电机技术与控制—教案项目一电磁调速电动机（一）`教学组织1．检查学生出勤及着装情况2．安全训导（二）授课内容一、电磁调速电动机电磁调速电动机也称滑差电动机，国外则称VS电动机（VａｒｙｉｎｇS ｐｅｅｄMｏｔｏｒ）、AS电动机（AｄｊｕｓｔｂｌｅSｐｅｅｄMｏｔｏｒ）或EC电动机（EｄｄｙCｕｒｒｅｎｄMｏｔｏｒ）。

是一种交流恒转矩调速电动机，通过晶闸管控制可实现交流无极调速。

适用于恒转矩负载的各种机械设备，在矿山、冶金、纺织、化工、造纸、印染、水泥等部门得到广泛应用。

当用于变负荷的风机、水泵时以转速控制代替传统的节流控制，可取得显著的节能效果。

1 电磁调速电动机的规格型号（1）YCT系列电磁调速电动机目前我国生产的YCT系列电磁调速电动机是全国统一设计的，取代JZT系列电动机的更新产品，是目前我国推广的节能产品之一。

产品型号含义Y C T □□□－4 □交流异步━━┛┃┃──┬─┃┗━拖动电动机功率挡（A或B）电磁━━━━┛┃┃┗━━━━拖动电动机极数调速━━━━━┛┗━━━━━━中心高（2）YDCT系列換极式电磁调速电动机YDCT系列电磁调速电动机是YCT系列电磁调速电动机的派生产品。

它用YD系列4/6极双速三相异步电动机作为拖动电动机，与JZT6、JZT7型換极式调速电动机控制器配套使用、可实现宽范围无级调速，并且随着转速的变化，交流异步电动机能自动进行4极和6极切換。

（3）YCTD系列低电阻电枢电磁调速电动机YCTD系列电磁调速电动机是风机、泵类专用的电磁调速电动机、由于JZT 和YCT系列电磁调速电动机的电磁转差离合器均采用实心钢电枢结构，涡流电阻率高，因此转差率大，电动机运行效率较低。

近年来，我国根据国外电磁调速电动机的发展趋势和英国J.DA VIES教授提出的“低电阻端环电枢”和“电枢分层”理论，在YCT系列基础上，采用低电阻端环技术研制成功了YCTD系列风机、泵类专用电磁调速电动机。

该系列产品最高输出转速高达原动机额定转速的95％左右，与YCT系列相比，效率提高10％以上，因而使调速节能和使用效果更加显著。

2．电磁调速电动机构造目前国产的YCT电磁调速电动机的结构有二种，一种是中小型电机为组合式结构，组合式结构如图1-1所示。

这种电磁调速电动机的型号有YCT系列和JZT2（JZT）系列的1-7号机座。

图1-1 图1-2另一种则为整体式结构，即将异步电动机与电磁转差离合器组装在一个机壳内成为一个整体，原动机转子部分套在空心轴上，空心轴通过轴承装在电动机两端盖上，整体式结构如图1-2所示。

