1、电机的概述 电机的定义 电机是一种能实现电能和机械能相互转换的电气装置，是电动机和发电机等的统称。u做为电源，将机械能转换为电能的电机称为发电机发电机；u将电能转换为另一种形式电能的电机，包括变压器变压器、变流机变变流机变频机频机、移相器移相器等；u在电气机械系统中起调节、放大和控制作用的称为控制电机控制电机。 电机的重要性拖动生产机械，将电能转换为机械能的电机称为电动机电动机； 电机是与电能的生产、传输、分配、使用有着密切关系的电磁机械。应用非常广泛 学习电机的相关基本理论和分析方法具有重要意义。交流电动机感性认识交流电动机感性认识下面是它主要部件的拆分图。下面是它主要部件的拆分图。 一一、
2、三相异步电动机基本结构、三相异步电动机基本结构 右图是一台三相笼型感应电动机的外形右图是一台三相笼型感应电动机的外形图。图。图6.1.7 铜条笼型绕组 图6.1.8 铸铝笼型转子第二章 三相异步电动机 第二节 三相异步电动机的原理一、旋转磁场 1.演示实验 旋转磁场 感应电动势电流 电磁转矩 转子转动的方向与磁极旋转方向是相同。 2.旋转磁场 一种极性和大小不变，且以一定转速旋转的磁场。n0nNSf二二、 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理异步电动机原理模型ei磁铁闭合线圈人为转动感应电流受力而旋转感生电流旋转磁场产生的条件旋转磁场产生的条件 从理论分析和实践证明，在从理论分析和
3、实践证明，在对称三相绕对称三相绕组组中流过中流过对称三相交流电对称三相交流电时会产生这种时会产生这种旋转磁场旋转磁场。对称三相绕组 三相对称绕组三相对称绕组就是三个外形、尺寸、匝数都完全相同、首端就是三个外形、尺寸、匝数都完全相同、首端彼此互隔彼此互隔120、对称地放置到、对称地放置到定子定子槽内的三个独立的绕组，槽内的三个独立的绕组，如图所示。如图所示。AYCBZ1n()电流出电流出( )电流入电流入XBiAXBYCZAiCiiAiBiC 二、三相异步电动机的旋转磁场的产生 二、三相异步电动机的旋转磁场的产生 1.对称三相绕组 3个外型、尺寸、匝数都完全相同、首端彼此互隔120、对称地放置到
4、定子槽内的3个独立的绕组。 由电网提供的三相电压是对称三相电压，由于由电网提供的三相电压是对称三相电压，由于对称三相绕组组成的三相负载是对称三相负载对称三相绕组组成的三相负载是对称三相负载，每相负载的复阻抗都相等，所以，流过三相，每相负载的复阻抗都相等，所以，流过三相绕组的电流也必定是对称三相电流。绕组的电流也必定是对称三相电流。 2。对称三相电流旋转磁场的产生 选定选定t=0 、120 、240、 360四个特定瞬间考四个特定瞬间考察三相电流产生的合成磁效应，说明旋转磁场的察三相电流产生的合成磁效应，说明旋转磁场的产生产生并规定：电流为正值时，从每相线圈的首端入、并规定：电流为正值时，从每相
5、线圈的首端入、末端出；电流为负值时，从末端入、首端出。用符末端出；电流为负值时，从末端入、首端出。用符号号 表示电流流出，用表示电流流出，用表示电流流入。表示电流流入。U V WU1U2V1V2W2W1i1 = Imsin ti2 = Imsin( t120O) i3 = Imsin( t120O)i1 i2 i3 t = 0O 时时i1 = 0，i2 0， i3 0NSIm tOi1 t = 0O 时时i1 = 0，i2 0， i30U1U2V1V2W2W1NS t = 120O 时时i10，i2 = 0，i3 0 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理U1U2V1V2W2W1NS
6、U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W2W1NS t = 240O 时时i1 0，i20，i3 = 0 t = 360O 时时i1= 0，i2 0，i30 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理NS2. 旋转磁场的方向旋转磁场的方向旋转磁场的旋转方向决定于通入定子绕组中的三相交流电源的相序，且与三相交流电源的相序，的方向一致只要任意调换电动机两相绕组所接交流电源的相序，旋转磁场即反转因此要改变电动机的转向，只要改变旋转磁场的转向即可 旋转磁场的转向旋转磁场的转向 U (i1) V(i2) W(i3) 由超前相转向滞后相。由超前相转向滞后相。 由通入绕组中的电流的相序决定的。由通入
