三相异步电动机

1、电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机学习目标学习目标:第三章第三章 异步电动机异步电动机掌握三相异步电动机的结构和工作原理。掌握三相异步电动机的结构和工作原理。熟悉三相异步电动机的运行原理。熟悉三相异步电动机的运行原理。能运用机械特性分析异步电动机的能运用机械特性分析异步电动机的起动、调速、反转和制动。起动、调速、反转和制动。掌握单相异步电动机的基本形式、掌握单相异步电动机的基本形式、工作原理和常用的调速、反转方法。工作原理和常用的调速、反转方法。电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机第三章第三章 异步电动机异步电动机异步电机异步电机同步电机同步电机 交流

2、电机交流电机分类分类单相异步单相异步电动机电动机三相异步三相异步电机电机主要主要用作用作电动电动机机 电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机案例：案例：异步电动机应用极为广泛。例如，在工异步电动机应用极为广泛。例如，在工业方面：中小型轧钢设备、各种金属切削机床、业方面：中小型轧钢设备、各种金属切削机床、轻工机械、矿山机械、通风机、压缩机等；在轻工机械、矿山机械、通风机、压缩机等；在农业方面：水泵、脱粒机、粉碎机及其他农副农业方面：水泵、脱粒机、粉碎机及其他农副产品加工机械等都是用异步电动来拖动的。此产品加工机械等都是用异步电动来拖动的。此外，与人民日常生活密切相关的电扇、洗衣

3、机外，与人民日常生活密切相关的电扇、洗衣机等设备中都用到异步电动机。等设备中都用到异步电动机。第三章第三章 异步电动机异步电动机电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机第二节第二节 三相异步电动机的结构与铭牌三相异步电动机的结构与铭牌一、三相异步电动机的结构一、三相异步电动机的结构电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机电机与电气控制技术电机

4、与电气控制技术异异步步电电动动机机电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机鼠笼转子鼠笼转子一、三相异步电动机的结构一、三相异步电动机的结构（二）转子（二）转子电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机三三相相异异步步电电动动机机的的基基本本结结构构示示意意图图三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部

5、分组成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。组成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。定子定子转子转子轴承轴承端盖端盖机座机座电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机1. 定子定子三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕组组成。绕组组成。定子绕组定子绕组机座机座铁心铁心电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机二、三相异步电动机的工作原理二、三相异步电动机的工作原理 （一）异步转动原理（一）异步转动原理转子导体与旋转磁场之间存在着相对转子导体与旋转磁场之间存在着相对运动，切割磁力线而产生感应电动势运动，切割

6、磁力线而产生感应电动势 电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机 第一节：第一节： 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 空间位置对称的三相绕组空间位置对称的三相绕组通入三相对称的交流电流通入三相对称的交流电流建立起一个恒速旋转的磁场建立起一个恒速旋转的磁场,称为称为旋转磁场旋转磁场电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机一、一、

7、 旋转磁场旋转磁场 （一）旋转磁场的产生（一）旋转磁场的产生磁势电流产生磁势电流产生磁势(按右手螺旋定则分析按右手螺旋定则分析)。分。分析时磁势用箭头表示方向。导体中电流用析时磁势用箭头表示方向。导体中电流用和和X表示方向。如图所示。表示方向。如图所示。X电流流进电流流出电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机m mW Wm mV VU U2 23 32 23 30 0IiIii 0 02 23 32 23 3W Wm mV Vm mU U iIiIi（一）旋转磁场的产生（一）旋转磁场的产生t1时刻时刻t2时刻时刻电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机mWVm

8、UI23i0iI23i mWmVUI23iI23i0i （一）旋转磁场的产生（一）旋转磁场的产生t4时刻时刻t3时刻时刻电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机0iI23iI23iWmVmU mWVmUI23i0iI23i （一）旋转磁场的产生（一）旋转磁场的产生t6时刻时刻t5时刻时刻电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机（一）旋转磁场的产生（一）旋转磁场的产生结论：结论：电流经过一个周期的变化时，磁场也电流经过一个周期的变化时，磁场也沿着顺时针方向旋转一周，即在空间沿着顺时针方向旋转一周，即在空间旋转的角度为旋转的角度为360。 电机与电气控制技术电机与电

9、气控制技术异异步步电电动动机机p123456n1 (r/min)300015001000750600500 异步电动机磁极对数和对应异步电动机磁极对数和对应 的旋转磁场的转速关系的旋转磁场的转速关系 旋转磁场的转速旋转磁场的转速n1pf160电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机（二）旋转磁场的转向（二）旋转磁场的转向 通入三相绕组中电流通入三相绕组中电流的相序为的相序为iUiviw 旋转磁场在空间是沿旋转磁场在空间是沿绕组始端绕组始端UVW方方向旋转向旋转 结论：结论：旋转磁场的方向是由三相电流的相序决定旋转磁场的方向是由三相电流的相序决定的，即把通入三相绕组中的电流相序任

