電工技術異步電動機

電工技術異步電動機第一頁，共七十二頁，2022年，8月28日交流電動機直流電動機鼠籠式繞線式異步機同步機他勵、并勵、串勵、復勵電動機的分類電動機：電能轉換成機械能發(fā)電機：其他形式的能量轉換成電能電動機的作用返回第二頁，共七十二頁，2022年，8月28日8.1三相異步電動機的構造鼠籠式繞線式轉子定子（固定部分）轉子（旋轉部分）分為兩個基本部分：第三頁，共七十二頁，2022年，8月28日

構成：由機座、鐵心和定子繞組組成

定子機座是用鑄鐵或鑄剛制成，鐵心由互相絕緣的硅鋼片疊成，內圓周表面沖有槽，用以放置對稱三相繞組；對稱三相繞組有的聯(lián)接成星形、有的聯(lián)接成三角形

作用：產(chǎn)生旋轉磁場

第四頁，共七十二頁，2022年，8月28日機座定子繞組銘牌數(shù)據(jù)出線端子第五頁，共七十二頁，2022年，8月28日鼠籠式電動機構造簡單、價格低廉、工作可靠、使用方便轉子

構成：由鐵心和繞組兩部分構成

鐵心也用硅鋼片疊成，表面沖有槽，裝在轉軸上，軸上加機械負載；因繞組不同，可分為鼠籠式和繞線式兩種。作用：在旋轉磁場作用下，產(chǎn)生感應電動勢或電流。第六頁，共七十二頁，2022年，8月28日YBZXAC轉子定子定子繞組（三相）機座轉子：在旋轉磁場作用下，產(chǎn)生感應電動勢或電流。三相定子繞組：產(chǎn)生旋轉磁場。繞線式鼠籠式鼠籠轉子第七頁，共七十二頁，2022年，8月28日§8.2三相異步電動機的轉動原理磁鐵閉合線圈第八頁，共七十二頁，2022年，8月28日磁極旋轉導線切割磁力線產(chǎn)生感應電動勢導線長度磁感應強度切割速度（右手定則）閉合導線產(chǎn)生電流

i（左手定則）通電導線在磁場中受力第九頁，共七十二頁，2022年，8月28日1.線圈跟著磁鐵轉兩者轉動方向一致

結論：異步2.線圈比磁場轉得慢第十頁，共七十二頁，2022年，8月28日

由于轉子轉動的方向與磁場旋轉的方向是一致的，所以如果n=n0，則磁場與轉子之間就沒有相對運動，它們之間就不存在電磁感應關系，也就不能在轉子導體中感應電動勢、產(chǎn)生電流，也就不能產(chǎn)生電磁轉矩。所以，感應電動機的轉子速度不可能等于磁場速度。因此，這種電動機一般也叫做異步電動機。三相感應電動機的轉速小于磁場速度第十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日1、旋轉磁場的產(chǎn)生AYCBZ在異步機中,旋轉磁場代替了旋轉磁極(?)電流出()電流入X第十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日AXYCBZAXBYCZ合成磁場方向：向下

電流I為正時，從首端流入、末端流出；電流I為負時，從首端流出、末端流入。第十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得其它電流角度下的磁場方向：第十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日

當定子繞組中通入三相電流后，它們共同產(chǎn)生的合成磁場是隨著電流的交變而在空間不斷地旋轉著，這就是旋轉磁場。結論第十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日旋轉方向：取決于三相電流的相序。改變電機的旋轉方向的方法：改變相序（換接其中兩相）2、旋轉磁場的旋轉方向第十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日

方法：將與電源相接的任意兩相互換(改變相序)，就可實現(xiàn)反轉。三相異步電動機的正、反轉正轉反轉ABCM3~電源ABCM3~電源第十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日3、極對數(shù)（P）的概念AXBYCZ此種接法（每相繞組只有一組線圈,各相繞組的始端之間相差120度空間角）下，合成磁場只有一對磁極，則極對數(shù)為1。即：AXYCBZ旋轉磁場的極數(shù)和三相繞組的安排有關第十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'

將每相繞組分成兩段，按右下圖放入定子槽內。形成的磁場則是兩對磁極。AXBYCZ第十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日極對數(shù)C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'第二十頁，共七十二頁，2022年，8月28日3、旋轉磁場的轉速大小AXYCBZAXYCBZAXYCBZ旋轉磁場的轉速決定于磁場的極數(shù)，在一對極的情況下，當電流交變一次時，磁場恰好在空間旋轉了一周。n0=60f（轉/分）第二十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日

