第8章 电动机

1、跳转到第二页跳转到第二页8.1 8.1 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构8.28.2三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理8.38.3三相异步电动机的电磁转矩和机械特性三相异步电动机的电磁转矩和机械特性8.4 8.4 三相异步电动机的运行特性和额定值三相异步电动机的运行特性和额定值8.5 8.5 三相异步电动机的起动、反转、制动和调速三相异步电动机的起动、反转、制动和调速8.6 8.6 单相异步电动机单相异步电动机8.7 8.7 三相同步电动机三相同步电动机8.6 8.6 直流电动机直流电动机8.9 8.9 电动机的选择电动机的选择8.10 8.10 微特电机微特电机跳转到第

2、二页跳转到第二页 发电机发电机将机械能转换为电能；将机械能转换为电能；电动机电动机（ 动力电机）动力电机）（ 控制电机）控制电机）是实现能量转换或信号转换的电磁装置。是实现能量转换或信号转换的电磁装置。将电能转换为机械能。将电能转换为机械能。他励电机他励电机 并励电机并励电机 串励电机串励电机 复励电机复励电机 从理论上讲每一类都有发电机和电动机，其中从理论上讲每一类都有发电机和电动机，其中同同步发电机、步发电机、 异步电动机异步电动机是交流电机的主要运行方式。是交流电机的主要运行方式。跳转到第二页跳转到第二页同步电动机的优缺点：同步电动机的优缺点： 直流电动机的优缺点：直流电动机的优缺点：优

3、点：优点：调速性能好，起动转矩大，适用于对调速性能要求高，调速性能好，起动转矩大，适用于对调速性能要求高，或需要起动转矩大的生产机械，如起重机、电力机车、或需要起动转矩大的生产机械，如起重机、电力机车、大型龙门刨床、轧钢机等。大型龙门刨床、轧钢机等。但需要直流电源供电。结构都比较复杂，运行和维护但需要直流电源供电。结构都比较复杂，运行和维护工作量大。价格高。工作量大。价格高。跳转到第二页异步电动机的优缺点：异步电动机的优缺点：跳转到第二页三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。成。此外，还有端盖、机

4、座、轴承、风扇等部件。跳转到第二页基座基座 铁心铁心 定子绕组定子绕组 端盖端盖 定子是电动机的不动部分，由机座、定子铁心和定子绕定子是电动机的不动部分，由机座、定子铁心和定子绕组和端盖组成。组和端盖组成。定子的硅钢片定子的硅钢片 定子铁心一般用涂有绝缘漆、厚约定子铁心一般用涂有绝缘漆、厚约0.5mm0.5mm、内圆周上均、内圆周上均匀地冲有槽孔的环形硅钢片叠压而成，固定在机座里面。匀地冲有槽孔的环形硅钢片叠压而成，固定在机座里面。在铁心的内圆周上形成了均匀分布的轴向线槽。在铁心的内圆周上形成了均匀分布的轴向线槽。 跳转到第二页p 定子三相绕组对称地嵌放在定子铁心的内槽中。定子三相绕组对称地嵌

5、放在定子铁心的内槽中。首、末端首、末端U1、U2、V1、V2、W1、W2分别引出接到机座的接线盒上。分别引出接到机座的接线盒上。 接线盒接线盒 装有三相绕组的定子装有三相绕组的定子p 机座外缘上铸有机座外缘上铸有散热筋散热筋，以，以增加散热面积增加散热面积 散热筋散热筋 p 端盖固定在机座上，端盖中端盖固定在机座上，端盖中央孔上装有轴承，支撑转子。央孔上装有轴承，支撑转子。跳转到第二页W2U2V2U1V1W1W2U2V2U1V1W1 接线柱的连接接线柱的连接 星形联结星形联结三角形联结三角形联结接线盒各接线端与三相绕组的对应关系是接线盒各接线端与三相绕组的对应关系是根据额定电压和供电电源电压的

