項目一電機基礎知識《電機與驅動技術》項目1電機基礎知識項目23相異步電動機項目3變頻調速技術項目4單相異步電動機項目5直流電機項目6步進電動機項目7伺服電動機全套PPT課件掌握磁場基本物理量1掌握電機中常用的電磁定律2了解鐵磁性材料特性3學習目標了解電動機的分類和作用41.1.1磁感應強度厚德|博學|篤行|樂業1.1

磁場基本物理量一、磁感應強度是表示在磁場內某一點磁場強弱和方向的物理量。二、磁感應強度是矢量，其方向為磁場中該點的小磁針N極所指方向。三、為了形象地反映磁場的分布情況，采用設想的磁感線來表示磁場。四、在國際單位制中，磁感應強度用字母“B”表示，單位為特斯拉，簡稱特（T）。1.1.2磁通量厚德|博學|篤行|樂業1.1

磁場基本物理量在磁場中，把垂直穿過某一截面積S的磁感線數叫做通過該面積的磁通量，簡稱磁通，用字母“Φ”表示，它的單位是韋伯(簡稱韋)，用Wb表示，是標量，但有正負，正負僅代表穿越方向。對于均勻磁場且磁感應強度與面積垂直時，該公式可寫為1.1.2磁通量厚德|博學|篤行|樂業1.1

磁場基本物理量

磁通量的大小與磁場強弱程度、面積大小和該面與磁場方向夾角有關。當S與B的垂面存在夾角θ時，磁通量的大小為1.1.3磁導率厚德|博學|篤行|樂業1.1

磁場基本物理量在磁場中不同介質導磁能力不同，能對磁場產生不同的影響。用磁導率這個物理量就能方便、準確地反應物質的導磁能力。磁導率用字母“μ”表示，單位為亨利／米（H／m）。在工程技術上常用相對磁導率μr，1.1.3磁導率厚德|博學|篤行|樂業1.1

磁場基本物理量根據相對磁導率的不同，我們將磁介質分為三類：（1）μr<1的物質稱為抗磁物質，如銅、銀等。（2）μr>1的物質稱為順磁物質，如空氣、鎂、鉛等。（3）μr>>1的物質稱為鐵磁性物質。這類物質包括鐵、鎳、鈷以及這些金屬的合金，還有鐵氧體材料等。1.1.4磁場強度厚德|博學|篤行|樂業1.1

磁場基本物理量根據對磁導率的分析可以，磁感應強度的大小與磁場中的介質種類有關系，這就使得分析問題變得十分復雜，我們引入了磁場強度這個概念。磁場強度用字母“H”表示，單位為安培/米（A/H）。磁場強度為矢量，即在磁場中某點的磁場強度的方向與該點的磁感應強度方向相同。

1.2.1通電導體產生的磁場厚德|博學|篤行|樂業1.2

電機常用基本定律

將導體或線圈通入電流后，其周圍就會產生磁場。磁感應線都是圍繞電流的閉合曲線，右手螺旋定則揭示了這種電流與磁場之間的關系。

對于分析通電直導線產生磁場方向，方法是：用右手握住通電導線，大拇指伸直并指向電流方向，則其余四指所指的方向，就是磁場的方向。

1.2.1通電導體產生的磁場厚德|博學|篤行|樂業1.2

電機常用基本定律對于通電線圈產生磁場方向用右手螺旋定則確定的方法是：用右手握住線圈，四指指向電流的方向，伸直的大拇指所指方向就是線圈內部的磁場方向。1.2.2電磁感應定律厚德|博學|篤行|樂業1.2

電機常用基本定律

當穿過閉合回路所圍面積的磁通量發生變化時，不論這種變化是什么原因引起的，回路中就有電流，這種現象叫做電磁感應現象。回路中所出現的電流叫做感應電流。在回路中出現電流，表明回路中有電動勢存在，這種在回路中由于磁通量的變化而引起的電動勢叫做感應電動勢。1.2.2電磁感應定律厚德|博學|篤行|樂業1.2

電機常用基本定律一、線圈情況

設一線圖處于磁場中，當通過該線圈的磁通總量發生變化時，線圈中將有感應電動勢產生，感應電動勢e的公式為1.2.2電磁感應定律厚德|博學|篤行|樂業1.2

電機常用基本定律一、線圈情況

楞次定律的定義：閉合回路中感應電流的方向，總是使得它所激發的磁場來阻止引起感應電流的磁通量的變化。1、當線圈中的原磁通增加時，感應電流就產生與它方向相反的磁通去阻礙它的增加（增反）。2、當線圈中的原磁通減少時，感應電流就產生與它方向相同的磁通去阻礙它的減少（減同）。1.2.2電磁感應定律厚德|博學|篤行|樂業1.2

電機常用基本定律一、線圈情況

（1）當磁通量向上增加，，電流i的方向是從B到A，e的實際方向為A正、B負。（2）當磁通量向上減少，，電流i的方向是從A到B，e的實際方向為B正、A負。1.2.2電磁感應定律厚德|博學|篤行|樂業1.2

電機常用基本定律二、直導體切割磁感線

如果直導線位于均勻磁場中運動，且導體與磁力線、運動方向之間三者垂直，則感應電動勢的公式為：1.2.2電磁感應定律厚德|博學|篤行|樂業1.2

電機常用基本定律二、直導體切割磁感線右手定則：伸開右手，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內，讓磁感線垂直進入手心，大拇指指向導體運動方向，四指的方向就是感應電動勢方向。

1.2.3電磁力定律厚德|博學|篤行|樂業1.2

電機常用基本定律通電導線在磁場中受到的作用力稱為電磁力，又稱安培力。以通入電流為I、長度為l的直導線，放置于磁感應強度為B的均勻磁場中，則導線受到的安培力的大小為

1.2.3電磁力定律厚德|博學|篤行|樂業1.2

電機常用基本定律左手定則：伸開左手，使大拇指與其余四指垂直，并且都跟手掌在一個平面內，讓磁感線垂直進入手心，四指指向電流方向，那么大拇指的方向就是導體受電磁力方向。

1.2.4磁路歐姆定律厚德|博學|篤行|樂業1.2

電機常用基本定律一、磁動勢（F）

電機工程中，我們將繞組用來建立磁場的電流叫做勵磁電流，該繞組稱為勵磁繞組，勵磁電流和勵磁繞組的匝數的乘積叫做磁動勢，又稱磁通勢。F=NI

1.2.4磁路歐姆定律厚德|博學|篤行|樂業1.2

電機常用基本定律二、磁阻（R）磁通通過磁路時所受到的阻礙作用就稱為磁阻，單位為1/亨（1/H）。磁阻與電路中的電阻類似，其公式為

1.2.4磁路歐姆定律厚德|博學|篤行|樂業1.2

電機常用基本定律三、磁路歐姆定律在磁路中的磁通量Φ與磁動勢F成正比，而與磁阻R成反比，其公式為

1.3.1鐵磁性材料的磁化厚德|博學|篤行|樂業1.3鐵磁性材料特性將鐵磁性材料放入磁場中，鐵磁性材料呈現很強的磁性，這一現象稱為磁化。1.3.2磁滯厚德|博學|篤行|樂業1.3鐵磁性材料特性將鐵磁性材料放入磁場中進行磁化，使磁場強度在之間反復磁化，得到了abcdef封閉曲線，稱為鐵磁性材料的磁滯回線。

