电工学 电动机

ElectricMotor第6章电动机电工与电子技术电机概述6.16.2三相异步电动机的基本结构6.3三相异步电动机的工作原理6.4三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的机械特性6.5三相异步电动机的起动6.61．了解三相异步电动机的构造与转动原理，理解旋转磁场的特性。2．了解定子电路和转子电路中的电压、电流关系。3．重点掌握电动机电磁转矩和机械特性。4．了解异步电动机的起动、调速、反转、制动原理和方法。5．理解异步电动机的铭牌数据。6．了解单相异步电动机构造与工作原理。案例6.1

异步电动机应用极为广泛。例如，在工业方面：中小型轧钢设备、各种金属切削机床、轻工机械、矿山机械、通风机、压缩机等；在农业方面：水泵、脱粒机、粉碎机及其他农副产品加工机械等都是用异步电动来拖动的。此外，与人民日常生活密切相关的电扇、洗衣机等设备中都用到异步电动机。

电机(electricmachine)是实现能量转换或信号转换的电磁装置。

电能机械能

种类：

(1)动力电机：直流电机和交流电机

他励电机并励电机串励电机复励电机异步电机同步电机

(2)控制电机

伺服电动机：电压信号转化为角位移或角速度；

测速发电机(electircgenerator)：

将转速转化为电压信号；

自整角机：

实现角度的传输、变换和接受；

步进电动机：电脉冲信号转化为转角或转速；

旋转变压器：转角信号变换成电压信号；

感应同步器：转角位移或直线位移转换成电压信号。

种类：三相异步电动机(three-phaseasynchronousmotor)主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。

电动机的外形

三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕组组成。基座铁心定子绕组端盖一.定子W2U2V2U1V1W1W2U2V2U1V1W1W2U2V2U1V1W1接线必柱的端连接星形售联结三角垮形联撤结一.定子根据础转子押绕组合结构秤的不仔同又瓜分为矩笼型趁转子寺和绕挤线型剧转子程。笼型吉转子绕线肯型转渗子转子滩铁心转轴二.转子1.二极垮旋转修磁场旋转萝磁场刃由三爬相电池流通碧过三寒相对称绕组忌产生桶。对称处：三相数对称批负载空间张对称篮分布旋转脆磁场堆是三宜相异悄步电像动机捐工作删的基令础。电机乖是利厨用电界与磁震的相模互转晋化和睁相互准作用秧制成佳的。一.旋转左磁场(r贩ev必ol来vi逢ng环m槐ag敢ne肉ti寸c甘fi绢el肃d)iUiViW

tiO三相(多相)绕组欣中流牛过三肠相(多相)电流来。U1U2V1V2W2W1U1厨U雕2通入iUV1央V博2通入iVW1骨W怕2通入iW一.旋转茄磁场1.二极届旋转刘磁场t=0°U1W2V1U2W1V2NSiUiViW

tiOi1=0，U1，U2端电带流为陷零U1V1W1V2U2W2t=0°一.旋转橡磁场1.二极肾旋转汗磁场i3为正僵，W1端流脆入，W2端流疮出i2为负碌，V1端流眠出，V2端流烛入W2U1V2W1U2V1t=90继°NSt=90兽°i1为正讽，U1端流涛入，U2端流棵出i2为负榨，V1端流旁出，V2端流感入i3为负拍，W1端流张出，W2端流误入一.旋转修磁场iUiViW

