异步电动机江苏大学电工电子电工课件

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1、电工技术（电工学电工技术（电工学I I）第二章 电路的分析方法the method of analyzing circuit 江苏大学电气信息工程学电气信息工程学院院 School of electric and School of electric and informationinformation，UJSUJS电工技术（电工学电工技术（电工学I I） 第八章 三相交流异步电动机 three-phase ac asynchronous motor 江苏大学电气信息工程学院电气信息工程学院 School of electric and School of electric and infor

2、mationinformation，UJSUJS 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机内内 容容8.1 三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构 8.2 三相交流异步电动机的工作原理三相交流异步电动机的工作原理8.3 异步电机的电磁转矩和机械特性异步电机的电磁转矩和机械特性8.4 电机的启动、调速和制动电机的启动、调速和制动8.5 三相异步电动机的铭牌和技术数据三相异步电动机的铭牌和技术数据 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机三相交流异步电动机的工作原理三相交流异步电动机的工作原理三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构 异步电机的电磁转矩和机械特性异步电机的电磁转矩

3、和机械特性 电机的启动、调速和制动电机的启动、调速和制动 三相异步电动机的铭牌和技术数据三相异步电动机的铭牌和技术数据 重重点点 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机8.1 概述概述电动机电动机交流交流三相三相同步机同步机发电机发电机电动机电动机电能电能 )(机械能机械能机械能机械能 )(电能电能鼠笼式鼠笼式按所用按所用电源电源不同不同按内部磁场与按内部磁场与轴转速的关系轴转速的关系按相数按相数按转子按转子结构结构绕线式绕线式电机电机直流直流异步机异步机单相单相电机分电机分类知识类知识 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机8.2 三相异步电动机结构三相异步电动机结构主要由主要由定子定子

4、和和转子转子两部分组成两部分组成定子：固定不动的部分定子：固定不动的部分转子：转动的部分转子：转动的部分 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机鼠笼式异步电动机的组成部件鼠笼式异步电动机的组成部件 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机绕线式三相异步电动机的结构绕线式三相异步电动机的结构 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机一、一、定子机座机座定子绕组定子绕组铭牌数据铭牌数据出线端子出线端子( (不动的部分不动的部分) )主要由主要由机座、定子铁心机座、定子铁心和和定子绕组定子绕组等组成等组成 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机 定定 子子 铁铁 心心定子绕组定子绕组定子铁心硅钢

5、片定子铁心硅钢片 内表面有凹槽（下线槽），用于嵌放绕组内表面有凹槽（下线槽），用于嵌放绕组由互相绝缘的硅钢片叠成由互相绝缘的硅钢片叠成定子铁心定子铁心下线槽下线槽 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机定定 子子 绕绕 组组 用带有绝缘层的导线（漆包线或纱包线）绕成用带有绝缘层的导线（漆包线或纱包线）绕成 每组绕组称为一相，每相有两个出线端每组绕组称为一相，每相有两个出线端 U1、V1、W1称为三相绕组的首端，称为三相绕组的首端，U2、V2、W2为末端为末端U1U2V1V2W1W2三三相相定定子子绕绕组组 均匀分成三组，按一定规律嵌放在定子内表面的下线槽内均匀分成三组，按一定规律嵌放在定子内

6、表面的下线槽内 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机三相笼型异步电动机出线端及接法定子绕组六个端线引到接线盒内，可以接成定子绕组六个端线引到接线盒内，可以接成Y Y形或形或形接法形接法。Y Y Y Y形连接形连接形连接形连接 形连接形连接形连接形连接 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机二、二、转子由由转子铁心转子铁心、转子绕组转子绕组和和转轴构成转轴构成( (转动的部分转动的部分) )鼠笼式转子鼠笼式转子 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机转转 子子 铁铁 心心 转子铁心是电动机磁路的一部分，一般由相互转子铁心是电动机磁路的一部分，一般由相互绝缘的硅钢片叠压而成，表面有均匀分布

7、的凹槽，绝缘的硅钢片叠压而成，表面有均匀分布的凹槽，用来嵌放转子导体。用来嵌放转子导体。转子硅钢片转子硅钢片 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机转转 子子 绕绕 组组(1)(1)鼠笼式绕组鼠笼式绕组在转子铁心均匀分布的每个槽内各放置在转子铁心均匀分布的每个槽内各放置一根导体，在铁心两端安放两个端环，称一根导体，在铁心两端安放两个端环，称为短路环，然后把所有导体伸出槽外的部为短路环，然后把所有导体伸出槽外的部分与端环联接起来。若去掉铁心，则绕组分与端环联接起来。若去掉铁心，则绕组部分就像一个鼠笼，这也是鼠笼式电动机部分就像一个鼠笼，这也是鼠笼式电动机名称的由来。这种鼠笼式绕组既可以用铜名称

