三相交流异步电动机培训讲义课件.pptx

1、三相交流异步电动机培训讲三相交流异步电动机培训讲义义*第五章三相交流异步电动机2*第五章三相交流异步电动机3结构结构工作原理和转动原理工作原理和转动原理 工作原理工作原理 转动原理转动原理空载运行空载运行 电磁关系电磁关系 定子电压平衡关系定子电压平衡关系负载运行负载运行 电磁关系电磁关系 转子绕组各电磁量特点转子绕组各电磁量特点 磁动势平衡方程磁动势平衡方程 电压平衡方程式电压平衡方程式重点内容重点内容*第五章三相交流异步电动机4等效电路等效电路 频率折算频率折算 绕组折算绕组折算 T型等效电路型等效电路功率和电磁转矩功率和电磁转矩 功率平衡方程式功率平衡方程式 转矩平衡方程式转矩平衡方程式

2、机械特性机械特性 固有机械特性固有机械特性 人为机械特性人为机械特性*第五章三相交流异步电动机5启动和制动启动和制动 鼠笼型异步电动机的启动鼠笼型异步电动机的启动 绕线型异步电动机的启动绕线型异步电动机的启动 异步电动机的电气制动异步电动机的电气制动交流调速的基本方法交流调速的基本方法 变极对数调速变极对数调速 变转差率调速变转差率调速 变频调速变频调速*第五章三相交流异步电动机6保护和固定定子绕组保护和固定定子绕组防护，支撑转子防护，支撑转子支撑转子轴支撑转子轴固定转子固定转子保护和固定绕组引出端保护和固定绕组引出端通风冷却电动机通风冷却电动机起吊搬抬电动机起吊搬抬电动机*第五章三相交流异步

3、电动机7*第五章三相交流异步电动机8定子铁心：定子铁心：参与电动机磁路参与电动机磁路嵌放定子线圈嵌放定子线圈定子绕组：定子绕组：三个彼此独立的绕组三个彼此独立的绕组空间相差空间相差120120电角度电角度*第五章三相交流异步电动机9星形连接星形连接三角形连接三角形连接111122223333444455556666*第五章三相交流异步电动机10绕线式转子绕组绕线式转子绕组接线示意图接线示意图鼠笼式转子绕组鼠笼式转子绕组三相，一般接成星形三相，一般接成星形各相引出线连到滑环上，各相引出线连到滑环上，滑环套在转轴上并与之绝缘，滑环套在转轴上并与之绝缘，通过电刷与外电路相连通过电刷与外电路相连有可能

4、在转子电路中有可能在转子电路中串接电阻，改善电动串接电阻，改善电动机运行性能机运行性能*第五章三相交流异步电动机11铜条转子铜条转子 铸铝转子铸铝转子*第五章三相交流异步电动机12 额定功率额定功率PN：满负载运行时三相电动机轴上输出的机械功率满负载运行时三相电动机轴上输出的机械功率 额定电压额定电压UN：接到电动机绕组上的线电压：接到电动机绕组上的线电压 额定电流额定电流IN：三相电动机在额定电源电压下，输出额定功率时，三相电动机在额定电源电压下，输出额定功率时，流入定子绕组的线电流流入定子绕组的线电流 额定频率额定频率fN：电动机所接交流电源每秒钟内周期变化的次数电动机所接交流电源每秒钟内

5、周期变化的次数 额定转速额定转速nN：三相电动机在额定工作情况下运行时每分钟的转速，三相电动机在额定工作情况下运行时每分钟的转速，一般略小于对应的同步转速一般略小于对应的同步转速 其它包括：型号、绝缘等级、定额、接法、防护等级其它包括：型号、绝缘等级、定额、接法、防护等级*第五章三相交流异步电动机13结构结构空载运行空载运行负载运行负载运行等效电路等效电路功率和电磁转矩功率和电磁转矩机械特性机械特性启动和制动启动和制动 调速调速*第五章三相交流异步电动机14三相异步电动机之所以三相异步电动机之所以会旋转，是因为电动机会旋转，是因为电动机气隙内有一个旋转磁场气隙内有一个旋转磁场气隙气隙要保证定子

