1、第7章1 17.1 概述7.2 三相异步电动机的结构7.3 三相异步电动机的转动原理7.4 三相异步电动机的机械特性7.5 三相异步电动机的起动第7章 电动机7.6 三相异步电动机的调速7.7 三相异步电动机的反转与制动 7.8 三相异步电动机的铭牌数据7.9 单相异步电动机7.10 异步电动机应用实例第7章2 2 1.了解三相交流异步电动机的基本构造和转动 原理。2.掌握交流异步电动机起动和反转的基本方法。3.理解交流异步电动机调速和制动的方法。4.理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。5.了解单相交流异步电动机的转动原理。【本章教学目标与要求】第7章3电动机的作用将电能转换为机械能。7.1
2、 概述电动机的分类电动机第7章4电动机的组成7.2 三相异步电动机的结构图7.2.1 三相异步电动机的结构第7章5第7章6定子机座:固定和支撑定子铁心 第7章7第7章8转子转轴:转子绕组滑环转轴滑环电刷外接电阻第7章9鼠笼式转子绕线式转子绕线式转子滑环第7章1 0鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：鼠笼式：结构简单、价格低廉、工作可靠、控制简单；应用广泛。不能人为改变电动机的机械特性。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。第7章山东轻工业学院1 1NS第7章山东轻工业学院1 2第7章山东轻工业学院1 3 137.3.1 旋转磁场旋转磁场的产生图7.3.2 三
3、相对称电流2 3p ppiAiBiCBiCiAiV1 V2W1W2U2U13L1L2L定子绕组接到对称三相电源上 产生三相电流 t I i sinm A)120 sin(m B t I i)120 sin(m C t I i iOt第7章山东轻工业学院1 4 14规定电流的正方向：从绕组首端流入、末端流出。2 3p ppiAiBiCiOt电流流出 电流流入W2W1第7章山东轻工业学院1 5AU1U2W2V1 W1V2NS15 90 602 3p ppiAiBiCiOt 0 t 60 t 90 t U2AU1W2V1 W1V2NS 0U2AU1W2V1 W1V2SN磁场磁场定子绕组通入对称的三相
4、电流时，将在气隙中将产生旋转磁场。结论：第7章山东轻工业学院1 6 16旋转磁场的方向2 3p ppiAiBiCBiCiAiV1 V2W1W2U2U13L1L2L取决于三相电流的相序 iOtAiBiCi正序 负序 任意调换 两根电源进线 CiBiAi 0 t U1U2W2V1 W2V2 60 t W2U1U2V1 W2V2 60 0NSNS磁场结论：第7章山东轻工业学院1 7 17旋转磁场的转速iAiBiCiOtBiCiAiV1 V2W1W2U2U13L1L2LAU1U2W2V1 W1V2NSU2AU1W2V1 W1V2NSU2AU1W2V1 W1V2SN 90 60 0极对数P=11 060
5、 f n 第7章山东轻工业学院1 8 18改变定子绕组布置 CiBiAi1U2U1U 2U 1V2V1V 2V 1W2W1W 2W 1U2U1V2V1W2W1U 2U 1V 2W 1W 2V 极对数：P=2第7章山东轻工业学院1 9 19NSNS1U2U1V2V1W2W1U 2U 1V 2W 1W 2V 60 t 0 t NSNS1U2U1V2V1W2W1U 2U 1V 2W 1W 2V 30极对数P=226010fn 结论：pfn1060iAiBiCiOt 60 0旋转磁场的转速取决于磁场的极对数第7章山东轻工业学院2 0)/(6010分 转pfn 旋转磁场转速n0与频率f1和极对数p有关。
6、p 1 2 3 4 5 6n0(r/min)3000 1500 1000 750 600 500在我国，工频 Hz 501 f表7.3.1 磁极对数与旋转磁场转速对应表第7章山东轻工业学院2 17.3.2 电动机的转动原理B l vB l iAU1U2W2V1 W2V20n0nFFn7.3.6 电动机的工作原理第7章山东轻工业学院2 27.3.3 转差率 0n n 因 为，如 果 n=n0，则 转 子 与 旋 转 磁 场 间 不 存在 相 对 运 动，导 线 也 不 切 割 磁 力 线，因 而 其 感 应电 动 势、电 流 和 电 磁 转 矩 均 为 零。%10000nn ns电 动 机 带
7、额 定 负 载 时，转 差 率 较 小，约 为1 6 第7章山东轻工业学院2 3转子转速亦可由转差率求得0)(1 n n s【解】由于正常运行转差率较小，电动机转速应接近同步转速。【例7-1-1】一台三相异步电动机的额定转速为960r/min。试求电动机的极数和额定负载时的转差率。电源频率。Hz 501 f所以极对数 p=3，同步转速n0=1000r/min%41000960 100000nn ns第7章山东轻工业学院2 47.4.1 电磁转矩2 2 Tcos I K Tm常数，与电机结构有关旋转磁场每极磁通转子电流转子电路的功率因数1 111 11m44.4 44.4 N fUN fE 22
