电工电子技术基础 第四章 申凤琴主编

1、第四章第四章 异步电动机异步电动机 第一节第一节 三相异步电动机三相异步电动机 第二节第二节 单相异步电动机单相异步电动机返回主目录返回主目录图图4-1 笼型三相异步电动机笼型三相异步电动机 轴承盖轴承盖端盖端盖接线盒接线盒散热筋散热筋转轴转轴转子转子风扇风扇罩壳罩壳轴承轴承机座机座第一节第一节 三相异步电动机三相异步电动机一、三相异步电动机的基本结构一、三相异步电动机的基本结构（3）机座）机座 定子绕组组成一个在空间依次相差定子绕组组成一个在空间依次相差 电角度的三相对称绕电角度的三相对称绕组，其首端分别为组，其首端分别为 、 、 ，末端分，末端分 、 、 ，可接，可接成星形或三角形，如成星

2、形或三角形，如 图图4-2 所示。主要产生旋转磁场。所示。主要产生旋转磁场。1U1V1W2U2V2W1201定子定子电动机主磁路的一部分，有良好的导磁性能。电动机主磁路的一部分，有良好的导磁性能。为了减小铁心损耗，采用为了减小铁心损耗，采用0.5mm厚硅钢冲片厚硅钢冲片叠成圆筒形，并压叠成圆筒形，并压装在机座内。在定子铁心内圆上冲有均匀分布的槽，用于嵌放装在机座内。在定子铁心内圆上冲有均匀分布的槽，用于嵌放三相定子绕组。三相定子绕组。（2）定子绕组）定子绕组（1）定子铁心）定子铁心固定和支撑作用。固定和支撑作用。图图4-2 三相异步电动机定子绕组的联结三相异步电动机定子绕组的联结星形接法星形接

3、法三角形接法三角形接法2转子转子 电动机的转子电路部分，其作用是感应电动势、流过电流并电动机的转子电路部分，其作用是感应电动势、流过电流并产生电磁转矩。产生电磁转矩。（3）转子绕组）转子绕组支撑转子铁心和输出电动机的机械转矩。支撑转子铁心和输出电动机的机械转矩。（2）转轴）转轴电动机主磁路的一部分，也用电动机主磁路的一部分，也用0.5mm厚且相互绝缘的硅钢片厚且相互绝缘的硅钢片叠压成圆柱体，中间压装转轴，外圆上冲有均匀分布的槽，叠压成圆柱体，中间压装转轴，外圆上冲有均匀分布的槽，用以放置转子绕组。用以放置转子绕组。（1）转子铁心）转子铁心图图4- 3 笼型转子笼型转子 铜条笼型转铜条笼型转子子

4、铸铝笼型转铸铝笼型转子子图图4-4 绕线式转子绕线式转子 三相转子绕组三相转子绕组转轴转轴集电环集电环电刷电刷电刷外接线电刷外接线转子绕组出线端转子绕组出线端型号型号 Y112M4编号编号4.0kW8.8A380V1440r/minLW 82dB接法接法 防护等级防护等级 IP4450Hz45kg标准编号标准编号工作制工作制SIB级绝级绝缘缘年年 月月电机厂电机厂二、二、三三相异步电动机的铭牌相异步电动机的铭牌 图图4-5 三相异步电动机铭牌三相异步电动机铭牌 在三相异步电动机的机座上有一块铭牌，铭牌上标出了在三相异步电动机的机座上有一块铭牌，铭牌上标出了该电动机的主要技术数据。该电动机的主要

5、技术数据。 磁极数，磁极数，4表示四极表示四极机座类型（机座类型（L表示长机座，表示长机座，M表示中表示中 机机 座，座，S表示短机座）表示短机座）中心高度（中心高度（mm）异步电动机异步电动机 Y 112 M 41型号型号(Y112M4）2额定值额定值电动机在加额定电压、输出额定功率时，流入定子绕组的电动机在加额定电压、输出额定功率时，流入定子绕组的线电流线电流。电动机在额定状态下运行时，定子绕组所加的电动机在额定状态下运行时，定子绕组所加的线电压线电压。电动机在额定工作状态下运行时，轴上电动机在额定工作状态下运行时，轴上输出的机械功率输出的机械功率。NNNNNcos3 IUP 式中，式中，

