第6章交流电动机

第六章异步电动机第六章异步电动机§6.1三相异步电动机的基本结构和铭牌§6.2三相异步电动机的工作原理§6.3三相异步电动机的运行分析§6.4三相异步电动机的启动、调速、制动§6.5单相异步电动机上一页下一页返回本章电动机交流电动机直流电动机鼠笼式绕线式异步机同步机他励、异励、串励、复励电动机的分类

上一页下一页返回本章三相异步电动机的组成

鼠笼式电动机的各部件

上一页下一页返回本章一、三相异步电动机的结构V2V1W2U2U1W1转子定子定子绕组（三相）机座§6.1三相异步电动机的基本结构和铭牌U、V、W分别代表三个线圈；角标1表示线圈的首端，角标2表示线圈的末端。上一页下一页返回本章定子由定子铁心、定子绕组、机座三部分组成。定子铁心:一般采用0.5mm厚并涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成，形状为环行，沿内圆表面均匀轴向开槽。作用：一是导磁，二是安放绕组。1、定子定子绕组：由漆包线绕制而成。连接方式有三角形或星形两种。作用：形成旋转磁场。机座：中小型电机采用铸铁机座；大型电机采用钢板焊接机座。作用：支撑定子铁心。上一页下一页返回本章返回本节定子硅钢片装有三相绕组的定子上一页下一页返回本章返回本节注意：机座外有一接线盒，选择不同的接线方式可以使定子绕组的接线形式选为星形或为三角形。U1U2V2V1W2W1接线盒上一页下一页返回本章返回本节Y接法：U1U1U2U2V2V2V1V1W1W1W2W2

接法：V2U1U1U2U2V2V1V1W2W2W1W1注：定子绕组的连接方式分别为星形连接与三角形连接。上一页下一页返回本章返回本节2、转子转子主要由转子铁心和转子绕组组成。转子铁心:它用0.5mm厚且外圆周冲有转子槽形的硅钢片叠压而成。作用：一是导磁，二是安放绕组。转子绕组线绕式由漆包线绕制而成。鼠笼式作用：产生电磁转矩上一页下一页返回本章返回本节二、三相异步电动机铭牌数据三相异步电动机型号编号某某电机厂标准编号工作制S1B级绝缘年月防护等级IP44接法Δ50HZ45Kg380V1440r/minLW82dBY-112M-44.0KW8.8A上一页下一页返回本章返回本节1.型号Y112M－4磁极数４(磁极对数p=2)Y系列异步电动机中心机座高度112mmM表示中机座，L表示长机座，S表示短机座。2.额定功率P2N：4.0KW指电机在额定运行时转轴上输出的机械功率。3.额定频率fN（50Hz）电动机所接交流电的频率。上一页下一页返回本章返回本节4.额定电压UN：定子绕组在指定接法下应加的线电压。说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的5％。线电压线电压例：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。W1U2U1V1V2W2U2U1V1V2W2W1上一页下一页返回本章返回本节5.额定电流IN：定子绕组在指定接法下的线电流。如：表示三角接法下，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。6.转速nN:额定运行时电机轴上的转速。如：n=1440转/分7.工作制S1是指电动机可以在铭牌标出的额定状态下连续运行，即连续工作制。S2表示短时工作制，S3表示断续周期工作制。8．接法：Δ表示在额定运行时，定子绕组应采用的联结方式。上一页下一页返回本章返回本节9．防护等级IP44：防护等级由字母IP和两个数字组成，IP是(International国际)与(Protection防护)的首写字母，IP后面的第一个数字代表第一种防护型式(防尘)的等级，第二个数字代表第二种防护型式(防水)的等级,数字越大，防护能力越强。10.效率ηN

