《電工電子技術(shù)》課件-項(xiàng)目四

異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)1工程導(dǎo)讀電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備。目前，各種生產(chǎn)機(jī)械都廣泛采用電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。本工程通過(guò)拆裝三相異步電動(dòng)機(jī)、拆裝單相異步電動(dòng)機(jī)2個(gè)工作任務(wù)，使學(xué)生熟悉電動(dòng)機(jī)的根本結(jié)構(gòu)和特性。工程導(dǎo)讀電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備。目前，2目錄CONTENTS拆裝三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)掌握單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理目錄拆裝三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)掌3拆裝三相異步電動(dòng)機(jī)拆裝三相異步電動(dòng)機(jī)4面對(duì)傳統(tǒng)燃油汽車開(kāi)展所帶來(lái)的能源和環(huán)境壓力，電動(dòng)汽車應(yīng)運(yùn)而生。電動(dòng)汽車是以車載電源為動(dòng)力，用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛。電動(dòng)機(jī)的作用是將電源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，然后通過(guò)傳動(dòng)裝置直接驅(qū)動(dòng)車輪和工作裝置。任務(wù)引入面對(duì)傳統(tǒng)燃油汽車開(kāi)展所帶來(lái)的能源和環(huán)境壓力，電動(dòng)汽車應(yīng)運(yùn)而生5最初應(yīng)用于電動(dòng)汽車的是直流電動(dòng)機(jī)，而隨著機(jī)械制造技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的開(kāi)展，交流異步電動(dòng)機(jī)，尤其是三相異步電動(dòng)機(jī)顯示出比直流電動(dòng)機(jī)更加優(yōu)越的性能，因此得到了廣泛的應(yīng)用。你知道三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理嗎？任務(wù)引入最初應(yīng)用于電動(dòng)汽車的是直流電動(dòng)機(jī)，而隨著機(jī)械制造技術(shù)、自動(dòng)控6電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的一種電磁設(shè)備。把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備稱為發(fā)電機(jī)。把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備稱為電動(dòng)機(jī)。一、電機(jī)的分類電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的一種電磁設(shè)備7一、電機(jī)的分類一、電機(jī)的分類8三相異步電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大局部組成，如下圖。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大局部組成，如下圖。二、三相91．定子機(jī)座是由鑄鐵或鑄鋼制成的，它是電動(dòng)機(jī)的外殼，起著支撐電動(dòng)機(jī)的作用。通常機(jī)座的外表要求散熱性能好，所以一般鑄有散熱片。1）機(jī)座二、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)（三相異步電動(dòng)機(jī)）1．定子機(jī)座是由鑄鐵或鑄鋼制成的，它是電動(dòng)機(jī)的外殼，起著支撐10定子鐵芯是電動(dòng)機(jī)磁路的一局部。為了減少鐵損，定子鐵芯一般由互相絕緣的硅鋼片疊成，其內(nèi)外表沖有槽，用以放置定子繞組，如下圖。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)2〕定子鐵芯定子鐵芯是電動(dòng)機(jī)磁路的一局部。為了減少鐵損，定子鐵芯一般由互113〕定子繞組定子繞組是電動(dòng)機(jī)電路的一局部。它由三個(gè)完全相同的繞組組成，每個(gè)繞組為一相，三個(gè)繞組在空間上相差120°電角度。三個(gè)繞組的始端和末端都被引至接線盒內(nèi)，可根據(jù)需要連接成Y形或△形，如下圖。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)(Y形聯(lián)結(jié))

(△形聯(lián)結(jié))3〕定子繞組定子繞組是電動(dòng)機(jī)電路的一局部。它由三個(gè)完全相同的122．轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵芯是電動(dòng)機(jī)磁路的一局部。它也是由硅鋼片疊成的，硅鋼片外圍有均勻分布的槽，用以放置轉(zhuǎn)子繞組，如下圖。轉(zhuǎn)子鐵芯固定在轉(zhuǎn)軸支架上。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)1〕轉(zhuǎn)子鐵芯2．轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵芯是電動(dòng)機(jī)磁路的一局部。它也是由硅鋼片疊成的，132〕轉(zhuǎn)子繞組二、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子繞組籠型繞線型三相異步電動(dòng)機(jī)籠型三相異步電動(dòng)機(jī)繞線型三相異步電動(dòng)機(jī)2〕轉(zhuǎn)子繞組二、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子繞組籠型繞線型三相異14籠型繞組是在轉(zhuǎn)子鐵芯的每一個(gè)槽中插入一銅條〔導(dǎo)條〕，在銅條兩端各用一銅環(huán)〔端環(huán)〕把銅條連接起來(lái)，稱為銅排轉(zhuǎn)子。假設(shè)把鐵芯拿出來(lái)，整個(gè)轉(zhuǎn)子繞組的外形很像一個(gè)鼠籠，如下圖?；\型繞組具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛應(yīng)用。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)籠型繞組是在轉(zhuǎn)子鐵芯的每一個(gè)槽中插入一銅條〔導(dǎo)條〕，在銅條兩15用鑄鋁的方法，把轉(zhuǎn)子導(dǎo)條、端環(huán)及風(fēng)葉用鋁液一次澆鑄而成，稱為鑄鋁轉(zhuǎn)子，如下圖。目前，中小型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子一般都采用鑄鋁轉(zhuǎn)子。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)用鑄鋁的方法，把轉(zhuǎn)子導(dǎo)條、端環(huán)及風(fēng)葉用鋁液一次澆鑄而成，稱為16繞線型繞組與定子繞組相同，也為三相繞組，它一般連接成Y形，三根引出線分別接到轉(zhuǎn)軸的三個(gè)絕緣集電環(huán)上，通過(guò)三個(gè)電刷與外電路相連。為了保證轉(zhuǎn)子能夠自由旋轉(zhuǎn)，在定子與轉(zhuǎn)子之間必須留有一定的空氣隙，中小型電動(dòng)機(jī)的空氣隙約在之間。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)繞線型繞組與定子繞組相同，也為三相繞組，它一般連接成Y形，三17三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理可通過(guò)下面這個(gè)小實(shí)驗(yàn)進(jìn)行簡(jiǎn)單模擬。如下圖，磁極與轉(zhuǎn)子之間沒(méi)有機(jī)械聯(lián)系。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)外面的磁極時(shí)，轉(zhuǎn)子隨著磁極同方向一起轉(zhuǎn)動(dòng)。磁極轉(zhuǎn)動(dòng)得快，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)得也快。磁極反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子也反轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，三相異步電動(dòng)機(jī)工作的關(guān)鍵是有旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理可通過(guò)下面這個(gè)小實(shí)驗(yàn)進(jìn)行簡(jiǎn)單模擬。如18三相異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵芯中放有三相對(duì)稱繞組U1U2，V1V2和W1W2。設(shè)三相繞組連成Y形接在三相電源上，如下圖，那么三相繞組中有三相對(duì)稱電流通過(guò)。取從繞組始端指向末端的方向?yàn)殡娏鞯膮⒖挤较?。電流在正半周時(shí)，其值為正，其實(shí)際方向與參考方向一致；在負(fù)半周時(shí)，其值為負(fù)，其實(shí)際方向與參考方向相反。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理1．旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)1〕旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生三相異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵芯中放有三相對(duì)稱繞組U1U2，V1V219則流過(guò)三相繞組的電流分別為三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理則流過(guò)三相繞組的電流分別為則流過(guò)三相繞組的電流分別為三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理則流過(guò)20（1）在wt=0的瞬間，i1=0；i2為負(fù)值，其方向?yàn)橛蒝2端流進(jìn)，V1端流出；i3為正值，且i3與i2大小相等，其方向?yàn)橛蒞1端流進(jìn)，W2端流出。根據(jù)右手螺旋定則可知，三相電流所產(chǎn)生的合磁場(chǎng)，相當(dāng)于N極在上、S極在下的兩極磁極（又稱為一對(duì)磁極）所形成的磁場(chǎng)，如圖所示。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理（1）在wt=0的瞬間，i1=0；i2為負(fù)值，其方向?yàn)橛蒝221（2）在wt=60°的瞬間，i1為正值，其方向?yàn)橛蒛1端流進(jìn)，U2端流出；i2為負(fù)值，其方向?yàn)橛蒝2端流進(jìn)，V1端流出；i3=0，此時(shí)，三相電流的合磁場(chǎng)沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)了60°，如圖所示。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理（2）在wt=60°的瞬間，i1為正值，其方向?yàn)橛蒛1端流進(jìn)22三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理（3）在wt=90°的瞬間，i1為正值，其方向?yàn)橛蒛1端流進(jìn)，U2端流出；i2為負(fù)值，其方向?yàn)橛蒝2端流進(jìn)，V1端流出；i3也為負(fù)值，其方向?yàn)橛蒞2端流進(jìn)，W1端流出。此時(shí)，三相電流的合磁場(chǎng)沿順時(shí)針?lè)较蛴中D(zhuǎn)了30°，如圖所示。由上可見(jiàn)，隨著定子繞組中三相對(duì)稱電流的不斷變化，所產(chǎn)生的合磁場(chǎng)也在空間不斷旋轉(zhuǎn)。電流變化一周，合磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)360°。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理（3）在wt=90°的瞬間，i123以上分析的是每相定子繞組中只有一個(gè)線圈的情況，這時(shí)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)只有一對(duì)磁極。用P表示磁極對(duì)數(shù)，那么p=1。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)與定子繞組的排列有關(guān)。如果每相定子繞組分別由兩個(gè)線圈串聯(lián)而成，如下圖，當(dāng)三相對(duì)稱電流通過(guò)這些線圈時(shí)，便能產(chǎn)生兩對(duì)磁極〔四極〕。電流變化一周時(shí)，四極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)180°。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理(兩對(duì)磁極結(jié)構(gòu)）以上分析的是每相定子繞組中只有一個(gè)線圈的情況，這時(shí)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)24旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向與電流的相序一致。電流的相序?yàn)閁→V→W時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)按繞組始端U1→V1→W1方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。假設(shè)把三相電流的相序任意調(diào)換其中兩相，如變?yōu)閁→V→W，那么旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)將按U1→V1→W1方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理2〕旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向(wt=0

