电动机教学讲解课件

9.2三相异步电动机的转动原理9.3三相异步电动机的电路分析9.4三相异步电动机的转矩特性9.5三相异步电动机的铭牌数据9.1三相异步电动机的组成结构第9章电动机9.2三相异步电动机的转动原理9.3三相异步电动机的电路分析电机的分类按运行方式分：旋转电机、直线电机按功能分：发电机、电动机按电流类型分：直流电机、交流电机按运行速度分：异步电机（感应电机）、同步电机按转子类型分：绕线式异步电机、鼠笼式异步电机电动机原理：通电导线在磁场中受力(安培力定理)。发电机原理：导线切割磁力线产生感应电动势(电磁感应定律)。电机的分类按运行方式分：旋转电机、直线电机按功能分：发电机、9.1三相异步电动机的构造YBZXAC转子定子定子绕组（三相）机座定子铁心9.1三相异步电动机的构造YBZXAC转子定子定子绕组机1.定子U1----U2V1----V2W1----W2由内周有槽的硅钢片叠成。铸钢或铸铁定子绕组通以三相电流，产生旋转磁场。1.定子U1----U2由内周有槽的硅钢片叠成。铸钢或铸铁2.转子铁心转轴绕组旋转磁场与转子电流或感应涡流作用，产生电磁力和电磁转矩。(1)绕线式转子转子绕组分为三相，通过滑环由外电源引入电流。2.转子铁心转轴绕组旋转磁场与转子电流或感应涡流作用，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。(2)鼠笼式转子通过电磁感应产生涡流。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9.2三相异步电动机的转动原理9.2三相异步电动机的转动原理电动机原理：通电导线在磁场中受力。磁铁闭合导线电动机原理：磁铁闭合三相定子绕组通交流电产生旋转磁场；鼠笼式转子通过转差率效应产生感应涡流。三相异步电动机的工作条件：旋转磁场转子电流（涡流）+YBZXAC三相定子绕组通交流电产生旋转磁场；鼠笼式转子通过转差率效应产旋转磁场的产生U1V2W1V1W2异步机中，铁心、绕组固定，变化的是绕组中的电流。U2旋转磁场的产生U1V2W1V1W2异步机中，铁心、绕组固定，U1U2V2W1V1W2123合成磁场方向向下，形成一对NS磁极。当时：U1U2V2W1V1W2123合成磁场方向向下，形成一对NSUU2V2W2V1W1ANN分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场。即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°UU2V2W2V1W1ANN分析可知：三相电流产生的合成磁场旋转方向：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：换接其中旋转磁场的转速大小一对NS磁极，在一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°，即一周，说明旋转磁场转速与电流变化速度相同，则同步转速（即旋转磁场的速度）为：工频：同步转速旋转磁场的转速大小一对NS磁极，在一个电流周期，旋转磁场在空磁极对数（P）的概念此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极数为1。即：123U1U2V2W1V1W2当三相定子绕组按图示排列，相邻两相空间位置差为120°

。三相异步电动机的极数就是指旋转磁场的磁极对数。极数由三相绕组空间布局和连接方式决定。磁极对数（P）的概念此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极数

若定子每相绕组由两个线圈串联

，绕组的始端之间互差60°，将形成两对磁极的旋转磁场。W1'V2'U1V1W1U2V2W2U1'U2'V1'W2'U1U2V1V2W1极对数（P）的改变若定子每相绕组由两个线圈串联，绕组的始端W1'V2'UU1U2V1V2W1极对数磁极对数不同，合成磁场不同，磁场转速不同。W1'V2'U1V1W1U2V2W2U1'U2'V1'W2'合成NS磁极有2对0U1U2V1V2W1极对数磁极对数不同，合成磁场不同，磁场转磁极对数p=2时的磁场转速（同步转速）：0电流角经历了60°

，磁场在空间仅旋转了30°，说明磁场转速是交变电流速度的一半。磁极对数p=2时的磁场转速（同步转速）：0电流角经历了60旋转磁场转速n0与极对数p的关系旋转磁场转速n0与频率f1和极对数p有关。可见:极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速旋转磁场转速n0与极对数p的关系旋转磁场转速n0与频率f电动机的转动原理U1U2V2W1V1W2定子三相绕组通入三相交流电方向:顺时针

切割转子导体右手定则感应电动势E20旋转磁场感应电流I2旋转磁场左手定则电磁力FF电磁转矩TnF电动机的转动原理U1U2V2W1V1W2定子三相绕组通入三转速差

由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但转子转速n

不可能达到与旋转磁场的转速n0相等，不同速，即异步电动机如果:无转子电动势和无转子感应电流

转子与旋转磁场间没有相对运动，转子导条不切割磁力线无转矩因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。转速差由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场异转差率s

旋转磁场的转速n0（同步转速）和电动机转子转速n之差与旋转磁场的转速之比称为转差率。电动机起动瞬间:（转差率最大）电机空载运行时，转子转速接近同步转速，n≈n0，s≈0一般情况下，转差率转差率s旋转磁场的转速n0（同步转速）和电动机转子转速转差率表征电机运行情况：转差率表征电机运行情况：

