第八章三相交流电动机

1、33 MHz 第八章第八章 电动机电动机第一节第一节 第二节第二节 第三节第三节 三相旋转三相旋转 磁场磁场第四节第四节 第五节第五节 第六节第六节 33 MHz概述概述电动机电动机交流交流三相三相同步机同步机发电机发电机电动机电动机电能电能 )(机械能机械能机械能机械能 )(电能电能鼠笼式鼠笼式按所用按所用电源电源不同不同按内部磁场与按内部磁场与轴转速的关系轴转速的关系按相数按相数按转子按转子结构结构绕线式绕线式电机电机直流直流异步机异步机单相单相33 MHz8.1 三相异步电动机三相异步电动机的基本构造的基本构造主要由主要由定子定子和和转子转子两部分组成两部分组成定子：固定不动的部分定子：

2、固定不动的部分转子：转动的部分转子：转动的部分33 MHz33 MHz33 MHz一、一、定子机座机座定子绕组定子绕组铭牌数据铭牌数据出线端子出线端子( (不动的部分不动的部分) )主要由主要由机座、定子铁心机座、定子铁心和和定子绕组定子绕组等组成等组成33 MHz 定子绕组定子绕组定子铁心硅钢片定子铁心硅钢片 内表面有凹槽（下线槽），用于嵌放绕组内表面有凹槽（下线槽），用于嵌放绕组由互相绝缘的硅钢片叠成由互相绝缘的硅钢片叠成定子铁心定子铁心下线槽下线槽33 MHz 用带有绝缘层的导线（漆包线或纱包线）绕成用带有绝缘层的导线（漆包线或纱包线）绕成 每组绕组称为一相，每相有两个出线端每组绕组称为

3、一相，每相有两个出线端 U1、V1、W1称为三相绕组的首端，称为三相绕组的首端，U2、V2、W2为末端为末端U1U2V1V2W1W2三三相相定定子子绕绕组组 均匀分成三组，按一定规律嵌放在定子内表面的下线槽内均匀分成三组，按一定规律嵌放在定子内表面的下线槽内33 MHz三相笼型异步电动机出线端及接法定子绕组六个端线引到接线盒内，可以接成定子绕组六个端线引到接线盒内，可以接成Y Y形或形接法形或形接法。33 MHz二、二、转子由由转子铁心转子铁心、转子绕组转子绕组和和转轴构成转轴构成( (转动的部分转动的部分) )鼠笼式转子鼠笼式转子33 MHz转转 子子 铁铁 心心 转子铁心是电动机磁路的一部

4、分，一般由相转子铁心是电动机磁路的一部分，一般由相互绝缘的硅钢片叠压而成，表面有均匀分布的凹互绝缘的硅钢片叠压而成，表面有均匀分布的凹槽，用来嵌放转子导体。槽，用来嵌放转子导体。转子硅钢片转子硅钢片33 MHz转转 子子 绕绕 组组(1)(1)鼠笼式绕组鼠笼式绕组转子绕组按其结构分有转子绕组按其结构分有鼠笼式鼠笼式和和绕线式绕线式两种两种鼠笼绕组鼠笼绕组铸铝转子铸铝转子 这种转子是将融化了的铝液直接浇这种转子是将融化了的铝液直接浇注在转子槽内，并连同两端的短路环和注在转子槽内，并连同两端的短路环和风扇浇注在一起风扇浇注在一起。 在转子铁心均匀分布的每个槽内各放在转子铁心均匀分布的每个槽内各放置

5、一根导体，在铁心两端安放两个端环，置一根导体，在铁心两端安放两个端环，称为短路环，然后把所有导体伸出槽外称为短路环，然后把所有导体伸出槽外的部分与端环联接起来。若去掉铁心，的部分与端环联接起来。若去掉铁心，则绕组部分就像一个鼠笼，这也是鼠笼则绕组部分就像一个鼠笼，这也是鼠笼式电动机名称的由来。这种鼠笼式绕组式电动机名称的由来。这种鼠笼式绕组既可以用铜条焊接而成，也可以用铝浇既可以用铜条焊接而成，也可以用铝浇铸。铸。33 MHz(2)绕线式绕组绕线式转子接线绕线式转子接线绕线式绕组是与定子绕组相似的对称三相绕组，一般接成绕线式绕组是与定子绕组相似的对称三相绕组，一般接成Y Y形。每相出线端分别形

