机电传动控制(第5版)-4

机电传动控制第五版普通高等教育“十一五”规划教材第四章交流电动机的工作原理及特性

§4.1三相异步电动机的基本结构和工作原理§4.2异步电动机的额定参数§4.3三相异步电动机的转矩与机械特性§4.4三相异步电动机的启动特性

§4.5三相异步电动机的调速方法与特性

§4.6三相异步电动机的制动特性§4.7单相异步电动机§4.8同步电动机学习重点和要求：熟练掌握三相异步电动机的基本结构、工作原理、机械特性。熟练掌握三相异步电动机的启动、反转、调速、制动方法及其特性。理解同步电动机的基本结构和工作原理理解单相异步电动机的基本结构和工作原理。§4.1三异步电动机的基本结构和工作原理一、基本结构定子：产生旋转磁场。转子：产生电磁转矩，输出机械功率。1、定子

由定子铁心、定子绕组和机座组成。

定子铁心由导磁性能好、铁耗小、0.5mm厚的硅钢片叠压而成，叠片间需经绝缘处理。为了嵌放定子绕组，每个硅钢片上都冲制出一些沿圆周均匀分布、尺寸相同的槽。

定子绕组由若干线圈按照一定规律嵌放在定子铁心槽中并联接起来构成。大中型三相异步电机定子绕组为三相双层绕组，小型电机为单层绕组。小型异步电动机定子绕组用高强度漆包圆铜线绕制而成；大中型异步电动机的导线截面较大，采用矩形截面的漆包铜线制成线圈，再放置于定子槽内。

U、V、W三相绕组的6个端子都引出，接到固定在机座上的接线盒中，这样便于使用者根据实际需要将三相绕组接成星形或三角形。

2、转子

由转子铁心、转子绕组和转轴组成。转子铁心由冲有转子槽的硅钢片叠压而成，并固定在转轴上。转轴一般用中碳钢制成，起支撑以及传递转矩的作用。

转子绕组分为笼型绕组和绕线型绕组两种，所以按转子结构分类，异步电机可分为笼型电机和绕线型电机。

笼型转子绕组：在转子铁心的每个槽中放置一根导体，每根导体的长度比铁心略长。在导体的两端用短路环把所有伸出铁心的导体部分联结起来，形成一个闭合回路。整个绕组的外形象一个鼠笼，因此而得名。三相笼型异步电动机的外形和拆装

绕线型转子绕组：在转子铁心槽内嵌放三个绕组，连接成Y形，线端子引到三个滑环上，再用三个固定在定子上的电刷将其引出到外电路，这样可利用外电路串联附加可变电阻，可以调节电动机的启动性能、转速和机械特性。绕线型电机的转子15

绕线型电动机二、工作原理1、实验现象转子跟着磁铁一起转动，两者转动方向一致。

转子比磁铁转得慢。()电流入U1V2W1V1W2(•)电流出U22、旋转磁场的产生U2V1W2U1V2W1三相对称绕组中流入三相对称电流就形成旋转磁场U1U2V2W1V1W2NSAU2V2W1V1W2U1i>0:首端流入，尾端流出。规定i<0:尾端流入，首端流出。3、旋转过程当定子绕组接入三相对称交流电源后，产生以n0=60f/p速度的旋转磁场（n0为同步转速）。磁场切割转子绕组使其产生感应电动势，由于转子绕组构成闭合回路，转子中便有感应电流产生，载流导体在磁场中受到电磁力的作用，由此形成的电磁转矩使转子旋转起来，转子转速为n＜n0。因为转速如果达到n0时，转子绕组与定子旋转磁场之间便无相对运动，不能在转子绕组中产生感应电动势，从而无法产生电磁转矩。因此，异步电动机转子的正常运行转速略低于旋转磁场的转速（同步转速）。4、三相异步电动机的反转

