机械传动控制异步电机

第五章交流电动机的

工原理及特性5.1三相异步电动机的结构和工作原理5.2三相异步电动机的定子和转子电路5.3三相异步电动机的转矩与机械特性5.4三相异步电动机的启动5.5三相异步电动机的调速5.6三相异步电动机的制动5.7单相异步电动机5.8同步电动机的工作原理、特点及应用第五章交流电动机的工原理及特性

小结重点与难点掌握异步电动机的人为机械特性，因为它是分析异步电动机启动、调速、制动工作状态的依据；对异步电动机铭牌数据、额定值的含义要非常熟悉：掌握异步电动机直接启动和Y-△降压启动的条件和优缺点，线绕式异步电动机转子串电阻的启动、调速和制动，以及各种启动方法的应用场合：第五章交流电动机的工原理及特性

小结掌握异步电动机变频调速和变极对数调速的特性与优缺点。

难点本章在分析问题时较难理解的是定子旋转磁场与转子运动的相对性和电动机的制动过程习题5.65.15第五章交流电动机的工原理及特性

5.1三相异步电动机的结构和

工作原理5.1.1三相异步电动机的基本结构定子和励磁线圈一转子和转子线圈三相对称绕组AX，BY，CZ定子和转子硅钢冲片第五章交流电动机的工原理及特性

5.1三相异步电动机的结构和

工作原理5.1.1三相异步电动机的基本结构第五章交流电动机的工原理及特性

5.1三相异步电动机的结构和

工作原理5.1.1三相异步电动机的基本结构鼠笼转子结构ABC外接变阻器（启动和速度调节）滑环和电刷绕线转子结构第五章交流电动机的工原理及特性

5.1三相异步电动机的结构和

工作原理5.1.1三相异步电动机的基本结构第五章交流电动机的工原理及特性

5.1三相异步电动机的结构和

工作原理三相交流电定子三相绕组N-S主磁场以n0顺时针旋转顺时针TM产生条件是n0和n相对运动转差率n0－同步转速n－转子转速第五章交流电动机的工原理及特性

5.1.3三相异步电动机的旋转磁场1.旋转磁场的产生(a)嵌放情况(b)星形连接接线图图5.7定子三相绕组主磁场N-S顺时针旋转180度（旋转磁场n0在一对极p=1时）1.旋转磁场的产生5.1.3三相异步电动机的旋转磁场2.旋转磁场的旋转方向三相交流电流最大值到达的顺序（相序）决定电动机转向。A→B→C电流A→B→C定子绕组（顺时旋转）A→B→C电流A→C→B定子绕组（逆时旋转）(a)嵌放情况(b)接线图图5.12产生四极旋转磁场的定子绕组第五章交流电动机的工原理及特性

5.1.3三相异步电动机的旋转磁场3.旋转磁场的极对数与旋转速度3.四极旋转磁场与旋转速度旋转磁场转速（同步速）磁场转了90度n0－r/minf－HZp－极对数（p=1、2、3…）第五章交流电动机的工原理及特性

5.1.3三相异步电动机的旋转磁场3.四极旋转磁场与旋转速度旋转磁场转速（同步速）n0－r/minf－HZp－极对数（p=1、2、3…）第五章交流电动机的工原理及特性

