1、第第3章章交流电动机交流电动机3.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理3.2三相异步电动机的定子电路和转子电路三相异步电动机的定子电路和转子电路3.3三相异步电动机的电磁转矩与机械特性三相异步电动机的电磁转矩与机械特性3.4三相异步电动机的启动方法三相异步电动机的启动方法3.5三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法3.6三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动3.7单相异步电动机单相异步电动机3.8三相同步电动机三相同步电动机第第3章章交流电动机交流电动机 交流电动机按照转子转速与旋转磁场速度（同步速度）的异同，可分为交流同步电动机与交流异步电动机。同步电动
2、机转子转速与旋转磁场速度相同，异步电动机转子转速与旋转磁场速度不同。异步电动机按电源相数不同可分为三相异步电动机与单相异步电动机。三相异步电动机使用三相交流电源，它具有结构简单、使用和维修方便、坚固耐用等优点，在工农业生产中应用极为广泛。本章要求在了解三相异步电动机的基本结构和旋转磁场的产生的基础上，着重掌握三相异步电动机的工作原理、机械特性，以及启动、调速和制动的方法；掌握单相异步电动机的工作原理和启动方法；了解三相同步电动机的结构特点、工作原理、机械特性及启动方法。视频第第3章章交流电动机交流电动机3.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理3.1.1三相异步电动机的
3、基本结构三相异步电动机的基本结构三相异步电动机主要由定子和转子构成，定子是静止不动三相异步电动机主要由定子和转子构成，定子是静止不动的部分，转子是旋转部分，在定子与转子之间有一定的气隙。的部分，转子是旋转部分，在定子与转子之间有一定的气隙。1轴承盖；轴承盖；2端盖；端盖；3接线盒；接线盒；4散热片；散热片；5定子铁芯；定子铁芯；6定定子绕组；子绕组；7转轴；转轴；8转子；转子；9风扇；风扇；10罩壳；罩壳；11轴承；轴承；12机机座座 第第3章章交流电动机交流电动机3.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理3.1.1三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转
4、子定子定子风扇风扇冷空气流冷空气流罩罩壳（非驱动端）壳（非驱动端）端盖（驱动端）端盖（驱动端）视频第第3章章交流电动机交流电动机3.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理3.1.1三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构1 1定子定子（由定子铁芯、定子绕组与机座三部分组成）（由定子铁芯、定子绕组与机座三部分组成）定子铁芯定子铁芯是磁路的一部分，是磁路的一部分，它由它由0.5mm的硅钢片叠压而成，的硅钢片叠压而成，片与片之间是绝缘的，以减少片与片之间是绝缘的，以减少涡流损耗。定子铁心的硅钢片涡流损耗。定子铁心的硅钢片的内圆冲有定子槽，槽中安放的内圆冲有定子槽，槽中
5、安放线圈。硅钢片铁心在叠压后成线圈。硅钢片铁心在叠压后成为一个整体，固定于机座上。为一个整体，固定于机座上。第第3章章交流电动机交流电动机3.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理3.1.1三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构1 1定子定子（由定子铁芯、定子绕组与机座三部分组成）（由定子铁芯、定子绕组与机座三部分组成）定子绕组定子绕组是电动机的电路是电动机的电路部分。三相电动机的定子绕组部分。三相电动机的定子绕组分为三个部分对称地分布在定分为三个部分对称地分布在定子铁心上，称为子铁心上，称为三相绕组三相绕组，分，分别用别用AX、BY、CZ表示，其表示，其中，
6、中，A、B、C称为首端称为首端，而，而X、Y、Z称为末端称为末端。三相绕组接入三相交流电源，三相绕组中的电流定子铁三相绕组接入三相交流电源，三相绕组中的电流定子铁心中产生心中产生旋转磁场旋转磁场。第第3章章交流电动机交流电动机3.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理3.1.1三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构2 2转子转子（由转子铁芯、转子绕组组成）（由转子铁芯、转子绕组组成）转子的作用是转子的作用是产生转子电流，即产生电磁转矩。产生转子电流，即产生电磁转矩。转子铁芯转子铁芯是电动机的磁路的一部分，由硅钢片叠压而成。是电动机的磁路的一部分，由硅钢片叠压而
