《電機(jī)技術(shù)應(yīng)用》課件 2.1.2 異步電動(dòng)機(jī)原理和銘牌

異步電動(dòng)機(jī)的原理和銘牌異步電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)介

異步電機(jī)是交流電機(jī)的一種，主要用作電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械，有單相和三相之分。三相異步電動(dòng)機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)應(yīng)用極廣，單相異步電動(dòng)機(jī)功率較小，主要用在家用電器和自動(dòng)裝置中。

U2U1W2V1W1V2n原理電生磁三相對(duì)稱(chēng)繞組通入三相對(duì)稱(chēng)電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。磁生電旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流。電磁力轉(zhuǎn)子電流與定子磁場(chǎng)作用產(chǎn)生電磁力，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。原理

機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)起來(lái)對(duì)稱(chēng)定子三相繞組通入對(duì)稱(chēng)三相電流旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（磁場(chǎng)能量）

磁感線切割轉(zhuǎn)子繞組

轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生e和

i

轉(zhuǎn)子繞組在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用

轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來(lái)

三相交流電能電磁轉(zhuǎn)矩感應(yīng)

相當(dāng)于變壓器的原邊

相當(dāng)于變壓器的副邊方向的確定n1n1NS①

用右手定則判斷轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流的方向。②

用左手定則判斷轉(zhuǎn)子繞組受到的電磁力的方向。③

電磁力→電磁轉(zhuǎn)矩T。④

T與n1同方向?！痢痢痢痢列D(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生

三相異步電動(dòng)機(jī)的定子，三相定子繞組對(duì)稱(chēng)放置在定子槽中，即三相繞組首端U1、V1、W1（或末端U2、V2、W2）的空間位置互差120°。對(duì)稱(chēng)的三相電流通入對(duì)稱(chēng)的三相繞組中，它們的合成磁場(chǎng)就是一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)?。?！這個(gè)結(jié)論怎么得到的呢？？旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生

t=00

AXBYZCNS

t=1200

AXBYZCNS

顯然，電流變化120°，電動(dòng)機(jī)的氣隙磁場(chǎng)在空間的位置也隨之旋轉(zhuǎn)了120°。i1

i2

i3Im

tOi1P=1（2級(jí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生AVBYZCAVBYZCNS

t=240O

t=360O

NS

電流隨時(shí)間變化一周，電動(dòng)機(jī)的氣隙磁場(chǎng)在空間的位置也順時(shí)針旋轉(zhuǎn)了360°。i1

i2

i3Im

tOi1P=1（2級(jí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生

只要三相異步機(jī)的對(duì)稱(chēng)三相定子繞組中通入對(duì)稱(chēng)三相交流電，就會(huì)在定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙中產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間、空間、位置不斷變化的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。i

變化一周

i每秒鐘變化50周i每分鐘變化(50×60)周

→旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一圈→旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每秒鐘轉(zhuǎn)50圈→旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每分鐘轉(zhuǎn)3000圈P=1，f=50Hz時(shí)極對(duì)數(shù)和轉(zhuǎn)速的關(guān)系

電流變化360°時(shí)，四極電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)才旋轉(zhuǎn)180°。顯然，四極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速是二極電機(jī)的1/2。P=2（4級(jí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)）同步轉(zhuǎn)速極對(duì)數(shù)每個(gè)電流周期磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)的空間角度同步轉(zhuǎn)速n1f=50Hz時(shí)怎樣改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向?順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)3~M3~UVW3~M3~UVW逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)改變相序L1L2L3L1L2L3轉(zhuǎn)差率當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，n=0，轉(zhuǎn)差率s=1；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速(空載運(yùn)行)時(shí)，轉(zhuǎn)差率s=0；作為異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)差率在0＜s＜1范圍內(nèi)變化。轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率

負(fù)載越大，轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)差率越大；反之，轉(zhuǎn)差率越小。轉(zhuǎn)差率的大小能夠反映電機(jī)的轉(zhuǎn)速大小或負(fù)載大小。轉(zhuǎn)差率

