三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理與圖解

1、第七章 異步電動(dòng)機(jī)7.17.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造 一一. 電動(dòng)機(jī)的分類電動(dòng)機(jī)的分類異步（感應(yīng)）電動(dòng)機(jī)：應(yīng)用廣泛。異步（感應(yīng)）電動(dòng)機(jī)：應(yīng)用廣泛。同步電動(dòng)機(jī)：用于功率較大，不需要同步電動(dòng)機(jī)：用于功率較大，不需要 調(diào)速，長(zhǎng)期工作的機(jī)械。調(diào)速，長(zhǎng)期工作的機(jī)械。交流交流直流：他勵(lì)，并勵(lì)，串勵(lì)，復(fù)勵(lì)。直流：他勵(lì)，并勵(lì)，串勵(lì)，復(fù)勵(lì)。電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)三相異步機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步機(jī)的結(jié)構(gòu)YBZXAC轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子定子繞組定子繞組（三相）（三相）機(jī)機(jī) 座座轉(zhuǎn)子：在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，轉(zhuǎn)子：在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下， 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或 電流。電流。三相定子繞組：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)三相定子繞組：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)

2、磁場(chǎng)。磁場(chǎng)。線繞式線繞式鼠籠式鼠籠式鼠籠轉(zhuǎn)子鼠籠轉(zhuǎn)子 三相定子繞組：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。三相定子繞組：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。組成：定子鐵心、定子繞組和機(jī)座。組成：定子鐵心、定子繞組和機(jī)座。 轉(zhuǎn)子：在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子：在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或電流。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或電流。組成：轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸。組成：轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸。一一. 轉(zhuǎn)動(dòng)原理：轉(zhuǎn)動(dòng)原理： 7.27.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 實(shí)際的異步電動(dòng)機(jī)中，實(shí)際的異步電動(dòng)機(jī)中，轉(zhuǎn)子之所以轉(zhuǎn)動(dòng)，是由于轉(zhuǎn)子之所以轉(zhuǎn)動(dòng)，是由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用。二、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生二、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生AYCBZ異步機(jī)中異

3、步機(jī)中,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)代替了旋轉(zhuǎn)磁極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)代替了旋轉(zhuǎn)磁極AiBiCimIt0n()電流出電流出( )電流入電流入X240sin120sinsintIitIitIimCmBmA三相對(duì)稱繞組通入三相對(duì)稱電流就形成三相對(duì)稱繞組通入三相對(duì)稱電流就形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。0wt060wt090wt旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速大小旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速大小分）轉(zhuǎn) /( 600fn 一個(gè)電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過一個(gè)電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過360。則。則 同步轉(zhuǎn)速（旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度）為：同步轉(zhuǎn)速（旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度）為：AXYCBZNSAXYCBZSN0n60AXYCBZNSAiBiCimIt極對(duì)數(shù)（極對(duì)數(shù)（P）的概念）的概念BiA

4、XBYCZAiCi1p此種接法下，合成磁場(chǎng)只有一對(duì)磁極，則極對(duì)數(shù)為此種接法下，合成磁場(chǎng)只有一對(duì)磁極，則極對(duì)數(shù)為1。即：即：AXYCBZNS極對(duì)數(shù)（極對(duì)數(shù)（P）的改變）的改變CYABCXYZAXBZAiBiCi 將每相繞組分成兩段，按右下圖放入定子槽內(nèi)。形將每相繞組分成兩段，按右下圖放入定子槽內(nèi)。形成的磁場(chǎng)則是兩對(duì)磁極。成的磁場(chǎng)則是兩對(duì)磁極。X AAXBYBYCZCZ極對(duì)數(shù)極對(duì)數(shù)2pAXX ANSSNZCZCBYBYCYABCXYZAXBZAiCiBiAiBiCimItXNSASNZBX AYCZBCY0t分）轉(zhuǎn)/( 600pfn 60t A0nAZXXCZCSNSN30極對(duì)數(shù)和轉(zhuǎn)速的關(guān)系極對(duì)數(shù)

