第六章电动机(1)

1、成都大学成都大学工业制造学院工业制造学院 第第 6 6 章章 电电 动动 机机6.1 6.1 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 6.2 6.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理6.3 6.3 三相异步电动机的电路分析三相异步电动机的电路分析6.4 6.4 转矩与机械特性转矩与机械特性6.5 6.5 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用6.6 6.6 铭牌数据铭牌数据6.7 6.7 单相异步电动机单相异步电动机目目 录录交流电动机交流电动机直流电动机直流电动机鼠笼式鼠笼式绕线式绕线式异步机异步机同步机同步机他励、并励、串励、复励他励、并励、串励、复励电动机：电

2、动机：电能电能转换成转换成机械能机械能发电机：发电机：其他形式的能量其他形式的能量转换成转换成电能电能返回返回电动机的作用：电动机的作用：电动机的分类：电动机的分类：电动机的作用：电动机的作用：使用电动机驱动生产机械可：使用电动机驱动生产机械可：简化生产机械的结构简化生产机械的结构提高生产效率和产品质量提高生产效率和产品质量能实现自动控制能实现自动控制实现远距离操纵实现远距离操纵基本结构基本结构工作原理工作原理机械特性机械特性起动、制动、反转、调速的基本原理起动、制动、反转、调速的基本原理应用场合和正确使用应用场合和正确使用 优优点点主主要要内内容容返回返回6.1 6.1 三相异步电动机的基本

3、结构三相异步电动机的基本结构鼠笼式鼠笼式绕线式绕线式转子转子定子（固定部分）定子（固定部分） 转子（旋转部分）转子（旋转部分）分为两个基本部分分为两个基本部分：返回返回构成：构成：由由机座机座、铁心铁心和和定子绕组定子绕组组成组成 机座是用铸铁或铸刚制成；机座是用铸铁或铸刚制成；铁心由互相绝缘的硅钢片叠成，内圆周表面铁心由互相绝缘的硅钢片叠成，内圆周表面冲有槽，用以放置对称三相绕组；冲有槽，用以放置对称三相绕组；对称三相绕组有的联接成星形、有的联接成对称三相绕组有的联接成星形、有的联接成三角形。三角形。作用：作用： 产生旋转磁场产生旋转磁场 定子定子返回返回机座机座定子绕组定子绕组铭牌数据铭牌

4、数据出线端子出线端子返回返回定子铁心定子铁心定子绕组定子绕组返回返回构成：构成：由由铁心铁心和和转子绕组转子绕组两部分构成两部分构成 铁心也用硅钢片叠成，表面冲有槽，装在转轴铁心也用硅钢片叠成，表面冲有槽，装在转轴上，轴上加机械负载；上，轴上加机械负载； 因转子绕组不同，可分为鼠笼式和绕线式两种。因转子绕组不同，可分为鼠笼式和绕线式两种。作用：作用：在旋转磁场作用下，产生感应电动在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。势或电流。转子转子返回返回鼠笼式鼠笼式绕线式绕线式特点特点转子绕组做成鼠笼状转子绕组做成鼠笼状 在转子铁心的槽中放铜条，两端用短路环连接，在转子铁心的槽中放铜条，两端用短路环连接

5、，或在槽中浇铸铝液，铸成鼠笼。或在槽中浇铸铝液，铸成鼠笼。特点特点转子绕组与三个滑环连接转子绕组与三个滑环连接 转子绕组同定子绕组一样，三相连接成星形，转子绕组同定子绕组一样，三相连接成星形，每相始端连接在三个铜质的滑环上，滑环固定在转每相始端连接在三个铜质的滑环上，滑环固定在转轴上。轴上。 相比之下，鼠笼式电动机构造简单、价格低廉、相比之下，鼠笼式电动机构造简单、价格低廉、工作可靠、使用方便，因此应用广泛。工作可靠、使用方便，因此应用广泛。返回返回鼠笼式转子鼠笼式转子转轴转轴轴承轴承转子转子返回返回绕线式转子绕线式转子 铁心铁心绕组绕组转轴转轴返回返回返回返回 思考题思考题1 1见书见书p1

6、50p150：(1)(1)对称三相绕组对称三相绕组通入对称三相电流通入对称三相电流旋转磁场旋转磁场(磁场能量磁场能量)磁场绕组切磁场绕组切割转子绕组割转子绕组转子绕组中转子绕组中产生产生e和和 i转子绕组在磁场中转子绕组在磁场中受到电磁力的作用受到电磁力的作用产生电磁转矩产生电磁转矩转子旋转起来转子旋转起来机械负载机械负载旋转起来旋转起来三相交流电能三相交流电能输出机械能量输出机械能量6.2 6.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理返回返回右手定则右手定则左手定则左手定则6.2.1 6.2.1 旋转磁场旋转磁场120sin120sinsintIitIitIimCmBmA1. 1

