片上沖有放置電樞繞組的電樞槽、軸孔和通風(fēng)口。電樞沖片形狀電樞沖片形狀1齒；2槽；3軸向通風(fēng)孔第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 電樞繞組電樞繞組是用絕緣銅線繞制的線圈按一定規(guī)律放置在電樞鐵芯槽內(nèi)，并與換向器聯(lián)結(jié)。電樞繞組是直流電機(jī)的重要組成部分，電機(jī)工作時(shí)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換。換向器換向器又稱(chēng)整流子。它是把外界供給的直流電流轉(zhuǎn)變?yōu)槔@組中的交變電流以使電機(jī)旋轉(zhuǎn)。換向器作用：將外部直流電轉(zhuǎn)換向器作用：將外部直流電轉(zhuǎn)換成內(nèi)部的交流電，以保持轉(zhuǎn)

17、矩方向不變。換成內(nèi)部的交流電，以保持轉(zhuǎn)矩方向不變。轉(zhuǎn)軸用于安裝電樞和換向器。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 電樞旋轉(zhuǎn)切割氣隙中的磁力線而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電樞電流與氣隙中的磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，因而氣隙磁場(chǎng)是電機(jī)進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的媒介。直流電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)是在主磁極的勵(lì)磁繞組中通以直流電流建立的。 所以直流電機(jī)有兩種基本繞組，即勵(lì)磁繞組和電樞繞組。勵(lì)磁繞組和電樞繞組之間的聯(lián)結(jié)方式稱(chēng)為勵(lì)磁方式。直流電機(jī)的勵(lì)磁方式可分為他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)四類(lèi)。（a） 他勵(lì)； （b）并勵(lì)； （c） 串勵(lì)； （d）、（e） 復(fù)勵(lì)第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 (1) 他勵(lì)電機(jī)他勵(lì)電機(jī)他勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞

18、組和電樞繞組分別由兩個(gè)相互獨(dú)立的電源供電，勵(lì)磁電流If的大小僅決定于勵(lì)磁電源的電壓和勵(lì)磁回路的電阻，而與電機(jī)的電樞電壓及負(fù)載基本無(wú)關(guān)。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 (2) 并勵(lì)電機(jī)并勵(lì)電機(jī)并勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組和電樞繞組并聯(lián)，由同一電源供電。并勵(lì)繞組匝數(shù)多，導(dǎo)線較細(xì)。(3) 串勵(lì)電機(jī)串勵(lì)電機(jī)串勵(lì)式直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，勵(lì)磁電流與電樞電流相同，數(shù)值較大，因此，串勵(lì)繞組匝數(shù)很少，導(dǎo)線較粗。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 (4)復(fù)勵(lì)電機(jī)復(fù)勵(lì)電機(jī)主磁極由兩個(gè)勵(lì)磁繞組組成:一個(gè)與電樞繞組串聯(lián)，稱(chēng)為串勵(lì)繞組；另一個(gè)為他磁（或并勵(lì)）繞組。通常他磁（或并勵(lì)）繞組起主要作用，串勵(lì)繞組起

19、輔助作用。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，氣隙磁場(chǎng)作用下電樞繞組將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Ea（為電刷間的電動(dòng)勢(shì)，即電樞繞組每一支路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)）。eav是一根導(dǎo)體的平均電動(dòng)勢(shì)；N/2a是一條支路的總導(dǎo)體數(shù)，a為并聯(lián)支路對(duì)數(shù)。Bav一個(gè)磁場(chǎng)內(nèi)氣隙磁密度的平均值；l為電樞導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度，v電樞導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的線速度。aveaNEa2lvBeavav第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 lBav電動(dòng)機(jī)的極距，n電樞轉(zhuǎn)速602npv602npeavnCenapNnpaNEa606022Ce是一個(gè)常數(shù)，稱(chēng)為電動(dòng)勢(shì)常數(shù)，Ce=pN/60a第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 電磁轉(zhuǎn)矩

20、Ia為電樞電流電樞電路電壓平衡方程R為電樞回路所串聯(lián)的電阻Ia表示的機(jī)械特性方程M表示的機(jī)械特性方程aMaICIapNM2RIEUaaaICeRCeUnMCCRCUnMee2IaEaU+-第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 當(dāng)U、R、為常數(shù)時(shí)，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性為一直線。當(dāng)M=0時(shí)， 稱(chēng)為理想空載轉(zhuǎn)速n0點(diǎn)為M=0時(shí)轉(zhuǎn)速，不需電機(jī)發(fā)出電磁轉(zhuǎn)矩來(lái)維持轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的M與Ia均為0。在 中， 表示表示電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載后的轉(zhuǎn)速降用n表示CeUn CeUn 0Mnn0MCCRCUnMee2MCeCRM2第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 MMCeRn2Mnnnn002MeCCR 表示機(jī)械特性的斜率

