三相异步电动机ppt课件

3.13.1 三相异步电动机的构造三相异步电动机的构造三相异步电动机的构造三相异步电动机的构造第第3章章 异步电动机异步电动机3.23.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理3.33.3 三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩3.43.4 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性3.53.5 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动3.63.6 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速3.73.7 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动3.83.8 三相异步电动机铭牌数据三相异步电动机铭牌数据三相异步电动机铭牌数据三相异步电动机铭牌数据3.1 三相异步电动机的构造第3章 异步电动机3.2 三相异1电动机的分类：电动机的分类：电动机的分类：电动机的分类：鼠笼式异步交流电动机授课内容：鼠笼式异步交流电动机授课内容：基本结构、工作原理、基本结构、工作原理、基本结构、工作原理、基本结构、工作原理、机械特性、控制方法机械特性、控制方法机械特性、控制方法机械特性、控制方法 电动机电动机电动机电动机交流电动机交流电动机交流电动机交流电动机直流电动机直流电动机直流电动机直流电动机三相电动机三相电动机三相电动机三相电动机单相电动机单相电动机单相电动机单相电动机同步电动机同步电动机同步电动机同步电动机异步电动机异步电动机异步电动机异步电动机他励、并励电动机他励、并励电动机他励、并励电动机他励、并励电动机串励、复励电动机串励、复励电动机串励、复励电动机串励、复励电动机电动机的分类：鼠笼式异步交流电动机授课内容：电动机交流电动机21.定子定子3.1 三相异步电动机的构造三相异步电动机的构造铁心：由内周有槽铁心：由内周有槽铁心：由内周有槽铁心：由内周有槽的硅钢片叠成。的硅钢片叠成。的硅钢片叠成。的硅钢片叠成。A-XA-XB-Y B-Y C-ZC-Z三相绕组三相绕组三相绕组三相绕组机座：铸钢或铸铁机座：铸钢或铸铁 定子铁心的硅钢片定子铁心的硅钢片 1.定子3.1 三相异步电动机的构造铁心：由内周有槽A-3 定子铁心定子铁心 定子铁心4 定子绕组定子绕组对称三相绕组。对称三相绕组。定子绕组对称三相绕组。5 定子接线盒定子接线盒U1 V1 W1W2 U2 V2U1 V1 W1U2 V2 W2U1 V1 W1W2 U2 V 2星星形形(Y)联联结结3 U1 V1 W1W2 U2 V 2三三角角形形()联联结结3 定子接线盒U1 V1 W16转子铁心、转子铁心、转子绕组、转子绕组、转轴、转轴、风扇等。风扇等。转子铁心的硅钢片转子铁心的硅钢片2.转子转子 转子绕组转子绕组 绕线型：绕线型：对称三相绕组。对称三相绕组。笼笼 型：型：对称多相绕组。对称多相绕组。转子铁心、转子铁心的硅钢片2.转子 转子绕组7 笼型异步电动机的转子笼型异步电动机的转子 导条导条 端环端环 风扇风扇 笼型异步电动机的转子 导条 端8 笼型异步电动机的转子笼型异步电动机的转子 铸铝转子铸铝转子 笼型异步电动机的转子 铸铝转子 9 绕线型异步电动机的转子绕线型异步电动机的转子 绕线型异步电动机的转子10 绕线型异步电动机的转子绕线型异步电动机的转子集电环集电环 绕线型异步电动机的转子集电环 11 三相绕线型异步电动机示意图三相绕线型异步电动机示意图 转子三相绕组接成转子三相绕组接成 Y 形形 短接或短接或外接对称电阻等外接对称电阻等 三相绕线型异步电动机示意图 转子三相绕组接成 Y 形 12 三相异步电动机的外形三相异步电动机的外形 三相异步电动机的外形13 部分额定值：部分额定值：UN 690 V，2 kV 11 kV fN 50/60 Hz PN 200 kW 3 000 kW 2p 2 12 笼型异步电动机笼型异步电动机 部分额定值：部分额定值：UN 400 V 690 V fN 50/60 Hz PN 200 kW 2 300 kW 2p 2 8 部分额定值：笼型异步电动机 部分额定值：14 三相绕线型异步电动机的结构三相绕线型异步电动机的结构 三相绕线型异步电动机的结构153.2 三相异步电动机的转动原理三相异步电动机的转动原理3.2 三相异步电动机的转动原理163.2.1 旋转磁场旋转磁场 定子三相绕组通入三定子三相绕组通入三定子三相绕组通入三定子三相绕组通入三相交流电相交流电相交流电相交流电(星形联接星形联接星形联接星形联接)AXBYCZ1 1.旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生o3.2.1 旋转磁场 定子三相绕组通入三AXB17o规定规定 i:“+”首端流入，尾端流出。首端流入，尾端流出。i:“”尾端流入，首端流出。尾端流入，首端流出。AYCBZX()电流出电流出()电流入电流入o规定 i:“+”首端流入，尾端流出。18 MAXYCBZAXYCBZAXYCBZ 三相电流合成磁三相电流合成磁三相电流合成磁三相电流合成磁场场场场 的分布情况的分布情况的分布情况的分布情况合成磁场方向向下合成磁场方向向下合成磁场方向向下合成磁场方向向下合成磁场旋转合成磁场旋转合成磁场旋转合成磁场旋转6060 合成磁场旋转合成磁场旋转合成磁场旋转合成磁场旋转9090600o MAXYCBZAXYCBZAXYCBZ 三相电流19AAXZBCYAAXZBCY分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场 即：即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过360360取决于三相电流的相序取决于三相电流的相序取决于三相电流的相序取决于三相电流的相序2.旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向结论：结论：结论：结论：任意调换两根任意调换两根任意调换两根任意调换两根电源进线，则旋转电源进线，则旋转电源进线，则旋转电源进线，则旋转磁场反转。磁场反转。磁场反转。磁场反转。任意调换两根电源进线任意调换两根电源进线(电路如图电路如图)AXCZBY0 MoAAXZBCYAAXZBCY分析可知：三相电流产生的合成磁场203 3.旋转磁场的极对数旋转磁场的极对数旋转磁场的极对数旋转磁场的极对数P P 当三相定子绕组按当三相定子绕组按当三相定子绕组按当三相定子绕组按图示排列时，产生一对图示排列时，产生一对图示排列时，产生一对图示排列时，产生一对磁极的旋转磁场，磁极的旋转磁场，磁极的旋转磁场，磁极的旋转磁场，即：即：AXBYCZAXYCBZ0 Mo3.旋转磁场的极对数P 当三相定子绕组按图示排21 若定子每相绕组由两个线圈串联若定子每相绕组由两个线圈串联若定子每相绕组由两个线圈串联若定子每相绕组由两个线圈串联 ，绕组的始端，绕组的始端，绕组的始端，绕组的始端之间互差之间互差之间互差之间互差6060，将形成，将形成，将形成，将形成两对磁极的旋转磁场。两对磁极的旋转磁场。两对磁极的旋转磁场。两对磁极的旋转磁场。CYABCXYZAXBZAXBYC 若定子每相绕组由两个线圈串联，绕组的始端CYA22极对数极对数旋转磁场的磁极对数旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关与三相绕组的排列有关CYABCXYZAXBZ0极对数旋转磁场的磁极对数CYABCXYZAXBZ234 4.旋转磁场的转速旋转磁场的转速旋转磁场的转速旋转磁场的转速工频：工频：旋转磁场的转速取决于磁场的极对数旋转磁场的转速取决于磁场的极对数旋转磁场的转速取决于磁场的极对数旋转磁场的转速取决于磁场的极对数p=1时时0 MoAXYCBZAXYCBZAXYCBZ4.旋转磁场的转速工频：旋转磁场的转速取决于磁场的极对数p24p=2时时0p=2时025旋转磁场转速旋转磁场转速旋转磁场转速旋转磁场转速n n0 0与极对数与极对数与极对数与极对数 p p 的关系的关系的关系的关系极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速旋转磁场转速旋转磁场转速n0与频率与频率f1和极对数和极对数p有关。有关。可见可见可见可见:旋转磁场转速n0与极对数 p 的关系极对数每个电流周期同步转263.2.2 电动机的转动原理电动机的转动原理1.1.转动原理转动原理转动原理转动原理AXYCBZ定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电方向方向方向方向:顺时针顺时针顺时针顺时针 切割转子导体切割转子导体切割转子导体切割转子导体右手定则右手定则右手定则右手定则感应电动势感应电动势感应电动势感应电动势 E E2020旋转磁场旋转磁场旋转磁场旋转磁场感应电流感应电流感应电流感应电流 I I2 2旋转磁场旋转磁场旋转磁场旋转磁场左手定则左手定则左手定则左手定则电磁力电磁力电磁力电磁力F FF电磁转矩电磁转矩电磁转矩电磁转矩MMnF3.2.2 电动机的转动原理1.转动原理AXYCBZ27 3.2.3 转差率转差率 旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速之比称为旋转磁场的同步转速之比称为旋转磁场的同步转速之比称为旋转磁场的同步转速之比称为转差率。