6、不同，可根据额定电压和供电电源电压的不同，可以用短接铜排将三相定子绕组接成星形以用短接铜排将三相定子绕组接成星形也可以连接成三角也可以连接成三角U2U1W2V1V2W1W2U2V2U1V1W1跳转到第二页转子由转子铁心、绕子绕组和转轴组成。转子由转子铁心、绕子绕组和转轴组成。笼型转子笼型转子绕线型转子绕线型转子 转子铁心转子铁心 转轴转轴 根据转子绕组结构的不同又分为根据转子绕组结构的不同又分为笼型转子笼型转子和和绕线型转子绕线型转子。 转子铁心由厚约为转子铁心由厚约为0.5mm0.5mm、外圆周、外圆周上冲有槽孔、中心处冲有转轴孔的硅钢上冲有槽孔、中心处冲有转轴孔的硅钢片叠压而成。固定在转轴

7、上，呈个圆柱片叠压而成。固定在转轴上，呈个圆柱形，在铁心的外圆周上，形成了均匀分形，在铁心的外圆周上，形成了均匀分布的轴向线槽，用来放置转子绕组。布的轴向线槽，用来放置转子绕组。转子铁心转子铁心跳转到第二页 (1) 鼠笼式转子鼠笼式转子笼型转子绕组的制作方面有两种：笼型转子绕组的制作方面有两种：铁芯槽内放铜条，两端用铜环将铜条一一短接构成闭合回路。铁芯槽内放铜条，两端用铜环将铜条一一短接构成闭合回路。将熔化的铝液烧铸了转子铁心槽仙，并同时铸出两端短路环和将熔化的铝液烧铸了转子铁心槽仙，并同时铸出两端短路环和散热风扇叶片。散热风扇叶片。鼠笼转子鼠笼转子跳转到第二页 它同定子绕组一样，也是三相对称

8、绕组，对称地嵌在转子它同定子绕组一样，也是三相对称绕组，对称地嵌在转子铁心的槽孔中。转子绕组连接成星形，即三相绕组的末端接在铁心的槽孔中。转子绕组连接成星形，即三相绕组的末端接在一起，三个始端分别接到彼此绝缘的三个铜制滑环上。滑环固一起，三个始端分别接到彼此绝缘的三个铜制滑环上。滑环固定在转轴上，并与转轴绝缘，随轴旋转，与固定的电刷滑动接定在转轴上，并与转轴绝缘，随轴旋转，与固定的电刷滑动接触。电刷安装在电刷架上，电刷的引出线与外接三相变阻器连触。电刷安装在电刷架上，电刷的引出线与外接三相变阻器连接。通过滑环、电刷将转子绕组与外接变阻器构成闭合回路。接。通过滑环、电刷将转子绕组与外接变阻器构成

9、闭合回路。(2) 绕线式转子绕线式转子 绕线型异步电动机可以通过调节外接变阻器改变转子电绕线型异步电动机可以通过调节外接变阻器改变转子电路电阻，达到改变电动机运行特性的目的。与之相对应的电动路电阻，达到改变电动机运行特性的目的。与之相对应的电动机称为机称为，其结构复杂，成本高，具有较好的调速，其结构复杂，成本高，具有较好的调速性能和起动性能。性能和起动性能。跳转到第二页 结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。机的机械特性。 结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子外加电结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子外加电阻可人为改变电动

10、机的机械特性。阻可人为改变电动机的机械特性。跳转到第二页 通过这个实验我们发现通过这个实验我们发现:闭合的转子在旋转磁场中，由闭合的转子在旋转磁场中，由于电磁感应作用要跟随旋转磁于电磁感应作用要跟随旋转磁场同方向地转动。转子的转速场同方向地转动。转子的转速低于旋转磁场的转速低于旋转磁场的转速。SN 磁极间放一个由铜磁极间放一个由铜条构成的鼠笼式转子，条构成的鼠笼式转子，摇动磁极，使磁场旋转。摇动磁极，使磁场旋转。实验结论实验结论:1. 鼠笼跟着磁铁（旋转磁场）转鼠笼跟着磁铁（旋转磁场）转两两者转动方向一致者转动方向一致2. 鼠笼比磁铁（磁场）转得慢鼠笼比磁铁（磁场）转得慢 异步电机转子转动原理

11、与异步电机转子转动原理与之相似，之相似，通常把旋转磁场的转通常把旋转磁场的转速称为速称为同步转速同步转速，转子的转速，转子的转速称为称为异步电动机的转速异步电动机的转速。跳转到第二页 星形连接三相定子绕组接星形连接三相定子绕组接到对称三相电源，定子绕组中到对称三相电源，定子绕组中有对称三相电流流过。有对称三相电流流过。L2iAXBYCZL1iL3iiL3iL1imIOt2Li)120sin()120sin(sinL3L2L1tIitIitIimmmU2V1W2V2W1U1规定规定 i : “+”电流从首端流入，尾端流出。电流从首端流入，尾端流出。 i : “”电流从尾端流入，首端流出。电流从尾

