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1、电工学与电子技术第七章第1页，本讲稿共63页1.定子定子7.1 三相异步电动机的构造三相异步电动机的构造铁心：由内周有槽铁心：由内周有槽铁心：由内周有槽铁心：由内周有槽的硅钢片叠成。的硅钢片叠成。的硅钢片叠成。的硅钢片叠成。A-XA-XB-Y B-Y C-ZC-Z三相绕组三相绕组三相绕组三相绕组机座：铸钢或铸铁机座：铸钢或铸铁第2页，本讲稿共63页 转子转子:在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。2.转子转子鼠笼转子鼠笼转子铁心：铁心：铁心：铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。由外周有槽的硅钢片叠成。由外周有槽的硅钢片叠成。由外周有槽的硅钢片叠成。(1)鼠笼
2、式转子鼠笼式转子 铁芯槽内放铜条，端铁芯槽内放铜条，端 部用短路环形成一体。部用短路环形成一体。或铸铝形成转子绕组。或铸铝形成转子绕组。(2)绕线式转子绕线式转子 同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。鼠笼式鼠笼式鼠笼式鼠笼式绕线式绕线式绕线式绕线式第3页，本讲稿共63页鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：鼠笼式：鼠笼式：鼠笼式：鼠笼式：结构简单、价格低廉、工作可靠
3、；不能人为改变结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。电动机的机械特性。绕线式：绕线式：绕线式：绕线式：结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子结构复杂、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。外加电阻可人为改变电动机的机械特性。第4页，本讲稿共63页7.2.1 旋转磁场旋转磁场 定子三相绕组通入三定子三相绕组通入三定子三相绕组通入三定子三相绕组通入三相交流电相交流电相交流电相交流电(星形联接星形联接星形联接星形联接)AXBYCZ1 1.旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生o7.2 三相异步电动机的转动原理三相异步电动机的转动原理第
4、5页，本讲稿共63页o规定规定 i:“+”首端流入，尾端流出。首端流入，尾端流出。i:“”尾端流入，首端流出。尾端流入，首端流出。AYCBZX()电流出电流出()电流入电流入第6页，本讲稿共63页 tAXYCBZAXYCBZAXYCBZ 三相电流合成磁三相电流合成磁三相电流合成磁三相电流合成磁场场场场 的分布情况的分布情况的分布情况的分布情况合成磁场方向向下合成磁场方向向下合成磁场方向向下合成磁场方向向下合成磁场旋转合成磁场旋转合成磁场旋转合成磁场旋转6060合成磁场旋转合成磁场旋转合成磁场旋转合成磁场旋转9090600动画动画o第7页，本讲稿共63页AAXZBCYAAXZBCY分析可知：三相
5、电流产生的合成磁场是一旋转的磁场分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场 即：即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过360360取决于三相电流的相序取决于三相电流的相序取决于三相电流的相序取决于三相电流的相序2.旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向结论：结论：结论：结论：任意调换两根任意调换两根任意调换两根任意调换两根电源进线，则旋转电源进线，则旋转电源进线，则旋转电源进线，则旋转磁场反转。磁场反转。磁场反转。磁场反转。动画动画任意调换两根电源进线任意调换两根
6、电源进线(电路如图电路如图)AXCZBY0 to第8页，本讲稿共63页3 3.旋转磁场的极对数旋转磁场的极对数旋转磁场的极对数旋转磁场的极对数P P 当三相定子绕组按图当三相定子绕组按图当三相定子绕组按图当三相定子绕组按图示排列时，产生一对磁极示排列时，产生一对磁极示排列时，产生一对磁极示排列时，产生一对磁极的旋转磁场，的旋转磁场，的旋转磁场，的旋转磁场，即：即：o tAXBYCZAXYCBZ第9页，本讲稿共63页 若定子每相绕组由两个线圈串联若定子每相绕组由两个线圈串联若定子每相绕组由两个线圈串联若定子每相绕组由两个线圈串联 ，绕组的始端，绕组的始端，绕组的始端，绕组的始端之间互差之间互差之
