三相异步电机2010

1、课件1异步电动机途.EXE第一节第一节 异步电动机的用途和分类（一）异步电动机的用途和分类（一） 三相异步电机主要用作电动机，拖动三相异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械，例如：风机、泵、压缩机、各种生产机械，例如：风机、泵、压缩机、机床、轻工及矿山机械、农业生产中的脱粒机床、轻工及矿山机械、农业生产中的脱粒机和粉碎机、农副产品中的加工机械等等。机和粉碎机、农副产品中的加工机械等等。第一节第一节 异步电动机的用途和分异步电动机的用途和分类（三）类（三） 异步电动机能在生产和生活领域中得到异步电动机能在生产和生活领域中得到广泛的应用，是有着众多广泛的应用，是有着众多优点优点： 结构简单、制造

2、容易、价格低廉、运结构简单、制造容易、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高并具有适行可靠、坚固耐用、运行效率较高并具有适用的工作特性。用的工作特性。缺点缺点： 功率因数较差，电机在运行过程功率因数较差，电机在运行过程中必须从电网吸收感性无功功率，因中必须从电网吸收感性无功功率，因此它的此它的功率因数总小于功率因数总小于1。第一节第一节 异步电动机的用途和分类（四）异步电动机的用途和分类（四）第一节第一节 异步电动机的用途和分类（五）异步电动机的用途和分类（五） 异步电动机的种类很多，从不同的角度看，异步电动机的种类很多，从不同的角度看，有不同的分类法，常见的有：有不同的分类法，常见的有：

3、按定子相数分按定子相数分：两相异步电动机两相异步电动机 三相异步电动机三相异步电动机单相异步电动机单相异步电动机第一节第一节 异步电动机的用途和分类（六）异步电动机的用途和分类（六）按转子结构分按转子结构分：绕线型异步电动机绕线型异步电动机鼠笼型异步电动机鼠笼型异步电动机课件2三相异步电动机结构第二节第二节 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构（一）（一）下面是它主要部件的拆分下面是它主要部件的拆分图。图。 右图是一台三相鼠笼型异步电右图是一台三相鼠笼型异步电动机的外形图。动机的外形图。第二节第二节 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构（二）（二） 三相异步电动机的定子部分在结构上和同

4、步电三相异步电动机的定子部分在结构上和同步电机的定子部分完全相同。机的定子部分完全相同。 对中、小容量的低压异步电动机，通常定子三对中、小容量的低压异步电动机，通常定子三相绕组的六个出线头都引出，这样可根据需要灵活相绕组的六个出线头都引出，这样可根据需要灵活地接成地接成“Y”形或形或“D”形。形。U1 V1 W1U1 V1 W1W2 U 2 V2W2 U2 V2D联结Y联结第二节第二节 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构（三）（三） 三相异步电动机的转子部分结构类型主要有两三相异步电动机的转子部分结构类型主要有两种：种：鼠笼型鼠笼型和和绕线型绕线型。 鼠笼型转子鼠笼型转子绕组由插入每个转

5、子槽中的导条和绕组由插入每个转子槽中的导条和两侧的短路端环构成，如果去掉转子铁心，剩余的两侧的短路端环构成，如果去掉转子铁心，剩余的转子绕组就像一个松鼠转子绕组就像一个松鼠笼子。笼子。鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图第二节第二节 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构（四）（四）这种电机的特点是：可以在转子绕组中串入附加电这种电机的特点是：可以在转子绕组中串入附加电阻，来改善电机的起动性能或作转速调节用。阻，来改善电机的起动性能或作转速调节用。下图是三相绕线型转子结构。绕组的三个出线端子下图是三相绕线型转子结构。绕组的三个出线端子接到固定在转轴上的三铜环上，通过电刷引出。接到固定在转轴上的三铜

6、环上，通过电刷引出。定子绕组转 子5）额定功率因数额定功率因数 指电动机在额定负载指电动机在额定负载时定子侧的功率因数；时定子侧的功率因数；cosN第三节第三节 三相异步电动机的额定值（一）三相异步电动机的额定值（一）1）额定功率）额定功率 （kW）指额定运行时转轴上的）指额定运行时转轴上的输出机械功率；输出机械功率；NP2）额定电压）额定电压 （V） 指加在绕组上的线电压指加在绕组上的线电压；NU3）额定电流）额定电流 （A） 指定子绕组中的线电流；指定子绕组中的线电流；NI4）额定频率额定频率 （Hz） 我国工业用频率为我国工业用频率为50Hz；f第三节第三节 三相异步电动机的额定值三相异