1.3.3渦流厚德|博學|篤行|樂業1.3鐵磁性材料特性在鐵芯中通入交變磁通時，在鐵芯內部會感應電動勢并產生感應電流，此電流在呈旋渦狀，稱為渦流。

1.4.1電機的概念與分類厚德|博學|篤行|樂業（電動機）（發電機）1.4電機概述電機是指依據電磁感應定律實現電能轉換或傳遞的一種電磁裝置。

1.4.1電機的概念與分類厚德|博學|篤行|樂業1.4電機概述電機直流電機直流電動機、直流發電機等。交流電機異步電機、同步電機等。控制電機步進電機、伺服電機等。變壓器是靜止電機。

1.4.1電機的概念與分類厚德|博學|篤行|樂業1.4電機概述電機驅動電機將電能轉換為機械能，作為機械裝置運動工作的動力源。控制電機在帶動動作機構工作的同時，更關注動作狀態與動作參數是否達到精準要求。

1.4.1電機的概念與分類厚德|博學|篤行|樂業1.4電機概述電機旋轉電機作輸出方式為旋轉運動，也就是傳統電動機為旋轉電動機。直線電機電能直接轉換成直線運動機械能，而不需要任何中間轉換機構的電傳動裝置。厚德|博學|篤行|樂業1.4電機概述驅動將電能轉變為機械能拖動機械裝置動作是驅動（拖動）作用。執行在控制指令作用下實現動作機構的精準定位是執行作用。

1.4.2電動機的作用厚德|博學|篤行|樂業1.4電機概述

1.4.2電動機的作用感謝您的聆聽主講人：項目二三相異步電動機《電機與驅動技術》掌握三相異步電動機的結構和工作原理1能正確識讀電動機銘牌2學習目標掌握三相異步電動機的工作特性和機械特性3掌握三相異步電動機的啟動、制動和調速方式4厚德|博學|篤行|樂業2.1三相異步電動機結構三相交流電動機的基本結構都是由定子和轉子這兩大基本部分組成，定子是固定部分，轉子是旋轉部分，在定子和轉子之間具有一定的氣隙。厚德|博學|篤行|樂業定子是由定子鐵芯、定子繞組、機座等組成。電動機磁路的一部分，并要放置定子繞組。一般用片間絕緣約0.5mm厚、導磁性能較好的硅鋼片疊壓而成。一定子鐵芯2.1三相異步電動機結構2.1.1定子部分厚德|博學|篤行|樂業一定子鐵芯2.1三相異步電動機結構2.1.1定子部分（a）開口型槽

（b）半開口型槽

（c）半閉口型槽2.1三相異步電動機結構2.1.1定子部分厚德|博學|篤行|樂業三相繞組是用絕緣銅線或鋁線繞制成三相對稱的繞組按一定的規則連接嵌放在定子槽中。二定子繞組厚德|博學|篤行|樂業三相繞組的6個出線端都引至接線盒上，首端分別為U1、V1、W1，尾端分別為U2、V2、W2。2.1三相異步電動機結構二定子繞組2.1.1定子部分厚德|博學|篤行|樂業機座的作用是固定定子繞組和定子鐵心，并通過兩側的端蓋和軸承來支撐電動機轉子，同時構成電動機的電磁通路并發散電動機運行中產生的熱量。三機座2.1三相異步電動機結構2.1.1定子部分厚德|博學|篤行|樂業三相交流異步電動機的轉子是由轉子鐵芯、轉子繞組和轉軸組成。1、作為電動機磁路的一部分，并放置轉子繞組。2、由0.5毫米厚的硅鋼片沖制疊壓而成。一轉子鐵芯2.1三相異步電動機結構2.1.2轉子部分厚德|博學|篤行|樂業轉子繞組用來切割定子旋轉磁場，產生感應電動勢和電流，并在旋轉磁場的作用下受力而使轉子旋轉，按繞組不同，異步電動機分為籠型轉子和繞線式轉子兩類。二鼠籠型轉子繞組結構示意圖轉子繞組2.1三相異步電動機結構2.1.2轉子部分厚德|博學|篤行|樂業繞線型轉子繞組2.1三相異步電動機結構2.1.2轉子部分厚德|博學|篤行|樂業2.1三相異步電動機結構2.1.2轉子部分三轉軸

轉軸的作用是固定轉子鐵芯和傳遞機械功率。為保證其強度和剛度，轉軸一般由低碳鋼或合金鋼制成。轉軸兩端銑有鍵槽，用來固定聯軸器或者皮帶輪。厚德|博學|篤行|樂業2.1三相異步電動機結構2.1.3氣隙三相異步電動機的氣隙大小對電機性能影響很大，氣隙越大勵磁電流就越大，電動機的功率因數越小。氣隙愈小則定子和轉子之間的相互感應（即耦合）作用就愈好。通常，異步電動機的氣隙大小為機械條件所能允許的最小數值，中小型異步電機一般為0.2~1.5mm。但也氣隙也不能太小，否則會使加工和裝配困難，運轉時定子與轉子之間易發生掃膛。厚德|博學|篤行|樂業

三相異步電動機定子繞組分布示意圖圖例說明：規定電流為正時，電流從線圈的首端（U1、V1、W1）流進，從線圈的尾端（U2、V2、W2）流出；電流為負時則方向相反，從線圈的首端流出，而從線圈的尾端流進。在表示線圈導出的小圓圈“○”內，用“×”表示電流流進，“.”表示電流流出。2.2三相異步電動機工作原理2.2.1旋轉磁場厚德|博學|篤行|樂業（a）t=0

（b）t=π/2

（c）t=π

（d）t=3π/2

（e）t=2π2.2三相異步電動機工作原理2.2.1旋轉磁場厚德|博學|篤行|樂業如果每相定子繞組分別由兩個線圈串聯而成，如圖所示。U相繞組由線圈U1U2和U1′U2′串聯組成，V相繞組由V1V2和V1′V2′串聯組成，W相繞組由W1W2和W1′W2′串聯組成。2.2三相異步電動機工作原理2.2.2旋轉磁場的轉速厚德|博學|篤行|樂業結論：四極旋轉磁場在電流變化半周時，旋轉磁場在空間旋轉90°，由此可以推出在電流變化一周時，旋轉磁場在空間旋轉180°。2.2三相異步電動機工作原理2.2.2旋轉磁場的轉速（a）t=0

（b）t=π/3（c）t=2π/3（d）t=π厚德|博學|篤行|樂業

p123456n1(r/min)300015001000750600500異步電動機磁極對數和對應的旋轉磁場的轉速關系表2.2三相異步電動機工作原理2.2.2旋轉磁場的轉速厚德|博學|篤行|樂業旋轉磁場的方向是由三相電流的相序決定的，即把通入三相繞組中的電流相序任意調換其中的兩相，就可改變旋轉磁場的方向。2.2三相異步電動機工作原理2.2.3旋轉磁場的轉向厚德|博學|篤行|樂業(1)三相正弦交流電通入電動機定子的三相繞組，產生旋轉磁場,旋轉磁場的轉速稱之為同步轉速;(2)旋轉磁場切割轉子導體,產生感應電勢；(3)轉子繞組中感生電流；(4)轉子電流在旋轉磁場中產生電磁力，形成電磁轉矩,電動機就轉動起來了。異步電動機工作原理2.2三相異步電動機工作原理2.2.4工作原理厚德|博學|篤行|樂業