6、。每相出线端分别联接到安装在转轴上的滑环上，环与环、环与转轴之间相互绝缘，依靠滑环与电联接到安装在转轴上的滑环上，环与环、环与转轴之间相互绝缘，依靠滑环与电刷的滑动接触与外电路相联接。刷的滑动接触与外电路相联接。绕线式转子的特点是可以通过滑环和电刷在转子绕线式转子的特点是可以通过滑环和电刷在转子绕组回路接入附加电阻，用以改善电动机的起动性能或调节电动机的转速。绕组回路接入附加电阻，用以改善电动机的起动性能或调节电动机的转速。33 MHz绕线式转子结构图绕线式转子结构图33 MHz8.2 8.2 三相异步电动机的转动原理三相异步电动机的转动原理n1neiNSF磁铁磁铁闭合闭合线圈线圈e方向用方向

7、用右手定则右手定则确定确定F方向用方向用左手定则左手定则确定确定磁场旋转磁场旋转33 MHz异步电动机的转动原理定子绕组通电定子绕组通电转子导体（闭合）切割磁力线转子导体（闭合）切割磁力线产生感应电动势及感应电流产生感应电动势及感应电流带电的转子导体在磁场中受力（左手定则）带电的转子导体在磁场中受力（左手定则）旋转磁场旋转磁场（转速为转速为n1）转子导体受到电磁转矩转子导体受到电磁转矩T T的作用的作用转子转动起来，且与旋转磁场同方向，转速为转子转动起来，且与旋转磁场同方向，转速为n 怎样实现电动机怎样实现电动机 的反向旋转的反向旋转? ?任意对调任意对调两接线端的接线两接线端的接线33 MH

8、z电动机转速和旋转磁场同步转速的关系旋转磁场转速旋转磁场转速: :n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）转子无电流转子无电流提提 示示：转子不能转动转子不能转动电动机转速电动机转速: :1n n和和n1是否相等是否相等？异步电机：异步电机：n n1，且且 n n1如果如果 n= n133 MHz转差率 S 的概念转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差与同步转速的比值。即：与同步转速的比值。即：%10011-=nnnS 一般地一般地2%6%Ns11

9、100%NNnnsn-=以额定转速以额定转速 运行时运行时: :Nn33 MHz转差率转差率s是异步电动机运行的一个重要物理量是异步电动机运行的一个重要物理量。根据根据s的正负和大小可以判断出异步电动机的运行状态。的正负和大小可以判断出异步电动机的运行状态。（3）s1时，为电磁制动状态。时，为电磁制动状态。 （1）0s1时，为电动机电动运行状态。时，为电动机电动运行状态。（2）s=1时，为电动机的起动状态。时，为电动机的起动状态。（4）s0时，为电动机的发电机运行状态。时，为电动机的发电机运行状态。33 MHz异步电动机的额定转速异步电动机的额定转速nN= =720r/min，电源频率为电源频

10、率为50Hz.求：电机是极数？额定转差率是多少？求：电机是极数？额定转差率是多少？解：解：额定转速接近同步转速额定转速接近同步转速n1=750r/minpfn1601=475050601160=nfp该电机是极对数是该电机是极对数是4 4%404.075072075000=-=-=nnns例则：则：33 MHz8.3 8.3 三相三相旋转磁场旋转磁场旋转磁场的产生旋转磁场的产生sinsin120sin120AmBmCmiItiItiIt=-=BiU1U2V1V2W1W2AiCi三相定子绕组在空间上互差三相定子绕组在空间上互差1200放置，并通入三相对称电流放置，并通入三相对称电流AiBiCim

11、It33 MHz规定：U1V2W1V1W21n()电流出电流出( )电流入电流入U2当当i i0 0时，电流从时，电流从绕组的首端流向末绕组的首端流向末端，当端，当i i0 0时，电时，电流从绕组的首端流流从绕组的首端流出。电流流入用符出。电流流入用符号号“”表示表示；电流电流流出用符号流出用符号“”表示。表示。33 MHzU1U2V2W1V1W2NS合成磁场方向：合成磁场方向：向下向下AiBiCimIt0=tiA=0；iB0； iC0一对磁极一对磁极（两极）（两极）0=t时刻时刻33 MHz其它时刻磁场方向= 180tU2V1W21nU1V2W1= 60tU1U2V2W1V1W2SN1n60

