機(jī)床電氣系統(tǒng)裝調(diào)與維修王民權(quán)劉萍梅曉妍寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)床電氣系統(tǒng)裝調(diào)與維修王民權(quán)劉萍梅曉妍寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院1模塊1：變壓器與電動(dòng)機(jī)1-1變壓器的工作原理1-2變壓器的計(jì)算與選擇1-3三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理1-4三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行王民權(quán)寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院教授模塊1：變壓器與電動(dòng)機(jī)1-1變壓器的工作原理王民權(quán)21-4三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行學(xué)習(xí)內(nèi)容1-4-1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1-4-2三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)1-4-3三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速1-4-4三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)了解三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性熟悉三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法了解三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法熟悉三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法1-4三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)目標(biāo)31-4-1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩常數(shù)主磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子功率因數(shù)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是分析電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、運(yùn)行、調(diào)速的基礎(chǔ)。定子線圈結(jié)構(gòu)系數(shù)轉(zhuǎn)子線圈結(jié)構(gòu)系數(shù)1-4-1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩常42.電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性最大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩機(jī)械特性：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與輸出轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系曲線。D：額定工作點(diǎn)，對應(yīng)的是額定轉(zhuǎn)矩-額定轉(zhuǎn)速。AB：穩(wěn)定運(yùn)行段。隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩的增加，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速略有下降；BC：啟動(dòng)運(yùn)行段，處于不穩(wěn)定的過渡狀態(tài)。Tn

sTstOnNsmADBCTNTm電動(dòng)機(jī)若要帶負(fù)載起動(dòng)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst必須大于轉(zhuǎn)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL。2.電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性最大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩機(jī)械特性：電動(dòng)53.關(guān)鍵參數(shù)分析-1⑴額定轉(zhuǎn)矩TN：電動(dòng)機(jī)在額定電壓下，驅(qū)動(dòng)額定負(fù)載，輸出額定功率(kW)時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩(Nm)。⑵最大轉(zhuǎn)矩Tm：電動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于最大電磁轉(zhuǎn)矩，即TL>Tm→電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)(悶車)→電動(dòng)機(jī)電流過大→繞組燒毀過載系數(shù)3.關(guān)鍵參數(shù)分析-1⑴額定轉(zhuǎn)矩TN：電動(dòng)機(jī)在額定電壓下，63.關(guān)鍵參數(shù)分析-2⑶起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst：異步電動(dòng)機(jī)接通電源尚未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩此時(shí)轉(zhuǎn)速n=0，

s=1起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)3.關(guān)鍵參數(shù)分析-2⑶起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst：異步電動(dòng)機(jī)接通電源7學(xué)與練【例1-4-1】一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)額定功率30KW，Tst/TN=1.7，額定電壓380V，Δ形聯(lián)結(jié)。為減小啟動(dòng)電流，該電機(jī)采用降壓啟動(dòng)。啟動(dòng)電壓為額定電壓的65%。試問當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的80%和50%時(shí)，該電動(dòng)機(jī)能否起動(dòng)？【解】通過本例了解電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與啟動(dòng)電壓的關(guān)系Tst=1.7TN

Tst’=0.652Tst=0.6521.7TN0.7TN

∵Tst’0.7TN<0.8TN帶80%額定負(fù)載不能起動(dòng)

∵Tst’=0.7TN>0.5TN帶50%額定負(fù)載能起動(dòng)當(dāng)啟動(dòng)電壓為0.65UN時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為：學(xué)與練【例1-4-1】一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)額定功率30KW，T81-4-2三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)起動(dòng)：電動(dòng)機(jī)從轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的過程。在起動(dòng)瞬間，n=0，s=1，

轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢E2最大，Ist最大。

電機(jī)啟動(dòng)的特點(diǎn)：⑴起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，能夠帶負(fù)載甚至重載啟動(dòng)⑵起動(dòng)電流大，引起電動(dòng)機(jī)本身發(fā)熱⑶使得母線電壓降低，影響同一母線其他設(shè)備正常運(yùn)行1-4-2三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)起動(dòng)：電動(dòng)9續(xù)根據(jù)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的特點(diǎn)和運(yùn)行要求，電動(dòng)機(jī)有以下幾種起動(dòng)形式：⑴全壓起動(dòng)⑵降壓起動(dòng)①定子繞組串電阻起動(dòng)②Y-降壓起動(dòng)③自耦變壓器降壓起動(dòng)⑶*轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)（繞線式異步電動(dòng)機(jī)）續(xù)根據(jù)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的特點(diǎn)和運(yùn)行要求，電動(dòng)機(jī)有以10L1L2L3U11V11W11M3~WUVQFFU1.全壓起動(dòng)優(yōu)點(diǎn)設(shè)備簡單，操作方便，啟動(dòng)時(shí)間短。缺點(diǎn)啟動(dòng)電流較大，線路電壓下降，影響負(fù)載正常工作。適用范圍容量10kW以下的電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)是將電動(dòng)機(jī)直接接到額定電壓上進(jìn)行起動(dòng)，又叫直接起動(dòng)。M3~L1L2L3U11V11W11WUVQFFUM3~L1L2L3U11V11W11WUVQFFU1.全壓起動(dòng)優(yōu)112.降壓起動(dòng)-1降壓起動(dòng)的方式比較多，可以通過定子繞組串電阻起動(dòng)，也可以通過電機(jī)繞組的接線變化實(shí)現(xiàn)，還可以把電動(dòng)機(jī)接在變壓器的副邊進(jìn)行起動(dòng)。⑴定子繞組串電阻起動(dòng)M3~SR電路原理2.降壓起動(dòng)-1降壓起動(dòng)的方式比較多，可以122.降壓起動(dòng)-2降壓起動(dòng)的方式比較多，可以通過定子繞組串電阻起動(dòng)，也可以通過電機(jī)繞組的接線變化實(shí)現(xiàn)，還可以把電動(dòng)機(jī)接在變壓器的副邊進(jìn)行起動(dòng)。M3~SR起動(dòng)過程⑴定子繞組串電阻降壓起動(dòng)2.降壓起動(dòng)-2降壓起動(dòng)的方式比較多，可以132.降壓起動(dòng)-3優(yōu)點(diǎn)設(shè)備簡單，操作方便，可有效降低起動(dòng)電流。缺點(diǎn)起動(dòng)過程消耗能量，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩變小，可空載或輕載起動(dòng)。適用范圍大容量、不宜重載起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)的方式比較多，可以通過定子繞組串電阻起動(dòng)，也可以通過電機(jī)繞組的接線變化實(shí)現(xiàn)，還可以把電動(dòng)機(jī)接在變壓器的副邊進(jìn)行起動(dòng)。M3~SR運(yùn)行過程⑴定子繞組串電阻降壓起動(dòng)2.降壓起動(dòng)-3優(yōu)點(diǎn)降壓起動(dòng)的方式比較多，14⑵Y-降壓起動(dòng)運(yùn)行-1Y-起動(dòng)運(yùn)行是指電動(dòng)機(jī)Y形接線起動(dòng)，形接線運(yùn)行的一種降壓起動(dòng)方式。電路原理與接線方式如下圖所示。電路原理圖SU1V1W1U2V2W2接線盒⑵Y-降壓起動(dòng)運(yùn)行-1Y-起動(dòng)運(yùn)行是15⑵Y-降壓起動(dòng)運(yùn)行-2Y-起動(dòng)運(yùn)行是指電動(dòng)機(jī)Y形接線起動(dòng)，形接線運(yùn)行的一種降壓起動(dòng)方式。電路原理與接線方式如下圖所示。SU1V1W1U2V2W2Y形起動(dòng)⑵Y-降壓起動(dòng)運(yùn)行-2Y-起動(dòng)運(yùn)行是16⑵Y-降壓起動(dòng)運(yùn)行-3Y-起動(dòng)運(yùn)行是指電動(dòng)機(jī)Y形接線起動(dòng)，形接線運(yùn)行的一種降壓起動(dòng)方式。電路原理與接線方式如下圖所示。