7、成。转子铁心装在转轴上。转子铁心装在转轴上。转子绕组转子绕组分为分为线绕式线绕式和和鼠笼式。鼠笼式。鼠笼式转子绕组鼠笼式转子绕组是在是在转子铁心槽里插入铜转子铁心槽里插入铜条，再将全部铜条两条，再将全部铜条两端焊在两个铜端环上端焊在两个铜端环上而组成。而组成。金属环铁心铜排第第3章章交流电动机交流电动机3.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理3.1.1三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构2 2转子转子（由转子铁芯、转子绕组组成）（由转子铁芯、转子绕组组成）绕线式转子绕组绕线式转子绕组是由线是由线圈绕组放入转子铁心槽圈绕组放入转子铁心槽内，并分为三相对称绕内
8、，并分为三相对称绕组，与定子产生的磁极组，与定子产生的磁极数相同。线绕式转子通数相同。线绕式转子通过轴上的滑环和电刷在过轴上的滑环和电刷在转子回路中接入外加电转子回路中接入外加电阻，用以改善启动性能阻，用以改善启动性能与调节转速。与调节转速。交流高压笼型异步电动机UN690V，211kVfN50/60HzPN2003000kW2p 212交流低压笼型异步电动机交流低压笼型异步电动机UN400690VfN50/60HzYZR、YZ系列起重冶金用交流异步电机YP 系列变频调速电机功率从功率从0.37315kW变频范围变频范围3100HzYG 系列辊道用电机机座号从 112315功率从 0.3250
9、kW JR2 系列三相异步电动机第第3章章交流电动机交流电动机3.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理3.1.2三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 三相异步电动机的工作原理是基于定子旋转磁场和转子三相异步电动机的工作原理是基于定子旋转磁场和转子电流的相互作用。电流的相互作用。视频机械负载机械负载旋转起来旋转起来三相异步电动机的三相异步电动机的工作原理工作原理对称三相绕组对称三相绕组通入对称三相电流通入对称三相电流旋转磁场旋转磁场（磁场能量）（磁场能量）磁感线切割磁感线切割转子绕组转子绕组转子绕组中转子绕组中产生产生e 和和 i 转子绕组在磁场中转子绕组在
10、磁场中受到电磁力的作用受到电磁力的作用转子旋转起来转子旋转起来电磁电磁转矩转矩感感应应 三相三相 交流交流 电能电能第第3章章交流电动机交流电动机3.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理3.1.2三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 由于转子转速不等于同步转速，所以把这种电动机称为异步电动机，把转速差（n0-n）与同步转速n0的比值称为异步电动机的转差率转差率，用S表示，即 通常，异步电动机在额定负载时，n 接近于n0，转差率很小，一般为0.0150.060。转差率转差率:s=100%n0n n0转子转速转子转速:n=(1s)n0起动时起动时n=0，s=1
11、理想空载时理想空载时n=n0，s=0正常运行时正常运行时0nn0，1s0额定运行时额定运行时sN=0.010.09异步电机的各种运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=10nn01s0n=n0s=0nn0s0第第3章章交流电动机交流电动机3.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理3.1.3三相异步电动机的旋转磁场三相异步电动机的旋转磁场1旋转磁场的产生旋转磁场的产生当电动机定子绕组通以三相电流时，各相绕组中的电流都当电动机定子绕组
12、通以三相电流时，各相绕组中的电流都将产生自己的磁场。由于电流随时间变化而变化，所以它们产将产生自己的磁场。由于电流随时间变化而变化，所以它们产生的磁场也将随时间变化而变化。三相电流产生的总磁场（合生的磁场也将随时间变化而变化。三相电流产生的总磁场（合成磁场）不仅随时间的变化而变化，而且是在空间旋转的，因成磁场）不仅随时间的变化而变化，而且是在空间旋转的，因此称其为旋转磁场。此称其为旋转磁场。视频第第3章章交流电动机交流电动机3.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理3.1.3三相异步电动机的旋转磁场三相异步电动机的旋转磁场1旋转磁场的产生旋转磁场的产生假定定子绕组中电流