7、. 旋转磁场的产生旋转磁场的产生 在三相异步电动机的定子铁心中放有三相对在三相异步电动机的定子铁心中放有三相对称绕组，在该三相对称绕组中通入三相对称交流称绕组，在该三相对称绕组中通入三相对称交流电流，就可产生一电流，就可产生一“旋转磁场旋转磁场”。返回返回AiBiCimIt合成磁场方向：合成磁场方向：向下向下AXBYCZiAiBiC电流参考方向：电流参考方向：返回返回绕组始端到末端的方向绕组始端到末端的方向120sin120sinsintIitIitIimCmBmA0t设：设：利利用用右右手手螺螺旋旋定定则则AXYCBZNSAXYCBZSN0n60AiBiCitmI返回返回同理分析，可得其它电

8、流角度下的磁场方向同理分析，可得其它电流角度下的磁场方向120sin120sinsintIitIitIimCmBmA 60t设：设：AXBYCZiAiBiC合成磁场方向：合成磁场方向：左下左下利利用用右右手手螺螺旋旋定定则则120sin120sinsintIitIitIimCmBmAAiBiCitmIAXYCBZ0n120t设：设：AXBYCZiAiBiC合成磁场方向：合成磁场方向：左上左上返回返回利利用用右右手手螺螺旋旋定定则则旋转磁场示意图旋转磁场示意图返回返回 可见，当定子绕组中通入三相电流后，它们共可见，当定子绕组中通入三相电流后，它们共同产生的合成磁场是随着电流的交变而在空间不断同产

9、生的合成磁场是随着电流的交变而在空间不断地旋转着，这就是地旋转着，这就是旋转磁场旋转磁场。而且磁场转过的角度。而且磁场转过的角度与与tt转过的角度相同。转过的角度相同。2. 2. 旋转磁场的转向旋转磁场的转向 当通入定子绕组的三相电流的当通入定子绕组的三相电流的相序相序为为A-B-CA-B-C时，时，旋转磁场的转向与这个顺序是一致的，可见磁场的旋转磁场的转向与这个顺序是一致的，可见磁场的转向与定子绕组中的电流相序有关。转向与定子绕组中的电流相序有关。旋转方向取决于三相电流的相序。旋转方向取决于三相电流的相序。相序相序: : 三相电动势由三相电动势由超前超前相到相到滞后滞后相的顺序。相的顺序。返

10、回返回mIt旋转磁场是沿着：旋转磁场是沿着：U1V1W1与三相绕组中的三与三相绕组中的三相电流的相序相电流的相序一致一致U1U2V1V2W1W2i2i1i3U1U2V1V2W2W1i1L1L1L3i3L3i2L2L2返回返回0n0n旋转磁场反转的方法：旋转磁场反转的方法：AiBiCimItAiCiBimIt返回返回换接其中两相换接其中两相3. 3. 旋转磁场的极数旋转磁场的极数 此种接法下，绕组的始端之间相差此种接法下，绕组的始端之间相差120120度空间度空间角，合成磁场只有一对磁极，则极对数为角，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1 1。AXYCBZNS旋转磁场的极数和三相绕组的安排有关旋转

11、磁场的极数和三相绕组的安排有关指旋转磁场中磁极的对数。指旋转磁场中磁极的对数。即：即：P=1P=1AXBYCZi2i1i3返回返回CYABCXYZAXBZAiBiCi 若将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽若将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内，绕组的始端之间相差内，绕组的始端之间相差6060度度空间角，形成的磁场空间角，形成的磁场则是则是两对磁极两对磁极。AXX ANSSNZCZCBY BY即：即：P=2P=2返回返回返回返回电流变化一周电流变化一周 旋转磁场转一圈旋转磁场转一圈电流每秒钟变化电流每秒钟变化 50 周周 旋转磁场转旋转磁场转 50 圈圈旋转磁场转旋转磁场转 3000 圈

12、圈电流每分钟变化电流每分钟变化 (5060) 周周p = 1 时时电流变化一周电流变化一周 旋转磁场转半圈旋转磁场转半圈电流每秒钟变化电流每秒钟变化 50 周周 旋转磁场转旋转磁场转 25 圈圈旋转磁场转旋转磁场转 1500 圈圈电流每分钟变化电流每分钟变化 (5060) 周周p = 2 时时返回返回4. 4. 旋转磁场的转速旋转磁场的转速AXYCBZNSAXYCBZNS0nAXYCBZSN60 旋转磁场的旋转磁场的转速转速决定于磁场的决定于磁场的极数极数，在一对极，在一对极数的情况下，当电流交变一次时，磁场恰好在空间数的情况下，当电流交变一次时，磁场恰好在空间旋转了一周。旋转了一周。设极数设

13、极数P=1，电流频率为，电流频率为f1N0=60f1（转（转/ /分）分）则转速为：则转速为：返回返回XNSASNZBX AYCZBCY0t 60t A0nAZXXCZCSNSN30 旋转磁场具有两对极数旋转磁场具有两对极数时，当电流从时，当电流从tt=0=0到到tt=60=60经历了经历了6060时，磁时，磁场在空间仅旋转了场在空间仅旋转了3030。比。比P=1P=1时转速慢了一半，即：时转速慢了一半，即：设极数设极数P=2，电流频率为，电流频率为f则转速为：则转速为：N0=60f/2（转（转/ /分）分）返回返回 所以，旋转磁场的所以，旋转磁场的转速转速n0 0决定于决定于电流频率电流频率