SU1V1W1U2V2W2形運(yùn)行優(yōu)點(diǎn)設(shè)備簡單操作方便起動(dòng)電流：IYst=Ist1/3缺點(diǎn)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：TYst=Tst1/3可空載或輕載起動(dòng)適用范圍僅適合正常運(yùn)行接法不宜重載起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)⑵Y-降壓起動(dòng)運(yùn)行-3Y-起動(dòng)運(yùn)行是17學(xué)與練【例1-4-2】某三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組采用接法，電源電壓380V，IN=20A，Ist/IN=7，Tst/TN=2，試進(jìn)行以下計(jì)算：⑴接法時(shí)的起動(dòng)電流Ist⑵Y接法時(shí)的起動(dòng)電流IYst⑶若負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的80%，可否采用Y-起動(dòng)電動(dòng)機(jī)【解】通過本例熟悉Y-降壓起動(dòng)電路參數(shù)的計(jì)算⑴接法時(shí)的起動(dòng)電流⑵Y接法時(shí)的起動(dòng)電流Ist=7IN=720=140AIYst=Ist1/347A⑶負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的80%TYst=Tst1/3=21/3TN=0.67TN<0.8TN×-不能采用Y-方式起動(dòng)運(yùn)行學(xué)與練【例1-4-2】某三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組采用接法，電18⑶自耦變壓器降壓起動(dòng)-1自耦變壓器降壓起動(dòng)是一種把電動(dòng)機(jī)接在自耦降壓器副邊，可根據(jù)電機(jī)性質(zhì)調(diào)整起動(dòng)電壓的起動(dòng)方式。電路原理SU1U2UVW⑶自耦變壓器降壓起動(dòng)-1自耦變壓器降壓起19⑶自耦變壓器降壓起動(dòng)-2自耦變壓器降壓起動(dòng)是一種把電動(dòng)機(jī)接在自耦降壓器副邊，可根據(jù)電機(jī)性質(zhì)調(diào)整起動(dòng)電壓的起動(dòng)方式。設(shè)自耦變壓器的U2/U1=n，則起動(dòng)電流：I’st=n2Ist起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：T’st=n2TstS降壓起動(dòng)U1U2UVW優(yōu)點(diǎn)起動(dòng)電壓、電流可調(diào)適合Y接和接的電動(dòng)機(jī)缺點(diǎn)需要專用設(shè)備適用范圍容量大、正常運(yùn)行不宜重載起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)⑶自耦變壓器降壓起動(dòng)-2自耦變壓器降壓起20學(xué)與練【例1-4-3】一臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，銘牌數(shù)據(jù)如下。fPN工作電壓接法nNNcosNIst/INTst/TN50HZ20KW220/380VΔ/Y970r/min91.5%0.847.02.0試求以下參數(shù)：（1）若電源電壓為380V，電機(jī)應(yīng)采取何種方式接線？（2）若電源電壓為220V，電機(jī)應(yīng)采取何種方式接線？此時(shí)把電機(jī)接在自耦降壓器二次側(cè)進(jìn)行降壓啟動(dòng)，二次側(cè)有80%、70%、60%三個(gè)電壓抽頭。此時(shí)若負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的80%，為減小啟動(dòng)電流，選擇哪個(gè)電壓抽頭進(jìn)行啟動(dòng)最合適？此時(shí)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、啟動(dòng)電流各為多少？【解】通過本例學(xué)習(xí)自耦變壓器降壓起動(dòng)電路參數(shù)的計(jì)算⑴若電源電壓為380V，電機(jī)應(yīng)采取Y型接線，滿足電機(jī)正常運(yùn)行。學(xué)與練【例1-4-3】一臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，銘牌數(shù)據(jù)如下21續(xù)【例1-4-3】一臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，銘牌數(shù)據(jù)如下。fPN工作電壓接法nNNcosNIst/INTst/TN50HZ20KW220/380VΔ/Y970r/min91.5%0.847.02.0⑵若電源電壓為220V，為滿足電機(jī)正常運(yùn)行，電機(jī)應(yīng)采取△型接線。此時(shí)電機(jī)接在自耦變壓器的二次側(cè)，二次側(cè)的三個(gè)抽頭對應(yīng)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩分別為：

