异步电动机的应用非常广泛：在家用电器方面：电风扇、空调课件.ppt

1、4-1在家用电器方面：电风扇、空调机、洗衣机、电冰箱等。在家用电器方面：电风扇、空调机、洗衣机、电冰箱等。在农业方面：脱粒机、碾米机、揉草机、离心泵等。在农业方面：脱粒机、碾米机、揉草机、离心泵等。在工业方面：水泵、破碎机、轧钢机、切削机床等。在工业方面：水泵、破碎机、轧钢机、切削机床等。1.按电机定子相数分：三相异步电动机、两相异步电动机、按电机定子相数分：三相异步电动机、两相异步电动机、单相异步电动机。单相异步电动机。2.按电机转子结构分：笼型异步电动机、绕线型异步电动机按电机转子结构分：笼型异步电动机、绕线型异步电动机.交流电动机的作用是将交流电能转换成机械能交流电动机的作用是将交流电能

2、转换成机械能,交流电动机分异步电动机和同步电动机两大类。交流电动机分异步电动机和同步电动机两大类。4-24-3三相异三相异步电动机步电动机定子定子转子转子定子绕组定子绕组定子铁心定子铁心机座机座转子绕组转子绕组转子铁心转子铁心绕线式绕线式鼠笼式鼠笼式A、B、C三相绕组三相绕组A、B、C 三相绕组三相绕组本节基本要求本节基本要求：了解异步电动机的基本结构了解异步电动机的基本结构产生磁场产生磁场产生电磁转矩产生电磁转矩4-4这这是是三三相相异异步步电电动动机机的的基基本本结结构构示示意意图图三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还

3、有端盖、机座、轴承、风扇等部件。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。4-5这这是是三三相相异异步步电电动动机机的的基基本本结结构构示示意意图图三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。端盖端盖机座机座4-6这这是是三三相相异异步步电电动动机机的的基基本本结结构构示示意意图图三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。定子

4、定子4-7这这是是三三相相异异步步电电动动机机的的基基本本结结构构示示意意图图三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。定子定子转子转子轴承轴承端盖端盖机座机座4-8三相异步电动机的定子是由定子铁心和定子绕组组成。三相异步电动机的定子是由定子铁心和定子绕组组成。这是机座定子铁心和定子绕组示意图这是机座定子铁心和定子绕组示意图定子绕组定子绕组铁心铁心定子铁心是由冲有槽孔的硅钢片叠压而成定子铁心是由冲有槽孔的硅钢片叠压而成这是定子硅钢片这是定子硅钢片4-9定子铁

5、心是由冲有槽孔的硅钢片叠压而成，为内圆开槽的圆筒形这是定子硅钢片这是定子硅钢片三相对称定子绕组三相对称定子绕组4-10在定子槽孔中放置三相彼此独立的绕组定子绕组定子绕组AZBXCYY接法接法AXBYCZ A X B Y C Z首端首端:A,B,C末端末端:X,Y,Z 接法接法AXBYCZ4-11U1V1W1W2U2V2接线盒接线盒U1V1W1W2U2V2U1U2V1V2W1W2L1L3L2L1L2L3U1U2V1V2W1W2L1L2L3U1V1W1W2U2V2L1L2L34-12这这是是绕绕线线型型转转子子铁铁心心与与绕绕组组外接电阻外接电阻电刷电刷滑环滑环转子铁心转子铁心转子绕组转子绕组转子

6、铁心是由相互绝缘的硅钢片叠压而成。转子铁心是由相互绝缘的硅钢片叠压而成。有线圈：绕线型转子有线圈：绕线型转子无线圈：笼型转子无线圈：笼型转子4-13 笼型转子是由嵌放在转子铁心槽内的导电条组成，笼型转子是由嵌放在转子铁心槽内的导电条组成，在转子铁心的两端各用一个导电端环把所有的导电条在转子铁心的两端各用一个导电端环把所有的导电条连接起来。连接起来。这这是是笼笼型型转转子子4-14AZBXCY电流的流入端用电流的流入端用 表示表示 电流的流出端用电流的流出端用 表示表示定子绕组与转子绕组定子绕组与转子绕组定子绕组定子绕组转子绕组转子绕组4-15三相异步电动机的基本结构示意图三相异步电动机的基本结

7、构示意图4-16转子转子异步电动机的工作原理：基于电磁感应定律 和电磁力定律4-17iAiBiCiA=Imsin tiB=Imsin(t-120 )iC=Imsin(t+120 )相序相序A-B-C-A ti0AXBYCZiAiBiCi 正方向：首端正方向：首端 末端末端如：如：iA 0 A X iA 0 X A 4-18iA t=0 tiAZBXCYiA=0iB为为负负值值iC为为正正值值NS0电流的流入端用电流的流入端用 表示表示 iBiC电流的流出端用电流的流出端用 表示表示iAiBiCABCXYZ4-19 t t=60iAZBXCYNS60iC=0iB为为负负值值iA为为正正值值iAi

