交流电机分类

交流电机分类第1页/共68页交流电动机直流电动机鼠笼式绕线式异步机同步机他励、并励、串励、复励电动机的分类电动机：电能转换成机械能发电机：其他形式的能量转换成电能电动机的作用

牛牛文库文档分享第2页/共68页优点使用电动机驱动生产机械可：（1）简化生产机械的结构（2）提高生产效率和产品质量（3）能实现自动控制（4）实现远距离操纵

（1）基本结构（2）工作原理（3）机械特性（4）起动、制动、反转、调速的基本原理（5）应用场合和正确使用主要内容

牛牛文库文档分享第3页/共68页4.1三相异步电动机的构造鼠笼式绕线式转子定子（固定部分）转子（旋转部分）分为两个基本部分：

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构成：由机座、铁心和定子绕组组成

定子机座是用铸铁或铸刚制成，铁心由互相绝缘的硅钢片叠成，内圆周表面冲有槽，用以放置对称三相绕组；对称三相绕组有的联接成星形、有的联接成三角形

作用：产生旋转磁场

牛牛文库文档分享第5页/共68页机座定子绕组铭牌数据出线端子

牛牛文库文档分享第6页/共68页定子铁心定子绕组

牛牛文库文档分享第7页/共68页鼠笼式电动机构造简单、价格低廉、工作可靠、使用方便转子

构成：由铁心和绕组两部分构成

铁心也用硅钢片叠成，表面冲有槽，装在转轴上，轴上加机械负载；因绕组不同，可分为鼠笼式和绕线式两种。作用：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。

牛牛文库文档分享第8页/共68页鼠笼式转子转轴轴承转子

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牛牛文库文档分享第11页/共68页绕线式转子

铁心绕组转轴

牛牛文库文档分享第12页/共68页鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：鼠笼式：

结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。绕线式：结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。

牛牛文库文档分享第13页/共68页4.2三相异步电动机的工作原理演示实验

牛牛文库文档分享第14页/共68页（右手定则）（左手定则）B:磁感应强度v:切割速度l:导线长磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势闭合导线产生电流通电导线在磁场中受力

牛牛文库文档分享第15页/共68页1.线圈跟着磁铁转→两者转动方向一致异步2.线圈比磁场转得慢结论

牛牛文库文档分享第16页/共68页4.2.1

旋转磁场1.旋转磁场的产生

在三相异步电动机的定子铁心中放有三相对称绕组，在该三相对称绕组中通入三相对称交流电流，就可产生一“旋转磁场”代替演示实验中的磁铁

牛牛文库文档分享第17页/共68页AXYCBZAXBYCZ合成磁场方向：向下参考方向：绕组始端到末端的方向

牛牛文库文档分享第18页/共68页AXYCBZAXYCBZ同理分析，可得其它电流角度下的磁场方向

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可见，当定子绕组中通入三相电流后，它们共同产生的合成磁场是随着电流的交变而在空间不断地旋转着，这就是旋转磁场。2.旋转磁场的转向

当通入定子绕组的三相电流的相序为A-B-C时，旋转磁场的转向与这个顺序是一致的，可见磁场的转向与定子绕组中的电流相序有关。旋转方向取决于三相电流的相序。

牛牛文库文档分享第20页/共68页改变电机旋转方向的方法：换接其中两相

牛牛文库文档分享第21页/共68页3.旋转磁场的极数AXBYCZ

此种接法下，绕组的始端之间相差120度空间角，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。AXYCBZ旋转磁场的极数和三相绕组的安排有关即：P=1

牛牛文库文档分享第22页/共68页C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'

将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内，绕组的始端之间相差60度空间角，形成的磁场则是两对磁极。即：P=2

牛牛文库文档分享第23页/共68页4.旋转磁场的转速AXYCBZAXYCBZAXYCBZ

旋转磁场的转速决定于磁场的极数，在一对极的情况下，当电流交变一次时，磁场恰好在空间旋转了一周。N0=60f（转/分）

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旋转磁场具有两对极时，当电流从ωt=0°到ωt=60°经历了60°时，磁场在空间仅旋转了30°。比P=1时转速慢了一半，即：N0=60f/2（转/分）

