三相异步电动机授课课件

1、学习目标学习目标1掌握三相异步电动机的结构掌握三相异步电动机的结构2掌握三相异步电动机的工作原理掌握三相异步电动机的工作原理3掌握三相异步电动机的工作特性与机掌握三相异步电动机的工作特性与机械特性械特性4能对异步电动机进行拆装与简单修理能对异步电动机进行拆装与简单修理5能完成电动机的一般试验能完成电动机的一般试验三相异步电动机的基本结构和工作原理三相异步电动机的基本结构和工作原理 3.1三相异步电动机的运行分析三相异步电动机的运行分析 3.2三相异步电动机的启动三相异步电动机的启动 3.3三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 3.4三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动 3.5技能训练技

2、能训练 3.6金属切削机床如车床、磨床等在工业生产中应用非常普金属切削机床如车床、磨床等在工业生产中应用非常普遍，其加工工作一般必须通过工件的运动或加工刀具、遍，其加工工作一般必须通过工件的运动或加工刀具、工作台等的运动来完成，这些运动都必须有一个动力来工作台等的运动来完成，这些运动都必须有一个动力来拖动，在实际中大都采用的是三相异步电动机。三相异拖动，在实际中大都采用的是三相异步电动机。三相异步电动机容量从几十瓦到几千千瓦，由于其结构简单、步电动机容量从几十瓦到几千千瓦，由于其结构简单、体积小，重量轻、效率较高，不仅在工业生产中使用非体积小，重量轻、效率较高，不仅在工业生产中使用非常广泛，在

3、农业方面如水泵、脱粒机、粉碎机及其他农常广泛，在农业方面如水泵、脱粒机、粉碎机及其他农副产品加工机械等也都是用异步电动机来拖动的。据统副产品加工机械等也都是用异步电动机来拖动的。据统计，在整个电能消耗中，电动机的耗能占总电能的计，在整个电能消耗中，电动机的耗能占总电能的65%65%左左右，而在整个电动机的耗能中，三相异步电动机又居首右，而在整个电动机的耗能中，三相异步电动机又居首位。随着变频技术的发展，三相异步电动机的平滑调速位。随着变频技术的发展，三相异步电动机的平滑调速性能越来越凸显其优势，三相异步电动机将在更多的领性能越来越凸显其优势，三相异步电动机将在更多的领域代替直流电动机的应用。域

4、代替直流电动机的应用。 【案例案例】 三相异步电动机种类繁多，按其外壳防三相异步电动机种类繁多，按其外壳防护方式的不同可分为开启式、防护式、封护方式的不同可分为开启式、防护式、封闭式三类。由于封闭式结构能防止异物进闭式三类。由于封闭式结构能防止异物进入电动机内部，并能防止人与物触及电动入电动机内部，并能防止人与物触及电动机带电部位与运动部分，运行中安全性能机带电部位与运动部分，运行中安全性能好，因而成为目前使用最广泛的结构形式。好，因而成为目前使用最广泛的结构形式。 31三相异步电动机的基本结构和工作原理三相异步电动机的基本结构和工作原理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

5、结构笼型异步电动机的各个部件 1. 定子定子（1）定子铁心）定子铁心定子铁心作为电动机磁通的通路，对铁心材料既要有良定子铁心作为电动机磁通的通路，对铁心材料既要有良好的导磁性能，剩磁小，又要尽量降低涡流损耗，一般好的导磁性能，剩磁小，又要尽量降低涡流损耗，一般用用0.5mm厚表面有绝缘层的硅钢片叠压而成。定子铁心厚表面有绝缘层的硅钢片叠压而成。定子铁心内圆冲有冲均匀分布的槽，用于嵌放三相定子绕组。内圆冲有冲均匀分布的槽，用于嵌放三相定子绕组。（2）定子绕组）定子绕组 三相绕组是用绝缘铜线或铝线绕制成三相对称的绕组三相绕组是用绝缘铜线或铝线绕制成三相对称的绕组按一定的规则连接嵌放在定子槽中。小型

6、异步电动机定按一定的规则连接嵌放在定子槽中。小型异步电动机定子绕组一般采用高强度漆包圆铜线绕制，大中型异步电子绕组一般采用高强度漆包圆铜线绕制，大中型异步电动机则用漆包扁铜线或玻璃丝包扁铜线绕制。三相定子动机则用漆包扁铜线或玻璃丝包扁铜线绕制。三相定子绕组之间及绕组与定子铁心之间均垫有绝缘材料。常用绕组之间及绕组与定子铁心之间均垫有绝缘材料。常用的薄膜类绝缘材料有聚酯薄膜青壳纸、聚酯薄膜、聚酯的薄膜类绝缘材料有聚酯薄膜青壳纸、聚酯薄膜、聚酯薄膜玻璃漆布箔及聚四氟乙烯薄膜。薄膜玻璃漆布箔及聚四氟乙烯薄膜。定子定子异步动机的定子由定子铁心、定子绕组和基座三部分组成。异步动机的定子由定子铁心、定子绕

7、组和基座三部分组成。铁心和铁心和机座机座定子冲片定子冲片定子线圈定子线圈定子绕接线图定子绕接线图（a）星形联结）星形联结 （b)三角形联结三相绕组的联结三角形联结三相绕组的联结（3）机座）机座机座的作用是固定定子绕组和定子铁心，并通过两侧的端盖机座的作用是固定定子绕组和定子铁心，并通过两侧的端盖和轴承来支撑电动机转子，同时构成电动机的电磁通路并发和轴承来支撑电动机转子，同时构成电动机的电磁通路并发散电动机运行中产生的热量。散电动机运行中产生的热量。机座通常为铸铁件，大型异步电动机机座一般用钢板焊成，机座通常为铸铁件，大型异步电动机机座一般用钢板焊成，而某些微型电动机的基座则采用铸铝件以减轻电动

