第七章交流電動機

電工技術基礎

專業(yè)基礎課第七章異步電動機交流電動機電動機直流電動機鼠籠式繞線式異步機同步機他勵、異勵、串勵、復勵鼠籠式異步交流電動機授課內容：基本結構、工作原理、機械特性、控制方法電動機的分類三相異步電動機應用最為廣泛，用來驅動各種金屬切削機床、起重機、功率不大的通風機及水泵等；直流電動機一般用于均勻調速的生產機械上，如龍門刨床、軋剛機等；同步電動機

主要應用于功率較大、不需調速、長期工作的各種生產機械上，如壓縮機、水泵、通風機等；單相異步電動機

常用于功率不大的電動工具和某些家電中。7.1.1三相異步機的結構YBZXAC轉子定子定子繞組（三相）機座定子7.1三相異步電動機的結構與工作原理鐵心：由內周有槽的硅鋼片疊成。U1---U2

V1---V2W1---W2三相繞組機座：鑄鋼或鑄鐵

轉子:在旋轉磁場作用下，產生感應電動勢或電流。轉子籠型轉子鐵心：由外周有槽的硅鋼片疊成。(1)籠型轉子

鐵芯槽內放銅條，端部用短路環(huán)形成一體，或鑄鋁形成轉子繞組。(2)繞線型轉子

同定子繞組一樣，也分為三相，并且接成星形。籠型繞線型磁鐵閉合線圈7.1.2三相異步機的轉動原理磁極旋轉導線切割磁力線產生感應電動勢導線長磁感應強度切割速度（右手定則）閉合導線產生電流

i（左手定則）通電導線在磁場中受力1.線圈跟著磁鐵轉→兩者轉動方向一致結論：異步2.線圈比磁場轉得慢1、旋轉磁場的產生AYCBZ異步機中,旋轉磁場代替了旋轉磁極(?)電流出()電流入XAXYCBZAXBYCZ合成磁場方向：向下U1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2三相電流合成磁

場的分布情況合成磁場方向向下合成磁場旋轉60°合成磁場旋轉90°600

to旋轉方向：取決于三相電流的相序。改變電機的旋轉方向：換接其中兩相2、旋轉磁場的旋轉方向3.旋轉磁場的極對數P當三相定子繞組按圖示排列時，產生一對磁極的旋轉磁場，即：otU1U2V2W1V1W2

U1

U2

V1

V2W1W2

若定子每相繞組由兩個線圈串聯

，繞組的始端之間互差60°，將形成兩對磁極的旋轉磁場。W'1U1V1W1V'1U'2U2U'1V2V'2W2W'2極對數旋轉磁場的磁極對數與三相繞組的排列有關OW'1U1V1W1V'1U'2U2U'1V2V'2W2W'24.旋轉磁場的轉速工頻：旋轉磁場的轉速取決于磁場的極對數p=1時U1V1W2U2W1V2U1V1W2U2W1V2U1V1W2U2W1V2Op=2時0旋轉磁場轉速n0與極對數p的關系旋轉磁場轉速n0與頻率f1和極對數p有關?？梢?極對數每個電流周期磁場轉過的空間角度同步轉速轉動原理U1U2V2W1V1W2定子三相繞組通入三相交流電方向:順時針

切割轉子導體右手定則感應電動勢E20旋轉磁場感應電流I2旋轉磁場左手定則電磁力FF電磁轉矩TnF總結電動機轉速和旋轉磁場同步轉速的關系電動機轉速:電機轉子轉動方向與磁場旋轉的方向一致，但

異步電動機無轉距轉子與旋轉磁場間沒有相對運動無轉子電動勢（轉子導體不切割磁力線）無轉子電流提示：如果5、轉差率（S）的概念

異步電機運行中:轉差率為旋轉磁場的同步轉速和電動機轉速之差。即：電動機起動瞬間:（轉差率最大）7.2.1三相異步電動機的電路分析

7.2三相異步電動機的機械特性：主磁通產生的感應電動勢。：主磁通產生的感應電動勢。e1e2、e

1e

2、設：則：定子邊：異步電動機每相電路i1u1e1e

1e2e

2i2+－++++－－－－f1f2定子電路1.旋轉磁場的磁通異步電動機：旋轉磁場切割導體e，

U1

E1=4.44

f1N1每極磁通旋轉磁場與定子導體間的相對速度為n0，所以2.定子感應電勢的頻率f1感應電勢的頻率與磁場和導體間的相對速度有關f1=電源頻率f轉子電路1.轉子感應電勢頻率f2∵定子導體與旋轉磁場間的相對速度固定，而轉子導體與旋轉磁場間的相對速度隨轉子的轉速不同而變化定子感應電勢頻率f1轉子感應電勢頻率f2

