华南师范大学电工学-第8章电动机

第8章电动机三相异步电动机的结构§8.1三相异步电动机的运行特性和额定值§8.4三相异步电动机的工作原理§8.2

三相同步电动机*§8.7三相异步电动机的电磁转矩和机械特性§8.3单相异步电动机§8.6三相异步电动机的起动反转制动和调速§8.5……...§8.1三相异步电动机的结构…转轴接线盒罩壳端盖轴承转子风扇定子机座定子绕组轴承端盖铭牌……铁心：由内周有槽的硅钢片叠压而成，是磁路的一部分。三相绕组：A—X，B—Y，C—Z按规律嵌装在铁心槽内。机座：通常是铸铁成型，支撑铁心和固定电机。一、定子..装有三相对称绕组的定子硅钢片§8.1三相异步电动机的结构…§8.1三相异步电动机的结构…三相定子绕组的接线方式ZXYBCAZXYBCAZXYBCABZACXYY形联结

…BZACXY形联结...三相电源三相电源绕线型（鼠）笼型转子绕组：笼型、绕线型铁心：由外周有槽的硅钢片叠压而成，是磁路的一部分。笼型—铁芯槽内嵌入铜条，端部用短路环形成一体或铸铝形成转子绕组。绕线型—三相转子绕组接成Y形嵌装在铁心槽内，始端通过滑环、电刷与外部三相（起动、调速）变阻器连接。§8.1三相异步电动机的结构…二、转子..n1nFF§8.2三相异步电动机的工作原理…×××NS同步转速n1—旋转磁场的转速转子转速n—异步电动机的转速n1因为n＜n1（异步），故称为异步电动机。…§8.2三相异步电动机的工作原理…当磁极顺时针旋转时，转子绕组作逆时针相对切割磁力线运动而产生感应电流。感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁力矩使转子顺时针方向旋转。当磁极逆时针旋转时，电磁力矩使转子逆时针方向旋转。n1nFFNSn1×××同步转速n1—旋转磁场的转速转子转速n—异步电动机的转速因为n＜n1（异步），故称为异步电动机。…§8.2三相异步电动机的工作原理…一、一对极（两极）的旋转磁场..AXAXBYCZ120012001200BYCZ§8.2三相异步电动机的工作原理…一、一对极（两极）的旋转磁场..AXAXBYCZ120012001200BYCZBY§8.2三相异步电动机的工作原理…一、一对极（两极）的旋转磁场..AXBYCZ120012001200AXBYCZBYXBYACZ定子绕组展开图…§8.2三相异步电动机的工作原理…一、一对极（两极）的旋转磁场..BZACXYiAiBiCAXBYCZ120012001200123456….132456

iA、iB、iC

AXBYCZ§8.2三相异步电动机的工作原理…00900180027003600BZACXYiAiBiCSNNSNSNS一对磁极的旋转磁场转速为：

iA、iB、iC

AXBYCZ§8.2三相异步电动机的工作原理…00900180027003600iAiBBZACXYiCSNSNSNNS旋转磁场的旋转方向与通入三相绕组的电流相序有关。对调任意两条相线，可改变旋转磁场及转子的旋转方向。12槽三相4极单层链式绕组展开图…二、同步转速与磁极对数的关系..§8.2三相异步电动机的工作原理…AXBYCZAXBYCZ123456789101112….122368147911510ABYCZX

iA、iB、iC

ABYCZX二、同步转速与磁极对数的关系..§8.2三相异步电动机的工作原理…00900180027003600ABYCZXN1S1N2S2N1S1N2S2ABYCZXN1S1N2S2N2S2N1S1二、同步转速与磁极对数的关系..§8.2三相异步电动机的工作原理…