8、机的重量。而某些微型电动机的基座则采用铸铝件以减轻电动机的重量。封闭式电动机的基座外面有散热筋以增加散热面积，防护式封闭式电动机的基座外面有散热筋以增加散热面积，防护式电动机的机座两端端盖开有通风孔，使电动机内外的空气可电动机的机座两端端盖开有通风孔，使电动机内外的空气可以直接对流，以利于散热。以直接对流，以利于散热。（4）端盖）端盖端盖对内部起保护作用，并借助滚动轴承将电动机转子和机端盖对内部起保护作用，并借助滚动轴承将电动机转子和机座联成一个整体。端盖一般为铸钢件，微型电动机则为铸铝座联成一个整体。端盖一般为铸钢件，微型电动机则为铸铝件。件。2转子转子（1）转子铁心）转子铁心作为电动机磁路

9、的一部分，并放置转子绕组。转子铁心作为电动机磁路的一部分，并放置转子绕组。转子铁心一般用一般用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，硅钢片外圆冲有均厚的硅钢片叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的孔，用来安置转子绕组。一般小型异步电动机匀分布的孔，用来安置转子绕组。一般小型异步电动机的转子铁心直接压装在转轴上，而大中型异步电动的转的转子铁心直接压装在转轴上，而大中型异步电动的转子铁心则借助于转子支架压在转轴上。为了改善电动机子铁心则借助于转子支架压在转轴上。为了改善电动机的启动和运行性能，减少谐波，笼型异步电动机转子铁的启动和运行性能，减少谐波，笼型异步电动机转子铁心一般都采用斜槽结构心一般都采用斜槽结构

10、 （2）转子绕组）转子绕组 转子绕组用来切割定子旋转磁场，产生感应电动势和转子绕组用来切割定子旋转磁场，产生感应电动势和电流，并在旋转磁场的作用下受力而使转子旋转，按绕电流，并在旋转磁场的作用下受力而使转子旋转，按绕组不同，异步电动机分为笼型转子和绕线式转子两类。组不同，异步电动机分为笼型转子和绕线式转子两类。 转子的两种类型转子的两种类型笼型转子。根据导体材料不同，笼型转笼型转子。根据导体材料不同，笼型转子分为铜条转子和铸铝转子。铜条转子即子分为铜条转子和铸铝转子。铜条转子即在转子铁心槽内放置没有绝缘的铜条，铜在转子铁心槽内放置没有绝缘的铜条，铜条的两端用短路环焊接起来，形成一个笼条的两端用

11、短路环焊接起来，形成一个笼型的形状型的形状 ;中小型异步电动机的笼型转子，中小型异步电动机的笼型转子，一般为铸铝式转子，采用离心铸铝法，将一般为铸铝式转子，采用离心铸铝法，将熔化了的铝浇铸在转子铁心槽内成为一个熔化了的铝浇铸在转子铁心槽内成为一个完整体，两端的短路环和冷却风扇叶子也完整体，两端的短路环和冷却风扇叶子也一并铸成一并铸成 .转子结构转子结构异步动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。异步动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。1 1）笼型绕组）笼型绕组铜条笼铜条笼型转子型转子铸铝笼铸铝笼型转子型转子绕线转子。绕线型转子绕组和定子绕组一样，也是一绕线转子。绕线型转子绕组和定子绕组

12、一样，也是一个用绝缘导线绕成的三相对称绕组，被嵌放在转子铁心个用绝缘导线绕成的三相对称绕组，被嵌放在转子铁心槽中，接成星形。绕组的三个出线端分别接到转轴端部槽中，接成星形。绕组的三个出线端分别接到转轴端部的三个彼此绝缘的铜制滑环上。通过滑环与支持在端盖的三个彼此绝缘的铜制滑环上。通过滑环与支持在端盖上的电刷构成滑动接触，转子绕组的三个出线端引到机上的电刷构成滑动接触，转子绕组的三个出线端引到机座上的接线盒内，以便与外部变阻器连接，故绕线式转座上的接线盒内，以便与外部变阻器连接，故绕线式转子又称滑环式转子子又称滑环式转子 .异步电机的气隙比同容量直流电机的气隙小得多，异步电机的气隙比同容量直流电

13、机的气隙小得多，在中、小型异步电动机中，一般为在中、小型异步电动机中，一般为0.22.5mm。气隙大小对电机性能影响很大，气隙愈大则为建气隙大小对电机性能影响很大，气隙愈大则为建立磁场所需励磁电流就大，从而降低电机的功率立磁场所需励磁电流就大，从而降低电机的功率因数。如果把异步电机看成变压器，显然，气隙因数。如果把异步电机看成变压器，显然，气隙愈小则定子和转子之间的相互感应愈小则定子和转子之间的相互感应(即耦合即耦合)作用作用就愈好。因此应尽量让气隙小些，但也不能太小，就愈好。因此应尽量让气隙小些，但也不能太小，否则会使加工和装配困难，运转时定转子之间易否则会使加工和装配困难，运转时定转子之间

14、易发生扫膛。发生扫膛。3气隙气隙三相异步电动机铭牌三相异步电动机铭牌 1型号型号 3.1.3三相异步电动机的铭牌三相异步电动机的铭牌Y2系列三相笼型异步电动机外形图系列三相笼型异步电动机外形图 2额定功率额定功率PN(22 kW) 表示电动机在额定工作状态下运行时，允表示电动机在额定工作状态下运行时，允许输出的机械功率。许输出的机械功率。3额定电流额定电流IN (9.69/5.61A) 表示电动机在额定工作状态下运行时，定表示电动机在额定工作状态下运行时，定子电路输入的线电流。子电路输入的线电流。9.69A是是D接时的额接时的额定电流，定电流，5.61A是是Y接的额定电流。接的额定电流。 4额

