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1、龚淑秋 高有华 制作,第九章 异步电动机,第9章 交流电动机,9.1 三相异步电动机的构造及工作原理,9.2 三相异步电动机的等效电路,9.3 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性,9.4 三相异步电动机的起动、调速和制动,9.5 三相异步电动机的使用,交流电动机,电动机,直流电动机,鼠笼式,异步机,他励、异励、串励、复励,鼠笼式异步交流电动机授课内容： 基本结构、工作原理、 机械特性、控制方法,电动机的分类,9.1 三相异步电动机的结构及工作原理,同步机,绕线式,电动机的用途,三相异步机的结构,转子,三相异步机的结构,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
2、,9.1.1,异步电动机的工作原理-旋转磁场的产生,U1,V2,W1,V1,W2,异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极,()电流出,()电流入,U2,9.1.2,对应电流各时刻的合成磁场方向:,结论：电流变化一周，磁场旋转3600。,N,N,N,N,定子通入三相电流，定子内产生旋转磁场,异步电动机的工作原理- 异步电动机的转动原理,1. 转子电动势和转子电流,2. 电磁转矩和转子旋转方向,定子绕组通入电流后，产生旋转磁场 ，与转子绕组间产生相 对运动 ，由于转子电路是闭合的，产生转子电流。根据左手 定则可知在转子绕组上产生了电磁力。见P181,电磁力分布在转子两侧，对转轴形成一个电磁转矩 T ，电
3、磁 转矩的作用方向与电磁力的方向相同，因此转子顺着旋转磁 场的旋转方向转动起来。,异步电动机的工作原理- 异步电动机的转动原理,3. 转子转速和转差率,转子转速 n 与旋转磁场的转速 n1 的方向一致，但不能相等 （应保持一定的转差）。 n1 又称为同步转速。,常用转差率 s 来表示n 与 n1 相差的程度，即,4. 异步电动机带负载运行,轴上加机械负载，轴阻力，转速，转子与旋转磁场相对 切割速度，转子感应电流，输入电流。,此种接法下，合成磁场 只有一对磁极，则极对 数为 1 。又称两极机。,即：,当磁极对数P=1时，一个电流周期，旋转磁场在空间转过360,n1称为同步转速,当P = 1时,5
4、. 电动机的极对数、极数和转速,异步电动机的工作原理- 异步电动机的转动原理,异步电机运行中:,转差 为旋转磁场同步转 速与电动机转速之差。,转差率 s 的概念,9.1,转差率S 为：,由,转子感生电流的频率,转子感生 电流频率,极对数（P）的改变对转速的影响,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,3000r/min,1500r/min,1000r/min,750r/min,例1：三相异步电动机 p=3，电源f1=50Hz，电机额定 转速nN=960r/min。 求：转差率s，转子电动势的频率f2,同步转速：,转差率：,例2. 一台50Hz的异步电动机，
5、额定转速nN=730r/min, 空载转差率为0.00267，求电动机的极对数、同步转速 、空载转速及额定负载时的转差率。,解：,nN=730r/min对应的同步转速应是750r/min,根据,得,得,额定转差率：,9.2 三相异步电动机的等效电路及参数,等效电路（一相）,：主磁通产 生的感应电动势。,转子电路,定子电路,9.2.1,9.2.2,三相异步电动机的主要运行参数,定子感应电动势E1的频率与定子电流同频,即：,1,2,转子电流频率,旋转磁场与转子间的相对转速为,3,主磁通,旋转磁场与定子间相对转速为 n1,4,5,6,转子电流,转子功率因数,起动前的漏磁感抗,起动前的转子电动势,定子
6、电流和定子功率因数,空载时，转子电流约为零，定子电流很小主要用来励磁。当带上负载后，转子电流增加，定子电流随之增加，这一点与变压器类似。,电动机的功率因数即为定子功率因数，功率因数角即为 U1 与 I1 的夹角。,9.2,例3：三相异步电动机，p=2，n=1440 r/min，转子R2=0.02，X2s=0.08 ， E2s=20V， f1= 50Hz。,起动时I2（st）,额定转速下的I2（N）,s=1,9.2,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 磁力对于转轴所形成的转距之总和，是反映电动机做功能量 的一个量。,常数,每极磁通,转子电流,转子电路的,转矩公式的推导,（牛
7、顿米）,9.3 异步电动机的电磁转矩与机械特性,9.3.1,9.3,将如下参数 代入上式：,得到转矩公式,单位（N .m）,9.3,机械特性,得特性曲线：,起动时n=0,最大转速n=n1时,9.3.2,在U1 及R 2 一定时， T 仅随 s 变化,得特性曲线：,9.3,三个重要转矩,n1,T,n,（牛顿米）,电机在额定电压下，以额定转速nN 运行，输出额定功率PN 时，电机转轴上输出的转矩。,额定转矩TN :,TN、Tmax、Tst,1,负载转矩用 TL 表示,Tst,Tmax,9.3,2,n1,n,Tst,Tmax,过载系数,3,起动转矩Ts t :,一般,电动机起动时的转矩,Ts t 体