14、f1 1和磁场的和磁场的极对数极对数P，可推出：，可推出：分）转/( 600pfn 返回返回2p180分）转/( 15001p360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)Hz50(f0n3p120分）转/( 00014p90分）转/( 7506.2.2 6.2.2 电动机的转动原理电动机的转动原理 在电动机定子绕组中通入三相对称交在电动机定子绕组中通入三相对称交流电流后，产生流电流后，产生旋转磁场旋转磁场。 旋转磁场的磁力线切割转子导条，导旋转磁场的磁力线切割转子导条，导条中就条中就感应感应出出电动势电动势。 在电动势的作

15、用下，闭合的导条中就在电动势的作用下，闭合的导条中就有电流，该电流与旋转磁场相互作用，使有电流，该电流与旋转磁场相互作用，使转子导条受到转子导条受到电磁力电磁力作用。由电磁力产生作用。由电磁力产生电磁转矩电磁转矩，转子就转动起来。，转子就转动起来。返回返回右手定则右手定则左手定则左手定则右手螺旋定则右手螺旋定则 磁感应线穿过手心，大拇指指向运动方磁感应线穿过手心，大拇指指向运动方向，四指指向感应电流方向。向，四指指向感应电流方向。 磁感应线穿过手心，四指指向感应电流磁感应线穿过手心，四指指向感应电流方向，大拇指指向通电导体在磁场中受力方方向，大拇指指向通电导体在磁场中受力方向。向。 知道电流方

16、向判断磁场方向或知道磁场知道电流方向判断磁场方向或知道磁场方向判断感应电流方向。方向判断感应电流方向。右手螺旋定则：右手螺旋定则：右手定则：右手定则：左手定则：左手定则：返回返回（动产生电）（动产生电）（电产生力）（电产生力）NS 旋转磁场的磁力线切割旋转磁场的磁力线切割转子导条，导条中感应出电转子导条，导条中感应出电动势和电流。动势和电流。（右手定则）（右手定则） 该电流与旋转磁场相互该电流与旋转磁场相互作用，使转子导条受到电磁作用，使转子导条受到电磁力作用。力作用。（左手定则）（左手定则）电磁力电磁力电磁转矩电磁转矩T T（电磁转矩）（电磁转矩）与与 n0 （旋转磁场）（旋转磁场）同方向。

17、同方向。返回返回即：电动机转子转动的方向与磁极旋转的方向相同。即：电动机转子转动的方向与磁极旋转的方向相同。1 1、电动机转速和旋转磁场转速的关系、电动机转速和旋转磁场转速的关系但但n0n电动机转子转速：电动机转子转速：n旋转磁场转速（同步转速）：旋转磁场转速（同步转速）：n0称异步电动机或感应电动机称异步电动机或感应电动机6.2.3 6.2.3 转差率转差率且电动机转子转动方向与磁场旋转方向一致且电动机转子转动方向与磁场旋转方向一致无转距无转距转子与旋转磁场间没有相对运动转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流无转子电流如

18、果：如果：0nn 返回返回转差率转差率 : :00nnns起动瞬间起动瞬间: : n = 0 s = 1 （转差率最大）（转差率最大）额定运行时额定运行时: s = 0.01 0.09 返回返回2 2、 转差率转差率转子转速越接近磁场转速，转差率越小。转子转速越接近磁场转速，转差率越小。例例1 1：有一台三相异步电动机，其额定转速有一台三相异步电动机，其额定转速n=975r/minn=975r/min。试求电动机的级数对和额定负载。试求电动机的级数对和额定负载的转差率。电源频率的转差率。电源频率f1 1=50Hz=50Hz。解：解： 由于电动机由于电动机转子转速转子转速（额定转速额定转速）接）

19、接近略小于近略小于旋转磁场转速旋转磁场转速（同步转速同步转速）。）。 而同步转速对应于不同的极对数有一而同步转速对应于不同的极对数有一系列固定的数值。系列固定的数值。 与与975975r/min最接近的同步转速为最接近的同步转速为n0 0=1000=1000r/min，对应磁极对数，对应磁极对数p=3p=3。%5 . 2%10010009751000%10000nnns转差率：转差率：返回返回返回返回 思考题思考题2 2见书见书p147p147：(1)(1)，(2)(2)1. 1. 三相异步电动机的三相异步电动机的“电磁电磁”关系关系 6.3 6.3 三相异步电动机的电路分析三相异步电动机的电

20、路分析和变压器相比：和变压器相比：定子绕组定子绕组相当于变压器相当于变压器原边绕组原边绕组；转子绕组转子绕组相当于变压器相当于变压器副边绕组副边绕组。返回返回u1e1e 1 1i 2+e2e 2N2N1u21i2z变压器变压器i2定子电路定子电路R1R2i1u1e1e 1e2e 2转子电路转子电路 ：主磁通产生主磁通产生的感应电动势的感应电动势。e1e2、 ：漏磁通产漏磁通产生的感应电动势生的感应电动势。e 1e 2、2.2.定子电路定子电路dtdNeeeRiu1111111返回返回设：设：tsin1m111112 fNNUmmm再令：再令：tNum1111cos则：则：i2定子电路定子电路R