与电源连接的任意两相互换，就可实现反转。正转反转ABCM3~电源ABCM3~电源

UVW

UVW原理：改变了三相电流的相序，就改变了磁场的旋转方向。

n0—磁场的旋转速度，单位：r/min

n—转子的旋转速度，单位：r/min

f—三相交流电源频率=50Hz

P—旋转磁场的磁极对数，一套三相绕组为1个旋转磁场的磁极对数。

S—转差率，转子静止时，n=0，则s=1；转子旋转

n=n0，则s=0。异步电动机运行时，s的取值范围在0.01～0.06。5、同步转速n0、转子转速n和转差率s6、旋转磁场的极对数P与旋转速度当定子有一套三相绕组时：AXBYCZAXYCBZ形成一对磁极的旋转磁场：P=1当定子有两套三相绕组串联：C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'形成两对磁极的旋转磁场：P=2。同理，当定子有n套三相绕组串联，就形成n对磁极的旋转磁场：P=n极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速例4-1：有一台四极三相异步电动机，电源电压的频率为50Hz，满载时电动机的转差率S=0.02。求电动机的同步转速、转子转速。例4-2：有一台三相异步电动机，其nN=1470r/min,电源频率为50Hz。设在额定负载下运行，试求：定子旋转磁场对定子的转速；定子旋转磁场对转子的转速。①求同步转速，从额定转速可看出这是一台四磁极的三相异步电动机，因此同步转速=60×50÷2=1500r/min②求同步转速与转子转速之差，1500-1470=30r/min。§4.2三相异步电动机的额定参数一、铭牌在电机外壳上钉有一块牌子，称为铭牌。上面注明此台电动机的主要技术参数。这是安装、使用和维修的重要依据。型号Y132S2-2标准编号XXXX功率7.5KW电流15A电压380V转速2900r/min噪声78dB接法△防护等级IP44频率50HZ出品编号XXX工作制S1B级绝缘XXXXXX电机厂二、额定参数额定功率PN：电机在铭牌规定的额定条件下，转轴上输出的机械功率，单位为W或kW。额定电压UN：电机在额定工况下运行时，加在定子绕组接线端的线电压，单位为V或kV。额定电流IN：电机定子绕组上所加电压为额定电压，转轴上输出功率为额定功率时，流过定子绕组的线电流，单位为A。额定频率fN

：加在定子绕组的电源频率，我国规定标准工频为50Hz。额定转速nN：电机在定子绕组加额定电压，转轴输出额定功率时的转速，单位为r/min。额定cosψN

：电机在额定运行条件下定子绕组的功率因数。额定效率ηN

：电机在额定运行条件下，转轴输出的机械功率（即额定功率）与定子绕组输入的电功率（即额定输入功率）的比值。

在铭牌上还标出了相数、绕组连接方式、绝缘等级、额定温升等等。对于三相绕线型异步电动机，还标有转子绕组的联结方式及转子的额定电压和电流。三、三相异步电动机的连接方式、功率和电磁转矩

1、连接方式与电压关系例如：某三相异步电动机，电压为220/380V，连接方式△/Y△连接时的线电压为220V，Y连接时的线电压为380V2、功率和电磁转矩（1）电功率三相定子绕组无论是△形还是Y形连接，电功率计算公式是相同的：

（2）机械功率

（3）电磁转矩

例如：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,则额定转矩为。§4.3三相异步电动机的转矩和机械特性一、定子电路和转子电路三相异步电动机与变压器的电磁感应原理类似。定子绕组相当于变压器的初级绕组，转子绕组相当于变压器的次级绕组。当三相电流通过定子绕组产生旋转磁场时，不仅定子绕组产生感应电动势(自感、互感)，而且转子绕组也产生感应电动势和电流(自感、互感)。定子和转子绕组的电流、感应电动势都会对转矩和机械特性产生影响。

分别对定子绕组电路和转子绕组电路进行分析，为以后的转矩和机械特性分析提供理论基础。1、定子电路u1-每相定子绕组电压i1-每相定子绕组电流e1-每相定子绕组感应电动势i2-每相转子绕组电流e2-每相转子绕组感应电动势R1-每相定子绕组电阻X1-每相定子绕组漏磁感抗R2-每相转子绕组电阻X2-每相转子绕组感抗定子绕组的感应电动势：e1-每相定子绕组的感应电动势，负号表示与u1方向相反f1-定子绕组感应电动势频率，不变频时取为50HzΦ1-旋转磁场的每极磁通N1-每相定子绕组匝数K