tiOU1V1W1V2U2W21.二极说旋转兄磁场2.四极风旋转熔磁场ωt=盼0°i1=0，U1,U2,U3,U4端电系流为呜零i2为负,V1,V3端流拥出,V2,V4端流株入i3为正,W1,永W3端流妙入,W2,懂W4端流址出一.旋转累磁场ωt=面90核°i1为正,U1,秃U3端流凭入,U2,丧U3端流掠出i2为负,V1,V3端流沿出,V2,V4端流塘入i3为负,W1,梯W3端流肉出,W2,络W4端流永入一.旋转央磁场2.四极律旋转冬磁场电流变化一周→旋转磁场转一圈电流每秒钟变化50周→旋转磁场转50圈→旋转磁场转3000圈电流每分钟变化(50×60)周p=1时：电流变化一周→旋转磁场转半圈电流每秒钟变化50周→旋转磁场转25圈→旋转磁场转1500圈电流每分钟变化(25×60)周p=2时：一.旋转渐磁场3.旋转扣磁场聋的转台速在ωt=扰0°到90陕°期间阔，两务极旋萄转磁脏场旋斯转了90服°，而萄四极址旋转投磁场热旋转柴了45拒°。磁旗场的厕磁极壁数（白极对竞数p）越盟多，学旋转循磁场脑的转碗速n0（称狂为同步因转速:s错yn貌ch蚂ro冈no松us全s竭pe攀ed）越吊低。善规律羽是：f1=卷50骄H晨z时,不同顶极对惜数（p）时香的同灵步转接速n0如下:其中冲，f1为定蜡子电井流的畅频率一.旋转皇磁场3.旋转玻磁场弱的转疤速旋转输方向某：取洋决于菌三相墓电流乌的相妥序。4.旋转耐磁场雨的转象向旋转提磁场基是沿发着：U1V1W1U1U2V1V2W2W1i1i2L1L3L2U1U2V1V2W1W2i3i1i2ImOti3i1→U1，i2→V1，i3→W1一.旋转茫磁场旋转漂磁场亦是沿锡着：U1W1V1U1U2V1V2W2W1L1L3L2U1U2V1V2W1W2i2i1i3i1→U1，i2→W1，i3→V1任意肿对调锋两根逗电源般进线孝，磁桂场反净转。一.旋转挺磁场4.旋转测磁场站的转机向对称绿三相闸绕组通入堪对称受三相蓝电流旋转臣磁场(磁场辟能量)磁场就切割转子起绕组转子法绕组糊中产生e和i转子倍绕组户在磁掀场中受到布电磁袭力的弦作用转子布旋转益起来机械方负载旋转竟起来三相秧交流蚕电能输出享机械删能量二.工作多原理1.电磁侮转矩(e阳le呀ct焰ro成ma讲gn夫et么ic允t身or甜qu丑e)的产灯生右手匙定则左手啦定则二.工作梅原理转子绢绕组貌（铜拉条）算切割龟旋转妥磁场祝产生材感应楼电流▲用右眼手定将则判映断电甲流的桃方向电流虏在磁切场中环受力▲用左捐手定垒则判谨断力睬的方哲向工作类原理早示意锈图2.转子婶转速n小于杯磁场建同步所转速n0n<n0称异寇步电轿动机二.工作芽原理1.电磁序转矩荷的产携生异步泻电动宅机起运动时:肠n盐=斩0，s围=题1在接灭近同腾步转浊速n0时:怒n城≈尸n0，s≈痒03.电动仙机转梁速和亿旋转签磁场精同步喊转速模的关支系：①n与n0方向壶一致黎。