模块四 三相异步电动机的概述及应用

1、退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 模块四模块四 三相异步电动机的概述及使用三相异步电动机的概述及使用v课题课题4.1 三相异步电动机的原理及特性三相异步电动机的原理及特性v课题课题4.2 三相异步电动机的使用及综合测试三相异步电动机的使用及综合测试退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础课题课题4.1 4.1 三相异步电动机的原理及特性三相异步电动机的原理及特性v知识与技能要点知识与技能要点v三相异步电动机的原理、结构与铭牌数据；三相异步电动机的原理、结构与铭牌数据；v三相异步电动机转矩与机械特性。三相异步电动机转矩与机械特性。退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技

2、术基础退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础机座：铸钢或铸铁机座：铸钢或铸铁退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 转子转子: 在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。流。鼠笼转子鼠笼转子 鼠笼式转子鼠笼式转子 铁芯槽内放铜条，端铁芯槽内放铜条，端 部用短路环形成一体。部用短路环形成一体。 或铸铝形成转子绕组。或铸铝形成转子绕组。绕线式转子绕线式转子退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械

3、特性。变电动机的机械特性。 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。退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础120sin120sinsinmwmvmutIitIitIiviU1U2V1V2W1W2uiwiWiUiViitmIo退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础WiUiViitmIo0n规定规定 i : “+” 首端流入，尾端流出。首端流入，尾端流出。 i : “” 尾端流入，首端流出。尾端流入，首端流出。 U1V2W1

4、V1W2U2()电流出电流出( )电流入电流入退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础WiViUii tU1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2NS0 t 60t 0n60 90t 600mIoSNSN退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础U1U1U2W2V1W1V2U1U1U2W2V1W1V2分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场 即：即：0t 60t 任意调换两根电源进线任意调换两根电源进线(电路如图电路如图)WiU1U2W1W2V1V2UiVi0mIWiViUi tiomINSNS退出

5、退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础0t 即：即：1pWiViUioimI tBiU1U2V1V2W1W2AiCiU1U2V2W1V1W2NS退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础W1V2U1V1W1U2V2W2U1U2V1W2UiViWi2U1UU1U2V1V21V2VW11W2W2W退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础极对数极对数2p动画动画旋转磁场的磁极对数旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关与三相绕组的排列有关1U2U2UNS2W1W2W1V2V1V2V1U1WSNViWiUiimIt 0W1V2U1V1W1U2V2W2U1U2V1W2UiViWi退出退

6、出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础分分）转转 /( 6010fn 工频：工频：Hz501 f分分）转转 /( 30000 np=1时时0mIWiViUi tiomIU1U2V2W1V1W2NSU1U2V2W1V1W2NSU1U2V2W1V1W2NS退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础)/( 6010分分转转pfn 2p180分）转/( 50011p360分）转/( 0003极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速)f(Hz501 3p120分）转/( 00014p分分）转转/( 75090旋转磁场转速旋转磁场转速n0与频率与频

7、率f1和极对数和极对数p有关。有关。退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础U1U2V2W1V1W2分分）转转/( 6010pfn BlvBliFvF0nNS退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础0nn 如果如果:0nn 退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础%s)91( 转子转速亦可由转差率求得转子转速亦可由转差率求得0)(1nns %10000 nnns 例例一台三相异步电动机，其额定转速一台三相异步电动机，其额定转速 n= =975 r/min，电源频率，电源频率 f1 1= =50 Hz。试求电动机的。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。极对数和额定负载

8、下的转差率。解：解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知：速的关系可知：n0=1000 r/min , 2.5%100%10009751000%10000 nnns退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 磁极数磁极数( 极对数极对数 p = 2 )例如：例如： V2 132 M4 用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。机座长度代号机座长度代号机座中心高（机座中心高（mm）三相异步电动机三相异步电动机教材表教材表4.2中列出了各种电动机的系列代号。中列出了各种电动机的系列代号。退出退出实用电工电子

9、技术基础实用电工电子技术基础异步电动机产品名称代号异步电动机产品名称代号退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础接线盒接线盒。通常。通常联结电机容量Y3kW 联联结结电电机机容容量量 kW4U2U1W2V1V2W1U1U2W2U2V2V1W1U1YW1V1W2V2Y Y退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础例如：例如：380/220V、Y/ 是指线电压为是指线电压为 380V 时时 采用采用 Y联结联结；线电压为；线电压为 220V 时采用时采用 联结联结。退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础Y 表示星形表示星形联结联结下下电机的线电流为电机的线电流为 6.73U

10、1；三角形；三角形联结联结下线电流下线电流为为 11.64U1。两种接法下相电流均为。两种接法下相电流均为 6.73U1。12PP cos3NN1IUP 鼠笼电机鼠笼电机 =7293电动机在额定运行时定子绕组的电动机在额定运行时定子绕组的额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机械功率械功率 P2，它不等于从电源吸取的电功率，它不等于从电源吸取的电功率 P1。退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础PN 三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载时约为时约为 0.7 0.9。空载时功率因数很低，只有。空载时功率

11、因数很低，只有 0.2 0.3。额定负载时，功率因数最高。额定负载时，功率因数最高。 电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。P2cos O退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 0N0Nnnns 额额定定转转差差率率指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为为U1、E、B、F、H五级，五级，U1级最低级最低(105C)，H级最高级最高(180C)。退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础22Tcos IKT 常数，与电常数，与电机结构有关机结构有关旋转磁场旋转磁场每极磁通每极磁通转子电流转子电流

