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1、1,第七章 交流电动机,主要内容： 三相异步电动机的构造 三相异步电动机的转动原理 三相异步电动机的电路分析 三相异步电动机的转矩与机械特性 三相异步电动机的起动 三相异步电动机的调速 三相异步电动机的制动 三相异步电动机的铭牌数据,2,7.1 三相异步电动机的构造,鼠笼式 绕线式,定子（固定部分） 转子（旋转部分）,组成：,定子(作用： 产生旋转磁场),由定子铁心，定子绕组和机座三部分组成 (1)定子铁心：由0.35毫米0.5毫米厚硅钢片叠压 而成。槽口用以嵌放定子绕组,是电动机磁路部分,(2)定子绕组：由三相对称绕组组成，这三相绕组 按一定的空间角度依次嵌放在定子槽中，定子饶 组可作星形连
2、接或作做三角形连接，在电机铭牌上 均有说明.,3,转子(作用：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。),由转轴，转子铁心，转子绕组三部分组成。 （1）转子铁心。由硅钢片叠成压装在转子轴上，硅钢片 冲有沟槽,供嵌转子绕组（称导线槽）。 （2）转子绕组。由许多铜条或铝条构成。嵌在导线槽 内，两端再用金属环（也叫短路环）焊成鼠笼形式。,4,7.2 三相异步电动机的转动原理,演示实验,磁极间放一个由铜条构成的鼠笼式转子，当摇动磁极时转子跟着转动。异步电机转子转动原理与之相似.,实验结论: 1. 线圈跟着磁铁转两者转动方向一致,2. 线圈比磁场转得慢,5, 旋转磁场的产生在鼠笼式异步电动机中，旋转磁场
3、是由三相交流电通过相应的定子绕组时产生的。,通入三相交流电,6,这是由于空间排列相差 的定子绕组，当通以时间上也相差 的交流电流时，其产生的磁场必定在空间与时间上相差 ，当各绕组的电流 、 、 、相继达到最大值时，其相应的绕组磁场也先后到达最大值，其效果必定是磁极的旋转。,7,可见三相交流电在时间上变化一周，磁场方向在空间上也转了一周。这就是旋转磁场。 三相异步电动机由三相交流电产生的旋转磁场切割转子导体（铜或铝），便在其中感应出电动势和电流，转子电流同旋转磁场相互作用产生电磁转矩，使电动机转动起来。转子转动方向和磁场旋转的方向是一致的., 电动机反转，必须改变磁场的旋转方向,只要将 连接三相
4、电源的三根导线中任意两根对调一下即可,8, 旋转磁场的极数,此种接法下，绕组的始端之间相差120度空间角， 合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。,旋转磁场的极数和三相绕组的安排有关,即：P=1,9,将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内，绕组的始端之间相差60度空间角，形成的磁场则是两对磁极。,即：P=2,10, 三相异步电动机的转速,电动机的转速是与旋转磁场有关的。而磁场极数不同则磁场的转速就不同，在一对磁极的情况下，交流电经历一个周期磁场恰好在空间转过一圈，若定子电流的频率为f1，旋转磁场在每分钟将转过60f1 周。,当磁极对数为 p时，磁场的转速为,在我国(f1=50Hz)，磁极对数为
5、 p的磁场转速n0为,11,(1) 转子转速 n,电动机运行时的实际转速也就是转子转速 n。,(2) 同步转速 n0,电动机旋转磁场的转速也称为同步转速 n0。,根据电动机的转动原理，转子转速将小于磁场的转速，即n n0。若二者相等，转子就没有切割磁力线作用，转矩也就消失了，因此转子不可能以n0的转速正常运行。,(3) 转差率 s,转差率 s 是表示转子转速n与磁场转速n0 之间差别程度的，即,12,7.2 三相异步电动机的定子与转子电路,(1)定子电路,设：,设：,13,(2) 转子电路,根据电动机的转动原理，异步电动机之所以能够转动，是因为转子绕组在旋转磁场中要产生感应电动势e2，进而产生
