交流电机的工作原理与特性教学课件.ppt

1、 1 异步电动机的应用非常广泛：异步电动机的应用非常广泛：在工业方面：中、小型轧钢设备在工业方面：中、小型轧钢设备,机床、轻工机械、起重机机床、轻工机械、起重机 械械,矿山机械等。矿山机械等。在农业方面：脱粒机、粉碎机、排灌机械及加工机械。在农业方面：脱粒机、粉碎机、排灌机械及加工机械。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。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。1.按电机定子相数分：三相异步电动机、两相异步

2、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.按电机的转子结构分：笼型异步电动机、绕线型异步电动机按电机的转子结构分：笼型异步电动机、绕线型异步电动机.2三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饶线式饶线式鼠笼式鼠笼式A、B、C三相绕组三相绕组A、B、C 三相绕组三相绕组3电动机的外形电动机的外形4三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。此外此外,还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。还有端盖、机座、轴承、风扇等部件

3、。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5三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。此外此外,还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。端盖端盖机座机座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6三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。此外此外,还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。定子定子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7三相异步

4、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。此外此外,还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。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8三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕 组组成。组组成。这是机座定子铁心和定子绕组示意图定子绕组定子绕组机座机座定子铁心定子铁心9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

5、接法AXBYCZA XB YC Z首端首端:A,B,C末端末端:X,Y,Z 接法接法AXBYCZ11转子铁心是由相互绝缘的硅钢片叠压而成。这这是是转转子子硅硅钢钢片片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根据转子绕组结构的不同又分为笼型转子和绕线型转子根据转子绕组结构的不同又分为笼型转子和绕线型转子鼠笼型转子的电机称鼠笼式电动机鼠笼型转子的电机称鼠笼式电动机绕线型转子的电机称绕线式电动机绕线型转子的电机称绕线式电动机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三相绕组接成转子三相绕组接成Y型型13 鼠笼型转子是由嵌放在转子铁心槽内的导电条组成鼠笼型转子是由

6、嵌放在转子铁心槽内的导电条组成,在转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。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。这这是是笼笼型型转转子子1415三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构示意图16转子转子用手摇动手柄使磁极转动，转子跟着旋转。摇得快，转子用手摇动手柄使磁极转动，转子跟着旋转。摇得快，转子转得快；摇得慢，转子转得慢。反摇时，转子马上反转。转得快；摇得慢，转子转得慢。反摇时，转子马上反转。17对称三相电流流入对称三相电流流入 对称对称三相绕组三相绕组：i 正方向规定正方向规定：首端首端 末端末端如：如：iA：A X iA 0 X A iA

7、 0iAiBiCiA=Imsin tiB=ImsiniC=Imsin相序相序A-B-C-A ti0AXBYCZ空间相差空间相差120120 角的三相绕组角的三相绕组iAiBiC1860iA 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 0iC 0 t19当电流相序为当电流相序为 ：A-B-C-A,A-B-C-A,旋转磁场的方向为顺时针方向旋转磁场的方向为顺时针方向旋转磁场的反转：旋转磁场的反转：改变流入三相绕组的电流相序即对改变流入三相绕组的电流相序即对调调 定子绕组接至电源的三根导

8、线中任意定子绕组接至电源的三根导线中任意 两根两根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20结论：改变流入三相绕组的电流相序改变流入三相绕组的电流相序,就能改变旋转就能改变旋转磁场的转向磁场的转向;相序相序A-B-C-A相序相序A-C-B-A21iAiBiCABYCZXAXCZBY t=0AZBX CXCYAZBYSNAZBXCYNS0（P=1P=1）P=2P=2iAiBiCAXBYCZ12060N0SiA =0iB 0iC 022600 t=6 0NSAZBXCXCYAZBY30SN0 tiiAiBiC0iAiBiCABYCZXAX

9、CZBY t=0AZBXCNSXCYAZBY0SNiA 0iB 0iC=023结论：当定子每相中有结论：当定子每相中有 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120/n 时时,通入对称三相交流电后通入对称三相交流电后,产生一产生一个个2n极旋转磁场。极旋转磁场。P=npn0=60 f1电源的频率电源的频率 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 24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

