机电传动第五章交流电动机

机电传动第五章交流电动机第1页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.1

三相异步电动机的构造第五章交流电动机工作原理及特性5.2

三相异步电动机的转动原理5.3

三相异步电动机的电路分析5.4

三相异步电动机转矩与机械特性5.5

三相异步电动机的起动5.6

三相异步电动机的调速5.7

三相异步电动机的制动5.8

三相异步电动机铭牌数据5.9

三相异步电动机的选择5.11

单相异步电动机5.10

同步电动机第2页，共125页，2023年，2月20日，星期五本章要求：1、了解异步电机的基本结构和工作原理；2、熟悉异步电机的机械特性；3、掌握异步电机的启动方式和特点；4、掌握异步电机的调速方式和特点；5、懂得如何选用异步电机；6、了解同步电机的结构特点、启动方式、和调速方法，以及机械特性。7、理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。第3页，共125页，2023年，2月20日，星期五本章知识点：1、定子旋转磁场的建立；2、影响异步电机转速的参数；3、定子绕组的接线方法（Y—Δ）；4、电机力矩、功率的计算；5、同步电机的启动与失步问题。第4页，共125页，2023年，2月20日，星期五

交流电机是目前应用数量最多，使用范围最广泛，性价比最好，结构最简单的电机。除了工业上应用以外，家电中的电机大部分是交流电机。空调、洗衣机、电冰箱、电风扇等。第5页，共125页，2023年，2月20日，星期五

交流电机的分类1.交流电机（定子都是相同的，根据转子的不同分为）：

永磁转子绕线转子永磁同步电机（永磁体）同步电机（定、转子磁场同速）

异步电机（感应电机）

励磁同步电机（换成励磁）

绕线异步电机（电源换成电阻）

鼠笼异步电机（把电阻去掉）鼠笼转子励磁转子第6页，共125页，2023年，2月20日，星期五三相异步电机结构

机壳定子绕组1.定子部分:定子铁心接线盒端盖轴承机壳定子绕组定子铁心接线盒端盖轴承转子第7页，共125页，2023年，2月20日，星期五

转子绕组转子铁心轴

绕线电机鼠笼电机转子绕组转子绕组转子绕组2.转子部分滑环转子铁芯电刷可变电阻第8页，共125页，2023年，2月20日，星期五1.定子2.转子鼠笼式绕线式5.1

三相异步电动机的构造铁芯：由内周有槽的硅钢片叠成。A----XB----YC----Z三相绕组机座：铸钢或铸铁第9页，共125页，2023年，2月20日，星期五

转子:在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。2.转子鼠笼转子铁芯：由外周有槽的硅钢片叠成。

1)

鼠笼式转子

铁芯槽内放铜条，端部用短路环形成一体。或铸铝形成转子绕组。2)

绕线式转子

同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。鼠笼式绕线式第10页，共125页，2023年，2月20日，星期五转子机座（含定子铁芯及定子绕组）转子铁芯铸铝鼠笼绕组第11页，共125页，2023年，2月20日，星期五V’VW’U’UW三相异步机的结构定子转子第12页，共125页，2023年，2月20日，星期五转子结构铸铝鼠笼转子绕线转子滑环第13页，共125页，2023年，2月20日，星期五鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：鼠笼式：

结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。绕线式：结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。第14页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.2

三相异步电动机的转动原理第15页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.2.1旋转磁场

定子三相绕组通入三相交流电(星形联接)AXBYCZ1.旋转磁场的产生第16页，共125页，2023年，2月20日，星期五规定i:“+”首端流入，尾端流出。i:“–”尾端流入，首端流出。AYCBZX(•)电流出()电流入第17页，共125页，2023年，2月20日，星期五AXYCBZ

三相电流合成磁

场的分布情况合成磁场方向向下合成磁场旋转60°AXYCBZAXYCBZ合成磁场旋转90°t0600动画90°90°第18页，共125页，2023年，2月20日，星期五AAXYCBZ分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场

