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1、4.14.1三相异步电动机的构造三相异步电动机的构造第第44章章电动机电动机4.24.2三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理4.34.3三相异步电动机的电路分析三相异步电动机的电路分析44.44三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4.54.5三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动4.64.6三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速4.74.7三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动4.84.8三相异步电动机铭牌数据三相异步电动机铭牌数据1.1.了解三相交流异步电动机的基本构造和转动了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理。原理。本章要求：本章要求：2.2.理
2、解三相交流异步电动机的机械特性，掌握理解三相交流异步电动机的机械特性，掌握起动和反转的基本方法起动和反转的基本方法了解调速和制动的了解调速和制动的方法。方法。3.3.理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。第第44章章电动机电动机电动机的分类：电动机的分类：电动机电动机交流电动机交流电动机直流电动机直流电动机三相电动机三相电动机单相电动机单相电动机同步电动机同步电动机异步电动机异步电动机他励、并励电动机他励、并励电动机串励、复励电动机串励、复励电动机第第44章章交流电动机交流电动机11.定子定子4.14.1三相异步电动机的构造三相异步电动机的构造铁心：由内周
3、有槽铁心：由内周有槽的硅钢片叠成。的硅钢片叠成。A-XA-XB-YB-YC-ZC-Z三相绕组三相绕组机座：铸钢或铸铁转子:在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。22.转子转子鼠笼转子铁心：铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。由外周有槽的硅钢片叠成。(1)鼠笼式转子铁芯槽内放铜条，端部用短路环形成一体。或铸铝形成转子绕组。(2)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。鼠笼式鼠笼式绕线式绕线式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：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：绕线
4、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。4.24.2三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理4.2.14.2.1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相交流电相交流电(星形联接星形联接)AXBYCZ11.旋转磁场的产生旋转磁场的产生oo规定i:“+”首端流入，尾端流出。i:“”尾端流入，首端流出。AYCBZX()电流出()电流入tAXYCBZAXYCBZAXYCBZ三相电流合成磁三相电流合成磁场场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旋转合成磁场旋转6060合成磁场旋转合成磁场旋转9090600动画oAAXZBC
5、YAAXZBCY分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场即：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360360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结论：结论：任意调换两根任意调换两根电源进线，则旋转电源进线，则旋转磁场反转。磁场反转。动画任意调换两根电源进线(电路如图)AXCZBY0to33.旋转磁场的极对数旋转磁场的极对数PP当三相定子绕组按当三相定子绕组按图示排列时，产生一对图示排列时，产生一对磁极的旋转磁场，磁极的旋转磁场，即：otAXBYCZAXYCBZ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，
6、绕组的始端，绕组的始端之间互差之间互差6060，将形成，将形成两对磁极的旋转磁场。两对磁极的旋转磁场。CYABCXYZAXBZAXBYC极对数动画旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关CYABCXYZAXBZ044.旋转磁场的转速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旋转磁场的转速取决于磁场的极对数p=1时0toAXYCBZAXYCBZAXYCBZp=2时0旋转磁场转速旋转磁场转速nn00与极对数与极对数pp的关系的关系极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速旋转磁场转速n0与频率f1和极对数p有关。可见可见:4.2.24.2.2电动机的转动原理电动机的转动原理1.1.转动原
7、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方向方向:顺时针顺时针切割转子导体切割转子导体右手定则右手定则感应电动势感应电动势EE2020旋转磁场旋转磁场感应电流感应电流II22旋转磁场旋转磁场左手定则左手定则电磁力电磁力FFF电磁转矩电磁转矩TTnnF4.2.34.2.3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之比称为旋转磁场的同步转速之比称为转差率。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旋转的方向一致，但转子转速旋转的方向一致，但转子转速nn
8、不可能达到与旋转不可能达到与旋转磁场的转速相等，即磁场的转速相等，即异步电动机异步电动机如果: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，磁通不切割转子导条割转子导条无转矩无转矩因此，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。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差率转差率ss例1：一台三相异步电动机，其额定转速n=975rmin，电源频率f1=50Hz。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=1000rm
9、in即即pp=3=3额定转差率为额定转差率为4.34.3三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。变压器：变化eU1E1=4.44fN1E2=4.44fN2EE11、EE22频率相同，都等频率相同，都等于电源频率。于电源频率。异步电动机每相电路异步电动机每相电路i1u1e1e1e2e2i2+f1f24.3.14.3.1定子电路定子电路11.旋转磁场的磁通旋转磁场的磁通异步电动机：旋转磁场切割导体e，U1E1=4.44f1N1每极磁通旋转磁场与定子导体间的相对速度为n0，所以22.定子感应电势的频率定子感应电势的频
10、率ff1感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关f1=电源频率f4.3.24.3.2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ff22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变化定子感应电势频率f1转子感应电势频率f2转子感应电势频率转子感应电势频率ff22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EE22EE22=4.44=4.44ff22NN22=4.44=4.44sfsf11NN22当转速当转速nn=0(=0(ss=1)=1)时，时，ff22最高，且最高，且EE22最大，有最大，有E20=4.