10、律和电磁力定律基于电磁感应定律和电磁力定律25n0S=n0nn=n00 S 启动时：启动时：n=0,S=1 n=0,S=1额定运行时：额定运行时：nN nN n0,SN=0.015 0.06 n0,SN=0.015 0.06n n0-异步电动机异步电动机结论：通过电磁感应,转子在旋转磁场的作用下也转动起来,其转向与旋转磁场的转向相同。-异步电动机也称为感应电动机26铭铭 牌牌U1V1W1W2U2V2接线盒接线盒27U1V1W1W2U2V2U1V1W1W2U2V2U1U2V1V2W1W2L1L3L2U1U2V1V2W1W2L1L2L3L1L2L3L1L2L328IlU1U2V1V2W1W2L1L

11、3L2UlUPIPUl =380 VUl=380 VUP=Ul=380 VUP=220 V Ul3接线方式选择：根据电源线电压及电动机的额定电压而定接线方式选择：根据电源线电压及电动机的额定电压而定IlU1U2V1V2W1W2L1L2L3UlUPIP若电动机铭牌上标有若电动机铭牌上标有 220/380V两种额定电压两种额定电压,接法标明接法标明/Y ,则表明：则表明：若电源若电源线电压线电压=220V,接；若电源线电压接；若电源线电压=380V,Y接。接。每相绕组每相绕组的相电压的相电压每相绕组的相电流每相绕组的相电流线线电电压压线电流线电流29例例5.1 电源线电压为电源线电压为380V，现

12、有两台电动机，其铭牌数，现有两台电动机，其铭牌数据如下，试选择定子绕组的连接方式据如下，试选择定子绕组的连接方式。(1)J32-4，功率，功率1.0kW，电压，电压220/380V，连接方法，连接方法 /Y，电流，电流 4.25/2.45A，转速，转速1420 r/min，功率因数，功率因数0.79。(2)J02-21-4，功率，功率1.1 kW，电压，电压380/660V，连接方法，连接方法 /Y ，电流电流6.27/5.67A，转速，转速1410 r/min，功率因数，功率因数0.79。解：解：30额定功率额定功率PN -在额定运行情况下在额定运行情况下,电动机轴上所输出的电动机轴上所输出

13、的 机械功率。机械功率。型号：型号：额定电压额定电压UN -电动机在额定运行情况下的定子绕组所电动机在额定运行情况下的定子绕组所 加线电压。加线电压。220/380,/Y 31额定电流额定电流IN -电动机在额定情况下运行时定子绕组的线电动机在额定情况下运行时定子绕组的线 电流值电流值,也称满载电流。也称满载电流。10.25/5.9,/Y 额定频率额定频率fN -在额定运行情况下的交流电源频率。我国在额定运行情况下的交流电源频率。我国 工业标准频率为工业标准频率为50Hz。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,也称满也称满 载转速。载转速。额定功率因

14、数额定功率因数cos N-电动机在额定运行情况下的定子电电动机在额定运行情况下的定子电 路功率因数。路功率因数。tiuPiP0 32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 的比值的比值额定负载转矩额定负载转矩TN-在额定运行情况下在额定运行情况下,电动机轴上负电动机轴上负 载转矩。载转矩。=100 PN3UNINcos N N3UlIlcos P1=9.55 PNnNTNP2=T 33AZBXCY主磁通主磁通 漏磁通漏磁通 L1(很小很小)定子绕组和转子绕组均为交流铁心线圈定子绕组和转子绕组均为交流铁心线圈AXBYCZiAiBiCuAu

15、BuC漏磁通漏磁通 L234 eL1eL2R1R2N1N2u1u1 i1i1 di1dteL1=L1i2 i2 (主磁通主磁通)L1 L1(漏磁通漏磁通)L2 L2=L2eL2di2dte2e2=N2 d dt E2=4.44 f2N2 e1e1=N1 d dt E1=4.44 f1N1 35U1 E1=4.44 f1N1 u1=R1i1 e1-eL1di1dt=R1i1-e1+L1R1N1u1i1e1eL1U1=R1I1 E1 EL1 =R1 I1 E1+j I1 X1 =I1Z1 E1 用向量表示用向量表示：Z1=R1+jX1：定子的内阻抗：定子的内阻抗一般：一般：R1,X1很小很小,可忽

