电工电子技术-异步电动机 06

6.1电机的应用与分类6.1电机的种应用与分类电机是根据电磁感应定律实现电能与机械能相互转换的一种电磁装置。把机械能转换成电能的设备称为发电机，而把电能转换成机械能的设备称为电动机。早期，人类使用的原动力是风力、水力和畜力。19世纪，奥斯特创造出第一台感应发电机，开辟了一个伟大的电力时代。随着科技的进步，电机在原理、材料、工艺、技术上不断改进，在电力工业、交通运输、航空航天、国防和日常生活中的应用越来越广泛，在国民经济中的重要地位也日益显著。在生产上交流电动机应用较为广泛，特别是三相异步电动机，因为它具有结构简单、坚固耐用、运行可靠、价格低廉、维护方便等优点。它被广泛地用来驱动各种金属切削机床、起重机、锻压机、传送带、铸造机械、功率不大的通风机及水泵等。6.1电机的种应用与分类电机的种类较多，具体分类可归纳为图6-1所示。图6-1

电机的分类6.2三相异步电动机的基本结构与铭牌数据6.2.1三相异步电动机的基本结构6.2.2三相异步电动机的铭牌数据6.2三相异步电动机的

基本结构与铭牌数据6.2.1三相异步电动机的基本结构三相异步电动机由定子和转子两大基本部分组成，如下图所示。1定子定子由机座（外壳）、定子铁芯和定子绕组组成。6.2三相异步电动机的

基本结构与铭牌数据6.2.1三相异步电动机的基本结构机座是由铸铁或铸钢制成的，它是电动机的外壳，起着支撑电动机的作用。通常机座的外表要求散热性能好，所以一般铸有散热片。1定子（1）机座定子铁芯是电动机磁路的一部分。为了减少铁损，定子铁芯一般由互相绝缘的硅钢片叠成。铁芯的内表面冲有槽，用以放置定子绕组，如右图所示。（2）定子铁芯6.2三相异步电动机的

基本结构与铭牌数据6.2.1三相异步电动机的基本结构定子绕组是电动机电路的一部分。它由三个完全相同的绕组组成，每个绕组为一相，三个绕组在空间上相差120°电角度。三个绕组的始端和末端都被引至接线盒内，可根据需要连接成星形或三角形，如右图所示。1定子（3）定子绕组6.2三相异步电动机的

基本结构与铭牌数据6.2.1三相异步电动机的基本结构2转子（1）转子铁芯转子铁芯是电动机磁路的一部分。它也是由硅钢片叠成的。硅钢片外围有均匀分布的槽，用以放置转子绕组。转子铁芯固定在转轴支架上。（2）转子绕组转子绕组可分为笼型和绕线型两种，据此，异步电动机又可分为笼型异步电动机和绕线型异步电动机两种。笼型绕组是在转子铁芯的每一个槽中插入一铜条（导条），在铜条两端各用一铜环（端环）把铜条连接起来，称为铜排转子。若把铁芯拿出来，整个转子绕组的外形很像一个鼠笼，如下（左）图所示。还可用铸铝的方法，把转子导条、端环及风叶用铝液一次浇铸而成，称为铸铝转子，如下（右）图所示。目前，中小型异步电动机的转子一般都采用铸铝转子。6.2三相异步电动机的

基本结构与铭牌数据6.2.1三相异步电动机的基本结构2转子绕线型绕组与定子绕组一样也是一个三相绕组，它一般连接成星形，三根引出线分别接到转轴上三个绝缘的集电环上，通过三个电刷与外电路相连。6.2三相异步电动机的

基本结构与铭牌数据6.2.2三相异步电动机的铭牌数据每台电动机的机座上都有一个铭牌，标记了电动机的型号和额定值等数据。要正确使用电动机，必须能看懂铭牌。Y132M―4型三相异步电动机的铭牌如下：1型号为了适应不同用途和不同工作环境的需要，电动机制成不同的系列，每种系列用各种型号表示。6.2三相异步电动机的

基本结构与铭牌数据6.2.2三相异步电动机的铭牌数据1型号例如：Y132M―4Y——三相异步电动机；132——机座中心高（mm）；M——机座长度代号（S表示短机座，M表示中机座，L表示长机座）；4——磁极数。2接法铭牌数据中的接法是指定子三相绕组的接法。一般笼型电动机的接线盒中有六根引出线，分别标有U1、V1、W1、U2、V2、W2。这六个引出线端在接电源之前，相互间必须正确连接。连接方法有星形（Y）和三角形（Δ）两种。通常，三相异步电动机自3kW以下者，连接成星形；自4kW以上者，连接成三角形。6.2三相异步电动机的