21、越大， n越大特性越軟。1.固有機(jī)械特性指在額定電壓（U=Ue）和額定磁通下（=e）電樞電路沒(méi)接附加電阻Rf時(shí)（ Rf =0時(shí)）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系MCCRCUneMeae2第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 Mnnnn002.人為機(jī)械特性人為改變電源參數(shù)或電路參數(shù)所得的電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，以反映電動(dòng)機(jī)在不同條件下的性能。（1）電樞串接電阻Rf 的人為機(jī)械特性當(dāng)n0不變時(shí)， n隨外接電阻Rf 的增大而增大，特性變軟。nnMCCRRCUneMefaeee02Mnnnn00Mn0R=RaR=Ra+Rf1R=Ra+Rf2Rf1 2 3第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)啟動(dòng)

22、要求：（1）足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；（2）啟動(dòng)電流在一定范圍；（3）啟動(dòng)時(shí)間短；（4）啟動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)；（5）啟動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單可靠。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 1.電樞電路串電阻分級(jí)啟動(dòng)啟動(dòng)電阻Rst分為三級(jí)，Rst1、Rst2、Rst3啟動(dòng)瞬間接入全部啟動(dòng)電阻當(dāng)n達(dá)n1時(shí)切除Rst3當(dāng)n達(dá)n2時(shí)切除Rst2當(dāng)n達(dá)n3時(shí)切除Rst1最終電機(jī)過(guò)渡到固有機(jī)械特性上。staestaaestRRURREUInn0MM2M1abcdef第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 2.降壓?jiǎn)?dòng)只能在有專(zhuān)用電源時(shí)使用，啟動(dòng)時(shí)降低電樞電壓，轉(zhuǎn)起來(lái)后逐步提高電壓。三、直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)制動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)：電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相反，

23、起阻礙運(yùn)轉(zhuǎn)作用。制動(dòng)方法：機(jī)械制動(dòng)、電氣制動(dòng)電氣制動(dòng)：是電動(dòng)機(jī)進(jìn)入制動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩起阻礙旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)作用。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)的方法：能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)、回饋制動(dòng)1.能耗制動(dòng)在慣性作用下切割磁力線產(chǎn)生反向電流，受反向轉(zhuǎn)矩，阻礙運(yùn)動(dòng)。因?yàn)閷C(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，消耗在Rzd上故稱(chēng)能耗制動(dòng)。電動(dòng)狀態(tài)有制動(dòng)狀態(tài)有1電動(dòng)位置2制動(dòng)位置aaREUIzdaaRREI+ -第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 2.反接制動(dòng)可分為電源反接制動(dòng)和倒拉反接制動(dòng)。（1）電源反接制動(dòng)維持勵(lì)磁電流不變，改變電樞兩端電壓的極性并在電樞回路中串聯(lián)較大電阻Rzd。KM1合，KM2斷處于電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)

24、狀態(tài)KM2合，KM1斷電樞電壓方向改變?cè)谵D(zhuǎn)速不變瞬間，有KM2KM1KM2KM1zdaaRREUI+ -第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 電流方向相反，故電磁轉(zhuǎn)矩方向也相反，起阻礙轉(zhuǎn)動(dòng)的作用即制動(dòng)。該方法制動(dòng)作用強(qiáng)，能迅速制動(dòng)Rzd的作用是限制電樞電流，使其在允許的范圍內(nèi)。KM2KM1KM2KM1zdaaRREUI第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 （2）倒拉反接制動(dòng)電動(dòng)機(jī)被外力拖動(dòng)著朝與它接線應(yīng)有的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)為倒拉反接制動(dòng)。出現(xiàn)在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)位能性負(fù)載場(chǎng)合。如起重機(jī)提升重物。nMGIa+-n第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 提升重物處于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，M與n同向，運(yùn)行于A點(diǎn)，在電樞

