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1、第五章异步电动机,第五章 异步电动机,5.1 三相异步电动机的结构与 工作原理5.2 三相异步电动机的机械特性5.3 三相异步电动机的使用,交流电动机,电动机,直流电动机,他励、异励、串励、复励,电动机的分类,磁极旋转,导线切割磁力线产生感应电动势,导线长,切割速度,（右手定则）,异步,2. 线圈比磁场转得慢,1.定子,5.1 三相异步电动机的构造,转子: 在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。,2.转子,鼠笼转子,铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。,(2) 绕线式转子,同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。,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
2、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。,三相异步机的结构,转子：在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或 电流。,三相定子绕组：产生旋转 磁场。,5.2 三相异步电动机的转动原理,一、旋转磁场的产生,A,Y,C,B,Z,异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极,()电流出,()电流入,X,合成磁场方向：向下,同理分析，可得其它电流角度下的磁场方向：,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,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,1、旋转磁场的旋转方向,2
3、、旋转磁场的转速大小,3、极对数（P）的概念,4、极对数（P）的改变,将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。,极对数,5、极对数和转速的关系,旋转磁场的同步转速,极对数,每个电流周期磁场转过的空间角度,同步转速,二、电动机的转动原理,1. 转动原理,A,X,Y,C,B,Z,定子三相绕组通入三相交流电,感应电动势 E20,电磁力F,2、电动机转速和旋转磁场同步转速的关系,电动机转速:,转差率 的概念：,异步电机运行中:,转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差与旋转磁场的同步转速之比。即：,转子转速亦可由转差率求得,转差率s,例：一台三相异步电动机，其额定转速 n=
4、975 r/min，电源频率 f1=50 Hz。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。,解：,根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知：n0=1000 r/min , 即,p=3,额定转差率为,解：因为磁极对数p=2，所以同步转速为,转差率为：,5.3.1 三相异步电动机的“电磁”关系,5.3 三相异步电动机的机械特性,取决于转子和旋转磁场的相对速度,转子功率因数,电磁转矩 T：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距之总和。,常数,每极磁通,转子电流,转子电路的,转矩公式的推导,得到转矩公式,5.3.2 三相电动机的机械特性,根据转矩公式,电动机的自适应负载能力
5、,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。,直至新的平衡。此过程中， 时， 电源提供的功率自动增加。,三个重要转矩,n0,T,n,（牛顿米）,例：如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型) 的额定功率为7.5kw, 额定转速为1440r/min, 则额定转矩为,如果 电机将会因带不动负载而停转。,n0,T,n,求解,过载系数：,三相异步机,n0,T,n,机械特性和电路参数的关系,和电压的关系,结论：,和转子电阻的关系,机械特性的软硬,硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起 动特性好。 ,5.4.1 三相异步机
6、铭牌与技术数据,1. 型号 Y 132M4,转差率,5.4 三相异步电动机的使用,3. 联接方式：Y/ 接法：,4. 额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压.,说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的 5 。,例：380/220 Y/是指：线电压为380V时采用Y接法； 当线电压为220V时采用接法。,电压波动对电动机的影响,5. 额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流。,如：,表示三角接法下，电机的线电流为11.2A，相电流为6.48A；星形接法时线、相电流均为6.48A。,6. 额定功率： 额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率（ ），不等于从电源吸收的功率（ ）。两者的
7、 关系为：,其中,额定负载时一般为0.7 0.9 ， 空载时功率因数很低约为0.2 0.3。额定负载时，功率因数最大。,注意：实用中应选择合适容量的电机，防止“大马” 拉“小车”的现象。,7. 功率因数(cos1)：,P2,PN,cos1,异步电动机产品名称代号,5.4.2 三相异步机的起动,三相异步机的起动方法：,（1） 直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般 采用直接起动。,（3）转子串电阻起动。,Y 起动：,转子串电阻起动,起动时将适当的R串入转子绕组中，起动后将R短路。,转子串电阻起动的特点：,（2）R2选的适当，转子串电阻既可以降低起动电流， 又可以增加起动力矩。,方法：和电源相接
8、的任意两相互换，就可实现反转。,5.4.3 三相异步电动机的正、反转,制动方法： 1. 抱闸：加机械抱闸； 2. 反接制动：停车时，将电动机接电源的意两相反接，使电动机由原来的旋转方向反过来，以达制动的目的；,5.4.4 三相异步电动机的制动,4.发电反馈制动： 令电机转子的转速超过 旋转磁场的同步转速，便 会产生制动转矩。,3. 能耗制动：停车时，断开交流电源，接至直流 电源上，产生制动转矩；,5.4.5 三相异步电动机的调速,3. 改变电源频率 (变频调速) 无级调速,此种调速方法发展很快，且调速性能较好。其主要环节是研制变频电源（常由整流器、逆变器等组成）。,1),解:,例： 一台Y22
9、5M-4型的三相异步电 动机，定子绕组型联结，其额定数据为：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cosN=0.88， Ist/IN=7.0, Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求： 1) 额定电流IN? 2) 额定转差率sN? 3) 额定转矩 TN 、最大转矩Tmax 、和起动转矩TN 。,2）由nN=1480r/min，可知 p=2 （四极电动机）,3）,解：,例：上例中(1)如果负载转矩为 510.2Nm, 试问在U=UN和U=0.9UN两种情况下电动机能否起动？（2）采用Y- 换接起动时，求起动电流和起动转矩。 又当负载转矩为起动转矩的80%和50%时，电动机能否起动？,(1) 在U=UN时 Tst = 551.8Nm 510.2 N. m,不能起动,(2) Ist =7IN=784.2=589.4 A,在U= 0.9UN 时,能起动,在80%额定负载时,不能起动,在50%额定负载时,可以起动,(3),第五章,结 束,