-绕组系数，≈1若不考虑R1和X1的电压降，可得每相定子绕组电压：感应电动势有效值：转子绕组的感应电动势：E2-转子绕组的感应电动势，负号表示与u1方向相反f2-转子绕组感应电动势频率，f2=Sf1(S为转差率)N2-转子绕组匝数感应电动势有效值：2、转子电路转子绕组电流有效值：转子绕组功率因数：当n=0时，S=1，此时：f2、E2、X2、I2最大功率因数cosψ2最小当n=n0时，S=0，此时：f2、E2、X2、I2最小功率因数cosψ2最大I2

s1I2,O二、转矩K-电动机结构参数φ-旋转磁场磁通I2-每相转子绕组电流cosψ2-转子电路功率因数U1-电源电压S-转差率R2-每相转子绕组电阻X20-转速为零时的每相转子绕组感抗转矩与定子绕组的电源电压成正比。转矩受转差率S影响。转矩与转子绕组电阻成反比，与功率因数成正比。三、机械特性1、固有机械特性

电源电压、频率保持额定值，定子和转子电路不串联任何电阻或电抗(电容、电感元件)的机械特性。OTS1Tmax-最大转矩Tst-启动转矩TN-额定转矩OTnm转差率S=0时(理想空载)：转差率S=R2/X20时(临界状态)：转差率S=1时(启动状态)：重要结论：电机的负载转矩不能大于或等于其最大转矩Tmax，否则会造成电机堵转，严重时电机会因电流过大而发热烧毁。过载系数λm=Tmax/TN，普通笼型电机取为2.0～2.2，起重用绕线型电机取为2.5～3.0。电机启动时，要求负载转矩不能大于启动转矩Tst，电机才能在顺利启动。启动系数λst=Tst/TN，一般取为1.0～1.2。2、人为机械特性

改变三相异步电动机的额定参数，可以调节其转速和转矩。以此满足需要。主要针对以下三种情况的机械特性的变化规律进行分析。降低定子绕组电压的人为机械特性改变定子绕组电压频率的人为机械特性转子电路串联可变电阻的人为机械特性降低定子绕组电压的人为机械特性

电源电压下降，导致启动转矩和最大转矩下降，在负载不变的情况下，电机可能无法启动或者电机转速下降，定子绕组电流增大。电源电压升高，负载不变的情况下，转速增大，定子绕组电流增大。不变不变随着电压的减小而大大地减小随着电压的减小而大大地减小改变定子绕组电压频率的人为机械特性

通过改变电压频率，来实现三相异步电动机的速度调节。此时电动机输出转矩也会发生变化，为了使电动机转速变化时，输出转矩保持不变，在变频时也使电源电压相应变化，使U/f为常数。实现恒转矩变频调速。f＞f1＞f2转子电路串联可变电阻的人为机械特性

n0不变Tmax不变S与串联电阻正比例4-3：当三相异步电动机的负载增加时，为什么定子电流会随转子电流的增加而增加？当负载增加时，势必要减小转速n增大电磁转矩，使系统保持平衡。转子转速n的减小，会引起：n↓→转差率S↑→转子感应电动势E2↑→转子电流I2↑因互感作用，定子绕组电流也随着转子电流增大而增大。例4-4：三相异步电机带一定负载运行，若电源电压下降，此时电机的转矩、电流及转速有什么变化？当U↓→Φ↓→I2↓→T↓；同时定子绕组电流也相应减小。随后为了维持系统平衡，只有减小转速n来增大转矩T，导致转差率、转子电流增大，定子电流也相应增大。TL例4-5：一台三相异步电机，其技术数据如下表所示。型号PN/KWUN△/Y满载时Ist/INTst/TNTmax/TNnN/r/min