5.1.4定子绕组线端连接方式图5.15星形连接图5.16三角形连接出线端排列短路片线电压相电压铭牌：Y/△－接线方式380/220－不同接线应加的线电压5.合2三相狭异步便电动县机的穗定子半电路奖和转避子电凭路5.役2.许1定子尊电路衫分析图5.18定子和转子电路的感应电势定子每相绕组的感应电势为有效值为忽略漏磁5.喊2三相裂异步滋电动拦机的感定子巩电路肢和转浮子电而路5.际2.堵2转子陵电路袍分析转子感应电势有效值为E20－转子未转动感应电势5.目2三相咽异步奥电动眯机的辞定子农电路淹和转炮子电新路5.眼2.突2转子闭电路次分析转子感应电流有效值为E20－转子未转动感应电势X2---转子每相绕组漏磁感抗转子电路功率因素为(I2迟后E2一个ψ2角)5.污2.谎2转子戏电路痒的分胆析5.限2.剧2转子伙电路易分析第五兆章四交透流电亚动机牺的工将原理参及特脱性5.料2.话3三相很异步侦电动疾机的微额定抵值电动球机铭夸牌上裙的额时定数房诚据型号额定细功率PN(输出兆的机镇械功醋率)额定婶电压UN(2溪20杨/3坚80区V治△焰/Y腔)额定载频率f幅(5赶0HZ)额定凡电流IN(1艺0.以35树/5浅.9义A饿△/认Y)额定吼转速nN(额定嫩转差堂率SN)工作会方式(定额)温升(或绝缝缘等附级)电动家机重按量第五张章脚交确流电屡动机五的工降原理椒及特雁性5.肺2.盾3三相朽异步铜电动次机的嚷额定摇值电动替机铭堪牌上越不标躁的额逢定数唯据额定佳功率秀因数co群sψN额定若效率ηN额定显转矩TN绕线肆式异掠步电毙动机灰转子菌静止徐时滑绘环电殊压和振转搞子仿额定最电流通常联手册乎上给叛出的爷数据幻玉就是锅额定歇值第五妥章酷交甚流电贷动机薪的工少原理彻及特屈性5.订2.愿3三相估异步呜电动称机的纹额定滩值例5-五1有一祖台三吉相四百极的骑异步刮电动改机，Y连接瓦，其额腔定技顾术数触据为PN=9演0k址W，UN=3拆80织V，IN=2洲2．9A，电源幸频率f=50肃Hz，额定押转差靠率SN=2．85％，定子娃每相浙绕组雾匝N1=32既0，转子乓每相位绕线暗匝数N2=2戒0，旋转凉磁场冶的每金极磁疑通φ＝0.待02遥3W院b，试求毯：(l总)定子杠每相疾绕组准感应梯电动顺势E1：(2虏)转子膛每相忆绕组穗开路霜电压E20：(3畅)额定乐转速武时转科子每申相绕廉组感惧应电扮动势E2N。第五趣章梳交祝流电从动机盛的工眠原理辫及特匆性5.向2.绞3三相节异步令电动迫机的粗额定草值解(1贱)E1=4妹.44椅f1N1φ笨=4泰.4旧4×常5O阔×3尼20柳×0枝.0件23＝16参34绒V(2芒)转子炉绕组获开路喘时，蜘转子斥电路巡寿电流I2=0，转子有转速n=0，转子挣绕组喜电动臭势频乖率f2=f1=50胳Hz，故转银子每互相绕端组的智感应阵电动走势(即开作路电笼压)E20=4.丝式44f2N2φ=4笔.4召4f1N2φ=4.诊44强×5碌0×顾20弄×0.02苹3=10小2V(3唇)求E2Nf2=SNf1＝0.028够5×滥50症Hz膝=1狸.4螺3H士zE2N=4亲.4楼4f2N2φ=4.44怠×1.43俩×2叔0×找0.02焰3=2.驳9V第五俩章皇交伯流电昌动机腔的工荷原理售及特黄性5.抢2.巾3三相识异步务电动卸机的粮额定今值例5-伸2有一秆台三胆相四兵极的寄异步糊电动膝机，其额扬定技哨术数毁据为nN=1海44胜0r宾/m齐in，R2=0没.0榆2Ω，X20=0峡.0闭8Ω，电源季频率f1=50蜓Hz，E20=2届0V，试求止：(l概)电动拥机的锣同步敬转速n0：(2鸭)电动潜机启括动时群的转状子电郊流I2s面t：(3爸)电动讯机在炼额定移转速锻时转示子电耍动势国的频血率f2N；(4梳)电动确机在桶额定蛋转速姑时的吨转子叉电流I2N第五差章地交原流电链动机执的工江原理倦及特仿性5.废2.辽3三相员异步蜻电动缘瑞机的樱额定缠值解(1事)折n0=6术0f1/P玩=6激0×射50疑/2落=1污50念0r奴/m恋in(2营)(3)SN=(n0-nN)

/n0=(1500-1440)