即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°取决于三相电流的相序2.旋转磁场的旋转方向结论：任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转。动画AXBYCZAAXYCBZ0任意调换两根电源进线(电路如图)第19页，共125页，2023年，2月20日，星期五

用磁势合成方法也可以解析定子磁场旋转原理。在时序上错开120º电角度的A、B、C三相交流电的磁势：FA=FφCOS（ωt＋0），

FB=FφCOS（ωt＋2л/3）、

FC=FφCOS（ωt＋4л/3）当t=0时，FA=Fφ、而FB=FC=Fφ/2他们的合成磁势与A相磁势方向同相，大小为Fφ/2（等边三角形）。合成磁势F=Fφ3/2。可以证明，在任何时刻、任何位置，合成磁势均为Fφ3/2。下面我们用图解法来分析旋转磁场的建立情况。

第20页，共125页，2023年，2月20日，星期五第21页，共125页，2023年，2月20日，星期五第22页，共125页，2023年，2月20日，星期五第23页，共125页，2023年，2月20日，星期五第24页，共125页，2023年，2月20日，星期五第25页，共125页，2023年，2月20日，星期五第26页，共125页，2023年，2月20日，星期五第27页，共125页，2023年，2月20日，星期五0AXYCBZ3.旋转磁场的极对数PAXBYCZ

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：第28页，共125页，2023年，2月20日，星期五C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AXBYCZ

若定子每相绕组由两个线圈串联

，绕组的始端之间互差60°，将形成两对磁极的旋转磁场。第29页，共125页，2023年，2月20日，星期五0极对数C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'动画旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关第30页，共125页，2023年，2月20日，星期五4.旋转磁场的转速工频：

旋转磁场的转速取决于磁场的极对数p=1时AXYCBZAXYCBZ0AXYCBZ第31页，共125页，2023年，2月20日，星期五p=2时0第32页，共125页，2023年，2月20日，星期五旋转磁场转速n0与极对数p的关系极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速旋转磁场转速n0与频率f1和极对数p有关。可见:第33页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.2.2电动机的转动原理1.转动原理AXYCBZ定子三相绕组通入三相交流电方向:顺时针

切割转子导体右手定则感应电动势E20旋转磁场感应电流I2旋转磁场左手定则电磁力FF电磁转矩TnF第34页，共125页，2023年，2月20日，星期五异步电机的工作原理定子绕组通入三相交流电流旋转磁场切割转子绕组转子绕组产生感应电势转子中产生感应电流转子电流与磁场作用产生电磁转矩运转第35页，共125页，2023年，2月20日，星期五定子磁极定子磁场方向转子感应磁势方向当定子磁场旋转（例如逆时针旋转），通过转子线圈的磁通就要减少，根据楞次定律，这时闭合线圈就要产生感应电流，而且，该感应电流所产生的磁场总是力图阻碍原磁场的变化的。由此可确定此时感应磁场磁通的方向是与原磁场的磁通方向一致，如图所示。异步电机的工作原理也可以用另一种方式进行解析转子线圈（鼠笼条）电流方向第36页，共125页，2023年，2月20日，星期五定子磁场方向转子感应磁场形成一个极性确定的电磁铁，并与定子磁场形成的磁极极性相反，因而互相吸引。当定子磁场旋转时，转子磁场也跟着旋转。但转子磁场总比定子磁场旋转得慢一些，否则，转子感应磁场不能建立。由于转子磁场与定子磁场不同步，故称为异步电机。另外，根据工作原理，转子磁极是通过感应电流产生，所以，异步电机又称为感应电机。转子线圈（鼠笼条）电流方向定子磁极转子感应磁势方向第37页，共125页，2023年，2月20日，星期五交流电动机的工作原理可以用一句话来描述：转子磁极被定子磁场吸引跟随定子磁场旋转。第38页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.2.3转差率

旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差称为转差，转差与旋转磁场的同步转速之比称为转差率

由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但转子转速n不可能达到与旋转磁场的转速相等，即异步电动机如果:无转子电动势和转子电流

转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切割转子导条无转矩因此，转子转速与旋转磁场间必须要有差别。第39页，共125页，2023年，2月20日，星期五异步电动机运行中:转子转速亦可由转差率求得转差率S【例1】一台三相异步电动机，其额定转速

n=975r/min，电源频率f1=50Hz。试求电动机的极数和额定负载下的转差率。解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知：n0=1000r/min,即p=3第40页，共125页，2023年，2月20日，星期五【练习与思考】5.2.1

什么是三相电源的相序？就三相异步电动机本身而言，有无相序？额定转差率为5.2.2

一台两极异步电机和一台两对极的异步电机的同步转速是否相同？哪一台转速快些？第41页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.3

三相异步电动机的电路分析

三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。定子绕组相当于原边，转子绕组相当于副边。变压器：变化eU1E1=4.44fN1

E2=4.44fN2E1、E2频率相同，都等于电源频率。异步电动机每相电路i1u1e1e

1e2e

2i2+－++++－－－－f1f2e——由漏磁通产生的漏磁电动势。（漏磁通是指没有与转子线圈交链产生有效磁作用力的磁通。）第42页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.3.1定子电路1.旋转磁场的磁通异步电动机：旋转磁场切割导体e，

U1

E1=4.44

f1N1每极磁通旋转磁场与定子导体间的相对速度为n0，所以2.定子感应电势的频率f1感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关f1=电源频率f第43页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.3.2转子电路1.转子感应电势频率f2∵定子导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转子导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而变化定子感应电势频率f1转子感应电势频率f2

转子感应电势频率f2旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同第44页，共125页，2023年，2月20日，星期五2.转子感应电动势E2E2=4.44f2N2=4.44sf1N2

当转速n=0(S=1)时，f2最高，且E2最大，有E20=4.44

f1N2转子静止时的感应电势即E2=

sE20

转子转动时的感应电势3.转子感抗X2当转速n=0(S=1)时，f2最高，且X2最大，有X20=2

f1L2即X2=

sX20

第45页，共125页，2023年，2月20日，星期五4.转子电流I25.转子电路的功率因数cos2转子绕组的感应电流第46页，共125页，2023年，2月20日，星期五转子绕组的感应电流转子电路的功率因数

结论：转子转动时，转子电路中的各量均与转差率

S有关，即与转速

n有关。I2cos2S1I2,第47页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.4

三相异步电动机转矩与机械特性5.4.1转矩公式

转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力所形成的转矩之总和。（为避免与Φ混淆，用ψ代替）常数，与电机结构有关旋转磁场每极磁通转子电流转子电路的功率因数第48页，共125页，2023年，2月20日，星期五T=N2BLRI2=（N2LR/A）φI2当一台电机设计好后，N2、L、R、A均不变。令Kt=N2LR/A则T=KtφI2第49页，共125页，2023年，2月20日，星期五由此得电磁转矩公式由前面分析知：第50页，共125页，2023年，2月20日，星期五由公式可知电磁转矩公式1.T与定子每相绕组电压成正比。U1T2.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。第51页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.4.2机械特性曲线10TS根据转矩公式得特性曲线：0T第52页，共125页，2023年，2月20日，星期五电动机在额定负载时的转矩。1.额定转矩TN三个重要转矩0T额定转矩(N•m)

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,则额定转矩为第53页，共125页，2023年，2月20日，星期五2.最大转矩Tmax

转子轴上机械负载转矩T2不能大于Tmax

，否则将造成堵转(停车)。电机带动最大负载的能力。令：求得临界转差率0TTmax将Sm代入转矩公式，可得第54页，共125页，2023年，2月20日，星期五当U1