21、1R2i1u1e1e 1e2e 2转子电路转子电路返回返回mNfUUE1111144.42有：有：其中：其中：N N1 1定子线圈匝数；定子线圈匝数；m m是通过每相绕组的磁通最大值，等于旋是通过每相绕组的磁通最大值，等于旋转磁场的每极磁通；转磁场的每极磁通； f1 1是每相定子绕组主磁电动势是每相定子绕组主磁电动势e1 1的频率，的频率，pfn1060因此，因此，f1 1是电源或定子电流的频率。是电源或定子电流的频率。6001pnf 由旋转磁场的转速：由旋转磁场的转速：结论：结论：f2与转差率与转差率S和电源频率和电源频率f1有关。有关。（1）转子频率转子频率3.3.转子电路转子电路返回返回

22、与定子电路相对应：与定子电路相对应：N N2 2转子线圈匝数；转子线圈匝数；f2 2转子绕组感应电动势的频率；转子绕组感应电动势的频率；因为：因为：旋转磁场和转子间相对转速为（旋转磁场和转子间相对转速为（n0-n）1000026060SfPnnnnPnnf所以：所以：6001pnf且：且：起动时：起动时：n = 0, n = n0 S=1 转子电路电量的频率：转子电路电量的频率： f2 = f1 n n S 转子电路电量的频率：转子电路电量的频率： f2 （ f1）稳定运行时：稳定运行时： n = n0n，且，且n0与与n比较接近比较接近 n很小很小 S很小很小 转子电路电量的频率：转子电路电

23、量的频率：f2 = f1很小很小转子电路频率的变化转子电路频率的变化返回返回异步电动机额定负载时：异步电动机额定负载时：s=1%9%，f2=0.54.5Hz（f1=50Hz）（2 2）转子电动势）转子电动势mmNSfNfE2122244.444.4当当n=0时，时，s=1，转子电动势，转子电动势最大最大，为：，为：202sEE 有：有：mNfE212044. 4结论：结论：转子电动势与转差率转子电动势与转差率S S和电源频率和电源频率f1 1有关。有关。返回返回（3 3）转子感抗）转子感抗转子感抗转子感抗X2 2与转子频率与转子频率f2 2有关：有关：222LX222Lf212Lsf当当n=0

24、时，时，s=1，转子感抗，转子感抗最大最大，为：，为：21202LfX202sXX有：有：结论：结论：转子感抗与转差率转子感抗与转差率S S和电源频率和电源频率f1 1有关。有关。返回返回其中：其中：202122222SXLSfLfX202122244. 444. 4SENSfNfEmm（4 4）转子电流）转子电流2202220222222)(SXRSEXREI返回返回转子每相电路的电流：转子每相电路的电流：结论：结论：转子电流与转差率转子电流与转差率S S和电源频率和电源频率f1 1有关。有关。（5 5）转子功率因数）转子功率因数220222222222)(cosSXRRXRR转子有感抗转子

25、有感抗X2 2，因此电压超前电流，因此电压超前电流2角。角。功率因数为：功率因数为：结论：结论：转子功率因数与转差率转子功率因数与转差率S S和电源频率和电源频率f1 1有关。有关。返回返回其中：其中：202122222SXLSfLfX返回返回 思考题思考题3 3见书见书p147p147：(3)(3) 转子中各载流导体在旋转磁场的作用下转子中各载流导体在旋转磁场的作用下, , 受到受到电磁力所形成的转距之总和电磁力所形成的转距之总和。6.4 6.4 转矩与机械特性转矩与机械特性 22cosIKTmT即：即：返回返回6.4.1 6.4.1 电磁转矩公式电磁转矩公式 其中：其中：TK 常数，与电动

26、机结构有关常数，与电动机结构有关m每极磁通最大值每极磁通最大值2I 转子电流转子电流2cos转子电路的功率因数转子电路的功率因数22022202)(SXRSEI2202222)(cosSXRRmNfU11144. 4其中：其中：代入可得：代入可得：返回返回21220222)(UsXRsRKT结论：结论：电磁转矩电磁转矩T与每相电压与每相电压U1 1的平方成正比。的平方成正比。22cosIKTmT由：由：6.4.2 6.4.2 机械特性曲线机械特性曲线由转矩公式：由转矩公式： 一定的电源电压和转子电阻之下，转矩与转一定的电源电压和转子电阻之下，转矩与转差率的关系曲线差率的关系曲线T= =f（s）

27、或转速与转矩的关系曲线或转速与转矩的关系曲线n= =f（T）称为电动机的机械特性曲线。称为电动机的机械特性曲线。返回返回21220222)(UsXRsRKTn = (1 s)n0和和得机械特性曲线。得机械特性曲线。s10n0Tn0TsTNTNSNnNTsTMSMTMnMTT=f（s）n=f（T）返回返回注：注：曲线曲线2 2由曲线由曲线1 1顺时针旋转顺时针旋转9090得到。得到。机械特性机械特性 n0Tn0TsTNnNTMnMNMSN、M、S 代表三个重要的工作状态代表三个重要的工作状态额定状态（额定状态（N N） 临界状态（临界状态（M M）起动状态（起动状态（S S）返回返回额定转矩额定