25、電路中串入足夠大的電阻Rzd（轉(zhuǎn)速未變，曲線平移）工作點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，由于電磁轉(zhuǎn)矩MMz,電機(jī)減速，沿曲線向C點(diǎn)變化。C點(diǎn)處n=0，且Mn0，EaU,(n0是M=0，Ia=0時(shí)轉(zhuǎn)速)，有：使電樞電流Ia反向，但磁場(chǎng)方向不變，故電磁轉(zhuǎn)矩反向。此時(shí)M與n反向，起阻礙運(yùn)動(dòng)作用。RUEREUIaaa第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 電流變?yōu)橛呻姌辛飨螂娋W(wǎng)正端，即由機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芑仞伣o電網(wǎng)。機(jī)械特性方程變?yōu)椋弘姌胁唤与娮?，沿固有特性曲線變化，穩(wěn)定于B點(diǎn)；電樞接電阻，沿人為特性曲線變化，穩(wěn)定于C點(diǎn)。)(2MCCRRCUnMeZDaeenn0MCRa+RZD-MzRaB第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制

26、對(duì)于起重機(jī)快速放下重物時(shí)，電動(dòng)機(jī)提升重物運(yùn)行在第一象限A點(diǎn)；電動(dòng)機(jī)放下重物運(yùn)行在第四象限D(zhuǎn)點(diǎn)。nn0MAD-n0第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 四、直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速很多生產(chǎn)機(jī)械在不同的情況下有不同的工作速度，因此需要進(jìn)行調(diào)速。調(diào)速方法可分為電氣調(diào)速和機(jī)械調(diào)速兩種。調(diào)速評(píng)價(jià)指標(biāo)：1.調(diào)速范圍電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)額定負(fù)載時(shí)所能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速nmax與最低轉(zhuǎn)速nmin之比。不同機(jī)械對(duì)其要求不同如車(chē)床要求D=20120；龍門(mén)刨要求D=1040minmaxnnD 第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 2.調(diào)速的平滑性以相鄰兩級(jí)轉(zhuǎn)速比來(lái)衡量，參數(shù)為平滑系數(shù)級(jí)數(shù)越多越平滑，接近1時(shí)，平滑性好， =1時(shí)，平滑性最

27、好，稱(chēng)為無(wú)極調(diào)速。3.靜差率負(fù)載變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨之變化的程度，稱(chēng)為轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定性，以靜差率表示。1iinn第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 電機(jī)在某一機(jī)械特性上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由理想空載增加至滿(mǎn)載時(shí)的轉(zhuǎn)速降對(duì)理想空載轉(zhuǎn)速的百分比。轉(zhuǎn)速變化越小，相對(duì)穩(wěn)定性越好。一般與機(jī)械特性的硬度有關(guān)，越硬靜差率越小，相對(duì)穩(wěn)定性越高。不同機(jī)械對(duì)靜差率的要求不同，如普通機(jī)床30%，造紙機(jī)0.1%100%100000nnnnnee第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 4.調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性調(diào)速設(shè)備的投資和調(diào)速運(yùn)行時(shí)的能量消耗。電氣調(diào)速是在某一特定負(fù)載下人為的改變電動(dòng)機(jī)的電氣參數(shù)，使電動(dòng)機(jī)由一條機(jī)械特性曲線過(guò)渡到另一條機(jī)械特

28、性曲線上，從而強(qiáng)迫電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速改變。Ia一定（負(fù)載一定）U、R、中任意一個(gè)變化，n就會(huì)變化，所以有三種調(diào)速方式。即：（1）電樞串聯(lián)電阻調(diào)速（2）改變電樞電壓調(diào)速（3）弱磁調(diào)速aeeICRCUn第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 （1）電樞串聯(lián)電阻調(diào)速端電壓為額定電壓，磁通為額定磁通，改變電樞串聯(lián)電阻來(lái)調(diào)速。串入電阻后可以得到n0與固有機(jī)械特性曲線相同的人為特性曲線。串聯(lián)電阻越大，特性越軟。RaRbRcRd 有：nanbncU1U2 有nanbncaeeICRCUneCRnn0MMznanbncabcdUeU1U2n02n01第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 電樞串聯(lián)電阻調(diào)速特點(diǎn)：調(diào)速時(shí)降低電