12、端流入，首端流出。 ( )电流入电流入()电流出电流出三相异步电动机的旋转磁场三相异步电动机的旋转磁场是由三相交流电产生的是由三相交流电产生的。 跳转到第二页600iL3iL1imIOt2Li t=60 t=120 t=180 t=0 (1)电流变化一周，磁场电流变化一周，磁场旋转旋转360 。旋转磁场旋转的。旋转磁场旋转的周期为正弦交周期为正弦交电的周期电的周期T1。所以，同步转速为所以，同步转速为11160160fTn (2) 旋转磁场旋转磁场跳转到第二页U2U1V1W2V2W1AU2U1V1W2V2W10t 60t 若电流若电流通入电动机定子绕组，即任意调换通入电动机定子绕组，即任意调换

13、接入电动机三相绕组的两根电源进线接入电动机三相绕组的两根电源进线( (电路如图电路如图) )2LiU1U2W1W2V1V21Li3LiNSNSn1由前面分析可知，电流由前面分析可知，电流通入电动机定子绕通入电动机定子绕组，其在空间产生旋转磁场的旋转方向为组，其在空间产生旋转磁场的旋转方向为。 此时，旋转磁场的方向为此时，旋转磁场的方向为。跳转到第二页式中式中: n1：旋转磁场的转速，又称同步转速，单位为：旋转磁场的转速，又称同步转速，单位为r/min；f1：定子电流的频率，单位为：定子电流的频率，单位为Hz； p：旋转磁场的极对数。：旋转磁场的极对数。 旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关。

14、旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关。pfpTn11160160 通过分析可知，通过分析可知， p对磁极的旋转磁场，旋转一需要对磁极的旋转磁场，旋转一需要pT1时时间，其同步转速间，其同步转速n1为为表表 8-1 异步电动机转速和极对数的对应关系（异步电动机转速和极对数的对应关系（f1=50Hz z) )p123456n1(r/min) 3 0001 5001 000750600500跳转到第二页NSn1n U2U1V1W2V2W1）in(r/ 6011mpfn BlvBliF1nNSvF跳转到第二页1nn 如果如果:1nn 跳转到第二页转子转速转子转速pfsnns1160)1 ()(111

15、nnns跳转到第二页例例8.2.1：一台三相异步电动机，其额定转速一台三相异步电动机，其额定转速 n=975 r/min，电电源频率源频率 f1=50 Hz。试求电动机的磁极对数和额定负载下的试求电动机的磁极对数和额定负载下的转差率。转差率。解：解：250 . 00001975000111nnns由于电动机的额定转速应接近且略小于同步转速由于电动机的额定转速应接近且略小于同步转速 n1，而，而 n1 对应于磁极对数对应于磁极对数p有一系列固定值。所以，有一系列固定值。所以，n1=1000 r/min , 跳转到第二页 异步电动机之所以能够转动，是因为在正弦交流电作用下，异步电动机之所以能够转动

16、，是因为在正弦交流电作用下，定子绕组在磁路中产生旋转磁场，旋转磁场与转子绕组的相对定子绕组在磁路中产生旋转磁场，旋转磁场与转子绕组的相对运动，在转子绕组中产生感应电动势，从而产生转子电流，此运动，在转子绕组中产生感应电动势，从而产生转子电流，此电流同旋转磁场的磁通作用产生电磁转矩之故。电流同旋转磁场的磁通作用产生电磁转矩之故。 因此，在讨论电动机的转矩之前，必须弄清楚定子电路和因此，在讨论电动机的转矩之前，必须弄清楚定子电路和转子电路的各物理量及其它们之间的关系。转子电路的各物理量及其它们之间的关系。 三相异步电动机是对称的，所三相异步电动机是对称的，所以我们一般只计论其中的一相电路，以我们一

