第3章交流电动机

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，按其外壳防护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、封闭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入式三类。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机电动机内部，并能防止人与物触及电动机带电部位与运动部分，运行中安全性能好，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。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

5、本结构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结构笼型异步电动机的各个部件 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结构三相绕线式异步电动机结构图 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结构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，

6、又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，一般用要尽量降低涡流损耗，一般用0.5mm厚表厚表面有绝缘层的硅钢片叠压而成。定子铁心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，用于嵌放三相内圆冲有冲均匀分布的槽，用于嵌放三相定子绕组。定子绕组。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结构1. 定子定子（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。小型异绕组按一定的规则连接嵌放在定子槽

7、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，大中型异步电动机则用漆包扁铜线或玻璃丝制，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。三相定子绕组之间及绕组与定子包扁铜线绕制。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。常用的薄膜类绝缘材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、聚酯薄膜玻璃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。漆布箔及聚四氟乙烯薄膜。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

8、的基本结构1. 定子定子（a）星形联结）星形联结 （b)三角形联结三角形联结三相绕组的联结三相绕组的联结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结构1. 定子定子（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

9、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，

10、微型电动机则为铸铝件。件。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结构2转子转子（1）转子铁心）转子铁心作为电动机磁路的一部分，并放置转子绕组。转作为电动机磁路的一部分，并放置转子绕组。转子铁心一般用子铁心一般用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，硅钢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。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的转子铁心直接压装在转轴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子铁心则借助于转子上，而大中型异步电动的转子铁心则

11、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心一般性能，减少谐波，笼型异步电动机转子铁心一般都采用斜槽结构都采用斜槽结构 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结构2转子转子（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，按绕组不同，异步电受力而使转子旋转，按绕组不同，异步电动机分为笼

12、型转子和绕线式转子两类。动机分为笼型转子和绕线式转子两类。 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结构2转子转子笼型转子。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

13、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 .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结构2转子转子（a）铜条转子）铜条转子 （b）铸铝转子）铸铝转子笼型转子笼型转子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结构2转子转子绕线转子。绕线型转子绕组和定子绕组绕线转子。绕线型转

14、子绕组和定子绕组一样，也是一个用绝缘导线绕成的三相对一样，也是一个用绝缘导线绕成的三相对称绕组，被嵌放在转子铁心槽中，接成星称绕组，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座上的接线盒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 .31三相异步电动机的基本结构和工作原理三相异

15、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结构2转子转子绕线型转子与外部变阻器的连接图绕线型转子与外部变阻器的连接图 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

16、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，运转时定转子之间易发生扫膛。发生扫膛。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结构3气隙气隙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 三相异步电动机定子绕组分

17、布示意图三相异步电动机定子绕组分布示意图 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电流的波形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 两极绕组旋转磁场示意图两极绕组旋转磁场示意图 结论：结论：在三相异步电动机定子上布置结构在三相异步电动机定子上布置结构完全相同在空间各相差完全相同在空间各相差120度电角度（电角度电角度

18、（电角度度e=Pm（P为极对数，为极对数，m为物理角度）为物理角度）的三相定子绕组，当分别向三相定子绕组的三相定子绕组，当分别向三相定子绕组通入三相交流电时，则在定子、转子与空通入三相交流电时，则在定子、转子与空气隙中产一个沿定子内圆旋转的磁场，该气隙中产一个沿定子内圆旋转的磁场，该磁场称为旋转磁场。磁场称为旋转磁场。 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

19、基本结构工作原理三相异步电动机的基本结构工作原理2旋转磁场的转向旋转磁场的转向当通入三相绕组中电流的相序为当通入三相绕组中电流的相序为iUiviw，旋转磁场在空间是沿绕组始，旋转磁场在空间是沿绕组始端端UVW方向旋转的方向旋转的 结论：结论：旋转磁场的方向是由三相电流的相旋转磁场的方向是由三相电流的相序决定的，即把通入三相绕组中的电流相序决定的，即把通入三相绕组中的电流相序任意调换其中的两相，就可改变旋转磁序任意调换其中的两相，就可改变旋转磁场的方向。场的方向。 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工作原理三相异步电动机的

20、基本结构工作原理3旋转磁场的旋转速度旋转磁场的旋转速度p123456n1 (r/min)300015001000750600500异步电动机磁极对数和对应的旋转磁场的转速关系表异步电动机磁极对数和对应的旋转磁场的转速关系表 如果在定子绕组中通入三相对称电流，则定子内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部产生某个方向转速为n1的旋转磁场。这时转子的旋转磁场。这时转子导体与旋转磁场之间存在着相对运动，切割磁力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手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

