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1、第7章 电动机第第7章章 电动机电动机 7.1 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 7.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 7.3 三相异步电动机的电磁转矩和机械特性三相异步电动机的电磁转矩和机械特性 7.4 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性 7.5 三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌数据 7.6 三相异步电动机的启动、调速和制动三相异步电动机的启动、调速和制动 7.7 单相异步电动机单相异步电动机交流电动机交流电动机电动机电动机直流电动机直流电动机鼠笼式鼠笼式绕线式绕线式异步机异步机同步机同步机他励、异励、串励、复励他励、异励、串励、
2、复励电动机的分类电动机的分类三三三三相相相相异异异异步步步步电电电电动动动动机机机机的的的的构构构构造造造造返回返回7.1 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构铁心：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7.1.1.异步电动机的定子异步电动机的定子 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。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
3、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。7.1.2.异步电动机的转子异步电动机的转子VVWUUW三相异步机的结构三相异步机的结构定子定子转子转子YBZXAC转子转子定子定子定子绕组定子绕组（三相）（三相）机机 座座转子：在旋转磁场
4、作用下，转子：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或产生感应电动势或 电流。电流。三相定子绕组：产生旋转三相定子绕组：产生旋转 磁场。磁场。线绕式线绕式鼠笼式鼠笼式鼠笼转子鼠笼转子 7.1.3 定、转子的作用定、转子的作用磁铁磁铁闭合闭合线圈线圈7.2三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理磁极旋转磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势导线切割磁力线产生感应电动势导线长导线长磁感应强度磁感应强度切割速度切割速度（右手定则）右手定则）闭合导线产生电流闭合导线产生电流 i（左手定则）左手定则）通电导线在磁场中受力通电导线在磁场中受力1.线圈跟着磁铁转线圈跟着磁铁转两者转动方向一致两者转动方向一致
5、 结论：结论：异步异步2.线圈比磁场转得慢线圈比磁场转得慢1.旋转磁场的产生旋转磁场的产生AYCBZ异步机中异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极旋转磁场代替了旋转磁极()电流出电流出()电流入电流入X7.2.1旋转磁场旋转磁场AXYCBZAXBYCZ合成磁场方向：合成磁场方向：向下向下XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得同理分析，可得其它电流角度下其它电流角度下的磁场方向：的磁场方向：旋转方向旋转方向：取决于三相电流的相序。：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。改变电机的旋转方向：换接其中两相。2.旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向3.旋转磁场的转速大小旋转磁场
6、的转速大小 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360。则。则 同步转速（旋转磁场的速度）为：同步转速（旋转磁场的速度）为：AXYCBZAXYCBZAXYCBZ4.极对数（极对数（P）的概念的概念AXBYCZ此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：即：AXYCBZ5.极对数（极对数（P）的改变的改变CYABCXYZAXBZ 将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形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。成的磁场则是两对磁极。AXBYCZ极对数极对数CYABCXYZAXBZ6.极对数
7、和转速的关系极对数和转速的关系7.三相异步电动机的同步转速三相异步电动机的同步转速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8.电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速电动机转速:电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但但 异步异步电动机电动机无转矩无转矩转子与旋转磁场间没有相对运动转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流无转子电流提示提示：如果如果7.2.2 7.2.2 电动机的转动原理电动机的转动原理