12、A=120tU2V2W1V1W21nAiBiCitmIU1当定子绕组中通入三相电流当定子绕组中通入三相电流后，产生的合成磁场是随着后，产生的合成磁场是随着电流的交变而在空间不断地电流的交变而在空间不断地旋转着，这就是旋转着，这就是旋转磁场。旋转磁场。33 MHz二、旋转磁场的旋转方向与三相电源的相序一致与三相电源的相序一致1n1n换接任意两相电源换接任意两相电源可改变磁场的旋转可改变磁场的旋转方向方向AiBiCimItAiCiBimIt怎样可以改变怎样可以改变 旋转磁场的方向旋转磁场的方向？AiBi33 MHz三、旋转磁场的转速电流变化一周，两极磁场在空间正好转过一周电流变化一周，两极磁场在空

13、间正好转过一周磁极对数磁极对数P=1时时：如果电流的频率为如果电流的频率为f1，则旋转磁场每分钟的转速为：则旋转磁场每分钟的转速为：r r/(601f1n = =minmin）旋转磁场的转速旋转磁场的转速n1 1也称为异步电动机的同步转速也称为异步电动机的同步转速33 MHz 1、极对数（P）的概念BiU1U2V1V2W1W2AiCi1=p此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：即：NSU1U2V2W1V1W233 MHz 将每相绕组分成两段将每相绕组分成两段1U/2U2U/1U2W1W/2W/1W1V2V/1V/2VV1AiV2V1U1

14、U2W1W2U1U2W1W2V2CiBi按下图放入定子槽内按下图放入定子槽内 2、极对数（P）的改变33 MHz极对数极对数2=pAiBiCimIt0=t1U/2U2U/1UNSSN2W1W/2W/1W1V2V/1V/2ViA=0；iB0； iC0V1V2V1U1U2W1W2U1U2W1W2V2CiBiAi33 MHz 3、极对数和转速的关系= 60t/2UAiBiCimIt1U/2U2U/1UNSSN2W1W/2W/1W1V2V/1V/2V= 0t）in/( 6011mrpfn =1n/1U1U2V2U1W1V1WSNSN302W2W2V1V33 MHz?/min)(r 6011pfn =?

15、Hzf501=时时同步转速同步转速1n/min)(r?2=p 50011=p 0003极对数极对数3=p 00014=p507磁极对数磁极对数电源频率电源频率电机同电机同步转速步转速若电源频率为工频若电源频率为工频 当电动机为当电动机为2p个磁极时，个磁极时， 旋转旋转磁场的转速为磁场的转速为: :33 MHz8.4 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性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, , 受到电磁力所形成的转距之总和。受到电磁力所形成的转距之总和。22cosICTT=常数常数每极主磁通每极主磁通转子电流转子电流转子回路的转子回路的功率因数功率因数一、一、

16、电磁转矩电磁转矩 其物理表达式为：其物理表达式为：该式不方便该式不方便测量和计算测量和计算 33 MHz 三相异步电动机的电磁关系同变压器类似，定三相异步电动机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；转子绕组相当于变子绕组相当于变压器的原绕组；转子绕组相当于变压器的副绕组。定子电流产生的旋转磁场将通过定压器的副绕组。定子电流产生的旋转磁场将通过定子和转子铁心而构成的闭合磁路，该磁场不仅在转子和转子铁心而构成的闭合磁路，该磁场不仅在转子的每相绕组中产生感应电动势子的每相绕组中产生感应电动势 e2，也要在定子的也要在定子的每相绕组中产生感应电动势每相绕组中产生感应电动势 e1。而实际

17、上，旋转磁。而实际上，旋转磁场是由定子电流和转子电流共同作用产生的。场是由定子电流和转子电流共同作用产生的。 设定子和转子的每相绕组匝数分别设定子和转子的每相绕组匝数分别为为N1和和N2，下面将对电动机的电路进行分析。下面将对电动机的电路进行分析。33 MHz1.1.旋转磁场磁通量与定子相电压的关系旋转磁场磁通量与定子相电压的关系 电动机内旋转磁场的磁感应强度在沿定子与转子间气电动机内旋转磁场的磁感应强度在沿定子与转子间气隙应是接近于正弦规律变化分布。因此，通过每隙应是接近于正弦规律变化分布。因此，通过每相定子绕相定子绕组的磁通也应是随时间作正弦规律变化的，组的磁通也应是随时间作正弦规律变化的

