1、12第一节第一节 异步电动机的用途和分类（一）异步电动机的用途和分类（一）三相异步电机主要用作电动机，拖动三相异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械，例如：风机、泵、压缩机、各种生产机械，例如：风机、泵、压缩机、机床、轻工及矿山机械、农业生产中的脱粒机床、轻工及矿山机械、农业生产中的脱粒机和粉碎机、农副产品中的加工机械等等。机和粉碎机、农副产品中的加工机械等等。3第一节第一节 异步电动机的用途和分异步电动机的用途和分类（三）类（三）异步电动机能在生产和生活领域中得到异步电动机能在生产和生活领域中得到广泛的应用，是有着众多广泛的应用，是有着众多优点优点：结构简单、制造容易、价格低廉、运结构简单
2、、制造容易、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高并具有适行可靠、坚固耐用、运行效率较高并具有适用的工作特性。用的工作特性。4缺点缺点：功率因数较差，电机在运行过程功率因数较差，电机在运行过程中必须从电网吸收感性无功功率，因中必须从电网吸收感性无功功率，因此它的功率因数总小于此它的功率因数总小于1。第一节第一节 异步电动机的用途和分类（四）异步电动机的用途和分类（四）5第一节第一节 异步电动机的用途和分类（五）异步电动机的用途和分类（五）异步电动机的种类很多，从不同的角度看，异步电动机的种类很多，从不同的角度看，有不同的分类法，常见的有：有不同的分类法，常见的有：按定子相数分按定子相数分：
3、两相异步电动机两相异步电动机 三相异步电动机三相异步电动机单相异步电动机单相异步电动机6第一节第一节 异步电动机的用途和分类（六）异步电动机的用途和分类（六）按转子结构分按转子结构分：绕线型异步电动机绕线型异步电动机鼠笼型异步电动机鼠笼型异步电动机7第二节第二节 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构（一）（一）下面是它主要部件的拆分下面是它主要部件的拆分图。图。右图是一台三相鼠笼型异步电右图是一台三相鼠笼型异步电动机的外形图。动机的外形图。8第二节第二节 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构（二）（二）三相异步电动机的定子部分在结构上和同步电三相异步电动机的定子部分在结构上和同步电机的
4、定子部分完全相同。机的定子部分完全相同。对中、小容量的低压异步电动机，通常定子三对中、小容量的低压异步电动机，通常定子三相绕组的六个出线头都引出，这样可根据需要灵活相绕组的六个出线头都引出，这样可根据需要灵活地接成地接成“Y”形或形或“D”形。形。U1 V1 W1U1 V1 W1W2 U 2 V2W2 U2 V2D联结Y联结910第二节第二节 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构（三）（三）三相异步电动机的转子部分结构类型主要有两三相异步电动机的转子部分结构类型主要有两种：种：鼠笼型鼠笼型和和绕线型绕线型。鼠笼型转子鼠笼型转子绕组由插入每个转子槽中的导条和绕组由插入每个转子槽中的导条和两侧
5、的短路端环构成，如果去掉转子铁心，剩余的两侧的短路端环构成，如果去掉转子铁心，剩余的转子绕组就像一个松鼠转子绕组就像一个松鼠笼子。笼子。鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图11第二节第二节 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构（四）（四）这种电机的特点是：可以在转子绕组中串入附加电这种电机的特点是：可以在转子绕组中串入附加电阻，来改善电机的起动性能或作转速调节用。阻，来改善电机的起动性能或作转速调节用。下图是三相绕线型转子结构。绕组的三个出线端子下图是三相绕线型转子结构。绕组的三个出线端子接到固定在转轴上的三铜环上，通过电刷引出。接到固定在转轴上的三铜环上，通过电刷引出。121314定子绕组15
6、转 子165）额定功率因数额定功率因数 指电动机在额定负载指电动机在额定负载时定子侧的功率因数；时定子侧的功率因数；cosN第三节第三节 三相异步电动机的额定值（一）三相异步电动机的额定值（一）1）额定功率）额定功率 （kW）指额定运行时转轴上的）指额定运行时转轴上的输出机械功率；输出机械功率；NP2）额定电压）额定电压 （V）指加在绕组上的线电压指加在绕组上的线电压；NU3）额定电流）额定电流 （A）指定子绕组中的线电流；指定子绕组中的线电流；NI4）额定频率额定频率 （Hz）我国工业用频率为我国工业用频率为50Hz；f17第三节第三节 三相异步电动机的额定值三相异步电动机的额定值（二）（二
