第四章电工电子课件

1、第第4 4章三相异步电动机章三相异步电动机 4.1 三相异步电动机的结构和铭牌三相异步电动机的结构和铭牌1.1.三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构 (1)(1)定子（静止部分）定子（静止部分） 定子主要用来产生旋转磁场定子主要用来产生旋转磁场, ,它由机座、定子铁心、它由机座、定子铁心、定子绕组等组成。定子绕组等组成。 (2)(2)转子（转动部分）转子（转动部分） 电动机的转动部分，用来产生旋转力矩，拖动生产电动机的转动部分，用来产生旋转力矩，拖动生产机械旋转。主要由转子铁心和转子绕组组成。机械旋转。主要由转子铁心和转子绕组组成。 (3)(3)其他部分其他部分 其他如端盖、风扇、轴承等。

2、其他如端盖、风扇、轴承等。2.2.三相异步电动机的铭牌三相异步电动机的铭牌三相异步电动机定子绕组的接线方法三相异步电动机定子绕组的接线方法 U1 V1 W1 W2 U2 V2 U1 V1 W1 W2 U2 V2 U1 V1 W1 U2 V2 W2 U1 V1 W1 a) 星型连接 b) 三角形连接 U2 V2 W2 4.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 三相异步电动机是利用定子绕组中的三相交流电源所产三相异步电动机是利用定子绕组中的三相交流电源所产生的旋转磁场与转子绕组内的感应电流相互作用而工作的。生的旋转磁场与转子绕组内的感应电流相互作用而工作的。 1.1.旋转磁场旋转磁

3、场 (1)(1)旋转磁场的产生旋转磁场的产生 三相绕组的连接：三相绕组的连接： 两极旋转磁场的产生：两极旋转磁场的产生：(2)(2)旋转磁场的转速和转向旋转磁场的转速和转向旋转磁场的转速为旋转磁场的转速为 pfn1160 磁场旋转方向与电流相序一致。若使旋转磁场按反方向旋磁场旋转方向与电流相序一致。若使旋转磁场按反方向旋转，只需把三根电源线的任意两根对调即可。转，只需把三根电源线的任意两根对调即可。2.2.异步电动机的工作原理异步电动机的工作原理 由于转子转速由于转子转速n n与旋转磁场同与旋转磁场同步转速步转速n n1 1同向，且其转速总是稍低同向，且其转速总是稍低于同步转速于同步转速n n

4、1 1，故称为异步电动机。，故称为异步电动机。11nnns0n 1s 1nn0s 01s1%9%s 转差率：转差率： 异步电动机同步转速和转子转速的差值与同步转速之比称异步电动机同步转速和转子转速的差值与同步转速之比称为转差率，即：为转差率，即： 在电动机起动瞬间，在电动机起动瞬间，当电动机转速达到同步转速时，当电动机转速达到同步转速时，异步电动机在运行状态下，转差率的范围为异步电动机在运行状态下，转差率的范围为在额定状态下运行时，在额定状态下运行时， 4.3 三相异步电动机的特性三相异步电动机的特性 1.1.三相异步电动机的电磁转矩特性三相异步电动机的电磁转矩特性三相异步电动机电磁转矩公式三

5、相异步电动机电磁转矩公式 或或 T22cosTK I22022212)(sXRUsRKT它们之间的关系可用下图曲线来描述它们之间的关系可用下图曲线来描述。 ( )nf T2.2.异步电动机的机械特性异步电动机的机械特性在电力拖动中，电动机的转速在电力拖动中，电动机的转速n n与电磁转矩与电磁转矩T T的关系：的关系：称为称为机械特性曲线。机械特性曲线。 从机械特性曲线我们可以看出，曲线描绘出三个重要转从机械特性曲线我们可以看出，曲线描绘出三个重要转矩和两个运行区域。矩和两个运行区域。22022212XRURKTst（2 2）额定转矩）额定转矩 电动机在额定负载下工作时的电磁转矩电动机在额定负载

6、下工作时的电磁转矩称为额定转矩。称为额定转矩。 NNNnPT9550（3 3）最大转矩）最大转矩 从机械特性曲线上看，转矩有一个最大从机械特性曲线上看，转矩有一个最大值，称为最大转矩或临界转矩。值，称为最大转矩或临界转矩。 21m202UTKX三个重要转矩三个重要转矩 4.4 三相异步电动机的运行三相异步电动机的运行 1. 1. 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 电动机接通电源后，由静止逐步加速到稳定运行状态电动机接通电源后，由静止逐步加速到稳定运行状态的过程称为起动。的过程称为起动。 (1)(1)直接起动直接起动 直接起动是利用闸刀开关或接触器将电动机直接接到直接起动是利用闸刀开关或

7、接触器将电动机直接接到额定电压上的起动方式，又叫全压起动。额定电压上的起动方式，又叫全压起动。 (2)(2)降压起动降压起动 1 1）星形三角形（）星形三角形（Y/Y/）降压起动）降压起动 在起动时将定子在起动时将定子绕组连接成星形，通电后电动机运转，当转速升高到接近绕组连接成星形，通电后电动机运转，当转速升高到接近额定转速时再换接成三角形，这种起动方式优点是起动电额定转速时再换接成三角形，这种起动方式优点是起动电流为全压起动时的流为全压起动时的1/3 。 缺点是起动转矩减小为全压起动时的缺点是起动转矩减小为全压起动时的1/31/3。 因此，这种方法只适合于正常运行定子为三角形连接的三因此，这

