第二章三相异步电动机ok

第二章三相异步电动机

第一节三相异步电动机的结构与工作原理第二节三相异步电动机的空载运行第三节三相异步电动机的负载运行第四节三相异步电动机的电磁转矩第五节三相异步电动机的机械特性2007-7-31第七节三相异步电动机的起动第八节三相异步电动机的制动第九节三相异步电动机的调速第十节单相异步电动机第六节电力拖动的基本知识2007-7-31第一节三相异步电动机的结构与工作原理

一、三相异步电动机的结构

（一）定子（二）转子（三）分类与用途2007-7-31二、三相异步电动机工作原理

（一）三相交流电的旋转磁场1．旋转磁场的产生2007-7-31二极电动机旋转磁场的产生2007-7-31四极电动机定子绕组结构和接线图2007-7-31四极电动机旋转磁场2007-7-31三相定子绕组在定子铁心上的分部原则1）各相绕组在每个磁极下应均匀分布，以达到磁场对称的目的。2）各相绕组的引出线应彼此相隔120°电角度。3）同相绕组中各相带线圈之间应顺着电流参考方向连接。4）同一相绕组的各有效边在同性磁极下，电流参考方向应相同；而在异性磁极下电流参考方向应相反。5）各相绕组的电源引出线应彼此相隔120°电角度。2007-7-31三相四极电动机定子绕组圆形接线图2007-7-312．旋转磁场的转速f1=50Hz时的旋转磁场转速磁极对数P12345同步转速n1/

r/min3000150010007506003．旋转磁场的旋转方向2007-7-31（二）转子的转动1．转子转动的原理2．转子的转速n、转差率s与转动方向2007-7-31（一）三相异步电动机的铭牌

三、三相异步电动机的铭牌及主要系列

三相异步电动机型号Y112M-2编号××××4KW8.2A380V2890r/minLW79dB（A）接法防护等级IP4450HZ××KgZBK2007-88工作制B级绝缘××年××月××电机厂2007-7-31（二）三相异步电动机主要系列

1．型号2．额定值额定功率PN额定电压UN额定电流IN额定频率fN额定转速nN常用的Y系列异步电动机有Y（IP44）封闭式、Y（IP23）防护式小型三相异步电动机，YR（IP44）封闭式、YR（IP23）防护式绕线型三相异步电动机，YD变极多速三相异步电动机，YX高效率三相异步电动机，YH高转差率三相异步电动机，YB隔爆型三相异步电动机，YCT电磁调速三相异步电动机，YEJ制动三相异步电动机，YTD电梯用三相异步电动机，YQ高起动转矩三相异步电动机等几十种产品。2007-7-31第二节三相异步电动机的空载运行

电动机空载运行是指电动机轴上没有带任何负载的运行状态。定子绕组中产生的感应电动势为：

定子绕组中产生漏感电动势为：

2007-7-31忽略漏感电动势和定子绕组电阻电压降，则：或当电源电压为额定值时，每极磁通基本是一恒定值，负载变化时，其基本不变。2007-7-31第三节三相异步电动机的负载运行

当电动机轴上带上机械负载后，在开始的那一瞬间，转子所产生的电磁转矩小于负载转矩，转子减速旋转而旋转磁场的同步转速n1是恒定的，随着转子转速n的下降，转子与旋转磁场间的转速差（n1-n）增大，转子导体中的感应电动势和转子电流也将增大，于是电动机的电磁转矩随之增大，直至电磁转矩等于负载转矩时，转子就不再减速，而在较低转速下稳定运行。

2007-7-31一、转子各物理量与s的关系

1．转子绕组感应电动势及转子电流的频率

2．转子旋转时转子绕组的电动势E2s

E2s=4.44f2N2K2=4.44sf1N2k2=sE22007-7-313．转子电抗X2S

4．转子电流I2S

6.电动机的功率因数空载时电动机的功率因数很低，随着负载的增加功率因数提高，当接近额定负载时功率因数达到最大5.转子磁动势F2与定子电流I1转子磁动势F2与定子磁动势F1在空间以转速n1同方向、

同转速旋转，故n1称为同步转速2007-7-31第四节三相异步电动机的电磁转矩

异步电动机的转子电流与旋转磁场磁通相互作用，产生了电磁力和电磁转矩，在电磁转矩作用下驱使电动机旋转。

一、电磁转矩的物理表达式

2007-7-31二、电磁转矩的参数表达式由I2S=

=

得

2007-7-31三相异步电动机的T=f(s)曲线2007-7-311．电动状（0<s<1）

Tm=

2.发电状态(s<0)3.