16、略可忽略R R1 1：每相定子绕组电阻每相定子绕组电阻X X1 1：每相定子绕组漏磁每相定子绕组漏磁 感抗感抗 X X1 1=2=2 f f1 1L L1 1：旋转磁场每极磁通旋转磁场每极磁通N N1 1：每相定子绕组匝数每相定子绕组匝数 U1 4.44 f1N136Z2=R2+jX2：转子的内阻抗：转子的内阻抗E2=4.44 f2N2 e2i2R2N2eL20=R2i2 e2 eL2di2dte2=R2i2+L2用向量表示用向量表示：E2=R2I2 +j I2 X2 =I2Z2R R2 2：每相转子绕组电阻每相转子绕组电阻X X2 2：每相转子绕组漏磁每相转子绕组漏磁 感抗感抗 X X2 2

17、=2=2 f f2 2L L2 2：旋转磁场每极磁通旋转磁场每极磁通N N2 2：每相转子绕组匝数每相转子绕组匝数371.f2-转子电流的频率转子电流的频率 转子和旋转磁场的相对速度转子和旋转磁场的相对速度 n0n60f2 =P（n0n）=S f12.E2-转子感应电动势转子感应电动势E2=4.44 f2N2=4.44 S f1 N2=S E20X20是是n=0时的时的X23.X2 -转子漏磁感抗转子漏磁感抗 X2=2 f2L2=2 S f1L2=S X20E20是是n=0时的时的E2E20=4.44 f1N2 X20=2 f1L238I2cos 2cos 2I20S12 R2+X2E2I2=

18、2I2=2=SE20 R2+(SX20)2cos 2=R2 R2+(SX20)2 24.I2-转子电流转子电流 5.cos 2-转子功率因数转子功率因数 I2E2结论：结论：E2,I2,f2,X2E2,I2,f2,X2和和coscos2 2均与均与S S有有关关39，1将将代入代入 式得式得1 电磁转矩是由旋转磁场电磁转矩是由旋转磁场和转子电流的有功分量相和转子电流的有功分量相 互作用而产生的互作用而产生的,所以所以与结构有关的常数与结构有关的常数T=K _SR2U1 2R22+(SX20)2常数常数I2,cos 2SR2U 2R22+(SX20)2=K _40ST10因为因为 n=n0,可以

19、由转矩特性得到机械特性可以由转矩特性得到机械特性n0T41nS0T四个特殊点：四个特殊点：n0理想空载工作点理想空载工作点（0，n0）nNTN额定工作点额定工作点 （TN，nN）启动工作点启动工作点 （TSt，0）TSt临界工作点临界工作点 （Tmax，nm）Tmaxnm42 TN 额定负载转矩额定负载转矩 Tst 启动转矩启动转矩=9.55 PNnNTNn0SN=n0nN额定转差率额定转差率Tst=K _R2U 2R2 2+(X20)2起动瞬间起动瞬间 n=0,S=1 n=0,S=1 K R2UX2022T=K _SR2U 2R2 2+(SX20)2 U 2U TstR2 Tst495543

20、 Tmax 最大转矩最大转矩T=K _SR2U 2R22+(SX20)2一般一般 st=1.0 2.2特殊特殊 st=2.2 2.8 T Tstst T TL L,能起动，能起动，T Tstst T T TL L,电动机才能正常工作，否则电动机才能正常工作，否则 电动机将停转，造成电动机将停转，造成严重过载严重过载。鼠笼式电动机鼠笼式电动机：m=2.0 2.5绕线式电动机绕线式电动机：m=2.5 3.045 当当X20不变时不变时,临界转差率临界转差率Sm随随R2增大而增加增大而增加。c.Sm=R2/X20a.Tmax U2b.Tmax与与 R2无关无关,Sm与与 U无关无关,U Tmax46

21、T=K _SR2U 2R22+(SX20)2工程上采用规格化转矩工程上采用规格化转矩转差率特性求得转差率特性求得T-不易得到不易得到T =2Tmax+SSmSSm47 降低电源电压降低电源电压U a.n n0 0不变不变Tmax n0TnmsSmn n0 0Tst Ts tTmaxb.（）U1Tmax2UNTmax=（）U1Tst2UNTst=c.特性变软特性变软 Tmax U2，Tst U2，Sm与与 U无关无关49484353636149 f1 fN f1 改变电源频率改变电源频率f=f1 fN n0TTmaxTstsn n0 0SmTs tn n0 0Sma.n0,Sm U=常数常数fd