17、般只计论其中的一相电路，它可以如下它可以如下 等效电路来表示。等效电路来表示。 +u1e1e1i1i2e2e2跳转到第二页+u1e1e1i1i2e2e2dtdNdtdiLRieeRiu1111111111)()()(j)()(1111111111EXIRIEERIUmNfEU111144. 411EU忽略忽略R1和和X1上的压降，则：上的压降，则： 与变压器电路分析类似，对三与变压器电路分析类似，对三相异步电动机有相异步电动机有式中，式中，f1为定子电流频率，为定子电流频率，N1定子每相每极绕组的定子每相每极绕组的等效匝数等效匝数， 为旋转磁场每个为旋转磁场每个磁极的磁通磁极的磁通，简称，简称

18、每极磁通每极磁通。上式表明，在电源电压上式表明，在电源电压U1和频率和频率f1不变时，不变时，旋转磁场的每旋转磁场的每极极磁通磁通 基本保持不变。基本保持不变。跳转到第二页dtdiLRieRie22222222)(22222222j)(XIRIERIE+u1e1e1i1i2e2e21111126060)(sfpnnnnnnpf转子绕组中感应电动势转子绕组中感应电动势E2的有效值为的有效值为 E2=4.44 f2N2 f2：转子电流频率；：转子电流频率；X2：转子每相绕组等效电抗。：转子每相绕组等效电抗。导体每切割一对磁极时其导体每切割一对磁极时其上感应电流变化一个周期上感应电流变化一个周期 2

19、0212222222sXLsfLfLXf2、X2与转差率有关与转差率有关当当n=0、s=1，即转子静止不动时，即转子静止不动时12ff 转子电流频率转子电流频率转子感应电动势转子感应电动势NfE212044. 4转子等效电抗转子等效电抗21202LfXs为任意情况时为任意情况时202122sXLsfX2021244. 4sENsfE12sff 跳转到第二页+u1e1e1i1i2e2e2转子绕组中的电流为转子绕组中的电流为2202220222222)(sXRsEXREI转子电路的功率因数转子电路的功率因数 2为为2202222222222)(cossXRRXRR跳转到第二页 三相异步电动机的电磁

20、转矩是由旋转磁场与转子电流相三相异步电动机的电磁转矩是由旋转磁场与转子电流相互作用产生的。可以证明电磁转互作用产生的。可以证明电磁转T与磁通与磁通 及转子电流及转子电流I2的关的关系为系为22TcosICT为与电机结构为与电机结构有关的常数有关的常数旋转磁场每极磁通旋转磁场每极磁通转子电流转子电流转子电路的转子电路的功率因数功率因数22022202)( XREIss 2202222XRRs)(cos 1112044. 4UNfE由前面分析知：由前面分析知：21220222)(UsXRsRCTT当电源频率一定时，当电源频率一定时，CT为一常数为一常数跳转到第二页21220222)(UsXRsRC

21、TT跳转到第二页电机带动最大电机带动最大负载的能力。负载的能力。OTs异步电动机的转矩特性曲线异步电动机的转矩特性曲线maxTms0ddST由由得得202mXRs20212XUCTTm将将sm代入转矩公式，可得代入转矩公式，可得stT1跳转到第二页OTs异步电动机的转矩特性曲线异步电动机的转矩特性曲线maxTmsstT121220222UXRRCTTst体现了电动机带载起动的体现了电动机带载起动的能力。能力。跳转到第二页OTs异步电动机的转矩特性曲线异步电动机的转矩特性曲线maxTmsstT1NTNsNNNNNnPnPT5509602103 例如，某普通机床的主轴电机例如，某普通机床的主轴电机

22、(Y132M-4型型) 的额定功的额定功率为率为7.5 kw, 额定转速为额定转速为1 440 r/min, 则额定转矩为则额定转矩为mN7 .49mN44015 . 755095509NNN.nPT602222nPPT跳转到第二页OTs异步电动机的转矩特性曲线异步电动机的转矩特性曲线maxTmsstT1NTNsNmmTT表示电动机的短时过载能力。一般表示电动机的短时过载能力。一般三相异步电动机为三相异步电动机为1.82.2。冶金起。冶金起重等特殊电机为重等特殊电机为2.23.0。表示电动机的起动能力。一般三相异表示电动机的起动能力。一般三相异步电动机为步电动机为1.42.2。NststTTK

