chapter7交流電動機課件

第7章交流電動機

7.1三相異步電動機的構(gòu)造7.2三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理7.3三相異步電動機的電路分析7.4三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩與機械特性7.5三相異步電動機的起動7.6三相異步電動機電動機的調(diào)速7.7三相異步電動機的制動7.8三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)7.9三相異步電動機的選擇7.10單相異步電動機7.1三相異步電動機的構(gòu)造鼠籠式三相異步電動機繞線式定子轉(zhuǎn)子定子鐵芯機座定子繞組轉(zhuǎn)子鐵芯轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)子繞組所以，定子繞組可以接成星形或三角形。

當(dāng)電動機每相繞組額定電壓等于電源的相電壓時，繞組接成星形聯(lián)結(jié)；等于電源的線電壓時，繞組接成三角形聯(lián)結(jié)。接線盒三相異步電動機定子繞組屬于三相對稱負載2．轉(zhuǎn)子是電動機的旋轉(zhuǎn)部分。由轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組組成。籠型轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子繞組又分籠型轉(zhuǎn)子和繞線型轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子繞組是在鐵心槽內(nèi)壓進銅條，兩端分別焊在兩個銅環(huán)上。中小型電動機一般用熔化的鋁澆鑄成轉(zhuǎn)子繞組。

鐵心是由厚的硅鋼片疊壓而成的圓柱體，其外圓周沖有槽孔，以嵌置轉(zhuǎn)子繞組。

鐵心與籠型相同，但鐵心槽內(nèi)嵌置對稱三相繞組并作星形聯(lián)結(jié)。各相繞組首端通過滑環(huán)和電刷引到相應(yīng)的接線盒里，在起動和調(diào)速時可在轉(zhuǎn)子電路中串入附加電阻。繞線型異步電動機能獲得較好的起動與調(diào)速性能。繞線轉(zhuǎn)子接線示意圖iUt=0°時tiU1V2V1U2W1W2iU=0iV為負值iW為正值NS0°設(shè)：電流的流入端用表示iViW電流的流出端用表示1．旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生tt=60°時iU1V2V1U2W1W2NS60°iW

=0iV為負值iU為正值iUiViW0t=90°時U1V2V1U2W1W2NS90°iU為正值iV為負值iW為負值tiiUiViW0t=0°U1W2V1U2W1V2NS0°Nt=180U1W2V1U2W1V2S180°t=90°U1W2V1U2W1V2NS90°t=60U1W2V1U2W1V2NS60°旋轉(zhuǎn)磁場空間相差120o角的三相繞組，通入對稱三相電流時，產(chǎn)生的是一對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場,當(dāng)電流經(jīng)過一個周期變化時，磁場也沿著順時針方向旋轉(zhuǎn)了一周(在空間旋轉(zhuǎn)的角度為360o)。綜上分析可以得出：tiiUiViW0U1V1W1U2W2V2iUiW9060°0U1W2V1U2W1V2NS0°相序U1-W1-V1-U1iV2．改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向U1W2V1U2W1V2NS60°U1W2V1U2W1V2NS90°

前面討論的旋轉(zhuǎn)磁場是一對極磁場，當(dāng)改變定子繞組在空間的排列，可以制成兩對、三對或更多對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，而磁極對數(shù)影響旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速?！娫吹念l率—磁極對數(shù)若f1=50Hz3．旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)

p旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0，又稱作同步轉(zhuǎn)速n0的單位：r/min磁極對數(shù)p12345旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0/(r.min-1)3000150010007506007.2.2電動機的轉(zhuǎn)動原理ωt=0時轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)情況n0AXBYCZNSω轉(zhuǎn)子導(dǎo)線（閉合）切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電流流過電流的轉(zhuǎn)子受旋轉(zhuǎn)磁場作用，產(chǎn)生力矩，因此轉(zhuǎn)子順著同步磁場n0的方向轉(zhuǎn)動異步機的轉(zhuǎn)動原理固定不動的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場相切割后感應(yīng)電流成為載流導(dǎo)體。載流導(dǎo)體又和旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，對軸生成電磁轉(zhuǎn)矩，于是電動機就順著同步轉(zhuǎn)速的方向轉(zhuǎn)動起來。定子中的正弦電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場電生磁磁生電電磁作用產(chǎn)生力矩問題與討論電動機的轉(zhuǎn)速n能等于同步轉(zhuǎn)速n0嗎？轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運動提示：如果轉(zhuǎn)子不切割磁場不能生成感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子不是載流導(dǎo)體則不能受力轉(zhuǎn)動結(jié)論：n≠n0異步！同步轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)差率：解：

