1、第第7章章 交流电动机交流电动机 7.4 三相异步电动机的转矩与机械特性 7.3 三相异步电动机的电路分析 7.5 三相异步电动机的起动 7.8 三相异步电动机的铭牌数据 7.6 三相异步电动机的调速 7.1 三相异步电动机的构造 7.2 三相异步电动机的转动原理 7.7 三相异步电动机的制动 7.11 单相异步电动机 第第7章章 交流电动机交流电动机 1.了解三相异步电动机的基本构造、转动原理、机械特性，掌握起动和反转的方法,了解调速 和制动的方法。2.理解三相异步电动机的铭牌数据的意义。本章要求：异步电动机的用途异步电动机的用途 7.1 三相异步电动机的构造三相异步电动机的构造 笼型电动机
2、与绕线型电动机的的比较：绕线型：结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子 外加电阻可人为改变电动机的机械特性。Y系列三相异步电动机 YR系列绕线转子三相异步电动机 笼型：结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。Y 系 列 三 相 异 步 电 动 机 YC 系 列 单 相 电 容 起 动 异 步 电 动 机 AEFF IEC 标准 系 列 三 相 异 步 电 动 机 Y2 系 列 三 相 异 步 电 动 机 防爆电机防爆电机(YB)整个电机严密封闭，用于爆炸性气体的场所。例如煤矿井下。7.2 三相异步电动机的转动原理三相异步电动机的转动原理 1.异步电动机的转动原理 定子通入三
3、相电，旋转磁场就出现，电生磁、磁生电，磁电生力是关键，转子跟着磁场转。动磁生电、磁电生力 3i1i2iit?O mI2.旋转磁场的产生?120sin120sinsinm3m2m1tIitIitIi?定子三相绕组星形联接，通入对称三相电流 2i U1 U2 V1 V2 W1 W2 1i3iL1 L3 L2 7.2 三相异步电动机的转动原理三相异步电动机的转动原理 3i1i2iit?O mI规定 i 为“+”电流从首端流入，尾端流出。i 为“”电流从尾端流入，首端流出。U1 V2 W1 V1 W2 U2(?)流入(?)流出 0?t?旋转磁场(6版).swfU1 U2 V2 W1 V1 W2 U1
4、U2 V2 W1 V1 W2 U1 U2 V2 W1 V1 W2 NS 三相电流合成磁三相电流合成磁 场 的分布情况 0?t?60t?合成磁场方向向下 合成磁场旋转60 0n?60?90t?合成磁场旋转90 SNSN三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场,磁场具有一对极，即极对数 p=1，电流变化一个周期，磁场在空间转一圈。3i1i2iit?O mI3i1i2iit?O mI2i U1 U2 V1 V2 W1 W2 1i3iL1 L3 L2 3.旋转磁场的旋转方向 3i U1 U2 V1 V2 W1 W2 1i2iL1 L2 L3 U1 V2 W1 V1 W2 U2 0?t?磁场反转(6版).s
5、wfA U1 U2 V2 W1 V1 W2 A U1 U2 V2 W1 V1 W2 3.旋转磁场的旋转方向 结论：任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转。0?t?60t?NSNS3i U1 U2 V1 V2 W1 W2 1i2iL1 L2 L3 取决于三相电流的相序 n0 3i1i2iit?O mI任意调换两根电源进线 电动机正转 电动机反转 结论：任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转，电动机亦反转。电 源 L1 L2 L3 M 3 W V U 电 源 M 3 W V U L1 L2 L3 4.旋转磁场的转速 n0与极对数 p 的关系 我国工业用电频率：Hz501?f）分转/(3000 5060
6、0?n当磁极对数 p=1时 旋转磁场的转速 若定子每相绕组由两个线圈串联，每个线圈的始末端相差90空间角，而每相绕组的始端之间相差60空间角。V2 U1 V1 W1 U2 W2 1i2i3iU1 V1 2VW1 2WU2 极对数 2?pV2 U1 V1 W1 U2 W2 1i2i3i3i1i2iit?O mI旋转磁场的磁极对数 与三相绕组的安排有关 0?t?U1 V1 2VW1 2WU2 NSNS?60t?电流变化一个周期，磁场在空间转半圈。n0=60?50/2=1500转/分 U1 V1 2VW1 2WU2 30 NSNS4.旋转磁场的转速 n0与极对数 p 的关系 分）转/(6010pfn
7、?不同磁极对数的旋转磁场转速 p n0/(r/min)1 3000 2 1500 3 1000 4 750 5 600 6 500 我国工业用电频率：Hz501?f）分转/(3000 50600?n当磁极对数 p=1时 旋转磁场的转速 5.转差率 n Tmax，电机将会 因带不动负载而停转。电机带动最大负载的能力。21220222UsXRsRKT?)(2021max2XUKT?0dd?sT令可得临界转差率 202XRSm?O nT 0nTmax?max121max,)1TUUT2)sm与 R2 有关，R2?sm?。绕线式电机 改变外接电阻R，可使Tmax在不同s下出现。过载系数 NmaxTT?
