三相异步电动机

三相异步电动机1.转动原理2.极数与转速3.电动机的构造4.定子与转子电路5.转矩与机械特性6.电动机的起动7.电动机的调速8.电动机的制动9.铭牌数据10.电动机的选择电动机是将电能转换成机械能的装置。广泛应用于现代各种机械中作为驱动。由电动机驱动的优点：减轻繁重的体力劳动；提高生产率；可实现自动控制和远距离操纵。电动机的分类：电动机直流电动机交流电动机他励电动机并励电动机串励电动机复励电动机同步电动机异步电动机三相电动机单相电动机同步电动机异步电动机两相电动机交流电动机异步电动机三相电动机电动机工业生产中广泛应用着交流电动机，特别是三相异步电动机。它具有结构简单、易于控制、效率高和功率大等许多优点。本章讨论的问题：(1)三相异步电动机的结构；(2)三相异步电动机的工作原理；(3)三相异步电动机的转速与转差率；(4)转矩和机械特性及其与转差率的关系；(5)电动机的起动、反转、调速及制动的基本原理和方法；1.三相电动机的转动原理参见教材2.三相异步电动机的极数与转速一、三相异步电动机的极数三相异步电动机定子产生旋转磁场的磁极个数，称为极数。对于每相只有一个线圈的电动机，绕组始端之间相差120°的空间角，则产生的旋转磁场只有一对磁极。磁极对数用p表示，则p=1。若每相定子绕组由两个线圈串联组成(如图所示)，则绕组始端之间相差60°空间角，因而旋转磁场具有两对磁极，p=2.ABCXA´X´B´Y´YZZ´C´AXX´A´BCY´Z´ABCXA´X´B´Y´YZZ´C´转子P=2磁场位置(t=0)二、三相异步电动机的转速电动机的转速是与旋转磁场有关的。而磁场极数不同则磁场的转速就不同，在一对磁极的情况下，交流电经历一个周期磁场恰好在空间转过一圈，若定子电流的频率为f1，旋转磁场在每分钟将转过60f1周。当磁极对数为p时，磁场的转速为在我国(f1=50Hz)，磁极对数为p的磁场转速n0为1234563000150010007506005001.转子转速n电动机运行时的实际转速也就是转子转速n。2.同步转速n0电动机旋转磁场的转速也称为同步转速n0。根据电动机的转动原理，转子转速将小于磁场的转速，即n＜n0。若二者相等，转子就没有切割磁力线作用，转矩也就消失了，因此转子不可能以n0的转速正常运行。3.转差率s转差率s是表示转子转速n与磁场转速n0之间差别程度的，即它是异步电动机的重要参量之一，额定时约为1~9%例某三相异步电动机的额定转速n=570r/min。求电动机的极数和额定时的转差率(f1=50Hz)。解：由于电动机的额定转速应接近且略小于同步转速n0，而n0对应于磁极对数p有一系列固定值。显然，与570r/min最接近的是因此，额定时的转差率为3.三相异步电动机的构造参见教材4.三相异步电动机的定子与转子电路三相异步电动机的电磁关系同变压器类似，定子绕组相当于变压器的原绕组；转子绕组相当于变压器的副绕组(而电动机的转子绕组一般是短路的)。定子电流产生的旋转磁场将通过定子和转子铁心而构成的闭合磁路，该磁场不仅在转子的每相绕组中产生感应电动势e2，也要在定子的每相绕组中产生感应电动势e1。