第四章電動機

1、 楊楊 凌凌 電電 工工 電電 子子 技技 術(shù)術(shù) 第第4 4章章 電動機電動機化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 第第4 4章章 電動機電動機 電動機的作用是將電能轉(zhuǎn)換為機械能，實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，電動機的作用是將電能轉(zhuǎn)換為機械能，實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，或者完成信號的轉(zhuǎn)換和傳遞控制。電動機廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、或者完成信號的轉(zhuǎn)換和傳遞控制。電動機廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活和科研的各個領(lǐng)域。生活和科研的各個領(lǐng)域。 電動機分為交流電動機和直流電動機兩大類電動機分為交流電動機和直流電動機兩大類。交流電動機交流電動機又分為異步電動機和同步電動機兩大類又分為異步電動機和同步電動機兩大類。生產(chǎn)上主要用的是。生產(chǎn)上主要用的是交流電動機

2、，特別是三相異步電動機。交流電動機，特別是三相異步電動機。本章主要討論三相異本章主要討論三相異步電動機，步電動機，對單相異步電動機及同步電動機僅作簡單介紹，對單相異步電動機及同步電動機僅作簡單介紹，最后扼要介紹了直流電機和兩種常用控制電機。最后扼要介紹了直流電機和兩種常用控制電機。4.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和銘牌三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和銘牌 一、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu) 電動機是由定子和轉(zhuǎn)子兩部分及其他附件所組成的。電動機是由定子和轉(zhuǎn)子兩部分及其他附件所組成的。下下圖是具有籠型轉(zhuǎn)子的三相交流異步電動機拆卸后的結(jié)構(gòu)圖。圖是具有籠型轉(zhuǎn)子的三相交流異步電動機拆卸后的結(jié)構(gòu)圖。

3、三相籠型異步電動機結(jié)構(gòu)三相籠型異步電動機結(jié)構(gòu) 4.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和銘牌三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和銘牌 1. 定子定子 定子是電動機的固定部分，主要由鐵心和繞在鐵心上的三定子是電動機的固定部分，主要由鐵心和繞在鐵心上的三相繞組構(gòu)成，鐵心一般是由表面涂有絕緣漆的相繞組構(gòu)成，鐵心一般是由表面涂有絕緣漆的0.5mm硅鋼片疊硅鋼片疊壓而成，其內(nèi)圓周表面均勻分布一定數(shù)量的槽孔，用以嵌置三壓而成，其內(nèi)圓周表面均勻分布一定數(shù)量的槽孔，用以嵌置三相定子繞組，每相繞組分布在幾個槽內(nèi)，整個繞組和鐵心固定相定子繞組，每相繞組分布在幾個槽內(nèi)，整個繞組和鐵心固定在機殼上，如下圖所示。在機殼上，如下圖所示。電動機定子

4、電動機定子 4.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和銘牌三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和銘牌 定子中三相繞組的六個接線端子從接線盒中引出，其排定子中三相繞組的六個接線端子從接線盒中引出，其排列如下圖所示。使用時可以根據(jù)情況將定子繞組接成星形或列如下圖所示。使用時可以根據(jù)情況將定子繞組接成星形或三角形。三角形。U1V1W1W2U2V2Y電源電源（a）接線盒）接線盒 （b）星形連接）星形連接 （c）三角形連接）三角形連接 三相異步電動機定子接線盒三相異步電動機定子接線盒4.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和銘牌三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和銘牌 當電動機每相繞組的額定電壓等于電源的相電壓時，繞組當電動機每相繞組的額定電壓等于電源的相

5、電壓時，繞組應(yīng)作星形連接；當電動機每相繞組的額定電壓等于電源的線應(yīng)作星形連接；當電動機每相繞組的額定電壓等于電源的線電壓時，繞組應(yīng)作三角形連接。電壓時，繞組應(yīng)作三角形連接。2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子是電動機的旋轉(zhuǎn)部分，主要由轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子是電動機的旋轉(zhuǎn)部分，主要由轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組組成。轉(zhuǎn)子鐵心是由組成。轉(zhuǎn)子鐵心是由0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成的圓柱體，厚的硅鋼片疊壓而成的圓柱體，其外圓周表面沖有槽孔，以便嵌置轉(zhuǎn)子繞組，如下頁圖其外圓周表面沖有槽孔，以便嵌置轉(zhuǎn)子繞組，如下頁圖（a）所示。）所示。 籠式轉(zhuǎn)子是在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)壓進銅條，銅條兩端分別焊籠式轉(zhuǎn)子是在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)壓進銅條，銅條兩端分別焊

6、在兩個銅環(huán)（端環(huán)）上，如下頁圖（在兩個銅環(huán)（端環(huán)）上，如下頁圖（b）所示。）所示。 為了節(jié)省銅材料，中、小型電動機一般都將熔化的鋁澆鑄為了節(jié)省銅材料，中、小型電動機一般都將熔化的鋁澆鑄在轉(zhuǎn)子鐵心槽中，連同短路端環(huán)以及風扇葉片一次澆鑄成形，在轉(zhuǎn)子鐵心槽中，連同短路端環(huán)以及風扇葉片一次澆鑄成形，這樣的轉(zhuǎn)子不僅制造簡單而且堅固耐用，如上圖（這樣的轉(zhuǎn)子不僅制造簡單而且堅固耐用，如上圖（c）所示。）所示。4.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和銘牌三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和銘牌 （a）轉(zhuǎn)子鐵心沖片）轉(zhuǎn)子鐵心沖片 （b）籠式繞組）籠式繞組 （c）鑄鋁的籠式繞組）鑄鋁的籠式繞組 籠式轉(zhuǎn)子籠式轉(zhuǎn)子4.1 三相異步電動機的結(jié)

7、構(gòu)和銘牌三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和銘牌 3. 其他附件其他附件 除定子、轉(zhuǎn)子兩大部分外，電動機還有端蓋、軸承、軸承除定子、轉(zhuǎn)子兩大部分外，電動機還有端蓋、軸承、軸承蓋、風扇葉和接線盒等附件。蓋、風扇葉和接線盒等附件。 三相異步電動機結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，運行可靠，使用和三相異步電動機結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，運行可靠，使用和維護方便。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用?？梢杂脕硗蟿泳S護方便。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。可以用來拖動機床、水泵、鼓風機、壓縮機、起重卷揚設(shè)備、礦山機械、輕機床、水泵、鼓風機、壓縮機、起重卷揚設(shè)備、礦山機械、輕工機械、農(nóng)副產(chǎn)品加工機械等大多數(shù)生產(chǎn)機械。據(jù)統(tǒng)計，工機械、農(nóng)副產(chǎn)品加工