8、02220222222s X Rs EX REI第7章山东轻工业学院2 52122022 12)(Us X R fs RK T 第7章山东轻工业学院2 67.4.2 机械特性曲线曲 线)(s f T 根据转矩公式2202221 2)(s X RU s RK T得特性曲线：maxTms0Tss tT1NTNsnTnTnTnTnTnTnTnTnT曲 线)(T f n nTNTNns tTmaxT第7章山东轻工业学院2 7三个重要转矩电动机匀速时，忽略损耗转矩，输出转矩T应等于负载的机械转矩60222nPT T nP29550 注意P2是电动机转轴上输出的机械功率。单位为千瓦（kW）nTNTNn第7
9、章山东轻工业学院2 8 21220222Us X Rs RK T)(2021max2 XUK T 0ddST令：求得202mXRs s 临界转差率Tmax将sm代入转矩公式，可得nT第7章山东轻工业学院2 92021max2 XUK T NmaxTT 一般三相异步电动机的过载系数为2.2 8.1 第7章山东轻工业学院3 02202221 2)(s X RU s RK T2202221 2stX RU RK T起动时n=0 时，s=1体现了电动机带载起动的能力。0nOnT1U 当电源电压 降低时，起动转矩会减小 当转子电阻适当增大时，起动转矩会增大第7章山东轻工业学院3 1【解】：（1）【例7-
10、4-1】一台三相鼠笼式异步电动机技术数据如下：380V,N U9.46A,N I50Hz,Nf min r/1440 N nkW,4.5 N P,85.0 cos N 1.8,/N st T T 2.2/N max T Tm N 60 L TNNT 求：（1）额定转矩、额定效率（2）若 电动机能否直接起动？能否短时间运行？m N 8.2914405.49550 9550NNN nPT85.085.0 46.9 380 310 5.4cos 33N N NNN I Up第7章山东轻工业学院3 2（2）m N 6.53 8.29 8.1 8.1N st T T由于L stT T，所以不能直接起动。
11、m N 6.65 8.29 2.2 2.2N max T T由于L maxT T，所以能够短时间运行。第7章山东轻工业学院3 31U 1U1 1U U T0n 2202221 2s X RU s RK T第7章山东轻工业学院3 4 2202221 2s X RU s RK TTn02R2R2 2R R 第7章山东轻工业学院3 5一般小型笼型电机起动电流为额定电流的5-10倍;起动时：n=0，s=1转子导体切割磁力线快，电动势高，使定、转子电流大影响：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,易使电动机过热。第7章山东轻工业学院3 6 小功率电动机一般都是采用直接起动的。主
12、要看电动机起动时所产生的电压降不应超过允许值 星形-三角形(Y)换接起动自耦降压起动(3)转子串电阻起动第7章山东轻工业学院3 7采用降压起动，就是在起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流。星形三角形（Y）换接起动 自耦降压起动 另外还有定子绕组串接电阻起动和软起动技术 第7章山东轻工业学院3 8Y换接起动 适用于：正常运行为联结的电动机。起动时运行时TUp2Y型起动的起动转矩：Y型起动的起动电流：13UpU1pY=UNZPY LYI I UNZLIPIPY LYI I ZU 3/LP L3 I I ZUL3 L LY31I I s t s t YT T31第7章山东轻工业学院3
13、 93 Y 换接起动的特点：(1)电源电压不变，定子绕组接法改变；(2)降压比为 1(1)IsYImax（线路中允许的最大电流）；(2)TsYTL 否则不能采用此法。Y 换接起动的使用条件：Y型起动的起动转矩为：Y型起动的起动电流为：L LY31I I s t s t YT TY 换接起动适合于空载或轻载起动的场合第7章山东轻工业学院4 0自耦降压起动 起 动工 作1L2L3LFU1QS2QS1U1V 1W合 闸降压变比为:KUl=KUN定子电压：定子起动电流：KIst线路起动电流：自耦降压起动的起动电流为：自耦降压起动的起动转矩为：st 2 stKI K I st2stKI K I 2stK
14、 stT K T 第7章山东轻工业学院4 1 1 2220220)(st 2I I RX REI 转子电路串电阻起动s tR电 刷滑 环转 子定 子绕线型电动机第7章山东轻工业学院4 2R2 I Tst 2202221 2stX RU RK T2 2 R R stTTOn0nmaxT2R2RstT第7章山东轻工业学院4 3 pfs n s n10601 1 7.6.1 变频调速 变频调速方法可实现无级平滑调速,调速性能优异，因而正获得越来越广泛的应用。3MHz 50 f整 流 器 逆 变 器无级调速n0TnOfNf1 fNf2 f1第7章山东轻工业学院4 47.6.2 变极调速U11U21U1