一定时，Tmax为定值过载系数(能力)一般三相异步电动机的过载系数为工作时必须使T2<Tmax

，否则电机将停转。电机严重过热而烧坏。2)Sm与R2有关，R2Smn。绕线式电机改变转子附加电阻R´2可实现调速。第55页，共125页，2023年，2月20日，星期五3.起动转矩Tst电动机起动时的转矩。起动时n=0时，s=12)Tst与R2有关，适当使

R2Tst。对绕线式电机改变转子附加电阻

R´2,可使Tst=Tmax

。Tst体现了电动机带载起动的能力。

若

Tst

>T2电机能起动，否则不能起动。0TTst起动能力第56页，共125页，2023年，2月20日，星期五机械特性曲线的四个特征点

1、理想空载工作点AT=0、n=n0

、S=02、

额定工作点BT=TN、n=nN

、S=SN

3、

启动工作点CT=Tst、n=0、S=14、临界工作点DT=Tmax、n=nm

、S=Sm

0TnMABCD第57页，共125页，2023年，2月20日，星期五4.电动机的运行分析

电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，这种能力称为自适应负载能力。

自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能带动新的负载）。此过程中，n、sE2,I2

I1电源提供的功率自动增加。T2sT’2>TT=T´2nT

T´2达到新的平衡T20T常用特性段第58页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.U1和R2变化对机械特性的影响1)

U1变化对机械特性的影响UTmTst0TT2第59页，共125页，2023年，2月20日，星期五2)R2变化对机械特性的影响T0R2Tstn硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。第60页，共125页，2023年，2月20日，星期五2)R2变化对机械特性的影响

不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电机。T0R2Tstn硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。第61页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.5

三相异步电动机的起动5.5.1起动性能

起动问题：起动电流大，起动转矩小。

一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5~7倍;电动机的起动转矩为额定转矩的(1.0~2.2)倍。大电流使电网电压降低，影响其他负载工作频繁起动时造成热量积累，使电机过热后果：原因：起动：

n=0，S=1,接通电源。起动时，n=0，转子导体切割磁力线速度很大，转子感应电势转子电流定子电流

第62页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.5.2起动方法1.直接起动

二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。2.降压起动：星形-三角形(Y－)

换接起动自耦降压起动（适用于鼠笼式电动机）3.转子串电阻起动。（适用于绕线式电动机）以下介绍降压起动和转子串电阻起动。第63页，共125页，2023年，2月20日，星期五

设：电机每相阻抗为|Z|

1.降压起动(1)Y－换接起动AZBYXC+－正常运行ABCXYZ+－

起动

降压起动时的电流为直接起动时的第64页，共125页，2023年，2月20日，星期五Y－起动器接线简图L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1△动触点Y动触点静触点第65页，共125页，2023年，2月20日，星期五Y－起动器接线简图Y起动L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1

起动UPU1+＿Ul+＿U2V1V2W1W2第66页，共125页，2023年，2月20日，星期五Y－起动器接线简图

工作L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2正常运行Ul+＿U1V1V2W1W2第67页，共125页，2023年，2月20日，星期五(a)仅适用于正常运行为三角形接法的电机。

(b)Y－起动Y－换接起动适合于空载或轻载起动的场合Y-换接起动应注意的问题Ul正常运行AZBYXC+＿UP

起动ABCXYZ+＿Ul+＿第68页，共125页，2023年，2月20日，星期五(2)自耦降压起动L1L3L2FUQQ2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。合刀闸开关QQ2

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。第69页，共125页，2023年，2月20日，星期五RRR滑环电刷定子转子起动时将适当的R串入转子电路中，起动后将R短路。起动电阻

2.绕线式电动机转子电路串电阻起动•第70页，共125页，2023年，2月20日，星期五

若R2选得适当，转子电路串电阻起动既可以降低起动电流，又可以增加起动转矩。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。R2­ÞTst

­T0转子电路串电阻起动的特点第71页，共125页，2023年，2月20日，星期五

方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。电动机正转电动机反转三相异步电动机的正、反转电源~ABCM3~ABC电源~M3~第72页，共125页，2023年，2月20日，星期五【例5.5.1】1)解:

一台Y225M-4型的三相异步电动机，定子绕组△型连接，其额定数据为：P2N=45kWnN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cosN=0.88，Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：

1)额定电流IN?2)额定转差率SN?3)额定转矩

TN、最大转矩Tmax、和起动转矩TN

第73页，共125页，2023年，2月20日，星期五

2）由nN=1480r/min，可知p=2（四极电动机）3）第74页，共125页，2023年，2月20日，星期五解：

在上例中（1）如果负载转矩为510.2N•m，试问在U=UN和U'=0.9UN两种情况下电动机能否起动？（2）采用Y-

换接起动时，求起动电流和起动转矩。又当负载转矩为起动转矩的80%和50%时，电动机能否起动？

1）在U=UN时

Tst=551.8N•m>510.2N.m不能起动

2）Ist=7IN=784.2=589.4A

在U'=0.9UN时能起动【例5.5.2】第75页，共125页，2023年，2月20日，星期五在80%额定负载时不能起动在50%额定负载时可以起动3)第76页，共125页，2023年，2月20日，星期五【例5.5.3】

对例8.5.1中的电动机采用自耦变压器降压起动，设起动时加到电动机上的电压为额定电压的64%，求这时的线路起动电流Ist“和电动机的起动转矩Tst'。解：设电动机的起动电压为U'，电动机的起动电流为Ist'

依据变压器的原、副边电压电流关系，可求得线路起动电流Ist"第77页，共125页，2023年，2月20日，星期五第78页，共125页，2023年，2月20日，星期五

采用自耦降压法起动时，若加到电动机上的

电压与额定电压之比为

x，则线路起动电流Ist"

为电动机的起动转距Tst´为结论：【练习与思考】5.5.1

三相异步电动机在满载和空载下条件起动时,起动电流和起动转距是否一样？5.5.2

绕线式电动机采用转子串电阻起动时，所串电阻愈大，起动转距是否也愈大？第79页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.6.1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）恒功率调速（f1>f1N）频率调节范围：0.01~几百赫兹三种电气调速方法5.6

三相异步电动机的调速第80页，共125页，2023年，2月20日，星期五

频率变化对机械特性的影响f0TTstX20Tstn1n2

变频调速速度刚性不变，启动转矩大，可实现无级平滑调速,调速性能优异，是目前异步电机最理想的调速方法。f第81页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.6.2变极调速(有级调速)A1X1A2X2iiP=2··A1A2X1X2··NNSS第82页，共125页，2023年，2月20日，星期五A1X1A2X2ii••P=1

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。A1··A2X1X2SN第83页，共125页，2023年，2月20日，星期五T00TS5.6.3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••第84页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.7

三相异步电动机的制动5.7.1

能耗制动制动方法机械制动电气制动能耗制动反接制动发电反馈制动

在断开三相电源的同时，给电动机其中两相绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的转距（制动转距），使转子迅速停止转动。第85页，共125页，2023年，2月20日，星期五nF转子Tn0=0

M3~+-运转制动•RP第86页，共125页，2023年，2月20日，星期五第87页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.7.2反接制动

停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。

第88页，共125页，2023年，2月20日，星期五M3~运转制动•nF转子Tn05.7.3发电反馈制动

当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，旋转磁场产生的电磁转距作用方向发生变化，由驱动转距变为制动转距。电动机进入制第89页，共125页，2023年，2月20日，星期五动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网。nF转子Tn0n>n0第90页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.8