)(wt=60°

)(wt=90°

)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向與電流的相序一致。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理25三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理3〕旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速當(dāng)有1對(duì)磁極（p=1）時(shí)，電流變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)1周；當(dāng)有2對(duì)磁極（p=2）時(shí)，電流變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)1/2周。以此類推，當(dāng)有p對(duì)磁極時(shí)，電流變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就在空間轉(zhuǎn)1/p周，即P對(duì)磁極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0應(yīng)為式中，f1為定子電流的頻率，單位為Hz。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理3〕旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速當(dāng)有1對(duì)磁極（26旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速又稱為同步轉(zhuǎn)速。國(guó)產(chǎn)異步電動(dòng)機(jī)定子繞組電流的頻率副f1為50Hz，于是，根據(jù)式可知，對(duì)應(yīng)于不同的磁極對(duì)數(shù)p，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0是常數(shù)，如表所示。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理p123456n0(r/min)300015001000750600500(不同磁極對(duì)數(shù)時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速

)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速又稱為同步轉(zhuǎn)速。國(guó)產(chǎn)異步電動(dòng)機(jī)定子繞組電流的頻27如下圖為三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的簡(jiǎn)化原理圖，N，S表示兩極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子中只畫(huà)出了兩根導(dǎo)條以作示意。設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以n0的轉(zhuǎn)速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，那么旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與靜止的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條之間就存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子導(dǎo)條切割磁力線，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，其方向可由右手定那么確定。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理2．電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理如下圖為三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的簡(jiǎn)化原理圖，N，S表示兩極旋28通電的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中將會(huì)受到電磁力F的作用，電磁力的方向可用左手定那么判斷。電磁力作用到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上將會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩〔簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)矩〕，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)起來(lái)，其轉(zhuǎn)動(dòng)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向相同。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理通電的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中將會(huì)受到電磁力F的作用，電磁力的方293．轉(zhuǎn)差率盡管電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向相同，但轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n不能與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0相等，須使n＜n0。這是因?yàn)槿绻麅烧呦嗟?，那么轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間將沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子中就不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，也不會(huì)有電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就不可能繼續(xù)以轉(zhuǎn)速n運(yùn)動(dòng)了。因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速之間必須有一定差值，即它們不同步，異步電動(dòng)機(jī)也因此得名。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理3．轉(zhuǎn)差率盡管電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向相同，但轉(zhuǎn)30三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理為了便于分析計(jì)算，我們引入了轉(zhuǎn)差率s，它是同步轉(zhuǎn)速n0與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的差值與同步轉(zhuǎn)速n0之比，即三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理為了便于分析計(jì)算，我們引入了轉(zhuǎn)差31三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理轉(zhuǎn)差率是分析異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間，n=0，s=1，此時(shí)轉(zhuǎn)差率最大；若轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n達(dá)到同步轉(zhuǎn)速n0，則s=0。所以，轉(zhuǎn)差率s的變化范圍在0～1之間，一般用百分?jǐn)?shù)表示。通常，異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率約為1%～9%。式也可寫(xiě)為三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理轉(zhuǎn)差率是分析異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要32【例4-1】一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速n=975r/min，試求電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)和額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率。電源頻率f1=50Hz。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理p123456n0(r/min)300015001000750600500解：由于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速接近而略小于同步轉(zhuǎn)速，因此，根據(jù)表所示可知，與此電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速n=975r/min最相近的同步轉(zhuǎn)速為n0=1000r/min，與此對(duì)應(yīng)的磁極對(duì)數(shù)為p=3。于是，額定負(fù)載的轉(zhuǎn)差率為【例4-1】一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速n=975r/m33每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的機(jī)座上都有一個(gè)銘牌，它標(biāo)記了電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和額定值等數(shù)據(jù)。要正確使用電動(dòng)機(jī)，必須能看懂銘牌。Y132M-4型三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌如下圖。四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性1．銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132M-4 功率7.5kW 頻率50Hz電壓380V 電流15.4A 接法△轉(zhuǎn)速1440r/min 絕緣等級(jí)B 工作方式連續(xù)年月編號(hào) ××電機(jī)廠每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的機(jī)座上都有一個(gè)銘牌，它標(biāo)記了電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和額定值34為了適應(yīng)不同用途和不同工作環(huán)境的需要，通常將電動(dòng)機(jī)制成不同的系列，各系列以不同的型號(hào)表示。例如，電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132M-4中：Y——三相異步電動(dòng)機(jī)132——機(jī)座中心高〔mm〕M——機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)〔S表示短機(jī)座，M表示中機(jī)座，L表示長(zhǎng)機(jī)座〕4——磁極對(duì)數(shù)。四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性1〕型號(hào)為了適應(yīng)不同用途和不同工作環(huán)境的需要，通常將電動(dòng)機(jī)制成不同的352〕接法銘牌數(shù)據(jù)中的接法是指定子三相繞組的接法。一般籠型三相異步電動(dòng)機(jī)的接線盒中有六根引出線，分別標(biāo)有U1，V1，W1，U2，V2，W2。這六根引出線端在接電源之前，相互間必須正確連接。連接方法有Y形和△形兩種。通常，三相異步電動(dòng)機(jī)自3kW以下者，連接成Y形；自4kW以上者，連接成△形。四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性2〕接法銘牌數(shù)據(jù)中的接法是指定子三相繞組的接法。四、三相異步36四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性3）額定功率PN額定功率PN是指電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)軸所允許輸出的機(jī)械功率。4）額定電壓UN額定電壓UN是指電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，在三相定子繞組上所加的線電壓。5）額定電流IN額定電流IN是指電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，定子繞組上的線電流。6）額定頻率fN額定頻率fN是指加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的允許頻率。我國(guó)的工頻為50Hz。7）額定轉(zhuǎn)速nN額定轉(zhuǎn)速nN是指電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定電流和額定輸出功率情況下的轉(zhuǎn)速。四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性3）額定功率PN額定功率PN是指37絕緣等級(jí)是指電動(dòng)機(jī)內(nèi)部所用絕緣材料允許的最高溫度等級(jí)，它決定了電動(dòng)機(jī)工作時(shí)允許的溫升。電動(dòng)機(jī)各種絕緣等級(jí)對(duì)應(yīng)的溫度關(guān)系如表所示。8〕絕緣等級(jí)四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性絕緣等級(jí)AEBFHC允許最高溫度（℃）105120130155180180以上允許最高溫升（℃）607580100125125以上絕緣等級(jí)是指電動(dòng)機(jī)內(nèi)部所用絕緣材料允許的最高溫度等級(jí)，它決定38電動(dòng)機(jī)的工作方式有三種：〔1〕連續(xù)工作方式：在額定條件下長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行?！?〕短時(shí)工作方式：在額定條件下只能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)運(yùn)行?！?〕斷續(xù)工作方式：在額定條件下以周期性間歇的方式運(yùn)行。四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性9〕工作方式電動(dòng)機(jī)的工作方式有三種：四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性9〕工作391〕定子、轉(zhuǎn)子電路的相關(guān)物理量2．電磁轉(zhuǎn)矩四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性（1）定子電動(dòng)勢(shì)與變壓器類似，異步電動(dòng)機(jī)的定子電動(dòng)勢(shì)E1為

式中，K1為定子繞組系數(shù)。需要說(shuō)明的是，上式中，Φ為電動(dòng)機(jī)的每極磁通量，由于u1≈E1，所以，當(dāng)電源電壓U1和頻率f1一定時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的每極磁通量Φ基本不變。1〕定子、轉(zhuǎn)子電路的相關(guān)物理量2．電磁轉(zhuǎn)矩四、三相異步電動(dòng)機(jī)40〔2〕轉(zhuǎn)子頻率四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性因旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子間的相對(duì)轉(zhuǎn)速為n0-n，所以轉(zhuǎn)子頻率為由上式可以看出，轉(zhuǎn)子頻率與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)，也就是與轉(zhuǎn)速n有關(guān)。在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間，即n=0時(shí)，s=1，轉(zhuǎn)子頻率f2最高，f2=f1。在額定負(fù)載時(shí)，s=1%～9%，則?！?〕轉(zhuǎn)子頻率四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性因旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子間41與變壓器類似，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)為E22N2ΦK2式中，K2為轉(zhuǎn)子繞組系數(shù)。在n=0，即s=1時(shí)，啟動(dòng)瞬間的轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)為E201N2ΦK2那么E2=sE20由式E2=sE20可知，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)E2也與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)。四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性〔3〕轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)與變壓器類似，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)為E22N2ΦK2四、三42四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性〔4〕轉(zhuǎn)子感抗轉(zhuǎn)子感抗X2與轉(zhuǎn)子頻率f2有關(guān)，即在n=0，即s=1時(shí)，啟動(dòng)瞬間的轉(zhuǎn)子感抗為則X2=sX20由式X2=sX20可知，轉(zhuǎn)子感抗X2也與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)。四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性〔4〕轉(zhuǎn)子感抗轉(zhuǎn)子感抗X2與轉(zhuǎn)子43四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性〔5〕轉(zhuǎn)子電流(轉(zhuǎn)子電流和功率因數(shù)的變化規(guī)律

