第7章交流電動機

第7章交流電動機7.1

三相異步電動機的構造7.2

三相異步電動機的轉動原理7.4

三相異步電動機的轉矩與機械特性7.5

三相異步電動機的起動7.8

三相異步電動機的銘牌數據7.7

三相異步電動機的制動7.6

三相異步電動機的調速電動機的分類：籠型電動機線繞型電動機同步電動機異步電動機電動機交流電動機直流電動機他勵、并勵電動機串勵、復勵電動機第7章交流電動機7.1

三相異步電動機的構造1.定子鐵心：由內周有槽的硅鋼片疊成。U1U2

V1V2W1W2三相繞組機座：鑄鋼或鑄鐵2.轉子(1)籠型轉子

鐵心槽內放銅條,端

部用短路環(huán)連成一體,

或鑄鋁形成轉子繞組。籠型繞線型鐵心：由外周有槽的硅鋼片疊成?；\型轉子鑄鋁的籠型轉子風葉

轉子:在旋轉磁場作用下,產生感應電動勢、電流。(2)

繞線型轉子

同定子繞組一樣，也分為三相，并且接成星形。繞線轉子異步電動機的構造籠型電動機與繞線型電動機的比較?；\型：

結構簡單、價格低廉、工作可靠；不能人為改變電動機的機械特性。繞線型：

結構復雜、價格較貴、維護工作量大；轉子外加電阻可人為改變電動機的機械特性。Y系列三相異步電動機YR系列繞線轉子三相異步電動機7.2.1旋轉磁場

定子三相繞組中通入三相交流電(星形聯結)。1.旋轉磁場的產生7.2

三相異步電動機的轉動原理(?)電流出()電流入

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°600三相電流產生的合成磁場是一旋轉的磁場，

即一個電流周期內，旋轉磁場在空間轉過360°。2.旋轉磁場的旋轉方向結論：任意調換兩根電源進線，則旋轉磁場反轉。調換兩根電源進線。取決于三相電流的相序。3.旋轉磁場的極數

當三相定子繞組按圖示排列時，產生一對磁極的旋轉磁場，即旋轉磁場的極數與三相繞組的排列有關。

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。p=2時

若定子每相繞組由三個線圈串聯

,繞組的始端之間互差40°,將形成三對磁極的旋轉磁場。6004.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pp=1時p=2時旋轉磁場的轉速p對磁極時旋轉磁場轉速(同步轉速)n0與磁極對數p的關系旋轉磁場轉速n0與頻率f1和磁極對數p有關?？梢?不同磁極對數時的旋轉磁場轉速pn0/(r/min)1300021500310004750560065007.2.2電動機的轉動原理定子三相繞組中通入三相交流電

切割轉子導體右手定則E20旋轉磁場感應電流I2旋轉磁場左手定則電磁力F電磁轉矩Tn0n方向:順時針轉子導體e(i)nFF7.2.3轉差率

旋轉磁場的同步轉速和電動機轉子轉速之差與旋轉磁場的同步轉速之比稱為轉差率S。

電動機轉子轉動方向與磁場旋轉的方向一致，但轉子轉速n不可能達到與旋轉磁場的轉速相等，即異步電動機如果n=n0

轉子與旋轉磁場間沒有相對運動，磁通不切

割轉子導條，無轉子電動勢和轉子電流，無轉矩，因此，轉子轉速與旋轉磁場轉速間必須要有差別。異步電動機運行中轉子轉速亦可由轉差率求得7.4

三相異步電動機轉矩與機械特性7.4.1轉矩公式

常數，與電機結構有關旋轉磁場每極磁通轉子電流轉子電路的功率因數X20----轉子感抗R2----轉子電阻U1----定子每相繞組電壓由公式可知1.T與定子每相繞組電壓成正比。U1T3.當電源電壓U1一定時，T是

s的函數。2.R2

的大小對

T有影響。繞線型異步電動機可外接電阻來改變轉子電阻R2

，從而改變轉矩。7.4.2機械特性曲線根據轉矩公式得特性曲線電動機在額定負載時的轉矩1.額定轉矩TN三個重要轉矩(N?m)

如：某普通車床的主軸電機(Y3-132M-4型)的額定功率為7.5kW,額定轉速為1440r/min,則額定轉矩為2.最大轉矩Tmax電機帶動最大負載的能力。臨界轉差率將sm代入轉矩公式，可得Tmax令，求得當U1

一定時，Tmax為定值。過載系數(能力)一般三相異步電動機的過載系數

工作時必須使負載轉矩T2

<Tmax

，否則電動機將停轉。若不停轉，電動機的電流馬上升高6、7倍，電動機嚴重過熱，以致燒壞。(2)sm與R2有關，R2smn

。繞線型電動機改變轉子附加電阻R2可實現調速?！?.起動轉矩Tst電動機起動時的轉矩。起動時n=0，s=1，則Tst體現了電動機帶載起動的能力。

若

Tst

>T2，電機能起動，否則不能起動。起動能力Tst(2)Tst與R2有關，

R2Tst。對繞線型

電機改變轉子附加電阻

R2,可使Tst=Tmax

。′4.電動機的運行分析

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。

自適應負載能力是電動機區(qū)別于其他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)。此過程中，n、sI2