7、绕组中的电流的相序决定的。 怎样改变怎样改变 n0 的方向的方向 ? V(i1) U(i2) W(i3)i 变化一周变化一周i 每秒钟变化每秒钟变化 50 周周i 每分钟变化每分钟变化 (5060) 周周 旋转磁场转一圈旋转磁场转一圈旋转磁场转旋转磁场转 50 圈圈旋转磁场转旋转磁场转 3000 圈圈 . 旋转磁场的转速旋转磁场的转速同步转速同步转速 n1 的大小怎样改变？的大小怎样改变？ 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理n1= 3000 = 60 f1 (r / min)n旋转磁场的旋转速度称为旋转磁场的旋转速度称为同步转速同步转速U1U2V1V2W2W1每相绕组由每相绕组由
8、一个线圈组成一个线圈组成U1 V1 W1U2 V2 W2U3 V3 W3U4 V4 W4U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3每相绕组由两个每相绕组由两个线圈串联组成线圈串联组成 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理当三相对称电流通入三相对称绕组，必然会产生一个大小不变，且在空当三相对称电流通入三相对称绕组，必然会产生一个大小不变，且在空间以一定的转速不断旋转的旋转磁场。间以一定的转速不断旋转的旋转磁场。绕组按一定规律绕制，产生的旋转磁场可相应达到绕组按一定规律绕制，产生的旋转磁场可相应达到1 1对、对、2 2对对 、3 3对等对等多对多对磁极。磁极。U1U2U3U4V1
9、V4V2V3W4W1W2W3 t = 0O 时时 i1 = 0，i2 0， i3 0 NSNS 磁极对数磁极对数 p p = 2 电流变化一周电流变化一周 旋转磁场转旋转磁场转半半圈圈 n1 = 1 500 当磁极对数当磁极对数 p = 3 时时 n1 = 1 000 60 f1 2= 60 f1 3= 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 结 论 旋转磁场的转速旋转磁场的转速 n n1 1 取决于电流频率取决于电流频率 f f 和磁极对数和磁极对数 p p。160 fnpp 磁极对数磁极对数 f 电流频率电流频率 f = 50 Hz 时：时： 1 2 3 4 5 6 3 000
10、1 500 1 000 750 600 500 pn0/(r/min)二、三相异步电动机的工作原理当定子接通三相电源后，即在定、转子之间当定子接通三相电源后，即在定、转子之间的气隙内建立了一同步速为的气隙内建立了一同步速为n1的旋转磁场。磁的旋转磁场。磁场旋转时将切割转子导体，根据电磁感应定场旋转时将切割转子导体，根据电磁感应定律可知，在转子导体中将产生感应电势，其律可知，在转子导体中将产生感应电势，其方向可由右手定则确定。磁场逆时针方向旋方向可由右手定则确定。磁场逆时针方向旋转，导体相对磁极为顺时针方向切断磁力线转，导体相对磁极为顺时针方向切断磁力线。转子上半边导体感应电势的方向为流进，。转
11、子上半边导体感应电势的方向为流进，用用表示；下半边导体感应电势的方向为流表示；下半边导体感应电势的方向为流出，用出，用 表示。表示。 因转子绕组是闭合的，导体中有电流，电流方向与电势相同。载因转子绕组是闭合的，导体中有电流，电流方向与电势相同。载流导体在磁场中要受到电磁力，其方向由左手定则确定。这样，流导体在磁场中要受到电磁力，其方向由左手定则确定。这样，在转子导条上形成一个逆时针方向的电磁转矩。于是转子就跟着在转子导条上形成一个逆时针方向的电磁转矩。于是转子就跟着旋转磁场逆时针方向转动。旋转磁场逆时针方向转动。 5、转差率、转差率（异步原理）（异步原理） 旋转磁场的转速与转子（电动机）的转速
12、之差称为转差，转差与旋转磁场的转速之比称为转差率，用s表示，即 11nnnsAYCBZXn1n旋转磁场转速电动机转速 转差率转差率11nnsn 转差率转差率是异步电机的一个基本物理量，它反映电机的各种是异步电机的一个基本物理量，它反映电机的各种运行情况。运行情况。转子未转动时转子未转动时，;s,n10 电机理想空载时电机理想空载时，.s,nn01 作为电动机，转速在作为电动机，转速在10n范围内变化，转差率在范围内变化，转差率在0 0 1 1范围内变。范围内变。 负载越大，转速越低，转差率越大；反之，转差率越小。负载越大，转速越低，转差率越大；反之，转差率越小。转差率的大小能够反映电机的转速大