15、定电压额定电压UN (380V)表示电动机在额定工作状态下运行时，定子表示电动机在额定工作状态下运行时，定子电路所加的线电压。电路所加的线电压。5额定转速额定转速nN(950rmin) 表示电动机在额定工作状态下运行时的转表示电动机在额定工作状态下运行时的转速。速。6接法接法(220D/380Y) 表示电动机定子三相绕组与交流电源的连接方表示电动机定子三相绕组与交流电源的连接方法，法，220D/380Y表示电源为表示电源为220V时采用时采用D接法，电接法，电源源380V时采用时采用Y接法。对接法。对Y2系列电动机而言，国系列电动机而言，国家标准规定凡家标准规定凡3kW及以下者均采用星形联结；

16、及以下者均采用星形联结；4kW及以上者均采用三角形联结。及以上者均采用三角形联结。7防护等级防护等级(IP44) 表示电动机外壳防护的方式。表示电动机外壳防护的方式。IPll是开启式，是开启式，IP22、IP23是防护式，是防护式，IP44是封闭式是封闭式 8频率频率(50Hz) 表示电动机使用交流电源的频率。表示电动机使用交流电源的频率。9绝缘等级绝缘等级 表示电机各绕组及其他绝缘部件所用绝缘材料的表示电机各绕组及其他绝缘部件所用绝缘材料的等级。绝缘材料按耐热性能可分为等级。绝缘材料按耐热性能可分为7个等级个等级 绝缘耐热等级绝缘耐热等级AEBFHC允许最高温度允许最高温度/10512013

17、0155180180以上以上允许最高温升允许最高温升/658090115140140以上以上电动机允许温升与绝缘耐热等级关系电动机允许温升与绝缘耐热等级关系 10定额定额 指电动机按铭牌值工作时，可以持续运行的时间和顺序。指电动机按铭牌值工作时，可以持续运行的时间和顺序。电动机定额分连续定额、短时定额和断续定额三种。分别电动机定额分连续定额、短时定额和断续定额三种。分别用用Sl、S2、S3表示。表示。 连续定额连续定额(S1)：可连续运行：可连续运行 短时定额短时定额(S2)：表示电动机按铭牌值工作时只能在规定：表示电动机按铭牌值工作时只能在规定的时间内短时运行。我国规定的短时运行时间为的时间

18、内短时运行。我国规定的短时运行时间为10、30、60及及90min(分钟分钟)4种。种。 断续定额断续定额(S3)：表示电动机按铭牌值工作时，运行一：表示电动机按铭牌值工作时，运行一段时间就要停止一段时间，周而复始地按一定周期重复运段时间就要停止一段时间，周而复始地按一定周期重复运行。每一周期为行。每一周期为10min，我国规定的负载持续率为，我国规定的负载持续率为15、25、40及及60等等4种种(如标明如标明40则表示电动机工作则表示电动机工作4min就需休息就需休息6min) 3.1.1 三相异步电动机的基本结构工作原理三相异步电动机的基本结构工作原理1旋转磁场的产生旋转磁场的产生 三相

19、异步电动机定子绕组分布示意图三相异步电动机定子绕组分布示意图 120sin120sinsinmCmBmAtIitIitIi BiAXBYCZAiCiCiAiBiitmIoiCiAiBitmIo0n规定规定 i : “+” 首端流入，尾端流出。首端流入，尾端流出。 i : “” 尾端流入，首端流出。尾端流入，首端流出。 AYCBZX()电流出电流出( )电流入电流入CiBiAii tAXYCBZAXYCBZAXYCBZNS0 t 60t 0n60 90t 600动画动画mIoSNSNAAXZBCYAAXZBCY分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转

20、的磁场 即：即：2. .动画动画0t 60t 任意调换两根电源进线任意调换两根电源进线(电路如图电路如图)CiAXCZBYAiBi0mICiBiAi tiomINSNS0t 即：即：1pCiBiAioimI tBiAXBYCZAiCiAXYCBZNSCYABCXYZAXBZAiBiCiX A AXBYB Y CC ZZ 极对数极对数2p动画动画旋转磁场的磁极对数旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关与三相绕组的排列有关CYABCXYZAXBZAiBiCiAX XNSZ CZBYB Y A C SNBiCiAiimIt 0X NSA X ABZCYZ C Y B SN0t 60tp=2时时BiC

21、iAiit mI0分）分）转转/( 150026010 fn0n30AX XZ CZBYB Y A C NSNS)/( 6010分分转转pfn 2p180分）转/( 50011p360分）转/( 0003极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速)f(Hz501 3p120分）转/( 00014p分分）转转/( 75090旋转磁场转速旋转磁场转速n0与频率与频率f1和极对数和极对数p有关。有关。 如果在定子绕组中通入三相对称电流，则定子如果在定子绕组中通入三相对称电流，则定子内部产生某个方向转速为内部产生某个方向转速为n1的旋转磁场。这时转的旋转磁

22、场。这时转子导体与旋转磁场之间存在着相对运动，切割磁子导体与旋转磁场之间存在着相对运动，切割磁力线而产生感应电动势。电动势的方向可根据右力线而产生感应电动势。电动势的方向可根据右手定则确定。由于转子绕组是闭合的，于是在感手定则确定。由于转子绕组是闭合的，于是在感应电动势的作用下，绕组内有电流流过，如图应电动势的作用下，绕组内有电流流过，如图3-9所示。转子电流与旋转磁场相互作用，便在转所示。转子电流与旋转磁场相互作用，便在转子绕组中产生电磁力子绕组中产生电磁力F。力。力F的方向可由左手定的方向可由左手定则确定。该力对转轴形成了电磁转矩则确定。该力对转轴形成了电磁转矩Tem，使转，使转子按旋转磁