6、 为额定效率，为额定效率， 为额定功率因数。为额定功率因数。 N Ncos （1）额定功率）额定功率 (kW)NP（2）额定电压）额定电压 (kV或或V)NU（3）额定电流）额定电流 (A) NI额定功率与其他额定值之间的关系额定功率与其他额定值之间的关系（4）额定转速）额定转速 (r/min) Nn在额定电压下，定子绕组应采用的联结方法。在额定电压下，定子绕组应采用的联结方法。Y系列电动机，系列电动机，4kW以上者均采用三角形接法。以上者均采用三角形接法。（6）接法）接法() 电动机所接交流电源的频率。我国电网的频率规定为电动机所接交流电源的频率。我国电网的频率规定为50Hz。Nf（5）额定

7、频率）额定频率 (Hz)电动机在额定状态下运行时的转速。电动机在额定状态下运行时的转速。（7）工作方式）工作方式 S1连续；连续；S2短时间；短时间；S3断续。断续。（8）绝缘等级）绝缘等级 根据绝缘材料允许的最高温度分为根据绝缘材料允许的最高温度分为Y、A、E、B、F、H、C级，见表级，见表4-1，Y系列电动机多采用系列电动机多采用E、B级级绝缘。绝缘。表表4-1 绝缘材料耐热等级绝缘材料耐热等级 18018015513012010590CHFBEAY等级等级最高允许温度最高允许温度/C三、三相异步电动机的基本工作原理三、三相异步电动机的基本工作原理在三相定子绕组中流过三相对称交流电流，其波

8、形如图在三相定子绕组中流过三相对称交流电流，其波形如图4-7。图图4-6 两极定子绕组结构示意图两极定子绕组结构示意图1旋转磁场的产生旋转磁场的产生结构结构示意图示意图接线接线原理图原理图据电流的参考方向（首端流入）据电流的参考方向（首端流入）和波形图判断电流的实际方向和波形图判断电流的实际方向电流为负时，实际电流从线圈末端电流为负时，实际电流从线圈末端流进，首端流出。流进，首端流出。电流为正时，实际电流为正时，实际电流从线圈首端流电流从线圈首端流进，末端流出；进，末端流出；图图4-8 两极旋转磁场示意图两极旋转磁场示意图 放大放大波形波形还原还原波形波形对于对于 对磁极电动机，旋转磁场的转速

9、对磁极电动机，旋转磁场的转速p3) 对于两极（即磁极对数对于两极（即磁极对数 =1）电动机，旋转磁场转速）电动机，旋转磁场转速 p1160 fn 旋转磁场的特点旋转磁场的特点1）定子三相绕组的合成磁场为旋转磁场。）定子三相绕组的合成磁场为旋转磁场。2）旋转磁场的转向取决于三相电流的相序。若要改变旋转磁）旋转磁场的转向取决于三相电流的相序。若要改变旋转磁场转向，只须将三相电源进线中的任意两相对调即可。场转向，只须将三相电源进线中的任意两相对调即可。pfn1160 (4-1)式中，式中， 是旋转磁场转速，亦称同步转速（是旋转磁场转速，亦称同步转速（r/min）；）； 是电源频率（是电源频率（ ）；

10、）； 是磁极对数。是磁极对数。 1n1f Hzp问题问题1.1.怎样产生怎样产生两对磁极两对磁极? ?图图4-9 三相异步电动机旋转原理图三相异步电动机旋转原理图 2旋转原理旋转原理结论：结论：转子的转向和旋转磁场的转向一致。若改变旋转磁转子的转向和旋转磁场的转向一致。若改变旋转磁场的转向，则可改变转子的转向。场的转向，则可改变转子的转向。旋转磁场与转子导体旋转磁场与转子导体间有相对运动间有相对运动感应电动势感应电动势右手定则右手定则感应电流感应电流左手定则左手定则电磁力电磁力电磁转矩电磁转矩因为，如果转子的转速因为，如果转子的转速 达到同步转速达到同步转速 ，则转子导体将不，则转子导体将不再