22、.不变不变pn0=60 f1R2Sm=X20b.Tmax不变不变Tmax=K U22X20c.Tst K R2UX2022Tst50以保证以保证 不变不变,从而从而保证保证 Tmax Tmax不变不变U=4.44 f1N1 在调整电源频率在调整电源频率 f f 时时,应同时调整电应同时调整电源电压源电压 U U U Uf f保持：保持：=常数常数注意注意 ：Tmax=K U22X2051 定子回路串入电阻定子回路串入电阻R1sTmax n0TnmsSmn n0 0Tst +Ts tTmaxi1R1uNu1R1s串入电阻串入电阻R1s,R1s,将使定子每将使定子每相绕组上的电压相绕组上的电压U1

23、U1降低降低,类似于类似于降低电源电压降低电源电压U U的的情况情况4952 转子回路串入电阻转子回路串入电阻R2s R2n0TTmaxTstsn n0 0Sme2i2R2s R2+R2s Ts tSmpn0=60 f1R2+R2sSm=X20Tmax=K U22X20 K （R2+R2s）U 2X202Tst53436554 a.n0不变不变,Sm d.b.Tmax不变不变c.Tst R2n0TTmaxTstsn n0 0Sm R2+R2s Ts tSm55启动初始瞬间启动初始瞬间,n=0,S=11.起动电流起动电流Ist大大,Ist=57 IN。v 过大的起动电流在短时间内会在线路上造成较

24、大的过大的起动电流在短时间内会在线路上造成较大的v电压降落电压降落,影响邻近负载的正常工作。影响邻近负载的正常工作。2.起动转矩起动转矩Tst不大不大-Tst=0.81.5TNv 频繁起动会使电动机过热。频繁起动会使电动机过热。v虽然刚起动时转子电流较大虽然刚起动时转子电流较大,但转子的功率因数很低但转子的功率因数很低,不能满载起动。不能满载起动。1.足够大的足够大的Tst（Tst TL）2.较小的较小的 Ist56L1 L2 L3 优点：简单、方便、经济、起动过程快优点：简单、方便、经济、起动过程快,适用于中小型适用于中小型笼型异步电动机笼型异步电动机适用于：适用于：Ist IN3+414

25、电源总容量电源总容量电动机功率电动机功率U1=U启动时把电动机的定子绕组直接接入电网启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；起动电流大起动转矩小；起动电流大,比额定值大比额定值大5757倍倍57 启动时降低电动机定子绕组的相电压启动时降低电动机定子绕组的相电压,待电动机转速待电动机转速接近稳定转速时接近稳定转速时,再把电压恢复正常。再把电压恢复正常。58FUW2U1U2V1V2W1Q1转子转子定子定子绕组绕组 Q2YU1U2V1W1V2W2W1V1U1U2V2W2启动时接成星型启动时接成星型启动完毕接成三角形启动完毕接成三角形59 特点：特点：1.起动电流和起动转矩都降低到

26、直起动电流和起动转矩都降低到直 接起动时的三分之一接起动时的三分之一2.2.只适用于正常运行时为只适用于正常运行时为 接法的接法的 电动机电动机3.3.空载或轻载启动空载或轻载启动IstYUlUPIpZIstUlUPIPZIstY=Ist31TstY=Tst31启动器启动器4960 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 则变压器副方电流则变压器副方电流而变压器原方电流而变压器原方电流电动机起动转矩电动机起动转矩Tst=(0.55)2 Tst变压器变比变压器变比K为为 =0.55N2N1自耦变压器自耦变压器电

27、动机起动电流电动机起动电流I Istst和起动转矩和起动转矩T Tstst均为直接起动的均为直接起动的K K2 2。61启动时启动时,开关开关1KM打开打开,串串入入RstXst降压启动。当降压启动。当电动机的转速接近稳定值电动机的转速接近稳定值时时,再将开关再将开关 1KM合上合上,切除切除RstXst。起动转矩起动转矩T Tstst。2.RstRst消耗功率。消耗功率。3.3.用于不经常启动且空载或轻载的场合。用于不经常启动且空载或轻载的场合。Xst62每相绕组有两个线圈每相绕组有两个线圈,将三相绕组中一个线将三相绕组中一个线圈接为圈接为 Y 形形,另一个另一个线圈接为线圈接为 形形,电动