7、步电动机的额定值（二）（二）6）额定转速）额定转速 （r/min） 指电机额定运行时转指电机额定运行时转轴的转速；轴的转速；Nn2()9550( /min)NNNP kWTnr（N m）7）电动机的额定输出转矩计算式为）电动机的额定输出转矩计算式为.三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌数据 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132S6功功 率率 3 kW 频频 率率 50Hz电电 压压 380 V 电电 流流 7.2 A 联联 结结 Y转转 速速 960r/min 功率因数功率因数 0.76 绝缘等级绝缘等级 B1 1、型号型号 Y132S6Y系列异步机系列异步机机座中心高度机

8、座中心高度机座长度代号机座长度代号 2p = 6n0 = 1000 r/min2、额定功率、额定功率PN PN = 3kW轴上输出机械功率的额定值轴上输出机械功率的额定值3、额定电压、额定电压UN UN = 380V定子三相绕组应施加的线电压定子三相绕组应施加的线电压磁极数磁极数上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节4、额定电流、额定电流IN IN = 7.2A 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132S6功功 率率 3 kW 频频 率率 50Hz电电 压压 380 V 电电 流流 7.2 A 联联 结结 Y转转 速速 960r/min 功率因数功率因数 0.76 绝

9、缘等级绝缘等级 B定子三相绕组的额定线电流定子三相绕组的额定线电流5、额定功率因数、额定功率因数N= cos NP1N = 3 UNIN cos NPN = NP1N = 3 UNIN cos NN6、额定转速、额定转速 nN上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节第三节第三节 三相异步电动机的额定值三相异步电动机的额定值（三）（三） 2）如铭牌上标有）如铭牌上标有“380V、D联结联结”时，表示电时，表示电机正常运行时只能采用机正常运行时只能采用“D”联结，但是在电动机起联结，但是在电动机起动过程中可接动过程中可接380V电源，绕组采用电源，绕组采用“Y”联结，起动联结，起动

10、完毕，恢复完毕，恢复“D”联结。联结。对高压电动机：对高压电动机： 定子绕组只有三根出线，只要电源电压符合电定子绕组只有三根出线，只要电源电压符合电动机铭牌电压值便可使用。动机铭牌电压值便可使用。对于中低压电动机对于中低压电动机： 1）如铭牌上标有）如铭牌上标有“380/220V、Y/D联结联结”时，时，表示电源电压为表示电源电压为380V时，电机绕组采用时，电机绕组采用“Y”联结；联结；电源电压为电源电压为220V时，采用时，采用“D”联结。联结。1neiNS磁铁磁铁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确定确定磁场旋转磁场旋转BeV定子指向转子定子指向转子转子

11、相对转子相对B的运动方向的运动方向 上边框感应电动势方向上边框感应电动势方向i上边框上边框感应电流方向感应电流方向Bf定子指向转子定子指向转子带电导体在磁场中受力方向带电导体在磁场中受力方向 i上边框感应电流方向上边框感应电流方向磁极旋转磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势导线切割磁力线产生感应电动势vlBe导线长导线长磁感应强度磁感应强度（右手定则）（右手定则）闭合导线产生电流闭合导线产生电流 i（左手定则）（左手定则）通电导线在磁场中受力通电导线在磁场中受力ilBfn1neiNSf1. 线圈跟着磁铁转线圈跟着磁铁转两者转动方向一致两者转动方向一致 结论结论：2. 线圈比磁场转得慢线圈比磁场

12、转得慢1nnn1neiNSf异步异步返回旋转磁场的产生旋转磁场的产生AYCBZ异步机中异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极旋转磁场代替了旋转磁极AiBiCimIt1n()电流出电流出( )电流入电流入X240sin120sinsintIitIitIimCmBmA0tAXYCBZNSAiBiCimItBiAXBYCZAiCi合成磁场方向：合成磁场方向：向下向下180tXBZ1nAYC 60tAXYCBZSN1n60A120tXYCBZ1n同理分析，可得同理分析，可得其它电流角度下其它电流角度下的磁场方向：的磁场方向：AiBiCitmI旋转方向：取决于三相电流的相序。旋转方向：取决于三相电流的相序。1