S是分析異步電動機運行情況的主要參數：（1）正常運行時，其s很小，一般s=0.01~0.05（2）起動瞬間，s=1（3）理想空載狀態，s=0（不能實現）設同步轉速為n，電動機的轉速為n，則轉速差為n-n。

電動機的轉速差與同步轉速之比定義為異步電動機的轉差率S。112.2三相異步電動機工作原理2.2.4工作原理厚德|博學|篤行|樂業2.2三相異步電動機工作原理厚德|博學|篤行|樂業2.2三相異步電動機工作原理厚德|博學|篤行|樂業2.3三相異步電動機的銘牌銘牌定義:固定在產品止，主要用來記載產品的生產廠家及額定工作情況下的一些技術數據，以供正確使用而不致損壞設備。每臺電動機的機座上都裝有一塊銘牌，標明電動機的型號、額定值和有關技術數據、繞組接線方式、防護等級等。2.3.1電動機的銘牌厚德|博學|篤行|樂業2.3三相異步電動機的銘牌2.3.2銘牌信息識讀一、型號1、產品代號2、規格代號3、特殊環境代號4、補充代號厚德|博學|篤行|樂業2.3三相異步電動機的銘牌2.3.2銘牌信息識讀二、額定值1、額定功率2、額定電壓3、額定電流4、額定頻率5、額定轉速6、效率7、功率因數8、連接方式厚德|博學|篤行|樂業2.3三相異步電動機的銘牌2.3.2銘牌信息識讀三、絕緣耐熱等級絕緣等級AEBFHC絕緣材料允許溫度（℃）105o120o130o155o180o180o以上電機允許溫升（℃）65o80o90o115o140o140o以上厚德|博學|篤行|樂業2.3三相異步電動機的銘牌2.3.2銘牌信息識讀四、工作制（1）連續工作制S1：按額定值可長時間持續使用運行。（2）短時工作制S2：只能在規定的時間內按額定運行使用，我國規定的持續時間限值分為10min、30min、60min和90min四種。

（3）斷續周期工作制S3：電動機間歇運行，但可按一定周期重復運行，每周期（10min）包括一個運行時間和一個停止時間，運行時間與一個循環周期之比稱為負載持續率，用百分數表示，我國規定的標準負載持續率為15%、25%、40%、60%。厚德|博學|篤行|樂業2.3三相異步電動機的銘牌2.3.2銘牌信息識讀五、防護等級防護等級IP是指防護等級系統，IEC將電器依其防塵防濕氣之特性加以分級，例如IP54等。IP防護等級是由兩個數字所組成，第一位數字表明設備抗微塵的范圍，或者是人們在密封環境中免受危害的程度，代表防止固體異物進入的等級，最高級別是6。第二位數字表明設備防水的程度，代表防止進水的等級，最高級別是8。二者共同特點是數字越大表示其防護等級越高。厚德|博學|篤行|樂業2.4三相異步電動機運行分析2.4.1三相異步電動機磁動勢一、定子磁動勢三相異步電動機定子繞組通入三相對稱電流，在電動機內部空間合成旋轉磁動勢幅值為F1，表達式為

定子磁動勢F1在電動機內部產生磁通量，通過氣隙交鏈定子繞組和轉子繞組的磁通量稱為主磁通φm，把不交鏈轉子繞組而只交鏈定子繞組本身的磁通叫漏磁通φ1σ，漏磁通主要在定子槽部和繞組端接處。厚德|博學|篤行|樂業2.4三相異步電動機運行分析2.4.1三相異步電動機磁動勢二、轉子磁動勢當三相異步電動機以轉速為n旋轉時，由轉子電流I2產生的三相合成旋轉磁動勢的幅值為F2，表達式

三相異步電動機帶負載時，轉子轉速為n，同步轉速為n1，則轉子繞組中感應電動勢及電流的頻率為f2，其表達式為

厚德|博學|篤行|樂業2.4三相異步電動機運行分析2.4.1三相異步電動機磁動勢二、轉子磁動勢轉子磁動勢對轉子轉速為n2s表達式為

厚德|博學|篤行|樂業2.4三相異步電動機運行分析2.4.1三相異步電動機磁動勢三、合成磁動勢

三相異步電動機上的定子磁動勢F1和轉子磁動勢F2以相同的轉速和轉向旋轉，根據三相異步電動機定子、轉子磁動勢的矢量關系，可用使用矢量疊加的方法合成，得到一個合成的磁動勢F0，其合成磁動勢可以表示為F0=F1+F2。

對于三相異步電動機，轉子在任何轉速情況下（除了n=n1這種情況），包括在n和n1轉向相同但是n>n1或者n和n1方向相反的情況下，定子磁動勢F1和轉子磁動勢F2始終與相同的轉速和轉向旋轉。

厚德|博學|篤行|樂業2.4三相異步電動機運行分析2.4.2旋轉磁場的感應電動動勢一、旋轉磁場對定子繞組的作用

三相交流電通入三相定子繞組產生旋轉磁場，旋轉磁場在靜止的定子繞組產生感應電動勢，表達式如下定子漏磁通φ1σ表現的漏電抗為X1，由于漏磁通是線性的，X1為常數，表達式為厚德|博學|篤行|樂業2.4三相異步電動機運行分析2.4.2旋轉磁場的感應電動動勢一、旋轉磁場對定子繞組的作用

當外部電源電壓和電源頻率不變的時候，電動機的主磁通保持不變。厚德|博學|篤行|樂業2.4三相異步電動機運行分析2.4.2旋轉磁場的感應電動動勢二、旋轉磁場對轉子繞組的作用

旋轉磁場在轉子繞組產生感應電動勢，如果將轉子鎖住，轉子不轉，這時候轉差s=1，轉子頻率f2等于定子頻率f1，這時轉子感應電動勢為E20，表達式為當轉子不轉動的時候，轉子電動勢最大；當轉子轉動后速度增加，轉差s減小，轉子電動勢變小。厚德|博學|篤行|樂業2.4三相異步電動機運行分析2.4.2旋轉磁場的感應電動動勢二、旋轉磁場對轉子繞組的作用

轉子的R2和X20基本不變，根據公式轉子的阻抗跟轉差有關，當電動機啟動時，s最大，轉子阻抗Z2最大，隨速度的增加轉子阻抗Z2減小。厚德|博學|篤行|樂業2.4三相異步電動機運行分析2.4.2旋轉磁場的感應電動動勢二、旋轉磁場對轉子繞組的作用

厚德|博學|篤行|樂業2.4三相異步電動機運行分析2.4.3三相異步電動機的功率關系

厚德|博學|篤行|樂業2.4三相異步電動機運行分析2.4.3三相異步電動機的功率關系

例2—3

Y2-280S-6三相異步電動機輸出功率P2=45kW，電壓U1=380V，電流I1=86A，電動機功率因數cosφ=0.86，求輸入功率P1及效率η。解：1、三相異步電動機功率公式可得2、根據效率公式可得厚德|博學|篤行|樂業2.4三相異步電動機運行分析2.4.4三相異步電動機的轉矩關系

一、電動機轉矩平衡關系旋轉體上的轉矩T等于旋轉體上的機械功率P除以它的機械角速度Ω。可知電動機轉子上總機械功率Pmec減去機械損耗功率Pm和附加損耗功率Pad。當外部負載一定時，電動機轉速衡定；當電動機空載時，外部沒有負載，所以T2=0，Tem=T0。厚德|博學|篤行|樂業2.4三相異步電動機運行分析2.4.4三相異步電動機的轉矩關系