7、）6）额定转速）额定转速 （r/min）指电机额定运行时转指电机额定运行时转轴的转速；轴的转速；Nn2()9550(/min)NNNP kWTnr（N m）7）电动机的额定输出转矩计算式为）电动机的额定输出转矩计算式为.18三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌数据 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132S6功功 率率 3 kW 频频 率率 50Hz电电 压压 380 V 电电 流流 7.2 A 联联 结结 Y转转 速速 960r/min 功率因数功率因数 0.76 绝缘等级绝缘等级 B1 1、型号型号 Y132S6Y系列异步机系列异步机机座中心高度机座中心高度机座长度代号机座
8、长度代号 2p=6n0=1000 r/min2、额定功率、额定功率PN PN=3kW轴上输出机械功率的额定值轴上输出机械功率的额定值3、额定电压、额定电压UN UN=380V定子三相绕组应施加的线电压定子三相绕组应施加的线电压磁极数磁极数上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节194、额定电流、额定电流IN IN=7.2A 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132S6功功 率率 3 kW 频频 率率 50Hz电电 压压 380 V 电电 流流 7.2 A 联联 结结 Y转转 速速 960r/min 功率因数功率因数 0.76 绝缘等级绝缘等级 B定子三相绕组的额定线电流
9、定子三相绕组的额定线电流5、额定功率因数、额定功率因数N=cos NP1N=3 UNIN cos NPN=NP1N=3 UNIN cos NN6、额定转速、额定转速 nN上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节20第三节第三节 三相异步电动机的额定值三相异步电动机的额定值（三）（三）2）如铭牌上标有）如铭牌上标有“380V、D联结联结”时，表示电时，表示电机正常运行时只能采用机正常运行时只能采用“D”联结，但是在电动机起联结，但是在电动机起动过程中可接动过程中可接380V电源，绕组采用电源，绕组采用“Y”联结，起动联结，起动完毕，恢复完毕，恢复“D”联结。联结。对高压电动机：对
10、高压电动机：定子绕组只有三根出线，只要电源电压符合电定子绕组只有三根出线，只要电源电压符合电动机铭牌电压值便可使用。动机铭牌电压值便可使用。对于中低压电动机对于中低压电动机：1）如铭牌上标有）如铭牌上标有“380/220V、Y/D联结联结”时，时，表示电源电压为表示电源电压为380V时，电机绕组采用时，电机绕组采用“Y”联结；联结；电源电压为电源电压为220V时，采用时，采用“D”联结。联结。2122三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的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)磁场绕组切磁场绕组切割转子绕组割转子绕组转子绕组中转子绕
11、组中产生产生e和和 i转子绕组在磁场中转子绕组在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机械负载机械负载旋转起来旋转起来三相交流电能三相交流电能输出机械能量输出机械能量上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节23241neiNS磁铁磁铁e方向用方向用右手定则右手定则确定确定f方向用方向用左手定则左手定则确定确定磁场旋转磁场旋转25BeV定子指向转子定子指向转子转子相对转子相对B的运动方向的运动方向 上边框感应电动势方向上边框感应电动势方向i上边框上边框感应电流方向感应电流方向26Bf定子指向转子定子指向转子带电导体在磁场中受力方向带电导体在磁场中受力方向
12、i上边框感应电流方向上边框感应电流方向27磁极旋转磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势导线切割磁力线产生感应电动势vlBe导线长导线长磁感应强度磁感应强度（右手定则）（右手定则）闭合导线产生电流闭合导线产生电流 i（左手定则）（左手定则）通电导线在磁场中受力通电导线在磁场中受力ilBfn1neiNSf281.线圈跟着磁铁转线圈跟着磁铁转两者转动方向一致两者转动方向一致 结论结论：2.线圈比磁场转得慢线圈比磁场转得慢1nnn1neiNSf异步异步返回293031323334旋转磁场的产生旋转磁场的产生AYCBZ异步机中异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极旋转磁场代替了旋转磁极AiBiCimIt1n(
