1、第五章第五章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性要求：要求：了解异步电动机的基本结构和旋转磁场的产生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；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；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；方法；掌
2、握各种异步电动机和同步电动机的使用场所掌握各种异步电动机和同步电动机的使用场所。5.1 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理一、三相异步电动机的基本结构一、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定子和转子硅钢冲片三相对称绕组AX，BY，CZ鼠笼转子结构鼠笼转子结构ABC外接外接变阻器（启动和速变阻器（启动和速度调节度调节）滑环和电刷滑环和电刷绕线转子结构绕线转子结构二、三相异步电动机的工作原理二、三相异步电动机的工作原理三相交流电三相交流电定子定子三相三相绕组绕组N-S主磁场以主磁场以n0顺时针旋转顺时针旋转nTFieM顺顺时针时
3、针TM产生条件是产生条件是n0和和n相对运动相对运动1.500nnnS转差率转差率n0同步转速n转子转速工作原理要点工作原理要点n三相交流电通过定子绕组产生三相交流电通过定子绕组产生旋转磁旋转磁场场n旋转磁场与转子绕组之间存在旋转磁场与转子绕组之间存在相对运相对运动动n转子绕组转子绕组切割磁力线切割磁力线从而产生感应电从而产生感应电势势n转子绕组为转子绕组为闭合回路闭合回路，在感应电势作，在感应电势作用下产生感应电流用下产生感应电流n转子绕组成为转子绕组成为载流导体载流导体，在磁场中受，在磁场中受到电磁力（矩）的作用，从而使转子到电磁力（矩）的作用，从而使转子旋转旋转n转子转速始终低于旋转磁场
4、的转速转子转速始终低于旋转磁场的转速(同同步转速步转速)三、三、三相异步电动机的旋转磁场三相异步电动机的旋转磁场1.旋转磁场的产生旋转磁场的产生34sin32sinsintIitIitIimcmBmACBAiiit0006CBAiiiTtCBAiiiTt03CBAiiiTt02ttTtt020主主磁场磁场N-S顺时针旋转顺时针旋转180度度（旋转磁场（旋转磁场n0在一对极在一对极p=1时）时）旋转磁场的产生旋转磁场的产生2.2.旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向三相交流电流最大值到达的顺三相交流电流最大值到达的顺序（序（相序相序）决定电动机）决定电动机转向。转向。ABC 电流电流ABC 定子
5、绕组（定子绕组（顺时旋转顺时旋转）ABC 电流电流ACB 定子绕组定子绕组（逆时旋转逆时旋转）3.3.旋转磁场的极对数与旋转速度旋转磁场的极对数与旋转速度CBAiiit0006CBAiiiTtCBAiiiTt03CBAiiiTt02ttTtt0205.5600pfn 旋转磁场转速旋转磁场转速（同步转速）（同步转速）磁场转了磁场转了90度度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四极旋转磁场与旋转速度四极旋转磁场与旋转速度5.5600pfn 旋转磁场转速旋转磁场转速（同步转速）（同步转速）n0r/minfHZ p极对数（p=1、2、3）min/
6、9801480288010001500300032150000rnnnnnnPPPHfZPfSnpfnnnnS/60160000四、四、定子绕组线端连接方式定子绕组线端连接方式出线端出线端排列排列短路片短路片线线电压电压相相电压电压铭牌：铭牌：Y/接线方式接线方式 380/220不同接线不同接线应加的线电压应加的线电压5.2 5.2 三相异步电动机的定子电路和转子电路三相异步电动机的定子电路和转子电路一、定子电路分析一、定子电路分析定子每相绕组的感应电势为定子每相绕组的感应电势为dtdNetm11sin有效值为有效值为6.544.4111NfE ffpnf1017.560忽略漏磁忽略漏磁10.