8、电动机的转动原理电动机的转动原理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异步电机运行中异步电机运行中:转差率为旋转磁场的同步转速
9、和电动机转速之差。即：转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：电动机起动瞬间电动机起动瞬间:（转差率最大）转差率最大）7.2.3 转差率转差率例例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=50 Hz。试求电试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。动机的极对数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 三相异步电动机的电三相异步
10、电动机的电三相异步电动机的电三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。磁关系与变压器类似。磁关系与变压器类似。磁关系与变压器类似。变压器：变压器：变化变化 eU1 E1=4.44 f N1 E2=4.44 f N2 E E1 1、E E2 2 频率相同，都等频率相同，都等频率相同，都等频率相同，都等于电源频率。于电源频率。于电源频率。于电源频率。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+f1f27.37.3三相异步电动机的电磁转矩和机械特性三相异步电动机的电磁转矩和机械特性7.3.1三相异步电动机的电路分析三相异步电动机的电路分析 1
11、.1.定子电路定子电路定子电路定子电路（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：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 fi1u1e1e 1e2e 2i2+f1f22.2.转子电路转子电路转子电路转子电路(1
12、)(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(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
13、=4.44 f 2N2 =4.44s f 1N2 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
14、最高，且最高，且 X X2 2 最大，有最大，有最大，有最大，有X20=2 f1L 2即即X2=sX20(4)(4)转子电流转子电流转子电流转子电流 I I2 2(5)(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 子电路中的各量均与转子电路中的各量均与转 差率差率 s有关，即与转速有关
15、，即与转速 n有关。有关。I2cos 2s1I2,O7.3.2 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,受到受到受到受到电磁力所形成的转矩之总和。电磁力所形成的转矩之总和。电磁力所形成的转矩之总和。电磁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此得电磁转矩公式由前面分析知：由前面分析知：由公式可知由公式可知由公式可知由公式
16、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
17、变转子电阻R R2 2 ，从而改变转矩。从而改变转矩。从而改变转矩。从而改变转矩。7.3.3 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)的额定功的额定功率为率为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2 2.最
18、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，可得当当当当 U U1 1 一定时，一定时，一定时，一定时，T Tmaxmax为定值为定值为定值为定值过载系数过载系数过载系数过载系数
19、(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电机能启电机能启电机能启电机能启动，否则不能启动。动，否则不能启动。动，否则不能启动。动，否则不能启动。OTT Tst st启动能力启动能力4.4.电动机的运行分析电动机的运行分析电动机的运行分析电动机的运行分析 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调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。整，这种能力称为自适应负载能力。整，这种
20、能力称为自适应负载能力。整，这种能力称为自适应负载能力。自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能带动新的负载）操作者加大油门，才能带动新的负载）操作者加大油门，才能带动新的负载）操作者加大油门，才能带动新的负载）。此过程中，此过程中，此过程中，此过程中，n n 、s sE E2 2,I I2
