电工技术（第6版）教学参考（含例题） 第八章 异步电动机

【问题】罩极式电动机能否实现正反转？【解答】由于罩极式电动机合成磁场的旋转方向总是由磁极未罩短路铜环的一侧转向罩有短路铜环的一侧，故运行中不能改变转向，【讲授】①单相异步电动机优点：能够在单相交流电源上使用。缺点：体积较大，工作电流较大，起动转矩较小，效率、功率因数和过载能力都较低。②应用：功率在１kＷ以下，用单相交流电源。一般用于小型电风扇上。【小结】①单相异步电动机的转子都是笼型转子。定子结构常见的有有电容分相式和罩极式两种。②电容分相式是通过串联电容器，把单相交流电变为两相交流电产生旋转磁场；③罩极式利用短路铜环罩住部分磁极，使单相电流产生的交变磁通分成两部分，再合成一个旋转磁场。【想一想】罩极式单相异步电动机能否用于洗衣机带动滚桶来回转动?【答】罩极式电动机的旋转磁场总是由磁极未罩短路环的一侧转向罩有短路环的一侧，不能用开关控制它的转向，故不能用于洗衣机带动滚桶来回转动。本章总结三相异步电动机三相异步电动机结构定子转子铁心——硅钢片叠成三相绕组——空间互差120°，两种接法机座端盖Y形联接△形联接铁心——硅钢片叠成绕组——两种结构转轴风扇笼型绕线型工作原理旋转磁场产生:定子绕组中通入三相交流电转速:（同步转速）转向:由电流相序决定转子转动原因：转子导线受旋转磁场切割产生感应电流，感应电流受磁场力作用形成电磁转矩。转向:与旋转磁场方向一致转速:低于同步转速n＜n1转差率s=1，堵转（包括起动）s=0，理想空载状态（不存在）稳定运行时s很小特性机械特性曲线：0nT四个特殊工作点空载点n0≈n1，T≈0额定工作点额定转矩临界点最大转矩Tm=λmTN起动点起动转矩Tst=λstTN两段运行区稳定区：电动机转矩随转速升高而减小不稳定区：电动机转矩随转速升高而增大两个影响机械特性的人为因素降低外加电压，临界点左移。增大转子电阻，临界点下移。运行特性I1＝f（Ｐ2）cosφ1＝f（Ｐ2）η＝f（Ｐ2）铭牌数据——铭牌上印着电压、电流、频率、功率等一些基本数据，都是额定值应尽量运行在接近满载状态。三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用运行控制起动调速反转制动Y-△起动自耦减压起动软起动直接起动减压起动变极调速变频调速变转差率调速绕线转子异步电动机转子加电阻起动能耗制动——转子导体切割静止磁场反接制动——转子导体切割反向旋转磁场发电反馈制动——转子导体切割同向旋转磁场（n＞n1）三根电源线对调两根选择类型：优先选用笼型异步电动机。额定功率：按被拖动的机械所需功率选择，不宜太大或太小。额定电压：一般选380V，大功率可选高电压。额定转速：从电机本身考虑转速越高越经济，但还要考虑所带机械的要求。结构：根据工作环境选择安装型式：根据安装要求选择。笼型异步电动机单相异步电动机单相异步电动机电容分相式将单相交流电分为两相交流电罩极式——将单个交变磁场分为两部分转子笼型定子结构原理两个在时间上有一定相位差，在空间上相隔一定角度的交变磁场可以合成一个旋转磁场习题解答8-1根据图8-1-10画出i1、i2、i3分别达到最大值时刻的旋转磁场。i1i1最大时i2最大时i3最大时8-2有一台4极三相异步电动机，电源频率为50HZ，带负载运行时的转差率为0.03，求同步转速和实际转速。[解]同步转速n1==r/min=1500r/min由转差率公式s=可得实际转速n=（1－s）n1=（1－0.03）1500=1455r/min8-3两台三相异步电动机的电源频率为50HZ，额定转速分别为1430r/min和2900r/min，试问它们各是几极电动机？额定转差率分别是多少？[解]由于电动机的额定转速小于且接近于同步转速，对照教材表8-1-1可知，额定转速为1430r/min的磁极对数p=2，是四极电动机，额定转差率s===0.0467对照教材表8-1-1可知，额定转速为2900r/min的磁极对数p=1，是两极电动机，额定转差率s====0.03338-4Y3-180L-6型异步电动机的额定功率为15kW，额定转速为970r/min，额定频率为50HZ，最大转矩为295N·m，试求电动机的过载系数λm。