8、機械等大多數(shù)生產(chǎn)機械。據(jù)統(tǒng)計，90%的電力拖動的機械用的是異步電動機，異步電動機用電量占電的電力拖動的機械用的是異步電動機，異步電動機用電量占電網(wǎng)總負荷的網(wǎng)總負荷的50%以上。以上。4.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和銘牌三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和銘牌 二、三相異步電動機的銘牌二、三相異步電動機的銘牌 電動機的外殼上都有一塊銘牌，標出了電動機的型號以及電動機的外殼上都有一塊銘牌，標出了電動機的型號以及主要技術(shù)數(shù)據(jù)，以便能正確使用電動機。下圖為一臺三相異步主要技術(shù)數(shù)據(jù)，以便能正確使用電動機。下圖為一臺三相異步電動機的銘牌。電動機的銘牌。50Hz4.0kW8.8A編號Y-112M-4三相異步電動機型號電機廠

9、380V1440r/minLW 82dB接法防護等級IP4445kg工作制SIB級絕緣標準編號年 月4.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和銘牌三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和銘牌 電動機型號（電動機型號（Y-112M-4）指國產(chǎn)）指國產(chǎn)Y系列異步電動機，中心系列異步電動機，中心機座高度為機座高度為112mm，“M”表示中機座（表示中機座（“L” 表示長機座，表示長機座，“S” 表示短機座），表示短機座），“4”表示旋轉(zhuǎn)磁場為四極。下面從銘牌上具表示旋轉(zhuǎn)磁場為四極。下面從銘牌上具體體讀取其技術(shù)參數(shù)。讀取其技術(shù)參數(shù)。（1）額定功率）額定功率PN（4.0kW） 表示電動機在額定工作狀態(tài)下表示電動機在額定工作狀態(tài)下運行

10、時輸出的機械功率。運行時輸出的機械功率。（2）額定電壓）額定電壓UN（380V） 表示定子繞組上應(yīng)施加的線電壓。表示定子繞組上應(yīng)施加的線電壓。 通常功率通常功率3 kW以下的異步電動機有以下的異步電動機有380V和和220V兩種額兩種額定電壓，寫成定電壓，寫成380/220V，相應(yīng)的接法有兩種，即，相應(yīng)的接法有兩種，即Y/。 4.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和銘牌三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和銘牌 電動機功率電動機功率4 kW以上時，額定電壓一般為以上時，額定電壓一般為380V，定子繞組，定子繞組作三角形連接。作三角形連接。（3）額定電壓）額定電壓IN（8.8A） 表示電動機額定運行時定子繞組的表示電動機

11、額定運行時定子繞組的線電流。若定子繞組有星形和三角形兩種接法時，相應(yīng)的額定電線電流。若定子繞組有星形和三角形兩種接法時，相應(yīng)的額定電流應(yīng)有兩種數(shù)值。流應(yīng)有兩種數(shù)值。（4）額定轉(zhuǎn)速）額定轉(zhuǎn)速nN（1440r/min） 表示電動機在額定運行時的轉(zhuǎn)表示電動機在額定運行時的轉(zhuǎn)速。速。（5）防護方式（）防護方式（IP44） 表示電動機外殼防護的方式為封閉式表示電動機外殼防護的方式為封閉式電動機。電動機。（6）頻率）頻率f（50Hz） 表示電動機定子繞組輸入交流電源的頻率。表示電動機定子繞組輸入交流電源的頻率。4.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和銘牌三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和銘牌 （7）工作制（工作制）工作制（工作

12、制S1） 表示電動機可以在銘牌標出的額表示電動機可以在銘牌標出的額定狀態(tài)下連續(xù)運行。定狀態(tài)下連續(xù)運行。S2為短時運行，為短時運行，S3為短時重復(fù)運行。為短時重復(fù)運行。（8）絕緣等級（）絕緣等級（B級絕緣）級絕緣） 表示電動機各繞組及其他絕緣表示電動機各繞組及其他絕緣部件所用絕緣材料的等級。絕緣材料按耐熱性可分為部件所用絕緣材料的等級。絕緣材料按耐熱性可分為Y、A、E、B、F、H、C七個等級，如下表所示。七個等級，如下表所示。絕緣等級YAEBFHC最高允許溫升/度(oC)90105120130155180180 目前，國產(chǎn)目前，國產(chǎn)Y系列電動機一般采用系列電動機一般采用B級絕緣。此外，銘牌級絕緣

13、。此外，銘牌上標注上標注“LW 82dB”是電動機的噪聲等級。是電動機的噪聲等級。 4.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和銘牌三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和銘牌 型號滿 載 數(shù) 據(jù)堵轉(zhuǎn)電流堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩功率/kW電壓/V接法轉(zhuǎn)速/(r/min)電流/A效率功率因數(shù)溫升/oC額定電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y-112M-4438014408.80.850.828072.02.2 除銘牌上標出的參數(shù)之外，在產(chǎn)品目錄或電工手冊中還除銘牌上標出的參數(shù)之外，在產(chǎn)品目錄或電工手冊中還有其他一些技術(shù)數(shù)據(jù)，如下表所示。有其他一些技術(shù)數(shù)據(jù)，如下表所示。（9）功率因數(shù)）功率因數(shù) 指在額定負載下定子電路的功率因數(shù)。三相異指在額定負載下定

14、子電路的功率因數(shù)。三相異步電動機的功率因數(shù)在額定負載時約為步電動機的功率因數(shù)在額定負載時約為0.70.9，在輕載和空，在輕載和空載時較低，空載時只有載時較低，空載時只有0.20.3。因此，必須正確選擇電動機。因此，必須正確選擇電動機的容量，防止的容量，防止“大馬拉小車大馬拉小車”，并力求縮短空載時間。，并力求縮短空載時間。4.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和銘牌三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和銘牌 2N2NN1NNN100%100%3cosPPPU I（10）效率）效率 指電動機在額定負載時的效率。它等于額定狀態(tài)指電動機在額定負載時的效率。它等于額定狀態(tài) 下輸出功率與輸入功率之比，即下輸出功率與輸入功率之比，

15、即（11）溫升）溫升 指額定負載時，繞組的工作溫度與環(huán)境溫度的指額定負載時，繞組的工作溫度與環(huán)境溫度的 差值。差值。（12）堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、堵轉(zhuǎn)電流）堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、堵轉(zhuǎn)電流 即即啟動轉(zhuǎn)矩啟動轉(zhuǎn)矩Tst和啟和啟動電流動電流Ist。4.2 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理 一、一、 三相交流旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生三相交流旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生 當三相異步電動機定子繞組通入對稱三相交流電后，轉(zhuǎn)子便當三相異步電動機定子繞組通入對稱三相交流電后，轉(zhuǎn)子便會旋轉(zhuǎn)起來，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的先決條件是定子繞組要產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。會旋轉(zhuǎn)起來，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的先決條件是定子繞組要產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 為了研究問題簡便，將電動機定子簡化為三相六槽結(jié)構(gòu)。

16、在為了研究問題簡便，將電動機定子簡化為三相六槽結(jié)構(gòu)。在空間上互差空間上互差120o的三相繞組的三相繞組U1U2、V1V2、W1W2中分別通入三相中分別通入三相交流電流交流電流iA、iB、iC（如下頁圖（如下頁圖（a）所示），將產(chǎn)生各自的交變）所示），將產(chǎn)生各自的交變磁場，其三個交變磁場將合成為一個兩極旋轉(zhuǎn)磁場（如下頁圖磁場，其三個交變磁場將合成為一個兩極旋轉(zhuǎn)磁場（如下頁圖（b）所示）。各繞組中電流的參考方向為從首端）所示）。各繞組中電流的參考方向為從首端U1、V1、W1流入，從末端流入，從末端U2、V2、W2流出。流出。4.2 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理 旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對