21、 2 I I1 1 电源提供的功率自动增加。电源提供的功率自动增加。电源提供的功率自动增加。电源提供的功率自动增加。T2 sT2 TT=T2n T T2达到新的平衡达到新的平衡T2常用特常用特常用特常用特性段性段性段性段TO 7.3.4机械特性和电路参数的关系机械特性和电路参数的关系1.和电压的关系和电压的关系结论：结论：2.和转子电阻的关系和转子电阻的关系R2的的 改变改变：鼠笼式电机转子导条的金属材料不同，线绕式电鼠笼式电机转子导条的金属材料不同，线绕式电机外接电阻不同。机外接电阻不同。令：令：得：得：结论：结论：3.机械特性的软硬机械特性的软硬 硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性
22、好。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，起软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起 动特性好。动特性好。硬特性硬特性 （R2小）小）软特性软特性（R2大）大）不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电机。电机；重载起动则选软特性电机。7.47.4三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性7.4.1 功率关系功率关系当三相异步电动机以转速稳定运行时，从电源输入的功率为 式中和是定子绕组的相电压和相电流，和是定子绕组的线电压和线电流。是定子边的功率因数，也是
23、异步电动机的功率因数。电动机输出的机械功率 式中是转子旋转的角速度，是异步电动机的输出转矩。和之差是电动机总的功率损耗，它包括铜损耗、铁损耗、机械损耗，即 三相异步电动机的效率7.4.2 工作特性工作特性异步电动机的工作特性是指在电动机的定子绕组加额定频率的额定电压，电动机的转速 、定子电流 、功率因数 、电磁转矩 、效率等与输出功率 的关系。可以通过直接给异步电动机带负载测得工作特性，也可以利用等值电路计算而得。1转速特性 三相异步电动机空载时，转子的转速n接近于同步转速n0。随着负载的增加，转速n要略微降低，此时转子电动势E2增大，转子电流I2增大，以产生较大的电磁转矩来平衡负载转矩。因此
24、，随着P2的增加，转子转速n下降，转差率s增大。2定子电流特性 当电动机空载时，转子电流 约等于零；定子电流 等于励磁电流 。随着负载的增加，转速下降，转子电流增大，定子电流也增大。3定子功率因数特性 三相异步电动机运行时必须从电网中吸收无功功率，它的功率因数永远小于1。空载时，定子功率因数很低，不超过0.2。当负载增大时，定子电流中的有功电流增加，使功率因数提高。接近额定负载时，最高。如果负载进一步增大，由于转差率s的增大，使 增大，又开始减小。异步电动机的工作特性4电磁转矩特性 稳定运行时异步电动机的转矩方程为 输出功率 ，所以 当电动机空载时，电磁转矩 。随着负载增加，增大，由于机械角速
25、度 变化不大，电磁转矩T随 的变化近似是一条直线。5效率特性 根据 知道，电动机空载 时，随着输出功率的增加，效率也在增大。在正常运行范围内因主磁通变化很小，所以铁损耗变化不大，机械损耗变化也很小，合起来叫不变损耗。转子铜损耗与电流平方成正比，变化很大，称为可变损耗。当不变损耗等于可变损耗时，电动机的效率达到最大。对中、小型异步电动机，大约 时，效率最高。如果负载继续增大，效率反而要降低。一般来说，电动机的容量越大，效率越高。7.5 7.5 三相异步机的铭牌数据三相异步机的铭牌数据1.型号型号 Y 132M4 磁极数磁极数(极对数极对数 p=2)同步转速同步转速1500转转/分分转差率转差率2
26、.转速转速:电机轴上的转速（电机轴上的转速（n)如：如：n=1440 转转/分分3.联接方式联接方式：Y/接法接法 Y 接法：接法：接法：接法：AB CZX YA B CZX YABCXYZAZBYXCABCXYZ接线盒：接线盒：4.额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压。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定值的 5。线线电电压压AZBYXC线线电电压压ABCXYZ例：例：380/220 Y/是指：线电压为是指：线电压为380V时采用时采用Y接法；接法；当线电压为当线电压为220V时
27、采用时采用 接法。接法。电压波动对电动机的影响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。额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流。如：如：表示三角接法下，电机的线电流为表示三角接法下，电机的线电流为11.2A，相电流相电流为为6.48A；星形接法时线、相电流均为星形接法时线、相电流均为6.48A。6.额定功率：额定功率：额定功率指电机在额定运行时轴上输出的额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率功率（），不等于从电源吸收的功率（），不等于从电源吸收的功率（）。两者的）。两者的 关系为：关系为：其中其中鼠笼电机鼠笼电机=7293 额定负载时一般为额定负载时一般为0.7 0.
