第七版电工学课件第七章

7.3三相异步电动机的电路分析

三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。变压器：

变化

eU1

E1=4.44fN1

E2=4.44fN2

E1、E2频率相同，都等于电源频率。异步电动机每相电路i1u1e1e

1e2e

2i2+－++++－－－－f1f2定子绕组—一次绕组转子绕组—二次绕组旋转磁通—主磁通转子电路自行闭合，且转子转动7.3.1定子电路1.旋转磁场的磁通

异步电动机：旋转磁场切割导体e，

U1

E1=4.44

f1N1

每极磁通旋转磁场与定子导体间的相对速度为n0，所以2.定子感应电动势的频率f1感应电动势的频率与磁场和导体间的相对速度有关f1=电源频率f7.3.2转子电路1.转子感应电动势频率f2∵定子导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转子导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而变化定子感应电势频率f1转子感应电势频率f2

转子感应电势频率f2旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同2.转子感应电动势E2E2=4.44f2N2

=4.44sf1N2

当转速n=0(s=1)时，f2最高，且E2最大，有E20=4.44

f1N2

转子静止时的感应电势即E2=

sE20

转子转动时的感应电势3.转子感抗X2当转速n=0(s=1)时，f2最高，且X2最大，有X20=2

f1L2即X2=

sX20

4.转子电流I25.转子电路的功率因数cos

2转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子电路的功率因数结论：转子转动时，转子电路中的各量均与转差率s有关，即与转速

n有关。I2cos

2s1I2,O7.4三相异步电动机转矩与机械特性7.4.1转矩公式

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矩之总和。常数，与电机结构有关旋转磁场每极磁通转子电流转子电路功率因数由此得电磁转矩公式由前面分析知：由公式可知电磁转矩公式1.T与定子每相绕组电压成正比。U1

T

2.当电源电压U1一定时，T是s的函数。3.R2

的大小对T有影响。绕线式异步电动机可外接电阻来改变转子电阻R2，从而改变转距。7.4.2机械特性曲线OTS根据转矩公式得特性曲线：OT10nn0电动机在额定负载时的转矩。1.额定转矩TN三个重要转矩OT额定转矩(N•m)如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型)的额定功率为7.5kw,额定转速为1440r/min,则额定转矩为2.最大转矩Tmax转子轴上机械负载转矩T2不能大于Tmax，否则将造成堵转(停车)。电机带动最大负载的能力。令：求得临界转差率OTTmax将sm代入转矩公式，可得当U1一定时，Tmax为定值过载系数(能力)一般三相异步电动机的过载系数工作时必须使T2

<Tmax，否则电机将停转。电机严重过热而烧坏。(2)sm与R2有关，R2

sm

n。绕线式电机改变转子附加电阻R´2可实现调速。

3.起动转矩Tst电动机起动时的转矩。起动时n=0时，s=1(2)Tst与R2有关，适当使R2

Tst。绕线式电机改变转子附加电阻R´2,可使Tst=Tmax

。OTTstR2＜X20时，R2

Tst；R2＞X20时，R2

Tst↓

Tst体现了电动机带载起动的能力。

若

Tst

>T2，电机能起动，否则不能起动。起动能力

例：一台三相异步电动机，其起动能力Kst=1.2，

起动时负载转矩T2=0.8TN。如果起动时定子电压降低20%，问能否启动？解：U=UN时，Tst=1.2TN；U

’=80%UN时，Tst’=0.64Tst

=0.64×1.2TN=0.768TN＜

T2不能起动4.电动机的运行分析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。

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）。此过程中n、s

E2,I2

I1

电源提供的功率自动增加。T2

s

T2>TT’=T2’n

T

T´2达到新的平衡T2稳定区TO非稳定区TOT2

s

T2>Tn

T

电动机停车

n

……

n=0T2

S

T2<Tn

T

稳定运行

n

……越过临界点进入稳定区

T

T’=T2’T2T´2电动机起动后，很快经过非稳定区进入稳定区，正常工作。5.U1和R2变化对机械特性的影响(1)

U1变化对机械特性的影响U

Tm

Tst

T2TO(2)R2变化对机械特性的影响TOR2

Tst

n

硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。

(2)R2变化对机械特性的影响

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。TOR2

Tst

n

硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。

7.5三相异步电动机的起动7.5.1起动性能起动问题：起动电流大，起动转矩小。

一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5~7倍;电动机的起动转矩为额定转矩的(1.0~2.2)倍。大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作频繁起动时造成热量积累，使电机过热后果：原因：起动：

n=0，s=1,接通电源。起动时，n=0，转子导体切割磁力线速度很大，转子感应电势转子电流定子电流

7.5.2起动方法(1)直接起动

二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。简单，但起动电流大。(2)降压起动：星形-三角形(Y－)换接起动自耦降压起动（适用于鼠笼式电动机）(3)转子串电阻起动（适用于绕线式电动机）以下介绍降压起动和转子串电阻起动。1.降压起动(1)Y－

换接起动

降压起动时的电流为直接起动时的+－

起动U1U2V1V1W1W2

+－正常运行U1U2V1V2W1W2设：电机每相阻抗为Y－

起动器接线简图L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1△动触点Y动触点静触点Y－

起动器接线简图Y起动L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1

起动UPU1+＿Ul+＿U2V1V2W1W2Y－

起动器接线简图

工作L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2

正常运行Ul+＿U1V1V2W1W2(a)仅适用于正常运行为三角形联结的电机。

(b)Y－

起动Y－

换接起动适合于空载或轻载起动的场合Y-

换接起动应注意的问题

正常运行UlU1W2V2