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所以，旋转磁场的转速n0决定于电流频率f1和磁场的极对数P，可推出：极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速

牛牛文库文档分享第26页/共68页5.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

牛牛文库文档分享第27页/共68页4.2.2电动机的转动原理

在电动机定子绕组中通入三相对称交流电流后，产生旋转磁场。

旋转磁场的磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势。

在电动势的作用下，闭合的导条中就有电流，该电流与旋转磁场相互作用，使转子导条受到电磁力作用。由电磁力产生电磁转矩，转子就转动起来。

牛牛文库文档分享第28页/共68页异步电机运行中:转差率：电动机起动瞬间:（转差率最大）4.2.3转差率同步转速：旋转磁场的转速

牛牛文库文档分享第29页/共68页1.三相异步电动机的“电－磁”关系

4.3三相异步电动机的电路分析

：主磁通产生的感应电动势。e1e2、

：漏磁通产生的感应电动势。e

1e

2、

2.定子电路i2定子电路R1R2i1u1e1e

1e2e

2转子电路定子绕组相当于变压器原边绕组，转子绕组相当于副绕组。

牛牛文库文档分享第30页/共68页设：设：

牛牛文库文档分享第31页/共68页取决于转子和旋转磁场的相对速度（1）转子频率（2）转子电动势3.转子电路：转子线圈匝数：转子感应电动势的频率

牛牛文库文档分享第32页/共68页其中（4）转子功率因数

（3）转子电流

牛牛文库文档分享第33页/共68页4.4.1电磁转矩

：

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矩之总和。4.4转矩与机械特性

常数每极磁通转子电流转子电路的功率因数即

牛牛文库文档分享第34页/共68页其中：代入可得

牛牛文库文档分享第35页/共68页4.4.2机械特性曲线OTS根据转矩公式得特性曲线：OT1

牛牛文库文档分享第36页/共68页（1）额定转矩：电动机在额定电压下，以额定转速运行，输出额定功率时，电动机转轴上输出的转矩。（牛顿•米）n0TnnN

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如果电机将会因带不动负载而停转。（2）最大转矩：电机带动最大负载的能力。n0Tn求解

牛牛文库文档分享第38页/共68页过载系数：三相异步机

（a）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。

工作时，一定令负载转矩，否则电机将停转。致使

（b）注意电机严重过热原因

牛牛文库文档分享第39页/共68页(3)起动转矩Tst电动机起动时的转矩。起动时n=0时，s=1(2)Tst与R2有关，适当使

R2Tst。对绕线式电机改变转子附加电阻

R´2,可使Tst=Tmax

。Tst体现了电动机带载起动的能力。

若

Tst

>T2电机能起动，否则不能起动。OTTst起动能力

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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。）电动机的自适应负载能力直至新的平衡。此过程中，时，电源提供的功率自动增加。

牛牛文库文档分享第41页/共68页硬特性：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动机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电动机。机械特性的软硬

牛牛文库文档分享第42页/共68页U1和R2变化对机械特性的影响(1)

U1变化对机械特性的影响UTmTstT2TO

牛牛文库文档分享第43页/共68页R2的改变

：鼠笼式电动机转子导条的金属材料不同绕线式电动机外接电阻不同

令：得：(2)R2变化对机械特性的影响

牛牛文库文档分享第44页/共68页（1）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。原因：起动时，转子导条切割磁力线速度很大。定子电流转子感应电势转子电流4.5三相异步电动机的起动4.5.1起动性能

牛牛文库文档分享第45页/共68页B大电流使电网电压降低

A频繁起动时造成热量积累影响：（2）起动转矩

起动时，虽然转子电流较大，但因转子的功率因数很低，因此起动转矩并不是很大的，与额定转矩之比为1.0-2.2。

如果起动转矩过小，就不能满载起动，应设法提高；如果起动转矩过大，会使传动机构受到冲击而损坏，应设法减小。电机过热影响其他负载工作

牛牛文库文档分享第46页/共68页4.5.2.三相异步机的起动方法1.直接起动

20-30千瓦以下的异步电动机一般采用直接起动。2.降压起动

在起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流，鼠笼式电动机常用的降压起动方法有Y－换接起动和自耦降压起动。