8、种方法只适合于正常运行定子为三角形连接的三相笼型异步电动机在空载或轻载时的起动，相笼型异步电动机在空载或轻载时的起动，如图所示如图所示。 2 2）自耦降压起动）自耦降压起动 自耦降压起动是利用三相自耦变压自耦降压起动是利用三相自耦变压器将电动机在起动过程中的端电压降低，以达到减小起动电器将电动机在起动过程中的端电压降低，以达到减小起动电流的目的，这种起动方式适用于容量较大的或正常运行时联流的目的，这种起动方式适用于容量较大的或正常运行时联成星形不能采用星形三角形降压起动的笼型异步电动机，成星形不能采用星形三角形降压起动的笼型异步电动机，如图所示如图所示。 2 2）绕线型异步电动机在转子绕组串入

9、附加电阻或电抗器绕线型异步电动机在转子绕组串入附加电阻或电抗器起动，既可以降低起动电流，又可以增大起动转矩，如图所起动，既可以降低起动电流，又可以增大起动转矩，如图所示。示。 2. 2. 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动 为了使电动机能够迅速停车及对负载转矩为位能转矩的为了使电动机能够迅速停车及对负载转矩为位能转矩的负载能匀速下落，需要对电动机进行制动。这时的转矩称为负载能匀速下落，需要对电动机进行制动。这时的转矩称为制动转矩。制动转矩。 (1)(1)能耗制动能耗制动 将电动机的定子绕组切断三相将电动机的定子绕组切断三相电源后迅速接到直流电源上，同时电源后迅速接到直流电源上，同时串联一

10、个制动电阻以限制制动电流。串联一个制动电阻以限制制动电流。这种制动方式的特点是制动准确、这种制动方式的特点是制动准确、平稳，但需要额外的直流电源。如平稳，但需要额外的直流电源。如图所示。图所示。 ( (2)2)反接制动反接制动 电动机停车时将三相电源中的任意两电动机停车时将三相电源中的任意两相对调，使电动机产生的旋转磁场方向与相对调，使电动机产生的旋转磁场方向与原来方向相反，电磁转矩方向也随之改变，原来方向相反，电磁转矩方向也随之改变，当电动机转速接近为零时，要及时断开电当电动机转速接近为零时，要及时断开电源防止电动机反转。源防止电动机反转。 这种制动方式的特点是制动迅速，这种制动方式的特点是

11、制动迅速，制动效果好。但由于反接时旋转磁场与转子间的相对运制动效果好。但由于反接时旋转磁场与转子间的相对运动加快，因而电流较大。对于功率较大的电动机制动时动加快，因而电流较大。对于功率较大的电动机制动时必须在定子电路（鼠笼式）或转子电路（绕线式）中接必须在定子电路（鼠笼式）或转子电路（绕线式）中接入电阻，用以限制电流，如图所示。入电阻，用以限制电流，如图所示。 ( (3) 3) 回馈制动回馈制动 处于电动状态运行的三相异步电动机，如在某种处于电动状态运行的三相异步电动机，如在某种外加转矩的作用下，转子的转速反而大于旋转磁场外加转矩的作用下，转子的转速反而大于旋转磁场的转速，于是电动机转子绕组切

12、割旋转磁场的方向的转速，于是电动机转子绕组切割旋转磁场的方向将与电动状态时相反。使电磁转矩与转子的运动方将与电动状态时相反。使电磁转矩与转子的运动方向相反，从而限制转子的转速，起到了制动作用。向相反，从而限制转子的转速，起到了制动作用。这种制动不但没有从电源吸收功率，反而向电网输这种制动不但没有从电源吸收功率，反而向电网输出功率，所以称为回馈制动。实际上这时电动机已出功率，所以称为回馈制动。实际上这时电动机已经由电动运行转为发电机运行，所以又称为发电制经由电动运行转为发电机运行，所以又称为发电制动。动。 ( (2)2)变频调速变频调速 通过变频器把频率为通过变频器把频率为50Hz50Hz工频的

13、三相交流电源变工频的三相交流电源变换成为频率和电压均可调节的三相交流电源，然后供换成为频率和电压均可调节的三相交流电源，然后供给三相异步电动机，从而使电动机的速度得到调节。给三相异步电动机，从而使电动机的速度得到调节。变频调速属于无级调速，具有机械特性曲线较硬的特变频调速属于无级调速，具有机械特性曲线较硬的特点。点。 (1)(1)变极调速变极调速 通过改变电动机的定子绕组所形成的磁极对数通过改变电动机的定子绕组所形成的磁极对数p p来调来调速。这种方法调速，电动机的转速不能连续、平滑地进速。这种方法调速，电动机的转速不能连续、平滑地进行调节。是步级式调速方法。行调节。是步级式调速方法。 3.3

14、.三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 调速是指人为地改变电动机的转速。调速方法有：调速是指人为地改变电动机的转速。调速方法有： 由于单相异步电动机绕组通过单相交变电流，产由于单相异步电动机绕组通过单相交变电流，产生的磁通是交变脉动磁通，这种磁通不能使转子自行生的磁通是交变脉动磁通，这种磁通不能使转子自行起动旋转，但却可以使原来旋转的电动机继续维持运起动旋转，但却可以使原来旋转的电动机继续维持运转状态，所以要想使单相异步电动机起动，必须采取转状态，所以要想使单相异步电动机起动，必须采取另外的起动措施。另外的起动措施。 4.5 单相异步电动单相异步电动 单相异步电动机是由单相电源供电的小功率异步单相异步电动机是由单相电