7、间互差之间互差6060，将形成，将形成，将形成，将形成两对磁极的旋转磁场。两对磁极的旋转磁场。两对磁极的旋转磁场。两对磁极的旋转磁场。CYABCXYZAXBZAXBYC第10页，本讲稿共63页极对数极对数动画动画旋转磁场的磁极对数旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关与三相绕组的排列有关CYABCXYZAXBZ0第11页，本讲稿共63页4 4.旋转磁场的转速旋转磁场的转速旋转磁场的转速旋转磁场的转速工频：工频：旋转磁场的转速取决于磁场的极对数旋转磁场的转速取决于磁场的极对数旋转磁场的转速取决于磁场的极对数旋转磁场的转速取决于磁场的极对数p=1时时0 toAXYCBZAXYCBZAXYCBZ第1
8、2页，本讲稿共63页p=2时时0第13页，本讲稿共63页旋转磁场转速旋转磁场转速旋转磁场转速旋转磁场转速n n0 0与极对数与极对数与极对数与极对数 p p 的关系的关系的关系的关系极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速旋转磁场转速旋转磁场转速n0与频率与频率f1和极对数和极对数p有关。有关。可见可见可见可见:第14页，本讲稿共63页7.2.2 电动机的转动原理电动机的转动原理1.1.转动原理转动原理转动原理转动原理AXYCBZ定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电方向方向方向方
9、向:顺时针顺时针顺时针顺时针 切割转子导体切割转子导体切割转子导体切割转子导体右手定则右手定则右手定则右手定则感应电动势感应电动势感应电动势感应电动势 E E2020旋转磁场旋转磁场旋转磁场旋转磁场感应电流感应电流感应电流感应电流 I I2 2旋转磁场旋转磁场旋转磁场旋转磁场左手定则左手定则左手定则左手定则电磁力电磁力电磁力电磁力F FF电磁转矩电磁转矩电磁转矩电磁转矩T TnF第15页，本讲稿共63页 7.2.3 转差率转差率 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和电动机转子转速之差与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和电动机转子转速之差与旋转磁
10、场的同步转速之比称为旋转磁场的同步转速之比称为旋转磁场的同步转速之比称为旋转磁场的同步转速之比称为转差率。转差率。转差率。转差率。由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但转子转速旋转的方向一致，但转子转速旋转的方向一致，但转子转速旋转的方向一致，但转子转速 n n 不可能达到与旋转磁场不可能达到与旋转磁场不可能达到与旋转磁场不可能达到与旋转磁场的转速相等，即的转速相等，即的转速相等，即的转速相等，即异步电动机异步电动机异步电动机异步电动机如果如果:无转子电动
11、势和转子电流无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流 转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切 割转子导条割转子导条割转子导条割转子导条无转矩无转矩无转矩无转矩因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。第16页，本讲稿共63页异步电动机运行中异步电动机运行中异步电动机运行中异步电动机运行中:转子转速亦可由转差率求得转子转速亦可
12、由转差率求得转差率转差率转差率转差率s 例例1 1：一台三相异步电动机，其额定转速一台三相异步电动机，其额定转速 n=975 r/min，电源频率，电源频率 f1 1=50 Hz。试求电动机的极对数。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。和额定负载下的转差率。解：解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转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：速的关系可知：n0=1000 r/min,即即即即p p=3=3额定转差率为额定转差率为额定转差率为额定转差率为第17页，本讲稿共63页7.3 三相异步电动机的电路分析三相异步电动机的电路分析 三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。三相异步