13、n1n改变电机的旋转方向：换接其中两相。改变电机的旋转方向：换接其中两相。AiBiCimItAiCiBimIt旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向（2）电磁转矩的方向）电磁转矩的方向 转子旋转的方向转子旋转的方向 与旋转磁场的转向相同。与旋转磁场的转向相同。电磁转矩的方向与旋转磁场的转向一致电磁转矩的方向与旋转磁场的转向一致上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节旋转磁场的旋转磁场的转速转速大小大小分）转 /( 601fn 一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过360电流频率为电流频率为 f Hz，则磁场，则磁场1/f秒旋转秒旋转1圈，每秒旋圈，每秒旋

14、转转f圈。每分钟旋转：圈。每分钟旋转：n1称为同步转速称为同步转速分转/3000,501nHzf旋转磁场的旋转磁场的转速转速大小大小分）转 /( 601fn 一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过360电流频率为电流频率为 f Hz，则磁场，则磁场1/f秒旋转秒旋转1圈，每秒旋圈，每秒旋转转f圈。每分钟旋转：圈。每分钟旋转：n1称为同步转速称为同步转速分转/3000,501nHzf极对数（极对数（P）的概念）的概念BiAXBYCZAiCi1p此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：即：AXYCBZNS极对数（极对

15、数（P）的改变）的改变CYABCXYZAXBZAiBiCi 将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。成的磁场则是两对磁极。X AAXBYBYCZCZ极对数极对数2pAXX ANSSNZCZCBYBYCYABCXYZAXBZAiCiBiAiBiCimIt0tXNSASNZBX AYCZBCY0t分）转/( 601pfn 60t A0nAZXXCZCSNSN30极对数和转速的关系极对数和转速的关系AiBiCimIt上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节电流变化一周电流变化一周 旋转磁场转一圈旋转磁场转一圈电流每

16、秒钟变化电流每秒钟变化 50 周周 旋转磁场转旋转磁场转 50 圈圈旋转磁场转旋转磁场转 3000 圈圈电流每分钟变化电流每分钟变化 (5060) 周周p = 1 时时电流变化一周电流变化一周 旋转磁场转半圈旋转磁场转半圈电流每秒钟变化电流每秒钟变化 50 周周 旋转磁场转旋转磁场转 25 圈圈旋转磁场转旋转磁场转 1500 圈圈电流每分钟变化电流每分钟变化 (2560) 周周p = 2 时时上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节三相异步电动机的同步转速三相异步电动机的同步转速600pfn min）r/( p 1 2 3 4 5 6n0/(r/min) 30001500100

17、0 750 600 50050Hz 时时,不同极对数时的同步转速如下不同极对数时的同步转速如下f 表表6.2.1 6.2.1 同步转速同步转速p为任意值时为任意值时上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节课件3 异步电动机工作原理 转差率转差率 的概念：的概念：)(s%10011nnns异步电机运行中异步电机运行中:%91s转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：电动机起动瞬间电动机起动瞬间:1 ,0sn（转差率最大）（转差率最大）转差率最小），转子最大转速(01snn10ss范围：n在正常情况下，在正常情况下，异步电动机

18、的转子异步电动机的转子转速总是略低与旋转速总是略低与旋转磁场的转速（同转磁场的转速（同步转速）。转差率步转速）。转差率是一个表征异步电是一个表征异步电动机运行状态的一动机运行状态的一个基本参数。感应个基本参数。感应电动机的转速随负电动机的转速随负载的变化而变化。载的变化而变化。（3）电磁转矩）电磁转矩T的大小的大小 T ，I2cos 2 T = kI2cos2 T U1p2转子轴上输出的转矩为转子轴上输出的转矩为: : T2 = T T0 T 上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节表明：三相异步电动机的电磁表明：三相异步电动机的电磁转矩是由主磁通转矩是由主磁通 与转子电流与转