13、)电流出电流出()电流入电流入X240sin120sinsintIitIitIimCmBmA正方向：线圈首端流入末端流出正方向：线圈首端流入末端流出350tAXYCBZNSAiBiCimItBiAXBYCZAiCi合成磁场方向：合成磁场方向：向下向下36180tXBZ1nAYC 60tAXYCBZSN1n60A120tXYCBZ1n同理分析，可得同理分析，可得其它电流角度下其它电流角度下的磁场方向：的磁场方向：AiBiCitmI37旋转方向旋转方向：取决于三相电流的相序。：取决于三相电流的相序。1n1n改变电机的旋转方向：换接其中两相。改变电机的旋转方向：换接其中两相。AiBiCimItAiC
14、iBimIt旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向38（2）电磁转矩的方向）电磁转矩的方向 转子旋转的方向转子旋转的方向 与旋转磁场的转向相同。与旋转磁场的转向相同。电磁转矩的方向与旋转磁场的转向一致电磁转矩的方向与旋转磁场的转向一致上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节39旋转磁场的旋转磁场的转速转速大小大小分）转/(601fn 一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过360电流频率为电流频率为 f Hz，则磁场，则磁场1/f秒旋转秒旋转1圈，每秒旋圈，每秒旋转转f圈。每分钟旋转：圈。每分钟旋转：n1称为同步转速称为同步转速分转/3000,501nHz
15、f40旋转磁场的旋转磁场的转速转速大小大小分）转/(601fn 一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过360电流频率为电流频率为 f Hz，则磁场，则磁场1/f秒旋转秒旋转1圈，每秒旋圈，每秒旋转转f圈。每分钟旋转：圈。每分钟旋转：n1称为同步转速称为同步转速分转/3000,501nHzf41极对数（极对数（P）的概念）的概念BiAXBYCZAiCi1p此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：即：AXYCBZNS42极对数（极对数（P）的改变）的改变CYABCXYZAXBZAiBiCi 将每相绕组分成两段，按右下
16、图放入定子槽内。形将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。成的磁场则是两对磁极。X AAXBYBYCZCZ43极对数极对数2pAXX ANSSNZCZCBYBYCYABCXYZAXBZAiCiBiAiBiCimIt0t44XNSASNZBX AYCZBCY0t分）转/(601pfn 60t A0nAZXXCZCSNSN30极对数和转速的关系极对数和转速的关系AiBiCimIt45上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节46电流变化一周电流变化一周 旋转磁场转一圈旋转磁场转一圈电流每秒钟变化电流每秒钟变化 50 周周 旋转磁场转旋转磁场转 50 圈圈旋转
17、磁场转旋转磁场转 3000 圈圈电流每分钟变化电流每分钟变化(5060)周周p=1 时时电流变化一周电流变化一周 旋转磁场转半圈旋转磁场转半圈电流每秒钟变化电流每秒钟变化 50 周周 旋转磁场转旋转磁场转 25 圈圈旋转磁场转旋转磁场转 1500 圈圈电流每分钟变化电流每分钟变化(2560)周周p=2 时时上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节47三相异步电动机的同步转速三相异步电动机的同步转速600pfn min）r/(p 1 2 3 4 5 6n0/(r/min)300015001000 750 600 50050Hz 时时,不同极对数时的同步转速如下不同极对数时的同步转
18、速如下f 表表6.2.1 6.2.1 同步转速同步转速p为任意值时为任意值时上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节48 转差率转差率 的概念：的概念：)(s%10011nnns异步电机运行中异步电机运行中:%91s转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：电动机起动瞬间电动机起动瞬间:1 ,0sn（转差率最大）（转差率最大）转差率最小），转子最大转速(01snn10ss范围：n在正常情况下，在正常情况下，异步电动机的转子异步电动机的转子转速总是略低与旋转速总是略低与旋转磁场的转速（同转磁场的转速（同步转速）。转差率步转速）