而实际上，旋转磁场是由定子电流和转子电流共同作用产生的。设定子和转子的每相绕组匝数分别N1为N2和，下面将对动机的电路进行分析。一、定子电路电动机内旋转磁场的磁感应强度在沿定子与转子间气隙应是接近于正弦规律变化分布。因此，通过每想定子绕组的磁通也应是随时间作正弦规律变化的，即φ=Φmsinωt因此，每相定子绕组中由旋转磁场产生的感应电动势为也是正弦量，其有效值为f1是e1的频率，由同步转速可得每相绕组的电路图定子电路分析定子电流不仅产生主磁通φ，还将产生漏磁通每相绕组的电路图主磁通要通过转子绕组，而漏磁通将不通过转子绕组。这样在原绕组的电压约束方程为如用相量表示，则可认为式中R1和X1=2f1L1分别为定子每相绕组的电阻和漏磁感抗。它们都很小，对于主磁通产生的感应电动势可忽略，则或二、勉转子贝电路每相汽绕组武的电沿路图根据熄电动竭机的关转动洋原理佣，异轮步电葵动机呢之所绢以能涨够转绩动，惯是因幅为转怨子绕神组在围旋转案磁场面中要丹产生感应嗽电动如势e2，进谋而产匹生转子里电流i2，而勿与旋槐转磁爪场作疯用产脸生电磁烫转矩T。下阁面讨猛论转枝子电绍路中甜的各雕物理晌量：1.谢转子棍绕组教中的坏感应仆电动例势旋转钥磁场识的主符磁通幅φ在骨每相炮转子搜绕组撑产生陕感应庭电动存势其有券效值塞为f2为转放子绕原组中邮电流凯的频馋率。因为油旋转欧磁场晶和转时子之障间的厦相对竿转速哑为(n0–n)，所尸以2.泊转子敌绕组但中电匙流的批频率f2可见驱，转饼子电贯流频姨率与暴转差凳率s有关型，也纠就是洲与转耻速n有关旋。在s=1即(n=0弯)时房诚，转榨子电博流频茄率最私大f2=f1。对填额定膨转速夜时，s为1进~9慢%，到则f2=冻0.勇5粉~勿4.榴5蚀Hz光。由此吐，进上而可侵得转鼓子感叫应电肿动势透的有素效值滨为E20为s=殃1忘(或n=0忙)时知转子碎所产艇生的师感应花电动擦势的妈有效乐值，3.愁转子傅绕组乖中的范电流转子丽电流谈也要胆产生孕漏磁扛通2，每饶相绕秀组中上的感软应电嫁动势断为对转盟子电展路应粪用K惑VL批，有若用堡相量号表示正，则岸为每相争绕组给的电梳路图X2与转怒子频捧率f2有关双，即可见比，转重子感蒙抗与耻转差询率有街关。尊其中X20是s始=1远(或n=秒0)粒时的默转子丢感抗将感肢抗X2代如核上式止，可肚得转躬子电罚流为可见匪，转锯子电欢流I2也与摧转差刷率s有关首，如贫图曲淹线所些示。挖转差倘率s增加悠(转榨速n减小纸)时铲，转损子切闲割磁回力线够加剧棉，于跪是E2增加据，I2也增慎加。0I2,cos2s1I2cos2由于狗转子钱漏磁曲通的引存在原，呈铁电感映性，片因此I2比E2滞后2角。转子泳绕组辜的功忍率因耻数为也与游转差歉率s有关仆(见难图示欺曲线何)。5.马三相魂异步营电动洋机的拍转矩纵与寺机械廉特性电磁王转矩T是三腹相异您步电牧动机涌最重凯要的香物理祖量之冠一，机械谊特性是电烦动机深的主除要特晴性。痒对电率动机解进行别分析障往往愧离不卷开这狱两方草面内扎容。一、旧转矩那公式异步昆电动蓝机的职转矩盐是由荒旋转等磁场放每磁幻玉极的演磁通与转纵子电虎流I2相互刚作用乎产生拾的。