基本结构与铭牌数据6.2.2三相异步电动机的铭牌数据3额定功率PN额定功率PN是指电动机在额定运行情况下，转轴所允许输出的机械功率。4额定电压

UN额定电压UN是指电动机额定运行时，在三相定子绕组上所加的线电压。5额定电流

IN额定电流IN是指电动机额定运行时，定子绕组上的线电流值。6额定频率

fN额定频率fN是指加在电动机定子绕组上的允许频率。我国的工频为50Hz。7额定转速

nN额定转速nN是指电动机在额定电压、额定电流和额定输出功率情况下的转速。6.2三相异步电动机的

基本结构与铭牌数据6.2.2三相异步电动机的铭牌数据8绝缘等级绝缘等级是指电动机内部所用绝缘材料允许的最高温度等级，它决定了电动机工作时允许的温升。各种等级对应的温度关系如下表所示。9工作方式电动机的工作方式有三种：连续工作方式、短时工作方式和断续工作方式。连续工作方式：在额定条件下长时间连续运行。短时工作方式：在额定条件下只能在规定时间内运行。断续工作方式：在额定条件下以周期性间歇方式运行。6.3三相异步电动机的工作原理6.3.1旋转磁场6.3.2电动机的转动原理6.3.3转差率三相异步电动机的转子转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生感应电动势和电流，因此，三相异步电动机又称为感应电动机。三相异步电动机的工作原理可通过下面这个小实验进行简单模拟。如下图所示，磁极与转子之间没有机械联系。当转动外面的磁极时，转子随着磁极同方向一起转动。磁极转动得快，转子转得也快。磁极反转，转子也反转。实验说明，三相异步电动机工作的关键是有旋转磁场6.3三相异步电动机的工作原理6.3.1旋转磁场三相异步电动机的定子铁芯中放有三相对称绕组U1U2、V1V2和W1W2。设三相绕组连成星形接在三相电源上，如下图所示，则三相绕组中有三相对称电流通过。流过三相绕组的电流分别为：6.3三相异步电动机的工作原理1旋转磁场的产生6.3.1旋转磁场三相电流的波形如右图所示。6.3三相异步电动机的工作原理1旋转磁场的产生由于各相绕组中的电流是交变的，所以，各电流的磁场也是交变的，而三相电流的合磁场则是一旋转磁场。我们通过右图所示曲线的几个不同瞬间来分析旋转磁场的形成。（1）在ωt＝0的瞬间，i1＝0；i2为负值，其方向为由V2端流进，V1端流出；i3为正值，且i3与i2大小相等，其方向为由W1端流进，W2端流出。根据右手螺旋定则可知，三相电流所产生的合磁场方向，相当于N极在上，S极在下的两极磁极，又称为一对磁极，如下（左）图所示。6.3.1旋转磁场6.3三相异步电动机的工作原理1旋转磁场的产生（2）在ωt＝60°的瞬间，i1为正值，其方向为由U1端流进，U2端流出；i2为负值，其方向为由V2端流进，V1端流出；i3＝0。此时，三相电流的合磁场沿顺时针方向旋转了60°，如下（右）图所示。6.3.1旋转磁场6.3三相异步电动机的工作原理1旋转磁场的产生（3）在ωt＝90°的瞬间，i1为正值，其方向为由U1端流进，U2端流出；i2为负值，其方向为由V2端流进，V1端流出；i3也为负值，其方向为由W2端流进，W1端流出。此时，三相电流的合磁场沿顺时针方向又旋转了30°，如上（右）图所示。由上可见，随着定子绕组中三相对称电流的不断变化，所产生的合磁场也在空间不断旋转。电流变化一周，合磁场在空间旋转360°。6.3.1旋转磁场6.3三相异步电动机的工作原理1旋转磁场的产生以上分析的是每相定子绕组中只有一个线圈的情况，这时产生的旋转磁场只有一对磁极。用p表示磁极对数，则p＝1。旋转磁场的极数与定子绕组的排列有关。如果每相定子绕组分别由两个线圈串联而成，如下图所示，当三相对称电流通过这些线圈时，便能产生两对磁极（四极）。电流变化一周时，四极旋转磁场在空间旋转180°。6.3.1旋转磁场6.3三相异步电动机的工作原理2旋转磁场的转向旋转磁场的转向与电流的相序一致。