第一章概述1.1機電傳動的目的和任務1.2機電傳動及其控制系統的發展概況1.3課程的性質和任務1.4課程的內容安排1.5對本課程學習的基本要求1．1機電傳動控制的目的與任務

一、機電系統的組成

機電系統完成生產任務的基礎驅動運動部件的原動機（這里指的是各種電動機）之總稱控制電動機的系統驅動生產機械的電動機和控制電動機的一整套電氣系統二、機電傳動控制的任務

將電能轉換為機械能；

實現生產機械的啟動、停止以及速度的調節；

完成各種生產工藝過程的要求；

保證生產過程的正常進行。三、機電傳動控制的目的

從廣義上講，機電傳動控制的目的就是要使生產設備、生產線、車間乃至整個工廠都實現自動化。

從狹義上講，則指控制電動機驅動生產機械，實現生產產品數量的增加（效率）、質量的提高（精度）、生產成本的降低、工人勞動條件的改善以及能量的合理利用等。

1.1機電傳動的目的和任務生產機械平面磨床生產機械織布機控制減速器電動機1.1機電傳動的目的和任務軋鋼機電動機聯軸器減速器輸入(電動機)輸出(生產機械)

隨著生產工藝的發展，對機電傳動控制系統的要求愈來愈高。

一些精密機床要求加工精度百分之幾毫米，甚至幾微米；

重型鏜床為保證加工精度和粗糙度，要求在極慢的穩速下進給，即要求系統有很寬的調速范圍；

軋鋼車間的可逆式軋機及其輔助機械，操作頻繁，要求在不到一秒的時間內完成從正轉到反轉的過程，即要求系統能迅速啟動、制動和反向；

對于電梯和提升機，則要求啟動和制動平穩，并能準確地停止在給定的位置上；

對于冷、熱連軋機以及造紙機的各機架或分部，則要求各機架或各分部的轉速保持一定的比例關系進行協調運轉；

為了提高效率，由數臺或十幾臺設備組成的生產自動線，要求統一控制或管理。

諸如此類的要求，都要靠電動機及其控制系統來實現。1.2機電傳動控制的發展

機電傳動及其控制系統總是隨著社會生產的發展而發展的。機電傳動控制的發展可從機電傳動和控制系統兩方面來討論。一、機電傳動的發展

成組拖動——一臺電動機拖動一根天軸（或地軸），然后再由天軸（或地軸）通過皮帶輪和皮帶分別拖動多臺生產機械。

單電機拖動——一臺電動機拖動一臺生產機械的各運動部件。

多電機拖動——一臺生產機械的各個運動部件分別由不同的電動機來拖動。

特點是生產效率低、勞動條件差、一旦電動機出現故障，將造成成組的生產機械停車；

這種拖動方式較成組拖動前進了一步，但當一臺生產機械的運動部件較多時，其傳動機構仍十分復雜；成組拖動－單電機拖動－多電機拖動二．機電傳動控制系統的發展

控制系統的發展伴隨控制器件的發展而發展。隨著功率器件、放大器件的不斷更新，機電傳動控制系統的發展日新月異，它主要經歷了下面幾個階段：

1．繼電器—接觸器控制：出現在20世紀初，它僅借助于簡單的接觸器與繼電器，實現對控制對象的啟動、停車以及有級調速等控制，它的控制速度慢，控制精度差；

2．電機放大機控制：3．磁放大器控制和大功率可控制水銀整流器控制：5．數字控制（CNC）：自動化程度、通用性和加工效率。4．大功率可控整流元件晶閘管控制和功率晶體管控制

柔性制造系統（FMS）—由數控機床、工業機器人、自動搬運車等組成的統一由中心計算機控制的機械加工自動線，它是實現自動化車間和自動化工廠的重要組成部分。

機械制造自動化高級階段是走向設計、制造一體化，即利用計算機輔助設計（CAD）與計算機輔助制造（CAM）形成產品設計和制造過程的完整系統，對產品構思和設計直到裝配、試驗和質量管理這一全過程實現自動化。

為了實現制造過程的高效率、高柔性、高質量，研制計算機集成制造系統（CIMS）是人們現在的任務。1.5對本課程學習的基本要求了解機電傳動控制系統的組成和基本規律；掌握常用電機、電器、晶閘管的工作原理主要特性，了解其應用與選用；掌握繼電器－接觸器的工作原理，學會用它們來實現生產過程的自動控制；掌握常用的開環、閉環驅動控制系統的基本工作原理和特點，了解性能和應用場所。學會分析機電傳動控制系統的基本方法。11第二章機電傳動系統的動力學基礎2.1機電傳動系統的運動方程式2.2轉矩、轉動慣量和飛輪轉矩的折算2.3生產機械的機械特性2.4機電傳動系統穩定運行的條件122.1機電傳動系統的運動方程式電動機（M）生產機械TLTM+TL圖2.1單軸拖動系統靜態（穩態）動態（加速或減速）132.1機電傳動系統的運動方程式單軸機電傳動系統的運動方程式TM----電動機轉矩TL----負載轉矩GD2---飛輪矩n-----轉速t-----時間14動態轉矩

恒速正值加速負值減速2.1機電傳動系統的運動方程式152.1機電傳動系統的運動方程式TM與n同向為正TL與n相反為正啟動時制動時拖動矩（TM、n同向）制動矩（TM、n反向）TM與n符號相同，則TM作用方向與n相同，TM為拖動轉矩；TM與n符號相反，則TM作用方向與n相反，TM為制動轉矩；TL與n符號相同，則TL作用方向與n相反，TL為制動轉矩；TL與n符號相反，則TL作用方向與n相同，TL為拖動轉矩。162.1機電傳動系統的運動方程式例2-11.列出系統的運動方程式；2.說明系統運行的狀態。加速運行狀態拖動轉矩拖動轉矩制動矩制動矩減速減速1172.2轉矩、轉動慣量和飛輪轉矩的折算

為了對多軸拖動系統進行運行狀態的分析，一般是將多軸拖動系統等效折算為單軸系統。182.2轉矩、轉動慣量和飛輪轉矩的折算2.2.1負載轉矩的折算多軸旋轉拖動系統實際負載功率=折算后的負載功率速比依據系統傳遞功率不變的原則:傳動效率負載功率:電動機軸上的功率:傳動效率：19多軸直線運動系統2.2.1負載轉矩的折算（下放重物）2.2轉矩、轉動慣量和飛輪轉矩的折算負載功率:202.2轉矩、轉動慣量和飛輪轉矩的折算2.2.2轉動慣量和飛輪轉矩的折算依據動能守恒原則，折算到電機軸上的總轉動慣量為電機軸、中間軸、負載軸上的轉動慣量；電動機軸與中間傳動軸之間的速比；電機軸與負載軸之間的速度比；電機軸、中間軸、負載軸上的角速度中間軸、電機軸上的齒數。（旋轉型）212.2轉矩、轉動慣量和飛輪轉矩的折算2.2.2轉動慣量和飛輪轉矩的折算依據動能守恒原則，折算到電機軸上的總飛輪矩為（旋轉型）經驗公式電機軸、中間軸、生產機械軸上的飛輪轉矩。式中，22直線運動系統折算到電機軸上的總轉動慣量、飛輪矩為多軸系統的運動方程式2.2轉矩、轉動慣量和飛輪轉矩的折算23例2-2Z2/Z1=3，Z4/Z3=5，解（1）2.2轉矩、轉動慣量和飛輪轉矩的折算24解（2）飛輪矩的折算近似計算252.3生產機械的機械特性生產機械的特性2.3.1恒轉矩型機械特性nTLT-TL（a）反抗轉矩