iA、iB、iC

00900180027003600ABYCZXABYCZXN1S1N2S2N1S1N2S2两对磁极的旋转磁场转速为：P对磁极的旋转磁场转速为：§8.2三相异步电动机的工作原理…磁极对数P同步转速n1（r/min）123456…300015001000750600500…§8.2三相异步电动机的工作原理…当磁极顺时针旋转时，转子绕组作逆时针相对切割磁力线运动而产生感应电流。感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁力矩使转子顺时针方向旋转。当磁极逆时针旋转时，电磁力矩使转子逆时针方向旋转。n1nFFNSn1×××同步转速n1—旋转磁场的转速转子转速n—异步电动机的转速因为n＜n1（异步），故称为异步电动机。…回阅§8.2三相异步电动机的工作原理…三、转速与转差率..转差—异步电动机的同步转速n1与转速n之差转差率—转差与同步转速n1的比值起动时:

n=0，s=1；额定运行时:

s=0.01~0.06…转子电流的频率：0＜s≤1

…

[例]一台三相异步电动机，其额定转速nN

=975r/min，电源频率f1=50Hz。试求电动机的磁极对数P和额定负载下的转差率sN。解：根据异步电动机的转速和磁极对数与同步转速的关系可知

n1=1000r/min，P=3额定转差率为§8.2三相异步电动机的工作原理…§8.5三相异步电动机的起动、反转、制动和调速…一、起动..电动机接通电源从静止到转速达到稳定运行状态的过程称为起动。起动时n=0，s=1，转子绕组切割磁力线速度很大，…中小型笼型电动机起动电流为额定电流的5～7倍。较大的起动电流使电网电压降低，影响其他负载正常工作，通常应根据实际情况采用适当的起动方法。使转子感应电动势↑

转子电流↑

定子电流↑

§8.5三相异步电动机的起动、反转、制动和调速…1.直接起动（全压起动）

30kW以下的笼型异步电动机一般可采用直接起动。

M3~三相电源ABC笼型异步电动机FU（保险丝）QS（闸刀开关）§8.5三相异步电动机的起动、反转、制动和调速…2.降压起动

降压起动的目的是减小起动电流，减小对同一变压器供电的其他负载正常工作的影响。通常采用下列三种降压起动方法：（1）星形—三角形换接起动法（2）自耦降压起动法（3）软起动法§8.5三相异步电动机的起动、反转、制动和调速…AB

CAB

CXY

ZQS1QS2FU↓Y形起动↑形运行BZACXY形联结...◆Y—换接起动法

Y—换接起动法适用于额定电压为380V、接法为三角形的笼形异步电动机。设电动机每相阻抗为|Z|…即起动电流为：

…§8.5三相异步电动机的起动、反转、制动和调速…↓起动↑运行（全压运行）

...

◆自耦降压起动法AB

CQS1QS2FUM3~三相自耦变压器40%绕组抽头80%绕组抽头60%绕组抽头N2N1§8.5三相异步电动机的起动、反转、制动和调速…◆软起动法M3~软起动器ABCIm1Im2ILUNt1it0限流起动ut0限压起动U0软起动器是由大功率电力电子器件（例如双向晶闸管）及其驱动控制等电路构成的电子交流调压器。详见《电力电子技术》§8.5三相异步电动机的起动、反转、制动和调速…3.线绕式转子电动机的起动方法

§8.1三相异步电动机的结构…绕线型（鼠）笼型转子绕组：笼型、绕线型铁心：由外周有槽的硅钢片叠压而成，是磁路的一部分。笼型—铁芯槽内嵌入铜条，端部用短路环形成一体或铸铝形成转子绕组。绕线型—三相转子绕组接成Y形嵌装在铁心槽内，始端通过滑环、电刷与外部三相（起动、调速）变阻器连接。二、转子..回阅§8.5三相异步电动机的起动、反转、制动和调速…3.线绕式转子电动机的起动方法

QS1AB

CFU定子绕组…转子绕组…调节三相变阻器改变转子绕组感应电流改变定子绕组电流达到起动、调速目的§8.5三相异步电动机的起动、反转、制动和调速…二、反转..§8.2三相异步电动机的工作原理…iAiBBZACXYiC旋转磁场的旋转方向与通入三相绕组的电流相序有关。对调任意两条相线，可改变旋转磁场及转子的旋转方向。

iA、iB、iC

00900180027003600AXBYCZSN回阅↓反转§8.5三相异步电动机的起动、反转、制动和调速…二、反转..AB

CQS1QS2FUM3~↑正转§8.5三相异步电动机的起动、反转、制动和调速…三、制动..