如图6-8和图6-9所示，电流的相序为U→V→W时，旋转磁场按绕组首端U1→V1→W1方向顺时针旋转。若把三相电流的相序任意调换其中两相，如变为U→W→V，则旋转磁场将按U1→W1→V1方向逆时针旋转。3旋转磁场的转速三相异步电动机的转速与旋转磁场的转速有关，而旋转磁场的转速则决定于磁场的极对数。由上述分析可知，p＝1时，电流变化一周，旋转磁场在空间转1周；p＝2时，电流变化一周，旋转磁场在空间转1/2周。依次类推，当有p对磁极时，电流变化一周，旋转磁场就在空间转1/p周，即p对磁极旋转磁场的转速n0应为：6.3.1旋转磁场6.3三相异步电动机的工作原理3旋转磁场的转速式中，f1——定子电流的频率，单位为Hz。旋转磁场的转速又称为同步转速。国产异步电动机定子绕组电流的频率f1为50Hz，于是，根据式（6–1）可知，对应于不同的极对数p，旋转磁场的转速n0是常数，如下表所示。表6-2不同磁极对数时的旋转磁场转速6.3.2电动机的转动原理6.3三相异步电动机的工作原理如下图所示为三相异步电动机转子转动的简化原理图。设旋转磁场以n0的转速顺时针旋转，则旋转磁场与静止的转子导条之间就存在相对运动，相当于转子导条切割磁力线，导条中就会产生感应电动势和电流，其方向可由右手螺旋定则确定。通电的导条在旋转磁场中将会受到电磁力F的作用，电磁力的方向可用左手定则判断。电磁力作用到电动机的转轴上将会产生电磁转矩，从而带动转子以转速n旋转起来，其转动方向与旋转磁场的旋转方向相同。6.3.3转差率6.3三相异步电动机的工作原理为了便于分析计算，我们引入了转差率s，它是同步转速n0与转子转速n之差与同步转速n0之比，即转差率是分析异步电动机的一个重要参数。电动机启动瞬间，n＝0，s＝1，此时转差率最大；若转子转速n达到同步转速n0，则s＝0。所以，转差率s的变化范围在0～1之间。通常，异步电动机在额定负载时的转差率约为1%～9%。上式也可写为：6.3.3转差率6.3三相异步电动机的工作原理例6-1一台三相异步电动机，其额定转速n＝975r/min。试求电动机的极对数和额定负载时的转差率。电源频率f1＝50Hz。【解】由于电动机的额定转速接近而略小于同步转速，因此，根据表6-2所示可知，与此电动机的额定转速975r/min最相近的同步转速为n0＝1000r/min，与此对应的磁极对数为p＝3。于是，额定负载的转差率为：6.4三相异步电动机的工作特性6.4.1电磁转矩6.4.2机械特性6.4三相异步电动机的工作特性6.4.1电磁转矩与变压器类似，定子电动势E1为：1定子、转子电路的物理量（1）定子电动势上式中，Φ为电动机的每极磁通量，由于U1≈E1，所以，当电源电压U1和频率f1一定时，异步电动机旋转磁场的每极磁通量Φ基本不变。（2）转子频率因旋转磁场和转子间的相对转速为n0－n，所以转子频率为f2：6.4三相异步电动机的工作特性6.4.1电磁转矩1定子、转子电路的物理量由上式可以看出，转子频率与转差率s有关，也就是与转速n有关。在电动机启动瞬间，即n＝0时，s＝1，转子频率f2最高，f2＝f1。在额定负载时，s＝1%～9%，则f2＝0.5～4.5Hz（f1＝50Hz）。（3）转子电动势与变压器类似，定子电动势E2为：在n＝0，即s＝1时，启动瞬间的转子电动势为：则由上式可知，转子电动势E2也与转差率s有关。6.4三相异步电动机的工作特性6.4.1电磁转矩1定子、转子电路的物理量（4）转子感抗转子感抗X2与转子频率f2有关，即在n＝0，即s＝1时，启动瞬间的转子感抗为：则由上式可知，转子感抗X2也与转差率s有关。设转子每相绕组的电阻为R2，则每相绕组的电流I2为：（5）转子电流6.4三相异步电动机的工作特性6.4.1电磁转矩1定子、转子电路的物理量由上式可知，转子电流I2也与转差率s有关，其变化规律如右图所示。（6）转子功率因数转子电路为感性电路，转子电流I2总是比转子电动势E2滞后