旋轉磁場具有兩對極時，當電流從ωt=0°到ωt=60°經(jīng)歷了60°時，磁場在空間僅旋轉了30°。比P=1時轉速慢了一半，即：n0=60f/2（轉/分）第二十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日

所以，旋轉磁場的轉速n0決定于電流頻率f1和磁場的極對數(shù)P，可推出：極對數(shù)每個電流周期磁場轉過的空間角度同步轉速第二十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日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：如果第二十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日

5、轉差率的概念：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）第二十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日例：有一臺4極感應電動機，電壓頻率為50Hz轉速為1440r／min，試求這臺感應電動機的轉差率。，解：因為磁極對數(shù)2=p，所以同步轉速為：r/min

150025060601o=×==pfn轉差率為：%4%100150014401500%1000o=×-=×-=nnns第二十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日1.三相異步電動機的“電－磁”關系

8.3

三相異步電動機的電路分析

：主磁通產(chǎn)生的感應電動勢。e1e2、

：漏磁通產(chǎn)生的感應電動勢。e1e2、

2.定子電路i2定子電路R1R2i1u1e1e1e2e2轉子電路定子繞組相當于變壓器原邊繞組，轉子繞組相當于副繞組。第二十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日設：設：第二十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日取決于轉子和旋轉磁場的相對速度（1）轉子頻率（2）轉子電動勢3.轉子電路：轉子線圈匝數(shù)：轉子感應電動勢的頻率第二十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日其中（4）轉子功率因數(shù)

（3）轉子電流R1R2i1u1e1e1e2e2第三十頁，共七十二頁，2022年，8月28日COSψ2I2I2,COSψ21S0結論：轉子電路的電動勢、電流、頻率、感抗、功率因數(shù)等都與轉差率S有關，與轉差率S的關系如右圖所示。I2、COSψ2第三十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日例1：三相異步電動機p=3，電源f1=50Hz，電機額定轉速n=960r/min。求：轉差率s，轉子電動勢的頻率f2同步轉速：轉差率：第三十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日例2：三相異步電動機，p=2，n=1440r/min，轉子R2=0.02，X20=0.08，E20=20V，f1=50Hz。啟動時I2（st）額定轉速下的I2（N）s=1第三十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日電磁轉矩

：

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。8.4轉矩與機械特性

常數(shù)每極磁通轉子電流轉子電路的功率因數(shù)即第三十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日其中：代入可得第三十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日8.4.2三相電動機的機械特性根據(jù)轉矩公式10n0Tn得特性曲線：第三十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日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。第三十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日三個重要轉矩：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第三十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日

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求解第三十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日過載系數(shù)：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）電機嚴重過熱第四十頁，共七十二頁，2022年，8月28日起動轉矩：(3)電機起動時的轉矩。n0Tn其中則體現(xiàn)了電動機帶載起動的能力。若電機能起動，否則將起動不了。第四十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日

機械特性和電路參數(shù)的關系和電壓的關系結論：第四十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日和轉子電阻的關系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：第四十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日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小）軟特性（R2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。第四十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日8.5三相異步機的起動（1）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。原因：起動時，轉子導條切割磁力線速度很大。定子電流轉子感應電勢轉子電流1.起動性能第四十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日B大電流使電網(wǎng)電壓降低

A頻繁起動時造成熱量積累影響：（2）起動轉矩

起動時，雖然轉子電流較大，但因轉子的功率因數(shù)很低，因此起動轉矩并不是很大的，與額定轉矩之比為。

如果起動轉矩過小，就不能滿載起動，應設法提高；如果起動轉矩過大，會使傳動機構受到?jīng)_擊而損壞，應設法減小。電機過熱影響其他負載工作第四十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日2.三相異步機的起動方法：（1）直接起動

20-30千瓦以下的異步電動機一般采用直接起動。（2）降壓起動

在起動時降低加在電動機定子繞組上的電壓，以減小起動電流，鼠籠式電動機常用的降壓起動方法有Y－換接起動和自耦降壓起動。

方法簡單，但起動電流較大，影響電網(wǎng)上其他負載正常工作。第四十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日Y－

起動正常運行AZBYXC

起動ABCXYZ設：電機每相阻抗為第四十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日（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動機。Y－