7、511EU 转子感应电势有效值为转子感应电势有效值为1210ffSnZ12H50f)375.0%6%5.1ZHfS（11.544.4222NfE 12.512Sff 15.5202SEE E20转子未转动感应电转子未转动感应电势势二、转子电路分析二、转子电路分析212044.4NfE转子感应电转子感应电流流有效值为有效值为22.5cos220222222222SXRRXRR21.52202220222222SXRSEXREIE20转子未转动感应电势转子未转动感应电势X2-转子每相绕组漏磁感抗转子每相绕组漏磁感抗转子电路功率因素为转子电路功率因素为(I2滞后滞后E2一个一个2角角)转子电路分析转
8、子电路分析转子电路的分析转子电路的分析21.52202220222222SXRSEXREI22.5cos220222222222SXRRXRR 1cos002220220220 SRSEISXRInnS202220202202/cos01SXRCXSEISXRnS 三、三相异步电动机的额三、三相异步电动机的额定值定值电动机铭牌上的额定数据电动机铭牌上的额定数据n型号型号n额定功率额定功率PN (输出的输出的机械功率机械功率)n额定电压额定电压 UN (220/380V /Y)n额定频率额定频率f (50HZ)n额定电流额定电流IN (10.35/5.9A /Y)n额定转速额定转速nN (额定转
9、额定转差率差率SN)n工作方式工作方式 (定额定额)n温升温升(或绝缘等级或绝缘等级)n电动机重量电动机重量电机名称（类型）电机名称（类型）小型三相异部电小型三相异部电动机动机制造厂名称制造厂名称大连电机厂大连电机厂产品编号产品编号0132出厂年月出厂年月1986年年10月月型号型号Y280S1-4防护型式代号防护型式代号IP44冷却方式代号冷却方式代号ICO141额定功率额定功率75KW额定电压额定电压380V绝缘等级或温升绝缘等级或温升限制限制B级或级或80K转速转速1470r/min定额种类定额种类连续连续S1接法接法型号组成型号组成n1）产品代号部分）产品代号部分n2）规格代号部分）规
10、格代号部分n3）特殊环境代号）特殊环境代号n4）补充代号部分补充代号部分中心高（中心高（mm）132机座机座长度（字母）长度（字母）S M L铁芯铁芯长度（数字）长度（数字）1、2极数极数2、4异步电动机异步电动机Y、YR同步电动机同步电动机T同步发电机同步发电机TF直流电动机直流电动机Z直流发电机直流发电机ZF汽轮汽轮发电机发电机QF水轮水轮发电机发电机SF潜水电机潜水电机Q纺织电机纺织电机F绝缘等级和防护等级绝缘等级和防护等级IPnIPn1 1n n2 2AEBFHC105C120C130C155C180C180C0无防护无防护0无防护无防护150mm固体固体1防滴防滴212mm固体固体2
11、15防滴防滴32.5mm固体固体3防淋水防淋水41mm固体固体4防溅水防溅水5防尘防尘5防喷水防喷水6尘密尘密6防防海浪或强力喷水海浪或强力喷水7浸水浸水8潜水潜水冷却方式和工作定额冷却方式和工作定额n空气冷却：自冷、自扇冷、他扇冷、管空气冷却：自冷、自扇冷、他扇冷、管道通风道通风n液体冷却液体冷却n闭路循环气体冷却闭路循环气体冷却n表面冷却、内部冷却表面冷却、内部冷却n工作定额工作定额分分S1S8：连续、短时、继续、连续、短时、继续、周期等周期等电动机铭牌上不标的额定数据电动机铭牌上不标的额定数据n额定功率因数额定功率因数cosNn额定效率额定效率N%1003NNNNNconIUPn 额定转
12、矩额定转矩TN n 绕线式异步电动机转子静止时滑环电压和绕线式异步电动机转子静止时滑环电压和转子额定电流转子额定电流n 通常手册上给出的数据就是额定值通常手册上给出的数据就是额定值解 (1)E1=4.44f1N1 =4.445O3200.0231634V (2)转子绕组开路时，转子电路电流转子绕组开路时，转子电路电流I2=0，转，转子转速子转速n=0，转子绕组电动势频率，转子绕组电动势频率f2=f1=50Hz，故，故转子每相绕组的感应电动势转子每相绕组的感应电动势(即开路电压即开路电压)E20=4.44f2N2=4.44f1N2=4.4450200.023=102V (3)求求 E2N E2N