IN/AηNcosφNY132S-63220/38096012.8/7.283%0.756.52.02.0试求:(1)线电压为380V时，三相定子绕组应如何接法？(2)求n0，p，SN，TN，Tst，Tmax，Ist；(3)额定负载时电动机的输入功率是多少？220/380V表示定子绕组按△接法的额定线电压为220V，按Y接法的额定线电压为380V。应按Y接法。nN=960r/min，nO=1000r/min，p=3③例4-6：三相异步电动机运行时，转子突然被卡住，这时电动机的电流如何变化？对电动机有何影响？解：转子被卡住时，转子转速降为零，转差率S=1。转子感应电动势和电流急剧增大，导致定子绕组电流也相应急剧增大。时间一长因高温烧毁电机绕组。§4.4三相异步电动机的启动特性一、启动的特点和要求1、启动特点在定子绕组额定电压、额定频率条件下启动时，转差率S=1，在转子绕组中产生的感应电动势E2最大，因互感作用，导致定子绕组电流很大，通常可达定子额定电流的4～7倍。大功率电动机启动时，会引起电网电压下降，定子绕组能耗过高，时间一长，引起定子绕组发热。电网电压是指高压供电线路通过电力变压器变压后，输出的380/220V电压，电网电压下降会影响其它设备正常工作。2、启动要求有足够大的启动转矩，保证生产、起重和运输机械能正常启动。在满足启动转矩的前提下，尽可能减小启动电流和启动损耗。减少对电网电压的影响。启动时加速平滑，减小对生产机械的冲击。启动设备安全可靠、结构简单、操作方便。二、三相笼型异步电动机的启动方法

1．直接启动（全压启动）L1L2L3M3~L1L2L3M3~通电应用直接启动的条件：

Ist---电动机启动电流IN---电动机额定电流S---电源变压器容量P---电机功率<10KW的中、小型三相异步电动机大都采用直接启动。定子绕组串联电阻（或电抗）星形－三角形换接自偶变压器延边三角形

三相笼型异步电动机的常用降压启动方法：>10～20KW以上的大型三相异步电动机采用降压启动。2、定子串联电阻或电抗降压启动

方法电动机启动时，在电动机的定子绕组上串联电阻或电抗，由于电阻或电抗的分压作用，使加在电动机的定子绕组上的电压低于电源电压，待启动后，再将电阻或电抗短接，电动机便在额定电压下正常运行。

特点电路简单、不受电机接线方式限制。启动转矩下降过大，仅适用于空载或轻载场合。电阻功耗大，若启动频繁，电阻会因升温高而损坏。电抗功耗小、体积大、成本高。启动转矩随定子绕组电压的平方关系下降。3、Y-△换接降压启动

方法启动时，把电动机的定子绕组接成Y形，电动机定子绕组电压低于电源电压启动，启动完毕时再恢复成△形，电动机便在额定电压下正常运行。

特点启动稳定、能耗低。仅适用于定子绕组接成△形的三相异步电机。电机启动转矩是额定转矩的1/3，只适用于轻载或空载启动。M3~L1L2L3FUKM2FRKM3KM1QS启动电流、启动转矩与定子电压的平方成正比。M3~L1L2L3FUKM2FRKM3KM1QSM3~L1L2L3FUKM2FRKM3KM1QS开关合闸通电接成Y形启动M3~L1L2L3FUKM2FRKM3KM1QS接成△形运转4、自耦变压器降压启动方法启动时用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的启动电压，待电机启动完毕后，再使电动机与自耦变压器脱离，从而使电机在全压下正常运行。特点起动能耗小。可调节启动电压，满足对启动转矩的要求。可适用于任何类型的三相异步电动机。起动设备复杂、成本高。

手动自耦降压启动器手动自耦降压起动器控制电路FRFRKMKMFR

XJ01系列自耦变压器自动切换降压启动控制柜5、延边△形换接降压启动

方法起动时，把定子三相绕组的一部分联接成△形，另一部分联接成Y形，每相绕组上所承受的电压，比△形联接时的电压低，比Y形联接时的电压高，待电动机起动后，再将绕组联接△形全压运行。