Tst’=0.822TN=1.28TNTst’’=0.722TN=0.98TNTst’’’=0.622TN=0.72TN通過與負(fù)載轉(zhuǎn)矩0.8TN對比，二次側(cè)為0.7的電壓抽頭最合適。此時(shí)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)電流分別為：Tst’’=0.722TN=0.98955020/970=193N.mIst’’=0.727IN

=0.49768.3=234.3AIN=PN/(NcosN1.732220)=68.3A續(xù)【例1-4-3】一臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，銘牌數(shù)據(jù)如下。f223.*轉(zhuǎn)子繞組串電阻起動(dòng)轉(zhuǎn)子串電阻是繞線式異步電動(dòng)機(jī)獨(dú)有的起動(dòng)方式。定子轉(zhuǎn)子電阻優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)電流小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大起動(dòng)和調(diào)速性能都優(yōu)于鼠籠式異步機(jī)缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修不易、造價(jià)較高。UVWr2R2起動(dòng)電流起動(dòng)轉(zhuǎn)矩3.*轉(zhuǎn)子繞組串電阻起動(dòng)轉(zhuǎn)子串電阻是繞線式231-4-3三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速為滿足生產(chǎn)需要，電機(jī)需要在負(fù)載不變時(shí)，通過改變電機(jī)參數(shù)實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度的調(diào)整。異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式如下：1.改變極對數(shù)2.改變轉(zhuǎn)差率3.改變電源頻率1-4-3三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速為滿足生產(chǎn)24⑴改變極對數(shù)調(diào)速U1iViUiWV2W2W1V1U2U1iViUiWV2W2W1V1U2U3U4V2V4W3W4優(yōu)點(diǎn)：方法簡單，僅需簡單設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)缺點(diǎn)不能連續(xù)調(diào)速1對磁極2對磁極多對磁極……⑴改變極對數(shù)調(diào)速U1iViUiWV2W2W1V1U2U125⑵改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速-1電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)子電阻R2和轉(zhuǎn)差率s的關(guān)系為：定子轉(zhuǎn)子電阻UVWr2R2Tn1A(sN)R2TstO⑵改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速-1電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)子電阻R2和轉(zhuǎn)26⑵改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速-2電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)子電阻R2和轉(zhuǎn)差率s的關(guān)系為：Tn1A(sN)B(s1)R2R’2TstT’stO當(dāng)轉(zhuǎn)矩相同時(shí)，隨著轉(zhuǎn)子電阻的增加，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系如下圖所示。定子轉(zhuǎn)子電阻UVWr2R2⑵改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速-2電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)子電阻R2和轉(zhuǎn)27⑵改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速-3電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)子電阻R2和轉(zhuǎn)差率s的關(guān)系為：Tn1A(sN)B(s1)R2R’2R’’2TstT’stT’’stOsB(s2)當(dāng)轉(zhuǎn)矩相同時(shí)，隨著轉(zhuǎn)子電阻的增加，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系如下圖所示。定子轉(zhuǎn)子電阻UVWr2R2⑵改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速-3電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)子電阻R2和轉(zhuǎn)28⑵改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速-4Tn1A(sN)B(s1)R2R’2R’’2TstT’stT’’stOsB(s2)優(yōu)點(diǎn)：可連續(xù)、平滑調(diào)速缺點(diǎn)需要專用設(shè)備，轉(zhuǎn)子消耗能量定子轉(zhuǎn)子電阻UVWr2R2⑵改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速-4Tn1A(sN)B(s1)R2R’229⑶改變電源頻率調(diào)速定子旋轉(zhuǎn)磁場與電源頻率的關(guān)系為：實(shí)現(xiàn)過程交流優(yōu)點(diǎn)：可連續(xù)、平滑調(diào)速缺點(diǎn)需要較昂貴的專用設(shè)備，造價(jià)、運(yùn)行費(fèi)用高50Hz交流電源變頻器1-50Hz交流電源整流直流交流逆變⑶改變電源頻率調(diào)速定子旋轉(zhuǎn)磁場與電源頻率301-4-4三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)-1電動(dòng)機(jī)斷電后由于慣性的作用，要過一段時(shí)間才能停下來。為了安全和提高生產(chǎn)效率，需要通過制動(dòng)讓電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。常用的制動(dòng)方法有能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋制動(dòng)(*)。1.能耗制動(dòng)SUVW未運(yùn)行時(shí)1-4-4三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)-1電動(dòng)機(jī)311-4-4三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)-21.能耗制動(dòng)正常運(yùn)行SUVW電動(dòng)機(jī)斷電后由于慣性的作用，要過一段時(shí)間才能停下來。為了安全和提高生產(chǎn)效率，需要通過制動(dòng)讓電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。常用的制動(dòng)方法有能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋制動(dòng)(*)。1-4-4三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)-21.能耗制動(dòng)正常運(yùn)行S321-4-4三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)-31.能耗制動(dòng)+-能耗制動(dòng)SUVW當(dāng)交流電源斷開后，把直流電通入兩相繞組，產(chǎn)生恒定不變的磁場，這個(gè)磁場對任意轉(zhuǎn)向的電機(jī)轉(zhuǎn)子均有制動(dòng)作用。優(yōu)點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)可迅速停止缺點(diǎn)需要專用設(shè)備，定子線圈消耗能量電動(dòng)機(jī)斷電后由于慣性的作用，要過一段時(shí)間才能停下來。為了安全和提高生產(chǎn)效率，需要通過制動(dòng)讓電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。常用的制動(dòng)方法有能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋制動(dòng)(*)。1-4-4三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)-31.能耗制動(dòng)+-能耗制332.反接制動(dòng)-1反接制動(dòng)是在電機(jī)切除電源時(shí)，通入反向交流電，產(chǎn)生的反向磁場可使電機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。正常運(yùn)行UVW2.反接制動(dòng)-1反接制動(dòng)是在電機(jī)切除電源時(shí)342.反接制動(dòng)-2反接制動(dòng)是在電機(jī)切除電源時(shí)，通入反向交流電，產(chǎn)生的反向磁場可使電機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。反接制動(dòng)UVW優(yōu)點(diǎn)：受到反向作用力，可使電動(dòng)機(jī)迅速停止不需專用設(shè)備，造價(jià)低。缺點(diǎn)反接制動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相反，定子電流大，對電機(jī)繞組和傳動(dòng)部件危害大。2.反接制動(dòng)-2反接制動(dòng)是在電機(jī)切除電源時(shí)352.反接制動(dòng)-3反接制動(dòng)是在電機(jī)切除電源時(shí)，通入反向交流電，產(chǎn)生的反向磁場可使電機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。反接制動(dòng)RUVW優(yōu)點(diǎn)：受到反向作用力，可使電動(dòng)機(jī)迅速停止不需專用設(shè)備，造價(jià)低。缺點(diǎn)反接制動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相反，定子電流大，對電機(jī)繞組和傳動(dòng)部件危害大。措施為限值制動(dòng)電流，制動(dòng)時(shí)一般要在主回路中串入電阻，防止電機(jī)繞組過熱。2.反接制動(dòng)-3反接制動(dòng)是在電機(jī)切除電源時(shí)36小結(jié)⑴電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩⑵電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性Tn

