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1、电动机, 5 三相异步电动机的使用, 2 三相异步电动机的结构与工作原理, 3 三相异步电动机的电路分析, 4 三相异步电动机的机械特性,1 概述,1 概述,电动机分类。,1按工作电源分类 根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机 2. 按结构及工作原理分类 电动机按结构及工作原理可分为异步电动机和同步电动机。 3. 按用途分类 电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机 控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等 4、按转子的结构分类 电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称
2、为绕线型异步电动机）。 5. 按运转速度分类 电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。,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,7.2 三相异步电动机的结构与工作原理,一、三相异步机的结构,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。,e方向用 右手定则 确定,f方向用 左手定则 确定,磁场旋转,二、 三相异步电动机的工作原理,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,
3、（右手定则）,2. 线圈比磁场转得慢,异步电机的工作原理,定子绕组通入三相交流电流,旋转磁场,切割转子绕组,转子绕组产生感应电势,转子中产生感应电流,转子电流与磁场作用,产生电磁转矩,运转,问题:旋转磁场又是如何产生的呢?,1、旋转磁场的产生,A,Y,C,B,Z,()电流出,()电流入,X,合成磁场方向：向下,异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极,三相电流合成磁场的分布,2、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。,3、旋转磁场的转速大小,一个电流周期，旋转磁场在空间转过360,电流频率为 f ，则磁场1/f秒旋转1圈，每秒旋转f圈。每分钟旋转：,同步转速,极对数（P）
4、的概念,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,极对数和转速的关系,旋转磁场转速n0与极对数 p 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（额定转速）:,提示：如果,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。,转子感生电流的频率：,例：三相异步电动机 p=3，电源f1=50Hz，电机额定 转速n=960r/min。 求：转差率s，转子电动势的频率f2,同步转速：,转差率：,一、三相异步电动机的“电磁”关系, 7.3 三相异步电动机的电路分析,定子电路,转子电路,设：,则：,定子边：反电
5、动势,转子边：,R2:转子绕组电阻 X2：转子绕组电抗,f2：转子感应电动势的频率 N2：转子线圈匝数,取决于转子和旋转磁场的相对速度,因为：,电动机起动时,转子电流,转子 功率因数,结论：转子转动时，转 子电路中的各量均与转 差率 s有关，即与转速 n有关。,例：三相异步电动机，p=2，n=1440 r/min，转子R2=0.02，X20=0.08 ， E20=20V， f1= 50Hz。,启动时I2（st）,额定转速下的I2（N）,s=1,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,一、转矩公式,（牛顿米）, 7
6、.4 三相异步电动机的机械特性,得到转矩公式,由公式可知,1. T 与定子每相绕组电压 成正比。U 1 T ,2. 当电源电压 U1 一定时，T 是 s 的函数。,3. R2 的大小对 T 有影响。绕线式异步电动机可外 接电阻来改变转子电阻R2 ，从而改变转距。,二、机械特性曲线,1.起动点A:,2.最大转矩点B:,3.额定运行点C,4.同步运行点D,B,C,D,A,机械特性曲线,启动：,TstTL (负载转矩)，电机启动,转速n，转矩T ,c,c点：转矩达最大Tm ，转速n继续，T，沿cb走,b,b点：T=TL，转速n不再上升，稳定运行,若TL ，暂时T TL,n s I2 T n ,电动机
7、的自适应负载能力,s=0,s=1,机械特性和电路参数的关系,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。 ,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。,1、三个重要转矩,n1,T,n,（牛顿米）,千瓦,转/分,如果 电机将会 因带不动负载而停转。,求解,过载系数：,三相异步机,n1,T,n,例：三相异步电动机，额定功率PN=10kW， 额定转速nN=1450r/min，启动能力Tst/TN=1.2，过载 系数=1.8。,（1）额定转矩TN,（2）启动转矩Ts
8、t,（3）最大转矩Tm, 7.5 三相异步电动机的使用,一、三相异步机铭牌与技术数据,1. 型号 Y 132M4,异步电动机产品名称代号,转差率,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。,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
9、（ ），不等于从电源吸收的功率（ ）。两者的 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,例:,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)
10、 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）,二、 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。,1、Y 起动：,设：电机每相阻抗为,例:三相异步电动机，电源电压 =380V，三相定子 绕组接法运行，额定电流IN=20A，启动电流Ist/IN=7， 求： （1）接法时的启动电流Ist （2）若启动时改为Y接法，求 Ist Y,（1）Ist =7 IN =720=140A,解：,（2）,Ist Y = Ist /3=140/3=4
11、7A,2、自耦调压起动：,利用自耦调压器，降低电动机起动时的定子电压。,适用于定子绕组为星接的大容量电动机。,3,方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。,三、三相异步电动机的正、反转,制动方法： 1. 抱闸：加机械抱闸,四、 三相异步电动机的制动,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。,1 变频调速 (无级调速),频率调节范围：0.5几百赫兹,五、三相异步电动机的调速,2 变极调速 (有级调速),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、
12、镗床、磨床等机床上。,3 变转差率调速 (无级调速),变转差率调速是绕线式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，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。,异步电机机械特性与电源频率的关系,在其它变量满足特定要求的情况下，改变电源频率可以有效地改变机械特性，而最大转矩基本不变； 在负载特性为恒定转矩的情况下，稳定的转速可以与频率有较好的线性关系。 在频率很低的情况下，机械特性变差。,变频调速的优点,转速与频率成正比 能够连续调速 操作方便，噪声低 调速范围宽，调速精度高 效率高，功率因数高（采取措施） 可以控制起动，运行，停止 可靠性高，易于维护 起动电流和运行电流小，过载能力大,