28、转矩T TN N最大转矩最大转矩T Tmaxmax启动转矩启动转矩T Tstst（1 1）额定状态）额定状态 在额定电压在额定电压UN 下下，以额定转速以额定转速 nN 运行运行，输出额定功率输出额定功率 PN 时时，电动机转轴上输出的转矩电动机转轴上输出的转矩n0Tn0机械特性机械特性 TsTNnNTMnMMS 额定状态说明了电额定状态说明了电动机的长期运行能力。动机的长期运行能力。N额定转矩额定转矩TN返回返回单位：单位：（牛顿（牛顿米）米）返回返回分）（转瓦/)(55. 9602NNNNNnPnPT额定转矩：额定转矩：)/()(9550分转千瓦NNNnPT功率如果使用千瓦为单位：功率如果

29、使用千瓦为单位：单位：单位：（牛顿（牛顿米）米）临界转速临界转速（2 2）临界状态）临界状态n0Tn0机械特性机械特性 TsTNnNNTMnMMS临界转矩临界转矩临界状态下，临界状态下，电动机转轴上输出的转矩电动机转轴上输出的转矩最大最大( (临界临界) )转矩转矩Tmax Tmax表明电机带动最表明电机带动最大负载的能力大负载的能力。 如果如果 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。maxTTL返回返回由临界转差率由临界转差率s sm：21220222)(UsXRsRKT202XRSm转矩公式：转矩公式：和和2021max21XKUT得最大转矩得最大转矩Tmaxmax: :返

30、回返回过载系数：过载系数：一般三相异步机：一般三相异步机：2 .22MKNMTTKmax21max UTmax1TU结论：结论：0TnTmaxmax和电源电压和电源电压U1的关系的关系2021max21XKUT由：由：Tmax返回返回U12 R2Rn0Tnsm,nsm,Sm和转子电阻和转子电阻R2的关系的关系202XRSm由：由：2 RSm因为：因为：nSRm222RR 所以：所以：结论：结论：mSR2改变改变R2的方法的方法 ：鼠笼式电动机转子导条的金属材料不同鼠笼式电动机转子导条的金属材料不同 绕线式电动机外接电阻不同绕线式电动机外接电阻不同 返回返回(1) (1) 三相异步机的三相异步机

31、的Tmaxmax和电压的平方成正比，所以对和电压的平方成正比，所以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。(2) (2) 工作时，一定令负载转矩工作时，一定令负载转矩TL L TL(负载转矩负载转矩)电机能起电机能起动，否则将起动不了。动，否则将起动不了。返回返回21220222)(UsXRsRKT由转矩公式：由转矩公式：其中：其中：10sn，21220222)(UXRRKTst得得Tstst：起动转矩倍数起动转矩倍数Ks:s:NSSTTK一般三相异步机：一般三相异步机：2.26.1SK返回返回 思考题思考题4 4见书见书p156p156：(1)(1

32、)，(2)(2)返回返回 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，这种能力称为整，这种能力称为自适应负载能力自适应负载能力。6.4.3 6.4.3 电动机的自适应负载能力电动机的自适应负载能力返回返回电动机转矩电动机转矩T T与阻转矩与阻转矩T TC C相平衡：相平衡：cTT 阻转矩阻转矩T TC C由机械负载转矩由机械负载转矩T TL L和机械损耗转矩和机械损耗转矩T T0 0组成：组成：LLCTTTTT0所以，电动机转矩所以，电动机转矩T近似与负载转矩近似与负载转矩TL平衡。平衡。TISnTL2 则：则：n0nT工作段工作段a点点TLnSI2T直

33、至新的平衡直至新的平衡I1 P10TnTLaTL a点点a 自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要特点。重要特点。（如：柴油机当负载增加时，必须由操作（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能带动新的负载。）者加大油门，才能带动新的负载。）返回返回硬特性硬特性：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，运行特性好硬特性硬特性软特性软特性0Tn 不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电机。硬特性电机；重载起动则选软特性电机。软特性：软特性：负载增

34、加时，转速下降较快，但起动转矩负载增加时，转速下降较快，但起动转矩 大，起动特性好。大，起动特性好。 6.4.4 6.4.4 机械特性的软硬机械特性的软硬返回返回6.5 6.5 三相异步机的使用三相异步机的使用（1）起动电流起动电流Ist 中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5-7 5-7 倍。倍。起动瞬间，起动瞬间，n=0 n=0 6.5.1 6.5.1 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动1.1.起动性能起动性能 较大较大原因：原因：旋转磁场对静止转子相对转速大；旋转磁场对静止转子相对转速大；转子导条切割磁力线速度大；转子导条切割磁力线速度大；转子产