29、樞電壓，此時(shí)瞬間轉(zhuǎn)速未變，電動(dòng)勢(shì)Ea未變，IaM，此時(shí)MMe,電機(jī)減速運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)M=Me時(shí)平衡，穩(wěn)定于新轉(zhuǎn)速，故降壓調(diào)速可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，平滑性好；特性硬度沒(méi)有變化，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好，調(diào)速范圍大，但專(zhuān)用的電壓可調(diào)直流電源成本高。常用于調(diào)速要求較高的生產(chǎn)機(jī)械。如軋鋼機(jī)、龍門(mén)刨等。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 （3）弱磁調(diào)速改變住磁通調(diào)速，只能從額定磁通向下減小（因額定磁通時(shí)，電動(dòng)機(jī)磁路已接近飽和）故稱(chēng)弱磁調(diào)速。減弱磁通的方法：增大勵(lì)磁回路串接的電阻，以減小勵(lì)磁電流，減弱磁場(chǎng)當(dāng)時(shí)， ， 一般n0 比M快，故n 即弱磁增速。MCCRCUnMee2nnbMMznaba1 2 12n01eCUn 02Me

30、aCCRn0第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 改變勵(lì)磁回路電阻可用可變電阻，從而使勵(lì)磁電流均勻變化，也使磁通均勻變化。調(diào)速特點(diǎn)：調(diào)速平滑性好；調(diào)速設(shè)備簡(jiǎn)單，功率損耗少；轉(zhuǎn)速只能向上調(diào)，但又受電機(jī)允許最高轉(zhuǎn)速限制，調(diào)速范圍不大。通常與降壓調(diào)速相配合使用。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 第四節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)其中三相異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣泛。交流電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 n0三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理概括 在電動(dòng)機(jī)對(duì)稱(chēng)三相定子繞組中通入對(duì)稱(chēng)三相交流電流產(chǎn)生氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與磁場(chǎng)相切割感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由于閉合生成感應(yīng)電流載流導(dǎo)體

31、受電磁力的作用形成力偶力偶對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)軸形成電磁轉(zhuǎn)矩從而使固定不動(dòng)的轉(zhuǎn)子順著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。FF 若要改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，只需任調(diào)通入定子繞組中兩相電流的相序即可。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速，故稱(chēng)異步電動(dòng)機(jī)。磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速：電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的條件：轉(zhuǎn)子與磁場(chǎng)間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即存在轉(zhuǎn)差。轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)速差n0-n與 同步轉(zhuǎn)速n0的比值，用S來(lái)表示：一般空載轉(zhuǎn)差率為0.050.5%，額定負(fù)載轉(zhuǎn)差率為16%。00nnnSpfn1060第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 一、電磁轉(zhuǎn)矩1.物理表達(dá)式CMJ異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)，與結(jié)構(gòu)有關(guān) 磁場(chǎng)的每極磁通I2轉(zhuǎn)子電流Cos2轉(zhuǎn)子電

32、路功率因數(shù)異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩由氣隙主磁通和轉(zhuǎn)子電流的有功分量相I2 Cos2互作用而產(chǎn)生的。22CosICMMJ第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 2.參數(shù)表達(dá)式U定子繞組相電壓有效值f1定子電源頻率S轉(zhuǎn)差率R2轉(zhuǎn)子電路每相電阻X20轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)的每相繞組電抗K與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的比例常數(shù)。22022212)(SXRSRfKUM第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 根據(jù)參數(shù)表達(dá)式，可以畫(huà)出電磁轉(zhuǎn)矩M與轉(zhuǎn)差率S或轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系曲線，即機(jī)械特性曲線。ab段：隨nMan0段：隨nM最大轉(zhuǎn)矩MM與U12成正比與轉(zhuǎn)子電阻R2無(wú)關(guān)，最大轉(zhuǎn)矩時(shí)轉(zhuǎn)差率（臨界轉(zhuǎn)差率）SM與轉(zhuǎn)子電阻R2有關(guān)。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Mst：電動(dòng)機(jī)接

33、通電源開(kāi)始時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩n=0，s=1）由 可知增大轉(zhuǎn)子電路電阻，可增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，改善起動(dòng)。220222121XRURfKMstMnabMstMMnMn02202112XUfKMm202XRSm第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 二、機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩M之間的關(guān)系：n=f（M）稱(chēng)為三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，也可分為固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性。（一）固有機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)在額定電壓和頻率下，按規(guī)定接線方式接線，定子及轉(zhuǎn)子電路不外接電阻（電容或電感）時(shí)的機(jī)械特性。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 （1）理想空載點(diǎn)n=n0，S=0，M=0轉(zhuǎn)子電流I2=0，定子電流I1=I0（空載），