三相异步电动机铭牌数据1.型号

磁极数(极对数p=2)例如：Y132M－4

用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。机座长度代号机座中心高（mm）三相异步电动机表8.8.1中列出了各种电动机的系列代号。第91页，共125页，2023年，2月20日，星期五2、定子绕组的端部连接(1)、出线端的排列我国电工专业标准对交流电机的绕组接线端有专门的规定：三相绕组的首端分别用U1、V1、W1、表示，末端用U2、V2、W2表示。第92页，共125页，2023年，2月20日，星期五接线盒定子三相绕组的联接方法。通常V1W2U1W1U2V2U2U1W2V1V2W1U1V1W1W2U2V2W2U2V2V1W1U1Y接法W1U1V1W2U2V2接法第93页，共125页，2023年，2月20日，星期五(2)、Y型连接：把三相电机定子的三相绕组AX、BY、CZ，的首端A、B、C分别与电源连接，末端X、Y、Z并接后与电源的零线接在一起（或不接）的接法称为Y型接法。第94页，共125页，2023年，2月20日，星期五(3)、△型连接：把定子的三相绕组AX、BY、CZ，的首端A、B、C分别与另外一相的末端连接，三个接点再与电源连接在一起的接法称为△型接法。第95页，共125页，2023年，2月20日，星期五三角形接法相电压即线电压星形接法的线电压星形接法的相电压星形接法相电流即线电流(4)、相电压（流）与线电压（流）的关系相电压：加在一相绕组的两端的电压。线电压：两根电源线之间的电压。相电流：流过一相绕组的电流。线电流：流过两根电源线的电流。对Y型连接：相电流即线电流，

I线=I相线电压V线=√3V相对△型连接：相电压即线电压，

V线=V相线电流I线=√3I相。三角形接法的线电流三角形接法的相电流第96页，共125页，2023年，2月20日，星期五3.电压例如：380/220V、Y/是指线电压为380V时采用Y接法；线电压为220V时采用接法。说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或低于额定值的5%。因为在电动机满载或接近满载情况下运行时，电压过高或过低都会使电动机的电流大于额定值,从而使电动机过热。电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压值。

三相异步电动机的额定电压有380V.3000V,及6000V等多种。第97页，共125页，2023年，2月20日，星期五4.电流例如：Y/6.73/11.64A

表示星形接法下电机的线电流为6.73A；三角接法下线电流为11.64A。两种接法下相电流均为6.73A。

5.功率与效率鼠笼电机

=72－93％电动机在额定运行时定子绕组的线电流值。额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机械功率P2，它不等于从电源吸取的电功率P1。第98页，共125页，2023年，2月20日，星期五注意：实用中应选择合适容量的电机，防止出现“大马拉小车”的现象。6.功率因数PNP2cos

三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载时约为0.7~0.9。空载时功率因数很低，只有

0.2~0.3。额定负载时，功率因数最高。7.额定转速电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。第99页，共125页，2023年，2月20日，星期五如：n

N=1440转/分

sN=0.048.绝缘等级指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为A、E、B、F、H五级，A级最低(105ºC)，H级最高(180ºC)。第100页，共125页，2023年，2月20日，星期五【练习与思考】5.8.1

电动机的额定功率是指输出机械功率，还是输入电功率？额定电压是指线电压，还是相电压？额定电流是指线电流，还是相电流？功率因数cos的是定子相电流与相电压的相位差，还是线电流与线电压的相位差？5.8.2

有些三相异步电动机有380/220V两种额定电压，定子绕组可以联成星形，也可以联成三角形。试问在什么情况下采用这种或那种连接方法？采用这种连接方法时，电动机的额定相电流、线电流、效率、功率因数、转速等有无变化？第101页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.8.3

在电源电压不变的情况下，如果电动机的三角形联接误接成星形联接，或者星形联接误接成三角形联接，其后果如何？5.8.4Y112-4型三相异步电动机的技术数据如下：

4kW380V△接法1440r/min

cos0.8282.5Tst/TN2.2

Ist/IN7.0Tmax/TN2.2

试求:(1)额定转差率SN；(2)额定电流IN；

(3)起动电流Ist；(4)额定转距TN；(5)起动转距Tst；(6)最大转距Tmax；(7)额定输入功率P1。第102页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.9.1功率的选择

功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易因过载而损坏。1.

