第十六章异步电动机

1、1第十六章异步电动机2l电动机是根据电磁感应原理，将电能电动机是根据电磁感应原理，将电能 转换为机械能的一种动力设备。转换为机械能的一种动力设备。l可以用来拖动生产机械。可以用来拖动生产机械。3第一节 三相电动机的概述4一一 、分类：、分类： 笼型三相异步电动机结构简单、维修方便、价格便宜、笼型三相异步电动机结构简单、维修方便、价格便宜、运行可靠运行可靠 ，使用最多。，使用最多。直流电动机直流电动机 交流电动机交流电动机同步电动机同步电动机异步电动机异步电动机绕线型绕线型笼型笼型单相电动机单相电动机三相电动机三相电动机电动机分电动机分串励电动机串励电动机并励电动机并励电动机他励电动机他励电动机

2、5（一）定子（一）定子 定子铁心：是电动机磁路的一部分，定子铁心：是电动机磁路的一部分，二二 、 基本结构基本结构由由0.30.5mm厚硅钢片叠成，片间涂以绝缘漆，厚硅钢片叠成，片间涂以绝缘漆，内绝缘开有凹槽，以嵌放定子绕组。内绝缘开有凹槽，以嵌放定子绕组。6定子绕组：定子绕组：Y形，形形，形 由绝缘的漆包线或丝包线绕制，嵌放于定子铁心的凹槽内，由绝缘的漆包线或丝包线绕制，嵌放于定子铁心的凹槽内，以槽楔固定。绕组间以一定规律连接并构成三相绕组。以槽楔固定。绕组间以一定规律连接并构成三相绕组。机座：铸铁制造。机座：铸铁制造。 固定并保护定子铁心和定固定并保护定子铁心和定子绕组，安装端盖，支撑转子

3、子绕组，安装端盖，支撑转子及其他零部件的固定部分。有及其他零部件的固定部分。有热量传导和散热的作用。热量传导和散热的作用。7 7转子铁心：转子铁心： 电动机磁路的一部分，由电动机磁路的一部分，由0.5mm硅钢片叠成，铁心压装在硅钢片叠成，铁心压装在轴上（支架上），外缘开有转子槽，槽内嵌放转子绕组。轴上（支架上），外缘开有转子槽，槽内嵌放转子绕组。转子绕组：转子绕组： 笼型绕组为裸导体，两端分别焊笼型绕组为裸导体，两端分别焊 接在两个铜环上，状似鼠接在两个铜环上，状似鼠笼。笼。 绕线型绕组和定子绕组相同，三相绕组嵌放在槽内，接成绕线型绕组和定子绕组相同，三相绕组嵌放在槽内，接成Y型。型。（二）转

4、子（二）转子8 支撑转子铁心并传递转矩，由一定强度的型钢加工而成。支撑转子铁心并传递转矩，由一定强度的型钢加工而成。（三）气隙：（三）气隙： 在中、小型异步电动机中，气隙一般为在中、小型异步电动机中，气隙一般为0.20.2 2.02.0mmmm左右。左右。转轴：转轴：（四）端盖及其附件（四）端盖及其附件 端盖：端盖： 铸铁制成，（中小型异步电动机）内装有滚珠或滚柱轴承，铸铁制成，（中小型异步电动机）内装有滚珠或滚柱轴承，支撑转子。保证定子与转子间有均匀的空气隙。支撑转子。保证定子与转子间有均匀的空气隙。内外轴承盖：内外轴承盖： 使润滑脂不外溢风扇。使润滑脂不外溢风扇。 外风罩：加强冷却外风罩：

5、加强冷却9Y 系列三相异步电动机系列三相异步电动机10 Y系列电动机是全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。系列电动机是全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。 具有高效、节能，起动转矩大，噪声低，振动小，可靠具有高效、节能，起动转矩大，噪声低，振动小，可靠性高，使用维修方便等特点。广泛应用于各种机械设备。性高，使用维修方便等特点。广泛应用于各种机械设备。 额定功率：额定功率：0.75-95kw Y2系列中心高系列中心高H63355mm，0.18315kW电动机是全封闭、电动机是全封闭、自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。达到达到90年代国际先进水平。年代国际先进水平。Y2系

