电工电子技术第7章

1、1. 了解三相异步电动机的基本构造、转动原理、了解三相异步电动机的基本构造、转动原理、 机械特性，掌握起动和反转的方法机械特性，掌握起动和反转的方法, 了解调速了解调速 和制动的方法。和制动的方法。2. 理解三相异步电动机的铭牌数据的意义。理解三相异步电动机的铭牌数据的意义。本章要求：本章要求： 结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。外加电阻可人为改变电动机的机械特性。Y Y系列三相异步电动机系列三相异步电动机YR系列绕线转子三相异步电动机系列绕线转子三相异步电动机 结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改结构简单、价格

2、低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。变电动机的机械特性。Y 系系 列列 三三 相相 异异 步步 电电 动动 机机YC 系系 列列 单单 相相 电电 容容 起起 动动 异异 步步 电电 动动 机机AEFF IEC 标准标准 系系 列列 三三 相相 异异 步步 电电 动动 机机Y2 系系 列列 三三 相相 异异 步步 电电 动动 机机防爆电机防爆电机 () 整个电机严密封闭，用于爆炸性气体的场所。整个电机严密封闭，用于爆炸性气体的场所。例如煤矿井下。例如煤矿井下。定子通入三相电，定子通入三相电，旋转磁场就出现，旋转磁场就出现，电生磁、磁生电，电生磁、磁生电，磁电生力是关键，磁电生力是关键

3、，转子跟着磁场转。转子跟着磁场转。动磁生电、磁电生力动磁生电、磁电生力3i1i2iit OmI 120sin120sinsinm3m2m1tIitIitIi 2i U1 U2 V1 V2W1W21i3iL1L3L23i1i2iit OmI规定规定 i 为为“+” 电流从首端流入，尾端流出。电流从首端流入，尾端流出。 i 为为“” 电流从尾端流入，首端流出。电流从尾端流入，首端流出。 U1V2W1V1W2U2( )流入流入()流出流出0 t 旋转磁场(6版).swfU1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2NS0 t 60t 合成磁场方向向下合成磁场方向向下 合成磁

4、场旋转合成磁场旋转600n60 90t 合成磁场旋转合成磁场旋转90SNSN三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场,磁场具有一对极，即极对数磁场具有一对极，即极对数 p = 1，电流变化一个周期，磁场在空间转一圈。电流变化一个周期，磁场在空间转一圈。3i1i2iit OmI3i1i2iit OmI2i U1 U2 V1 V2W1W21i3iL1L3L23. .3i U1 U2V1V2W1W21i2iL1L2L3U1V2W1V1W2U20 t 磁场反转(6版).swfAU1U2V2W1V1W2AU1U2V2W1V1W23. .结论：结论： 任意调换两根电源进线，

5、任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转。则旋转磁场反转。0t 60t NSNS3i U1 U2V1V2W1W21i2iL1L2L3n03i1i2iit OmI任意调换两根电源进线任意调换两根电源进线结论：任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转，结论：任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转， 电动机亦反转。电动机亦反转。M3M3我国工业用电频率：我国工业用电频率：Hz501 f）分分转转/(3000 50600 n当磁极对数当磁极对数 p = 1时时V2U1V1W1U2W21i2i3iU1V12VW12WU2极对数极对数2pV2U1V1W1U2W21i2i3i3i1i2iit OmI旋转磁场的磁极对数

6、旋转磁场的磁极对数与三相绕组的安排有关与三相绕组的安排有关0t U1V12VW12WU2NSNS 60t 电流变化一个周期，电流变化一个周期，磁场在空间转半圈。磁场在空间转半圈。n0= 60 50/2=1500转转/分分U1V12VW12WU2NSNS分）分）转转/( 6010pfn pn0/(r/min)1 300021500310004 7505 6006 500我国工业用电频率：我国工业用电频率：Hz501 f）分分转转/(3000 50600 n当磁极对数当磁极对数 p = 1时时n Tmax ，电机将会，电机将会因带不动负载而停转。因带不动负载而停转。电机带动最大负载的能力。电机带动

7、最大负载的能力。21220222UsXRsRKT)(2021max2XUKT 0dd sT令令可得可得临界转差率临界转差率202XRSm OnT0nTmax max121max, ) 1TUUT2) sm与与 R2 有关，有关， R2 sm 。绕线式电机。绕线式电机 改变外接电阻改变外接电阻R，可使可使Tmax在不同在不同s下出现。下出现。 过载系数过载系数NmaxTT 一般一般 =1.82.2一般一般sm在在0.10.2之间之间3. 起动转矩起动转矩 Tst 22022212)(sXRUsRKTT 22022212XRURKTst 电动机起动时的转矩。电动机起动时的转矩。n = 0 时，时，