特点起动能耗小。起动转矩大。仅适用于有延边绕组的三相异步笼型电机。

延边△形电动机定子绕组的联接方式原始状态启动正常运转

延边△形降压启动控制电路KTKM2SB2KM3KM1KTSB1KM2L1L2L3FU1FU2FRKM1KM2U1V1W1QSKM1KM2W3V3U3FRW2U2V2KM3KTKM3KM3M3~例4-7：有一台三相笼型异步电机，其铭牌数据如下。PN(KW)nN（r/min）UN（V）ηNcosφN4014703800.90.9当负载转矩为250N.m时，试问在U=UN和U1=0.8UN两种情况下电动机能否启动？欲采用Y-Δ降压启动，负载转矩为0.45TN和0.35TN两种情况下，电动机能否启动？若采用自耦变压器降压启动，设降压比为0.64，求电源线路中通过的启动电流和电动机的启动转矩。Ist/INTst/TNTmax/TN接法6.51.22.0ΔU=UN时，Tst=1.2TN=1.2×260=312＞TL，能顺利启动。U=0.8UN时，Tst=0.82×312≈200＜TL，不能顺利启动。TstY＞0.35TL，能顺利启动。TstY＜0.45TL，不能顺利启动。(3)当U=0.64UN时，Tst=0.642×312≈127.8N.m由得三、三相绕线型异步电动机降压启动方法转子绕组串联多段电阻转子绕组串联频敏变阻器1、转子绕组串联多段电阻启动方法启动时，转子绕组串联多段电阻，以此减少启动电流，提高启动转矩。启动完毕后，用开关逐级短接启动电阻。特点在一定范围内，串联电阻的阻值与转速成反比，与转矩成正比，与启动电流成反比。常用于要求起动转矩较高的场合，如大型起重设备随着交流变频调速不断发展，此类调速方法逐渐很少采用。L1L2L3FUFRKM43RKM32RKM21RKM1QSM3~启动时，QS和KM1闭合，KM2～KM4断开，三相绕线型异步电动机串联三段电阻启动。启动完毕后，使KM2～KM4依次闭合，逐级把启动电阻短接。2、转子绕组串联频敏变阻器启动控制电路频敏变阻器是一种阻抗值随频率明显变化、静止的无触点电磁元件。它实质上是一个铁心损耗非常大的三相电抗器。在电动机启动时，将频敏变阻器串接在转子绕组中，启动完毕后短接频敏变阻器。XL=2πf2Lf2=Sf1启动时，电动机转速很低，转差率很大，故转子电流频率f2很大（接近电源频率f1），铁心中的损耗很大，其等效阻抗很大，限制了启动电流，增大了启动转矩。随着转速的增加，转子电流频率下降,

阻抗减小，而启动电流及转矩保持一定数值。频敏变阻器实际上是利用转子频率f2的平滑变化达到使转子回路总电阻平滑减小的目的。启动结束后，把频敏变阻器从电路中切除。由于频敏变阻器的等效阻抗随转子电流频率而变化，反应灵敏，故叫频敏变阻器。这类控制电路结构较简单、成本较低、维护方便、可实现平滑启动。因启动转矩较小，仅适于绕线型电动机轻载启动。L1L2L3FU1FU2QSKM1KM1KM2RFKTKM2M3～KM1FRSB2SB1KTKM2KM2KM23控制电路FRL1L2L3FU1KM1KM1KM2RFM3～SB2SB1KTKM2KM23合上QS按下SB1KM1线圈得电KT线圈得电KTKM2KM1KM2FU2QSFRFRL1L2L3FU1KM1KM1KM2RFM3～SB2SB1KTKM2KM23KM1主触头闭合，电动机串联频敏电阻起动。KTKM2KM1KM2FU2QSFRFRL1L2L3FU1KM1KM1KM2RFM3～SB2SB1KTKM2KM23KT延时闭合触头闭合KM2线圈得电KM2触头闭合切除频敏电阻，电动机全速运行KTKM2KM1KM2FU2QSFRFRL1L2L3FU1KM1KM1KM2RFM3～SB2SB1KTKM2KM23KT线圈失电KT延时闭合触头复位，电动机继续全速运行KTKM2KM1KM2FU2QSFRFR例4-9：线绕型异步电动机采用转子串电阻启动时，所串电阻愈大，启动转矩是否也愈大？解：串联的电阻大到一定程度后，启动转矩会变小，因为虽然cosφ2增大，但I2减小太多。例4-8：为什么线绕型异步电动机在转子串电阻启动时，启动电流减少而启动转矩反而增大？解：因为适当串入电阻后，虽然I2减少，但cosφ2增大很多，所以启动转矩增加。§4.5三相异步电动机的调速方法与特性一、调速方法异步电动机的调速有以下三种方式：改变转差率S调速，称为变转差率调速。改变磁极对数P调速，称为变极调速。改变供电电源频率f1调速，称为变频调速。二、变极调速