19、。转差率是一个表征异步电是一个表征异步电动机运行状态的一动机运行状态的一个基本参数。感应个基本参数。感应电动机的转速随负电动机的转速随负载的变化而变化。载的变化而变化。49三相异步电动机的简单工作原理三相异步电动机的简单工作原理状状 态态电动机电动机发电机发电机电磁制动电磁制动n n与与s s关系关系nnnn1 10s10snnn1 1s0s0n n与与n n1 1反向，反向，n1n1E E1 1的的性质性质反电动势反电动势电源电动势电源电动势反电动势反电动势T T的的性质性质电磁驱动电磁驱动力矩力矩电磁阻力矩电磁阻力矩电磁阻力矩电磁阻力矩能量能量转换转换电能电能机机械能械能原动机机械能原动机
20、机械能电能电能电能电能+机械能机械能内内部损耗（短路）部损耗（短路）50三相异步电机的等效电路21sRs 三相异步电动机与变压器一样，定、转子绕组之间只有磁的耦合而无电的直接联系。在分析异步电动机运行及计算时，也采用与变压器相似的等效电路方法，即把定、转子之间的电磁关系用等效电路形式来表示，以便于分析和计算。(1)当转子不转(如堵转)时no，s1，则附加电阻 =0，总机械功率为零，此时异步电动机处于短路运行状态，定、转子电流均很大。(2)当转子趋于同步转速旋转，n=n1，s o，则 等效电路近乎开路，转子电流很小,总机械功率也很小,相当于异步电动机空载运行。21 sRs51(3)定子电流i1总
21、是滞后于电源电压Ul，因为要建立和维持气隙中的主磁通和定、转子漏磁通，需从电源吸取一定的感性无功功率，即异步电动机的功率固数总是滞后来的。(4)当电动机轴上所带机械负载增加时，转速n降低，转差率s增大，使得I2增大，I1随之增大，电动机从电源吸取更多的电功率，从而实现由电能到机械能的转换。(5)运行时的异步电动机与一台副边接有纯电阻负载的变压器相似。当Sl时，相当于一台副边短路的变压器；当时，相当于一台副边开路的变压器。(6)异步电动机可看作是一“台广义的变压器”，不仅可以变换电压、电流和相位，而且可以变换频率和相数，更重要的是可以进行机电能量转换。等效电路中，是模拟总机械功率的等效电阻，当转
22、子堵转时，S1，此时无机械功率输出；而当转子旋转且转轴上带有机械负载时，（0），此时有机械功率输出。210 sRs210 sRs21sRs三相异步电机的等效电路52(7)异步电动机与变压器古相同的等效电路形式，但参数相差较大。它们的参数范围如表所示。53（3）电磁转矩）电磁转矩T的大小的大小 T ，I2cos 2 T=kI2cos2 T U1p2转子轴上输出的转矩为转子轴上输出的转矩为:T2=T T0 T 上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节表明：三相异步电动机的电磁表明：三相异步电动机的电磁转矩是由主磁通转矩是由主磁通 与转子电流与转子电流的有功分量的有功分量 I2 相互
23、作用产相互作用产生的。生的。221122211122emRm pUsTRf(R)(XX)s 说明：电磁转矩与电源说明：电磁转矩与电源参数（参数（1、f1）、结构）、结构参数（参数（R、X、m、p）和运行参数（和运行参数（s）有关。）有关。54三、实用表达式2memmmTTssss 工程上常根据电机的额定功率、额定转速、过载能力来工程上常根据电机的额定功率、额定转速、过载能力来求出实用表达式。方法是：求出实用表达式。方法是：9550NNNPTn mTNTT 11NNnnsn 21mNTTss()将将T Tm m和和s sm m代入即可得到机械特性方程式代入即可得到机械特性方程式。利用电磁转矩除以
24、最大可得电磁转矩的实用表达式利用电磁转矩除以最大可得电磁转矩的实用表达式：（3）电磁转矩）电磁转矩T的大小的大小55（三）功率关系（三）功率关系 P2=P1P0 输入的电功率输入的电功率:P1=3 U1I1cos 1 输出的机械功率输出的机械功率:P2=T2 2n60=T2T2=9.55PN nN空载损耗空载损耗:P0=PCu+PFe+PMe 电动机的效率电动机的效率:=P2/P1 100%上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节电磁电磁功率功率sRImppPPFecuem222111 564.8.1 4.8.1 功率平衡和转矩平衡功率平衡和转矩平衡4.8三相异步电动机的功率平