11、切割磁力线，因而感应电动势、感应电流和电磁场转矩均为再切割磁力线，因而感应电动势、感应电流和电磁场转矩均为零，转子将减速，因此，转子转速总是低于同步转速。零，转子将减速，因此，转子转速总是低于同步转速。1nnn1n“异步异步”的含义是指转子的转速的含义是指转子的转速 永远比同步转速永远比同步转速 （既旋（既旋转磁场的转速）小。转磁场的转速）小。异步电动机的异步电动机的“异步异步”的含的含义义感应电机感应电机旋转磁场的同步转速旋转磁场的同步转速 与转子转速与转子转速 之差称为转差。之差称为转差。转差与同步转速转差与同步转速 之比称为转差率之比称为转差率 ，用，用 表示，即表示，即 1nn1nss

12、转差率转差率转差率转差率 是三相异步电动机的一个重要参数。它对电机的是三相异步电动机的一个重要参数。它对电机的运行有着极大的影响。其大小也能反映转子转速。即运行有着极大的影响。其大小也能反映转子转速。即s11nnns (4-2) )1 (1snn 若定子绕组增加一倍，且每个绕组在空间以相差若定子绕组增加一倍，且每个绕组在空间以相差 的角度排列，并把相差的角度排列，并把相差 的两个绕组首尾相串，组成的两个绕组首尾相串，组成一相绕组，则可构成四极（一相绕组，则可构成四极（ =2）电动机。）电动机。90 180p 电动机起动瞬间，转子转速电动机起动瞬间，转子转速 ，转差率，转差率 =1；理；理想空载

13、时，转子转速想空载时，转子转速 ，转差率，转差率 ；因此，电动；因此，电动机在电动状态下运行时，转差率机在电动状态下运行时，转差率 =01。 0 ns1nn 0 ss答案答案1图图4-17 已知已知Y112M4三相电动机的同步转速三相电动机的同步转速 r/min，额定转速为，额定转速为1440r/min，空载时的转差率，空载时的转差率 。求该电动机的磁极对数求该电动机的磁极对数 ， 额定转差率额定转差率 和空载转速和空载转速 。 15001 n0026. 00 SpNs0n2150050606011 nfp04. 01500144015001N1N nnns1496min/r )1500002

14、6. 01500()1(100 nsnr/min例例4-1解解式中，式中， 是线电压，是线电压， 是线电流，是线电流， 是电动机的功率因数是电动机的功率因数lUlI1cos 四、三相异步电动机的运行特性四、三相异步电动机的运行特性%10012 PP 11cos3 llIUP nFeCu12PPPPP 式中，式中， 是定子绕组及转子绕组中的铜损耗，是定子绕组及转子绕组中的铜损耗， 铁心中存铁心中存在的铁损耗，在的铁损耗， 是在运行过程中克服机械摩擦、风的阻力等是在运行过程中克服机械摩擦、风的阻力等所形成的机械损耗。此式称为功率平衡方程式所形成的机械损耗。此式称为功率平衡方程式 。CuPFePnP

15、转矩特性转矩特性1P1） 三相异步电动机在稳定运行时，电源输入的功率三相异步电动机在稳定运行时，电源输入的功率2P2）轴上输出的机械功率）轴上输出的机械功率 3）机械效率）机械效率02TTT T根据力学知识，旋转体的机械功率等于作用在旋转体上的转矩根据力学知识，旋转体的机械功率等于作用在旋转体上的转矩与它的机械角速度的乘积，即与它的机械角速度的乘积，即 。 TP nPnPPT22229550260 额定输出转矩为额定输出转矩为式中，式中， 是额定输出功率（是额定输出功率（kW）；）； 是额定转速是额定转速（r/min）；）； 是额定输出转矩（是额定输出转矩（Nm）。）。 NPNnNTNNNNN

16、NN95502601000nPnPPT (4-5)4）电磁转矩）电磁转矩式中，式中， 为电磁转矩，为电磁转矩， 为输出转矩，为输出转矩， 为空载阻转矩为空载阻转矩 ，此，此式称为转矩平衡方程式式称为转矩平衡方程式 。T2T0T2T5）输出转矩）输出转矩故故2P式中，式中， 为输出功率（为输出功率（kW）三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩 与定子绕组上的电压和频率、转与定子绕组上的电压和频率、转差率、转子电路参数等有着密切联系，其关系式为差率、转子电路参数等有着密切联系，其关系式为T 式中，式中， 是定子绕组电压；是定子绕组电压； 是交流电源的频率；是交流电源的频率； 是转子绕是转