通过改变定子绕组的连接方式，使磁级对数发生改变来实现的电动机调速。属于有级调速，且只适用于多速笼型异步电动机。

目前有双速、三速、四速等变极调速电动机。转速与转矩成反比关系，转速提高一倍，转矩下降一半。转速减少一半，转矩提高一倍。此类电动机启动时，采用低速启动方式，再根据实际使用情况切换到高速状态运行。双速异步电动机定子绕组的连接四磁极(2对磁极)，低速二磁极(1对磁极)，高速三、变转差率调速调压调速：改变定子绕组电压滑差电机调速：电磁转差离合器串级调速：绕线型电机的转子串联可变电动势串联电阻调速：绕线型电机的转子串联可变电阻1、调压调速

当电源电压频率一定时，改变电压大小，可改变电动机转速，电磁转矩T也随之变化。电压增大，转速增大。电压减小，转速减小。但是，电压不能增得过高，否则会造成绕组电流增大而烧毁电动机。电压也不能减得过低，否则要么造成电机停转，要么引起转子电流增大而烧毁电动机。因此，这种调速方法仅适用于风机这类的轻负载，而且调速范围小。2、绕线型电机的转子串联可变电阻调速

调速时，其机械特性也会随之发生变化。这种调速方法的优点是简单且调速范围广，缺点是调速电阻要消耗能量，增加功耗，效率降低，而随着转差率增大，转子铜耗也增加，效率降低更多。目前主要用于起重机械中的中、小功率绕线型异步电动机。四、变频调速

将固定频率、电压的交流变换为频率、电压可调的交流电。用于控制交流笼型异步电机的转速和转矩。变频调速具有调速性能好、成本高等特点。变频器三相笼型异步电动机

频率、电压可调变频器主要由：整流电路、中间电路、逆变电路和控制电路等4个部分组成。通过整流电路把三相工频交流电转换成直流电，再通过控制电路和逆变电路把直流电转换成频率、电压可调的三相交流电，控制电机的转速和转矩。逆变电路

变频器调速控制方式：U/F控制转差频率控制矢量控制直接转矩控制基频以下调速，恒转矩基频以上调速，恒功率1、基频以下调速(fx<额定频率fN)

从基频向下调节时，若电压不变，则主磁通将增大，使磁路过于饱和而导致定子电流急剧增加、功率因数降低，严重时还会引起电动机绕组过热而烧毁。因此在降低频率调速的同时，必须降低电源电压。使U1/f1=常数，从而使电磁转矩基本操持不变，称之为恒转矩调速。2、基频以上调速(fx＞额定频率fN)随着频率上升，转速提高。而提高电源电压不仅难以做到，而且也可能使绕组绝缘损坏。因此只能使电压U1恒定，磁通就减少，当转子电流不变时，电机的转矩就会减小，而电机功率却保持不变。电动机具有近似恒功率的调速特性。

目前，变频调速通过变频器来实现，可使异步电动机转速在较宽范围内平滑调节。变频调速是异步电动机各种调速方法中性能最好的，随着变频器的性价比不断提高，变频调速在国内外各行业中得到了日益广泛的应用。

