三相異步電動機課件

1、鼠籠式異步交流電動機授課內(nèi)容：鼠籠式異步交流電動機授課內(nèi)容： 機座：鑄鋼或鑄鐵機座：鑄鋼或鑄鐵 定子鐵心的硅鋼片定子鐵心的硅鋼片 定子鐵心定子鐵心 定子繞組定子繞組對稱三相繞組。對稱三相繞組。 定子接線盒定子接線盒U1 V1 W1W2 U2 V2U1 V1 W1U2 V2 W2U1 V1 W1W2 U2 V 2星星形形(Y)聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)3 U1 V1 W1W2 U2 V 2三三角角形形()聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)3 轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)子繞組、 轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸、風扇等。風扇等。 轉(zhuǎn)子鐵心的硅鋼片轉(zhuǎn)子鐵心的硅鋼片2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組 繞線型：繞線型：對稱三相繞組。對稱三相繞組。 籠籠 型：型：對

2、稱多相繞組。對稱多相繞組。 籠型異步電動機的轉(zhuǎn)子籠型異步電動機的轉(zhuǎn)子 導條導條 端環(huán)端環(huán) 風扇風扇 籠型異步電動機的轉(zhuǎn)子籠型異步電動機的轉(zhuǎn)子 鑄鋁轉(zhuǎn)子鑄鋁轉(zhuǎn)子 繞線型異步電動機的轉(zhuǎn)子繞線型異步電動機的轉(zhuǎn)子 繞線型異步電動機的轉(zhuǎn)子繞線型異步電動機的轉(zhuǎn)子集電環(huán)集電環(huán) 三相繞線型異步電動機示意圖三相繞線型異步電動機示意圖 轉(zhuǎn)子三相繞組接成轉(zhuǎn)子三相繞組接成 Y 形形 短接或短接或外接對稱電阻等外接對稱電阻等 三相異步電動機的外形三相異步電動機的外形 部分額定值：部分額定值：UN 690 V，2 kV 11 kV fN 50 / 60 Hz PN 200 kW 3 000 kW 2p 2 12 籠型異步

3、電動機籠型異步電動機 部分額定值：部分額定值：UN 400 V 690 V fN 50 / 60 Hz PN 200 kW 2 300 kW 2p 2 8 三相繞線型異步電動機的結(jié)構三相繞線型異步電動機的結(jié)構 120sin120sinsinmCmBmAtIitIitIi BiAXBYCZAiCiCiAiBiitmIoiCiAiBitmIo0n規(guī)定規(guī)定 i : “+” 首端流入，尾端流出。首端流入，尾端流出。 i : “” 尾端流入，首端流出。尾端流入，首端流出。 AYCBZX()電流出電流出( )電流入電流入CiBiAii MAXYCBZAXYCBZAXYCBZNS0 t 60t 0n60 9

4、0t 600mIoSNSNAAXZBCYAAXZBCY分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉(zhuǎn)的磁場分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉(zhuǎn)的磁場 即：即：2. .0t 60t 任意調(diào)換兩根電源進線任意調(diào)換兩根電源進線(電路如圖電路如圖)CiAXCZBYAiBi0mICiBiAi MiomINSNS0t 即：即：1pBiAXBYCZAiCiAXYCBZNS0mICiBiAi MiomICYABCXYZAXBZAiBiCiX A AXBYB Y CC ZZ極對數(shù)極對數(shù)2p旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)與三相繞組的排列有關與三相繞組的排列有關CYABCXYZAXBZAiBiCiAX XNSZ

5、 CZBYB Y A C SNBiCiAiimIt 00t 分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) /( 6010fn 工頻：工頻：Hz501 f分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) /( 30000 np=1時時0mICiBiAi MiomIAXYCBZNSAXYCBZNSAXYCBZNSX NSA X ABZCYZ C Y B SN0t 60tp=2時時BiCiAiit mI0分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 150026010 fn0n30AX XZ CZBYB Y A C NSNS)/( 6010分分轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)pfn 2p180分）轉(zhuǎn)/( 50011p360分）轉(zhuǎn)/( 0003極對數(shù)極對數(shù)每個電流周期每個電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)