13、=SN E20=2.9V例例1、有一台三相四极的异步电动机，有一台三相四极的异步电动机，Y连接，其额定技术数据为连接，其额定技术数据为 PN=90kW，UN=380V，IN=229A，电源频率电源频率f=50Hz，额定转差率额定转差率SN=285，定子每相绕组匝数定子每相绕组匝数N1=320，转子每相绕线匝数转子每相绕线匝数N2=20，旋转磁场的每极旋转磁场的每极磁通磁通0.023Wb，试求：试求：(l)定子每相绕组感应电动势定子每相绕组感应电动势E1：(2)转子每相绕组开路电压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额定转速时转子每相绕组感应电动势E2N。例题例题例
14、例2 有一台三相四极的异步电动机，有一台三相四极的异步电动机，其额定技术数据为其额定技术数据为nN=1440r/min，R2=0.02，X20=0.08，电源频率电源频率f1=50Hz，E20=20V，试求：试求：(l)电动机的同步转速电动机的同步转速n0：(2)电动机启动时的转子电流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电动机在额定转速时的转子电流 I2N解解 (1)n0=60f1/P=6050/2=1500r/min (2)AXREIst5.24208.002.0202222022
15、202AXSRESINNN4008.004.002.02004.02222022202(3)SN=(n0-nN)/n0=(1500-1440)/1500=0.04 f2N=SNf10.0450Hz=2Hz(4)四、四、三相异步电动机的能流图三相异步电动机的能流图输入定子的电功率输入定子的电功率定子电路中的铜定子电路中的铜损损转子电路中的转子电路中的铜损铜损输入转子的电输入转子的电磁功率磁功率铁损铁损(磁滞磁滞和涡流损和涡流损耗耗)机械损失机械损失功率功率输出的机械功输出的机械功率率23.51112PPPPP电动机的效率电动机的效率NNNP9.07.0 TPTPPPemcu2220电动机的输电动
16、机的输出功率出功率T-电动机的电磁转矩电动机的电磁转矩T2-电动机的输出转矩电动机的输出转矩24.555.9222nPPT5.5.3 3 三相异步电动机的三相异步电动机的转矩与机械特性转矩与机械特性一、一、三相异步电动机的三相异步电动机的转矩转矩直流电动机的转矩直流电动机的转矩2.3atIKT三相异步电动机的三相异步电动机的转矩转矩25.5cos22IKTt21.52202220222222SXRSEXREI22.5cos220222222222SXRRXRR27.5220222222022212SXRUSRKSXRUSRKT27.5220222222022212SXRUSRKSXRUSRKT
17、U,U1-定子绕组相电压，电源电压；定子绕组相电压，电源电压；R2-转子每相绕组的电阻；转子每相绕组的电阻；X20-n=0时转子每相绕组的感抗；时转子每相绕组的感抗；K-三相异步电动机的转矩常数。三相异步电动机的转矩常数。二、二、三相异步电动机的三相异步电动机的转矩特性转矩特性ncos2对对T的影响的影响三、三、三相异步电动机的三相异步电动机的机械特性机械特性 nf(T)T=f(S)T-S曲线n=n0n=0Tn=f(T)机机械特性曲线械特性曲线27.5220222222022212SXRUSRKSXRUSRKT机械特性分类机械特性分类 固有机械特性固有机械特性：异步电动机在：异步电动机在额定电
18、压额定电压和和额定额定频率频率下，用下，用规定的接线方式规定的接线方式，定子和转子电路，定子和转子电路中中不串联任何电阻或电抗不串联任何电阻或电抗时的机械特性时的机械特性 人为机械特性人为机械特性：改变定子电压：改变定子电压U，定子电源频定子电源频率率f，定子电路串入电阻或电抗，转子电路串入定子电路串入电阻或电抗，转子电路串入电阻或电抗等得到的异步电动机的机械特性。电阻或电抗等得到的异步电动机的机械特性。理想空载转速n0n额定工作点T=TNnTN=9.55PN/nNnSN=(n0-nN)/n0 n (0.060.015)nnN=(0.940.985)n0n启动工作点Tst(n=0,s=1)n临