13、小或负载大小。电机的转转差率的大小能够反映电机的转速大小或负载大小。电机的转速为：速为：11n = (- s)n 额定运行时，转差率一般在额定运行时，转差率一般在0.020.020.060.06之间，即电机转速之间，即电机转速接近同步转速。接近同步转速。转差率转差率 :s = n1n n1转子转速转子转速 : n=(1 s) n1=(1-s)60f/p 起动时起动时 n = 0，s = 1 理想空载时理想空载时 n = n1，s = 0 正常运行时正常运行时 0nn1， 1s0 额定运行时额定运行时 sN = 0.01 0.09 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理异步电机的各种运
14、行状态异步电机的各种运行状态 状态状态 制动状态制动状态 堵转状态堵转状态 电动机状态电动机状态 理想空载状态理想空载状态 发电机状态发电机状态转子转速转子转速转差率转差率n0 s1n = 0s = 10nn1 1s0n = n1s = 0nn1s0工作工作原理原理三相交流电源接通三相定子绕组定子绕组产生三相对称电流三相对称电流在电机内部建立旋转磁场旋转磁场与转子绕组产生相对运动 ( 切割 )转子绕组中产生感应电流感应电流转子绕组(感应电流)在磁场中受到电磁力的作用在电磁力作用下，转子逆时针方向开始旋转，转速为n 。iAACBXZYiBiC三相异步电动机原理简图三相对称电流旋转磁场感应电流由此
15、可知，异步电动机是通过载流的转子绕组在磁场中受力而使电动机旋转的，而转子绕组中的电流由电磁感应产生，并非外部输入，故异步电动机又称感应电动机感应电动机。例题：某三相异步电动机的额定转速为720r/min，试求该电动机的额定转差率及磁极对数。解：因为 n1=60f1/p ， 所以：当p=1时， n1=3000 r/min； 当p=2时， n1=1500 r/min； 当p=3时， n1=1000 r/min； 当p=4时， n1=750 r/min； 当p=5时， n1=600 r/min。 又因为nN略低于 n1，所以n1=750 r/min。 所以 p=60f1/ n1 =60 50/750
16、=4 SN= （n1nN）/n1=（750720）/750=0.04【例题】16060 503000fnppp%67. 275073075011nnnsNN 异步电动机满载时，s0.06故异步电动机的额定转速略小于磁场同步转速，由此可知同步转速 n1 = 750 r/min , p = 4 ，2p = 8 。 空载转速 n0 = ( 1s0 ) n1 = ( 10.267 % )750 = 748 r/minr/min额定转差率 某三相异步电动机，电源频率为50Hz，空载转差率s0 = 0.00267，额定转速nN = 730 r/min。试求：电机的极数2p 、同步转速n1 、空载转速n0
17、、额定转差率sN。【解】旋转磁场的同步转速为例：已知三相异步电动机极对数P=2，额定转速nN=1450r/min,电源频率f=50Hz,求额定转差率s。该电动机在进行变频调速时，频率突然降为f=45Hz,求此时对应的转差率s,并问此时电机在何种状态下运行？U2U1W2V1W1V21nn总结总结1 1、电生磁、电生磁：三相对称绕组通三相对称绕组通往三相对称电流产生圆形旋转往三相对称电流产生圆形旋转磁场。磁场。2 2、动磁、动磁生电生电：旋转磁场切旋转磁场切割转子导体感应电动势和电流。割转子导体感应电动势和电流。3 3、电磁力、电磁力：转子载流（有功转子载流（有功分量电流）体在磁场作用下受分量电流