21、应定则确定。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，便在转子所示。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绕组中产生电磁力F。力。力F的方向可由左手定则的方向可由左手定则确定。该力对转轴形成了电磁转矩确定。该力对转轴形成了电磁转矩Tem，使转子，使转子按旋转磁场方向转动。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，故异步电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动机又称感应电动机 31三相异步电动机的基

22、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工作原理三相异步电动机的基本结构工作原理4三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理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

23、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。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工作原理三相异步电动机的基本结构工作原理4三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理s=（n1n）/ n1 正常运行的异步电动机，正常运行的异步电动机，其其s很小，一般很小，一般s=0.010.05 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

24、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转差率转差率S(也叫滑差率也叫滑差率) 异步电动机工作原理异步电动机工作原理 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】11Nnnn三相异步电动机铭牌三相异步电动机铭牌 1型号型号 型号指电动机的产品代号、规格代号和特型号指电动机的产品代号、规格代号和特殊环境代号，电机产品型号一般

25、采用大写殊环境代号，电机产品型号一般采用大写印刷体的汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。印刷体的汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。其中汉语拼音字母是根据电机全名称选择其中汉语拼音字母是根据电机全名称选择有代表意义的汉字有代表意义的汉字,再用该汉字的第一个拼再用该汉字的第一个拼音字母组成。它表明了电机的类型、规格、音字母组成。它表明了电机的类型、规格、结构特征和使用范围。结构特征和使用范围。 1型号型号 1型号型号 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 1型号型号 Y2系列的技术参数：详见电工手册系列的技术参数：详见电工手册1型号型号 我国生产的异步电动机的主要产品有如下几个系列：

26、我国生产的异步电动机的主要产品有如下几个系列：Y系列为一般的小型鼠笼式全封闭自冷式三相异步电动机，系列为一般的小型鼠笼式全封闭自冷式三相异步电动机，主要用于金属切削机床、通用机械、矿山机械和农业机械主要用于金属切削机床、通用机械、矿山机械和农业机械等。等。YD系列是变极多速三相异步电动机。系列是变极多速三相异步电动机。YR系列是三相绕线式异步电动机。系列是三相绕线式异步电动机。YZ和和YZR系列是起重和冶金用三相异步电动机，系列是起重和冶金用三相异步电动机，YZ是鼠是鼠笼式，笼式，YZR是绕线式。是绕线式。YB系列是防爆式鼠笼异步电动机。系列是防爆式鼠笼异步电动机。YCT系列是电磁调速异步电动

27、机。系列是电磁调速异步电动机。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n

28、N(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；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

29、。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/105120130155180180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

30、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

31、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) 11震动量震动量 振动量表示电动机震动的情况，本例电动机震动振动量表示电动机震动的情况，本例电动机震动为每秒轴向移动不超过为每秒轴向移动不超过1.8mm。在铭牌上除了给出的以上主要数据外，有的电动在铭牌上除了给出的以上主要数据外，有的电动机还标有额定功率因数机还标有额定功率因

32、数cosN。异步电动机的异步电动机的cos随负载的变化而变化，满载时随负载的变化而变化，满载时cos约为约为0.70.9，轻载时，轻载时cos较低，空载时只有较低，空载时只有0.20.3。实际使用时要根据负载的大小来合理选。实际使用时要根据负载的大小来合理选择电动机容量，防止择电动机容量，防止“大马拉小车大马拉小车” 12噪声噪声电动机运行时的噪声。电动机运行时的噪声。76db(A)表示电动机表示电动机运行时产生的最大噪声为运行时产生的最大噪声为76db(A)。3三相异步电动机输入输出功率与各量之间的关系为：P1N=UNIN cosN 10-3PN=NP1N= 三相异步电动机输入输出功率与各量

33、之间的关系为：三相异步电动机输入输出功率与各量之间的关系为： P1N= 3UNIN cosN 10-33.2.1三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 E1=4.44K1N1f1m 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

34、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 U1 E1=4.44K1N1f1m 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 nsfn 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成正成正比。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，即转子导

35、体中没有感应电动势及电流体中没有感应电动势及电流 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（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 3.2.1三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（3）转子的电抗和阻抗）转子的电抗和阻抗 X2=2f2L2 =2sf1L2 22220()RSXZ2= 3.2.1三相异步电动机的运