转差率。转差率。转差率。由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但转子转速旋转的方向一致，但转子转速旋转的方向一致，但转子转速旋转的方向一致，但转子转速 n n 不可能达到与旋转不可能达到与旋转不可能达到与旋转不可能达到与旋转磁场的转速相等，即磁场的转速相等，即磁场的转速相等，即磁场的转速相等，即异步电动机异步电动机异步电动机异步电动机如果如果:无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流 转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切 割转子导条割转子导条割转子导条割转子导条无转矩无转矩无转矩无转矩因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。3.2.3 转差率 旋转磁场的同步转28异步电动机运行中异步电动机运行中异步电动机运行中异步电动机运行中:转子转速亦可由转差率求得转子转速亦可由转差率求得转差率转差率转差率转差率s 例例1 1：一台三相异步电动机，其额定转速一台三相异步电动机，其额定转速 n=975 r/min，电源频率，电源频率 f1 1=50 Hz。试求电动机的。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。极对数和额定负载下的转差率。解：解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知：速的关系可知：n0=1000 r/min,即即即即p p=3=3额定转差率为额定转差率为额定转差率为额定转差率为异步电动机运行中:转子转速亦可由转差率求得转差率s 例293.3 三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩 三相异步电动机的电三相异步电动机的电三相异步电动机的电三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。磁关系与变压器类似。磁关系与变压器类似。磁关系与变压器类似。变压器：变压器：变化变化 eU1 E1=4.44 f N1 E2=4.44 f N2 E E1 1、E E2 2 频率相同，都等频率相同，都等频率相同，都等频率相同，都等于电源频率。于电源频率。于电源频率。于电源频率。异步电动机每相电路异步电动机每相电路异步电动机每相电路异步电动机每相电路i1u1e1e 1e2e 2i2+f1f23.3 三相异步电动机的电磁转矩 三相异步电动机的电303.3.1 定子电路定子电路1 1.旋转磁场的磁通旋转磁场的磁通旋转磁场的磁通旋转磁场的磁通 异步电动机：异步电动机：旋转磁场切割导体旋转磁场切割导体 e，U1 E1=4.44 f 1N1 每极磁通每极磁通旋转磁场与定子导体间的相对速度为旋转磁场与定子导体间的相对速度为 n0，所以，所以2 2.定子感应电势的频率定子感应电势的频率定子感应电势的频率定子感应电势的频率 f f1感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关f 1=电源频率电源频率 f3.3.1 定子电路1.旋转磁场的磁通异步电动机：旋313.3.2 转子电路转子电路1.1.转子感应电势频率转子感应电势频率转子感应电势频率转子感应电势频率 f f 2 2定子导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转子定子导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转子导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而变化变化 定子感应电势频率定子感应电势频率 f 1 转子感应电势频率转子感应电势频率 f 2 转子感应电势频率转子感应电势频率转子感应电势频率转子感应电势频率 f f 2 2旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同3.3.2 转子电路1.转子感应电势频率 f 2定322.2.转子感应电动势转子感应电动势转子感应电动势转子感应电动势E E 2 2E2=4.44 f 2N2 =4.44s f 1N2 当转速当转速当转速当转速 n n=0(=0(s s=1)=1)时，时，时，时，f f 2 2最高，且最高，且最高，且最高，且 E E2 2 最大，有最大，有最大，有最大，有E20=4.44 f 1N2 转子静止时转子静止时转子静止时转子静止时的感应电势的感应电势的感应电势的感应电势即即E2=s E20 转子转动时转子转动时转子转动时转子转动时的感应电势的感应电势的感应电势的感应电势3.3.