第六章交流电动机原理

第六章交流电动机原理第1页，共74页，2023年，2月20日，星期三第六章交流电动机的工作原理及特性

•了解三相异步电动机的基本结构及工作原理；

•掌握三相异步电动机的机械特性；

•掌握三相异步电动机的连接方法和额定参数；

•掌握三相异步电动机启动、调速和制动等各种特性；

•掌握实现三相异步电动机启动、调速和制动的各种方法及它们的使用场所；第2页，共74页，2023年，2月20日，星期三6．1三相异步电动机的基本结构和工作原理一、三相异步电动机的基本结构

三相异步电动机主要由定子和转子两个部分组成1—轴承盖2–-端盖3—接线盒4—散热筋5—定子铁芯6—定子绕组7—转轴8—转子9—风扇10–-罩壳11—轴承12—机座第3页，共74页，2023年，2月20日，星期三1.定子

定子由定子铁心、绕组以及机座组成。2.转子

转子由铁心与绕组组成。第4页，共74页，2023年，2月20日，星期三

鼠笼式异步电动机转子绕组是在转子铁心槽里插入铜条，再将全部铜条两端焊在两个铜端环上而组成。

线绕式异步电动机转子绕组是由线圈绕组放入转子铁心槽内，并分为三相对称绕组，与定子产生的磁极数相同。第5页，共74页，2023年，2月20日，星期三二、三相异步电动机的工作原理

1．定子旋转磁场第6页，共74页，2023年，2月20日，星期三iB为负，iC为正;iA=0iA为正,iB为负;iC=0iB=0iA为正，iC为负;iB为正，iC为负第7页，共74页，2023年，2月20日，星期三2．旋转磁场的旋转方向

如果将三相定子绕组中的任意两相对调，旋转磁场的方向就改变第8页，共74页，2023年，2月20日，星期三3.旋转磁场的极数与旋转速度

在交流电动机中，旋转磁场相对定子的旋转速度被称为同步速度，用n0表示。p为极对数，f为定子三相交流电的频率。

4.转差率

S第9页，共74页，2023年，2月20日，星期三6.2三相异步电动机的额定参数

一、三相异步电动机定子绕组的接法

1．两种接法星型连接三角形连接第10页，共74页，2023年，2月20日，星期三转差率：

1．固有机械特性

异步电动机在额定电压和额定频率下，用规定的接线方式，定子和转子电路中不串联任何电阻或电抗时的机械特性称为固有（自然）机械特性。

根据

二．机械特性

X20转子每相绕组的感抗第11页，共74页，2023年，2月20日，星期三理想空载工作点：额定工作点：启动工作点

临界工作点

（1）（2）（4）（3）X20转子每相绕组的感抗XL=2πfLXc＝1／(2πfC)第12页，共74页，2023年，2月20日，星期三

通常把在固有机械特性上最大电磁转矩与额定转矩之比

称为电动机的过载能力系数。它表征了电动机能够承受冲击负载的能力大小，是电动机的又一个重要运行参数。

鼠笼式异步电动机

线绕式异步电动机第13页，共74页，2023年，2月20日，星期三2．人为机械特性

改变定子电压U

定子电源频率f

定子电路串入电阻或电抗

转子电路串入电阻或电抗等，都可得到异步电动机的人为机械特性。第14页，共74页，2023年，2月20日，星期三

（1）降低电动机电源电压时的人为特性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第15页，共74页，2023年，2月20日，星期三（2）定子电路接入电阻或电抗时的人为特性

第16页，共74页，2023年，2月20日，星期三（3）改变定子电源频率时的人为特性第17页，共74页，2023年，2月20日，星期三不变随着串接电阻的增加而增大，（4）转子电路串电阻时的人为特性不变第18页，共74页，2023年，2月20日，星期三