35、生感应电动势大转子产生感应电动势大转子产生感应电流大转子产生感应电流大定子电流大定子电流大即：起动电流较大即：起动电流较大返回返回良好：起动电流小，起动转矩大良好：起动电流小，起动转矩大 大电流使电网电压降低大电流使电网电压降低 频繁频繁起动时造成热量积累起动时造成热量积累 起动电流较大的影响：起动电流较大的影响：（2 2）起动转矩）起动转矩 异步机起动时，虽然转子电流较大，但因转子异步机起动时，虽然转子电流较大，但因转子的功率因数很低，因此的功率因数很低，因此起动转矩并不大起动转矩并不大，与额定转，与额定转矩之比为矩之比为1.0-2.21.0-2.2。 如果起动转矩如果起动转矩过小过小，就不

36、能满载起动，应设法，就不能满载起动，应设法提高；如果起动转矩提高；如果起动转矩过大过大，会使传动机构受到冲击，会使传动机构受到冲击而损坏，应设法减小。而损坏，应设法减小。电机过热电机过热影响其他负载工作影响其他负载工作 较小较小异步机起动特性：起动电流大，起动转矩小。异步机起动特性：起动电流大，起动转矩小。返回返回2. 2. 起动方法起动方法（1 1） 直接起动（全压起动）直接起动（全压起动）（2 2） 鼠笼式电动机降压起动鼠笼式电动机降压起动 在起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，以在起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流，鼠笼式电动机常用的降压起动方法有减小起动电流，鼠笼式

37、电动机常用的降压起动方法有Y Y 换接降压换接降压起动起动和和自耦降压起动自耦降压起动。返回返回 小容量的电动机（小容量的电动机（20-3020-30千瓦以下的异步电动机）千瓦以下的异步电动机） 电源容量足够大时电源容量足够大时优点：优点：方法简单方法简单缺点：缺点：起动电流较大，影响电网上其他负载正常工作。起动电流较大，影响电网上其他负载正常工作。Y 换接降压起动换接降压起动正常运行正常运行lUAZBYXClI 起动起动ABCXYZlUlYI电动机正常运行时，定子绕组电动机正常运行时，定子绕组三角形三角形连接；连接； 起动时，定子绕组起动时，定子绕组星型星型连接。连接。返回返回即：将定子绕组

38、上电压降到正常工作电压的即：将定子绕组上电压降到正常工作电压的 。31ZUIllY33ZUIll设：电动机每相阻抗为设：电动机每相阻抗为Z31llYII正常正常运行运行lUAZBYXClI 起动起动ABCXYZlUlYI返回返回 由于转矩由于转矩T和电压和电压UP的平方成正比，且：的平方成正比，且：PPUU31所以：所以：StstYTT31Y 降压起动适合于降压起动适合于空载空载或或轻载起动轻载起动的场合。的场合。Y 降压起动的特点：降压起动的特点： 仅适用于正常运行时为三角形接法的电动机；仅适用于正常运行时为三角形接法的电动机； Y 降压起动时，起动电压减小，以致起动电流降压起动时，起动电压

39、减小，以致起动电流减小的同时，起动转矩也减小了。减小的同时，起动转矩也减小了。 返回返回自耦变压器自耦变压器降压起动降压起动原理：原理：电动机起动过程中，端电压降低，起动后，转电动机起动过程中，端电压降低，起动后，转速接近额定值时，切除自耦变压器使端电压升高。速接近额定值时，切除自耦变压器使端电压升高。自耦自耦降压起动的特点：降压起动的特点： 适用于容量较大的或正常运行时连成星形，不能采适用于容量较大的或正常运行时连成星形，不能采用星用星- -三角起动器的笼型异步电动机；三角起动器的笼型异步电动机； 自耦降压起动时，起动电压减小，以致起动电流减自耦降压起动时，起动电压减小，以致起动电流减小的同

40、时，起动转矩也同时减小了，只是减小的幅度小的同时，起动转矩也同时减小了，只是减小的幅度没有没有Y Y 的大。的大。 返回返回RRR1222202202)(IIRXREIst（3 3）绕线式电动机起动）绕线式电动机起动原理：原理：起动时将适当的电起动时将适当的电阻阻R串入转子绕组中，起串入转子绕组中，起动后将动后将R 短路。短路。绕线式转子串电阻起动绕线式转子串电阻起动2202202)(sXRsEI由转子电流：由转子电流：得：得：返回返回转子串电阻起动的特点：转子串电阻起动的特点： 适于转子为适于转子为绕线式绕线式的电动机起动；的电动机起动； R2选的适当，转子串电阻既可以降低选的适当，转子串电

41、阻既可以降低起动电流起动电流，又，又可以增加可以增加起动转矩起动转矩。常用于要求起动转矩较大的生产。常用于要求起动转矩较大的生产机械上，如卷扬机、锻压机、起重机等机械上，如卷扬机、锻压机、起重机等。0Tn2R2R22RR202XRSm由：由：2 RSm即：即：stmTnSR2返回返回方法：方法：和电源相接的任意两相和电源相接的任意两相互换互换，就可实现，就可实现反转反转。 6.5.2 6.5.2 三相异步电动机的正、反转三相异步电动机的正、反转正转正转反转反转A B CM3电电 源源ABCM3电电 源源返回返回改变电源频率改变电源频率 f1( (变频调速变频调速) )2. 2. 改变磁极对数改