I1電源提供的功率自動增加。T2sT2>TT=T2nT

T′2達到新的平衡T2常用特性段7.5

三相異步電動機的起動7.5.1起動性能

起動問題：起動電流大，起動轉矩小。

一般中小型籠型電動機起動電流為額定電流的5~7倍;電動機的起動轉矩為額定轉矩的1.0~2.2倍。大電流使電網電壓降低，影響鄰近負載的工作頻繁起動時造成熱量積累，使電機過熱后果：原因：起動：

n=0，s=1,接通電源。起動時，n=0，轉子導體切割磁通速度很大，轉子感應電動勢轉子電流定子電流

7.5.2

起動方法(2)降壓起動：星-三角(Y─)

換接起動自耦降壓起動（適用于籠型電動機）(3)轉子電路串電阻起動（適用于繞線型電動機）以下介紹降壓起動和轉子電路串電阻起動。(1)直接起動

一般規(guī)定7.5kW以下或小于10kW的異步電動機可直接起動。1.降壓起動(1)Y－換接起動設：電機每相阻抗為L?LLYLY－起動器接線簡圖△動觸點Y動觸點靜觸點Y－起動器接線簡圖Y起動LYLY－起動器接線簡圖工作LL(a)僅適用于正常運行為三角形聯結的電機。

(b)Y－起動Y－換接起動適合于空載或輕載起動的場合Y-換接起動應注意的問題LL(2)自耦降壓起動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。合刀閘開關SQ2

自耦降壓起動適合于容量較大的或正常運行時連成Y形不能采用Y－換接起動的籠型異步電動機。SS2滑環(huán)起動時將適當的R串入轉子電路中，起動后將R短路。起動電阻2.繞線型電動機轉子電路串電阻起動電刷轉子定子

若R2選得適當，轉子電路串電阻起動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機械上。轉子電路串電阻起動的特點R2-TTst

-

方法：任意調換電源的兩根進線，電動機反轉。電動機正轉電動機反轉三相異步電動機的正、反轉例1:

(1)解:

一臺Y225M-4型三相異步電動機，定子繞組△形聯結，其額定數據為P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cosN=0.88，Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：(1)額定電流IN?(2)額定轉差率sN?(3)額定轉矩TN、最大轉矩Tmax和起動轉矩Tst。(2)由nN=1480r/min，可知p=2（四極電動機）(3)7.6

三相異步電動機的調速7.6.1變頻調速頻率調節(jié)范圍：0.5~320Hz三種電氣調速方法直流電交流電f1、U1可調三相籠型電動機

變頻調速方法可實現無級平滑調速,調速性能優(yōu)異,正獲得越來越廣泛的應用(如家用電器中的應用)。7.6.2變極調速

(有級調速)p=2··NNSS改變磁極對數p，可改變電動機的轉速。由公式p=1

采用變極調速方法的電動機稱作雙速電動機，由于調速時其轉速呈跳躍性變化，因而只用在對調速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床等機床上。常見的多速電動機有雙速、三速、四速幾種。SN7.6.3變轉差率調速

(無級調速)

變轉差率調速是繞線型電動機特有的一種調速方法。其優(yōu)點是調速平滑，設備簡單投資少，缺點是能耗較大。這種調速方式廣泛應用于各種提升、起重設備中。

在繞線型電動機的轉子電路中接入一個調速電阻R2，改變電阻的大小，在負載轉矩不變時，就可得到平滑調速。n?n'?TL7.7

三相異步電動機的制動7.7.1

能耗制動

在斷開三相電源的同時，給電動機其中兩相繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場與旋轉的轉子作用,產生了與轉子旋轉方向相反的轉矩(制動轉矩)，使轉子迅速停止轉動。7.7.2

反接制動

停車時，將接入電動機的三相電源線中的任意兩相對調，使電動機定子產生一個與轉子轉動方向相反的旋轉磁場，從而獲得所需的制動轉矩，使轉子迅速停止轉動。

7.7.3

發(fā)電反饋制動

當電動機轉子的轉速大于旋轉磁場的轉速時，旋轉磁場產生的電磁轉矩作用方向發(fā)生變化，由驅動轉矩變?yōu)橹苿愚D矩。電動機進入制動狀態(tài)，同時將外力作用于轉子的能量轉換成電能回送給電網。n>n07.8

三相異步電動機的銘牌數據1.型號

用以表明電動機的系列、幾何尺寸和極數。n0=1500r/min磁極數(極對數p=2)例如：Y3－132M－4

機座長度代號機座中心高（mm）第3次更新設計三相異步電動機異步電動機產品名稱和代號及其漢字意義Y,Y2,Y32.接法定子三相繞組的連接方法:Y聯結聯結接線盒3.電壓說明：

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%。因為電動機在滿載或接近滿載情況下運行時,電壓過高或過低都會使電動機的電流大于額定值，從而使電動機過熱。