19、界工作点(T=Tmax,s=sm)dT/ds=0 sm=R2/X20 Tmax=KU2/(2X20)27.52202222SXRUSRKT固有机械特性固有机械特性n过载能力系数过载能力系数nm=Tmax/TN m=2.02.2n启动启动能力系数能力系数nst=Tst/TN st=1.01.2n转矩转矩-转差率实用公式转差率实用公式nT/Tmax代入代入 sm=R2/X20 化简化简得得 27.52202222SXRUSRKTn Tmax=KU2/(2X0)nsm=R2/X20 34.5/2maxSSSSTTmm固有机械特性固有机械特性n降低电源电压的人为特性降低电源电压的人为特性32.5231
20、.5/5.5/60202max2020XUKTXRSPfnm电压降低后特性变化的特点电压降低后特性变化的特点：1.n0、Sm不变；不变；2.Tmax大大减小，对大大减小，对U敏感；敏感；3.机械特性变软；机械特性变软；4.TL不变下，不变下，SI温度升高。温度升高。0.25Tmax0.64Tmax人为机械特性人为机械特性 特性变化的特点特性变化的特点：1.n0、Sm不变；不变；2.Tmax比较小的减小比较小的减小(同降压同降压引起引起Tmax下降相比下降相比)；3.机械特性变软；机械特性变软；定子电路串入电阻或电抗的定子电路串入电阻或电抗的人为机械特性人为机械特性 特性变化的特点：特性变化的特
21、点：n0、Sm改变改变，机械特性基本不，机械特性基本不变；变；ststmTffTCTCfUXUKTfXXRSPfn/1/32.5231.5/5.5/60max202max202020ff1f2改变电源频率时的改变电源频率时的人为机械特性人为机械特性转子电路串入电阻（绕线式电动机）的转子电路串入电阻（绕线式电动机）的人为机械特性人为机械特性 特性变化的特点：特性变化的特点：Sm增大增大，机械特性，机械特性变软；变软；CTXUKTXRSPfnmmax202max202032.5231.5/5.5/60 5.4 5.4 三相异步电动机的三相异步电动机的启动特性启动特性三相异步电动机的启动要求三相异步
22、电动机的启动要求n启动转矩要足够大；启动转矩要足够大；n满足启动转矩要求下，启动电流满足启动转矩要求下，启动电流要小。要小。22022202222coscos1SXRSEIIkTSstststtststNstNstIITT755.18.021、直接启动、直接启动2、降压启动降压启动 电阻或电抗器降压启动电阻或电抗器降压启动 Y降压启动降压启动 自耦变压器降压启动自耦变压器降压启动 延边三角形启动延边三角形启动鼠笼式异步电动机的启动方法鼠笼式异步电动机的启动方法2 2、工业与照明共用电源、工业与照明共用电源，电动机启动比较，电动机启动比较频繁，按经验公式估算。频繁，按经验公式估算。1、有独立变压
23、器供电、有独立变压器供电电动机启动频繁，电动机功率电动机启动频繁，电动机功率=变压器容量变压器容量的的20时时,允许直接启动；允许直接启动；电动机不经常启动，电动机功率小于变压器容电动机不经常启动，电动机功率小于变压器容量的量的30时，允许直接启动；时，允许直接启动；35.5443电动机功率电源总容量NstII特点：无需附加启动设备，且操作和控制简单、可靠特点：无需附加启动设备，且操作和控制简单、可靠 直接启动（全压直接启动（全压例题例题n例、例、有一台要求经常启动的鼠笼式异步电动机，其有一台要求经常启动的鼠笼式异步电动机，其PN20KW，IstIN6.5，如果供电变压器如果供电变压器(电源电
24、源)容量为容量为560kVA，且有照明负且有照明负载载,问可否直接启动问可否直接启动?当当IstIN6.5，功率为多大的电动机则不允功率为多大的电动机则不允许直接启动许直接启动?35.5443电动机功率电源总容量NstII解：解：（1）根据）根据 IstIN6.524kw时，电动机不允许直接启动。时，电动机不允许直接启动。NP4560435.6 2.2.串电阻、电抗串电阻、电抗缺点缺点：机械特性变软机械特性变软消耗能量大，消耗能量大，不适合经常启不适合经常启动的电动机动的电动机3.Y-3.Y-IstY=Ist/3TstY=Tst/3优点优点；简单、经济、电流；简单、经济、电流小。小。缺点缺点；