17、子绕组每相的电阻；组每相的电阻； 是电动机静止不动时转子绕组每相的感是电动机静止不动时转子绕组每相的感抗；抗； 是电动机结构常数；是电动机结构常数； 是转差率。是转差率。1U1f2R20XCs对于某台电动机而言，当定子绕组上的电压及频率一定对于某台电动机而言，当定子绕组上的电压及频率一定时，转子电路等参数均为常数。此时，电动机的电磁转矩时，转子电路等参数均为常数。此时，电动机的电磁转矩 仅与转差率仅与转差率 有关。有关。Ts转矩特性曲线转矩特性曲线 220221212sXRfUsCRT (4-6)图图4-10 转矩特性曲线转矩特性曲线 由图看出：当由图看出：当 时，时， ，随着，随着 增大，增

18、大， 也开始也开始增大，达到最大值增大，达到最大值 以后，以后， 随随 增大而减小。增大而减小。0 s0 TsTmTTs 有两台三相异步电动机，额定功率均为有两台三相异步电动机，额定功率均为10kW，其，其中一台额定转速为中一台额定转速为980r/min，另一台为，另一台为1430r/min。试求它。试求它们在额定状态下的输出转矩。们在额定状态下的输出转矩。 143010955095502NN22N nPTNm66.78 Nm98010955095501NN11N nPTNm97.45 Nm由式由式（4-5）可得可得例例4-2解解 把图把图4-10顺时针转顺时针转 并把并把 换成换成 ，变成图

19、，变成图4-11所示的所示的 与与 之间的关系曲线，该曲线称为机械特性曲线。之间的关系曲线，该曲线称为机械特性曲线。 90nsnT图图4-11 机械特性曲线机械特性曲线 2机械特性机械特性 stTNststTTK （4-7） 电动机刚接通电源电动机刚接通电源,但尚未开始转动（但尚未开始转动（ =1）的一瞬间，）的一瞬间，轴上所产生的转矩称为起动转矩轴上所产生的转矩称为起动转矩 。起动转矩必须大于电动机所。起动转矩必须大于电动机所带机械负载的阻力矩，否则不能起动。通常用起动能力带机械负载的阻力矩，否则不能起动。通常用起动能力 表表示，它定义为起动转矩示，它定义为起动转矩 与额定转矩与额定转矩 之

20、比，即之比，即 sstKstTNT电动机能够提供的极限转矩。电动机的最大转矩与额定转矩之电动机能够提供的极限转矩。电动机的最大转矩与额定转矩之比称为电动机的过载能力，也称过载系数，用比称为电动机的过载能力，也称过载系数，用 表示，即表示，即m NmmTT （4-8）（1）起动转矩）起动转矩mT（2）最大转矩）最大转矩问题问题3 3：电动机一但过载，：电动机一但过载， 会很快停转。会很快停转。 停转时，会发生什么？停转时，会发生什么？问题问题2 2. .若电动机所拖动的负载若电动机所拖动的负载阻力矩大于最大转矩，会怎样？阻力矩大于最大转矩，会怎样？临界转速临界转速 和临界转差率和临界转差率mnm

21、s 最大转矩所对应的转速和转差率分别称为临界转速最大转矩所对应的转速和转差率分别称为临界转速 和和临界转差率临界转差率 ， 的值约在的值约在0.040.4之间，通过分析可知，之间，通过分析可知， 可用下式计算可用下式计算mnmsmsms202mXRs （4-9）由上式可知，出现最大转矩时的临界转差率由上式可知，出现最大转矩时的临界转差率 和和 成正成正比，当比，当 = ， （起动时），则可使最大转矩（起动时），则可使最大转矩出现在起动瞬间。出现在起动瞬间。ms2R2R20X1m ss应用应用 起重设备中广泛采用的起重设备中广泛采用的绕线转子异步电动机绕线转子异步电动机就是利就是利用了这一特点，

22、保证电动机有足够大的起动转矩来提升重物。用了这一特点，保证电动机有足够大的起动转矩来提升重物。即即 转速从转速从 到到 之间的区域（电动机正常运行工作区）。之间的区域（电动机正常运行工作区）。该段曲线表明：当负载转矩增大时，电磁转矩增大，电动机该段曲线表明：当负载转矩增大时，电磁转矩增大，电动机转速略有下降。转速略有下降。0nmn转速从转速从0到到 之间的区域。该段曲线表明：当负载转矩增大之间的区域。该段曲线表明：当负载转矩增大到超过电动机最大转矩时，电动机转速将急剧下降，直到停到超过电动机最大转矩时，电动机转速将急剧下降，直到停转。通常电动机都有一定的过载能力，起动后会很快通过不转。通常电动