8、BiC0iAiBiCABCXYZ4-20 t=90AZBXCYNS90iA为为正正值值iB为为负负值值iC为为负负值值 tiiAiBiC0iAiBiCABCXYZ4-21 t=180AZBXCYiA=0iB为为正正值值iC为为负负值值180NS tiiAiBiC0iAiBiCABCXYZ4-22 t=60 AZBXCYNS60 t=90AZBXCYNS t=0AZBXCYNS90 t=180 AZBXCYNS18004-2360iA 0iB 0iC=00iA =0iB 0iC 0电流的流入端用电流的流入端用 表示表示 电流的流出端用电流的流出端用 表示表示iAiiBiC120iA=0iB 0i

9、C 0 t4-24 旋转磁场的方向：旋转磁场的方向：由由电流电流超前超前的线圈的线圈转向转向电流电流滞后滞后的线圈的线圈空间相差空间相差120120 角的三相绕组，通入对称角的三相绕组，通入对称三相电流，当电流随时间交变时，产生的两极三相电流，当电流随时间交变时，产生的两极磁场在空间旋转。磁场在空间旋转。定子旋转磁场定子旋转磁场4-25 tiiAiBiC0ABCXYZiAiC90 600 AZBXCYNS0AZBXCYNS60相序相序A-C-B-AAZBXCYNS90iB旋转磁场的反转：旋转磁场的反转：改变流入三相绕组的电流相序（即改变流入三相绕组的电流相序（即对调对调 定子绕组接至电源的三根

10、导线中定子绕组接至电源的三根导线中任意任意 两根两根）4-26iAiBiCABYCZXAXCZBY t=0AZBX CXCYAZBYSNAZBXCYNS0（P=1P=1）（P=2P=2）iAiBiCAXBYCZN0SiA =0iB 0iC 04-27600 t=6 0NSAZBXCXCYAZBY30SN0 tiiAiBiC0iAiBiCABYCZXAXCZBY t=0AZBXCNSXCYAZBY0SNiA 0iB 0iC=0结论结论：当定子每相中有当定子每相中有 n n个线圈串联个线圈串联,且每相绕组始端且每相绕组始端在空间相差在空间相差120120/n/n 时时,通入对称三相交流电后通入对称

11、三相交流电后,产生产生一个一个2n2n极旋转磁场。极旋转磁场。（P=nP=n）4-28pn0=60 f1电源的频率（电源的频率（50Hz）磁极对数磁极对数P=1 n0=3000 r/min P=2 n0=1500 r/min P=3 n0=1000 r/min P=4 n0=750 r/min 4-29SN n0ne(i)ff转子转子导体导体 旋转磁极形成旋转旋转磁极形成旋转磁场，旋转磁场的转速磁场，旋转磁场的转速也称为同步转速。笼型也称为同步转速。笼型转子在旋转磁场的作用转子在旋转磁场的作用下也转动起来，其转向下也转动起来，其转向与旋转磁场的转向相同。与旋转磁场的转向相同。-基于电磁感应定律

12、和电磁基于电磁感应定律和电磁力定律力定律4-30是定子旋转磁场和转子电流的相互作用的结果是定子旋转磁场和转子电流的相互作用的结果-基于电磁感应定律和电磁力定律基于电磁感应定律和电磁力定律4-31n0 S=n0nn=(1S)n00 S U1 U1 TmU1 TmU1 4-45ST0Tm Sm1R2当当X20不变时不变时,临界转差临界转差率率Sm随随R2增大而增加。增大而增加。c.Sm=R2/X20SmSmR2R2 R2 Tst,不能起动不能起动,可可空载空载或或轻载轻载起动起动负载转矩负载转矩 TLTL 时时,电机起动电机起动在在cb段段 nSTba段段 在在ab段段 nSTT=TLTL=TN

13、(在在d点点)4-49 S直到直到 T=T2 电机稳定运行在新的电机稳定运行在新的转速下转速下,工作于工作于d点点 nn=(1 S)n1 Tn0n1TabcTstTmT2dnnNTN=T2N d转矩平衡方程式转矩平衡方程式 =负载转矩负载转矩+空载转矩空载转矩 a b 段段为稳定运行区为稳定运行区,电动机工作在稳定运行区电动机工作在稳定运行区时时,具有自适应能力。例如具有自适应能力。例如,原来在额定负载下稳原来在额定负载下稳 定运行定运行(工作于工作于d点点),若负载转矩若负载转矩 突然增大为突然增大为 T2,T2 TN，4-50硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。硬特性：负载变化时