42、变磁极对数 p3. 3. 改变转差率改变转差率 s调速方法：调速方法：无级调速无级调速有级调速有级调速无级调速无级调速6.5.3 6.5.3 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速00nnnspfsnsn106011由：由：得：得：返回返回 调速就是在同一负载下能得到不同的转速，以调速就是在同一负载下能得到不同的转速，以满足生产过程的要求。满足生产过程的要求。 U、f 可可 变变M33整流电路整流电路逆变电路逆变电路50 Hz控制控制电路电路n0Tn0fNf1 fN 直直 流流f2 f1（1 1）改变电源频率）改变电源频率f1调速调速（无极调速）（无极调速）stTnf返回返回频率调节范围：频

43、率调节范围：0.5-3200.5-320Hz（2 2）改变磁极对数）改变磁极对数p调速调速（有极调速）（有极调速）U1U2U3U4U1U2U3U4(a) p =2(b) p =1SSNNSN由式：由式：pfn1060知：知：nnp0所以，可以通过改变磁极对数所以，可以通过改变磁极对数p p来进行调速。来进行调速。返回返回（3 3）改变转差率）改变转差率s调速调速（无极调速）（无极调速）R2R2+ RCn0Tn0TMM33RCTL 由于由于p的取值是跳跃性的，因此，这类电动机的取值是跳跃性的，因此，这类电动机的调速是的调速是有极有极的，且用于对的，且用于对转速变化要求不高转速变化要求不高的的场合

44、。场合。适用于绕线式电动机适用于绕线式电动机方法：方法：在绕线在绕线式电动机的转式电动机的转子电路中接入子电路中接入调速电阻，改调速电阻，改变电阻的大小变电阻的大小就可得到平滑就可得到平滑调速。调速。202XRsm返回返回1. 型号型号 6.6 6.6 铭牌数据铭牌数据同步转速同步转速15001500转转/ /分分Y 132 M - 4 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132M4 功功 率率 3 kW 频频 率率 50Hz电电 压压 380 V 电电 流流 7.2 A 接接 法法 Y转转 速速 1440r/min 功率因数功率因数 0.76 绝缘等级绝缘等级 B分）转/( 600pf

45、n 三相异步电动机三相异步电动机机座中心高（机座中心高（132mm132mm）机座长度代号机座长度代号：M-M-中机座中机座S-S-短机座短机座L-L-长机座长机座磁极数磁极数( (极对数极对数p p=2)=2)由：由：返回返回产品名称产品名称新代号新代号 汉字意义汉字意义老代号老代号异步电动机异步电动机绕线式异步电动机绕线式异步电动机防爆型异步电动机防爆型异步电动机高起动转矩异步电动机高起动转矩异步电动机Y YYRYRYBYBYQYQ异异异绕异绕异爆异爆异起异起J J，JQJQJRJR，JROJROJBJB，JBSJBSJQJQ，JQOJQO异步电动机产品名称代号异步电动机产品名称代号返回返

46、回则：则：0.04 150014401500s电机轴上的转速电机轴上的转速（n) )，即转子的转速，即转子的转速。如如：n =1440 =1440 转转/ /分分2. 2. 转速转速 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132M4 功功 率率 3 kW 频频 率率 50Hz电电 压压 380 V 电电 流流 7.2 A 接接 法法 Y转转 速速 1440r/min 功率因数功率因数 0.76 绝缘等级绝缘等级 B14401440转转/ /分分转差率转差率返回返回3. 接法接法Y 接接 指定子三相绕组的接法指定子三相绕组的接法 接接 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132M4 功

47、功 率率 3 kW 频频 率率 50Hz电电 压压 380 V 电电 流流 7.2 A 接接 法法 Y转转 速速 1440r/min 功率因数功率因数 0.76 绝缘等级绝缘等级 BY/ 接法接法V1W1U1U2V2W2V2V1W2U1U2W1返回返回W2U2V2W1U1V1接电源接电源W2U2V2W1U1V1接电源接电源W2U2V2W1U1V1接线盒接线盒 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132M4 功功 率率 3 kW 频频 率率 50Hz电电 压压 380 V 电电 流流 7.2 A 接接 法法 Y转转 速速 1440r/min 功率因数功率因数 0.76 绝缘等级绝缘等级 B

48、4. 4. 电压电压指电动机额定运行状态时定子绕组上的指电动机额定运行状态时定子绕组上的线电压值线电压值。380V例如：例如：铭牌数据为铭牌数据为 380V/220V,Y/380V/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。注意：注意：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的定值的5 5。返回返回电压波动对电动机的影响电压波动对电动机的影响1221IIEsnU（2 2）电压低于额定值时，引起转速下降，电流增加。电压低于额定值时，引起转速下降，电流增加。202sE