25、衡、转矩平衡异步电动机的功率和损耗有：异步电动机的功率和损耗有：一、功率平衡输入功率输入功率11111cosIUmP 定子铁损定子铁损mFeRImp201 电磁功率电磁功率sRImppPPFecuem222111 机械功率机械功率MECRssImRssImP2221222211 输出功率输出功率02pPppPPMECadmecMEC 定子铜损定子铜损12111RImpcu 转子铜损转子铜损cuRImRImp222122222 57在等效电路上表示功率和损耗在等效电路上表示功率和损耗：1R1X2R2X21Rss1U1I0I2ImRmX1cupFep2cupMECP1PemP58两个重要关系式两个
26、重要关系式2cuemp=sP1-MECemP=sP 可见，从气隙传递到转子的电磁功率分为两部分，一小可见，从气隙传递到转子的电磁功率分为两部分，一小部分变为转子铜损耗，绝大部分转变为总机械功率。转差率部分变为转子铜损耗，绝大部分转变为总机械功率。转差率越大，转子铜损耗就越多，电机效率越低。因此正常运行时越大，转子铜损耗就越多，电机效率越低。因此正常运行时电机的转差率均很小。电机的转差率均很小。59机械功率机械功率MECRssImRssImP2221222211 60固有特性固有特性人为特性人为特性 在额定电压、额定频率，在额定电压、额定频率，定子和转子电路不外串定子和转子电路不外串参数时的参数
27、时的在改变电压、频率及定子在改变电压、频率及定子电路、转子电路参数时的电路、转子电路参数时的 n=f(T)T=f(s)转矩特性转矩特性 三相异步机的三相异步机的T与与s之间的关系之间的关系机械特性机械特性 三相异步机三相异步机n 与与T之间的关系之间的关系T=f(s)n=f(T)T=f(s)n=f(T)三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节61二、二、三相异步机的起动三相异步机的起动stI起动电流起动电流 ：中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 7 倍。倍。0n定子电流定子电流 原因：起动时
28、原因：起动时 ，转子导条切割磁力线速度很大。，转子导条切割磁力线速度很大。转子感应电势转子感应电势转子电流转子电流大电流使电网电压降低大电流使电网电压降低 影响其他负载工作影响其他负载工作频繁起动时造成热量积累频繁起动时造成热量积累 电机过热电机过热影响：影响：62T=kTsR2U1p2R22+(sX2)2 和 n=(1 s)n0（一一）固有特性固有特性s10n0Tn0转矩特性转矩特性 机械特性机械特性 TsTNTNSNnNTsTMSMTMnMT上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节63n0Tn0机械特性机械特性 TsTNnNTMnMNMSN、M、S 代表三个重要的工作状态代
29、表三个重要的工作状态1 1、额定状态、额定状态 2 2、临界状态临界状态3 3、起动状态起动状态上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节64机械特性机械特性()nf MM0n1nqMNMABCDljnNnA点点nn1，M=0;理想空载运行点理想空载运行点B点点nnN，M=MN;额定运行点额定运行点C点点nnlj，M=Mmax;电磁转矩最大点电磁转矩最大点D点点n0，M=Mq;起动点起动点65（1 1）额定状态）额定状态 在额定在额定UN 下下，以额定以额定 nN 运行运行，输出额定输出额定 PN 时时，电动机转轴上输出的转矩电动机转轴上输出的转矩n0Tn0机械特性机械特性 Ts
30、TNnNTMnMMS额定状态说明了电动机额定状态说明了电动机长期运行能力长期运行能力T2=9.55PN nNN上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节663 3、起动状态起动状态 TS体现了电动机直接起动的能体现了电动机直接起动的能力。力。若若TSTL电机能起动，否则将电机能起动，否则将起动不了。起动不了。起动转矩倍数起动转矩倍数:TS TNKS=Y系列系列:KS=1.62.2n0Tn0机械特性机械特性 TsTNnNTMnMNMS上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节67（二）人为特性（二）人为特性（1）降低定子电压时的人为特性）降低定子电压时的人为特性0Tn
31、n0nMUN0.9UN0.81TM0.81TS上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节68（2）增加转子电阻时的人为特性）增加转子电阻时的人为特性0Tnn0R2R2+RTS+T 转子串联合适的电阻转子串联合适的电阻:TS TM第六章第六章 异步电动机异步电动机上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节69（三）机械特性的软硬（三）机械特性的软硬 硬特性硬特性：负载变化时，转速变化不大负载变化时，转速变化不大。硬特性硬特性软特性软特性0Tn 不同场合应选用不同的电机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。软特性软特性：负载增加时，