6、绕组要保证定子绕组通电后空间形成通电后空间形成对称磁势和电势对称磁势和电势定子绕组相序定子绕组相序*第五章三相交流异步电动机15两极旋转磁场示意图两极旋转磁场示意图三相电流波形三相电流波形*第五章三相交流异步电动机16*第五章三相交流异步电动机17l定子绕组的连接形成一对磁极时，电流变化一个周期，旋转磁场转动一圈l若有p对磁极，交流电流每变化一个周期，旋转磁场在空间中转动1/p圈如何改变旋转磁场的转向？如何改变旋转磁场的转向？最简单的方法：改变三相交流电流的通入方向最简单的方法：改变三相交流电流的通入方向动画演示动画演示*第五章三相交流异步电动机18*第五章三相交流异步电动机19异步电动机靠电

7、磁感应作用工异步电动机靠电磁感应作用工作，其转子电流感应产生，故作，其转子电流感应产生，故异步电动机又称为感应电动机异步电动机又称为感应电动机*第五章三相交流异步电动机20异步电动机名称的来历异步电动机名称的来历*第五章三相交流异步电动机21动画演示动画演示*第五章三相交流异步电动机22动画演示动画演示*第五章三相交流异步电动机23结构结构工作原理和转动原理工作原理和转动原理负载运行负载运行等效电路等效电路功率和电磁转矩功率和电磁转矩机械特性机械特性启动和制动启动和制动 调速调速*第五章三相交流异步电动机24下标下标s表示表示转差率为转差率为s时时物理量的情况物理量的情况下标下标1表示定子表示

8、定子下标下标2表示转子表示转子*第五章三相交流异步电动机25转子漏磁通转子漏磁通参见参见负载运行负载运行电磁关系电磁关系*第五章三相交流异步电动机26异步电动机空载运行时的电磁关系示意图异步电动机空载运行时的电磁关系示意图*第五章三相交流异步电动机27*第五章三相交流异步电动机28*第五章三相交流异步电动机29*第五章三相交流异步电动机30*第五章三相交流异步电动机31*第五章三相交流异步电动机32结构结构工作原理和转动原理工作原理和转动原理空载运行空载运行等效电路等效电路功率和电磁转矩功率和电磁转矩机械特性机械特性启动和制动启动和制动 调速调速*第五章三相交流异步电动机33三相异步电动机负载

9、运行时，三相异步电动机负载运行时，轴上机械负载转矩增加，轴上机械负载转矩增加，原空载电磁转矩无法平衡负载转矩。原空载电磁转矩无法平衡负载转矩。电动机开始降速，电动机开始降速，旋转磁场与转子之间的相对运动速度加大。旋转磁场与转子之间的相对运动速度加大。转子感应电动势增加，转子感应电动势增加，转子电流和电磁转矩增加。转子电流和电磁转矩增加。当电磁转矩增加到与负载转矩和空载转矩相平衡时，当电磁转矩增加到与负载转矩和空载转矩相平衡时，电动机以低于空载时的转速稳定运行电动机以低于空载时的转速稳定运行*第五章三相交流异步电动机34*第五章三相交流异步电动机35动画演示动画演示动画演示动画演示*第五章三相交

10、流异步电动机36异步电动机负载运行时的电磁关系示意图异步电动机负载运行时的电磁关系示意图Back to 电压平衡方程式电压平衡方程式动画演示动画演示*第五章三相交流异步电动机37转子转速转子转速n或转差率或转差率s随负载转矩变化，随负载转矩变化，s的变化会引起电动机内部许多物理量的变化的变化会引起电动机内部许多物理量的变化*第五章三相交流异步电动机38*第五章三相交流异步电动机39*第五章三相交流异步电动机40电磁关系示意图电磁关系示意图*第五章三相交流异步电动机41结构结构工作原理和转动原理工作原理和转动原理空载运行空载运行负载运行负载运行功率和电磁转矩功率和电磁转矩机械特性机械特性启动和制

11、动启动和制动 调速调速*第五章三相交流异步电动机42目的：将转子电路与定子电路作直接的电的连接原则：不改变定子绕组的物理量 （定子电动势、定子电流、定子侧功率因数等）且转子电路对定子电路的影响不变 （折算前后转子磁动势和各功率不变）具体操作：转子频率折算转子绕组折算*第五章三相交流异步电动机43将频率为将频率为f f2 2的旋转转子电路折算为与定子频率的旋转转子电路折算为与定子频率f f1 1相同的等效静止转子电路相同的等效静止转子电路转子折算值加转子折算值加表示表示*第五章三相交流异步电动机44经过频率折算后的异步电动机的电路示意图经过频率折算后的异步电动机的电路示意图*第五章三相交流异步电