28、电动机起动电流机起动电流ABCIsty Ist Ist Ist63转子回路中串电阻转子回路中串电阻R2st,R2st,减小起动电流。当电减小起动电流。当电动机转速接近稳定值时动机转速接近稳定值时,再切除再切除RstRst。绕线式异步电动机的启动绕线式异步电动机的启动 R2n0TE20I2st=2（R2+R2st）+X202sTLn n0 0 R2+R2st TstB（R2+R2st）U=K X202TstA5564R f22X f2启动时：启动时：n=0n=0，S=1S=1，故，故 f f2 2=f=f1 1，R R、X X最大。最大。串串RstRst启动启动启动完毕：启动完毕：n n n n

29、N N，S S 0 0 ，f f2 2 很小，很小，R R、X X 0 0。切除切除RstRst65p=(1S)60 fn=n0调速方法调速方法:改变改变S S、P P、f f1.调压调速调压调速-通过改变定子绕组的电压通过改变定子绕组的电压U来调速来调速方法：方法：改变电源电压改变电源电压U U或定子回路串入电阻或定子回路串入电阻R R1s1s0TTmax nsSmn n0 0 TLa调速前：稳定运行在调速前：稳定运行在a a点点U=UN，n=nana调速后：稳定运行在调速后：稳定运行在c c点点cU=U1，n=ncnc4766cnc0TTmax nsn n0 0 TLana 特点特点：（1

30、 1）调速范围不大。调速范围不大。（2 2）实现无级调速。实现无级调速。（3 3）T Tmaxmax（4 4）672.转子回路串电阻转子回路串电阻R2s调速用于绕线式电动机调速用于绕线式电动机 R2n0Tsn n0 0 R2+R2s TLa转子回路不串电阻，转子回路不串电阻，n=nana调速前：稳定运行在调速前：稳定运行在a a点点调速后：稳定运行在调速后：稳定运行在c c点点转子回路串电阻转子回路串电阻R2s，n=nccnc 特点特点：（1 1）串入电阻后转速降串入电阻后转速降 低。低。（2 2）实现有级调速。实现有级调速。（3 3）T Tmaxmax不变不变（4 4）（5 5）低速时损耗大

31、。低速时损耗大。（6 6）适用于短时重复运适用于短时重复运 转的起重运输设备。转的起重运输设备。68P=1P=2将每相绕组分成两半将每相绕组分成两半,以以A相为例：线圈相为例：线圈A1X1和和A2X2。若。若A1X1和和A2X2串联串联,得得 p=2；若若A1X1A1X1和和A2X2A2X2反并联头尾相联反并联头尾相联,得得 p p=1=1。69p=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 短短接接：n1=15003000 r/m 123654如：如：70 f1 fNn0TTmax fN f1U=常数常数fna调速前：稳定运行在调速前：稳定

32、运行在a a点点af=fN，n=nanbb调速后：稳定运行在调速后：稳定运行在b b点点f=f1，n=nbT TL L 特点特点：（1 1）调速范围大。调速范围大。（2 2）实现无级实现无级调速。调速。（3 3）T Tmaxmax不变，不变，不变不变 （4 4）71当转子的转速当转子的转速n n超过旋转磁场的转速超过旋转磁场的转速nono时时,这时的转这时的转矩是制动转矩。电动机进入反馈制动状态。矩是制动转矩。电动机进入反馈制动状态。fffE E272n0Tn0电动状态电动状态反馈制动反馈制动73nT反馈制动反馈制动电动状态电动状态n0Tn01电动电动状态状态反馈制动反馈制动abcnancTL

33、TLfNf174将三相中的任意两相对调将三相中的任意两相对调,产生制动转矩产生制动转矩,使使M停机。停机。旋转磁场与转子的相对转速旋转磁场与转子的相对转速为为 I2 I1必须在笼型电动机的定子或必须在笼型电动机的定子或绕线式电动机的转子中串入绕线式电动机的转子中串入电阻电阻R,以防止烧坏绕组。以防止烧坏绕组。fEf能量消耗大。能量消耗大。E275n0Tn0电动状态电动状态反接制动反接制动断开电源断开电源,否则电否则电机将反转机将反转76制动时将定子绕组从三制动时将定子绕组从三相电源断开相电源断开,然后接入然后接入低压直流电源。产生固低压直流电源。产生固定磁场定磁场,旋转的转子导旋转的转子导条内