轉子感應電勢頻率f2旋轉磁場切割定子導體和轉子導體的速度不同2.轉子感應電動勢E2E2=4.44f2N2=4.44sf1N2

當轉速n=0(s=1)時，f2最高，且E2最大，有E20=4.44

f1N2轉子靜止時的感應電勢即E2=

sE20

轉子轉動時的感應電勢3.轉子感抗X2當轉速n=0(s=1)時，f2最高，且X2最大，有X20=2

f1L2即X2=

sX20

4.轉子電流I25.轉子電路的功率因數

cos2轉子繞組的感應電流轉子繞組的感應電流轉子電路的功率因數結論：轉子轉動時，轉子電路中的各量均與轉差率

s有關，即與轉速

n有關。I2cos2s1I2,O電磁轉矩

T：轉子中各載流導體在旋轉磁場的作用下,受到電磁力所形成的轉距之總和。常數每極磁通轉子電流轉子電路的7.2.2三相電動機的機械特性將其中參數代入：得到轉矩公式根據轉矩公式10n0Tn得特性曲線：電動機的自適應負載能力

電動機的電磁轉矩可以隨負載的變化而自動調整，這種能力稱為自適應負載能力。常用特性段n0nT自適應負載能力是電動機區(qū)別于其它動力機械的重要特點。（如：柴油機當負載增加時，必須由操作者加大油門，才能帶動新的負載。）直至新的平衡。此過程中，時，電源提供的功率自動增加。三個重要轉矩n0Tn額定轉矩：電機在額定電壓下，以額定轉速運行，輸出額定功率

時，電機轉軸上輸出的轉矩。(1)（牛頓?米）nN如果電機將會因帶不動負載而停轉。最大轉矩：(2)電機帶動最大負載的能力。n0Tn求解過載系數：三相異步機工作時，一定令負載轉矩，否則電機將停轉。致使注意：（1）三相異步機的和電壓的平方成正比，所以對電壓的波動很敏感，使用時要注意電壓的變化。（2）電機嚴重過熱起動轉矩：(3)電機起動時的轉矩。n0Tn其中則體現了電動機帶載起動的能力。若電機能起動，否則將起動不了。機械特性和電路參數的關系和電壓的關系結論：和轉子電阻的關系R2的

改變

：鼠籠式電機轉子導條的金屬材料不同，線繞式電機外接電阻不同。

令：得：結論：機械特性的軟硬硬特性：負載變化時，轉速變化不大，運行特性好。軟特性：負載增加轉速下降較快，但起動轉矩大，起動特性好。硬特性（R2?。┸浱匦裕≧2大）不同場合應選用不同的電機。如金屬切削，選硬特性電機；重載起動則選軟特性電機。7.3.1三相異步機的起動起動電流：中小型鼠籠式電機起動電流為額定電流的5~7倍。定子電流原因：起動時，轉子導條切割磁力線速度很大。轉子感應電勢轉子電流大電流使電網電壓降低影響其他負載工作頻繁起動時造成熱量積累電機過熱影響：7.3三相異步電動機的起動、制動、調速三相異步機的起動方法：（1）直接起動。二三十千瓦以下的異步電動機一般采用直接起動。（2）降壓起動。Y－

起動自耦降壓起動（3）轉子串電阻起動。以下介紹Y－

起動和轉子串電阻起動。Y－

起動：正常運行AZBYXC

起動ABCXYZ設：電機每相阻抗為AZBYXC正常運行UPABCXYZ起動UP'（2）Y－

起動應注意的問題：（1）僅適用于正常接法為三角形接法的電機。所以降壓起動適合于空載或輕載起動的場合Y－

起動。轉子串電阻起動定子RRR線繞式轉子起動時將適當的R串入轉子繞組中，起動后將R短路。轉子串電阻起動的特點：適于轉子為線繞式的電動機起動。（1）（2）R2選的適當，轉子串電阻既可以降低起動電流，又可以增加起動力矩。方法：和電源相接的任意兩相互換，就可實現反轉。7.3.2三相異步電動機的正、反轉正轉反轉ABCM3~電源ABCM3~電源制動方法：

1.抱閘：加機械抱閘；

2.反接制動：停車時，將電動機接電源的意兩相反接，使電動機由原來的旋轉方向反過來，以達制動的目的；7.3.3三相異步電動機的制動反接制動時，定子旋轉磁場與轉子的相對轉速很大。為限制電流，在制動時要在定子或轉子中串電阻。即切割磁力線的速度很大，造成，引起。注意：4.發(fā)電反饋制動：

令電機轉子的轉速超過旋轉磁場的同步轉速，便會產生制動轉矩。M3~+-運行制動nF轉子3.能耗制動：停車時，斷開交流電源，接至直流電源上，產生制動轉矩；nFno7.3.4三相異步電動機的調速1.改變極對數有級調速。2.

改變轉差率

無級調速調速方法：ST3.改變電源頻率

(變頻調速)無級調速變頻電源可變此種調速方法發(fā)展很快，且調速性能較好。其主要環(huán)節(jié)是研制變頻電源（常由整流器、逆變器等組成）。7.4.1三相異步機銘牌與技術數據1.型號Y132M－4磁極數(極對數p=2)同步轉速1500轉/分轉差率7.4三相異步電動機的使用2.轉速:電機軸上的轉速（n)。如：n=1440轉/分3.聯接方式：Y/接法：

Y接法：

接法：ABC