10、意的，即把通入三相绕组中的电流相序任意调换其中的两相，就可改变旋转磁场的方向。调换其中的两相，就可改变旋转磁场的方向。电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机设某个时候旋转磁设某个时候旋转磁场方向如图所示。场方向如图所示。磁场转速磁场转速n1转子导体与旋转磁场之间存转子导体与旋转磁场之间存在着相对运动，根据右手定在着相对运动，根据右手定则则, 转子绕组内电动势和电转子绕组内电动势和电流方向如图所示流方向如图所示根据左手定则，转子导体受根据左手定则，转子导体受力，形成转矩，方向如图所力，形成转矩，方向如图所示。转子转速示。转子转速 nn1（一）异步转动原理（一）异步转动原理nNS

11、n1转子转速转子转速n总是小于旋总是小于旋转磁场的转速转磁场的转速n1。所以称为异步电动机所以称为异步电动机 电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机（一）异步转动原理（一）异步转动原理转差转差同步转速同步转速n1与转子转速与转子转速n二者之差二者之差转差率转差率(也叫滑差率也叫滑差率) s“转差转差”与同步转速与同步转速n1的比值的比值s=（n1n）/ n1正常运行的异步电动机，其正常运行的异步电动机，其s很小，很小，一般一般s=0.010.05 电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机二、铭牌二、铭牌（一）型号（一）型号电机与电气控制技术电机与电气控制技术异

12、异步步电电动动机机二、铭牌二、铭牌异步电动机异步电动机Y异异J、JO、JS、JK绕线式异步电动机绕线式异步电动机YR异异JR、JRO高起动转矩异步电动高起动转矩异步电动YQ异起异起JQ、JQO多速异步电动机多速异步电动机YD异多异多JD、JDO精密机床异步电动机精密机床异步电动机YJ异精异精JJO大型绕线式高速异步电动大型绕线式高速异步电动机机YRK异绕异绕快快YRG（一）型号（一）型号电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机Y系列。系列。YD系列是变极多速三相异步电动机。系列是变极多速三相异步电动机。YR系列是三相绕线式异步电动机。系列是三相绕线式异步电动机。YZ和和YZR系

13、列是起重和冶金用三相异步电动系列是起重和冶金用三相异步电动机。机。YB系列是防爆式鼠笼异步电动机。系列是防爆式鼠笼异步电动机。YCT系列是电磁调速异步电动机。系列是电磁调速异步电动机。 我国生产的异步电动机的主要产品系列我国生产的异步电动机的主要产品系列 :电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机（二）异步电动机空载和负载运行（二）异步电动机空载和负载运行空载运行空载运行 Tem=T0，电动机稳定运行。，电动机稳定运行。T0一般很小，所以电磁转矩也很小。一般很小，所以电磁转矩也很小。但其转速很高，几乎接近同步转速。但其转速很高，几乎接近同步转速。 负载运行负载运行 Tem=TL

14、+T0 电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机（三）三相异步电动机的电磁关系（三）三相异步电动机的电磁关系三相异步电三相异步电动机的每相动机的每相电路电路 U1 I1R1 Ef1xl1l11 I2R2 Exl2l2f2电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机1E0 （三）三相异步电动机的电磁关系（三）三相异步电动机的电磁关系s1 1sEU1 1E01IR1 1E= j4.44kW1N1f11U -定子绕组系数定子绕组系数 电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机0I1I2IN1=N1+N2 根据根据在外加电源电压保持不变的情况下在外加电源电压保

15、持不变的情况下 ，负载增加，负载增加 ，定子的电流也会增加。定子的电流也会增加。由此可见，异步电动机中定子绕组由此可见，异步电动机中定子绕组电流是随负载电流是随负载的变化而变化的变化而变化的，亦即异步电动机向电网取用的的，亦即异步电动机向电网取用的电流和功率，是由机械负载的大小决定的。电流和功率，是由机械负载的大小决定的。 （三）三相异步电动机的电磁关系（三）三相异步电动机的电磁关系电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机（三）气隙（三）气隙异步电机的气隙比同容量直流电机的气隙小异步电机的气隙比同容量直流电机的气隙小得多，在中、小型异步电动机中，一般为得多，在中、小型异步电动机

16、中，一般为0.22.5mm。气隙大小对电机性能影响很。气隙大小对电机性能影响很大，气隙愈大则为建立磁场所需励磁电流就大，气隙愈大则为建立磁场所需励磁电流就大，从而降低电机的大，从而降低电机的功率因数功率因数。但也不能太。但也不能太小，否则会使加工和装配困难，运转时定转小，否则会使加工和装配困难，运转时定转子之间易发生子之间易发生扫膛扫膛。电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机二、铭牌二、铭牌（一）型号（一）型号电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机二、铭牌二、铭牌异步电动机异步电动机Y异异J、JO、JS、JK绕线式异步电动机绕线式异步电动机YR异异JR、JR