34、為電動(dòng)狀態(tài)與回饋制動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，稱(chēng)為同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)。MnCBMstMMsMn0AC-sM-MM第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 （2）最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)CM=MM，S=SM，轉(zhuǎn)子電流I2=0，用過(guò)載系數(shù)：最大轉(zhuǎn)矩MM與額定轉(zhuǎn)矩Me之比表示電機(jī)的過(guò)載能力。一般=1.62.2MnCBMstMMsMn0AC-sM-MMeMMM第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 （3）起動(dòng)點(diǎn)Bn=0，S=1，M=Mst用起動(dòng)轉(zhuǎn)矩系數(shù)：反映電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)能力。只有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩MstMz（負(fù)載轉(zhuǎn)矩）時(shí)，電動(dòng)機(jī)才能起動(dòng)。MnCBMstMMsMn0AC-sM-MMeststMMK第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 （二）人為機(jī)械特性人為改變

35、異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)或電源參數(shù)而得到的機(jī)械特性。1.降低電源電壓U1的人為機(jī)械特性當(dāng)U1時(shí)，n0和SM不隨U1變化MM和Mst與U12成正比的減少結(jié)論：電壓越低人為特性曲線越往左移故：電壓降將影響過(guò)載能力和啟動(dòng)能力。pfn1060202XRSm202112XUfKMm220222121XRURfKMstMnUe0.64MmMmSMn0S0.25Mm0.8Ue0.5Ue第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 2.（繞線式）轉(zhuǎn)子電路串三相對(duì)稱(chēng)電阻n0不變，最大轉(zhuǎn)矩Mm不變臨界轉(zhuǎn)差率Sm隨著Rpa的增大而增大人為機(jī)械特性為一組通過(guò)同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)的曲線組，一定范圍內(nèi)增大電阻可增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。Mm=Mst為臨界點(diǎn)，此時(shí)

36、再增大反而會(huì)使Mst。pfn1060202XRSm202112XUfKMm220222121XRURfKMstMnMmr2+RQn0Sr2+RQr2+Rr2+Rr2第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 三、三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，升速到穩(wěn)定的運(yùn)行速度。（一）鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)1.直接起動(dòng)：把電機(jī)的定子繞組直接接到額定電壓的電網(wǎng)上。缺點(diǎn)：起動(dòng)電流大，可達(dá)額定電流的47倍。優(yōu)點(diǎn)：操作和設(shè)備最簡(jiǎn)單。小于7.5kw的和滿(mǎn)足以下要求的可以直接起動(dòng)：）起動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量（）電源總?cè)萘浚╧vAkvA341estII第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 2.降壓起動(dòng)：通過(guò)降低起動(dòng)設(shè)備端電壓以

37、減小起動(dòng)電流，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高達(dá)一定值后，再使電壓達(dá)額定值。由于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與端電壓平方成正比，故降壓起動(dòng)會(huì)減小起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。常用于對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的場(chǎng)合，常用的降壓起動(dòng)方法有：（1）定子串電阻或電抗起動(dòng)將電阻Rst串接在電路中，電阻串聯(lián)分壓，可以降低電機(jī)端電壓，以減小起動(dòng)電流。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 RstKM起動(dòng)時(shí)KM斷開(kāi)，電阻Rst串于電路中，分壓，以減小電流。當(dāng)轉(zhuǎn)速n至一定值時(shí)，使KM閉合，將電阻Rst短路，切除起動(dòng)電阻，使電機(jī)端電壓達(dá)到額定值而正常工作。特點(diǎn)：起動(dòng)平穩(wěn)，運(yùn)行可靠，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，只適用于輕載或空載場(chǎng)合。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 （2）自耦變壓器降壓起

38、動(dòng)利用自耦變壓器把電網(wǎng)電壓降低，再加到定子繞組上，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時(shí)再將變壓器切除。起動(dòng)時(shí)Q1閉合，Q2斷開(kāi)，降壓正常運(yùn)行時(shí)，Q1斷開(kāi)，Q2閉合，全壓運(yùn)行。特點(diǎn)：起動(dòng)電流是全壓起動(dòng)的1/k2,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也是全壓轉(zhuǎn)矩的1/k2，自耦變壓器體積大，成本高。Q2Q1第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 （3）星形-三角形降壓起動(dòng)適用于正常運(yùn)行為聯(lián)接的電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)定子繞組連成星形，起動(dòng)后轉(zhuǎn)速升高，當(dāng)轉(zhuǎn)速基本達(dá)到額定值時(shí)再切換成三角形連接的起動(dòng)方法。優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)電流降為全壓起動(dòng)時(shí)的1/3；缺點(diǎn)：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也降為全壓起動(dòng)時(shí)的1/3。Qs2Qs1第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 （4）延邊三角形起動(dòng)起動(dòng)

