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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 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 4.44.4 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 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 4.94.9 单相异步电动机单相异步电动机 第第四四章章 电动机电动机 4.104.10 直线异步电动机直线异步电动
2、机( (自学自学) ) 异步交流电动机授课内容： 基本结构、工作原理、基本结构、工作原理、 机械特性、控制方法、机械特性、控制方法、 正确使用正确使用 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 电动机的分类：电动机的分类： 控制用电动机：控制用电动机： 司服电动机、步进电动机司服电动机、步进电动机 定子铁芯及定子绕组定子铁芯及定子绕组 定子定子 端盖及端盖及 轴承轴承 端盖及端盖及 轴承轴承 转子转子 转子铁芯及转子绕组转子
3、铁芯及转子绕组 接线盒接线盒 机壳及底座机壳及底座 4.14.1 三相异步电动机的构造三相异步电动机的构造 鼠笼式转子 定子铁芯与定子绕组 XA C Z Y B 定子 铁芯 B YA XC Z 定子铁芯： 定子三相绕组：匝数相同空间排列互差1200 由内周有槽的硅钢片叠成。由内周有槽的硅钢片叠成。（作为导磁路经） 定子绕组 A X B Y C Z 首端 末端 2 2. .转子转子 转子铁心：转子铁心：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。
4、同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。 转子绕组：转子绕组： 鼠笼式鼠笼式 绕线式绕线式 根据转子的不同，交流异步电动机分为： 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。 f 一对磁极一对磁极 N S n0 e i 闭合闭合 线圈线圈 4.24.2 三相异步电动机的转动原理三相异步电动机的转动原理 转动原理：转动原理： 一对磁极一对磁极形成旋转磁场形成旋转磁场在空间旋转在空间旋转 ， 放
5、入闭合线圈，由轴承架起 线圈导体切割磁力线，感 生电动势 e (右手定则） 感生电动势 e e 在线圈中 驱动电流 i i 电流 i i 在磁场中受力 f f 产生转距，使线圈转动 转动的必要条件：转动的必要条件： 空间旋转磁场空间旋转磁场 可转动闭合线圈 定子三相对称绕组，定子三相对称绕组， ( ( 星形联接星形联接) )加三相电压，加三相电压， 通入三相交流电流。通入三相交流电流。 A X B Y C Z 1 1. .旋转磁场的产生旋转磁场的产生 o 4. 2. 1 4. 2. 1 旋转磁场旋转磁场 i 0: 首端流入，尾端流出。 A Y C B Z X 规定 i 0, iB T T 2
6、2 电机能起动，否则不能起动。电机能起动，否则不能起动。 讨论: U1 和 R2变化对机械特性的影响： O T S 1 (1) U1对机械特性的影响 当U1变化时： Tm变化，Tst变化, Sm不变 T2 当U1时：若负载 T2不变 ，则：Sn (2) R2变化对机械特性的影响 O T S 1 R2 若 R2变化：Sm变化, Tm不变 当 R2时：Sm，Tst 负载负载T T 2 2 一定时：一定时： 若若 R R 2 2 SnSn T2 绕线式电机改变转子附加 电阻R2 可实现调速。 对绕线式电机改变转子附 加电阻 R2 , 可增大Tst，最 大可使Tst =Tmax 。 4. 4. 电动机
7、的运行分析电动机的运行分析 硬特性：硬特性：负载变化时，转速负载变化时，转速 变化不大，运行特性好，适变化不大，运行特性好，适 于金属切削。于金属切削。 软特性：软特性：负载增加时转速下负载增加时转速下 降较快，但起动转矩大，起降较快，但起动转矩大，起 动特性好，适于重载启动。动特性好，适于重载启动。 T O 稳定工作区：稳定工作区： 此过程中，此过程中， n n s sE E 2 2 I I 2 2 I I 1 1 电源提供的功率自动增加。电源提供的功率自动增加。 T2T2 TT =T2n (s) T2 a T2 b 设负载转距为T2，转速为n，电机运行与a点（T=T2) 若负载转距变化时
8、T 达到新的平衡，电机运行与b点 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. 1 4. 5. 1 起动性能起动性能 一般中小型鼠笼电动机的 IstIN= 5 7 (指线电流） 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 影响：影响： 起动：起动： n n = = 0 0， s s =1, =1, 接通电源。接通电源。 起动时起动时 ，n = n = 0 0，转子导体相对与旋转磁场的速度为，转子导体相对与旋转磁场的速度为n n 0 0E E2 2 大大 I I2 2
9、 大大起动电流起动电流 I I 1 1 大大（记为（记为I I st st ) ) 1 1、起动电流、起动电流 切割速度最大切割速度最大 一般电动机的 Tst TN= (1.02.2) (1.02.2) 。 2 2、起动转矩起动转矩 起动时起动时 ，I I 2 2 大，但大，但cos2cos2小小, ,所以起动转矩并不大转矩并不大 。 指电动机起动时定子的线电流，记为指电动机起动时定子的线电流，记为 I Ist st 。 。 4.5.24.5.2 起动方法起动方法 (1) (1) 直接起动直接起动 (2) (2) 降压起动：降压起动： 星形-三角形(Y ) 换接降压起动 自耦降压起动 （适用于