2角度，所以，转子功率因数为：由上式可知，转子功率因数也与转差率s有关，其变化规律如上图所示。6.4三相异步电动机的工作特性6.4.1电磁转矩2转矩公式电磁转矩（简称转矩）由转子电流I2与旋转磁场的每极磁通Φ相互作用产生，其大小与I2及Φ成正比。转子电路为感性电路，其功率因数为cos

2。于是可得出：由上式可知，转矩T与定子每相电压U1的平方成正比，所以，电源电压变动时，对转矩的影响很大。式中，KT——与电动机结构有关的常数。K——常数。6.4三相异步电动机的工作特性6.4.2机械特性当电源电压U1、频率f1及电动机结构一定（R2和X20为常量）时，电磁转矩T只与转差率s有关，其关系曲线T＝f（s）称为电动机的转矩特性曲线，如下（左）图所示。而实际工作中，往往用n＝f（T）曲线来分析问题，我们将n＝f（T）曲线称为电动机的机械特性曲线，如下（右）图所示。6.4三相异步电动机的工作特性6.4.2机械特性额定转矩TN是指电动机带额定负载时产生的转矩。电动机等速运行时，其转矩T必须与阻转矩TC相平衡，即1三个重要转矩（1）额定转矩电动机的阻转矩主要包括转轴上的机械负载转矩T2和机械损耗转矩T0。由于T0很小，可忽略不计，所以由于电动机转轴上输出的功率P2等于转矩T与角速度ω的乘积，即P2＝Tω，则6.4三相异步电动机的工作特性6.4.2机械特性最大转矩Tm是指三相异步电动机所能产生的最大电磁转矩。它所对应的转速和转差率称为临界转速nm和临界转差率sm。令dT/ds＝0即可得sm为：1三个重要转矩（2）最大转矩于是可得可以看出，Tm与U12成正比，与转子电阻R2无关；sm与R2有关，R2越大，sm也越大。对应于不同U1和R2的机械特性曲线如下图所示。6.4三相异步电动机的工作特性6.4.2机械特性当负载转矩超过最大转矩时，电动机将因带不动负载而发生停车，这种现象称为堵转。电动机堵转时，其定子绕组仍接在电源上，而转子却静止不动，这时定子及转子中的电流将会立即增大到额定值的6～7倍，若不及时切除电源，电动机将迅速过热，以致烧毁。如果负载转矩只是短时间接近最大转矩而使电动机过载，电动机不会立即过热，这是允许的。因此，最大转矩也表示电动机短时允许过载的能力，常用过载系数λm来表示。过载系数λm是指电动机的最大转矩Tm与额定转矩TN之比，即6.4三相异步电动机的工作特性6.4.2机械特性启动转矩Tst是指电动机接通电源的瞬间（n＝0，s＝1）电动机的电磁转矩，即1三个重要转矩（3）启动转矩电动机的启动转矩必须大于电动机静止时的负载转矩T2才能启动。通常用启动转矩Tst与额定转矩TN之比来表示电动机的启动能力，称为启动系数λs，即6.4三相异步电动机的工作特性6.4.2机械特性如右图所示，电动机的机械特性曲线分为两个区段，ab段和bc段。电动机只能在ab段稳定运行，在bc段不能稳定运行。2电动机的运行分析电动机接通电源后，只要启动转矩Tst大于负载转矩T2，转子便能启动旋转。电磁转矩T开始沿bc段随转速n的升高而不断增大，一直到临界点b，此时，T＝Tm。经过b点进入ab段后，T随n的升高而减小，直到T＝T2，之后电动机就以恒定速度n稳定运行。6.4三相异步电动机的工作特性6.4.2机械特性2电动机的运行分析若由于某种原因使负载转矩增大到T2′（T2′＜Tm），在最初瞬间电动机的转矩T＜T2′，所以其转速n开始下降。随着转速的下降，电动机的转矩增大。当转矩增加到T＝T2′时，电动机达到新的稳定状态。由此可见，在机械特性曲线的ab段，当负载转矩发生变化时，电动机能自动调节转矩以适应其变化，从而保持稳定运行状态，故ab段称为稳定运行区。由于ab段比较平坦，转矩变化时产生的转速变化很小，这种特性称为硬的机械特性。在bc段，假设原来暂稳在一个转速上，当负载突然增大时，转速就会下降。随着转速的下降，电动机的转矩也减小，转速会进一步下降，最后变为零。因此，在bc段电动机无法稳定运行。6.4三相异步电动机的工作特性6.4.2机械特性例6-2有一三相异步电动机，三角形连接，额定功率为30kW，额定转速为1450r/min，过载系数为2.2。试求：（1）额定转矩、额定转差率和最大转矩；（2）当电源电压下降到0.9U时，其输出的最大转矩为多少？【解】（1）额定转矩为：因nN＝1450r/min，可知n0＝1500r/min，则额定转差率为：6.4三相异步电动机的工作特性6.4.2机械特性例6-2有一三相异步电动机，三角形连接，额定功率为30kW，额定转速为1450r/min，过载系数为2.2。试求：（1）额定转矩、额定转差率和最大转矩；（2）当电源电压下降到0.9U时，其输出的最大转矩为多少？最大转矩为：（2）电源电压下降到0.9U时，由于最大转矩Tm与U12成正比，所以6.5三相异步电动机的