转子感抗转子感抗转子感抗转子感抗X X 2 2当转速当转速当转速当转速 n n=0(=0(s s=1)=1)时，时，时，时，f f 2 2最高，且最高，且最高，且最高，且 X X2 2 最大，有最大，有最大，有最大，有X20=2 f1L 2即即X2=sX20 2.转子感应电动势E 2E2=4.44 f 2N2=334.4.转子电流转子电流转子电流转子电流 I I2 25.5.转子电路的功率因数转子电路的功率因数转子电路的功率因数转子电路的功率因数 cos cos 2 2转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流4.转子电流 I25.转子电路的功率因数 cos234转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子电路的功率因数转子电路的功率因数转子电路的功率因数转子电路的功率因数 结论：结论：转子转动时，转转子转动时，转 子电路中的各量均与转子电路中的各量均与转 差率差率 s有关，即与转速有关，即与转速 n有关。有关。I2cos 2s1I2,O转子绕组的感应电流转子电路的功率因数 结论：转子转动时，转 353.3.3 转矩公式转矩公式 转子中各载流导体在旋转磁场的作用下转子中各载流导体在旋转磁场的作用下转子中各载流导体在旋转磁场的作用下转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到受到受到受到电磁力所形成的转矩之总和。电磁力所形成的转矩之总和。电磁力所形成的转矩之总和。电磁力所形成的转矩之总和。常数，与电常数，与电机结构有关机结构有关旋转磁场旋转磁场每极磁通每极磁通转子电流转子电流转子电路的转子电路的功率因数功率因数3.3.3 转矩公式 转子中各载流导体36由此得电磁转矩公式由此得电磁转矩公式由此得电磁转矩公式由此得电磁转矩公式由前面分析知：由前面分析知：由此得电磁转矩公式由前面分析知：37由公式可知由公式可知由公式可知由公式可知电磁转矩公式电磁转矩公式电磁转矩公式电磁转矩公式1.1.M M 与定子每相绕组电压与定子每相绕组电压与定子每相绕组电压与定子每相绕组电压 成正比。成正比。成正比。成正比。U U 1 1 M M 2.2.当电源电压当电源电压当电源电压当电源电压 U U1 1 一定时，一定时，一定时，一定时，M M 是是是是 s s 的函数。的函数。的函数。的函数。3.3.R R2 2 的大小对的大小对的大小对的大小对 M M 有影响。绕线式异步电动机可外有影响。绕线式异步电动机可外有影响。绕线式异步电动机可外有影响。绕线式异步电动机可外 接电阻来改变转子电阻接电阻来改变转子电阻接电阻来改变转子电阻接电阻来改变转子电阻R R2 2 ，从而改变转距。，从而改变转距。，从而改变转距。，从而改变转距。由公式可知电磁转矩公式1.M 与定子每相绕组电压 383.4.1 机械特性曲线机械特性曲线OMS根据转矩公式根据转矩公式得特性曲线：得特性曲线：OM13.4 三相异步电动机械特性转矩三相异步电动机械特性转矩3.4.1 机械特性曲线OMS根据转矩公式得特性曲线39电动机在额定负载时的转矩。电动机在额定负载时的转矩。电动机在额定负载时的转矩。电动机在额定负载时的转矩。1 1.额定转矩额定转矩额定转矩额定转矩MN N3.4.1 三个重要转矩三个重要转矩OM额定转矩额定转矩额定转矩额定转矩(N m)如某普通机床的主轴电机如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型型)的额定功的额定功率为率为7.5kw,额定转速为额定转速为1440r/min,则额定转矩为则额定转矩为电动机在额定负载时的转矩。1.额定转矩MN3.4.1 三402 2.最大转矩最大转矩最大转矩最大转矩 MMmaxmax 转子轴上机械负载转矩转子轴上机械负载转矩转子轴上机械负载转矩转子轴上机械负载转矩MM2 2 不能大于不能大于不能大于不能大于MMmaxmax ，否则，否则，否则，否则将造成堵转将造成堵转将造成堵转将造成堵转(停车停车停车停车)。电机带动最大负载的能力。电机带动最大负载的能力。电机带动最大负载的能力。电机带动最大负载的能力。令：令：求得求得临界转差率临界转差率将将sm代入转矩公式，可得代入转矩公式，可得2.最大转矩 Mmax 转子轴上机械负载转矩41当当当当 U U1 1 一定时，一定时，一定时，一定时，MMmaxmax为定值为定值为定值为定值过载系数过载系数过载系数过载系数(能力能力能力能力)一般三相异步电动机的过载系数为一般三相异步电动机的过载系数为工作时必须使工作时必须使工作时必须使工作时必须使MM2 2 MM2 2电机能电机能电机能电机能起动，否则不能起动。