《电机及其拖动基础》第五章ppt讲义
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06电机拖动第五章异步电机二2 共26页
pCu1
m1
I
2 1
R1
sPe——转差功率
动
pFe
m1
I
2 m
R
m
基 础
Pe
m1E2 I 2
cos 2
m1I 22
R2 s
转速n越低，转差 率s越大，即转差 功率越大，则转
pCu 2
m1I 22 R2
sPe
子铜耗就越大
Pmech
Pe
拖 动
• 负载增大时：P2增加、I2增大以产生更大的电磁功率，故 s也增大、n稍有下降
基
础 • 一般转子铜耗很小，额定负载时：s≈1.5%～5%，则
n≈(0.985～0.95)ns
——异步电动机的转速特性为一条稍向下倾斜的曲线。
11
2、定子电流特性 I1f(P2)
I1 Im(I2)
电 机 • 空载时：定子电流几乎全部为励磁电流Im 学 • 负载增大时：P2增加、n下降、I2′增大，故I1随之增大 及 ——异步电动机的定子电流几乎随P2按正比例增加。 拖
空载特性曲线
16
2、励磁参数、铁耗及机械损耗的确定
（1）机械损耗和铁耗的分离 电
机 学
• 空载时，s≈0、I2≈0
及
p 10m 1I1 2R 1pF epm ech
拖
动
p 10m 1I1 2R 1pF epm ech
基
础 • 铁耗与磁密平方、即与端电压平方成正比
• 机械损耗仅与电动机转速有关，空载时可认为是恒值
17
（2）励磁参数的确定
• 空载时，s≈0
《电机与拖动基础》课件
1 电机与拖动在现代工业中的重要性
强调电机与拖动在现代工业中的关键作用和重要性，为学生们带来更深的认识。
2 未来电机与拖动技术的发展趋势
展望未来电机与拖动技术的发展方向和趋势，激发学生们的兴趣和思考。
3 课程总结与展望
对本课程进行简要总结，并展望学生们在电机与拖动领域的未来发展。
探讨直流电机和交流电机的异同，分析
三相电机的特点与应用
4
它们在不同场景中的优势和劣势。
介绍三相电机的独特特点，并探讨它们 在工业领域中的广泛应用。
拖动基础
拖动的概念与基原理
解释拖动的基本概念以及背后的基本原理，为后续 内容打下基础。
拖动装置的分类与应用
介绍不同类型的拖动装置及其在各种应用中的案例 和使用场景。
传动系统的结构与特点
探讨传动系统的各个组成部分以及其特点，让您对 其运作有更深入的了解。
传动过程中的性能参数与选型原则
详细分析传动过程中的关键性能参数，并提供选型 指导原则，帮助您做出明智的选择。
电机与拖动控制
电机与拖动的控制方式
介绍电机和拖动控制的不同方式，并探讨其在工 程和自动化应用中的应用。
《电机与拖动基础》PPT 课件
这是一份关于电机与拖动基础的PPT课件，将融合丰富的图像、精炼的文字以 及多种布局方式，让学习变得生动有趣。
电机基础
1
电机的概念与分类
探索电机的定义和不同类型，介绍其在
电机的工作原理
2
各个领域中的应用。
揭示电机背后的工作原理，深入了解不
机与交流电机的比较
传动系统的控制策略与实现方法
提供传动系统控制的不同策略和实现方法，以满 足不同需求和应用场景。
电机控制回路的结构与特点
强调电机与拖动在现代工业中的关键作用和重要性，为学生们带来更深的认识。
2 未来电机与拖动技术的发展趋势
展望未来电机与拖动技术的发展方向和趋势，激发学生们的兴趣和思考。
3 课程总结与展望
对本课程进行简要总结，并展望学生们在电机与拖动领域的未来发展。
探讨直流电机和交流电机的异同，分析
三相电机的特点与应用
4
它们在不同场景中的优势和劣势。