启动、调速和制动6.5.1三相异步电动机的启动6.5.2三相异步电动机的调速6.5.3三相异步电动机的制动6.5三相异步电动机的启动、调速和制动6.5.1三相异步电动机的启动电动机从静止状态过渡到稳定运行状态的过程称为启动。电动机在启动时既要把启动电流限制在一定数值之内，同时要有足够大的启动转矩，以便缩短启动过程，提高生产效率。1笼型异步电动机的启动笼型异步电动机常用的启动方法有直接启动和降压启动两种。（1）直接启动直接启动又称为全压启动，是指利用闸刀开关或接触器将电动机直接接到具有额定电压的电源上。这种启动方法操作简单，设备少，投资少，但启动电流大，启动转矩小，所以只适用于小容量电动机（7.5kW以下）的启动。6.5三相异步电动机的启动、调速和制动6.5.1三相异步电动机的启动1笼型异步电动机的启动对较大容量的电动机，可参考以下经验公式进行核定：（1）直接启动式中，SN——电源的总容量，单位为kV·A；

PN——电动机的额定功率，单位为kW降压启动是指启动时降低加在电动机定子绕组上的电压，启动结束后再增大到额定电压。降压启动的主要目的是为了降低启动电流，但同时也限制了启动转矩，因此，这种情况只适用于在空载或轻载情况下启动。常用的降压启动方法有Y–Δ降压启动和自耦变压器降压启动两种。（2）降压启动6.5三相异步电动机的启动、调速和制动6.5.1三相异步电动机的启动1笼型异步电动机的启动（2）降压启动①Y–Δ降压启动这种方法适用于正常运转时定子绕组进行三角形连接的电动机。在启动时，可先将定子绕组连接成星形，启动结束时再连接成三角形。这样，启动时定子绕组上的电压就降为了额定电压的1/