（摩擦轉矩）（T與n的方向恒為相反）nTTL（b）位能轉矩（因重力產生的轉矩）（T的方向恒定與無關）1262.3生產機械的特性2.3.2離心式通風機型機械特性2.3.3直線型機械特性2.3.4恒功率型機械特性Tn0

T0離心式通風機型機械特性Tn0直線型機械特性恒功率型機械特性Tn0272.4機電系統穩定運行的條件

機電傳動系統中，電動機與生產機械連成一體，為了使系統運行合理，就要使電動機的機械特性與生產機械的機械特性盡量相配合。特性配合好的一個基本要求是系統能穩定運行。

一、機電系統穩定運行的含義1.系統應能一定速度勻速運行；2.系統受某種外部干擾（如電壓波動、負載轉矩波動等）使運行速度發生變化時，應保證在干擾消除后系統能恢復到原來的運行速度。28

二、機電系統穩定運行的條件

從T—n坐標上來看，就是電動機的機械特性曲線n=f(TM)和生產機械的機械特性曲線n=f(TL)必須有交點，交點被稱為平衡點。2.充分條件系統受到干擾后，要具有恢復到原平衡狀態的能力，即：當干擾使速度上升時，有TM<TL

；否則，當干擾使速度下降時，有TM>TL。這是穩定運行的充分條件。

符合穩定運行條件的平衡點稱為穩定平衡點。

1.必要條件電動機的輸出轉矩TM和負載轉矩TL大小相等，方向相反。

當有外部干擾時，速度變化，而在外部干擾消除后，系統能恢復到原來的運行速度。29

分析舉例a、b兩點是否為穩定平衡點？a點：

當負載突然增加后

當負載波動消除后

故a點為系統的穩定平衡點。

同理b點不是穩定平衡點。異步電動機的機械特性生產機械的機械特性交點a交點b30

判斷下圖b點是否是系統的穩定平衡點？解

系統中有交叉點ｂ，當△ｎ↑時ＴM<ＴLTM-TL<0

當△ｎ↓時

ＴM＞ＴTM-TL>0

b點是平衡穩定點△ｎｎ△ｎ注意：1.兩機械特性曲線的區別，

2.同時滿足二穩定平衡條件。

2.4機電傳動系統穩定運行的條件31第三章直流電機的工作原理及特性3.1直流電機的基本結構和工作原理3.3直流電動機的機械特性3.4直流他勵電動機的啟動特性3.5直流他勵電動機的調速特性3.6直流他勵電動機的制動特性32與異步電動機相比，直流電動機的結構復雜，使用和維護不如異步機方便，而且要使用直流電源。直流電機的優點：（1）調速性能好，調速范圍廣，易于平滑調節。（2）起動、制動轉矩大，易于快速起動、停車。（3）易于控制。應用：（1）軋鋼機、電氣機車、無軌電車、中大型龍門刨床等調速范圍大的大型設備。（2）用蓄電池做電源的地方。（3）家庭：電動縫紉機、電動自行車、電動玩具定義：機械能直流電能直流發電機直流電動機33第三章直流電機的工作原理及特性

3.1直流電機的基本結構和工作原理3.1.1直流電機的基本結構

根據電機的工作原理，直流電機的組成可分為定子、轉子和換向器三大部分。

定子部分主要由定子鐵心和繞在上面的勵磁繞組兩部分組成。

轉子部分主要由電樞鐵心和電樞繞組兩部分組成。

換向器由換向片和電刷組成，電刷固定在定子上，換向片與電樞繞組相連，換向片與電刷保持滑動接觸。34第三章直流電機的工作原理及特性

3.1直流電機的基本結構和工作原理3.1.1直流電機的基本結構換向器定子轉子35第三章直流電機的工作原理及特性

3.1直流電機的基本結構和工作原理3.1.1直流電機的基本結構(定子剖面圖)主磁極換向極36第三章直流電機的工作原理及特性

3.1直流電機的基本結構和工作原理3.1.1直流電機的基本結構(轉子結構圖）轉子換向片轉軸電樞線圈37第三章直流電機的工作原理及特性

3.1直流電機的基本結構和工作原理3.1.1直流電機的基本結構(換向器圖）電刷換向片38把復雜的直流電機結構簡化為電機具有一對主磁極，電樞繞組只是一個線圈，線圈兩端分別聯在兩個換向片上，換向片上壓著電刷A和B。1—主磁極：勵磁繞組上加上直流電壓，勵磁繞組上有勵磁電流通過，使定子鐵心產生固定磁場，即定子的主要作用是產生主磁場。392—電樞繞組：在固定的磁場中旋轉，主要作用是產生感應電動勢或產生機械轉矩，實現能量的轉換。3、4—換向器：電刷固定不動，換向片與電樞繞組一起旋轉，主要作用對發電機而言是將電樞繞組內感應的交流電勢轉換成電刷間的直流電勢。對電動機而言，則是將外加的直流電流轉換為電樞繞組的交變電流，并保證每一磁極下，電樞導體的電流的方向不變，以產生恒定的電磁轉矩。3—換向片4—電刷40第三章直流電機的工作原理及特性

3.1.2直流電機的工作原理有關磁場的幾個物理量

磁感應強度B(磁場強弱和方向)NSNSNS電流方向右手螺旋法則41第三章直流電機的工作原理及特性

3.1.2直流電機的工作原理有關磁場的幾個物理量

右手定則左手定則B---磁感應強度v---速度方向e---感應電勢I---電流方向f---電磁力方向電磁感應定理電磁力定理42直流發電機用右手定則判感應電動勢E的方向感應電動勢輸出電壓U+–NSEEIa第三章直流電機的工作原理及特性