17、數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)p與定子繞組的空間排列有關(guān)。圖與定子繞組的空間排列有關(guān)。圖（b）所示是每相繞組只有一個線圈的情況，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場）所示是每相繞組只有一個線圈的情況，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場具有一對磁極（兩極）。具有一對磁極（兩極）。（a） 三相繞組通入三相交流電三相繞組通入三相交流電 （b） 旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生U1V1W1U2V2W2iAiBiC4.2 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理 電流變化一周期，兩極旋轉(zhuǎn)磁場（電流變化一周期，兩極旋轉(zhuǎn)磁場（p=1）在空間旋轉(zhuǎn)一周。）在空間旋轉(zhuǎn)一周。若電流頻率為若電流頻率為f（Hz），則旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速），則旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1=60f（r/m

18、in）。若）。若使定子旋轉(zhuǎn)磁場為四極（使定子旋轉(zhuǎn)磁場為四極（p=2），可以證明，電流變化一周期，），可以證明，電流變化一周期，旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)半周（旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)半周（180o），則），則n1=60f/2（r/min）。按類似方）。按類似方法可推得，具有法可推得，具有p對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速(又稱同步轉(zhuǎn)速又稱同步轉(zhuǎn)速)為為 n1=60f/p (r/min) 由上式可知，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速由上式可知，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1取決于電源頻率取決于電源頻率f和電動機和電動機的磁極對數(shù)的磁極對數(shù)p。中國工頻中國工頻f=50Hz，于是得出不同磁極對數(shù)旋轉(zhuǎn)，于是得出不同磁極對數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速如下頁表

19、所示。磁場的轉(zhuǎn)速如下頁表所示。4.2 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理 磁極對數(shù)p123456旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1300015001000750600500 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向與通入電動機定子繞組的電流相序一致。旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向與通入電動機定子繞組的電流相序一致。若要使旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)，只需把三根電源線中的任意兩根對若要使旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)，只需把三根電源線中的任意兩根對調(diào)即可。如若將調(diào)即可。如若將U、W對調(diào)，則對調(diào)，則U1U2繞組通入繞組通入iC相電流，相電流，W1W2繞組通入繞組通入iA相電流，即改變了通入電動機定子繞組的相電流，即改變了通入電動機定子繞組的三相電流相序，可以作圖證明，旋轉(zhuǎn)磁場與原

20、來旋轉(zhuǎn)方向三相電流相序，可以作圖證明，旋轉(zhuǎn)磁場與原來旋轉(zhuǎn)方向相反。相反。 不同磁極對數(shù)對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速不同磁極對數(shù)對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速 4.2 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理 旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)速n1順順時針方向旋轉(zhuǎn)，相當于磁場不時針方向旋轉(zhuǎn)，相當于磁場不動，轉(zhuǎn)子導體逆時針方向切割動，轉(zhuǎn)子導體逆時針方向切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢、感磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流，用右手定則判定其方應(yīng)電流，用右手定則判定其方向。有電流的轉(zhuǎn)子導體在旋轉(zhuǎn)向。有電流的轉(zhuǎn)子導體在旋轉(zhuǎn)磁場中受到電磁力的作用，用磁場中受到電磁力的作用，用左手定則判定轉(zhuǎn)子受力的方向。左手定則判定轉(zhuǎn)子受力的

21、方向。二、二、 三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理及轉(zhuǎn)差率三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理及轉(zhuǎn)差率 異步電動機轉(zhuǎn)子能在旋轉(zhuǎn)磁場作用下轉(zhuǎn)動的原理可用下異步電動機轉(zhuǎn)子能在旋轉(zhuǎn)磁場作用下轉(zhuǎn)動的原理可用下圖來說明。圖來說明。 異步電動機的運轉(zhuǎn)原理異步電動機的運轉(zhuǎn)原理4.2 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理 電磁力對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸形成電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向電磁力對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸形成電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向順時針旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速順時針旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n2與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1同方向，不難理同方向，不難理解，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速解，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n2不可能達到同步轉(zhuǎn)速不可能達到同步轉(zhuǎn)速n1（若（若n2=n1，轉(zhuǎn)子和

22、旋，轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場之間不存在相對運動，轉(zhuǎn)子導體不再切割磁力線，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁場之間不存在相對運動，轉(zhuǎn)子導體不再切割磁力線，轉(zhuǎn)子所受電磁力子所受電磁力F=0），有），有n1n2，故稱為異步電動機，故稱為異步電動機。 通常把同步轉(zhuǎn)速通常把同步轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n2的差值與同步轉(zhuǎn)速的差值與同步轉(zhuǎn)速n1之比之比稱為異步電動機的轉(zhuǎn)差率，用稱為異步電動機的轉(zhuǎn)差率，用s表示。即表示。即 s=(n1n2)/n1 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s是描繪異步電動機運行情況的重要參數(shù)。是描繪異步電動機運行情況的重要參數(shù)。4.2 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理 電動機在啟動瞬間電動機在啟動瞬間,n2=0,s=1,轉(zhuǎn)

23、差率最大轉(zhuǎn)差率最大;空載運行時空載運行時;轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速子轉(zhuǎn)速n2接近于同步轉(zhuǎn)速接近于同步轉(zhuǎn)速n1,轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s最小最小。可見?？梢?轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s反映了反映了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速差異的程度，即電動機的異步程度。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速差異的程度，即電動機的異步程度。 例如例如,Y-160M-4型三相異步電動機額定轉(zhuǎn)型三相異步電動機額定轉(zhuǎn)nN=1460(r/min),其同步轉(zhuǎn)速其同步轉(zhuǎn)速n1=1500(r/min),則額定轉(zhuǎn)差率則額定轉(zhuǎn)差率sN=(n1nN)/n1=0.027。一般情況下，異步電動機額定轉(zhuǎn)差率一般情況下，異步電動機額定轉(zhuǎn)差率sN=0.020.06。當三相。當三相異步電動機空載時異

24、步電動機空載時,由于電動機只需克服摩擦阻力和空氣阻力由于電動機只需克服摩擦阻力和空氣阻力,故轉(zhuǎn)速故轉(zhuǎn)速n2很接近同步轉(zhuǎn)速很接近同步轉(zhuǎn)速n1,轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s很小很小,一般約為一般約為0.0040.007。4.3 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析 為了全面地了解三相異步電動機的工作情況，需要弄清楚為了全面地了解三相異步電動機的工作情況，需要弄清楚一個重要的物理量一個重要的物理量電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩，下面討論相關(guān)的幾個問題。，下面討論相關(guān)的幾個問題。一、一、 電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的關(guān)系電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的關(guān)系 電動機產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩電動機產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n2的關(guān)系曲線稱為