sTstOnNsmADBCTNTm⑶電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小結(jié)⑴電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩⑵電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性Tn37續(xù)⑷電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)全壓起動(dòng)降壓起動(dòng)定子繞組串電阻、Y-起動(dòng)運(yùn)行、自耦變壓器降壓起動(dòng)轉(zhuǎn)子繞組串電阻啟動(dòng)⑸電動(dòng)機(jī)的調(diào)速變頻調(diào)速變極對數(shù)調(diào)速變轉(zhuǎn)差率調(diào)速⑹電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)、*回饋制動(dòng)續(xù)⑷電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)⑸電動(dòng)機(jī)的調(diào)速⑹電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)38機(jī)床電氣系統(tǒng)裝調(diào)與維修王民權(quán)劉萍梅曉妍寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)床電氣系統(tǒng)裝調(diào)與維修王民權(quán)劉萍梅曉妍寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院39模塊1：變壓器與電動(dòng)機(jī)1-1變壓器的工作原理1-2變壓器的計(jì)算與選擇1-3三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理1-4三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行王民權(quán)寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院教授模塊1：變壓器與電動(dòng)機(jī)1-1變壓器的工作原理王民權(quán)401-4三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行學(xué)習(xí)內(nèi)容1-4-1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1-4-2三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)1-4-3三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速1-4-4三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)了解三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性熟悉三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法了解三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法熟悉三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法1-4三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)目標(biāo)411-4-1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩常數(shù)主磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子功率因數(shù)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是分析電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、運(yùn)行、調(diào)速的基礎(chǔ)。定子線圈結(jié)構(gòu)系數(shù)轉(zhuǎn)子線圈結(jié)構(gòu)系數(shù)1-4-1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩常422.電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性最大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩機(jī)械特性：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與輸出轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系曲線。D：額定工作點(diǎn)，對應(yīng)的是額定轉(zhuǎn)矩-額定轉(zhuǎn)速。AB：穩(wěn)定運(yùn)行段。隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩的增加，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速略有下降；BC：啟動(dòng)運(yùn)行段，處于不穩(wěn)定的過渡狀態(tài)。Tn

sTstOnNsmADBCTNTm電動(dòng)機(jī)若要帶負(fù)載起動(dòng)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst必須大于轉(zhuǎn)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL。2.電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性最大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩機(jī)械特性：電動(dòng)433.關(guān)鍵參數(shù)分析-1⑴額定轉(zhuǎn)矩TN：電動(dòng)機(jī)在額定電壓下，驅(qū)動(dòng)額定負(fù)載，輸出額定功率(kW)時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩(Nm)。⑵最大轉(zhuǎn)矩Tm：電動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于最大電磁轉(zhuǎn)矩，即TL>Tm→電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)(悶車)→電動(dòng)機(jī)電流過大→繞組燒毀過載系數(shù)3.關(guān)鍵參數(shù)分析-1⑴額定轉(zhuǎn)矩TN：電動(dòng)機(jī)在額定電壓下，443.關(guān)鍵參數(shù)分析-2⑶起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst：異步電動(dòng)機(jī)接通電源尚未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩此時(shí)轉(zhuǎn)速n=0，