18、，即即 =msint因此，每相定子绕组中由旋转磁场产生的感应电动势为因此，每相定子绕组中由旋转磁场产生的感应电动势为dtdNe-=11也是正弦量，其有效值为也是正弦量，其有效值为=11144. 4NfE f1 是是 e1 的频率，由同步转速可得的频率，由同步转速可得6001pnf =每相绕组的电路图每相绕组的电路图1e1e1u1i2i2e2e1f2f33 MHz 定子电流不仅产生主磁通定子电流不仅产生主磁通，还将产生漏磁通还将产生漏磁通 1e1e1u1i2i2e2e1f2f每相绕组的电路图每相绕组的电路图主磁通要通过转子绕组，而漏磁通将不通过转子绕主磁通要通过转子绕组，而漏磁通将不通过转子绕组

19、。这样在原绕组的电压约束方程为组。这样在原绕组的电压约束方程为)()(11111eeRiu-=)(11111edtdiLRi-=如用相量表示，则可认为如用相量表示，则可认为)(111111-=EXIjRIU式中式中R1和和X1=2f1L1分别为定分别为定子每相绕组的电阻和漏磁感抗。子每相绕组的电阻和漏磁感抗。它们都很小，对于主磁通产生它们都很小，对于主磁通产生的感应电动势可忽略，则的感应电动势可忽略，则11-EU或或11EU 33 MHz2.转子回路各物理量转子回路各物理量 根据电动机的转动原理，异步电动机之所以能够转动，根据电动机的转动原理，异步电动机之所以能够转动，是因为转子绕组在旋转磁场

20、中要产生是因为转子绕组在旋转磁场中要产生感应电动势感应电动势e e2 2，进而产，进而产生生转子电流转子电流i i2 2，而与旋转磁场作用产生，而与旋转磁场作用产生电磁转矩电磁转矩T T 。下面讨。下面讨论转子电路中的各物理量：论转子电路中的各物理量：1e1e1u1i2i2e2e1f2f每相绕组的电路图每相绕组的电路图（1）转子绕组中的感应电动势）转子绕组中的感应电动势旋转磁场的主磁通旋转磁场的主磁通在每相转子绕组在每相转子绕组产生感应电动势产生感应电动势dtdNe-=22=22244. 4NfE其有效值为其有效值为 f2为转子绕组中电流的频率。为转子绕组中电流的频率。33 MHz（2）转子绕

21、组中电流的频率）转子绕组中电流的频率 f2 因为旋转磁场和转子之间的相对转速为因为旋转磁场和转子之间的相对转速为 (n0 n)，所以，所以 1000026060)(fspnnnnnnpf=-=-=可见，可见，转子电流频率与转差率转子电流频率与转差率 s 有关，有关，也就是与转速也就是与转速n 有关。有关。 在在 s=1 即即(n =0)时，转子电流频率最大时，转子电流频率最大 f2= f1。对额定对额定转速时，转速时，s为为26%。 由此，进而可得转子感应电动势的有效值为由此，进而可得转子感应电动势的有效值为2021244. 4sENfsE= E20为为 s = 1 ( (或或n=0)时转子所

22、产生的感应电动势的有效时转子所产生的感应电动势的有效值，值，=212044. 4NfE33 MHz（3）转子绕组中的电流）转子绕组中的电流 转子电流也要产生漏磁通转子电流也要产生漏磁通 2，每相绕组中的感应电动势为，每相绕组中的感应电动势为dtdiLe222-=对转子电路应用对转子电路应用KVL，有有dtdiLRieRie22222222)(=-=若用相量表示，则为若用相量表示，则为22222222)(XIjRIERIE=-=1e1e1u1i2i2e2e1f2f每相绕组的电路图每相绕组的电路图X2与转子频率与转子频率f 2有关，即有关，即202122222XsLfsLfX=可见，可见，转子感抗

