电工电子-第7章电动机

第2 电电工技第2工技7电 是生产和生活中的主要负载了解三相异步 的结构、原理和特性，理解 的额定值，掌握电的起动、反转和调速等的正确方第2工技第7 综 异步 的特三相异步 的起动和调三相异步 的额定第7主要内容 重点内容 难点内容 第7预习内容：三相异步 的结构及其工作原理1、三相异步 结 2、动画演相异步电机工作原理|HowdoesanInductionMotorwork? 3、3D动画演示三相感应 的工作原 5 7.2三相异步 的基本结构和工作原一、基本结1、定 三相绕

机座：铸钢或铸7.2三相异步 的基本结构和工作原一、基本结2、转

绕线

鼠笼式转或铸铝形成转子绕组绕线式转

鼠笼转转子:在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流7.2三相异步 的基本结构和工作原—7.2三相异步 的基本结构和工作原一、基本结鼠笼式 与绕线式 的的比较鼠笼式 绕线式 三相异步 的基本结构和工作原二、工作原三相异步 的基本结构和工作原二、工作原1、旋转磁场的定子三相绕组通入

iA

Imsint

相交流电(星形联接

m m

iAi Im

t tB三相异步 的基本结构和工作原i二、工作原i

()电流 I0 I0m BX规i 首端流入，尾端流出i 尾端流入，首端流出

(•)电流7.2三相异步 的基本结构和工作原二、工作原n

Im o

0A

Y N C C t

t

t合成磁场方向向下合成磁场旋转0合成磁场旋转7.2三相异步 的基本结构和工作原二、工作原 2、旋转磁场的旋转方任意调换两根电源进

取决于三相电流的相iA(电路如图 AZC CB

YiB C7.2三相异步 的基本结构和工作原二、工作原IiImo

YAY N tt结论：任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转三相异步 的基本结构和工作原ii二、工作原iiIAI3、旋转磁场的极对数

t tZC C Z当三相定子绕组按图C排列时，产生一对磁极的

S t转磁场，即

p 三相异步 的基本结构和工作原3、旋转磁场的极对数若定子每相绕组由两个线圈串联，绕组的始端 X

Y YC C 三相异步 的基本结构和工作原 3、旋转磁场的极对数

XA'

Y Y C CiCi

Z BiI iIm0

极对与三相绕组的排

p三相异步 的基本结构和工作原4、旋转磁场的旋转磁场的转速取决于磁场的极对p=1

i

(转/分）Im工频：f1 ANY

ZB

(转/分A X X 三相异步 的基本结构和工作原Z4、旋转磁Z

的转

B p=2

Z

C

Z tttI Im

60

2

(转/分三相异步 的基本结构和工作原4、旋转磁场的旋转磁场转速n与极对数p的关0极对 每个电流周

同步转磁场转过的空间

(f150Hzp

3000转/分pp

15001000p

750(转/分n0n060p(转/分

旋转磁场转速n0与频率f1和极对数p有关三相异步 的基本结构和工作原5、转子转动原S定子三相绕组通入三相交S

v F旋转磁

n0 C方向:顺时C切割转子导 右手定

感应电动感应电旋转磁

左手定

电磁力

名 电磁转矩

的由来 三相异步 的基本结构和工作原6、转差由前面分析可知， 转子转动方向与磁旋转的方向一致，但转子转速n不可能达到与旋转如果

n

n

异步转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不割转子导无转子电动势和转子电无转 旋转磁场的同步转速之比称为转差率三相异步 的基本结构和工作原6、转差转差率转子转速亦可由转差率求n(1异步 运行中

例：一台三相异步 ，其额定转n=975r/min，电源频率f1=50Hz。试求电 解根据异步 转子转速与旋转磁场同步速的关系可知：n0=1000r/min即额定转差率s

n100%

1000

100%

ss 0异步 的特 三相异步电的电变压器：变化eU1E1=4.44fE2=4.44f

+ +— — E、

频率相同，都

于电源频率

U1

异步 每相电4.44fN1一、三相异步 1定子电旋转磁场的磁通异步 ：旋转磁场切割导体U1E1=4.44f每极磁

U1ΦΦU1定子感应电势的频率

f1N1f1=电源频旋转磁场与定子导体间的相对速度f1=电源频f1

一、三相异步 2转子电转子感应电势频率f旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不定子感应电势频率f1转子感应电势频率f1转子感应电势f1 n0

p

n

n0

s 0一、三相异步 转子感应电动势EE2=4.44f2N2=4.44sf当转n0(s=1)f2最高E2最大，E20=4.44f

即E2=s的感应电转子感抗X

的感应电2 σ2

当转n0(s=1)f2最高X2最大，X20X20=2即X2=一、三相异步 转子电转子绕组的感应2 E22

s0

0(nnRX RX RX sE20RX

s1

R2)20 (sX R2)20

20转子电路的功率因数

s很小

SX20RX22 cosRX221 1

s

sX20R2)20 (sX R2)20

cos2一、三相异步 I2、cos

随S变化曲线转子绕组的感应I E2

sE20RR2X20 RR2X20

(sX

(n

s

I2R))转子电路的功率R))