/1500=0.04

f2N=SNf1＝0.04×50Hz=2Hz(4)

输入定子的电功率定子电路中的铜损转子电路中的铜损Pcu2=sPcu输入转子的电磁功率铁损(磁滞和涡流损耗)机械损失功率输出的机械功率第五引章保交棚流电燥动机膨的工兆原理多及特腰性5.侍2.似4三相奇异步纹电动嫌机的富能流愿图第五职章始交骡流电贵动机垃的工机原理亦及特唯性5.屈2.讽4三相坟异步洽电动放机的温能流株图电动机的效率电动机的输出功率T----电动机的电磁转矩T2----电动机的输出转矩5.3三相腥异步倦电动换机的转距丛与机同械特宋性5.陈3.丘1三相浩异步龙电动轻机的转距直流踪蝶电动嫁机的字转矩三相异步电动机的转距第五厘章馆交技流电荷动机疏的工蜜原理风及特描性5.校3.郑1三相维异步评电动闲机的转距Kt--洋--捧--直流苏电动船机的亮转矩尖常数U,U1--玻-定子如绕组视相电远压，韵电源触电压沟；R2--允--叔--转子随每相夺绕组冲的电番阻；X20--祖--布-n=例0时转敞子每贝相绕推组的异感抗竞；K--汇--延--谣-三相贫异步必电动锣机的愚转矩卡常数晕。对影响第五丑章抓交斥流电哪动机舰的工设原理盘及特旱性5.3.拢2三相狐异步草电动泻机的机械吹特性n=f(T)机械特性曲线T=f(S)T-S曲线n=n0n=0T1.贼固炼有机银械特露性理想它空载抢转速n0额定熟工作贵点T=予TNTN=9断.5梁5PN/nNSN=(镜n0-nN)/惰n0(0访.0患6～0.扣01储5)nN=(率0.器94～0.写98机5)荣n0启动相工作永点Tst(n=0结,s单=1警)临界拐工作厌点(T版=Tma杏x,s=sm)dT差/d薄s=0sm=R2/X20Tma艰x=K夫U2/(莲2X0)T

Tmax=KU2/(2X0)

sm=R2/X20第五奖章类交行流电干动机伍的工向原理偷及特者性5.3.股2三相属异步时电动套机的机械姻特性1.画固耐有机号械特煌性过载夏能力倦系数λm=Tma辫x/TNλm=2汉.0旗～2央.2启动能力绒系数λst=Tst/TNλst=1唱.0～1.康2转矩-转差签率实邪用公扇式T/Tma发x代入sm=R2/X20化简急得0.25Tmax0.64Tmax电压降低后特性变化的特点：n0、Sm不变；Tmax大大减小，对U敏感；机械特性变软；TL不变下，S↑I↑温度升高。第五及章丸交妻流电常动机拴的工聋原理筛及特途性5.3.掘2三相蔬异步旬电动阻机的机械哨特性2.聪人览为机冰械特激性降低匠电源坐电压止的人杯为特肉性

特性变化的特点：n0、Sm不变；Tmax比较大的减小（同降压引起Tmax下降相比；机械特性变软；第五帝章羞交套流电固动机赔的工鼠原理请及特平性5.3.绝2三相叠异步芦电动挖机的机械痒特性2.烈人疾为机爽械特屈性定子宗电路邻串入土电阻税或电弦抗f>f1>f2

特性变化的特点：n0、Sm改变，机械特性基本不变；第五厨章窗交旗流电狐动机翁的工号原理颜及特秤性5.3.冶2三相跟异步侧电动猛机的机械究特性2.魂人竹为机应械特举性改变犹电源灯频率业时的级特性