23、与转差率转子感抗与转差率s有关有关。其中。其中X20是是s=1( (或或n=0)时的时的转子感抗转子感抗21202LfX=33 MHz转子电流I2也与转差率s有关将感抗将感抗X2代如上式，可得转子电流为代如上式，可得转子电流为22222222)(XI jRIERIE=-=2202220222222)(sXRsEXREI= 可见，可见，)(0002nnIs= = = =2202220max21XREIs = = =如曲线所示，如曲线所示，s增加时，增加时，转子切割磁力线加剧，转子切割磁力线加剧，e增加，增加，I2也增加。也增加。0I2s1I233 MHz（4 4）转子电路的功率因数）转子电路的功

24、率因数 cos cos2 2 由于转子漏磁通的存在，呈电感由于转子漏磁通的存在，呈电感性，因此性，因此 I2 比比 e2 滞后滞后2角。转子绕角。转子绕组的功率因数为组的功率因数为222222222220cos()RRRXRsX=转子电路的功率因数转子电路的功率因数 cos 2也与转差率也与转差率s有关有关202SXRs 很很小小时时1cos2202XRss 较较大大时时s1cos20I2, cos 2s1I2cos 233 MHz2. 电磁转矩特性电磁转矩特性T=f(s)21220222)(UsXRsRKTT=由此得电磁转矩公式由此得电磁转矩公式22 cosICTT=22022202)( X

25、REIss = =2202222)(cosXRRs=mNfU11144.4= =由前面分析知由前面分析知：33 MHz由公式可知由公式可知21220222)(UsXRsRKTT=电磁转矩公式电磁转矩公式1.1.T T 与定子每相绕组电压与定子每相绕组电压 成正比。成正比。21U2.2.当电源电压当电源电压 U1 一定时，一定时，T T 是是 s 的函数的函数3.3.R2 的大小对的大小对T 有影响。绕线型异步电动机可外有影响。绕线型异步电动机可外 接电阻来改变转子电阻接电阻来改变转子电阻R2，从而改变转矩。，从而改变转矩。U 1 T TNTqTmaxTssm1OT = f(s)曲线曲线33 M

26、Hz3. 3. 机械特性机械特性maxTmSNSOTS曲曲线线)(sfT =曲曲线线)(Tfn =根据转矩公式根据转矩公式22022212)(sXRUsRKTT=得特性曲线：得特性曲线：NnmaxTstTOnTNT0nstT1NT33 MHzNnNT电动机在额定负载时的转矩电动机在额定负载时的转矩1.1.额定转矩额定转矩TN)/()(9550NNN分分转转千千瓦瓦nPT= =三个重要转矩三个重要转矩OnT0n额定转矩额定转矩(N m) 如某普通机床的主轴电机如某普通机床的主轴电机(Y132M-4(Y132M-4型型) )的额定功率为的额定功率为7.5kw, kw, 额定转速为额定转速为1440

27、r/min, 则额定转矩为则额定转矩为nPnPT9550602= = =m.N7 .4914405 .795509550NNN= = = =nPT33 MHz.最大转矩最大转矩Tmax转子轴上机械负载转矩转子轴上机械负载转矩T T2 2 不能大不能大于于T Tmaxmax，否则将造成堵转，否则将造成堵转( (停车停车) )电机带动最大负载的能力。电机带动最大负载的能力。21220222UsXRsRKT=)(2021max2XUKT= =0dd= =ST令：令：求得求得202mXRss= = =临界转差率临界转差率On0nTmax将将sm代入转矩公式代入转矩公式，可得，可得33 MHz max1

28、21max, )1(TUUT当当 U1 一定时一定时，Tmax为定值为定值(2) sm与与 R2 有关有关， R2 sm n 。 绕线绕线型型电机改变转子附加电阻电机改变转子附加电阻R2 可实现调速可实现调速2021max2XUKT=由由可得可得：33 MHz过载系数过载系数( (能力能力) )m a xNMTKT=一般三相异步电动机的过载系数为一般三相异步电动机的过载系数为1.8 2.2MK=工作时必须使工作时必须使T2 T2时时电机能起动，否则不能起动电机能起动，否则不能起动33 MHz4.4.电动机的运行分析电动机的运行分析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

