电动机(交流)工作原理

1、缺点：结构较复杂，价格较高，换向器与电刷处缺点：结构较复杂，价格较高，换向器与电刷处有火花放电，需定期维护有火花放电，需定期维护 （无刷直流电（无刷直流电动机不必）。动机不必）。 三相电动机三相电动机单相电动机单相电动机异步电动机异步电动机同步电动机同步电动机4.1 的结构和工作原理的结构和工作原理鼠笼转子鼠笼转子铸铝形成转子绕组铸铝形成转子绕组 240tsinIi120tsinIitsinIimCmBmABiAXBYCZAiCiAYCBZXAXYCBZAXYCBZAXYCBZNS0 t 60t 0n60 90t SNSN 240tsinIi120tsinIitsinIimCmBmACiBiA

2、i t600mIo 360AAXZBCYAAXZBCY可见：可见：三相电流产生的合成磁场为旋转磁场，三相电流产生的合成磁场为旋转磁场，旋转旋转2. .0t 60t 任意调换两根电源进任意调换两根电源进线就使磁场反转。线就使磁场反转。0mICiBiAi tiomINSNSCiAXBYCZAiBiCYABCXYZAXBZAiBiCiAX XNSZ CZBYB Y A C SNBiCiAiimIt 0分分）转转 /( f60n10 时时频频率率Hz50f1 分分）转转 /( 30000 np=1时，时，旋转旋转磁场转速磁场转速X NSA X ABZCYZ C Y B SN0t 60tp=2时时BiC

3、iAiit mI0分分）转转/( 150026010 fn0n30AX XZ CZBYB Y A C NSNS)/( 6010分分转转pfn 所以所以%100nnns00 %65 . 1S 例例1 1：一台三相异步电动机，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。试求电动机的极对。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。数和额定负载下的转差率。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%100097510

4、00%10000 nnns定子三相绕组的六个出线头可根据需要灵活地接定子三相绕组的六个出线头可根据需要灵活地接成星形（成星形（Y形）或三角形（形）或三角形（形）。形）。联结联结Y联结联结4.24.2定子定子和转子和转子1) 异步电动机中定子和转子绕组相当于异步电动机中定子和转子绕组相当于变压器的变压器的原、副绕组。原、副绕组。2）变压器：）变压器： 变化变化 e U1 E1=4.44 f N1 异步电动机：异步电动机： 旋转旋转 e U1 E1=4.44 f N1 3）变压器：）变压器：I2 增大增大 I1增大，增大，以保持以保持 基本不变，基本不变，以达到传递能量的目的。以达到传递能量的目的

5、。 异步电动机：当负载增加时，转子电流异步电动机：当负载增加时，转子电流I2 增大增大 I1增大，增大，以保持以保持 基本不变，以达到传递能量的目的。基本不变，以达到传递能量的目的。副绕组副绕组异步异步电动机的电动机的副绕组副绕组是旋转的且短路。是旋转的且短路。异步异步电动电动机中的定机中的定子和转子之间是有不大的气隙。子和转子之间是有不大的气隙。异步电动机中转子感应电动势的频率是随转子转异步电动机中转子感应电动势的频率是随转子转速改变的。速改变的。i1u1e1eL1i2R1e2eL2R211L111eeRiu 为漏磁电感为漏磁电感1L11L1LLdtdiLe 为为定定子子一一相相绕绕组组的的

6、匝匝数数1111NdtdNe 2L222eRie 其其有有效效值值记记为为为为磁磁通通，tsin1m1 111111Nf44. 4NKf44. 4Ee 有有效效值值为为R1为为111L1111L111edtdiLRieeRiu 1L11Lf2X 漏磁感抗漏磁感抗60pnfpf60n,ef011011 可可写写出出由由磁磁场场转转速速即即交交流流电电源源频频率率的的频频率率为为 11111Nf44. 4NKf44. 4E1111111L111EXIjRIEERIU 表表示示为为有有效效值值可可用用复复数数)(i1e1eL1i2R1e2eL2R2u1因因R1、X1小小,可近似认为可近似认为U1=E