)設(shè)轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻為R2，則每相繞組的電流為I2由上式可知，轉(zhuǎn)子電流I2也與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)，其變化規(guī)律如圖所示。四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性〔5〕轉(zhuǎn)子電流(轉(zhuǎn)子電流和功率44四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性〔6〕轉(zhuǎn)子功率因數(shù)(轉(zhuǎn)子電流和功率因數(shù)的變化規(guī)律

)轉(zhuǎn)子電路為感性電路，轉(zhuǎn)子電流I2總是比轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)E2滯后φ2角度，所以，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)為由上式可知，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)cosφ2也與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)，其變化規(guī)律如圖所示。四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性〔6〕轉(zhuǎn)子功率因數(shù)(轉(zhuǎn)子電流和452〕轉(zhuǎn)矩公式四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性電磁轉(zhuǎn)矩由轉(zhuǎn)子電流I2與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的每極磁通Φ相互作用產(chǎn)生，其大小與I2及Φ成正比。轉(zhuǎn)子電路為感性電路，其功率因數(shù)為cosφ2。于是可得出式中，KT為與電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。2〕轉(zhuǎn)矩公式四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性電磁轉(zhuǎn)矩由轉(zhuǎn)子電流I462〕轉(zhuǎn)矩公式四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性將式、式和式代入式中可得式中，K為常數(shù)。由

式可知，電磁轉(zhuǎn)矩T與定子每相電壓U1的平方成正比，所以，電源電壓的變動(dòng)對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩的影響很大。2〕轉(zhuǎn)矩公式四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性將式47(a

)(b

)

3．機(jī)械特性四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性當(dāng)電源電壓U1、頻率f1以及電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)一定〔R2和X20為常量〕時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩T只與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)，其關(guān)系曲線T=f(s)稱為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線，如圖〔a〕所示。而實(shí)際工作中，往往用曲線n=f(T)來(lái)分析問(wèn)題，我們將曲線n=f(T)稱為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線，如圖〔b〕所示。把T=f(s)曲線順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)360°，再將表示T的橫軸下移即可得到n=f(T)曲線。(a)48四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性1）三個(gè)重要轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性1）三個(gè)重要轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩49〔1〕額定轉(zhuǎn)矩四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性額定轉(zhuǎn)矩TN是指電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，如下圖曲線上的a點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)矩T必須與阻轉(zhuǎn)矩Tc相平衡，即T=Tc

(機(jī)械特性曲線

)

〔1〕額定轉(zhuǎn)矩四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性額定轉(zhuǎn)矩TN是指電50四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性電動(dòng)機(jī)的阻轉(zhuǎn)矩主要包括轉(zhuǎn)軸上的機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2和機(jī)械損耗轉(zhuǎn)矩T0。由于T0很小，可忽略不計(jì)，所以T=Tc=T2+T0≈T2由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上輸出的功率P2等于轉(zhuǎn)矩T與角速度ω的乘積，即P2=Tω，則式中，轉(zhuǎn)矩T的單位為，輸出功率P2的單位為kW，轉(zhuǎn)速n的單位為r/min。根據(jù)電動(dòng)機(jī)銘牌上的額定功率PN和額定轉(zhuǎn)速nN，由上式可計(jì)算出額定轉(zhuǎn)矩TN。四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性電動(dòng)機(jī)的阻轉(zhuǎn)矩主要包括轉(zhuǎn)軸上的機(jī)51〔2〕最大轉(zhuǎn)矩四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性

(機(jī)械特性曲線

)

最大轉(zhuǎn)矩Tm是指三相異步電動(dòng)機(jī)所能產(chǎn)生的最大電磁轉(zhuǎn)矩，如圖所示曲線上的b點(diǎn)。它所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)差率稱為臨界轉(zhuǎn)速nm和臨界轉(zhuǎn)差率sm。令dT/ds=0即可得〔2〕最大轉(zhuǎn)矩四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性(機(jī)械特性曲線52四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性

(R2為常數(shù)

)

(U1為常數(shù)

)再將式代入式中可得可以看出，Tm與U12成正比，與轉(zhuǎn)子電阻R2無(wú)關(guān)；sm與R2有關(guān)，R2越大，sm也越大。對(duì)應(yīng)于不同U1和R2的機(jī)械特性曲線如圖所示。四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性(R2為常數(shù))53四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過(guò)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，電動(dòng)機(jī)將因帶不動(dòng)負(fù)載而發(fā)生停車，這種現(xiàn)象稱為堵轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)，其定子繞組仍接在電源上，而轉(zhuǎn)子卻靜止不動(dòng)，這時(shí)定子及轉(zhuǎn)子中的電流將會(huì)立即增大到額定值的6～7倍，假設(shè)不及時(shí)切除電源，電動(dòng)機(jī)將迅速過(guò)熱，以致燒毀。四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過(guò)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，電動(dòng)機(jī)54四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩只是短時(shí)間接近最大轉(zhuǎn)矩而使電動(dòng)機(jī)過(guò)載，電動(dòng)機(jī)不會(huì)立即過(guò)熱，這是允許的。因此，最大轉(zhuǎn)矩也表示電動(dòng)機(jī)短時(shí)允許過(guò)載的能力，常用過(guò)載系數(shù)λm來(lái)表示。過(guò)載系數(shù)λm是指電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Tm與額定轉(zhuǎn)矩Tn之比，即四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩只是短時(shí)間接近最大轉(zhuǎn)55四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性一般三相異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)為。在選用電動(dòng)機(jī)時(shí)，必須考慮可能出現(xiàn)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩，然后根據(jù)所選電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)計(jì)算其最大轉(zhuǎn)矩，它必須大于最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩。否那么，就必須重選電動(dòng)機(jī)。四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性一般三相異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)為。56〔3〕啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性

(機(jī)械特性曲線

)

啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst是指電動(dòng)機(jī)接通電源瞬間（n=0,s=1）電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，如圖所示c點(diǎn)。將s=1代入式可得電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須大于電動(dòng)機(jī)靜止時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2才能啟動(dòng)。通常用啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst與額定轉(zhuǎn)矩TN之比來(lái)表示電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)能力，稱為啟動(dòng)系數(shù)λs，即〔3〕啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性(機(jī)械特性曲線572〕電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性如下圖，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線分為兩個(gè)區(qū)段，ab段和bc段。電動(dòng)機(jī)只能在ab段穩(wěn)定運(yùn)行，在bc段不能穩(wěn)定運(yùn)行。

(電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析

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2〕電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性如下圖，電動(dòng)58四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性電動(dòng)機(jī)接通電源后，只要啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2，轉(zhuǎn)子便能啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)。電磁轉(zhuǎn)矩T開(kāi)始沿bc段隨轉(zhuǎn)速n的升高而不斷增大，一直到臨界點(diǎn)b，此時(shí)，T=Tm。經(jīng)過(guò)b點(diǎn)進(jìn)入ab段后，T隨n的升高而減小，直到T=T2，之后電動(dòng)機(jī)就以恒定速度n穩(wěn)定運(yùn)行。

