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1、機密資料,未經許可禁止複印,電動機簡介 （以三相異步電動機為例）,機密資料,未經許可禁止複印,內容大綱,三相异步电动机的结构和工作原理 三相异步电动机的定子和转子电路 三相异步电动机的转矩与机械特性 三相异步电动机的启动特性 三相异步电动机调速特性 三相异步电动机的制动特性,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的结构和工作原理,三相异步机的结构 一.機構組成 1.軸承室后蓋 10.風扇罩 2.軸承室 11.軸承 3.接線盒 12.底座 4.外殼 5.定子 6.定子繞組 7.旋轉軸 8.轉子 9.散熱風扇,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的结构和工作原理,三相异步机的结构 二.主要構成部
2、分 定子：在定子內壁凹槽內埋有對稱的三相繞組線圈，其作 用是在電機內腔內產生交變的旋轉磁場。 轉子：由閉合的導體組成，在旋转磁场作用下，产生感应 电动势或电流。转子有鼠笼式和绕线式。由于鼠笼 式异步电动机具有一系列的优点，应用广泛。,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的结构和工作原理,三相异步机的结构 三.示意圖,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的结构和工作原理,三相异步机的工作原理 一.原理：它是基于电磁感应和电磁力的原理。在定子繞組上施加三相交流電，就會在電機內腔內產生交變的旋转磁场（合成磁场），而轉子（閉合導體）在變化的磁場里會產生電流，根據電流在磁場內會收到力的作用的原理，定
3、子旋转磁场和转子电流的相互作用，轉子在旋轉磁場的牽引下隨旋轉磁場一起旋轉，這就是异步电动机的由来。转子和旋转磁场之间的转速差是保证转子旋转的主要因素，轉差率S的取值范围0-1。是很重要的一个物理量，其中n0是旋轉磁場的轉速，n是轉子轉速。,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的结构和工作原理,A,Y,C,B,Z,()电流出,()电流入,X,二.旋转磁场的产生,异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极,三相异步机的工作原理,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的结构和工作原理,三相异步机的工作原理,A,X,B,Y,C,Z,合成磁场方向： 向下,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的结构和工作原理,
4、三相异步机的工作原理,X,B,Z,A,Y,C,A,X,Y,C,B,Z,A,X,Y,C,B,Z,同理分析，可得 其它电流角度下 的磁场方向：,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的结构和工作原理,三相异步机的工作原理,改变电机的旋转方向：换接其中两相,三.旋转磁场的旋转方向：取決于三相電流的相序,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的结构和工作原理,三相异步机的工作原理,四.旋转磁场的轉速：一個電流周期，旋轉磁場在空間轉過360 ，則同步转速（旋转磁场的速度）为：,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的结构和工作原理,三相异步机的工作原理,五.旋转磁场极对数（P）的概念,機密資料,未經許可
5、禁止複印,三相异步机的结构和工作原理,三相异步机的工作原理,五.极对数（P）的改變：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。,A,X,B,Y,C,Z,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的结构和工作原理,三相异步机的工作原理,五.极对数（P）的改變：,极对数,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的结构和工作原理,三相异步机的工作原理,六.极对数和轉速的關係：,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的定子和轉子電路,电动机的电磁关系同变压器类似。 设定子和转子每相 绕组匝数为N1和N2， 旋转磁场的磁感应 强度近于正弦分布。,i2,機密資料,未經許可禁止複印,三相异
6、步机的定子和轉子電路,一.定子電路： E1U1=4.44f1N1m f1=f=pn0/60 f1：電源頻率 N1：定子繞組匝數 f ：磁場頻率 p：極對數 n0：磁場轉速 m ：磁場強度,磁場強度大小與電壓和頻率有關係，如果頻率不變，則與電壓成正比。,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的定子和轉子電路,一.定子電路： 定子绕组接线方式 定子绕组每相都由许多线圈组成，其首端和末端通常都 接在电动机的接线盒内的接线拄上。,1.当电机为星形联结时： 1、2、3点封成星点，6、4、5点接电源。,2.当电机为三角形联结时： 1-6、2-4、3-5点封接，同时外接电源。,機密資料,未經許可禁止複印,三
7、相异步机的定子和轉子電路,二.轉子電路： E2=4.44f2N2m ，因 f2=Sf1，所以E2=SE20 （其中E20=4.44f1N2m ） 设转子回路每相绕组的电阻和漏磁感抗为R2和X2，且有：X2=2f2L2=SX20(其中X20=2f1L2) 则转子每相回路电流为： 转子电路的功率因素为：,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的定子和轉子電路,二.轉子電路： 由上頁公式可见： 转子电路中的各个物理量 均与S有关,即与转差率有关。,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的轉矩和機械特性,一.电磁转矩： 電磁轉矩是一个非常重要的物理量，從上式可知它与磁通、轉子電流I2有关，同時还应考虑
8、转子电路的功率因素。,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的轉矩和機械特性,二.機械特性： 1、固有特性曲线 分析四个特殊点的情况， 并进行讨论。 理想空载点： T=0 S=0 N=N0 额定运行点： T=Tn n=Nn S=Sn 启动点： T=Tst n=0 s=1 零界点：T=Tmax n=Nm s=Sm,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的轉矩和機械特性,二.機械特性： 1、固有特性曲线 其中： 得出：TN與PN和NN有關，Sm 正比于R2，反比于X20 ，U决定了Tst 和 Tmax 的大小， Tmax与R2无 关。,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的轉矩和機械特性,二.機