3.1.2直流電機的工作原理電樞繞組電阻Ra43直流電動機U+–NS電刷換向片直流電源電刷換向器線圈II44注意：換向片和電源固定聯接，線圈無論怎樣轉動，總是上半邊的電流向里，下半邊的電流向外。電刷壓在換向片上。由左手定則，通電線圈在磁場的作用下，使線圈逆時針旋轉。FFU+–NS電刷換向片II電磁轉矩45FFU+–NS電刷換向片IIEE由右手定則，線圈在磁場中旋轉，將在線圈中產生感應電動勢，感應電動勢的方向與電流的方向相反。感應電動勢46電動勢和電磁轉矩1.電動勢E

根據電磁學原理，兩電刷間的感應電動勢為:式中：E——感應電動勢（V）；

Φ——對磁極的磁通（Wb）；

n——電樞轉速（r/min）；

Ke——與電機結構有關的常數。

直流發電機中，電動勢的方向總是與電流的方向相同，被稱為電源電動勢。直流電動機中，電動勢的方向總是與電流的方向相反，被稱為反電動勢。472．電磁轉矩T

電樞繞組中的電流和磁通相互作用，產生電磁力和電磁轉矩，其大小可用如下公式表示：式中：T——電磁轉矩（N·m）；

Φ——對磁極的磁通（Wb）；

Ia——電樞電流（A）；

Kt——與電機結構有關的常數，Kt=9.55Ke48

直流發電機和直流電動機的電磁轉矩的作用是不同的。

發電機的電磁轉矩是阻轉矩，它與電樞轉動的方向或原動機的驅動轉矩的方向相反。因此，在等速轉動時，原動機的轉矩T1必須與發電機的電磁轉矩T及空載損耗轉矩T0相平衡。

電動機的電磁轉矩是驅動轉矩，它使電樞轉動。因此，電動機的電磁轉矩T必須與機械負載轉矩TL及空載損耗轉矩T0相平衡。49第三章直流電機的工作原理及特性

他勵并勵串勵復勵按勵磁方式分類2503．3直流電動機的機械特性

電動機的機械特性指的是轉速與電磁轉矩之間的關系。

不同勵磁方式的電動機，其運行特性也不盡相同，下面主要介紹在調速系統中應用的較廣泛的他勵電動機的機械特性。

直流他勵電動機的原理電路圖。3.3.1

他勵電動機的機械特性51

式中:——外加電樞電壓（V）；——感應電勢（V）；——電樞電流（A）；——電樞回路內阻（Ω）電樞回路部分勵磁回路部分52

即：……轉速特性……機械特性531.理想空載轉速：T=0時的轉速稱為理想空載轉速，用n0表示。2.轉速降落3.機械特性硬度

為了衡量機械特性的平直程度，引入機械特性硬度的概念，其定義為：理想空載點54

即轉矩變化與所引起的轉速變化的比值，稱為機械特性的硬度。

根據

值的不同，可將電動機機械特性分為三類。

（1）絕對硬特性

（2）硬特性

>10

（3）軟特性

<10

551、固有機械特性

直流他勵電動機的固有機械特性指的是在額定條件（額定電壓UN和額定磁通

N

)下和電樞電路內不外接任何電阻時的

n=f(T)

即:

直流他勵電動機固有機械特性曲線可根據電動機的銘牌數據求出(0,n0)和(TN,nN)即可繪出固有的機械特性。

通常直流電動機銘牌上給出額定功率PN

、額定電壓UN

、額定電流IN和額定轉速nN。

固有機械特性的計算步驟如下。56(1)估算電樞電阻Ra

依據：電動機在額定負載下的銅耗Ia2Ra約占總損耗

PN的50%～75%。式中：是額定運行條件下電動機的效率，且此時故得57(2)求

額定運行條件下的反電勢為：故(3)求理想空載轉速:得(4)求額定轉矩:得根據兩點，就可作出他勵直流電動機近似是機械特性曲線582、人為機械特性

人為機械特性是指人為地改變電動機電樞外加電壓U和勵磁磁通Φ的大小以及電樞回路串接附加電阻Rad所得到的機械特性。1.電樞回路中串接附加電阻時的人為特性電壓平衡方程式為：得到的人為機械特性方程式為：59

特性變軟理想空載速度不變；隨著電阻的增加，轉速降落增加；602.改變電樞電壓U時的人為特性

由于電動機電樞繞組絕緣耐壓強度的限制，電樞電壓只允許在其額定值以下調節，所以，不同值的人為特性曲線均在固有特性曲線之下。理想空載速度隨著U的減小而減小；轉速降落不變；

特性硬度不變613．改變磁通

時的人為特性轉速降隨磁通的改變而變化。理想空載轉速隨磁通的改變而變化；特性變軟62由于勵磁線圈發熱和電動機磁飽和的限制，電動機的勵磁電流和它對應的磁通只能在低于其額定值的范圍內調節；

當磁通過分削弱后：

（2）當＝0時，從理論上說，空載時電動機速度趨近

，通常稱為“飛車”；

當電動機軸上的負載轉矩大于電磁轉矩時，電動機不能啟動，電樞電流為Ist

，長時間的大電流會燒壞電樞繞組。

因此，直流他勵電動機啟動前必須先加勵磁電流，在運轉過程中，決不允許勵磁電路斷開或勵磁電流為零，為此，直流他勵電動機在使用中，一般都設有“失磁”保護。

（1）如果負載轉矩不變，將使電動機電流大大增加而嚴重過載；63電動機的機械特性例題

例3-1

一臺他勵直流電動機在穩態下運行時，電樞反電勢E＝E1，如負載轉矩TL=常數，外加電壓和電樞電路中的電阻均不變，問減弱勵磁使轉速上升到新的穩態值后，電樞反電勢將如何變化?是大于、小于還是等于E1?解

兩個已知條件，一個是負載轉矩TL＝常數；一個是從一個穩態到另一個穩態(而不涉及瞬態過程)。注意：從不能判斷E是如何變化的64例一臺他勵直流電動機的額定數據為：，計算：（1）固有機械特性；（2）電樞串接電阻（3）電壓降為（4）磁通減弱為時的人為特性；時的人為特性；時的人為特性；（5）當負載轉矩為額定轉矩時，要求電動機以的速度運轉，問有幾種可能的方案，并分別求出它們的參數。解（1）固有機械特性：