6、速)f(Hz501 3p120分）轉(zhuǎn)/( 00014p分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 75090旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0與頻率與頻率f1和極對數(shù)和極對數(shù)p有關。有關。AXYCBZ分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 6010pfn BlvBliFvF0nNS0nn 如果如果:0nn %s)91( 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得0)(1nns %10000 nnns 例例1 1：一臺三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速一臺三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速 n= =975 r/min，電源頻率，電源頻率 f1 1= =50 Hz。試求電動機的。試求電動機的極對數(shù)和額定負載下的轉(zhuǎn)差率。極對數(shù)和額定負載下的轉(zhuǎn)差率。解：解：根據(jù)異步電

7、動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)根據(jù)異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關系可知：速的關系可知：n0=1000 r/min , 2.5%100%10009751000%10000 nnns變壓器：變壓器： 變化變化 eU1 E1= 4.44 f N1 E2= 4.44 f N2 11 444Nf.U i1u1e1e 1e2e 2i2+f1f2異步電動機：異步電動機：旋轉(zhuǎn)磁場切割導體旋轉(zhuǎn)磁場切割導體 e， U1 E1= 4.44 f 1N1 每極磁通每極磁通111444Nf.U 1U 旋轉(zhuǎn)磁場與定子導體間的相對速度為旋轉(zhuǎn)磁場與定子導體間的相對速度為 n0 ，所以，所以16001pnf 感應電勢的頻

8、率與磁場和導體間的相對速度有關感應電勢的頻率與磁場和導體間的相對速度有關f 1= 電源頻率電源頻率 f定子導體與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對速度固定，而轉(zhuǎn)子定子導體與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對速度固定，而轉(zhuǎn)子導體與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對速度隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不同而導體與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對速度隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不同而變化變化 定子感應電勢頻率定子感應電勢頻率 f 1 轉(zhuǎn)子感應電勢頻率轉(zhuǎn)子感應電勢頻率 f 2 1000026060fspnnnnpnnf 旋轉(zhuǎn)磁場切割定子導體和轉(zhuǎn)子導體的速度不同旋轉(zhuǎn)磁場切割定子導體和轉(zhuǎn)子導體的速度不同 E20= 4.44 f 1N2 即即E2= s E20 2122222LfsLfX X20= 2 f1L

9、2即即X2= sX20 222222XREI 2202220)(sXRsE )(0002nnIs 2202220max21XREIs 220222222222)( cossXRRXRR 202SXRs 很很小小時時1cos2 202XRss 較較大大時時s1cos2 2202220222222)( XREXREIss 2202222)(cosXRRs 變變化化曲曲線線隨隨、SI cos22 )(2 Isn)cos(2 sn 結(jié)論：結(jié)論：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn) 子電路中的各量均與轉(zhuǎn)子電路中的各量均與轉(zhuǎn) 差率差率 s有關，即與轉(zhuǎn)速有關，即與轉(zhuǎn)速 n有關。有關。I2cos 2s1I2,2cos

10、 O22mcos IKM 常數(shù)，與電常數(shù)，與電機結(jié)構有關機結(jié)構有關旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場每極磁通每極磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路的轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)功率因數(shù)ilBF 22cos, , IM 21220222)(UsXRsRKMm 22 cos IKMm 22022202)( XREIss 2202222)(cosXRRs mNfU11144.4 由前面分析知：由前面分析知：21220222)(UsXRsRKMm 21UmaxMmSNSOMS曲曲線線)(sfM 曲曲線線)( Mfn 根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式22022212)(sXRUsRKM 得特性曲線：得特性曲線：NnmaxMstMOnMNM0ns

11、tM1NMNnNT)/()(9550NNN分分轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)千千瓦瓦nPM OnM0n(N m) 如某普通機床的主軸電機如某普通機床的主軸電機(Y132M-4型型) 的額定功的額定功率為率為7.5kw, 額定轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速為1440r/min, 則額定轉(zhuǎn)矩為則額定轉(zhuǎn)矩為nPnPM9550602 m.N7 .4914405 .795509550NNN nPM21220222)(UsXRsRKMm 2021max2XUKMm 0dd SM令：令：求得求得202mXRss 臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率將將sm代入轉(zhuǎn)矩公式，可得代入轉(zhuǎn)矩公式，可得 max121max, )1(MUUM2021max2XUKMm Nmax