②n制<碌n0，转差缩慧率(s触li蛮p)伤:起动(堵转)时:纳n观=永0，s田=竹1理想吹空载肢时:亏n寸=牺n0，s栗=缓0正常丢工作欺时:渐0满<税s厌<碑1故称袖异步誉电动丽机或腥感应嫌电动紫机二.工作层原理起动浮时：n乏=挤0,跳△n朝=n0→转子倍电磁旦感应遣最强→转子严电路拆电量仔的频草率：f2=秆f1当n↑→△n愧↓→转子强电路妇电流辰的频隔率f2↓（＜f1）稳定辟运行泄时：△n撤=n0－n很小▲转子样电路肥频率侮的变蜘化：f2=ｓf1很小4.转子堂电流扩的频跨率二.工作亏原理例[6导.2饱.1该]：一台骡三相稍异步剧电动身机，狂其额六定转团速nN=9签75姿r城/m再in，电影源频病率f1=5切0馋Hz。试源求电记动机较的极宅对数闪和额火定负酒载下硬的转扣差率甚。解：根据饼异步夹电动教机转致子转肠速与格旋转陷磁场报同步研转速闭的关纽奉系可江知：n0=1轨00脑0龙r/窑mi阵n似,即p=恩3额定泉转差吩率为例题5.电磁波转矩曾的方豆向转子声旋转寸的方昼向与旋诉转磁胜场的皱转向旁相同。电磁番转矩羞的方哭向与思旋转惕磁场纱的转劈燕向一覆致。任意廊对调不两根印电源队进线寺，电荣动机爱反转界。二.工作闲原理——与电美动机山结构底有关璃的参夕数——转子硬电流——转子京电路滩的功链率因希数——定子究绕组浆的相更电压——电动压机起夕动（n=腹0）时瓦转子怒的电术抗1.电磁敲转矩总：公式三.电磁介转矩若负捎载变晴化，烫转矩蛇平衡杨被打尝破，事转子掀切割挑旋转起磁场书的速围度变获化，博转子诞电路亭的感灿应电玻动势袜变化容，转夫子电划流变缴化，祖转矩记变化烈，达泄到新晋的平然衡。2.空载壶转矩由风丸阻的草轴承最摩擦很等形挺成的耍阻转寇矩3.电动存机的既输出炭转矩4.负载样转矩：生产摆机械艘的阻院转矩5.转矩偿平衡忽略谁空载朴转矩颜时三.电磁颂转矩转轴太上输胡出的粘转矩墨为:T2=鸡T－T0电动文机稳弃定运啦行，仪即匀明速转梢动:T2=阔TL转矩庙平衡:T=否TL+生T0T≈理TL≈T2若TL↑→威T＜TL→偶n↓→港(n0–杠n)察↑→切割狂加快→象E2↑→从I2↑→故F罩↑→推T恰↑→至T’热=渠TL’→以较搁原转赚速低话的n’重新遵匀速溪转动三.电磁脸转矩5.转矩赞平衡1.电动棕机（沾轴上饲）输裤出的惩机械氏功率P22.电动竿机的衡输入句功率P1是电动机的规律因数，就是每相定子绕组的功率因数3.电动魄机的宿功率滴损耗P包括拍铜损林耗PCu、铁撕损耗PFe和机竞械损烤耗PMe4.电动覆机的刮效率四.功率速关系例[6绣.2犹.2赛]：某三猫相异仓步电乎动机，极对阳数p释=怪2，定子妖绕组三院角形仍联结膛，接覆于50剑H妈z、38糟0忆V的三索相电健源上拆工作椒，当负载肌转矩TL=口91脱N仁·m时，测得I1L=喉30申A，P1=侍16免k列W，n罢=1斧47械0奥r/肌mi溪n，求该此电动吐机带处此负后载运刃行时炉的s、P2、ŋ和λ。=干87碎.5助%60f12n0

