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1、电动机的分类：,笼型异步交流电动机授课内容：基本结构、工作原理、机械特性、控制方法,第7章 交流电动机,1.定子,7.1 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,笼型转子,铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。,(2)绕线型转子,同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。,7.2 三相异步电动机的转动原理,7.2.1 旋转磁场,定子三相绕组通入三相交流电(星形联接),1.旋转磁场的产生,规定,()电流出,()电流入,三相电流合成磁场 的分布情况,合成磁场方向向下,合成磁场旋转60,合成磁场旋转90,动画,o,分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场 即：一
2、个电流周期，旋转磁场在空间转过360,2.旋转磁场的旋转方向,结论：任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转。,任意调换两根电源进线(电路如图),3.旋转磁场的极对数P,当三相定子绕组按图示排列时，产生一对磁极的旋转磁场，即：,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。,极对数,旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关,4.旋转磁场的转速,工频：,旋转磁场的转速取决于磁场的极对数,p=1时,p=2时,旋转磁场转速n0与极对数 p 的关系,7.2.2 电动机的转动原理,1.转动原理,U1,U2,V2,W1,V1,W2,定子三相绕组通入三相交流电,感应电动势 E20
3、,电磁力F,7.2.3 转差率,旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速之比称为转差率。,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相等，即,如果:,因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。,异步电动机运行中:,转子转速亦可由转差率求得,转差率s,例1：一台三相异步电动机，其额定转速 n=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,7.5 三相异步电动机的起动,
4、7.5.1 起动性能,起动问题：起动电流大，起动转矩小。一般中小型笼型电机起动电流为额定电流的5 7 倍;电动机的起动转矩为额定转矩的(1.02.2)倍。,后果：,原因：,起动：n=0，s=1,接通电源。,7.5.2 起动方法,(1)直接起动 二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。,（适用于笼型电动机）,(3)转子串电阻起动,（适用于绕线型电动机）,以下介绍降压起动和转子串电阻起动。,设：电机每相阻抗为,1.降压起动,(1)Y 换接起动,降压起动时的电流为直接起动时的,Y 起动器接线简图,静触点,Y 起动器接线简图,Y起动,Y 起动器接线简图,工作,(a)仅适用于正常运行为三角形联结
5、的电机。,Y 换接起动适合于空载或轻载起动的场合,Y-换接起动应注意的问题,正常运行,(2)自耦降压起动,Q2下合：接入自耦变 压器，降压 起动。,Q2上合：切除自耦变 压器，全压 工作。,合刀闸开关Q,Q2,自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成 Y形不能采用Y起动的笼型异步电动机。,定子,转子,起动时将适当的R 串入转子电路中，起动后将R 短路。,起动电阻,2.绕线型电动机转子电路串电阻起动,若R2选得适当，转子电路串电阻起动既可以降低起动电流，又可以增加起动转矩。,常用于要求起动转矩较大的生产机械上。,R2 Tst,转子电路串电阻起动的特点,方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转
6、。,电动机正转,电动机反转,三相异步电动机的正、反转,例1:,(1),解:,一台Y225M-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：,在上例中(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
7、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,例2:,在80%额定负载时,不能起动,在50%额定负载时,可以起动,(3),例3:,对例1中的电动机采用自耦变压器降压起动,起动时加到电动机上的电压为额定电压的64%，求这时的线路起动电流 Ist 和电动机的起动转矩Tst。,解：,设电动机的起动电压为U，电动机的起动电流为Ist,依据变压器的一次、二次侧电压电流关系，可求得线路起动电流Ist。
8、,采用自耦降压法起动时，若加到电动机上的 电压与额定电压之比为 x，则线路 起动电流Ist 为,电动机的起动转距Tst为,结论：,7.6.1 变频调速(无级调速),频率调节范围：0.5几百赫兹,7.6 三相异步电动机的调速,7.6.2 变极调速(有级调速),变频调速方法可实现无级平滑调速,调速性能优异，因而正获得越来越广泛的应用。,P=2,P=1,采用变极调速方法的电动机称作双速电机，由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床等机床上。,7.6.3 变转差率调速(无级调速),变转差率调速是绕线型电动机特有的一种调速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少
9、，缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种提升、起重设备中。,7.7 三相异步电动机的制动,7.7.1 能耗制动,制动方法,能耗制动反接制动发电反馈制动,在断开三相电源的同时，给电动机其中两相绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的转距（制动转距），使转子迅速停止转动。,7.7.2 反接制动,停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。,7.7.3 发电反馈制动,当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，旋转磁场产生的电磁转距作用方向发生变化，由驱动转距变为制动转距。电动机进入制动状态，,同时将外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网。,n n0,