29、载的变化而自动调整，这种能力称为自适应负载能力。整，这种能力称为自适应负载能力。自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械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（如：柴油机当负载增加时，必须由操的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能带动新的负载作者加大油门，才能带动新的负载) )。此过程中，此过程中， n 、sE2 , I2 I1 电源提供的功率自动增加。电源提供的功率自动增加。T2 sT2 TT =T2n T T 2达到新的平衡达到新的平衡T2常用特常用特性段性段0nnTOn33 MHz5. U1 和和 R2变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响(1) U

30、1变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响U Tm U UTst 22022212stXRURKT = =2021m2XUKT= = 202mXRs= =0nNUT2nTO33 MHz(2) R2变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响stTTOn0nR2 Tst n 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，运行特性好软特性：软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。起动特性好。 maxT2T22022212stXRURKT = =2021m2XUKT= = 202mXRs= =33 MHz(3) R2

31、变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响 不同场合应选用不不同场合应选用不同的电机。如金属切同的电机。如金属切削，选硬特性电机；削，选硬特性电机；重载起动则选软特性重载起动则选软特性电机。电机。stTTOn0nR2 Tst n 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。软特性：软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。起动特性好。 maxT2T33 MHz三相异步电动机的铭牌和技术数据三相异步电动机的铭牌和技术数据1. 型号型号 磁极数磁极数( ( 极对数极对数 p = 2 )例如：例如：

32、Y 132 S4 用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。机座长度代号机座长度代号机座中心高机座中心高（mm）三相异步电动机三相异步电动机教材表教材表8-14中中给出了电动机的铭牌。给出了电动机的铭牌。一、一、 铭牌铭牌33 MHz异步电动机产品名称代号33 MHz3. 额定额定电压电压UN与接法与接法例如：例如：380/220V、Y/ 是指线电压为是指线电压为 380V 时时 采用采用 Y联结联结；线电压为；线电压为 220V 时采用时采用 联结联结。说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或低低 于额定值的于额定

33、值的 5% 5% 。因为在电动机满载或接近。因为在电动机满载或接近 满载情况下运行时，电压过高满载情况下运行时，电压过高 或过低都会使或过低都会使 电动机的电流大于额定值电动机的电流大于额定值, , 从而使电动机过热。从而使电动机过热。电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压值。电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压值。33 MHz通常通常联联结结电电机机容容量量Y3kW 联联结结电电机机容容量量 kW4U2U1W2V1V2W1W2U2V2V1W1U1接线盒接线盒W1V1W2V2接电源接电源W1V1W2V2接电源接电源定子三相绕组的联接方法定子三相绕组的联接方法33 MHz 电流电流例如：例

34、如： Y / 6.73 / 11.64 A 表示星形表示星形联结联结下电机的下电机的线电流为线电流为 6.73A；三角形；三角形联结联结下线电流为下线电流为 11.64A。两种接。两种接法下相电流均为法下相电流均为 6.73A。 功率与效率功率与效率 12PP= = cos3NN1IUP = =鼠笼电机鼠笼电机 =7293电动机在额定运行时定子绕组的电动机在额定运行时定子绕组的线电流值线电流值。 额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机械功率额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机械功率 P2，它不等于从电源吸取的电功率它不等于从电源吸取的电功率 P1。33 MHz功率因数功率因数注意：实用中

35、应选注意：实用中应选择容量合适的电机，择容量合适的电机，防止出现防止出现 “ “大马拉大马拉小车小车” ” 的现象。的现象。PN 三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载时约为三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载时约为 0.7 0.9。空载时功率因数很低，只有。空载时功率因数很低，只有0.2 0.3。额定负载。额定负载时，功率因数最高。时，功率因数最高。 额定转速额定转速电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。P2cos O33 MHz绝缘等级绝缘等级 0N0Nnnns-=额定转差率如：如： n N =1440 转转/ /分分 sN = 0.04 指

36、电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为为A、E、B、F、H五级，五级，A级最低级最低( (105C) )，H级级最高最高( (180C) )。33 MHz例已知已知Y225M-2型三相异步电动机的有关技术数据如下：型三相异步电动机的有关技术数据如下：pN=45KW,电源频率电源频率f1=50Hz，nN=2940r/m， ，启，启动能力动能力Kst=2.0，过载系数，过载系数KM2.2，求该电机的额定转差率、，求该电机的额定转差率、额定转速时电动机转子回路电流的频率、额定转矩、启动转额定转速时电动机转子回路电流的频率、额定转矩、启动转矩、最大转矩和额定输