34、产生条内产生e2及及i2,i2与固与固定磁场相互作用定磁场相互作用,产生产生与与n相反的电磁转矩相反的电磁转矩-制动转矩制动转矩,使使n减速。当减速。当 n0,i20,T0 制动制动:动能动能电能电能热能热能需要另外加直流电源需要另外加直流电源ffEE277n0电动状态电动状态能耗制动能耗制动n0Tabn=0时时,切断直流电源切断直流电源TL78 用途：用途：功率不大的电动工具：如电钻、搅拌器等功率不大的电动工具：如电钻、搅拌器等功率：功率：一般为几一般为几 几百瓦。几百瓦。单相异步电动机单相异步电动机:定子只有一相主绕组定子只有一相主绕组,转子采用鼠笼式转子转子采用鼠笼式转子家用电器：如电风

35、扇、电冰箱、洗衣机、家用电器：如电风扇、电冰箱、洗衣机、抽油烟机等抽油烟机等79 4 鼠笼式转子绕组鼠笼式转子绕组隐极式隐极式凸极式凸极式 121 定子定子2 定子绕组定子绕组3 转子转子 4380ff 当定子单相绕组中通入单相交流电后产生的磁场为正弦当定子单相绕组中通入单相交流电后产生的磁场为正弦交变脉振磁场：交变脉振磁场：轴线固定轴线固定,幅值随时间正弦交变幅值随时间正弦交变 i=Imsin t ti0 =msin t t 0可将可将脉振磁场脉振磁场分解为两个幅值相等、以同一转速分解为两个幅值相等、以同一转速 n0向相反方向旋转的磁通。向相反方向旋转的磁通。810t0t1t2t3 t4t5

36、t6t7t8t +-t0 +-t4 +-t8-+t1+-t3 -+t6 +-t5+-t7 +t2 n0n0 +=1282T合成转矩合成转矩 脉振磁场可以脉振磁场可以分解为两个幅值相等分解为两个幅值相等 转速相同转速相同 (均为均为 n0)、转向相反的旋转、转向相反的旋转磁场磁场。pn0=60 f1 -n0+n0T+T+（正向转矩）（正向转矩）T T（反向转矩）（反向转矩）83T011S+S220T+TT=T+T84n+-n0n02.2.若有外力将转子推一下若有外力将转子推一下,T+,T+T,T,电动机可以电动机可以启启 动动,转动方向取决于外力方向。转动方向取决于外力方向。n合成转矩合成转矩

37、T=T+T +-n0n0若三相异步电动机运行时断了一根线若三相异步电动机运行时断了一根线,相当于单相异相当于单相异步电动机步电动机,称为三相异步电动机的单相运行称为三相异步电动机的单相运行,或缺相或缺相运行。运行。禁止禁止外力外力外力外力85例例:三相异步电动机在电源断掉一根线后为什么不能起三相异步电动机在电源断掉一根线后为什么不能起 动？在运行中断掉一根线为什么还能继续转动？长动？在运行中断掉一根线为什么还能继续转动？长 时间运行是否可以？时间运行是否可以？(1)三相异步电动机在电源断掉一根线时三相异步电动机在电源断掉一根线时,就成为就成为(2)单相电动机运行。在起动时断了一线单相电动机运行

38、。在起动时断了一线,因起动因起动(3)转矩为零而不能起动转矩为零而不能起动,只能听到嗡嗡声只能听到嗡嗡声,这时这时(4)电流很大电流很大,时间长了时间长了,就将电动机烧坏。就将电动机烧坏。(2)如果在运行中断了一线如果在运行中断了一线,则电动机仍将继续转则电动机仍将继续转(3)动。若此时还带动额定负载动。若此时还带动额定负载,则势必超过额定则势必超过额定(4)电流。时间一长电流。时间一长,也会使电动机烧坏也会使电动机烧坏答答:86设设 iA=Imsin tiB=Imsin(t+90 )iA tiiB0n0BYAX t=45iA、iB均为均为正正值值 BYAX t=90iA为为正正值，值，iB=

39、0 BYAX t=0iA=0，iB为为正正值值 87 在空间相差在空间相差90的两个绕组的两个绕组,分别流入在相位上分别流入在相位上 相差相差90的两相电流的两相电流,也能产生旋转磁场。也能产生旋转磁场。如果两个绕组的参数相同如果两个绕组的参数相同,两相电流的幅值相等两相电流的幅值相等,产生的是圆形旋转磁场。产生的是圆形旋转磁场。如果两个绕组的参数不对称如果两个绕组的参数不对称,两相电流的幅值不两相电流的幅值不 相等相等,或者两相电流的相位差小于或者两相电流的相位差小于90时时,产生产生 的是椭圆形旋转磁场。的是椭圆形旋转磁场。旋转磁场的转向是从电流相位超前的绕组的轴线旋转磁场的转向是从电流相