25、電動的關(guān)系曲線稱為電動機的機械特性曲線，見右圖。機的機械特性曲線，見右圖。圖中，啟動轉(zhuǎn)矩圖中，啟動轉(zhuǎn)矩Tst為電動機啟動為電動機啟動時對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩；額定轉(zhuǎn)矩時對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩；額定轉(zhuǎn)矩TN為電動機帶額定負載時的電磁轉(zhuǎn)為電動機帶額定負載時的電磁轉(zhuǎn)矩；最大轉(zhuǎn)矩矩；最大轉(zhuǎn)矩Tm為電動機運行中為電動機運行中具有的最大電磁轉(zhuǎn)矩。具有的最大電磁轉(zhuǎn)矩。BDn2nN三相異步電動機的機械特性曲線三相異步電動機的機械特性曲線Tst0(2%6%)n1n1TNTATmC4.3 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析 1. 當電動機的啟動轉(zhuǎn)矩當電動機的啟動轉(zhuǎn)矩Tst大于負載阻力矩大于負載阻力矩TL時，電動機旋

26、時，電動機旋轉(zhuǎn)起來，并在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下逐漸加速，此時電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)起來，并在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下逐漸加速，此時電磁轉(zhuǎn)矩隨隨n2的增加逐漸增大（沿曲線的增加逐漸增大（沿曲線DC段上升），一直增大到最段上升），一直增大到最大轉(zhuǎn)矩大轉(zhuǎn)矩Tm。而后，隨著轉(zhuǎn)速的繼續(xù)增大，電磁轉(zhuǎn)矩反而逐。而后，隨著轉(zhuǎn)速的繼續(xù)增大，電磁轉(zhuǎn)矩反而逐漸減?。ㄑ厍€漸減?。ㄑ厍€CA段下降），最終當電磁轉(zhuǎn)矩等于負載阻段下降），最終當電磁轉(zhuǎn)矩等于負載阻力矩力矩TL時，電動機就以某一轉(zhuǎn)速勻速穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。時，電動機就以某一轉(zhuǎn)速勻速穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。2. 異步電動機一經(jīng)異步電動機一經(jīng)啟動啟動很快就進入機械特性曲線的很快就進入機械特性曲線的AC段，段，并

27、在其某一點上穩(wěn)定運行。電動機并在其某一點上穩(wěn)定運行。電動機AC段工作時若負載加重，段工作時若負載加重，負載阻力矩大于電磁轉(zhuǎn)矩，會使電動機轉(zhuǎn)速有所下降，但負載阻力矩大于電磁轉(zhuǎn)矩，會使電動機轉(zhuǎn)速有所下降，但與此同時，電磁轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的下降而增大，從而與負載阻與此同時，電磁轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的下降而增大，從而與負載阻4.3 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析 力矩達到新的平衡，使電動機以比原來稍低的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運力矩達到新的平衡，使電動機以比原來稍低的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。若負載的阻力矩超過了最大電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)。若負載的阻力矩超過了最大電磁轉(zhuǎn)矩Tm，負載阻力矩，負載阻力矩則會一直大于電磁轉(zhuǎn)矩（則會一直大于電磁轉(zhuǎn)

28、矩（TLT），再也不存在一個新的平），再也不存在一個新的平衡點使衡點使T=TL，電動機的轉(zhuǎn)速將會很快下降直到停止，處于，電動機的轉(zhuǎn)速將會很快下降直到停止，處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。堵轉(zhuǎn)時電動機定子繞組的電流可達到額定值的堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。堵轉(zhuǎn)時電動機定子繞組的電流可達到額定值的47倍，時間梢長將損壞電動機。倍，時間梢長將損壞電動機。3. 機械特性曲線中機械特性曲線中AC段為異步電動機的穩(wěn)定運行區(qū)。從空段為異步電動機的穩(wěn)定運行區(qū)。從空載（對應(yīng)曲線上載（對應(yīng)曲線上A點，轉(zhuǎn)速點，轉(zhuǎn)速n1）到滿載（對應(yīng)曲線上）到滿載（對應(yīng)曲線上B點，點，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速nN）轉(zhuǎn)速下降很少，僅為額定轉(zhuǎn)速的）轉(zhuǎn)速下降很少，僅為額定轉(zhuǎn)速的2%6%。只

29、要。只要 4.3 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析 負載阻力矩介于負載阻力矩介于AC區(qū)間內(nèi)，均可以找到平衡點穩(wěn)定運行。區(qū)間內(nèi)，均可以找到平衡點穩(wěn)定運行。因此因此AC段也稱為異步電動機的硬機械特性段也稱為異步電動機的硬機械特性，這種特性適合，這種特性適合于大多數(shù)生產(chǎn)機械對拖動的要求。于大多數(shù)生產(chǎn)機械對拖動的要求。4. 過載能力與啟動能力過載能力與啟動能力 電動機的最大電磁轉(zhuǎn)矩電動機的最大電磁轉(zhuǎn)矩Tm與額定轉(zhuǎn)與額定轉(zhuǎn)矩矩TN之比稱為電動機的過載能力，一般電動機的過載能力約之比稱為電動機的過載能力，一般電動機的過載能力約為為1.92.2。電動機的啟動轉(zhuǎn)矩。電動機的啟動轉(zhuǎn)矩Tst與額定

30、轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩TN之比稱為電之比稱為電動機的啟動能力，一般電動機的啟動能力約為動機的啟動能力，一般電動機的啟動能力約為1.72.2。二、電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓的關(guān)系二、電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓的關(guān)系 由于用電負荷的變化，電網(wǎng)電壓往往會發(fā)生波動。而電由于用電負荷的變化，電網(wǎng)電壓往往會發(fā)生波動。而電4.3 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析 動機的電磁轉(zhuǎn)矩對電壓很敏感，當電網(wǎng)電壓降低時，將引起動機的電磁轉(zhuǎn)矩對電壓很敏感，當電網(wǎng)電壓降低時，將引起電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩T大幅度降低。大幅度降低。 可以證明，電磁轉(zhuǎn)矩可以證明，電磁轉(zhuǎn)矩T與電動機定子繞組上所加電壓與電動機定子繞組上所加電壓U的的平方成正比，

31、即平方成正比，即 TU2 右圖是電源電壓變化右圖是電源電壓變化時的機械特性曲線。圖中時的機械特性曲線。圖中畫出了幾條不同電壓時的畫出了幾條不同電壓時的機械特性曲線。機械特性曲線。n2電源電壓變化時的機械特性曲線電源電壓變化時的機械特性曲線U20U1U2U3TU3U14.3 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析 當電動機負載的阻力矩當電動機負載的阻力矩TL一定時，由于電壓降低，電一定時，由于電壓降低，電磁轉(zhuǎn)矩磁轉(zhuǎn)矩T下降，將使電動機有可能帶不動原有的負載，于是下降，將使電動機有可能帶不動原有的負載，于是轉(zhuǎn)速下降，電流增大。如果電壓下降過多，以致最大轉(zhuǎn)矩也轉(zhuǎn)速下降，電流增大。如果電壓下