13、电动机的电磁关系与变压器类似。三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。1)变压器原、副绕组是与同一主磁通变压器原、副绕组是与同一主磁通 相交链，异步电动相交链，异步电动机中定子和转子绕组与同一旋转机中定子和转子绕组与同一旋转磁通磁通 相交链。因此异相交链。因此异步电动机中定子和转子绕组相当于步电动机中定子和转子绕组相当于变压器的原、副绕组。变压器的原、副绕组。2）变压器：）变压器：变化变化 e U1 E1=4.44 f N1 异步机：异步机：旋转旋转 e U1 E1=4.44 f N1 3）变压器：）变压器：I2 增大增大 I1增大，增大，以保持以保持 基本
14、不变，以达基本不变，以达到传递能量的目的。到传递能量的目的。第18页，本讲稿共63页7.3 三相异步电动机的电路分析三相异步电动机的电路分析异步机：当负载增加时，转子电流异步机：当负载增加时，转子电流I2 增大增大 I1增大，增大，以保以保持持 基本不变，以达到传递能量的目的。基本不变，以达到传递能量的目的。三相异步电动机与变压器的不同之处。三相异步电动机与变压器的不同之处。三相异步电动机与变压器的不同之处。三相异步电动机与变压器的不同之处。1 1）变压器是静止的。而）变压器是静止的。而）变压器是静止的。而）变压器是静止的。而异步机是旋转的。异步机是旋转的。2 2）变压器的磁路是无气隙的。而）
15、变压器的磁路是无气隙的。而）变压器的磁路是无气隙的。而）变压器的磁路是无气隙的。而异步机中的定子和转异步机中的定子和转子之间是有不大的气隙。子之间是有不大的气隙。3 3）变压器中原、副绕组的感应电动势是同频率的。而）变压器中原、副绕组的感应电动势是同频率的。而）变压器中原、副绕组的感应电动势是同频率的。而）变压器中原、副绕组的感应电动势是同频率的。而异步机中转子感应电动势的频率是随转子转速改变的。异步机中转子感应电动势的频率是随转子转速改变的。第19页，本讲稿共63页7.3.1 7.3.1 定子电路定子电路1 1.旋转磁场的磁通旋转磁场的磁通旋转磁场的磁通旋转磁场的磁通 异步电动机：异步电动机
16、：旋转磁场切割导体旋转磁场切割导体 e，U1 E1=4.44 f 1N1 每极磁通每极磁通旋转磁场与定子导体间的相对速度为旋转磁场与定子导体间的相对速度为 n0，所以，所以2 2.定子感应电势的频率定子感应电势的频率定子感应电势的频率定子感应电势的频率 f f1感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关f 1=电源频率电源频率 f异步电动机每相电路异步电动机每相电路异步电动机每相电路异步电动机每相电路i1u1e1e 1e2e 2i2+f1f2第20页，本讲稿共63页7.3.2 转子电路转子电路1.1.转子感应电势频率转子感应电势频率转子感应电势频率转子
17、感应电势频率 f f 2 2定子导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转子定子导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转子导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而变化变化 定子感应电势频率定子感应电势频率 f 1 转子感应电势频率转子感应电势频率 f 2 转子感应电势频率转子感应电势频率转子感应电势频率转子感应电势频率 f f 2 2旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同第21页，本讲稿共63页2.2.转子感应电动势转子感应电动势转子感应电动势转子感应电动势E E 2 2E2 2=4.44 f 2N N2 =4.4
18、4=4.44s f 1N2 2 当转速当转速当转速当转速 n n=0(=0(s s=1)=1)时，时，时，时，f f 2 2最高，且最高，且最高，且最高，且 E E2 2 最大，有最大，有最大，有最大，有E20=4.44 f 1N2 转子静止时转子静止时转子静止时转子静止时的感应电势的感应电势的感应电势的感应电势即即E2=s E20 转子转动时转子转动时转子转动时转子转动时的感应电势的感应电势的感应电势的感应电势3.3.转子感抗转子感抗转子感抗转子感抗X X 2 2当转速当转速当转速当转速 n n=0(=0(s s=1)=1)时，时，时，时，f f 2 2最高，且最高，且最高，且最高，且 X