==1500

r/min==0.021500－14701500P2=T2=2πn602×3.1460×91×1470W=14kWλ=P1√3U1lI1l=0.81解：P2P1η=100%例题三相甲异步司电动交机型踩号Y1敏32逐S－6功趁率3秃kW频私率50设Hz电廊压38随0劲V电捆流7.卵2秃A联臂结Y转蛮速96斜0r桐/m辟in功率见因数0.羡76绝缘灵等级B1.型号Y异步释电动骡机，YR绕线汽式异邪步电罚动机宪，YB防爆激型异惹步电垃动机锄。Y1联32尺S－6机座吼长度所代码辽：S—短机捞座，M—中机闭座，L—长机池座三相悠异步板电动搜机机座绩中心黎高度(1毕32凶mm蚁)磁极肺数(6桥)机座盲长度浸代码持（短骄机座宴）2.额定泻功率PN：额定萍状态睬下轴挤上输桃出机墨械功践率P23.额定朱电压UN：额定贵状态末下定解子绕屯组上刻的线菌电压UL4.额定凑电流IN：额定演状态理下定气子绕缠组上风的线阵流IL电动受机的扭额定香电压民和额帝定电湖流与浑定子芹三相垂绕组栏的接京法有笼关，有些乖电动考机有支星形葛和三符角形酬两种典接法怠。例某缘瑞三相咏异步邻电动逃机铭除牌上兴表示首为：38猫0V晚/6米60眠V，∆/Y文,2捕/1戚.1净5A。三相唤异步塞电动窝机型惧号Y1再32狠S－6功呜率3谊kW频鼠率50次Hz电轨压38居0旺V电画流7.读2若A联帝结Y转漠速96壤0r泊/m盈in功率体因数0.幻玉76绝缘码等级B5.额定惠频率fN：踩额定钥状态渴下，畏定子饭绕组长所加仁交流醒电压背的频命率6.额定随转速nN：萍额定笋状态恨下，貌转子斤的转聚速接拾近于数同步待转速n07.额定利转差猛率sN：额柳定状红态下阁，转青子的辟转差侧率接留近于舌零sN=0畜.0馆1~视0.反098.额定袭功率源因数额定芝状态悠下，膜定子粪每相腿绕组菜的功心率因乱数λN：co棵sφN三相焰异步症电动意机型袜号Y1枕32叨S－6功戚率3纤kW频皱率50稳Hz电明压38旺0加V电堆流7.恭2您A联荒结Y转奖速96琴0r逐/m胶in功率兴因数0.沾76绝缘章等级B9.绝缘粉等级鹅：电动恐机的摊绝缘毒等级储如下血表所典示三相雁异步手电动岩机型萍号Y1锦32云S－6功丑率3灯kW频丘率50乡丰Hz电次压38砖0笨V电侮流7.昂2僻A联惰结Y转筹速96冲0r差/m康in功率肠因数0.她76绝缘叮等级B例[6刷.4嗓.1失]：Y1平80私M-您2型三警相异叉步电向动机迫，PN=惹22革kW，UN=3死80岁V，三淋角形胀联结管，IN=4诱2.植2A，λN=嗽0.址89，fN=5域0H浙Z，nN=简2查94劣0r恐/m董in。求额抵定状称态下脊运行工时的:肿(1体)转差史率；(2患)定子酸绕组耍的相弦电流插；(3认)输入揉有功旅功率痕；(4赵)效率睬。例题解：(1威)(2找)(3锻)(4罪)固有凶特性(i顽nt亚ri灯ns茅ic疤c认ha争ra顷ct北er属is榜ti坑c)乡丰:在额僵定电跃压、及额定龄频率达，转亲子电说路不外运串电界阻或杰电抗壁时的T勺=雾f张(s瞧)和n庙=喊f恒(T业)人为捧特性(a坐rt朗if侵ic哄ia立l戒ch畏ar盾ac巷te洪ri方st灵ic切):在改洽变电镜压、红频率箭及转堂子电归路参娃数时景的T绢=颈f岔(s弱)和n耐=榆f批(T翅)n拾=抖f完(T御)T词=浅f威(s矮)转矩滴特性(t段or捏qu暗e糠ch皂ar雄ac脾te存ri梦st备ic顶):异步武机的T与s之间到的关秘系机械天特性(m闲ec样ha皆ni杜ca算l静ch摇ar体ac尊te医ri筋st暗ic勾):异步绳机n与T之间绸的关幅系概念TNsN1TsTMsMTOsn0TnOTNnNTsTMnM转联机矩乱械特缎特性株性NMNMSST=kTsR2U1p2R22+(sX2)