18、）体在磁场作用下受电磁力作用，形成电磁转矩，电磁力作用，形成电磁转矩，驱动电动机旋转，将电能转化驱动电动机旋转，将电能转化为机械能。为机械能。第三节第三节 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构一、主要部件一、主要部件1. 定子定子 定子铁心、定子绕组、定子铁心、定子绕组、 机座和端盖等。机座和端盖等。 定子铁心的硅钢片定子铁心的硅钢片 异步电机的基本理论异步电机的基本理论 定子铁心定子铁心 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 定子绕组定子绕组对称三相绕组。对称三相绕组。 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 定子接线盒定子接线盒U1 V1 W1W2 U2
19、V2U1 V1 W1U2 V2 W2星星形形(Y)联联结结U1 V1 W1W2 U2 V 23 三三角角形形( )联联结结U1 V1 W1W2 U2 V 23 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构转子铁心、转子绕组、转轴、风扇等。转子铁心、转子绕组、转轴、风扇等。转子铁心的硅钢片转子铁心的硅钢片2. 转子转子 转子绕组转子绕组 绕线型：绕线型：对称三相绕组。对称三相绕组。 笼笼 型：型：对称多相绕组。对称多相绕组。 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 笼型异步电动机的转子笼型异步电动机的转子 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 笼型异步电动机的转子笼型异
20、步电动机的转子 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 笼型异步电动机的转子笼型异步电动机的转子 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 绕线型异步电动机的转子绕线型异步电动机的转子 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 绕线型异步电动机的转子绕线型异步电动机的转子 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 三相笼型异步电动机的部件图三相笼型异步电动机的部件图 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 三相笼型异步电动机的结构三相笼型异步电动机的结构转子转子 定子定子 风扇风扇 冷空气流冷空气流
21、罩罩 壳（非驱动端）壳（非驱动端） 端盖（驱动端）端盖（驱动端） 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 三相绕线型异步电动机的结构三相绕线型异步电动机的结构三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 三相绕线型异步电动机示意图三相绕线型异步电动机示意图 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机的外形三相异步电动机的外形 更多的图片更多的图片 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机的外形三相异步电动机的外形 更多的图片更多的图片 三相异步电动机的外形三相异步电动机的外形 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 更多的图
22、片更多的图片 UN 400 690 V fN 50 / 60 Hz PN 200 2 300 kW 2p 2 8 交流低压笼型异步电动机交流低压笼型异步电动机 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 更多的图片更多的图片 UN 690 V，2 11 kVfN 50 / 60 Hz PN 200 3 000 kW 2p 2 12 交流高压笼型异步电动机交流高压笼型异步电动机 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 更多的图片更多的图片 第四节三相异步电动机的定子绕组 三相异步电动机的定子绕组和绕线型异步电动机的转子绕组都是三相对称绕（统称为三相交流绕组）定子绕组：通入电流建立