5、和轉(zhuǎn)速的關(guān)系A(chǔ)iBiCimIt三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速分）轉(zhuǎn)/( 600pfn 2p180分）轉(zhuǎn)/( 50011p360分）轉(zhuǎn)/( 0003極對(duì)數(shù)極對(duì)數(shù)每個(gè)電流周期每個(gè)電流周期磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過的空間角度磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速)50(Hzf 0n3p120分）轉(zhuǎn)/( 0001電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速:n電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向一致，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向一致， 但但 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)0nn無轉(zhuǎn)距無轉(zhuǎn)距轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)無轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割

6、磁力線）無轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電流無轉(zhuǎn)子電流提示提示：如果：如果0nn 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率 的概念：的概念：)(s%10000nnns異步電機(jī)運(yùn)行中異步電機(jī)運(yùn)行中:%91s轉(zhuǎn)差率為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之差。即：轉(zhuǎn)差率為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之差。即：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間:1 , 0sn（轉(zhuǎn)差率最大）（轉(zhuǎn)差率最大）旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。0n0n改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中兩相改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中兩相AiBiCimItAiCiBimIt旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向 方法：和電源相接的任意兩相互換，就可

7、實(shí)現(xiàn)方法：和電源相接的任意兩相互換，就可實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)。 正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)A B CM3電電 源源ABCM3電電 源源一、一、 三相異步電動(dòng)機(jī)的三相異步電動(dòng)機(jī)的“電磁電磁”關(guān)系關(guān)系 i2轉(zhuǎn)、定子電路轉(zhuǎn)、定子電路R1R2i1u1e1e 1e2e 2 ：漏磁通：漏磁通產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。勢(shì)。 ：主磁通產(chǎn)：主磁通產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。e1e2、e 1e 2、dtdNeeeRiu1111111設(shè)：設(shè)：tsin1m則：則：tNum1111cos定子邊：定子邊：7.3 7.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性三個(gè)重要轉(zhuǎn)矩三個(gè)重要轉(zhuǎn)矩n0TnNT額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩 ：電

8、機(jī)在額定電壓下，以額電機(jī)在額定電壓下，以額定轉(zhuǎn)速定轉(zhuǎn)速 運(yùn)行，輸出額運(yùn)行，輸出額定功率定功率 時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸上輸出的轉(zhuǎn)矩。上輸出的轉(zhuǎn)矩。NPNn( 1 )/()(9550602分轉(zhuǎn)千瓦NNNNNnPnPT（牛頓（牛頓米）米）NTnN（電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)矩。）（電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)矩。） 如果如果 電機(jī)將會(huì)電機(jī)將會(huì)因帶不動(dòng)負(fù)載而停轉(zhuǎn)。因帶不動(dòng)負(fù)載而停轉(zhuǎn)。maxTTL最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 ：( 2 )maxT電機(jī)帶動(dòng)最大負(fù)載的能力。電機(jī)帶動(dòng)最大負(fù)載的能力。n0TnmaxT求解求解0ST21220222)(UsXRsRKT2021max21XKUT過載系數(shù)：過載系數(shù)：NTTmax三相異步

9、機(jī)三相異步機(jī)2 .28 .1 工作時(shí)，一定令負(fù)載轉(zhuǎn)矩工作時(shí)，一定令負(fù)載轉(zhuǎn)矩 ，否則，否則電機(jī)將停轉(zhuǎn)。致使電機(jī)將停轉(zhuǎn)。致使注意：注意： （1）三相異步機(jī)的）三相異步機(jī)的 和電壓的平方成正比，所和電壓的平方成正比，所以對(duì)電壓的波動(dòng)很敏感，使用時(shí)要注意電壓的變化。以對(duì)電壓的波動(dòng)很敏感，使用時(shí)要注意電壓的變化。maxTmaxTTL （2）電機(jī)嚴(yán)重過熱電機(jī)嚴(yán)重過熱0n121)(s II2021max21XKUTstT起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ：( 3 )電機(jī)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩。電機(jī)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩。n0TnstT21220222)(UsXRsRKT0n1)(s 其中其中則則21220222)(UXRRKTstLstTT