s=1起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)3.關(guān)鍵參數(shù)分析-2⑶起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst：異步電動(dòng)機(jī)接通電源45學(xué)與練【例1-4-1】一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)額定功率30KW，Tst/TN=1.7，額定電壓380V，Δ形聯(lián)結(jié)。為減小啟動(dòng)電流，該電機(jī)采用降壓啟動(dòng)。啟動(dòng)電壓為額定電壓的65%。試問當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的80%和50%時(shí)，該電動(dòng)機(jī)能否起動(dòng)？【解】通過本例了解電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與啟動(dòng)電壓的關(guān)系Tst=1.7TN

Tst’=0.652Tst=0.6521.7TN0.7TN

∵Tst’0.7TN<0.8TN帶80%額定負(fù)載不能起動(dòng)

∵Tst’=0.7TN>0.5TN帶50%額定負(fù)載能起動(dòng)當(dāng)啟動(dòng)電壓為0.65UN時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為：學(xué)與練【例1-4-1】一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)額定功率30KW，T461-4-2三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)起動(dòng)：電動(dòng)機(jī)從轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的過程。在起動(dòng)瞬間，n=0，s=1，

轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢E2最大，Ist最大。

電機(jī)啟動(dòng)的特點(diǎn)：⑴起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，能夠帶負(fù)載甚至重載啟動(dòng)⑵起動(dòng)電流大，引起電動(dòng)機(jī)本身發(fā)熱⑶使得母線電壓降低，影響同一母線其他設(shè)備正常運(yùn)行1-4-2三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)起動(dòng)：電動(dòng)47續(xù)根據(jù)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的特點(diǎn)和運(yùn)行要求，電動(dòng)機(jī)有以下幾種起動(dòng)形式：⑴全壓起動(dòng)⑵降壓起動(dòng)①定子繞組串電阻起動(dòng)②Y-降壓起動(dòng)③自耦變壓器降壓起動(dòng)⑶*轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)（繞線式異步電動(dòng)機(jī)）續(xù)根據(jù)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的特點(diǎn)和運(yùn)行要求，電動(dòng)機(jī)有以48L1L2L3U11V11W11M3~WUVQFFU1.全壓起動(dòng)優(yōu)點(diǎn)設(shè)備簡單，操作方便，啟動(dòng)時(shí)間短。缺點(diǎn)啟動(dòng)電流較大，線路電壓下降，影響負(fù)載正常工作。適用范圍容量10kW以下的電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)是將電動(dòng)機(jī)直接接到額定電壓上進(jìn)行起動(dòng)，又叫直接起動(dòng)。M3~L1L2L3U11V11W11WUVQFFUM3~L1L2L3U11V11W11WUVQFFU1.全壓起動(dòng)優(yōu)492.降壓起動(dòng)-1降壓起動(dòng)的方式比較多，可以通過定子繞組串電阻起動(dòng)，也可以通過電機(jī)繞組的接線變化實(shí)現(xiàn)，還可以把電動(dòng)機(jī)接在變壓器的副邊進(jìn)行起動(dòng)。⑴定子繞組串電阻起動(dòng)M3~SR電路原理2.降壓起動(dòng)-1降壓起動(dòng)的方式比較多，可以502.降壓起動(dòng)-2降壓起動(dòng)的方式比較多，可以通過定子繞組串電阻起動(dòng)，也可以通過電機(jī)繞組的接線變化實(shí)現(xiàn)，還可以把電動(dòng)機(jī)接在變壓器的副邊進(jìn)行起動(dòng)。M3~SR起動(dòng)過程⑴定子繞組串電阻降壓起動(dòng)2.降壓起動(dòng)-2降壓起動(dòng)的方式比較多，可以512.降壓起動(dòng)-3優(yōu)點(diǎn)設(shè)備簡單，操作方便，可有效降低起動(dòng)電流。缺點(diǎn)起動(dòng)過程消耗能量，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩變小，可空載或輕載起動(dòng)。適用范圍大容量、不宜重載起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)的方式比較多，可以通過定子繞組串電阻起動(dòng)，也可以通過電機(jī)繞組的接線變化實(shí)現(xiàn)，還可以把電動(dòng)機(jī)接在變壓器的副邊進(jìn)行起動(dòng)。M3~SR運(yùn)行過程⑴定子繞組串電阻降壓起動(dòng)2.降壓起動(dòng)-3優(yōu)點(diǎn)降壓起動(dòng)的方式比較多，52⑵Y-降壓起動(dòng)運(yùn)行-1Y-起動(dòng)運(yùn)行是指電動(dòng)機(jī)Y形接線起動(dòng)，形接線運(yùn)行的一種降壓起動(dòng)方式。