电工技术异步电动机

电工技术异步电动机第1页，课件共72页，创作于2023年2月交流电动机直流电动机鼠笼式绕线式异步机同步机他励、并励、串励、复励电动机的分类电动机：电能转换成机械能发电机：其他形式的能量转换成电能电动机的作用返回第2页，课件共72页，创作于2023年2月8.1三相异步电动机的构造鼠笼式绕线式转子定子（固定部分）转子（旋转部分）分为两个基本部分：第3页，课件共72页，创作于2023年2月

构成：由机座、铁心和定子绕组组成

定子机座是用铸铁或铸刚制成，铁心由互相绝缘的硅钢片叠成，内圆周表面冲有槽，用以放置对称三相绕组；对称三相绕组有的联接成星形、有的联接成三角形

作用：产生旋转磁场

第4页，课件共72页，创作于2023年2月机座定子绕组铭牌数据出线端子第5页，课件共72页，创作于2023年2月鼠笼式电动机构造简单、价格低廉、工作可靠、使用方便转子

构成：由铁心和绕组两部分构成

铁心也用硅钢片叠成，表面冲有槽，装在转轴上，轴上加机械负载；因绕组不同，可分为鼠笼式和绕线式两种。作用：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。第6页，课件共72页，创作于2023年2月YBZXAC转子定子定子绕组（三相）机座转子：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。三相定子绕组：产生旋转磁场。绕线式鼠笼式鼠笼转子第7页，课件共72页，创作于2023年2月§8.2三相异步电动机的转动原理磁铁闭合线圈第8页，课件共72页，创作于2023年2月磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势导线长度磁感应强度切割速度（右手定则）闭合导线产生电流

i（左手定则）通电导线在磁场中受力第9页，课件共72页，创作于2023年2月1.线圈跟着磁铁转两者转动方向一致

结论：异步2.线圈比磁场转得慢第10页，课件共72页，创作于2023年2月

由于转子转动的方向与磁场旋转的方向是一致的，所以如果n=n0，则磁场与转子之间就没有相对运动，它们之间就不存在电磁感应关系，也就不能在转子导体中感应电动势、产生电流，也就不能产生电磁转矩。所以，感应电动机的转子速度不可能等于磁场速度。因此，这种电动机一般也叫做异步电动机。三相感应电动机的转速小于磁场速度第11页，课件共72页，创作于2023年2月1、旋转磁场的产生AYCBZ在异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极(•)电流出(

)电流入X第12页，课件共72页，创作于2023年2月AXYCBZAXBYCZ合成磁场方向：向下

电流I为正时，从首端流入、末端流出；电流I为负时，从首端流出、末端流入。第13页，课件共72页，创作于2023年2月XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得其它电流角度下的磁场方向：第14页，课件共72页，创作于2023年2月

当定子绕组中通入三相电流后，它们共同产生的合成磁场是随着电流的交变而在空间不断地旋转着，这就是旋转磁场。结论第15页，课件共72页，创作于2023年2月旋转方向：取决于三相电流的相序。改变电机的旋转方向的方法：改变相序（换接其中两相）2、旋转磁场的旋转方向第16页，课件共72页，创作于2023年2月

方法：将与电源相接的任意两相互换(改变相序)，就可实现反转。三相异步电动机的正、反转正转反转ABCM3~电源ABCM3~电源第17页，课件共72页，创作于2023年2月3、极对数（P）的概念AXBYCZ此种接法（每相绕组只有一组线圈,各相绕组的始端之间相差120度空间角）下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：AXYCBZ旋转磁场的极数和三相绕组的安排有关第18页，课件共72页，创作于2023年2月C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'

将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。AXBYCZ第19页，课件共72页，创作于2023年2月极对数C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'第20页，课件共72页，创作于2023年2月3、旋转磁场的转速大小AXYCBZAXYCBZAXYCBZ旋转磁场的转速决定于磁场的极数，在一对极的情况下，当电流交变一次时，磁场恰好在空间旋转了一周。n0=60f（转/分）第21页，课件共72页，创作于2023年2月

旋转磁场具有两对极时，当电流从ωt=0°到ωt=60°经历了60°时，磁场在空间仅旋转了30°。比P=1时转速慢了一半，即：n0=60f/2（转/分）第22页，课件共72页，创作于2023年2月

所以，旋转磁场的转速n0决定于电流频率f1和磁场的极对数P，可推出：极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速第23页，课件共72页，创作于2023年2月电动机转速和旋转磁场同步转速的关系：电动机转速:电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但

异步电动机无转距转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流提示：如果第24页，课件共72页，创作于2023年2月

5、转差率的概念：异步电机运行中:转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：电动机起动瞬间:（转差率最大）第25页，课件共72页，创作于2023年2月例：有一台4极感应电动机，电压频率为50Hz转速为1440r／min，试求这台感应电动机的转差率。，解：因为磁极对数2=p，所以同步转速为：r/min