8、的由来。这种鼠笼式绕组既可以用铜条焊接而成，也可以用铝浇铸。条焊接而成，也可以用铝浇铸。转子绕组按其结构分有转子绕组按其结构分有鼠笼式鼠笼式和和绕线式绕线式两种两种鼠笼绕组鼠笼绕组铸铝转子铸铝转子 这种转子是将融化了的铝液直接这种转子是将融化了的铝液直接浇注在转子槽内，并连同两端的短浇注在转子槽内，并连同两端的短路环和风扇浇注在一起路环和风扇浇注在一起。 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机(2)绕线式绕组绕线式绕组是与定子绕组相似的对称三相绕组，一般接成绕线式绕组是与定子绕组相似的对称三相绕组，一般接成Y Y形。每相出线端分形。每相出线端分别联接到安装在转轴上的滑环上，环与环、环与转轴之

9、间相互绝缘，依靠滑环与别联接到安装在转轴上的滑环上，环与环、环与转轴之间相互绝缘，依靠滑环与电刷的滑动接触与外电路相联接。电刷的滑动接触与外电路相联接。绕线式转子的特点是可以通过滑环和电刷在转绕线式转子的特点是可以通过滑环和电刷在转子绕组回路接入附加电阻，用以改善电动机的起动性能或调节电动机的转速。子绕组回路接入附加电阻，用以改善电动机的起动性能或调节电动机的转速。绕线式转子接线绕线式转子接线 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机绕线式转子结构图绕线式转子结构图 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机三相异步电动机的气隙 从磁路来考虑，定子铁心与转子铁从磁路来考虑，定子铁心与转子铁心之间

10、的气隙是很重要的一部分。气心之间的气隙是很重要的一部分。气隙大，则磁阻大，励磁电流也大，电隙大，则磁阻大，励磁电流也大，电动机的功率因数降低。从这一角度来动机的功率因数降低。从这一角度来考虑，气隙应取较小的数值。考虑，气隙应取较小的数值。 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机8.3 三相异步电动机的工作原理一、一、一、一、旋转磁场的产生旋转磁场的产生U1U2V1V2W1W2三相定子绕组在空间上互差三相定子绕组在空间上互差1200放置，并通入三相对称电流放置，并通入三相对称电流 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机规定：U1V2W1V1W2()电流出电流出( )电流入电流入U2当当i i

11、0 0时，电流从时，电流从绕组的首端流向末绕组的首端流向末端，当端，当i i0 0时，电时，电流从绕组的首端流流从绕组的首端流出。电流流入用符出。电流流入用符号号“”表示表示；电流电流流出用符号流出用符号“ “ ”表示。表示。 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机U1U2V2W1V1W2合成磁场方向：合成磁场方向：向下向下iA=0；iB0； iC0一对磁极一对磁极（两极）（两极）时刻时刻 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机其它时刻磁场方向U2V1W2U1V2W1U1U2V2W1V1W2AU2V2W1V1W2U1当定子绕组中通入三相电流后，当定子绕组中通入三相电流后，产生的合成磁场是随

12、着电流的产生的合成磁场是随着电流的交变而在空间不断地旋转着，交变而在空间不断地旋转着，这就是这就是旋转磁场。旋转磁场。 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机二、旋转磁场的旋转方向与三相电源的相序一致与三相电源的相序一致1n1n换接任意两相电源可换接任意两相电源可改变磁场的旋转方向改变磁场的旋转方向怎样可以改变怎样可以改变 旋转磁场的方向旋转磁场的方向？ 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机三、旋转磁场的转速电流变化一周，两极磁场在空间正好转过一周电流变化一周，两极磁场在空间正好转过一周磁极对数磁极对数P=1时时：如果电流的频率为如果电流的频率为f1，则旋转磁场每分钟的转速为：则旋转磁场