6、列：系列：11三、三相异步电动机的铭牌三、三相异步电动机的铭牌 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号型号Y180M2 额定功率额定功率22 KW接法接法 额定电压额定电压380 V定额定额连续连续额定转速额定转速2940绝缘等级绝缘等级B额定电流额定电流42.2 A温升温升60 0C额定频率额定频率50 HZ重量重量180 kg出厂编号出厂编号出厂日期出厂日期年年 月月 日日电机厂电机厂 121、型号：型号： 用汉语拼音的大写字母和阿拉伯数字表示电动机的种类、用汉语拼音的大写字母和阿拉伯数字表示电动机的种类、规格和用途等。规格和用途等。 型号意义：型

7、号意义：Y 180 M 2异步电动机异步电动机机座中心高机座中心高磁极数磁极数机座长度代号机座长度代号L：长机座：长机座M：中机座：中机座S：短机座：短机座13 1）额额定功率定功率P：电动机额定运行时，轴上输出的机械功率电动机额定运行时，轴上输出的机械功率（KW）。）。 2）额定电压额定电压UN：电动机在额定运行时，加在定子绕组端电动机在额定运行时，加在定子绕组端的线电压的线电压（V）。）。 3）额定电流额定电流IN：电动机在额定电压、额定频率下，轴上输电动机在额定电压、额定频率下，轴上输出额定功率时，定子绕组中的线电流。出额定功率时，定子绕组中的线电流。2、额、额定值：定值： 4）额定频率

8、额定频率H HZ Z：电动机所接交流电源的频率，我国电力系电动机所接交流电源的频率，我国电力系统频率规定为统频率规定为50Hz。 5）额额定转速定转速nN：电动机在额定电压、额定频率下，电动机电动机在额定电压、额定频率下，电动机轴上输出额定机械功率时的转子转速轴上输出额定机械功率时的转子转速(r/min)。 电动机在额定负载下运行时，电动机绕组的电动机在额定负载下运行时，电动机绕组的允许温度与周围环境温度之差。允许温度与周围环境温度之差。6）温升（温升（0C）：）：7 7）额定功率因数：）额定功率因数：指电动机定子加额定负载时，定子边的功指电动机定子加额定负载时，定子边的功率因数。率因数。14

9、铭牌上还标明绕组接法，绝缘等级及工作制等铭牌上还标明绕组接法，绝缘等级及工作制等级别级别Y级级A级级E级级B级级F级级H级级C级级允许最允许最高工作高工作温度温度90 0C105 0C120 0C130 0C155 0C180 0C180 0C以上以上主要绝主要绝缘材料缘材料举例举例纸、纺纸、纺织品、织品、有机填有机填料、塑料、塑料料棉花、棉花、漆包线漆包线的绝缘的绝缘高强漆高强漆包线的包线的绝缘绝缘同左同左云母片云母片制品、制品、玻璃丝、玻璃丝、石棉石棉玻璃、玻璃、漆布、漆布、硅有机硅有机弹性体、弹性体、石棉布石棉布电磁石电磁石英英 绝缘材料的分级绝缘材料的分级15四、旋转磁场四、旋转磁场

10、1、旋转磁场的产生、旋转磁场的产生 1）三相三相定子绕组在空间对称分布；定子绕组在空间对称分布； 三相线圈匝数相同，空间沿定子铁心的内圆均匀分布，三相线圈匝数相同，空间沿定子铁心的内圆均匀分布，互差互差120电角度。电角度。 2）通入三相正弦交流电；）通入三相正弦交流电； iA = Im sin(t) iB = Im sin(t-1200) iC = Im sin(t+1200) 3)首尾端不得接错。首尾端不得接错。16、旋转磁场的转速、旋转磁场的转速 （1）旋转磁场具有的特点）旋转磁场具有的特点 1）电流变化的角度与旋转磁场变化的角度相同，电流变化）电流变化的角度与旋转磁场变化的角度相同，电