32、降過多，以致最大轉(zhuǎn)矩也低于負載轉(zhuǎn)矩時，則電動機會被迫停轉(zhuǎn)，時間稍長，電低于負載轉(zhuǎn)矩時，則電動機會被迫停轉(zhuǎn)，時間稍長，電動機會因過熱而損壞。動機會因過熱而損壞。三、輸出轉(zhuǎn)矩與輸出功率的關(guān)系三、輸出轉(zhuǎn)矩與輸出功率的關(guān)系 若電動機在運行中帶動負載轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)矩為若電動機在運行中帶動負載轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)矩為T2，軸上輸出，軸上輸出的機械功率為的機械功率為P2，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為n2，則由力學知識可知，則由力學知識可知 T2=9550P2/n24.3 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析 電動機在額定狀態(tài)下運行時，有電動機在額定狀態(tài)下運行時，有 TN=9550PN/nN 式中，式中，TN為電動機

33、輸出的額定轉(zhuǎn)矩，單位為為電動機輸出的額定轉(zhuǎn)矩，單位為Nm（牛頓（牛頓米）；米）；PN為電動機輸出的額定功率，單位為為電動機輸出的額定功率，單位為kW（千瓦）；（千瓦）；nN為電動機的額定轉(zhuǎn)速，單位為為電動機的額定轉(zhuǎn)速，單位為r/min（轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)/分鐘）。分鐘）?！纠纠?-1】已知某三相異步電動機的額定功率】已知某三相異步電動機的額定功率PN=4kW，額定，額定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速nN=1440r/min，試求額定轉(zhuǎn)矩，試求額定轉(zhuǎn)矩TN、啟動轉(zhuǎn)矩、啟動轉(zhuǎn)矩Tst、最大轉(zhuǎn)、最大轉(zhuǎn)矩矩Tm（過載能力為（過載能力為2.2，啟動能力為，啟動能力為1.8）。若電動機滿載運）。若電動機滿載運行，定子繞組上電壓下降行，定

34、子繞組上電壓下降20%時，電動機能否繼續(xù)旋轉(zhuǎn)？能時，電動機能否繼續(xù)旋轉(zhuǎn)？能否在此狀態(tài)下滿載啟動？否在此狀態(tài)下滿載啟動？4.3 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析 【解】【解】 額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩TN=9550(PN/nN)=9550(4/1440)=26.5Nm 啟動轉(zhuǎn)矩啟動轉(zhuǎn)矩Tst =1.8TN=1.826.5=47.8Nm 最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩Tm=2.2TN=2.226.5=58.4Nm 當電壓降低當電壓降低20%時，根據(jù)時，根據(jù)TU2，對應(yīng)的啟動轉(zhuǎn)矩、，對應(yīng)的啟動轉(zhuǎn)矩、 最大轉(zhuǎn)矩為最大轉(zhuǎn)矩為 Tst =0.82Tst=0.64Tst=0.6447.8=30.6Nm Tm=0.

35、82Tm=0.64Tm=0.6458.4=37.4Nm 滿載運行時，因為滿載運行時，因為TL=TN=26.5Nm Tm，所以降壓后，所以降壓后 能在新的平衡點以新的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行。能在新的平衡點以新的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行。 滿載啟動時，因為滿載啟動時，因為TL=TN=26.5Nm 1，故電動機降壓故電動機降壓啟動，定子繞啟動，定子繞組電流較全壓啟動時減小，組電流較全壓啟動時減小，反映到原邊電路，輸電線路反映到原邊電路，輸電線路上的電流將更小一些。上的電流將更小一些。L1FUM3L2L3SA2SA1全壓運行降壓啟動自耦變壓器降壓啟動自耦變壓器降壓啟動4.4 三相異步電動機的啟動、調(diào)速、制動三相異步電動機的

36、啟動、調(diào)速、制動 待電動機啟動完畢后，將待電動機啟動完畢后，將SA2切換到全壓運行位置上，電動切換到全壓運行位置上，電動機正常運行。機正常運行。該方法一般適用于容量較大的籠式異步電動機。該方法一般適用于容量較大的籠式異步電動機。（3）星形（）星形（Y）三角形（三角形（）降壓啟動）降壓啟動 如下頁圖所示。正常工作時定子繞組三角形連接的電動如下頁圖所示。正常工作時定子繞組三角形連接的電動機，啟動時可先換接成星形。啟動時，將開關(guān)機，啟動時可先換接成星形。啟動時，將開關(guān)SA1閉合，閉合，SA2置置于于Y形連接的位置上，電動機定子繞組星形連接降壓啟動。待形連接的位置上，電動機定子繞組星形連接降壓啟動。待

37、啟動完畢后，再將開關(guān)啟動完畢后，再將開關(guān)SA2切換到三角形連接的位置上，電動切換到三角形連接的位置上，電動機正常運行。這種降壓啟動，由于電動機每相繞組上的電壓降機正常運行。這種降壓啟動，由于電動機每相繞組上的電壓降為額定值的為額定值的 ，使得啟動轉(zhuǎn)矩、啟動電流均為三角形，使得啟動轉(zhuǎn)矩、啟動電流均為三角形1/ 34.4 三相異步電動機的啟動、調(diào)速、制動三相異步電動機的啟動、調(diào)速、制動 YW2V2U2W1V1U1L1FUL2L3SA2SA1連接時的連接時的1/3。 這種方法適合于這種方法適合于電動機輕載或空載電動機輕載或空載啟動。啟動。 Y-換接降壓啟動換接降壓啟動 4.4 三相異步電動機的啟動、

38、調(diào)速、制動三相異步電動機的啟動、調(diào)速、制動 二、二、 三相異步電動機的調(diào)速三相異步電動機的調(diào)速 調(diào)速是指人為地改變電動機的轉(zhuǎn)速。根據(jù)調(diào)速是指人為地改變電動機的轉(zhuǎn)速。根據(jù)n1=60f/p可知，可知，異步電動機的調(diào)速方法如下。異步電動機的調(diào)速方法如下。1. 變極（變極（p）調(diào)速）調(diào)速 這種方法是將定子繞組的接線端引出，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)改這種方法是將定子繞組的接線端引出，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)改變繞組接法，以改變磁極對數(shù)，構(gòu)成多速電動機。用得最多變繞組接法，以改變磁極對數(shù)，構(gòu)成多速電動機。用得最多的是雙速電動機，也有三速或四速的電動機。其產(chǎn)品為的是雙速電動機，也有三速或四速的電動機。其產(chǎn)品為YD系列。通常有系列。

39、通常有4/2極、極、6/4極、極、8/4極、極、8/6極、極、12/6極。也有極。也有6/4/2極、極、8/4/2極、極、8/6/4極，還有極，還有12/8/6/4極等多種產(chǎn)品。這極等多種產(chǎn)品。這種調(diào)速是步極式的調(diào)速方法。種調(diào)速是步極式的調(diào)速方法。4.4 三相異步電動機的啟動、調(diào)速、制動三相異步電動機的啟動、調(diào)速、制動 2. 變頻（變頻（f）調(diào)速）調(diào)速U可調(diào)+U變頻調(diào)速方框圖變頻調(diào)速方框圖350Hz可 控整流器f可調(diào)M3逆變 器這種調(diào)速是通過改變異步電動機供電電源的頻率來實現(xiàn)的。這種調(diào)速是通過改變異步電動機供電電源的頻率來實現(xiàn)的。上圖是變頻調(diào)速的方框圖?？煽卣髌飨葘⑸蠄D是變頻調(diào)速的方框圖?？?/p>