二、電動機轉矩的計算旋轉體上的轉矩T等于旋轉體上的機械功率P除以它的機械角速度Ω。

P單位為kWP單位為W厚德|博學|篤行|樂業2.4三相異步電動機運行分析2.4.4三相異步電動機的轉矩關系

厚德|博學|篤行|樂業2.4三相異步電動機運行分析2.4.5負載轉矩特性

一、恒轉矩負載（a）反抗性恒轉矩負載

（b）位能性恒轉矩負載厚德|博學|篤行|樂業2.4三相異步電動機運行分析2.4.5負載轉矩特性

二、恒功率負載厚德|博學|篤行|樂業2.4三相異步電動機運行分析2.4.5負載轉矩特性

三、風機、泵類負載厚德|博學|篤行|樂業（1）轉速特性n=f（P2）（2）轉矩特性Tem=f（P2）（3）定子電流特性I1=f(P2)（4）效率特性η=f(P2)（5）功率因數特性cosφ1=f(P2)概念：三相異步電動機的工作特性是指，在電動機的定子繞組加額定電壓，電壓的頻率又為額定值時，電動機的轉速ｎ、定子電流I１、功率因數cosφ1、電磁轉矩Ｔ、效率η等與輸出功率P２的關系。2.5三相異步電動機的工作特性與機械特性2.5.1三相異步電動機的工作特性厚德|博學|篤行|樂業2.5三相異步電動機的工作特性與機械特性2.5.2三相異步電動機的機械特性一、機械特性物理表達式二、機械特性參數表達式厚德|博學|篤行|樂業2.5三相異步電動機的工作特性與機械特性2.5.2三相異步電動機的機械特性二、機械特性參數表達式

厚德|博學|篤行|樂業2.5三相異步電動機的工作特性與機械特性2.5.2三相異步電動機的機械特性三、機械特性曲線特殊點

這里分析機械特性曲線在第一象限的A、B、C、D四個特殊點。厚德|博學|篤行|樂業即n=0(或s=1)，電動機軸上產生的轉矩稱為啟動轉矩Tst。（1）通過分析可得啟動轉矩

（2）啟動轉矩與額定轉矩的比值

啟動點D1.2.5三相異步電動機的工作特性與機械特性2.5.2三相異步電動機的機械特性厚德|博學|篤行|樂業理想空載點A2.即n=n1(或s=0)，此時轉子電流I2為零，故轉矩T=0。實際運行時，電動機轉速不可能達到n1，因此稱此點為理想空載運行點。對應的轉速稱為額定轉速nN，此時的轉差率稱為額定轉差率sN，而電動機軸上產生的轉矩則稱為額定轉矩TN

。額定運行點B3.2.5三相異步電動機的工作特性與機械特性厚德|博學|篤行|樂業臨界運行點C4.此時電動機產生的轉矩最大，稱為最大轉矩Tm，該點轉速nc稱為臨界轉速。對應于臨界轉速時的轉差率稱臨界轉差率sC

1電動機的最大轉矩Tm要比額定轉矩TN大得多，通常用過載系數λm=Tm/TN來衡量電動機的過載能力。一般λm=1.8～2.5。2.5三相異步電動機的工作特性與機械特性2.5.2三相異步電動機的機械特性厚德|博學|篤行|樂業2.5三相異步電動機的工作特性與機械特性2.5.2三相異步電動機的機械特性四、三相異步電動機的實際運行情況1、在機械特性曲線AC段運行情況AC段是電動機的穩定工作區。2、在機械特性曲線CD段運行情況CD段是電動機的不穩定工作區。厚德|博學|篤行|樂業2.5三相異步電動機的工作特性與機械特性2.5.2三相異步電動機的機械特性五、人為機械特性三相異步電動機在額定電壓、額定頻率，不改變定子、轉子回路阻抗時的機械特性稱為固有機械特性。人為機械特性是改變電動機的某些參數，如改變電源電壓、電源頻率和在轉子回路中串入電阻。厚德|博學|篤行|樂業2.5三相異步電動機的工作特性與機械特性2.5.2三相異步電動機的機械特性五、人為機械特性改變電源電壓人為機械特性

改變轉子回路電阻人為機械特性厚德|博學|篤行|樂業2.5三相異步電動機的工作特性與機械特性2.5.2三相異步電動機的機械特性厚德|博學|篤行|樂業2.6三相異步電動機的啟動

電動機從接通電源開始，轉子開始轉動到穩定運行的過程稱為啟動過程，簡稱啟動。啟動電動機投入運行的第一步，是衡量電動機運行性能的一個重要指標。啟動的主要問題1、啟動電流是額定電流的4~7倍。2、啟動轉矩并不大。厚德|博學|篤行|樂業2.6三相異步電動機的啟動2.6.1三相鼠籠式異步電動機的啟動方式一、直接啟動

電動機在額定電壓下啟動稱為直接啟動，又稱為全壓啟動。其方法是三相刀開關、封閉式負荷開關或者接觸器帶電吸合方式將電動機直接接入額定電壓下啟動。直接啟動的優點主要是：啟動方法最簡單，啟動設備少、投資小，啟動時電動機具有較大的啟動轉矩，能帶額定負載啟動。厚德|博學|篤行|樂業2.6三相異步電動機的啟動2.6.1三相鼠籠式異步電動機的啟動方式一、直接啟動電動機采用直接啟動方法時應滿足一定條件。1、容量小于7.5kW的電動機一般可采用直接啟動。這是因為小功率電動機啟動電流較小，且啟動快，一般說來，對電網、對電動機本身都不會造成影響。2、對于容量較大的電動機就要充分考慮電源的容量能否允許電動機直接啟動，可參考以下經驗公式確定能否直接啟動。厚德|博學|篤行|樂業2.6三相異步電動機的啟動2.6.1三相鼠籠式異步電動機的啟動方式二、降壓啟動——1、星-三角（Y-△）降壓啟動方法是：在啟動時先將定子繞組改接成星形，使加在每相繞組上的電壓降低到額定電壓的，從而降低了啟動電流；待電動機轉速升高接近額定轉速時，再將定子繞組接成三角形，使其在額定電壓下運行厚德|博學|篤行|樂業2.6三相異步電動機的啟動2.6.1三相鼠籠式異步電動機的啟動方式二、降壓啟動——1、星-三角（Y-△）降壓啟動采用星-三角降壓啟動時，星形啟動電流IstY是三角形啟動電流Ist△的1/3，星形啟動轉矩TstY也減小為三角形啟動轉矩Tst△時的1/3。星-三角降壓啟動的優點是不需要添置復雜的啟動設備，有少量啟動開關或接觸器等控制設備就可以實現，啟動設備簡單、成本低、能量損失小，所以這種方法有很廣泛的應用意義。不足之處就是只能用于三角形連接的電動機，并且受轉矩下降影響電動機不能重載啟動。厚德|博學|篤行|樂業2.6三相異步電動機的啟動2.6.1三相鼠籠式異步電動機的啟動方式二、降壓啟動——2、自偶變壓器降壓啟動啟動時利用自耦變壓器來降低加到電動機定子繞組上電源電壓，以減小啟動電流。優點是：不論電動機的定子繞組采用Y或Δ接法都可以使用；啟動電壓可以選擇，廣泛應用于啟動容量較大的電動機。缺點是：需要自耦變壓器、交流接觸器等啟動設備和元件，設備費用高，不宜頻繁啟動。厚德|博學|篤行|樂業2.6三相異步電動機的啟動2.6.1三相鼠籠式異步電動機的啟動方式二、降壓啟動——3、定子串電抗啟動定子串電抗啟動有效的降低了啟動電流，但是啟動轉矩下降更多，所以只適用于空載或者輕載的時候。如果將電抗器換成電阻器構成定子回路串電阻啟動，原理和串電抗器類似。但是電阻器的啟動過程中會消耗大量電能，對于中、大型異步電動機經濟性不高。厚德|博學|篤行|樂業2.6三相異步電動機的啟動2.6.1三相鼠籠式異步電動機的啟動方式二、降壓啟動——4、延邊三角形降壓啟動延邊三角形降壓啟動方式適用于正常運行時為三角形的接連的鼠籠式電動機。這種啟動方式具有星-三角降壓啟動設備簡單的優點，又具有自耦變壓器降壓啟動可以調整啟動電壓的特點。但是，這種電動機的缺點是結構復雜，繞組抽頭較多。厚德|博學|篤行|樂業2.6三相異步電動機的啟動2.6.2三相繞線式異步電動機的啟動方式一、轉子串接電阻啟動繞線式電動機是在轉子電路中串入電阻來啟動，如圖2—32所示。當轉子回路串入適當阻值的電阻，可以降低啟動電流，同時提高啟動轉矩，改善電動機的啟動性能。