65固有特性為

理想空載點：

額定工作點：

連接這兩點，得固有特性曲線，如圖中曲線4。

66（2）時的人為特性

不變，

增大為

人為特性為

當時

特性曲線如圖2.2.7中曲線1所示。（3）時的人為特性

斜率不變，變為

67人為特性為

當時

特性曲線如圖2.2.7中曲線2所示。（4）時的人為特性

均變化

人為特性為

當時

681串電阻特性8274固有特性165424813弱磁特性

2降壓特性

圖2.2.7人為機械特性

69（5）當負載轉矩為額定轉矩時，轉速下降為時，可以采用電樞串電阻或降低電源電壓的方法來實現。

電樞串入時，變化。

將代入機械特性：

得

應串入的電阻為

70當電壓下降時，由

得

3713.4直流他勵電動機的啟動特性一、啟動特性

對直流電動機而言，在未啟動之前n=0,E=0,而Ra一般很小。當將電動機直接接入電網并施加額定電壓時，啟動電流為：

這個電流很大，一般情況下能達到其額定電流的（10～20）倍。過大的啟動電流危害很大：

（1）對電動機本身的影響：

?使電動機在換向過程中產生危險的火花，燒壞整流子；

?過大的電樞電流產生過大的電動應力，可能引起繞組的損壞；72

（2）對機械系統的影響：

與啟動電流成正比例的啟動轉矩使運動系統的動態轉矩很大，過大的動態轉矩會在機械系統和傳動機構中產生過大的動態轉矩沖擊，使機械傳動部件損壞；

（3）對供電電網的影響：

過大的啟動電流將使保護裝置動作，切斷電源造成事故，或者引起電網電壓的下降，影響其他負載的正常運行。

因此，直流電動機是不允許直接啟動的，即在啟動時必須設法限制電樞電流，例如普通的Z2型直流電動機，規定電樞的瞬時電流不得大于額定電流的1.5～2倍。73二、啟動方法

限制直流電動機的啟動電流，一般有降壓啟動和電樞回路串電阻啟動兩種方式。1.降壓啟動：

所謂降壓啟動即在啟動瞬間，降低供電電源電壓，隨著轉速的升高，反電勢增大，再逐步提高供電電壓，最后達到額定電壓時，電動機達到所要求的轉速。2.電樞回路串電阻啟動

啟動時，電樞回路串接啟動電阻Rst,此時啟動電流Ist=UN/(Ra+Rst)將受外加啟動電阻的限制。隨著轉速的升高，反電勢增大，再逐步切除外加電阻直到全部切除，電動機達到所要求的轉速。74電樞回路串電阻啟動時電動機電樞電路和啟動特性如圖所示：

直線1為電動機電樞回路串接啟動電阻時的機械特性，直線2為電動機的固有機械特性。啟動電阻的大小就是保證啟動電流為額定值的兩倍。75

從圖中不難看出：當電動機的工作點從a點切換到b點時，沖擊電流仍很大，為了解決這種現象，通常采用逐級切除啟動電阻的方法來實現。圖所示為具有三段啟動電阻的原理電路和啟動特性。

圖中：－尖峰（最大）轉矩；－換接（最小）轉矩76

由上可見，啟動級數愈多，T1、T2愈與平均轉矩

接近，啟動過程快而平穩，但所需的控制設備也就愈多。我國生產的標準控制柜都是按快速啟動原則設計的，一般啟動電阻為（3～4）段。

多級啟動時，T1、T2的數值需按照電動機的具體啟動條件決定，一般原則是保持每一級的最大轉矩T1（或最大電流I1

）不超過電動機的允許值，而每次切換電阻時的T2（或最小電流I2

）也基本相同，一般選擇：77一、速度調節和速度變化調速（又稱速度調節）與速度變化是兩個完全不同的概念

電動機的調速是在一定的負載條件下，人為地改變電動機的電路參數，以改變電動機的穩定轉速，如圖所示。轉速的變化是人為改變（或調節）電樞回路的電阻大小所造成的，故稱調速或速度調節。3.5直流他勵電動機的調速特性78

速度變化是指由于電動機的負載轉矩發生變化（增大與減小）或其它不可預見因素引起電動機轉速的變化（下降或上升），如圖所示。

速度變化是在某條機械特性上，由于負載改變而引起的；而速度調節則是在某一特定的負載下，靠人為改變機械特性而得到的。79

速度變化

速度調節80二、調速方法從直流他勵電動機機械特性方程式

可知：改變串入電樞回路的電阻Rad

；改變電樞供電電壓U或主磁通

，都可以得到不同的人為機械特性，從而在負載不變時可以改變電動機的轉速，以達到速度調節的要求，故直流電動機調速的方法有以下三種。

813.5.1電樞電路外串電阻Rad缺點1.機械特性變軟，穩定性差；2.輕載時調速范圍不大；3.無級調速困難；4.電阻上消耗大量電能；適用于起重機、卷揚機。823.5.2改變電壓調速其中，

從特性可看出，在一定的負載轉矩TL下，電樞外加不同電壓可以得到不同的轉速。如在電壓分別為UN、U1、U2、U3的情況下，可以分別得到穩定工作點a、b、c和d，對應的轉速為na、nb、nc、nd。即改變電樞電壓可以達到調速的目的。83

改變電樞外加電壓調速有如下特點：1）當電源電壓連續變化時，轉速可以平滑無級調節，一般只能在額定轉速以下調節；2）調速特性與固有特性互相平行，機械特性硬度不變，調速的穩定度較高，調速范圍較大；3）調速時，因電樞電流與電壓U無關，且

=

N，轉矩T=Kt

N

Ia不變。

調速過程中，電動機輸出轉矩不變的調速特性稱為恒轉矩調速。具有恒轉矩調速特性的調速方法適合于對恒轉矩型負載進行調速；4）可以靠調節電樞電壓來啟動電機，而不用其他啟動設備。843.5.3改變主磁通φ從特性可看出，在一定的負載功率PL下，不同的主磁通

N、

1、

2、，可以得到不同的轉速na、nb、nc。即改變主磁通

可以達到調速的目的。85

改變電動機主磁通特點：1）可以平滑無級調速，但只能弱磁調速，即在額定轉速以上調節；2）調速特性較軟，且受電動機換向條件等的限制。

普通他勵電動機的最高轉速不得超過額定轉速的1.2倍，所以，調速范圍不大，若使用特殊制造的“調速電動機”，調速范圍可以增加，但這種調速電動機的體積和所消耗的材料都比普通電動機大得多；3）調速時維持電樞電壓U和電樞電流Ia不變時，電動機的輸出功率P=UIa電動機的輸出功率不變。

在調速過程中，輸出功率不變的這種特性稱為恒功率調速，這種調速適合于對恒功率型負載進行調速。86例一臺他勵直流電動機：

帶額定負載運行，求：

（1）欲使電動機轉速降為，電樞回路應串多大電阻？

（2）采用降壓調速使電動機轉速降為，電壓應降至多少伏？（3）減弱磁通使時，電動機的轉速將升至多高？能否長期運行?解：

（1）

時，將各已知數代入

87得

電樞回路應串電阻為

電動機的理想空載轉速

額定轉矩時的轉速降

降壓調速時的理想空載轉速

電樞電壓

（2）采用降壓調速使電動機轉速降為，電壓應降至多少伏？88因為常數

所以

（3）減弱磁通使時，電動機的轉速將升至多高？能否長期運行?89因為帶額定負載運行，

電樞電流為

由于，所以不能長期運行。

4901．制動與啟動

啟動：施電于電動機使電動機速度從靜止加速到某一穩定轉速的一種運動狀態；

制動：使電動機速度是從某一穩定轉速開始減速到停止或是限制位能負載下降速度的一種運轉狀態。2.制動與自然停車1）自然停車：電動機脫離電網，靠很小的摩擦阻轉矩消耗機械能使轉速慢慢下降，直到轉速為零而停車。這種停車過程需時較長，不能滿足生產機械快速停車的要求；2）制動：外加阻力轉矩使電動機迅速停車。為了提高生產效率，保證產品質量，需要加快停車過程，實現準確停車等，要求電動機運行在制動狀態。3.6直流他勵電動機的制動特性913.電動機的兩種工作狀態1)電動狀態：

