电工学异步电动机

1、电工学异步电动机第1页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五第八章 异步电动机8.1 三相异步电动机的结构与 工作原理8.2 三相异步电动机的机械特性8.3 三相异步电动机的使用第2页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五交流电动机电动机直流电动机鼠笼式绕线式异步机同步机他励、异励、串励、复励鼠笼式异步交流电动机授课内容： 基本结构、工作原理、 机械特性、控制方法 电动机的分类第3页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五8.1 三相异步电动机的结构与 工作原理磁铁闭合线圈第4页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五磁极旋转导线切割

2、磁力线产生感应电动势导线长磁感应强度切割速度（右手定则）闭合导线产生电流 i（左手定则）通电导线在磁场中受力第5页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五1. 线圈跟着磁铁转两者转动方向一致 结论：异步2. 线圈比磁场转得慢第6页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五三相异步机的结构YBZXAC转子定子定子绕组（三相）机 座转子：在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或 电流。三相定子绕组：产生旋转 磁场。线绕式鼠笼式鼠笼转子 第7页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五旋转磁场的产生AYCBZ异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极()电流出()电流入X第8

3、页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五AXYCBZAXBYCZ合成磁场方向：向下第9页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得其它电流角度下的磁场方向：第10页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五旋转方向：取决于三相电流的相序。改变电机的旋转方向：换接其中两相旋转磁场的旋转方向第11页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五旋转磁场的转速大小 一个电流周期，旋转磁场在空间转过360。则 同步转速（旋转磁场的速度）为：AXYCBZAXYCBZAXYCBZ第12页，共51页，2022年

4、，5月20日，4点55分，星期五极对数（P）的概念AXBYCZ此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：AXYCBZ第13页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五极对数（P）的改变CYABCXYZAXBZ 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。AXBYCZ第14页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五极对数CYABCXYZAXBZ第15页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五极对数和转速的关系第16页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五三相异步电动机的同步转速极对数每个电流周期磁场转过的空间

5、角度同步转速第17页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速:电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但 异步电动机无转距转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流提示：如果第18页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五 转差率 的概念：异步电机运行中: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:（转差率最大）第19页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五8.2.1 三相异步电动机的“电磁”关系 8.2 三相异步电动机的机械特性i2转、定子电路R1R2i

6、1u1e1e 1e2e 2 ：漏磁通产生的感应电动势。 ：主磁通产生的感应电动势。e1e2、e 1e 2、设：则：定子边：第20页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五R1R2i1u1e1e 1e2e 2同理得转子边：第21页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五：转子感应电动势的频率：转子线圈匝数取决于转子和旋转磁场的相对速度第22页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五R1R2i1u1e1e 1e2e 2其中转子功率因数第23页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五电磁转矩 T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力所

7、形成的转距之总和。常数每极磁通转子电流转子电路的转矩公式的推导 第24页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五将其中参数代入：得到转矩公式第25页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五8.2.2 三相电动机的机械特性根据转矩公式10n0Tn得特性曲线：第26页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五电动机的自适应负载能力 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。常用特性段n0nT 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。（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能带动新的负载。）直至新的平衡。此过

8、程中， 时， 电源提供的功率自动增加。第27页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五三个重要转矩n0Tn额定转矩 ：电机在额定电压下，以额定转速 运行，输出额定功率 时，电机转轴上输出的转矩。( 1 )（牛顿米）nN第28页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五 如果 电机将会因带不动负载而停转。最大转矩 ：( 2 )电机带动最大负载的能力。n0Tn求解第29页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五过载系数：三相异步机 工作时，一定令负载转矩 ，否则电机将停转。致使注意： （1）三相异步机的 和电压的平方成正比，所以对电压的波动很敏感，使用时要注

9、意电压的变化。 （2）电机严重过热第30页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五起动转矩 ：( 3 )电机起动时的转矩。n0Tn其中则体现了电动机带载起动的能力。若 电机能起动，否则将起动不了。第31页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五 机械特性和电路参数的关系和电压的关系结论：第32页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五和转子电阻的关系R2的 改变 ： 鼠笼式电机转子导条的金属材料不同，线绕式电机外接电阻不同。 令：得：结论：第33页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五机械特性的软硬 硬特性：负载变化时，转速变化不大，运

10、行特性好。软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起 动特性好。 硬特性 （R2小）软特性（R2大） 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。第34页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五 一、 三相异步机铭牌与技术数据1. 型号 Y 132M4 磁极数(极对数 p=2)同步转速1500转/分转差率8.5 三相异步电动机的使用2. 转速: 电机轴上的转速（n)。如： n =1440 转/分第35页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五3. 联接方式：Y/ 接法： Y 接法： 接法：ABCZXYABCZXYABCXYZAZB

11、YXCABCXYZ接线盒：第36页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五4. 额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压. 说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的 5 。线电压AZBYXC线电压ABCXYZ例：380/220 Y/是指：线电压为380V时采用Y接法； 当线电压为220V时采用接法。第37页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五5. 额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流。如： 表示三角接法下，电机的线电流为11.2A，相电流为6.48A；星形接法时线、相电流均为6.48A。6. 额定功率： 额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率（

12、 ），不等于从电源吸收的功率（ ）。两者的 关系为： 其中鼠笼电机=7293第38页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五 额定负载时一般为0.7 0.9 ， 空载时功率因数很低约为0.2 0.3。额定负载时，功率因数最大。注意：实用中应选择合适容量的电机，防止“大马” 拉“小车”的现象。7. 功率因数(cos1)：P2PN此外还有绝缘等级等参数，不一 一介绍。cos1第39页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五二、三相异步机的起动起动电流 ：中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 7 倍。定子电流 原因：起动时 ，转子导条切割磁力线速度很大。转子感应电势转子

13、电流大电流使电网电压降低 影响其他负载工作频繁起动时造成热量积累 电机过热影响：第40页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五三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 采用直接起动。（2） 降压起动。Y 起动自耦降压起动（3）转子串电阻起动。以下介绍Y 起动和转子串电阻起动。第41页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五Y 起动： 正常运行AZBYXC 起动ABCXYZ设：电机每相阻抗为第42页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五AZBYXC正常运行UPABCXYZ起动UP（2）Y 起动应注意的问题：（1）仅适用于

14、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Y 起动。第43页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五转子串电阻起动定子RRR线绕式转子起动时将适当的R串入转子绕组中，起动后将R短路。第44页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五转子串电阻起动的特点：适于转子为线绕式的电动机起动。（1） （2）R2选的适当，转子串电阻既可以降低起动电流， 又可以增加起动力矩。第45页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五 方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。 三、三相异步电动机的正、反转正转反转ABCM3电 源ABCM3电 源第4

15、6页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五制动方法： 1. 抱闸：加机械抱闸； 2. 反接制动：停车时，将电动机接电源的意两相反接，使电动机由原来的旋转方向反过来，以达制动的目的； 四、三相异步电动机的制动反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。即切割磁力线的速度很大，造成 ，引起 。注意：第47页，共51页，2022年，5月20日，4点55分，星期五 4.发电反馈制动： 令电机转子的转速超过 旋转磁场的同步转速，便 会产生制动转矩。M3+-运行制动nF转子3. 能耗制动：停车时，断开交流电源，接至直流 电源上，产生制动转矩；nFno第48页，共51页，2022年