23、旋转磁场转子绕组：与磁场有相对运对时将产生感应电动势它们均是电动机进行能量转换的关键部件。交流绕组的基本知识1线圈、线圈组、绕组组成交流组成交流绕组的基本单元叫线圈，它有两个引出线，一个叫首端，一个叫末端。l 有效边l 端部线线圈可由一匝或多匝组成圈边圈边 首端首端 尾端尾端两匝线圈两匝线圈三相异步电动机定子2.电角度和机械角度机械角度:电动机圆周在几何上分成3600,称机械角度.电角度:从电磁观点来看,经过N、S一对磁极恰好相当于一个周期，即经过3600电角度，若电动机有P对磁极，电动机圆周按电角度计算电角度电角度=P 机械角度机械角度 3.极距定子绕组一个磁极所占有定子圆周的距离。（一般用
24、定子槽数来表示） =Z/2P Z定子铁心总槽数4.节距Y一个线圈的有两个有效边所跨定子圆周的距离,一般也用定子槽数来表示.5.每极每相槽数第一个磁极下每相绕组所占有的槽数Z/2Pm极相组 一个磁极下属于同一相的线圈按一定方式串联成的线圈组称为极相组. 按节距按节距Y与极距与极距 的关系：的关系： 整距整距绕组绕组 Y= 短距绕组短距绕组 Y 按相数按相数：单相、两相、三相绕组单相、两相、三相绕组 按槽内层数按槽内层数： 单层单层绕组绕组 双层绕组双层绕组 单双层混和绕组单双层混和绕组 按每极每相所占槽数：按每极每相所占槽数： 整数槽整数槽绕组绕组 分数槽绕组分数槽绕组绕组的分类：n按绕组端接部
25、分的形状按绕组端接部分的形状：单层绕组分为：单层绕组分为：v同芯式绕组同芯式绕组v链式绕组链式绕组v交叉式绕组交叉式绕组双层绕组分为：双层绕组分为：v叠绕组叠绕组v波绕组波绕组二、三相绕组二、三相绕组圈边圈边 首端首端 尾端尾端1. 三相单层绕组三相单层绕组例如：例如：z = 12，p = 1，m = 3，y = 。两匝线圈两匝线圈 每极每相槽数每极每相槽数 q z 2 p m q = =12 213 = 2 12345678910 11 12定子槽定子槽 SNU1U2一相绕组一相绕组接线图接线图（单层）（单层）3.2 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构SN12345678910
26、 11 12U1简化的一相简化的一相 绕组接线图绕组接线图（单层）（单层）U2 槽距角槽距角 相邻两槽中心相邻两槽中心 线间的电角度。线间的电角度。 = p 360o z= 1 360o12= 30 极距极距 相邻两磁极中心相邻两磁极中心 线间的距离（槽数）。线间的距离（槽数）。 z 2 p = =12 21 = 6 3.2 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 线圈节距线圈节距 y 线圈两圈边之间的距离（槽数）线圈两圈边之间的距离（槽数） 。当当 y = 时，称为整距绕组；当时，称为整距绕组；当 y 时，称为短距绕组。时，称为短距绕组。 z2 py = = =12 21= 6 S
27、N12345678910 11 12U1U2yV1 V23.2 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构当当 q1 分布绕组分布绕组。当当 q = 1 集中绕组。集中绕组。SN12345678910 11 12U1U2V1V2W1W2三相单层整距分布绕组接线图三相单层整距分布绕组接线图3.2 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构例如：例如：z = 12，p = 1，m = 3，y = 5。 由计算得：由计算得： q = 2，= 30，y 。2. 三相双层绕组三相双层绕组NS12345678910 11 12串联串联U1 U2 实线为外层线圈边，虚线为内层线圈边。实线为外层线
28、圈边，虚线为内层线圈边。3.2 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 双层绕组双层绕组3.2 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 100L-2型三相异步电动机,定子绕组为单层同心式绕组，定子槽数为=24,极数2P=2,相数M=3,大线圈节距为11(1-12)槽,小线圈节距为9(2-11)槽,试绘出其绕组展开图.3.2 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构3. 三相绕组的种类三相绕组的种类(1)单层绕组和双层绕组单层绕组和双层绕组(2)整距绕组和整距绕组和 短距绕组短距绕组 整距绕组整距绕组 y= 短距绕组短距绕组 y1 【例例3.2.1】 Y180M2 型