為拖動轉矩為阻轉矩

電動機的作用是將電能轉換機械能。電動機的T和n方向相同,機械特性在1、3象限2）制動狀態：為阻轉矩為拖動轉矩

電動機的作用是吸收或消耗重物的機械能。電動機的轉矩T與轉速n方向相反，機械特性在2、4象限

924.電動機工作在制動狀態下的兩種情況1）使轉速迅速減速到停止，過渡的制動狀態(n是變化的)2）限制位能負載的下降速度，穩定的制動狀態(n=C)

根據實現制動的方法和制動時電動機內部能量傳遞關系的不同，制動方法分為三種：

反饋制動、反接制動、能耗制動933.6.1反饋制動電動機變成發電機，機械能變成電能向電源饋送稱為反饋制動特點：1）在外部條件的作用下，轉速大于理想空載轉速；2）電動機輸出轉矩的作用方向與n的方向相反。941．電車走下坡路時的反饋制動

設電車與地面的摩擦轉矩為Tr

，阻轉矩；下坡時電車所產生的位能轉矩為Tp，拖動轉矩；且Tp>Tr

。

勻速走平路時（a點）：輸出轉矩TM用來克服負載轉矩Tr

。

在a—n0段：TM與n的方向相同，故為電動狀態。在n0—b段：TM與n的方向相反，且工作速度大于理想空載轉速，故電動機工作在反饋制動狀態。952．電樞電壓突然下降時的反饋制動

若電動機工作在A點時將電樞電壓突然降低為U2，電動機的機械特性變為曲線2，由于機械慣性，工作點由A轉換到B點。此時-TM-TL<0，電動機的轉速在TM、TL的共同的作用下沿著曲線2下降直到新的平衡點D。

在B—C段，轉速n與轉矩TM的方向相反，運行速度大于空載轉速n02，為反饋制動狀態。96注意：反饋制動只在調磁降速過程中產生Φ↑n↓TL3．調磁通調速過程中的反饋制動97下放重物時的反饋制動過程下放電動狀態下放制動狀態提升電動狀態

a點→b點n↑E↑Ia↓-TM↓制動矩B點→C點│n│>n0Ia=-Ia-TM→TM與n反方向制動改變Rad改變下降的nRad太大n很高不安全98制動簡便可靠，不需改變接線能量回饋電網比較經濟制動只能在n>n0時，應用范圍較窄適用于位能負載穩定地下放的場合反饋制動特點99

反接制動具有如下特點：1）電動機的外加電樞電壓U與感應電動勢E的方向在外界的作用下由相反變為相同；2）電動機的輸出轉矩TM與轉速n的方向相反。

在反接制動中，把改變電樞電壓U的方向所產生的反接制動稱為電源反接制動；而把改變電樞電動勢E的方向所產生的反接制動稱為倒拉反接制動。3.6.2反接制動1001．電源反接制動

設電動機外加電樞電壓的參考方向為圖中所示。

當電壓的實際方向與參考方向相同時，電動機的機械特性為4101

當電壓的實際方向與參考方向相相反時，電動機的機械特性為

其特性曲線分別如圖（b）中的曲線1和曲線2所示。102反向電動正向電動反接制動位能負載反饋制動103

注意:由于在反接制動期間，電樞感應電動勢和電源電壓是串聯相加的，因此，為了限制電樞電流，電動機的電樞電路中必須串接足夠大的限流電阻。

電源反接制動一般應用在生產機械要求迅速減速、停車和反向的場合以及要求經常正反轉的機械上。104制動強烈而迅速有自動反轉的可能，轉速接近零時應立即切斷電源從電網吸取大量電能適用于要求迅速制動的場合電源反接制動特點1052.倒拉反接制動(串接Rad改變斜率法)注意：這里T沒有反向選用不同的Rad可改變下放速度但不能太小，交叉點必須在第四象限106控制電路簡單可實現低速下放重物適用于要求平穩低速下放重物地場合倒拉反接制動特點1073.6.3能耗制動(U=0串接Rad)位能負載制動狀態優點：運行速度穩定不會出現倒拉制動那樣因計算不準而引起不降反而上升的事故反抗負載制動優點：不會出現反向起動的危險Rad不能太小I<Imax

電阻越小，產生的反向電流越大，制動越快。108控制電路簡單，平穩可靠可實現準確停車制動效果隨轉速成反比適用于要求減速平穩，沒有反向而準確停車地場合能耗制動特點109正常接線可有三種運轉狀態反轉接線方法不同四象限對應反轉狀態正轉狀態正常接線可有三種運轉狀態正轉110例一臺他勵直流電動機的額定數據為：

(1)電動機帶反抗性負載運行時，進行能耗制動，欲使起始制動轉矩為，電樞回路應串多大電阻？

(2)電動機帶位能性額定負載轉矩，以1000r／min的速度下放時，可用那些方法，電樞回路分別應串多大電阻？

(3)電動機帶反抗性額定負載轉矩運行時，進行電壓反接制動停車，欲使起始制動轉矩為，電樞回路應串多大電阻?

(4)電動機帶位能性負載，，欲以1800r／min的速度下放時，應采用什么方法，電樞回路應串多大電阻?

111解

（1）能耗制動時串入的電阻計算電動機的

理想空載轉速

額定電磁轉矩

(1)電動機帶反抗性負載運行時，進行能耗制動，欲使起始制動轉矩為，電樞回路應串多大電阻？

112時的轉速

能耗制動起始時的電樞電動勢:

能耗制動時電樞回路應串電阻:113所需下放速度低于理想空載轉速，故可用能耗制動或倒拉反接制動方法下放該重物。用能耗制動方法下放時，電樞回路應串電阻由

用倒拉反接制動方法下放時，由其機械特性表達式可得電樞回路應串電阻的計算公式，因為

由

(2)電動機帶位能性額定負載轉矩，以1000r／min的速度下放時，可用那些方法，電樞回路分別應串多大電阻？

114運行時的電樞電動勢

反接制動停車時電樞回路應串電阻:(3)電動機帶反抗性額定負載轉矩運行時，進行電壓反接制動停車，欲使起始制動轉矩為，電樞回路應串多大電阻?