起动，否则不能起动。起动，否则不能起动。起动，否则不能起动。OMMMst st起动能力起动能力3.起动转矩 MsM电动机起动时的转矩。起动时n=0 时434.4.电动机的运行分析电动机的运行分析电动机的运行分析电动机的运行分析 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，这种能力称为自适应负载能力。整，这种能力称为自适应负载能力。整，这种能力称为自适应负载能力。整，这种能力称为自适应负载能力。自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能带动新的负载）操作者加大油门，才能带动新的负载）操作者加大油门，才能带动新的负载）操作者加大油门，才能带动新的负载）。此过程中，此过程中，此过程中，此过程中，n n 、s sE E2 2,I I2 2 I I1 1 电源提供的功率自动增加。电源提供的功率自动增加。电源提供的功率自动增加。电源提供的功率自动增加。M2 sM2 MM=M2n M M2达到新的平衡达到新的平衡M2常用特常用特常用特常用特性段性段性段性段MO4.电动机的运行分析 电动机的电磁转矩可以随445.5.U U1 1 和和和和 R R2 2变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响(1(1)U U1 1 变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响U1 Mmax Mst M2MO5.U1 和 R2变化对机械特性的影响(1)U1 变化对45(2(2)R R2 2 变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响变化对机械特性的影响MOR2 Mst n 硬特性：硬特性：硬特性：硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。负载变化时，转速变化不大，运行特性好。负载变化时，转速变化不大，运行特性好。负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：软特性：软特性：软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。起动特性好。起动特性好。起动特性好。(2)R2 变化对机械特性的影响MOR2Mst n硬463.5 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动起动性能起动性能:起动起动起动起动问题：问题：起动电流大，起动转矩小起动电流大，起动转矩小起动电流大，起动转矩小起动电流大，起动转矩小。一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 7 倍倍;电动机的起动电动机的起动转矩为额定转矩的转矩为额定转矩的转矩为额定转矩的转矩为额定转矩的(1.02.2)(1.02.2)倍。倍。倍。倍。起动电流大的起动电流大的起动电流大的起动电流大的原因：原因：原因：原因：起动：起动：起动：起动：n n=0 0，s=1,=1,接通电源。接通电源。接通电源。接通电源。起动时起动时起动时起动时 ，n n=0 0，转子导体切割磁力线速度很大，转子导体切割磁力线速度很大，转子导体切割磁力线速度很大，转子导体切割磁力线速度很大，转子感应电势转子感应电势转子感应电势转子感应电势转子电流转子电流转子电流转子电流定子电流定子电流定子电流定子电流 起动电流、起动转矩起动电流、起动转矩起动电流、起动转矩起动电流、起动转矩3.5 三相异步电动机的起动起动性能:起动问题：起47大电流在线路上造成较大的电压降，从而使负载大电流在线路上造成较大的电压降，从而使负载大电流在线路上造成较大的电压降，从而使负载大电流在线路上造成较大的电压降，从而使负载端的电压降低端的电压降低端的电压降低端的电压降低频繁起动时造成热量积累，使电机过热频繁起动时造成热量积累，使电机过热频繁起动时造成热量积累，使电机过热频繁起动时造成热量积累，使电机过热后果：后果：后果：后果：起动转矩小的起动转矩小的起动转矩小的起动转矩小的原因：原因：原因：原因：刚起动时，虽然转子电流较大，但转子的功率刚起动时，虽然转子电流较大，但转子的功率因数因数cos2却很低，由却很低，由M=KmI2 cos2可知起可知起动转矩并不大。动转矩并不大。后果：后果：后果：后果：如果起动转矩过小，就不能再满载下起动，应设如果起动转矩过小，就不能再满载下起动，应设法提高。