厚德|博學|篤行|樂業2.6三相異步電動機的啟動2.6.2三相繞線式異步電動機的啟動方式二、轉子串接頻敏變阻器啟動電路結構與轉子串接電阻啟動相近，只是將啟動電阻器換成頻敏變阻器，

厚德|博學|篤行|樂業2.6三相異步電動機的啟動2.6.3深槽式和雙鼠籠異步電動機一、深槽式異步電動機

深槽式異步電動機由于其槽狹而深，故正常工作時漏電抗較大，致使電動機功率因數、過載能力稍有降低。厚德|博學|篤行|樂業2.6三相異步電動機的啟動2.6.3深槽式和雙鼠籠異步電動機二、雙鼠籠異步電動機

雙鼠籠異步電動機的啟動性能比深槽式電動機要好，但深槽式結構簡單，制造成本低。雙鼠籠異步電動機不足之處就是轉子漏抗較大，功率因數稍低，過載能力比普通鼠籠式異步電動機低，而且用銅量較多，制造工藝復雜，一般用于啟動轉矩要求較高的生產機械上。概念：電動機在拖動負載的工作中，只要電磁轉矩Tem與轉子轉速n的方向相反，電動機就處于制動運行狀態。作用：是快速減速、停車或勻速下放重物。狀態：吸收機械能并轉換為電能，該電能消耗在電動機內部或反饋回電網。分類：厚德|博學|篤行|樂業能耗制動1.反接制動2.回饋制動3.2.7三相異步電動機的制動厚德|博學|篤行|樂業能耗制動的過程2.示意圖2.7三相異步電動機的制動2.7.1能耗制動厚德|博學|篤行|樂業能耗制動的特點3.能耗制動的優點是制動力較強、制動平穩、對電網影響小。缺點是需要一套直流電源裝置，而且制動轉矩隨電動機轉速的減小而減小。三相異步電動機能耗制動的機械特性2.7三相異步電動機的制動2.7.1能耗制動厚德|博學|篤行|樂業電源反接制動一、電源反接制動是將三相電源線中任意兩相對調，改變電動機相序，使旋轉磁場反向旋轉。電動機轉子的旋轉方向與電動機電磁轉矩方向相反，此時電動機產生的電磁力矩為制動力矩，加快電動機的減速。2.7三相異步電動機的制動2.7.2反接制動厚德|博學|篤行|樂業電源反接制動一、對于反抗性負載，如果不在C點切斷電源，電動機會反向加速運行進入第三象限，最后穩定于D點，此時電動機是反向電動狀態。對于位能性恒轉矩性負載，電動機將沿曲線2進入四象限，最后穩定于E點，此時電動機處于回饋制動狀態。為了防止反轉，可在控制回路中加入一個速度繼電器，當傳感器檢測到電動機速度為0時，及時切掉電動機的反相電源。2.7三相異步電動機的制動2.7.2反接制動厚德|博學|篤行|樂業電源反接制動一、對于反抗性負載，如果不在C點切斷電源，電動機會反向加速運行進入第三象限，最后穩定于D點，此時電動機是反向電動狀態。對于位能性恒轉矩性負載，電動機將沿曲線2進入四象限，最后穩定于E點，此時電動機處于回饋制動狀態。為了防止反轉，可在控制回路中加入一個速度繼電器，當傳感器檢測到電動機速度為0時，及時切掉電動機的反相電源。2.7三相異步電動機的制動2.7.2反接制動厚德|博學|篤行|樂業倒拉反接制動二、倒拉反接制動主要適用于拖動位能性恒負載運行的三相繞線式異步電動機，也稱為轉子反向反接制動。倒拉反接制動主要應用于起重設備勻速下放重物。2.7三相異步電動機的制動2.7.2反接制動厚德|博學|篤行|樂業回饋制動原理：當電動機的轉子速度超過電動機同步磁場的旋轉速度時，轉子繞組所產生的電磁轉矩的旋轉方向和轉子的旋轉方向相反，電動機處于發電工作狀態，電磁轉矩起制動作用。注意：回饋制動方式并不是要使電動機停轉，而是限制電動機的轉速。回饋制動分類1.正向回饋制動2.負向回饋制動2.7三相異步電動機的制動2.7.3回饋制動厚德|博學|篤行|樂業正向回饋制動1.過程1.定子繞組ＹＹ接方式，工作點為Ａ，轉速接近于2n1；2.把定子繞組接線改為△接方式以后，電動機運行點將從Ａ—Ｂ—Ｃ—Ｄ，最后穩定運行在Ｄ點，轉速接近于n1。ＹＹ—△變極調速機械特性圖在降速過程中，電動機運行在第Ⅱ象限Ｂ—Ｃ這一段機械特性上時，轉速ｎ＞０，電磁轉矩Ｔ＜０，是制動運行狀態，稱之為正向回饋制動過程。2.7三相異步電動機的制動2.7.3回饋制動厚德|博學|篤行|樂業反向回饋制動2.反向回饋制動運行時，電動機的功率關系與正向回饋制動過程一樣，電動機是一臺發電機，它把從負載位能減少而輸入的機械功率轉變為電功率，然后回送給電網。過程當三相異步電動機拖動位能性恒轉矩負載，電源為負相序時，運行于第Ⅳ象限，如圖中的Ｂ點，電磁轉矩Ｔ＞０，轉速ｎ＜０，稱為反向回饋制動運行。反向回饋制動圖2.7三相異步電動機的制動2.7.3回饋制動厚德|博學|篤行|樂業2.8三相異步電動機的變極調速與變轉差調速由異步電動機的轉差率公式可得

