第8章 異步電動機(jī)

第8章異步電動機(jī)8.1三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)8.2三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理8.4三相籠型異步電動機(jī)的啟動與銘牌數(shù)據(jù)8.3三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性

鼠籠式繞線式電動機(jī)(電機(jī))直流電機(jī)交流電機(jī)異步電機(jī)同步電機(jī)1.電動機(jī)的分類有刷直流電機(jī)無刷直流電機(jī)永磁電機(jī)磁阻電機(jī)磁滯電機(jī)感應(yīng)電機(jī)交流換向器電機(jī)三相電機(jī)單相電機(jī)

2.三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、價格低廉，因此它是所有電動機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種，尤其是鼠籠式三相異步電動機(jī)。在沒有特殊要求的生產(chǎn)場合，一般均首選鼠籠式三相異步電動機(jī)。

2.三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)電動機(jī)的核心結(jié)構(gòu)：定子和轉(zhuǎn)子。

定子：固定的部分，由定子鐵芯、三相定子繞組和機(jī)座組成。

2.三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)

定子定子鐵芯：由內(nèi)周有槽的硅鋼片疊成。機(jī)座：鑄鋼或鑄鐵定子繞組：（三相）A

---XB

---YC---Z

。。ZABCXY。。。。始端末端

2.三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)子：由轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組組成。按結(jié)構(gòu)可分為籠型和繞線型。轉(zhuǎn)子鐵芯：由外周有槽的硅鋼片疊成。轉(zhuǎn)子繞組：在轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)放銅條，端部用短路環(huán)形成一體，組成轉(zhuǎn)子繞組。

或鑄鋁形成。1)籠型轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子繞組將轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)的銅條兩端焊接在兩個銅環(huán)上，形成閉合回路。轉(zhuǎn)子繞組的外形很像一個鼠籠，因此稱為鼠籠型轉(zhuǎn)子。籠型轉(zhuǎn)子繞組

2.三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)子：由轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組組成。按結(jié)構(gòu)可分為籠型和繞線型。2)繞線型轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子繞組：為三相繞組，一般接為星形連接，由三個集電環(huán)接出。轉(zhuǎn)子鐵芯：與籠型轉(zhuǎn)子類似。繞線型電機(jī)特點(diǎn)：與籠型電機(jī)相比，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，但可以提供更好的啟動性能，且能夠小范圍內(nèi)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。AXBYCZ星形連接YBZXAC根據(jù)電動機(jī)額定電壓與供電電源電壓的不同，可以將三相定子繞組連接成星形或三角形。接線盒3.三相異步電動機(jī)定子繞組的連接根據(jù)電動機(jī)額定電壓與供電電源電壓的不同，可以將三相定子繞組連接成星形或三角形。接線盒3.三相異步電動機(jī)定子繞組的連接三角形連接AXYCZBYBZXAC課堂小結(jié)電動機(jī)的分類電動機(jī)的結(jié)構(gòu)定子繞組的連接方式核心結(jié)構(gòu)為定子與轉(zhuǎn)子，分別由鐵芯和繞組組成。星形連接、三角形連接。鼠籠式三相異步感應(yīng)電動機(jī)

第8章異步電動機(jī)8.1三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)8.2三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理8.4三相籠型異步電動機(jī)的啟動與銘牌數(shù)據(jù)8.3三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性

1.閉合線圈的轉(zhuǎn)動原理磁場轉(zhuǎn)速感應(yīng)電流方向用右手定則確定安培力的方向用左手定則確定旋轉(zhuǎn)磁場閉合線圈切割磁力線線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流線圈在磁場中受到安培力的作用線圈旋轉(zhuǎn)起來iiFF線圈轉(zhuǎn)速線圈的轉(zhuǎn)動方向與磁場的旋轉(zhuǎn)方向一致，線圈跟著磁場跑；線圈轉(zhuǎn)速小于磁場轉(zhuǎn)速，即。

2.三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理磁場轉(zhuǎn)速iiFF線圈轉(zhuǎn)速磁場轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速籠型轉(zhuǎn)子繞組旋轉(zhuǎn)磁場

3.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生電流的正方向：由電流的始端流向末端。AXYCBZ定子鐵芯和繞組。。ZABCXY。。。。iCiAiB始端末端三相定子繞組：“”電流流入“”電流流出i>0：始端流入，末端流出。i<0：末端流入，始端流出。

3.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生AXBYCZ定子繞組星形連接：

3.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生AXBYCZ合成磁場方向：垂直向下AXYCBZiA

=0iB＜0iC＞0

3.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生AXBYCZiA

＞0iB＜0iC

=0合成磁場方向：與垂直向下呈60度夾角AXYCBZ

3.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生AXBYCZiA

＞0iB=0iC＜0AXYCBZ合成磁場方向：與垂直向下呈120度夾角

3.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生AXBYCZiA

=0iB＞0iC＜0AXYCBZ合成磁場方向：垂直向上

3.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生通過分析，不同時刻下的磁場方向?yàn)椋篈XYCBZAXYCBZAXYCBZ垂直向上AXYCBZ與垂直向下呈60度夾角與垂直向下呈120度夾角垂直向下