[解]因额定转矩TN=9500=9500×=147N·m故过载系数λm===2.08-5已知一台异步电动机的额定转速为1470r/min，额定功率为30kW，Tst/TN和Tm/TN分别为2.0和2.2，试大致画出这台电动机的机械特性。[解]由额定转速1470r/min可知其同步转速为1500r/min，额定转矩TN=9500=9500×=195N·m；起动转矩Tst=2.0×TN=2.0×195N·m=390N·m；最大转矩Tm=2.2×TN=2.2×195N·m=429N·m据此作机械特性大致如下：nn/(r/min)T/(N·m)8-6若上题电动机的额定电压为380V，当它带额定负载运行时，电源电压短时间降低，最低允许降到多少伏？[解]电磁转矩与定子电压的平方成正比。设电压降到U′时，最大转矩降到Tm′，则＝因最大转矩Tm′最低允许降到与额定转矩相等TN，即＝＝或故电源电压最低允许降到256V。8-7某笼型异步电动机，当定子绕组为三角形联接并接于380V电源上时，最大转矩Tm=60N·m，临界转差率sm=0.18，起动转矩Tst=36N·m。如果把定子绕组改接成星形，再接到同一电源上，则最大转矩和起动转矩各变为多少？试大致画出这两种情况下的机械特性。[解]如果把定子绕组改接成星形，再接到同一电源上，各相绕组承受的电压为原来电压的1/，由于电磁转矩与定子绕组相电压的平方成正比，所以最大转矩Tm′和起动转矩Tst′都减小为原来的（）2=。即Tm′=Tm=×60N·m=20N·mTst′=Tst=×36N·m=12N·m临界转速不变nm=n1(1－sm)=n1(1－0.18)=0.82n1由此可画出这两种情况下的机械特性如下：图8-6图8-6n/(r/mim)T/(N·m)8-8一台电动机的铭牌数据如下：三相异步电动机型号 Y3-112M-4 联接 △功率 4.0kW 电流 8.8A电压 380V 转速 1440r/min又知其满载时的功率因数为0.82，求（1）电动机的极数；（2）电动机满载运行时的输入电功率；（3）额定转差率；（4）额定效率；（5）额定转矩。[解](1)从型号看出是四极电动机；(2)电动机满载运行时的输入电功率P1N=UNINcosφ=×380×8.8×0.82W=4750W=4.75kW(3)额定转差率sN===0.04(4)额定效率ηN===0.842=84.2%(5)额定转矩TN=9550=9550×N·m=26.5N·m8-9一台三相异步电动机的额定功率为4.0kW，额定电压为220/380V，为△/Y联接，额定转速为1450r/min，额定功率因数为0.85，额定效率为0.86。求（1）额定运行时的输入功率；（2）定子绕组接成Y形和△形时的额定电流；（3）额定转矩。[解](1)额定运行时的输入功率P1N==kW=4.65kW(2)由P1N=UNINcosφ，即4650=×UNIN×0.85，得IN=3158/UN，故Y形联结时，INY=（3158/380）A=8.31A;△形联结时:INY=（3158/220）A=14.4A(3)额定转矩TN=9550=9550N·m=26.4N·m8-10一台额定电压为380V的异步电动机，在某一负载下运行，测得输入电功率为4.0kW，线电流为10A。求这时的功率因数是多少？若这时输出功率为3.2kW，则电动机的效率为多少？[解]功率因数为cosφ===0.61电动机效率为η===0.8=80%8-11当三相异步电动机的起动方式分别为直接起动、Y-△起动和自耦变压器在40%处抽头减压起动时，试以相对值表示起动电流和起动转矩。[解]设直接起动时的起动电流和起动转矩分别为Ist和Tst，则Y-△起动时，Ist′=Ist，Tst′=Tst；自耦变压器在40%处抽头减压起动时，Ist〞=0.42Ist=0.16Ist，Tst〞=0.42Tst=0.16Tst所以Ist︰Ist′︰Ist〞=Tst︰Tst′︰Tst〞=1︰︰0.16，8-12一台六极三相异步电动机，电源频率50HZ，额定运行的转差率为0.04，试求：(1)额定转速；(2)反接制动初瞬的转差率。[解](1)该电动机的同步转速n1==r/min=1000r/min故额定转速nN=(1-sN)n1=(1-0.04)×1000r/min=960r/min(2)反接制动的同步转速n1=-1000r/min。而制动初瞬，由于机械惯性，电动机的初速仍为n=nN=960r/min。故反接制动初瞬的转差率s==1.