13、每分钟的转速为：r r/(601f1n = =minmin）旋转磁场的转速旋转磁场的转速n1 1也称为异步电动机的同步转速也称为异步电动机的同步转速 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机 1、极对数（P）的概念U1U2V1V2W1W2此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：即：U1U2V2W1V1W2 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机 将每相绕组分成两段将每相绕组分成两段V1V2V1U1U2W1W2U1U2W1W2V2按下图放入定子槽内按下图放入定子槽内 2、极对数（P）的改变 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机极对数极

14、对数iA=0；iB0； iC0V1V2V1U1U2W1W2U1U2W1W2V2 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机 3、极对数和转速的关系 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机时时同步转速同步转速极对数极对数磁极对数磁极对数电源频率电源频率电机同电机同步转速步转速若电源频率为工频若电源频率为工频 当电动机为当电动机为2p个磁极时，个磁极时， 旋转旋转磁场的转速为磁场的转速为: : 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机四、三相异步电动机的转动原理磁铁磁铁闭合闭合线圈线圈e方向用方向用右手定则右手定则确定确定F方向用方向用左手定则左手定则确定确定磁场旋转磁场旋转 江苏大学电工电子教研

15、室三相交流异步电动机异步电动机的转动原理定子绕组通电定子绕组通电转子导体（闭合）切割磁力线转子导体（闭合）切割磁力线产生感应电动势及感应电流产生感应电动势及感应电流带电的转子导体在磁场中受力（左手定则）带电的转子导体在磁场中受力（左手定则）旋转磁场旋转磁场（转速为转速为n1）转子导体受到电磁转矩转子导体受到电磁转矩T T的作用的作用转子转动起来，且与旋转磁场同方向，转速为转子转动起来，且与旋转磁场同方向，转速为n 怎样实现电动机怎样实现电动机 的反向旋转的反向旋转? ?任意对调任意对调两接线端的接线两接线端的接线 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机电动机转速和旋转磁场同步转速的关系旋转磁

16、场转速旋转磁场转速: :无转距无转距转子与旋转磁场间没有相对运动转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电动势（转子导体不切割磁力线）转子无电流转子无电流提提 示示：转子不能转动转子不能转动电动机转速电动机转速: : n和和n1是否相等是否相等？异步电机：异步电机：n n1，且且 n n1如果如果 n= n1 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机转差率 S 的概念转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差与同步转速的比值。即：与同步转速的比值。即：%10011-=nnnS 一般地一般地以额定转速以额定转速 运行时运行时

17、: : 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机转差率转差率s是异步电动机运行的一个重要物理量是异步电动机运行的一个重要物理量。根据根据s的正负和大小可以判断出异步电动机的运行状态。的正负和大小可以判断出异步电动机的运行状态。（3）s1时，为电磁制动状态。时，为电磁制动状态。 （1）0s1时，为电动机电动运行状态。时，为电动机电动运行状态。（2）s=1时，为电动机的起动状态。时，为电动机的起动状态。（4）s0时，为电动机的发电机运行状态。时，为电动机的发电机运行状态。 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机异步电动机的额定转速异步电动机的额定转速nN= =720r/min，电源频率为电源频率

18、为50Hz.求：电机是极数？额定转差率是多少？求：电机是极数？额定转差率是多少？解：解：额定转速接近同步转速额定转速接近同步转速n1=750r/min该电机是极对数是该电机是极对数是4 4例则：则： 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机8.4 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性电磁转矩电磁转矩电磁转矩电磁转矩 T T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下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。受到电磁力所形成的转距之总和。常数常数每极主磁通每极主磁通转子电流转子电流转子回路的转子回路的功率因数功率因数一、一、 电磁转矩电磁转矩 其物理表达式为：其物理表达式为：

19、该式不方便该式不方便测量和计算测量和计算 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机 三相异步电动机的电磁关系同变压器类似，定子三相异步电动机的电磁关系同变压器类似，定子绕组相当于变压器的原绕组；转子绕组相当于变压绕组相当于变压器的原绕组；转子绕组相当于变压器的副绕组。定子电流产生的旋转磁场将通过定子器的副绕组。定子电流产生的旋转磁场将通过定子和转子铁心而构成的闭合磁路，该磁场不仅在转子和转子铁心而构成的闭合磁路，该磁场不仅在转子的每相绕组中产生感应电动势的每相绕组中产生感应电动势 e2，也要在定子的每也要在定子的每相绕组中产生感应电动势相绕组中产生感应电动势 e1。而实际上，旋转磁场。而实际上