32、转速下降较快负载增加时，转速下降较快上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节70 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，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。这种能力称为自适应负载能力。（四）电动机的自适应负载能力（四）电动机的自适应负载能力0Tn 电动机工作在特性曲线的哪一点上？应当运行于与负载机械特性的交点上。上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节71稳定工作区稳定工作区aMfMMfnaMMMf 系统平衡在系统平衡在a点点稳定运行稳定运行72n0nT工作段工作段 自适应负载能力自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械
33、的重要特点。a点点TLnI2T直至新的平衡直至新的平衡I1 P10TnTLaTL a点点a上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节73三相异步机的起动方法：三相异步机的起动方法：（1）直接起动。直接起动。（2）降压起动。降压起动。Y 定子串电抗器定子串电抗器转子串电阻起动。（绕线式）转子串电阻起动。（绕线式）软启动器软启动器/变频启动。变频启动。自耦变压器自耦变压器74三相异步电动机的直接起动三相异步电动机的直接起动 对于电动机来说最简单、最直接的起动方法就是我们对于电动机来说最简单、最直接的起动方法就是我们大家能最先想到的直接起动法。由机械特性出发，我们大家能最先想到的直接起
34、动法。由机械特性出发，我们知道知道如果在额定电压下直接起动三相异步电动机，如果在额定电压下直接起动三相异步电动机，由于由于最初起动瞬间主磁通约减少到额定值的一半，功率因数最初起动瞬间主磁通约减少到额定值的一半，功率因数很低，造成了起动电流相当大而起动转矩并不大的结果。很低，造成了起动电流相当大而起动转矩并不大的结果。2212211221)()(23xxrrfrpUTs75起动转矩不大有什么影响呢起动转矩不大有什么影响呢？很显然，电机的起动是非常吃力的，Ts l.1-1.2Tl的条件的条件下，电动机才能正常起动。一般地说，如果异步电动机下，电动机才能正常起动。一般地说，如果异步电动机轻载和空载起
35、动，直接起动时的起动转矩就够大了，但轻载和空载起动，直接起动时的起动转矩就够大了，但是如果是重载起动例如是如果是重载起动例如 ，且要求起动过程快时，某些异，且要求起动过程快时，某些异步电动机例如绕线式三相异步电动机直接起动的起动转步电动机例如绕线式三相异步电动机直接起动的起动转矩就不够大了。若变压器额定容量相对不够大时，电动矩就不够大了。若变压器额定容量相对不够大时，电动机短时较大的起动电流，会使变压器输出电压短时下降机短时较大的起动电流，会使变压器输出电压短时下降幅度较大，超过了正常规定值，例如幅度较大，超过了正常规定值，例如 U 10或更严重。或更严重。这样一来，影响了几个方面：这样一来，
36、影响了几个方面：（1）起动电动机本身，由于电压太低起动转矩下降很多）起动电动机本身，由于电压太低起动转矩下降很多当负载较重时，可起动不了。当负载较重时，可起动不了。（2）影响由同一台配电变压器供电的其他负载，比如说）影响由同一台配电变压器供电的其他负载，比如说电灯会变暗，数控设备可能失常，重载的异步电动机可电灯会变暗，数控设备可能失常，重载的异步电动机可能停转等。能停转等。NLTT 21UTs 21UTs 76Y 起动：起动：正常正常运行运行lUAZBYXClI 起动起动ABCXYZlUlYIZUIllY33ZUIll设：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为z31llYII实例幻灯片 9277AZ
37、BYXC正常正常运行运行UPABCXYZ起起动动UPStstYTT31PPUU31（2）Y 起动应注意的问题：起动应注意的问题：（1）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合)(2UTSTY 起动起动也时ststTI,。78例例4:三相异步电动机，电源电压三相异步电动机，电源电压=380V，三相定子，三相定子绕组绕组 接法运行，额定电流接法运行，额定电流IN=20A，启动电流，启动电流Ist/IN=7，求：求：（1）接法时的启动电流接法时的启动电流Ist （2）若启动时改为）若启动时改