12、动机45方法：人为地用一个相数、每相串联匝数以及绕组系数和定子绕组一样的绕组代替相数为m2，每相串联匝数为N2，绕组系数为KN2且经过频率折算的转子绕组。原则：保证折算前后转子对定子的电磁效应不变，即转子的磁动势、总的视在功率、铜耗以及转子漏磁场储能均保持不变*第五章三相交流异步电动机46*第五章三相交流异步电动机47*第五章三相交流异步电动机48*第五章三相交流异步电动机49*第五章三相交流异步电动机50经过绕组折算后的异步电动机的电路示意图经过绕组折算后的异步电动机的电路示意图*第五章三相交流异步电动机51型等效电路型等效电路反映反映反映反映反映反映*第五章三相交流异步电动机52*第五章三

13、相交流异步电动机53简化等效电路简化等效电路*第五章三相交流异步电动机54结构结构工作原理和转动原理工作原理和转动原理空载运行空载运行负载运行负载运行等效电路等效电路机械特性机械特性启动和制动启动和制动 调速调速*第五章三相交流异步电动机55异步电动机的功率流图异步电动机的功率流图*第五章三相交流异步电动机56*第五章三相交流异步电动机57*第五章三相交流异步电动机58*第五章三相交流异步电动机59物理表达式物理表达式*第五章三相交流异步电动机60结构结构工作原理和转动原理工作原理和转动原理空载运行空载运行负载运行负载运行等效电路等效电路功率和电磁转矩功率和电磁转矩启动和制动启动和制动 调速调

14、速*第五章三相交流异步电动机61参数表达式参数表达式*第五章三相交流异步电动机62*第五章三相交流异步电动机63固有机械特性曲线固有机械特性曲线动画演示动画演示*第五章三相交流异步电动机64*第五章三相交流异步电动机65*第五章三相交流异步电动机66*第五章三相交流异步电动机67*第五章三相交流异步电动机68（）（）降低电源电压时的人为机械特性降低电源电压时的人为机械特性动画演示动画演示*第五章三相交流异步电动机69（）（）降低电源电压时的人为机械特性降低电源电压时的人为机械特性*第五章三相交流异步电动机70（）转子电路串对称电阻的人为机械特性（）转子电路串对称电阻的人为机械特性在一定范围内增

15、加转子电阻，可以增加电动机启动转矩在一定范围内增加转子电阻，可以增加电动机启动转矩*第五章三相交流异步电动机71实用表达式实用表达式*第五章三相交流异步电动机72结构结构工作原理和转动原理工作原理和转动原理空载运行空载运行负载运行负载运行等效电路等效电路功率和电磁转矩功率和电磁转矩机械特性机械特性 调速调速*第五章三相交流异步电动机73降压启动方式是指在启动过程中降压启动方式是指在启动过程中降低其定子绕组端的外加电压，降低其定子绕组端的外加电压，启动结束后再将定子绕组两端电启动结束后再将定子绕组两端电压恢复到额定值。该方法在降低压恢复到额定值。该方法在降低启动电流的同时也降低了启动转启动电流的

16、同时也降低了启动转矩，因此只适用于电动机空载或矩，因此只适用于电动机空载或者轻载启动者轻载启动*第五章三相交流异步电动机74*第五章三相交流异步电动机75优点：不受电动机定子绕组接法形式的限制优点：不受电动机定子绕组接法形式的限制缺点：启动电阻使设备体积增大，电能损耗大缺点：启动电阻使设备体积增大，电能损耗大 定子绕组定子绕组串电抗或电阻串电抗或电阻 降压启动降压启动 线路线路*第五章三相交流异步电动机76定子绕组串自耦变压器降压启动线路定子绕组串自耦变压器降压启动线路优点：启动性能好；缺点：线路相对复杂，设备体积大优点：启动性能好；缺点：线路相对复杂，设备体积大利用自耦变压器将电源电压降低后

17、再加到电动机利用自耦变压器将电源电压降低后再加到电动机定子绕组端，达到减小启动电流的目的定子绕组端，达到减小启动电流的目的*第五章三相交流异步电动机77绕线型异步电动机转子可以绕线型异步电动机转子可以通过滑环和电刷串接外加电通过滑环和电刷串接外加电阻，而增加转子串接电阻可阻，而增加转子串接电阻可以减小启动电流并且提高电以减小启动电流并且提高电动机的启动转矩动机的启动转矩*第五章三相交流异步电动机78为了获取为了获取较平滑的较平滑的启动过程，启动过程，将启动电将启动电阻分级，阻分级，在启动过在启动过程中逐级程中逐级切除切除绕线型异步电动机转子串电阻启动原理图及机械特性绕线型异步电动机转子串电阻启