49、E 返回返回NfU11144. 411IU（1 1）电压高于额定值时，引起磁通增大，定子电流电压高于额定值时，引起磁通增大，定子电流增加，电机过热，定子铁心过热。增加，电机过热，定子铁心过热。nnns0 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132M4 功功 率率 3 kW 频频 率率 50Hz电电 压压 380 V 电电 流流 7.2 A 接接 法法 Y转转 速速 1440r/min 功率因数功率因数 0.76 绝缘等级绝缘等级 B5. 5. 额定电流额定电流指电动机在额定运行状态时定子绕组的指电动机在额定运行状态时定子绕组的线电流值线电流值。7.2A线电流为线电流为 6.48A 时，采

50、用时，采用 Y 接法；接法；线电流为线电流为 11.2A 时，采用时，采用 接法。接法。例如：例如：铭牌数据为铭牌数据为6.48A/11.2A，Y/ 是指：是指：返回返回 指电动机在额定运行时轴上输出的机械功率值指电动机在额定运行时轴上输出的机械功率值P2 2，不等于从电源吸收的功率，不等于从电源吸收的功率P1 1。两者的关系为：。两者的关系为： 12PPCOSIUPNN31其中：其中：一般取一般取72729393为电动机的效率为电动机的效率 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132M4 功功 率率 3 kW 频频 率率 50Hz电电 压压 380 V 电电 流流 7.2 A 接接 法

51、法 Y转转 速速 1440r/min 功率因数功率因数 0.76 绝缘等级绝缘等级 B6. 6. 功率与效率功率与效率3KW返回返回 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132M4 功功 率率 3 kW 频频 率率 50Hz电电 压压 380 V 电电 流流 7.2 A 接接 法法 Y转转 速速 1440r/min 功率因数功率因数 0.76 绝缘等级绝缘等级 B7. 功率因数功率因数0.76cos 额定负载时功率因数一般额定负载时功率因数一般为为0.7-0.90.7-0.9，空载时功率因数很，空载时功率因数很低约为低约为0.2-0.30.2-0.3，使用中应选择，使用中应选择合适容量的

52、电动机，合适容量的电动机，防止防止“大大马马” 拉拉“小车小车”的现象。的现象。P2PNcos 额定负载时功率因额定负载时功率因数最大。数最大。返回返回8. 8. 绝缘等级绝缘等级 按电动机绕组所用的绝缘材料在使用时容许的按电动机绕组所用的绝缘材料在使用时容许的极极限温度限温度来分级的。来分级的。 极限温度：极限温度：指电动机绝缘结构中最热点的最高容指电动机绝缘结构中最热点的最高容许温度。许温度。 绝缘等级绝缘等级/ /极限温度极限温度绝缘等级绝缘等级极限温度极限温度AEBFHC105C120C130C155C180 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132M4 功功 率率 3 kW

53、频频 率率 50Hz电电 压压 380 V 电电 流流 7.2 A 接接 法法 Y转转 速速 1440r/min 功率因数功率因数 0.76 绝缘等级绝缘等级 BB返回返回例例2 2：有一有一Y225M-4Y225M-4型三相异步电动机，其额定数据如下：型三相异步电动机，其额定数据如下：功率：功率：45KW45KW， 转速：转速：1480r/min1480r/min，电压：电压：380V380V，效率：效率：92.3%92.3%，功率因数：功率因数：0.880.88， I Istst/I/IN N：7,7,T Tstst/T/TN N：1.9, 1.9, T Tmaxmax/T/TN N：2.

54、22.2求：求：（1 1）额定电流，（额定电流，（2 2）额定转差率，（）额定转差率，（3 3）额定转矩，）额定转矩，（4 4）最大转矩，（）最大转矩，（5 5）起动转矩。）起动转矩。解：解：（1 1）额定电流）额定电流I IN Ncos312NNIUPP由：由：AUPINN2 .84923. 088. 038031045cos310332得：得：返回返回（2 2）额定转差率）额定转差率S SN N由：由：min/1480 rn min/15000rn 得：得：或由：或由： Y225M-4Y225M-4型，知电机磁极为型，知电机磁极为4 4，则极对数，则极对数p=2p=2得：得：min/150

55、00rn 013. 015001480150000nnnSN则：则：（3 3）额定转矩）额定转矩T TN NmNnPTN4 .290148045955095502返回返回（4 4）最大转矩）最大转矩T TmaxmaxmNTTTTNN9 .6384 .2902 . 2maxmax（5 5）起动转矩）起动转矩T TststmNTTTTNNstst8 .5514 .2909 . 1返回返回例例3 3：在上题中：在上题中：（1 1）如果负载转矩为）如果负载转矩为510.2N510.2N. .m m，试问在，试问在U=UU=UN N和和U=0.9UU=0.9UN N两种情况下电动机能否起动？两种情况下电动机能否起动？（2 2）采用）采用Y/Y/ 换接起动时，求起动电流和起动转矩。换接起动时，求起动电流和起动转矩。（3 3）当负载转矩为额定转矩）当负载转矩为额定转矩T TN N的的80%80%和和50%50%时，电动机时，电动机能否起动？能否起动？解：解：（1 1）mNmNTst2 .5108 .551NUU 当：当：时，时，所以可以起动。所以可以起动。NUU9