12、转子电路的转子电路的功率因数功率因数ilBF 22cos, , IT 退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础21220222)(UsXRsRKT 22 cos IKTT 22022202)( XREIss 2202222)(cosXRRs mNfU11144.4 由电动机电路由电动机电路分析知：分析知：退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础21220222)(UsXRsRKT 21U退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础maxTmSNSOTS曲曲线线)(sfT 曲曲线线)(Tfn 根据转矩公式根据转矩公式22022212)(sXRUsRKT 得特性曲线：得特性曲线

13、：NnmaxTstTOnTNT0nstT1NT退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础NnNT)/()(9550NNN分分转转千千瓦瓦nPT OnT0n(N m) 如某普通机床的主轴电机如某普通机床的主轴电机(V2132M-4型型) 的额定功的额定功率为率为7.5kw, 额定转速为额定转速为1440r/min, 则额定转矩为则额定转矩为nPnPT9550602 m.N7 .4914405 .795509550NNN nPT退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础21220222UsXRsRKT)(2021max2 XUKT 0dd ST令：令：求得求得202mXRss 临界转差

14、率临界转差率On0nTmU1x将将sm代入转矩公式，可得代入转矩公式，可得退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础max121max, 1)TUUT2021max2 XUKT NmaxTT 一般三相异步电动机的过载系数为一般三相异步电动机的过载系数为2 .28 .1 12 II2) sm与与 R2 有关，有关， R2 sm n 。绕线式电机。绕线式电机改变转子附加电阻改变转子附加电阻R 2 可实现调速。可实现调速。 退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础22022212)(sXRUsRKT 22022212stXRURKT 电动机起动时的转矩。电动机起动时的转矩。起动时起动时

15、n= 0 时时，s =1st121st, ) 1TUUT2) Tst与与 R2 有关，有关， 适当使适当使 R2 Tst 。对绕线式。对绕线式 电机改变转子附加电阻电机改变转子附加电阻 R 2 , 可使可使Tst =TmU1x 。体现了电动机带体现了电动机带载起动的能力。载起动的能力。 0nOnTNststTTK 起动能力起动能力退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础T2 sT2 TT =T2n T T 2达到新的平衡达到新的平衡T20nnTOn退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础A2849230880380310453. 1)NNN3N2Ncos310 UPI 一台一台

16、V2225M-4型的三相异步电型的三相异步电 动机，定子动机，定子绕组绕组型联结，其额定数据为：型联结，其额定数据为：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V， N=92.3%，cos N=0.88， Ist/IN=7.0, Tst/TN=1.9，TmU1x/TN=2.2，求：，求：退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 2）由由nN=1480r/min，可知，可知 p=2 （四极电动机）（四极电动机）minr 15000/n 013. 015001480150000N nnns 3）mN 429014804595509550NN2N .nPTmN 96384290

17、22)(NNmaxmax .TTTTmN 8551429091)(NNstst .TTTT退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 在在上例中上例中(1)如果负载转矩为如果负载转矩为 510.2Nm, 试试问在问在U=UN和和U =0.9UN两种情况下电动机能否起两种情况下电动机能否起动？（动？（2）采用）采用Y- 换接起动时，求起动电流和换接起动时，求起动电流和起动转矩。起动转矩。 又当负载转矩为起动转矩的又当负载转矩为起动转矩的80%和和50%时，电动机能否起动？时，电动机能否起动？ (1) Tst = 551.8Nm 510.2 N. m mN2510mN 4478551902s

18、t .T (2) Ist =7IN=7 84.2=589.4 U1A519645983131st stY.II 在在U = 0.9UN 时时退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础132329183%8042909183%80NstY .TT121459183%5042909183%50NstY .TT起动起动mN918385513131ststY .TT(3)退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础课题课题4.2 4.2 三相异步电动机的使用及综合测试三相异步电动机的使用及综合测试v知识与技能要点知识与技能要点v三相异步电动机的起动、调速和制动三相异步电动机的起动、调速和制动

19、 退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。接起动。星形星形-三角形三角形(Y ) 换接起动换接起动自耦降压起动自耦降压起动转子串电阻起动转子串电阻起动以下介绍降压起动和转子串电阻起动。以下介绍降压起动和转子串电阻起动。（1）起动方法）起动方法退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础ZUIll3:Y 星形联结时星形联结时ZUIll3 三三角角形形联联结结时时：Z31Y llII31YlIZlU+U1U2V1V1W1W2 lIlU+ZU1U2V1V2W1W2退出退出实用电工电子技术基础实用电工

20、电子技术基础lUU31P 仅适用于正常运行为三角形联结的电机。仅适用于正常运行为三角形联结的电机。 )(2StUT (b) V2 起动起动 ststTIY 换接起动适合于空载或轻载起动的场合换接起动适合于空载或轻载起动的场合SYtst31TT UlU1W2V2W1+U2V1UP+Ul+U1W2V2W1U2V1退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础L1L3L2FUQQ2退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础R 12220220)(st2IIRXREIRR滑环滑环电刷电刷定子定子转子转子起动电阻起动电阻 退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础R2 Tst 220222

21、12stXRURKT 22RR stTTOn0nmaxT2R2R stT 退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础 pfsnsn106011 f=50HzM3 +变频调速方法变频调速方法恒转距调速（恒转距调速（f1f1N）退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础变频调速方法可实现无级平滑调速变频调速方法可实现无级平滑调速,调速性调速性能优异，因而正获得越来越广泛的应用。能优异，因而正获得越来越广泛的应用。U11U21U12U22iiP=2U11U12U21U22NNSS退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础U11U21U12U22iiP=1 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。U11U12U21U22SN退出退出实用电工电子技术基础实用电工电子技术基础Tn0no22RR2R2R( 变转差率调速是绕线式电动机特有的一种调变转差率调速是绕线式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