25、只能应用于正常工；只能应用于正常工作方式为三角形接线的电作方式为三角形接线的电机机(4KW以上，额定电压以上，额定电压380v、接线。接线。)4.4.自耦变压器自耦变压器优点优点:电压可调、电流电压可调、电流小。小。缺点缺点:变压器体积大、变压器体积大、价格高。不能应用于频价格高。不能应用于频繁启动电机。繁启动电机。优点优点：电流、：电流、启动转矩大启动转矩大（同（同Y-相相比）；比）；缺点缺点：对定子：对定子绕组出线有特绕组出线有特殊要求殊要求5.5.延边三角形延边三角形1.逐级切除逐级切除优点优点:电电流小、流小、启动转启动转矩大。矩大。缺点缺点:电电阻上的阻上的损耗大。损耗大。绕线式异步
26、电动机的启动方法绕线式异步电动机的启动方法2.频敏变阻器启动法频敏变阻器启动法优点优点：电流小、结构简单、无需维：电流小、结构简单、无需维修。启动转矩较大。修。启动转矩较大。适用于：对调速沒有要求、经常正适用于：对调速沒有要求、经常正反转、启动转矩要求不大的冶金、反转、启动转矩要求不大的冶金、化工设备上。化工设备上。缺点；缺点；不能用作调速电阻。不能用作调速电阻。n=0，S=1 f2=Sf1RXITn=nN f2 R=X0相当于转相当于转子短路，启动完毕子短路，启动完毕绕线式异步电动机的启动方法绕线式异步电动机的启动方法四、四、特殊鼠笼式电动机特殊鼠笼式电动机n1.双鼠笼电动机双鼠笼电动机n启
27、动时：启动时：22222222222cosiiiexexexexXRRXRR 内外内外iexiexIIXXXRffS2222222,1stistexTT 内外内外内外iexiexiexTTIIRRXRfS22222黄铜黄铜(启动启动)紫铜紫铜(工作工作)正常工作：正常工作：集肤效应集肤效应电流集中在导体电流集中在导体上部（启动时）上部（启动时）100千瓦以上鼠笼电机千瓦以上鼠笼电机都做成双鼠笼式或深槽式都做成双鼠笼式或深槽式 深槽电机深槽电机5 5.5.5 三相异步电动机的调速特性三相异步电动机的调速特性34.5/2maxSSSSTTmm36.512maxmaxTTTTSSm37.560)1(
28、PfSn只要改变只要改变Tmax 、Sm、f、P就可改变速度就可改变速度调速方法调速方法：调压调速、转子电路串电阻调速调压调速、转子电路串电阻调速 改变极对数调速、改变极对数调速、变频调速变频调速 离心风机离心风机不同负载下不同负载下可有不同的可有不同的调速范围调速范围调压调速调压调速特点：特点：1、只适用于线绕式异步电动机；、只适用于线绕式异步电动机；2、有级调速；、有级调速；3、随转速降低，特性变软；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。转子电路电阻损耗与转差率成正比，低速时损耗大。重复短期运转的生产机械重复短期运转的生产机械转子串电阻调速转子串电阻调速改
29、变极对数调速改变极对数调速2PP2PP改变接线必须同时改变定子绕组的相序，以保证转向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。不变。启动时宜低速启动。改变极对数调速改变极对数调速适用于适用于鼠笼式电动机鼠笼式电动机变频调速变频调速T T与与n n方向相反方向相反5 5.6.6 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性一、反馈制动一、反馈制动00202220000SXRSEInnnSTSnn均为负值T T与与n n方向相反方向相反变极或变频调速时反馈变极或变频调速时反馈制动制动反馈制动反馈制动T T与与n n方向相反方向相反二、反接制动二、反接制动1.电源反接
30、制动电源反接制动 n0方向改变方向改变T,TL同向同向,abc断电断电因为反接电流很大，实因为反接电流很大，实际串电阻后应际串电阻后应ade特点特点：制动强烈、控制：制动强烈、控制复杂、不准确、能耗大，复杂、不准确、能耗大，需反转场合。需反转场合。T T与与n n方向相反方向相反2.2.倒拉反接制动倒拉反接制动提升提升工作在工作在a点点下放下放时串电阻改变机械时串电阻改变机械特性特性a乛乛b乛乛c乛乛d点。点。特点特点：能耗大、电阻大：能耗大、电阻大小要适当，起吊机械。小要适当，起吊机械。三、能耗制动三、能耗制动特点特点：制动：制动效果不如反效果不如反接制动强度接制动强度大，制动平大，制动平稳