介绍三相电机的独特特点，并探讨它们 在工业领域中的广泛应用。
拖动基础
拖动的概念与基原理
解释拖动的基本概念以及背后的基本原理，为后续 内容打下基础。
拖动装置的分类与应用
介绍不同类型的拖动装置及其在各种应用中的案例 和使用场景。
传动系统的结构与特点
探讨传动系统的各个组成部分以及其特点，让您对 其运作有更深入的了解。
传动过程中的性能参数与选型原则
详细分析传动过程中的关键性能参数，并提供选型 指导原则，帮助您做出明智的选择。
电机与拖动控制
电机与拖动的控制方式
介绍电机和拖动控制的不同方式，并探讨其在工 程和自动化应用中的应用。
《电机与拖动基础》PPT 课件
这是一份关于电机与拖动基础的PPT课件，将融合丰富的图像、精炼的文字以 及多种布局方式，让学习变得生动有趣。
电机基础
1
电机的概念与分类
探索电机的定义和不同类型，介绍其在
电机的工作原理
2
各个领域中的应用。
揭示电机背后的工作原理，深入了解不
机与交流电机的比较
传动系统的控制策略与实现方法
提供传动系统控制的不同策略和实现方法，以满 足不同需求和应用场景。
电机控制回路的结构与特点
电机及拖动基础第五章
21世纪高等学校规划教材 张方谢胜利
电机与拖 动基础
发电机由于受绝缘条件和结构的限制，发出的电 压不可能很高，需升高电压以后进行输送，例如 110KV、220KV、330KV、500KV等。当电能输 送到用电区时，应把输电电压降到配电电压，再 把电能输送出去。例如35KV，最后再降到用户 电压，如6KV、3KV、380/220V等。所以在从发 电厂（站）发出的电能输送到用户的整个过程中， 需要经过多次变压。因此，变压器的安装容量是 发电机容量的5～8倍。电力系统中用的变压器叫 做电力变压器。
21世纪高等学校规划教材 张方谢胜利
5.1 变压器的用途、工作原理、结构及产品系列 5.1.1 变压器的用途、工作原理及分类
电机与拖 动基础
1. 变压器的用途 在人们生产和生活中，广泛地采用电力作 为能源。电能的生产是由电厂或电站完成 的。由于总的发电容量很大，工业企业及 民用电压很低，为了减少传输损耗、架线 方便及减小导线截面积，必须首先提高传 输电压，到用户端再将电压降低后分配给 用户。为了实现电能根据输送距离所需的 不同电压等级合理输送，就需要一种专门 改变电压的设备。这种设备就是变压器。
可见，变压器原、副绕组电势之比就等于 原、副绕组匝数之比。只要改变原、副绕 组的匝数，便可达到改变副绕组输出电压 的目的。这就是变压器的基本工作原理。
21世纪高等学校规划教材 张方谢胜利
电机与拖 动基础
3 .变压器的分类 变压器的种类很多，有不同的分类方法。 1.根据它的用途，变压器主要分下列各类。 电力变压器－这种变压器主要用在输电和配电 系统中；供给特殊电源用的变压器－例如电炉 用变压器，整流用变压器、各种电焊变压器； 调压变压器－用来调节电网中的电压，小容量 的调压变压器也应用在试验室中；测量变压器 －如电流互感器，电压互感器；试验用变压器 －产生高电压作高压试验用；控制用变压器－ 用于自动控制系统里的小功率变压器等。
电机与拖 动基础
发电机由于受绝缘条件和结构的限制，发出的电 压不可能很高，需升高电压以后进行输送，例如 110KV、220KV、330KV、500KV等。当电能输 送到用电区时，应把输电电压降到配电电压，再 把电能输送出去。例如35KV，最后再降到用户 电压，如6KV、3KV、380/220V等。所以在从发 电厂（站）发出的电能输送到用户的整个过程中， 需要经过多次变压。因此，变压器的安装容量是 发电机容量的5～8倍。电力系统中用的变压器叫 做电力变压器。