19、X2 2 最大，有最大，有最大，有最大，有X20=2 f1L 2即即X2=sX20 第22页，本讲稿共63页4.4.转子电流转子电流转子电流转子电流 I I2 25.5.转子电路的功率因数转子电路的功率因数转子电路的功率因数转子电路的功率因数 coscos 2 2转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流第23页，本讲稿共63页转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子电路的功率因数转子电路的功率因数转子电路的功率因数转子电路的功率因数 结论：结论：转子转动时，转转子转动时，转 子子电路中的各量均与转电路中的各量均与转 差率差率
20、s有关，即与转速有关，即与转速 n有关。有关。I2cos 2s1I2,O第24页，本讲稿共63页7.4 三相异步电动机转矩与机械特性三相异步电动机转矩与机械特性7.4.1 转矩公式转矩公式 转子中各载流导体在旋转磁场的作用下转子中各载流导体在旋转磁场的作用下转子中各载流导体在旋转磁场的作用下转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁受到电磁受到电磁受到电磁力所形成的转矩之总和。力所形成的转矩之总和。力所形成的转矩之总和。力所形成的转矩之总和。常数，与电常数，与电机结构有关机结构有关旋转磁场旋转磁场每极磁通每极磁通转子电流转子电流转子电路的转子电路的功率因数功率因数第25页，本讲稿共63页由此
21、得电磁转矩公式由此得电磁转矩公式由此得电磁转矩公式由此得电磁转矩公式由前面分析知：由前面分析知：第26页，本讲稿共63页由公式可知由公式可知由公式可知由公式可知电磁转矩公式电磁转矩公式电磁转矩公式电磁转矩公式1.1.T T 与定子每相绕组电压与定子每相绕组电压与定子每相绕组电压与定子每相绕组电压 成正比。成正比。成正比。成正比。U U 1 1 T T 2.2.当电源电压当电源电压当电源电压当电源电压 U U1 1 一定时，一定时，一定时，一定时，T T 是是是是 s s 的函数。的函数。的函数。的函数。3.3.R R2 2 的大小对的大小对的大小对的大小对 T T 有影响。绕线式异步电动机可外
22、有影响。绕线式异步电动机可外有影响。绕线式异步电动机可外有影响。绕线式异步电动机可外 接电阻来改变转子电阻接电阻来改变转子电阻接电阻来改变转子电阻接电阻来改变转子电阻R R2 2 ，从而改变转距。，从而改变转距。，从而改变转距。，从而改变转距。第27页，本讲稿共63页7.4.2 机械特性曲线机械特性曲线OTS根据转矩公式根据转矩公式得特性曲线：得特性曲线：OT1第28页，本讲稿共63页电动机在额定负载时的转矩。电动机在额定负载时的转矩。电动机在额定负载时的转矩。电动机在额定负载时的转矩。1 1.额定转矩额定转矩额定转矩额定转矩TN N三个重要转矩三个重要转矩三个重要转矩三个重要转矩OT额定转矩
23、额定转矩额定转矩额定转矩(N m)如某普通机床的主轴电机如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型型)的额定功率为的额定功率为7.5kw,额定转速为额定转速为1440r/min,则额定转矩为则额定转矩为第29页，本讲稿共63页2 2.最大转矩最大转矩最大转矩最大转矩 T Tmaxmax 转子轴上机械负载转矩转子轴上机械负载转矩转子轴上机械负载转矩转子轴上机械负载转矩T T2 2 不能大于不能大于不能大于不能大于T Tmaxmax ，否则将，否则将，否则将，否则将造成堵转造成堵转造成堵转造成堵转(停车停车停车停车)。电机带动最大负载的能力。电机带动最大负载的能力。电机带动最大负载的能力。电机带动最
24、大负载的能力。令：令：求得求得临界转差率临界转差率OT TTmax将将sm代入转矩公式，可得代入转矩公式，可得第30页，本讲稿共63页过载系数过载系数过载系数过载系数(能力能力能力能力)一般三相异步电动机的过载系数为一般三相异步电动机的过载系数为工作时必须使工作时必须使工作时必须使工作时必须使T T2 2 T T2 2电机能起动，电机能起动，电机能起动，电机能起动，否则不能起动。否则不能起动。否则不能起动。否则不能起动。OTT Tst st起动能力起动能力第32页，本讲稿共63页7.5 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动7.5.1 起动性能起动性能 起动起动起动起动问题：问题：起动电流大
25、，起动转矩小起动电流大，起动转矩小起动电流大，起动转矩小起动电流大，起动转矩小。一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 7 倍倍;电动机的起动电动机的起动转矩为额定转矩的转矩为额定转矩的转矩为额定转矩的转矩为额定转矩的(1.02.2)(1.02.2)倍。倍。倍。倍。大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作频繁起动时造成热量积累，使电机过热频繁起动时造成热量积累，使电机过热频繁起动时造成热量积累，使电机过热频繁起动时造成热量积累，使电
