第04章 交流电动机

1、电动机的作用是将电能转换为机械能。电动机的作用是将电能转换为机械能。直流电动机（他励、并励、串励、复励）直流电动机（他励、并励、串励、复励）交流电动机交流电动机 异步电动机异步电动机 同步电动机同步电动机 在工业方面：中、小型轧钢设备，机床、轻工机械、起重机在工业方面：中、小型轧钢设备，机床、轻工机械、起重机 械，矿山机械等。械，矿山机械等。在农业方面：脱粒机、粉碎机、排灌机械及加工机械。在农业方面：脱粒机、粉碎机、排灌机械及加工机械。在家用电器方面：电风扇、空调机、洗衣机、电冰箱等。在家用电器方面：电风扇、空调机、洗衣机、电冰箱等。1. 按电机定子相数分：按电机定子相数分：三相异步电动机三相

2、异步电动机、两相异步电动机、两相异步电动机、 单相异步电动机。单相异步电动机。2.按电机的转子结构分：笼型异步电动机、绕线型异步电动机按电机的转子结构分：笼型异步电动机、绕线型异步电动机.这这是是三三相相异异步步电电动动机机的的基基本本结结构构示示意意图图三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。这这是是三三相相异异步步电电动动机机的的基基本本结结构构示示意意图图三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。

3、此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。定子定子转子转子轴承轴承端盖端盖机座机座三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕 组组成。组组成。定子铁心是由冲有槽孔的硅钢片叠压而成定子铁心是由冲有槽孔的硅钢片叠压而成这是定子硅钢片这是定子硅钢片在定子槽孔中放置三相彼此独立的绕组。在定子槽孔中放置三相彼此独立的绕组。U1U2V1V2W1W2U1V1W1U2V2W2U1U2V1V2W1W2U1U2V1V2W1W2U1V1W1W2U2V2定子绕组定子绕组星接星接定子绕组定子绕组角接角接端子端子AZBXCY电流的

4、流入端用电流的流入端用 表示表示 电流的流出端用电流的流出端用 表示表示在定子槽孔中放置三相彼此独立的绕组在定子槽孔中放置三相彼此独立的绕组定子绕组定子绕组笼型转子铁笼型转子铁心和绕组结心和绕组结构示意图构示意图三相绕线型三相绕线型转子结构图转子结构图根据转子绕组结构的不同又分为笼型转子和绕线型转子根据转子绕组结构的不同又分为笼型转子和绕线型转子铁芯槽内放铜条，端部用短路环形成一体。铁芯槽内放铜条，端部用短路环形成一体。转子铁心是由相互绝缘的硅钢片叠压而成。转子铁心是由相互绝缘的硅钢片叠压而成。这这是是转转子子硅硅钢钢片片这这是是饶饶线线型型转转子子铁铁心心与与绕绕组组外接电阻外接电阻电刷电刷

5、滑环滑环转子铁心转子铁心转子绕组转子绕组(1) 绕线式转子绕线式转子特点：特点：(2) 鼠笼式转子鼠笼式转子特点：特点：结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。为改变电动机的机械特性。AZBXCY电流的流入端用电流的流入端用 表示表示 电流的流出端用电流的流出端用 表示表示定子绕组与转子绕组定子绕组与转子绕组定子绕组定子绕组转子绕组转子绕组 转子转子: 在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。n0neiNSF磁铁磁铁闭合闭合线圈线圈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

6、确定确定磁场旋转磁场旋转n n0 0: :同步转速。同步转速。笼型转子的转向与旋转磁场的转向笼型转子的转向与旋转磁场的转向相同相同。iAiBiCiA=Imsin tiB=Imsin( t-120 )iC=Imsin( t+120 )iAiBiC相序相序A-B-C-A ti0ABCXYZAZBXCY电流的流入端用电流的流入端用 表示表示 电流的流出端用电流的流出端用 表示表示iA t = 0 tiAZBXCY iA= 0iB为为负负值值, iC为为正正值值NS0电流的流入端用电流的流入端用 表示表示 iBiC电流的流出端用电流的流出端用 表示表示iAiBiCABCXYZ t t = 60iAZB

7、XCYNS60iC = 0iB为为负负值值, iA为为正正值值iAiBiC0iAiBiCABCXYZ t = 90AZBXCYNS90iA为为正正值值iB为为负负值值, iC为为负负值值 tiiAiBiC0iAiBiCABCXYZ t = 180AZBXCYiA= 0iB为为正正值值, iC为为负负值值180NS tiiAiBiC0iAiBiCABCXYZ t=60 AZBXCYNS60 t=90AZBXCYNS t=0AZBXCYNS90 t=180 AZBXCYNS1800 空间相差空间相差120120 角的三相绕组，通入角的三相绕组，通入对称三相电流时，产生的是对称三相电流时，产生的是一

8、对磁极一对磁极的的旋转磁场旋转磁场, ,当电流经过一个周期变化时，当电流经过一个周期变化时，磁场也沿着顺时针方向旋转了一周磁场也沿着顺时针方向旋转了一周 ( (在在空间旋转的角度为空间旋转的角度为360360 ) )。 tiiAiBiC0ABCXYZiAiC90 600 AZBXCYNS0AZBXCYNS60相序相序A-C-B-AAZBXCYNS90iB 改变流入三相绕组的电流相改变流入三相绕组的电流相序序, ,就能改变旋转磁场的转向就能改变旋转磁场的转向; ;改改变了旋转磁场的转向变了旋转磁场的转向, , 也就改变也就改变了三相异步电动机的旋转方向。了三相异步电动机的旋转方向。iAiBiCA