3.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生AXBYCZ順時針旋轉(zhuǎn)：AXYCBZ

3.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電源的相序。順序：逆序：順時針旋轉(zhuǎn)：逆時針旋轉(zhuǎn)：

4.磁極對數(shù)磁極對數(shù)(P)：旋轉(zhuǎn)磁場中磁極的對數(shù)，簡稱為極對數(shù)。AXBYCZAXYCBZ定子繞組在該接法下，合成磁場只有一對磁極，其極對數(shù)為：P=1。

4.磁極對數(shù)極對數(shù)的改變C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'將每相定子繞組分成兩段，按右下圖放入定子槽內(nèi)，形成的磁場具有兩對磁極。AXBYCZ

4.磁極對數(shù)極對數(shù)的改變C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'

5.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速——同步轉(zhuǎn)速對于極對數(shù)為P的旋轉(zhuǎn)磁場，一個電流周期內(nèi)，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)；當(dāng)電流頻率為fHz時，旋轉(zhuǎn)磁場每秒旋轉(zhuǎn)圈。（轉(zhuǎn)/分）旋轉(zhuǎn)磁場每分鐘旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)：

5.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速——同步轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）磁極對數(shù)（P）同步轉(zhuǎn)速n1(r/min)123

4...300015001000750...我國三相交流電的工頻為：

6.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率(S)：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與同步轉(zhuǎn)速n1

的相對差值。額定轉(zhuǎn)差率(SN)：三相異步電機(jī)處于額定工作狀態(tài)時的轉(zhuǎn)差率。電機(jī)正常運(yùn)行時：電機(jī)起動瞬間：（轉(zhuǎn)差率最大）S的取值范圍：課堂小結(jié)三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)動原理電機(jī)轉(zhuǎn)動時的幾個重要參數(shù)極對數(shù)P、同步轉(zhuǎn)速n1、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)差率S、額定轉(zhuǎn)差率SN旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生

第8章異步電動機(jī)8.1三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)8.2三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理8.4三相籠型異步電動機(jī)的啟動與銘牌數(shù)據(jù)8.3三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性

1.電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩：力和力臂的乘積。描述物體轉(zhuǎn)動效果的物理量，單位：N?m。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，受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)距的總和。常數(shù)每極磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)

1.電磁轉(zhuǎn)矩根據(jù)變壓器原理，定子繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：從電磁關(guān)系的角度看，異步電動機(jī)與變壓器類似，電動機(jī)的定子繞組相當(dāng)于變壓器的原邊，轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于變壓器的副邊。：定子繞組系數(shù)，<1，一般接近于1

與電動機(jī)結(jié)構(gòu)相關(guān)的常數(shù)。

旋轉(zhuǎn)磁場的每極磁通，由定子產(chǎn)生。：電源頻率：定子每相繞組的線圈匝數(shù)

1.電磁轉(zhuǎn)矩：轉(zhuǎn)子繞組系數(shù)：轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢的頻率：轉(zhuǎn)子每相繞組的線圈匝數(shù)同樣地，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止不動時，S=1，n=0。轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢的頻率滿足：隨著S的減小，或者n的增加，隨之降低：轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢不僅與磁通有關(guān)，還與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)。

1.電磁轉(zhuǎn)矩

轉(zhuǎn)子電流的有功分量。轉(zhuǎn)子等效電路在轉(zhuǎn)子等效電路中，轉(zhuǎn)子感抗X2與頻率f2有關(guān)：

1.電磁轉(zhuǎn)矩

轉(zhuǎn)子電流的有功分量。轉(zhuǎn)子電流：轉(zhuǎn)子等效電路

1.電磁轉(zhuǎn)矩

轉(zhuǎn)子電流的有功分量。電磁轉(zhuǎn)矩可表示為：轉(zhuǎn)子等效電路

2.轉(zhuǎn)矩特性電磁轉(zhuǎn)矩公式：10起動時,n=0最大轉(zhuǎn)速n=n1時

轉(zhuǎn)矩特性曲線T=f(S)：

機(jī)械特性曲線n

=g(T)：n1Tn0

2.轉(zhuǎn)矩特性：電機(jī)啟動時的電磁轉(zhuǎn)矩。體現(xiàn)了電動機(jī)帶載啟動的能力。（負(fù)載轉(zhuǎn)矩）時，電機(jī)能啟動，否則啟動不了。啟動轉(zhuǎn)矩