17、O高起动转矩异步电动高起动转矩异步电动YQ异起异起JQ、JQO多速异步电动机多速异步电动机YD异多异多JD、JDO精密机床异步电动机精密机床异步电动机YJ异精异精JJO大型绕线式高速异步电动大型绕线式高速异步电动机机YRK异绕异绕快快YRG（一）型号（一）型号电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机Y系列。系列。YD系列是变极多速三相异步电动机。系列是变极多速三相异步电动机。YR系列是三相绕线式异步电动机。系列是三相绕线式异步电动机。YZ和和YZR系列是起重和冶金用三相异步电动系列是起重和冶金用三相异步电动机。机。YB系列是防爆式鼠笼异步电动机。系列是防爆式鼠笼异步电动机。YC

18、T系列是电磁调速异步电动机。系列是电磁调速异步电动机。 我国生产的异步电动机的主要产品系列我国生产的异步电动机的主要产品系列 :电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机二、铭牌二、铭牌（二）（二） 额定值额定值1额定功率额定功率PN 2额定电压额定电压UN和接法和接法 额定运行时，轴上输出的额定运行时，轴上输出的机械功率，单位为机械功率，单位为kW 额定运行状态时，定子绕组应加额定运行状态时，定子绕组应加的线电压，单位为的线电压，单位为V 220D/380Y V 电源为电源为380V时，电动时，电动机定子绕组用星型联结机定子绕组用星型联结 电压为电压为220V时，电动机时，电动

19、机定子绕组用三角形联结定子绕组用三角形联结 电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机3额定电流额定电流IN4额定频率额定频率fN5额定转速额定转速nN 电动机在额定电压下运行，输出功率达到额定值，电动机在额定电压下运行，输出功率达到额定值，流入定子绕组的线电流，单位为流入定子绕组的线电流，单位为A。加在电动机定子绕组上的允许频率。我国电力网加在电动机定子绕组上的允许频率。我国电力网的频率规定为的频率规定为50Hz。 （二）（二） 额定值额定值电动机在额定电压、额定频率和额定输出的情电动机在额定电压、额定频率和额定输出的情况下。单位为况下。单位为r/min。NNNNIUPcos3

20、电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机（二）（二） 额定值额定值6绝缘等级绝缘等级 电动机内部所有绝缘材料允许的最高温度等级，电动机内部所有绝缘材料允许的最高温度等级，它决定了电动机工作时允许的温升它决定了电动机工作时允许的温升 绝缘耐绝缘耐热等级热等级AEBFHC允许最允许最高温度高温度/105120130155180180以以上上允许最允许最高温升高温升/658090115140140以以上上Y系列系列 电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机7定额定额 8防护等级防护等级 连续连续S1 （二）（二） 额定值额定值短时短时S2 断续断续S3 该电动机可以按

21、铭牌该电动机可以按铭牌的各项定额长期运行的各项定额长期运行 只能按照铭牌规定的只能按照铭牌规定的工作时间短时使用工作时间短时使用 电动机短时运行，但电动机短时运行，但每次周期性断续使用每次周期性断续使用 提示电动机防止杂务与水进入的能力。它提示电动机防止杂务与水进入的能力。它是由外壳防护标志字母是由外壳防护标志字母IP后跟后跟2位具有特定含义位具有特定含义的数字代码进行表定的的数字代码进行表定的 。第一位定义如下：。第一位定义如下：防护等防护等级级定义定义防护等防护等级级定义定义0123有专门的防护装置有专门的防护装置能防止直径大于能防止直径大于50mm的固体侵入的固体侵入能防止直径大于能防止

22、直径大于12mm的固体侵入的固体侵入能防止直径大于能防止直径大于25mm的固体侵入的固体侵入456能防止直径大能防止直径大于于1mm的固体的固体侵入侵入防尘防尘完全防止灰尘完全防止灰尘进入壳内进入壳内防防护护等等级级的的代代码码1电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机防护等级防护等级定义定义012345678无防护无防护防滴防滴15防滴防滴防淋水防淋水防止任何方向溅水防止任何方向溅水防止任何方向喷水防止任何方向喷水防止海浪或强力喷水防止海浪或强力喷水浸水级浸水级潜水级潜水级防护等级的代码防护等级的代码2（二）（二） 额定值额定值电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电

23、动动机机（二）（二） 额定值额定值9噪声量噪声量 中小型电动机噪声量的大致范围在中小型电动机噪声量的大致范围在50100dB之间之间 10震动量震动量 电动机震动的情况电动机震动的情况 其它如其它如cos等等电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机第三节第三节 三相异步电动机的运行原理三相异步电动机的运行原理一、气隙合成旋转磁场一、气隙合成旋转磁场1I1F定子绕组有电流定子绕组有电流1I三相基波合成磁动势三相基波合成磁动势 1F（以（以n1= 的转速转动，转向取决于通入电流的相序）的转速转动，转向取决于通入电流的相序） pf160转子转速转子转速n R2 T TstC(stC(

24、R R2 2 )/ )/X X 21U220结论：结论：Tst与电源电压的平方成正比，与电源电压的平方成正比， 与转子电阻与转子电阻R2亦成正比亦成正比 。 从机械特性曲线上可知，当增加转子电阻从机械特性曲线上可知，当增加转子电阻（对绕线转子异步电动机而言），起动转矩（对绕线转子异步电动机而言），起动转矩 会增大。当降低电源电压时，起动转矩将减小。会增大。当降低电源电压时，起动转矩将减小。起动转矩倍数起动转矩倍数K Kstst= =T Tstst/ /T TN N, ,反映电动机的起动能力。反映电动机的起动能力。一般一般K Kstst=0.91.8 电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步