36、行原理三相异步电动机的运行原理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（4）转子的电流和功率因数）转子的电流和功率因数2022222222220()sEEIRXRsX22222222220()RRRXRsXcos= 23.2.1三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（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 3.2.1三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=3U1

37、I1 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，用户Pem表示，Pem=P1PCulPFe 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）功率及效率转轴上输出的机械功率。P2= PMEC - Pmec -Pad 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 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）功率及效率一般把机械损耗和附加损耗统称

38、为电动机的空载损耗，用P0表示，于是P2=PMECP0 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 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）功率及效率电动机的效率等于输出功率P2与输入功率P1之比，即 =121100%100%PPPPP【例【例3-2 】33215.5100

39、%100%86%6.391PPY2-132S-4三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=U1I1 cos110-3= 38011.70.8310-3=6.391kW =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3功率和转矩的关系功率和转矩的关系（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(.

40、)(. )955022PPPkN mN mnnn 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3功率和转矩的关系功率和转矩的关系（2）转矩）转矩2119550955071.95 .1460pN 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

41、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=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

42、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。 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2转矩特性转矩特性Tem=f（P2）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 02TP3.2.2三相异步电动机的工作特性三相异步电动机的工作特性3定子电流特性定子电流特性I1=f

43、(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 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 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

44、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 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5功率因数特性功率因数特性cos1=f(P2) 空载

45、时，定子电流几乎全部是无功的磁化电流，空载时，定子电流几乎全部是无功的磁化电流，因此因此cos1很低，通常小于很低，通常小于0.2；随着负载增加，定；随着负载增加，定子电流中的有功分量增加，功率因数提高，在接子电流中的有功分量增加，功率因数提高，在接近额定负载时，功率因数最高。负载再增大，由近额定负载时，功率因数最高。负载再增大，由于转速降低，转差率于转速降低，转差率s增大，转子功率因数角增大，转子功率因数角2=arctan 变大，使变大，使cos2和和cos1又开始减小。又开始减小。 22XR三相异步电动机的工作特性曲线 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3.2.3三

46、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通过一定的数学换算(证明略证明略)变换成下式变换成下式221221220() emC sR UTfRSX 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异步电动机的转矩特性曲

47、线异步电动机的转矩特性曲线 异步电动机的机械特性曲线异步电动机的机械特性曲线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 1启动点启动点d即n=0(或s=1)，电动机轴上产生的转矩称为启动转矩Tst。(又称堵转转矩)，如启动转矩Tst大于电动机轴上所带的机械负载转矩TL，则电动机就能启动；反之，电动机则无法启动。通过分析可得启动转矩Tst=C(R2 )/( +X ）) 启动时，f2很高，X20R2，上式可近似写成 Tst=C(R221U22R22021U)/ X 2203.2.3三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性2理想空载点理想空载点a即即n=n1(或或s=0)，此

48、时转子电流，此时转子电流I2为零，故为零，故转矩转矩T=0。实际运行时，电动机转速不可。实际运行时，电动机转速不可能达到能达到n1，因此称此点为理想空载运行点。，因此称此点为理想空载运行点。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3额定运行点额定运行点b对应的转速称为额定转速对应的转速称为额定转速nN，此时的转差，此时的转差率称为额定转差率率称为额定转差率sN，而电动机轴上产生，而电动机轴上产生的转矩则称为额定转矩的转矩则称为额定转矩TN 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4临界运行点临界运行点c此时电动机产生的转矩最大，称为最大转此时电动机产生的转矩

49、最大，称为最大转矩矩Tm，该点转速，该点转速nc称为临界转速。对应称为临界转速。对应于临界转速时的转差率称临界转差率于临界转速时的转差率称临界转差率sC sC= 220RX与之对应的为与之对应的为 Tm=C /(2X20) 21U3.2.3三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性4临界运行点临界运行点c（1）当电源电压为定值时，临界转差率）当电源电压为定值时，临界转差率sc与转子电阻与转子电阻R2成正比，成正比，R2愈大愈大sc就愈小。但就愈小。但Tm不变，因此在转子电路不变，因此在转子电路中串入不同的附加电阻，便可使中串入不同的附加电阻，便可使sm向向s=1的方向移动，在的方向移动，