40、控整流器先將50Hz的交流電的交流電變換成電壓可調(diào)的直流電，再由逆變器將直流電變換成頻變換成電壓可調(diào)的直流電，再由逆變器將直流電變換成頻率可調(diào)的三相交流電，從而實現(xiàn)三相異步電動機的無級調(diào)率可調(diào)的三相交流電，從而實現(xiàn)三相異步電動機的無級調(diào)速。近年來，電力半導體器件的成本在不斷降低，可靠性速。近年來，電力半導體器件的成本在不斷降低，可靠性在不斷增強，這種調(diào)速方法得到了越來越廣泛的使用。在不斷增強，這種調(diào)速方法得到了越來越廣泛的使用。4.4 三相異步電動機的啟動、調(diào)速、制動三相異步電動機的啟動、調(diào)速、制動 4. 變壓調(diào)速變壓調(diào)速 這種調(diào)速方法是用電抗器或自耦變壓器來降低定子繞組上這種調(diào)速方法是用電抗

41、器或自耦變壓器來降低定子繞組上所承受的電壓，進而改變轉(zhuǎn)矩，獲得一定的調(diào)速范圍。所承受的電壓，進而改變轉(zhuǎn)矩，獲得一定的調(diào)速范圍。這種這種方法常用于拖動風機、泵類等負載。家用電器中的風扇就是方法常用于拖動風機、泵類等負載。家用電器中的風扇就是用這種方法調(diào)速的。用這種方法調(diào)速的。三、三、 三相異步電動機的制動三相異步電動機的制動 電動機電源斷開后，由于慣性作用，尚需一段時間才能電動機電源斷開后，由于慣性作用，尚需一段時間才能完全停下來。在某些應(yīng)用場合，要求電動機能夠準確停位和完全停下來。在某些應(yīng)用場合，要求電動機能夠準確停位和迅速停車，以提高生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)安全。迅速停車，以提高生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)

42、安全。在電動機斷開在電動機斷開電源后，采用一定措施使電動機停下來稱為電動機的制動。電源后，采用一定措施使電動機停下來稱為電動機的制動。4.4 三相異步電動機的啟動、調(diào)速、制動三相異步電動機的啟動、調(diào)速、制動 制動的方法有機械制動和電氣制動兩種制動的方法有機械制動和電氣制動兩種,在此介紹電氣制動在此介紹電氣制動.常用的電氣制動方法有能耗制動、反接制動、回饋制動等。常用的電氣制動方法有能耗制動、反接制動、回饋制動等。1. 能耗制動能耗制動 能耗制動的原理如下圖所示。能耗制動的原理如下圖所示。L1+M3L2L3n1=0Fn2當切斷三相電源時，接通直流當切斷三相電源時，接通直流電源，直流電流通過定子繞

43、組電源，直流電流通過定子繞組產(chǎn)生固定不動的磁場，轉(zhuǎn)子電產(chǎn)生固定不動的磁場，轉(zhuǎn)子電流與直流電流固定磁場相互作流與直流電流固定磁場相互作用產(chǎn)生與電動機轉(zhuǎn)動方向相反用產(chǎn)生與電動機轉(zhuǎn)動方向相反的轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)制動。的轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)制動。4.4 三相異步電動機的啟動、調(diào)速、制動三相異步電動機的啟動、調(diào)速、制動 這種方法是把電動機軸上的旋轉(zhuǎn)動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，消耗在這種方法是把電動機軸上的旋轉(zhuǎn)動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽脑谥苿悠麟娮枭?，故稱為能耗制動。制動轉(zhuǎn)矩的大小與直流電制動器電阻上，故稱為能耗制動。制動轉(zhuǎn)矩的大小與直流電流的大小有關(guān)，制動電流一般為電動機額定電流的流的大小有關(guān)，制動電流一般為電動機額定電流的0.51倍。倍

44、。能耗制動能量消耗小，制動平穩(wěn)，無沖擊，但需要直流電源。能耗制動能量消耗小，制動平穩(wěn)，無沖擊，但需要直流電源。2. 反接制動反接制動 反接制動的原理如下頁圖所示。在電動機停車時，將接反接制動的原理如下頁圖所示。在電動機停車時，將接至定子電源線中的任意兩相反接，旋轉(zhuǎn)磁場將反向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)至定子電源線中的任意兩相反接，旋轉(zhuǎn)磁場將反向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子慣性轉(zhuǎn)動方向相反的轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)制動。生與轉(zhuǎn)子慣性轉(zhuǎn)動方向相反的轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)制動。 應(yīng)特別指出的是，當轉(zhuǎn)速接近零時，應(yīng)利用某種控制電應(yīng)特別指出的是，當轉(zhuǎn)速接近零時，應(yīng)利用某種控制電路將電源自動切斷，否則電動機將反轉(zhuǎn)。路將電源自動切斷，否則電動機將反轉(zhuǎn)。4.4 三相

45、異步電動機的啟動、調(diào)速、制動三相異步電動機的啟動、調(diào)速、制動 反接制動時，由于旋轉(zhuǎn)反接制動時，由于旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)速很磁場與轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)速很大，因而電流較大，對功大，因而電流較大，對功率較大的電動機制動時應(yīng)率較大的電動機制動時應(yīng)考慮限流?？紤]限流。 反接制動方法簡單、效反接制動方法簡單、效果較好，但能量消耗較大。果較好，但能量消耗較大。L1M3L2L3n1Fn23. 回回饋制動饋制動 如果電動機拖動的位能性負載下落時，電動機反而被負如果電動機拖動的位能性負載下落時，電動機反而被負載拖動，此時電動機定子繞組如果通電產(chǎn)載拖動，此時電動機定子繞組如果通電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場且轉(zhuǎn)速為生旋轉(zhuǎn)磁場且轉(zhuǎn)速為n

46、1，當負載拖動電動機使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，當負載拖動電動機使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n2超過同步轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速n1時，電動時，電動4.4 三相異步電動機的啟動、調(diào)速、制動三相異步電動機的啟動、調(diào)速、制動 機的轉(zhuǎn)子導體將受到反方向的作用力，如右下圖所示。機的轉(zhuǎn)子導體將受到反方向的作用力，如右下圖所示。 n1NMSFn2n2Fn2n1 回饋制動 此時的重物將不致因自由下此時的重物將不致因自由下落不斷加速造成危險，而在制動落不斷加速造成危險，而在制動力的作用下勻速下落，使重物能力的作用下勻速下落，使重物能平穩(wěn)地放下。這種制動方法常在平穩(wěn)地放下。這種制動方法常在起重、運輸設(shè)備中被應(yīng)用。起重、運輸設(shè)備中被應(yīng)用。 在上述制動狀態(tài)