10、stT體現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)帶載起動(dòng)的能力。若體現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)帶載起動(dòng)的能力。若 電機(jī)能電機(jī)能起動(dòng)，否則將起動(dòng)不了。起動(dòng)，否則將起動(dòng)不了。 2.4 2.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的使用三相異步電動(dòng)機(jī)的使用一、一、 三相異步機(jī)的起動(dòng)三相異步機(jī)的起動(dòng)stI起動(dòng)電流起動(dòng)電流 ：中小型鼠籠式電機(jī)起動(dòng)電流為額定電流的中小型鼠籠式電機(jī)起動(dòng)電流為額定電流的5 7 倍。倍。0n定子電流定子電流 原因：起動(dòng)時(shí)原因：起動(dòng)時(shí) ，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條切割磁力線速度很大。，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條切割磁力線速度很大。轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流大電流使電網(wǎng)電壓降低大電流使電網(wǎng)電壓降低 影響其他負(fù)載工作影響其他負(fù)載工作頻繁起動(dòng)時(shí)造成熱量積累頻繁起動(dòng)時(shí)造成熱量

11、積累 電機(jī)過熱電機(jī)過熱影響：影響：三相異步機(jī)的起動(dòng)方法：三相異步機(jī)的起動(dòng)方法：（1） 直接起動(dòng)。二三十千瓦以下的異步電動(dòng)機(jī)一般直接起動(dòng)。二三十千瓦以下的異步電動(dòng)機(jī)一般 采用直接起動(dòng)。采用直接起動(dòng)。（2） 降壓起動(dòng)。降壓起動(dòng)。Y 起動(dòng)起動(dòng)自耦降壓起動(dòng)自耦降壓起動(dòng)（3）轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)。）轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)。以下介紹以下介紹Y 起動(dòng)和轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)。起動(dòng)和轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)。 2.5 2.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù) Y132M-4型電動(dòng)機(jī)型電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)型號(hào) Y132M-4 功率功率7.5KW 頻率頻率50Hz電壓電壓380V 電流電流15.4A 接法接法轉(zhuǎn)

12、速轉(zhuǎn)速1440 r/min 絕緣等級(jí)絕緣等級(jí) B 工作方式：連續(xù)工作方式：連續(xù)功率因數(shù)功率因數(shù) 0.85 效率效率(%) 87 年年 月月 編號(hào)編號(hào) XX電機(jī)廠電機(jī)廠1. 型號(hào)：表明不同用途，不同環(huán)境。型號(hào)：表明不同用途，不同環(huán)境。三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)座中心高機(jī)座中心高機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)磁極數(shù)磁極數(shù)Y 132 M-4磁極數(shù)磁極數(shù)(極對(duì)數(shù)極對(duì)數(shù) p=2)同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分分分）轉(zhuǎn)/( 600pfn 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率0.04 150014401500s2. 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速: 電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)速（電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)速（n)。如：如： n =1440 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分分3. 聯(lián)接方式：聯(lián)接方式：Y/

13、 接法：接法： Y 接法：接法： 接法：接法：AB CZX YA B CZX YABCXYZAZBYXCABCXYZ接線盒：接線盒：圖圖1 圖圖24. 額定電壓：定子繞組在指定接法下應(yīng)加的線電壓額定電壓：定子繞組在指定接法下應(yīng)加的線電壓. 說明：一般規(guī)定電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電壓不能高于或低于額說明：一般規(guī)定電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電壓不能高于或低于額定值的定值的 5 。線線電電壓壓AZBYXC相相電電壓壓ABCXYZ例：例：380/220 Y/ 是指：線電壓為是指：線電壓為380V時(shí)采用時(shí)采用Y接法；接法； 當(dāng)線電壓為當(dāng)線電壓為220V時(shí)采用時(shí)采用 接法。接法。11IUNfU11144.4電壓波動(dòng)對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響電

14、壓波動(dòng)對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響1U1I11IUsnnns02E202sEE 2I1I1Un小1U大1UTnI5. 額定電流：定子繞組在指定接法下的線電流。額定電流：定子繞組在指定接法下的線電流。如：如：A48. 6/A2 .11/ 表示三角接法下，電機(jī)的線電流為表示三角接法下，電機(jī)的線電流為11.2A，相電流，相電流為為6.48A；星形接法時(shí)線、相電流均為；星形接法時(shí)線、相電流均為6.48A。6. 額定功率：額定功率： 額定功率指電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的功率額定功率指電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的功率（ ），不等于從電源吸收的功率（），不等于從電源吸收的功率（ ）。兩者的）。兩者的 關(guān)系為：關(guān)系為： 2P1P12PPCOSIUPNN31其中其中鼠