25、电电动动机机（四）实用表达式（四）实用表达式Tem= ssssTmmm2Tm= TNTN=9550 NNnPs sm m=s=sN N（+ + ）12当电动机在额定负载以运行时，转差率当电动机在额定负载以运行时，转差率s很小，很小，则则T Temem = 2 = 2T Tm m mss电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机二、固有机械特性和人为机械特性二、固有机械特性和人为机械特性（一）（一） 固有机械特性固有机械特性 固有机械特性固有机械特性 ：异步电动机工作在额定电压及额定频率下，异步电动机工作在额定电压及额定频率下，电动机按规定的接线方法接线，定子及转子电动机按规定的接

26、线方法接线，定子及转子电路中不外接电阻电路中不外接电阻(电抗或电容电抗或电容)时的机械特性时的机械特性 电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机s s/ /m mT Tm mT T/ /m mS Sn nP PB BP P/ /A A二、固有机械特性和人为机械特性二、固有机械特性和人为机械特性（一）（一） 固有机械特性固有机械特性 1起动点起动点A定子电流定子电流I I1 1=I=Istst= =（4 47 7）I IN N（I IN N为额定电流）为额定电流）2最大转矩点最大转矩点Ps=ss=sm m，T Temem=T=Tm m 是电动机稳定运行是电动机稳定运行的临界点的临

27、界点 3额定运行点额定运行点B4 4同步转速点同步转速点是电动机的理想空是电动机的理想空载点。此时：载点。此时：n=n1n=n1s=0s=0，Tem=0Tem=0，转子电流转子电流I I2 2=0=0，异，异步电动机本身不可步电动机本身不可能达到同步转速点。能达到同步转速点。 电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机（二）人为机械特性（二）人为机械特性人为机械特性人为机械特性 ：改变改变U1和和f1或定子和转子回路串附加电阻或定子和转子回路串附加电阻和电抗某一参数和电抗某一参数(或物理量或物理量)时，所得时，所得Tem=f（n）或）或Tem=f（s）的关系曲线，）的关系曲线，电

28、机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机（二）人为机械特性（二）人为机械特性1降低降低U1时的人为机械特性时的人为机械特性电动机长期电动机长期低压运行，低压运行，会使电机过会使电机过热甚至烧坏。热甚至烧坏。 电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机（二）人为机械特性（二）人为机械特性2定子回路串接三相对称阻抗时的人为定子回路串接三相对称阻抗时的人为机械特性机械特性 1.串电阻前串电阻前 2.串电阻后串电阻后S Sn nn n1 11 12 21 1 0 0T Temem电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机（二）人为机械特性（二）人为机械特性3转

29、子回路串入三相对称电阻的人为转子回路串入三相对称电阻的人为机械特性机械特性转子回路串接转子回路串接对称电阻适用对称电阻适用于绕线式异步于绕线式异步电动机的起动电动机的起动和调速。和调速。 4改变电源频率的人为机械特性改变电源频率的人为机械特性 调速时介绍调速时介绍电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机第五节第五节 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动I1st很大，其值约为额定电流的很大，其值约为额定电流的47倍。倍。尽管起动电流很大，但因功率因数甚低，尽管起动电流很大，但因功率因数甚低，所以起动转矩所以起动转矩Tst较小。较小。 引起电网电压明显降低，而且还影响接在引起电

30、网电压明显降低，而且还影响接在 同一电网的其他用电设备的正常运行同一电网的其他用电设备的正常运行 频繁起动，不仅使电动机温度升高，还会频繁起动，不仅使电动机温度升高，还会 产生过大的电磁冲击，影响电动机的寿命。产生过大的电磁冲击，影响电动机的寿命。 过大的起动电流过大的起动电流 的危害的危害起动时：起动时：n=0，s=1电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机满足满足I Istst/ /I IN N3/4+P3/4+PH H* */4/4P PN N可允许直接起动可允许直接起动一、一、 笼型异步电动机的起动笼型异步电动机的起动 （一）直接起动（一）直接起动利用刀开关或接触器将电

31、动机定子绕组利用刀开关或接触器将电动机定子绕组直接接到额定电压的电流上，又称全压起动。直接接到额定电压的电流上，又称全压起动。优点优点是起动设备和操作都比较简单。是起动设备和操作都比较简单。缺点缺点就是起动电流大、起动转矩小。就是起动电流大、起动转矩小。电源总容量电源总容量电动机功率电动机功率电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机（二）降压起动（二）降压起动1定子电路串接电阻起动定子电路串接电阻起动 调节电阻调节电阻Rst的大小可以的大小可以将起动电流限制在允许将起动电流限制在允许的范围内。采用定子串的范围内。采用定子串电阻降压起动时，虽然电阻降压起动时，虽然降低了起动电流，