8、s =12.21.0NstTT约约为为 若若 Tst T2电机能起动，电机能起动，否则不能起动。否则不能起动。0nOnTTst ststTU,UT121 )12) Tst与与 R2 有关，有关， 适当使适当使 R2 Tst 。对绕线型。对绕线型 电机改变电机改变外接电阻外接电阻R， 可使可使Tst =Tmax 。三、电动机的运行分析三、电动机的运行分析T20nnT On三、电动机的运行分析三、电动机的运行分析 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，这种能力称为自适应负载能力。这种能力称为自适应负载能力。 此过程中，此过程中， n 、s I2 时

9、，时， I1 电源提供的功率自动增加。电源提供的功率自动增加。T2 s T2 TT =T2n T T2达到新的平衡。达到新的平衡。T20nOnTn00nnnS 四、四、人为机械人为机械特性特性1. U1 变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响Tmax ，U UTst 22022212stXRURKT 2021max2XUKT 202XRsm0nOnTNUT2U sm不变，不变，定子电压降低时的人为机械特性定子电压降低时的人为机械特性2. R2 变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响2TmaxTR2 sm n 22022212XRURKTst 20212XUKTmax 202XRsm Tst

10、 Tmax 不变不变TOnn0Tst转子电阻增加时的人为机械特性转子电阻增加时的人为机械特性转子串联合适的电阻可使转子串联合适的电阻可使Tst=Tmax3. 机械特性的软硬机械特性的软硬硬特性：硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，负载增加时转速下降较快，但起动转矩大， 起动特性好。起动特性好。 不同场合应选用不同场合应选用不同的电机。如金不同的电机。如金属切削，选硬特性属切削，选硬特性电机；重载起动则电机；重载起动则选软特性电机。选软特性电机。硬特性硬特性n0nTO软特性软特性7.5 三相异步

11、电动机的起动三相异步电动机的起动7.5.1 起动性能起动性能 中小型笼型电机起动电流为额定电流的中小型笼型电机起动电流为额定电流的5 7 倍，倍，起动起动起动时起动时n = 0，转子导条切割磁力线速度很大，转子导条切割磁力线速度很大，转子感应电势转子感应电势转子电流转子电流大电流使电网电压降低大电流使电网电压降低 影响其他负载工作影响其他负载工作频繁起动时造成热量积累频繁起动时造成热量积累 电机过热电机过热后果：后果：原因：原因：定子电定子电流流 7.5.2 起动方法起动方法1. 直接起动直接起动 二、三十千瓦以下的异步电动机一般采用直接二、三十千瓦以下的异步电动机一般采用直接起动。起动。2.

12、 降压起动降压起动1）Y 换接起动换接起动起动时绕组起动时绕组Y联接，正常运行时绕组联接，正常运行时绕组 联联接。接。目的：降低起动电流目的：降低起动电流 正常正常运行运行lUlI 起动起动lUlYI接起动电流接起动电流Y接起动电流接起动电流ststY31II lPUU31 2UTST stIststY31TT Y 换接起动适用于换接起动适用于正常运行时绕组为正常运行时绕组为 接接法的笼型电动机在法的笼型电动机在空载或轻载起动的场合空载或轻载起动的场合。 stT星-三角换接起动6.exe2）自耦降压起动）自耦降压起动Q2下合：下合：接入自耦变接入自耦变压器，降压压器，降压起动。起动。Q2上合：

13、上合：切除自耦变切除自耦变压器，全压压器，全压工作。工作。合上刀开关合上刀开关QFUQQ2 自耦降压起动适用于容量较大的或正常运行时自耦降压起动适用于容量较大的或正常运行时 Y形联结的笼型异步电动机。形联结的笼型异步电动机。自耦降压自耦降压起动起动 12220220st2)(IIRXREI3. .绕线型电动机绕线型电动机转子电路串电阻起动转子电路串电阻起动起动时将适当的起动时将适当的R 串入转子电路中，起动后将串入转子电路中，起动后将R 短路。短路。RRR滑环滑环电刷电刷定子定子转子转子起动电阻起动电阻转子电路串电阻起动的特点：转子电路串电阻起动的特点： 若若R2选得选得适当适当，转子电路串电

