1、1. 了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理。,要求：,2. 理解三相交流异步电动机的机械特性,3. 理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。,任务1-3： 交流电动机结构、原理和机械特性,电动机的分类：,鼠笼式异步交流电动机授课内容：基本结构、工作原理、 机械特性,第一节 三相异步电动机的结构与工作原理,一、三相异步电动机的结构,（一）定子,（二）转子,（三）分类与用途,1.定子,星形连接,三角形连接,转子: 在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。,2.转子,鼠笼转子,铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。,(2) 绕线式转子,同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。,鼠笼式电动机与绕线式电动
2、机的的比较：,鼠笼式：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。,绕线式：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。,二、三相异步电动机的转动原理,旋转磁场,定子三相绕组通入三 相交流电(星形联接),1.旋转磁场的产生,规定,()电流出,()电流入,三相电流合成磁 场的分布情况,合成磁场方向向下,合成磁场旋转60,合成磁场旋转90,动画,o,分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场 即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过360,取决于三相电流的相序,2.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。,任意调换两根电
3、源进线 (电路如图),3.旋转磁场的极对数P,当三相定子绕组按图示排列时，产生一对磁极的旋转磁场，即：,若定子每相绕组由两个线圈串联 ，绕组的始端 之间互差60，将形成两对磁极的旋转磁场。,极对数,动画,旋转磁场的磁极对数 与三相绕组的排列有关,4.旋转磁场的转速,工频：,旋转磁场的转速取决于磁场的极对数,p=1时,p=2时,旋转磁场转速n0与极对数 p 的关系,电动机的转动原理,1. 转动原理,A,X,Y,C,B,Z,定子三相绕组通入三相交流电,感应电动势 E20,电磁力F,转差率,旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与 旋转磁场的同步转速之比称为转差率。,由前面分析可知，电动机转子转动方
4、向与磁场 旋转的方向一致，但转子转速 n 不可能达到与旋转磁场的转速相等，即,如果:,因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。,异步电动机运行中:,转子转速亦可由转差率求得,转差率s,例1：一台三相异步电动机，其额定转速n=975 r/min，电源频率 f1=50 Hz。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。,解：,根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转 速的关系可知：n0=1000 r/min , 即,p=3,额定转差率为,（一）三相异步电动机的铭牌,三、三相异步电动机的铭牌及主要系列,（二）三相异步电动机主要系列,1型号,2额定值,额定功率PN 额定电压UN 额定电流IN 额定频率f
5、N 额定转速nN,常用的Y系列异步电动机有Y（IP44）封闭式、Y（IP23）防护式小型三相异步电动机，YR（IP44）封闭式、YR（IP23）防护式绕线型三相异步电动机，YD变极多速三相异步电动机，YX高效率三相异步电动机，YH高转差率三相异步电动机，YB隔爆型三相异步电动机，YCT电磁调速三相异步电动机，YEJ制动三相异步电动机，YTD电梯用三相异步电动机，YQ高起动转矩三相异步电动机等几十种产品。,第二节 三相异步电动机的电路分析,三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。,变压器： 变化 e U1 E1= 4.44 f N1E2= 4.44 f N2,E1 、E2 频率相同，都等于电源频率
6、。,定子电路,1.旋转磁场的磁通,异步电动机：旋转磁场切割导体 e，U1 E1= 4.44 f 1N1,每极磁通,旋转磁场与定子导体间的相对速度为 n0 ，所以,2.定子感应电势的频率 f1,感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关,f 1= 电源频率 f,转子电路,1. 转子感应电势频率 f 2,定子导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转子 导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而 变化, 定子感应电势频率 f 1 转子感应电势频率 f 2,转子感应电势频率 f 2,旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同,2. 转子感应电动势E 2,E2= 4.44 f 2N2 = 4.44s f 1
7、N2,当转速 n = 0(s=1)时， f 2最高，且 E2 最大，有,E20= 4.44 f 1N2,转子静止时 的感应电势,即E2= s E20,转子转动时 的感应电势,3. 转子感抗X 2,当转速 n = 0(s =1)时， f 2最高，且 X2 最大，有,X20= 2 f1L2,即X2= sX20,4. 转子电流 I2,5. 转子电路的功率因数 cos2,转子绕组的感应电流,转子绕组的感应电流,转子电路的功率因数,结论：转子转动时，转 子电路中的各量均与转差率 s有关，即与转速n有关。,三相异步电动机转矩与机械特性,转矩公式,转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力所形成的转矩之
8、总和。,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,由此得电磁转矩公式,由公式可知,电磁转矩公式,1. T 与定子每相绕组电压 成正比。U 1 T ,2. 当电源电压 U1 一定时，T 是 s 的函数。,3. R2 的大小对 T 有影响。绕线式异步电动机可外接电阻来改变转子电阻R2 ，从而改变转距。,机械特性曲线,根据转矩公式,得特性曲线：,电动机在额定负载时的转矩。,1.额定转矩TN,三个重要转矩,额定转矩,(N m),如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型) 的额定功率为7.5kw, 额定转速为1440r/min, 则额定转矩为,2.最大转矩 Tmax,转
9、子轴上机械负载转矩T2 不能大于Tmax ，否则将 造成堵转(停车)。,电机带动最大负载的能力,临界转差率,将sm代入转矩公式，可得,当 U1 一定时，Tmax为定值,过载系数(能力),一般三相异步电动机的过载系数为,工作时必须使T2 Tmax ，否则电机将停转。,电机严重过热而烧坏。,3. 起动转矩 Tst,电动机起动时的转矩。,起动时n= 0 时，s =1,(2) Tst与 R2 有关， 适当使R2 Tst 。对绕线式电机改变转子附加电阻R2 , 可使Tst =Tmax 。,Tst体现了电动机带载起动的能力。若 Tst T2电机能起动，否则不能起动。,起动能力,4. 电动机的运行分析,电动
10、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。,自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械 的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由 操作者加大油门，才能带动新的负载） 。,此过程中， n 、sE2 , I2 I1 电源提供的功率自动增加。,T2,s,T2 T,T =T2,n ,T ,达到新的平衡,接法,接线盒,定子三相绕组的联接方法。通常,Y 联结, 联结,作业： 2-2 、2-3、2-6,鼠笼式电动机控制线路,教学目的：让学生会分析电动机点动、长动控制电路，并学会接线；让学生会分析正、反转电路的控制原理，学会接线。 教学安排： (1)旧课复习（5分钟） (2)新课讲
11、解（80分钟） (3)新课小结（5分钟）, 电机起动、停车（点动、连续运行、多地点 控制、顺序控制等） 电机正反转控制 行程控制 时间控制 速度控制,基本控制环节,9.2.1 异步机的直接起动（1）,A,B,C,KM,FU,QS,B,C,KM,SB,点动控制,动作过程,控制电路,主电路,异步机的直接起动（2）,电动机连续运行,自保的作用,KM,SB1,KM,SB2,KH,A,B,C,KM,FU,QS,KH,电流成回路， 只要接两相就可以了。,异步机的直接起动 + 过载保护,例如：甲、乙两地同时控制一台电机,方法：两起动按钮并联；两停车按钮串联。,多地点控制,QS,KH,方法一：用复合按钮。,点动+连续运行(1),主电路,控制电路,点动+连续运行(2),SB,KA,SB1,KA,SB2,KH,KM,KA,方法二：加中间继电器（KA）。,以下控制电路能否实现即能点动、 又能连续运行,思考,不能点动！,