47、下，電在上述制動狀態(tài)下，電動機轉(zhuǎn)子電流將反相，與之相應(yīng)定子繞組中電流也要反相，電動機轉(zhuǎn)子電流將反相，與之相應(yīng)定子繞組中電流也要反相，電動機成為被下落的重物拖動的發(fā)電機，產(chǎn)生的能量回饋給電源，動機成為被下落的重物拖動的發(fā)電機，產(chǎn)生的能量回饋給電源，故稱為回饋制動。故稱為回饋制動。4.5 單相異步電動機單相異步電動機 單相異步電動機是由單相電源供電的小功率電動機。單相異步電動機是由單相電源供電的小功率電動機。日日常生活中的電風扇、電冰箱、洗衣機、攪拌機、抽排油煙機常生活中的電風扇、電冰箱、洗衣機、攪拌機、抽排油煙機等均采用單相異步電動機作動力。等均采用單相異步電動機作動力。 由于單相異步電動機繞組

48、通過單相交變電流，若電動機由于單相異步電動機繞組通過單相交變電流，若電動機定子鐵心上只有單相繞組，所產(chǎn)生的磁通是交變脈動磁通，定子鐵心上只有單相繞組，所產(chǎn)生的磁通是交變脈動磁通，它的軸線在空間上是固定不變的，這樣的磁通是不可能使轉(zhuǎn)它的軸線在空間上是固定不變的，這樣的磁通是不可能使轉(zhuǎn)子啟動旋轉(zhuǎn)的。因此必須采用另外的啟動措施。下面介紹兩子啟動旋轉(zhuǎn)的。因此必須采用另外的啟動措施。下面介紹兩種常用的籠式單相異步電動機。種常用的籠式單相異步電動機。4.5 單相異步電動機單相異步電動機一、一、 電容分相式單相異步電動機電容分相式單相異步電動機U2U1i1i2u+CFU籠式轉(zhuǎn)子V2V1SA1 右下圖為電容分

49、相式單相異步電動機的定子電路。其定子右下圖為電容分相式單相異步電動機的定子電路。其定子具有兩個繞組具有兩個繞組U1U2、V1V2，它們在空間互差，它們在空間互差90o。其中。其中U1U2稱稱為工作繞組，流過的電流為為工作繞組，流過的電流為i2；V1V2繞組中串有電容器，稱為繞組中串有電容器，稱為啟動繞組，流過的電流為啟動繞組，流過的電流為i1。兩個繞組接在同一單相交流電源。兩個繞組接在同一單相交流電源上。適當選擇電容器上。適當選擇電容器C的容量，可的容量，可使兩個繞組中的電流使兩個繞組中的電流 i1、i2 相位差相位差為為90o，這樣在空間上互成，這樣在空間上互成90o的兩的兩相繞組通入互差相

50、繞組通入互差90o的兩相交流電，的兩相交流電，便產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場，如下頁圖所示。便產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場，如下頁圖所示。4.5 單相異步電動機單相異步電動機互差互差90o的兩相交流電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的兩相交流電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場4.5 單相異步電動機單相異步電動機2u+C1SA1SA2 在在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，電動機的轉(zhuǎn)子就會沿旋轉(zhuǎn)磁場方旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，電動機的轉(zhuǎn)子就會沿旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)，有的單相異步電動機不采用電容分相，而是采用在向旋轉(zhuǎn)，有的單相異步電動機不采用電容分相，而是采用在啟動繞組中串入電阻的方法，使得兩相繞組中的電流在相位啟動繞組中串入電阻的方法，使得兩相繞組中的電流在相位上存在一定的電角度，也可

51、以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。上存在一定的電角度，也可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 電容分相式異步電動機改變轉(zhuǎn)向的方法是通過切換開關(guān)電容分相式異步電動機改變轉(zhuǎn)向的方法是通過切換開關(guān)把電容器改接到另一個繞組上，把電容器改接到另一個繞組上，或?qū)⑷我焕@組的首末端互換。或?qū)⑷我焕@組的首末端互換。右圖表示通過轉(zhuǎn)換開關(guān)右圖表示通過轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1改變轉(zhuǎn)向的電路圖。改變轉(zhuǎn)向的電路圖。4.5 單相異步電動機單相異步電動機二、二、 罩極式單相異步電動機罩極式單相異步電動機 罩極式單相異步電動機定子鐵心做成凸極式，轉(zhuǎn)子仍為鼠罩極式單相異步電動機定子鐵心做成凸極式，轉(zhuǎn)子仍為鼠籠式，如右下圖所示。在定子磁極上開一個槽，將磁柱分成籠式，如右下圖所

52、示。在定子磁極上開一個槽，將磁柱分成兩部分，在較小的磁極上套一個短路銅環(huán)，稱為罩極。在磁兩部分，在較小的磁極上套一個短路銅環(huán)，稱為罩極。在磁極上繞有單相繞組，當通入極上繞有單相繞組，當通入單相交流電時，鐵心中便產(chǎn)單相交流電時，鐵心中便產(chǎn)生交變磁通。在交變磁通的生交變磁通。在交變磁通的作用下，銅環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電作用下，銅環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流。由楞次定律可知，感應(yīng)流。由楞次定律可知，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場將阻礙原來電流產(chǎn)生的磁場將阻礙原來4.5 單相異步電動機單相異步電動機磁場的變化，使罩極穿過的磁通滯后于未罩銅環(huán)部分穿過的磁場的變化，使罩極穿過的磁通滯后于未罩銅環(huán)部分穿過的磁通，如同磁通總是從未罩部分向罩

53、極移動?？傮w上看，好磁通，如同磁通總是從未罩部分向罩極移動?？傮w上看，好像磁場在旋轉(zhuǎn)，從而獲得啟動轉(zhuǎn)矩。下圖表示電流變化半周像磁場在旋轉(zhuǎn)，從而獲得啟動轉(zhuǎn)矩。下圖表示電流變化半周期磁通變化的情況。期磁通變化的情況。4.5 單相異步電動機單相異步電動機 罩極上的銅環(huán)是固定的，而磁場總是從未罩部分向罩極罩極上的銅環(huán)是固定的，而磁場總是從未罩部分向罩極移動，故磁場的轉(zhuǎn)動方向是不變的。所以，罩極式單相異步移動，故磁場的轉(zhuǎn)動方向是不變的。所以，罩極式單相異步電動機不能改變轉(zhuǎn)向，它的啟動轉(zhuǎn)矩較分相式單相異步電動電動機不能改變轉(zhuǎn)向，它的啟動轉(zhuǎn)矩較分相式單相異步電動機的啟動轉(zhuǎn)矩小，一般用在空載或輕載啟動的臺扇、