电动机额定输出的功率P2N与在额定负载下的输入功率P1N之比。鼠笼电机

=72%－93％上一页下一页返回本章返回本节11.功率因数(

)：额定负载时定子电路的功率因数，一般为0.7~0.9空载时功率因数很低约为0.2~0.3。额定负载时，功率因数最大。P2PNcos

112．绝缘等级：B级绝缘决定了电动机的允许温升。温升:指工作温度与环境温度的差值。注:我国规定的标准环境温度为40℃上一页下一页返回本章返回本节§6.2三相异步电动机的工作原理磁铁闭合线圈一、三相异步电动机的工作原理上一页下一页返回本章磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势导线长磁感应强度切割速度（右手定则）闭合导线产生电流i通电导线在磁场中受力（左手定则）注意：受力方向与磁场旋转方向一致上一页下一页返回本章返回本节1.线圈跟着磁铁转→两者转动方向一致结论：异步2.线圈比磁场转得慢上一页下一页返回本章返回本节二、旋转磁场的产生异步电动机中,旋转磁场代替了旋转磁极U1V2W1V1W2(•)电流出(

)电流入U2上一页下一页返回本章返回本节约定:电流为正时，电流由线圈的首端流进，末端流出；电流为负时，电流由线圈的末端流进，首端流出。U1U2V2w1V1w2U1U2V1V2W1W2合成磁场方向：向下上一页下一页返回本章返回本节同理分析，可得其它电流角度下的磁场方向：U1U2V2W1V1W2U2V1W2U1V2W1AU2V2W1V1W2U1上一页下一页返回本章返回本节三、旋转磁场的转速大小交流电变化

一个周期，旋转磁场在空间转过360°。则同步转速（旋转磁场的速度）为：W1U1U2V2V1W2U1U2V2V1W2W1W1U1U2V2V1W2W1t上一页下一页返回本章返回本节磁极对数（P）的概念U1V1U2V2W1W2此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则磁极对数为1。即：U1U2V2W1V1W2上一页下一页返回本章返回本节磁极对数（P）的改变将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。则形成两对磁极的磁场。U1U2W1W2W1'V2'V1W1U2V2W2U1'U2'V1'W2'U1U1'U2'V1V2V2'V1'W1'W2'上一页下一页返回本章返回本节W1'V2'V1W1U2V2W2U1'U2'V1'W2'U1U1U2U1'U2'W1'W2'V1'V2'V1V2W1W2磁极对数上一页下一页返回本章返回本节U1U2U1'U2'W1'W2'V1'V2'V1V2W1W2U1U2U1'U2'磁极对数和转速的关系上一页下一页返回本章返回本节三相异步电动机的同步转速磁极对数P=1P=3P=4P=5P=6P=2同步转速n1(f=50HZ)3000转/分1500转/分1000转/分750转/分600转/分500转/分上一页下一页返回本章返回本节旋转方向：取决于三相电流的相序。注意：只要将接入定子绕组的三相交流电任意换接其中两相，旋转磁场的方向改变，电机的旋转方向也改变。

四、旋转磁场的旋转方向上一页下一页返回本章返回本节

五、转差率S异步电机运行中:转差为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。电动机起动瞬间:（转差率最大）即：转差率

为转差与同步转速之比。上一页下一页返回本章返回本节§

6.3三相异步电动机的运行分析

空载运行是指电动机通电后已经转动但没有带机械负载的情况。特点：空载电流小，功率因数和效率都很低。注意：选则电动机时，不要用大容量的电动机去拖动小功率的机械负载（俗称“大马拉小车”）。

有载运行是指电动机拖动一个生产机械运转，电动机的转速和电流会随着负载的变化而变化。一、空载运行二、有载运行上一页下一页返回本章三、三相电动机的机械特性10n1Tn2电动机的机械特性曲线：电动机产生的电磁转矩T与转子转速n的关系曲线。转矩特性曲线机械特性曲线上一页下一页返回本章返回本节