21世纪高等学校规划教材 张方谢胜利
5.1 变压器的用途、工作原理、结构及产品系列 5.1.1 变压器的用途、工作原理及分类
电机与拖 动基础
1. 变压器的用途 在人们生产和生活中，广泛地采用电力作 为能源。电能的生产是由电厂或电站完成 的。由于总的发电容量很大，工业企业及 民用电压很低，为了减少传输损耗、架线 方便及减小导线截面积，必须首先提高传 输电压，到用户端再将电压降低后分配给 用户。为了实现电能根据输送距离所需的 不同电压等级合理输送，就需要一种专门 改变电压的设备。这种设备就是变压器。
可见，变压器原、副绕组电势之比就等于 原、副绕组匝数之比。只要改变原、副绕 组的匝数，便可达到改变副绕组输出电压 的目的。这就是变压器的基本工作原理。
21世纪高等学校规划教材 张方谢胜利
电机与拖 动基础
3 .变压器的分类 变压器的种类很多，有不同的分类方法。 1.根据它的用途，变压器主要分下列各类。 电力变压器－这种变压器主要用在输电和配电 系统中；供给特殊电源用的变压器－例如电炉 用变压器，整流用变压器、各种电焊变压器； 调压变压器－用来调节电网中的电压，小容量 的调压变压器也应用在试验室中；测量变压器 －如电流互感器，电压互感器；试验用变压器 －产生高电压作高压试验用；控制用变压器－ 用于自动控制系统里的小功率变压器等。
合肥工业大学顾绳谷《电机及其拖动基础》第五章ppt讲义
f2 = 60 = 60 ns = sf1
f2为转差频率，转子电流形成的转子磁 为转差频率，转子电流形成的转子磁 动势F 的旋转方向与F 的旋转方向相同， 动势 2的旋转方向与 1的旋转方向相同， 它相对于转子的转速为∆n， 它相对于转子的转速为 ，而相对于定 子的转速为∆n+n=ns 子的转速为
机电系 3
（二）磁动势平衡 转子磁动势F 与定子磁动势F 相对静止，得到合成磁动势F 转子磁动势 2与定子磁动势 1相对静止，得到合成磁动势 1+F2
& 负载时 F1 + F2 = Fm → Bm (Φ m )
& 空载时 F10 = Fm 0 → Bm 0 (Φ m 0 )
电动机从空载到负载，定子绕组的感应电动势的变化很小， 电动机从空载到负载，定子绕组的感应电动势的变化很小，差不 多和电源电压相平衡。所以， 多和电源电压相平衡。所以，可以近似认为
X2 X s = arctg 2 R2 / s R2
R2 上产生的功耗，实质上表征了异步电动机的 在附加电阻 上产生的功耗， s 机械功率
（二）绕组归算 由转子磁动势不变
0.9 m1 N1kW 1 & m N k & ′ I 2 = 0.9 2 2 W 2 I 2 2 p 2 p
′ I2 =
1 I2 ki
励磁支路的电动势方程式
& & E1 = − I m Z m
机电系 13
几种异步电动机的典型运行情况 1、空载运行 、
s≈0
1− s ′ R2 → ∞ s
2、额度负载下运行 s N ≈ 0.05 、 转子电路基本上是电阻性的，功率因数较高。 转子电路基本上是电阻性的，功率因数较高。 3、起动时的情况 、
f2为转差频率，转子电流形成的转子磁 为转差频率，转子电流形成的转子磁 动势F 的旋转方向与F 的旋转方向相同， 动势 2的旋转方向与 1的旋转方向相同， 它相对于转子的转速为∆n， 它相对于转子的转速为 ，而相对于定 子的转速为∆n+n=ns 子的转速为
机电系 3
（二）磁动势平衡 转子磁动势F 与定子磁动势F 相对静止，得到合成磁动势F 转子磁动势 2与定子磁动势 1相对静止，得到合成磁动势 1+F2