15、2U22i iP=2 U11U12U21 U22 NNSS有级调速第7章山东轻工业学院4 5U11U21U12U22iiP=1 采用变极调速方法的电动机称作双速电机，只用在对调速性能要求不高的场合，双速电动机在机床上用得较多。U11U12U21U22SN第7章山东轻工业学院4 67.6.3 变转差率调速(绕线式电动机可以通过变转差调速。变转差率调速设备简单、投资少，但能量损耗较大。变转差调速广泛应用于起重设备中。Tn02R2R2 2 2R R R LT2R 2n2n2n 2 2 2n n n 2 2 2s s s 第7章山东轻工业学院4 7要使电动机反转只需任意调换其中两根电源进线 7.7.1
16、 三相异步电动机的反转 异步电动机的旋转方向与旋转磁场的旋转方向一致，而磁场的旋转方向又与三相电源的相序一致。第7章山东轻工业学院4 87.7.2 三相异步电动机的制动 制动方法机械制动电气制动能耗制动反接制动发电反馈制动 断开三相电源，向电动机定子绕组通入直流电流，产生静止的磁场，并与旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的转距，使电动机迅速停车。第7章山东轻工业学院4 9nF转子Tn0=0运转制动第7章山东轻工业学院5 0运转nFTn0 停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两相对调，使电动机定子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。第7章山
17、东轻工业学院5 1nF转子Tn0n n0 当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，旋转磁场产生的电磁转距作用方向发生变化，由驱动转距变为制动转距。电动机进入制动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网。第7章山东轻工业学院5 2三相异步电动机型号 Y132M-2 功率 5.5kW 频率 50Hz电压 380V 电流 11.1A 功率因数 0.85接法 转速2900r/min绝缘等级 B1.型号 Y132M-2Y系列异步机机座中心高度机座长度代号 2p=2n0=3000r/min2.电压磁极数第7章山东轻工业学院5 3 当电压过高时，将引起励磁电流增加，磁通增大，进而引起定子铁损增加
18、，导致定子铁心过热。当电压低于额定值。将引起电动机转速下降，转差增加，从而导致电流增加。如果在满载或接近满载的情况下，电流的增加将超过额定值，使绕组过热。例如：380/220V、Y/是指线电压为 380V 时 采用 Y联结；线电压为 220V 时采用 联结。第7章山东轻工业学院5 43.电流表示星形联结下电机的线电流为 6.73A；三角形联结下线电流为 11.64A。两种接法下相电流均为 6.73A。4.功率与效率12PP cos 3N N 1I U P 鼠笼电机=72-93 电动机加以额定电压，在其轴上输出额定功率时，定子从电源取用的线电流值称为额定电流。额定状态下运行时，转轴上输出的机械功
19、率称为额定功率 P2，它不等于从电源吸取的电功率 P1。第7章山东轻工业学院5 5 三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载时约为0.70.9，而在轻载和空载时更低，空载时只有0.20.3。在额定状态下运行时的转速称为额定转速。电动机的额定转速接近旋转磁场的转速。第7章山东轻工业学院5 6 绝缘等级是按电动机绕组所用的绝缘材料在使用时容许的极限温度来分级的。绝缘等级 A E B F H极限温度（C）105 120 130 155 180第7章山东轻工业学院5 7 大容量电机通常采用三角形接法，小容量电机采用星形接法较多。2V2W2U1W1U1V1L2L3L2V2W2U1W1U1V1L2L2L2
20、V2W2U1W 1V1U星 形 接 法 三 角 形 接 法接 线 盒三 相 定 子 绕 组 定子三相绕组的接法第7章山东轻工业学院5 8 定子绕组定子第7章山东轻工业学院5 9 定子绕组产生的脉动磁场，可用正、反两个旋转磁场合成来等效。即-+-=+-=m21mt0第7章山东轻工业学院6 0+-+-+-第7章山东轻工业学院6 102 s12 1 s s合成转矩s01 s22 s21 s1T起动转矩为零2T正转转反第7章山东轻工业学院6 2.F鼠笼式转子导条及电流A A第7章山东轻工业学院6 3型第7章山东轻工业学院6 4iAAB BA iBMt I i sinAm A)90 sin(Bm B t
21、 I i 正弦波形如图所示。iB iAmIit O第7章山东轻工业学院6 5 45 t 0 t AB BAo0 t AB BA 90 t 0 t AB BA两相旋转磁场iOiAiBp wtiB 90第7章山东轻工业学院6 67.11.2 罩极式单相异步电机i12定子绕组鼠笼式转子短路环极掌(极靴)第7章山东轻工业学院6 7 当电流i 流过定子绕组时，产生了一部分磁通 1，同时产生的另一部分磁通与短路环作用生成了磁通 2。由于短路环中感应电流的阻碍作用，使得 2在相位上滞后 1，从而在电动机定子极掌上形成一个向短路环方向移动的磁场，使转子获得所需的起动转矩。罩极式单相异步电动机起动转矩较小，转向不能改变，常用于电风扇、吹风机中；电容分相式单相异步电动机的起动转矩大，转向可改变，故常用于洗衣机等电器中。