13、假定定子绕组中电流的正方向规定为从首端流的正方向规定为从首端流向末端，且向末端，且iA的初相位为零，的初相位为零，则三相绕组则三相绕组A、B、C的电的电流（相序为流（相序为ABC）的）的瞬时值为：瞬时值为：tIi sinmA)32sin(mB tIi)34sin(mC tIi第第3章章交流电动机交流电动机3.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理3.1.3三相异步电动机的旋转磁场三相异步电动机的旋转磁场1旋转磁场的产生旋转磁场的产生(1)t=0(1)t=0 时时iA=0iB为负为负,电流实际方向与正方向相反电流实际方向与正方向相反,即电流从即电流从Y端流到端流到B端；端
14、；iC为正为正,电流实际方向与正方向一致电流实际方向与正方向一致,即电流从即电流从C端流到端流到Z端。端。第第3章章交流电动机交流电动机3.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理3.1.3三相异步电动机的旋转磁场三相异步电动机的旋转磁场1旋转磁场的产生旋转磁场的产生(2)t=T/6时时 iA为正为正,电流实际方向与正方向一致电流实际方向与正方向一致,即电流从即电流从A端流到端流到X端。端。iB为负为负,电流实际方向与正方向相反电流实际方向与正方向相反,即电流从即电流从Y端流到端流到B端；端；iC=0第第3章章交流电动机交流电动机3.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异
15、步电动机的结构和工作原理3.1.3三相异步电动机的旋转磁场三相异步电动机的旋转磁场1旋转磁场的产生旋转磁场的产生(3)t=T/3时时iB=0iA为正，电流从为正，电流从A端流到端流到X端。端。iC为负，电流从为负，电流从Z端流到端流到C端；端；第第3章章交流电动机交流电动机3.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理3.1.3三相异步电动机的旋转磁场三相异步电动机的旋转磁场1旋转磁场的产生旋转磁场的产生(4)t=T/2时时iA=0iB为正，电流从为正，电流从B端流到端流到Y端。端。iC为负，电流从为负，电流从Z端流到端流到C端；端；按以上分析可以证明：当三相电流随时间不断
16、变化时，合成磁场也按以上分析可以证明：当三相电流随时间不断变化时，合成磁场也在不断旋转，故称旋转磁场。在不断旋转，故称旋转磁场。第第3章章交流电动机交流电动机3.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理3.1.3三相异步电动机的旋转磁场三相异步电动机的旋转磁场2旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向要改变旋转磁场的旋转方要改变旋转磁场的旋转方向，只要把定子绕组接到电源向，只要把定子绕组接到电源的三根导线中的任意两根对调的三根导线中的任意两根对调即可。即可。三相交流电三相交流电ABC，旋转磁场顺时针方向旋转。，旋转磁场顺时针方向旋转。三相交流电三相交流电ACB，旋转磁场逆时针
17、方向旋转。，旋转磁场逆时针方向旋转。第第3章章交流电动机交流电动机3.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理3.1.3三相异步电动机的旋转磁场三相异步电动机的旋转磁场3旋转磁场的极数及旋转速度旋转磁场的极数及旋转速度在交流电动机中，旋转磁场相对定子的旋转速度被称为在交流电动机中，旋转磁场相对定子的旋转速度被称为同步速度，用同步速度，用n0表示。表示。以上讨论的旋转磁场，具有一对磁极（磁极对数用以上讨论的旋转磁场，具有一对磁极（磁极对数用p表表示）即示）即p=1。从上述分析可以看出，电流变化经过一个周期。从上述分析可以看出，电流变化经过一个周期（变化（变化360电角度），