2

转矩却特性返当回转矩贫与转码差率晌之间亏的关借系：机械急特性1.额定绘状态额定滚转速(r仍at核ed善s巧pe语ed块)nN接近猪于同道步转慨速n0额定销转差芽率(r携at籍ed劫s捕li奶p)注sN接近诞于零舅，sN=0冈.0猪1~炉0.慈09额定男转矩(r侧at够ed毒t汗or渠qu见e)的计缺算公醋式：三相猾异步尖电动羽机的遥机械姜特性丙具有硬特轮性(h屈ar侍d汁ch魂ar超ac清te幅ri症st刮ic扬)，负载凭变化旁时转猫速变魄化不圣大。转矩模的平健衡过狗程：电动市机在脆运行帮过程汪中若惭负载循增大停，TL>T，则堆转子陶转速敏降低柜，转菌子切劝割旋陡转磁阴场的斗速度凉增大船，转许子电物流增麻大，龙转子责转矩种增大导，达稀到与样负载巴转矩珠的平基衡。NMNMSS一.固有仁特性T=kTsR2U1p2R22+(sX2)

2

转矩兽特性返欠回转矩血与转槽差率秃之间疏的关高系：机械查特性2.临界甚状态秘（最弱大转丘矩[m恒ax留im缠um箩t冶or弦qu妨e]状态史）临界纤转差贞率(c痰ri晕ti弃ca等l搁sl略ip框)sM可由佣转矩症公式禽对转丹差率s求导麻数得霞到,导数=0。将sM代入狸转矩踩公式爬就能样求得多最大絮转矩TM三相顾异步搅电动浑机可咽以短捉时过哈载运蛮行，过载抱时TN<演TL<TM。三相或异步判电动绳机的拨堵转沿，TL>TM,这时不转子奥不转怖动，购转子台电流贱很大蹦，时石间一弓长，挑会烧来坏电稿机。过载恰系数KM,通常梨为2~机2.要2。SSNMNM一.固有浩特性返琴回3.起动往状态起动建转矩(s吃ta舍rt侧in壮g裹to查rq吗ue仆)必须大于猫负载晴转矩肥，TS>TL起动慰转矩张与额拳定转颜矩的旺比值Ks一般桑为1.师6~残2.住2起动槐电流(s膝ta革rt真in困g栋cu宏rr猫en让t)与额基定电物流的枪比值Kc一般白为5.曲5~滋7在转足矩公拐式中傍，当s=碰1时，鸽就能掏求得玩起动讽转矩仔的计丑算公唤式：一.固有裕特性T=kTsR2U1p2R22+(sX2)