電路原理與接線方式如下圖所示。電路原理圖SU1V1W1U2V2W2接線盒⑵Y-降壓起動(dòng)運(yùn)行-1Y-起動(dòng)運(yùn)行是53⑵Y-降壓起動(dòng)運(yùn)行-2Y-起動(dòng)運(yùn)行是指電動(dòng)機(jī)Y形接線起動(dòng)，形接線運(yùn)行的一種降壓起動(dòng)方式。電路原理與接線方式如下圖所示。SU1V1W1U2V2W2Y形起動(dòng)⑵Y-降壓起動(dòng)運(yùn)行-2Y-起動(dòng)運(yùn)行是54⑵Y-降壓起動(dòng)運(yùn)行-3Y-起動(dòng)運(yùn)行是指電動(dòng)機(jī)Y形接線起動(dòng)，形接線運(yùn)行的一種降壓起動(dòng)方式。電路原理與接線方式如下圖所示。SU1V1W1U2V2W2形運(yùn)行優(yōu)點(diǎn)設(shè)備簡單操作方便起動(dòng)電流：IYst=Ist1/3缺點(diǎn)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：TYst=Tst1/3可空載或輕載起動(dòng)適用范圍僅適合正常運(yùn)行接法不宜重載起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)⑵Y-降壓起動(dòng)運(yùn)行-3Y-起動(dòng)運(yùn)行是55學(xué)與練【例1-4-2】某三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組采用接法，電源電壓380V，IN=20A，Ist/IN=7，Tst/TN=2，試進(jìn)行以下計(jì)算：⑴接法時(shí)的起動(dòng)電流Ist⑵Y接法時(shí)的起動(dòng)電流IYst⑶若負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的80%，可否采用Y-起動(dòng)電動(dòng)機(jī)【解】通過本例熟悉Y-降壓起動(dòng)電路參數(shù)的計(jì)算⑴接法時(shí)的起動(dòng)電流⑵Y接法時(shí)的起動(dòng)電流Ist=7IN=720=140AIYst=Ist1/347A⑶負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的80%TYst=Tst1/3=21/3TN=0.67TN<0.8TN×-不能采用Y-方式起動(dòng)運(yùn)行學(xué)與練【例1-4-2】某三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組采用接法，電56⑶自耦變壓器降壓起動(dòng)-1自耦變壓器降壓起動(dòng)是一種把電動(dòng)機(jī)接在自耦降壓器副邊，可根據(jù)電機(jī)性質(zhì)調(diào)整起動(dòng)電壓的起動(dòng)方式。電路原理SU1U2UVW⑶自耦變壓器降壓起動(dòng)-1自耦變壓器降壓起57⑶自耦變壓器降壓起動(dòng)-2自耦變壓器降壓起動(dòng)是一種把電動(dòng)機(jī)接在自耦降壓器副邊，可根據(jù)電機(jī)性質(zhì)調(diào)整起動(dòng)電壓的起動(dòng)方式。設(shè)自耦變壓器的U2/U1=n，則起動(dòng)電流：I’st=n2Ist起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：T’st=n2TstS降壓起動(dòng)U1U2UVW優(yōu)點(diǎn)起動(dòng)電壓、電流可調(diào)適合Y接和接的電動(dòng)機(jī)缺點(diǎn)需要專用設(shè)備適用范圍容量大、正常運(yùn)行不宜重載起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)⑶自耦變壓器降壓起動(dòng)-2自耦變壓器降壓起58學(xué)與練【例1-4-3】一臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，銘牌數(shù)據(jù)如下。fPN工作電壓接法nNNcosNIst/INTst/TN50HZ20KW220/380VΔ/Y970r/min91.5%0.847.02.0試求以下參數(shù)：（1）若電源電壓為380V，電機(jī)應(yīng)采取何種方式接線？（2）若電源電壓為220V，電機(jī)應(yīng)采取何種方式接線？此時(shí)把電機(jī)接在自耦降壓器二次側(cè)進(jìn)行降壓啟動(dòng)，二次側(cè)有80%、70%、60%三個(gè)電壓抽頭。此時(shí)若負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的80%，為減小啟動(dòng)電流，選擇哪個(gè)電壓抽頭進(jìn)行啟動(dòng)最合適？此時(shí)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、啟動(dòng)電流各為多少？【解】通過本例學(xué)習(xí)自耦變壓器降壓起動(dòng)電路參數(shù)的計(jì)算⑴若電源電壓為380V，電機(jī)應(yīng)采取Y型接線，滿足電機(jī)正常運(yùn)行。學(xué)與練【例1-4-3】一臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，銘牌數(shù)據(jù)如下59續(xù)【例1-4-3】一臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，銘牌數(shù)據(jù)如下。fPN工作電壓接法nNNcosNIst/INTst/TN50HZ20KW220/380VΔ/Y970r/min91.5%0.847.02.0⑵若電源電壓為220V，為滿足電機(jī)正常運(yùn)行，電機(jī)應(yīng)采取△型接線。此時(shí)電機(jī)接在自耦變壓器的二次側(cè)，二次側(cè)的三個(gè)抽頭對應(yīng)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩分別為：