150025060601o=×==pfn转差率为：%4%100150014401500%1000o=×-=×-=nnns第26页，课件共72页，创作于2023年2月1.三相异步电动机的“电－磁”关系

8.3

三相异步电动机的电路分析

：主磁通产生的感应电动势。e1e2、

：漏磁通产生的感应电动势。e

1e

2、

2.定子电路i2定子电路R1R2i1u1e1e

1e2e

2转子电路定子绕组相当于变压器原边绕组，转子绕组相当于副绕组。第27页，课件共72页，创作于2023年2月设：设：第28页，课件共72页，创作于2023年2月取决于转子和旋转磁场的相对速度（1）转子频率（2）转子电动势3.转子电路：转子线圈匝数：转子感应电动势的频率第29页，课件共72页，创作于2023年2月其中（4）转子功率因数

（3）转子电流R1R2i1u1e1e

1e2e

2第30页，课件共72页，创作于2023年2月COSψ2I2I2,COSψ21S0结论：转子电路的电动势、电流、频率、感抗、功率因数等都与转差率S有关，与转差率S的关系如右图所示。I2、COSψ2第31页，课件共72页，创作于2023年2月例1：三相异步电动机p=3，电源f1=50Hz，电机额定转速n=960r/min。求：转差率s，转子电动势的频率f2同步转速：转差率：第32页，课件共72页，创作于2023年2月例2：三相异步电动机，p=2，n=1440r/min，转子R2=0.02

，X20=0.08

，E20=20V，f1=50Hz。启动时I2（st）额定转速下的I2（N）s=1第33页，课件共72页，创作于2023年2月8.4.1电磁转矩

：

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距之总和。8.4转矩与机械特性

常数每极磁通转子电流转子电路的功率因数即第34页，课件共72页，创作于2023年2月其中：代入可得第35页，课件共72页，创作于2023年2月8.4.2三相电动机的机械特性根据转矩公式10n0Tn得特性曲线：第36页，课件共72页，创作于2023年2月电动机的自适应负载能力：

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。常用特性段n0nT

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。）直至新的平衡。此过程中，时，电源提供的功率自动增加。第37页，课件共72页，创作于2023年2月三个重要转矩：n0Tn额定转矩：电机在额定电压下，以额定转速运行，输出额定功率时，电机转轴上输出的转矩。(1)（牛顿•米）nN第38页，课件共72页，创作于2023年2月

如果电机将会因带不动负载而停转。最大转矩：(2)电机带动最大负载的能力。n0Tn求解第39页，课件共72页，创作于2023年2月过载系数：三相异步机

工作时，一定令负载转矩，否则电机将停转。致使注意：

（1）三相异步机的和电压的平方成正比，所以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。

（2）电机严重过热第40页，课件共72页，创作于2023年2月起动转矩：(3)电机起动时的转矩。n0Tn其中则体现了电动机带载起动的能力。若电机能起动，否则将起动不了。第41页，课件共72页，创作于2023年2月

机械特性和电路参数的关系和电压的关系结论：

第42页，课件共72页，创作于2023年2月和转子电阻的关系R2的

改变

：鼠笼式电机转子导条的金属材料不同，线绕式电机外接电阻不同。

令：得：结论：

第43页，课件共72页，创作于2023年2月机械特性的软硬硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。

硬特性（R2小）软特性（R2大）

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。第44页，课件共72页，创作于2023年2月8.5三相异步机的起动（1）起动电流：中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5-7倍。原因：起动时，转子导条切割磁力线速度很大。定子电流转子感应电势转子电流1.起动性能第45页，课件共72页，创作于2023年2月B大电流使电网电压降低

A频繁起动时造成热量积累影响：（2）起动转矩

起动时，虽然转子电流较大，但因转子的功率因数很低，因此起动转矩并不是很大的，与额定转矩之比为1.0-2.2。

如果起动转矩过小，就不能满载起动，应设法提高；如果起动转矩过大，会使传动机构受到冲击而损坏，应设法减小。电机过热影响其他负载工作第46页，课件共72页，创作于2023年2月2.三相异步机的起动方法：（1）直接起动

20-30千瓦以下的异步电动机一般采用直接起动。（2）降压起动

在起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流，鼠笼式电动机常用的降压起动方法有Y－

换接起动和自耦降压起动。

方法简单，但起动电流较大，影响电网上其他负载正常工作。第47页，课件共72页，创作于2023年2月Y－

起动

正常运行AZBYXC

起动ABCXYZ设：电机每相阻抗为第48页，课件共72页，创作于2023年2月（2）Y－

起动应注意的问题：（1）仅适用于正常接法为三角形接法的电动机。Y－

起动时，起动电流减小的同时，起动转矩也减小了。所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合第49页，课件共72页，创作于2023年2月RRR绕线式转子（3）转子串电阻起动（绕线式电动机）。起动时将适当的R串入转子绕组中，起动后将R短路。第50页，课件共72页，创作于2023年2月转子串电阻起动的特点：适于转子为绕线式的电动机起动。（1）