20、，旋转磁场是由定子电流和转子电流共同作用产生的。是由定子电流和转子电流共同作用产生的。 设定子和转子的每相绕组匝数分别设定子和转子的每相绕组匝数分别为为N1和和N2，下面将对电动机的电路进行分析。，下面将对电动机的电路进行分析。 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机1.1.旋转磁场磁通量与定子相电压的关系旋转磁场磁通量与定子相电压的关系 电动机内旋转磁场的磁感应强度在沿定子与转子间气电动机内旋转磁场的磁感应强度在沿定子与转子间气隙应是接近于正弦规律变化分布。因此，通过每想定子绕隙应是接近于正弦规律变化分布。因此，通过每想定子绕组的磁通也应是随时间作正弦规律变化的，组的磁通也应是随时间作正弦

21、规律变化的，即即=msint因此，每相定子绕组中由旋转磁场产生的感应电动势为因此，每相定子绕组中由旋转磁场产生的感应电动势为也是正弦量，其有效值为也是正弦量，其有效值为 f1 是是 e1 的频率，由同步转速可得的频率，由同步转速可得每相绕组的电路图每相绕组的电路图 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机 定子电流不仅产生主磁通定子电流不仅产生主磁通，还将产生漏磁通还将产生漏磁通 每相绕组的电路图每相绕组的电路图主磁通要通过转子绕组，而漏磁通将不通过转子绕主磁通要通过转子绕组，而漏磁通将不通过转子绕组。这样在原绕组的电压约束方程为组。这样在原绕组的电压约束方程为如用相量表示，则可认为如用相量表

22、示，则可认为式中式中R1和和X1=2f1L1分别为定分别为定子每相绕组的电阻和漏磁感抗。子每相绕组的电阻和漏磁感抗。它们都很小，对于主磁通产生它们都很小，对于主磁通产生的感应电动势可忽略，则的感应电动势可忽略，则或或 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机2.转子回路各物理量转子回路各物理量 根据电动机的转动原理，异步电动机之所以能够转动，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是因为转子绕组在旋转磁场中要产生感应电动势感应电动势e e2 2，进而产，进而产生生转子电流转子电流i i2 2，而与旋转磁场作用产生，而与旋转磁场作用产生电磁转矩电磁转矩T

23、T 。下面讨。下面讨论转子电路中的各物理量：论转子电路中的各物理量：每相绕组的电路图每相绕组的电路图（1）转子绕组中的感应电动势）转子绕组中的感应电动势旋转磁场的主磁通旋转磁场的主磁通在每相转子绕组在每相转子绕组产生感应电动势产生感应电动势其有效值为其有效值为 f2为转子绕组中电流的频率。为转子绕组中电流的频率。 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机（2）转子绕组中电流的频率）转子绕组中电流的频率 f2 因为旋转磁场和转子之间的相对转速为因为旋转磁场和转子之间的相对转速为 (n0 n)，所以，所以 可见，可见，转子电流频率与转差率转子电流频率与转差率 s 有关，有关，也就是与转速也就是与转

24、速n 有关。有关。 在在 s=1 即即(n =0)时，转子电流频率最大时，转子电流频率最大 f2= f1。对额定对额定转速时，转速时，s为为26%。 由此，进而可得转子感应电动势的有效值为由此，进而可得转子感应电动势的有效值为 E20为为 s = 1 ( (或或n=0)时转子所产生的感应电动势的有效时转子所产生的感应电动势的有效值，值， 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机（3）转子绕组中的电流）转子绕组中的电流 转子电流也要产生漏磁通转子电流也要产生漏磁通 2，每相绕组中的感应电动势为，每相绕组中的感应电动势为对转子电路应用对转子电路应用KVL，有有若用相量表示，则为若用相量表示，则为每

25、相绕组的电路图每相绕组的电路图X2与转子频率与转子频率f 2有关，即有关，即可见，可见，转子感抗与转差率转子感抗与转差率s有关有关。其中。其中X20是是s=1( (或或n=0)时的转时的转子感抗子感抗 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机转子电流I2也与转差率s有关将感抗将感抗X2代如上式，可得转子电流为代如上式，可得转子电流为 可见，可见，如曲线所示，如曲线所示，s增加时，增加时，转子切割磁力线加剧，转子切割磁力线加剧，e增加，增加，I2也增加。也增加。0I2, cos 2s1I2cos 2 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机（4 4）转子电路的功率因数）转子电路的功率因数 cos