(電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析

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四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性電動(dòng)機(jī)接通電源后，只要啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩T59四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性假設(shè)由于某種原因〔如車床切削時(shí)吃刀量加大或起重機(jī)的起重量加大〕使負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大到T2'〔T2'＜Tm〕，在最初瞬間電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T＜T2'，所以其轉(zhuǎn)速n開(kāi)始下降。隨著轉(zhuǎn)速的下降，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩增大。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩增加到T=T2'時(shí)，電動(dòng)機(jī)到達(dá)新的穩(wěn)定狀態(tài)。四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性假設(shè)由于某種原因〔如車床切削時(shí)吃60四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性在機(jī)械特性曲線的ab段，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)能自動(dòng)調(diào)節(jié)電磁轉(zhuǎn)矩以適應(yīng)其變化，從而保持穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，故ab段稱為穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。由于ab段比較平坦，電磁轉(zhuǎn)矩變化時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速變化很小，這種特性稱為硬的機(jī)械特性。四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性在機(jī)械特性曲線的ab段，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)61四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性在bc段，假設(shè)原來(lái)暫穩(wěn)在一個(gè)轉(zhuǎn)速上，當(dāng)負(fù)載突然增大時(shí)，轉(zhuǎn)速就會(huì)下降。隨著轉(zhuǎn)速的下降，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩也減小，轉(zhuǎn)速會(huì)進(jìn)一步下降，最后變?yōu)榱?。因此，在bc段電動(dòng)機(jī)無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行。四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性在bc段，假設(shè)原來(lái)暫穩(wěn)在一個(gè)轉(zhuǎn)速62【例4-2】四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性有一三相異步電動(dòng)機(jī)，采用△形聯(lián)結(jié)，額定功率為30kW，額定轉(zhuǎn)速為1450r/min，過(guò)載系數(shù)為2.2。求：〔1〕額定轉(zhuǎn)矩、額定轉(zhuǎn)差率和最大轉(zhuǎn)矩〔2〕當(dāng)電源電壓下降到時(shí)，其輸出的最大轉(zhuǎn)矩為多少？【例4-2】四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性有一三相異步電動(dòng)機(jī)，63【例4-2解】四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性求：〔1〕額定轉(zhuǎn)矩、額定轉(zhuǎn)差率和最大轉(zhuǎn)矩解：由式可得額定轉(zhuǎn)矩為因nN=1450r/min，可知n0=1500r/min，則額定轉(zhuǎn)差率為又由式可得最大轉(zhuǎn)矩為【例4-2解】四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性求：〔1〕額定轉(zhuǎn)矩64【例4-2解】四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性求：〔2〕當(dāng)電源電壓下降到時(shí)，其輸出的最大轉(zhuǎn)矩為多少？解：電源電壓下降到0.9U時(shí)，由于最大轉(zhuǎn)矩Tm與U12成正比，所以【例4-2解】四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性求：〔2〕當(dāng)電源電65一、實(shí)施目的〔1〕掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的拆卸方法?！?〕掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的安裝方法。二、實(shí)施器材拉馬、活動(dòng)扳手、木錘、鋼套筒、螺絲刀、毛刷各1個(gè)，常用電工工具1套，籠型三相異步電動(dòng)機(jī)1臺(tái)，油盤(pán)1個(gè)，軸承潤(rùn)滑脂假設(shè)干。三、實(shí)施步驟〔詳見(jiàn)P121〕任務(wù)實(shí)施——三相異步電動(dòng)機(jī)的拆裝一、實(shí)施目的任務(wù)實(shí)施——三相異步電動(dòng)機(jī)的拆裝66三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)67任務(wù)引入電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的啟動(dòng)電流，使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)較大波動(dòng)。因此，大容量電動(dòng)機(jī)需要采用降壓?jiǎn)?dòng)的方式來(lái)限制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流。為了滿足工業(yè)生產(chǎn)對(duì)電動(dòng)機(jī)不同轉(zhuǎn)速的需求，往往需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速。而當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行結(jié)束后，如果僅憑自身和負(fù)載的慣性進(jìn)行制動(dòng)，耗時(shí)較長(zhǎng)，且制動(dòng)位置無(wú)法控制。為了保證電動(dòng)機(jī)快速、精準(zhǔn)地制動(dòng)，必須采取一定的制動(dòng)措施。你知道三相異步電動(dòng)機(jī)是如何啟動(dòng)和制動(dòng)的嗎？它的調(diào)速方法有哪些呢？任務(wù)引入電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的啟動(dòng)電流，使電網(wǎng)電壓出68一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)過(guò)渡到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)程稱為啟動(dòng)。在啟動(dòng)瞬間，由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為零，定子和轉(zhuǎn)子繞組中都有很大的啟動(dòng)電流，其值為額定電流的4～7倍。過(guò)大的啟動(dòng)電流會(huì)引起電網(wǎng)電壓的明顯降低，同時(shí)也會(huì)影響接在同一電網(wǎng)上的其他用電設(shè)備的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)連電動(dòng)機(jī)本身也無(wú)法正常工作。如果是頻繁啟動(dòng)，不僅會(huì)使電動(dòng)機(jī)溫升過(guò)快，還會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的電磁沖擊，影響電動(dòng)機(jī)的壽命。一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)過(guò)渡到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的69一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)在剛啟動(dòng)時(shí)，盡管啟動(dòng)電流很大，但轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)cosφ2很低，因此，由式T=KTΦI2cosφ2可知，此時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小。啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩過(guò)小，會(huì)使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)，既影響生產(chǎn)效率，又會(huì)使電動(dòng)機(jī)溫升過(guò)快。如果啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)就根本不能啟動(dòng)。電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)既要把啟動(dòng)電流限制在一定數(shù)值之內(nèi)，同時(shí)要有足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以便縮短啟動(dòng)過(guò)程，提高生產(chǎn)效率。一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)在剛啟動(dòng)時(shí)，盡管啟動(dòng)電流很大，但轉(zhuǎn)子70直接啟動(dòng)又稱為全壓?jiǎn)?dòng)，是指利用閘刀開(kāi)關(guān)或接觸器將電動(dòng)機(jī)直接接到具有額定電壓的電源上。這種啟動(dòng)方法操作簡(jiǎn)單，設(shè)備少，投資少，但啟動(dòng)電流大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，所以只適用于小容量電動(dòng)機(jī)〔7.5kW以下〕的啟動(dòng)。1．籠型三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)1〕直接啟動(dòng)一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)直接啟動(dòng)又稱為全壓?jiǎn)?dòng)，是指利用閘刀開(kāi)關(guān)或接觸器將電動(dòng)機(jī)直接71一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)對(duì)較大容量的電動(dòng)機(jī)，可參考以下經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行核定。式中：SN——電源的總?cè)萘?，單位為kV·A；