29、三相异步电动机，型三相异步电动机， PN = 22 kW，UN = 380 V，三角形联结，三角形联结，IN = 42.2 A， N = 0.89，fN = 50 Hz，nN = 2 940 r/min。求额定运行时的：。求额定运行时的：(1) 转差率；转差率；(2) 定子绕组的相电流；定子绕组的相电流； (3) 输入有功功率；输入有功功率； (4) 效率。效率。 解：解：(1) 由型号知由型号知 2p = 2，即即 p = 1，因此因此 n0 = 3 000 r/min，故，故sN = n0nN n0= 3 0002 940 3 000= 0.02 (2) 由于由于定子三相绕组为三角形联结，
30、故相电流为定子三相绕组为三角形联结，故相电流为 I1P =IN 33.2 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构42.2 3= A = 24.4 A气隙基波磁通势的幅值气隙基波磁通势的幅值2 kw N I2p=4 Fpm = 0.9 kw N I p三、旋转磁通势三、旋转磁通势三相电流通过三相绕组时，三相绕组的三相电流通过三相绕组时，三相绕组的三个基波脉振磁通势为三个基波脉振磁通势为FpU = Fpm sin tFpV = Fpm sin( t 120o )FpW = Fpm sin( t120o )3.4 三相异步电动机的磁通势平衡方程式三相异步电动机的磁通势平衡方程式大连理工大学
31、电气工程系 【例例3.4.1】 有一三相双层绕组，有一三相双层绕组， z = 36 ， p = 2，y = 8 /9， N = 96。(1) 分析该绕组的类型；分析该绕组的类型； (2) 若旋转磁场若旋转磁场磁通最大值磁通最大值 m = 0.011 Wb，转速，转速 n0 = 1 500 r/min，则每相，则每相绕组中产生的电动势的有效值是多少？绕组中产生的电动势的有效值是多少？ (3) 若通过每相绕组若通过每相绕组的电流有效值为的电流有效值为 I = 2.04 A，该三相绕组产生的旋转磁通势，该三相绕组产生的旋转磁通势的幅值是多少？的幅值是多少？ 解：解：(1) 由于由于 y = 8 /9
32、 ，故为短距绕组。，故为短距绕组。由于由于q =z2pm=36223= 31(2) 电动势电动势 分布绕组分布绕组 kp = sin 90 y = sin ( 90) 89= 0.9853.4 三相异步电动机的磁通势平衡方程式三相异步电动机的磁通势平衡方程式大连理工大学电气工程系 = p 360 zks =2q sin2 q sin= 2360 36= 20=20 2sin(3 ) 3sin20 2= 0.96f =p n060= 50 Hz = Hz 21 500 60E = 4.44 f kw Nm = 4.44500.9850.96960.011 V = 220 V3.4 三相异步电动机
33、的磁通势平衡方程式三相异步电动机的磁通势平衡方程式大连理工大学电气工程系R2 s= m1 I22 4. 电磁功率电磁功率 PePe = P1PCu1PFePe = m2 E2 I2cos 2 = m1 E2 I2 cos 25. 转子铜损耗转子铜损耗 PCu2 PCu2 = m2 R2 I22 = m1 R2 I2 2 = s Pe3.6 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩= m1 R2I2 2 + m1 R2I2 2 1s s大连理工大学电气工程系8. 输出功率输出功率 P2 P2 = PmP0 = PePCu2P0 = P1PCu1PFePCu2P06. 机械功率机械功率