32、但也降低了起动电流，但也使起动转矩大大减小。使起动转矩大大减小。 U U1 1/ / U U/ /1 1= =I I1st1st/I/I/ /1st= =K Ku 1u 1则则T T/ /stst= T= T/ /stst/ /K K2 2u u显然起动转矩大大减小显然起动转矩大大减小只适用于空载和轻载起动只适用于空载和轻载起动 电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机（二）降压起动（二）降压起动2星星-三角降压起动三角降压起动结论结论:I I/ /stst= = I Istst/3/3T T/ /stst= = T Tstst/3/3电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步

33、步电电动动机机（二）降压起动（二）降压起动2星星-三角降压起动三角降压起动说明说明:星星-三角起动转矩降低的倍数与电流降低的三角起动转矩降低的倍数与电流降低的倍数相同。由于高电压电动机引出六个出线倍数相同。由于高电压电动机引出六个出线端子有困难，故星端子有困难，故星-三角起动一般仅用于三角起动一般仅用于500V以下的低压电动机，且又限于正常运以下的低压电动机，且又限于正常运行时定子绕组作三角联结。行时定子绕组作三角联结。星星三角降压起动的优点三角降压起动的优点: 起动设备简单，起动设备简单，成本低，运行比较可靠，维护方便，所以广成本低，运行比较可靠，维护方便，所以广为应用。为应用。 电机与电气

34、控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机（二）降压起动（二）降压起动3自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动 结论结论: :I I/ /2st2st/ /I I1st1st= =U U2 2/ /U U1=1/1/K KuI I/ /2st2st= =K KuI I/ /1st1stI I/ /1st1st/ /I I1st1st=1/=1/K K2 2uT T/ /stst/ /T Tstst=1/=1/K K2 2u电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机（二）降压起动（二）降压起动3自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动 说明说明:自耦变压器的二次侧上备有几个不同的电压

35、自耦变压器的二次侧上备有几个不同的电压抽头，以供用户选择电压。例如，抽头，以供用户选择电压。例如，QJ3型有型有三个抽头，分别为三个抽头，分别为40%、60%、80%。Ku=2.5、1.67、1.25。在电动机容量较大或正常运行时联成星形，在电动机容量较大或正常运行时联成星形，并带一定负载起动时，宜采用自耦降压起动，并带一定负载起动时，宜采用自耦降压起动，它根据负载的情况，选用合适的变压器抽头，它根据负载的情况，选用合适的变压器抽头，以获得需要的起动电压和起动转矩。以获得需要的起动电压和起动转矩。说明说明:自耦变压器的体积大、重量重，价格较高，自耦变压器的体积大、重量重，价格较高，维修麻烦，且

36、不允许频繁移动。自耦变压器维修麻烦，且不允许频繁移动。自耦变压器容量的选取，一般等于电动机的容量。容量的选取，一般等于电动机的容量。电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机（三）深槽式及双笼型异步电动机（三）深槽式及双笼型异步电动机使笼型异步电动机在起动时具有较大的转子使笼型异步电动机在起动时具有较大的转子电阻，而在正常运行时转子电阻又自动减小，电阻，而在正常运行时转子电阻又自动减小，保证电动机有较好的起动性能和运行性能。保证电动机有较好的起动性能和运行性能。功率因数和过载能力都比普通笼型异步电动机功率因数和过载能力都比普通笼型异步电动机要低。要低。 电机与电气控制技术电机与电

37、气控制技术异异步步电电动动机机h hL L（三）深槽式及双笼型异步电动机（三）深槽式及双笼型异步电动机H(1012)LH(1012)L深而窄深而窄 漏漏磁磁增增大大起动时，频率高，电抗大，电流起动时，频率高，电抗大，电流分布取决于电抗。出现分布取决于电抗。出现电流的集电流的集肤效应肤效应 。相当于减小导条的高度。相当于减小导条的高度和截面，增大了转子电阻，从而和截面，增大了转子电阻，从而满足了起动的要求。满足了起动的要求。 当起动完毕，由于转子电流频率很低，一般为当起动完毕，由于转子电流频率很低，一般为1 13Hz3Hz，X XR R，电流的分配将要决定于，电流的分配将要决定于R R，导条中的

38、电流将均，导条中的电流将均匀分布，集肤效应基本消失。导体恢复为本身电阻匀分布，集肤效应基本消失。导体恢复为本身电阻电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机（三）深槽式及双笼型异步电动机（三）深槽式及双笼型异步电动机双笼型电动机的转子槽型双笼型电动机的转子槽型 起动笼起动笼导条截面积较小导条截面积较小并用黄铜或铝青并用黄铜或铝青铜等电阻系数较铜等电阻系数较大的材料制成，大的材料制成，电阻较大电阻较大 运行笼运行笼导条的截面积较导条的截面积较大，并用电阻系大，并用电阻系数较小的紫铜制数较小的紫铜制成，电阻较小成，电阻较小 下笼交链的漏磁通下笼交链的漏磁通要比上笼多得多，要比上笼多得