23、机都有一定的过载能力，起动后会很快通过不稳定运行区而进入稳定运行区工作。由于三相异步电动机机稳定运行区而进入稳定运行区工作。由于三相异步电动机机械特性的稳定运行区比较平坦，即随着负载转矩的变化，电械特性的稳定运行区比较平坦，即随着负载转矩的变化，电动机转速变化很小，因此其机械特性为硬特性。动机转速变化很小，因此其机械特性为硬特性。mn（2）非稳定运行区）非稳定运行区对于对于机械特性曲线机械特性曲线，可分为两个区域：，可分为两个区域：（1）稳定运行区）稳定运行区电动机将因拖不动负载而被迫停转。电动机将因拖不动负载而被迫停转。 答案答案21）电动机所产生的电磁转矩）电动机所产生的电磁转矩 与电源电

24、压与电源电压 的平方成正的平方成正比，因此电源电压的波动对电动机的转矩影响很大。比，因此电源电压的波动对电动机的转矩影响很大。T1U结合式结合式（4-6）、式（式（4-9），），得出得出结论结论：mT2R2R2）最大转矩）最大转矩 与转子电阻与转子电阻 无关，因此适当调整无关，因此适当调整 可改变可改变机械特性，而最大转矩不变。机械特性，而最大转矩不变。电动机电流很大，若时间电动机电流很大，若时间过长，则会烧坏电动机。过长，则会烧坏电动机。答案答案3 一台三相异步电动机的一台三相异步电动机的 =380V， =20A， =10kW， 0.84， 1460r/min， 1.8， 2.2， 试求额定

25、转矩试求额定转矩 ，起动转矩，起动转矩 ， 最大转矩最大转矩 ，额定效，额定效率率 。 NUNINP 1cos Nn stK m NTstTmaxTN %44.90%10006.1110%1001NN PP 据式据式（4-5） 据式据式（4-7） 据式据式（4-8） 例例4-3解解故故84. 0203803cos31NN1 IUPW11.06kW1P输入功率输入功率 为为 NmmaxTT 2.265.41Nm143.90Nm NststTKT1.865.41Nm 117.74Nm14601095509550NNN nPTNm65.451Nm五、三相异步电动机的起动、反转、调速和制动五、三相异步

26、电动机的起动、反转、调速和制动1起动起动（1）三相笼型异步电动机的起动三相笼型异步电动机的起动 1）全压起动全压起动 2）减压起动减压起动 定子绕组串电阻或电抗减压起动定子绕组串电阻或电抗减压起动 Y/减压减压起动起动 自耦变压器减压起动自耦变压器减压起动 （2）三相绕线式异步电动机的起动三相绕线式异步电动机的起动 1）转子串电阻起动转子串电阻起动 2）转子串频敏变阻器起动转子串频敏变阻器起动 2反转反转 3调速调速（1）变极调速变极调速 （2）变频调速变频调速 （3）改变转差率改变转差率s调速调速 4制动制动 （1）能耗制动能耗制动 （2）反接制动反接制动 1）电源反接制动）电源反接制动 2

27、）倒拉反接制动）倒拉反接制动 3）起动设备简单、经济、操作方便、运行可靠。）起动设备简单、经济、操作方便、运行可靠。三相异步电动机开始起动的瞬间，由于转速三相异步电动机开始起动的瞬间，由于转速 ，转子，转子导体以最大的相对速度切割旋转磁场，从而产生最大的感应导体以最大的相对速度切割旋转磁场，从而产生最大的感应电动势，因此，起动瞬间转子导体电流最大，这样就使定子电动势，因此，起动瞬间转子导体电流最大，这样就使定子绕组也出现很大的起动电流，其值约为额定电流的绕组也出现很大的起动电流，其值约为额定电流的47倍，倍，0 n1起动起动电动机起动的三个基本要求：电动机起动的三个基本要求：stI 1）起动电