28、9 ，空载时功率因数很空载时功率因数很低约为低约为0.2 0.3。额定负载时，功率因数最大。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，注意：实用中应选择合适容量的电机，防止防止“大马大马”拉拉“小车小车”的现象。的现象。7.功率因数功率因数(cos 1)P2PNcos 18.绝缘等级绝缘等级是按电动机绕组所用的绝缘材料在使用时容许的极限温度来划分的。极限温度是指电机绝缘结构中最热点的最高容许温度。绝缘等级AEBFH极限温度/105120130155180 绝缘等级及其对应最高工作温度7.67.6三相异步机的启动、调速和制动三相异步机的启动、调速和制动1.起动性能起动性能 中小
29、型鼠笼式电机启动电流为额定电流的中小型鼠笼式电机启动电流为额定电流的5 7 倍。倍。定子电流定子电流 原因：启动时原因：启动时 ，转子导条切割磁力线速度很大。转子导条切割磁力线速度很大。转子感应电势转子感应电势转子电流转子电流大电流使电网电压降低大电流使电网电压降低 影响其他负载工作影响其他负载工作频繁启动时造成热量积累频繁启动时造成热量积累 电机过热电机过热影响：影响：7.6.17.6.1三相异步机的启动三相异步机的启动2.2.启动方法启动方法（1）直接启动直接启动 二三十千瓦以下的异步电动机一般二三十千瓦以下的异步电动机一般 采用直接启动。采用直接启动。直接启动是在启动时把电动机的定子绕组
30、直接接入电网。直接启动是在启动时把电动机的定子绕组直接接入电网。特点：特点：启动转矩小；启动电流大，比额定值大启动转矩小；启动电流大，比额定值大47倍；影响同一电倍；影响同一电网上其它负载的正常工作。网上其它负载的正常工作。优点：优点：简单、方便、经济、启动过程快，适用于中小型笼型异步电动机简单、方便、经济、启动过程快，适用于中小型笼型异步电动机 启动时降低电动机的电源电压，待电动机转速接近稳定转速时，启动时降低电动机的电源电压，待电动机转速接近稳定转速时，再把电压恢复正常。再把电压恢复正常。（2）降压起动降压起动*虽然刚启动时转子电流较大，但转子的虽然刚启动时转子电流较大，但转子的 功率因数
31、很低功率因数很低,因此启动转矩因此启动转矩TST不大。不大。（a）Y 启动：启动：正常正常运行运行 起动起动设：启动瞬间电机每相阻抗为设：启动瞬间电机每相阻抗为正常正常运行运行UP启动启动UP（2）Y 启动应注意的问题：启动应注意的问题：（1）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。所以降压启动适合于空载或轻载启动的场合所以降压启动适合于空载或轻载启动的场合Y 启动启动。U1U2V1V2W1W2Q1Q2运转运转启动启动三相自耦变压器三相自耦变压器三相自耦变压器三相自耦变压器M3（b b）自耦变压器降压启动自耦变压器降压启动自耦变压器降压启动自耦变压器降压启动I
32、st=(0.55)2 Ist自耦变压器抽头有自耦变压器抽头有 0.55,0.64,0.73 等等Ist=(0.55)Ist IstIstIst如如如如:变压器变比倒数变压器变比倒数则变压器副方电流则变压器副方电流而变压器原方电流而变压器原方电流电动机启动转矩电动机启动转矩Tst=(0.55)2 Tst结论结论结论结论:电动机启动电动机启动电流电流Ist和启动转矩和启动转矩Tst均为直接启动的均为直接启动的1/K2。U1U2V1V2W1W2Q1启动启动三相自耦变压器三相自耦变压器三相自耦变压器三相自耦变压器M3 分析自耦变压器降压启动电流分析自耦变压器降压启动电流分析自耦变压器降压启动电流分析自
33、耦变压器降压启动电流Ist=(0.55)2 IstIstIstIst如如如如:变压器变比倒数变压器变比倒数为为 =0.551K则变压器原方电流则变压器原方电流电动机启动转矩电动机启动转矩Tst=(0.55)2 Tst结论结论结论结论:电动机启动电动机启动电流电流Ist和启动转矩和启动转矩Tst均为直接启动的均为直接启动的1/K2。变压器副方电流变压器副方电流直接启动电流直接启动电流（3）绕线式异步电动机的启动）绕线式异步电动机的启动定子定子RRR线绕式转子线绕式转子启动时将适当的启动时将适当的R串入转子绕组中，启动后将串入转子绕组中，启动后将R短路。短路。串电阻适用于转子为线绕式的电动机启动。
34、串电阻适用于转子为线绕式的电动机启动。R2选的选的适当适当，转子串电阻既可以降低启动电流，转子串电阻既可以降低启动电流，又可以增加启动力矩。又可以增加启动力矩。1.1.变极调速变极调速p=(1S)60 f1n=(1S)n1调速方法调速方法2.2.变转差率调速变转差率调速p=2:1,2,3接电源；接电源；4,5,6 悬空悬空p=1:4,5,6接电源；接电源；1,2,3 短短接接：n1=15003000 r/m 123654绕线式电动机在转子绕组绕线式电动机在转子绕组中串入电阻中串入电阻R2,可改变转可改变转差率差率 S 和转速和转速 n。TNST01TstTmSmR2R2SmR2 f1 f1由由
35、 U1=4.44 f1N1K1 为保证为保证 不变，在调整不变，在调整电源频率电源频率 f1 时时,应同应同时时调整电源电压调整电源电压U1。A.A.大范围无级平滑调速；大范围无级平滑调速；大范围无级平滑调速；大范围无级平滑调速；B.B.调速后机械特性平行，带负载能力调速后机械特性平行，带负载能力调速后机械特性平行，带负载能力调速后机械特性平行，带负载能力(硬度硬度硬度硬度)不变；不变；不变；不变；特点特点特点特点C.C.需要专门的变频调速设备，且成本较高。需要专门的变频调速设备，且成本较高。需要专门的变频调速设备，且成本较高。需要专门的变频调速设备，且成本较高。2.2.能耗制动能耗制动能耗制