39、多，因此下笼的漏电抗因此下笼的漏电抗也比上笼的大得多也比上笼的大得多工作原理与深槽式工作原理与深槽式相同相同 电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机二、二、 绕线型转子异步电动机的起动绕线型转子异步电动机的起动（一）转子电路串接起动电阻器（一）转子电路串接起动电阻器使起动电流减小，起动转矩增大。使起动电流减小，起动转矩增大。如使转子回路的总电阻如使转子回路的总电阻R2与电动机漏感抗与电动机漏感抗X20相等，则起动转矩可达到最大值。相等，则起动转矩可达到最大值。 D DC CB BA Ac cb ba a4 43 32 21 1T TL LT TststTTs t s tTTs

40、 t s tT T s t s t起动过程起动过程电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机（一）转子电路串接起动电阻器（一）转子电路串接起动电阻器特点：特点：减小起动电流，增大起动转矩。减小起动电流，增大起动转矩。可以在小范围内进行调速。可以在小范围内进行调速。结构比笼型异步电动机复杂，造价高，效率也稍低。结构比笼型异步电动机复杂，造价高，效率也稍低。在起动过程中，当切除电阻时，转矩突然增大，在起动过程中，当切除电阻时，转矩突然增大， 会在机械部件上产生冲击。会在机械部件上产生冲击。电动机容量较大时，转子电流很大，起动设备也电动机容量较大时，转子电流很大，起动设备也 将变的庞大

41、，操作和维护工作量大将变的庞大，操作和维护工作量大电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机（二）绕线转子电动机转子串接频敏变阻器（二）绕线转子电动机转子串接频敏变阻器频敏变阻频敏变阻器结构图器结构图 E E形钢板或形钢板或铁板迭装铁板迭装 303050mm 50mm 等效电阻随等效电阻随频率增大而频率增大而增大。增大。f f2 2随起动过程随起动过程n升高而降低。故频敏变阻升高而降低。故频敏变阻器等效电阻随起动过程降低。刚起动时，器等效电阻随起动过程降低。刚起动时，最大，起动完毕，很小。最大，起动完毕，很小。电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机（二）绕线转子

42、电动机转子串接频敏变阻器（二）绕线转子电动机转子串接频敏变阻器特点：特点： 频敏变阻器在工作时总存在着一定的阻频敏变阻器在工作时总存在着一定的阻 抗，使抗，使得机械特性比固有机械特性软一得机械特性比固有机械特性软一 些，因此，在些，因此，在起动完毕后，可用接触器将频敏变阻器短接，使起动完毕后，可用接触器将频敏变阻器短接，使电动机在固有特性上电动机在固有特性上 运行运行 频敏变阻器是一种静止的无触点变阻器，频敏变阻器是一种静止的无触点变阻器，它具有结构简单、起动平滑、运行可靠、它具有结构简单、起动平滑、运行可靠、 成本低廉、维护方便等优点。成本低廉、维护方便等优点。 电机与电气控制技术电机与电气

43、控制技术异异步步电电动动机机 现有一台异步电动机铭牌数据如下：现有一台异步电动机铭牌数据如下：P PN N=10kW=10kW，n nN N=1460r/min=1460r/min，U UN N=380/220V=380/220V，星，星-三角联结，三角联结，N N=0.868=0.868，coscos1N1N=0.88=0.88，I Istst/I/IN N=6.5=6.5，T Tstst/T/TN N=1.5=1.5，例例3-1试求：试求：（1）额定电流和额定转矩；）额定电流和额定转矩；（2）电源电压为）电源电压为380V时，电动机的接法及直接时，电动机的接法及直接 起动的起动电流和起动转

44、矩；起动的起动电流和起动转矩；（3）电源电压为）电源电压为220V时，电动机的接法及直接时，电动机的接法及直接 起动的起动电流和起动转矩；起动的起动电流和起动转矩；（4）要求采用星）要求采用星三角起动，其起动电流和起动三角起动，其起动电流和起动 转矩。此时能否带转矩。此时能否带60%和和25%PN负载转矩。负载转矩。电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机解解 （1）IN = NNNNcosU3P星形联结时，星形联结时，U UN N=380V,=380V,故相应额定电流：故相应额定电流：9A.1988. 03803868. 01010I3N三角形联结时，三角形联结时，U UN

45、N=220V=220V，则相应额定电流：，则相应额定电流：4A.3488. 02203868. 01010I3NY电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机T TN N=9550P=9550PN N/n/nN N=9550=955010/1460N10/1460Nm m 两种连接方式下：两种连接方式下：（2）电源电压为）电源电压为380V时，电动机正常运行应时，电动机正常运行应 为星形联结，直接起动时：为星形联结，直接起动时： I IstYstY=6.5=6.5I INYNY=6.5=6.519.9A=129.35A19.9A=129.35AT TstYstY=1.5=1.5T

46、TN N=1.5=1.565.4N65.4Nm=98.1Nm=98.1Nm m（3）电源电压为）电源电压为220V时，电动机正常运行应时，电动机正常运行应 为三角形联结，直接起动时：为三角形联结，直接起动时： I IstDstD=6.5=6.5I INDND=6.5=6.534.4A=224A 34.4A=224A T TNDND=1.5=1.5T TN N=1.5=1.565.4N65.4Nm=98.1Nm=98.1Nm m电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机（4）星）星三角起动只适用于正常运行为三角形的电动三角起动只适用于正常运行为三角形的电动机，故正常运行应在三角形，