23、场方向转动。异步电动机的定子和转子按旋转磁场方向转动。异步电动机的定子和转子之间能量的传递是靠电磁感应作用的，故异步子之间能量的传递是靠电磁感应作用的，故异步电动机又称感应电动机电动机又称感应电动机 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 120sin120sinsinmCmBmAtIitIitIi BiAXBYCZAiCiCiAiBiitmIoiCiAiBitmIo0n规定规定 i : “+” 首端流入，尾端流出。首端流入，尾端流出。 i : “” 尾端流入，首端流出。尾端流入，首端流出。 AYCBZX()电流出电流出( )电流入电流入CiBiAii tAXYCBZAXYCBZA

24、XYCBZNS0 t 60t 0n60 90t 600动画动画mIoSNSNAAXZBCYAAXZBCY分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场 即：即：2. .动画动画0t 60t 任意调换两根电源进线任意调换两根电源进线(电路如图电路如图)CiAXCZBYAiBi0mICiBiAi tiomINSNS0t 即：即：1pCiBiAioimI tBiAXBYCZAiCiAXYCBZNSCYABCXYZAXBZAiBiCiX A AXBYB Y CC ZZ 极对数极对数2p动画动画旋转磁场的磁极对数旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关与三相绕

25、组的排列有关CYABCXYZAXBZAiBiCiAX XNSZ CZBYB Y A C SNBiCiAiimIt 0X NSA X ABZCYZ C Y B SN0t 60tp=2时时BiCiAiit mI0分）分）转转/( 150026010 fn0n30AX XZ CZBYB Y A C NSNS)/( 6010分分转转pfn 2p180分）转/( 50011p360分）转/( 0003极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速)f(Hz501 3p120分）转/( 00014p分分）转转/( 75090旋转磁场转速旋转磁场转速n0与频率与频率

26、f1和极对数和极对数p有关。有关。AXYCBZ分）分）转转/( 6010pfn BlvBliFvF0nNS0nn 如果如果:0nn %s)91( 转子转速亦可由转差率求得转子转速亦可由转差率求得0)(1nns %10000 nnns 例例1 1：一台三相异步电动机，其额定转速一台三相异步电动机，其额定转速 n= =975 r/min，电源频率，电源频率 f1 1= =50 Hz。试求电动机的。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。极对数和额定负载下的转差率。解：解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转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：速的关系可知：n0=1000 r/mi

27、n , 2.5%100%10009751000%10000 nnns转子的转速转子的转速n是否会与旋转磁场的转速是否会与旋转磁场的转速n1相同呢相同呢 ？不可能的。因为一旦转子的转速和旋转磁场的转不可能的。因为一旦转子的转速和旋转磁场的转速相同，二者便无相对运动，转子也不能产生感速相同，二者便无相对运动，转子也不能产生感应电动势和感应电流，也就没有电磁转矩了。只应电动势和感应电流，也就没有电磁转矩了。只有二者转速有差异时，才能产生电磁转矩，驱使有二者转速有差异时，才能产生电磁转矩，驱使转子转动。可见，转子转速转子转动。可见，转子转速n总是略小于旋转磁总是略小于旋转磁场的转速场的转速n1。正是由

28、于这个关系，这种电动机被。正是由于这个关系，这种电动机被称为异步电动机。称为异步电动机。已知已知Y2112M4三相异步电动机的同步三相异步电动机的同步转速转速n1=1 500rmin，额定转差率，额定转差率sN=0.04，求该电动机的额定转速求该电动机的额定转速nN。 解由解由 sN= 得得 nN =(1-sN)n1=(1-0.04)1 500rmin=1 440rmin【例例3-1】11Nnnn3 32 2三相异步电动机的运行分析三相异步电动机的运行分析3.2.1三相异步电动机的运行原理三相异步电动机的运行原理1旋转磁场对定子绕组的作用旋转磁场对定子绕组的作用在异步电动机的三相定子绕组内通人

29、三相交在异步电动机的三相定子绕组内通人三相交流电后，即产生旋转磁场，此旋转磁场将在流电后，即产生旋转磁场，此旋转磁场将在不动的定子绕组中产生感应电动势不动的定子绕组中产生感应电动势由于定子绕组本身的阻抗压降比电源电压要由于定子绕组本身的阻抗压降比电源电压要小得多，即可以近似认为电源电压小得多，即可以近似认为电源电压U1与感与感应电动势应电动势E1相等，即相等，即 E1=4.44K1N1f1m U1 E1=4.44K1N1f1m 2旋转磁场对转子绕组的作用旋转磁场对转子绕组的作用（1）转子中感应电动势及电流的频率）转子中感应电动势及电流的频率 f2=11111()()6060p nnp nn n

30、sfn 即转子中的电动势及电流的频率与转差率即转子中的电动势及电流的频率与转差率s成正比。成正比。当转子不动时，即当转子不动时，即s=1，则，则f2= f1。当转子达到同步转速时当转子达到同步转速时s=0，则，则f2=0，即转子导体，即转子导体中没有感应电动势及电流中没有感应电动势及电流 （2）转子绕组感应电动势）转子绕组感应电动势E2 E2 =4.44K2N2f2m=4.44K2N2Sf1m 当转子不动时，的感应电动势E20为 E20=4.44K2N2f1m 故可得 E 2=sE20 （3）转子的电抗和阻抗）转子的电抗和阻抗 X2=2f2L2 =2sf1L2 22220()RSXZ2= （4