11、流变化一周期，旋转磁场转过一周期，旋转磁场转过360电角度。电角度。 磁极对数磁极对数P=1时，电角度时，电角度 = 机械角度机械角度(电流变化一周电流变化一周 = 磁场转过磁场转过360电角度电角度) 磁极对数为磁极对数为P时时 n1=60f1/p n1:旋转磁场每分钟的转速（同步转速）旋转磁场每分钟的转速（同步转速） f1:定子绕组的电流频率定子绕组的电流频率 p: 磁极对数磁极对数1718 3）电动机的旋转方向）电动机的旋转方向 旋转磁场的方向总是与三相绕组电流的相序一致。改变三旋转磁场的方向总是与三相绕组电流的相序一致。改变三相绕组电流的相序，旋转磁场的方向随之改变。相绕组电流的相序，

12、旋转磁场的方向随之改变。 2）合成的旋转磁场的大小和速度是恒定不变的。只是方）合成的旋转磁场的大小和速度是恒定不变的。只是方向在旋转。向在旋转。19五、三相异步电动机五、三相异步电动机的工作原理的工作原理20六、转差及转差率六、转差及转差率当三相异步电动机正常运行时：当三相异步电动机正常运行时： 转子转速转子转速n旋转转速旋转转速n11、转差：旋转转速、转差：旋转转速n1与转子转速与转子转速n之差之差2、 转差率：转差与同步转速之比的百分数转差率：转差与同步转速之比的百分数 S =3、 电动机启动时：电动机启动时： n=0 S=1 同步时：同步时： n=n1 S=0 100n1n1n电动机在额

13、定条件下运行时：电动机在额定条件下运行时： SN=0.01-0.07214、转差率与转子感应电势频率、转差率与转子感应电势频率f2的关系的关系 2 =p(n1n）60= s1pn160s 旋转磁场以相对速度切割导体，在转子导体中产生感旋转磁场以相对速度切割导体，在转子导体中产生感应电动势，所以感应电动势的频率为：应电动势，所以感应电动势的频率为： 225 5、 机械机械特性特性 电动机只能在稳定区电动机只能在稳定区工作，选用电机时，负载转工作，选用电机时，负载转矩不能大于电动机的最大转矩不能大于电动机的最大转矩。矩。转速与电磁转矩间的关系曲线转速与电磁转矩间的关系曲线23第二章异步电动机额定电

14、流估算方法及熔丝选择24一、电动机的运行安全要求一、电动机的运行安全要求（一）正确选择电动机的导线截面积（一）正确选择电动机的导线截面积 1、由计算选择：、由计算选择： 电动机的电流电动机的电流I =P10003Ucos252 2、导线截面与直径的关系、导线截面与直径的关系 1010下下5 5；百上；百上2 2； 25 25、35, 435, 4、3 3界；界； 70 70、9595两倍半。两倍半。 穿管、温升八、九折；穿管、温升八、九折； 铜线升级算；铜线升级算； 裸线加一半。裸线加一半。2.5、4、6、10|16、25|35、50|70、95|120 - mm2 50A5A|4A| 3A|

15、2.5A| 2A100 A150A 200A261、短路保护、短路保护 2）多台电动机电路总熔体的选择）多台电动机电路总熔体的选择（二）短路、过负荷以及失压保护（二）短路、过负荷以及失压保护 熔断器就是常用的短路保护装置之一。熔断器就是常用的短路保护装置之一。 常用的熔断器有常用的熔断器有RC1A、RLI、RT0型熔断器等。型熔断器等。 熔断器熔熔的选择：熔断器熔熔的选择： 1）一台电动机熔体的选择）一台电动机熔体的选择 I IRN = （1.52.5）I IN 总保护熔体的经验公式：总保护熔体的经验公式： I IRN = （1.52.5）I INM + IIN（n-1） 算出的熔体额定电流，