26、机过热后果：后果：后果：后果：原因：原因：原因：原因：起动：起动：起动：起动：n n=0 0，s=1,=1,接通电源。接通电源。接通电源。接通电源。起动时起动时起动时起动时 ，n n=0 0，转子导体切割磁力线速度很大，转子导体切割磁力线速度很大，转子导体切割磁力线速度很大，转子导体切割磁力线速度很大，转子感应电势转子感应电势转子感应电势转子感应电势转子电流转子电流转子电流转子电流定子电流定子电流定子电流定子电流 第33页，本讲稿共63页7.5.2 起动方法起动方法起动方法起动方法(1)(1)直接起动直接起动直接起动直接起动 二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。二、三十千瓦以下的异
27、步电动机一般都采用直接起动。(2)(2)降压起动：降压起动：降压起动：降压起动：星形星形-三角形三角形(Y )换接起动换接起动自耦降压起动自耦降压起动（适用于鼠笼式电动机）（适用于鼠笼式电动机）（适用于鼠笼式电动机）（适用于鼠笼式电动机）(3)转子串电阻起动转子串电阻起动（适用于绕线式电动机）（适用于绕线式电动机）（适用于绕线式电动机）（适用于绕线式电动机）以下介绍降压起动和转子串电阻起动。以下介绍降压起动和转子串电阻起动。第34页，本讲稿共63页设：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为1.1.降压起动降压起动降压起动降压起动(1)Y(1)Y 换接起动换接起动换
28、接起动换接起动 降压起动时的电流降压起动时的电流降压起动时的电流降压起动时的电流为直接起动时的为直接起动时的为直接起动时的为直接起动时的+起动起动起动起动U1U2V1V1W1W2+正常正常正常正常运行运行运行运行U1U2V1V2W1W2第35页，本讲稿共63页(a)仅适用于正常运行为三角形联结的电机。仅适用于正常运行为三角形联结的电机。(b)Y 起动起动Y 换接起动适合于空载或轻载起动的场合换接起动适合于空载或轻载起动的场合Y-Y-换接起动应注意的问题换接起动应注意的问题换接起动应注意的问题换接起动应注意的问题 正常正常正常正常运行运行运行运行UlU1W2V2W1+U2V1UP 起动起动起动起
29、动+Ul+U1W2V2W1U2V1第36页，本讲稿共63页(2)(2)自耦降压起动自耦降压起动自耦降压起动自耦降压起动L1L3L2FUQ Q Q2 2下合：下合：下合：下合：接入自耦变接入自耦变接入自耦变接入自耦变 压器，降压压器，降压压器，降压压器，降压 起动。起动。起动。起动。Q Q2 2上合：上合：上合：上合：切除自耦变切除自耦变切除自耦变切除自耦变 压器，全压压器，全压压器，全压压器，全压 工作。工作。工作。工作。合刀闸开关合刀闸开关合刀闸开关合刀闸开关QQQ2 自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时自耦
30、降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成联成联成联成 Y Y形不能采用形不能采用形不能采用形不能采用Y Y 起动的鼠笼式异步电动机。起动的鼠笼式异步电动机。起动的鼠笼式异步电动机。起动的鼠笼式异步电动机。第37页，本讲稿共63页RRR滑环滑环电刷电刷定子定子转子转子起动时将适当的起动时将适当的起动时将适当的起动时将适当的R R 串入转子电路中，起动后将串入转子电路中，起动后将串入转子电路中，起动后将串入转子电路中，起动后将R R 短路。短路。短路。短路。起动电阻起动电阻 2.绕线式电动机绕线式电动机转子电路串电阻起动转子电路串电阻起动第38页，本讲稿共63页 若若若若R R2 2选得选得选得选
31、得适当适当适当适当，转子电路串电阻起动既可以降低，转子电路串电阻起动既可以降低，转子电路串电阻起动既可以降低，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。起动电流，又可以增加起动转矩。起动电流，又可以增加起动转矩。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。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。转子电路串电阻起动的特点转子电路串电阻起动的特点转子电路串电阻起动的特点转子电路串电阻起动的特点第39页，本讲稿共63页 方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。方法：任意调换电源的两根进线，电动