9、BCXYZABCXYZ600 t = 0AZBXCNSXCYAZBY0SN t =6 0NSAZBXCXCYAZBY30SN0 tiiAiBiC0 tiiAiBiC090180 t = 90AZBXCNSXCYAZBY45SN t =180AZBXCNSXCYAZBY90SN90ABCXYZABCXYZiAiBiC 当定子每相中有两个绕组串联当定子每相中有两个绕组串联, 且每相且每相绕组在空间相差绕组在空间相差60时时, 通入对称三相交流电通入对称三相交流电后后, 也产生一个旋转磁场也产生一个旋转磁场, 但它是一个四极旋但它是一个四极旋转磁场。当电流变化一周转磁场。当电流变化一周, 旋转磁场在

10、空间旋转磁场在空间只转了半周只转了半周(180 空间角空间角), 旋转速度较两极旋转速度较两极磁场慢了一半。磁场慢了一半。pn0 = 60 f1电源的频率电源的频率 磁极对数磁极对数P=1 n0 =3000 r/min P=2 n0 =1500 r/min P=3 n0=1000 r/min 电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但但 异步异步电动机电动机0nn n0s = = n0nn0 nn = (1s) n00 s U1 U1 TmU1 TmU1 sm= R2X20sT0Tm sm1R2当当X20不变时不变时,临界转差率临界转差率sm随随R2增大而

11、增加。增大而增加。d. sm=R2 /X20smsmR2R2 R2 Tst ,不能起动不能起动, 可可空载空载或或轻载轻载起动起动u 负载转矩负载转矩 TLTL 时时, 电机起动电机起动在在cb段段 nsTba段段 在在ab段段 nsTT=TLTL =TN (在在d点点) s直到直到 T = TL 电机稳定运行在新的电机稳定运行在新的转速下转速下,工作于工作于d点点 nn =(1 s)n0 Tn0n1TabcTstTmTLdnnNTN=TLN d转矩平衡方程式转矩平衡方程式 =负载转矩负载转矩+空载损耗空载损耗转矩转矩 a b 段段为稳定运行区为稳定运行区, 电动机工作在稳定运行区电动机工作在

12、稳定运行区时时, 具有具有自适应能力自适应能力。例如。例如, 原来在额定负载下稳原来在额定负载下稳 定运行定运行(工作于工作于d点点), 若负载转矩若负载转矩 突然增大为突然增大为 TL , TL TN ，硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起 动特性好。动特性好。 硬特性 （R2小）小）软特性（R2大）大）0Tn 不同场合应选用不同的电动机。如金属切削，选硬特不同场合应选用不同的电动机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电动机性电机；重载

13、起动则选软特性电动机。起动初始瞬间，起动初始瞬间，n=0，s=1 起动电流起动电流IST大，大，57 IN。频繁起动会使电动机过热。频繁起动会使电动机过热。 过大的起动电流在短时间内会在线路上造成较大过大的起动电流在短时间内会在线路上造成较大的电压降落，影响邻近负载的正常工作。的电压降落，影响邻近负载的正常工作。I2cos 2cos 2I20S1u 负载转矩负载转矩 TLTst ,不能起动不能起动, 可可空载空载或或轻载轻载起动起动u 负载转矩负载转矩 TL 510.2 N. m mN2510mN 4478551902st .T 在在U = 0.9UN 时时 5) Ist =7IN=7 84.

14、2=589.4 AA519645983131st stY.II mN918385513131ststY .TT132329183%8042909183%80NstY .TT121459183%5042909183%50NstY .TTmN918385513131ststY .TTp= (1s) 60 f1n = (1s) n1调速方法调速方法p =2: 1,2,3接电源；接电源；4,5,6 悬空悬空p =1: 4,5,6接电源；接电源；1,2,3 短短接接：n1=15003000 r/m 123654绕线式电动机在转子绕组绕线式电动机在转子绕组中串入电阻中串入电阻R2 , 可改变转可改变转差率

15、差率 s 和转速和转速 n。TNsT01TstTmsmR2R2sm R2 f1 f1由由 U1=4.44 f1N1K1 为保证为保证 不变，在调整不变，在调整电源频率电源频率 f1 时时, 应同时应同时调整电源电压调整电源电压U1。1. 型号型号 Y 132M4 分）转/( 600pfn 转差率转差率0.04 150014401500s4.6 4.6 铭牌数据铭牌数据2. . 转速转速: 电机轴上的转速电机轴上的转速（n)。 如：如： n =1440 转转/分分磁极数磁极数( (极对数极对数 p=2) )同步转速同步转速15001500转转/ /分分Y：三相异步电动机三相异步电动机132132

16、：机座中心高：机座中心高（132mm）M：机座长度代号，机座长度代号，M- -中机座；中机座；S- -短机座，短机座，L- -长机座。长机座。制动方法制动方法机械制动机械制动电气制动电气制动能耗制动能耗制动反接制动反接制动发电反馈制动发电反馈制动 在断开三相电源的同时，给电动机其中两相在断开三相电源的同时，给电动机其中两相绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的转距（制动转距），使转子迅速停止转动。转距（制动转距），使转子迅速停止转动。nF转子转子T n0=0 +-运转运转制动制动RP运转运转nFT n0 当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速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