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1、7-17-1 第七章 交流电动机 7-27-2 第七章 交流电动机 7.1 三相异步电动机的构造 7.2 三相异步电动机的转动原理 7.3 三相异步电动机的电路分析 7.4 三相异步电动机的转矩与机械特性 7.5 三相异步电动机的起动 7.6 三相异步电动机的调速 7.7 三相异步电动机的制动 7.8 三相异步电动机的铭牌数据 7.9 三相异步电动机的选择 7.11 单相异步电动机 7-37-3 交流：异步机、同步机。 电动机 直流：他励、并励、串励、复励。 分类： 概 述 作用：将电能转换成机械能。 异步机：三相-广泛用于各种生产机械。 单相-常用于功率不大的电动工具和某 些家用电器中。 同
2、步机：常用于功率较大、不需调速、长期工作 的各种生产机械。 直流机：常用于需均匀调速的生产机械、某些电 力牵引和起动设备中。 7-47-4 转子：由转子绕组、转子铁心 组成。它在旋转磁场作 用下，可产生感应电动 势或电流，从而产生转 矩。 定子：由机座、定子铁心、定 子绕组组成。绕组可接 成Y形或形。它能产 生旋转磁场。 7.1 三相异步电动机的构造 定子绕组 定子 铁心 机座转子 V2 V1 W2 U2 U1 W1 7-5 转子外形 笼型绕组 鼠笼型转子 绕线型异步电动机的构造 转子：笼型 绕线型 异异 步步 电电 动动 机机 结结 构构 图图 定子铁芯固定在机座上，机座外面有散热筋（散热
3、片）帮助定子散热，机座由铸铁或铸钢铸造。 定定 子子 定子铁芯由硅钢片叠成，在铁芯内圆有许多槽，嵌放 着定子绕组，即三相交流线圈，接入三相交流电源就 可产生旋转磁场。 定定 子子 转子铁芯也由硅钢片叠成，在铁芯外周也有许多槽， 用来嵌放着转子绕组，即鼠笼。 转转 子子 鼠笼由铜(铝)条与铜(铝)端环组成，但应用最广的 小型异步电动机采用在转子铁芯上直接浇铸熔化的铝 液形成鼠笼转子，并同时铸出散热风叶，简单又结实 。 转转 子子 转子装上转轴，在转轴上还有电动机散热的风扇， 这就是异步电动机的转动部分。 转转 子子 将转子插入定子中间，装上轴承，用端盖把转子支撑 起来，装上风扇与风罩，就组成三相
4、交流异步电动机。 异异 步步 电电 动动 机机 异异 步步 电电 动动 机机 散散 热热 7-147-14 （左手定则） 7.2 三相异步电动机的转动原理 磁极旋转导线切割磁力线 产生感应电动势 （右手定则） 磁感应强度导线长切割速度 闭合导线产生电流 i通电导线在磁场中受力 磁铁 闭合线圈 7-157-15 1. 线圈跟着磁铁转两者转动方向一致 结论： 异步 2. 线圈比磁场转得慢 7-167-16 旋转磁场的产生 异步机中，旋转磁场代替了旋转磁极。 ()电流出 ()电流入 V2 V1 W2 U2 U1 W1 7-177-17 U1 U2 V2 W1 V1 W2 合成磁场方向： 向下 U1
5、U2 V1 V2 W1 W2 7-187-18 同理分析可得其 它电流角度下的 磁场方向： U1 U2 V2 W1 V1 W2 A U 1 U2 V2 W1V1 W2 U1 U2 V2 W1 V1 W2 7-197-19 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。 旋转磁场的旋转方向 7-207-20 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。则同 步转速（旋转磁场的速度）为： U1 U2 V2 W1V1 W2 U1 U2 V2 W1 V1 W2 U1 U2 V2 W1V1 W2 7-217-21 极对数（p）的概念 此接法下，合成磁场只有一对磁极，
6、则极对数p为1。 U1 U2 V2 W1 V1 W2 U1 U2 V1 V2 W1 W2 7-227-22 极对数（p）的改变 W1 V2 U1 V1W1 U2 V2 W2 U1 U2 V1 W2 若将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内， 则形成的磁场是两对磁极：p=2。 U1 U2 V1 V2 W1 W2 7-237-23 极对数 W1 V2 U1 V1W1 U2 V2 W2 U1 U2 V1 W2 7-247-24 极对数和转速的关系 7-257-25 三相异步电动机的同步转速 极对数 每个电流周期 磁场转过的空间角度 同步转速 n0 ( f = 50Hz ) p=136003000
7、转/分 p=218001500 转/分 p=312001000 转/分 7-267-26 电动机的转动原理 F F n n N S 0 7-27 电动机转速和旋转磁场同步转速的关系 电动机转速: n 电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但 n Tmax电机将会 因带不动负载而停转。 二、最大转矩 Tmax ： 电机带动最大负载的能力。 n0 T n 由 与R2 无关 7-447-44 过载系数： = Tmax / TN 通常三相异步机的过载系数为：= 1.8 2.2 （2）三相异步机工作时，一定令负载转矩 TL TL电 机能带载起动，否则将起动不了。 与X20、R2 有关 7-467-46