6、转子电流i2，而与旋转磁场作用产生电磁转矩T 。,1. 转子绕组中的感应电动势,旋转磁场的主磁通在每相转子绕组产生感应电动势,其有效值为,f2为转子绕组中电流的频率。, 转子绕组中的感应电动势,14, 转子绕组中电流的频率 f2,可见，转子电流频率与转差率 s 有关，也就是与转速n 有关。,在 s=1 即(n =0)时，转子电流频率最大 f2= f1。对额定转速时， s为19%，则f2= 0.5 4.5 Hz。,由此，进而可得转子感应电动势的有效值为,E20为 s = 1 (或n=0)时转子所产生的感应电动势的有效值,因为旋转磁场和转子之间的相对转速为 (n0 n)，所以,15, 转子绕组中的
7、电流,转子电流也要产生漏磁通2，每相绕组中的感应电动势为,对转子电路应用KVL，有,若用相量表示，则为,每相绕组的电路图,X2与转子频率f 2有关，即,可见，转子感抗与转差率有关。其中X20是s=1(或n=0)时的转子感抗,16,将感抗X2代如上式，可得转子电流为,可见，转子电流I2也与转差率s有关，如图曲线所示。转差率s增加(转速n减小)时，转子切割磁力线加剧，于是E2增加，I2也增加。,由于转子漏磁通的存在，呈电感性，因此 I2 比 E2 滞后2角。转子绕组的功率因数为,也与转差率s有关(见图示曲线)。,17,1、电磁转矩 ： 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
8、总和。,即：,7.4 三相异步电动机的转矩与机械特性,或：,18,2、机械特性曲线,由转矩公式得特性曲线：,一定的电源电压和转子电阻之下，转矩与转差率的关系曲线或转速与转矩的关系曲线,19,（1）额定转矩 ：,电动机在额定电压下，以额 定转速 运行，输出额 定功率 时，电动机转轴 上输出的转矩。,20,（2）最大转矩 ：,求解：,得：,21,（3）起动转矩,电动机起动时的转矩。,其中,体现了电动机带载起动的能力。若 电机能起动，否则将起动不了。,则：,22,（1）起动电流,中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5-7 倍。,原因：起动时 ，转子导条切割磁力线速度很大。,定子电流,转子感应电势,转
9、子电流,1.起动性能,7.5 三相异步电动机的起动, 频繁起动时造成热量积累，致使电机过热, 大电流使电网电压降低，影响其他负载,23,（2）起动转矩,起动时，虽然转子电流较大，但因转子的功率因数很低，因此起动转矩并不是很大的，与额定转矩之比为1.0-2.2。,如果起动转矩过小，就不能满载起动，应设法提高；如果起动转矩过大，会使传动机构受到冲击而损坏，应设法减小。,24,2. 起动方法：,（1） 直接起动 20-30千瓦以下的异步电动机一般采用直接起动,（2） 降压起动, 方法简单，但起动电流较大，影响电网上其它负载。,在起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流，鼠笼式电动机常用的
10、降压起动方法有Y换接起动和自耦降压起动。,25,Y换接起动,26,（1）仅适用于正常接法为三角形接法的电动机。,（2） Y 起动时，起动电流减小的同时，起动 转矩也减小了。, Y 起动注意事项：,（3）降压起动适合于空载或轻载起动的场合,27,（3）转子串电阻起动（绕线式电动机）, 起动时将适当的R串入转子 绕组中，起动后将R 短路。, 适合于绕线式转子,28,1. 改变极对数 有级调速。,方法：在绕线式电动机的转子电路中接入调速电阻，改变电阻的大小，就可得到平滑调速。,7.5 三相异步电动机的调速,29,3. 变频调速：无级调速,此种调速方法发展很快，且调速性能较好。其主要环节是研制变频电源（常由整流器、逆变器等组成）。,30,1. 型号,2. 转速: 电机轴上的转速（n)。,如： n =1440 转/分,4：磁极数(极对数 p=2),同步转速1500转/分,Y：三相异步电动机 132：机座中心高（132mm）,M：机座长度代号（M-中机座；S-短机 L-长机座）,7.8 三相异步电动机的铭牌数据,Y 132M4,转差率,31,3. 接法：Y/ 接法,接法在接线盒上有标示,32,4. 电压,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。,指电动机在额定运行状态时定子绕组上的线电压值.,即：,33,