农它应塌与电嘴磁功滔率成套正比兔，因胀而与地转子使的功它率因扒数有絮关。惨于是及且则转悼矩公舞式可魂表示究为转矩T也与s有关稼。由上娃式可帆见，际转矩凑还与出定子搜的相且电压U1的平贱方成踏正比抬。所血以，找电源和电压游的变翻动对手转矩掘的影怕响很换大。转矩赏特性T=T(s)曲李线如梦图所容示，稻当s很小黑时，T与s成正斯比；爪当s很大慨时，T与s成反跪比(携以双色曲线拉为渐化近线排)，秤并且注有最而大转批矩Tma祥x存在想。TssmTmax00nn01二、增机械鞠特性供曲线在电变源电扁压U1和转崖子电望阻R2一定匪的情脖况下浸，转券矩与跌转差烦率的岭关系盾曲线T=f(s)雷或转赴速与皆转矩崖的关扶系曲北线n=f(T)，佳称为欠电动欺机的蜻机械迅特性附曲线借。转矩形与转糟差率的关解系曲邻线T=f(s)如脏右侧战上图贱所示页，转速浇与转帮矩的关裁系曲馆线n=f(T)如犯右侧背下图纽奉所示葡。TssmTmax00nn01TbTmax0nn0TNTstnNa实际格上，写下图掌是通外过上见图右你旋9示0°省得到居的。研究垒机械提特性魄是分脸析为武了分役析电浮动机卫的运袜行性衰能。臭在机双械特麦性曲吹线上纵，要崖讨论抓三个膀转矩驻。1.挖额定条转矩TNTbTmax0nn0TNTstnNa在电投动机世匀速合转动闷时，衬其转荷矩T必须错与阻型力转候矩TC平衡擦，而爬阻力盯转矩污包括张负载窗转矩T2和空匹载损变耗转淘矩T0。一头般T0很小令，常打可忽狸略，宏所以P2是电轰动机崖的输太出功雄率备(单霜位W)，T的单样位是勇(N菊•m宴)。n的单虾位是裤(r/雅mi完n)岔。若丑功率店单位惯用千株瓦，旗则额定槽转矩是电烛动机跑在额撑定负犹载时雕的转仁矩。可从吨电动拐机铭蜜牌上置额定音功率代和额拴定转听速等婶数据川求得含。如某峰台电掌动机病，P2N=7少.5执kW再，额氏定转朝速nN=1小44并0r/凳mi糠n，译则额枯定转础矩为正常秋情况斯下，路电动纲机都津工作耐在特性持曲线虾的ab段，蜡当负扔载转描矩增婶加时臂，电肤动机睛转速甘要降史低，缩慧但对绘应的扭电磁它转矩渔却要尽增加碍，因梢为ab段比酱较平能坦，喜所以宴电动荒机的证转速拴变化台不大抚。这凡种特锅征称航为硬的拣机械我特性。TbTmax0nn0TstaTNnN2.蜜最大谣转矩Tma铲x在机枕械特真性曲缠线的露最大尾值，信称为最大腰转矩或临界碎转矩。Tb0nn0TstaTNnNTmax此时陡对应链的转贷差率胸为sm(可唉由d锦T/捏ds镇=巩0番求拳得)躲，瓦即忠令可得进而搏可得可见偿，Tma贼xU12,且盐与转肤子电证阻R2无关务，而R2越大sm也越队大。当负蔽载转井矩超浮过最庄大转替矩时隆，电决动机腰转速独急剧拥下降国，电怨动机璃将停箱止转谊动—拥—产绕生闷山车现旷象。电动炭机一揉旦闷车，电牛流立谋即上升好6~少7倍，电午动机敏严重废过热刮！以妨至烧奖坏。乱从另肃一方模面考绑虑，营若在究很短俩时间从内过便载，源在电法动机面尚未意过热滴就恢瓦复达俯到正棋常状档态，伴未损狸坏电来动机匀是允喇许的泄。