Tst’=0.822TN=1.28TNTst’’=0.722TN=0.98TNTst’’’=0.622TN=0.72TN通過與負(fù)載轉(zhuǎn)矩0.8TN對比，二次側(cè)為0.7的電壓抽頭最合適。此時(shí)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)電流分別為：Tst’’=0.722TN=0.98955020/970=193N.mIst’’=0.727IN

=0.49768.3=234.3AIN=PN/(NcosN1.732220)=68.3A續(xù)【例1-4-3】一臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，銘牌數(shù)據(jù)如下。f603.*轉(zhuǎn)子繞組串電阻起動(dòng)轉(zhuǎn)子串電阻是繞線式異步電動(dòng)機(jī)獨(dú)有的起動(dòng)方式。定子轉(zhuǎn)子電阻優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)電流小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大起動(dòng)和調(diào)速性能都優(yōu)于鼠籠式異步機(jī)缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修不易、造價(jià)較高。UVWr2R2起動(dòng)電流起動(dòng)轉(zhuǎn)矩3.*轉(zhuǎn)子繞組串電阻起動(dòng)轉(zhuǎn)子串電阻是繞線式611-4-3三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速為滿足生產(chǎn)需要，電機(jī)需要在負(fù)載不變時(shí)，通過改變電機(jī)參數(shù)實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度的調(diào)整。異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式如下：1.改變極對數(shù)2.改變轉(zhuǎn)差率3.改變電源頻率1-4-3三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速為滿足生產(chǎn)62⑴改變極對數(shù)調(diào)速U1iViUiWV2W2W1V1U2U1iViUiWV2W2W1V1U2U3U4V2V4W3W4優(yōu)點(diǎn)：方法簡單，僅需簡單設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)缺點(diǎn)不能連續(xù)調(diào)速1對磁極2對磁極多對磁極……⑴改變極對數(shù)調(diào)速U1iViUiWV2W2W1V1U2U163⑵改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速-1電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)子電阻R2和轉(zhuǎn)差率s的關(guān)系為：定子轉(zhuǎn)子電阻UVWr2R2Tn1A(sN)R2TstO⑵改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速-1電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)子電阻R2和轉(zhuǎn)64⑵改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速-2電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)子電阻R2和轉(zhuǎn)差率s的關(guān)系為：Tn1A(sN)B(s1)R2R’2TstT’stO當(dāng)轉(zhuǎn)矩相同時(shí)，隨著轉(zhuǎn)子電阻的增加，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系如下圖所示。定子轉(zhuǎn)子電阻UVWr2R2⑵改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速-2電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)子電阻R2和轉(zhuǎn)65⑵改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速-3電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)子電阻R2和轉(zhuǎn)差率s的關(guān)系為：Tn1A(sN)B(s1)R2R’2R’’2TstT’stT’’stOsB(s2)當(dāng)轉(zhuǎn)矩相同時(shí)，隨著轉(zhuǎn)子電阻的增加，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系如下圖所示。定子轉(zhuǎn)子電阻UVWr2R2⑵改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速-3電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)子電阻R2和轉(zhuǎn)66⑵改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速-4Tn1A(sN)B(s1)R2R’2R’’2TstT’stT’’stOsB(s2)優(yōu)點(diǎn)：可連續(xù)、平滑調(diào)速缺點(diǎn)需要專用設(shè)備，轉(zhuǎn)子消耗能量定子轉(zhuǎn)子電阻UVWr2R2⑵改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速-4Tn1A(sN)B(s1)R