电工电子技术课件 第四章 变压器与电动机 4.3

第四章变压器与电动机1§4－1变压器2§4－2三相异步电动机目录第4章变压器与电动机和低压控制

3§4－3三相异步电动机的工作原理4§4－4三相异步电动机的控制5§4－5

直流电动机6§4－6

常用低压电器7§4－7

单向旋转控制8§4－8

顺序控制9§4－9

可逆旋转控制

§4－3三相异步电动机的工作原理PART0104§4－3三相异步电动机的工作原理

为了分析方便，将三相异步电动机定子绕组的结构简化成每相绕组只有一个线圈组成。三相对称绕组U1U2、V1V2与W1W2，各相绕组在定子空间内彼此相隔120°电角度（因为磁极对数p=1，所以空间角度与电角度是等同的）。（二）三相异步电动机的工作原理1.旋转磁场的产生§4－3三相异步电动机的工作原理定子绕组星形接线示意图（p=1）

图（a）表示星形接法的三相定子绕组，三相电源分别由各相绕组的首端U1、V1、W1接入。图（b）所示的三相对称电流可表示为iU=ImsinωtiV=Imsin（ωt－120°）iW=Imsin（ωt+120°）1.旋转磁场的产生图4-3-1§4－3三相异步电动机的工作原理三相电流产生的旋转磁场（p=1）1.旋转磁场的产生图4-3-2§4－3三相异步电动机的工作原理由以上分析可以看出，异步电动机定子绕组中的三相电流所产生的合成磁场是随着电流的变化在空间不断旋转，形成一个具有一对磁极（磁极对数p=1）的旋转磁场。三相电流变化一周期（即变化360°电角度），合成磁场在空间旋转一周（360°）；如果每相绕组是由串联的两个线圈组成，此时定子绕组通入三相电流，就会产生四极（磁极对数p＝2）旋转磁场。分析方法同前，可以得出结论：电源的相序不变，合成磁场的旋转方向也不变；正弦交流电变化一个周期，即360°，合成磁场在空间旋转180°。以此类推，当电动机具有p对磁极时，正弦交流电每变化一个周期，其旋转磁场在空间转过1/p转。因此，旋转磁场转速n1与电流频率f1及磁极对数p之间的关系为由此可知，旋转磁场的转速n1取决于电源频率f1和电动机的磁极对数p，旋转磁场的转速也称为同步转速。2.旋转磁场的转速和方向§4－3三相异步电动机的工作原理提示

旋转磁场的旋转方向与三相绕组中的电流相序有关。其旋转方向与三相电源接入定子绕组的相序U—V—W是一致的。如果要改变旋转磁场的方向，只需改变通入三相定子绕组的电源的相序，即对调任意两根电源进线即可。2.旋转磁场的转速和方向§4－3三相异步电动机的工作原理

设磁场以同步转速n1逆时针方向旋转，转子与磁场之间有相对运动，即相当于磁场不动、转子导体以顺时针方向切割磁力线，于是在导体中产生感应电动势，其方向由右手定则确定。由于转子导体的两端由端环连通，形成闭合的转子电路，在转子电路中便产生了感应电流。载流的转子导体在磁场中受电磁力F的作用，这些电磁力对电动机的转轴形成一个电磁转矩T，在此转矩的作用下，转子便沿旋转磁场的方向转动起来，其转速用n表示。3.转子转动原理§4－3三相异步电动机的工作原理图4-3-3转子转动原理图3.转子转动原理§4－3三相异步电动机的工作原理设转子靠电磁转矩旋转时，转子转速n总是低于旋转磁场的转速n1，否则两者之间没有相对运动，就不会产生感应电动势及感应电流，电磁转矩也无法形成，电动机不可能旋转，这就是异步电动机名称的由来。旋转磁场的转速n1与转子转速n之差与同步转速之比定义为异步电动机的转差率s，通常用百分数表示，即转差率是分析和计算异步电动机运行状态的一个重要参数。在固有参数下运行，空载转差率在0.5%以下，满载转差率在5%左右。4.转差率§4－3三相异步电动机的工作原理

异步电动机的电磁转矩是由转子电流I2在旋转磁场中受到电磁力的作用而产生的，与磁通Φ和转子电流I2的有功分量I2cosφ2成正比，即T=KTΦI2cosφ2式中，KT是一个与电动机结构有关的常数。（三）三相异步电动机的转矩和机械特性1.电磁转矩

当异步电动机的外加电压U1及转子电阻R2一定时，三相异步电动机的机械特性是指转速与电磁转矩之间的关系，即n=f（T）曲线，或者转矩与转差率的关系T=f（s）。§4－3三相异步电动机的工作原理2.三相异步电动机的机械特性

单元四变压器与电动机三相异步电动机的固有机械特性曲线§4－3三相异步电动机的工作原理图4-3-4把旋转磁场的转速n1与转子转速n的差值与旋转磁场转速n1之比称为异步电动机的转差率。一般异步电动机的转差率为0.02～0.04

。【例】有一台三相异步电动机，其额定转速nN=975r/min，试求电动机的磁极对数和额定负载时的转差率。电源频率f1=50Hz。由于电动机的额定转速