第7章 交流电动机

电工技术第七章交流电动机1第七章交流电动机（6学时）7.1三相异步电动机的构造7.2三相异步电动机的转动原理7.3三相异步电动机的电路分析7.4三相异步电动机的转矩与机械特性7.5三相异步电动机的起动7.6三相异步电动机的调速7.7三相异步电动机的制动7.8三相异步电动机的铭牌数据2关于交流电动机的一些基本概念电动机：广义，输入电能、输出机械能的装置；狭义，输入电能、输出持续同向运动机械能（直线或旋转运动）的装置。交流电动机：广义，交流电源输入的电动机；狭义，正弦交流电源输入的电动机。三相交流电动机：三相正弦交流电源输入的交流电动机。3交流电机交流电动机同步发电机同步电动机异步发电机异步电动机交流发电机分类交流电机交流电机三相电机单相同步电机三相同步电机单相异步电机三相异步电机单相电机457.1三相异步电动机的构造绕线型异步电动机鼠笼型异步电动机6转子鼠笼式绕线式定子铁芯：由硅钢片叠成A----XB----YC----Z三相绕组机座：铸钢或铸铁7三相异步电动机的转子部分结构：鼠笼型和绕线型87.2三相异步电动机的转动原理9旋转磁场

在三相异步电动机的定子铁心中放有三相对称绕组，在该三相对称绕组中通入三相对称交流电流，就可产生“旋转磁场”wt=90ºBY10电工电子学(Ⅰ)

AXYCBZ

三相电流合成磁

场

的分布情况合成磁场旋转60°AXYCBZAXYCBZ合成磁场旋转90°t0600

合成磁场方向向下旋转磁场的转向11——取决于三相电流的相序结论：

任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转。AXCZBYAAXzBcY0任意调换两根电源进线旋转磁场的转向AAXzBcY120AXYCBZAXBYCZ

当三相定子绕组按图示排列时，产生一对磁极的旋转磁场，即：旋转磁场的极数、极对数p13极对数C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'0旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关旋转磁场的极数、极对数p14极对数为p的电动机，机械绕空间旋转一周经历p周的磁场变化，则：转速和旋转磁场同步转速的关系为：异步电动机状态同步空载状态异步发电机状态旋转磁场的转速15电动机的转动原理

在电动机定子绕组中通入三相对称交流电流后，产生旋转磁场。

旋转磁场的磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势。

在电动势的作用下，闭合的导条中就有电流，该电流与旋转磁场相互作用，使转子导条受到电磁力作用。由电磁力产生电磁转矩，转子就转动起来。16异步电动机运行中:旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速之比称为转差率：效率=72－93％转差率功率因数177.3三相异步电动机的电路分析电动机的定转子绕组如同变压器的原副边绕组，且转子绕组输出短路。定转子绕组通过共同的磁场感应电动势，定转子绕组还存在电阻及漏抗。由于转子相对于定子旋转，转子电路的感应电动势及电流的频率与定子感应电动势及电流不同。R1Xσ2Xσ1u1i1i2e2eσ1e1f1f2R2uR1uR2eσ218定子感应电势的频率

f1=电源频率

f定子电路R1XXσ1U1I1I2E2E1f1f2R2uR1uR2Eσ1Eσ2σ219转子感应电势的频率

取决于转子和旋转磁场的相对速度转子电路R1XXσ1U1I1I2E2E1f1f2R2uR1uR2Eσ1Eσ2σ220转子感应电动势转子感抗Z2=R2+jsX20=sZ20+(1-s)R2转子电路E2=sE20X2=

sX20Z20=R2+jX20Z2=R2+jX221

转子电流转子电路的功率因数cos2

转子电路当s=0时，I2=0；当s=1时，I2≈E20/X2022三相异步电动机的等效电路（补充）1、电阻RL为电机输出功率等效电阻；2、电阻RL上的功率即为负载功率；3、电阻RL的大小由转差率S决定；4、而转差率S又由负载的运行状态决定。237.4三相异步电动机的转矩与机械特性电磁转矩KT：与电机结构有关的常数

2.当电源电压

U1一定时，T是s的函数。3.R2

的大小对T有影响。绕线式异步电动机可外

接电阻来改变转子电阻R2

，从而改变转距。1.T与定子每相绕组电压

成正比。U1

T

24机械特性曲线10Ts0T25额定转矩电动机在额定电压下，以额定转速运行，输出额定功率时，电动机转轴上输出的（机械）转矩。n0TnnNT：电磁转矩、T2输出转矩、T0内耗转矩26最大转矩过载系数：三相异步机n0Tn27电动机起动时的转矩n0Tn与转子电阻关系287.5三相异步电动机的起动起动性能起动电流：启动时，转子处于静止状态，转子导条切割磁力线感应得到的电动势最大，所产生的转子电流最大。中小型鼠笼电机的起动电流：5~7倍的额定电流。起动过程时间较短，但频繁起动将导致电机严重发热。起动转矩：启动时，转子处于静止状态，转子电流大，但功率因数较低，起动转矩不大。起动转矩：1~2.3倍的额定转矩。起动转矩小，带载起动能力弱；起动转矩大，起动冲击大。29起动方法（1）直接起动，一般小功率电机采用直接起动。（2）降压起动