11、44f1N2转子静止时转子静止时的感应电势的感应电势即E2=sE20转子转动时转子转动时的感应电势的感应电势3.3.转子感抗转子感抗XX22当转速当转速nn=0(=0(ss=1)=1)时，时，ff22最高，且最高，且XX22最大，有最大，有X20=2f1L2即X2=sX204.4.转子电流转子电流II225.5.转子电路的功率因数转子电路的功率因数coscos22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。I2cos2s1I2O44.44三相异步电动机转矩与机械特
12、性三相异步电动机转矩与机械特性4.4.14.4.1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受到电受到电磁力所形成的转矩之总和。磁力所形成的转矩之总和。常数，与电机结构有关旋转磁场每极磁通转子电流转子电路的功率因数由此得电磁转矩公式由此得电磁转矩公式由前面分析知：由公式可知由公式可知电磁转矩公式电磁转矩公式1.1.TT与定子每相绕组电压与定子每相绕组电压成正比。成正比。UU11TT2.2.当电源电压当电源电压UU11一定时，一定时，TT是是ss的函数。的函数。3.3.RR22的大小对的大小对TT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
13、电阻来改变转子电阻接电阻来改变转子电阻RR22，从而改变转距。从而改变转距。4.4.24.4.2机械特性曲线机械特性曲线OTS根据转矩公式得特性曲线：OT动画1动画电动机在额定负载时的转矩。电动机在额定负载时的转矩。11.额定转矩额定转矩TTNN三个重要转矩三个重要转矩OT额定转矩额定转矩(Nm)如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型)的额定功率为7.5kw额定转速为1440rmin则额定转矩为22.最大转矩最大转矩TTmaxmax转子轴上机械负载转矩转子轴上机械负载转矩TT22不能大于不能大于TTmaxmax，否则将否则将造成堵转造成堵转(停车停车)。电机带动最大负载的能力。电机带动最大负
14、载的能力。令：求得临界转差率OTTTmax将sm代入转矩公式，可得当当UU11一定时，一定时，TTmaxmax为定值为定值过载系数过载系数(能力能力)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TT22TT=T2nTT2达到新的平衡T2常用特常用特性段性段TO5.5.UU11和和RR22变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响(1(1)UU11变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响UTmTstT2TO(2(2)RR22变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响TOR2Tstn硬特性：硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：软特性：负
15、载增加时转速下降较快，但起动转矩大，负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。起动特性好。(2(2)RR22变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响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。TOR2Tstn硬特性：硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。起动特性好。4.54.5三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动4.5.14.5.1起动性能起动性能起动起动问题：起动电流大，起动转矩小起动电流大，起动转矩
16、小。一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的57倍电动机的起动转矩为额定转矩的转矩为额定转矩的(1.02.2)(1.02.2)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，使电机过热后果：后果：原因：原因：起动：起动：nn=00，ss=1=1接通电源。接通电源。起动时起动时，nn=00，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电流转子电流定子电流定子电流4.5.24.5.2起动方法起动方法(1)(1)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。(2)(2)降压起动：降压起动：星形-三角形(Y)换接起动自耦降压起动（适用于鼠笼式电动机）（适用于鼠笼式电动机）(3)