31、）转子的电流和功率因数）转子的电流和功率因数2022222222220()sEEIRXRsX22222222220()RRRXRsXcos= 2（4）转子的电流和功率因数）转子的电流和功率因数 转子电流和转子功率因数随转差率变化的曲线转子电流和转子功率因数随转差率变化的曲线 3功率和转矩的关系功率和转矩的关系（1）功率及效率）功率及效率P1=3U1I1 cos110-3 电机转轴上带动转子旋转的总机械功率PMEC为： PMEC= Pem- PCu2 电磁感应作用传递到转子上的功率，叫电磁功率，用Pem表示，Pem=P1PCulPFe 转轴上输出的机械功率：P2= PMEC - Pmec -Pa

32、d Pmec为机械摩擦损耗Pad为风的阻力及其他附加损耗异步电动机的功率流程图 一般把机械损耗和附加损耗统称为电动机的空载损一般把机械损耗和附加损耗统称为电动机的空载损耗，用耗，用P0表示，于是表示，于是P2=PMECP0 异步电动机的总的功率平衡方程式为：异步电动机的总的功率平衡方程式为：P2= P1PCulPFe- PCu2- Pmec-Pad= P1P P = PCu1+PFe+PCu2+Pmec+Pad 为异步电动机的总损耗 电动机的效率电动机的效率等于输出功率等于输出功率P2与输入功率与输入功率P1之比，即之比，即 =121100%100%PPPPP【例例3-2 】Y2-132S-4

33、三相异步电动机输出功率P2=5.5kW，电压U1=380V，电流I1=11.7A，电动机功率因数cos1=0.83，求输入功率P1及效率。解 由三相异步电动机功率公式可得P1=33215.5100%100%86%6.391PPU1I1 cos110-3= 38011.70.8310-3=6.391kW =（2）转矩）转矩因为P=T 故故MECP2P0P=+ Tem = MECP= 6021nPsem）（ = 1emP化简可得到输出转矩和输出功率的常用计算公式： T2=P2/=222601000 60(. )(. )955022PPPkN mN mnnn2119550955071.95 .146

34、0pN mn21195509550143.9 .730pN mn有有Y160M-4及Y180L-8型三相异步电动机各一台，额定功率都是P2=11kW，前者额定转速1460r/min，后者额定转速730r/min，分别求它们的额定输出转矩T2。解 Y160M-4型三相异步电动机T2=Y180L-8型三相异步电动机T2= 【例例3-3 】输出功率相同的异步电动机如极数多，则转速就低，输出功率相同的异步电动机如极数多，则转速就低，输出转矩就大；极数少，转速高，则输出的转矩就小输出转矩就大；极数少，转速高，则输出的转矩就小 3.2.2三相异步电动机的工作特性三相异步电动机的工作特性1转速特性转速特性n

35、=f（P2）因为因为n=（1s）n1，电机空载时，负载转矩小，电机空载时，负载转矩小，转子转速转子转速n接近同步转速接近同步转速n1，s很小。随着负载的很小。随着负载的增加，转速增加，转速n略有下降，略有下降，s略微上升，这时转子感略微上升，这时转子感应电势势应电势势E2增大，转子电流增大，转子电流I2增大，以产生更大增大，以产生更大的电磁转矩与负载转矩相平衡。因此，随着输出的电磁转矩与负载转矩相平衡。因此，随着输出功率功率P2的增加，转速特性是一条稍微下降的曲线，的增加，转速特性是一条稍微下降的曲线，s=f（P2）曲线则是稍微上翘的。）曲线则是稍微上翘的。 2转矩特性转矩特性Tem=f（P2

36、）Tem=T2+T0= ，随着，随着P2增大，由于电增大，由于电机转速机转速n和角速度变化很小，而空载转矩和角速度变化很小，而空载转矩T0又近似不变，所以又近似不变，所以Tem随随P2的增大而增大，的增大而增大，近似直线关系近似直线关系 02TP3定子电流特性定子电流特性I1=f (P2)空载时，转子电流，定子电流几乎全部是空载时，转子电流，定子电流几乎全部是励磁电流励磁电流I0。随着负载的增大，转速下降，。随着负载的增大，转速下降，I2增大，相应增大，相应I1也增大也增大 4效率特性效率特性 =f（P2）异步电动机的损耗也可分为不变损耗和可变损耗异步电动机的损耗也可分为不变损耗和可变损耗两部

37、分。电动机从空载到满载运行时，由于主磁两部分。电动机从空载到满载运行时，由于主磁通和转速变化很小，铁耗通和转速变化很小，铁耗PFe和机械损耗和机械损耗Pmec近近似不变，称为不变损耗。而定、转子铜耗似不变，称为不变损耗。而定、转子铜耗Pcu1、Pcu2和附加损耗和附加损耗Pad是随负载而变的，称为可变是随负载而变的，称为可变损耗。空载时，损耗。空载时，P2=0，随着，随着P2增加，可变损耗增增加，可变损耗增加较慢，上升很快，直到当可变损耗等于不变损加较慢，上升很快，直到当可变损耗等于不变损耗时，效率最高。若负载继续增大，铜耗增加很耗时，效率最高。若负载继续增大，铜耗增加很快，效率反而下降。异步