14、，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，起软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起 动特性好。动特性好。硬特性 （R2小）小）软特性（R2大）大）0Tn 不同场合应选用不同的电动机。如金属切削，选硬特不同场合应选用不同的电动机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电动机性电机；重载起动则选软特性电动机。4-51起动初始瞬间，起动初始瞬间，n=0，S=1 起动电流起动电流IST大，大，57 IN。频繁起动会使电动机过热。频繁起动会使电动机过热。过大的起动电流在短时间内会在线路上造成较大的电压降落，过大的起动电流在短时间内会在线路上造成较大的电压降落，

15、影响邻近负载的正常工作。影响邻近负载的正常工作。起动转矩起动转矩TST不大，虽然刚起动时转子电流较大，但转子的不大，虽然刚起动时转子电流较大，但转子的 功率功率 因数很低。因数很低。如果起动转矩小，就不能满载起动。如果起动转矩小，就不能满载起动。I2cos 2cos 2I20S12 R2+X2E2I2=2I2=2=SE20 R2+(SX20)2cos 2=R2 R2+(SX20)2 24-52直接起动是在起动时把电动机的定子绕组直接接入电网。直接起动是在起动时把电动机的定子绕组直接接入电网。特点：特点：起动转矩小；起动电流大，比额定值大起动转矩小；起动电流大，比额定值大47倍；影响同一电倍；影

16、响同一电网上其它负载的正常工作。网上其它负载的正常工作。优点：优点：简单、方便、经济、起动过程快，适用于中小型笼型异步电动机简单、方便、经济、起动过程快，适用于中小型笼型异步电动机 起动时降低电动机的电源电压，待电动机转速接近稳定转速时，起动时降低电动机的电源电压，待电动机转速接近稳定转速时，再把电压恢复正常。再把电压恢复正常。4-53FUW2U1U2V1V2W1Q1转子转子定子定子绕组绕组只适用于正常运行时只适用于正常运行时为为 接法接法的电动机的电动机 Q2YU1U2V1W1V2W2W1V1U1U2V2W2 起动电流和起动转矩都降起动电流和起动转矩都降低到直接起动时的三分之一低到直接起动时

17、的三分之一Z3/UIIlpYlY=ZU3I3IlPl=31IIllY=4-54 PPYUU31=（2）Y 起动应注意的问题：起动应注意的问题：（1）仅适用于仅适用于正常正常接法为三角形接法的电动机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，起动转起动时，起动电流减小的同时，起动转矩也减小了。矩也减小了。所以降压起动适合于所以降压起动适合于空载或轻载空载或轻载起动的场合起动的场合返回返回4-55U1U2V1V2W1W2Q1Q2M3 Ist=(0.55)2 Ist自耦变压器抽头有自耦变压器抽头有 0.55,0.64,0.73 等等Ist=(0.55)Ist IstIstIst变压器变

18、比变压器变比则变压器副方电流则变压器副方电流为为 =0.551n而变压器原方电流而变压器原方电流(启动电流）启动电流）电动机起动转矩电动机起动转矩Tst=(0.55)2 Tst电动机起动电动机起动电流电流Ist和起动转矩和起动转矩Tst均为直接起动的均为直接起动的1/n2。4-56Q1FUM3 Q2电动机起动时先合开关电动机起动时先合开关Q1,当当电动机的转速接近稳定值时电动机的转速接近稳定值时,再将开关再将开关 Q2合上合上,切除电抗器。切除电抗器。绕线式电动机起动可在转子绕绕线式电动机起动可在转子绕组中串电阻，减小起动电流。组中串电阻，减小起动电流。XST01TstTmSmR2 R2Sm

19、2 R2+XS2E2I2=24-57p=(1S)60 f0n=(1S)n0调速方法调速方法p=2:1,2,3接电源；接电源；4,5,6 悬空悬空p=1:4,5,6接电源；接电源；1,2,3 短接短接：n0=15003000 r/m 123654绕线式电动机在转子绕组绕线式电动机在转子绕组中串入电阻中串入电阻R2,可改变转可改变转差率差率 S 和转速和转速 n。TNST01TstTmSmR2R2Sm R2 f1 f1由由 U1=4.44 f1N1K1 为保证为保证 不变，在调整不变，在调整电源频率电源频率 f1 时时,应同时应同时调整电源电压调整电源电压U1。4-591.型号型号 Y 132M4