PN——電動(dòng)機(jī)的額定功率，單位為kW。只有滿足上式，電動(dòng)機(jī)才能直接啟動(dòng)。一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)對(duì)較大容量的電動(dòng)機(jī)，可參考以下經(jīng)驗(yàn)公72降壓?jiǎn)?dòng)是指啟動(dòng)時(shí)降低加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，啟動(dòng)結(jié)束后再增大到額定電壓。降壓?jiǎn)?dòng)的主要目的是降低啟動(dòng)電流，但同時(shí)也限制了啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因此，這種情況只適用于在空載或輕載的情況下啟動(dòng)。2〕降壓?jiǎn)?dòng)一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)降壓?jiǎn)?dòng)方法Y-△降壓?jiǎn)?dòng)自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)降壓?jiǎn)?dòng)是指啟動(dòng)時(shí)降低加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，啟動(dòng)結(jié)束后73〔1〕Y-△降壓?jiǎn)?dòng)一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)Y-△降壓?jiǎn)?dòng)適用于正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)定子繞組進(jìn)行△形聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)。在啟動(dòng)時(shí)，可先將定子繞組連接成Y形，啟動(dòng)結(jié)束時(shí)再連接成△形。這樣，啟動(dòng)時(shí)定子繞組上的電壓就降為額定電壓的。〔1〕Y-△降壓?jiǎn)?dòng)一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)Y-△降壓?jiǎn)?dòng)適74一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)如圖所示為Y-△降壓?jiǎn)?dòng)的接線圖。設(shè)定子繞組的每相阻抗模為|Z|，電源額定電壓為U1N。一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)如圖所示為Y-△降壓?jiǎn)?dòng)的接線圖。設(shè)75一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)當(dāng)采用△形聯(lián)結(jié)直接啟動(dòng)時(shí)，線電流為當(dāng)采用Y形聯(lián)結(jié)降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，每相繞組的相電壓為，其線電流為由以上兩式可知即降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)的電流為直接啟動(dòng)時(shí)的1/3。一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)當(dāng)采用△形聯(lián)結(jié)直接啟動(dòng)時(shí)，線電流為當(dāng)76自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)法適用于容量較大或正常運(yùn)行時(shí)定子繞組采用Y形聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)，它利用自耦變壓器將電源電壓降低后再加到電動(dòng)機(jī)定子繞組上，以降低啟動(dòng)電流。如下圖為自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)的接線圖?！?〕自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)法適用于容量較大或正常運(yùn)行時(shí)定子繞組采用Y77啟動(dòng)時(shí)，將開(kāi)關(guān)扳到“啟動(dòng)〞位置，自耦變壓器一次側(cè)接電源，二次側(cè)接電動(dòng)機(jī)定子繞組，實(shí)現(xiàn)降壓?jiǎn)?dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)，再將開(kāi)關(guān)扳向“運(yùn)行〞位置，切除自耦變壓器，使電動(dòng)機(jī)直接接電源運(yùn)行。一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)啟動(dòng)時(shí)，將開(kāi)關(guān)扳到“啟動(dòng)〞位置，自耦變壓器一次側(cè)接電源，二次78一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)因自耦變壓器的一、二次電壓之比等于一、二次繞組的匝數(shù)之比，且啟動(dòng)電流與啟動(dòng)電壓成正比，可得出引入自耦變壓器前后啟動(dòng)電流的關(guān)系為式中：Ist1——電源向自耦變壓器一次側(cè)提供的降壓?jiǎn)?dòng)電流，單位為A；Ist——電源向電動(dòng)機(jī)提供的直接啟動(dòng)電流，單位為A；K——自耦變壓器的變比。一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)因自耦變壓器的一、二次電壓之比等于一79一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)由式可以看出，引入自耦變壓器后的降壓?jiǎn)?dòng)電流為直接啟動(dòng)電流的1/K2。因啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，所以，引入自耦變壓器后的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也為直接啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的1/K2。自耦變壓器通常備有多組抽頭，可根據(jù)所要求的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩來(lái)選擇不同的電壓（如電源電壓的73%，64%，55%）。但這種啟動(dòng)方法的設(shè)備費(fèi)用高，且不宜頻繁啟動(dòng)。一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)由式80在轉(zhuǎn)子電路中接入適當(dāng)?shù)膯?dòng)電阻，可減小啟動(dòng)電流；同時(shí)根據(jù)圖〔a〕所示可知啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也會(huì)隨之提高。轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)的接線圖如圖(b)所示。一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)2．繞線型三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)1〕轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)（a）（b）在轉(zhuǎn)子電路中接入適當(dāng)?shù)膯?dòng)電阻，可減小啟動(dòng)電流；同時(shí)根據(jù)圖〔81啟動(dòng)時(shí)，先將啟動(dòng)電阻調(diào)到最大，使轉(zhuǎn)子電路的電阻最大，以降低啟動(dòng)電流和提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的升高，逐步減小啟動(dòng)電阻，啟動(dòng)結(jié)束時(shí)，切除啟動(dòng)電阻。轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)常用于要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大的生產(chǎn)機(jī)械上，如鍛壓機(jī)、起重機(jī)和卷?yè)P(yáng)機(jī)等。一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)啟動(dòng)時(shí)，先將啟動(dòng)電阻調(diào)到最大，使轉(zhuǎn)子電路的電阻最大，以降低啟822〕轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動(dòng)頻敏變阻器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)鐵耗很大的三相電抗器，其等效阻抗的大小隨轉(zhuǎn)子電流頻率的變化而變化。轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動(dòng)與轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)相比，其轉(zhuǎn)子等效電阻隨電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高自動(dòng)且連續(xù)的減小，啟動(dòng)過(guò)程平滑性較好。一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)2〕轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動(dòng)頻敏變阻器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)鐵耗很大的三相83【例4-3】Y280S-4型籠型三相異步電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：PN=75kW，nN=1480r/min，Tst/TN。負(fù)載轉(zhuǎn)矩為200N·m，電動(dòng)機(jī)由額定容量為320kV·A，輸出電壓為380V的三相電力變壓器供電。問(wèn)：〔1〕電動(dòng)機(jī)能否直接啟動(dòng)？〔2〕電動(dòng)機(jī)能否采用Y-△降壓?jiǎn)?dòng)？一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)【例4-3】Y280S-4型籠型三相異步電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：84【例4-3解】一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)〔1〕電動(dòng)機(jī)能否直接啟動(dòng)？解：（1）根據(jù)式，得因Ist/IN=4～7，所以，此電動(dòng)機(jī)不能直接啟動(dòng)。【例4-3解】一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)〔1〕電動(dòng)機(jī)能否直接啟85【例4-3解】一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)〔2〕電動(dòng)機(jī)能否采用Y-△降壓?jiǎn)?dòng)？解：電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為直接啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為若采用Y-△降壓?jiǎn)?dòng)，則其啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為所以，此電動(dòng)機(jī)可以采用Y-△降壓?jiǎn)?dòng)?！纠?-3解】一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)〔2〕電動(dòng)機(jī)能否采用Y86調(diào)速是指在同一負(fù)載下使電動(dòng)機(jī)得到不同的轉(zhuǎn)速，以滿足生產(chǎn)過(guò)程的需要。例如，車床在工作過(guò)程中，常因生產(chǎn)工藝、加工精度等不同要求，需精確調(diào)整轉(zhuǎn)速。如果采用電氣調(diào)速，就可以大大簡(jiǎn)化機(jī)械變速機(jī)構(gòu)。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速二、三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速87二、三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速根據(jù)式可知，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為由式可以看出，異步電動(dòng)機(jī)可以通過(guò)改變電源頻率f1、極對(duì)數(shù)p和轉(zhuǎn)差率s三種方法來(lái)進(jìn)行調(diào)速。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速根據(jù)式88二、三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速1．變頻調(diào)速由式可知，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速正比于電源頻率f1，若連續(xù)改變電動(dòng)機(jī)供電電源的頻率f1，即可連續(xù)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。變頻調(diào)速需要采用一套專門(mén)的變頻設(shè)備，其價(jià)格較貴，但它可在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)較平滑的無(wú)級(jí)調(diào)速，且具有硬的機(jī)械特性。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速1．變頻調(diào)速由式89二、三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速2．變極調(diào)速變極調(diào)速是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)定子繞組的接線以改變電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。由于磁極對(duì)數(shù)只能成倍變化，所以，變極調(diào)速不能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，但其經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好，所以，許多工廠的生產(chǎn)機(jī)械都采用這種方法和其他方法協(xié)調(diào)進(jìn)行調(diào)速。需要注意的是，變極調(diào)速只適用于籠型異步電動(dòng)機(jī)。因?yàn)榛\型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子極數(shù)能自動(dòng)與定子繞組的極數(shù)相適應(yīng)。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速2．變極調(diào)速變極調(diào)速是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)90二、三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速3．變轉(zhuǎn)差率調(diào)速在繞線型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中接入調(diào)速電阻〔和串啟動(dòng)電阻方法類似〕，可以通過(guò)改變轉(zhuǎn)子電路的電阻值來(lái)改變轉(zhuǎn)差率s，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。這種調(diào)速方法可平滑調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電阻，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，但能量損耗大，調(diào)速范圍有限，主要應(yīng)用于起重設(shè)備中。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速3．變轉(zhuǎn)差率調(diào)速在繞線型異步電動(dòng)機(jī)的91三相異步電動(dòng)機(jī)脫離電源后，由于轉(zhuǎn)動(dòng)局部存在慣性，電動(dòng)機(jī)要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間才能停下，但有些生產(chǎn)機(jī)械要求能迅速準(zhǔn)確地停車，這就需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法機(jī)械制動(dòng)電氣制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)脫離電源后，由于轉(zhuǎn)動(dòng)局部存在慣性，電動(dòng)機(jī)要經(jīng)過(guò)921．能耗制動(dòng)三、三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)能耗制動(dòng)是在切斷三相電源的同時(shí)，將一直流電源接到三相定子繞組的任意兩相上，使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生固定不動(dòng)的磁場(chǎng)，如圖所示。1．能耗制動(dòng)三、三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)能耗制動(dòng)是在切斷三相電源93轉(zhuǎn)子由于慣性作用繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，根據(jù)右手定那么和左手定那么可判斷出，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與固定磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反，起制動(dòng)作用，稱為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因這種方法是將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能并消耗在轉(zhuǎn)子電阻上，所以稱為能耗制動(dòng)。能耗制動(dòng)的能量消耗小，制動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)沖擊，但需要直流電源。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)轉(zhuǎn)子由于慣性作用繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，根據(jù)右手定那么和左手定那么可判斷出94在電動(dòng)機(jī)需要停車時(shí)，將三相定子繞組工作電源的任意兩相對(duì)調(diào)，使旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反向旋轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)子在慣性作用下仍按原方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速減小。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，應(yīng)及時(shí)切斷電源，否那么電動(dòng)機(jī)將會(huì)反轉(zhuǎn)。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)2．反接制動(dòng)在電動(dòng)機(jī)需要停車時(shí)，將三相定子繞組工作電源的任意兩相對(duì)調(diào)，使95在反接時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向相反，其相對(duì)轉(zhuǎn)速n0+n非常大，因此，轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電流也非常大。這樣大的電流會(huì)對(duì)電源及電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生很大的沖擊，因此，為了限制此電流，反接制動(dòng)時(shí)必須在定子電路〔籠型〕或轉(zhuǎn)子電路〔繞線型〕中串接限流電阻。反接制動(dòng)制動(dòng)迅速、簡(jiǎn)單，但能量消耗大，對(duì)電源及電動(dòng)機(jī)的沖擊很大。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)在反接時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向相反，其相對(duì)轉(zhuǎn)速n0+n非96一、實(shí)施目的〔1〕掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的降壓?jiǎn)?dòng)方法。〔2〕掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)及制動(dòng)方法。二、實(shí)施器材常用電工工具1套，萬(wàn)用表1塊，三相調(diào)壓器1個(gè)，三相異步電動(dòng)機(jī)1臺(tái)。三、實(shí)施步驟〔詳見(jiàn)P128〕任務(wù)實(shí)施——三相異步電動(dòng)機(jī)的控制一、實(shí)施目的任務(wù)實(shí)施——三相異步電動(dòng)機(jī)的控制97掌握單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理掌握單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理98任務(wù)引入單相異步電動(dòng)機(jī)是指由單相交流電源供電，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與交流電源產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速不同步的電動(dòng)機(jī)。其外形如下圖。任務(wù)引入單相異步電動(dòng)機(jī)是指由單相交流電源供電，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與99任務(wù)引入單相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、維修方便，可以直接用220V的交流電源供電，因此在日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及其他領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛。例如，電風(fēng)扇、電冰箱、洗衣機(jī)、排風(fēng)扇等常用的家電設(shè)備，小型車床、小型鉆床、潛水泵、電磨等用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備，錄音機(jī)、打字機(jī)、醫(yī)療器械等設(shè)備，它們都是由單相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。你能想到其他應(yīng)用單相異步電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)合有哪些？單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理是什么呢？任務(wù)引入單相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、維修方便1001．單相繞組脈動(dòng)磁場(chǎng)的產(chǎn)生向單相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組中通入如下圖的單相正弦交流電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)的過(guò)程如下。一、單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理（單相正弦交流電流波形）1．單相繞組脈動(dòng)磁場(chǎng)的產(chǎn)生向單相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組中通入如下101〔1〕當(dāng)單相正弦交流電流位于正半周期時(shí)，電流從電動(dòng)機(jī)定子繞組的左側(cè)流入、右側(cè)流出，產(chǎn)生的磁場(chǎng)如下圖，磁場(chǎng)的大小隨通入電流的大小而變化，方向那么保持不變。〔2〕當(dāng)單相正弦交流電流為零時(shí)，磁場(chǎng)也為零。一、單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理（電流正半周期產(chǎn)生的磁場(chǎng)）〔1〕當(dāng)單相正弦交流電流位于正半周期時(shí)，電流從電動(dòng)機(jī)定子繞組102〔3〕當(dāng)單相正弦交流電流位于負(fù)半周期時(shí)，電流從電動(dòng)機(jī)定子繞組的右側(cè)流入、左側(cè)流出，產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向發(fā)生了變化，如下圖。此時(shí)磁場(chǎng)的大小仍隨通入電流的大小而變化。一、單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理（電流負(fù)半周期產(chǎn)生的磁場(chǎng)）〔3〕當(dāng)單相正弦交流電流位于負(fù)半周期時(shí)，電流從電動(dòng)機(jī)定子繞組103在向單相異步電動(dòng)機(jī)中通入單相交流電后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)空間位置不變〔軸線固定〕、大小及方向隨交流電變化的磁場(chǎng)，這種磁場(chǎng)稱為脈動(dòng)磁場(chǎng)。然而，脈動(dòng)磁場(chǎng)只是振動(dòng)而不旋轉(zhuǎn)，假設(shè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)，那么轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與脈動(dòng)磁場(chǎng)沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就無(wú)法產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。也就是說(shuō)，轉(zhuǎn)子不會(huì)受到電磁力的作用，沒(méi)有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，無(wú)法自行啟動(dòng)，這是單相異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)主要缺點(diǎn)。一、單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理在向單相異步電動(dòng)機(jī)中通入單相交流電后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)空間位置不變104假設(shè)有外力撥動(dòng)一下轉(zhuǎn)子使其轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子會(huì)切割脈動(dòng)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生力矩，順著原來(lái)外力轉(zhuǎn)動(dòng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。定子磁場(chǎng)會(huì)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)合成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，只有解決了啟動(dòng)問(wèn)題，單相異步電動(dòng)機(jī)才能正常運(yùn)行，具有使用價(jià)值。一、單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理假設(shè)有外力撥動(dòng)一下轉(zhuǎn)子使其轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子會(huì)切割脈動(dòng)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電105在單相異步電動(dòng)機(jī)的定子上嵌放兩相繞組U1U2和Z1Z2，這兩相繞組在空間上相差90°電角度，然后向這兩相繞組中通入在相位上相差電角度的兩相交流電iU和iZ，如下圖。2．兩相繞組旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生一、單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理(兩相定子繞組)