可知：要調節異步電動機的轉速有以下三種方法：（1）改變定子繞組的磁極對數P—變極調速。（2）改變電動機的轉差率s—變轉差調速。（3）改變供電電網的頻率fl—變頻調速。1、調速范圍2、靜差度3、平滑性4、經濟性厚德|博學|篤行|樂業變極調速是通過改變繞組接線，從而使繞組內電流方向改變，達到改變極對數的目的。這種方法只適用于專門設計的三相鼠籠型異步電動機。

三相變極多速異步電動機有雙速、三速、四速等多種，定子繞組常用的接線方法：（1）Y／YY接線方法（2）Δ／YY接線方法2.8.1三相異步電動機變極調速2.8三相異步電動機的變極調速與變轉差調速厚德|博學|篤行|樂業定子上只裝一套三相繞組，如定子繞組從單星形聯結改成并聯的雙星形聯結，稱為星變雙星（Y-YY）。Y／YY接線方法1.對于Y-YY聯結方式而言，改變磁極對數后電動機的輸出功率和轉速增大了一倍，但是電動機的輸出轉矩卻保持不變。2.8.1三相異步電動機變極調速2.8三相異步電動機的變極調速與變轉差調速厚德|博學|篤行|樂業從三角形聯結改成雙星形聯結，稱為角變雙星（Δ／YY）。Δ／YY接線方法2.對于Δ／YY來說，改變磁極對數后電動機輸出功率基本保持不變，而電動機的轉速增加了一倍，轉矩則減小了一半。2.8.1三相異步電動機變極調速2.8三相異步電動機的變極調速與變轉差調速厚德|博學|篤行|樂業優點：簡單可靠，成本低，效率高，機械特性硬；缺點：調速時轉速幾乎是成倍變化的，不能實現均勻平滑的無級調速，能實現的速度擋不可能太多。變極調速2.8.1三相異步電動機變極調速2.8三相異步電動機的變極調速與變轉差調速厚德|博學|篤行|樂業1.改變電源電壓變轉差率調速2.轉子回路串電阻2.8.2三相異步電動機變轉差率調速2.8三相異步電動機的變極調速與變轉差調速厚德|博學|篤行|樂業改變電源電壓調速原理1.當s一定時，T∝U2，改變U1得到一組不同的人為特性。因此，改變異步電動機的定子電壓也就是改變電動機的轉矩和機械特性，從而實現調速，這是一種比較簡單的方法。2.8.2三相異步電動機變轉差率調速2.8三相異步電動機的變極調速與變轉差調速厚德|博學|篤行|樂業改變電源電壓調速的應用2.（1）恒轉矩負載TL時，可得到不同的穩定轉速，如圖中的A，B，C點。改變電壓時速度變化不大，而最大轉矩卻迅速減小，所以調速范圍非常有限。（2）風機水泵類的負載時，可得到圖A`，B`，C`點。電動機可以穩定運行在機械特性的任何一點，調壓調速范圍寬。2.8.2三相異步電動機變轉差率調速2.8三相異步電動機的變極調速與變轉差調速厚德|博學|篤行|樂業1.調速方法比較簡單。2.拖動恒轉矩負載時，調速范圍很小，實用價值低。3.風機泵類負載，降壓調速有較好調速效果。4.低速時，機械性能太軟，調速范圍和靜差率達不到要求。5.采用下述閉環控制系統的調速范圍一般為10∶1。改變電源電壓調速方法的特點3.2.8.2三相異步電動機變轉差率調速2.8三相異步電動機的變極調速與變轉差調速厚德|博學|篤行|樂業繞線式異步電動機轉子串電阻的機械特性如圖所示。轉子串電阻時同步轉速和最大轉矩Tm不變，臨界轉差率增大。轉子回路串電阻調速原理1.轉子串聯電阻調速的機械特性2.8.2三相異步電動機變轉差率調速2.8三相異步電動機的變極調速與變轉差調速厚德|博學|篤行|樂業轉子回路串電阻調速的特點2.1.設備簡單，主要用于中、小容量的繞線式異步電動機。2.轉子繞組需經過電刷引出，屬于有級調速，平滑性差；3.由于轉子中電流很大，在串接電阻上產生很大損耗，所以電動機的效率很低。4.機械特性較軟，調速精度差。2.8.2三相異步電動機變轉差率調速2.8三相異步電動機的變極調速與變轉差調速厚德|博學|篤行|樂業2.9.1定子繞組的首尾判別與連接2.9三相異步電動機實訓操作三相異步電動機的三相繞組共有6個端子（抽頭），當電動機的繞組重新繞制后必須分清6個端子的首尾情況才能接線。如果未分清6個端子的首尾情況盲目接線，可能導致電動機被燒毀。電動機首尾順序的判斷方法有很多種，簡單方便的是直流法和剩磁法。厚德|博學|篤行|樂業2.9.1定子繞組的首尾判別與連接2.9三相異步電動機實訓操作實訓任務