一般机床的主电机都是空载起动，启动法提高。一般机床的主电机都是空载起动，启动后再切削，对起动转矩没什么要求。后再切削，对起动转矩没什么要求。由上可知，异步电动机起动时主要缺点是起动电流较由上可知，异步电动机起动时主要缺点是起动电流较大。为了减小起动电流，必须采用适当的启动方法。大。为了减小起动电流，必须采用适当的启动方法。大电流在线路上造成较大的电压降，从而使负载端的电压降低频繁起483.5.1 起动方法起动方法(1)(1)直接起动直接起动直接起动直接起动直接起动不需要专门的设备，方法简单。但不是直接起动不需要专门的设备，方法简单。但不是所有的电动机都可以直接起动的。所有的电动机都可以直接起动的。(2)(2)降压起动：降压起动：降压起动：降压起动：星形星形-三角形三角形(Y )换接起动换接起动自耦降压起动自耦降压起动（适用于鼠笼式电动机）（适用于鼠笼式电动机）（适用于鼠笼式电动机）（适用于鼠笼式电动机）(3)转子串电阻或电抗器起动转子串电阻或电抗器起动（适用于绕线式电动机）（适用于绕线式电动机）（适用于绕线式电动机）（适用于绕线式电动机）以下介绍降压起动和转子串电阻起动。以下介绍降压起动和转子串电阻起动。3.5.1 起动方法(1)直接起动(2)降压起动：星493.5.2 降压起动降压起动(1)定子串联电阻或电抗降压定子串联电阻或电抗降压起动起动M33 RSQ1 FUQ2起动起动运行运行M3XSQ1 FUQ23 3.5.2 降压起动(1)定子串联电阻或电抗降压起动M3 50设：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为Z Z(2)Y(2)Y 换接起动换接起动换接起动换接起动 降压起动时的电流降压起动时的电流降压起动时的电流降压起动时的电流为直接起动时的为直接起动时的为直接起动时的为直接起动时的+起动起动起动起动U1U2V1V1W1W2+正常正常正常正常运行运行运行运行U1U2V1V2W1W2设：电机每相阻抗为Z(2)Y 换接起动 降压起动时的51Y Y 起动器接线简图起动器接线简图起动器接线简图起动器接线简图3 UNQ1 FUQ2U1U2V1V2W1W2Q23 UNQ1 FUU1U2V1V2W1W2 起动起动Y 起动起动Y 起动器接线简图3 UNQ1Q2U1U2V1V52(a)仅适用于正常运行为三角形联结的电机。仅适用于正常运行为三角形联结的电机。(b)Y 起动起动Y 换接起动适合于空载或轻载起动的场合换接起动适合于空载或轻载起动的场合Y-Y-换接起动应注意的问题换接起动应注意的问题换接起动应注意的问题换接起动应注意的问题 正常正常正常正常运行运行运行运行UlU1W2V2W1+U2V1UP 起动起动起动起动+Ul+U1W2V2W1U2V1(a)仅适用于正常运行为三角形联结的电机。53()自耦降压起动自耦降压起动自耦降压起动自耦降压起动L1L3L2FUQ Q Q2 2下合：下合：下合：下合：接入自耦变接入自耦变接入自耦变接入自耦变 压器，降压压器，降压压器，降压压器，降压 起动。起动。起动。起动。Q Q2 2上合：上合：上合：上合：切除自耦变切除自耦变切除自耦变切除自耦变 压器，全压压器，全压压器，全压压器，全压 工作。工作。工作。工作。合刀闸开关合刀闸开关合刀闸开关合刀闸开关QQQ2 自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成联成联成联成 Y Y形不能采用形不能采用形不能采用形不能采用Y Y 起动的鼠笼式异步电动机。起动的鼠笼式异步电动机。起动的鼠笼式异步电动机。起动的鼠笼式异步电动机。()自耦降压起动L1L3L2FUQ Q2下合：Q2上合54RRR滑环滑环电刷电刷定子定子转子转子起动时将适当的起动时将适当的起动时将适当的起动时将适当的R R 串入转子电路中，起动后将串入转子电路中，起动后将串入转子电路中，起动后将串入转子电路中，起动后将R R 短路。短路。短路。短路。起动电阻起动电阻 3.5 5.3 3绕线式电动机转子电路串电阻起动绕线式电动机转子电路串电阻起动RRR滑环电刷定子转子起动时将适当的R 串入转子电路中，起动55 若若若若R R2 2选得选得选得选得适当适当适当适当，转子电路串电阻起动既可以，转子电路串电阻起动既可以，转子电路串电阻起动既可以，转子电路串电阻起动既可以降低起动电流，又可以增加起动转矩。降低起动电流，又可以增加起动转矩。降低起动电流，又可以增加起动转矩。降低起动电流，又可以增加起动转矩。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。