(兩相電流波形)(兩相定子繞組中通入兩相電流)在單相異步電動(dòng)機(jī)的定子上嵌放兩相繞組U1U2和Z1Z2，這兩106按照三相異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方法進(jìn)行分析，可知此時(shí)單相異步電動(dòng)時(shí)機(jī)產(chǎn)生類似的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生過(guò)程如下圖。一、單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理(ωt=0)

(ωt=90°)

(ωt=180°)

(ωt=270°)(單相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生過(guò)程)按照三相異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方法進(jìn)行分析，可知此時(shí)單相異107當(dāng)ωt=0時(shí)，iU=0，iZ為正，U1U2繞組內(nèi)無(wú)電流，電流從Z相繞組的始端Z1端流入，從末端Z2端流出，合成的磁場(chǎng)即為Z1Z2產(chǎn)生的磁場(chǎng)，如下圖。一、單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理當(dāng)ωt=0時(shí)，iU=0，iZ為正，U1U2繞組內(nèi)無(wú)電流，電流108當(dāng)時(shí)ωt=90°，iZ=0，iU為正，Z1Z2繞組內(nèi)無(wú)電流，電流從U相繞組的始端U1端流入，從末端U2端流出，合成的磁場(chǎng)即為U1U2產(chǎn)生的磁場(chǎng)，如下圖，可見(jiàn)此時(shí)磁場(chǎng)已經(jīng)轉(zhuǎn)過(guò)90°。一、單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理當(dāng)時(shí)ωt=90°，iZ=0，iU為正，Z1Z2繞組內(nèi)無(wú)電流，109用同樣的方法可以得出：當(dāng)ωt=180°時(shí)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)如圖〔c〕所示，此時(shí)磁場(chǎng)較最初已經(jīng)轉(zhuǎn)過(guò)180°；當(dāng)ωt=270°時(shí)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)如圖〔d〕所示，此時(shí)磁場(chǎng)較最初已經(jīng)轉(zhuǎn)過(guò)270°；當(dāng)ωt=360°時(shí)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)回到如圖〔a〕所示，磁場(chǎng)在空間上轉(zhuǎn)過(guò)360°，如此循環(huán)便形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。一、單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理(a)

(c)

(d)

用同樣的方法可以得出：一、單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理(a)110一、單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理由上述分析過(guò)程可知，單相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向是從電流相位超前的繞組向電流相位落后的繞組旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速為式中：n1——旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速

p——電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)

f1——交流電的頻率一、單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理由上述分析過(guò)程可知，單相異步電動(dòng)111單相異步電動(dòng)機(jī)的種類很多，但根本結(jié)構(gòu)與三相異步電動(dòng)機(jī)類似，包括定子和轉(zhuǎn)子兩大局部，如下圖為單相異步電動(dòng)機(jī)的根本結(jié)構(gòu)。二、單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)單相異步電動(dòng)機(jī)的種類很多，但根本結(jié)構(gòu)與三相異步電動(dòng)機(jī)類似，包1121．分相式單相異步電動(dòng)機(jī)如下圖為電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)的接線圖。它有兩個(gè)定子繞組：工作繞組和啟動(dòng)繞組。工作繞組的電阻小，匝數(shù)多，電感大；啟動(dòng)繞組的電阻大，匝數(shù)少，電感較小。兩繞組在空間相隔90°。啟動(dòng)繞組上串聯(lián)一個(gè)電容器，使兩個(gè)繞組中的電流在相位上相差90°，這即為分相。二、單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)1．分相式單相異步電動(dòng)機(jī)如下圖為電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)的接113實(shí)驗(yàn)及理論證明，在空間相差90°的兩個(gè)繞組，其中通有相位差為的兩相電流，也能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子就能轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)，將啟動(dòng)繞組斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)可繼續(xù)運(yùn)行。二、單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)及理論證明，在空間相差90°的兩個(gè)繞組，其中通有相位差為1142．罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如下圖，其定子多做成凸極式，在磁極一側(cè)開(kāi)一小槽，其中裝有短路銅環(huán)〔稱為罩極〕。二、單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)2．罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如下圖，其115當(dāng)定子繞組通入單相交流電流i時(shí)，產(chǎn)生交變磁通Φ1。在磁通Φ1的作用下，銅環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，同時(shí)感應(yīng)電流還會(huì)產(chǎn)生阻礙原磁場(chǎng)變化的磁通Φ‘。這樣，通過(guò)銅環(huán)的磁通即為Φ1與Φ‘的合磁通Φ2，Φ1與Φ2之間存在相位差，Φ2滯后于Φ1。從總體上看，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部猶如形成了一個(gè)向罩極局部移動(dòng)的磁場(chǎng)，它可使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩而啟動(dòng)。二、單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)當(dāng)定子繞組通入單相交流電流i時(shí)，產(chǎn)生交變磁通Φ1。二、單相異116一、實(shí)施目的〔1〕掌握簡(jiǎn)易單相異步電動(dòng)機(jī)〔如吊扇或臺(tái)扇電動(dòng)機(jī)〕的根本結(jié)構(gòu)。〔2〕掌握簡(jiǎn)易單相異步電動(dòng)機(jī)的拆裝方法。二、實(shí)施器材起子、螺絲刀、木錘、軸承拆卸器各1個(gè)，常用電工工具1套，轉(zhuǎn)葉式電風(fēng)扇1臺(tái)，油盤(pán)1個(gè)，軸承潤(rùn)滑脂假設(shè)干。三、實(shí)施步驟〔詳見(jiàn)P133〕任務(wù)實(shí)施——拆裝單相異步電動(dòng)機(jī)一、實(shí)施目的任務(wù)實(shí)施——拆裝單相異步電動(dòng)機(jī)117感謝觀看感謝觀看118異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)119工程導(dǎo)讀電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備。目前，各種生產(chǎn)機(jī)械都廣泛采用電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。本工程通過(guò)拆裝三相異步電動(dòng)機(jī)、拆裝單相異步電動(dòng)機(jī)2個(gè)工作任務(wù)，使學(xué)生熟悉電動(dòng)機(jī)的根本結(jié)構(gòu)和特性。工程導(dǎo)讀電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備。目前，120目錄CONTENTS拆裝三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)掌握單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理目錄拆裝三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)掌121拆裝三相異步電動(dòng)機(jī)拆裝三相異步電動(dòng)機(jī)122面對(duì)傳統(tǒng)燃油汽車開(kāi)展所帶來(lái)的能源和環(huán)境壓力，電動(dòng)汽車應(yīng)運(yùn)而生。電動(dòng)汽車是以車載電源為動(dòng)力，用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛。電動(dòng)機(jī)的作用是將電源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，然后通過(guò)傳動(dòng)裝置直接驅(qū)動(dòng)車輪和工作裝置。任務(wù)引入面對(duì)傳統(tǒng)燃油汽車開(kāi)展所帶來(lái)的能源和環(huán)境壓力，電動(dòng)汽車應(yīng)運(yùn)而生123最初應(yīng)用于電動(dòng)汽車的是直流電動(dòng)機(jī)，而隨著機(jī)械制造技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的開(kāi)展，交流異步電動(dòng)機(jī)，尤其是三相異步電動(dòng)機(jī)顯示出比直流電動(dòng)機(jī)更加優(yōu)越的性能，因此得到了廣泛的應(yīng)用。你知道三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理嗎？任務(wù)引入最初應(yīng)用于電動(dòng)汽車的是直流電動(dòng)機(jī)，而隨著機(jī)械制造技術(shù)、自動(dòng)控124電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的一種電磁設(shè)備。把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備稱為發(fā)電機(jī)。把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備稱為電動(dòng)機(jī)。一、電機(jī)的分類電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的一種電磁設(shè)備125一、電機(jī)的分類一、電機(jī)的分類126三相異步電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大局部組成，如下圖。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大局部組成，如下圖。二、三相1271．定子機(jī)座是由鑄鐵或鑄鋼制成的，它是電動(dòng)機(jī)的外殼，起著支撐電動(dòng)機(jī)的作用。通常機(jī)座的外表要求散熱性能好，所以一般鑄有散熱片。1）機(jī)座二、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)（三相異步電動(dòng)機(jī)）1．定子機(jī)座是由鑄鐵或鑄鋼制成的，它是電動(dòng)機(jī)的外殼，起著支撐128定子鐵芯是電動(dòng)機(jī)磁路的一局部。為了減少鐵損，定子鐵芯一般由互相絕緣的硅鋼片疊成，其內(nèi)外表沖有槽，用以放置定子繞組，如下圖。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)2〕定子鐵芯定子鐵芯是電動(dòng)機(jī)磁路的一局部。為了減少鐵損，定子鐵芯一般由互1293〕定子繞組定子繞組是電動(dòng)機(jī)電路的一局部。它由三個(gè)完全相同的繞組組成，每個(gè)繞組為一相，三個(gè)繞組在空間上相差120°電角度。三個(gè)繞組的始端和末端都被引至接線盒內(nèi)，可根據(jù)需要連接成Y形或△形，如下圖。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)(Y形聯(lián)結(jié))