39、時(shí)將定子繞組的一部分接成三角形，另一部分接成星形。從圖形上看好像把三角形的三條邊延長(zhǎng)，故稱(chēng)沿邊三角形。起動(dòng)結(jié)束時(shí)，把繞組接成三角形，正常運(yùn)轉(zhuǎn)。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)多采用降壓起動(dòng)的方式，雖然達(dá)到了減小起動(dòng)電流的目的，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩卻隨著電壓平方成比例降低，不適于重載起動(dòng)。電動(dòng)機(jī)通過(guò)改變轉(zhuǎn)子電阻也可以改善起動(dòng)，減小起動(dòng)電流，增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但鼠籠式的轉(zhuǎn)子一般不易更改，故該方法多用于繞線式異步電動(dòng)機(jī)。（二）繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)由轉(zhuǎn)子電路串電阻的人為機(jī)械特性可知其機(jī)械特性曲線為一組通過(guò)同步轉(zhuǎn)速n0點(diǎn)的曲線組，一定范圍內(nèi)增大電阻可增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。MnMmr2+RQn0Sr2+R

40、Qr2+Rr2+Rr2第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 1.轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)適當(dāng)?shù)脑龃筠D(zhuǎn)子電阻可增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。起動(dòng)時(shí)，n=0，電阻全部接入，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)Mst1。電機(jī)起動(dòng)沿曲線1變化。Rst1Rst2Rst3KM1KM2KM3Mst1Mst21 Rst1+Rst2+Rst342 Rst1+Rst23 Rst1第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 Rst1Rst2Rst3KM1KM2KM3Mst1Mst21 Rst1+Rst2+Rst342 Rst1+Rst23 Rst1隨著轉(zhuǎn)速上升，M，為使電動(dòng)機(jī)有較大的加速度（需使M），在M= Mst2處使KM3閉合，切除Rst3，沿曲線2變化，M變?yōu)镸st1

41、，當(dāng)M為M= Mst2時(shí)KM2閉合，切除Rst2沿曲線3變化，M又變?yōu)镸st1，當(dāng)M為M= Mst2時(shí)KM1閉合，切除所有電阻，沿固有特性曲線4變化，最終將穩(wěn)定于h點(diǎn)，起動(dòng)結(jié)束。一般取Mst1為0.70.85MmMst2為1.11.2Meh第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 2.轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)適當(dāng)?shù)脑龃筠D(zhuǎn)子電阻可增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。要保持較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可增加起動(dòng)極數(shù)，但這會(huì)使設(shè)備復(fù)雜，增加成本，目前較常用的方法有轉(zhuǎn)子電路串頻敏變阻器起動(dòng)。頻敏變阻器實(shí)質(zhì)是一個(gè)電抗很大的三相電抗器，鐵芯由3050mm的鋼片疊成。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 2.轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)起動(dòng)時(shí)，由于轉(zhuǎn)差率高，轉(zhuǎn)

42、子電流頻率較高，頻敏變阻器阻抗較大，起到限制起動(dòng)電流，增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的作用。隨著轉(zhuǎn)速的升高，轉(zhuǎn)差率下降，轉(zhuǎn)子電流的頻率隨之下降，頻敏變阻器阻抗也隨著轉(zhuǎn)子電流頻率的而。起動(dòng)結(jié)束后，轉(zhuǎn)子電流頻率很低，頻敏變阻器阻抗也很低，相當(dāng)于短路，也可將其切除。頻敏變阻器隨轉(zhuǎn)速的升高，轉(zhuǎn)子電流頻率的減小而自動(dòng)的無(wú)極的減小阻抗，故稱(chēng)頻敏變阻器。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 如果參數(shù)選擇合適，可使起動(dòng)過(guò)程的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩保持恒定。MnMmn0第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 四、三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)也包括：能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋制動(dòng)。特點(diǎn)：使電磁轉(zhuǎn)矩M與轉(zhuǎn)速n方向相反，以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。（一）能耗制動(dòng)將異步電機(jī)的定子繞

