交流电动机原理

1、关于交流电动机原理第1页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四1 三相异步电动机的结构与工作原理2 三相异步电动机的机械特性3 三相异步电动机的使用第2页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四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主要介绍内容： 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58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四1 三相异步电动机的结构与工作原理磁铁闭合线圈e方向用右手定则确定f方向用左手定则确定磁场旋转第4页，共58页，2022年，5月20日，18点13分

2、，星期四磁极旋转导线切割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58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四1. 线圈跟着磁铁转两者转动方向一致 结论：2. 线圈比磁场转得慢异步第6页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四三相异步机的结构Y系列交流电动机 第7页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四由定子(固定部分)和转子(旋转部分)两个部分组成 。定子构成：由机座和装在机座内的圆筒形铁心 以及其中的三相定子绕组 组成 机座：是用铸铁或铸钢制成的 第8页，共58页，2022

3、年，5月20日，18点13分，星期四铁心： 是由互相绝缘的硅钢片叠成的。铁心的内圆周表 面冲有槽，用以放置定子绕组。 定子绕组：是起电磁作用的三相对称的线圈第9页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四三相异步电动机的转子铁心是圆柱状的，也是用硅钢片叠成，表面冲有槽，用来放置转子绕组。转子铁心装在转轴上，轴上加机械负载。 分为鼠笼式和绕线式两种 鼠笼式异步电动机若去掉转子铁心，嵌放在铁心槽中的转子绕组，就象一个“鼠笼”，它一般是用铜或铝铸成。 第10页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四三相异步机的结构YBZXAC转子定子定子绕组（三相）机 座转子：在旋转磁

4、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11页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四旋转磁场的产生AYCBZ异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极()电流出()电流入X第12页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四AXYCBZAXBYCZ合成磁场方向：向下第13页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得其它电流角度下的磁场方向：第14页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四旋转方向：取决于三相电流的相序。改变电机的旋转方向：换接其中

5、两相。旋转磁场的旋转方向第15页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四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电流频率为 f Hz，则磁场1/f秒旋转1圈，每秒旋转f圈。每分钟旋转：n1称为同步转速第16页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四极对数（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17页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四极对数（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18页，共58页，2

6、022年，5月20日，18点13分，星期四极对数CYABCXYZAXBZ第19页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四极对数和转速的关系第20页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四三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角度同步转速第21页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速（额定转速）: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22页，共58页，2022年，5月20日，18

7、点13分，星期四 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23页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四转子感生电流的频率：第24页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四例1：三相异步电动机 p=3，电源f1=50Hz，电机额定 转速n=960r/min。求：转差率s，转子电动势的频率f2同步转速：转差率：第25页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四一、三相异步电动机的“电磁”关系 2 三相异步电动机的机械特性定子电路i2R1R2i1u1e1e2 ：主磁通产生的感应电动

8、势。e1e2、转子电路设：则：定子边：第26页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四i2R1R2i1u1e1e2第27页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四：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同理可得：i2R1R2i1u1e1e2第28页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四i2R1R2i1u1e1e2转子电流第29页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四转子功率因数第30页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四例2：三相异步电动机，p=2，n=1440 r/min，转子R

9、2=0.02，X20=0.08 ， E20=20V， f1= 50Hz。启动时I2（st）额定转速下的I2（N）s=1第31页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四电磁转矩 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 （牛顿米）第32页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四得到转矩公式将其中参数代入：第33页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四二、 三相电动机的机械特性根据转矩公式10n1Tn得特性曲线：启动时n=0最大转速n=n1时第34页，共58页，2022年，5

10、月20日，18点13分，星期四三个重要转矩n1Tn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35页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四 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。求解10smTm第36页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四过载系数：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，使用时要注意电压的变化。 （2）电机严重过热第37页，共58页，2022

11、年，5月20日，18点13分，星期四起动转矩 ：( 3 )电机起动时的转矩。n1Tn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38页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四n1TnTmTst机械特性曲线TL启动：TstTL (负载转矩)，电机启动转速n，转矩T cc点：转矩达最大Tm ，转速n继续，T，沿cb走bb点：T=TL，转速n不再上升，稳定运行 若TL ，暂时T TL,n s I2 T n 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s=0s=1第39页，共58页，2022年，5月2

12、0日，18点13分，星期四例3（7-7）：三相异步电动机，额定功率PN=10kW，额定转速nN=1450r/min，启动能力Tst/TN=1.2，过载系数=1.8。（牛顿米）（1）额定转矩TN（2）启动转矩Tst（3）最大转矩Tm#（4）用Y 方法起动时的Tst第40页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四 机械特性和电路参数的关系和电压的关系结论：第41页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四和转子电阻的关系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。 结论：第42页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四机

13、械特性的软硬 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 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43页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四一、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3 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44页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四3. 联接方式 ： Y/ 接法 Y 接法：

14、接法：ABCZXYABCZXYABCXYZAZBYXCABCXYZ接线盒：第45页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四4. 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46页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四5. 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

15、定功率： 额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率（ ），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47页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四 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48页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四二、 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

16、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49页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四三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。第50页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四Y 起动： 正常运行AZBYXC 起动ABCXYZ设：电机每相阻抗为第51页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四AZBYXC正常运行UPABCXYZ起

17、动UP（2）Y 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。 所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合Y 起动。第52页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四例4:三相异步电动机，电源电压 =380V，三相定子绕组接法运行，额定电流IN=20A，启动电流Ist/IN=7，求： （1）接法时的启动电流Ist （2）若启动时改为Y接法，求 Ist Y（1）Ist =7 IN =720=140A解：（2）Ist Y = Ist /3=140/3=47A第53页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四方法：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54页，共58页，2022年，5月20日，18点13分，星期四制动方法： 1. 抱闸：加机械抱闸四、 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：3. 能耗制动4.发电反馈制动2. 反接制动：停车时，将电动机接电源的意两相反接，