23、跳转到第二页maxTmSNSOTsstT1NT异步电动机的转矩特性曲线异步电动机的转矩特性曲线maxTmsNsOTsstT1NTNnmaxTstTOnTNT0n异步电动机的机械特性曲线异步电动机的机械特性曲线跳转到第二页 OTn异步电动机机械特性曲线异步电动机机械特性曲线 实际上，实际上，跳转到第二页TL T L（s ）T L TT =T Ln T 达到新的平衡达到新的平衡TL TL（s ）TL T L T 0nn T 电机发生堵转停车电机发生堵转停车TL TL（s）TL 180跳转到第二页 。 跳转到第二页 例例 8.4.1 Y180M-2 型三相异步电动机型三相异步电动机， PN = 22

24、 kW，UN = 380 V，三角形联结，三角形联结，IN = 42.2 A， N = 0.89, fN = 50 Hz、 nN = 2 940 r/min。求额定状态下运行时的：。求额定状态下运行时的：(1) 转差率转差率; (2) 定定子绕组的相电流子绕组的相电流; (3) 输入有功功率输入有功功率; (4) 效率。效率。解解：(1) 由型号知该电动机的由型号知该电动机的 2p2，即，即 p1，(2) 定子三相绕组为三角形联结定子三相绕组为三角形联结= = 0.023 0002 940 3 000n1nNn1sN=IN3= A = 24.2 A42.2 3I1P = (4) 效率效率(3)

25、 输入有功功率输入有功功率P1N= 3 UN IN N = 338042.20.89 W=24.7 kWPNP1N N = 100% = 100% = 89% 2224.7跳转到第二页 例例8.4.2 某三相异步电动机，额定功率某三相异步电动机，额定功率 PN = 45 kW，额，额定转速定转速 nN = 2 970 r/min， m = 2.2 ，Kst = 2.0。若。若 TL = 200 Nm，试问能否带此负载：，试问能否带此负载：(1) 长期运行长期运行; (2) 短期运行短期运行; (3) 直直接起动。接起动。解解： (1) 电动机的额定转矩电动机的额定转矩由于由于TN TL，故可以

26、带此负载短时运行，故可以带此负载短时运行。 (3) 电动机的起动转矩电动机的起动转矩由于由于Tst TL，故可以带此负载直接起动，故可以带此负载直接起动。 Tst = KstTN = 2.0145 Nm = 290 Nm 跳转到第二页 例例 8.4.3 某三相异步电动机某三相异步电动机，极对数极对数 p = 2，定子绕组定子绕组三角形联结，接于三角形联结，接于 50 Hz、380 V 的三相电源上工作，当负载的三相电源上工作，当负载转矩转矩 TL= 91 Nm 时，时，测得测得 I1L = 30 A，P1= 16 kW，n = 1 470 r/min，求该电动机带此负载运行时的求该电动机带此负

27、载运行时的 s 、P2 、 和和 。60 f1 2n1 = = 1 500 r/minP2 = T2 =2 n6023.146091 1470 W = 14 kW解解= 87.5 %P2P1 = 100%= = 0.021 5001 470 1 500n1nn1s = =P1 3U1LI1L = 0.81跳转到第二页=电机的起动：电机的起动：从异步电动机接通电源，转子开始转动到稳从异步电动机接通电源，转子开始转动到稳定运转状态的过程。定运转状态的过程。起动条件起动条件是是TstTL。=电机良好的起动性能电机良好的起动性能: 起动电流小；起动电流小； 起动转矩大。起动转矩大。=异步机的起动特性：

28、异步机的起动特性：起动电流大起动电流大: IS = (57)IN； 起动起动转矩小转矩小: Tst = (1.42.2)TN。=影响：影响：频繁起动时造成热量积累频繁起动时造成热量积累, ,易使电动机过热。大电流易使电动机过热。大电流使电网电压降低，影响其他负载工作，如电灯变暗，转矩下降使电网电压降低，影响其他负载工作，如电灯变暗，转矩下降=实际工作要求：实际工作要求：实际中应根据电动机起动转矩，起动电流和实际中应根据电动机起动转矩，起动电流和电网电源的要求采用适当的起动方法。电网电源的要求采用适当的起动方法。跳转到第二页根据电力管理部门规定而定。教材介绍：根据电力管理部门规定而定。教材介绍：