19、子电流的有功分量的有功分量 I2 相互作用产相互作用产生的。生的。221122211122emRm pUsTRf( R)( XX )s 说明：电磁转矩与电源说明：电磁转矩与电源参数（参数（1、f1）、结构）、结构参数（参数（R、X、m、p）和运行参数（和运行参数（s）有关。）有关。三、实用表达式2memmmTTssss 工程上常根据电机的额定功率、额定转速、过载能力来工程上常根据电机的额定功率、额定转速、过载能力来求出实用表达式。方法是：求出实用表达式。方法是：9550NNNPTn mTNTT 11NNnnsn 21mNTTss () 将将T Tm m和和s sm m代入即可得到机械特性方程式

20、代入即可得到机械特性方程式。利用电磁转矩除以最大可得电磁转矩的实用表达式利用电磁转矩除以最大可得电磁转矩的实用表达式：（3）电磁转矩）电磁转矩T的大小的大小固有特性固有特性人为特性人为特性 在额定电压、额定频率，在额定电压、额定频率，定子和转子电路不外串定子和转子电路不外串参数时的参数时的在改变电压、频率及定子在改变电压、频率及定子电路、转子电路参数时的电路、转子电路参数时的 n = f (T)T = f (s) 转矩特性转矩特性 三相异步机的三相异步机的T与与s之间的关系之间的关系机械特性机械特性 三相异步机三相异步机n 与与T之间的关系之间的关系T = f (s)n = f (T)T =

21、f (s)n = f (T)三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节T = kTsR2U1p2R22+(sX2) 2 和 n = (1 s)n0（一一）固有特性固有特性s10n0Tn0转矩特性转矩特性 机械特性机械特性 TsTNTNSNnNTsTMSMTMnMT上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节n0Tn0机械特性机械特性 TsTNnNTMnMNMSN、M、S 代表三个重要的工作状态代表三个重要的工作状态1 1、额定状态、额定状态 2 2、临界状态临界状态3 3、起动状态起动状态上一页上一页下一页下一页返回返回

22、上一节上一节下一节下一节（1 1）额定状态）额定状态 在额定在额定UN 下下，以额定以额定 nN 运行运行，输出额定输出额定 PN 时时，电动机转轴上输出的转矩电动机转轴上输出的转矩n0Tn0机械特性机械特性 TsTNnNTMnMMS额定状态说明了电动机额定状态说明了电动机长期运行能力长期运行能力T2 = 9.55PN nNN上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节3 3、起动状态起动状态 TS体现了电动机直接起动的能体现了电动机直接起动的能力。力。 若若TSTL电机能起动，否则将电机能起动，否则将起动不了。起动不了。 起动转矩倍数起动转矩倍数: :TS TNKS =Y系列系列

23、: KS = 1.62.2n0Tn0机械特性机械特性 TsTNnNTMnMNMS上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节（二）人为特性（二）人为特性（1）降低定子电压时的人为特性）降低定子电压时的人为特性0Tnn0nMUN0.9UN0.81TM0.81TS上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节（2）增加转子电阻时的人为特性）增加转子电阻时的人为特性0Tnn0R2R2 +RTS +T 转子串联合适的电阻转子串联合适的电阻: : TS TM上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节（三）机械特性的软硬（三）机械特性的软硬 硬特性硬特性：负载变化时，转

24、速变化不大负载变化时，转速变化不大。硬特性硬特性软特性软特性0Tn 不同场合应选用不同的电机不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电机。软特性软特性：负载增加时，转速下降较快负载增加时，转速下降较快上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，电动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。这种能力称为自适应负载能力。（四）电动机的自适应负载能力（四）电动机的自适应负载能力0Tn 电动机工作在特性曲线的哪一点上？ 应当运行于与负载机械特性的交点上。 上一页上一页下一页下一页返回返回上

25、一节上一节下一节下一节n0nT工作段工作段 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。 a点点TLnT直至新的平衡直至新的平衡0TnTLaTL a点点a上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节电动机的接线电动机的接线: （1）电机的接线有两种方法:星形接法三角形接法 星形接法星形接法: 星形接法是把三个相尾X、Y、Z接在一起，再从三个相头引出三根导线与三相电源相接，记作丫接(图a)。X、Y、Z接在一起的那个点，叫做中点或零点，有时也叫星点。三角形接法 三角形接法是依次把每一相的尾端与下一相的首端联接而使三相绕组接成一个封闭三角形，然后从三个联接点引出三根