12、MM 一般三相異步電動機的過載系數(shù)為一般三相異步電動機的過載系數(shù)為2 .28 .1 12 II(2) sm與與 R2 有關，有關， R2 sm n 。繞線式電。繞線式電機改變轉(zhuǎn)子附加電阻機改變轉(zhuǎn)子附加電阻R 2 可實現(xiàn)調(diào)速?？蓪崿F(xiàn)調(diào)速。 22022212)(sXRUsRKMm 22022212stXRURKMm 電動機起動時的轉(zhuǎn)矩。電動機起動時的轉(zhuǎn)矩。起動時起動時n= 0 時時，s =1 st121st, )1(MUUM(2) Mst與與 R2 有關，有關， 適當使適當使 R2 Mst 。對繞線式。對繞線式 電機改變轉(zhuǎn)子附加電阻電機改變轉(zhuǎn)子附加電阻 R 2 , 可使可使Mst =Mmax 。體

13、現(xiàn)了電動機體現(xiàn)了電動機帶載起動的能力。帶載起動的能力。 0nOnMNststMMM 起動能力起動能力M2 sM2 MM =M2n M M 2達到新的平衡達到新的平衡M20nnMOnU1 Mmax U UMst 22022212stXRURKMm 2021m2XUKMmax 202mXRs 0nNUM2nMOstMMOn0nR2 Mst n maxM2M22022212stXRURKMm 2021m2XUKMm 202mXRs 問題：問題：。 一般中小型鼠籠式電機起動電流為額定電流的一般中小型鼠籠式電機起動電流為額定電流的5 7 倍倍; 電動機的起動電動機的起動 剛起動時，雖然轉(zhuǎn)子電流較大，但轉(zhuǎn)

14、子的功率剛起動時，雖然轉(zhuǎn)子電流較大，但轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)因數(shù)cos2卻很低，由卻很低，由M=KmI2 cos2可知起可知起動轉(zhuǎn)矩并不大。動轉(zhuǎn)矩并不大。如果起動轉(zhuǎn)矩過小，就不能再滿載下起動，應設如果起動轉(zhuǎn)矩過小，就不能再滿載下起動，應設法提高。一般機床的主電機都是空載起動，啟動法提高。一般機床的主電機都是空載起動，啟動后再切削，對起動轉(zhuǎn)矩沒什么要求。后再切削，對起動轉(zhuǎn)矩沒什么要求。由上可知，異步電動機起動時主要缺點是起動電流較由上可知，異步電動機起動時主要缺點是起動電流較大。為了減小起動電流，必須采用適當?shù)膯臃椒?。大。為了減小起動電流，必須采用適當?shù)膯臃椒?。直接起動不需要專門的設備，方法簡單。但

15、不是直接起動不需要專門的設備，方法簡單。但不是所有的電動機都可以直接起動的。所有的電動機都可以直接起動的。星形星形-三角形三角形(Y ) 換接起動換接起動自耦降壓起動自耦降壓起動(3) 轉(zhuǎn)子串電阻或電抗器起動轉(zhuǎn)子串電阻或電抗器起動以下介紹降壓起動和轉(zhuǎn)子串電阻起動。以下介紹降壓起動和轉(zhuǎn)子串電阻起動。3.5.2 降壓起動降壓起動(1) 定子串聯(lián)電阻或電抗降壓定子串聯(lián)電阻或電抗降壓起動起動M33 RSQ1 FUQ2起動起動運行運行M3XSQ1 FUQ23 ZUIll3:Y 星星形形聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)時時ZUIll3 三三角角形形聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)時時：31Y llII31YlIZlU+U1U2V1V1W1W2 lIlU

16、+ZU1U2V1V2W1W23 UNQ1 FUQ2U1U2V1V2W1W2Q23 UNQ1 FUU1U2V1V2W1W2 起動起動Y 起動起動lUU31P (a) 僅適用于正常運行為三角形聯(lián)結(jié)的電機。僅適用于正常運行為三角形聯(lián)結(jié)的電機。 )(2StUM (b)Y 起動起動 ststMIY 換接起動適合于空載或輕載起動的場合換接起動適合于空載或輕載起動的場合SYtst31MM UlU1W2V2W1+U2V1UP+Ul+U1W2V2W1U2V1L1L3L2FUQQ2R 12220220)(st2IIRXREIRR滑環(huán)滑環(huán)電刷電刷定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子起動電阻起動電阻 R2 Mst 22022212stX