額定運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率一般在0.01-0.06之間，即電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步速。機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茈娔芎蜋C(jī)械能變成內(nèi)能電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能能量關(guān)系制動(dòng)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)速外力使電機(jī)快速旋轉(zhuǎn)外力使電機(jī)沿磁場(chǎng)反方向轉(zhuǎn)定子繞組接對(duì)稱(chēng)電源實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)電磁制動(dòng)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài)有些電動(dòng)機(jī)型號(hào)在機(jī)座代號(hào)后面還有一位數(shù)字，代表鐵心號(hào)，如Y132S2-2型號(hào)中S后面的“2”表示2號(hào)鐵心長(zhǎng)（1為1號(hào)鐵心長(zhǎng)）。銘牌1、型號(hào)（Y112M-4）：Y：表示Y系列鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)（YR表示繞線式異步電動(dòng)機(jī)），112：表示電機(jī)的中心高為112mm，M：表示中機(jī)座（L表示長(zhǎng)機(jī)座，S表示短機(jī)座），4：表示4極電機(jī)。2、額定功率P（4.0kW)：電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，其軸上所能輸出的機(jī)械功率稱(chēng)為額定功率。3、額定速度n（1440r/min)：在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速稱(chēng)為額定轉(zhuǎn)速。4、額定電流IN（8.8A)：電動(dòng)機(jī)加以額定電壓，在其軸上輸出額定功率時(shí)，定子從電源取用的線電流值稱(chēng)為額定電流。5、額定電壓UN（380V)：電動(dòng)機(jī)額定狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，定子繞組上應(yīng)加的線電壓值。Y系列電動(dòng)機(jī)的額定電壓都是380V。凡功率小于3KW的電機(jī)，其定子繞組均為星型聯(lián)接，4KW以上都是三角形聯(lián)接。銘牌7、LW（82dB)：指電動(dòng)機(jī)的噪聲等級(jí)，LW值越小表示電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噪聲越低，噪聲單位為dB。8、工作制（工作制S1）：指電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方式。一般分為“連續(xù)”（代號(hào)為S1）、“短時(shí)”（代號(hào)為S2）、“斷續(xù)”（代號(hào)為S3）6、防護(hù)等級(jí)（IP44）：指防止人體接觸電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分、電機(jī)內(nèi)帶電體和防止固體異物進(jìn)入電機(jī)內(nèi)的防護(hù)等級(jí)。IP—特征字母，為“國(guó)際防護(hù)”的縮寫(xiě)；44—4級(jí)防固體（防止大于1mm的固體進(jìn)入電機(jī)）；4級(jí)防水（任何方向?yàn)R水應(yīng)無(wú)害影響）。銘牌9、額定頻率(50Hz)：電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)下，定子繞組所接電源的頻率。我國(guó)規(guī)定的額定頻率為50Hz。銘牌10、絕緣等級(jí)（B級(jí)絕緣）：表示電動(dòng)機(jī)繞組以及其他絕緣部件所用絕緣材料的等級(jí)，絕緣材料按耐熱性能可以分為Y、A、E、B、F、H、C七個(gè)等級(jí)。目前國(guó)產(chǎn)Y系列電動(dòng)機(jī)一班采用B級(jí)絕緣。10、接法(Δ)：電動(dòng)機(jī)在額定電壓下，定子繞組的連接方式（Y聯(lián)接或Δ聯(lián)接）。三相繞組具體應(yīng)該采用何種接法，應(yīng)視電網(wǎng)的線電壓和各相繞組的工作電壓而定。目前我國(guó)生產(chǎn)的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，功率在4kW以下者一般采用星形接法；在4kW以上者采用三角形接法。銘牌問(wèn)：電動(dòng)機(jī)銘牌標(biāo)明380V／220V，Y／Δ接法，問(wèn)電源電壓為220V時(shí)應(yīng)采用什么接線方式？電源電壓為380V時(shí)又如何？答：電源線電壓為380V時(shí)應(yīng)接成Y形；

電源線電壓為220V時(shí)應(yīng)接成△形。無(wú)論采用哪種接法，相繞組承受的電壓應(yīng)相等。Y形接法△形接法銘牌三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132S2-2電壓380V接法△功率7.5kW電流15A工作方式連續(xù)轉(zhuǎn)速2900r/min功率因數(shù)0.88溫升80℃頻率50Hz絕緣等級(jí)B重量×××××電機(jī)廠產(chǎn)品編號(hào)×××年月請(qǐng)簡(jiǎn)單介紹一下此電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)1、以上頁(yè)所給的異步電動(dòng)機(jī)為例，分別計(jì)算電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)差率、輸入功率和效率。答：（1）額定轉(zhuǎn)差率（2）額定輸入功率（3）額定效率思考與練習(xí)2、已知一臺(tái)三相異步電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為1437r/min，試求這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)和額定轉(zhuǎn)差率。

答：因?yàn)?/p>

則p=1時(shí)，n1=3000r/min；p=2時(shí)，n1=1500r/min；

p=3時(shí)，n1=1000r/min；p=4時(shí)，n1=750r/min；

p=5時(shí)，n1=600r/min；···當(dāng)nＮ

=1437r/min時(shí)：思考與練習(xí)

思考與練習(xí)3、一臺(tái)50Hz、八極的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)差率sN=0.04，問(wèn)該機(jī)的同步轉(zhuǎn)速是多少？當(dāng)該機(jī)運(yùn)行在700r/min時(shí)，轉(zhuǎn)差率是多少？當(dāng)該機(jī)運(yùn)行在800r/min時(shí)，轉(zhuǎn)差率是多少？當(dāng)該機(jī)運(yùn)行在起動(dòng)時(shí)，

轉(zhuǎn)差率是多少？答：同步轉(zhuǎn)速

思考與練習(xí)額定轉(zhuǎn)速：

當(dāng)n=700r/min時(shí)，轉(zhuǎn)差率當(dāng)n=800r/min時(shí)，轉(zhuǎn)差率當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)n=0，轉(zhuǎn)差率4、一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)為：ＰN=2.2kＷ，ｎN＝1430r／min，ηN=0.82，cosφ＝0.83，ＵN=220／380V。求Ｙ形和△形接法時(shí)的額定電流ＩN。

答:Ｐ1=ＰN/η=2.2/0.82=2.68kWＹ連接時(shí)：ＩN＝Ｐ1／(1.732ＵLcosφ)＝2.68×10/(1.732×380×0.83)=4.91A△連接時(shí)：ＩN＝Ｐ1／(1.732ＵLcosφ)＝2.68×10/(1.732×220×0.83)=8.5A5、一臺(tái)Y132－52－４型三相異步電動(dòng)機(jī)其額定數(shù)據(jù)如下：轉(zhuǎn)速：1450r/min，功率：10kW，電壓：380Ｖ，接法：△，效率：87.5％，功率因數(shù)：0.87，試求：ＩN、ＳN。

思考與練習(xí)思考與練習(xí)6、三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，定子電流的頻率是多少？由定子電流產(chǎn)生