制动状态

(s>1)

2007-7-31三．电磁转矩的实用表达式其中:2007-7-31第五节三相异步电动机的机械特性

电动机的曲线称为电动机的机械特性曲线。

曲线变换为曲线2007-7-31一、机械特性曲线分析

（一）稳定区与不稳定区2007-7-31（二）三个重要转矩

1）额定转矩TN

2）最大转矩Tm

3）起动转矩Tst

2007-7-31二、固有机械特性

三相异步电动机的固有机械特性是指电动机工作在额定电压和额定功率下，定子绕组按规定方式联接，定子和转子电路不外接电阻等其它电路元件，由电动机本身固有的参数所决定的机械特性。

2007-7-31三、人为机械特性人为地改变异步电动机定子电压U1、电源频率f1、定子极对数P、定子回路电阻或电抗、转子回路电阻或电抗中的一个或多个参数，所获得的机械特性，称为人为机械特性。

1．降低定子端电压的人为机械特性

2007-7-312．转子回路串三相对称电阻时的人为机械特性2007-7-31第六节电力拖动基本知识

电力拖动系统组成框图2007-7-31一、电力拖动系统的运动方程式（一）单轴电力拖动系统运动方程式

2007-7-31（二）电力拖动系统的运动状态

1）当T=TL时，电力拖动系统处于静止或匀速运行的稳定状态。2）当T>TL时，电力拖动系统处于加速过渡过程状态。

3）当T<TL时，电力拖动系统处于减速过渡过程状态。2007-7-31二、电力拖动系统的负载转矩特性负载转矩特性简称负载特性，它是指电力拖动系统的旋转速度n与负载转矩TL的函数关系，即n=f(TL)。不同生产机械在运动中所具有的转矩特性不同，大致可分为恒转矩负载特性、恒功率负载特性和通风机型负载特性三类。1．恒转矩负载特性1）反抗性负载转矩2)位能性负载转矩2007-7-31a)反抗性恒转矩负载特性b)位能性恒转矩负载特性2007-7-312．恒功率负载特性3．通风机型负载特性2007-7-31第七节三相异步电动机的起动电动机转子从静止状态到稳定运行的过渡过程称为起动过程，简称起动。起动时，一方面要求电动机具有足够大的起动转矩；另一方面又要求起动电流不要太大，以免影响接在同一电网上的其它用电设备。此外，还要求起动设备简单、经济，便于操作和维护。2007-7-31一、三相笼型异步电动机的起动（一）全压起动

（二）减压起动

减压起动并不是降低电源电压，而是采用某种方法，使加在电动机定子绕组上的电压降低。常用的减压起动方法有：定子串电阻或电抗起动、自耦变压器起动和星形—三角形起动等。

全压起动是起动时将笼型异步电动机定子绕组直接接在额定电压值的电源上，又称直接起动。

2007-7-311．定子串电阻或电抗减压起动减压起动电流为减压起动转矩为2007-7-312．自耦变压器减压起动自耦变压器一次电流为

起动转矩为2007-7-313．星形-三角形减压起动星接时起动电流

星接时起动转矩

2007-7-31二、三相绕线型异步电动机的起动1．转子串电阻起动2007-7-312．转子串频敏变阻器起动2007-7-31第八节三相异步电动机的制动一、反接制动三相异步电动机的反接制动有电源反接制动和倒拉反接制动两种。

（一）电源反接制动2007-7-31（二）倒拉反接制动2007-7-31二、能耗制动2007-7-31三、回馈制动（再生发电制动）

（一）反向回馈制动

2007-7-31（二）正向回馈制动2007-7-31三相异步电动机各种运行状态的机械特性2007-7-31第九节三相异步电动机的调速根据三相异步电动机的转速公式三相异步电动机的调速方法有：1）变频调速改变异步电动机定子电源频率f1来改变同步转速n1，从而进行调速。2）变极调速改变异步电动机的极对数p来改变电动机同步转速n1来进行调速。3）变转差率调速

调速过程中保持电动机同步转速n1不变，改变转差率s来进行调速。其中有降低定子电压、在绕线型异步电动机转子回路中串入电阻或串附加电动势等方法调速。

2007-7-31一、笼型异步电动机的变极调速（一）变极原理为保证变极调速前后，电动机旋转方向不变，在改变三相异步电动机定子绕组接线的同时，必须将电动机任意两相出线端对调，使电动机接入电源的相序改变。2007-7-31（二）两种常用的变极接线法1．Y/yy变极调速调速性质为恒转矩调速2007-7-312．Δ/yy变极调速调速性质为恒功率调速2007-7-31二、变频调速（一）变频与调压的配合1．变频时应保持电动机主磁通不变，此时电动机定子电压与频率应有下式关系2007-7-312．变频时保持过载能力λm不变，则：具体对于恒转矩负载，只要满足U1/f1=U1’/f1’=常数，即可保持变频调速时电动机过载能力λm不变。又可使主磁通保持不变。因而变频调速最适合于恒转矩负载。对于恒功率负载采用变频调速时，无法使电动机的过载能力λm和主磁通同时保持不变。2007-7-31（二）变频电源简介交—交变频器是将普通恒压恒频的三相交流电通过电力变流器直接转换为可调压调频的三相交流电源，故又称为直接交流变频器。交—直—交变频器，是先将三相工频电源经整流器整流成直流，再用逆变器将直流变为调频调压的三相交流电。2007-7-31三、变转差率s调速变转差率调速方法