& 负载时 F1 + F2 = Fm → Bm (Φ m )
& 空载时 F10 = Fm 0 → Bm 0 (Φ m 0 )
电动机从空载到负载，定子绕组的感应电动势的变化很小， 电动机从空载到负载，定子绕组的感应电动势的变化很小，差不 多和电源电压相平衡。所以， 多和电源电压相平衡。所以，可以近似认为
X2 X s = arctg 2 R2 / s R2
R2 上产生的功耗，实质上表征了异步电动机的 在附加电阻 上产生的功耗， s 机械功率
（二）绕组归算 由转子磁动势不变
0.9 m1 N1kW 1 & m N k & ′ I 2 = 0.9 2 2 W 2 I 2 2 p 2 p
′ I2 =
1 I2 ki
励磁支路的电动势方程式
& & E1 = − I m Z m
机电系 13
几种异步电动机的典型运行情况 1、空载运行 、
s≈0
1− s ′ R2 → ∞ s
2、额度负载下运行 s N ≈ 0.05 、 转子电路基本上是电阻性的，功率因数较高。 转子电路基本上是电阻性的，功率因数较高。 3、起动时的情况 、
电机及拖动基础(第5版)课件：变压器
电力变压器的I0主要是用于建立空载磁场的感性无功 电小流,漏,阻其值抗很压小降,I一0Z般1很<小2%略IN去,而, 电电动力势变平压衡器方的程漏式阻可抗近Z1似也为很:
变压器
《电机及拖动基础》(第5版) 变压器
变压器
变压器是一种静止的交流电气设备，它利用电磁 感应原理，将一种等级的交流电压和电流转变成同频 率的另一种等级的交流电压和电流。它对电能的经济 传输、灵活分配和安全使用具有重要的意义；同时， 它在电气的测试、控制和特殊用电设备上也有广泛的 应用。
本章主要叙述一般用途的电力变压器有工作原 理、分类、结构和运行特性。
解：
I1N
SN 560103 32.33A 3U1N 3 10000
I2N
SN
560 103
A 808.29A
3U2N 3 400
《电机及拖动基础》(第5版) 变压器
第二节 单相变压器的空载运行
一般电工惯例来规定图
一、空载运行时的物理状况 中各物理量的正方向
１)同一条支路中，电压
变压器的一次绕组接在额定电压 ｕ的正方向与电流ｉ的
《电机及拖动基础》(第5版) 变压器
1.铁心
立体卷铁心
立体卷铁心 三维立体卷铁心层间没有接
缝，磁通方向与硅钢片晶体取向完全一致，没 有接缝处磁通密度的畸变现象。具有空载电流 低，空载损耗小，噪声低、结构紧凑与占地面 积小等优点。
《电机及拖动基础》(第5版) 变压器
2.绕组 变压器中的电路部分，小型变压器一般用具有 绝缘的漆包圆铜线绕制而成，对容量稍大的变 压器则用扁铜线绕制。
(3）波纹片 图3-2b中的波纹片是特殊的一种碳钢材料，它即 是连接油箱的散热管片(道)又可起到热胀冷缩作用，其热胀冷 缩作用可取代图3-2a中的储油柜作用。所以目前2000KV.A及 下，10/0.4kV的油浸式电力变压器均采用波纹片式的，储油 柜（油枕）式已很少生产。 （4）分接开关 变压器运行时，输出电压可控制在允许的变 化范围内，通过分接开关改变一次绕组匝数，使输出电压
电机及应用第二版第五章三相异步电动机的电力拖动课件
由前面分析知：
cos2
R2
s R22 ( X 20 )2
U1 4.44K1 f1N1Φm
由此得电磁转矩公式
T
C
R22
sR2 (sX 20 )2
U12
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电磁转矩公式
T
C
R22
sR2 (sX 20 )2
U12 f1
由公式可知
1.