这种调速电动机的型号有JZTT（JZTT2）系列、JZ2（JZT）系列8-9号机座。

它们的构造由三相交流笼型异步电动机、电磁转差离合器、测速发电机及控制装置等组成。

（1）三相交流笼型异步电动机作为原动机拖动电磁转差离合器电枢一起旋转。

功率为0。

6～100KW （2）电磁转差离合器电磁转差离合器。

实质上也是一台电机，借磁场作用将主动轴的转矩传递到从动轴，即输出轴。

离合器有两个旋转部分，一个是电枢，另一个是磁极，因此电磁转差离合器由电枢、爪形磁极等部分组成，如图1-3所示。

图1-31）电枢也叫转子。

为圆筒形钢体，具有导磁、导电的作用，直接装在异步电动机的输出轴上，作为主动外转子，其转速与异步电动机同步。

在电枢上铸有或装有风叶、散热筋，起散热作用。

2）磁极磁极为一对相互交叉的爪极，通过非磁性材料将两个爪极焊接成为一个整体装在输出轴上。

磁极与电枢之间形成气隙，两者之间无机械硬連接，如图1-4所示。

磁极上装有励磁绕组，通过集电环由直流电源供电，对线圈励磁。

图1-4电枢作为主动转子与三相异步电动机转子硬連接以恒速旋转，磁极作为从动转子在电枢与静止导磁部分之间旋转，并输出转矩，帶动生产机械运转。

电磁转差离合器是一个传递转矩的装置，它把原动机（异步电动机）发出的转矩通过电磁作用传递到负载上。

传递的转矩和转速与电磁转差离合器励磁电流的大小有关。

励磁绕组不通电时，从动部分不会转动，相当于离合器分离。

直流励磁电流越大，输出的转矩也越大。

（3）测速发电机为三相永磁式测速发电机，与电磁转差离合器输出轴共轴，起转速负反馈作用来控制电磁转差离合器的转速，使电磁转差离合器稳速，实现自动调速。

3．电磁调速电动机的工作原理电磁调速电动机的无极调速主要是通过电磁转差离合器来实现的。

其工作原理是：当磁极上的励磁线圈通入直流电流后，沿磁极圆周交替产生N、S极，磁力线通过爪极－气隙－电枢－气隙－爪极形成闭合回路，在原动机起动后，离合器的电枢就随电动机在磁场中以转速n1旋转，于是电枢与磁极便有相对运动。

根据电磁感应定律可知，电枢切割磁场将产生电动势。

由于电枢由整体铸钢做成，就会产生涡流。

涡流与磁场互相作用产生电磁力，形成电磁转矩，使磁极带动輸出轴随电枢同方向转动。

电磁转差离合器的磁极的转速n2取决于励磁电流的大小，其转速n2必定小于电枢的转速n1，即有一定的转差率，若沒有（n1－n2）这个转差，电枢中就不能产生涡流，也就沒有电磁转矩了，则电枢与磁极就没有相对运动。

若改变励磁电流，即改变磁通，电磁转差离合器在一定负载下的转差率也随之改变，从而改变了输出軸的转速，实现了速度调节，因此改变励磁电流的大小，就可以达到调速的目的。

4．电磁调速电动机的特点（1）调速范围广，起动性能好，起动转矩大，控制功率小，便于手控、自动和遥控，适用范围广。

调速范围可达1：10（120～1200ｎ／min），功率为0.6～100KW。

（2）调速平滑，可以进行无级调速，但应注意，在一般情况下，电磁转差离合器在不同的励磁电流下的机械特性是很软的，励磁电流越小，特性越软。

为了得到比较硬的机械特性，增大调速范围，提高调速的平滑性，应该采用帶转速负反馈的闭环调速系统。

（3）结构简单，运行可靠，维修方便，价格便宜。

（4）电磁转差离合器适用于通风机负载和恒转矩负载，而不适用于恒功率负载。

（5）在低速时效率和输出功率比较低，在一般情况下，电磁转差离合器传递效率的最大值约为80％～90％。

在任何转速下离合器的传递效率η用下式计算：η＝ｎ2／ｎ1式中ｎ2—离合器输出转速；ｎ1—传动电动机转速。

因传递效率的最大值为80％～90％，故电磁转差离合器最大输出功率约为传动电动机功率的80％～90％左右。

随着输出转速的降低，传递效率亦相应降低，这是因为电枢中的涡流损失与转差，亦即与离合器的输出转速和输入转速之差成正比的缘故，所以这种调速系统不适宜于长时期处于低速的生产机械。

（6）存在不可控区，由于摩擦和剩磁的存在，当负载转矩小于10％额定转矩时可能失控。

（7）机械特性软，稳定性差。

4．电磁调速电动机的机械特性（1）电磁调速电动机的自然机械特性电磁调速电动机的机械特性是指其输出轴上的输出转矩T与转速ｎ的函数关系T＝ｆ（ｎ），且自然机械特性是指没有闭环控制时电动机自身的T＝ｆ（ｎ）曲线，如图1-5所示。

我们从自然机械特性可以看出，在一个励磁电流Iｆ下，存在一条机械特性曲线，其形状为下垂的，因此，改变励磁电流Iｆ，便得到一族机械特性曲线。

这种电磁调速电动机的机械特性可近似地用下列经验公式表示：If<If′<If″<If″′T2ｎ2＝ｎ1－K─Iｆ式中ｎ1─原动机转速；ｎ2 ─电磁转差离合器输出轴转速；T2 ─电磁转差离合器输出轴转矩；Iｆ─转差离合器励磁电流；K ─与电磁转差离合器类型有关的系数。