32、机反转。方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。电动机电动机电动机电动机正转正转正转正转电动机电动机电动机电动机反转反转反转反转三相异步电动机的正、反转三相异步电动机的正、反转三相异步电动机的正、反转三相异步电动机的正、反转电电电电 源源源源U UV V WWM3U UV V WW电电电电 源源源源M3第40页，本讲稿共63页例例例例1 1:1)解解:一台一台Y225M-4型的三相异步电型的三相异步电 动机，定子动机，定子绕组绕组型联结，其额定数据为：型联结，其额定数据为：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，c
33、os N=0.88，Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：，求：1)1)额定电流额定电流额定电流额定电流I IN N?2)?2)额定转差率额定转差率额定转差率额定转差率sN N?3)3)额定转矩额定转矩额定转矩额定转矩 T TN N、最大转矩最大转矩最大转矩最大转矩T Tmax max、和起动转矩和起动转矩和起动转矩和起动转矩T TN N。第41页，本讲稿共63页 2）由由nN=1480r/min，可知，可知 p=2（四极电动机）（四极电动机）3）第42页，本讲稿共63页解：解：解：解：在在上例中上例中(1)如果负载转矩为如果负载转矩为 510.2Nm,试问在
34、试问在U=UN和和U=0.9UN两种情况下电动机能否起动？（两种情况下电动机能否起动？（2）采）采用用Y-换接起动时，求起动电流和起动转矩。换接起动时，求起动电流和起动转矩。又当又当负载转矩为起动转矩的负载转矩为起动转矩的80%和和50%时，电动机能否时，电动机能否起动？起动？(1)在在在在U U=U UN N时时时时 Tst=551.8Nm 510.2 N.m 不能起动不能起动不能起动不能起动 (2)Ist =7IN=7 84.2=589.4 A 在在U=0.9UN 时时能起动能起动能起动能起动例例例例2:2:第43页，本讲稿共63页在在在在80%80%额定负载时额定负载时额定负载时额定负载
35、时不能起动不能起动不能起动不能起动在在在在50%50%额定负载时额定负载时额定负载时额定负载时可以可以可以可以起动起动(3)第44页，本讲稿共63页7.6 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速异步电动机的调速方法异步电动机的调速方法三种电气三种电气三种电气三种电气调速方法调速方法调速方法调速方法7.6.1 7.6.1 变频调速变频调速(无级调速无级调速)变频调速应用最广，可构成高性能的交流调变频调速应用最广，可构成高性能的交流调速系统，最具有发展前途。速系统，最具有发展前途。电力电子和微机控制技术是现代交流调速电力电子和微机控制技术是现代交流调速的物质基础。有了电力电子变流装置，解决了的物
36、质基础。有了电力电子变流装置，解决了调速装置过去设备多、体积大、成本高等问题，调速装置过去设备多、体积大、成本高等问题，使交流调速得到飞跃的发展。使交流调速得到飞跃的发展。第45页，本讲稿共63页 f=50Hz逆变器逆变器逆变器逆变器M3 整流器整流器整流器整流器f f1 1、U U1 1可调可调可调可调+（1）变频调速方法）变频调速方法频率调节范围：频率调节范围：频率调节范围：频率调节范围：0.50.5几几几几百赫兹百赫兹百赫兹百赫兹7.6 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速根据根据可知频率可知频率f下调时，转速下调时，转速n降低。降低。而频率而频率f上调时，转速上调时，转速n升高。升
37、高。第46页，本讲稿共63页 变频调速的优点：具有较硬的机械特性，转速稳定性变频调速的优点：具有较硬的机械特性，转速稳定性好，调速范围宽，可实现无级调速。好，调速范围宽，可实现无级调速。第47页，本讲稿共63页7.6.2 变极调速变极调速(有级调速有级调速)A1X1A2X2iiP=2A1A2X1X2NNSS第48页，本讲稿共63页A1X1A2X2iiP=1 采用变极调速方法的电动机称作双速电机，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、磨床调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、