8、一般?=1.82.2 一般sm在0.10.2之间 3.起动转矩 Tst 22022212)(sXRUsRKTT?22022212XRURKTst?电动机起动时的转矩。n=0 时，s=1 2.21.0NstTT约为 若 Tst T2电机能起动，否则不能起动。0nO nT Tst?ststTU,UT121)12)Tst与 R2 有关，适当使 R2?Tst?。对绕线型 电机改变外接电阻 R，可使Tst=Tmax。T2 三、电动机的运行分析 1.转矩平衡关系 在异步电动机转轴上作用着三种转矩：电磁转矩 T 是旋转磁场的每极磁通与转子电流相互作用所产生的；空载转矩T0是电动机的空载损耗和附加损耗引起的；
9、电动机稳定运行时转矩平衡，三者的关系是 T2 0nnT O nT=T0+T2 负载转矩T2是从转子拖动的负载反作用于转子的力矩。工作段 三、电动机的运行分析 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，这种能力称为自适应负载能力。此过程中，n?、s?I2?时，I1?电源提供的功率自动增加。T2?s?T2 T T=T2 n?T?T2 达到新的平衡。T2 0nO nT n00nnnS?2.运行分析 四、人为机械特性 1.U1 变化对机械特性的影响 Tmax?，?U?UTst?22022212stXRURKT?2021max2XUKT?202XRsm?0nO nT NUT2 U?sm不变，定子电压降
10、低时的人为机械特性 2.R2 变化对机械特性的影响 2TmaxTR2?sm?n?22022212XRURKTst?20212XUKTmax?202XRsm?Tst?Tmax 不变 T O n n0 Tst 转子电阻增加时的人为机械特性 转子串联合适的电阻可使 Tst=Tmax 3.机械特性的软硬 硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电机。硬特性 n0 n T O 软特性 7.5 三相异步电动机的起动 7.5.1 起动性能 起动电流大，起动转矩小 中小型笼型电
11、机起动电流为额定电流的 5 7 倍，起动转矩为额定转矩的(1.02.2)倍。起动时n=0，转子导条切割磁力线速度很大，转子感应电势 转子电流 大电流使电网电压降低 影响其他负载工作 频繁起动时造成热量积累 电机过热 后果：原因：定子电流 7.5.2 起动方法 1.直接起动 二、三十千瓦以下的异步电动机一般采用直接起动。2.降压起动 1）Y?换接起动 起动时绕组Y联接，正常运行时绕组?联接。目的：降低起动电流 正常运行 lU?lI 起动 lUlYI接起动电流 Y接起动电流 st stY31II?lPUU31?2UTST?stIst stY31TT?Y?换接起动适用于正常运行时绕组为?接法的笼型电
12、动机在 空载或轻载起动的场合。?stT星-三角换接起动6.exe2）自耦降压起动 Q2下合：接入自耦变压器，降压起动。Q2上合：切除自耦变压器，全压工作。合上刀开关Q FU Q Q2 自耦降压起动适用于容量较大的或正常运行时 Y形联结的笼型异步电动机。自耦降压起动自耦降压起动?12220220st2)(IIRXREI3.绕线型电动机转子电路串电阻起动 起动时将适当的R 串入转子电路中，起动后将 R 短路。R R R 滑环 电刷 定子 转子 起动电阻 转子电路串电阻起动的特点：若R2选得适当，转子电路串电阻起动既可以降低起动电流，又可以增加起动转矩。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。R2?Ts
13、t?22022212stXRURKT?22RR?stTT O n0nmaxT2R2R?stT?转子电路串电阻起动转子电路串电阻起动 7.6 三相异步电动机的调速?pfsnsn106011?7.6.1 变频调速(无级调速)（了解）f=50Hz 逆变器 M 3 整流器 f1、U1可调+变频调速方法 恒转矩调速（f1f1N）频率调节范围：0.5几百赫兹 三种电气 调速方法 调速性能好。其主要环节是变频电源（常由整流器、逆变器等组成）。7.6.2 变极调速变极调速(有级调速)U11 U21 U12 U22 i i P=2 U11 U12 U21 U22 N N S S U11 U21 U12 U22