在起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流，鼠笼式电动机常用的降压起动方法有Y－换接起动和自耦降压起动。

方法简单，但起动电流较大，影响电网上其他负载正常工作。（3）转子串电阻起动

即可降低起动电流，又可以增大起动转矩是绕线式电动机常用的降压起动方法30降压起动——Y-换接起动AZBYXC+－正常运行ABCXYZ+－起动

降压起动时电流与转矩均为直接起动时的

仅适用于正常运行为三角形接法的电机。

Y－

换接起动适合于空载或轻载起动的场合31自耦降压起动Q2下合：

接入自耦变压器，降压

起动Q2上合：切除自耦变

压器，全压工作L1L3L2FUQQ2

自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成Y形不能采用Y－起动的鼠笼式异步电动机。32绕线式电动机转子电路串电阻起动起动时将适当的R串入转子电路中，起动后将R短路R

R

R

滑环电刷定子转子起动电阻•33例1三相异步电动机：功率45kW，转速1480rpm，电压380V，效率92.3%，功率因数0.88，IST/IN为7.0，TST/TN为1.9，Tmax/TN为2.2，求：额定电流，额定转差率，额定转矩，起动电流、起动转矩、最大转矩347.6三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速方法

改变f——变频调速

(无级调速)改变P——变极调速(有级调速)改变s——变转差率调速(无级调速)35

变频调速方法可实现无级平滑调速，调速性能优异,机械特性硬，因而正获得越来越广泛的应用。变频调速

(无级调速)

f=50Hz

逆变器M3~

整流器f1、U1可调+–~变频调速方法恒转距调速（f1<f1N），U1/f1保持不变，T近似不变恒功率调速（f1>f1N），U1≈UN不变,P2近似不变频率调节范围：0.5~几百赫兹36变极调速(有级调速)A1X1A2X2iiP=2··A1A2X1X2··NNSSA1X1A2X2ii••P=1A1··A2X1X2SN采用变极调速方法的电动机称作双速电机，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、磨床等机床上。37To变转差率调速

(无级调速)

变转差率调速是绕线式电动机特有的一种调速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种提升、起重设备中。nn'

••TLTLs

´s••Tso387.7三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动形式：能耗制动：涡流制动。反接制动：反相序制动。发电反馈制动：低频发电制动。39能耗制动：断开交流电源，接至直流电源上，产生制动转矩。制动转矩的大小与直流电流的大小有关直流电流的大小一般为电动机额定电流的0.5-1倍制动能量消耗小制动平稳，但需要直流电源nF

转子

T

n0=0

M3~+-运转制动•RP40

反接制动：将电动机接到电源的三根线中的任意两根的一端对调，使旋转磁场反转，电动机的转矩方向与原来的旋转方向相反，起制动的作用。反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大，转子电流较大，制动转矩较小。M3~运转制动•nF

转子T

n0

41

发电反馈制动：当电动机转子的转速超过旋转磁场的同步转速时，这时的转矩也是制动转矩。nFno当起重机快速下放重物时当多速电动机从高速调到低速的过程中电动机已转入发电机运行，将重物的位能转换为电能而反馈到电网里去，所以称为发电反馈制动427.8三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌：型号：Y3-132M-4功率：7.5kW电压：380V电流：15.6A频率：50Hz转速：r/min接法：△绝缘等级：F工作方式：连续43型号Y：三相异步电动机132：机座中心高（132mm）M：基座长度代号4：磁极数(极对数p=2)M：机座长度代号，M-中机座；S-短机座，L-长机座。Y132M－444接法Y接法：W2U2V2U1V1W1V1W1U1U2V2W2定子三相绕组的接法接线盒

接法：U2U1W2V1V2U1W2U2V1V2W1W1W2U2V2V1W1U145电压：额定电压

一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值再加减5％。例：380/220Y/是指：线电压为380V时采用Y接法；当线电压为220V时采用接法。指电动机在额定运行状态时定子绕组上的线电压值.当电压高于额定值时，磁通将增大，铁耗增大。且：46电流：额定电流如：

表示三角接形法时，电机的线电流为11.2A；星形接法时，电机的线电流为6.48A。指电动机在额定运行状态时定子绕组的线电流。47指电动机在额定运行时轴上输出的机械功率值(P2),与从电源吸收的功率（P1)的关系为：

其中=72－93％为电动机的效率功率与效率48

额定负载时功率因数一般为0.7-0.9，空载时功率因数很低约为0.2-0.3。额定负载时，功率因数接近最大。