（2）R2选的适当，转子串电阻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，如卷扬机、锻压机、起重机等。第51页，课件共72页，创作于2023年2月例3：三相异步电动机，额定功率PN=10kW，额定转速nN=1450r/min，启动能力Tst/TN=1.2，过载系数

=1.8。（牛顿•米）（1）额定转矩TN（2）启动转矩Tst（3）最大转矩Tm#（4）用Y－

方法起动时的Tst'第52页，课件共72页，创作于2023年2月例4:三相异步电动机，电源电压=380V，三相定子绕组

接法运行，额定电流IN=20A，启动电流Ist/IN=7，求：（1）

接法时的启动电流Ist

（2）若启动时改为Y接法，求IstY（1）Ist

=7IN=7

20=140A解：（2）IstY=Ist

/3=140/3=47A第53页，课件共72页，创作于2023年2月§

8.6三相异步电动机的调速1.改变极对数有级调速。2.

改变转差率

无级调速调速方法：ST适用于绕线式电动机第54页，课件共72页，创作于2023年2月3.改变电源频率

(变频调速)

无级调速变频电源

可变

此种调速方法发展很快，且调速性能较好。其主要环节是研制变频电源（常由整流器、逆变器等组成）。第55页，课件共72页，创作于2023年2月在我国(f1=50Hz)，磁极对数为p的磁场转速n0为123456300015001000750600500第56页，课件共72页，创作于2023年2月制动方法：

1.抱闸：加机械抱闸；

2.反接制动：停车时，将电动机接电源的意两相反接，使电动机由原来的旋转方向反过来，以达制动的目的；§

8.7三相异步电动机的制动反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。

措施:为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。即切割磁力线的速度很大，造成，引起。注意：简单、效果好但能量消耗大第57页，课件共72页，创作于2023年2月3.能耗制动：

停车时，断开交流电源，接至直流电源上，产生制动转矩。制动转矩的大小与直流电流的大小有关直流电流的大小一般为电动机额定电流的0.5-1倍制动能量消耗小制动平稳，但需要直流电源M3~+-运行制动n

F转子返回第58页，课件共72页，创作于2023年2月4.发电反馈制动：

当电动机转子的转速超过旋转磁场的同步转速时，这时的转矩也是制动转矩。n

Fno当起重机快速下放重物时当多速电动机从高速调到低速的过程中电动机已转入发电机运行，将重物的位能转换为电能而反馈到电网里去，所以称为发电反馈制动第59页，课件共72页，创作于2023年2月8.8铭牌数据要正确使用电动机，必须要看懂铭牌。今以Y132M-4型电动机为例，来说明铭牌上各个数据的意义。三相异步电动机型号Y132M-4功率7.5KW频率50Hz电压380V电流15.4A接法△转速1440r/min绝缘等级B工作方式连续年月编号××电机厂此外，还有功率因数0.85，效率87%。第60页，课件共72页，创作于2023年2月1.型号

Y132M－4转差率2.转速:电机轴上的转速（n)。如：n=1440转/分磁极数(极对数

p=2)同步转速1500转/分Y：三相异步电动机132：机座中心高（132mm）M：机座长度代号，M-中机座；S-短机座，L-长机座。第61页，课件共72页，创作于2023年2月异步电动机产品名称代号产品名称异步电动机绕线式异步电动机防爆型异步电动机高起动转矩异步电动机新代号汉字意义老代号Y异异绕异爆异起YRYBYQJ、JOJR、JROJB、JBOJQ、JQO第62页，课件共72页，创作于2023年2月3.接法：Y/

接法Y接法：W2U2V2U1V1W1V1W1U1U2V2W2指定子三相绕组的接法接线盒

接法：U2U1W2V1V2U1W2U2V1V2W1W1W2U2V2V1W1U1第63页，课件共72页，创作于2023年2月4.电压：

一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的5％。例：380/220Y/

是指：线电压为380V时采用Y接法；当线电压为220V时采用

接法。指电动机在额定运行状态时定子绕组上的线电压值.当电压高于额定值时，磁通将增大。即：返回第64页，课件共72页，创作于2023年2月电压波动对电动机的影响当电压低于额定值时，引起转速下降，电流增加。第65页，课件共72页，创作于2023年2月5.额定电流：如：

表示三角接形法下，电机的线电流为11.2A，相电流为6.48A；星形接法时线、相电流均为6.48A。