29、 如果电动和照明负载共用一台变压器，则规定电动机起动如果电动和照明负载共用一台变压器，则规定电动机起动时，引起的电网电压降不能超过额定电压的时，引起的电网电压降不能超过额定电压的5%； 若电动机由独立的变压器供电，如果电动机起动频繁，则若电动机由独立的变压器供电，如果电动机起动频繁，则其功率不能超过变压器容量的其功率不能超过变压器容量的20%，如果电动机不经常起动，如果电动机不经常起动，则其功率只要不超过变压器容量的则其功率只要不超过变压器容量的30%即可。即可。 一般一般30 kW以下的笼型异步电动机可考虑采用直接起动。以下的笼型异步电动机可考虑采用直接起动。：起动电流较大，起动瞬间会造成电

30、网电压的突然下降，：起动电流较大，起动瞬间会造成电网电压的突然下降，影响负载正常工作。影响负载正常工作。不同教材介绍的不同不同教材介绍的不同 直接起动是利用闸刀开关或接触器将电动机直接接到额直接起动是利用闸刀开关或接触器将电动机直接接到额定电压上的起动方式，又叫定电压上的起动方式，又叫全压起动全压起动。：简单、经济、起动快。：简单、经济、起动快。：跳转到第二页 为了减少起动电流，在起动时降低异步电动机定子绕为了减少起动电流，在起动时降低异步电动机定子绕组的电压，待电机达到或接近额定转速时，再使电机在额组的电压，待电机达到或接近额定转速时，再使电机在额定电压下正常运行的方法称为定电压下正常运行的

31、方法称为降压起动降压起动。 由于异步电动机的电磁转矩与外加由于异步电动机的电磁转矩与外加电压的平方成正比，降压起动时，电机电压的平方成正比，降压起动时，电机的起动转矩降低很多，所以的起动转矩降低很多，所以降压起动法降压起动法仅适用于空载或轻载起动的场合仅适用于空载或轻载起动的场合。 降压起动方法有：定子串电抗器起动降压起动方法有：定子串电抗器起动、Y- 换接起动；自耦降压起动；软起动。换接起动；自耦降压起动；软起动。 降压起动的专用设备称为降压起动的专用设备称为起动补偿器起动补偿器。 这种起动方法是在电动机定子绕组的电路中串入一个这种起动方法是在电动机定子绕组的电路中串入一个三相电抗器，其接线

32、如图所示。三相电抗器，其接线如图所示。跳转到第二页 在起动时将定子绕组连接成星形，通电在起动时将定子绕组连接成星形，通电后电动机运转，当转速升高到接近额定转速后电动机运转，当转速升高到接近额定转速时再换接成三角形。线路图如下：时再换接成三角形。线路图如下：Y接起动接运行：正常运行时定子绕组是三角形连：正常运行时定子绕组是三角形连接，且每相绕组有两个引出端子的电动机。接，且每相绕组有两个引出端子的电动机。：起动电流为全压起动时的：起动电流为全压起动时的13。：起动转矩均为全压起动时的：起动转矩均为全压起动时的13。证明略证明略跳转到第二页L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L

33、2V1W2L1U1动触点动触点Y动触点动触点静触点静触点跳转到第二页L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1UPU1+Ul+U2V1V2W1W2跳转到第二页 工作工作L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2Ul+U1V1V2W1W2跳转到第二页起动运行 利用三相自耦变压器将电动机在利用三相自耦变压器将电动机在起动过程中的端电压降低，以达到减起动过程中的端电压降低，以达到减小起动电流的目的。自耦变压器备有小起动电流的目的。自耦变压器备有40、60、80 （降压比降压比kA）等多）等多种抽头，使用时要根据电动机起动转种抽头

34、，使用时要根据电动机起动转矩的要求具体选择。接线图如下矩的要求具体选择。接线图如下 自耦变压器降压起动电流为直接起动自耦变压器降压起动电流为直接起动电流的电流的kA2；其起动转矩也为后者的其起动转矩也为后者的kA2 。 优点优点:不受电动机绕组不受电动机绕组接线方法接线方法的限制，可按照允许的起动电流和所需的起的限制，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，常用于起动容量较大的电动机。动转矩选择不同的抽头，常用于起动容量较大的电动机。 缺点缺点是设备费用高，不宜频繁起动。是设备费用高，不宜频繁起动。跳转到第二页L1L3L2FUQQ2跳转到第二页起动电流倍数起动电流倍数 例例8.5.