§4.6三相异步电动机的制动特性一、制动方法机械制动:电磁抱闸电气制动反馈制动能耗制动反接制动二、机械制动当电动机的定子绕组断电后，利用电磁抱闸装置使电动机立即停转。电磁抱闸装置有通电抱闸型和断电抱闸型两种，断电抱闸型用于起重设备。1－线圈2－衔铁3－铁心4－弹簧5－闸轮6－杠杆7－闸瓦8－转轴三、反馈制动特殊情况下，例如汽车下坡时、吊车重物下降时，在重力的作用下nn0（n0理想空载转速），此时E﹥U，Ia和T反向，电动机变成发电机，电磁转矩成为阻转矩，从而限制电机转速过分升高。四、反接制动当电动机需要制动时，改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，以此产生制动转矩。此时，制动电流是全压起动的两倍。具有制动迅速、电流冲击大等特点。常用于10KW以上的电机。制动时，在电路串联电阻以限制制动电流，但制动效果会受影响。为防止出现反向旋转，转速接近零时应及时断电。五、能耗制动电动机切断交流电源后，立即在定子绕组的任意两相中通入直流电，利用转子感应电流受静止磁场的电磁力作用，以达到制动目的。制动时，储存在转子中的动能转变为热能，所以称之为能耗制动。制动平稳准确，不会出现反接制动时易引起反转。可用于任何功率的三相异步电动机。制动效果不如反接制动。制动的直流电流If=(2～3)IN。制动时间不宜超过3～5S。以免烧毁电机定子绕组。§4.7单相异步电动机一、单相电动机的种类及其用途同步异步罩极式分相式串励式广泛应用于家电、电动工具、医疗器械、自动化仪表中。与同容量的三相异步电动机比较，单相异步电机的体积大、运行性能较差，所以通常只做成小容量的。

电容分相式电阻分相式电感分相式壁扇电机台扇电机转页扇电机洗衣机波轮用电机洗衣机脱水用电机抽油烟机电机家用空调电机二、单相电容分相式1、结构主要由定子、转子及附件机壳等部分组成。包括定子铁芯和定子绕组两部分。定子铁芯采用硅钢片叠装而成，其目的：一是铁芯只有用高导磁率的软磁材料制成。以利于减小磁滞损耗。二是片状软磁材料以利于减小涡流损耗。定子绕组嵌放在定子槽内。嵌放的方法是先在定子槽内装一层绝缘材料，如青壳纸。然后再安放定子绕组。打入木条，使定子绕组固定在定子槽内。最后浸绝缘漆并烘干。

定子绕组由两套绕组组成，一是主绕组A，它的匝数多线径粗，因此电感量较大而电阻较小。二是副绕组B（又称启动绕组），它的匝数少线径细，因此电感量较小而电阻较大。单相电容式电机绕组的引出线有两种：一种是三根，另一种是五根。以三根为例，三根的是主副绕组的尾端连在一起。123副绕组B主绕组A与三相异步笼型电机基本一样，是笼型转子结构。2、工作原理三相异步电机一样，定子绕组通交流电时，定子产生旋转磁场，磁场对转子产生电磁转矩，使转子转动起来。所不同时，单相电机是单相交流供电。旋转磁场产生的条件：主副两个绕组通电产生的磁场方向在任何时刻都相互垂直。主副绕组在定子铁心中嵌放的位置相差90O。把其中一个绕组与适当容量的电容串联起来，使得主副绕组流入的交流电流幅度相同、频率相同、相位相差90O。单相电容分相运转式在副绕组支路中，容抗大于感抗，是电容性电路。如果电容器容量选择适当，可使IB相位正好超前IA90O。

主绕组A副绕组BiAiB单相电容分相启动式启动时，离心开关S闭合，主副绕组都通电工作。电机上升至额定转速后，开关S在离心力作用下断开，只有主绕组通电工作。只适用于轻载运行。主绕组A副绕组BiAiB设两相电流为：imS••ABB'•••A~iA主绕组副绕组iBiAOABB'A'ABB'A'ABB'A'450iBiAO900改变电容C的串联位置，可使电动机反转。将开关S拨至位置1，电容C与B绕组串联，电流iB超前iA近90；将S切换到位置2，电容C与A绕组串联，电流iA超前iB近90。这样就改变了磁场的旋转方向，从而实现电动机的反转。这种电机的主副绕组结构要求相同，才能保证正反转的机械特性一致。洗衣机波轮用电机采用此种电机及其控制方式。S•••ABB'•••iAiBA12~三、单相罩极式1、结构i12定子绕组鼠笼式转子短路环极掌(极靴)2、工作原理定子磁极转子短路环定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通具有相位差，从而形成旋转磁场，使转子转动起来。转矩小于单相电容式。只能单向旋转。例4-10：三相异步电动机断了一根电源线后，为什么不能启动？而在运行时断了一相，为