16、选取相应规格的熔体。再按照熔断算出的熔体额定电流，选取相应规格的熔体。再按照熔断器额定电流大于或等于熔体额定电流的原则选取恰当的熔断器额定电流大于或等于熔体额定电流的原则选取恰当的熔断器。器。27 2、过负荷、过负荷 过负荷的原因：过负荷的原因： 1）电网电压太低；）电网电压太低； 2）机械负荷过重；）机械负荷过重； 3）起动时间过长或电动机自起动；）起动时间过长或电动机自起动； 4）电动机缺相运行；）电动机缺相运行； 5）机械方面故障等。）机械方面故障等。28 过负荷保护通常采用热继电器来实现。过负荷保护通常采用热继电器来实现。JR10JR10系列热继电器的保护特性系列热继电器的保护特性整定

17、电流倍数整定电流倍数动作时间动作时间备备 注注1.0长期不动作长期不动作冷态开始冷态开始1.2小于小于20分钟分钟热态开始热态开始1.5小于小于8分钟分钟热态开始热态开始6.0大于大于5秒秒冷态开始冷态开始热继电器的动作电流：热继电器的动作电流： 一般为电动机额定电流的一般为电动机额定电流的1. 11. 25倍。倍。 热继电器可以反映电动机的过热状态并发出信号。热继电器可以反映电动机的过热状态并发出信号。29 3、失压保护、失压保护 1）运行中的电动机电压过低时，电动机的转速下降，而）运行中的电动机电压过低时，电动机的转速下降，而电流必然大大增高。时间长了，电动机将会因过热而烧毁。电流必然大大

18、增高。时间长了，电动机将会因过热而烧毁。 2）运行中的电动机因故造成停电时，若不具备失压保护，）运行中的电动机因故造成停电时，若不具备失压保护，则在来电时会自动起动，可能发生设备事故和人身事故。则在来电时会自动起动，可能发生设备事故和人身事故。 常用的有失压保护装置有：接触器、电压继电器等。常用的有失压保护装置有：接触器、电压继电器等。30第三节 三相异步电动机的起动、制动和调速31一、电动机的起动要求一、电动机的起动要求 起动：三相电动机接通三相交流电源后，转速由零逐渐加起动：三相电动机接通三相交流电源后，转速由零逐渐加速到稳定转速的过程。速到稳定转速的过程。 要求：要求： 有足够大的起动转

19、矩；有足够大的起动转矩； 在具有足够大的起动转矩前提下，起动电流尽可能的在具有足够大的起动转矩前提下，起动电流尽可能的小；小； 起动设备应结构简单，经济，操作方便；起动设备应结构简单，经济，操作方便； 起动过程中的能量损耗要小。起动过程中的能量损耗要小。32二、笼形异步电动机的起动方式二、笼形异步电动机的起动方式 1、直接起动、直接起动 全压起动，将电动机的定子绕组直接接到额定电压的电全压起动，将电动机的定子绕组直接接到额定电压的电源上起动。源上起动。 优点：方法简单，操作方便，设备简单，起动转矩大，优点：方法简单，操作方便，设备简单，起动转矩大，起动快。起动快。 缺点：起动电流大，造成电网电

20、压波动大，影响同一电缺点：起动电流大，造成电网电压波动大，影响同一电源供电的其他负载的正常运行。源供电的其他负载的正常运行。33一台异步电动机能否直接起动与下列因素有关：一台异步电动机能否直接起动与下列因素有关： （1）供电变压器容量的大小；）供电变压器容量的大小； （2）电动机起动的频繁程度；）电动机起动的频繁程度； （3）电动机与供电变压器间的距离；）电动机与供电变压器间的距离； （4）同一变压器供电的负载种类及允许电压波动的范围。）同一变压器供电的负载种类及允许电压波动的范围。允许直接起动：允许直接起动： 由公用低压电网供电时，容量在由公用低压电网供电时，容量在10kw及以下者；及以下者

21、； 由小区配电室供电时，容量在由小区配电室供电时，容量在14kw及以下者；及以下者； 由专用变压器供电时，经常起动的电动机电压损失值不由专用变压器供电时，经常起动的电动机电压损失值不超过超过10，不经常起动的电动机不超过，不经常起动的电动机不超过15。34三相异步电动机单方向运行控制三相异步电动机单方向运行控制KMKML1 L2 L3L1 L2 L3QSQSFU1FU1FRFRM MFU2FU2FRFRSB1SB1SB2SB2KMKMKMKM1357235 2、降压起动、降压起动 1）利用一定的设备先行减低电压，来起动电动机，待）利用一定的设备先行减低电压，来起动电动机，待转速达到一定时，再加

