异步电动机课件

三相异步电动机三相异步电动机1

主要内容三相交流异步电动机的认识三相交流异步电动机的结构

三相异步电动机的基本工作原理

三相异步电动机的极数与转速三相异步电机的运行状态三相异步电机的接线方法三相属笼式异步电机的启动三相异步电机的调速三相异步电机的制动

三相异步电动机的选择

2三相交流异步电动机的认识三相交流异步电动机的认识3三相交流异步电动机的认识1、三相异步电动机主要用作电动机，拖动各种生产机械。各种设备控制线路中的控制对象多为三相交流电动机，而最为广泛的为三相交流异步电动机。异步电动机的容量从几十瓦到数千千瓦，占各种电动机总数的90%左右。2、电机的定义：应用电磁原理实现电能与机械能互换的旋转机械，统称为电机。3、把机械能转换为电能的电机，称为发电机；把电能转换为机械能的电机，称为电动机。

三相交流异步电动机的认识4三相交流异步电动机的认识4、定子回路和转子回路在物理结构上相对独立，在电路上没有连接

两个回路之间以磁路相互建立联系，通过磁通进行能量的传递。

优点：

结构简单、制造方便、价格低廉、运行可靠、

坚固耐用、维修方便、运行效率较高等。

缺点：

功率因数较低、调速性能不够好三相交流异步电动机的认识4、定子回路和转子回路在物理结5三相交流异步电动机的认识铭牌上标有的额定数据额定功率PN：电动机在额定情况下，轴上输出的机械功率。单位：KW。额定电压UN：电动机额定运行时加在定子绕组上的线电压。单位：V或KV。额定电流IN：电动机在额定电压下，轴上有额定功率输出时，定子绕组中

的线电流。单位：A。额定频率：f1=fN=50Hz

额定功率因数：cosN额定转速nN:电动机在额定状态时转子的转速。单位：r/min。此外：铭牌上还标明了绝缘等级与温升、工作制、接线方式等。记住这个公式：对于三相异步电动机有：三相交流异步电动机的认识铭牌上标有的额定数据6三相交流异步电动机的认识异步电动机的型号及意义三相交流异步电动机的认识异步电动机的型号及意义7三相交流异步电动机的认识

异步电动机的型号及意义三相交流异步电动8三相交流异步电动机的结构（一）定子部分（定子铁心、定子绕组、机座）

作用：产生旋转磁场和机械支撑

1、定子铁心——导磁部分。

定子铁心是电机磁路的一部分，并起固定定子绕组的作用。为了增强导磁能力和减小铁耗，定子铁心常选用0.5mm或0.35mm厚的硅钢片冲制叠压而成，片间涂上绝缘漆。定子铁心内圆均匀冲出许多形状相同的槽，用以嵌放定子绕组。

2、定子绕组：放在定子铁心内圆槽内——导电部分。

定子绕组是异步电动机的电路部分，其材料主要采用紫铜。小型异步电动机常采用三相单层绕组，大中型异步电动机常采用三相双层短矩叠绕组形式，三相绕组的六个出线端子均接在机座侧面的接线板上，可根据需要将三相绕组接成Y形或△形。三相交流异步电动机的结构（一）定子部分（定子铁心、定子绕组、9三相交流异步电动机的结构（一）定子部分（定子铁心、定子绕组、机座）

3、机座——支撑部分。

机座是电动机的外壳，支撑电机各部件，并通过机座的底脚将电机安装固定。全封闭式电机的定子铁心紧贴机座内壁，故机座外壳上的散热筋是电机的主要散热面。中小型电机采用铸铁机座。大型电机一般采用钢板焊接机座。三相交流异步电动机的结构（一）定子部分（定子铁心、定子绕组、10三相交流异步电动机的结构

（一）定子部分（定子铁心、定子绕组、机座）三相交流异步电动机的结构11三相交流异步电动机的结构（二）、转子部分（包括转子铁心、转子绕组）

作用：旋转，产生电磁转矩

1、转子铁心

转子铁心也是电机磁路的组成部分，并用来固定转子绕组。铁心材料也用0.5mm或0.35mm厚的硅钢片冲制叠压而成，故通常用冲制定子铁芯冲片剩余下来的内圆部分制作。转子铁芯固定在转轴上，其外圆上开有槽，用来嵌放转子绕组。