31、，准确停稳，准确停车，需直流车，需直流设备，应用设备，应用于准确停车于准确停车和下放重物和下放重物设备上。设备上。5 5.7.7 单相异步电动机单相异步电动机一、单相异步电动的磁场一、单相异步电动的磁场38.5sintBBm交流电源的角频率磁感应强度的幅值mB产生脉动磁场组单相交流电通入单相绕单相异步电动的磁场单相异步电动的磁场2/21mmmBBB两个圆形旋磁场半径相同转向相反的可分解产生脉动磁场组单相交流电通入单相绕10000000200122SnnnnnnnnnnSnnnS反向正向正向正向反向反向合成合成T-S曲线曲线启动转矩为零。2.在外力矩作用下能加速到稳在外力矩作用下能加速到稳定运行
32、状态，转向不固定定运行状态，转向不固定.，沒有启动能力，脉动磁场特点：1脉动磁场的脉动磁场的TS曲线曲线单相异步电动的启动方法单相异步电动的启动方法1.电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机移相移相电容电容离心离心开关开关iB电流超前电流超前iA电流电流90度度1.电容分相式异步电动机圆形旋转磁场的条件圆形旋转磁场的条件：两相相差：两相相差90度等幅值度等幅值的交流电通入两相在的交流电通入两相在空间相差空间相差90度的对称绕组度的对称绕组.单相异步电动的启动方法单相异步电动的启动方法电容分相式异步电动机的转向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。转向取决于电流最大值到达的
33、顺序。或对调两绕组的任一绕组的接线。或对调两绕组的任一绕组的接线。向罩极部分移动的磁场产生一个由未罩极一个角度迟后12罩极铜环罩极铜环罩极铜环罩极铜环注意注意：罩极电动机的转：罩极电动机的转向不可改变向不可改变。2.罩极式异步电动机罩极式异步电动机5 5.8.8 同步电动机的工作原理、特点及应用同步电动机的工作原理、特点及应用n同步电动机的基本概念同步电动机的基本概念pfnn/6000适用于大功率适用于大功率高电压的场合高电压的场合气隙气隙不均匀（低速不均匀（低速电动机电动机1000r/min以下）以下）气隙气隙均匀均匀（高（高速电速电动机）动机）直流励磁（电刷、直流励磁（电刷、集电环）集电环
34、）同步电动机的基本结构同步电动机的基本结构（一）组成部分（一）组成部分1、定子：铁心，定子绕组，机座，端盖；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，集转子：主磁极，直流励磁绕组，鼠笼型启动绕组，电刷，集 电环电环 二、同步电动机的工作原理和运行特性二、同步电动机的工作原理和运行特性40.5/600Pfnnn不随不随负载变负载变化，恒定转速。化，恒定转速。同步电动机的同步电动机的最突出的优点最突出的优点 n调节同步电动机转子的直流励磁电流调节同步电动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便能控制同步电动机的功率因数 的的大小和性质大
35、小和性质 cos1 1、正常励磁状态、正常励磁状态 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，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，这时的励磁状态称为正常励磁。这时的励磁状态称为正常励磁。同步电动机的所需的磁动势由定子和转子共同产生同步电动机的所需的磁动势由定子和转子共同产生 转子励磁电流转子励磁电流If产生磁通产生磁通f，而定子电流产生磁通而定子电流产生磁通0，总的磁总的磁通通为两者的合成为两者的合成当外加三相交流电源的电压当外加三相交流电源的电压U为一定时，总的磁通为一定时，总的磁通 也应该为也应该为一定一定因此，当改变同步电动机转子的直流励磁电流因此，当改
36、变同步电动机转子的直流励磁电流If使使f改变时，如改变时，如果要保持总磁通果要保持总磁通不变，那么，不变，那么，0就要改变，故产生就要改变，故产生0的定子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功率因数子的励磁电流来使功率因数12 2、欠励状态、欠励状态n直流励磁电流小于正常励磁电流时的状态直流励磁电流小于正常励磁电流时的状态n直流励磁的磁动势不足，交流电源还必须要供直流励磁的磁动势不足，交流电源还必须要供给一部分励磁电源，以保证总磁通不变给一部分励磁电源，以保证总磁通不变 n定子电路成为电感性电路定