8、 课堂练习 1、电动机正常运转时，若转子突然被卡住，会产 生何后果？ 2、电动机在满载和空载起动时，起动电流和起动 转矩是否一样？ 解： n=0，s=1，I2 ，I1 ，若时间长，严重会烧毁 。 解：起动瞬间，n=0，s=1，起动电流和起动转 矩均一样。 P231:7.4.2, P237:7.5.1 带载起动转子加速慢，起动时间长 7-47 机械特性和电路参数的关系 和电压的关系 结论： 7-48 和转子电阻的关系 R2的 改变 ： 笼型电机转子导条的金属材料不同，绕线型电 机外接电阻不同。 结论：R2 Tst R2小 R2大 7-497-49 机械特性的软硬 硬特性：负载变化时，转速变化不大
9、，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。 硬特性 （R2小） 软特性 （R2大） 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。 7-507-50 课堂练习 例：电动机的负载转矩一定时，若电压 降低，则 电动机转矩、电流、转速有无变化？ 解：T不变，n，s P231:7.4.1 7-517-51 起动电流 Ist ：中小型笼型电机起动电流为额定电流 的5 7 倍。 原因：起动时 n = 0，转子导条切割磁力线速度很大。 转子感应电势 转子电流 定子电流 频繁起动时造成热量积累 电机过热 大电流使电网电压降低 影响其它负载工作 影
10、响： 7.5 三相异步电动机的起动 7-52 起动转矩 Tst ： 电动机刚起动时，起动电流虽大，但因转子的 功率因数很低，故实际的起动转矩并不大，它与额 定转矩之比约为 1.0 2.2 。 起动转矩过小： 电动机不能带载起动，起动时应设法提高。 起动转矩过大： 电动机起动时，将会使传动机构受冲击而损坏， 起动时应设法减小。 7-537-53 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。 （2） 降压起动： Y 换接起动 自耦降压起动 （3）转子串电阻起动。 适用于 笼型 适用于 绕线型 7-547-54 一、Y 起动： W2 正常运行 U1 V1 V
11、2 U2 W1 设：电机每相阻抗为 Z 起动 W2 U1 V1 V2 U2 W1 7-557-55 （2）Y换接起动是降压启动, 比直接 起动时Ist小，Tst也小, 因TstU2，所以降 压起动适合于空载或轻载起动的场合。 Y换接起动应注意的问题 （1）仅适用于正常接法为三角形接法的 电机。 7-567-56 左扳为 正常工作 右扳为 起动 动触点 静触点 星三角起动器接线图 优点： 体积小，成本 低，寿命长， 动作可靠。 电源 开关 定子绕 组 保险 7-577-57 二、自耦降压起动： 适于容 量较大或 正常运行 时接成Y 形的笼型 异步电动 机。 电源 开关 定子绕 组 保险 扳上为
12、正常工作 扳下为 启动 7-587-58 三、转子串电阻起动 定子 R R R 绕线型转子 起动时将适当的R串入转子绕组中，起动后将R短路。 7-59 转子串电阻起动的特点 （1）适于转子为绕线型的电动机起动。 （2）若R2选的恰当，则转子串电阻既可以降低 起动电流，又可以增加起动转矩。 7-607-60 1. 型号：Y 132M4 磁极数(极对数 p=2) 同步转速 : 则：转差率 s =(1500-1440)/1500 = 0.04 2. 转速 n : 电机轴上的转速 若： n =1440 转/分 7.8 三相异步电动机的铭牌数据 名称代号 机座中心高(mm) 机座长度代号 7-617-6
13、1 3. 联接方式 ： Y/ 接法 Y 接法： 接法： U1V1W1 U2V2 W2 接线盒： P 4kW U1V1W1 U2V2W2 W2U2V2 U1V1W1 V1 U1 W1 V2W2 U2 U1 V1 W1 V2 W2 U2 7-627-62 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。 线 电 压 U1 U2 V1 V2 W1 W2 线 电 压 U1 U2 V1 V2 W1 W2 7-637-63 电压波动对电动机的影
14、响 7-647-64 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。 其中 6. 额定功率与效率： 额定功率指电机在额定运行时，轴上输出的功 率（P2），它不等于从电源吸收的功率（P1）。 两者的关系为： 鼠笼电机 =7293 7-657-65 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 此外还有绝缘等级等参数，不一 一介绍。 7-667-66 课堂练习 已知：电动机额定电压为380/220V，定子绕组可有 两种接法。试问：如何确定定子绕组的连接方式 两种连接方式下，电动机的额定PN、Up、Ul、Ip 、Il 、功率因数有无变化？ 解： 380V：Y接；220V：接 PN、Up、Ip、功率因数不变， 380V： Ul = 1.732Up Il = Ip 220V： Il = 1.732 Ip Ul = Up P245:7.8.2 7-67 例：