36、动能耗制动Q运转运转制动制动Rr+M3 SNnffe2(i2)7.6.3 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动 1.机械抱闸：机械抱闸：加机械抱闸加机械抱闸 i2 受到阻转矩；当受到阻转矩；当 n0,0,i20,0,T0 0 制动时接入直流电源产生固定磁场制动时接入直流电源产生固定磁场,能耗制动能耗制动:将动能将动能电能电能热能热能优点：优点：优点：优点：能耗小，制动准确、平稳，不会反转能耗小，制动准确、平稳，不会反转缺点：缺点：缺点：缺点：需要另外加直流电源需要另外加直流电源3.3.反接制动反接制动反接制动反接制动Q正转正转制动制动将三相中的任意两相对调，将三相中的任意两相对调，产生制动
37、转矩，使产生制动转矩，使M停机。停机。优点：优点：优点：优点：方法简单，方法简单，制动效果好。制动效果好。缺点：缺点：缺点：缺点：能量消耗大。能量消耗大。旋转磁场与转子的相对转速旋转磁场与转子的相对转速为为 (n1+n)I2 I1必须在笼型电动机的定子或必须在笼型电动机的定子或绕线式电动机的转子中串入绕线式电动机的转子中串入电阻电阻R，以防止烧坏绕组。以防止烧坏绕组。M3 R 4.4.发电发电发电发电反馈制动反馈制动反馈制动反馈制动 nonFnno当转子的转速当转子的转速n超过超过旋转磁场的转速旋转磁场的转速no时，时，这时的转矩是制动转矩。这时的转矩是制动转矩。7.7 7.7 单相异步电动机
38、单相异步电动机7.7.1 7.7.1 工作原理工作原理结构：结构：定子放单相绕组（其中通单相交流电）；定子放单相绕组（其中通单相交流电）；转子一般用鼠笼式。转子一般用鼠笼式。定子定子转子转子 定子定子绕组绕组定子中通入单相交定子中通入单相交流电后，形成流电后，形成脉动脉动磁场磁场。其磁感应强。其磁感应强度按正弦分布，且度按正弦分布，且随时间按正弦变化。随时间按正弦变化。单相异步电动机的特点：单相异步电动机的特点：（1）自身没有启动转矩）自身没有启动转矩.F转子导条转子导条及电流及电流 当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据右手螺当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据右手螺旋定则和左手定则，可知转子
39、导条左、右受力大小旋定则和左手定则，可知转子导条左、右受力大小相等方向相反，所以没有启动转矩。相等方向相反，所以没有启动转矩。（2）转子借助其它力量转动后，外力去除后仍按原方）转子借助其它力量转动后，外力去除后仍按原方 向继续转动。向继续转动。其原理分析如下：其原理分析如下：定子绕组产生的脉动磁场（定子绕组产生的脉动磁场（），可用），可用正、反两个正、反两个旋转磁场合成而等效。即：旋转磁场合成而等效。即：+-=+-=mt m 脉动磁场的分解脉动磁场的分解 -+-正反向旋转磁场的合成转矩特性正反向旋转磁场的合成转矩特性合成转矩合成转矩启动转矩启动转矩为零。为零。（正向）（正向）（反向）（反向）正
40、正转转转转反反电容分相式起动电容分相式起动7.7.27.7.2相异步电动机的起动相异步电动机的起动KDCWSTW:主绕组主绕组ST：启动绕组启动绕组K：离心开关离心开关启动时开关启动时开关K闭合，使两闭合，使两绕组电流绕组电流 相位差约相位差约为为90，从而产生旋转磁，从而产生旋转磁场，电机转起来；转动正场，电机转起来；转动正常以后离心开关被甩开，启常以后离心开关被甩开，启动绕组被切断。动绕组被切断。工作原理工作原理罩极式单相电机罩极式单相电机定子定子磁极磁极转子转子短路短路环环 定子通入电流以后，部分磁定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短路
41、环中的电流阻感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋磁通有了相位差，从而形成旋转磁场，使转子转起来。转磁场，使转子转起来。图中电机的转动方向：瞬时针图中电机的转动方向：瞬时针旋转。因为没有短路环部分的磁通比有短路环部分的旋转。因为没有短路环部分的磁通比有短路环部分的磁通领先。磁通领先。单相异步电动机的功率小，主要制成小型电机。它的应用单相异步电动机的功率小，主要制成小型电机。它的应用非常广泛，如家用电器（洗衣机、电冰箱、电风扇）、电动非常广泛，如家用电器（洗衣机、电冰箱、电风扇）
42、、电动工具（如手电钻）、医用器械、自动化仪表等。工具（如手电钻）、医用器械、自动化仪表等。7.7.3 7.7.3 单相电机的使用单相电机的使用 7.7.4 7.7.4 三相异步电动机的单相运行三相异步电动机的单相运行 三相异步电动机在运行过程中，若其中一相和电三相异步电动机在运行过程中，若其中一相和电源断开，则变成单相运行。此时和单相电机一样，源断开，则变成单相运行。此时和单相电机一样，电机仍会按原来方向运转。但若负载不变，三相供电机仍会按原来方向运转。但若负载不变，三相供电变为单相供电，电流将变大，导致电机过热。使电变为单相供电，电流将变大，导致电机过热。使用中要特别注意这种现象；三相异步电动机若在启用中要特别注意这种现象；三相异步电动机若在启动前有一相断电，和单相电机一样将不能启动。此动前有一相断电，和单相电机一样将不能启动。此时只能听到嗡嗡声，长时间启动不了，也会过热，时只能听到嗡嗡声，长时间启动不了，也会过热，必须赶快排除故障。必须赶快排除故障。