2

转矩姑与转根差率筹之间役的关阅系：转矩妻特性机械狮特性SSNMNM返甩回解：(1蹈)(2碌)(3旺)例题例[6乘.5罢.1债]：某三戴相异恰步电叶动机渗，额扔定功肺率PN=4周5k除W，额盗定转船速nN=2夜9寻70捏r/康mi踪蝶n，KM=2衰.2，KS=2屑.0。若TL=2出00矛N.桃m。试问碌能否乔带此侮负载:律(1愁)长期泉运行芳；(2蔽)短时倚运行竿；(3苦)直接瞎起动果。由于TN<奇TL，故权不能蜘带此贞负载算长期厨运行鬼。由于TM>TL，故努可以宾带负鱼载短强时运溜行。由于TS>TL，故勒可以春带负热载直屋接起秃动。1.降低徐定子惰电压U1时的致人为挠特性转矩井特性机械洗特性由最棉大转顶矩的辽计算然公式利和起个动转纲矩的胃计算种公式雹，降抢低定叔子电投压U1时，熄三相次异步呜电动抹机的圆最大机转矩TM和起减动转商矩TS都要慢减小练。二.人为妹特性2.增加手转子支电阻R2时的金人为崇特性机械送特性转子削电阻R2增加涨时，按最大抹转矩TM不变转子技电阻R2增加疫时，匆临界sM增大转子恭电阻R2增加议时，丽起动振转矩TS随之磨变化竖。转矩盖特性二.人为臣特性异步尽机的赖起动吩特性巴：起动驱电流肌大:IS=胸KCIN=（5～7）IN起动本转矩需小:作TS=羊KSTN=（1.哄6～2.印2）TN影响晋：频繁态起动茄时造裤成热山量积已累,易使临电动浴机过瘦热。大电素流使帜电网宽电压院降低环，影尤响其椅它负晶载工腰作。良好铸的起办动(s授ta摊rt反io湖n)性能:起动沾电流族小起动州转矩紧大1.直接群起动护（全炸压起趁动）(a辽)小容锈量的裕电动属机（龙二三抄十千集瓦以其下）呢；(b酷)电源屠容量瓜足够介大时缴。2.减压泳起动(a预)室Y兔-减压起动快：适用商于：苗正常休运行陶为△联滴结的电狸动机晚。起动时运行时UVWUNI1LYUVWUNI1L△鼠笼因式异引步电扎机的金起动设：智定子帮每相园阻抗色为Z，▲Y接起沸动的靠起动站转矩骆：▲Y接起坛动的叛起动捐电流做：Y起动△起动Y起动与△全压起动时起动电流和起动转矩比较UVWUNI1LYUVWUNI1L△：电折源电挠压2.减压摊起动定子阀线电杨压比定子摄相电评压比起动捐电流骨比起动旧转矩暑比电源锤电流补比Y形起考动与Δ形起猾动时笋起动断电流打和起许动转忙矩比起较定子俱相电裳流比=

=

1UNUNU1LYU1LΔ=

=

U1PYU1PΔU1PΔU1PY/313=

=

I1PYI1PΔU1PΔU1PY13=

=

ISYISΔI1PΔI1PY133=

=

IYIΔISΔISY13=(

)=

U1PYU1PΔTSYTSΔ2132.减压才起动▲Y-居减压起动圆的特间点：(1医)电源银电压诞不变蛙，定餐子绕脾组接册法改砖变；(2芽)降压太比为壳。TsY＞TL，适用于轻载或空载起动否则不能采用此法。▲

Y-

减压起动的使用条件：2.减压绪起动(b帆)自耦氧变压栏器减压起动降压裁比KA=UUN定子衫线电范压比定子猴相电脑压比M3~UUN定子歼相电袄流比起动败电流号比电源饼电流丘比起动逼转矩讽比=

=

KAUUNU1LaU1Lb=

=

KAU1LaU1LbU1PaU1Pb=

=

KAU1PaU1PbI1PaI1Pb==

KAI1PaI1PbISaISb==

KAKAISaISbIaIb2=(

)=

KAU1PaU1PbTSaTSb222.减压款起动1)解:例[6像.6独.1促]：一台Y2耍25坛M-社4型的韵三相搁异步扛电动绪机，松定子下绕组△型联帝结，陕其额改定数纤据为厕：PN=4中5k堂W,微nN=1鲜48控0r芹/m性in，UN=3逆80纹V，N=9苏2.团3%，co沫sN=0条.8商8，KC=椒7.毙0,钉Ks=诸1.它9，KM=纠2.烈2求：1)额定拴电流IN?坏2)额定阀转差警率sN?3)额定绢转矩TN、最大狂转矩TM和起钱动转董矩TS。例题2）由nN=1声48伟0r肆/m识in，可昼知p=同2（四右极电横动机咬）3）例题解：例[6少.6欺.2为]：在上远例中(1)如果喉负载胀转矩脂为51敲0.股2N脑•m,试问焦在U=势UN和U据´=初0.倘9UN两种蝇情况斯下电术动机刻能否旦起动撇？（迎2）起采用Y-换接夫起动欠时，软求起索动电菠流和夸起动崭转矩坊。趣（3）某当负卡载转盘矩为麦