18、动原理图及机械特性*第五章三相交流异步电动机79结构结构工作原理和转动原理工作原理和转动原理空载运行空载运行负载运行负载运行等效电路等效电路功率和电磁转矩功率和电磁转矩机械特性机械特性启动和制动启动和制动 *第五章三相交流异步电动机80*第五章三相交流异步电动机81 变极调速是在定子频率一定时，改变定子的极对数来变极调速是在定子频率一定时，改变定子的极对数来改变同步转速，从而达到调速目的。改变同步转速，从而达到调速目的。变极方法：变极方法：1.电动机运行时改变定子绕组接线方式电动机运行时改变定子绕组接线方式 2.定子上独立缠绕定子上独立缠绕23套极对数不同的绕组套极对数不同的绕组优点：设备简单

19、，操作方便，机械特性较硬，效率高优点：设备简单，操作方便，机械特性较硬，效率高 既适用于恒转矩调速，又适用于恒功率调速既适用于恒转矩调速，又适用于恒功率调速缺点：有级调速，只适用于鼠笼型异步电动机缺点：有级调速，只适用于鼠笼型异步电动机*第五章三相交流异步电动机82（1）转子串电阻调速）转子串电阻调速特点：特点：1.同步转速不变，最大转矩也不变；同步转速不变，最大转矩也不变；2.串接电阻越大，机械特性越软；串接电阻越大，机械特性越软；3.调速时如果定子电压不变，电动机主磁通不变；调速时如果定子电压不变，电动机主磁通不变；4.若保持转子电流为额定值，属于恒转矩调速若保持转子电流为额定值，属于恒转

20、矩调速 缺点：效率低，有级调速，调速精度差缺点：效率低，有级调速，调速精度差*第五章三相交流异步电动机83（2）定子调压调速）定子调压调速特点：特点：1.同步转速不变，最大转矩对应的转差率也不变；同步转速不变，最大转矩对应的转差率也不变；2.转矩与定子电压平方成正比；转矩与定子电压平方成正比；3.定子电压越低，机械特性越软；定子电压越低，机械特性越软；4.可实现平滑的无级调速；可实现平滑的无级调速；5.既非恒功率调速，又非恒转矩调速既非恒功率调速，又非恒转矩调速 低速时效率低，更适用于风机水泵类负载低速时效率低，更适用于风机水泵类负载*第五章三相交流异步电动机84（3）串串极极调调速速原原理理

21、框框图图*第五章三相交流异步电动机85（3）串极调速）串极调速 在转子上串入与转子电动势同频率的附加电动势，并在转子上串入与转子电动势同频率的附加电动势，并通过改变其幅值和相位来实现调速，同时将转差功率返回通过改变其幅值和相位来实现调速，同时将转差功率返回到电源。到电源。优点：效率高，机械特性较硬，可实现无级平滑调速优点：效率高，机械特性较硬，可实现无级平滑调速缺点：功率因数较低缺点：功率因数较低*第五章三相交流异步电动机86变频调速系统原理框图变频调速系统原理框图控制器控制器逆变器逆变器电压电压/电流检测电流检测转速转速/位置检测位置检测给定给定M3 优点：不同转速时转差率不变，转差损耗小，

22、机械特性硬，优点：不同转速时转差率不变，转差损耗小，机械特性硬，调速范围宽，调速精度高调速范围宽，调速精度高缺点：变频装置成本较高，变频调速原理较复杂缺点：变频装置成本较高，变频调速原理较复杂*第五章三相交流异步电动机87变频调速机械特性曲线变频调速机械特性曲线*第五章三相交流异步电动机89*第五章三相交流异步电动机90三相异步电动机是靠电磁感应作用来工作的，其转子电流是三相异步电动机是靠电磁感应作用来工作的，其转子电流是感应产生的，故也称异步电动机为感应电动机感应产生的，故也称异步电动机为感应电动机转差率是异步电动机的重要物理量，它的大小反映了电动机转差率是异步电动机的重要物理量，它的大小反