115所需下放速度大于理想空載轉速，應采用反饋制動方法電樞回路串電阻時的機械特性方程式為代入

解之得電樞回路應串電阻(4)電動機帶位能性負載，，欲以1800r／min的速度下放時，應采用什么方法，電樞回路應串多大電阻?

5116第四章機電傳動系統的過渡過程4.1研究機電傳動系統過渡過程的實際意義4.2機電傳動系統過渡過程的分析4.3機電時間常數4.4加快機電傳動系統過渡過程的方法117

第四章機電傳動系統的過渡過程

4.1研究機電傳動系統過渡過程的

實際意義

機電傳動系統過渡過程─由一個穩態向另一個穩態過渡的過程（動態過程－啟動、制動、反轉和調速）。外因─系統轉矩平衡關系被破壞。內因─貯能的慣性元件。（機械慣性、電磁慣性和熱慣性）實際意義─滿足生產的需要，必須研究轉速、轉矩、電流對時間的變化規律才能正確地選擇機電傳動裝置、控制電路等。118

第四章機電傳動系統的過渡過程

4.2機電傳動系統過渡過程的分析利用相似三角形原理TMn代入上式得機電時間常數119第四章機電傳動系統的過渡過程

4.2機電傳動系統過渡過程的分析一階線性常系數非齊次微分方程全解僅考慮機械慣性的過渡過程n、T、I都是按指數規律變化的對（4.3）求導，代入運動方程式化簡得120啟動1.當t=0、TM=Tst、n=0，加速度最大。3τ0.05n00.95n02.實際上當t=（3～5）TM=TLn=ns3.令t=代入（4.8）n=0.632ns在數值上等于轉速在此時加速直線上升到穩態ns所需時間。第四章機電傳動系統的過渡過程

4.2機電傳動系統過渡過程的分析121第四章機電傳動系統的過渡過程

4.2機電傳動系統過渡過程的分析停車電動機從開始自由停車過程中轉速也是按指數規律變化的。機電時間常數由運動方程式積分得tnns0.368ns122第四章機電傳動系統的過渡過程

4.3機電時間常數機電時間常數的幾種表達式斜率K123第四章機電傳動系統的過渡過程

4.4加快機電傳動系統過渡過程的方法1.假設動態轉矩不變，由初速n1到終速n2的時間為：2.由初速n1＝0到終速n2的時間為：124第四章機電傳動系統的過渡過程

4.4加快機電傳動系統過渡過程的方法減少系統的飛輪矩GD2（采用細長圓柱形轉子）；增加動態轉矩Td；力矩慣量比大的電動機加快過渡過程的方法：3.由初速n1制動到終速n2＝0的時間為：125第四章機電傳動系統的過渡過程

4.4加快機電傳動系統過渡過程的方法從控制系統考慮啟動過程中平均啟動電流越大，啟動越快。充滿系數K來衡量啟動快慢K=1為最優過程126第五章交流電動機的工作原理及特性5.1三相異步電動機的結構和工作原理5.2三相異步電動機的定子和轉子電路5.3三相異步電動機的轉矩與機械特性5.4三相異步電動機的啟動5.5三相異步電動機的調速5.6三相異步電動機的制動5.7單相異步電動機127第五章交流電動機的工原理及特性

5.1三相異步電動機的結構和工作原理5.1.1三相異步電動機的基本結構定子和勵磁線圈轉子和轉子線圈1285.1.1三相異步電動機的基本結構三相對稱繞組AX，BY，CZ定子和轉子硅鋼沖片1295.1.1三相異步電動機的基本結構鼠籠轉子結構1305.1.1三相異步電動機的基本結構ABC外接變阻器（啟動和速度調節）滑環和電刷繞線轉子結構131磁場閉合線圈e方向用右手定則確定f方向用左手定則確定磁場旋轉5.1.2三相異步電動機的工作原理132磁極旋轉導體切割磁力線產生感應電動勢（右手定則）閉合導線產生電流

i（左手定則）通電導線在磁場中受力5.1.2三相異步電動機的工作原理1331.線圈跟著磁場旋轉→兩者轉動方向一致

結論：2.線圈比磁場轉得慢異步134YBZXAC轉子定子定子繞組（三相）機座轉子：在旋轉磁場作用下，產生感應電動勢或電流。三相定子繞組：產生旋轉磁場。135旋轉磁場的產生AYCBZ(?)電流出(

)電流入X136旋轉磁場的產生AXBYCZ137AXYCBZAXBYCZ合成磁場方向：向下5138XBZAYCAXYCBZAXYCBZAXYCBZ139旋轉方向：取決于三相電流的相序。改變電機的旋轉方向：換接其中兩相。旋轉磁場的旋轉方向140旋轉磁場的轉速大小

一個電流周期，旋轉磁場在空間轉過360°電流頻率為fHz，則磁場1/f秒旋轉1圈，每秒旋轉f圈。每分鐘旋轉：n0稱為同步轉速141極對數（P）的概念AXBYCZ此種接法下，合成磁場只有一對磁極，則極對數為1。即：AXYCBZ142極對數（P）的改變C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'

將每相繞組分成兩段，按右下圖放入定子槽內。形成的磁場則是兩對磁極。AXBYCZ143極對數C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'144極對數和轉速的關系145三相異步電動機的同步轉速極對數每個電流周期磁場轉過的空間角度同步轉速額定轉速146電動機轉速和旋轉磁場同步轉速的關系電動機轉速（額定轉速）:電機轉子轉動方向與磁場旋轉的方向一致，但

異步電動機無轉距轉子與旋轉磁場間沒有相對運動無轉子電動勢（轉子導體不切割磁力線）無轉子電流

如果147

轉差率的概念：異步電機額定運行中:轉差率為旋轉磁場的同步轉速和電動機轉速之差。即：電動機起動瞬間:（轉差率最大）148轉子感應電流的頻率：149第五章交流電動機的工原理及特性

5.1.4定子繞組線端連接方式出線端排列短路片線電壓相電壓銘牌：Y/△－接線方式

380/220－不同接線應加的線電壓150第五章交流電動機的工原理及特性

5.2三相異步電動機的定子電路和轉子電路5.2.2轉子電路分析轉子感應電流有效值為E20－轉子未轉動感應電勢X2---轉子每相繞組漏磁感抗轉子電路功率因素為(I2遲后E2一個ψ2角)151第五章交流電動機的工原理及特性

5.2.2轉子電路的分析152第五章交流電動機的工原理及特性

5.2.3三相異步電動機的額定值電動機銘牌上的額定數據型號額定功率PN(輸出的機械功率)額定電壓UN(220/380V△/Y)額定頻率f(50HZ)額定電流IN(10.35/5.9A△/Y)額定轉速nN(額定轉差率SN)工作方式(定額)溫升(或絕緣等級)電動機重量153第五章交流電動機的工原理及特性

