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1、第八章交流电动机,第八章 交流电动机,8.1 三相异步电动机的结构 8.2 三相异步电动机的转动原理 8.3 三相异步电动机的电路分析 8.4 三相异步电动机的转矩与机械特性 8.5 三相异步电动机的起动 8.6 三相异步电动机的调速 8.7 三相异步电动机的制动 8.8 三相异步电动机的铭牌数据 8.9 三相异步电动机的选择（自学） 8.11 单相异步电动机,交流电动机,电动机,直流电动机,他励、异励、串励、复励,电动机的分类：,转子：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。,三相定子绕组：产生旋转磁场。,三相感应电动机的定子,定子由机座、定子铁心、定子绕组组成： 1、机座：起固定和支撑定子
2、铁心的作用，一般用铸铁制造。 2、定子铁心：由厚0.5mm的硅钢片冲叠而成，铁心内开有均匀的槽，嵌放定子绕组。 3、定子绕组：由完全相同的三个绕组组成，空间互差120度，可接成Y或。,三相感应电动机的转子,转子由转子铁心和转子绕组组成： 1、转子铁心：和定子铁心一样，既是电动机磁路的一部分，又能安放转子绕组。 2、转子绕组：有笼型和绕线型两种。（1）笼型绕组：导体用铜条或铝条，两头用端环联接。结构可靠简单，但是转子电阻固定。（2）绕线型转子：接成星型的三相绕组通过滑环与外电路联接，便于串入电阻改善电动机的运行性能。,磁极旋转,导线切割磁力线产生感应电动势,导线长度,切割速度,（右手定则）,（左
3、手定则）,通电导线在磁场中受力,异步,2. 线圈比磁场转得慢,由于转子转动的方向与磁场旋转的方向是一致的，所以如果n=n1，则磁场与转子之间就没有相对运动，它们之间就不存在电磁感应关系，也就不能在转子导体中感应电动势、产生电流，也就不能产生电磁转矩。所以，感应电动机的转子速度不可能等于磁场速度。因此，这种电动机一般也叫做异步电动机。,三相感应电动机的转速小于磁场速度,1、旋转磁场的产生,A,Y,C,B,Z,在异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极,()电流出,()电流入,X,合成磁场方向： 向下,同理分析，可得 其它电流角度下 的磁场方向：,三相感应电动机的工作原理（图解）,分析规定：电流 I 为正
4、时，从首端流入、末端流出；电流 I 为负时，从首端流出、末端流入。,旋转磁场的定性分析图解,旋转磁场的连续观察,旋转方向：取决于三相电流的相序。,改变电机的旋转方向的方法：改变相序（换接其中两相）,2、旋转磁场的旋转方向,方法：将与电源相接的任意两相互换(改变相序)，就可实现反转。,三相异步电动机的正、反转,3、极对数（P）的概念,此种接法（每相绕组只有一组线圈）下，合成磁场 只有一对磁极，则极对数为1。,即：,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。,极对数,3、旋转磁场的转速大小,极对数和转速的关系：,三相异步电动机的同步（旋转磁场）转速：,极对数,每个电流周期
5、 磁场转过的空间角度,同步转速,电动机转速和旋转磁场同步转速的关系：,电动机转速:,5、转差率 的概念：,异步电机运行中:,转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：,三相异步电动机的“电磁”关系：,8.3 三相异步电动机的电路分析,i2,取决于转子和旋转磁场的相对速度,电磁转矩 T：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总和。,常数,每极磁通,转子电流,转子电路的,8.4.1 转矩公式,8.4 三相异步电动机的转矩与机械特性,转子功率因数：,i2,结论：,转子电路的电动势、电流、频率、感抗、功率因数等都与转差率S有关，,与转差率 S 的关系如右图所示。,I2、,
6、COS2,得到转矩公式,8.4.2 三相电动机的机械特性,根据转矩公式,电动机的自适应负载能力：,电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整， 这种能力称为自适应负载能力。,直至新的平衡。此过程中， 时， 电源提供的功率自动 增加。,三个重要转矩：,n0,T,n,（牛顿米）,如果 电机将会 因带不动负载而停转。,n0,T,n,求解,过载系数：,三相异步机,n0,T,n,机械特性和电路参数的关系,和电压的关系,结论：,和转子电阻的关系,机械特性的软硬,硬特性：负载变化时，转速变化不大，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。 , 8.5 三相异步机的起动,三相异步
7、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。,（3）转子串电阻起动。,Y 起动：,转子串电阻起动,起动时将适当的R串入转子绕组中，起动后将R短路。,转子串电阻起动的特点：,（2）R2选的适当，转子串电阻既可以降低起动电流，又可以增加起动力矩。, 8.6 三相异步电动机的调速,3. 改变电源频率 (变频调速) 无级调速,变频电源,可变,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）。,制动方法：1. 抱闸：加机械抱闸； 2. 反接制动：停车时，将电动机接电源的意 两相反接，使电动机由原来的旋转方向反过来，以达制动的目的
8、；, 8.7 三相异步电动机的制动,4.发电反馈制动：令电机转子的转速超过旋转磁场的同步转速，便会产生制动转矩。,3. 能耗制动：停车时，断开交流电源，接至直流电源上，产生制动转矩；,1. 型号 Y 132M4,转差率,8.8 三相异步电动机的铭牌数据,3. 联接方式：Y/ 接法：,三相异步电动机的接线方法,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。,电压波动对电动机的影响,5. 额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流。,如：,表示：
9、三角形接法时，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。,6. 额定功率P2：额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率 （ ），不等于从电源吸收的功率（ ）。两者的关系为：,其中,额定负载时cos1一般为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,cos1,8.4.1 单相异步电动机的工作原理,结构：定子放单相绕组（其中通单相交流电）；转子一般用鼠笼式。,定子中通入单相交 流电后，形成脉动 磁场。其磁感应强
10、 度按正弦分布，且 随时间按正弦变化。,定子绕组产生的脉动磁场（），可用正、反两个旋转磁场合成而等效。即：,脉动磁场的分解,单相异步电动机的特点：,自身没有起动转矩,当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据右手螺旋定则和左手定则，可知转子导条左、右受力大小相等方向相反，所以没有起动转矩。,正反向旋转磁场的合成转矩特性,合成转矩,（正向）,（反向）,1、电容分相式起动,8.11.2 单相异步电动机的起动,2、罩极式单相电机,定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋转磁场，使转子转起来。,图中电机的转动方向：瞬时针 旋转。因为没有短路环部分的磁通比有短路环部分的 磁通领先。,第八章,结 束,