38、电动机的效率曲线与直快，效率反而下降。异步电动机的效率曲线与直流电机和变压器的大致相同流电机和变压器的大致相同 三相异步电动机的工作特性曲线 3.2.3三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性由于异步电动机的转矩是由载流导体在磁场中受由于异步电动机的转矩是由载流导体在磁场中受电磁力的作用而产生的，因此转矩的大小与旋转电磁力的作用而产生的，因此转矩的大小与旋转磁场的磁通由磁场的磁通由m、转子导体中的电流、转子导体中的电流I2及转子功及转子功率因数有关，即率因数有关，即Tem=CMm I2cos2 CM为电动机的转矩常数为电动机的转矩常数 通过一定的数学换算变换成下式通过一定的数学换算变换

39、成下式221221220() emC sR UTfRSX 22Tcos IKT 常数，与电常数，与电机结构有关机结构有关旋转磁场旋转磁场每极磁通每极磁通转子电流转子电流转子电路的转子电路的功率因数功率因数ilBF 22cos, , IT 21220222)(UsXRsRKT 22 cos IKTT 22022202)( XREIss 2202222)(cosXRRs mNfU11144.4 由前面分析知：由前面分析知：21220222)(UsXRsRKT 21UmaxTmSNSOTS曲线曲线)(sfT 曲线曲线)(Tfn 根据转矩公式根据转矩公式22022212)(sXRUsRKT 得特性曲线

40、：得特性曲线：NnmaxTstTOnTNT0n动画动画stT1NT动画动画固有机械特性固有机械特性是指电动机在额定电压和额定频率下，按规定的接是指电动机在额定电压和额定频率下，按规定的接线，定、转子电路不外接阻抗时的机械特性。线，定、转子电路不外接阻抗时的机械特性。sn0nNsNnmsm10TNTstTmTem几个特殊点：几个特殊点：A AB BC CD1.起动点A:01emstn,s,TT 2.最大转矩点B:mmemmnn ,ss ,TT 3.额定运行点CNmemNnn ,ss ,TT 4.同步运行点D100emnn ,s,T NnNT)/()(9550NNN分分转转千瓦千瓦nPT OnT0

41、n(N m) 如某普通机床的主轴电机如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型型) 的额定功的额定功率为率为7.5kw, 额定转速为额定转速为1440r/min, 则额定转矩为则额定转矩为nPnPT9550602 m.N7 .4914405 . 795509550NNN nPT21220222UsXRsRKT)(2021max2XUKT 0dd ST令：令：求得求得202mXRss 临界转差率临界转差率On0nTmax将将sm代入转矩公式，可得代入转矩公式，可得 max121max, )1(TUUT2021max2XUKT NmaxTT 一般三相异步电动机的过载系数为一般三相异步电动机的过载系数

42、为2.28.1 12 II(2) sm与与 R2 有关，有关， R2 sm n 。绕线式电。绕线式电机改变转子附加电阻机改变转子附加电阻R 2 可实现调速。可实现调速。 22022212)(sXRUsRKT 22022212stXRURKT 电动机起动时的转矩。电动机起动时的转矩。起动时起动时n= 0 时时，s =1 st121st, ) 1 (TUUT(2) Tst与与 R2 有关，有关， 适当使适当使 R2 Tst 。对绕线式。对绕线式 电机改变转子附加电阻电机改变转子附加电阻 R 2 , 可使可使Tst =Tmax 。体现了电动机带体现了电动机带载起动的能力。载起动的能力。 0nOnTN

43、ststTTK 起动能力起动能力U Tm U UTst 22022212stXRURKT 2021m2XUKT 202mXRs 0nNUT2nTOstTTOn0nR2 Tst n maxT2T22022212stXRURKT 2021m2XUKT 202mXRs 【例例3-4】有一台笼型三相异步电动机，额定功率有一台笼型三相异步电动机，额定功率PN=40kW，额定转速额定转速nN=1450r/min，过载系数，过载系数m=2.2，求额，求额定转矩定转矩TN，最大转矩，最大转矩Tm。 解 TN= NN4095509550263.45N m1450pnTm=mTN=2.2263.45=579.59

44、Nm【例例3-5】已知已知Y2-132S-4三相异步电动机的额定功率三相异步电动机的额定功率PN=5.5kW，额，额定转速定转速nN=1440r/min，st=Tst/TN=2.3。求（。求（1）在额定电）在额定电压下启动时的启动压下启动时的启动 转矩转矩Tst；（；（2）若电动机轴上所带负载）若电动机轴上所带负载阻力矩阻力矩TL为为60 Nm，问当电网电压降为额定电压的，问当电网电压降为额定电压的80%时，时，该电动机能否启动？该电动机能否启动？ 解 （1） NN5.59550955036.48N m1440pnTst =stTN =2.336.48=83.9 Nm （2） 2st1st10

45、.8()0.64TUTU=0.64 Tst=0.6483.9=53.7 Nm stT由于由于 1。 在电动机参数不变的情况下，启动转矩与定子端在电动机参数不变的情况下，启动转矩与定子端电压平方成正比，故有电压平方成正比，故有Tst=Tst=U1/ U/1=，显然，显然启动转矩将大大减小启动转矩将大大减小 .（2）星三角降压启动）星三角降压启动对于正常运行时定子绕组规定是三角形联结的三相异步电动机，启动对于正常运行时定子绕组规定是三角形联结的三相异步电动机，启动时可以采用星形联结，使电动机每相所承受的电压降低，因而降低了时可以采用星形联结，使电动机每相所承受的电压降低，因而降低了启动电流，待电动

46、机启动完毕，再接成三角形，故称这种启动方式为启动电流，待电动机启动完毕，再接成三角形，故称这种启动方式为星三角降压启动。星三角降压启动。（2）星三角降压启动）星三角降压启动三角形联结直接启动，则电动机电压为：三角形联结直接启动，则电动机电压为： UD=UN采用星型联结降压启动电动机相电压为采用星型联结降压启动电动机相电压为UY= 3UN电网供给电动机的线电流为电网供给电动机的线电流为 Ist=IY可见两种情况下的线电流之比为： NstYNstD11333333UIIZUIIZ由该式可见，采用星三角降压启动，电网供给的由该式可见，采用星三角降压启动，电网供给的电流下降为三角形联结时的电流下降为三