9、械特性： 2、人為特性曲线 簡化為 在此式中，改变U、R2、S 都可以改变机械特性曲线。,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的轉矩和機械特性,二.機械特性： 2、人為特性曲线 降低电压U，Sm 和 n0不变， 曲线左移，在同一负载下， N下降，T下降。 增大S，I2增大,将使电机发热。,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的轉矩和機械特性,二.機械特性： 2、人為特性曲线 轉子串電阻，N0和Tmax不变。 Tst随R2的增大而增大， 机械特性曲线变软。,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的啟動特性,三相异步电动机启动的主要要求： 要有足够大的启动转矩，启动要快、平滑，启动电流要小，启
10、动时安全、可靠、操作简便，功耗小等。 由于三相异步电动机启动时N = 0，S = 1，从而引起很大的转子和定子电流，而转子功率因数很低，启动转矩不大。为解决这个矛盾，采用不同的启动方法。（启动的危害）,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的啟動特性,以鼠笼式异步电动机為例 1.直接启动（全压启动） 在一定条件下，允许直接启动。 特点：无需启动设备，操作和控制简单、可靠， 在大多数工矿企业中，绝大多数电动机采用此方法。 2.电阻或电抗降压启动 优点：将使定子中电流减少。但缺点：启动转矩将 减少，能量消耗大，不经济。它适合于不经常启动或用于空载、轻载的电动机。,機密資料,未經許可禁止複印,三相异
11、步机的啟動特性,以鼠笼式异步电动机為例 3. Y-降压启动 适合于电动机为接法，Y启动，待电动机速度 上升到一定值后， 切换到运行。 Y启动的线 电流是启动线电流的三分之一，同时Y启动启 动转矩也是启动转矩的三分之一。 特点：设备简单，经济，启动电流小。 缺点：启动转矩小，只适合于轻载和空载启动。,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的啟動特性,以鼠笼式异步电动机為例 4.自耦变压器降压启动 自耦变压器的三个绕组连成星形接于三相电源， 使接于变压器副边的电动机降压启动，待电动机 速度上升到一定值后，切除自耦变压器。 这与 Y-降压启动的情况一样，只是在Y-降压启动 时 ，而自耦变压器降压启动
12、的K值是可 以调节的 特点：K值可调，较灵活。缺点：它体积大，重 量重，价格高，修理麻烦。常用于不经常启动、 启动转矩较大、容量较大的电动机上。,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的啟動特性,以鼠笼式异步电动机為例 5.延边三角形启动 这种方法也属于降压启动，由于接法原因，使启动电流和启动转矩都较大。使用较少。,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的調速特性,改变P、S（U R）、f都可以实现调速 1、调压调速 改变电源电压U时，人为特性曲线中Tmax变小，而N0Sm 不变。对于恒转矩负载，调速范围不大。对于风机设备的调速范围稍宽一点。这种调速方法能够实现无级调速，但当电压降低时，转矩按
13、电压的平方比例减少。所以调速范围不大。定子串电阻和晶闸管调压调速都属于这种方法。,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的調速特性,1、调压调速曲綫,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的調速特性,2、转子电路串电阻调速 转子电路中串不同的电阻，其N0Tmax不变，而Sm随电阻的增大而增大，电动机的转速降低。它只适应于绕线式电动机，是有级调速，随转速降低，特性变软，启动电阻兼作调速电阻用，要考虑发热和低速损耗。,它多用在重复短期运转的起重运输设备中。,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的調速特性,3、改变极对数调速 用于多速鼠笼式电机，不需要平滑调速，只要几个特定速度，以双速电机使用最多
14、。其主要是改变每相定子绕组中电流的方向，通过改变定子绕组接线方式来实现。有两种： 每相绕组由串联变为并联，极对数减少 1倍，转速提高1倍，属于恒转矩调速。 极对数减少1倍，转速提高1倍，但转矩减少 1倍，属于恒功率调速。 保证改变极对数后转向不变，要注意同时改变相序，设计控制线路时要特别注意。一般先低速，后高速，这样才有大的启动转矩。,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的調速特性,4、變頻调速 由于Nf，若能够连续改变频率，可实现平滑调速,多用于鼠笼式异步电动机,可采用SCR和PWM调速。,調速曲綫,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的制動特性,1、反馈制动 由于某种原因,使nn0,S
15、小于0,电动机进入发电状态。 此时转子反向切割磁力线,故电流、转矩均反向,T起 制动作用(一种是负载是位能转矩的下放重物时.一种 是发生在变极或变频调速时)电机吸收的功率反馈给 电网,也叫发电制动。,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的制動特性,1、反馈制动曲綫,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的制動特性,2、反接制动 a.电源反接 電機正转运行时,突然改变通电相序,特性曲线变到第三象限,由于惯性作用,N不能突变,只能过渡到第二象限,由于电源反接,T变负,与N相反,成为制动转矩,与负载转矩一起,使电机减速并停止,如曲綫2： a b c,过零时切断电源,否则电动机将反向启动,由于反接制
16、动电流很大,应在定子中串入电阻。特性曲线变为3:a d e,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的制動特性,2、反接制动 a.电源反接曲綫,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的制動特性,2、反接制动 b.倒拉反接制動 使用在起重机下放位能负载时, 为使下降速度不致太快,在转 子中串入较大的电阻,在位能 性负载的作用下,电动机沿曲 线2减速过零,并在D点稳定运 行,进入第四象限后,N变负, S大于1,是反接制动.它是一 种能稳定运转的制动状态.,制動曲綫,機密資料,未經許可禁止複印,三相异步机的制動特性,3、能耗制动 由于反接制动在准确停车 上有困难，易造成反车， 能量损耗也较大。能耗制 动是先断开电源，加低压 直流电于定子，建立一个 固定不变的磁场。则转子 导体内的电流与该磁场相 互作用，产生与