5.2.3三相異步電動機的額定值電動機銘牌上不標的額定數據額定功率因數cosψN額定效率ηN

額定轉矩TN

繞線式異步電動機轉子靜止時滑環電壓和轉子額定電流通常手冊上給出的數據就是額定值154第五章交流電動機的工原理及特性

5.2.3三相異步電動機的額定值例有一臺三相四極的異步電動機，其額定技術數據為nN=1440r/min，R2=0.02Ω，X20=0.08Ω，電源頻率f1=50Hz，E20=20V，試求：(l)電動機的同步轉速n0

：(2)電動機啟動時的轉子電流I2st(3)電動機在額定轉速時轉子電動勢的頻率f2N；

(4)電動機在額定轉速時的轉子電流I2N解

(1)n0=60f1/P=60×50/2=1500r/min

(2)(3)SN=(n0-nN)

/n0=(1500-1440)

/1500=0.04

f2N=SNf1＝0.04×50Hz=2Hz(4)155第五章交流電動機的工原理及特性

5.2.4三相異步電動機的能流圖輸入定子的電功率定子電路中的銅損轉子電路中的銅損輸入轉子的電磁功率鐵損(磁滯和渦流損耗)機械損失功率輸出的機械功率156第五章交流電動機的工原理及特性

5.3三相異步電動機的轉距與機械特性5.3.1三相異步電動機的轉距直流電動機的轉矩三相異步電動機的轉距157第五章交流電動機的工原理及特性

5.3.1三相異步電動機的轉距U---定子繞組相電壓；R2------轉子每相繞組的電阻；X20-----n=0時轉子每相繞組的感抗；K-------三相異步電動機的轉矩常數。1581．固有機械特性

異步電動機在額定電壓和額定頻率下，用規定的接線方式，定子和轉子電路中不串聯任何電阻或電抗時的機械特性稱為固有（自然）機械特性。

根據

三相異步電動機的固有機械特性曲線如圖所示。第五章交流電動機的工原理及特性

5.3.2三相異步電動機的機械特性159

從特性曲線上可以看出，其上有四個特殊點可以決定特性曲線的基本形狀和異步電動機的運行性能，這四個特殊點是：

電動機處于理想空載工作點，此時電動機的轉速為理想空載轉速。理想空載點額定運行點啟動點臨界點160

電動機額定工作點。此時額定轉矩和額定轉差率為

式中:

PN——電動機的額定功率；

nN——電動機的額定轉速，一般

SN——電動機的額定轉差率，一般

TN——電動機的額定轉矩。161電動機的啟動工作點。

將S=1代入轉矩公式中，可得

可見，異步電動機的啟動轉矩Tst與U、R2及X20有關。162

當施加在定子每相繞組上的電壓降低時，啟動轉矩會明顯減小；

當轉子電阻適當增大時，啟動轉矩會增大；

而若增大轉子電抗則會使啟動轉矩大為減小。

通常把在固有機械特性上啟動轉矩Tst與額定轉矩TN之比

st=Tst/TN

作為衡量異步電動機啟動能力的一個重要數據。163

電動機的臨界工作點。欲求轉矩的最大值，可令得臨界轉差率

再將Sm代入轉矩公式中，即可得164

通常把在固有機械特性上最大電磁轉矩與額定轉矩之比

稱為電動機的過載系數。它表征了電動機能夠承受沖擊負載的能力大小，是電動機的又一個重要運行參數。

鼠籠式異步電動機

線繞式異步電動機轉矩-轉差率實用公式：T/Tmax代入sm=R2/X20化簡得165

由上述分析可知：異步電動機的機械特性與電動機的參數有關，也與外加電源電壓、電源頻率有關，將關系式中的參數人為地加以改變而獲得的特性稱為異步電動機的人為機械特性。

改變定子電壓U、定子電源頻率f、定子電路串入電阻或電抗、轉子電路串入電阻或電抗等，都可得到異步電動機的人為機械特性。2.人為機械特性6166

（1）降低電動機電源電壓時的人為特性不變不變隨著電壓的減小而大大地減小隨著電壓的減小而大大地減小

改變電源電壓時的人為特性如圖所示：167

如當定子繞組外加電壓為UN、0.8UN、0.5UN時，轉子輸出最大轉矩分別為Ta=Tmax、Ta=0.64Tmax和Ta=0.25Tmax

。可見，電壓愈低，人為特性曲線愈往左移。

此外，電網電壓下降，在負載不變的條件下，將使電動機轉速下降，轉差率S增大，電流增加，引起電動機發熱甚至燒壞。168

由于異步電動機對電網電壓的波動非常敏感，運行時，如電壓降低太多，會大大降低它的過載能力與啟動轉矩，甚至使電動機發生帶不動負載或者根本不能啟動的現象。

例如，電動機運行在額定負載TN

下，即使

m=2，若電網電壓下降到70%UN

，則由于這時

此外，電網電壓下降，在負載不變的條件下，將使電動機轉速下降，轉差率S增大，電流增加，引起電動機發熱甚至燒壞。電動機會停轉169（2）定子電路接入電阻或電抗時的人為特性

在電動機定子電路中外串電阻或電抗后，電動機端電壓為電源電壓減去定子外串電阻上或電抗上的壓降，致使定子繞組相電壓降低,這種情況下的人為特性與降低電源電壓時的相似。170（3）改變定子電源頻率時的人為特性

一般變頻調速采用恒轉矩調速，即希望最大轉矩保持為恒值，為此在改變頻率的同時，電源電壓也要作相應的變化，使U/f=C，這在實質上是使電動機氣隙磁通保持不變。

因此，改變電源頻率的機械特性如圖所示171（4）轉子電路串電阻時的人為特性

在三相線繞式異步電動機的轉子電路中串入電阻后，轉子電路中的電阻為172不變不變隨著串接電阻的增加而增大，

此時的人為特性將是比固有特性較軟的一條曲線，如圖所示。隨著串接電阻的增加而增大。

173

采用電動機拖動生產機械，對電動機啟動的主要要求如下。

（1）有足夠大的啟動轉矩，保證生產機械能正常啟動。一般場合下希望啟動越快越好，以提高生產效率。即要求電動機的啟動轉矩大于負載轉矩，否則電動機不能啟動。

（2）在滿足啟動轉矩要求的前提下，啟動電流越小越好。因為過大啟動電流的沖擊，對于電網和電動機本身都是不利的。

（3）要求啟動平滑，即要求啟動時加速平滑，以減小對生產機械的沖擊。

（4）啟動設備安全可靠，力求結構簡單，操作方便。

（5）啟動過程中的功率損耗越小越好。第五章交流電動機的工作原理及特性

5.4三相異步電動機的啟動特性174

其中，（1）和（2）兩條是衡量電動機啟動性能的主要技術指標。

異步電動機本身的啟動特性為：a.定子電流大，Ist=(5~7)IN

異步電動機在接入電網啟動的瞬時，由于轉子處于靜止狀態，定子旋轉磁場以最快的相對速度（即同步轉速）切割轉子導體，在轉子繞組中感應出很大的轉子電勢和轉子電流，從而引起很大的定子電流b.啟動轉矩小