43、組與交流電源斷開(kāi)，通入直流電，定子將產(chǎn)生靜止磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子在慣性作用下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，切割此靜止磁場(chǎng)的磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電流。轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)有電流流過(guò)，受電磁力的作用，形成反向電磁轉(zhuǎn)矩，阻礙轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 為了限制轉(zhuǎn)子電流，一般在轉(zhuǎn)子上串電阻。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速降為0時(shí)，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩也降為0，因此可準(zhǔn)確停車(chē)。nm第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 （二）反接制動(dòng)也分為電源反接制動(dòng)和倒拉反接制動(dòng)1.電源反接制動(dòng)（電源相序反接的反接制動(dòng)）電源反接制動(dòng)通過(guò)改變異步電動(dòng)機(jī)定子繞組連接的電源相序來(lái)實(shí)現(xiàn)。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 將定子繞組中電源線，任意兩根互換，且在轉(zhuǎn)子電路中串電阻限制反接制

44、動(dòng)電流。反接瞬間n=n0，s2，制動(dòng)電流比起動(dòng)電流還大，故需在轉(zhuǎn)子中接入電阻限流。特點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單可靠，效果較好，但制動(dòng)沖擊大，對(duì)加工精度有影響，常用于啟停不頻繁，功率較小的金屬切削機(jī)床的主軸傳動(dòng)。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 2.倒拉反接制動(dòng)（速度反向的反接制動(dòng)）在轉(zhuǎn)子電路中串入較大電阻，（使感應(yīng)電流，電磁轉(zhuǎn)矩），當(dāng)MMz時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，當(dāng)n 至0時(shí)，如仍然MMz，在負(fù)載位能轉(zhuǎn)矩作用下，電機(jī)倒拉反轉(zhuǎn)，直至M=MzMzMnMnMmSMn0S第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 （三）回饋制動(dòng)電動(dòng)機(jī)在外加轉(zhuǎn)矩作用下，轉(zhuǎn)速n超過(guò)同步轉(zhuǎn)速n0，即nn0。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線方向與電動(dòng)狀態(tài)（nn0）

45、相反，故感應(yīng)電流方向也相反，電磁轉(zhuǎn)矩M與電動(dòng)方向相反，由于慣性n方向不變，所以M與n方向相反，電機(jī)處于回饋制動(dòng)狀態(tài)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能回送電網(wǎng)。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 五、三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速調(diào)速：電機(jī)在同一負(fù)載下得到不同的轉(zhuǎn)速，以滿(mǎn)足實(shí)際需要。故調(diào)速可以從三方面著手：（1）改變磁極對(duì)數(shù)P，可以改變同步轉(zhuǎn)速n0，為變極調(diào)速。（2）改變電源頻率f，以改變同步轉(zhuǎn)速n0，變頻調(diào)速。（3）改變電機(jī)轉(zhuǎn)差率（在轉(zhuǎn)子電路中串聯(lián)調(diào)速電阻，僅適用于繞線式異步電動(dòng)機(jī)）)1 (60)1 (0SPfSnn第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 （1）變極調(diào)速在電源頻率不變的情況下，改變電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)，使電動(dòng)機(jī)

46、的同步轉(zhuǎn)速相應(yīng)的改變，從而使電機(jī)轉(zhuǎn)速得到調(diào)整。鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極數(shù)不固定，會(huì)自動(dòng)適應(yīng)定子極數(shù)，故變極調(diào)速只適用于鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。通常用改變定子繞組的接法來(lái)改變磁極對(duì)數(shù)，這種電機(jī)稱(chēng)為多速電機(jī)。多速電機(jī)最常用的連接方式有：從星形改為雙星形，即Y/YY三角形改為雙星形，即/YY第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 變極調(diào)速原理：A1X1A2X1A1X2A2X1A1-X1，A2-X2兩線圈串聯(lián)，形成四極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。A1X2A2X1A1X1A2X1A1-X1， A2-X2兩線圈并聯(lián)，形成二極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 把U1，V1，W1短接在一起， U2，V2，W2，接電源，繞組成雙星形，每相繞組為兩線圈并聯(lián)，形成二極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。U1U2W2W1V2V1U2V1U1W1W2V2第一章電力拖動(dòng)基礎(chǔ)工程機(jī)械電氣控制 把U1，V1，W1接電源， U2，V2，W2，懸空，三相繞組成星形連接；把U1，V1，W1短接在一起， U2，V2，W