6．3三相异步电动机的启动特性

采用电动机拖动生产机械，对电动机启动的主要要求如下。

（1）有足够大的启动转矩，保证生产机械能正常启动。

（2）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。

（3）要求启动平滑，即要求启动时加速平滑，以减小对生产机械的冲击。

（4）启动设备安全可靠，力求结构简单，操作方便。

（5）启动过程中的功率损耗越小越好。第19页，共74页，2023年，2月20日，星期三一、鼠笼式异步电动机的启动方法

1．直接启动（全压启动）

直接启动就是将电动机的定子绕组通过闸刀开关或接触器直接接入电源，在额定电压下进行启动。

•特点：电动机定子绕组的工作电压和启动电压相等。

•对象：小容量电动机。第20页，共74页，2023年，2月20日，星期三2．定子串接电阻或电抗器降压启动

特点：

启动转矩随定子电压的平方下降，故它只适用于空载或轻载启动的场合；

不经济，在启动过程中，电阻器上消耗能量大，不适用于经常启动的电动机，若采用电抗器代替电阻器，则所需设备费较贵，且体积大。第21页，共74页，2023年，2月20日，星期三3．Y-降压启动所以Y-降压启动方法的特点：

•设备简单、经济、启动电流小；

•启动转矩小，且启动电压不能按实际需要调节，故只适用于空载或轻载启动的场合；•只适用于正常运行时定子绕组接线为的异步电动机。第22页，共74页，2023年，2月20日，星期三4．自耦变压器降压启动

特点：

•与Y-降压启动时情况一样，只是在Y-降压启动时的K为定值，而自耦变压器启动时的K是可调节的。•

变压器的体积大、重量重、价格高、维修麻烦，且启动时自耦变压器处于过电流（超过额定电流）状态下运行，因此，不适于启动频繁的电动机。第23页，共74页，2023年，2月20日，星期三二、线绕式异步电动机的启动方法

鼠笼式异步电动机的启动转矩小，启动电流大，因此不能满足某些生产机械需要高启动转矩低启动电流的要求。

线绕式异步电动机由于能在转子电路中串电阻，因此具有较大的启动转矩和较小的启动电流，即具有较好的启动特性。1．逐级切除启动电阻法

第24页，共74页，2023年，2月20日，星期三6.4三相异步电动机的调速特性只要改变U

、R、f、P就可攺变速度第25页，共74页，2023年，2月20日，星期三一、调压调速离心风机恒转矩负载特点：1）无极调速2）调速范围窄采用高阻转子，同时采用转速负反馈实现调压调速第26页，共74页，2023年，2月20日，星期三一、调压调速特点：1）无极调速2）调速范围窄采用高阻转子，同时采用转速负反馈实现调压调速闭环静特性第27页，共74页，2023年，2月20日，星期三二、转子串电阻调速针对线绕式异步电动机的起重设备上特点：1）有级调速2）R越大，耗能越大第28页，共74页，2023年，2月20日，星期三三、改变极对数调速P=2P=1特点：有机调速多速电机第29页，共74页，2023年，2月20日，星期三四、变频调速适用于鼠笼式电动机特点：1）无极调速2）调速范围宽第30页，共74页，2023年，2月20日，星期三第31页，共74页，2023年，2月20日，星期三1.FR:触点闭合正向启动

RR:触点闭合反向启动①最先选择的方向拥有最高优先权②当FR触点断开时，运动方向开始改变③若正向启动（FR）和反向启动（RR）同时为高，则正向具有优先权①②③停车功能正向反向惯性滑行FRRR第32页，共74页，2023年，2月20日，星期三2.多段速度曲线控制正向多段1多段2多段3正转RSTUVWM正转反转多段1多段2多段3COM第33页，共74页，2023年，2月20日，星期三6．5三相异步电动机的制动特性

一、反馈制动（发电制动、再生制动）

n>n0n与T反向第34页，共74页，2023年，2月20日，星期三6．5三相异步电动机的制动特性

一、反馈制动

n>n0n与T反向变极或变频调速时的反馈制动第35页，共74页，2023年，2月20日，星期三6．5三相异步电动机的制动特性

二、反接制动

n与T反向任意两相相序反接1）电源反接制动第36页，共74页，2023年，2月20日，星期三6．5三相异步电动机的制动特性

二、反接制动

n与T反向转子串大电阻只适于线绕式电动机2）倒拉反接制动第37页，共74页，2023年，2月20日，星期三6．5三相异步电动机的制动特性

三、能耗制动

n与T反向U=0第38页，共74页，2023年，2月20日，星期三第8章继电器--接触器控制系统

8.1常用控制电器分类：

(1)非自动切换电器：依靠人力或其他外力来接通或切断电路，如刀开关、转换开关、行程开关等。

(2)自动切换电器：按照指令、信号或参数变化而自动动作，使工作电路接通和切断，如接触器、继电器、自动开关等。第39页，共74页，2023年，2月20日，星期三第8章继电器--接触器控制系统

