【正文】 ??? （三）電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用 優(yōu)點(diǎn) ：① 調(diào)速范圍廣 ，調(diào)速比可達(dá) 10:1。即電磁滑差離 合器必須有 滑差， 才能工作，稱為 滑差電動(dòng)機(jī)。 異步電動(dòng)機(jī)工作的必要條件是： n＜ nl。 4．當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小，就可以 平滑地調(diào)節(jié)機(jī)械負(fù)載的轉(zhuǎn)速。 3．根據(jù)作用力與反作用力大小相等、方向相反的原 理，可確定磁極轉(zhuǎn)子受電磁力 ?’作用的方向，磁極轉(zhuǎn)子上 形成電磁轉(zhuǎn)矩，與電樞旋轉(zhuǎn)方向相同，磁極轉(zhuǎn)子帶著機(jī)械 負(fù)載，順著電樞旋轉(zhuǎn)方向以 n’的速度旋轉(zhuǎn)，如圖 470(b)所 示。 圖 469 電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖 圖 470 電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的原理圖 （ a）連接原理圖 (b)電磁滑差離合器工作原理圖 （二）電磁滑差離合器的工作原理 1．磁極上的勵(lì)磁繞組通入直流電流后產(chǎn)生磁場，電樞 由異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)以 n的速度旋轉(zhuǎn)，此時(shí)電樞因切割磁場而 產(chǎn)生渦流，方向用右手定則確定。 電樞和磁極之間在機(jī)械上是分開的，各自獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。 2． 磁極 ：從動(dòng)部分，磁極鐵心和勵(lì)磁線圈兩部分組 成，線圈通過滑環(huán)和電刷裝置接到直流電源上或晶閘管整 流電源上。由電樞和磁極兩個(gè)旋轉(zhuǎn)部 分組成。由 籠型異步電動(dòng) 機(jī)、電磁滑差離合器、測速發(fā)電機(jī)和控制裝置 組成，主要 部分是 電磁滑差離合器 。 特點(diǎn) ： 結(jié)構(gòu)簡單，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，只能在很輕的負(fù)載 下起動(dòng) ，多用于 小型風(fēng)扇、電唱機(jī)、錄音機(jī) 等 ，容量一般 在幾十瓦以下。 ～ 60176。 其中罩極繞組也可做成分布的。 因此，罩極電動(dòng)機(jī) 不能改變旋轉(zhuǎn)方向 。當(dāng)繞組中通以單相交流電時(shí)，產(chǎn)生一脈振磁 場，一部分通過磁極的末罩部分，一部分通過短路環(huán)，在 短路環(huán)中感生電動(dòng)勢，產(chǎn)生電流。每個(gè)極上裝有 集中 繞組 ，稱為 主繞組 。 或者把定子兩相中的任意一相繞組接到電源的兩個(gè)出線 端對調(diào)。 **注意：如何改變單相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向？ 欲使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，不能像三相異步電動(dòng)機(jī)那樣對調(diào)兩根 電源線來實(shí)現(xiàn)， 必須對換電容器 C的串聯(lián)位置來實(shí)現(xiàn) ，如圖 467所示，即改變 SA的接通位置，就可以改變旋轉(zhuǎn)磁場的方 向，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)。 特點(diǎn) ： 運(yùn)行性能較好 。 應(yīng)用： 空氣壓縮機(jī)、空調(diào)、電冰箱等 要求 較大起動(dòng)轉(zhuǎn) 矩的 裝置，容量一般在幾百瓦以下。 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，將輔助繞組從電源切斷。 （ 2）電容分相電動(dòng)機(jī) (電容起動(dòng)電動(dòng)機(jī) ) 在結(jié)構(gòu)上，它和電阻分相電動(dòng)機(jī)相似， 在輔助繞組中 串入一個(gè)電容 ，電容選擇恰當(dāng)，有可能使輔助繞組中的電 流 領(lǐng)先主繞組電流接近 90176。 由于主、輔繞組的阻抗都是感性的，兩相電流的相位 差不可能很大，不可能達(dá)到 90176。由于 主輔繞組的阻抗不同，流過兩個(gè)繞組的電流的相位也不 同，一般使 輔助繞組中的電流 領(lǐng)先 于主繞組中的電流 ，形 成了一個(gè)兩相電流系統(tǒng)，形成旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 離心開關(guān) S、啟動(dòng)繞組 BY、工作繞組 AX。兩個(gè)繞組 在空間相 差 90176。 根據(jù)獲得旋轉(zhuǎn)磁場的方式不同 (也就是起動(dòng)方法 )，單 相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)可分成下列幾種主要 類型 ： 1. 分相電動(dòng)機(jī) 2. 電容電動(dòng)機(jī) 3. 罩極電動(dòng)機(jī) 1．分相電動(dòng)機(jī) 只要在空間不同相的繞組中通以時(shí)間不同相的電流， 其合成磁動(dòng)勢就是一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢。 F+和 F 的合成磁勢不再是一個(gè)脈振磁勢，而是一個(gè)空間作正弦分 布、幅值變動(dòng)、非恒速旋轉(zhuǎn)的 橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場 。 