特性变化的特点：

Sm增大，机械特性变软；第五帝章壶交刘流电弊动机葵的工捐原理嗓及特起性5.3.股2三相问异步矩电动造机的机械帽特性2.阔人敌为机益械特材性转子掏电路日串入踪蝶电阻贱（绕轿线式昼电动参机）第五刻章兰交技流电本动机奇的工闻原理基及特紧性5.胞4三相敏异步楚电动绒机的乳启动贫特性三相英异步搜电动项机的熄启动嘉要求启动骗转矩真要足匠够大险；满足冷启动赚转矩益要求败下，暖启动托电流听要小洞。图5.29鼠笼式异步电动机的直接启动第五萍章的交浅流电哄动机们的工芦原理植及特职性5.曲4三相率异步双电动闭机的渠启动裤特性鼠笼逝式异冤步电江动机紫的启渐动方膏法1.直接锈启动胁（全压启动）缺点：机械特性变软消耗能量大，不适合经常启动的电动机第五旱章全交睁流电僵动机喘的工隶原理共及特烟性5.鼠4三相燥异步掘电动边机的振启动走特性鼠笼勾式异挑步电删动机水的启傅动方遇法2.定子妄串电吩阻、抓电抗降压消启动图5-31Y-△降压启动IstY=Ist△/3TstY=Tst△/3优点；简单、经济、电流小。缺点；只能应用正常工作方式为三角形接线电机(4KW以上，额定电压380v、△接线。)第五锐章读交跨流电欣动机锤的工浊原理蚀及特刚性5.音4三相营异步各电动挠机的孩启动制特性鼠笼捆式异推步电此动机茧的启苦动方惩法3.父Y财-△降压友启动优点；电压可调、电流小。缺点；变压器体积大、价格高。不能应用于经频繁启动电机。第五墨章肾交找流电渠动机展的工攻原理泉及特沾性5.取4三相开异步雪电动龄机的菊启动仆特性鼠笼明式异纯步电丘动机伴的启信动方易法4.自耦卧变压元器降压与启动第五根章扇交甜流电炎动机历的工继原理樱及特延性5.驼4三相演异步怪电动师机的陪启动纱特性鼠笼伍式异狡步电驻动机耻的启贼动方片法5.软启诸动器第五湾章济交恋流电白动机葛的工锁原理晚及特润性5.斥4三相绵异步娘电动排机的册启动略特性鼠笼宽式异且步电连动机结的启瓣动方愈法6.延边变三角岁形启动优点；电流、启动转矩大（同Y-△相比）。缺点；特殊要求的电机。(a)原理接线图(b)启动特性图5.34逐级切除启动电阻的启动过程优点；电流小、启动转矩大。缺点；电阻上的损耗大。第五急章垫交蛮流电萝动机样的工续原理弱及特症性5.酸4三相京异步欣电动深机的娘启动仍特性绕线雨式异甚步电适动机刚的启恩动方臣法1.逐级污切除启动瞎电阻畏法优点；电流小、结构简单、无需维修。启动转矩较大。适用于：对调速沒有要求、经常正反转、启动转矩要求不大冶金、化工设备上。缺点；不能用作调速电阻。n=0，S=1f2=Sf1↑R↑X↑→I↓T↑n=nnf2↓R=X≈0相当于转子短路，启动完毕第五尺章个交棍流电博动机禽的工表原理摧及特品性5.洞4三相残异步伯电动杏机的冰启动怜特性绕线匪式异美步电应动机外的启荐动方败法2.频敏膛变阻兰器启始动法第五勤章壳交冻流电险动机堂的工遍原理洗及特肤性5.购4.另3特殊私鼠笼顾式电掌动机1.双鼠阿笼电惹动机启动籍时：黄铜(启动)紫铜(工作)正常工作：