34、 PmPm = PePCu21ss Pm = m1 R2I22 = (1s ) Pe7. 空载损耗空载损耗 P0 P0 = PmePad机械损耗机械损耗附加损耗附加损耗3.6 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩大连理工大学电气工程系P1PCu1+PFePePCu2P0P2Pm 总损耗总损耗 Pal Pal = PFePCuPmePad = PFe(PCu1PCu2) PmePad 功率平衡方程式功率平衡方程式 P2 = P1Pal 效率效率 = 100% P2 P1 3.6 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩大连理工大学电气工程系 【例例3.6.1】 某三相
35、异步电动机，某三相异步电动机，UN = 380 V， 形联结形联结, f1=50Hz, R1=1.5, R2=1.2。在拖动某负载运行时，相。在拖动某负载运行时，相电流电流 I1 = 11.5A， I2 = 10A, =0.86, =82% , n = 1446 r/min。求：该电机的求：该电机的 P1、Pe、Pm 和和P2 。解：解： 同步转速同步转速3.6 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩n0 =60f1p = 60 50 2r/min=1500 r/min转差率转差率 s = n0n n0= 1 5001 446 1 500= 0.036 大连理工大学电气工程系输入
36、功率输入功率 P1 =3 U1 I1 = 3 380 11.50.86W=11.27kW P2 = P1= 0.8211.27 kW = 9.24 kW Pm = (1s ) Pe= (10.036 )10 kW = 9.64 kW3.6 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩输出功率输出功率 电磁功率电磁功率 机械功率机械功率 Pe = m1 I2 2R2 s= 3 10 2 2 W = 10 kW 1.20.036大连理工大学电气工程系二、三相异步电动机的转矩二、三相异步电动机的转矩Pm = P2P0 T = T2T0 1. 电磁转矩电磁转矩 TT = Pm Pmn = 9.
37、55 = 60 Pm2 nT = Pe 0 = 60 Pe2 n0Pen0 = 9.55 2. 空载转矩空载转矩 T0T0 = P0 = 60 P0 2 nP0n = 9.55 3. 输出转矩输出转矩 T2T2 = P2 = 60 P2 2 nP2n = 9.55 3.6 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩大连理工大学电气工程系 电动机的负载转矩为电动机的负载转矩为 TL，稳定运行时，稳定运行时 T2 = TL若若 TL T2TL n s E2s I2s (I1) T T2 = TL 重新稳定运行重新稳定运行( n 较高较高, I1 较小较小)。 一般一般 T0 很小很小 ，
38、在满载或接近满载时，在满载或接近满载时， 3.6 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩 T0 T 因此因此 T = T2 = TL 大连理工大学电气工程系 【例例3.6.2】求例求例3.6.1中的电动机的转矩中的电动机的转矩T2 、 T0 和和T 。解解: : 输出转矩输出转矩 电磁转矩电磁转矩 空载转矩空载转矩 T2 = 60 P2 2 n 60 9.24 103 2 3.14 1446=N m=61.05N m T0 = 60 P0 2 n 60 0.4 103 2 3.14 1446=N m=2.64N m P0 = Pm P2 =(9.64 9.24) kW=0.4kW
39、 空载损耗空载损耗 T = T0+ T2 =(2.64+61.05) N m=63.69N m 3.6 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩大连理工大学电气工程系T = 60 Pe 2 n0 60 10 103 2 3.14 1500=N m=63.69N m T = 60 Pm 2 n 60 9.64 103 2 3.14 1446=N m=63.69N m 或者或者3.6 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩大连理工大学电气工程系3.7 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性 当当 U1= U1N， f1 = f1N 时，时， n = f (P2)