38、为Y接法，求接法，求 Ist Y（1）Ist =7 IN=7 20=140A解：解：（2）31llYIIIst Y=Ist /3=140/3=47A79方法：方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。三、三相异步电动机的正、反转三、三相异步电动机的正、反转正转正转反转反转ABCM3电电 源源ABCM3电电 源源80(b)自耦变压器自耦变压器减压减压起动起动M3Ul降压比为降压比为:KA=UlUNUl=KAUNKAIs定子电压：定子电压：定子电流：定子电流：KA IsKAIs KA线路电流：线路电流：KA2IsIsa=KA2Is 自耦变压器自耦变压器降
39、压降压起动的起动电流为：起动的起动电流为：Tsa=KA2Ts 自耦变压器自耦变压器降压降压起动的起动转矩为：起动的起动转矩为：UN上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节81 自耦变压器自耦变压器降压降压起动的特点：起动的特点：定子绕组接法不变，改变定子绕组的电压；定子绕组接法不变，改变定子绕组的电压；降压比降压比KA可调可调:0.5、0.65、0.8、0.55、0.64、IsaImax（线路中允许的最大电流）；（线路中允许的最大电流）；TsaTL 否则不能采用此法。否则不能采用此法。选择选择KA的方法：的方法：KA2Is Imax KA2Ts TL自耦变压器自耦变压器降压降压
40、起动起动的使用条件：的使用条件：需要两者需要两者均满足均满足上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节82 定子串接电抗器起动：定子串接电抗器起动：三相异步电动机定子串电抗器起动，起动三相异步电动机定子串电抗器起动，起动时电抗器接入定子电路；起动后，切除电抗时电抗器接入定子电路；起动后，切除电抗器，进入正常运行。显然此时的电抗器起到器，进入正常运行。显然此时的电抗器起到了分压的作用。三相异步电动机直接起动时，了分压的作用。三相异步电动机直接起动时，其每相等值电路如图（其每相等值电路如图（a）所示，电源电压）所示，电源电压 直接加在短路阻抗直接加在短路阻抗 上。定子边上。定子边串入
41、电串入电抗X起动时，每相等值电路如图（b）所示，kkkjrz1U83转子串频敏变阻器起动转子串频敏变阻器起动：对于单纯为了限制起动电流、增大起动转矩的绕线式异步对于单纯为了限制起动电流、增大起动转矩的绕线式异步电动机，可以采用转子串频敏变阻器起动。电动机，可以采用转子串频敏变阻器起动。所谓频敏，就是对频率敏感；其实，频敏电阻器就是一组电感器，对频率高的电压阻抗大，频率低的电压阻抗小。绕线转子式电机刚起动时，转子尚未转动，定子绕组产生的旋转磁场高速旋转，转子绕组相对高速切割磁场，产生高频率幅度亦很高的感生电压，转子回路的频敏电阻器呈现高阻抗，降低起动电流；转子旋转起来以后，随着转差率的降低，转子
42、绕组切割磁场的相对速度降低，转子感生电压频率及幅度亦降低；频敏电阻器呈现低阻抗；起动完成后，转差率接近于0，转子感生电压频率亦接近于0，频敏电阻器阻抗接近于0，相当于短接转子绕组，电机正常运转。84如图所示：接触器触点如图所示：接触器触点K断开时，电动机转子串入断开时，电动机转子串入频敏变阻器起动。起动过频敏变阻器起动。起动过程结束后，接触器触点程结束后，接触器触点K再闭合，切除频敏变阻器，再闭合，切除频敏变阻器，电动机进入正常运行电动机进入正常运行。85二、转子串电阻分级起动：二、转子串电阻分级起动：为了使整个起动过程中尽量保持较大的起动转矩、为了使整个起动过程中尽量保持较大的起动转矩、绕线
43、式异步电动机可以采用逐级切除起动电阻的转子绕线式异步电动机可以采用逐级切除起动电阻的转子串电阻分级起动。串电阻分级起动。86制动方法：制动方法：1.抱闸抱闸：加机械抱闸加机械抱闸四、四、三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。即切割磁力线的速度很大，造成即切割磁力线的速度很大，造成 ，引起，引起 。2I1I注意：注意：3.能耗制动能耗制动4.发电反馈制动发电反馈制动2.反接制动反接制动：停车时，将电动机接电源的意两相
44、反接，停车时，将电动机接电源的意两相反接，使电动机由原来的旋转方向反过来，以达使电动机由原来的旋转方向反过来，以达 制动的目的；制动的目的；87三相异步电动机处于电动运行状态的转速为三相异步电动机处于电动运行状态的转速为 n,如果突然切如果突然切断电动机的三相交流电源，同时把直流电断电动机的三相交流电源，同时把直流电 通入它的定于通入它的定于绕组，例如开关绕组，例如开关K1打开、打开、K2闭合，结果，电源切换后的瞬闭合，结果，电源切换后的瞬间，三相异步电动机内形成了一个不旋转的空间固定磁动间，三相异步电动机内形成了一个不旋转的空间固定磁动势，势，空间固定不转的磁动势相对于旋转的转子来说变成空间