18、旋转磁场在空间也旋转了一转（转了电角度），旋转磁场在空间也旋转了一转（转了360机械角度），若电流的频率为机械角度），若电流的频率为f，旋转磁场每分钟将旋转，旋转磁场每分钟将旋转60f 转，即：转，即：fn600 第第3章章交流电动机交流电动机3.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理3.1.3三相异步电动机的旋转磁场三相异步电动机的旋转磁场3旋转磁场的极数及旋转速度旋转磁场的极数及旋转速度如果把定子铁心的槽数增加如果把定子铁心的槽数增加1倍（倍（12个槽），制成如图所示个槽），制成如图所示的三相绕组。再将这三相绕组接的三相绕组。再将这三相绕组接到对称三相电源使通过对称
19、三相到对称三相电源使通过对称三相电流，便产生具有两对磁极的旋电流，便产生具有两对磁极的旋转磁场。转磁场。（a）t=0 （b）t=T/6 （c）t=T/3 （d）t=T/2第第3章章交流电动机交流电动机3.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理3.1.3三相异步电动机的旋转磁场三相异步电动机的旋转磁场3旋转磁场的极数及旋转速度旋转磁场的极数及旋转速度从图可以看出，当磁极对数为从图可以看出，当磁极对数为2时，电流变化半个周期，旋时，电流变化半个周期，旋转磁场在空间只转过了转磁场在空间只转过了/2，即，即1/4转，电流变化一个周期，旋转，电流变化一个周期，旋转磁场在空间只转了
20、转磁场在空间只转了1/2转。转。其旋转速度仅为一对磁极时的一半。其旋转速度仅为一对磁极时的一半。依次类推，当有依次类推，当有p对磁极时，其转速为：对磁极时，其转速为：（a）t=0 （b）t=T/6 （c）t=T/3 （d）t=T/2pfn600 第第3章章交流电动机交流电动机3.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理3.1.4三相异步电动机定子绕组出线端子的连接方式三相异步电动机定子绕组出线端子的连接方式定子绕组的首端和末端通常都接在电动机接线盒的接定子绕组的首端和末端通常都接在电动机接线盒的接线柱上，一般按图所示的方法排列。线柱上，一般按图所示的方法排列。第第3章章交
21、流电动机交流电动机3.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理3.1.4三相异步电动机定子绕组出线端子的连接方式三相异步电动机定子绕组出线端子的连接方式 定子绕组的首端和末端通常都接在电动机接线盒的接线定子绕组的首端和末端通常都接在电动机接线盒的接线柱上，一般按图所示的方法排列。我国电工专业标准规定，柱上，一般按图所示的方法排列。我国电工专业标准规定，定子三相绕组出线端的首端是定子三相绕组出线端的首端是U U1 1、V Vl l、W Wl l，末端是，末端是U U2 2、V V2 2、W W2 2。第第3章章交流电动机交流电动机3.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步
22、电动机的结构和工作原理3.1.4三相异步电动机定子绕组出线端子的连接方式三相异步电动机定子绕组出线端子的连接方式三相电动机的定子绕组有三相电动机的定子绕组有星形（星形（Y型）型）和和三角形（三角形（形）形）两种不同的接法，如图所示。两种不同的接法，如图所示。定子三相绕组的连接方式要根据电源的线电压而定。如定子三相绕组的连接方式要根据电源的线电压而定。如果接入电动机电源的线电压等于电动机的额定相电压（即每果接入电动机电源的线电压等于电动机的额定相电压（即每相绕组的额定电压），则它的绕组应该接成三角形；如果电相绕组的额定电压），则它的绕组应该接成三角形；如果电源的线电压是电动机额定相电压的源的线电
23、压是电动机额定相电压的倍，则它的绕组应该接倍，则它的绕组应该接成星形。成星形。3第第3章章交流电动机交流电动机3.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理3.1.4三相异步电动机定子绕组出线端子的连接方式三相异步电动机定子绕组出线端子的连接方式线电压与相电压线电压与相电压线电压线电压：两相绕组首端之间的电压，用：两相绕组首端之间的电压，用U1表示；表示；相电压相电压：每相绕组首、尾之间的电压，用：每相绕组首、尾之间的电压，用U相相表示表示。对于星形接法：对于星形接法：相相UU31 对于三角形接法：对于三角形接法：相相UU 1线电流：线电流：电网的供电电流，用电网的供电电流
24、，用I1表示；表示；相电流：相电流：每相绕组的电流，用每相绕组的电流，用I相相表示表示。对于星形接法对于星形接法：相相II 1对于三角形接法对于三角形接法：相相II31 cosUIP1113 线电流与相电流线电流与相电流电动机的输入功率电动机的输入功率第第3章章交流电动机交流电动机3.2三相异步电动机的定子电路和转子电路三相异步电动机的定子电路和转子电路3.2.1三相异步电动机的定子电路三相异步电动机的定子电路三相异步电动机的电磁关系同变压器类似，定子绕组相当三相异步电动机的电磁关系同变压器类似，定子绕组相当于变压器的原绕组，转子绕组（一般是短接的）相当于副绕组。于变压器的原绕组，转子绕组（一