37、入功率。矩、最大转矩和额定输入功率。91.5%=N解解：101300029400.023000Nnnsn-=210.02 501Nfs fHz=由电机型号极额定转速可知，该电动机的同步转速为由电机型号极额定转速可知，该电动机的同步转速为3000r/min。则有。则有转子回路电流频率：转子回路电流频率：33 MHz9550NNNPTn=ststNTK T=2.0 146.17292.34 N m=459550146.172940N m=maxMNTK T=2.2 146.17321.57 N m=1NNNPP=4549.180.915kW=额定转矩额定转矩启动转矩启动转矩最大转矩最大转矩额定输入

38、功率额定输入功率33 MHz1. 功率的选择功率的选择 功率选得过大不经济，功率选得过小电动机功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易因过载而损坏。容易因过载而损坏。n 对于连续运行的电动机，所选功率应等于或略对于连续运行的电动机，所选功率应等于或略大于生产机械的功率。大于生产机械的功率。n 对于短时工作的电动机，允许在运行中有短暂对于短时工作的电动机，允许在运行中有短暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的功率。的功率。二、二、三相异步电动机的技术数据三相异步电动机的技术数据33 MHz2.u1. 种类的选择种类的选择一般应用场合应尽可能选用笼型

39、电动机。只有在需要调速、一般应用场合应尽可能选用笼型电动机。只有在需要调速、不能采用笼型电动机的场合才选用绕线型电动机。不能采用笼型电动机的场合才选用绕线型电动机。根据工作环境的条件选择不同的结构型式，如开启式、根据工作环境的条件选择不同的结构型式，如开启式、防护式、封闭式电动机。防护式、封闭式电动机。3.电压和转速的选择电压和转速的选择根据电动机的类型、功率以及使用地点的电源电压来决定。根据电动机的类型、功率以及使用地点的电源电压来决定。Y Y系列笼型电动机的额定电压只有系列笼型电动机的额定电压只有380V一个一个等级。大功率电动机才采用等级。大功率电动机才采用3000V和和6000V。33

40、 MHz8.6 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动、反转、调速和制动、反转、调速和制动一、起动一、起动 起动问题：起动问题：起动电流大，起动转矩小。起动电流大，起动转矩小。 一般中小型笼型电机起动电流为额定电流的一般中小型笼型电机起动电流为额定电流的5 7 倍倍; ;电动机的起动转矩为额定转矩的电动机的起动转矩为额定转矩的(1.02.2)倍。倍。大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作频繁起动时造成热量积累，使电机过热频繁起动时造成热量积累，使电机过热后果：后果：原因原因：起动：起动： n = 0，s =1, , 接通电源。接通电源。起动时起动时

41、，n = 0，转子导体切割磁力线速度很大，转子导体切割磁力线速度很大，转子感应电势转子感应电势转子电流转子电流定子电流定子电流 33 MHz1 1、 起动方法起动方法(1) 直接起动（全电压启动）直接起动（全电压启动） (2) 降压起动：降压起动： 星形星形- -三角形三角形(Y ) 换接起动换接起动自耦降压起动自耦降压起动（适用于笼型电动机适用于笼型电动机）(3) 转子串电阻起动转子串电阻起动（适用于绕线型电动机适用于绕线型电动机）以下介绍降压起动和转子串电阻起动。以下介绍降压起动和转子串电阻起动。二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动

42、。33 MHz1. 降压起动ZUIll3=YZUIll3=31Y= = llII(1) Y 换接起动换接起动降压起动时的电流降压起动时的电流为直接起动时的为直接起动时的3 31 1YlIZlU 起动起动U1U2V1V1W1W2正常正常运行运行 lIlUZU1U2V1V2W1W2设：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为Z三角形联接时：三角形联接时：星形联接时：星形联接时：33 MHz起动器接线简图起动器接线简图Y起动起动L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1 起动起动UPU1+Ul+U2V1V2W1W233 MHz起动器接线简图起动器接线简图 工作工作L1L3