50、在相同的负载转矩相同的负载转矩TN下，电动机的工作点就沿图下，电动机的工作点就沿图3-17a、b、c移动，转差率移动，转差率s逐渐变大，转速逐渐变大，转速n变小，故异步电动机可变小，故异步电动机可以通过在转子电路中串接不同的电阻来实现调速。以通过在转子电路中串接不同的电阻来实现调速。（2）最大转矩）最大转矩Tm 与电源电压成正比，与转子电阻与电源电压成正比，与转子电阻R2的的大小无关。显然，当电源电压有波动时，电动机最大转矩大小无关。显然，当电源电压有波动时，电动机最大转矩也随之变化也随之变化 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不同R2时的s=f(Tem)曲线 不同U1

51、的n=f(Tem) 曲线（R2=常数） 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为了保证电动机在电源电压波动时能正常为了保证电动机在电源电压波动时能正常工作，规定电动机的最大转矩工作，规定电动机的最大转矩Tm要比额定要比额定转矩转矩TN大得多，通常用过载系数大得多，通常用过载系数m=Tm/TN来衡量电动机的过载能力。一来衡量电动机的过载能力。一般般m=1.82.5。m的数值可在电动机产的数值可在电动机产品目录中查到品目录中查到 .【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

52、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=579.59Nm【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%

53、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） 2st1st10.8()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 .3.3.1笼型异步电动机的启动笼型异步电动机的启动2降压启动降压启动（2）星三角降压启动）星三角降压

54、启动对于正常运行时定子绕组规定是三角形联结的三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，因而降低了启动电动机每相所承受的电压降低，因而降低了启动电流，待电动机启动完毕，再接成三角形，故称这流，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，种启动方式为星三角降压启动， 3.3.1笼型异步电动机的启动笼型异步电动机的启动2降压启动降压启动（2）星三角降压启动）星三角降压启动星星 |三三角角启启动动原原理理图图 3.3.1笼型异步电动机的启动笼型异步电动机的启动2降压启动

55、降压启动（2）星三角降压启动）星三角降压启动三三角角形形与与星星型型联联结结时时的的电电压压 3.3.1笼型异步电动机的启动笼型异步电动机的启动2降压启动降压启动（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=ID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=IY3.3.1笼型异步电动机的启动笼型异步电动机的启动2降压启动降压启动（2）星三角降压启动）星三角降压启动可见两种

56、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2st12stD13TUTU3.3.1笼型异步电动机的启动笼型异步电动机的启动2降压启动降压启动（2）星三角降压启动）星三角降压启动3.3.1笼型异步电动机的启动笼型异步电动机的启动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

57、耦变压器将电网电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将电动机直接接到电网上稳定值时再将电动机直接接到电网上 3.3.1笼型异步电动机的启动笼型异步电动机的启动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原理图 3.3.1笼型异步电动机的启动笼型异步电动机的启动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 自耦变压器一相电路 3.3.1笼型异步电动机的启动笼型异步电动机的启动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 设直

58、接启动时，电网提供给电动机的电压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/ 3.3.1笼型异步电动机的启动笼型异步电动机的启动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 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

59、/Tst= / =1/ 或或 Tst=Tst/ 22U21U2uK2uK3.3.1笼型异步电动机的启动笼型异步电动机的启动3深槽式及双笼型异步电动机深槽式及双笼型异步电动机（a）槽漏磁分布 （b）导条内电流密度分布 （c）导条的有效截面深槽式转子导条中电流的集肤效应 集肤效应的效果相当于减小导条的高度和截面增集肤效应的效果相当于减小导条的高度和截面增大了转子电阻，从而满足了启动的要求大了转子电阻，从而满足了启动的要求 。当启动完毕，电动机正常运行时，由于转子电流当启动完毕，电动机正常运行时，由于转子电流频率很低频率很低 ，集肤效应基本消失，转子导条电阻恢，集肤效应基本消失，转子导条电阻恢复（减

60、小）为自身的直流电阻复（减小）为自身的直流电阻 。3.3.1笼型异步电动机的启动笼型异步电动机的启动3深槽式及双笼型异步电动机深槽式及双笼型异步电动机3.3.1笼型异步电动机的启动笼型异步电动机的启动3深槽式及双笼型异步电动机深槽式及双笼型异步电动机双笼型电动机的转子槽型双笼型电动机的转子槽型 上笼导条截面上笼导条截面积较小，并用积较小，并用黄铜或铝青铜黄铜或铝青铜等电阻系数较等电阻系数较大的材料制成，大的材料制成，电阻较大电阻较大 下笼导条的截下笼导条的截面积较大，并面积较大，并用电阻系数较用电阻系数较小的紫铜制成，小的紫铜制成，电阻较小电阻较小 铸铝转子铸铝转子下笼的下笼的漏电抗漏电抗也比