35、1 一台一台 Y250M-6 型三相笼型异步电动机，型三相笼型异步电动机，UN=380 V，三角形联结，三角形联结，PN =37 kW，nN =985 r/min，IN =72 A，Kst = 1.8，KC =6.5。已知电动机起动时的负载转矩。已知电动机起动时的负载转矩TL = 250 Nm，从，从电源取用的电流不得超过电源取用的电流不得超过360 A，试问：，试问：(1) 能否直接起动？能否直接起动？(2) 能否采用星形三角形起动？能否采用星形三角形起动？(3) 能否采用能否采用 KA = 0.8 的自耦变的自耦变压器起动？压器起动？ 解解 (1) 电动机的额定转矩电动机的额定转矩直接起动

36、时的起动转矩和起动电流直接起动时的起动转矩和起动电流由于由于IS 360 A，所以不能直接起动。，所以不能直接起动。TN = = Nm =359 Nm60 2 PN nN60 23.1437103985Tst = KstTN = 1.8359 Nm = 646 NmIst = KCIN = 6.572 A = 468 A跳转到第二页(2) 星形三角形起动时的起动转矩和起动电流星形三角形起动时的起动转矩和起动电流由于由于 TYst TL， Ist 360 A，所以可以采用自耦变，所以可以采用自耦变压器起动。压器起动。TYst = Tst = 359 Nm = 215 Nm1313 IYst =

37、Ist = 468 A = 156 A1313T st = KATst = 0.8 646 Nm = 413 Nm22I st = KA2Ist = 0.82468 A = 300 A跳转到第二页R 12220220)(st2IIRXREIRR滑环滑环电刷电刷定子定子转子转子起动电阻起动电阻跳转到第二页起动电阻起动电阻绕线式电动机的启动线路绕线式电动机的启动线路22RR stTTOn0nmaxTstT 22022212stXRURCTTR2 Tst 跳转到第二页 因为三相异步电动机的转动方向是由旋转磁场的方向因为三相异步电动机的转动方向是由旋转磁场的方向决定的，而旋转磁场的转向取决于定子绕组中

38、通入三相电决定的，而旋转磁场的转向取决于定子绕组中通入三相电流的相序。因此，要改变三相异步电动机的转动方向非常流的相序。因此，要改变三相异步电动机的转动方向非常容易，只要将电动机三相供电电源中的任意两相对调，这容易，只要将电动机三相供电电源中的任意两相对调，这时接到电动机定子绕组的电流相序被改变，旋转磁场的方时接到电动机定子绕组的电流相序被改变，旋转磁场的方向也被改变，电动机就实现了反转。向也被改变，电动机就实现了反转。M3M3跳转到第二页制动方法制动方法机械制动机械制动电气制动电气制动能耗制动能耗制动反接制动反接制动发电反馈制动发电反馈制动加机械抱闸，常用方法制动电磁铁制动加机械抱闸，常用方

39、法制动电磁铁制动跳转到第二页pfsnsn1160)1 ()1 (三相异步电动机的转速：三相异步电动机的转速： 电动机的电动机的调速调速就是在一定的负载条件下，人为地改变电动就是在一定的负载条件下，人为地改变电动的电路参数，使电动机的转速改变，以满足生产过程的要求。的电路参数，使电动机的转速改变，以满足生产过程的要求。跳转到第二页 单相异步电动机由单相交流电源供电，使用方便，广泛单相异步电动机由单相交流电源供电，使用方便，广泛应用于日常生活、医疗器材和自动控制系统中应用于日常生活、医疗器材和自动控制系统中 。如民用电扇、。如民用电扇、洗衣机、电冰箱、和手枪电钻中都有用单相电动机做动力，洗衣机、电

40、冰箱、和手枪电钻中都有用单相电动机做动力，其功率较小，一般为几瓦至几百瓦。其功率较小，一般为几瓦至几百瓦。 单相异步电动机的结构和三相异步电动机相似，有定单相异步电动机的结构和三相异步电动机相似，有定子和转子两个基本部分。其转子是笼型的，定子绕组为单子和转子两个基本部分。其转子是笼型的，定子绕组为单相的。相的。 在定子绕组中通入单相交流电后，将产生一个位置固在定子绕组中通入单相交流电后，将产生一个位置固定、大小随时间作正弦变化的定、大小随时间作正弦变化的脉动磁场脉动磁场，磁场的轴线与定，磁场的轴线与定子绕组的轴线重合，如图子绕组的轴线重合，如图Y-Y 。跳转到第二页 电流在正半周时，磁电流在正