方法简单，但起动电流较大，影响电网上其他负载正常工作。

牛牛文库文档分享第47页/共68页（1）Y－

起动正常运行AZBYXC

起动ABCXYZ设：电机每相阻抗为

牛牛文库文档分享第48页/共68页Y－起动器接线简图Y起动L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1

起动UPU1+＿Ul+＿U2V1V2W1W2

牛牛文库文档分享第49页/共68页Y－起动器接线简图

工作L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2正常运行Ul+＿U1V1V2W1W2

牛牛文库文档分享第50页/共68页（c）Y－

起动应注意的问题：（b）仅适用于正常接法为三角形接法的电动机。Y－

起动时，起动电流减小的同时，起动转矩也减小了。所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合（a）可采用星三角起动器来实现。

牛牛文库文档分享第51页/共68页（2）自耦降压起动

（a）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。（b）起动电流和起动转矩减小。（c）适用于容量较大的或正常运行时联成星形不能采用三角起动器的笼型异步电动机。

牛牛文库文档分享第52页/共68页(2)自耦降压起动L1L3L2FUQQ2下合：接入自耦变压器，降压起动。Q2上合：切除自耦变压器，全压工作。合刀闸开关QQ2

自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成Y形不能采用Y－起动的鼠笼式异步电动机。

牛牛文库文档分享第53页/共68页RRR滑环电刷定子转子起动时将适当的R串入转子电路中，起动后将R短路。起动电阻

2.绕线式电动机转子电路串电阻起动•

牛牛文库文档分享第54页/共68页转子串电阻起动的特点：适于转子为绕线式的电动机起动。（1）

（2）R2选的适当，转子串电阻既可以降低起动电流，又可以增加起动转矩。常用于要求起动转矩较大的生产机械上，如卷扬机、锻压机、起重机等。

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方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。电动机正转电动机反转三相异步电动机的正、反转电源~UVWM3~UVW电源~M3~

牛牛文库文档分享第56页/共68页例1:1)解:

一台Y225M-4型的三相异步电动机，定子绕组△型联结，其额定数据为：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cosN=0.88，Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：

1)额定电流IN?2)额定转差率sN?3)额定转矩

TN、最大转矩Tmax、和起动转矩TN

。

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2）由nN=1480r/min，可知p=2（四极电动机）3）

牛牛文库文档分享第58页/共68页解：

在上例中(1)如果负载转矩为510.2N•m,试问在U=UN和U´=0.9UN两种情况下电动机能否起动？（2）采用Y-

换接起动时，求起动电流和起动转矩。又当负载转矩为起动转矩的80%和50%时，电动机能否起动？(1)在U=UN时

Tst=551.8N•m>510.2N.m不能起动(2)Ist=7IN=784.2=589.4A

在U´=0.9UN时能起动例2:

牛牛文库文档分享第59页/共68页在80%额定负载时不能起动在50%额定负载时可以起动(3)

牛牛文库文档分享第60页/共68页4.6

三相异步电动机铭牌数据1.型号

磁极数(极对数p=2)例如：Y132M－4

用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。机座长度代号机座中心高（mm）三相异步电动机教材表8.8.1中列出了各种电动机的系列代号。

牛牛文库文档分享第61页/共68页异步电动机产品名称代号产品名称异步电动机绕线式异步电动机防爆型异步电动机高起动转矩异步电动机新代号汉字意义老代号Y异异绕异爆异起YRYBYQJ、JOJR、JROJB、JBOJQ、JQO

牛牛文库文档分享第62页/共68页2.接法接线盒定子三相绕组的联接方法。通常V1W2U1W1U2V2U2U1W2V1V2W1U1V1W1W2U2V2W2U2V2V1W1U1Y联结W1U1V1W2U2V2联结

牛牛文库文档分享第63页/共68页3.电压例如：380/220V、Y/是指线电压为3