电磁调速电动机调速，其转差功率P S为：T1ｎ1 T2ｎ2P S＝P1－P１P1＝───P2＝───9550 9550式中P1 ─电磁转差离合器输入功率（KW）；P2 ─电磁转差离合器输出轴功率（KW）；T1─电磁转差离合器输入转矩（N.ｍ）；T2─电磁转差离合器输出转矩（N.ｍ）。

如T1＝T2＝T，有T（ｎ1－ｎ2）9550PSP＝──────则ｎ2＝ｎ1－────9550 T 由上式可见，当转差功率一定时，允许输出的转矩T将随转速的降低而降低，近似于通风机特性。

由于电磁调速电动机的原动机是三相异步电动机，在额定转矩范围內其转速变化不大，所以电磁调速电动机的机械特性基本上取决于电磁转差离合器的机械特性，从电磁调速电动机的自然机械特性可以看出，空载转速ｎ1是不变的，但随着负载转矩的增加，输出转速ｎ2急剧下降，故机械特性很软，是软特性，励磁电流Iｆ值越小，特性越软。

显然，这样的机械特性，不能直接应用于要求速度比较稳定的工作机械上。

（2）带转速负反馈闭环系统的电磁调速电动机的机械特性由于电磁转差离合器的固有机械特性很软，为了提高电磁调速电动机机械特性的硬度，扩大调速范围，应采用帶转速负反馈组成的闭环调速系统，以获得具有较硬的闭环调速系统静特性。

由安装在电磁调速电动机输出轴上的测速发电机，检出实际运行速度与设定速度比较，按速度偏差值控制电压来调节电动机的励磁电流，从而调节输出转矩，可以得到速度变化率较小的硬机械特性。

速度变化率在2％左右，如图1-6所示。

由图可知，静特性两端受到最大励磁电流和最小励磁电流的限制。

闭环系统的无级调速范围可达10：1，由于它在低速帶负载运行时损耗较大，效率较低，所以适用于经常在高速状态下运行，只有空载才须低速运行的情况。

图1-6（3）电磁调速电动机的调速特性0电磁调速电动机运行时，最高速度不可能超过原动机的转速，一般电磁调速电动机输出的最高转速为原动机速度的80％～95％，所以调速范围的大小主要取决于最低运行速度，此最低速度一般为额定速度的10％，因此调速范围为10左右。

电磁调速电动机是改变电磁转差离合器的励磁电流的方式来调速的，是一种平滑的无级调速系统。

但是由于该调速系统是依靠负载转矩的反作用来减速和停車的，而电磁转差离合器本身不产生制动转矩，所以当负载惯性大或减速时，负载反向转矩小时，调速系统的响应速度就低，故难于控制。

因此在要求迅速减速和停車准确时，应采用电磁制动器的电磁调速电动机。

二、.电磁调速电动机的修理及试車1．組合式电磁调速电动机的拆卸（1）拆除所有外接线，做好对应标记，已备装配时按原位置装接。

（2）拆卸联軸器或带轮。

（3）拆卸交流异步电动机，松开各紧固螺丝，取出端盖及转子。

（4）拆卸电磁转差离合器的紧固螺丝，抽出电枢部件。

2．装配装配顺序大致与拆卸时顺序相反。

拆卸和装配时，要避免碰撞擦伤励磁绕組和磁极。

并对电机等作绝缘检查和空载电流、负载电流检查。

其绝缘阻值不应低于5MΩ。

仔细将零部件做好清洁处理，清除内部灰尘。

检查轴承是否磨损及更換润滑脂等检修工作。

3．仪器仪表的使用（1）摇表的使用1）摇表的选用测量额定电压在500以下的设备或线路的绝缘电阻时，可选用500伏或1000伏摇表，测量额定电压在500伏以上的设备或线路的绝缘电阻时应选用1000～2500伏摇表，测量瓷瓶时，应选用2500～5000伏摇表。