41、半周时，磁通方向垂直向上；通方向垂直向上； 电流负半周时，其磁电流负半周时，其磁通方向垂直向下，它的轴通方向垂直向下，它的轴线在空间是固定不动的。线在空间是固定不动的。 一个周期内，电流的一个周期内，电流的变化及空间磁场分布如下变化及空间磁场分布如下图所示。图所示。 t8 t i O t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 定子绕组轴线 图图 单相定子脉冲磁场单相定子脉冲磁场Y YSN(b)YY SN(a)跳转到第二页 此磁场可以认为是由两个大小相等、转速相同、但转向相此磁场可以认为是由两个大小相等、转速相同、但转向相反的旋转磁场而合成的，与电

42、动机转向相同的磁场称为反的旋转磁场而合成的，与电动机转向相同的磁场称为正向旋正向旋转磁场转磁场，与电动机转向相反的，称为，与电动机转向相反的，称为逆向旋转磁场逆向旋转磁场。tBO45 90 135 180235 270 315 360B1 B2B2 B1B1 B2B1 B2B2 B1B1 B2B2 B1B1 B2B2 B1BBBBBB 正向旋转磁场正向旋转磁场对转子产生是顺时针方向的电磁转矩；对转子产生是顺时针方向的电磁转矩；逆向逆向旋转磁场旋转磁场对转子产生逆时针方向的电磁转矩。由于在任何时刻对转子产生逆时针方向的电磁转矩。由于在任何时刻这两个电磁转矩都大小相等、方向相反，所以电动机的转子是

43、这两个电磁转矩都大小相等、方向相反，所以电动机的转子是不会转动的，也就是说单相异步电动机的起动转矩为零。不会转动的，也就是说单相异步电动机的起动转矩为零。跳转到第二页Bt1t2t3t4t5t6t7t8t8-17 脉动磁场分成两个转向相反的旋转磁场1t2t3t4t5t6t7t0tttBBBBmBmB mB mBmBmB mB mB mB BmBmBmBmBBmBmB mB 跳转到第二页TTTT10022ss单相异步电动机的机械特性 但如果用外力使转子顺时针方但如果用外力使转子顺时针方向转动起来，这时就会出现正向转矩向转动起来，这时就会出现正向转矩T 大于反向转矩大于反向转矩T ，合成电磁转矩不，

44、合成电磁转矩不再为零，如图所示。在这个合成转矩再为零，如图所示。在这个合成转矩的作用下，转子就会按顺时针方向加的作用下，转子就会按顺时针方向加速转动，并将稳定在与负载力矩平衡速转动，并将稳定在与负载力矩平衡的某一工作点上不停地旋转。当然反的某一工作点上不停地旋转。当然反向旋转也是如此。向旋转也是如此。 单相异步电动机没有起动转矩，因此要用某种特殊的起单相异步电动机没有起动转矩，因此要用某种特殊的起动装置。动装置。 正向电磁转矩正向电磁转矩T ，反向电磁转矩，反向电磁转矩T 与转速（转差率）的关系与转速（转差率）的关系如图所示。如图所示。 由于单相异步电动机总有一个反向的制动转矩存在，所以由于单

45、相异步电动机总有一个反向的制动转矩存在，所以其效率和负载能力都不及三相异步电动机其效率和负载能力都不及三相异步电动机。跳转到第二页 电容分相式异步电动机的定子有两个电容分相式异步电动机的定子有两个绕组，如图所示。绕组，如图所示。常用的起动方向有两种。常用的起动方向有两种。tIiAmAsin这种把同一电流变成相位不同的两二个电流称为是这种把同一电流变成相位不同的两二个电流称为是分相分相。)90sin(tIiBmBSB图图 电容分相式电容分相式异步电动机异步电动机AiAiBC 一个是工作绕组一个是工作绕组A（主绕组）；另一（主绕组）；另一个是起动绕组个是起动绕组B（副绕组）。两个绕组在（副绕组）。两个绕组在空间互成空间互成90 。起动绕阻与电容起动绕阻与电容C起动绕起动绕阻与电容串联，使起动绕组电流阻与