26、cos2 2 由于转子漏磁通的存在，呈电感由于转子漏磁通的存在，呈电感性，因此性，因此 I2 比比 e2 滞后滞后2角。转子绕角。转子绕组的功率因数为组的功率因数为转子电路的功率因数转子电路的功率因数 cos 2也与转差率也与转差率s有有关关 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机3.电磁转矩特性电磁转矩特性T=f(s)由此得电磁转矩公式由此得电磁转矩公式由前面分析知由前面分析知： 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机由公式可知由公式可知电磁转矩公式电磁转矩公式1.1.T T 与定子每相绕组电压与定子每相绕组电压 成正比。成正比。2.2.当电源电压当电源电压 U1 一定时，一定时，T T

27、 是是 s 的函数的函数3.3.R2 的大小对的大小对T 有影响。绕线型异步电动机可外有影响。绕线型异步电动机可外 接电阻来改变转子电阻接电阻来改变转子电阻R2，从而改变转矩。，从而改变转矩。U 1 T TNTqTmaxTssm1OT = f(s)曲线曲线 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机二、二、 机械特性机械特性OTS根据转矩公式根据转矩公式得特性曲线：得特性曲线：OT1 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机电动机在额定负载时的转矩电动机在额定负载时的转矩。1.1.额定转矩额定转矩TN三个重要转矩三个重要转矩OT额定转矩额定转矩(N m) 如某普通机床的主轴电机如某普通机床的主轴

28、电机(Y132M-4(Y132M-4型型) )的额定功率为的额定功率为7.5kw, kw, 额额定转速为定转速为1440r/min, 则额定转矩为则额定转矩为 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机2 2.最大转矩最大转矩Tmax转子轴上机械负载转矩转子轴上机械负载转矩T T2 2 不能大不能大于于T Tmaxmax，否则将造成堵转，否则将造成堵转( (停车停车) )电机带动最大负载的能力。电机带动最大负载的能力。令：令：求得求得临界转差率临界转差率OT TTmax将将sm代入转矩公式代入转矩公式，可得，可得 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机当当 U1 一定时一定时，Tmax为定值为

29、定值(2) sm与与 R2 有关有关， R2 sm n 。 绕线绕线型型电机改变转子附加电阻电机改变转子附加电阻R2 可实现调速可实现调速由由可得可得： 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机过载系数过载系数( (能力能力) )一般三相异步电动机的过载系数为一般三相异步电动机的过载系数为工作时必须使工作时必须使T2 T2 时时电机能起动，否则不能起动电机能起动，否则不能起动。 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机4.4.电动机的运行分析电动机的运行分析 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调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。整，这种能力称为自适应负

30、载能力。 自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由操的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能带动新的负载作者加大油门，才能带动新的负载) )。此过程中，此过程中， n 、sE2 , I2 I1 电源提供的功率自动增加。电源提供的功率自动增加。T2 sT2 TT =T2n T T2达到新的平衡达到新的平衡T2常用特常用特性段性段TO 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机例已知Y225M-2型三相异步电动机的有关技术数据如下：pN=45KW,电源频率f1=50Hz，nN=2940r/m， ，

31、启动能力Kst=2.0，过载系数KM2.2，求该电机的额定转差率、额定转速时电动机转子回路电流的频率、额定转矩、启动转矩、最大转矩和额定输入功率。解解：由电机型号极额定转速可知，该电动机的同步转速为由电机型号极额定转速可知，该电动机的同步转速为3000r/min。则有。则有转子回路电流频率：转子回路电流频率： 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机额定转矩额定转矩启动转矩启动转矩最大转矩最大转矩额定输入功率额定输入功率 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机5. U1 和和 R2变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响(1) U1 变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响U Tm Tst

32、T2TO 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机(2) R2 变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响TOR2 Tst n 硬特性：硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。起动特性好。 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机(3) R2 变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响 不同场合应选用不不同场合应选用不同的电机。如金属切同的电机。如金属切削，选硬特性电机；削，选硬特性电机；重载起动则选软特性重载起动则选软特性电机。电机。TOR2 Tst

33、n 硬特性：硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。起动特性好。 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机8.5 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动起动性能起动性能 起动问题：起动问题：起动电流大，起动转矩小。起动电流大，起动转矩小。 一般中小型笼型电机起动电流为额定电流的一般中小型笼型电机起动电流为额定电流的5 7 倍倍; ;电动机的起动转矩为额定转矩的电动机的起动转矩为额定转矩的(1.02.2)倍。倍。大电流使电网电压降低，影响邻近负载的