一個(gè)單相脈振磁勢可以分解為 兩個(gè)幅值相等、轉(zhuǎn)向相 反的旋轉(zhuǎn)磁勢 。當(dāng)負(fù)載 TL不變 時(shí)，使轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率上升，定、轉(zhuǎn)子電流增加，從而使 得電動(dòng)機(jī)溫升增加。因此單相異步電動(dòng)機(jī)雖無起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但一經(jīng)起 動(dòng)，能夠產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，便可達(dá)到某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，而旋轉(zhuǎn)方 向取決于起動(dòng)瞬間外力矩的方向。 0??? ??? TTT (2)當(dāng) s≠l時(shí)， T≠0，且 T無固定方向 ,它取決于 s的正負(fù)。 即起動(dòng)瞬間， n = 0， s+= s =l， ***說明 單相異步電動(dòng)機(jī)無起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ，如不采取其他措施， 電動(dòng)機(jī) 不能自行起動(dòng) 。 對正轉(zhuǎn)磁場： 對反轉(zhuǎn)磁場： 當(dāng) s+=0時(shí)， s=2； 當(dāng) s=0時(shí)， s+=2。產(chǎn)生正向和反向 T+和 T，如圖 462所示，這兩個(gè)轉(zhuǎn)矩疊加起來就是合成轉(zhuǎn)矩 T。 缺點(diǎn)：單相異步電動(dòng)機(jī)的 體積較大 ， 運(yùn)行性能較差 。只作成小 容量的，功率約在 8～ 750W之間。21239。2211)()(2 xxsrrfsrpUmT em??sr39。21239。 轉(zhuǎn)子串電阻屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，當(dāng)轉(zhuǎn)矩一定時(shí)， 因?yàn)? ， 所以 定值（特別注意適用于計(jì)算）， 轉(zhuǎn)子電流 也為一定值。 缺點(diǎn)： (1)轉(zhuǎn)子串接的電阻越大 ， ?值越大， 特性越軟 ， 在低速時(shí)就限制了最低轉(zhuǎn)速不能太小，故調(diào)速范圍不大，僅 為 2～ 3。 三、轉(zhuǎn)子電路串接電阻調(diào)速 只能 適用于繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 。 缺點(diǎn)： 需要專用的變頻電源，成本較高。1ffUU ?圖 459 U1/?1=常數(shù)時(shí)變頻調(diào)速 圖 460 恒轉(zhuǎn)矩和恒功率變頻調(diào)速 的機(jī)械特性 的機(jī)械特性 原因： （ 1）若 Φ1增大，將使磁路過分飽和，引起勵(lì)磁電 流增加，功率因數(shù)降低； （ 2）若 Φ1減小，容量將得不到充分利用。 從電動(dòng)勢公式 可知， 若要使 Φ1為定值，則 =常數(shù) 221 c o s ?ICT Tem ???111111 WKNfEU ???139。選擇高速運(yùn)行時(shí)，首先接通 KMl低速起 動(dòng)，然后由 KT切斷 KM1的線圈，同時(shí)接通 KM2和 KM3的 線圈，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速自動(dòng)由低速切換到高速。 圖 a和圖 b 的控制電路用于 小功率電動(dòng)機(jī) 。 為防止兩種接線方式同時(shí)存在， KMl和 KM2的常閉觸 點(diǎn)構(gòu)成 電氣互鎖 ， SB2和 SB3的常閉觸點(diǎn)在控制電路中構(gòu)成 機(jī)械互鎖 。 控制電路有三種，圖 a由 復(fù)合按鈕 SB2接通 KM1， KMl 主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī) 低速運(yùn)行 。 比較廣泛的應(yīng)用于不需要無級調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，如金 屬切削機(jī)床、通風(fēng)機(jī)、升降機(jī)等。 缺點(diǎn) ：轉(zhuǎn)速幾乎是成倍地變化，因此 調(diào)速的平滑性差 。 **注意： 變極后繞組的相序?qū)l(fā)生變化 。 圖 453 定子繞組改接以改變定子極對 a) 2p=4 b) 2p=2 c) 2p=2 圖 a表示兩個(gè)半繞組順向串聯(lián)； 圖 b是串聯(lián)反接； 圖 c是并聯(lián)反接。 利用改變定子繞組的接法來改變極數(shù) ，這種電動(dòng)機(jī)就 稱為多速電動(dòng)機(jī)。 (3)改變轉(zhuǎn)差率 s： 改變電壓、改變定、轉(zhuǎn)子參數(shù)等 調(diào)速及串級調(diào)速，本節(jié)只介紹轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。 圖 452 正向回饋制動(dòng)機(jī)械特性 第九節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 從式 可知， 三種 調(diào)速方法 ： (1) 變極調(diào)速 ：改變極對數(shù) p，以改變電動(dòng)機(jī)的同步 轉(zhuǎn)速 n1。從 n’1至 c點(diǎn)，是電動(dòng)狀態(tài)降速過程。 缺點(diǎn) ： ，下放重物的安全性較差。 