40、位超前的绕组的轴线 位置转向电流相位滞后的绕组的轴线位置位置转向电流相位滞后的绕组的轴线位置,所以所以,改变两个绕组中电流的相位关系改变两个绕组中电流的相位关系,可以改变旋转可以改变旋转 磁场的转向磁场的转向,也就改变了电动机的转向。也就改变了电动机的转向。881.适当选择适当选择C,使二绕组中的电流使二绕组中的电流iB超前超前iA 2.90,即可产生旋转磁场。旋转磁场的即可产生旋转磁场。旋转磁场的方向：从电流超前的线圈转向电流滞后的方向：从电流超前的线圈转向电流滞后的线圈。线圈。3.在电机起动后在电机起动后,有的电动机利用离心开有的电动机利用离心开4.关关 S 切断起动绕组切断起动绕组BY。

41、XY定子上放置：定子上放置：起动绕组起动绕组BYBY工作绕组工作绕组AXAX在空间在空间相隔相隔90 串联串联 C2.在旋转磁场的作用下在旋转磁场的作用下,转子随着旋转磁转子随着旋转磁3.场转动。场转动。n方向同方向同n0n0niB=ImsiniA=Imsin t89答答:只要改变旋转磁场的只要改变旋转磁场的方向即可改变电容分相异方向即可改变电容分相异步电动机的转向。故只要步电动机的转向。故只要改变电容改变电容C的串联位置的串联位置,让让iA超前超前iB900,即可实现旋转即可实现旋转磁场的反向磁场的反向,从而实现电动从而实现电动机的反转。机的反转。实现正反转电路实现正反转电路s s1:1:顺

42、时针旋转顺时针旋转s s2:2:逆时针旋转逆时针旋转90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。91 ii 2滞后于滞后于 1 1 1 (未罩部分）未罩部分）2 2 (被罩部分）被罩部分）椭圆形椭圆形旋转磁场旋转磁场转子转子转动转动椭圆形旋转磁场的方向：椭圆形旋转磁场的方向：从未罩部分转向罩住部从未罩部分转向罩住部分分,而且转向是不能随意而且转向是不能随意改变的。改变的。由于电磁感应由于电磁感

43、应罩极式异步电动机的转动方向：罩极式异步电动机的转动方向：是从未罩部分转向是从未罩部分转向 罩住部分罩住部分92定子：同异步电动机。三相绕组通定子：同异步电动机。三相绕组通 以三相交流电流以三相交流电流转子转子主磁极主磁极直流励磁绕组直流励磁绕组经电刷引入经电刷引入 直流电源直流电源鼠笼式启动绕组鼠笼式启动绕组极掌上极掌上931.异步启动：异步启动：定子绕组通以三相交流电流定子绕组通以三相交流电流,产生旋转磁场产生旋转磁场n0=60f/P,n0=60f/P,转子鼠笼式启动绕组切割旋转磁场转子鼠笼式启动绕组切割旋转磁场,绕组绕组内产生电流内产生电流i2,i2 i2,i2 与与作用作用,使转子沿旋

44、转磁场使转子沿旋转磁场n0n0的方向转动起来。的方向转动起来。异步启动异步启动定子绕组接至三相交流定子绕组接至三相交流电源电源转子不加直流励磁，相转子不加直流励磁，相当于鼠笼式绕组当于鼠笼式绕组942.同步运行同步运行当当n n0时时,转子励磁绕转子励磁绕组接入直流电源组接入直流电源,流过直流过直流电流流电流If,产生一个固定产生一个固定极性的磁场极对数同极性的磁场极对数同旋转磁场旋转磁场,根据异性相吸根据异性相吸的原理的原理,旋转磁场紧紧吸旋转磁场紧紧吸住固定磁场从而带动转住固定磁场从而带动转子以同步转速子以同步转速n0旋转。旋转。同步运行同步运行pn0=60 fn=旋旋转转磁磁场场固固定定磁磁场场If951.pn0=60 fn=转速恒定，适合带大功率，不需转速恒定，适合带大功率，不需 要调速长期运行的生产机械。要调速长期运行的生产机械。2.机械特性机械特性nTn03.功率因数功率因数cos随励磁电流随励磁电流If的改变而改变的改变而改变,可用于可用于4.做功率补偿。做功率补偿。96