因纲此，项最大旅转矩张也表拼示电超动机哗具有调短时带间的远过载旋能力岗。定义斯最大膊转矩洽与额翁定转铃矩的薯比值槽为过载项系数扑λ，即一般先电动腾机的础过载孤系数鸦为1诞.8蓬~2做.2叨。3.样起学动转鸣矩Tst电动岸机刚势起动(n=0鲜)时的昨转矩雷称为起动萝转矩可见岩，起谜动转纵矩与葛U12及养R2有关悠，当结电源贪电压港降低敌时起被动转咸矩会怀减小犹；当描适当美增加喜转子柄绕组御的电雅阻会弹使起义动转振矩有睡所增蓬加。丢可有俘上式棕证明张当R2=喷X20时，Tst=Tma城x，及sm=1绩。关于死起动宅问题吃将在卫下节喜介绍血。T0nU1U1U1<

U1U1对转矩的影响T0nTmaxR2R2R2

<

R2R2对转矩的影响6.熟三相厦电动招机的某起动一、办起动捎性能电动欣机的雷起动打就是刑将它肌开动郑起来惩。在捕起动掘瞬间位，n鞋=0钻,s盛=1灯。我租们没振从起躁动时胳的电后流和悠转矩丈来分蚊析电歇动机担的期洋待性兔能。1、右起动北电流记Ist在刚缩慧起动蜻时，洋由于窄旋转锄磁场唱对静笼止的躲转子静有着矮很大恶的相父对转伴速，乒磁力撑线切划割转槽子导得体的户速度这很快燃，这把时转柜子绕霸组中杆感应袄出的始电动嫌势和论产生谷的转仰子电沃流都糊很大见。一远般中钳小型削电动身机的辉起动妇电流兔约为高额定巨值的亩5-贱7倍愧。即：当电总动机洒不是无频繁仍起动掠时，彻起动雅电流绩对电漆机本喷身影望响不旗大。闷因为厚电机势的起痒动时勤间很刻短。漂但当纳起动泻频繁锅时，很由于拦热量颂的积渴累，贺可以轻使电尚机过道热。但是滑，电循动机可的起姻动电泛流对疯线路杨是有呢影响液的。2、塔起动卖转矩框Tst在刚丘起动辟时，忧虽然砖转子纸电流伙较大却，但坐由于依转子钳的功检率因骄数是码很低订的。殃因此马起动似转矩品是不患大的下，它幻玉与额属定转眨矩之睬比值岩约为冬1.砖0~逮2.蛾2。如果费起动绢转矩贼过小熟，就反不能郊在满辜载下搏起动湖，应童设法风提高舱。但捕起动雅转矩泄也不动能过恼大，击否则公，会勤使传丹动机虚构收达到冲孤击而脊损坏开。由上娃述可负知，镰异步乞电动窝机起纺动时筋的主内要缺犬点是叹起动似电流鞭较大饥。为竟了减绍小起挖动电衔流，升必须强采用缸适当巷的起豪动方直法。二、倡起动寒方法鼠笼伞式电赢动机并的起坦动方重法有刮两种1、撤直接恩起动2、创降压捞起动1、冰直接隙起动直接僵起动辽就是帽利用根闸刀手开关兽或接旺触器挽将电够动机症直接沃接到奖额定办电源荐上。寄这种英起动警方法阔虽然赶简单拍，但滩如上克所述筑，由病于起塞动电须流较勺大，堤将使办线路增电压闯下降尾，影犹响负韵载的肉正常涛工作技。一秆般只盗有功鞋率在学二三伶十千按瓦以扰下的析异步涌电动皆机才训能采娱用直才接起苍动的勇方法齿来起碧动。缎而对痕于功词率较全大的域异步测电动麻机通株常都度采用葱降压柄起动瞧。2、坟降压明起动所谓纹降压洁起动池就是稳在电腊动机赌起动宰时，逝降低择其所膜加的妨电压渡。其谣目的嫌就是晓要减续小起族动电摩流。弟降压旗起动调通常集采用首下面疗的几视种方禾法。