38、磨床等机床上。等机床上。A1A2X1X2SN第49页，本讲稿共63页To7.6.3 变转差率调速变转差率调速 变转差率调速，绕线式电动机转子回路串电阻。其优点变转差率调速，绕线式电动机转子回路串电阻。其优点是调速方法简单、设备简单投资少，是调速方法简单、设备简单投资少，缺点是能耗较大。轻载时调速范围小。这种调速方式广缺点是能耗较大。轻载时调速范围小。这种调速方式广泛应用于各种提升、起重设备中。对泵类也能应用泛应用于各种提升、起重设备中。对泵类也能应用nnTLTLs sTso第50页，本讲稿共63页7.7 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动7.7.1 能耗制动能耗制动制动方法制动方法机械制
39、动机械制动电气制动电气制动能耗制动能耗制动反接制动反接制动发电反馈制动发电反馈制动 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。转距（制动转距），使转子迅速停止转动。第51页，本讲稿共63页nF转子转子T n0=07.7.2 反接制动反接制动 停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两相停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两相停车时，将接入电动机的三相电源
40、线中的任意两相停车时，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对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转对调，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。磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。MM33+-运转运转制动制动RP第52页，本讲稿共63页MM33运转运转制动制动制动制动nF转子转子转子转子T n07.7.37.7.3 发电
41、反馈制动发电反馈制动发电反馈制动发电反馈制动 当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速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。电动机进入制化，由驱动转距变为制动转距。电动机进入制第53页，本讲稿共63页动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网。电能回送给电网。nF转子转子T n0n n0第54页，本讲稿共63页7.8 三相异步电动机铭牌数据三相异步电动机铭牌数据1.1.型号型号型号型号 磁极数磁极数(极对数极对数 p=2)例如：例如：Y 13
42、2 M4 用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。机座长度代号机座长度代号机座中心高（机座中心高（mm）三相异步电动机三相异步电动机教材表教材表7.8.1中列出了各种电动机的系列代号。中列出了各种电动机的系列代号。第55页，本讲稿共63页异步电动机产品名称代号异步电动机产品名称代号产品名称产品名称产品名称产品名称异步电动机异步电动机异步电动机异步电动机绕线式异步电动机绕线式异步电动机绕线式异步电动机绕线式异步电动机防爆型异步电动机防爆型异步电动机防爆型异步电动机防爆型异步电动机高起动转矩异步电动机高起动转矩异步电动机高起动转矩异步电动机高起动转矩异步电动机新
43、代号新代号新代号新代号汉字意义汉字意义汉字意义汉字意义老代号老代号老代号老代号Y Y异异异异异绕异绕异绕异绕异爆异爆异爆异爆异起异起异起异起YRYRYBYBYQYQYQYQJ J、JOJOJRJR、JROJROJBJB、JBOJBOJQJQ、JQOJQO第56页，本讲稿共63页2.2.接法接法接法接法接线盒接线盒定子三相绕组的联接方法定子三相绕组的联接方法定子三相绕组的联接方法定子三相绕组的联接方法。通常。通常V V1 1WW2 2U U1 1WW1 1U U2 2V V2 2U2U1W2V1V2W1U1V V1 1WW1 1WW2 2U2V V2 2W2U2V2V1W1U1Y Y 联结联结联
44、结联结W1U U1 1V1W2U U2 2V2 联结联结联结联结第57页，本讲稿共63页3.3.电压电压电压电压例如：例如：380/220V、Y/是指线电压为是指线电压为 380V 时时 采用采用 Y联结联结；线电压为；线电压为 220V 时采用时采用 联结联结。说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或低低低低 于额定值的于额定值的于额定值的于额定值的 5%5%。因为在电动机满载或接近。因为在电动机满载或接近。因为在电动机满载或接近。因为在电动机满载或接近 满载情况下