10、鼠笼式电动机）（适用于鼠笼式电动机） (3) 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） 二、三十千瓦以下的异步电动机可采用直接起动。 将异步电动机直接接到额定电压电源上启动。 起动时，将异步电动机接到低于额定电压电源上。 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 (1) Y(1) Y 换接起动换接起动 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 + 起动起动 U1 U2 V1 V1 W1 W2 + 正常正常运行运行 U1 U2 V1V2 W1 W2 (a) 仅适用于正常运行为三角形联结的电机。 (b) Y 起动 Y 换接起动适合
11、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 正常正常运行运行 Ul U1 W2 V2 W1 + U2 V1 UP 起动起动 + Ul + U1 W2 V2 W1 U2 V1 (2) (2) 自耦降压起动自耦降压起动 L1L3L2 FU Q Q Q 2 2 下合：下合： 接入自耦变接入自耦变 压器，降压压器，降压 起动。起动。 合刀闸开关合刀闸开关QQ Q2 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 联成联成 Y Y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。 R R R 滑环 电刷 定子转
12、子 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R R 短路。短路。 起动电阻 2 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 若若R R 2 2 选得选得适当适当，转子电路串电阻起动既可以，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。降低起动电流，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。 R2 Tst T O 转子电路串电阻起动的特点转子电路串电阻起动的特点 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
13、正转正转 电动机电动机 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 电电 源源 U U V V WW M 3 U U V V WW 电电 源源 M 3 7.6.1 7.6.1 变频调速变频调速 f=50H z 逆变器逆变器 M 3 整流器整流器 f f 1 1 、U U 1 1 可调可调 + 变频调速方法: f1f1N时，应采用恒功率调速：保持U1 U1N 频率调节范围：频率调节范围：0.50.5 几几百赫兹百赫兹 三种电气三种电气 调速方法调速方法 7.67.6 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 (可实现无级调速) 通过改变旋转磁场级对数通过改变旋转磁场级对数 p p
14、 实现调速实现调速 A1X1A2X2 ii P = 2 A1 A2 X1 X2 N NS S 7.6.2 7.6.2 变极调速变极调速 ( (有级调速有级调速) ) 改变级对数的方法：改变绕组的接法改变级对数的方法：改变绕组的接法 A1X1A2X2 ii P = 1 采用变极调速方法的电动机称作双速电机 A1 A2 X1X2 S N 变级后，变级后，n n 0 0 增加一倍，转速约增加一倍增加一倍，转速约增加一倍 缺点: TL s s T so 绕线式电动机转子串联电阻 4.6.3 4.6.3 变转差率调速变转差率调速 优点: 调速平滑、设备简单投资少， 能耗较大。 铭牌数据、技术数据及计算举
15、例铭牌数据、技术数据及计算举例 1. 1. 型号型号 磁极数( 极对数 p = 2 ) 例如： Y 132 M4 用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。 机座长度代号 机座中心高（mm） 三相异步电动机 教材表7.8.1中列出了各种电动机的系列代号。 异步电动机产品名称代号 产品名称产品名称 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 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 新代号新代号 汉字意义汉字意义老代号老代号 Y Y 异异 异绕异绕 异爆异爆 异起异起 YRYR YBYB YQYQ J J、JOJO JRJR、JROJRO JBJB、JBOJBO JQJQ、JQOJQO 2. 2. 接法接法 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。通常 V V1 1 WW 2 2 U U1 1 WW 1 1 U U2 2 V V2 2 U2 U1W2 V1V2 W1 U1 V V1 1 WW 1 1 WW 2 2 U2 V V2 2 W2U2V2 V1W1U1 Y Y 联结联结 W1 U U1 1 V1 W2 U U2 2 V2 联结联结 3. 3. 电压电压 例如：380/220V、Y/ 是指线电压为 380V 时 采用 Y联结；线电压为 220V 时采用 联结。