45、固定不转的磁动势相对于旋转的转子来说变成了一个旋转磁动势了一个旋转磁动势,旋转方向为顺时针，转速大小为旋转方向为顺时针，转速大小为n。正。正如三相异步电动机运行于电动状态下一样，如三相异步电动机运行于电动状态下一样，转子与空间磁动势转子与空间磁动势 有相对运动，转子绕组则感应电动势，产生电流；有相对运动，转子绕组则感应电动势，产生电流；进而转子受到电磁转矩进而转子受到电磁转矩T。T的方向与磁动势相对于转子的旋转方向的方向与磁动势相对于转子的旋转方向是一样的，即转子受到顺时针方向的电磁转矩是一样的，即转子受到顺时针方向的电磁转矩T。转子转向为逆时针。转子转向为逆时针方向，受到的转矩为顺时针方向，
46、显然方向，受到的转矩为顺时针方向，显然T与与n反方向，电动机处于制动反方向，电动机处于制动运行状态，运行状态，T为制动性的阻转矩。转速为制动性的阻转矩。转速n0时，时，上述制动停车过程中，系统原来贮存的动能消耗了，这部分能量主要上述制动停车过程中，系统原来贮存的动能消耗了，这部分能量主要被电动机转换为电能消耗在转子回路中。因此，上述过程亦称之为能被电动机转换为电能消耗在转子回路中。因此，上述过程亦称之为能耗制动过程。耗制动过程。88能耗制动：能耗制动：（1）能耗制动基本原理：）能耗制动基本原理：如图所示：如图所示：89反接制动反接制动:反接制动过程反接制动过程:处于正向电动运行的三相绕线式异步
47、电处于正向电动运行的三相绕线式异步电动机，当改变三相电源的相序时，电动机便进入了反接制动机，当改变三相电源的相序时，电动机便进入了反接制动过程动过程.反接制动过程中，电动机电源相序为负序，反接制动过程中，电动机电源相序为负序，如图如图所示所示:90五、三相异步电动机的调速五、三相异步电动机的调速pfsnsn1160111.改变极对数改变极对数 有级调速。有级调速。p2.改变转差率改变转差率 s无级调速无级调速调速方法：调速方法：11nnns包括降低电源电压、绕线式异步电动机转子包括降低电源电压、绕线式异步电动机转子回路串电阻等方法；回路串电阻等方法；3.改变频率改变频率 911。变极调速。变极
48、调速U1U2U3U4U1U2U3U4(a)p=2(b)p=1SSNNSN上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节92（二）变转差率调速（二）变转差率调速（1）变压调速）变压调速:UNn0Tn0sMTL上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节93（三）变频调速（三）变频调速 U、f 可可 变变M33整流电路整流电路逆变电路逆变电路50 Hz控制控制电路电路n0Tn0fNf1 fN 直直 流流动画演示动画演示f2 f1上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节无级调速无级调速94（2）转子串电阻调速）转子串电阻调速:R2R2+RCn0Tn0TMM33R
49、CTL上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节95返回返回96 以单相桥式逆变电路单相桥式逆变电路为例说明最基本的工作原理逆变电路的基本工作原理图5-1 逆变电路及其波形举例负载a)b)tS1S2S3S4iouoUduoiot1t2S1S4是桥式电路的4个臂，由电力电子器件及辅助电路组成。97逆变电路的基本工作原理S1、S4闭合闭合，S2、S3断开断开时，负载电压uo为正正。S1、S4断开断开，S2、S3闭合闭合时，负载电压uo为负负。直流电交流电9899100tIimucos)120cos(0tIimV)240cos(0tIimW101102pfn1160103104nnn1
50、%100%100111nnnnns105222106107108109第6章上页下页返回6.1 6.1 常用控制电器常用控制电器6.1.1 手动控制电器手动控制电器6.1.2 自动控制电器动控制电器110转换开关（Q）第6章上页下页返回111上页下页返回第6章按钮（SB）112自动空气断路器第6章上页下页返回113上页下页第6章交流接触器（KM）返回114上页下页第6章返回115上页下页第6章热继电器（FR）实现过载保护返回116上页下页第6章热继电器的原理图返回117第6章上页下页返回6.2 6.2 三相异步电动机三相异步电动机直接起动控制直接起动控制1.直接起动控制结构图直接起动控制结构图