2、转子绕组

根据转子绕组的结构型式可分为:

1）鼠笼式转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸导条，形成一个多相对称短路绕组。2）绕线式转子：转子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。三相交流异步电动机的结构（二）、转子部分（包括转子铁心、转子12三相交流异步电动机的结构

（二）、转子部分（包括转子铁心、转子绕组）三相交流异步电动机的结构

（二）、转子部13三相交流异步电动机的结构

（二）、转子部分（包括转子铁心、转子绕组）转子绕组最后都构成了一闭合回路!三相交流异步电动机的结构

（二）14三相交流异步电动机的结构（三）、气隙：气隙是指电机定子和转子间的空隙。

异步电动机的气隙是均匀的。大小为机械条件所能允许达到的最小值，气隙大小对电机性能及制造工艺有很大的影响。气隙大磁阻大，使电机励磁电流增大，电机功率因数降低。但气隙大使谐波磁场减弱，电机的附加损耗降低。气隙大，对电机零部件的同轴度及装配精度的要求降低；气隙过小，则容易引起定转子扫膛，以及由于附加损耗增加而使电机效率降低。气隙不均匀，使转子产生磁拉力，发生不平衡振动。三相交流异步电动机的结构（三）、气隙：气隙是指电机定子和15三相鼠笼式异步电动机的主要结构

下图是一台三相鼠笼式异步电动机的结构图。它主要由定子和转子两大部分组成，定转子中间是空气隙。此外，还有端盖、轴承、机座、风扇、风罩等部件。三相鼠笼式异步电动机的主要结构下图是一台三相鼠笼式异步16鼠笼型异步电动机主要部件拆分图鼠笼型异步电动机主要部件拆分图17鼠笼型与绕线型异步电动机主要区别转子结构不同

鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图

三相绕线型转子结构图鼠笼型与绕线型异步电动机主要区别转子结构不同18三相异步电动机的基本工作原理工作原理三相异步电动机的基本工作原理工作原理19三相异步电动机的基本工作原理工作原理

三相异步电动机的基本工作原理工作原理

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三相异步电动机的基本工作原理

工作原理(1)三相正弦交流电通入电动机定子的三相绕组,产生旋转磁场,旋转磁场的转速称之为同步转速;(2)旋转磁场切割转子导体,产生感应电势;(3)转子绕组中感生电流;(4)转子电流在旋转磁场中产生力,形成电磁转矩,电动机就转动起来了，电动机的转速达不到旋转磁场的转速,否则,就不能切割磁力线,就没有感应电势,电动机就停下来了.转子转速与同步转速不一样,差那么一些,称之为异步.设同步转速为no,电动机的转速为n,则转速差为;no-n;电动机的转速差与同步转速之比定义为异步电动机的转差率S,S是分析异步电动机运行情况的主要参数,且三相异步电动机的基本工作原理

工作原理(1)三相21三相异步电动机的基本工作原理

转动原理三相异步电动机的基本工作原理

转动原理22三相异步电动机的基本工作原理

转动原理三相异步电动机的基本工作原理

转动原理23三相异步电动机的基本工作原理

转动原理三相异步电动机的基本工作原理

转动原理24三相异步电动机的极数与转速

一、三相异步电动机的极数

三相异步电动机定子产生旋转磁场的磁极个数，称为极数。对于每相只有一个线圈的电动机，绕组始端之间相差120°的空间角，则产生的旋转磁场只有一对磁极。磁极对数用p表示，则p=1。若每相定子绕组由两个线圈串联组成(如图所示)，则绕组始端之间相差60°空间角，因而旋转磁场具有两对磁极，p=2.ABCXA´X´B´Y´YZZ´C´C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'三相异步电动机的极数与转速一、三相异步电动机的极数ABCX25三相异步电动机的极数与转速二、三相异步电动机的转速

电动机的转速是与旋转磁场有关的。而磁场极数不同则磁场的转速就不同，在一对磁极的情况下，交流电经历一个周期磁场恰好在空间转过一圈，若定子电流的频率为f1，旋转磁场在每分钟将转过60f1周。磁极对数为p时，磁场的转速为：而转子的实际转速将小于磁场的转速，即n＜n1。若二者相等，转子就没有切割磁力线作用，转矩也就消失了，因此转子不可能以n1的转速正常运行。三相异步电动机的极数与转速二、三相异步电动机的转速26三相异步电动机的极数与转速