54、排風機機的啟動轉(zhuǎn)矩小，一般用在空載或輕載啟動的臺扇、排風機等設(shè)備中。等設(shè)備中。4.6 同步電動機同步電動機 電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速始終與定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速相同，這類電電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速始終與定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速相同，這類電動機稱為同步電動機。動機稱為同步電動機。同步電動機主要分三相同步電動機和同步電動機主要分三相同步電動機和微型同步電動機兩類。微型同步電動機兩類。一、一、 三相同步電動機三相同步電動機 三相同步電動機也分為定子和轉(zhuǎn)子兩大部分。其定子與三三相同步電動機也分為定子和轉(zhuǎn)子兩大部分。其定子與三相異步電動機的定子結(jié)構(gòu)完全相同，也是由機座、定子鐵心、相異步電動機的定子結(jié)構(gòu)完全相同，也是由機座、定子鐵心、

55、定子三相繞組等組成。三相繞組也可以接成星形或三角形。定子三相繞組等組成。三相繞組也可以接成星形或三角形。通入三相交流電后，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。通入三相交流電后，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 三相同步電動機轉(zhuǎn)子通常由凸出的磁極上裝有直流勵磁三相同步電動機轉(zhuǎn)子通常由凸出的磁極上裝有直流勵磁繞組，下頁圖（繞組，下頁圖（a）為三相同步電動機的結(jié)構(gòu)示意圖。）為三相同步電動機的結(jié)構(gòu)示意圖。4.6 同步電動機同步電動機W2+W1V2V1U1U2un2=n1n1NSSNn2（a） （b） 當轉(zhuǎn)子勵磁繞組中通入直流電時，便產(chǎn)生恒定的磁極，該磁當轉(zhuǎn)子勵磁繞組中通入直流電時，便產(chǎn)生恒定的磁極，該磁極被定子旋轉(zhuǎn)磁場吸住并拖動轉(zhuǎn)子以同步轉(zhuǎn)

56、速旋轉(zhuǎn)。上圖（極被定子旋轉(zhuǎn)磁場吸住并拖動轉(zhuǎn)子以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。上圖（b）為三相同步電動機的運轉(zhuǎn)原理圖。為了保證轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)速度為三相同步電動機的運轉(zhuǎn)原理圖。為了保證轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)速度相同，轉(zhuǎn)子磁極與定子旋轉(zhuǎn)磁極對數(shù)必須相等。相同，轉(zhuǎn)子磁極與定子旋轉(zhuǎn)磁極對數(shù)必須相等。4.6 同步電動機同步電動機 三相同步電動機啟動方式：異步啟動，同步運轉(zhuǎn)。即轉(zhuǎn)三相同步電動機啟動方式：異步啟動，同步運轉(zhuǎn)。即轉(zhuǎn)子邊沿安裝許多類似籠式異步電動機轉(zhuǎn)子子邊沿安裝許多類似籠式異步電動機轉(zhuǎn)子的導條，如右圖所示。啟動時，轉(zhuǎn)子上的的導條，如右圖所示。啟動時，轉(zhuǎn)子上的直流勵磁繞組不通電，使轉(zhuǎn)子先異步啟動，直流勵磁繞組不通電，使轉(zhuǎn)子

57、先異步啟動，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時，再通入直流當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時，再通入直流勵磁電流，旋轉(zhuǎn)磁場就會立即吸住轉(zhuǎn)子同勵磁電流，旋轉(zhuǎn)磁場就會立即吸住轉(zhuǎn)子同步運轉(zhuǎn)。步運轉(zhuǎn)。 三相同步電動機在運行中有以下特點。三相同步電動機在運行中有以下特點。 1. 恒速性恒速性4.6 同步電動機同步電動機 只要同步電動機所帶負載的阻轉(zhuǎn)矩不超過允許值，其轉(zhuǎn)速只要同步電動機所帶負載的阻轉(zhuǎn)矩不超過允許值，其轉(zhuǎn)速總是等于同步轉(zhuǎn)速。所以同步電動機常用于拖動要求恒速的總是等于同步轉(zhuǎn)速。所以同步電動機常用于拖動要求恒速的生產(chǎn)機械，例如合成氨廠的壓縮機、水泵、碎石機等。生產(chǎn)機械，例如合成氨廠的壓縮機、水泵、碎石機等。2. 功

58、率因數(shù)可調(diào)性功率因數(shù)可調(diào)性 同步電動機可以通過對轉(zhuǎn)子勵磁電流的調(diào)節(jié)來改變電動同步電動機可以通過對轉(zhuǎn)子勵磁電流的調(diào)節(jié)來改變電動機本身的功率因數(shù)。當機本身的功率因數(shù)。當cos=1時，電動機呈電阻性，相當于時，電動機呈電阻性，相當于純電阻性負載，此狀態(tài)稱準勵磁狀態(tài)；當減小勵磁電流，可純電阻性負載，此狀態(tài)稱準勵磁狀態(tài)；當減小勵磁電流，可使電動機呈感性，相當于感性負載，此狀態(tài)稱欠勵磁狀態(tài)；使電動機呈感性，相當于感性負載，此狀態(tài)稱欠勵磁狀態(tài)；當增大勵磁電流，可使電動機呈容性，相當于容性負載，此當增大勵磁電流，可使電動機呈容性，相當于容性負載，此4.6 同步電動機同步電動機狀態(tài)稱過勵磁狀態(tài)。利用三相同步電動

59、機可將自身轉(zhuǎn)變?yōu)槿轄顟B(tài)稱過勵磁狀態(tài)。利用三相同步電動機可將自身轉(zhuǎn)變?yōu)槿菪载撦d這一特點，在電網(wǎng)中，可和電容器一樣起到提高功率性負載這一特點，在電網(wǎng)中，可和電容器一樣起到提高功率因數(shù)的作用。在工廠中，功率較大的電動機常使用同步電動因數(shù)的作用。在工廠中，功率較大的電動機常使用同步電動機，以改善全廠的功率因數(shù)。機，以改善全廠的功率因數(shù)。 三相同步電動機與三相異步電動機相比較，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，三相同步電動機與三相異步電動機相比較，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較貴，需交、直流電源供電，且不能調(diào)速，作為動力機價格較貴，需交、直流電源供電，且不能調(diào)速，作為動力機械使用受到一定的限制，但可以作為同步補償機使用，使其械使用受到一定的

60、限制，但可以作為同步補償機使用，使其空載運行，向電網(wǎng)輸送無功電流，提高功率因數(shù)。空載運行，向電網(wǎng)輸送無功電流，提高功率因數(shù)。二、二、 微型同步電動機微型同步電動機4.6 同步電動機同步電動機 微型同步電動機是一種不需外加直流電源的小容量單相微型同步電動機是一種不需外加直流電源的小容量單相同步電動機。所使用的是單相交流電源。具有體積小、結(jié)構(gòu)同步電動機。所使用的是單相交流電源。具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠及轉(zhuǎn)速恒定等特點，廣泛應(yīng)用于自動化裝置、簡單、運行可靠及轉(zhuǎn)速恒定等特點，廣泛應(yīng)用于自動化裝置、記錄儀器、錄音機、電影機設(shè)備中。記錄儀器、錄音機、電影機設(shè)備中。 微型同步電動機的定子單相異步電動機