47、相应电源电压为机，故正常运行应在三角形，相应电源电压为220V。起动时为星形联结，定子绕组相电压等于其额定相电起动时为星形联结，定子绕组相电压等于其额定相电压的压的1/ ，即，即127V。所以。所以 :3I IstYstY=1/3=1/3I IstDstD=1/3=1/3224A=74.6A 224A=74.6A T TstYstY= =T TstDstD=1/3=1/398.1N98.1Nm=32.7 Nm=32.7 Nm m60%TN负载下起动时的反抗转矩负载下起动时的反抗转矩:T T2st2st=0.6T=0.6TN N=0.6=0.665.4N65.4Nm=39.2 Nm=39.2 N

48、m mT2stTst，故不能起动。，故不能起动。 25%T TN N负载下起动时的反抗转矩负载下起动时的反抗转矩T2stn1时，时，s0，转子感应电动势，转子感应电动势sE2反向。反向。 定子向电网回馈电能定子向电网回馈电能 电磁转矩电磁转矩T Temem 反向，反向，TemTem与与n反向反向 ，产生制动转矩。，产生制动转矩。 回馈回馈制动制动异步电动机由轴上输入异步电动机由轴上输入(即吸收即吸收)机械功率。为了避机械功率。为了避免因转速高而损坏电机，在回馈制动时，转子回路免因转速高而损坏电机，在回馈制动时，转子回路中不串电阻中不串电阻 。常用于高速且要求匀速下放重物的场合。常用于高速且要求

49、匀速下放重物的场合 电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机二、反接制动二、反接制动（一）称倒拉反接制动（一）称倒拉反接制动 TstTL，在重物，在重物G的作用下，的作用下，迫使电机反迫使电机反Tst的方向旋转，的方向旋转，并在重物下放的方向加速。并在重物下放的方向加速。其转差率其转差率s为为s= 1n)n(n11随随|-n n|的增加，的增加，s、I I2及及T Tem都都增大，直到满足增大，直到满足T T=T TL 转速反向反接制动适用于低速匀速下放重物转速反向反接制动适用于低速匀速下放重物 电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机二、反接制动二、反接制动（

50、二）定子两相反接的反接制动（二）定子两相反接的反接制动 调换相序，调换相序，n1反向反向1nnnnnns111E E2 2、sEsE2 2、I I2 2及及T Temem都与电动状都与电动状态时相反，即电机转矩变负态时相反，即电机转矩变负 。产生制动作用。转速降至产生制动作用。转速降至0后，后，若不切除电源，电机将反向若不切除电源，电机将反向起动运行于第三象限起动运行于第三象限带反抗性负载时，电动机带反抗性负载时，电动机将进入第四象限。将进入第四象限。电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机（二）定子两相反接的反接制动（二）定子两相反接的反接制动 两相反接制动的优点：两相反接制

51、动的优点：制动效果好制动效果好缺点：缺点： 能耗大，制动准确度差能耗大，制动准确度差要停车时，还须及时切除电源要停车时，还须及时切除电源这种制动适用于要求迅速停车并迅速这种制动适用于要求迅速停车并迅速反转的生产机械。反转的生产机械。电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机三、能耗制动三、能耗制动断开断开交流交流接通接通直流直流在惯性作用下旋转，根据左手定则，在惯性作用下旋转，根据左手定则，转子导体受力，产生制动力矩。转速转子导体受力，产生制动力矩。转速为零，转矩为零，易于实现准确停车为零，转矩为零，易于实现准确停车改变电阻，改变电阻，改变制动转矩改变制动转矩改变直流电流，改变直

52、流电流，改变制动转矩改变制动转矩电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机第八节第八节 三相异步电动机的参数测定三相异步电动机的参数测定一、空载试验一、空载试验测定励磁支路的参数测定励磁支路的参数rm、xm以及铁耗以及铁耗PFe和机械损耗和机械损耗Pmec。 目的：目的：试验的条件：试验的条件： 电动机空载、定子接到额定频率的三相对电动机空载、定子接到额定频率的三相对称电源，改变定子端电压的大小可测得对称电源，改变定子端电压的大小可测得对应的空载电流应的空载电流I0和空载输入功率和空载输入功率P P0。绘出。绘出I I0=0=f f（U U1 1）和）和P P0=0=f f（U

53、U1 1）两条曲线。）两条曲线。 电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机一、空载试验一、空载试验参数计算：参数计算： Z Z0 0= = 01IU02mec003IPPR20200RZX空载时，空载时，I I2=02=0。从。从T型等效电路来看，相当型等效电路来看，相当于转子开路，所以于转子开路，所以 ： X X0 0= =X Xm m+ +X X1 1 通过堵转试验求得通过堵转试验求得X1后，即可求得励磁电抗后，即可求得励磁电抗XmXm（Xm=X0Xm=X0X1X1）和励磁电阻和励磁电阻RmRm（Rm=R0Rm=R0R1R1） 电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电