(△形聯(lián)結(jié))3〕定子繞組定子繞組是電動(dòng)機(jī)電路的一局部。它由三個(gè)完全相同的1302．轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵芯是電動(dòng)機(jī)磁路的一局部。它也是由硅鋼片疊成的，硅鋼片外圍有均勻分布的槽，用以放置轉(zhuǎn)子繞組，如下圖。轉(zhuǎn)子鐵芯固定在轉(zhuǎn)軸支架上。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)1〕轉(zhuǎn)子鐵芯2．轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵芯是電動(dòng)機(jī)磁路的一局部。它也是由硅鋼片疊成的，1312〕轉(zhuǎn)子繞組二、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子繞組籠型繞線型三相異步電動(dòng)機(jī)籠型三相異步電動(dòng)機(jī)繞線型三相異步電動(dòng)機(jī)2〕轉(zhuǎn)子繞組二、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子繞組籠型繞線型三相異132籠型繞組是在轉(zhuǎn)子鐵芯的每一個(gè)槽中插入一銅條〔導(dǎo)條〕，在銅條兩端各用一銅環(huán)〔端環(huán)〕把銅條連接起來(lái)，稱為銅排轉(zhuǎn)子。假設(shè)把鐵芯拿出來(lái)，整個(gè)轉(zhuǎn)子繞組的外形很像一個(gè)鼠籠，如下圖?；\型繞組具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛應(yīng)用。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)籠型繞組是在轉(zhuǎn)子鐵芯的每一個(gè)槽中插入一銅條〔導(dǎo)條〕，在銅條兩133用鑄鋁的方法，把轉(zhuǎn)子導(dǎo)條、端環(huán)及風(fēng)葉用鋁液一次澆鑄而成，稱為鑄鋁轉(zhuǎn)子，如下圖。目前，中小型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子一般都采用鑄鋁轉(zhuǎn)子。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)用鑄鋁的方法，把轉(zhuǎn)子導(dǎo)條、端環(huán)及風(fēng)葉用鋁液一次澆鑄而成，稱為134繞線型繞組與定子繞組相同，也為三相繞組，它一般連接成Y形，三根引出線分別接到轉(zhuǎn)軸的三個(gè)絕緣集電環(huán)上，通過(guò)三個(gè)電刷與外電路相連。為了保證轉(zhuǎn)子能夠自由旋轉(zhuǎn)，在定子與轉(zhuǎn)子之間必須留有一定的空氣隙，中小型電動(dòng)機(jī)的空氣隙約在之間。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)繞線型繞組與定子繞組相同，也為三相繞組，它一般連接成Y形，三135三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理可通過(guò)下面這個(gè)小實(shí)驗(yàn)進(jìn)行簡(jiǎn)單模擬。如下圖，磁極與轉(zhuǎn)子之間沒(méi)有機(jī)械聯(lián)系。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)外面的磁極時(shí)，轉(zhuǎn)子隨著磁極同方向一起轉(zhuǎn)動(dòng)。磁極轉(zhuǎn)動(dòng)得快，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)得也快。磁極反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子也反轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，三相異步電動(dòng)機(jī)工作的關(guān)鍵是有旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理可通過(guò)下面這個(gè)小實(shí)驗(yàn)進(jìn)行簡(jiǎn)單模擬。如136三相異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵芯中放有三相對(duì)稱繞組U1U2，V1V2和W1W2。設(shè)三相繞組連成Y形接在三相電源上，如下圖，那么三相繞組中有三相對(duì)稱電流通過(guò)。取從繞組始端指向末端的方向?yàn)殡娏鞯膮⒖挤较?。電流在正半周時(shí)，其值為正，其實(shí)際方向與參考方向一致；在負(fù)半周時(shí)，其值為負(fù)，其實(shí)際方向與參考方向相反。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理1．旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)1〕旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生三相異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵芯中放有三相對(duì)稱繞組U1U2，V1V2137則流過(guò)三相繞組的電流分別為三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理則流過(guò)三相繞組的電流分別為則流過(guò)三相繞組的電流分別為三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理則流過(guò)138（1）在wt=0的瞬間，i1=0；i2為負(fù)值，其方向?yàn)橛蒝2端流進(jìn)，V1端流出；i3為正值，且i3與i2大小相等，其方向?yàn)橛蒞1端流進(jìn)，W2端流出。根據(jù)右手螺旋定則可知，三相電流所產(chǎn)生的合磁場(chǎng)，相當(dāng)于N極在上、S極在下的兩極磁極（又稱為一對(duì)磁極）所形成的磁場(chǎng)，如圖所示。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理（1）在wt=0的瞬間，i1=0；i2為負(fù)值，其方向?yàn)橛蒝2139（2）在wt=60°的瞬間，i1為正值，其方向?yàn)橛蒛1端流進(jìn)，U2端流出；i2為負(fù)值，其方向?yàn)橛蒝2端流進(jìn)，V1端流出；i3=0，此時(shí)，三相電流的合磁場(chǎng)沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)了60°，如圖所示。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理（2）在wt=60°的瞬間，i1為正值，其方向?yàn)橛蒛1端流進(jìn)140三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理（3）在wt=90°的瞬間，i1為正值，其方向?yàn)橛蒛1端流進(jìn)，U2端流出；i2為負(fù)值，其方向?yàn)橛蒝2端流進(jìn)，V1端流出；i3也為負(fù)值，其方向?yàn)橛蒞2端流進(jìn)，W1端流出。此時(shí)，三相電流的合磁場(chǎng)沿順時(shí)針?lè)较蛴中D(zhuǎn)了30°，如圖所示。由上可見(jiàn)，隨著定子繞組中三相對(duì)稱電流的不斷變化，所產(chǎn)生的合磁場(chǎng)也在空間不斷旋轉(zhuǎn)。電流變化一周，合磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)360°。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理（3）在wt=90°的瞬間，i1141以上分析的是每相定子繞組中只有一個(gè)線圈的情況，這時(shí)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)只有一對(duì)磁極。用P表示磁極對(duì)數(shù)，那么p=1。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)與定子繞組的排列有關(guān)。如果每相定子繞組分別由兩個(gè)線圈串聯(lián)而成，如下圖，當(dāng)三相對(duì)稱電流通過(guò)這些線圈時(shí)，便能產(chǎn)生兩對(duì)磁極〔四極〕。電流變化一周時(shí)，四極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)180°。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理(兩對(duì)磁極結(jié)構(gòu)）以上分析的是每相定子繞組中只有一個(gè)線圈的情況，這時(shí)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)142旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向與電流的相序一致。電流的相序?yàn)閁→V→W時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)按繞組始端U1→V1→W1方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。假設(shè)把三相電流的相序任意調(diào)換其中兩相，如變?yōu)閁→V→W，那么旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)將按U1→V1→W1方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理2〕旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向(wt=0