40、 I1 = f (P2) T = f (P2) = f (P2) = f (P2)运行特性运行特性 nI1T P2 n I1(I2) T (P1) 在额定功率附近，在额定功率附近， 和和 最高。最高。第第3章章 异步电机的基本理论异步电机的基本理论O P2n, , , I1 , T 大连理工大学电气工程系3.8 单相异步电动机单相异步电动机Oft一、脉振磁场一、脉振磁场 定子：单相绕组；转子：笼型。定子：单相绕组；转子：笼型。 定子单相绕组产生的脉振磁场定子单相绕组产生的脉振磁场第第3章章 异步电机的基本理论异步电机的基本理论U1U2SNNS大连理工大学电气工程系 脉振磁通势的分解脉振磁通势的
41、分解FtfOFF = FR = F /2FF FR3.8 单相异步电动机单相异步电动机大连理工大学电气工程系ftOt1t2t3t4t5t6t7t8t = 0FF FRt1FFFRF FF FRt2F t3FFRFFt4FR FFt5FRFFt6F FR FFt7FRFFt8FF FR3.8 单相异步电动机单相异步电动机大连理工大学电气工程系二、工作原理二、工作原理当转子与旋转磁场转向相同时，转差率当转子与旋转磁场转向相同时，转差率 s = 1大连理工大学电气工程系 转子顺时针方向旋转转子顺时针方向旋转 TOs1sF sRTFTRsF1，sR1 TFTR T = TFTR 0，转子继续顺时针方向
42、旋转。转子继续顺时针方向旋转。 转子逆时针方向旋转转子逆时针方向旋转 TOs1sR sFTRTFsF1，sR1 TRTF T = TFTR 0转子继续逆时针方向旋转。转子继续逆时针方向旋转。 3.8 单相异步电动机单相异步电动机大连理工大学电气工程系三、起动方法三、起动方法1. 两相起动两相起动 定子绕组：定子绕组： 主绕组主绕组辅助绕组辅助绕组（工作绕组）（工作绕组） （起动绕组）（起动绕组）原理：原理：旋转磁场旋转磁场起动转矩起动转矩两相电流两相电流3.8 单相异步电动机单相异步电动机大连理工大学电气工程系转子转子 uCW1W2S1 S2Q 单相电容单相电容电动机的原理图电动机的原理图工作
43、绕组工作绕组 起动绕组起动绕组 3.8 单相异步电动机单相异步电动机iw isi 大连理工大学电气工程系 单相电容起动电动机单相电容起动电动机3.8 单相异步电动机单相异步电动机 更多的图片更多的图片 大连理工大学电气工程系 转子转子 2. 罩极起动罩极起动 短路环短路环 定子定子 定子定子 磁极磁极3.8 单相异步电动机单相异步电动机大连理工大学电气工程系*3.9 三相直线异步电动机三相直线异步电动机定子定子转子转子旋转电机旋转电机初级初级次级次级 直线电机直线电机第第3章章 异步电机的基本理论异步电机的基本理论大连理工大学电气工程系*3.9 三相直线异步电机三相直线异步电机初级初级(a)
44、短初级短初级(b) 短次级短次级次级次级 单边型直线电动机单边型直线电动机 次级次级 初级初级次级次级初级初级初级初级 双边型直线电动机双边型直线电动机 大连理工大学电气工程系*3.10 三相异步发电机三相异步发电机第第3章章 异步电机的基本理论异步电机的基本理论C CCM3QZL 单机运行的异步发电机单机运行的异步发电机 r IC E 并联电容后的相量图并联电容后的相量图大连理工大学电气工程系*3.10 三相异步发电机三相异步发电机OICEErEICIC =EXC= 2 f CE电容线电容线电容线电容线异步发电机的自励过程异步发电机的自励过程Atan C =EIC= XC =12 f C C C E C C E B CC 自励的条件自励的条件(1) 转子铁心要有剩磁。转子铁心要有剩磁。(2) 定子绕组必须并联电容。定子绕组必须并联电容。(3) 必须有足够的电容。必须有足够的电容。LFChun 制作 大连理工大学电气工程系练练 习习 题题v3.1.1v3.2.1 3.2.2 3.2.3v3.3.1 3.3.2 v3.4.1 3.4.2 3.4.3v3.5.1 3.5.2 3.5.3 v3.6.1 3.6.2 3.6.3 3.6.4 3.6.5* 以教师画勾的题为准。以教师画勾的题为准。第第3章章 异步电机的基本理论异步电机的基本理论下一章下一章
