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1、第 4 章 交流电动机,4.1 三相异步电动机的构造,4.2 三相异步电动机的转动原理,4.3 三相异步电动机的电路分析,4.4 三相异步电动机的转矩与机械特性,4.5 三相异步电动机的起动,4.6 三相异步电动机的调速*,4.7 三相异步电动机的制动*,概 述,电动机的作用是将电能转换为机械能。,异步电动机的应用非常广泛：在工业方面：中、小型轧钢设备，机床、轻工机械、起重机 械，矿山机械等。在农业方面：脱粒机、粉碎机、排灌机械及加工机械。在家用电器方面：电风扇、空调机、洗衣机、电冰箱等。,这是三相异步电动机的基本结构示意图,三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、机
2、座、轴承、风扇等部件。,4.1 三相异步电动机的构造,这是三相异步电动机的基本结构示意图,三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。,定子,转子,轴承,端盖,机座,1. 定子三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕 组组成。,这是机座定子铁心和定子绕组示意图,定子绕组,机座,铁心,A,Z,B,X,C,Y,在定子槽孔中放置三相彼此独立的绕组,定子绕组,在定子槽孔中放置三相彼此独立的绕组。,定子绕组星接,定子绕组角接,端子,这是饶线型转子铁心与绕组,2. 转子根据转子绕组结构的不同又分为笼型转子和绕线型转子,笼型转子的电机称笼型电动机绕线型转子
3、的电机称绕线型电动机,转子铁心,转子绕组,笼型转子是由嵌放在转子铁心槽内的导电条组成，在转子铁心的两端各用一个导电端环把所有的导电条连接起来。,这是笼型转子,定子绕组与转子绕组,定子绕组,转子绕组,1. 旋转磁极对导体的作用,4.2 三相异步电动机的转动原理,1. 旋转磁极对导体的作用,旋转磁极形成旋转磁场，旋转磁场的转速也称为同步转速。笼型转子在旋转磁场的作用下也转动起来，其转向与旋转磁场的转向相同。,4.2 三相异步电动机的转动原理,注：n1e(i)（右手定则）f（左手定则）,n1=n?,iA,iB,iC,iA=Imsin t,iB=Imsin( t-120 ),iC=Imsin( t+1
4、20 ),iA,iB,iC,相序A-B-C-A,对称三相电流流入 对称三相绕组。,iA,(1)两极旋转磁场, t = 0, t,i,A,Z,B,X,C,Y,iA= 0iB为负值, iC为正值,iB,iC,iA,iB,iC,A,B,C,X,Y,Z, t, t = 60,i,A,Z,B,X,C,Y,60,iC = 0iB为负值, iA为正值,iA,iB,iC,0,iA,iB,iC,A,B,C,X,Y,Z, t=60,A,Z,B,X,C,Y,N,S,60, t=90,A,Z,B,X,C,Y,N,S, t=0,A,Z,B,X,C,Y,N,S,90, t=180,A,Z,B,X,C,Y,N,S,180,
5、0,空间相差120 角的三相绕组，通入对称三相电流时，产生的是一对磁极的旋转磁场,当电流经过一个周期变化时，磁场也沿着顺时针方向旋转了一周 (在空间旋转的角度为360 )。,综上分析可以得出：, t,i,iA,iB,iC,0,（2）改变旋转磁场的转向,90,60,0,相序A-C-B-A,改变流入三相绕组的电流相序,就能改变旋转磁场的转向;改变了旋转磁场的转向, 也就改变了三相异步电动机的旋转方向。,综上分析可以得出：,（3） 四极旋转磁场,iA,iB,iC,A,B,C,X,Y,Z,A,B,C,X,Y,Z,60,0, t = 0,A,Z,B,X,C,N,S,X,C,Y,A,Z,B,Y,0,S,N
6、, t =6 0,N,S,30,S,N,0, t,i,iA,iB,iC,0,当定子每相中有两个绕组串联, 且每相绕组在空间相差60时, 通入对称三相交流电后, 也产生一个旋转磁场, 但它是一个四极旋转磁场。当电流变化一周, 旋转磁场在空间只转了半周(180 空间角), 旋转速度较两极磁场慢了一半。,综上分析可以得出：,（4） 旋转磁场的速度 n0,电源的频率, 磁极对数,（5） 转子转速 n 和转差率 S,P=1 n0 =3000 r/min,P=2 n0 =1500 r/min,P=3 n0=1000 r/min,n = (1S) n0,定义: 转差率,0 S Tst ,不能起动, 可空载或
7、轻载起动,负载转矩 TLTL 时, 电机起动,在cb段 nSTba段,在ab段 nSTT=TL,TL =TN (在d点), S,直到 T = TL,电机稳定运行在新的转速下,工作于d点,则 : n,n =(1 S)n1, T,n,0,n1,T,a,b,c,Tst,转矩平衡方程式 T=TL+T0 =负载转矩+空载损耗转矩,（2） 分析转矩平衡过程,a b 段为稳定运行区, 电动机工作在稳定运行区时, 具有自适应能力。例如, 原来在额定负载下稳,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。 ,不同场合应选用不同的电动机。如金属切削，选硬特
8、性电机；重载起动则选软特性电动机。,机械特性的软硬,1. 型号 Y 132M4,转差率,4.8 铭牌数据,M：机座长度代号，M-中机座；S-短机座，L-长机座。,1),解:,例:一台Y225M-4型的三相异步电 动机，定子绕组型联结，其额定数据为：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cosN=0.88， Ist/IN=7.0, Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：1) 额定电流IN? 2) 额定转差率sN? 3) 额定转矩 TN 、最大转矩Tmax 、和起动转矩Tst 。,2）由Y225M-4 ，可知 p=2 （四极电动机）,3）,4）如果
9、负载转矩为 510.2Nm, 试问在U=UN和U=0.9UN两种情况下电动机能否起动？5）采用Y- 换接起动时，求起动电流和起动转矩。 又当负载转矩为额定转矩TN的80%和50%时，电动机能否起动？,例:一台Y225M-4型的三相异步电 动机，定子绕组型联结，其额定数据为：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cosN=0.88， Ist/IN=7.0, Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：,解：,在U=UN时 Tst = 551.8Nm 510.2 N. m,不能起动,在U= 0.9UN 时,能起动,Ist =7IN=784.2=589.4 A,4),5),在80%额定负载时,不能起动,在50%额定负载时,可以起动,4.5.1 起动性能,4.5 三相异步电动机的起动,起动初始瞬间，n=0，S=1, 起动电流IST大，57 IN。频繁起动会使电动机过热。,过大的起动电流在短时间内会在线路上造成较大的电压降落，影响邻近负载的正常工作。,1. 直接起动,直接起动是在起动时把电动机的定子绕组直接接入电网。,