25、般是短接的）相当于副绕组。定子绕组接上三相电源时，产生旋转磁场，其磁力线通过定子绕组接上三相电源时，产生旋转磁场，其磁力线通过定子和转子铁心而闭合，这磁场不仅在转子每相绕组中要感应定子和转子铁心而闭合，这磁场不仅在转子每相绕组中要感应出电动势出电动势e2，而且在定子每相绕组中也要感应出电动势，而且在定子每相绕组中也要感应出电动势e1。第第3章章交流电动机交流电动机3.2三相异步电动机的定子电路和转子电路三相异步电动机的定子电路和转子电路3.2.1三相异步电动机的定子电路三相异步电动机的定子电路设定子和转子每相绕组的匝数分别为设定子和转子每相绕组的匝数分别为N1和和N2，旋转磁场旋转磁场的磁感应
26、强度沿定子与转子间空气隙的分布是近于按正弦规的磁感应强度沿定子与转子间空气隙的分布是近于按正弦规律分布的，因此，当其旋转时，通过定子每相绕相的磁通也律分布的，因此，当其旋转时，通过定子每相绕相的磁通也是随时间按正弦规律变化的是随时间按正弦规律变化的。t sinm 定子每相绕组中产生的感应电动势为：定子每相绕组中产生的感应电动势为：tNedd11 它也是正弦量，其有效值为：它也是正弦量，其有效值为：1111444444fN.Nf.E 式中，式中，f1为为e1的频率的频率,它等于定子电流的频率，即它等于定子电流的频率，即 ff 1第第3章章交流电动机交流电动机3.2三相异步电动机的定子电路和转子电
27、路三相异步电动机的定子电路和转子电路3.2.1三相异步电动机的定子电路三相异步电动机的定子电路定子每相绕组中还要产生漏磁电动势定子每相绕组中还要产生漏磁电动势tiLedd1L1L1 加在定子每相绕组上的电压也分成三个分量，即加在定子每相绕组上的电压也分成三个分量，即)(dd)()(11L11111111etiLRieeRiuL 如用复数表示，则为如用复数表示，则为)(j)()(1111111111EXIRIEERIUL 由于由于R1和和X1较小，其上电压降与电动势较小，其上电压降与电动势E1比较起来，常比较起来，常可忽略，于是可忽略，于是 EU111EU 第第3章章交流电动机交流电动机3.2三
28、相异步电动机的定子电路和转子电路三相异步电动机的定子电路和转子电路3.2.2三相异步电动机的转子电路三相异步电动机的转子电路旋转磁场在转子每相绕组中感应出的电动势为旋转磁场在转子每相绕组中感应出的电动势为tNedd22 其有效值为其有效值为 2222444444SfN.Nf.E 因为旋转磁场和转子间的相对转速为因为旋转磁场和转子间的相对转速为n0-n1000026060Sfpnnnn)nn(pf 在在n=0，即，即S=1时，转子电动势为时，转子电动势为 2120444Nf.E 为转子最大电动势为转子最大电动势202SEE 可见转子电动势可见转子电动势E2与转差率与转差率S有关。有关。第第3章章
29、交流电动机交流电动机3.2三相异步电动机的定子电路和转子电路三相异步电动机的定子电路和转子电路3.2.2三相异步电动机的转子电路三相异步电动机的转子电路和定子电流一样，转子电流也要产生漏磁通，从而在转和定子电流一样，转子电流也要产生漏磁通，从而在转子每相绕组中还要产生漏磁电动势。子每相绕组中还要产生漏磁电动势。tiLedd2L2L2 tiLRieRiedd)(2L222L2222 L21L22222LSfLfX 202SXX L21202LfX 为转子最大感抗为转子最大感抗可见转子感抗可见转子感抗X2与转差率与转差率S有关。有关。因此，对于转子每相电路，有因此，对于转子每相电路，有如用复数表示
30、，则为如用复数表示，则为 22222222j)(XIRIERIEL 式中，式中，R2和和X2转子每相绕组的电阻和漏磁感抗转子每相绕组的电阻和漏磁感抗第第3章章交流电动机交流电动机3.2三相异步电动机的定子电路和转子电路三相异步电动机的定子电路和转子电路3.2.2三相异步电动机的转子电路三相异步电动机的转子电路所以，转子每相电路的电流为所以，转子每相电路的电流为 2202220222222)SX(RSEXREI 可见转子电流可见转子电流I2也与转差率也与转差率S有关。当有关。当S增大，即转速增大，即转速n降低时，转子与旋转磁场间的相对转速增加，转子导体被磁降低时，转子与旋转磁场间的相对转速增加，