28、流）起动电流 应尽量小；应尽量小； stT2）起动转矩）起动转矩 足够大；足够大；起动电流大起动电流大? ?（1）三相笼型异步电动机的起动）三相笼型异步电动机的起动1）全压起动）全压起动 一般一般10k以下的电动机可采用全压起动。以下的电动机可采用全压起动。2）减压起动）减压起动 减压起动可减小起动电流，但由于起动转矩随减压起动可减小起动电流，但由于起动转矩随电压的平方而降低，因此也大大减小了起动转矩，因此减压电压的平方而降低，因此也大大减小了起动转矩，因此减压起动仅适用于在空载或轻载情况下起动的电动机。起动仅适用于在空载或轻载情况下起动的电动机。 定子绕组串电阻或电抗减压起动定子绕组串电阻或

29、电抗减压起动 Y/减压起动减压起动 自耦变压器减压起动自耦变压器减压起动 定子绕组串电阻或电抗减压定子绕组串电阻或电抗减压起动起动 图图4-12 笼型异步电动机定笼型异步电动机定 子串电阻减压起动线路图子串电阻减压起动线路图 缺点缺点: 只适合轻载起动，且只适合轻载起动，且起动时电能损耗大。起动时电能损耗大。优点优点: 起动平稳，运行可靠，起动平稳，运行可靠，设备简单。设备简单。这种起动方式，其起动电流和这种起动方式，其起动电流和起动转矩只有直接起动时的起动转矩只有直接起动时的1/3。图图4-13 笼型异步电动机笼型异步电动机 Y/减压起动线路图减压起动线路图 Y/减压起动减压起动缺点：只适用

30、于正常运行时定缺点：只适用于正常运行时定子绕组为子绕组为联结的电动机，而联结的电动机，而且只能轻载起动。且只能轻载起动。优点：设备简单，成本低，优点：设备简单，成本低，运行可靠；运行可靠； 自耦变压器减压起动自耦变压器减压起动图图4-14笼型异步电动机自笼型异步电动机自耦变压器减压起动线路图耦变压器减压起动线路图 缺点：设备成本较高，不能频繁缺点：设备成本较高，不能频繁起动。起动。优点：起动转矩较其他方法大，而优点：起动转矩较其他方法大，而且可灵活选择自耦变压器的抽头以且可灵活选择自耦变压器的抽头以得到合适的起动电流和起动转矩。得到合适的起动电流和起动转矩。图图 4-15 绕线式异步电动机转子

31、串电阻起动绕线式异步电动机转子串电阻起动 （2）三相绕线式异步电动机的起动）三相绕线式异步电动机的起动1）转子串电阻起动）转子串电阻起动起动时触点全部断开，在起动时触点全部断开，在起动过程中，逐级依次闭起动过程中，逐级依次闭合触点，切除起动电阻。合触点，切除起动电阻。特点：减小起动电流，特点：减小起动电流， 提高起动转矩。提高起动转矩。应用：应用：适用于重载起动适用于重载起动图图4-18图图4-16 绕线式异步电动机转子串频敏变阻器起动绕线式异步电动机转子串频敏变阻器起动 2）转子串频敏变阻器起动）转子串频敏变阻器起动频敏变阻器是其电阻和电抗值频敏变阻器是其电阻和电抗值随频率而变化的装置。随频

32、率而变化的装置。特点特点：减小起动电流，增大起动：减小起动电流，增大起动转矩，同时起动的平滑性优于转转矩，同时起动的平滑性优于转子串电阻分级起动；结构简单，子串电阻分级起动；结构简单，成本较低，使用寿命长。成本较低，使用寿命长。2反转反转 异步电动机的转动方向是和旋转磁场的方向一致的，因异步电动机的转动方向是和旋转磁场的方向一致的，因此改变旋转磁场的旋转方向，即可改变电动机的转动方向。此改变旋转磁场的旋转方向，即可改变电动机的转动方向。而改变旋转磁场的旋转方向，只须把三相异步电动机的任意而改变旋转磁场的旋转方向，只须把三相异步电动机的任意两根电源线对调即可。两根电源线对调即可。3调速调速 在一