0)(11 ??????nnns 轉(zhuǎn)子回路所串電阻越大，下放速度越高，制動(dòng)電阻不 允許太大， 避免因 n太高而造成事故 。 制動(dòng)原理：將定子兩相對調(diào)，旋轉(zhuǎn)磁場反向，位能性 負(fù)載轉(zhuǎn)矩的作用下，盡管電磁轉(zhuǎn)矩為零，電動(dòng)機(jī)繼續(xù)加速 至高于同步速進(jìn)入曲線 1的第 Ⅳ 象限。 優(yōu)點(diǎn) ：能以 任意低的轉(zhuǎn)速下放重物 ，安全性好。由于 TbTL，系統(tǒng)開始減 速，待到 n為零時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩 T仍小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL，重物迫 使轉(zhuǎn)子反向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速由正變負(fù)，此時(shí) T0而 n0，電動(dòng)機(jī) 開始進(jìn)入反接制動(dòng)狀態(tài)。 異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于固有機(jī)械特性 1中的 a點(diǎn)來提升重物， 處于正向電動(dòng)狀態(tài)。 圖 449 電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行反接制動(dòng)電路 （三）倒拉反接制動(dòng) 適用于將重物均勻低速下放 。 進(jìn)行反接制動(dòng) ， 轉(zhuǎn)速迅速下降 ，當(dāng) 轉(zhuǎn)速低于 100r/min 時(shí)， KV釋放 ，觸頭 KV1斷開， KAl、 KM KA3斷電，迅 速停車至零。 （ 2）按下停止按鈕， KM KM3相繼斷電，電動(dòng)機(jī)脫 離正相序電源并串入電阻。 圖 448 電動(dòng)機(jī)單向運(yùn)行反接制動(dòng)控制電路 2．電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行反接制動(dòng)電路 電路工作情況： （ 1）電動(dòng)機(jī)正向運(yùn)行，按下正向起動(dòng)按鈕 SB2， KMl通 電并自保， 定子繞組串入電阻減壓起動(dòng) 。 111 ?????nnns圖 447 電源反接制動(dòng) a)原理圖 b)機(jī)械特性 （二）電源反接制動(dòng)控制電路 1．單向運(yùn)行反接制動(dòng)控制電路 電路工作情況：按下停止按鈕 SB1， KM1線圈斷電釋 放、其主觸頭斷開，切除三相交流電源，電動(dòng)機(jī)以慣性旋 轉(zhuǎn)。 缺點(diǎn) ：既要從電網(wǎng)吸收電能，又要從軸上吸收機(jī)械能，因 此能耗大， 經(jīng)濟(jì)性較差 。 該機(jī)械特性處于第 Ⅱ 象限。 基本原理： 由于定子繞組兩相對調(diào)， 旋轉(zhuǎn)磁場反向 ， 即 n1變?yōu)樨?fù)。而速度原則控制較為適合能夠通過傳動(dòng)系 統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)負(fù)載轉(zhuǎn)速變換的生產(chǎn)機(jī)械。 KM3通電并自保，定子接入直流電源，轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng) 降至 100r/min時(shí)， KV1或 KV2觸頭斷開， KM3斷電，能 耗制動(dòng)結(jié)束。 圖 445 時(shí)間原則控制電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)電路 2．按速度原則控制的可逆運(yùn)行能耗制動(dòng)電路 電路工作情況：電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，速度繼電器的正 轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)觸頭 KV1或 KV2閉合，為停車接通 KM3實(shí)現(xiàn)能 耗制動(dòng)作準(zhǔn)備。 1．按時(shí)間原則控制的單向運(yùn)行能耗制動(dòng)電路 電路工作情況：按下停止按鈕 SB1， KMl線圈斷電，電 動(dòng)機(jī)定子脫離三相交流電源；同時(shí)， KM KT線圈同時(shí)通 電并自保。 缺點(diǎn) ：轉(zhuǎn)速較低時(shí)，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩也較小， 制動(dòng)效果不理想 。 優(yōu)點(diǎn) ： ，能 準(zhǔn)確快速地停車 。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)停車后，應(yīng)切斷直流電源，否則將會燒壞定 子繞組 。 將轉(zhuǎn)子動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，消耗在電阻上 ，所以稱為 能 耗制動(dòng) 。 一、能耗制動(dòng) (一 )能耗制動(dòng)基本原理 將定子繞組從三相交流電源上斷開，立即 加上直流勵(lì) 磁 ，產(chǎn)生一個(gè) 靜止的磁場 ，而轉(zhuǎn)子由于慣性繼續(xù)按原方向 在靜止磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，切割磁力線在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢 （由右手定則判斷），產(chǎn)生電流。 電動(dòng)機(jī) 減速停車 （電力機(jī)車、龍門刨床）、 限制速度的