R2 Mst MO转子电路串电阻起动的特点转子电路串电阻起动的特点转子电路串电阻起动的特点转子电路串电阻起动的特点 若R2选得适当，转子电路串电阻起动既可以降低563.6.1 变频调速变频调速(无级调速无级调速)f=50Hz逆变器逆变器逆变器逆变器M3 整流器整流器整流器整流器f f1 1、U U1 1可调可调可调可调+频率调节范围：频率调节范围：频率调节范围：频率调节范围：0.50.5几几几几百赫兹百赫兹百赫兹百赫兹三种电气三种电气三种电气三种电气调速方法调速方法调速方法调速方法3.6 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速3.6.1 变频调速(无级调速)f=50HzMf1、U573.6.2 变极调速变极调速(有级调速有级调速)变频调速方法可实现无级平滑调速变频调速方法可实现无级平滑调速,调速性调速性能优异，因而正获得越来越广泛的应用。能优异，因而正获得越来越广泛的应用。A1X1A2X2iiP=2A1A2X1X2NNSS3.6.2 变极调速(有级调速)变频调速58A1X1A2X2iiP=1 采用变极调速方法的电动机称作双速电机，采用变极调速方法的电动机称作双速电机，由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床等机床上。等机床上。A1A2X1X2SNA1X1A2X2iiP=1 采用变极调速方59Mo3.6.3 变转差率调速变转差率调速(无级调速无级调速)变转差率调速是绕线式电动机特有的一种调变转差率调速是绕线式电动机特有的一种调速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种提升、起重设备中。提升、起重设备中。nnMLMLs sMsoMo3.6.3 变转差率调速(无级调速)603.7 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动3.7.1 能耗制动能耗制动制动方法制动方法机械制动机械制动电气制动电气制动能耗制动能耗制动反接制动反接制动发电反馈制动发电反馈制动 在断开三相电源的同时，给电动机其中两相在断开三相电源的同时，给电动机其中两相绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的转距（制动转距），使转子迅速停止转动。转距（制动转距），使转子迅速停止转动。3.7 三相异步电动机的制动3.7.1 能耗制动制动方法机61nF转子转子M n0=03.7.2 反接制动反接制动 停车时，将接入电动机的三相电源线中的任停车时，将接入电动机的三相电源线中的任停车时，将接入电动机的三相电源线中的任停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。使转子迅速停止转动。使转子迅速停止转动。使转子迅速停止转动。MM33+-运转运转制动制动RPnF转子Mn0=03.7.2 反接制动 停车62MM33运转运转制动制动制动制动nF转子转子转子转子M n03.7.3 发电反馈制动发电反馈制动 当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，旋转磁场产生的电磁转距作用方向发生变时，旋转磁场产生的电磁转距作用方向发生变化，由驱动转距变为制动转距。电动机进入制化，由驱动转距变为制动转距。电动机进入制M运转制动nF转子Mn03.7.3 发电反馈制动 63动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网。电能回送给电网。nF转子转子M n0n n0动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成nF转子Mn0n 643.8 三相异步电动机铭牌数据三相异步电动机铭牌数据1.1.型号型号型号型号 磁极数磁极数(极对数极对数 p=2)例如：例如：Y 132 M4 用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。机座长度代号机座长度代号机座中心高（机座中心高（mm）三相异步电动机三相异步电动机教材表教材表3.8.1中列出了各种电动机的系列代号。中列出了各种电动机的系列代号。3.8 三相异步电动机铭牌数据1.型号 磁极65异步电动机产品名称代号异步电动机产品名称代号产品名称产品名称产品名称产品名称异步电动机异步电动机异步电动机异步电动机绕线式异步电动机绕线式异步电动机绕线式异步电动机绕线式异步电动机防爆型异步电动机防爆型异步电动机防爆型异步电动机防爆型异步电动机高起动转矩异步电动机高起动转矩异步电动机高起动转矩异步电动机高起动转矩异步电动机新代号新代号新代号新代号汉字意义汉字意义汉字意义汉字意义老代号老代号老代号老代号Y Y异异异异异绕异绕异绕异绕异爆异爆异爆异爆异起异起异起异起YRYRYBYBYQYQYQYQJ J、JOJOJRJR、JROJROJBJB、JBOJBOJQJQ、JQOJQO异步电动机产品名称代号产品名称异步电动机绕线式异步电动机防爆662.2.