34、工作大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作频繁起动时造成热量积累，使电机过热频繁起动时造成热量积累，使电机过热后果：后果：原因原因：起动：起动： n = 0，s =1, , 接通电源。接通电源。起动时起动时 ，n = 0，转子导体切割磁力线速度很大，转子导体切割磁力线速度很大，转子感应电势转子感应电势转子电流转子电流定子电流定子电流 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机一、一、 起动方法起动方法(1) 直接起动（全电压启动）直接起动（全电压启动） (2) 降压起动：降压起动： 星形星形- -三角形三角形(Y ) 换接起动换接起动自耦降压起动自耦降压起动（适用于笼型电动机适用于笼型电动机）

35、(3) 转子串电阻起动转子串电阻起动（适用于绕线型电动机适用于绕线型电动机）以下介绍降压起动和转子串电阻起动。以下介绍降压起动和转子串电阻起动。二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机1. 降压起动(1) Y 换接起动换接起动 降压起动时的电流降压起动时的电流为直接起动时的为直接起动时的 起动起动U1U2V1V1W1W2正常正常运行运行U1U2V1V2W1W2设：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为三角形联接时：三角形联接时：星形联接时：星形联接时： 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机Y Y 起

36、动器接线简图起动器接线简图Y起动起动L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1 起动起动UPU1+Ul+U2V1V2W1W2 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机Y Y 起动器接线简图起动器接线简图 工作工作L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1正常正常运行运行+U1U2V1V2W1W2 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机(a) 仅适用于正常运行为三角形联结的电机。仅适用于正常运行为三角形联结的电机。(b) Y 起动起动Y 换接起动适合于空载或轻载起动的场合换接起动适合于空载或轻载起动的场合Y- Y- 换接起

37、动应注意的问题换接起动应注意的问题+ 起动起动U1U2V1V1W1W2正常正常运行运行+U1U2V1V2W1W2 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机L1L3L2FUQ(2) (2) 自耦降压起动自耦降压起动 Q2下合：下合： 接入自耦变接入自耦变 压器，降压压器，降压 起动。起动。 Q2上合：上合： 切除自耦变切除自耦变 压器，全压压器，全压 工作。工作。合刀闸开关合刀闸开关QQQ2 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机 自耦变压器备有抽头，以便得到不同的电压自耦变压器备有抽头，以便得到不同的电压（例如为电源电压的（例如为电源电压的73%、64%、55%），根），根据对起动转矩的要求

38、而选用。据对起动转矩的要求而选用。 自耦降压起动适用于容量较大的或正常运行自耦降压起动适用于容量较大的或正常运行时联成星形不能采用三角起动器的鼠笼式异步时联成星形不能采用三角起动器的鼠笼式异步电动机。电动机。 自自耦耦变变压压器器降降压压起起动动的的优优点点是是不不受受电电动动机机绕绕组组接接线线方方法法的的限限制制，可可按按照照允允许许的的起起动动电电流流和和所所需需的的起起动动转转矩矩选选择择不不同同的的抽抽头头，常常用用于于起起动动容容量量较较大大的的电电动动机机。其其缺缺点点是是设设备备费费用用高高，不宜频繁起动。不宜频繁起动。 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机2.绕线型电动机

39、转子电路串电阻起动绕线型电动机转子电路串电阻起动滑环滑环电刷电刷定子定子转子转子起动时将适当的起动时将适当的R 串入转子电路中，起动后将串入转子电路中，起动后将R 短路。短路。起动电阻起动电阻 RstRstRst 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机 若若R2选得选得适当适当，转子电路串电阻起动既可以降，转子电路串电阻起动既可以降低起动电流，又可以增加起动转矩。低起动电流，又可以增加起动转矩。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。R2 Tst TO转子电路串电阻起动的特点转子电路串电阻起动的特点 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机 方法：任意调换电源

40、的两根进线，电动机反转。方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。 电动机电动机正转正转电动机电动机反转反转三相异步电动机的正、反转三相异步电动机的正、反转电电 源源U UV WM3UVW电电 源源M3 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机例例 (1)解解解解: : : :一台一台Y225M-4Y225M-4型的三相异步电型的三相异步电 动机，定子绕组动机，定子绕组型型联结，其额定数据为：联结，其额定数据为：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V， N=92.3%，cos N=0.88， Ist/IN=7.0, Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：求：(