在我国(f1=50Hz)，磁极对数为p的磁场转速n1为：可见：旋转磁场转速n1与频率f1和极对数p有关极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速三相异步电动机的极数与转速在我国(f1=50H27异步电机的运行状态1、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，即如果:

转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切割转子导条

无转子电动势和转子电流

无转矩因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差异。异步电机的运行状态1、转差率28异步电机的运行状态1、转差率同步转速与转子转速之差与同步转速的比值称为转差率，用s表示，即：

转差率是异步电机的一个基本物理量，它反映电机的各种运行情况。转子未转动时，n=0，s=1；电机理想空载时，作为电动机，转速在范围内变化，转差率在0～1范围内变化。

负载越大，转速越低，转差率越大；反之，转差率越小。转差的大小能够反映电机的转速大小或负载大小。电机的转速为：额定运行时，转差率一般在0.01～0.06之间，即电机转速接近同步转速。异步电机的运行状态1、转差率29异步电机的运行状态异步电机的运行状态

按照转差率的正负和大小，感应电机有电动机，发电机和电磁制动三种运行状态。如下图所示（见图）机械能转变为电能电能和机械能变成内能电能转变为机械能能量关系制动制动驱动电磁转矩转差率转速外力使电机快速旋转外力使电机沿磁场反方向旋转定子绕组接对称电源实现发电机电磁制动电动机状态异步电机的运行状态异步电机的运行状态按照转差率的正负30异步电机的接线方法异步电机的接线方法31三相属笼式异步电机的启动起动过程：指电动机从静止到达到稳定工作转速(额定转速)的过程。生产机械对异步电动机起动的要求：起动转矩大,起动电流小.足够大的起动转矩和对电网最小的冲击电流。起动过程平滑、快速、无冲击、损耗小起动设备简单，操作方便三相属笼式异步电机的启动起动过程：指电动机从静止到达到稳定工32三相属笼式异步电机的启动三相属笼式异步电机的启动33三相属笼式异步电机的启动(1)

直接起动直接起动(全电压起动)适用范围;电动机功率<20%变压器容量.一般中小型鼠笼式异步电动机都采用全电压直接起动.小容量的电动机（二三十千瓦以下）电源容量足够大时。即：起动电流倍数：三相属笼式异步电机的启动(1)直接起动34三相属笼式异步电机的启动(2)减压起动

1、定子绕组串电阻(或电抗器)起动

2、星－三角形减压起动3、自耦变压器减压起动4、延边三角形起动三相属笼式异步电机的启动(2)减压起动35三相属笼式异步电机的启动(2)减压起动定子绕组串电阻或电抗器降压起动不足之处:起动转矩随定子

电压的平方下降；不经济；应用场合:电动机空载或轻载起动；三相属笼式异步电机的启动(2)减压起动36三相属笼式异步电机的启动(2)减压起动

Y-△降压起动只有正常运行时定子三相绕组是△接法的电动机才能采用Y-△降压起动.对于国产JO,JO2,Y,Y2系列电动机,功率大于4.5kW的都是采用△接线.也就是说,大容量电动机都可以用Y-△降压起动.Y-△降压起动的电气原理图如右图所示.起动时,三相绕组接成Y形,运行时,绕组接成△形.电流下降1/3,转矩也下降1/3.

特点:

电动机Y形起动过程中,可提高电动机的效率和功率因数;

电动转矩小,只适用于空载或轻载起动的场合;设备简单,经济;

在机床工业上应用较普遍.三相属笼式异步电机的启动(2)减压起动37三相属笼式异步电机的启动(2)减压起动

自耦变压器降压起动

特点:

起动电流小,损耗功率也小而且可以调节;

不适用于频繁起动;

体积大,重量重,价格高

与定子串电阻或电抗器起

动相比较,在相同的起动

转矩情况下,起动电流要小.三相属笼式异步电机的启动(2)减压起动38三相属笼式异步电机的启动(2)减压起动延边三角形减压起动控制兼取星形联结起动电流小，三角形联结起动转矩大的优点要求:电动机定子绕组特别设计(九个出线头)三相属笼式异步电机的启动(2)减压起动39三相属笼式异步电机的启动(2)减压起动