33、定的负载下，人为地改变电动机的转速以满足生产机在一定的负载下，人为地改变电动机的转速以满足生产机械的工作速度称为调速。械的工作速度称为调速。 机械调速机械调速通过改变传动机构速比的调速方法。通过改变传动机构速比的调速方法。 电气调速电气调速通过改变电动机电气参数的调速方法。通过改变电动机电气参数的调速方法。pfsnsn1160)1()1( 由此可知，异步电动机的转速可通过改变电源频率由此可知，异步电动机的转速可通过改变电源频率 、改变磁、改变磁极对数极对数 和改变转差率和改变转差率 的方法来调节。的方法来调节。1fps（1）变极调速）变极调速 这种调速方法是通过改变定子绕组的接线方式，来改变定

34、子这种调速方法是通过改变定子绕组的接线方式，来改变定子磁极对数，从而改变同步转速，以达到改变转子转速的目的。磁极对数，从而改变同步转速，以达到改变转子转速的目的。变极调速一般只用于笼型异步电动机。变极调速一般只用于笼型异步电动机。根据式根据式（4-1）、式、式（4-2）可知，电动机的转速可知，电动机的转速31234561 2 34 5 61 2 34 5 6Y接YY接456121 2 35 61 2 34 5 6接YY接4a)b)图图4-17 三相笼型异步电动机两种常用变极接线三相笼型异步电动机两种常用变极接线 变极前：电动机每相绕组变极前：电动机每相绕组的两个的两个“半相绕组半相绕组”电流方

35、向电流方向相同，如图实线箭头所示，电相同，如图实线箭头所示，电动机为多极数动机为多极数 。 p2变极后：变极后：电动机每相绕组的两电动机每相绕组的两个个“半相绕组半相绕组”电流方向相反，电流方向相反，如图中虚线箭头所示，电动机如图中虚线箭头所示，电动机极数减半，共极数减半，共 个极。个极。p（2）变频调速）变频调速 由于电源是固定不变的由于电源是固定不变的50HZ交流电，因此变频调速需要专交流电，因此变频调速需要专用的变频设备，以便给定子绕组提供不同频率的交流电，才能用的变频设备，以便给定子绕组提供不同频率的交流电，才能实现变频调速。有关变频调速的实现方法将在相关书中讨论，实现变频调速。有关变

36、频调速的实现方法将在相关书中讨论，这里不再述之。这里不再述之。（3）改变转差率）改变转差率s调速调速1） 对于绕线式异步电动机，在转子回路中串电阻调速。对于绕线式异步电动机，在转子回路中串电阻调速。当转子回路的电阻改变时，它的转矩特性曲线如当转子回路的电阻改变时，它的转矩特性曲线如图图4-18所示所示（电源电压及频率保持不变）。（电源电压及频率保持不变）。 图图4-18 改变改变s调速的转矩特性曲线调速的转矩特性曲线 一定，一定，LT2R2ITnsTLT（）缺点：电阻有能量损耗，缺点：电阻有能量损耗，空载或轻载时调速范围空载或轻载时调速范围窄，且低速时机械特性窄，且低速时机械特性软，稳定性差。

37、软，稳定性差。优点：设备简单。优点：设备简单。主要用于运输、起主要用于运输、起重设备。重设备。绕线式异步电动机绕线式异步电动机串电阻调速串电阻调速2） 笼型异步电动机笼型异步电动机图图4-19 改变电源电压改变电源电压调速的转矩特性曲线调速的转矩特性曲线 电扇都采用串电抗器调压电扇都采用串电抗器调压调速或用晶闸管装置调压调速或用晶闸管装置调压调速。调速。调压调速调压调速对于通风机型负载（图中对于通风机型负载（图中的曲线），可获得较低的的曲线），可获得较低的稳定转速和较宽的调速范稳定转速和较宽的调速范围。围。4制动制动 通过改变电动机电气参通过改变电动机电气参数使其产生一个与转向数使其产生一个与

38、转向相反的电磁转矩。电气相反的电磁转矩。电气制动制动包括能耗制动、反包括能耗制动、反接制动和回馈制动。接制动和回馈制动。利用机械装置使电利用机械装置使电动机在切断电源后动机在切断电源后停转。停转。机械制动机械制动电气制动电气制动图图4-20 三相异步电动机能耗制动三相异步电动机能耗制动（1）能耗制动）能耗制动断开电源，加直流励断开电源，加直流励磁，串制动电阻磁，串制动电阻优点：制动平优点：制动平稳，快速停车，稳，快速停车，且只吸取少量且只吸取少量的直流励磁电的直流励磁电能，制动经济能，制动经济 。图图4-21 三相异步电动机反接制动原理图三相异步电动机反接制动原理图 （2）反接制动）反接制动特