41、(1) 1) 额定电流额定电流IN； (2) (2) 额定转差率额定转差率sN； (3) (3) 额定转矩额定转矩 TN 、最大转矩最大转矩Tmax 、和起动转矩和起动转矩TN 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机 (2) 由由nN=1480r/min，可知，可知 p=2 (3) 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机例解：解：在上例中在上例中(1)如果负载转矩为如果负载转矩为510.2Nm, ,试问在试问在U=UN和和U=0.9UN两种情况下电动机能否起动？两种情况下电动机能否起动？(2)采用采用Y- 换接起动时，求起动电流和起动转矩。换接起动时，求起动电流和起动转矩。 又当负载转矩为

42、起动转矩的又当负载转矩为起动转矩的80%和和50%时，电动机时，电动机能否起动？能否起动？ (1) 在在U=UN时时 Tst = 551.8Nm 510.2 N. m 不能起动不能起动 (2) Ist =7IN=7 84.2=589.4 A 在在U= 0.9UN 时时能起动能起动 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机在在80%80%额定负载时额定负载时不能起动不能起动在在50%50%额定负载时额定负载时可以起动可以起动(3) 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机1.1.变频调速变频调速 ( (无级调速无级调速) ) f=50Hz逆变器逆变器M3 整流器整流器f1、U1可可调调调调+变频

43、调速方法变频调速方法恒转距调速恒转距调速（f1f1N）频率调节范围频率调节范围：0.50.5几百赫兹几百赫兹三种电气三种电气调速方法调速方法二、二、三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机2. 2. 变极调速变极调速 ( (有级调速有级调速) ) 变频调速方法可实现无级平滑调速变频调速方法可实现无级平滑调速, ,调速性调速性能优异，因而正获得越来越广泛的应用。能优异，因而正获得越来越广泛的应用。U11U21U12U22iiP=2U11U12U21U22NNSS 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机U11U21U12U22iiP=1 采用变极调速方法

44、的电动机称作双速电机，采用变极调速方法的电动机称作双速电机，由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床等机床上。等机床上。U11U12U21U22SN 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机3.3.变转差率调速 (无级调速)To 变转差率调速是绕线型电动机特有的一种调变转差率调速是绕线型电动机特有的一种调速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各

45、种提升、起重设备中。提升、起重设备中。nnTLTLs sTso 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机三、三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动1. 能耗制动能耗制动制动方法制动方法机械制动机械制动电气制动电气制动能耗制动能耗制动反接制动反接制动发电反馈制动发电反馈制动 在断开三相电源的同时，给电动机其中两相在断开三相电源的同时，给电动机其中两相绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的转矩（制动转矩），使转子迅速停止转动。转矩（制动转矩），使转子迅速停止转动。 江

46、苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机2. 反接制动反接制动nF转子转子T n0=0 停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。子迅速停止转动。 运转运转制动制动M3 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机3.3.发电反馈制动发电反馈制动MM33运转运转制动制动nF转子转子T n0 当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，旋转当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，

47、旋转磁场产生的电磁转矩作用方向发生变化，由驱动转矩磁场产生的电磁转矩作用方向发生变化，由驱动转矩变为制动转矩。电动机进入制动状态，变为制动转矩。电动机进入制动状态， 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机同时将外力作用于转子的能量转换成电能回送给同时将外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网。电网。nF转子转子T n0n n0 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机8.6 三相交流异步电动机的选择三相交流异步电动机的选择1. 型号型号 磁极数磁极数( ( 极对数极对数 p = 2 )例如：例如： Y 132 M4 用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。

48、机座长度代号机座长度代号机座中心高机座中心高（mm）三相异步电动机三相异步电动机教材表教材表8.8.1中列出了各种电动机的系列代号。中列出了各种电动机的系列代号。一、一、 三相交流异步电动机的额定参数三相交流异步电动机的额定参数 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机异步电动机产品名称代号产品名称产品名称产品名称产品名称异步电动机异步电动机异步电动机异步电动机绕线型异步电动机绕线型异步电动机绕线型异步电动机绕线型异步电动机防爆型异步电动机防爆型异步电动机防爆型异步电动机防爆型异步电动机高起动转矩异步电动机高起动转矩异步电动机高起动转矩异步电动机高起动转矩异步电动机新代号新代号新代号新代号汉字