（1衡）星店形—纲三角收形（控Y-茂△）弊换接近起动该方倡法只湖适合于哗电动机在久工作昂时，凑其定北子绕让组接叨成三导角形色时的素情况滚。如有奇一台三角侵形联诉接的电熄动机俩，接壮在电济压为止38拳0V狗的电落源上喂，其每相娘定子绕组维上的逆电压党就是鸟38赞0V稍；当采用夺星形南联接并接注在相信同电近源上侧，此与时每赔相定员子绕缩慧组上暗的电季压是绳22允0V污。电流期关系|Z|ULIly=IpyIl△Ip△UL当电增动机皆正常宪工作啄时，当电拐动机巡寿星形洁起动杂时，通过计算可以看出，电压下降了1/√3倍，电流下降了1/3。由于柔转矩扇与电白压的啄平方葡成正拌比，诞所以粪起动务转矩厕也减丽小到腥直接陕起动阵时的下1/针3。址因此语，这尘种方夫法只皮适合切于空锦载或嘱轻栽危时起尊动。该种咽起动心一般欲采用趁星三纱角起翼动器废来实私现，壤电路脚如图狐所示丈。△动触点Y动触点Y起动状态△动触点Y动触点待起动状态△动触点Y动触点切换状态△动触点Y动触点Δ工作状态△动触点Y动触点返回正常状态（2艳）自狼耦降灶压起丛动自耦此降压疤起动个是利脊用三寨相自宝耦变纽奉压器旗将电匠动机摸在起界动过沈程中富的端揪电压林降低汇，其泼接线梯如图床所示矩。自耦仪变压前器备饼有抽妇头，浮以便迅得到薯不同趟的电灰压（茧例如撕为电花源电龄压的事73封%、氧64项%、抱55盖%）控，根要据对脾起动柄转矩东的要允求而疮选用篇。自耦封降压主起动钩适用尖于容券量较湖大的邻或正嗓常运眠行时义联成曾星形损不能洞采用域三角鞋起动净器的世鼠笼询式异吊步电算动机鹅。自耦敏降压另起动攻接线惜图工作起动（3默）、袄接起扶动电均阻起偶动对于逮绕线倚式电芳动机当的起罗动，依只要但在转兔子电耍路中礼接入步大小宽适当短的起吴动电税阻，铅就可挽达到湖减小摸起动嚷电流需的目弊的；衰同时悟起动赚转矩在也提浩高了栏。例有一洲Y2屿25令M-颂4型旧三相吵异步吨电动布机，快其额像定数暂据如僚下：便试求锻：（腿1）广额定班电流产；（汗2）笋额定考转差容率SN；（愈3）鄙额定装转矩津TN；最控大转贡矩Tma勾x;起愚动转欠矩Tst1480r/min功率45KW转速电压效率功率因数380V92.3%0.887.01.92.2（2警）（3四）解：（1陈）4基~1笼00饺KW耍的电拔动机药通常抬都是舱38粗0V警、△悬联接茂。在上郊题中耐：（理1）蓬若负权载转炕矩为爱51风0.坡2N困.m橡，试绩问在字U=瓦UN和U/=0乘.9槽UN两种晌情况腥下，伏能否杂起动音？（当2）寇采用晕Y-医△换粪接起详动时瓦，求费起动痒电流蜡和起牵动转暑矩。勤又当首负载未转矩扎为额顺定转萄矩TN的8好0%殖和5跑0%尺时，丝式电动芬机能幼否起梁动？例解：（1妻）Tst=5肝51藏.8凝N.疯m＞背51班0.朵2N奶.m苦所以毒能起老动。（2脖）在U/=0达.9泛UN时，T/st辽=0服.92×5啊51未.8斯=4咽47芝N.艳m详＜5誓10寨.2号N.献m所宰以不雄能起托动。在80挖%额穗定负祖载时在5嘴0%顺额定结负载恰时对上主题如肺采用龄自耦踩降压每起动催，设暮起动荐时电鸣动机曲的端颂电压头降到妄电源院电压抱的6喝4%够，求码线路鞠起动瓶电流妖和电菠动机呆的起雁动转崇矩。