26、导线与三相电源相接，如图b所示。这叫做三角形接法(角接)，记做接。（2）相电压与线电压 每一相绕组两端(例如AX)的电压(uAX)，叫做相电压。因为三相电源及电动机的三相绕组是对称的，所以三个相电压uAX、uBY、uCZ的大小(即有效值)相等，可以统一记作U相 任意两根电源线之间的电压(例如A线与B线之间的电压uAB)，叫做线电压。由于三相电源是对称的，所以三个线电压uAB、uBC、uCA的有效值相等，可以统一记作U线。（3）相电流与线电流 流过每相绕组的电流(例如图c及d中的iAX)叫做相电流。当电动机正常运行时，三个绕组的相电流有效值相等，可以统一记作I相。 流过每根电源线的电流(如图9-

27、2-5及9-2-6中的iA)叫做线电流。当电动机正常运行时每根电源线的线电流有效值相等，可以统一记作I线。 星接时 U线 3 U相 I线I相 角接时 U线U相 I线3I一、三相异步机铭牌与技术数据一、三相异步机铭牌与技术数据1. 型号型号 Y 132M4 磁极数磁极数(极对数极对数 p=2)同步转速同步转速1500转转/分分分）转/( 601pfn 转差率转差率0.04 150014401500s三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用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/分分二、二、 三相异步机的起动三相异步机的起动stI起动电流起动电流

28、：中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 7 倍。倍。0n定子电流定子电流 原因：起动时原因：起动时 ，转子导条切割磁力线速度很大。，转子导条切割磁力线速度很大。转子感应电势转子感应电势转子电流转子电流大电流使电网电压降低大电流使电网电压降低 影响其他负载工作影响其他负载工作频繁起动时造成热量积累频繁起动时造成热量积累 电机过热电机过热影响：影响：三相异步机的起动方法：三相异步机的起动方法：（1） 直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般 采用直接起动。采用直接起动。（2） 降压起动。降压起动。Y 起动起动自耦降压起动

29、自耦降压起动（4）转子串电阻起动。）转子串电阻起动。以下介绍以下介绍Y 起动。起动。（3）定子串电抗起动。）定子串电抗起动。Y 起动：起动： 正常正常运行运行lUAZBYXClI 起动起动ABCXYZlUlYIZUIllY33ZUIll设：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为z31llYIIAZBYXC正常正常运行运行UPABCXYZ起起动动UPStstYTT31PPUU31（2）Y 起动应注意的问题：起动应注意的问题：（1）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。 所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合)(2UTSTY 起动

30、起动也时ststTI,。例例4:三相异步电动机，电源电压三相异步电动机，电源电压 =380V，三相定子，三相定子绕组绕组 接法运行，额定电流接法运行，额定电流IN=20A，启动电流，启动电流Ist/IN=7，求：求： （1） 接法时的启动电流接法时的启动电流Ist （2）若启动时改为）若启动时改为Y接法，求接法，求 Ist Y（1）Ist =7 IN =7 20=140A解：解：（2）31llYIIIst Y = Ist /3=140/3=47A(b) 自耦变压器自耦变压器减压减压起动起动M3Ul降压比为降压比为:KA=UlUNUl= KAUNKAIs定子电压：定子电压：定子电流：定子电流：

31、KA IsKAIs KA线路电流：线路电流： KA2IsIsa = KA2Is 自耦变压器自耦变压器降压降压起动的起动电流为：起动的起动电流为：Tsa = KA2Ts 自耦变压器自耦变压器降压降压起动的起动转矩为：起动的起动转矩为：UN上一页上一页下一页下一页返回返回上一节上一节下一节下一节 自耦变压器自耦变压器降压降压起动的特点：起动的特点：定子绕组接法不变，改变定子绕组的电压；定子绕组接法不变，改变定子绕组的电压；降压比降压比KA可调可调: 0.5、0.65、0.8 、 0.55、0.64、IsaImax （线路中允许的最大电流）；（线路中允许的最大电流）；TsaTL 否则不能采用此法。否则不能采