23、映了电动机负载的大小，它的存在是异步电动机旋转的必要条件。转差率的负载的大小，它的存在是异步电动机旋转的必要条件。转差率的大小可区分异步电动机的运行状态大小可区分异步电动机的运行状态异步电动机按转子结构不同，分为鼠笼型和绕线型转子异步异步电动机按转子结构不同，分为鼠笼型和绕线型转子异步电动机两种，它们的定子结构相同，而转子结构不同电动机两种，它们的定子结构相同，而转子结构不同 为求作异步电动机的等效电路，除了对转子绕组各量进行折为求作异步电动机的等效电路，除了对转子绕组各量进行折算外，还需对转子频率进行折算。频率折算的实质就是用转子静算外，还需对转子频率进行折算。频率折算的实质就是用转子静止的

24、异步电动机去代替转子旋转的异步电动机止的异步电动机去代替转子旋转的异步电动机异步电动机的电磁转矩和功率反映了能量传递过程中的功率分异步电动机的电磁转矩和功率反映了能量传递过程中的功率分配配*第五章三相交流异步电动机91三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速与电磁转矩之三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速与电磁转矩之间的关系。电磁转矩表达式有三种形式：物理表达式、参数表达间的关系。电磁转矩表达式有三种形式：物理表达式、参数表达式和实用表达式式和实用表达式 电动机的最大转矩和启动转矩是反映电动机过载能力和启动电动机的最大转矩和启动转矩是反映电动机过载能力和启动性能的两个重要指标，最大转矩和启

25、动转矩越大，则电动机的过性能的两个重要指标，最大转矩和启动转矩越大，则电动机的过载能力越强，启动性能越好载能力越强，启动性能越好 三相异步电动机的机械特性是一条非线性曲线，一般情况下，三相异步电动机的机械特性是一条非线性曲线，一般情况下，以最大转矩为分界点，其线性段为稳定运行区，而非线性段为不以最大转矩为分界点，其线性段为稳定运行区，而非线性段为不稳定运行区稳定运行区 固有机械特性的线性段属于硬特性，额定工作点的转速略低固有机械特性的线性段属于硬特性，额定工作点的转速略低于同步转速。人为机械特性曲线的形状可用参数表达式分析得出，于同步转速。人为机械特性曲线的形状可用参数表达式分析得出，分析时关

26、键要抓住最大转矩、临界转差率和启动转矩这三个量随分析时关键要抓住最大转矩、临界转差率和启动转矩这三个量随参数的变化规律参数的变化规律*第五章三相交流异步电动机92小容量的三相异步电动机可以采用直接启动，容量较大的笼小容量的三相异步电动机可以采用直接启动，容量较大的笼型电动机可以采用降压启动，降压启动分为定子串接电阻或电抗型电动机可以采用降压启动，降压启动分为定子串接电阻或电抗降压启动和自耦变压器降压启动降压启动和自耦变压器降压启动绕线转子异步电动机可采用转子串接电阻启动，其启动转矩绕线转子异步电动机可采用转子串接电阻启动，其启动转矩大、启动电流小，适用于中、大型异步电动机重载启动大、启动电流小

27、，适用于中、大型异步电动机重载启动三相异步电动机的调速方法有变极调速、变频调速和变转差三相异步电动机的调速方法有变极调速、变频调速和变转差率调速，其中变转差率调速包括绕线转子异步电动机的转子串接率调速，其中变转差率调速包括绕线转子异步电动机的转子串接电阻调速、串极调速和降压调速。变频调速是现代交流调速技术电阻调速、串极调速和降压调速。变频调速是现代交流调速技术的主要方向，它的调速性能好的主要方向，它的调速性能好*第五章三相交流异步电动机93 异步电动机的工作原理、转动原理异步电动机的工作原理、转动原理 同步转速同步转速&转差率的概念、表达式以及相关计算转差率的概念、表达式以及相关计算 异步电动机异步电动机T型等效电路的绘制型等效电路的绘制 功率、电磁转矩方程式以及相关计算功率、电磁转矩方程式以及相关计算 固有机械特性曲线的绘制、曲线上关键点的物理意义固有机械特性曲线的绘制、曲线上关键点的物理意义 异步电动机的各种调速方法、为什么变频调速是当今异步电动机的各种调速方法、为什么变频调速是当今 交流调速的主流交流调速的主流*第五章三相交流异步电动机94END