31、转子导体被磁力线切割的速度提高，于是力线切割的速度提高，于是E2增加，增加，I2也增加。也增加。22222222j)(XIRIERIEL 因因为为视频视频第第3章章交流电动机交流电动机3.2三相异步电动机的定子电路和转子电路三相异步电动机的定子电路和转子电路3.2.2三相异步电动机的转子电路三相异步电动机的转子电路由于转子有漏磁通由于转子有漏磁通L2，相应的感抗为，相应的感抗为X 2，因此，因此，I2比比E2滞后滞后?2角，因而转子电路的功率因数为角，因而转子电路的功率因数为视频视频功率因数也与转差率功率因数也与转差率S S有关。有关。当当S S很小时，很小时，当当S S增大时，增大时，X X
32、2 2也增大，于是也增大，于是COSCOS?2 2减小；减小；当当S S接近于接近于1 1时，时，。第第3章章交流电动机交流电动机3.2三相异步电动机的定子电路和转子电路三相异步电动机的定子电路和转子电路3.2.3三相异步电动机的额定参数三相异步电动机的额定参数当电动机在制造工厂所拟定的情况下工作时，称为电动机的额定运行，当电动机在制造工厂所拟定的情况下工作时，称为电动机的额定运行，通常用额定值来表示其运行条件，这些数据大部分都标明在电动机的铭牌通常用额定值来表示其运行条件，这些数据大部分都标明在电动机的铭牌上。因此使用电动机时，必须看懂铭牌。电动机的铝牌上通常标有下列数上。因此使用电动机时，
33、必须看懂铭牌。电动机的铝牌上通常标有下列数据。据。n（1）型号）型号n（2）额定功率）额定功率PNn（3）额定电压）额定电压UNn（4）额定频率）额定频率fn（5）额定电流）额定电流INn（6）额定转速）额定转速nNn（7）工作方式）工作方式n（8）温升）温升n（9）电动机重量）电动机重量第第3章章交流电动机交流电动机3.2三相异步电动机的定子电路和转子电路三相异步电动机的定子电路和转子电路3.2.3三相异步电动机的额定参数三相异步电动机的额定参数1.额定功率额定功率PN：NNNPP1 输出功率的一般表达式为：输出功率的一般表达式为：12PP 其中：其中：输出功率和输出转矩的关系为：输出功率和
34、输出转矩的关系为：cosIKnP.TM222559 效率，效率，P1 输入功率，输入功率，P2输出功率输出功率，I2为转子电流为转子电流，第第3章章交流电动机交流电动机3.2三相异步电动机的定子电路和转子电路三相异步电动机的定子电路和转子电路3.2.3三相异步电动机的额定参数三相异步电动机的额定参数2.额定电压额定电压UN：在额定运行情况下，定子绕组端应加的线：在额定运行情况下，定子绕组端应加的线电压值。电压值。如标有两种电压值（例如如标有两种电压值（例如220/380V），这表明定子绕），这表明定子绕组采用组采用/Y连接时应加的线电压值。连接时应加的线电压值。即：即：三角形接法时，定子绕组应
35、接三角形接法时，定子绕组应接220V的电源电压；的电源电压；星形接法时，定子绕组应接星形接法时，定子绕组应接380的电源电压。的电源电压。3.额定频率额定频率f：在额定运行情况下，定子外加电压的频率：在额定运行情况下，定子外加电压的频率（f=50Hz）。）。第第3章章交流电动机交流电动机3.2三相异步电动机的定子电路和转子电路三相异步电动机的定子电路和转子电路3.2.3三相异步电动机的额定参数三相异步电动机的额定参数如标有两种电流值（例如如标有两种电流值（例如10.35/5.9A），则对应于定子），则对应于定子绕组为绕组为/Y连接的线电流值。连接的线电流值。4.额定电流额定电流IN：在额定频率
36、、额定电压和轴上输出额定功率：在额定频率、额定电压和轴上输出额定功率时，定子的线电流值。时，定子的线电流值。即：即：三角形接法时，定子电流为三角形接法时，定子电流为10.35A；星形接法时，定子电流为星形接法时，定子电流为5.9A。5.额定转速额定转速nN：在额定频率、额定电压和电动机轴上输：在额定频率、额定电压和电动机轴上输出额定功率时，电动机的转速。出额定功率时，电动机的转速。与额定转速相对应的转差率称为与额定转速相对应的转差率称为额定转差率额定转差率SN。第第3章章交流电动机交流电动机3.2三相异步电动机的定子电路和转子电路三相异步电动机的定子电路和转子电路3.2.3三相异步电动机的额定
37、参数三相异步电动机的额定参数 6.6.额定功率因数额定功率因数COS?N：在额定频率、额定电压和：在额定频率、额定电压和电动机轴上输出额定功率时，定子相电流与相电压之间相电动机轴上输出额定功率时，定子相电流与相电压之间相位差的余弦。位差的余弦。7.额定效率额定效率N：在额定频率、额定电压和电动机轴上：在额定频率、额定电压和电动机轴上输出额定功率时，电动机输出机械功率与输入电功率之比，输出额定功率时，电动机输出机械功率与输入电功率之比，其表达式为：其表达式为：%100cos3NNNN IUPN8.额定负载转矩额定负载转矩TN：电动机在额定转速下输出额定功：电动机在额定转速下输出额定功率时轴上的负