起動時，起動電流減小的同時，起動轉矩也減小了。所以降壓起動適合于空載或輕載起動的場合第四十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日RRR繞線式轉子（3）轉子串電阻起動（繞線式電動機）。起動時將適當?shù)腞串入轉子繞組中，起動后將R短路。第五十頁，共七十二頁，2022年，8月28日轉子串電阻起動的特點：適于轉子為繞線式的電動機起動。（1）

（2）R2選的適當，轉子串電阻既可以降低起動電流，又可以增加起動轉矩。常用于要求起動轉矩較大的生產(chǎn)機械上，如卷揚機、鍛壓機、起重機等。第五十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日例3：三相異步電動機，額定功率PN=10kW，額定轉速nN=1450r/min，啟動能力Tst/TN=1.2，過載系數(shù)=1.8。（牛頓?米）（1）額定轉矩TN（2）啟動轉矩Tst（3）最大轉矩Tm#（4）用Y－方法起動時的Tst'第五十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日例4:三相異步電動機，電源電壓=380V，三相定子繞組接法運行，額定電流IN=20A，啟動電流Ist/IN=7，求：（1）接法時的啟動電流Ist

（2）若啟動時改為Y接法，求IstY（1）Ist=7IN=720=140A解：（2）IstY=Ist/3=140/3=47A第五十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日§

8.6三相異步電動機的調速1.改變極對數(shù)有級調速。2.

改變轉差率

無級調速調速方法：ST適用于繞線式電動機第五十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日3.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）。第五十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日在我國(f1=50Hz)，磁極對數(shù)為p的磁場轉速n0為123456300015001000750600500第五十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日制動方法：

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；§

8.7三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。

措施: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：簡單、效果好但能量消耗大第五十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日3.能耗制動：

停車時，斷開交流電源，接至直流電源上，產(chǎn)生制動轉矩。制動轉矩的大小與直流電流的大小有關直流電流的大小一般為電動機額定電流的0.5-1倍制動能量消耗小制動平穩(wěn)，但需要直流電源M3~+-運行制動nF轉子返回第五十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日4.發(fā)電反饋制動：

當電動機轉子的轉速超過旋轉磁場的同步轉速時，這時的轉矩也是制動轉矩。nFno當起重機快速下放重物時當多速電動機從高速調到低速的過程中電動機已轉入發(fā)電機運行，將重物的位能轉換為電能而反饋到電網(wǎng)里去，所以稱為發(fā)電反饋制動第五十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日8.8銘牌數(shù)據(jù)要正確使用電動機，必須要看懂銘牌。今以Y132M-4型電動機為例，來說明銘牌上各個數(shù)據(jù)的意義。三相異步電動機型號Y132M-4功率7.5KW頻率50Hz電壓380V電流15.4A接法△轉速1440r/min絕緣等級B工作方式連續(xù)年月編號××電機廠此外，還有功率因數(shù)0.85，效率87%。第六十頁，共七十二頁，2022年，8月28日1.型號

Y132M－4轉差率2.轉速:電機軸上的轉速（n)。如：n=1440轉/分磁極數(shù)(極對數(shù)

p=2)同步轉速1500轉/分Y：三相異步電動機132：機座中心高（132mm）M：機座長度代號，M-中機座；S-短機座，L-長機座。第六十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日異步電動機產(chǎn)品名稱代號產(chǎn)品名稱異步電動機繞線式異步電動機防爆型異步電動機高起動轉矩異步電動機新代號漢字意義老代號Y異異繞異爆異起YRYBYQJ、JOJR、JROJB、JBOJQ、JQO第六十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日3.接法：Y/接法Y接法：W2U2V2U1V1W1V1W1U1U2V2W2指定子三相繞組的接法接線盒

接法：U2U1W2V1V2U1W2U2V1V2W1W1W2U2V2V1W1U1第六十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日4.電壓：

一般規(guī)定電動機的運行電壓不能高于或低于額定值的5％。例：380/220Y/是指：線電壓為380V時采用Y接法；當線電壓為220V時采用接法。指電動機在額定運行狀態(tài)時定子繞組上的線電壓值.當電壓高于額定值時，磁通將增大。即：返回第六十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日電壓波動對電動機的影響當電壓低于額定值時，引起轉速下降，電流增加。第六十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日5.額定電流：如：

表示三角接形法下，電機的線電流為11.2A，相電流為