例1：一台三相异步电动机，其额定转速

n=720r/min，电源频率f1=50Hz。试问该电机是几极的？额定转差率为多少？解：由于电动机的额定转速应接近于其同步转速，所以可知：n0=750r/min,即p=4额定转差率为例1：一台三相异步电动机，其额定转速解：由于电动机的9.3三相异步电动机的电路分析异步电动机电路+－++++－－－－f1f2

三相异步电动机的电磁关系与变压器类似，都是基于电磁感应定律，一般采用磁路进行分析。定子绕组相当于变压器一次侧绕组，转子绕组相当于二次绕组。9.3三相异步电动机的电路分析异步电动机电路+－++++(1)定子电路1.旋转磁场的磁通

定子绕组通入交流电流，产生耦合主磁通和感应电动势。每极磁通+－++++－－－－f1f2由KVL得(1)定子电路1.旋转磁场的磁通定子绕组通入交流电流，旋转磁场与定子导体间的相对速度为n0，所以2.定子感应电势的频率f1感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关定子感应电动势的频率等于电源的频率.旋转磁场与定子导体间的相对速度为n0，所以2.定子感应电(2)转子电路A.转子感应电势频率f2转子导体感应电动势的频率取决于旋转磁场同转子的相对速度和磁极对数。

转子感应电势频率f2

定子感应电势频率f1鼠笼型转子，可以看作绕组，等效为电阻和电感的串联。(2)转子电路A.转子感应电势频率f2转子导体感应B.转子感应电动势E2E2≈4.44f2N2

=4.44sf1N2

电机刚启动时，n=0(s=1)，f2最高，可知E2最大，有E20=4.44

f1N2

转子启动时的感应电势则：E2=

sE20

转子转动时的感应电势C.转子感抗X2电机刚启动n=0(s=1)时，f2最高，且X2最大，有X20=2

f1L2则：X2=

sX20

类似与定子感应电动势的分析，转子感应电动势为B.转子感应电动势E2E2≈4.44f2N2D.转子感应电流

I2E.转子电路的功率因数cos

2D.转子感应电流I2E.转子电路的功率因数cos转子绕组的感应电流转子电路的功率因数

结论：转子转动时，转子电路中的各量均与转差率

s有关，即与转速n有关。I2cos

2s1I2,O转子绕组的感应电流转子电路的功率因数结论：转子转动时，转9.4三相异步电动机转矩与机械特性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。constant常数，与电机结构有关转子电路的功率因数转子电流旋转磁场每极磁通9.4三相异步电动机转矩与机械特性1电磁转矩由此得电磁转矩公式由前面分析知：由此得电磁转矩公式由前面分析知：由公式可知电磁转矩公式1.T与定子每相绕组电压

成正比。U1

T

2.当电源电压U1一定时，T是

s的函数。3.R2

的大小对

T有影响。绕线式异步电动机可外接电阻来改变转子电阻R2

，从而改变转距。由公式可知电磁转矩公式1.T与定子每相绕组电压2机械特性曲线根据转矩公式电源电压U1、转子阻抗R2、X20一定，转矩与转差率关系：OTOTS1S=(n0-n)/n02机械特性曲线根据转矩公式电源电压U1、转子阻抗R2、X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）三个重要转矩OT额定功率：额定转矩：电机在额定电压下，以额(1)

如果（TL是负载转矩）电机将会因带不动负载而“堵转”。最大转矩：(2)电机带动最大负载的能力。n0Tn求解如果（TL是负载过载系数：三相异步机

运行时，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）允许过载，但不可长时间过载。电机严重过热，可能烧毁。过载系数：三相异步机运行时，一定令负载起动转矩：(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。起动能力1.0~2.2起动转矩：(3)电机起动时的转矩。n0(4).电动机的运行分析

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。

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）。此过程中，n

、s

E2,I2

I1

电源提供的功率自动增加。T2

s

T2>TT=T2n

T

T2达到新的平衡T2常用特性段TO电动机运行时，负载（转矩）常会变化(4).电动机的运行分析电动机的电磁转矩可以随负载型号Y132S-4功率

5.5kW防护等级IP44电压380V电流11.6A功率因数0.84接法Δ转速1440r/min绝缘等级B频率50HZ重量工作方式S1三相异步电动机××××电机厂9.5三相异步电动机的铭牌数据磁极数(4极p=2)例如：Y132M－4

机座长度代号机座中心高（mm）三相异步电动机型号Y132S-4功率5.5kW防护等级IP44电压380三相异步电动机的接线方法（接法）

定子三相绕组的连接方法。U2U1W2V1V2W1Y连接

连接W2U2V2V1W1U1接线盒V1W2U1W1U2V2W1U1V1W2U2V2接电源W1U1V1W2U2V2接电源三相异步电动机的接线方法（接法）定子三相绕组的连接方法额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压.线电压123线电压123例：380/220Y/

是指：线电压为380V时采用Y接法；当线电压为220V时采用接法。额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压.线123线123