7、1因因转子在旋转转子在旋转,故转故转子感应电势频率子感应电势频率 f 2 定定子感应电势频率子感应电势频率 f 110000201Sf60pnnnnp60nnf60npf 可可得得类类比比i1e1eL1i2R1e2eL2R22L222eRie E20= 4.44 f 1N2 故故E2= S E20 有有错错书书转转子子定定子子58P,dtdNe,dtdNe222111 X20= 2 f1LL2故故X2= SX20 为为转转子子漏漏磁磁电电感感2L22L2LLdtdiLe dtdiLRieRie22L222L222 22222L222XIjRIERIE 2L12L22LSf2Lf2X 转转子子漏

8、漏磁磁感感抗抗 222222XREI 2202220)SX(RSE 0I)nn( 020 s2202220max2XREI) 0n( 1s 220222222222)SX(RRXRRcos 202SXR)(s 高高速速很很小小时时1cos2 2ISn2cos 202XRSf11f12f11f12f1减小，减小，Tmax基本不变，基本不变，Tst增大增大2. 在额定频率以上变频在额定频率以上变频交流电频率增大时，转速将增交流电频率增大时，转速将增大，但因大，但因电压不能超过额定电电压不能超过额定电压，故只能保持压，故只能保持U不变，不变，变小，所以转矩变小，所以转矩T也变小，属也变小，属恒功率调

9、速。恒功率调速。特点：机械特性特点：机械特性硬硬，效率高，拖动能力下降，效率高，拖动能力下降，属恒功率调速。属恒功率调速。OnTfNf4.44.4启动特性启动特性一般启动转矩一般启动转矩Tst=0.8 1.5TN，而启动电流而启动电流Ist=5 7IN常用于常用于10kw以下的电动机，也可按教材以下的电动机，也可按教材P67处理处理3131线绕式异步电动机的线绕式异步电动机的逐级切除启动电阻逐级切除启动电阻maxTstTOnT0nS1R2 R2 转子串频敏变阻器启动转子串频敏变阻器启动频敏变阻器实质上是铁芯损频敏变阻器实质上是铁芯损耗很大的电抗器，转子感应耗很大的电抗器，转子感应电流频率低时阻

10、抗小，适合电流频率低时阻抗小，适合正常转速；感应电流频率高正常转速；感应电流频率高时阻抗大，适合启动；时阻抗大，适合启动；高转差率高转差率电阻大，启动性能好，称为启动笼。电阻大，启动性能好，称为启动笼。4.54.5制动特性制动特性OnTMT0nMT OnTMT0nMT OnT0n 断开三相电源，向定子绕组通入直流电，形成固定断开三相电源，向定子绕组通入直流电，形成固定磁场，转子电磁感应产生制动转距，与直流电动机磁场，转子电磁感应产生制动转距，与直流电动机能耗制动原理相同。能耗制动原理相同。OnTMT0nMT 教材教材P87图图5.53b不正确不正确4.64.6脉动磁场脉动磁场可用可用正、反两个

11、方向的正、反两个方向的旋转磁场来等效，故旋转磁场来等效，故正、反两个方向的旋转磁场（正、反两个方向的旋转磁场（P89）B1B2BB2B1BB B2B1BB1B2B2B1B1B2BBB1B2BB2B1iAABYXiBiBiAmIit OABYiAiBX12 将开关将开关S合在位置合在位置1，电容，电容C与与B绕组串联，电流绕组串联，电流 iB较较iA超前近超前近90 ；当；当将将S切换到位置切换到位置2，电容，电容C与与A绕组串联，电流绕组串联，电流iA 较较iB 超超前近前近90 。这样就改变了旋转磁。这样就改变了旋转磁场的转向，从而实现电动机的场的转向，从而实现电动机的反转。反转。i 1 2定子绕组定子绕组鼠笼式转子鼠笼式转子短路环短路环极掌极掌(极靴极靴)当电流流过定子绕组时，产生了一部分磁通当电流流过定子绕组时，产生了一部分磁通 1 ，同，同时产生的另一部分磁通与短路环作用生成了磁通时产生的另一部分磁通与短路环作用生成了磁通 2 。由于短路环中感应电流的阻碍作用，使得由于短路环中感应电流的阻碍作用，使得 2在相位在相位上滞后上滞后 1 ，从而使合成磁场旋转。，从而使合成磁场旋转。 罩极式单相