47、角形联结时的1/3。根据启动转矩与电压成正比的关系，则两种情况根据启动转矩与电压成正比的关系，则两种情况下的启动转矩比为下的启动转矩比为2st12stD13TUTU（2）星三角降压启动）星三角降压启动2降压启动降压启动（3）自耦变压器降压启动）自耦变压器降压启动 自耦变压器降压启动是利用自耦变压器将电网电压降自耦变压器降压启动是利用自耦变压器将电网电压降低后再加到电动机定子绕组上，待转速接近稳定值时再低后再加到电动机定子绕组上，待转速接近稳定值时再将电动机直接接到电网上将电动机直接接到电网上 （3）自耦变压器降压启动）自耦变压器降压启动 自耦变压器一相电路 设直接启动时，电网提供给电动机的电压

48、启动电设直接启动时，电网提供给电动机的电压启动电流为流为I1st，加给定子绕组的相电压为，加给定子绕组的相电压为U1。则根据。则根据启动电流与定子绕组电压成正比的关系，电动机启动电流与定子绕组电压成正比的关系，电动机定子绕组降压前后的电流比为定子绕组降压前后的电流比为 I2st/I1st=U2/U1=1/Ku I 2st=Ku I 1st， 则则I1st/I1st=1/ （3）自耦变压器降压启动）自耦变压器降压启动 由启动转矩与电压平方成正比的关系可知由启动转矩与电压平方成正比的关系可知 Tst/Tst= / =1/ 或或 Tst=Tst/ 22U21U2uK2uK3.3.2 绕线转子异步电动

49、机的启动绕线转子异步电动机的启动1转子电路串接启动电阻器转子电路串接启动电阻器绕线转子异步电动机的转子回路串入适当的电绕线转子异步电动机的转子回路串入适当的电阻，既可降低启动电流，又可提高启动转矩，阻，既可降低启动电流，又可提高启动转矩，改善电动机的启动性能。改善电动机的启动性能。 绕线转子异步电动机的启动绕线转子异步电动机的启动 绕线转子异步电动机的机械特性曲线绕线转子异步电动机的机械特性曲线 转子电路串接启动电阻器转子电路串接启动电阻器广泛应用于启动较困广泛应用于启动较困难的机械（如起重吊车、卷扬机等）上。但它难的机械（如起重吊车、卷扬机等）上。但它的结构比笼型异步电动机复杂，造价高，效率

50、的结构比笼型异步电动机复杂，造价高，效率也稍低。在启动过程中，当切除电阻时，转矩也稍低。在启动过程中，当切除电阻时，转矩突然增大，会在机械部件上产生冲击。当电动突然增大，会在机械部件上产生冲击。当电动机容量较大时，转子电流很大，启动设备也将机容量较大时，转子电流很大，启动设备也将变的庞大，操作和维护工作量大。变的庞大，操作和维护工作量大。 2绕线转子电动机转子串接频敏变阻器绕线转子电动机转子串接频敏变阻器 频敏变阻器的结构示意图 启动线路图 三相铁心绕组（三相三相铁心绕组（三相绕组接成星形），铁绕组接成星形），铁心一般做成三柱式，心一般做成三柱式，由几片或几十片较厚由几片或几十片较厚（3050

51、mm）的）的E形形钢板或铁板迭装制成钢板或铁板迭装制成 绕线转子电动机转子串接频敏变阻器绕线转子电动机转子串接频敏变阻器启动原理：启动原理： 启动时，电枢绕组中的三相交流电通过频敏启动时，电枢绕组中的三相交流电通过频敏变阻器，在铁心中产生很强的涡流，产生涡流损变阻器，在铁心中产生很强的涡流，产生涡流损耗，频敏变阻器线圈的等效电阻随着频率的增大耗，频敏变阻器线圈的等效电阻随着频率的增大而增加，由于涡流损耗与频率的平方成正比，当而增加，由于涡流损耗与频率的平方成正比，当电动机启动时（电动机启动时（s=1），转子电流（即频敏变阻），转子电流（即频敏变阻器线圈中通过的电流）频率最高（器线圈中通过的电流

52、）频率最高（f2=f1），因），因此频敏变阻器的电阻和感抗最大。启动后，随着此频敏变阻器的电阻和感抗最大。启动后，随着转子转速的逐渐升高，转子电流频率（转子转速的逐渐升高，转子电流频率（f2=sf1）便逐渐降低便逐渐降低 。【例例3-6】 现有一台异步电动机铭牌数据如下：现有一台异步电动机铭牌数据如下：PN=10kW，nN=1460r/min，UN=380/220V，星三角联结，星三角联结，N=0.868，cos1N=0.88，Ist/IN=6.5，Tst/TN=1.5，试求：（，试求：（1）额定电流和额定转矩；）额定电流和额定转矩；（2）电源电压为）电源电压为380V时，电动机的接法及直接时

53、，电动机的接法及直接启动的启动电流和启动转矩；（启动的启动电流和启动转矩；（3）电源电压为）电源电压为220V时，电动机的接法及直接启动的启动电流和时，电动机的接法及直接启动的启动电流和启动转矩；（启动转矩；（4）要求采用星）要求采用星三角启动，其启三角启动，其启动电流和启动转矩。此时能否带动电流和启动转矩。此时能否带60%和和25%PN负负载转矩。载转矩。 解：解：（1） IN =N3NNN3cos10PU 星形联结时，星形联结时，UN=380V故相应额定电流：故相应额定电流： 3N10 1019.9A0.8683 380 0.88I三角形联结时，三角形联结时，UN=220V，则相应额定电流