17、RURKMm 22RR stMMOn0nmaxM2R2R stM pfsnsn106011 f=50HzM3 +變頻調(diào)速方法可實現(xiàn)無級平滑調(diào)速變頻調(diào)速方法可實現(xiàn)無級平滑調(diào)速,調(diào)速性調(diào)速性能優(yōu)異，因而正獲得越來越廣泛的應用。能優(yōu)異，因而正獲得越來越廣泛的應用。A1X1A2X2iiP=2A1A2X1X2NNSSA1X1A2X2iiP=1 采用變極調(diào)速方法的電動機稱作雙速電機，采用變極調(diào)速方法的電動機稱作雙速電機，由于調(diào)速時其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對由于調(diào)速時其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對調(diào)速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床調(diào)速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床等機床上。等機床上。

18、A1A2X1X2SNMn0no22RR2R2R( 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線式電動機特有的一種調(diào)變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線式電動機特有的一種調(diào)速方法。其優(yōu)點是調(diào)速平滑、設備簡單投資少，速方法。其優(yōu)點是調(diào)速平滑、設備簡單投資少，缺點是能耗較大。這種調(diào)速方式廣泛應用于各種缺點是能耗較大。這種調(diào)速方式廣泛應用于各種提升、起重設備中。提升、起重設備中。nnMLMLs sMs2R2Ro制動方法制動方法機械制動機械制動電氣制動電氣制動能耗制動能耗制動反接制動反接制動發(fā)電反饋制動發(fā)電反饋制動 在斷開三相電源的同時，給電動機其中兩相在斷開三相電源的同時，給電動機其中兩相繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場與繞組通入直流電

19、流，直流電流形成的固定磁場與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)距（制動轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)距（制動轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動。nF轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子M n0=0 +-運轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)制動制動RP運轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)nFM n0 當電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速當電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速時，旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距作用方向發(fā)生變時，旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距作用方向發(fā)生變化，由驅(qū)動轉(zhuǎn)距變?yōu)橹苿愚D(zhuǎn)距。電動機進入制化，由驅(qū)動轉(zhuǎn)距變?yōu)橹苿愚D(zhuǎn)距。電動機進入制動狀態(tài)，同時將外力作用于轉(zhuǎn)子的能量轉(zhuǎn)換成動狀態(tài)，同時將外力作用于轉(zhuǎn)子的能量轉(zhuǎn)換成電能回送給電網(wǎng)。電能回送給電

20、網(wǎng)。nF轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子M n0n n0 磁極數(shù)磁極數(shù)( 極對數(shù)極對數(shù) p = 2 )例如：例如： Y 132 M4 用以表明電動機的系列、幾何尺寸和極數(shù)。用以表明電動機的系列、幾何尺寸和極數(shù)。機座長度代號機座長度代號機座中心高（機座中心高（mm）三相異步電動機三相異步電動機教材表教材表3.8.1中列出了各種電動機的系列代號。中列出了各種電動機的系列代號。異步電動機產(chǎn)品名稱代號異步電動機產(chǎn)品名稱代號接線盒接線盒。通常。通常聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)電機容量電機容量Y3kW 聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)電電機機容容量量 kW4U2U1W2V1V2W1U1U2W2U2V2V1W1U1W1V1W2V2例如：例如：380/220V、Y/ 是指線電

21、壓為是指線電壓為 380V 時時 采用采用 Y聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)；線電壓為；線電壓為 220V 時采用時采用 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)。 表示星形表示星形聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)下下電機的線電流為電機的線電流為 6.73A；三角形；三角形聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)下線電流為下線電流為 11.64A。兩種接法下相電流均為。兩種接法下相電流均為 6.73A。12PP cos3NN1IUP 鼠籠電機鼠籠電機 =7293電動機在額定運行時定子繞組的電動機在額定運行時定子繞組的額定功率是指電機在額定運行時軸上輸出的機額定功率是指電機在額定運行時軸上輸出的機械功率械功率 P2，它不等于從電源吸取的電功率，它不等于從電源吸取的電功率 P1。電機在額定電壓、額定負載下運行時的轉(zhuǎn)速。電機在額定電壓、額定負載下運行時的轉(zhuǎn)速。 0N0Nnnns 額額定定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差差率率指電機絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分指電機絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分為為A、E、B、F、H五級，五級，A級最低級最低(105C)，H級最高級最高(180C)。A2849230880380310453. 1)NNN3N2Ncos310 UPI 一臺一臺Y225M-4型的三相異步電型的三相異步電 動機，定子動機