49、意义汉字意义汉字意义汉字意义老代号老代号老代号老代号Y Y异异异异异绕异绕异绕异绕异爆异爆异爆异爆异起异起异起异起YRYRYBYBYQYQJ J、JOJOJRJR、JROJROJBJB、JBOJBOJQJQ、JQOJQO 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机2. 接法接法通常通常U2U1W2V1V2W1Y Y 联结联结联结联结 联结联结联结联结W2U2V2V1W1U1接线盒接线盒V V1 1WW2 2U U1 1WW1 1U U2 2V V2 2W1U U1 1V1W2U U2 2V2接电源接电源W1U U1 1V1W2U U2 2V2接电源接电源定子三相绕组的联接方法定子三相绕组的联接方

50、法 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机3. 电压电压例如：例如：380/220V、Y/ 是指线电压为是指线电压为 380V 时时 采用采用 Y联结联结；线电压为；线电压为 220V 时采用时采用 联结联结。说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或低低 于额定值的于额定值的 5% 5% 。因为在电动机满载或接近。因为在电动机满载或接近 满载情况下运行时，电压过高满载情况下运行时，电压过高 或过低都会使或过低都会使 电动机的电流大于额定值电动机的电流大于额定值, , 从而使电动机过热。从而使电动机过热。电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压值。电

51、动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压值。 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机4. 电流电流例如：例如： Y / 6.73 / 11.64 A 表示星形表示星形联结联结下电机的线下电机的线电流为电流为 6.73A；三角形；三角形联结联结下线电流为下线电流为 11.64A。两种接法。两种接法下相电流均为下相电流均为 6.73A。 5. 功率与效率功率与效率 鼠笼电机鼠笼电机 =7293电动机在额定运行时定子绕组的电动机在额定运行时定子绕组的线电流值线电流值。额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机械功率械功率 P2，它不等于从电源吸取的电功率，它不等

52、于从电源吸取的电功率 P1。 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机6. 功率因数功率因数注意：实用中应选注意：实用中应选择容量合适的电机，择容量合适的电机，防止出现防止出现 “ “大马拉大马拉小车小车” ” 的现象。的现象。PN 三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载时约为时约为 0.7 0.9。空载时功率因数很低，只有。空载时功率因数很低，只有 0.2 0.3。额定负载时，功率因数最高。额定负载时，功率因数最高。 7.7.额定转速额定转速电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。P2cos O 江苏大学电工电

53、子教研室三相交流异步电动机8. 绝缘等级绝缘等级如：如： n N =1440 转转/ /分分 sN = 0.04指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为为A、E、B、F、H五级，五级，A级最低级最低( (105C) )，H级最高级最高( (180C) )。 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机1. 功率的选择功率的选择 功率选得过大不经济，功率选得过小电动机功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易因过载而损坏。容易因过载而损坏。n对于连续运行的电动机，所选功率应等于或略对于连续运行的电动机，所选功率应等于或略大于生产机械的功率。大于生产机械的功率

54、。n 对于短时工作的电动机，允许在运行中有短暂对于短时工作的电动机，允许在运行中有短暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的功率。的功率。二、二、三相异步电动机的技术数据三相异步电动机的技术数据 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机2.种类和型式的选择种类和型式的选择种类和型式的选择种类和型式的选择u1. 种类的选择种类的选择一般应用场合应尽可能选用笼型电动机。只有在需要调速、一般应用场合应尽可能选用笼型电动机。只有在需要调速、不能采用笼型电动机的场合才选用绕线型电动机。不能采用笼型电动机的场合才选用绕线型电动机。u2. 2. 结构型式的选择结构

55、型式的选择结构型式的选择结构型式的选择根据工作环境的条件选择不同的结构型式，如开启式、根据工作环境的条件选择不同的结构型式，如开启式、防护式、封闭式电动机。防护式、封闭式电动机。3.电压和转速的选择电压和转速的选择根据电动机的类型、功率以及使用地点的电源电压来决定。根据电动机的类型、功率以及使用地点的电源电压来决定。Y Y系列笼型电动机的额定电压只有系列笼型电动机的额定电压只有380V一个一个等级。大功率电动机才采用等级。大功率电动机才采用3000V和和6000V。 江苏大学电工电子教研室三相交流异步电动机本本 章章 小小 结结三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构旋转磁场的产生旋转磁场的产生三相交流异步电动机的转动原理三相交流异步电动机的转动原理异步电机的电磁转矩和机械特性异步电机的电磁转矩和机械特性电机的启动、调速和制动电机的启动、调速和制动