38、载载矩。率时轴上的负载载矩。【例例】Y180M-2型三相异步电动机，型三相异步电动机，PN=22kW,UN=380V，三角形联结，三角形联结，IN=42.2A，N=0.89，fN=50Hz，nN=2940r/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=3000r/min，故，故sN=n0nNn0=300029403000=0.02(2)由于由于定子三相绕组为三角形联结，故相电流为定子三相绕组为三角形联结，故相电流为I
39、1P=IN342.23=A=24.4A(3)输入有功功率输入有功功率P1N=3UNIN N=1.73238042.20.89W=24719.2W=24.72kW(4)效率效率 N=100%PNP1N=100%=89%2224.72第第3章章交流电动机交流电动机3.2三相异步电动机的定子电路和转子电路三相异步电动机的定子电路和转子电路3.2.4三相异步电动机的功率传递三相异步电动机的功率传递三相异步电动机的功率传递可用图示的能流图来说明。三相异步电动机的功率传递可用图示的能流图来说明。三相异步电动机从电源吸收到定子中的功率P1为11113cosPI UP1进入定子后，一小部分功率消耗在定进入定子
40、后，一小部分功率消耗在定子的绕组电阻上，称为定子铜损耗子的绕组电阻上，称为定子铜损耗PCu1，另，另一部分损耗是定子铁芯的磁滞和涡流引起的一部分损耗是定子铁芯的磁滞和涡流引起的损耗，称为定子铁损耗损耗，称为定子铁损耗PFe。剩下的有功功。剩下的有功功率率Pe通过气隙旋转磁场的耦合传递给转子回通过气隙旋转磁场的耦合传递给转子回路，这部分称为电磁功率。路，这部分称为电磁功率。e2223cosPI U第第3章章交流电动机交流电动机3.2三相异步电动机的定子电路和转子电路三相异步电动机的定子电路和转子电路3.2.4三相异步电动机的功率传递三相异步电动机的功率传递当当Pe进入转子后，在转子绕组中产生铜损
41、进入转子后，在转子绕组中产生铜损耗耗PCu2，因转子频率为，因转子频率为f2=Sf1很低，所以转很低，所以转子铁损耗很小，可忽略。因此，从电磁功率子铁损耗很小，可忽略。因此，从电磁功率中减去转子铜损耗中减去转子铜损耗PCu2后，就是转子上所产后，就是转子上所产生的全部机械功率生的全部机械功率Pm。总机械功率。总机械功率Pm不能全不能全部输出，尚需扣除机械损耗部输出，尚需扣除机械损耗Pm和成因比较和成因比较复杂的附加损耗复杂的附加损耗Ps，剩余的就是电动机轴，剩余的就是电动机轴上输出的机械功率上输出的机械功率P2，三相异步电动机铭牌，三相异步电动机铭牌上所标的就是上所标的就是P2的额定值。的额定
42、值。Cu1Fe1Cu2msPPPPPP 21PPP1211PPPPP3.3.1转矩特性转矩特性 电磁转矩（以下简称转矩）是三相异步电动机最重要电磁转矩（以下简称转矩）是三相异步电动机最重要的物理量之一。机械特性是它的主要特性。的物理量之一。机械特性是它的主要特性。22mcos IKT 22022212444)SX(RNf.SI 所以所以220222222022212)SX(RUSRK)SX(RUSRKT 因为因为转矩特性转矩特性式中，式中，K与电动机结构参数、电源频率有关的一个常数；与电动机结构参数、电源频率有关的一个常数；U1、U定子绕组电压，电源电压；定子绕组电压，电源电压；R2转子每相绕
43、组的电阻；转子每相绕组的电阻；X20电动机不动（电动机不动（S=1）时转子每相绕组的感抗。）时转子每相绕组的感抗。3.3.2机械特性机械特性 在异步电动机中，转速与转矩之间的关系在异步电动机中，转速与转矩之间的关系n-T曲线，即曲线，即n=f(T)称为异步电动机的机械特性。它有固有机械特性和人称为异步电动机的机械特性。它有固有机械特性和人为机械特性之分。为机械特性之分。1固有机械特性固有机械特性异步电动机在异步电动机在额定电压和额定频率下，用规定的接线方额定电压和额定频率下，用规定的接线方式，定子和转子电路中不串联任何电阻或电抗时的机械特性式，定子和转子电路中不串联任何电阻或电抗时的机械特性称