I2,cos

(sX 220 (ns 2202

s有关，即与转速异步 的特FBlTΦ,I2FBlTKTΦI2cos机结构有

每极磁

转子电 转子电路功率因异步 的特TKTΦI2TKTΦI2cos2R) (sX R) R20由前面分析知

R2)20 (sX R2)20U1由此得电磁转矩

f1T

UR2)20 (sX R2)20异步 的特RTR

U2)20由公式可2)20

(sX 1T与定子每相绕组电压U2成正比。U1T1当电源电压U1一定时，Ts的函数R2的大小对T有影响。绕线式异步电 接电阻来改变转子电阻R2，从而改变转距。异步 的特

sRU根据转矩

T

R2)20 (sX R2)20nn得特性曲线nnn n SN Tf(s)曲线

n

(T)曲线异步 的特 n额定转矩 在额定负载时的转矩T 2πn

9550n额定转

P(千瓦N 9550 (N•NnN(转分如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型的额定功率为7.5kw额定转速为1440r/min,则额定转矩

9550n

49.7N.m异步 的特0 0电机带动最最大转

负载的能力T

R22(sX R2

U11

求 R

Ts

将s代入转矩公式X20 U临界转差

K 2X20转子轴上机械负载转矩T2不能大于Tmax，否则将异步 的特 U11最大转11

K 2X20

U2,

TmaxU1一定时，Tmax为定(2)sm与R2有关，R2smn 机改变转子附加电阻R´2可实现调速。过载系数(能力

一般三相异步 的过载系数1.8~工作时必须使T2<Tmax，否则电机将停转I2

电机严重过热而烧坏异步 的特 起动转sRUT

R2)20 (sX R2)20起动时n=0时，s RU

K R2st R222

X20

Tst体现了 载起动的能力

U1),

Tst(2)

有关适当

若TstT2电机能动，否则不能起R2Tst。对绕线电机改变转子附加电

起动能力

TstTR´2,可使Tst=Tmax 异步 的特三、机械特 的运行分 T2

常用性达到新的达到新的平

n

TT 此过程中，n、sE2,I2 电源提供的功率自动增加

T2 操作者加大油门，才能带动新的负载）。异步 的特U1和R2变化对机械特性的影(1)U1变化对机械特性的影nU

UUN

T 异步 的特 (2)R2变化对机械特性的影nnn0 TT

st

Tst 三相异步 的起动和调 1、起动性起动n0，s=1接通电源起动问题：起动电流大，起动转矩一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5~7倍; 的起动转矩为额定转矩的(1.0~2.2)倍原因起动时，n=0，转子导体切割磁力线速度很大， ：频繁起动时造成热量积累，使电机过大电流使电网电压降低，影响邻近负载的三相异步 的起动和调 2起动方直接起 降压起动星形-三角形(Y换接起动（适用于鼠笼式 转子串电阻起（适用于绕线式 以下介绍降压起动和转子串电阻起动三相异步 的起动和调2（1）降压起动---Y－换接起IlY+Ul

ZW2

Il+Ul

Z

起设：电机每相阻抗为

正常运 三角形联结时

3UlUlUl

Il 星形联结时

IlY3三相异步 的起动和调2（1）降压起动---Y－换接起Y-换接起动应注意的问(a)(a)仅适用于正常运行为三角形联结的电机(b)Y起

Ist

(TSt

U2

1

Y－换接起动适合于空载或轻载起动的场三相异步 的起动和调降压起动---自藕变压器起

合刀闸开关

压器，全工作压器，降 起动三相异步 的起动和调一、三相异步 降压起动---自藕变压器起自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成形不能采用－起动的鼠笼式异步电 。绕线式 转子电路串电阻起起动时将适当的R串入转子电路中，起动后将R短路 E20

R

I

R2

2(X202三相异步 的起动和调2绕线式 转子电路串电阻起

起动电定 转 R电滑三相异步 的起动和调2（2）绕线式 转子电路串电阻起常用于要求起动转矩较大的生产机械上

TstTstTmax

三相异步 的起动和调3、三相异步 方法：任意调换电源的两根进线， 反转电~

电~ 正

反三相异步 的起动和调

sn

s60f1

三种电 1频调速(无级调速逆变整流逆变整流~–

调速方f1、U1可M3变频调速方法恒转距调速恒功率调速频率调节范围：0.5~三相异步 的起动和调 1频调速(无级调速2极调速(有级调速采用变极调速方法的电由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床等机。三相异步 的起动和调 2极调速(有级调速S S

· N N三相异步 的起动和调 2、变极调速(有级调速)X·N X·N• • 三相异步 的起动和调 3转差率调速(无级调速

22

2

T •

o

ss 变转差率调速是绕线式电特有的一种调三相异步 的额定型 例如：Y132M－4磁极数极对p2机座长度代三相异步 的额定接

定子三相绕组的联接方法。通电机容量3kWY联结

电机容量接线V

4kW

联结

V1

Y联结

联三相异步 的额定电电在额定运行时定子绕组上应加的例如：380/220V、Y/是指线电压为380V时采用Y联结；线电压为220V时采用 于额定值的5%。因为在电 满载情况下运行时，电压过高或过低都会使 的电流大于额定