第五厘章尿交口流电药动机麻的工恢原理归及特赛性5.各4.萝3特殊窗鼠笼多式电直动机深槽润电机(a)转子漏磁通(b)转子电流密度分布图5.37深槽式电动机集肤效应电流集中在导体上部（启动时）100千瓦以上鼠笼电机第五粥章眯交选流电宰动机仙的工苗原理档及特雨性5.5三相培异步帐电动色机的奶调速车方法才与特念性第五么章拌交触流电检动机圾的工站原理采及特州性5.5三相管异步听电动填机的伪调速棕特性只要完改变Tma留x、Sm、f、P就可闪攺变法速度第五鼠章积交哑流电粱动机屠的工间原理芳及特乌性5.5三相丛异步拘电动农机的抱调速蝴特性离心风机不同负载下可有不同的调速范围5.5.1调压调速(a)原理接线图(b)启动特性图5.34逐级切除启动电阻的启动过程有阶调速起重设备上第五垦章偿交饰流电鼻动机罢的工雄原理卡及特涨性5.5三相北异步熟电动族机的粱调速抱特性5.熔5.妹2转子蓬串电诱阻调棍速(a)串联2p=4(b)并联2p=2图5.39改变极对数调速的原理第五耐章扑交之流电挑动机疗的工魄原理季及特污性5.5三相尘异步锹电动滤机的扫调速队特性5.株5.食3改变值极对柏数调验速第五丽章徒交省流电脂动机谎的工卖原理敲及特牲性5.5三相风异步抄电动桃机的恼调速州特性5.畜5.画3改变第极对壤数调教速2PP2PP改变接线必须同时改变定子绕组的相序，以保证转向不变。启动时宜低速启动。适用于鼠笼式电动机图5.26改变定子电源频率时的人为特性第五绵章答交密流电琴动机窑的工茅原理霸及特练性5.5三相我异步叹电动模机的叮调速周特性5.与5.臭4变频沫调速图5.41反馈制动状态异步电动机的制动性能n与T方向相反第五挥章肢交析流电形动机肃的工棚原理名及特请性5.6三相脏异步匠电动积机的风制动倘特性5.怠6.遣1反馈烤制动图5.42变极或变频调速时反馈制动的机械特性n与T方向相反变极或变频调速时反馈制动第五脸章灭交状流电成动机彩的工禽原理棚及特霜性5.6三相悦异步耕电动从机的隔制动咳特性5.脾6.咸1反馈献制动n与T方向相反n0方向改变T,TL同向a→b→c断电因为反接电流很大，实际串电阻后应a→d→e特点：制动强烈、控制复杂、不准确、能耗大，需反转场合。第五滔章盟交摔流电士动机通的工件原理隙及特掩性5.6三相域异步腊电动映机的忽制动聪特性5.育6.应2反接萄制动1.电源犯反接图5.44倒拉反接制动时的机械特性n与T方向相反提升工作在a点下放时串电阻改变机械特性a乛b乛c乛d点。特点：能耗大、电阻大小要适当，起吊机械。第五煎章己交呈流电遭动机搁的工悬原理季及特逢性5.6三相字异步总电动滑机的叫制动逮特性5.敬6.厌2反接呢制动2.倒拉锹制动5.扔6.盲3能耗霸制动特点：制动效果不如反接制动强度大，制动平稳，准确停车，需直流设备，应用于准确停车和下放重物设备上。(a)原理线路图(b)机械特性

图5.45能耗制动时的原理线路图及机械特性第五伸章周交怎流电闹动机助的工挂原理棒及特杠性5.7单相奏异步悬电动以机5.亡7.恼1单相塞异步爷电动富的磁来场图5.46单相异步电动机(a)交变脉动磁场(b)脉动磁场的分解图5.47脉动磁场分成两个转向相反的旋转磁场第五布章打交来流电奖动机来的工衡原理磨及特庙性5.7单相庸异步并电动午机5.个7.祥1单相唤异步蚂电动秀的磁谊场5.烧7.坦1单相湿异步共电动过的磁的场正向反向合成T-S曲线脉动磁场的T—S曲线2.在外力矩作用下能加速到稳定运行状态，转向不固定.第五贸章贯交葬流电奇动机既的工浊原理榨及特低性5.7单相语异步女电动红机5.都7.醋2单相差异步索电动远的启本动方葵法移相电容离心开关iB电流超前iA电流90度图5.49电容分相式异步电动机两相电流1.电容分相式异步电动机两相电流(b)两相旋转磁场

图5.50电容分相式异步电动机旋转磁场的产生圆形旋转磁场的条件：两相相差90度等幅值的交流电通入两相在空间相差90度的对称绕组.图5.51电容分相式异步电动机正反转接线原理图两相电流转向取决于电流最大值到达的顺序。或对调两绕组的任一绕组的接线。第五桂章炼交追流电缝动机铁的工夏原理寻及特疮性5.7单