T
与定子每相绕组电压
U
2 1
成正比。U
改变转子附加电阻R´2 可实现调速。
过载系数(能力) Tm
TN
一般三相异步电动机的过载系数为
1.8 ~ 2.2
工作时必须使TL <Tm ，否则电机将停转。
I2 I1 电机严重过热而烧坏。
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3. 起动转矩 Tst 电动机起动时的转矩。
n0 n
T
C
R22
sR2 (sX 20 )2
1
T
2. 当电源电压 U1 一定时，T 是 s 的函数。
3. R2 的大小对 T 有影响。绕线型异步电动机可外
接电阻来改变转子电阻R2 ，从而改变转距。
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二、机械特性曲线
根据转矩公式 得特性曲线：
T
Tm
T
C
R22
sR2 (sX 20 )2
U12 f1
nn1N n
Ts t
)
硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。
软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，
起动特性好。
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(2) R2 变化对机械特性的影响
n
电机与拖动基础第5章
弱磁调速的特点是； 1）由于励磁电流《因而控制方便，能量损耗小； 2）可连续调节电阻值，以实现无级调速； 3）在基速以上调速，由于受电击机械强度和换 向火花的限制，转速不能太高，一般约为 （1.2~1.5） ,特殊设计的弱磁调速电动机，最高 Nn 转速为（3~4 ）n，因而调速范围窄。 弱磁调速的调速范围小，所以很少单独使用，一 般都与调压调速配合，以获得很宽范围的，高效， 平滑而又经济的调速。
5.1电机调速的基本情况
5.1.1 电机调速技术的应用于发展情况
随着时代的进步和科技的发展，拖动控制的电力调速系 统在工业农业生产，交通和运输，国防军事设施以及日常 生活中越来越得到广泛的应用。根据转速是否变化，可以 将各类生产机械分为恒速拖动与变速拖动机械两大类，而 现代的各行各业中，绝大多数的机械都有着调速的要求， 使得对变速拖动系统的研究具有重要的现实意义。
N
x1
S
a2
N
a1 x1
S
a2
N
x2
a1
S x 2
N
A
X
a) N
x1
N
a1 x1
S
a2 x2 a1
N
x1
a2
S
x2
a2
a1 x2
S
A
X
A
b)
X
（a) 4极磁场 （b) 2极磁场 图5-7 对一相绕组改变定子绕组极对数的改接方法
2 改变转差率调速
什么叫转差率调速(具体意义): 不是变极/变频 其它改变转速方法
n n0 (1 s)
60 f1 (1 s) P
三种标量调速方法
改变下列三个参数入手：改变异步电动机 定子绕组的磁极数一变极调速；改变异步 电动机的转差率一即改变转差率调速；改 变供电电源的频率一即变频调速
电机及拖动基础第五章课件
能耗制动机械特性的斜率决定于能耗制动电阻Rbk大小。Rbk越大， 特性越斜；Rbk越小，机械特性越平，制动转矩越大，制动就越快。但 Rbk又不宜太小，否则，在制动瞬间会产生过大的冲击电流。允许的最 大制动电流Ibk≤(2~2.5)IN，据此选择制动电阻Rbk。
能耗制动的控制电路比较简单，制动过程中电枢不需要吸收电功 率，比较经济、安全。常用于反抗性负载制动停车，有时也用于下放 重物。 二、反接制动 反接制动有电枢反接制动和倒拉反接制动两种方式。 1.电枢反接制动
频繁正、反转的电力拖动系统常常采用电枢反接制动，系统先反 接制动停车，接着自动反向起动，达到迅速制动并反转的目的。 2.倒拉反接制动 这种制动方法一般发生在提升重物转为下放重物的情况下。控制电路 如图5-11a所示。
电动机提升重物时，接触器KM常开触点是闭合的，电动机运行在固 有机械特性的a点(电动状态)，如图5-11b所示。下放重物时，将KM触 点打开，电枢电路内串接较大电阻Rbk，这时电动机转速不能突变， 工作点从a点跳至对应的人为机械特性b点上，由于T＜TL，电机减速 沿曲线下降至c点。在c点，n=0，此时仍有T＜TL，在负载重物的作用 下，电动机被倒拉而反转过来，重物下放。由于n反向(负值)，Ea也 反向(负值)，电枢电流
第二节 他励直流电动机的起动和反转
电动机要工作时，转子总是从静止状态开始转动，转速逐渐上升， 最后达到稳定运行状态的，由静止状态到稳定运行状态的过程称为起 动过程或简称起动。电动机在起动过程中，电枢电流Ia、电磁转矩T、 转速n都随时间变化，是一个过渡过程。开始起动的一瞬间，转速等 于零，这时的电枢电流称为起动电流，用Ist表示；对应的电磁转矩 称为起动转矩，用Tst表示。生产机械对直流电动机的起动有下列要 求： 1) 起动转矩足够大(Tst＞TL，电动机才能顺利起动)。 2) 起动电流不可太大。 3) 起动设备操作方便，起动时间短，运行可靠，成本低廉。