39、点：比能耗制动更加强烈，特点：比能耗制动更加强烈，制动更快，适用于使反抗性制动更快，适用于使反抗性负载快速停车或反转。负载快速停车或反转。缺点：耗能大，经济性缺点：耗能大，经济性差。差。电源反接制动电源反接制动1ms图图4-22 三相异步电动机倒拉反接制动三相异步电动机倒拉反接制动 适用于低速下放重适用于低速下放重物，安全性好，物，安全性好，倒拉反接制动倒拉反接制动转子回路串大电转子回路串大电阻阻缺点：能耗大。缺点：能耗大。pfsnsn1160)1()1( 图图4-23 单相异步电动机结构单相异步电动机结构电容器电容器端盖机座定子绕组轴承转子端盖第二节第二节 单相异步电动机单相异步电动机一、基

40、本结构和工作原理一、基本结构和工作原理 1基本结构基本结构 2工作原理工作原理 接通单相电源后，只能产生接通单相电源后，只能产生脉振磁场脉振磁场，而不是旋转磁场，如，而不是旋转磁场，如果转子原静止，则在脉振磁场中，转子不会转动。果转子原静止，则在脉振磁场中，转子不会转动。 若用外力拨动转子，则转子就会顺着拨动方向转动起来。因若用外力拨动转子，则转子就会顺着拨动方向转动起来。因为脉振磁场可以分解成两个幅值相等、转速相同、转向相反的为脉振磁场可以分解成两个幅值相等、转速相同、转向相反的旋转磁场，即正向旋转磁场和反向旋转磁场。旋转磁场，即正向旋转磁场和反向旋转磁场。 当转子静止时，两个旋转磁场所产生

41、的正向电磁转矩和反向当转子静止时，两个旋转磁场所产生的正向电磁转矩和反向电磁转转矩大小相等、方向相反，因而转子不会转动。电磁转转矩大小相等、方向相反，因而转子不会转动。 当拨动转子正向旋转时，由于正向电磁转矩大于反向电磁转当拨动转子正向旋转时，由于正向电磁转矩大于反向电磁转矩，这样转子就会沿着拨动方向矩，这样转子就会沿着拨动方向(正向正向)转动起来。转动起来。 结论：单相异步电动机不能自行起动。结论：单相异步电动机不能自行起动。二、单相异步电动机的类型和起动方法二、单相异步电动机的类型和起动方法 1分相式单相异步电动机分相式单相异步电动机 如如图图4-24所示为电容分相单相异步电动机的原理图。

42、适当所示为电容分相单相异步电动机的原理图。适当选择电容器选择电容器C 的容量，使起动绕组流过的电流的容量，使起动绕组流过的电流 与主绕组流与主绕组流过的电流过的电流 在相位上相差在相位上相差 。此时，在定子内圆便产生一。此时，在定子内圆便产生一圆形旋转磁场，其原理如圆形旋转磁场，其原理如图图4-25所示。转子在该旋转磁场的作所示。转子在该旋转磁场的作用下，获得较大的起动转矩，从而转动起来。用下，获得较大的起动转矩，从而转动起来。90ViUi（1）电容分相单相异步电动机）电容分相单相异步电动机问题问题4 4：电动机起动后，：电动机起动后，起动绕组还有用吗？起动绕组还有用吗？图图4-24 电容分相单相异步电动机电容分相单相异步电动机 图图4-25 单相异步电动机单相异步电动机 旋转磁场旋转磁场 在起动前，若起动绕组断在起动前，若起动绕组断开，则电动机不能起动。开，则电动机不能起动。 认识起动绕组认识起动绕组 在起动后，若把起动绕组去在起动后，若把起动绕组去掉，电动机仍能继续转动掉，电动机仍能继续转动。 对问题对问题4，你有答案了吗？，你有答案了吗？（2）电阻分相单相异步电动机）电阻分相单相异步电动机 将将图图4-24中的电容中的电容C换成电阻换成电阻R即可构成电阻分相单相异步即可构成电阻