接法接法接法接法接线盒接线盒定子三相绕组的联接方法定子三相绕组的联接方法定子三相绕组的联接方法定子三相绕组的联接方法。通常。通常V V1 1WW2 2U U1 1WW1 1U U2 2V V2 2U2U1W2V1V2W1U1V V1 1WW1 1WW2 2U2V V2 2W2U2V2V1W1U1Y Y 联结联结联结联结W1U U1 1V1W2U U2 2V2 联结联结联结联结2.接法接线盒定子三相绕组的联接方法。通常V1W2U1W1673.3.电压电压电压电压例如：例如：380/220V、Y/是指线电压为是指线电压为 380V 时时 采用采用 Y联结联结；线电压为；线电压为 220V 时采用时采用 联结联结。说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或低低低低 于额定值的于额定值的于额定值的于额定值的 5%5%。电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压压压压值值值值。3.电压例如：380/220V、Y/是指线电压为 38684.4.电流电流电流电流例如：例如：例如：例如：Y/Y/6.73 /11.64 A6.73 /11.64 A 表示星形表示星形联结联结下下电机的线电流为电机的线电流为 6.73A；三角形；三角形联结联结下线电流为下线电流为 11.64A。两种接法下相电流均为。两种接法下相电流均为 6.73A。5.5.功率与效率功率与效率功率与效率功率与效率 鼠笼电机鼠笼电机 =7293电动机在额定运行时定子绕组的电动机在额定运行时定子绕组的线电流值。线电流值。线电流值。线电流值。额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机械功率械功率 P2，它不等于从电源吸取的电功率，它不等于从电源吸取的电功率 P1。4.电流例如：Y/6.73 /11.696.6.额定转速额定转速额定转速额定转速电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。如：如：n N=1440 1440 转转转转/分分分分 sN=0.040.048.8.绝缘等级绝缘等级绝缘等级绝缘等级指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为为A、E、B、F、H五级，五级，A级最低级最低(105C)，H级最高级最高(180C)。6.额定转速电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。如：70例例例例1 1:1)解解:一台一台Y225M-4型的三相异步电型的三相异步电 动机，定子动机，定子绕组绕组型联结，其额定数据为：型联结，其额定数据为：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cos N=0.88，Ist/IN=7.0,Mst/MN=1.9，Mmax/MN=2.2，求：，求：1)1)额定电流额定电流额定电流额定电流I IN N?2)?2)额定转差率额定转差率额定转差率额定转差率sN N?3)3)额定转矩额定转矩额定转矩额定转矩 MMN N、最大转矩最大转矩最大转矩最大转矩MMmax max、和起动转矩和起动转矩和起动转矩和起动转矩MMst st。例1:71 2）由由nN=1480r/min，可知，可知 p=2（四极电动机）（四极电动机）3）2）由nN=1480r/min，可知 p=2（四极电动72解：解：解：解：在在上例中上例中(1)如果负载转矩为如果负载转矩为 510.2Nm,试试问在问在U=UN和和U=0.9UN两种情况下电动机能否起两种情况下电动机能否起动？（动？（2）采用）采用Y-换接起动时，求起动电流和换接起动时，求起动电流和起动转矩。起动转矩。又当负载转矩为起动转矩的又当负载转矩为起动转矩的80%和和50%时，电动机能否起动？时，电动机能否起动？(1)在在在在U U=U UN N时时时时 Mst=551.8Nm 510.2 N.m 不能起动不能起动不能起动不能起动 (2)Ist =7IN=7 84.2=589.4 A 在在U=0.9UN 时时能起动能起动能起动能起动例例例例2:2:解：在上例中(1)如果负载转矩为 510.273在在在在80%80%额定负载时额定负载时额定负载时额定负载时不能起动不能起动不能起动不能起动在在在在50%50%额定负载时额定负载时额定负载时额定负载时可以可以可以可以起动起动(3)在80%额定负载时不能起动在50%额定负载时可以起动(3)74