电工学第八章共4节

1、2001-02-10第八章第八章 异步电动机异步电动机电动机是把电能转化为机械能电动机是把电能转化为机械能电动电动机机交流电动机交流电动机异步电动机（感应电动机）异步电动机（感应电动机）同步电动机同步电动机直流电动机直流电动机（按励磁方式）（按励磁方式）他励，并励他励，并励串励，复励串励，复励2001-02-10三相异步电动机的结构 8.1 三相异步电动机的构三相异步电动机的构造造http:/ 圆筒形铁心及三相定圆筒形铁心及三相定 子绕组子绕组机座：外壳、固定、支撑定子机座：外壳、固定、支撑定子 铁心。铁心。铁心：硅钢片叠成，其内壁槽内放有绕组。铁心：硅钢片叠成，其内壁槽内放有绕组。2001-

2、02-102. 2. 转子：转子铁心，绕组，转轴转子：转子铁心，绕组，转轴铁心：硅钢片叠成，外围圆表面冲有槽，铁心：硅钢片叠成，外围圆表面冲有槽， 放转子绕组。放转子绕组。2001-02-10鼠笼式转子转子绕组：构造不同，分为鼠转子绕组：构造不同，分为鼠 笼式和饶线式。笼式和饶线式。2001-02-10绕线式电动机绕线式电动机：转子绕组同定子绕组一样，：转子绕组同定子绕组一样，三相的并联成星形。每相绕组的始端接到三三相的并联成星形。每相绕组的始端接到三个滑环上，滑环固定在转轴上，环与环，环个滑环上，滑环固定在转轴上，环与环，环与轴彼此绝缘，电刷用弹簧压在环上，再与与轴彼此绝缘，电刷用弹簧压在环

3、上，再与外电路电阻连接，用于起动调速。外电路电阻连接，用于起动调速。绕线式异步电动机的结构2001-02-10 8.2 8.2 三相异步电动机的转动原三相异步电动机的转动原理理 用右手定则时，可假设磁极不动，而转子铜条向逆时用右手定则时，可假设磁极不动，而转子铜条向逆时针方向旋转切割磁力线，这与实际上磁极顺时针方向旋针方向旋转切割磁力线，这与实际上磁极顺时针方向旋转时磁力线切割转子铜条是相当的。转时磁力线切割转子铜条是相当的。NS FFnn02001-02-10 在实际的异步电动机中，转子会转动，也在实际的异步电动机中，转子会转动，也是由于旋转磁场的作用，但在异步电动机中，是由于旋转磁场的作用

4、，但在异步电动机中，并没有永久磁铁。并没有永久磁铁。 异步电动机的定子铁心中放异步电动机的定子铁心中放有三相对称绕组，设将三相绕组有三相对称绕组，设将三相绕组连成星形，接在三相电源中，绕连成星形，接在三相电源中，绕组中通入三相对称电流，取绕组组中通入三相对称电流，取绕组始端到末端的方向为电流的正方始端到末端的方向为电流的正方向。向。2001-02-10i0tBiCi。60。90Ai 1 1、t=0t=0时，时，i iA A=0=0，i iB B为负为负值，值，i ic c为正值，将每相电流所为正值，将每相电流所产生的磁场相加，得出三相产生的磁场相加，得出三相电流的合成磁场，轴线的方电流的合成磁

5、场，轴线的方向是自上而下。向是自上而下。 2 2、t= 60t= 600 0 时，合成磁场在时，合成磁场在空间转过空间转过60600 0 一、旋转磁场的产生一、旋转磁场的产生 ABXZCYn0X ABYZCn02001-02-10AX BYZCn03、 t= 900 , 比比 t= 600 时的合成磁场在空间又转时的合成磁场在空间又转过过 300。 ABXZCYn0X ABYZCn0由上可知，当定子绕组通入三相电流后，其共同产生的合由上可知，当定子绕组通入三相电流后，其共同产生的合成磁场是在空间不断地旋转的，产生了旋转磁场，这旋转成磁场是在空间不断地旋转的，产生了旋转磁场，这旋转磁场同磁极在空

6、间旋转（图磁场同磁极在空间旋转（图8-1）所起的作用是一样的。）所起的作用是一样的。 t =00 t =600 t =9002001-02-10AZYBCX n0ABYZCX n0二、旋转磁场的转向二、旋转磁场的转向i0tBiCi。60。90Ai 电源相序电源相序A B C，合成磁，合成磁场是顺时针方向旋转的，其方向场是顺时针方向旋转的，其方向与电源的相序一致。与电源的相序一致。 若将电动机与电源相连的三若将电动机与电源相连的三根导线中的任意两根互调位置，根导线中的任意两根互调位置，则旋转磁场反转，则电动机亦反则旋转磁场反转，则电动机亦反转。转。2001-02-10 三相异步电动机的级数就是旋