43、L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1正常正常运行运行 lIlU+ZU1U2V1V2W1W233 MHzlUU31P= =(a) 仅适用于正常运行为三角形联结的电机。仅适用于正常运行为三角形联结的电机。)(2StUT (b) Y 起动起动 ststTIY 换接起动适合于空载或轻载起动的场合换接起动适合于空载或轻载起动的场合换接起动应注意的问题换接起动应注意的问题SYtst31TT= =ZlU+起动起动U1U2V1V1W1W2正常正常运行运行lU+ZU1U2V1V2W1W233 MHzL1L3L2FUQ自耦降压起动自耦降压起动Q2下合：下合： 接入自耦变接入自耦变

44、 压器，降压压器，降压 起动。起动。Q2上合：上合： 切除自耦变切除自耦变 压器，全压压器，全压 工作。工作。合刀闸开关合刀闸开关Q233 MHz 自耦变压器备有抽头，以便得到不同的电压自耦变压器备有抽头，以便得到不同的电压（例如为电源电压的（例如为电源电压的73%、64%、55%），根），根据对起动转矩的要求而选用。据对起动转矩的要求而选用。 自耦降压起动适用于容量较大的或正常运行自耦降压起动适用于容量较大的或正常运行时联成星形不能采用三角起动器的鼠笼式异步时联成星形不能采用三角起动器的鼠笼式异步电动机。电动机。 自耦变压器降压起动的优点是不受电动机自耦变压器降压起动的优点是不受电动机绕组接

45、线方法的限制，可按照允许的起动电流绕组接线方法的限制，可按照允许的起动电流和所需的起动转矩选择不同的抽头，常用于起和所需的起动转矩选择不同的抽头，常用于起动容量较大的电动机。其缺点是设备费用高，动容量较大的电动机。其缺点是设备费用高，不宜频繁起动。不宜频繁起动。 33 MHz（3）绕线型电动机转子电路串电阻起动绕线型电动机转子电路串电阻起动20221222202st()EIRIIRX=滑环滑环电刷电刷定子定子转子转子 起动时将适当的起动时将适当的R 串入转子电路中，起动后将串入转子电路中，起动后将R 短路。短路。起动电阻起动电阻 RstRstRst33 MHz若若R2选得选得适当适当，转子电路

46、串电阻起动既可以降，转子电路串电阻起动既可以降低起动电流，又可以增加起动转矩。低起动电流，又可以增加起动转矩。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。R2 Tst 22022212stXRURKT = =22RR stTTOn0nmaxT2R2R stT 转子电路串电阻起动的特点转子电路串电阻起动的特点33 MHzA2849230880380310453.= = = = (1)NNN3N2Ncos310 UPI = =一台一台Y225M-4Y225M-4型的三相异步电型的三相异步电 动机，定子绕组动机，定子绕组型型联结，其额定数据为：联结，其额定数据为：P2N=

47、45kW,nN=1480r/min，UN=380V， N=92.3%，cos N=0.88， Ist/IN=7.0, Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：求：( (1) 1) 额定电流额定电流IN； (2) (2) 额定转差率额定转差率sN； (3) (3) 额定转矩额定转矩 TN 、最大转矩最大转矩Tmax 、和起动转矩和起动转矩TN 33 MHz (2) 由由nN=1480r/min，可知，可知 p=2minr 15000/n= =013. 015001480150000N= =- -= =- -= =nnns (3)mN 429014804595509550NN2N = =

48、 = = =.nPTmN 9638429022)(NNmaxmax = = = = =.TTTTmN 8551429091)(NNstst = = = = =.TTTT33 MHz例在上例中在上例中(1)如果负载转矩为如果负载转矩为510.2Nm, ,试问在试问在U=UN和和U =0.9UN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)采用采用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。 又当负载转矩为起动转矩的又当负载转矩为起动转矩的80%和和50%时，电动机时，电动机能否起动？能否起动？ (1) 在在U=UN时时 Tst = 551.8Nm 510.2 N. m mN2510mN 4478551902st = = = =.T不能起动不能起动 (2) Ist =7IN=7 84.2=589.4 AA519645983131st stY.II= = = = = 在在U = 0.9UN 时时能起动能起动33 MHz在在80%80%额