20、 分）转/(600pfn=转差率转差率0.04 150014401500=s4.6 4.6 铭牌数据铭牌数据2.转速转速:电机轴上的转速电机轴上的转速（n)。如：如：n=1440 转转/分分磁极数磁极数(极对数极对数 p=2)同步转速同步转速15001500转转/分分Y：三相异步电动机三相异步电动机132132：机座中心高：机座中心高（132mm）M：机座长度代号，机座长度代号，M-中机座；中机座；S-短机座，短机座，L-长机座。长机座。4-60额定电压额定电压UN -电动机在额定运行情况下的电动机在额定运行情况下的定子定子绕组所加绕组所加线线电压。电压。额定电流额定电流IN -电动机在额定情

21、况下运行时电动机在额定情况下运行时定子定子绕组的绕组的线线电流。电流。额定功率因数额定功率因数cos N-电动机在额定运行情况下的电动机在额定运行情况下的定子定子电路电路功率因数。功率因数。3UNINcos NP1=输入功率输入功率4-61额定转速额定转速nN -电动机在额定运行情况下的转速电动机在额定运行情况下的转速 额定效率额定效率 N -是指额定运行情况下是指额定运行情况下输出功率输出功率与与输入功率输入功率的比值的比值=100 PN3UNINcos N N=9550 PNnNTN额定转矩额定转矩TN-在额定运行情况下，电动机轴上负载转矩。在额定运行情况下，电动机轴上负载转矩。额定功率额

22、定功率PN -在额定运行情况下电动机轴上所在额定运行情况下电动机轴上所输出的机械功率输出的机械功率。4-624-63 单相异步电动机常用于功率不大的电动工具单相异步电动机常用于功率不大的电动工具（如电钻、搅拌器等）以及众多的家用电器（如电钻、搅拌器等）以及众多的家用电器作为驱动，其功率一般为几作为驱动，其功率一般为几 几百瓦。几百瓦。单相异步电动机单相异步电动机:（如电风扇、电冰箱、洗衣机、抽油烟机等）（如电风扇、电冰箱、洗衣机、抽油烟机等）单相异步电动机均采用鼠笼式转子，但定子单相异步电动机均采用鼠笼式转子，但定子有所不同。有所不同。4-64 4 鼠笼式转子绕组鼠笼式转子绕组隐极式隐极式凸极

23、式凸极式 12341 定子定子2 定子绕组定子绕组 3 转子转子 4-65工作工作绕组绕组(1)电容分相起动电路电容分相起动电路Z1Z2I1IQUCI2S 电容分相电容分相 在定在定子上放置一个起动绕子上放置一个起动绕组组 F1F2,与主绕组在与主绕组在空间相隔空间相隔 90,并串联并串联电容器电容器 C，使二使二绕组绕组中的电流相差约中的电流相差约 90,即可产生旋转磁场。即可产生旋转磁场。在电机起动后，在电机起动后，有的电动机利用离有的电动机利用离心开关心开关 S 切断起动切断起动绕组绕组F1F2。起动绕组起动绕组F1F24-66F2F1Z1Z2设设 i1=Imsin ti2=Imsin(

24、t+90 )Cui2i1 tii20 t=0i1=0，i2为为正正值值 F2F1Z1Z2 t=45i1、i2均为均为正正值值 F2F1Z1Z2 t=90i1为为正正值，值，i2=0 Si112n1磁场从磁场从F1 F2的轴线位置的轴线位置转向转向Z1 Z2的轴线位置的轴线位置 4-67F2F1Z1Z2i1=Imsin(t+90 )i2=Imsin tSCui2i1i1 tii20 t=0F2F1Z1Z2 t=45i1、i2均为均为正正值值i1为正值为正值，i2=0 12i1=0，i2为正值为正值F2F1Z1Z2 t=90 n1磁场从磁场从Z1 Z2 的轴线位置的轴线位置转向转向F1 F2的轴线

25、位置的轴线位置4-68在电动机的极靴上加入短路铜环称为罩极。在电动机的极靴上加入短路铜环称为罩极。磁极极靴磁极极靴短路铜环短路铜环罩极内外的磁通产生相位差形成旋转磁场。罩极内外的磁通产生相位差形成旋转磁场。它使鼠笼形转子产生转矩而起动。它使鼠笼形转子产生转矩而起动。4-69定子定子磁极磁极转子转子短路短路环环 定子通入电流以后，部分磁定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而磁通有了相位差，从而形成旋形成旋转磁场转磁场，使转子转起来。，使转子转起来。结构结构：单相绕组绕在磁极单相绕组绕在磁极 上，在磁极的约上，在磁极的约1/31/3部分套部分套一短路环一短路环返回返回4-70磁通示意图磁通示意图 C K A B CEKIK K A B磁通相量图磁通相量图i4-71作业作业 A选择题：选择题：4.2.14.4.5 B基本题：基本题：4.5.2 C拓宽题：拓宽题：4.5.3