45、运行时，电压过高满载情况下运行时，电压过高满载情况下运行时，电压过高满载情况下运行时，电压过高 或过低都会使或过低都会使或过低都会使或过低都会使 电动机的电流大于额定值电动机的电流大于额定值电动机的电流大于额定值电动机的电流大于额定值,从而使电动机过热。从而使电动机过热。从而使电动机过热。从而使电动机过热。电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压。压。压。压。三相异步电动机的额定电压有三相异步电动机的额定电压有三相异步电动机的额定电压有三相异步电动机的额定电压有380V380V，3
46、000V,3000V,及及及及6000V6000V等多种。等多种。等多种。等多种。第58页，本讲稿共63页4.4.电流电流电流电流例如：例如：例如：例如：Y/Y/6.73 /11.64 A6.73 /11.64 A 表示星形表示星形联结联结下下电机的线电流为电机的线电流为 6.73A；三角形；三角形联结联结下线电流为下线电流为 11.64A。两种接法下相电流均为。两种接法下相电流均为 6.73A。5.5.功率与效率功率与效率功率与效率功率与效率 鼠笼电机鼠笼电机 =7293电动机在额定运行时定子绕组的电动机在额定运行时定子绕组的线电流值。线电流值。线电流值。线电流值。额定功率是指电机在额定运行
47、时轴上输出的机额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机械功率械功率 P2，它不等于从电源吸取的电功率，它不等于从电源吸取的电功率 P1。第59页，本讲稿共63页注意：实用中应选注意：实用中应选注意：实用中应选注意：实用中应选择容量合适的电机，择容量合适的电机，择容量合适的电机，择容量合适的电机，防止出现防止出现防止出现防止出现 “大马拉大马拉大马拉大马拉小车小车小车小车”的现象。的现象。的现象。的现象。6.6.功率因数功率因数功率因数功率因数PN 三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载时约为时约为 0.7 0.9。空载时功率因数很低，只有。空载时功率因
48、数很低，只有 0.2 0.3。额定负载时，功率因数最高。额定负载时，功率因数最高。7.7.额定转速额定转速额定转速额定转速电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。P2cos O第60页，本讲稿共63页如：如：n N=1440 1440 转转转转/分分分分 sN=0.040.048.8.绝缘等级绝缘等级绝缘等级绝缘等级指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为为A、E、B、F、H五级，五级，A级最低级最低(105C)，H级最高级最高(180C)。第61页，本讲稿共63页7.9.1 功率的选择功率的选择功率的选择功率的
49、选择 功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易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。因过载而损坏。1.对于连续运行的电动机，所选功率应等于或略大于生产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。机械的功率。2.对于短时工作的电动机，允许在运行中有短暂的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过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的功率。率。7.9 三相异步电动机的选择三相异步电动机的选择第62页，本讲稿共63页7.9.2 种类和型式的选择种类和型式的选择种类和型式的选择种类和型式的选择1.1.种类的选择种类的选择种
50、类的选择种类的选择 一般应用场合应尽可能选用鼠笼式电动机。一般应用场合应尽可能选用鼠笼式电动机。只有在需要调速、不能采用鼠笼式电动机的场只有在需要调速、不能采用鼠笼式电动机的场合才选用绕线式电动机。合才选用绕线式电动机。2.2.结构型式的选择结构型式的选择结构型式的选择结构型式的选择 根据工作环境的条件选择不同的结构型式，根据工作环境的条件选择不同的结构型式，如开启式、防护式、封闭式电动机。如开启式、防护式、封闭式电动机。7.9.3 电压和转速的选择电压和转速的选择 根据电动机的类型、功率以及使用地点的电源电压根据电动机的类型、功率以及使用地点的电源电压来决定。来决定。Y系列鼠笼电动机的额定电