14、i i P=1 U11 U12 U21 U22 S N 采用变极调速方法的电动机称作双速电机，由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对 调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床 等机床上。7.6.3 变转差率调速(无级调速）T 0 n0n22RR?2R2R 变转差率调速是绕线型电动机特有的一种调 速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种 提升、起重设备中。n n?TL 绕线型电动机转子串电阻调速 绕线型电动机转子串电阻调速绕线型电动机转子串电阻调速 7.7 三相异步电动机的制动 7.7.1 能耗制动 停车时，断开交流电源，接至直流电源上，产生制动
15、转矩。M 3+?运转 制动 F n 转子?n0=0 T 异步电动机的能耗制动异步电动机的能耗制动 能耗制动能耗制动6.swf6.swf 7.7.2 反接制动 停车时，将电动机接电源的任意两相对调，使电动机产生一个与转子转动方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。即切割磁力线的速度很大，造成 I2?，引起I1?。为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。注意：F n 转子 T?n0 异步电动机的反接制动异步电动机的反接制动 7.8 三相异步电动机铭牌数据 7.8 三相异步电动机铭牌数据 1.型号 Y 132M4 磁极数(极对
16、数 p=2)同步转速 1500 转/分 2.额定电压 定子绕组在指定接法下应加的线电压 例：380/220V、Y/?是指 线电压为 380V 时采用 Y 接法；线电压为 220V 时采用?接法。说明：一般规定电动机的运行电压不能高于 或低于额定值的 5%。3.联接方式 Y/?接法 接线盒 通常Y系列电动机UN均为380V 接法电机容量Y3KW?接法电机容量?KW4U1 V1 W1 W2 U2 V2 Y 接法 W2 U1 V1 W1 U2 V2?接法 U2 U1 W2 V1 V2 W1 U1 V1 W1 W2 U2 V2 W2 U2 V2 V1 W1 U1 4.额定电流 定子绕组在指定接法下的线
17、电流 如：Y/?6.73 /11.64 A 表示星形接法时电机的线电流为 6.73A；三角形接法时线电流为 11.64A。两种接法下相电流均为 6.73A。5.额定功率 额定功率指电机在额定运行时轴上输出的机 械功率 P2，不等于从电源吸取的电功率 P1。12PP?cos31NNIUP?笼型电机?=7293 单位:kW 7.功率因数 cos?额定负载时一般为 0.7 0.9，空载时功率因数很低约为 0.2 0.3。额定负载时，功率因数最大。00nnnsNN?额定转差率：6.额定转速 电机在额定负载下运行时的转速 例：nN=1440 转/分 sN=0.04 8.绝缘等级 9.工作方式 指电机绝缘
18、材料能够承受的极限温度等级，分为A、E、B、F、H五级，A级最低(105oC)，H级最高(180oC)。连续工作方式、短时工作方式 7.11.1 电容分相式异步电动机 工作原理 两绕组电流 相位差约为90?，从而产生旋转磁场，使电机转起来。BAII?、7.11 单相异步电动机 M AI?BI?C 两相旋转磁场 iB iA u S 1 2 mIB A 45?90?itiB iA?45t?A B?90t?A B 0?t?BiA B?0?t?两相旋转磁场.swf7.11.2 罩极式异步电动机罩极式异步电动机(风扇、吹风机)定子绕组 笼型转子 短路环 极掌(极靴)i?1?2 磁通?1和?2之间有相位差，?2在相位上滞后?1，从而在电动机内部形成一个向短路环方向移动的磁场，使转子转起来。三相异步电动机在运行过程中，若其中一相和电源断开，则变成单相运行。此时电机仍会按原来方向转动。但若负载不变，因三相供电变为单相供电，电流将变大，导致电机过热，会使电机烧坏。三相异步电动机若在起动前有一相断电，接通电源后只能听到嗡嗡声，电动机不能起动。长时间起动不了，也会使电动机烧坏。三相异步电动机的单相运行三相异步电动机的单相运行 作业（会通过电动机的参数进行计算）作业（会通过电动机的参数进行计算）7.4.11 7.5.4