8、现了电动机带载起动的能力。若Ts t TL 电动机能起动，否则将起动不了。,如果TL Tmax电动机将会 因带不动负载而停转。,起动系数,9.3,起动：,TstTL (负载转矩)，电机起动转速n，转矩T ,c,c点：转矩达最大Tm ，转速n继续，T，沿cb走,b,b点：T=TL，转速n不再上升，稳定运行,若TL ，暂时T TL,n s I2 T n ,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。,s=0,s=1,正常工作条件：TLTmax， 否则电机将停转。,起动条件： TstTL 否则电动机不能起动。,注意,9.3,例4（9-7）：三相异
9、步电动机，额定功率P2N=10kW，额定转速 nN=1450r/min，起动能力Tst/TN=1.4，过载系数=2.0，效率为 87.5%。求额定转矩、起动转矩、最大转矩及额定输入功率。,（1）额定转矩TN,（2）起动转矩Tst,（3）最大转矩Tm,解：,所求量： TN、 Tst、 Tm、 P1N,（4）输入功率P1N,9.3,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。 ,9.3,9.4 三相异步电动机的起动、调速和制动,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,一、三
10、相异步机的起动,9.4,（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。,二、三相异步机的起动方法：,先减小定子电压-减小起动电流， 待起动完毕后再加上额定电压,降压起动,下面主要介绍Y 起动方法,见教材P204 9-15图,9.4,Y 起动,设：电机每相阻抗为,主要目的：减小起动电流,起动电流只有原来的1/3,9.4,例5:三相异步电动机，电源电压 =380V，三相定子 绕组接法运行，额定电流IN=20A，起动系数Ist/IN=7， 求： （1）接法时的起动电流Ist （2）若起动时改为Y接法，求 Ist Y,（1）Ist =7 IN =720=140
11、A,解：,（2）,Ist Y = Ist /3=140/3=47A,#,9.4,例6 有一三相异步电动机，连结，P2N=28 kW，U1N=380V， I1N=58A，cos1N=0.88，nN=1445r/min，Ist=6IN , Kst=1.1, =2.3, TL=73.5N.m , 要求Ist150A, 问采用什么方法起动？,解：,主要看两点,是否满足 Ist TL,不满足要求,满足要求,显然不能直接起动,直接启动,9.4,不满足要求,满足要求,显然也不能采用Y 方法起动,采用Y 方法起动：,要求：,续例6,采用自耦变压器起动：,常用抽头55%，64%，73%等,抽头55%时：,抽头6
12、4%时：,续例6,要求：,不满足要求,满足要求,#,9.4,一、三相异步机铭牌与技术数据,1. 型号 Y 132M4,磁极数(极对数 p=2),转差率,9.5 三相异步电动机的选择,2. 转速: 电机轴上的转速（n)。,如： n =1440 转/分,9.5,异步电动机,3. 联接方式 ： Y/ 接法,如何 Y 接？,如何 接？,4. 额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压.,一般规定: 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380V时Y接；线电压220V时接,5. 额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流。,6. 额定功率：指电机在额定运行时轴上输出的
13、功率（P2 ）,7. 功率因数(cos1)：,额定负载时一般为0.7 0.9， 空载时约为0.2 0.3 额定负载时最大,注意：容量适当，防止“大马”拉“小车”,此外还有绝缘等级等参数，不一 一介绍。,方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。,二、三相异步电动机的正、反转,9.5,制动方法：,三、 三相异步电动机的制动,反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。,为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。,即切割磁力线的速度很大，造成 ，引起 。,注意：,3. 能耗制动,4.发电反馈制动,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
14、的目的；,9.5,1. 抱闸：加机械抱闸,四、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,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）。,第九章习题,9-5 已知Y90S-4型异步电动机的下列技术数据：1.1kW、50HZ 、 380V、联结、=0.78、cos=0.78、1400r/min。试求： 1）线电流和相电流的额定值；2）电磁转距额定值；3）转差 率和转子频率的额定值。,解：,1）,根据,得,2）,电磁转距,3）,转差率,转子频率,电源频率50HZ ，试求额定状态下的转差率sN , 电流I1N和转距TN, 以及起动电流I st、起动转矩T st和最大转矩 Tmax,9-8 已知Y132S-4型三相异步电动机的额定技术数据如下：,转差率,9-9 答案,9-10 答案,9-11 答案,