对于连续运行的电动机，所选功率应等于或略大于生产机械的功率。2.对于短时工作的电动机，允许在运行中有短暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的功率。5.9

三相异步电动机的选择第103页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.9.2种类和型式的选择1.种类的选择

一般应用场合应尽可能选用鼠笼式电动机。只有在需要调速、不能采用鼠笼式电动机的场合才选用绕线式电动机。2.结构型式的选择

根据工作环境的条件选择不同的结构型式，如开启式、防护式、封闭式电动机。5.9.3电压和转速的选择

根据电动机的类型、功率以及使用地点的电源电压来决定。Y系列鼠笼电动机的额定电压只有380V一个等级。大功率电动机才采用3000V和6000V。第104页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.10

同步电动机把异步电机的的转子材料改为永磁体或改成励磁结构，即成为永磁同步电机或励磁同步电机。5.10.1同步电动机的结构第105页，共125页，2023年，2月20日，星期五第106页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.10.2同步电动机的工作原理给电枢绕组（定子绕组）通进对称三相交流电流，使气隙中产生电枢旋转磁场，其旋转速度为同步转速。给转子励磁绕组中通入直流电流使转子形成一个极性固定、极对数与电枢旋转磁场相同的直流励磁磁场。这两个磁场的相互吸引，使转子被电枢旋转磁场拖着以同步转速n0一起旋转。第107页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.10.3同步电动机的转速与机械特性同步电机转速与异步电机的同步转速相同，由于同步电机没有滑差，同步转速即为实际转速。n=nN=n0=60f/p

同步电动机具有恒定转速的特性，它的转速不随负载转矩而变化，其机械特性是一条过n0与转矩T平行的直线。n0nT第108页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.10.4励磁同步电动机的功率因数

由于励磁同步电机转子励磁电流可调，因此励磁同步电机的反电势可变。反电势E与端电压U的关系会出现下面三种情况：1、励磁电流较小，E<U（称为欠励COS<1)2、励磁电流合适，E=U(称为正常励COS=1)

3、励磁电流过大，E>U(称为过励COS<1)

正常励EEE欠励过励UΔUUUΔU第109页，共125页，2023年，2月20日，星期五5.10.5同步电动机的起动

分析：若将静止不动的同步电动机转子先励磁，再给定子通入三相交流电，转子形成固定不变的磁极，电枢磁场按同步转速旋转，当电枢磁场比转子磁极超前时，将拖动转子转动，由于转子存在着惯性，而电枢磁场转速又很快，θ在180°电角度内，电枢磁场不能及时将转子拉入同步，而θ超过180°电角度后，电枢磁场与转子磁极的相互作用由吸力变成斥力，于是在一个周期内，电磁转矩的平均值为零。因此，同步电动机不能直接起动。第110页，共125页，2023年，2月20日，星期五

间接起动：通过其它机械（原动机）将同步电动机起动至额定转速，然后定子电枢绕组接三相交流电，转子励磁绕组通入励磁电流，通过机械离合器脱开原动机并带上机械负载，同步电动机进入正常的电动运行状态工作。

异步起动：依靠同步电动机磁极上的起动绕组（类似鼠笼绕组）起动。起动时，将转子绕组串联一个5～10倍励磁绕组电阻值的电阻，定子接入三相交流电，起动绕组以异步机的原理起动，当转子转速接近同步转速时，励磁绕组通过转换开关断开串联的电阻，接入正常励磁电流，此时由于电枢磁场与励磁磁场的相对转速很小，转子在电枢磁场的作用下将被拉入同步。拉入同步后的电动机就可带动机械负载正常工作。变频起动：依靠变频器逐步提高频率拖动同步电动机起动。起动方法：主要有间接起动、异步起动和变频起动。第111页，共125页，2023年，2月20日，星期五

第112页，共125页，2023年，2月20日，星期五

5.10.6同步电动机的功角变化与失步同步电机负载变化虽然不会引起转速变化，但功角却发生变化，负载越大功角越大。功角：转子磁场与定子磁势的夹角。失步：当负