)(wt=60°

)(wt=90°

)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向與電流的相序一致。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理143三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理3〕旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速當(dāng)有1對(duì)磁極（p=1）時(shí)，電流變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)1周；當(dāng)有2對(duì)磁極（p=2）時(shí)，電流變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)1/2周。以此類推，當(dāng)有p對(duì)磁極時(shí)，電流變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就在空間轉(zhuǎn)1/p周，即P對(duì)磁極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0應(yīng)為式中，f1為定子電流的頻率，單位為Hz。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理3〕旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速當(dāng)有1對(duì)磁極（144旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速又稱為同步轉(zhuǎn)速。國(guó)產(chǎn)異步電動(dòng)機(jī)定子繞組電流的頻率副f1為50Hz，于是，根據(jù)式可知，對(duì)應(yīng)于不同的磁極對(duì)數(shù)p，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0是常數(shù)，如表所示。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理p123456n0(r/min)300015001000750600500(不同磁極對(duì)數(shù)時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速

)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速又稱為同步轉(zhuǎn)速。國(guó)產(chǎn)異步電動(dòng)機(jī)定子繞組電流的頻145如下圖為三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的簡(jiǎn)化原理圖，N，S表示兩極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子中只畫(huà)出了兩根導(dǎo)條以作示意。設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以n0的轉(zhuǎn)速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，那么旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與靜止的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條之間就存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子導(dǎo)條切割磁力線，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，其方向可由右手定那么確定。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理2．電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理如下圖為三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的簡(jiǎn)化原理圖，N，S表示兩極旋146通電的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中將會(huì)受到電磁力F的作用，電磁力的方向可用左手定那么判斷。電磁力作用到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上將會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩〔簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)矩〕，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)起來(lái)，其轉(zhuǎn)動(dòng)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向相同。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理通電的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中將會(huì)受到電磁力F的作用，電磁力的方1473．轉(zhuǎn)差率盡管電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向相同，但轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n不能與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0相等，須使n＜n0。這是因?yàn)槿绻麅烧呦嗟?，那么轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間將沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子中就不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，也不會(huì)有電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就不可能繼續(xù)以轉(zhuǎn)速n運(yùn)動(dòng)了。因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速之間必須有一定差值，即它們不同步，異步電動(dòng)機(jī)也因此得名。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理3．轉(zhuǎn)差率盡管電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向相同，但轉(zhuǎn)148三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理為了便于分析計(jì)算，我們引入了轉(zhuǎn)差率s，它是同步轉(zhuǎn)速n0與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的差值與同步轉(zhuǎn)速n0之比，即三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理為了便于分析計(jì)算，我們引入了轉(zhuǎn)差149三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理轉(zhuǎn)差率是分析異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間，n=0，s=1，此時(shí)轉(zhuǎn)差率最大；若轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n達(dá)到同步轉(zhuǎn)速n0，則s=0。所以，轉(zhuǎn)差率s的變化范圍在0～1之間，一般用百分?jǐn)?shù)表示。通常，異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率約為1%～9%。式也可寫(xiě)為三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理轉(zhuǎn)差率是分析異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要150【例4-1】一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速n=975r/min，試求電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)和額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率。電源頻率f1=50Hz。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理p123456n0(r/min)300015001000750600500解：由于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速接近而略小于同步轉(zhuǎn)速，因此，根據(jù)表所示可知，與此電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速n=975r/min最相近的同步轉(zhuǎn)速為n0=1000r/min，與此對(duì)應(yīng)的磁極對(duì)數(shù)為p=3。于是，額定負(fù)載的轉(zhuǎn)差率為【例4-1】一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速n=975r/m151每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的機(jī)座上都有一個(gè)銘牌，它標(biāo)記了電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和額定值等數(shù)據(jù)。要正確使用電動(dòng)機(jī)，必須能看懂銘牌。Y132M-4型三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌如下圖。四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性1．銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132M-4 功率7.5kW 頻率50Hz電壓380V 電流15.4A 接法△轉(zhuǎn)速1440r/min 絕緣等級(jí)B 工作方式連續(xù)年月編號(hào) ××電機(jī)廠每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的機(jī)座上都有一個(gè)銘牌，它標(biāo)記了電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和額定值152為了適應(yīng)不同用途和不同工作環(huán)境的需要，通常將電動(dòng)機(jī)制成不同的系列，各系列以不同的型號(hào)表示。例如，電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132M-4中：Y——三相異步電動(dòng)機(jī)132——機(jī)座中心高〔mm〕M——機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)〔S表示短機(jī)座，M表示中機(jī)座，L表示長(zhǎng)機(jī)座〕4——磁極對(duì)數(shù)。四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性1〕型號(hào)為了適應(yīng)不同用途和不同工作環(huán)境的需要，通常將電動(dòng)機(jī)制成不同的1532〕接法銘牌數(shù)據(jù)中的接法是指定子三相繞組的接法。一般籠型三相異步電動(dòng)機(jī)的接線盒中有六根引出線，分別標(biāo)有U1，V1，W1，U2，V2，W2。這六根引出線端在接電源之前，相互間必須正確連接。連接方法有Y形和△形兩種。通常，三相異步電動(dòng)機(jī)自3kW以下者，連接成Y形；自4kW以上者，連接成△形。四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性2〕接法銘牌數(shù)據(jù)中的接法是指定子三相繞組的接法。四、三相異步154四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性3）額定功率PN額定功率PN是指電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)軸所允許輸出的機(jī)械功率。4）額定電壓UN額定電壓UN是指電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，在三相定子繞組上所加的線電壓。5）額定電流IN額定電流IN是指電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，定子繞組上的線電流。6）額定頻率fN額定頻率fN是指加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的允許頻率。我國(guó)的工頻為50Hz。7）額定轉(zhuǎn)速nN額定轉(zhuǎn)速nN是指電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定電流和額定輸出功率情況下的轉(zhuǎn)速。四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性3）額定功率PN額定功率PN是指155絕緣等級(jí)是指電動(dòng)機(jī)內(nèi)部所用絕緣材料允許的最高溫度等級(jí)，它決定了電動(dòng)機(jī)工作時(shí)允許的溫升。電動(dòng)機(jī)各種絕緣等級(jí)對(duì)應(yīng)的溫度關(guān)系如表所示。8〕絕緣等級(jí)四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性絕緣等級(jí)AEBFHC允許最高溫度（℃）105120130155180180以上允許最高溫升（℃）607580100125125以上絕緣等級(jí)是指電動(dòng)機(jī)內(nèi)部所用絕緣材料允許的最高溫度等級(jí)，它決定156電動(dòng)機(jī)的工作方式有三種：〔1〕連續(xù)工作方式：在額定條件下長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行?！?〕短時(shí)工作方式：在額定條件下只能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)運(yùn)行?！?〕斷續(xù)工作方式：在額定條件下以周期性間歇的方式運(yùn)行。四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性9〕工作方式電動(dòng)機(jī)的工作方式有三種：四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性9〕工作1571〕定子、轉(zhuǎn)子電路的相關(guān)物理量2．電磁轉(zhuǎn)矩四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性（1）定子電動(dòng)勢(shì)與變壓器類似，異步電動(dòng)機(jī)的定子電動(dòng)勢(shì)E1為

式中，K1為定子繞組系數(shù)。需要說(shuō)明的是，上式中，Φ為電動(dòng)機(jī)的每極磁通量，由于u1≈E1，所以，當(dāng)電源電壓U1和頻率f1一定時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的每極磁通量Φ基本不變。1〕定子、轉(zhuǎn)子電路的相關(guān)物理量2．電磁轉(zhuǎn)矩四、三相異步電動(dòng)機(jī)158〔2〕轉(zhuǎn)子頻率四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性因旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子間的相對(duì)轉(zhuǎn)速為n0-n，所以轉(zhuǎn)子頻率為由上式可以看出，轉(zhuǎn)子頻率與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)，也就是與轉(zhuǎn)速n有關(guān)。在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間，即n=0時(shí)，s=1，轉(zhuǎn)子頻率f2最高，f2=f1。在額定負(fù)載時(shí)，s=1%～9%，則。〔2〕轉(zhuǎn)子頻率四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性因旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子間159與變壓器類似，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)為E22N2ΦK2式中，K2為轉(zhuǎn)子繞組系數(shù)。在n=0，即s=1時(shí)，啟動(dòng)瞬間的轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)為E201N2ΦK2那么E2=sE20由式E2=sE20可知，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)E2也與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)。四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性〔3〕轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)與變壓器類似，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)為E22N2ΦK2四、三160四、三相異步