14、阻起动既可以降，转子电路串电阻起动既可以降低起动电流，又可以增加起动转矩。低起动电流，又可以增加起动转矩。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。R2 Tst 22022212stXRURKT 22RR stTTOn0nmaxT2R2R stT 转子电路串电阻转子电路串电阻起动起动7.6 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 pfsnsn106011 f=50HzM3 +变频调速方法变频调速方法恒转矩调速（恒转矩调速（f1f1N） 调速性能好。其主要环节是变频电源（常由调速性能好。其主要环节是变频电源（常由整流器、逆变器等组成）。整流器、逆变器等组成）。U1

15、1U21U12U22iiP=2U11U12U21U22NNSSU11U21U12U22iiP=1U11U12U21U22SN 采用变极调速方法的电动机称作双速电机，采用变极调速方法的电动机称作双速电机，由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床等机床上。等机床上。(T0n0n22RR 2R2R 变转差率调速是绕线型电动机特有的一种调变转差率调速是绕线型电动机特有的一种调速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，缺点是能耗较大。这

16、种调速方式广泛应用于各种缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种提升、起重设备中。提升、起重设备中。nnTL绕线型电动机转绕线型电动机转子串电阻调速子串电阻调速绕线型电动机转子串电阻调速绕线型电动机转子串电阻调速7.7 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动7.7.1 能耗制动能耗制动 停车时，断开交流电源，接至直流电源上，停车时，断开交流电源，接至直流电源上，产生制动转矩。产生制动转矩。M3+ 运转运转制动制动Fn转子转子 n0= 0 T异步电动机的能耗制动异步电动机的能耗制动能耗制动6.swf 7.7.2 反接制动反接制动 停车时，将电动机接停车时，将电动机接电源的任意两相对调，电源的

17、任意两相对调，使电动机产生一个与转使电动机产生一个与转子转动方向相反的旋转子转动方向相反的旋转磁场，从而获得所需的磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速制动转矩，使转子迅速停止转动。停止转动。 反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。即切割磁力线的速度很大，造成很大。即切割磁力线的速度很大，造成I2 ，引起，引起I1 。为限制电流，在制动时要在定子或转子中串。为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。电阻。注意：注意：Fn转子转子 T n0异步电动机的反接制动异步电动机的反接制动7.8 三相异步电动机铭牌数据三相异步电动机铭牌数据7.8 三相异

18、步电动机铭牌数据三相异步电动机铭牌数据1. 型号型号 Y 132M4 磁极数磁极数( 极对数极对数 p = 2 )同步转速同步转速 1500 转转/分分2. 额定电压额定电压 定子绕组在定子绕组在指定接法下指定接法下应加的应加的线电压线电压例：例：380/220V、Y/ 是指是指 线电压为线电压为 380V 时采用时采用 Y 接法；接法； 线电压为线电压为 220V 时采用时采用 接法。接法。说明：说明：一般规定电动机的运行电压不能高于一般规定电动机的运行电压不能高于 或或低于额定值的低于额定值的 5% 。3. 联接方式联接方式 Y/ 接法接法接线盒接线盒通常通常Y系列电动机系列电动机UN均为

19、均为380V接接法法电电机机容容量量Y3KW 接接法法电电机机容容量量 KW4U1V1W1W2U2V2Y 接法接法 W2U1V1W1U2V2 接法接法U2U1W2V1V2W1U1V1W1W2U2V2W2U2V2V1W1U14. 额定电流额定电流 定子绕组在指定接法下的线电流定子绕组在指定接法下的线电流如：如： Y / 6.73 / 11.64 A 表示星形接法时电机的线电流为表示星形接法时电机的线电流为 6.73A；三角形接法时线电流为三角形接法时线电流为 11.64A。两种接法。两种接法下相电流均为下相电流均为 6.73A。 5. 额定功率额定功率 额定功率指电机在额定运行时轴上输出的机额定

20、功率指电机在额定运行时轴上输出的机 械功率械功率 P2，不等于从电源吸取的电功率，不等于从电源吸取的电功率 P1。12PP cos31NNIUP 笼型电机笼型电机 =7293单位单位: kW7. 功率因数功率因数 cos 额定负载时一般为额定负载时一般为 0.7 0.9，空载时功率因数，空载时功率因数很低约为很低约为 0.2 0.3。额定负载时，功率因数最大。额定负载时，功率因数最大。 00nnnsNN 额定转差率：额定转差率：6. 额定转速额定转速 电机在额定负载下运行时的转速电机在额定负载下运行时的转速例：例：nN =1440 转转/分分 sN = 0.048. 绝缘等级绝缘等级 指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为分为A、E、B、F、H五级，五级，A级最低级最低(105C)，H级最高级最高(180C)。连续工作方式、短时工作方式连续工作方式、短时工作方式7.11.1 电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机工作原理工作原理 两绕组电流两绕组电流 相位