。如右图所示为Y–Δ降压启动的接线图。设定子绕组的每相阻抗模为|Z|，电源额定电压为U1N，当采用三角形（Δ）连接直接启动时，线电流为：6.5三相异步电动机的启动、调速和制动6.5.1三相异步电动机的启动1笼型异步电动机的启动（2）降压启动当采用星形（Y）连接降压启动时，每相绕组的相电压为UPY＝U1N/，其线电流为：故6.5三相异步电动机的启动、调速和制动6.5.1三相异步电动机的启动1笼型异步电动机的启动②自耦变压器降压启动这种方法适用于容量较大或正常运行时定子绕组进行星形连接的电动机。自耦变压器降压启动利用自耦变压器将电源电压降低后再加到电动机定子绕组上，以降低启动电流。如右图所示为自耦变压器降压启动的接线图。启动时，将开关扳到“启动”位置，自耦变压器一次侧接电源，二次侧接电动机定子绕组，实现降压启动。当转速接近额定值时，再将开关扳向“运行”位置，切除自耦变压器，使电动机直接接电源运行。6.5三相异步电动机的启动、调速和制动6.5.1三相异步电动机的启动因自耦变压器的一、二次电压之比等于一、二次绕组的匝数之比，以及启动电流与启动电压成正比，可得出引入自耦变压器前后启动电流的关系为：式中，Ist1——电源向自耦变压器一次侧提供的降压启动电流，单位为A；Ist——电源向电动机提供的直接启动电流，单位为A；K——自耦变压器的变比。由上式可以看出，引入自耦变压器后的降压启动电流为直接启动电流的1/K2。因启动转矩与电压平方成正比，所以，引入自耦变压器后的启动转矩也为直接启动转矩的1/K2。自耦变压器备有多个抽头，可根据所要求的启动转矩来选择不同的电压（如电源电压的73%、64%、55%）。但这种启动方法的设备费用高，不宜频繁启动。6.5三相异步电动机的启动、调速和制动6.5.1三相异步电动机的启动在转子电路中接入适当的启动电阻，可减小启动电流；同时启动转矩也会随之提高。转子串电阻启动的接线图如下图所示。2绕线型异步电动机的启动（1）转子串电阻启动转子串电阻启动常用于要求启动转矩较大的生产机械上，如锻压机、起重机和卷扬机等。6.5三相异步电动机的启动、调速和制动6.5.1三相异步电动机的启动频敏变阻器实质上是一个铁耗很大的三相电抗器，其等效阻抗的大小随转子电流频率的变化而变化。转子串频敏变阻器启动与转子串电阻启动相比，其转子等效电阻随电动机转速的升高自动且连续的减小，启动过程平滑性较好。2绕线型异步电动机的启动（2）转子串频敏变阻器启动例6-3已知Y280S-4型笼型异步电动机的额定数据为：PN＝75kW，nN＝1480r/min，Tst/TN＝1.9。负载转矩为200N·m，电动机由额定容量为320kV·A，输出电压为380V的三相电力变压器供电。试问：（1）电动机能否直接启动？（2）电动机能否采用Y–Δ降压启动？6.5三相异步电动机的启动、调速和制动6.5.1三相异步电动机的启动【解】（1）根据式：因Ist/IN＝4～7，所以，此电动机不能直接启动。（2）电动机的额定转矩为：直接启动时的启动转矩为：若采用Y–Δ降压启动，则其启动转矩为：所以，此电动机可以采用Y–Δ降压启动。6.5三相异步电动机的启动、调速和制动6.5.2三相异步电动机的调速异步电动机的转速为：可以看出，异步电动机可以通过改变电源频率f1、极对数p和转差率s三种方法来进行调速。1变频调速异步电动机的转速正比于电源频率f1，若连续改变电动机供电电源的频率f1，即可连续改变电动机的转速。变频调速需要采用一套专门的变频设备，其价格较贵，但它可在较大范围内实现较平滑的无级调速，且具有硬的机械特性。近年来，随着电力电子技术的发展，异步电动机正越来越普遍的采用这种方法进行调速。6.5三相异步电动机的启动、调速和制动6.5.2三相异步电动机的调速2变极调速变极调速是通过改变电动机定子绕组的接线以改变电动机的极对数，从而实现电动机的调速。由于磁极对数只能成倍变化，所以，变极调速不能实现无级调速，但其经济、简单、稳定性好，所以，许多工厂的生产机械都采用这种方法和其他方法协调进行调速。需要注意的是，变极调速只适用于笼型异步电动机。因为笼型异步电动机的转子极数能自动与定子绕组的极数相适应。3变转差率调速在绕线型异步电动机的转子电路中接入调速电阻（和串启动电阻方法类似），可以通过改变转子电路的电阻值来改变转差率s，实现调速。这种调速方法可平滑调节转子电阻，实现无级调速，但能量损耗大，调速范围有限，主要应用于起重设备中。6.5三相异步电动机的启动、调速和制动6.5.3三相异步电动机的制动1能耗制动能耗制动是在切断三相电源的同时，将一直流电源接到三相定子绕组的任意两相上，使电动机产生固定不动的磁场，如右图所示。