啟動時，轉子功率因數很低，因而啟動轉矩卻不大。175

異步電動機的固有啟動特性如圖所示：

顯然，異步電動機的這種啟動性能和生產機械的要求是相矛盾的，為了解決這些矛盾，必須根據具體情況，采取不同的啟動方法。176一、鼠籠式異步電動機的啟動方法

鼠籠式異步電動機有直接啟動和降壓啟動兩種方法，采用什么啟動方法，要根據實際情況而定。1．直接啟動（全壓啟動）

直接啟動就是將電動機的定子繞組通過閘刀開關或接觸器直接接入電源，在額定電壓下進行啟動。

?特點：電動機定子繞組的工作電壓和額定電壓相等。

?直接啟動的條件：由于直接啟動的啟動電流很大，因此，在什么情況下采用直接啟動，有關供電、動力部門都有規定，主要取決于電動機的功率與供電變壓器的容量之比值。177

一般在有獨立變壓器供電（即變壓器供動力用電）的情況下，若電動機啟動頻繁時，電動機功率小于變壓器容量的20%時允許直接啟動；

若電動機不經常啟動，電動機功率小于變壓器容量的30%時也允許直接啟動。如果沒有獨立的變壓器供電（即與照明共用電源）的情況下，電動機啟動比較頻繁，則常按經驗公式來估算，滿足下列關系則可直接啟動。178

例5.2：有一臺要求經常啟動的鼠籠式異步電動機，其PN=20kW,Ist/IN=6.5，如果供電變壓器（電源）容量為560kVA，且有照明負載，問可否直接啟動？同樣的Ist/IN

比值，功率為多大的電動機則不允許直接啟動？

解：根據經驗公式算出

滿足上述關系，故允許直接啟動。

可算出，額定功率大于24kW的電動機不允許直接啟動。

1792．電阻或電抗器降壓啟動

異步電動機采用定子串電阻或電抗器的降壓啟動原理接線圖如圖所示。

啟動時，接觸器1KM斷開，KM閉合，將啟動電阻串入定子電路，使啟動電流減小；

待轉速上升到一定程度后再將1KM閉合，Rst被短接，電動機接上全部電壓而趨于穩定運行。180?啟動轉矩隨定子電壓的平方下降，故它只適用于空載或輕載啟動的場合；

?不經濟，在啟動過程中，電阻器上消耗能量大，不適用于經常啟動的電動機，若采用電抗器代替電阻器，則所需設備費較貴，且體積大。

特點：

1813．Y-

降壓啟動

Y-

降壓啟動的接線圖如圖所示:

啟動時，定子繞組接成星形；待轉速上升到一定程度后再將定子繞組接成三角形，電動機啟動過程完成而轉入正常運行。

設U1為電源線電壓，IstY及Ist

為定子繞組分別接成星形及三角形的啟動電流（線電流），Z為電動機在啟動時每相繞組的等效阻抗。則有所以所以182Y-

降壓啟動方法的特點：

?設備簡單、經濟、啟動電流小；

?啟動轉矩小，且啟動電壓不能按實際需要調節，故只適用于空載或輕載啟動的場合；?只適用于正常運行時定子繞組接線為

的異步電動機。1834．自耦變壓器降壓啟動

自耦變壓器降壓啟動的原理接線圖如圖所示。由變壓器的工作原理知，此時，副邊電壓與原邊電壓之比為

啟動時加在電動機定子每相繞組的電壓是全壓啟動時的K倍，因而電流也是全壓啟動時的K倍，即I2=KIst；而變壓器原邊電流I1=KI2=K2Ist，即此時電網供電電流I1是直接啟動時電流Ist的K2倍。184

特點：

?與Y-

降壓啟動時情況一樣，只是在Y-

降壓啟動時的為定值，而自耦變壓器啟動時的K是可調節的，這就是此種啟動方法優于Y-

啟動方法之處，當然它的啟動轉矩也是全壓啟動時的K2倍。?

變壓器的體積大、重量重、價格高、維修麻煩，不適于啟動頻繁的電動機。

?

在啟動不太頻繁，要求啟動轉矩較大、容量較大的異步電動機上應用較為廣泛。通常把自耦變壓器的輸出端做成固定抽頭，一般有K=80%、65%和50%三種電壓，可根據需要進行選擇。185五、延邊三角形啟動延邊三角形啟動時定子繞組的連接(a)啟動時的連接(b)運行時的連接186啟動方法啟動電壓相對值KU=Ust/UN啟動電流相對值KI=Ist′

/Ist啟動轉矩相對值KT=Tst′/Tst直接（全壓）啟動111定子電路串電阻或電抗器降壓啟動0.80.650.50.80.650.50.640.420.25Y?Δ降壓啟動0.570.330.33自耦變壓器降壓啟動0.80.650.50.640.420.250.640.420.25鼠籠式異步電動機幾種常用啟動方法的比較187例：有臺拖動空氣壓縮機的鼠籠式異步電動機，PN=40KW，nN=1465r/min，Ist=5.5IN，Tst=1.6TN，運行條件要求啟動轉矩必須大于(0.9~1.0)

TN

，電網允許電動機的啟動電流不得超過3.5IN

。試問應選用何種啟動方法。啟動電流的相對值應保證為只有當自耦變壓器降壓比為0.8時，才可滿足KT≥0.56和KI≤0.64的條件。故選用自耦變壓器降壓啟動方法，變壓器的降壓比為0.8。解：按要求，啟動轉矩的相對值應保證為188二、線繞式異步電動機的啟動方法

鼠籠式異步電動機的啟動轉矩小，啟動電流大，因此不能滿足某些生產機械需要高啟動轉矩低啟動電流的要求。

線繞式異步電動機由于能在轉子電路中串電阻，因此具有較大的啟動轉矩和較小的啟動電流，即具有較好的啟動特性。

在轉子電路中串電阻的啟動方法常用的有兩種：逐級切除啟動電阻法和頻敏變阻器啟動法。1．逐級切除啟動電阻法

采用逐級切除啟動電阻的方法，其目的和啟動過程與他勵直流電動機采用逐級切除啟動電阻的方法相似，主要是為了使整個啟動過程中電動機能保持較大的加速轉矩。啟動過程如圖所示：189190

2．頻敏變阻器啟動法