22、额定电压运行。转速达到一定时，再加额定电压运行。 2）目的：减小起动电流，但起动转矩按照电压的平方）目的：减小起动电流，但起动转矩按照电压的平方变化减小。变化减小。（1）定子串电阻器或电抗器起动）定子串电阻器或电抗器起动特点：设备简单，造价低；能量损耗较大特点：设备简单，造价低；能量损耗较大 适用于中小容量电动机空载或轻载起动适用于中小容量电动机空载或轻载起动 36星星三角降压起动三角降压起动特点：特点： 设备简单，造价低维修方便，可以频繁起动；起动转矩设备简单，造价低维修方便，可以频繁起动；起动转矩较小，只有直接起动的较小，只有直接起动的1/3。 适用于正常运行时定子绕组为三角形接法电动机空

23、载或适用于正常运行时定子绕组为三角形接法电动机空载或轻载启动轻载启动37电动机电动机Y Y起动起动L1 L2 L3QS KM1FU1MFU2FRSB1SB2KM1KM2KM1KM3SB3KM2FRKM2KM2KM3KM3U1V1W1U2V2W213579111315238特点：特点： 起动电压的大小可通过改变自耦变压器的抽头来调整，起动电压的大小可通过改变自耦变压器的抽头来调整，Y接，接法的电机均可采用；结构复杂，价格昂贵，不接，接法的电机均可采用；结构复杂，价格昂贵，不许频繁起动许频繁起动 适用于起动转矩要求较大的场合适用于起动转矩要求较大的场合自耦（降压）减压起动自耦（降压）减压起动39

24、L1L2L3QFFU1FU2KM1KM2KM3TFRSB1SB2KM2KTKTKTKTKM1KM2KM3KM2KM2KM1FRM3电气原理接线图电气原理接线图QJ3系列抽头有系列抽头有80和和65两种，控制电动机容量为两种，控制电动机容量为1075KW4040 U L1 V L2 W L365%80%FRSBFV电气原理接线图（手动）电气原理接线图（手动）启动启动停止停止运行运行41绕线型异步电动机的起动方法绕线型异步电动机的起动方法转子电路中串联变阻器起动转子电路中串联变阻器起动 42双重联锁双重联锁13579111315172三、电动机的可逆运行三、电动机的可逆运行方法：改变输入电动机三相

25、电源的相序。方法：改变输入电动机三相电源的相序。43四、三相异步电动机的异常情况分析处理四、三相异步电动机的异常情况分析处理 运行中电动机发生下述情况时，应立即停机：运行中电动机发生下述情况时，应立即停机： 1、电动机或所带生产机械有严重故障；、电动机或所带生产机械有严重故障； 2、电动机的起动装置或电动机温升过高、冒烟或起火；、电动机的起动装置或电动机温升过高、冒烟或起火； 3、发生人身事故；、发生人身事故； 4、电动机组强烈振动；、电动机组强烈振动； 5、电动机转速急剧下降；、电动机转速急剧下降； 6、电动机声响异常或出现焦糊气味；、电动机声响异常或出现焦糊气味； 7、电动机轴承的温度或温升超过允许数值；、电动机轴承的温度或温升超过允许数值； 8、电动机电流超过铭牌额定值或运行中电流猛增；、电动机电流超过铭牌额定值或运行中电流猛增； 9、电动机缺相运行等。、电动机缺相运行等。44 五、电动机的正常运行五、电动机的正常运行 1、异步电动机运行中的监测与维护、异步电动机运行中的监测与维护 监视电动机各部分发热情况监视电动机各部分发热情况 监视电动机的工作电流和三相平衡度监视电动机的工作电流和三相平衡度 监视电动机的声响和气味监视电动机的声响和气味 监视电源电压的波动监视电源电压的