8.1常用控制电器8.1.1非自动控制电器1）开关（1）刀开关Q刀开关动画第40页，共74页，2023年，2月20日，星期三第8章继电器--接触器控制系统

8.1常用控制电器8.1.1非自动控制电器1）开关（2）自动空气开关--QF自动空气开关动画第41页，共74页，2023年，2月20日，星期三第8章继电器--接触器控制系统

8.1常用控制电器8.1.1非自动控制电器2）转换开关--SA第42页，共74页，2023年，2月20日，星期三第8章继电器--接触器控制系统

8.1常用控制电器8.1.1非自动控制电器3）主令控制器--SL第43页，共74页，2023年，2月20日，星期三第8章继电器--接触器控制系统

8.1常用控制电器8.1.1非自动控制电器4）按钮--SB按钮动画第44页，共74页，2023年，2月20日，星期三第8章继电器--接触器控制系统

8.1常用控制电器8.1.1非自动控制电器5）行程开关--SA微动行程开关动画第45页，共74页，2023年，2月20日，星期三第8章继电器--接触器控制系统

8.1常用控制电器8.1.2自动控制电器1）接触器---KM接触器动画第46页，共74页，2023年，2月20日，星期三第8章继电器--接触器控制系统

8.1常用控制电器8.1.2自动控制电器2）中间继电器--KA第47页，共74页，2023年，2月20日，星期三第8章继电器--接触器控制系统

8.1常用控制电器8.1.2自动控制电器3）热继电器--FR热继电器动画第48页，共74页，2023年，2月20日，星期三第8章继电器--接触器控制系统

8.1常用控制电器8.1.2自动控制电器4）时间继电器--KT第49页，共74页，2023年，2月20日，星期三第8章继电器--接触器控制系统

8.1常用控制电器8.1.2自动控制电器4）时间继电器—KT（1）通电延时型时间继电器动画第50页，共74页，2023年，2月20日，星期三第8章继电器--接触器控制系统

8.1常用控制电器8.1.2自动控制电器4）时间继电器—KT（2）断电延时型时间继电器动画第51页，共74页，2023年，2月20日，星期三第8章继电器--接触器控制系统

8.1常用控制电器8.1.2自动控制电器5）速度继电器--KS速度继电器动画第52页，共74页，2023年，2月20日，星期三第8章继电器--接触器控制系统

8.2继电器-接触器自动控制的基本线路8.2.1继电器-接触器控制线路原理图的画法规则第53页，共74页，2023年，2月20日，星期三CY6140车床电气原理图第54页，共74页，2023年，2月20日，星期三第8章继电器--接触器控制系统

8.2继电器-接触器自动控制的基本线路8.2.2继电器-接触器基本控制电路一、异步电动机的起停控制第55页，共74页，2023年，2月20日，星期三1.直接启停控制自锁控制动画热继电器FR的作用：过载保护熔断器FU的作用：短路保护第56页，共74页，2023年，2月20日，星期三降压启动控制

1）星角降压启动第57页，共74页，2023年，2月20日，星期三星角启动动画降压启动控制

1）星角降压启动第58页，共74页，2023年，2月20日，星期三二、异步电动机的正反转控制电路第59页，共74页，2023年，2月20日，星期三二、异步电动机的正反转控制电路第60页，共74页，2023年，2月20日，星期三三、异步电动机的制动控制电路1.电源反接制动第61页，共74页，2023年，2月20日，星期三三、异步电动机的制动控制电路1.电源反接制动反接制动动画第62页，共74页，2023年，2月20日，星期三三、异步电动机的制动控制电路2.能耗制动能耗制动动画第63页，共74页，2023年，2月20日，星期三三、异步电动机的制动控制电路2