1、掌握三相異步電動機首尾判別的方法。2、熟悉三相異步電動機首尾判別的操作過程。實訓設備1、三相異步電動機1臺。2、萬用表1塊。3、干電池1節。4、電工常用工具1套、導線若干。厚德|博學|篤行|樂業2.9.1定子繞組的首尾判別與連接2.9三相異步電動機實訓操作一、直流法1、把指針式萬用表打到毫安檔，然后接到繞組1（三相繞組任意相假設編號）的兩端。2、將繞組2的兩端去觸碰電池正負極，觀察接通電池的瞬間萬用表的指針方向。如果萬用表正偏，那么與電池負極所接觸的繞組2的線端與萬用表正極所接的繞組1的線端同為首端或尾端（同名端）；反偏則電池正極所接觸的繞組2的線端與萬用表正極所接的繞組1的線端同為首端或尾端。3、同樣方法對繞組3進行同名端檢測，首尾就出來了。厚德|博學|篤行|樂業2.9.1定子繞組的首尾判別與連接2.9三相異步電動機實訓操作二、剩磁法1、任意的將三相繞組的一個線端短接在一起（也就是將每一相任意拿出的一個線端短接在一起），剩下的三個線端也短接起來，這樣就出現兩個短接點。2、將萬用表撥到毫安電壓擋，表筆分別接到電動機繞組的兩個短接點上。3、用力轉動電動機，注意觀察萬用表的指針是否會動。如果指針有擺動，則說明首尾有一相搞錯，這時就把其中一個繞組的兩線端對調一下位置，再試一遍，直到電動機轉動而表筆指針不擺動時，一組為頭一組為尾。厚德|博學|篤行|樂業2.9.2電動機的絕緣檢查2.9三相異步電動機實訓操作實訓任務1、掌握兆歐表的使用方法。2、熟練運用兆歐表檢查電動機絕緣情況。實訓設備1、三相異步電動機1臺。2、兆歐表1塊。3、萬用表1塊。4、電工常用工具1套、導線若干。厚德|博學|篤行|樂業2.9.2電動機的絕緣檢查2.9三相異步電動機實訓操作實訓操作1、斷開被測電動機電源，并進行短路接地放電，然后將電動機接線盒內6個端頭的聯片拆開。2、對兆歐表進行一次開路和短路試驗。開路試驗，兆歐放平，先不接線，搖動兆歐表，表針應指向“∞”處。短路試驗，將表上地級（E）、線路（L）的兩接線柱用的試夾短接，慢慢搖動手柄，表針應指向“0”處。3、測量電動機三相繞組之間的電阻。將兩測試夾分別接到任意兩相繞組的任一端頭上，平放搖表，以每分鐘120轉的勻速搖動兆歐表一分鐘后，讀取表針穩定的指示值。4、用同樣方法，依次測量每相繞組與機殼的絕緣電阻值。但應注意，地級（E）接線柱，應接到機殼上無絕緣的地方。5、繞組的匝間絕緣的檢測，可用萬用表進行。分別測量三個繞組的直流電阻，若某相繞組的直流電阻明顯偏小，則可認為該繞組存在匝間短路情況。厚德|博學|篤行|樂業2.9.3三相異步電動機的反轉與降壓啟動2.9三相異步電動機實訓操作實訓任務1、掌握三相異步電動機的反轉方法。2、掌握三相異步電動機的降壓啟動方法。3、觀察不同的啟動方法下，啟動電流的變化。實訓設備1、三相異步電動機1臺，Y2-80M2-4型，功率0.75kW。2、萬用表1塊。3、倒順開關1個，HY2-8。4、星—三角降壓啟動器1臺。5、組合開關1臺6、斷路器1個。7、電工常用工具1套、導線若干。厚德|博學|篤行|樂業2.9.3三相異步電動機的反轉與降壓啟動2.9三相異步電動機實訓操作二、星—三角降壓啟動1、按圖2—48安裝電路。2、將QF斷開，QS的手柄扳到中間位置，后QF閉合接通交流電源。3、在測量點處安上鉗形萬用表來測量啟動電流。4、QS扳到“星形連接”時，電動機在繞組星形連接啟動，記錄鉗形萬用表測量的電流大小。電動機穩定運行后，將QS的手柄扳到中間位置。5、QS扳到“三角形連接”時，電動機在繞組三角形連接啟動，記錄鉗形萬用表測量的電流大小。將兩次測量的大小進行對比。厚德|博學|篤行|樂業2.9.4繞線式異步電動機調速2.9三相異步電動機實訓操作實訓任務1、掌握繞線式異步電動機的串電阻調速方法。2、記錄調速時的電流變化情況。實訓設備1、三相繞線異步電動機1臺。2、鉗形萬用表1塊。3、開關多個。4、電阻多個。6、斷路器1個。7、電工常用工具1套、導線若干。厚德|博學|篤行|樂業2.9.4繞線式異步電動機調速2.9三相異步電動機實訓操作1、按圖2-50安裝電路，閉合開關K1、K2、K3。2、合上電源開關，電動機全壓起動，記錄鉗形萬用表讀數。3、待電動機轉速穩定后，斷開K1（5Ω串入轉子回路），觀察電動機轉速變化情況，待電動機轉速穩定后，再斷開K2（10Ω串入轉子回路），最后斷開K3。4、記錄不同阻值時的轉速和電流情況。本線路也可以實驗繞線式電動機串電阻啟動情況，學生可以自行設計操作過程。項目三變頻調速技術《電機與驅動技術》掌握三相異步電動機變頻調速的原理。1了解變頻器的結構和工作過程2學習目標掌握三菱FR-E700變頻器的端子和參數功能3能完成三菱FR-E700變頻器的基本操作4厚德|博學|篤行|樂業3.1三相異步電動機變頻調速原理變頻調速：改變三相異步電動機電源頻率f1，可以改變旋轉磁場轉速，實現調速目的。目前是交流電動機調速的主要方式。電動機額定頻率稱為基頻基頻向下調速基頻向上調速厚德|博學|篤行|樂業E1——定子繞組的感應電動勢有效值

N1——定子每相繞組的匝數KN1——定子繞組的繞組系數，KN1<1?1——定子繞組感應電動勢的頻率，即電源的頻率Φm——主磁通電機正常運行時，定子漏阻抗壓降很小，可認為U1≈E1E1=4.44?1N1KN1Φm=U1-

U式中:定子電壓漏阻抗壓降3.1三相異步電動機變頻調速原理厚德|博學|篤行|樂業（1）U1≈E1不變時由E1≈U1∝?1Φm

知，?1↓→Φm↑→電動機磁路過飽和，導致過大的勵磁電流，電動機因繞組過熱而損壞。（2）U1≈E1不變時由E1≈U1∝?1Φm

知，?1

↑

→Φm↓，鐵芯利用不充分，同樣的轉子電流下，電磁轉矩T↓

，電動機的負載能力下降，電動機的容量得不到充分利用。因此，為維持電動機的輸出轉矩不變，必須使主磁通Φm

不變，即:U1?1=恒值E1?1=結論:變頻調速的條件是主磁通Φm保持不變3.1三相異步電動機變頻調速原理3.1.1基頻以下調速厚德|博學|篤行|樂業理想空載轉速：隨頻率的下降面變小。頻率在額定頻率附近下調時，最大轉矩可以近似認為不變。頻率不同時，最大轉矩點對應的轉差恒定，所以穩定工作區的機械特性基本是平行的。3.1三相異步電動機變頻調速原理3.1.1基頻以下調速厚德|博學|篤行|樂業從基頻向下調的變頻調速，保持U1/f1=恒值，即恒轉矩調速。當f較低時，U

不能忽略，使I1↓→Φm↓→Tm↓可用提高U1來補償U的影響，使E1/?1不變，即Φm不變，這種控制方法稱為電壓補償，也稱為轉矩提升。3.1三相異步電動機變頻調速原理3.1.1基頻以下調速厚德|博學|篤行|樂業額定頻率以上調頻時，理想空載轉速增大，最大轉矩大幅減小。最大轉矩點對應的轉差幾乎不變，但由于最大轉矩減小很多，所以機械特性斜度加大，特性變軟。當f大于額定頻率時，U1

保持不變，f↑→Φm↓（屬于弱磁調速）→電磁轉矩T

↓

→P不變，屬于恒功率調速。3.1三相異步電動機變頻調速原理3.1.2基頻以上調速厚德|博學|篤行|樂業3.1三相異步電動機變頻調速原理3.1.2基頻以上調速f1＜f1N