54、：，则相应额定电流：3NY10 1034.4A0.8683220 0.88I不管星形联结还是三角形联结，定子绕组相电压相同不管星形联结还是三角形联结，定子绕组相电压相同（等于其额定相电压），则（等于其额定相电压），则 TN=9550PN/nN=955010/1460=65.4Nm （2）电源电压为）电源电压为380V时，电动机正常运行应为时，电动机正常运行应为星形联结，直接启动时：星形联结，直接启动时： Ist=6.5IN=6.519.9A=129.35A Tst=1.5TN=1.565.4Nm=98.1Nm （3）电源电压为）电源电压为220V时，电动机正常运行应为时，电动机正常运行应为三角

55、形联结，直接启动时：三角形联结，直接启动时： IstD=6.5IND=6.534.4A=224A TstD=1.5TN=1.565.4Nm=98.1Nm（4）星）星三角启动只适用于正常运行为三角形的电动机，三角启动只适用于正常运行为三角形的电动机，故正常运行应在三角形，相应电源电压为故正常运行应在三角形，相应电源电压为220V。启动时为星。启动时为星形联结，定子绕组相电压等于其额定相电压的形联结，定子绕组相电压等于其额定相电压的1/ ，即，即127V。所以所以 Ist= IstD=1/3224A=74.6A Tst= TstD=1/398.1Nm=32.7 Nm60%TN负载下启动时的反抗转矩

56、负载下启动时的反抗转矩 TL=0.6TN=0.665.4Nm=39.2 NmTLTst，故不能启动。，故不能启动。25%TN负载下启动时的反抗转矩负载下启动时的反抗转矩 TL=0.25TN=0.2565.4Nm=16.4NmTLn1时，时，s0，直到，直到Tem=TL，电动，电动机才稳定运行于图机才稳定运行于图3-38（b)中中的的E点点 S=11111nnnnnn 定子两相反接制动，无论负载性质如何，都是指两相反定子两相反接制动，无论负载性质如何，都是指两相反接开始到转速为零为止这个过程。两相反接制动的优点是接开始到转速为零为止这个过程。两相反接制动的优点是制动效果好，缺点是能耗大，制动准确

57、度差，如要停车，制动效果好，缺点是能耗大，制动准确度差，如要停车，还须由控制线路及时切除电源。这种制动适用于要求迅速还须由控制线路及时切除电源。这种制动适用于要求迅速停车并迅速反转的生产机械。停车并迅速反转的生产机械。3.5.3能耗制动能耗制动 三相异步电动机的能耗制动控制就是在断开电动三相异步电动机的能耗制动控制就是在断开电动机三相电源的同时接通直流电源，此时直流电流机三相电源的同时接通直流电源，此时直流电流流入定子的两相绕组，产生恒定磁场。转子由于流入定子的两相绕组，产生恒定磁场。转子由于惯性仍继续沿原方向以转速惯性仍继续沿原方向以转速n旋转，切割定子磁旋转，切割定子磁场产生感应电动势和电

58、流，载流导体在磁场中受场产生感应电动势和电流，载流导体在磁场中受电磁力作用，其方向与电动机转动方向相反，因电磁力作用，其方向与电动机转动方向相反，因而起到制动作用而起到制动作用 。这种制动方法是利这种制动方法是利用转子转动时的惯用转子转动时的惯性切割恒定磁场的性切割恒定磁场的磁通而产生制动转磁通而产生制动转矩，把转子的动能矩，把转子的动能消耗在转子回路的消耗在转子回路的电阻上，所以称为电阻上，所以称为能耗制动。能耗制动。能耗制动的优点是制动力较强、制动平稳、对能耗制动的优点是制动力较强、制动平稳、对电网影响小。缺点是需要一套直流电源装置，电网影响小。缺点是需要一套直流电源装置，而且制动转矩随电

59、动机转速的减小而减小。而且制动转矩随电动机转速的减小而减小。3.6.1三相异步电动机的拆装三相异步电动机的拆装【训练目的训练目的】掌握小型三相异步电动机的拆装步骤及方法。掌握小型三相异步电动机的拆装步骤及方法。能够检查、清洗零部件，换装轴承等。能够检查、清洗零部件，换装轴承等。【训练内容训练内容】小型三相异步电动机的拆卸。小型三相异步电动机的拆卸。小型三相异步电动机的装配。小型三相异步电动机的装配。【仪器与设备仪器与设备】10kW以下三相异步电动机。以下三相异步电动机。500V兆欧表。兆欧表。活动扳手、开口扳手或套筒扳手、手锤、铜棒、油盒、活动扳手、开口扳手或套筒扳手、手锤、铜棒、油盒、拉具、

60、刷子、煤油拉具、刷子、煤油2kg、钙钠基润滑脂、钙钠基润滑脂0.1kg 。3 36 6技能训练技能训练3.6.1三相异步电动机的拆装三相异步电动机的拆装【方法与步骤方法与步骤】1小型三相异步电动机的拆卸小型三相异步电动机的拆卸三相异步电动机在拆卸前，应预先在线头、端盖等处做三相异步电动机在拆卸前，应预先在线头、端盖等处做好标记，以便于修复后的装配。在拆卸过程中，应同时好标记，以便于修复后的装配。在拆卸过程中，应同时进行检查和测量，并做好记录。进行检查和测量，并做好记录。拆卸步骤如下：拆卸步骤如下： 切断电源，拆开电动机与电源连线，并对电源线线头切断电源，拆开电动机与电源连线，并对电源线线头做好