此时，转子由于惯性作用继续旋转，根据右手定则和左手定则可判断出，转子感应电流与固定磁场相互作用产生的电磁转矩方向与转子旋转方向相反，起制动作用，称为制动转矩。能耗制动的能量消耗小，制动平稳，无冲击，但需要直流电源。6.5三相异步电动机的启动、调速和制动6.5.3三相异步电动机的制动2反接制动在电动机需要停车时，将三相定子绕组工作电源的任意两相对调，使旋转磁场反向旋转，而转子在惯性作用下仍按原方向转动，从而产生一个与转子转向相反的制动转矩，使电动机转速迅速减小。当转速接近零时，应及时切断电源，否则电动机将会反转。在反接时，由于旋转磁场与转子的转向相反，其相对转速n0＋n非常大，因此，转子中的感应电流也非常大。这样大的电流会对电源及电动机产生很大的冲击，因此，为了限制此电流，反接制动时必须在定子电路（笼型）或转子电路（绕线型）中串接限流电阻。反接制动制动迅速、简单，但能量消耗大，对电源及电动机的冲击很大。6.6三相异步电动机的选用常识6.6.1功率的选择6.6.2种类和型式的选择6.6.3电压的选择6.6.4转速的选择6.6三相异步电动机的选用常识6.6.1功率的选择功率选择的原则是根据拖动的负载，最经济、合理地确定电动机的功率。电动机的功率选择，一般按电动机的工作方式通过计算确定。详细的计算方法可参阅有关电机手册。实践证明，电动机在接近额定状态下工作时，定子电路的功率因数最高。功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易因过载而损坏。对于连续运行的电动机，所选功率应等于或略大于生产机械的功率。对于短时工作的电动机，允许在运行中有短暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的功率。6.6三相异步电动机的选用常识6.6.2种类和型式的选择三相笼型异步电动机：结构简单，坚固耐用，工作可靠，价格低廉，维护方便；但调速困难，功率因数较低，启动性能差。它适用于通风机、运输机、传送带及小型机床。绕线型电动机：启动性能好，可在不大的范围内平滑调速；但价格较贵，维护亦较不方便。适用于起重机、卷扬机、锻压机及重型机床。一般应用场合应尽可能选用笼型电动机。只有在需要调速、不能采用笼型电动机的场合才选用绕线型电动机。1种类的选择2型式的选择为使电动机在不同的环境中安全可靠地工作，防止电动机可能对环境造成灾害，必须根据不同的环境要求选用适当的防护型式。电动机常见防护型式有：开启式、防护式、封闭式和防爆式四种。6.6三相异步电动机的选用常识6.6.3电压的选择电压选择主要依据电动机运行场所供电网的电压等级，同时还应兼顾电动机的类型和功率。小容量的Y系列笼型电动机的额定电压只有380V一个等级，大功率电动机才采用3000V和6000V的高压电动机。6.6三相异步电动机的选用常识6.6.4转速的选择电动机的额定转速应根据生产机械的要求选定。转速高的电动机，体积小、价格便宜；而转速低的电动机体积大、价格贵。应当本着经济的目的，结合生产机械传动机构的成本，选择合适的电动机。6.7单相异步电动机6.7.1单相异步电动机的工作原理6.7.2单相异步电动机的结构6.7单相异步电动机6.7.1单相异步电动机的工作原理由于单相电动机中只有一相绕组，所以，接通电源后，在绕组中会产生单相正弦交流电流，如左图所示。电流在正半周时，在定子腔中产生的磁场如中图所示；电流在负半周时，在定子腔中产生的磁场如右图所示。该磁场的大小和方向随交流电流按正弦规律变化，并不旋转，称为脉动磁场。6.7单相异步电动机6.7.1单相异步电动机的工作原理由于脉动磁场不旋转，所以转子上不会产生感应电流，也不会产生电磁转矩，转子也就不能旋转，即电动机不会自行启动。如果有一外力推动转子转动，则转子就会因切割磁场而产生电磁转矩，从而会持续沿外力方向转动。因此，单相异步电动机的转动问题关键在于给它提供的启动转矩。下面我们根据不同的启动方法来进一步了解单相异步电动机的类型、结构及工作原理。6.7单相异步电动机6.7.2单相异步电动机的结构如右图所示为电容分相式单相异步电动机的接线图。工作绕组的电阻小，匝数多，电感大；启动绕组的电阻大，匝数少，电感较小。两绕组在空间相隔90°。启动绕组上串联一个电容器，使两个绕组中的电流在相位上相差90°。实验及理论证明，在空间相差90°的两个绕组，其中通有的相位差为90°的两相电流，也能产生旋转