电动机断电后，由于机械惯性需经过一段时间才能停转。为了提高生产效率及安全，采用一定的方法让高速运转的电动机迅速停转，就是所谓的制动。另外，当起重机载物下降时，在重力的作用下速度会加快，为保证匀速安全运行，也需要制动。制动措施有机械制动和电气制动，通常电气制动有下列三种：1.能耗制动2.反接制动3.发电反馈制动（再生发电制动）AXBYCZ§8.5三相异步电动机的起动、反转、制动和调速…◆能耗制动↓制动↑运行RPQSAB

CFUM3~

+

－FBZACXYNSF当电动机断开三相交流电源后，把直流电通入两相绕组，产生固定不动的磁场。转子导体切割磁力线产生感应电流，载流导体受到与转子惯性方向相反的电磁力矩使电机迅速停转。

能耗制动常用于生产机械中的各种机床制动。n..↓制动§8.5三相异步电动机的起动、反转、制动和调速…↑运行◆反接制动AB

CQS1QS2FUM3~

对调任意两条相线，使旋转磁场反向旋转，产生制动转矩，电动机转速迅速下降。当电动机转速接近零时，利用测速装置及时自动切断电源，否则电动机将反转。由于反接制动时，转子以n+n1的相对转速切割反向旋转磁场，将导致转子和定子绕组中的电流较正常运行时大十几倍，因此，为保护电动机，在反接制动定子电路中需串入限流电阻。§8.2三相异步电动机的工作原理…n1nFFNSn1×××三相异步电动机

转速n＜n1…n1nNSn1

再生发电

转速n＞n1…×××FF◆发电反馈制动（再生发电制动）

..§8.2三相异步电动机的工作原理…n1nNSn1

再生发电

转速n＞n1…×××FF当起重机载物下降时，在重力的作用下使转子转速加快，导致n>n1，电动机处于发电状态。此时转子导体中的感应电流方向与原电流方向相反，产生的电磁转矩方向也与转子旋转方向相反，从而制约电动机转速的进一步增加，使所载物体平稳下降。这种制动称为发电反馈制动，或再生发电制动。◆发电反馈制动（再生发电制动）

..§8.5三相异步电动机的起动、反转、制动和调速…四、交流异步电动机的调速..◆改变磁极对数调速◆改变转差率调速◆变频调速+－M3~整流器控制电路（DC）（AC）频率可变（AC）工频交流逆变器*二极管及其应用举例….uab

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导通管

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例2-10

三相全波桥式整流电路回阅§8.6单相异步电动机…142536….541632定子（嵌装单相绕组）一、单相异步电动机的工作原理..i§8.6单相异步电动机…笼型转子541632笼型转子一、单相异步电动机的工作原理..§8.6单相异步电动机…×××定子绕组通入单相交流电后，产生脉动磁场。磁感应强度为:i123456….定子（嵌装单相绕组）541632××ק8.6单相异步电动机…

单相异步电动机的特点：◆自身没有起动转矩当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据右手螺旋定则和左手定则，可知转子导条左、右受力大小相等方向相反,所以没有起动转矩。◆转子借助其它外力转动后，去除外力仍按原方向继续转动。×F§8.6单相异步电动机…定子绕组产生的脉动磁场，可等效为正、反两个旋转磁场之合成，即：Bm

B