延边三角形减压起动控制原始状态起动时定子绕组一部分接成星形，一部分接成三角形起动结束后换成三角形联结法投入全电压三相属笼式异步电机的启动(2)减压起动40三相异步电机的调速调速就是在同一负载下能得到不同的转速，以满足生产过程的要求。

从三相异步电动机的转速公式

可以看到改变电动机的转速有三种可能：

1）改变电源频率f12）改变极对数p

3）改变转差率s

前两者是鼠笼式电动机的调速方法，后者是绕线式电动机的调速方法。下面我们分别讨论。三相异步电机的调速调速就是在同一负载下能得到不同的转速，以满41三相异步电机的调速一、变频调速

变频调速就是改变电源电压的频率，从而改变电动机的转速。目前主要采用下图所示的变频装置

整流器先将50Hz的交流电变换为直流电，再由逆变器变换为频率可调、电压有效值也可调的三相交流电，供给鼠笼式异步电动机。由此可得到电动机的无级调速，并具有硬的机械特性。整流器~f1=50Hz逆变器-+M3~f可变三相异步电机的调速一、变频调速整流器~f1=50Hz逆变器-42三相异步电机的调速一、变频调速(无级调速)变频调速方法可实现无级平滑调速调速性能优异，因而正获得越来越广泛的应用。三相异步电机的调速一、变频调速(无级调速)43三相异步电机的调速2.变极调速

(有级调速)三相异步电机的调速2.变极调速(有级调速)44三相异步电机的调速2.变极调速

(有级调速)

采用变极调速方法的电动机称作多速电机，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。三相异步电机的调速2.变极调速(有级调速)45三相异步电机的调速变转差率调速

(无级调速)

只要在绕线式电动机的转子电路中接入一个调速电阻，改变电阻的大小，就可以得到平滑调速。如增大调速电阻时，转差率上升，而转速下降。这种调速方法的优点是设备简单、投资少；但能量损耗较大。

这种调速方法广泛应用于起重设备中。三相异步电机的调速变转差率调速(无级调速)46三相异步电机的调速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。三相异步电机的调速3变转差率调速(无级调速)47三相异步电机的调速四、绕线式电动机转子串电阻调速方法

绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。

五、定子调压调速方法六、电磁调速电动机调速方法

七、液力耦合器调速方法三相异步电机的调速四、绕线式电动机转子串电阻调速方法48三相异步电机的制动

由于惯性，电动机电源切除后，还会继续转动。为了缩短工时，并为了安全起见，往往要求电动机能迅速停车或反转，这就需要对电动机制动。电动机的制动主要有三种：

三相异步电机的制动由于惯性，电动机电源切除后，还会继49三相异步电机的制动1能耗制动

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。三相异步电机的制动1能耗制动50三相异步电机的制动1能耗制动优点：能耗小，

制动准确、

平稳，不会反转。缺点：需要另外加

直流电源。三相异步电机的制动1能耗制动51三相异步电机的制动1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。

直流电流所产生的磁场是固定不动的而转子由于惯性继续在原方向转动。根据右手定则和左手定则可确定这时转子电流与固定磁场相互作用而产生的转矩方向，与转子转动方向相反，因此起制动作用。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。能耗制动能耗小、制动平稳，但需要直流电源。M3~+-运行制动nFNS三相异步电机的制动1能耗制动M+-运行制动nFNS52三相异步电机的制动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。三相异步电机的制动2反接制动53三相异步电机的制动2反接制动

当转子转速接近0时，利用控制电器将三相电源自动切除，否则电动机将反转。由于反接制动时，旋转磁场与转子的相对切割速度很大，因此电流较大。为了限制电流，对功率较大的电动机进行制动时必须在定子电路（鼠笼式）或转子电路（绕线式）中接入电阻。反接制动比较简单，效果较好，但能耗较大。三相异步电机的制动2反接制动54三相异步电机的制动2反接制动时间继电器控制电路

三相异步电机的制动2反接制动55三相异步电机的制动2反接制动速度继电器控制电路三相异步电机的制动2反接制动56三相异步电机的制动3回馈制动

方法

电动机在外力（如起重机下放重物）作用下，使其电动机的转速超过旋转磁场的同步速。

原理