44、为固有（自然）机械特性。称为固有（自然）机械特性。根据根据 2202222)SX(RUSRT 00nnnS 三相异步电动机的固有机械特性三相异步电动机的固有机械特性曲线如图所示。曲线如图所示。0010 S,nn,T电动机处于理想空载工作点，电动机处于理想空载工作点，此时电动机的转速为理想空载转此时电动机的转速为理想空载转速。速。NNN,2SSnnTT 电动机额定工作点。此时额定电动机额定工作点。此时额定转矩和额定转差率为转矩和额定转差率为NnPTNN55.9 0N0NnnnS N0(0.94 0.95)nn式中式中:PN电动机的额定功率；电动机的额定功率；nN电动机的额定转速，一般电动机的额定
45、转速，一般SN电动机的额定转差率，一般电动机的额定转差率，一般TN电动机的额定转矩。电动机的额定转矩。015.006.0N S 1,0,3st SnTT电动机的启动工作点。电动机的启动工作点。将将S=1代入转矩公式中，可得代入转矩公式中，可得2202222stXRURKT 可见，异步电动机的启动转矩可见，异步电动机的启动转矩Tst与与U、R2及及X20有关。有关。当施加在定子每相绕组上的电压降低时，启动转矩会明当施加在定子每相绕组上的电压降低时，启动转矩会明显减小；显减小；当转子电阻适当增大时，启动转矩会增大；当转子电阻适当增大时，启动转矩会增大；而若增而若增大转子电抗则会使启动转矩大为减小。
46、大转子电抗则会使启动转矩大为减小。通常把在固有机械特性上启动转矩通常把在固有机械特性上启动转矩Tst与额定转矩与额定转矩TN之比之比 st=Tst/TN作为衡量异步电动机启动能力的一个重要数据。一作为衡量异步电动机启动能力的一个重要数据。一般般 2.10.1st mmmax,4SSnnTT 电动机的临界工作点。欲求转电动机的临界工作点。欲求转矩的最大值，可令矩的最大值，可令0 dndT得临界转差率得临界转差率202m/XRS 再将再将Sm代入转矩公式中，即可得代入转矩公式中，即可得202max2XUKT 通常把在固有机械特性上最大电磁转矩与额定转矩通常把在固有机械特性上最大电磁转矩与额定转矩之
47、比之比称为电动机的过载能力系数。称为电动机的过载能力系数。Nmaxm/TT 鼠笼式异步电动机鼠笼式异步电动机m2.0 2.2线绕式异步电动机线绕式异步电动机m2.5 3.02人为机械特性人为机械特性由上述分析可知：异步电动机的由上述分析可知：异步电动机的机械特性与电动机的参数有关，也与机械特性与电动机的参数有关，也与外加电源电压、电源频率有关，将关外加电源电压、电源频率有关，将关系式中的参数人为地加以改变而获得系式中的参数人为地加以改变而获得的特性称为人为机械特性。的特性称为人为机械特性。改变改变定子电压定子电压U、定子电源频率定子电源频率f、定子电路串入电阻或电抗定子电路串入电阻或电抗、转子
48、电路转子电路串入电阻或电抗串入电阻或电抗等，都可得到异步电等，都可得到异步电动机的人为机械特性。动机的人为机械特性。Nmax2202222st202max0m0202m0260TTXRURKTXUKTnnnXRSpfn（1）降低电动机电源电压时的人为特性）降低电动机电源电压时的人为特性 Nmax2202222st202max0m0202m0260TTXRURKTXUKTnnnXRSpfn n0不变不变Sm不变不变Tmax随着电压的减小而大大地减小随着电压的减小而大大地减小Tst随着电压的减小而大大地减小随着电压的减小而大大地减小改变电源电压时的人为特性如图所示：改变电源电压时的人为特性如图所示
49、：电压愈低电压愈低,人为特人为特性曲线愈往左移。性曲线愈往左移。视频视频由于异步电动机对电网电压的波动非常敏感，运行时，如由于异步电动机对电网电压的波动非常敏感，运行时，如电压降低太多，会大大降低它的过载能力与启动转矩，甚至使电压降低太多，会大大降低它的过载能力与启动转矩，甚至使电动机发生带不动负载或者根本不能启动的现象。电动机发生带不动负载或者根本不能启动的现象。NN22NNmmax98.07.02TTUUTT 例如，电动机运行在额定负载例如，电动机运行在额定负载TN下，即使下，即使 m=2，若，若电网电压下降到电网电压下降到70%UN，则由于这时，则由于这时此外，电网电压下降此外，电网电压
50、下降，在负载不变的条件下，将使电，在负载不变的条件下，将使电动机转速下降，转差率动机转速下降，转差率S 增大，电流增加，引起电动机发热增大，电流增加，引起电动机发热甚至烧坏。甚至烧坏。电动机会停转电动机会停转（2）定子电路接入电阻或电抗时的人为特性）定子电路接入电阻或电抗时的人为特性 在电动机定子电路中外串电阻在电动机定子电路中外串电阻或电抗后，电动机端电压为电源电或电抗后，电动机端电压为电源电压减去定子外串电阻上或电抗上的压减去定子外串电阻上或电抗上的压降，致使定子绕组相电压降低压降，致使定子绕组相电压降低,这这种情况下的人为特性与降低电源电种情况下的人为特性与降低电源电压时的相似压时的相似