7、转磁场的级数，上面三相异步电动机的级数就是旋转磁场的级数，上面产生的旋转磁场有两个磁极，产生的旋转磁场有两个磁极， 即一对磁极，即一对磁极，p=1（磁极（磁极对数）。对数）。 若每相绕组有两个线圈串联，绕组中的始端相差若每相绕组有两个线圈串联，绕组中的始端相差 60 度空间角，其产生的旋转磁场具有两对极度空间角，其产生的旋转磁场具有两对极 p=2。三、电动机的极数三、电动机的极数2001-02-10 n0A1B1X2Z2C1Y1 t =0X1A2Z1B2C2Y2ABXZCYn0 t =600300A1X1A2X2B1C1Y1Z2B2Y2C2Z1i0tBiCi。60。90Ai2001-02-10

8、 如果要产生三对极，即如果要产生三对极，即p=3的旋转磁场，则每相绕组的旋转磁场，则每相绕组必须有均匀安排在空间的串联的三个线圈，绕组的始端必须有均匀安排在空间的串联的三个线圈，绕组的始端之间相差之间相差 空间角。空间角。40)120(p。 旋转磁场的转速取决于磁场的级数，在一旋转磁场的转速取决于磁场的级数，在一对极时，电流从对极时，电流从 t=0 到到 t= 600 ，磁场在空间，磁场在空间也旋转了也旋转了600 ，电流走过一个周期，磁场旋转了，电流走过一个周期，磁场旋转了一转，设电流的频率为一转，设电流的频率为 50Hz，则每分钟交变，则每分钟交变300次，次， =3000，单位为转，单位

9、为转 /分（分（r / min).0n四、电动机磁场的转速四、电动机磁场的转速2001-02-10 若有两对极，电流走过一个周期，磁场仅若有两对极，电流走过一个周期，磁场仅旋转了半转旋转了半转26010fn 同理，若旋转磁场有同理，若旋转磁场有p对极，对极， =0npf160电动机转子的转速电动机转子的转速nn0n转子的方向与磁场方向一致转子的方向与磁场方向一致n0称为同步转速称为同步转速2001-02-10五、转差率：五、转差率：000)1 (nSnnnns或起动时：起动时： =0，s=1 ， 稳定后，稳定后， 与与 相近相近nn0nS很小，大约为很小，大约为%91 但但10 s0s例例转1

10、470np求pppfn300050*6060102pNS FFnn02001-02-10 8-4 定子电路与转子电路定子电路与转子电路 三相异步电动机中的电磁关系同变压器类似，三相异步电动机中的电磁关系同变压器类似，定子绕组相当于变压器的原绕组，转子绕组相当于定子绕组相当于变压器的原绕组，转子绕组相当于副绕组。副绕组。定子、转子绕组的匝数为定子、转子绕组的匝数为21, NN 定子电路定子电路 磁场在空间旋转时，通过定子每磁场在空间旋转时，通过定子每相绕组的磁通是按正弦规律变化的相绕组的磁通是按正弦规律变化的 =sinmt1i2i1u1e2e1e2e2001-02-10在定子绕组中，产生出感应电

11、动势也是正弦量在定子绕组中，产生出感应电动势也是正弦量dtdNe11NfE1144. 4的频率为11ef6001pnf pfn10601f即为定子电流的频率即为定子电流的频率 为通过每相绕组的磁通最大值，在数值为通过每相绕组的磁通最大值，在数值上它等于旋转磁场每极磁通的平均值上它等于旋转磁场每极磁通的平均值2001-02-10NfEU11144.4)(11111 EIjXRI)()1111111111RieeuEERIU （）（1i2i1u1e2e1e2e22222222)(IjXIRERIE 转子电路转子电路2001-02-10旋转磁场在转子每相绕组上感应出电动势旋转磁场在转子每相绕组上感应

12、出电动势dtdNe2222244. 4NfE2e2f为为 的频率的频率60)(02nnpf1000026060sfpnspnnnnf转子电动势频率转子电动势频率 与与 有关，有关，即与转速有关即与转速有关2fs1、转子频率、转子频率NS FFnn02001-02-10电动机在额定负载时，电动机在额定负载时，s=1%9%， f2 =0.54.5HZ (f1=50HZ)2. 2. 转子电动势转子电动势21244. 4NsfE与转速有关与转速有关0n1s2021244. 4ENfE此时此时 =2f1f2E最大最大202sEE在在n=0，即，即s=1时，时，f2最高，即最高，即 f2=f1NS FFn

13、n02001-02-102122222LsfLfX感抗与感抗与s有关有关21202,10LfXsn时，当202sXX3. 转子感抗X24. 转子电流转子电流2202220222222)(sXRsEXREI有关与 sI2220)(IEnnns切割速度当0I2，cos2I2cos21s2001-02-10当s=0时，I2=0；当s很小时，R2sX20近似地成正比与即sIRsEI22202当s接近1时，sX20R2常数20202XEI5. 转子电路的功率因素cos2220222222222)(cossXRRXRR减小大，大，有关，与22cosXss0I2，cos2I2cos21s2001-02-10当s很小时，R2sX20，cos212022cos1sXRs时接近于当0I2，cos2I2cos21s转子电路中，电动势、电流、频率、感抗及功率因数都与转转子电