37、子电路成为电感性电路n定子电路的输入电流滞后于电压，功率因数定子电路的输入电流滞后于电压，功率因数1，定子电流大于正常励磁状态时的电流值，定子电流大于正常励磁状态时的电流值 3 3、过励状态、过励状态n直流励磁电流大于正常励磁电流时的状态。直流励磁电流大于正常励磁电流时的状态。n直流励磁过剩，交流电源需向电网发出电感性直流励磁过剩，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。负载的需要，提高整个电网的功率因数。n这时的同步电动机与电容器作用类似。输入电这时的同步电动机与电容器作用类似。输入电流超前
38、于电压，功率因数流超前于电压，功率因数11，定子电流也要增，定子电流也要增大。大。同步电动机的启动同步电动机的启动由于惯性转由于惯性转子产生摆动子产生摆动同步电动机不能自行启动，需要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、先采用异步电动机原理启动2、慢慢加大交流电源的频率、慢慢加大交流电源的频率同步电动机的启动同步电动机的启动(采用异步启动的方法采用异步启动的方法)鼠笼鼠笼条条(启启动绕动绕组组)QB在在1位置时为启动状态，位置时为启动状态，R为防止励磁线圈产生高压。为防止励磁线圈产生高压。当当n接近接近n0时将时将QB扳向扳向2处，将转子拉入同步。处，将转子拉入同步。R1调
39、节调节cos2至要至要求。求。异步电动机的特点异步电动机的特点n结构简单、价格便宜，坚固耐用，维修结构简单、价格便宜，坚固耐用，维修方便，应用广泛。但是，它功率因数低，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调速性能差，在一定程度上限制了它的应用。应用。直流电动机的特点直流电动机的特点n具有良好的启动特性和调速特性，所以，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，的，但直流电动机有电流换向的问题，成本高
40、，运行中的维护检修也比较麻烦。成本高，运行中的维护检修也比较麻烦。同步电动机的特点同步电动机的特点n与异步电动机相比，它的转速恒定不变，和负载与异步电动机相比，它的转速恒定不变，和负载大小无关，功率因数也可以调节。大小无关，功率因数也可以调节。n同步电动机的功率因数较高，可以调到同步电动机的功率因数较高，可以调到cos=1运运行，在运行中还可调节励磁电流，使它的功率因行，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。数超前，从而改善整个电网的功率因数。n同步电动机具有气隙大，便于制造和安装，效率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。高，过载
41、能力大等优点。n但它结构复杂，需要直流励磁电源，造价高，起但它结构复杂，需要直流励磁电源，造价高，起动和运行维护麻烦。动和运行维护麻烦。n因此，某些不需要调速的低速大功率负载才采用因此，某些不需要调速的低速大功率负载才采用同步电动机。同步电动机。n重点重点n掌握异步电动机的人为机械特性，因为它是分析异步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；电动机启动、调速、制动工作状态的依据；n异步电动机铭牌数据、额定值的含义；异步电动机铭牌数据、额定值的含义；n掌握异步电动机直接启动和掌握异步电动机直接启动和 Y-Y-降压启动的条件和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：和制动，以及各种启动方法的应用场合：n异步电动机变频调速和变极对数调速的特性与优缺点。异步电动机变频调速和变极对数调速的特性与优缺点。难难 点点n定子旋转磁场与转子运动的相对性定子旋转磁场与转子运动的相对性n电动机的启动过程电动机的启动过程