起动转矩：电动机起动时的转矩。Tn1n2四、三个重要转矩

当电动机的启动转矩TST大于负载阻转矩TL时，电动机转动起来。否则将起动不了。上一页下一页返回本章返回本节n1Tn2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。单位:（牛顿•米）nN上一页下一页返回本章返回本节

如果电机将会因带不动负载而停转。最大转矩：电机带动最大负载的能力。n1Tn2电动机的启动能力,约为1.4~2.2。电动机的过载能力，约为1.6~2.5。上一页下一页返回本章返回本节五、电磁转矩与电源电压的关系结论：

电动机的电磁转矩对电压很敏感，电磁转矩T与电动机定子绕组所加电压U的平方成正比。T∝U2上一页下一页返回本章返回本节例1、已知某三相异步电动机UN=380V，cosφN=0.82效率η=84%，额定功率PN=4KW，额定转速nN=1440r/min，试求：额定电流、额定转矩TN、启动转矩Tst、最大转矩Tm（过载能力为2.2，启动能力为1.8）。试问在电压降低30%（即电压为额定值的70%）、负载阻转矩为额定值的80%的重载情况下，能否启动？为什么？满载时能否启动？为什么？解因为所以求得IN=8.8A上一页下一页返回本章返回本节当电压降低30%时,根据T∝U2，对应的启动转矩最大转矩Tm=2.2TN=2.2×26.5=58.4(N·m)启定转矩Tst=1.8TN=1.8×26.5=47.8(N·m)额定转矩上一页下一页返回本章返回本节当负载满载时＜∴不可以启动当负载阻转矩为额定值的80%的重载情况下＞TL=21.2N·m∴可以启动上一页下一页返回本章返回本节§

6.4三相异步电动机的启动、调速、制动一、三相异步电动机的启动

电动机从接通电源至加速到正常转速的过程，称为启动过程。

对于小型电机需几秒种，大型电机则需十几秒甚至几十秒。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。上一页下一页返回本章三相异步机的起动方法：（1）直接起动。十千瓦以下的异步电动机一般采用直接起动。（2）降压起动。Y－

起动自耦降压起动（3）转子串电阻起动。上一页下一页返回本章返回本节（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机。所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合Y－

起动。Y－

起动

起动U1V1W1U2V2W2U1W2V1V2U2W1正常运行上一页下一页返回本章返回本节U1W2V1V2W1UPU2正常运行设：电机每相阻抗为ZIlΔU1BW1U2V2W2起动UP'IlY上一页下一页返回本章返回本节自耦变压器上备有抽头，以便根据所要求的起动转矩来选择不同的电压。自耦变压器降压启动优点:不受电动机绕组接线方法的限制，常用于起动容量较大的电动机。缺点:是设备费用高，不宜频繁起动。全压运行FUL1L2L3降压启动SA1SA2M3~上一页下一页返回本章返回本节二、三相异步电动机的调速1.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。其主要环节是变频电源（常由整流器、逆变器等组成）。

随着电子器件的成本不断降低和可靠性不断提高，这种调速方法的应用将越来越广泛。调速方法：上一页下一页返回本章返回本节2.变极调数有级调速。3.改变转差率无级调速ST

通过改变定子绕组的接法来改变磁极对数p，达到调速的目的。注意：只能实现小范围调速。调速性能差上一页下一页返回本章返回本节M3~+-运行制动n2

F转子1.能耗制动：停车时，断开交流电源，将任意两相接到直流电源上，产生制动转矩；上一页下一页返回本章返回本节三、三相异步电动机的制动2.反接制动：停车时，将电动机接电源的任意两相反接，使电动机产生的旋转磁场方向与原来的旋转方向相反，以达制动的目的；反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。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：上一页下一页返回本章返回本节方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。四、三相异步电动机的正、反转正转反转ABCM3~电源ABCM3~电源上一页下一页返回本章返回本节§6.5单相异步电动机一、单相异步电动机的工作原理结构：定子放单相绕组（其中通单相交流