n1Tn

2.轉(zhuǎn)矩特性最大轉(zhuǎn)矩

n1Tn：電機(jī)帶動最大負(fù)載的能力。Tm

2.轉(zhuǎn)矩特性額定轉(zhuǎn)矩：

n1Tn電機(jī)在額定電壓下，以額定轉(zhuǎn)速nN運(yùn)行，輸出額定功率

PN時，電機(jī)轉(zhuǎn)軸上輸出的轉(zhuǎn)矩。nN（千瓦）（轉(zhuǎn)/分）

2.轉(zhuǎn)矩特性過載系數(shù)：啟動系數(shù)：鼠籠式三相異步電機(jī)：

3.電路參數(shù)對機(jī)械特性的影響

外加電壓的影響

結(jié)論：

3.電路參數(shù)對機(jī)械特性的影響

轉(zhuǎn)子電阻的影響

結(jié)論：課堂小結(jié)電磁轉(zhuǎn)矩的概念與計算公式關(guān)于轉(zhuǎn)矩特性的幾個參數(shù)啟動轉(zhuǎn)矩Tst、最大轉(zhuǎn)矩Tm、額定轉(zhuǎn)矩TN、起動系數(shù)λst

、過載系數(shù)λm電路參數(shù)對機(jī)械特性的影響1、額定轉(zhuǎn)矩的計算公式中，PN的單位是千瓦。

注意：（千瓦）第8章異步電動機(jī)8.1三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)8.2三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理8.4三相籠型異步電動機(jī)的啟動與銘牌數(shù)據(jù)8.3三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性

1.三相異步電動機(jī)的直接啟動啟動方式簡單；啟動電流大，一般中小型籠型電機(jī)啟動電流是額定電流的5~7倍；啟動轉(zhuǎn)矩一般不大。啟動時，S=1，導(dǎo)體切割磁力線的速度最快，轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢最大，感應(yīng)電流最大，因此定子繞組電流也很大。直接啟動的特點(diǎn)：啟動電流大的原因：

后果：大電流使供電線路電壓降低，影響同一電網(wǎng)中其他負(fù)載工作。適用范圍：二三十千瓦以下的異步電動機(jī)。

2.三相異步電動機(jī)的降壓起動

Y－

起動原理：將三相異步電機(jī)正常工作時定子繞組的連接，在啟動時改為Y連接。適用范圍：正常工作時連接的三相異步電機(jī)。

2.三相異步電動機(jī)的降壓起動

Y－

起動設(shè)：電機(jī)每相阻抗為AZBYXC正常運(yùn)行ABCXYZ

起動

2.三相異步電動機(jī)的降壓起動

Y－

起動AZBYXC正常運(yùn)行UPABCXYZ起動U'P

2.三相異步電動機(jī)的降壓起動自耦降壓起動原理：接入一個自耦變壓器，靈活調(diào)節(jié)電機(jī)啟動時定子繞組上的電壓。適用范圍：容量較大的或正常運(yùn)行時聯(lián)成Y形連接的三相異步電機(jī)。S2下合：接入自耦變壓器，降壓起動。S2上合：切除自耦變壓器，全壓工作。

2.三相異步電動機(jī)的降壓起動自耦降壓起動設(shè)：自耦變壓器

變比為K(K>1)AZBYXC正常運(yùn)行UPAZBYXC起動U'PIlI'l

3.三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)型號：Y132M－4磁極數(shù)(極對數(shù)

P=2)(籠型)三相異步電機(jī)機(jī)座中心高(mm)機(jī)座長度代號S--短機(jī)座M--中機(jī)座L--長機(jī)座為了適應(yīng)不同的用途和工作環(huán)境需要，電動機(jī)分為不同的系列，每種系列用多種型號來表示。同步轉(zhuǎn)速：1500轉(zhuǎn)/分

3.三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)典型的異步電動機(jī)產(chǎn)品代號：產(chǎn)品名稱(籠型)異步電動機(jī)繞線型異步電動機(jī)防爆型異步電動機(jī)高啟動轉(zhuǎn)矩異步電動機(jī)新代號漢字意義老代號Y異異繞異爆異起YRYBYQJ、JOJR、JROJB、JBOJQ、JQO

3.三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)額定電壓UN

：定子繞組在指定接法下，應(yīng)加的線電壓有效值。例：380/220Y/

是指：線電壓為380V時采用Y接法；線電壓為220V時采用接法。額定電流IN

：電機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)時，定子繞組的線電流有效值。對于上述兩種不同的額定電壓，對應(yīng)兩種不同的額定電流。

3.三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)電源頻率fN

：我國電動機(jī)所用交流電源頻率均為50Hz。額定轉(zhuǎn)速nN

：電機(jī)在額定狀態(tài)運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。額定功率PN：電機(jī)在額定狀態(tài)運(yùn)行時，轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率。（不等于電源通過定子繞組輸入的額定電功率PIN）。

PIN,IN,TN,SN,Ist,Tst,Tm若電動機(jī)采用Y-

啟動，電源的線電壓為多少？

啟動電流I’st和啟動轉(zhuǎn)矩T’st各為多少？當(dāng)機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=0.6TN和0.25TN時，能否起動？例:

三相異步電動機(jī)額定值為：PN=40kW,nN=1460r/min,UN=220V/380V,接法

/Y,

fN=50Hz,