54、电动动机机二、堵转试验二、堵转试验 目的：目的：测定感应电动机的短路参数测定感应电动机的短路参数Z ZS S及消耗在及消耗在定、转子的铜耗为定、转子的铜耗为P PCu1Cu1+P+PCu2Cu2。 试验的条件：试验的条件： 将转子堵住不动，这时将转子堵住不动，这时s=1，则在等效电，则在等效电路中的附加电阻，相当于转子电路本身短路中的附加电阻，相当于转子电路本身短接，所以堵转试验也称为短路试验，求得接，所以堵转试验也称为短路试验，求得的参数也就称之为短路参数。的参数也就称之为短路参数。 电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机二、堵转试验二、堵转试验 实验时，定子仍加额定频率的

55、三相对称电压，实验时，定子仍加额定频率的三相对称电压，为了使短路试验不出现过电流，应降低电压。为了使短路试验不出现过电流，应降低电压。一般电压从一般电压从U1=0.4UNU1=0.4UN电压开始，逐渐降低电电压开始，逐渐降低电压，求得不同电压下的定子相电流压，求得不同电压下的定子相电流Is和输入和输入功率功率Ps，即可画出短路特性，即可画出短路特性I Ik k= =f f（U U1 1）和）和P Pk k=f=f（U1U1）。）。 当励磁支路开路，当励磁支路开路，I0=0，铁耗忽略不计，铁耗忽略不计，因此，输入功率全部消耗在定、转子的铜耗上。因此，输入功率全部消耗在定、转子的铜耗上。 电机与电

56、气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机二、堵转试验二、堵转试验 参数计算：参数计算： Zs= ssIURs=2ss3IP2s2ssr-ZX 定子电阻定子电阻r1可直接测得，则可直接测得，则1s2 RRR对大中型电动机，可以认为对大中型电动机，可以认为 ：s2121XXX电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机第九节第九节 单相异步电动机单相异步电动机特点：特点：接单相交流电源运行接单相交流电源运行其结构简单、成本低廉其结构简单、成本低廉功率从几瓦到几百瓦功率从几瓦到几百瓦效率和功率因数稍低效率和功率因数稍低 (与三相异步电动机相比与三相异步电动机相比 ) 应用应用 ：

57、广泛应用于家用电器、电动工具、医疗器广泛应用于家用电器、电动工具、医疗器械等方面，械等方面，电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机单相异步电动机结构单相异步电动机结构两相绕组，在空间两相绕组，在空间互差互差900电角度电角度 .主绕组主绕组(运行绕组运行绕组 )副绕组副绕组(起动绕组起动绕组) 电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机吊扇单相异步电动机吊扇单相异步电动机电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机风扇单相异步电动机风扇单相异步电动机电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机一、单相异步电动机的工作原理一、单相异步电动机

58、的工作原理（一）运行绕组单独通电时的机械特性（一）运行绕组单独通电时的机械特性脉振磁势脉振磁势电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机脉振磁动势脉振磁动势F可以分解可以分解为两个转向相反、转速为两个转向相反、转速相同、幅值相等的旋转相同、幅值相等的旋转磁动势磁动势F+和和F- t1时时电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机一、单相异步电动机的工作原理一、单相异步电动机的工作原理（一）运行绕组单独通电时的机械特性（一）运行绕组单独通电时的机械特性脉振磁动势对应的脉振磁动势对应的转矩转矩Tem为为F+和和F- 对应的对应的T+和和T-的的叠加。叠加。 F+对应的对

59、应的T+F_对应的对应的T_合成转矩合成转矩T电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机一、单相异步电动机的工作原理一、单相异步电动机的工作原理（一）运行绕组单独通电时的机械特性（一）运行绕组单独通电时的机械特性特点：特点：启动时，正负转矩大小相等，方向相反，合启动时，正负转矩大小相等，方向相反，合成转矩为零。即单相异步电动机不能自行启动成转矩为零。即单相异步电动机不能自行启动在在S=1的两边，合成转矩是对称于原点的曲线，的两边，合成转矩是对称于原点的曲线，因此单相异步电动机没有固定的转向，用某一因此单相异步电动机没有固定的转向，用某一启动措施，使启动时转子得到某一方向的启动启动

60、措施，使启动时转子得到某一方向的启动转矩，转子即按该方向旋转。单相异步电动机转矩，转子即按该方向旋转。单相异步电动机如果只有运行绕组，可以运行但不能自行起动。如果只有运行绕组，可以运行但不能自行起动。 电机与电气控制技术电机与电气控制技术异异步步电电动动机机（二）（二） 两相绕组通电时的机械特性两相绕组通电时的机械特性在电机内部布置两套绕组称之为主绕组和在电机内部布置两套绕组称之为主绕组和副绕组，这两套绕组在空间相差副绕组，这两套绕组在空间相差9090电角电角度；流过的电流相差度；流过的电流相差90 90 相位。相位。对其产生的磁势进行分析：对其产生的磁势进行分析：主绕组磁势主绕组磁势FA轴线