例解：直接庸起动环时的完起动基电流设降鹊压起辩动时盖电动塞机中毒的起裤动电丈流为设降性压起量动时恢线路订中的流起动戚电流牲为设降称压起夕动时戒的起袭动转醋矩为7.尤三相臣电动疤机的肃调速调速甚就是魔在同恒一负桨载下挎能得没到不集同的额转速山，以促满足斯生产券过程理的要歉求。从三返相异配步电窜动机雪的转茧速公师式可以歇看到劈燕改变迫电动滤机的给转速佣有三韵种可内能：（1翠）改窄变电浑源频剥率f1（2颂）改颤变极秧对数型p（3站）改养变转房诚差率丙s前两冈者是宫鼠笼巴式电啄动机衡的调反速方捞法，庄后者腔是绕屑线式卫电动坊机的条调速间方法兼。下睬面我粗们分碗别讨孟论。一、谜变极清调速由式可知阔，如顽果极会对数约减小翠一半分，则旋焦转磁输场的唯转速悼便提碑高一寻倍，拦转子械转速恨差不艰多也衔提高毙一倍毛，因誓此，霉改变舍p可括以得敌到不本同的拨转速朱。如何阿改变胀极对戴数呢滴？这桂同定电子绕担组的嗽接法鼻有关啦。A1X1A2X2AXA1X1A2X2AXp=张1的杜绕组尚接法p=付2的淡绕组师接法二、载变频胞调速变频畏调速旅就是惠改变柳电源肥电压术的频纷率，葛从而睡改变舌电动限机的委转速轧。目跪前主品要采见用下婶图所给示的疲变频泉装置整流器~f1=50Hz逆变器-+M3~f可变整流金器先运将5嫌0H叮z的旗交流巷电变借换为浑直流拆电，饺再由碑逆变育器变累换为挪频率雪可调买、电锹压有割效值赶也可霸调的吼三相夜交流榆电，决供给恨鼠笼芽式异病步电仰动机惯。由投此可领得到熟电动石机的逐无级蔬调速篇，并爪具有详硬的套机械计特性你。三、表变转跟差率罩调速只要过在绕竖线式蓄电动她机的碧转子禁电路幻玉中接常入一方个调帖速电完阻，汗改变纪电阻挂的大榨小，搏就可闲以得洒到平寺滑调谢速。颂如增物大调狂速电裹阻时烧，转塘差率签上升火，而耐转速坛下降弹。这障种调钱速方只法的护优点急是设租备简高单、计投资谜少；钉但能壮量损就耗较锣大。这种藏调速库方法夺广泛吊应用腥于起赛重设快备中应。8.芬三相谜电动斥机的垒制动因为施电动璃机的蹦转动滤部分份有惯歼性，很所以杂把电要源切辈断后浊，电逐动机效还会污继续龟转动帝一定支时间扇后停池止。防为了您缩短嘱辅助拒工时寻，提抚高生孝产机调械的戚生产村率，属并为何了安研全起桂见，胶往往应要求外电动倍机能坑够迅扒速停疮车和哥反转肥。这半就需捷要对勾电动谎机制路动。秆对电寒动机婶制动窑，也沟就是晃要求输它的凳转矩绞与转聋子的跌转动萝方向谱相反振。这黑时的漫转矩称称为洽制动左转矩及。异步卡电动夕机的芬制动血常用穷下列疫几种堵方法渴：一、逆能耗百制动M3~R+-Φn0=0Fn二、鞠反接踏制动FΦn0nM3~三、肥发电吧反馈旦制动Φn0nn＞n0F9.政三相艇电动膏机的镰铭牌穴数据要正起确使逼用电摔动机落，必答须要秒看懂慎铭牌袜。今拿以Y哑13瞒2M膝-4椒型电储动机浓为例挨，来迷说明粗铭牌挑上各耕个数皇据的充意义胀。三相异步电动机型号Y132M-4功率7.5KW频率50Hz电压380V电流15.4A接法△转速1440r/min绝缘等级