三相異步電動機p=3，電源f1=50Hz，電機額定轉(zhuǎn)速n=960r/min。求：轉(zhuǎn)差率s，例：電磁轉(zhuǎn)矩T：轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下,受到電磁力對于轉(zhuǎn)軸所形成的轉(zhuǎn)距之總和，是反映電動機做功能量的一個量。結(jié)構(gòu)常數(shù)每極磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路的7.4.1轉(zhuǎn)矩公式（牛頓米）7.4三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩與機械特性將如下參數(shù)代入上式：得到轉(zhuǎn)矩公式

單位（N.m）10n0Tn得特性曲線：啟動時n=0最大轉(zhuǎn)速n=n0時在U1及R2一定時，T僅隨S變化得特性曲線：7.4.2機械特性曲線三個重要轉(zhuǎn)矩n0Tn牛頓?米nN

電機在額定電壓下，以額定轉(zhuǎn)速nN運行，輸出額定功率PN時，電機轉(zhuǎn)軸上輸出的轉(zhuǎn)矩。1、額定轉(zhuǎn)矩TN:TN、Tmax、Tst負載轉(zhuǎn)矩用

TL

表示TstTmax2、最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩中的最大值，也是臨界值n0nnNTstTmax過載系數(shù)3、啟動轉(zhuǎn)矩Tst:一般電動機啟動時的轉(zhuǎn)矩

Tst

體現(xiàn)了電動機帶載起動的能力。若Tst>TL電動機能起動，否則將起動不了。如果TL>

Tmax電動機將會因帶不動負載而停轉(zhuǎn)。啟動系數(shù)例：三相異步電動機，額定功率P2N=10kW，額定轉(zhuǎn)速nN=1450r/min，啟動能力Tst/TN=1.4，過載系數(shù)=2.0，效率為87.5%。求額定轉(zhuǎn)矩、啟動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩及額定輸入功率。（1）額定轉(zhuǎn)矩TN（2）啟動轉(zhuǎn)矩Tst（3）最大轉(zhuǎn)矩Tm解：所求量：TN、Tst、Tm、P1N（4）輸入功率P1N

實驗室、家庭及辦公場所通常是單相供電，因此實驗室的很多儀器、各種電動小型工具、家用洗衣機、電冰箱、電風(fēng)扇等，都采用單相異步電動機。單相異步機采用鼠籠式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，一般容量多在0.75KW以下。7.10單相異步電動機

日常生活中的電風(fēng)扇、電冰箱、洗衣機、攪拌機等均采用單相異步電動機作動力。

U1U2：工作繞組，流過的電流為i2；

V1V2：起動繞組，串有電容器，流過的電流為i1；它們在空間互差90。轉(zhuǎn)子為籠型工作繞組起動繞組籠型轉(zhuǎn)子

定子兩個繞組：7.10.1電容分相式單相異步電動機

選擇適當(dāng)電容可使電容分相式單相異步電動機中兩個繞組中的電流相位差為90。

在空間上互成90的兩相繞組通入互差90的兩相交流電，便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。電容分相式起動~KDCWSTW:主繞組ST：啟動繞組K：離心開關(guān)啟動時開關(guān)K閉合，使兩繞組電流相位差約為90°，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，電機轉(zhuǎn)起來；轉(zhuǎn)動正常以后離心開關(guān)被甩開，啟動繞組被切斷。

采用在起動繞組中串入電阻的方法也可使兩相繞組中的電流在相位上存在一定的角度產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)動原理與三相異步電動機相同。

定子磁極上開一個槽，將磁極分成兩部分，較小部分套一個短路環(huán)

—罩極。短路環(huán)

罩極式單相異步電動機定子鐵心做成凸極式，轉(zhuǎn)子仍為籠型。7.10.2罩極式單相異步電動機定子磁極轉(zhuǎn)子短路環(huán)

定子通入電流以后，部分磁通穿過短路環(huán)，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電流。短路環(huán)中的電流阻礙磁通的變化，致使有短路環(huán)部分和沒有短路環(huán)部分產(chǎn)生的磁通有了相位差，從而形成旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來。

圖中電機的轉(zhuǎn)動方向：瞬時針旋轉(zhuǎn)。因為沒有短路環(huán)部分的磁通比有短路環(huán)部分的磁通領(lǐng)先。

罩極式單相異步電動機不能改變轉(zhuǎn)向，它的起動轉(zhuǎn)矩較小，一般用在空載或輕載起動的風(fēng)扇、排氣扇等設(shè)備中。三相異步電動機能否當(dāng)做單相電機使用？

三相異步電動機在運行過程中，若其中一相和電源斷開，則變成單相運行。思考此時和單相電機一樣，電機仍會按原來方向運轉(zhuǎn)。三相異步電動機若在啟動前