U1?1=constΦm不變，屬于恒轉矩調速。

f1＞f1N

U1

=constΦm變小，電動機的功率不變，屬于恒功率調速P=T（↓）ω（↑）=const當f較低時，U不能忽略通常U1

以保持Tm不變（電壓補償）Tm厚德|博學|篤行|樂業1.調速范圍大。3.運行時ｓ小，效率高。2.轉速穩定性好。4.頻率ｆ連續調節，變頻調速為無級調速。13.1三相異步電動機變頻調速原理3.1.2基頻以上調速厚德|博學|篤行|樂業交—交變頻器是把一種頻率的交流電直接變換為另一種頻率的交流電，中間不經過直流環節，又稱為周波變換器。按變換環節分類一按變換環節來分可以分為交-交直接變頻器和交-直-交間接變頻器。交-交直接變頻器結構圖3.2變頻器基礎3.2.1變頻器的分類厚德|博學|篤行|樂業交—直—交變頻器首先將恒定50Hz的交流經整流，變換成直流，經過濾波，再將平滑的直流逆變成頻率可調的交流。整流逆變直流電壓電源電壓輸出電壓輸出電壓的平均值是正弦波正弦波ＰＷＭ（脈寬調制）控制方式交—直—交變頻器采用不可控整流器整流，脈沖調制逆變器同時調壓調頻的控制方式。輸出波形已經非常逼近正弦波，成為當今最有前途的一種調壓調頻控制方法。變頻器的電壓波形變化按變換環節分類一3.2變頻器基礎3.2.1變頻器的分類厚德|博學|篤行|樂業中間環節是電感很大的電抗器濾波，電源阻抗很大，直流環節中的電流ID可近似于恒定，逆變器輸出電流隨之恒定，相當于理想的電流源，稱為交—直—交電流型變頻器。按直流電路濾波方式分類二交-直-交變頻器中間直流環節的儲能元件可以是電容或是電感，據此，變頻器分成電壓型變頻器和電流型變頻器兩大類。電流型變頻器3.2變頻器基礎3.2.1變頻器的分類厚德|博學|篤行|樂業電壓型變頻器中間環節是大電容器濾波，使直流側電壓UD恒定，變頻器的輸出電壓隨之恒定，相當于理想的電壓源，稱為交-直-交電壓型變頻器。現在使用的變頻器大多都屬于電壓型按直流電路濾波方式分類二3.2變頻器基礎3.2.1變頻器的分類厚德|博學|篤行|樂業1、單進三出變頻器這種變頻器的輸入側為單相交流電源，輸出側是三相交流電。這種變頻器主要針對家用電器或者無法提供三相電源的場合設計。由于采用單相供電，變頻器的輸出功率比較小。按輸入電源相數分類三按輸入電源相數可分為單進三出變頻器和三進三出變頻器。2、三進三出變頻器這種變頻器的輸入側和輸出側均是三相交流電，在工業中應用最多。3.2變頻器基礎3.2.1變頻器的分類厚德|博學|篤行|樂業能夠適用于所有負載的變頻器，就是通用變頻器。尤其是控制手段的全數字化，利用了微型計算機的巨大的信息處理能力，其軟件功能不斷強化，使變頻裝置的靈活性和適應性不斷增強。現在中小容量的一般用途的變頻器已經實現了通用化。按用途分類四分為通用變頻器和專用變頻器。變頻器在各行各業應用很多，根據各行業應用的特點設計成專用變頻器不少。它包含風型專用變頻器、水泵專用變頻器、重載專用變頻器、注塑機專用變頻器等。例如水泵專用變頻器，針對水泵恒壓節能控制設計，可實現一托一分時段多點壓力定時功能。3.2變頻器基礎3.2.1變頻器的分類厚德|博學|篤行|樂業脈幅調制可控整流器調壓，逆變器調頻，調壓和調頻分別在兩個不同的環節上進行，控制復雜，較少采用。按輸出電壓的調制方式分類五PAM變頻器主電路原理圖3.2變頻器基礎3.2.1變頻器的分類厚德|博學|篤行|樂業按控制方式分類六根據變頻控制方式的不同，變頻器大致可以分4類：U/f控制變頻器轉差頻率控制變頻器矢量控制變頻器直接轉矩控制變頻器3.2變頻器基礎3.2.1變頻器的分類厚德|博學|篤行|樂業1.U/f控制變頻器1.U/f控制方式是指在變頻調速過程中為了保持主磁通的恒定，而使U/f=常數的控制方式，這是變頻器的基本控制方式。優點：結構簡單，成本低，機械特性硬度好，可滿足一般傳動平滑調速的需要。缺點：是低頻運行時，電動機容易出現輸出轉矩不足，必須進行轉矩補償；開環運行時，控制性能相對差些。轉差頻率控制方式2.是通過檢測電動機的實際轉速，根據設定頻率與實際頻率的差連續調節輸出頻率，在控制速度的同時，控制電動機的輸出轉矩。優點：閉環控制，控制電動機轉速精度的比較高，優于U/f控制方式。缺點：多用于專用變頻器上，通用性相對較差。3.2變頻器基礎厚德|博學|篤行|樂業矢量控制方式3.分別對異步電動機的勵磁電流和轉矩電流進行控制，從而達到控制異步電動機轉距的目的。優點：動態響應快，調速范圍寬，低頻轉矩大，轉矩控制精確、控制靈活。缺點：是結構復雜，通用性差，只能帶一臺電動機。目前在各種高端變頻器上普遍采用矢量控制方式。直接轉矩控制方式4.直接轉矩控制變頻器是直接在定子坐標系下分析交流電動機的數學模型，控制電動機的磁鏈和轉矩。優點：轉矩動態響應好，控制結構簡單，設計簡便。缺點：是低速區電流和磁鏈的畸變嚴重，低速時轉矩脈動大，因此調速范圍減小。3.2變頻器基礎厚德|博學|篤行|樂業3.2變頻器基礎3.2.2交—直—交變頻器的結構變頻器為了實現控制信號作用下變換交流電頻率及電壓，控制交流電動機轉速及轉矩，將電力電子技術和微處理技術結合起來，同時完成對電能的轉換和信息的處理。厚德|博學|篤行|樂業3.2變頻器基礎3.2.2交—直—交變頻器的結構一、變頻器主電路厚德|博學|篤行|樂業3.2變頻器基礎3.2.2交—直—交變頻器的結構二、控制電路厚德|博學|篤行|樂業3.2變頻器基礎3.2.3變頻器原理一、直流變成交流厚德|博學|篤行|樂業3.2變頻器基礎3.2.3變頻器原理二、交流電壓的改變1、脈幅調制方式（PAM）脈幅調制（pulseamplitudemodulation，PAM）是一種通過改變直流電壓的幅值進行輸出電壓調節的方式。2、脈寬調制方式（PWM）脈寬調制（pulsewidthmodulation，PWM）是靠改變逆變電路中電力電子元件的導通、截止時間（脈沖寬度）來控制輸出交流電壓的有效值，通過改變逆變電路的換流速度來控制其輸出頻率。厚德|博學|篤行|樂業3.2變頻器基礎3.2.3變頻器原理二、交流電壓的改變2、脈寬調制方式（PWM）厚德|博學|篤行|樂業3.2變頻器基礎3.2.3變頻器原理二、交流電壓的改變3、正弦脈寬調制方式（SPWM）將脈沖寬度和占空比大小按正弦波規律變化就得到了正弦脈寬調制。圖中的半個周期正弦波分成12等份，每一等份的面積就是正弦曲線與橫軸包圍的面積，用一個面積相等的矩形脈沖代替，每一個矩形脈沖的幅值相同，脈沖中點正對每等份的中點。厚德|博學|篤行|樂業3.2變頻器基礎3.2.3變頻器原理二、交流電壓的改變（1）單極性正弦波作為基準的調制波，調制信號稱為載波，在變頻器中用等腰三角形波作載波。厚德|博學|篤行|樂業3.2變頻器基礎3.2.3變頻器原理二、交流電壓的改變（2）雙極性雙極性SPWM與單極性SPWM不同，采用的三角形載波是雙極性的，得到的輸出脈沖也是雙極性的。厚德|博學|篤行|樂業3.3三菱FR-E700變頻器3.3.1三菱變頻器三菱變頻器市場上廣泛應用，主要包括是FR-700和FR-800兩大體系。其中FR-700又分為FR-A700、FR-D700、FR-E700和FR-F700四個系列。FR-700系列變頻器在端子功能、參數設定、操作等方面基本一致，使用者只需要學習一種類型的變頻器即可。厚德|博學|篤行|樂業3.3三菱FR-E700變頻器3.3.2三菱FR-E700系列變頻器接線端子厚德|博學|篤行|樂業3.3三菱FR-E700變頻器3.3.2三菱FR-E700系列變頻器接線端子端子記號名

稱功能說明R/L1、S/L