三相交流异步电动机培训教案课件

第五章第五章 三相交流三相交流异步电动机异步电动机马昕北京化工大学计算机模拟与系统安全工程研究中心北京化工大学计算机模拟与系统安全工程研究中心教育部化工安全工程研究中心教育部化工安全工程研究中心国家安全生产监督管理总局危险化学品生产系统故障预防及监控基础实验室国家安全生产监督管理总局危险化学品生产系统故障预防及监控基础实验室北京化工大学信息科学与技术学院北京化工大学信息科学与技术学院交流电动机的分类交流电动机的分类交流电动机的分类交流电动机的分类感应电动机感应电动机感应电动机感应电动机2024/5/182第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容结构结构工作原理和转动原理工作原理和转动原理 工作原理工作原理 转动原理转动原理空载运行空载运行 电磁关系电磁关系 定子电压平衡关系定子电压平衡关系负载运行负载运行 电磁关系电磁关系 转子绕组各电磁量特点转子绕组各电磁量特点 磁动势平衡方程磁动势平衡方程 电压平衡方程式电压平衡方程式重点内容重点内容2024/5/183第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容等效电路等效电路 频率折算频率折算 绕组折算绕组折算 T型等效电路型等效电路功率和电磁转矩功率和电磁转矩 功率平衡方程式功率平衡方程式 转矩平衡方程式转矩平衡方程式机械特性机械特性 固有机械特性固有机械特性 人为机械特性人为机械特性2024/5/184第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容启动和制动启动和制动 鼠笼型异步电动机的启动鼠笼型异步电动机的启动 绕线型异步电动机的启动绕线型异步电动机的启动 异步电动机的电气制动异步电动机的电气制动交流调速的基本方法交流调速的基本方法 变极对数调速变极对数调速 变转差率调速变转差率调速 变频调速变频调速2024/5/185第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构保护和固定定子绕组保护和固定定子绕组防护，支撑转子防护，支撑转子支撑转子轴支撑转子轴固定转子固定转子保护和固定绕组引出端保护和固定绕组引出端通风冷却电动机通风冷却电动机起吊搬抬电动机起吊搬抬电动机2024/5/186第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构2024/5/187第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构定子绕组定子绕组定子绕组定子绕组定子铁心：定子铁心：参与电动机磁路参与电动机磁路嵌放定子线圈嵌放定子线圈定子绕组：定子绕组：三个彼此独立的绕组三个彼此独立的绕组空间相差空间相差120120电角度电角度2024/5/188第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构定子绕组接线方式定子绕组接线方式定子绕组接线方式定子绕组接线方式星形连接星形连接三角形连接三角形连接1111222233334444555566662024/5/189第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构转子绕组转子绕组转子绕组转子绕组绕线式转子绕组绕线式转子绕组接线示意图接线示意图鼠笼式转子绕组鼠笼式转子绕组三三相相，一一般般接接成成星星形形各相引出线连到滑环上，各相引出线连到滑环上，滑环套在转轴上并与之绝缘，滑环套在转轴上并与之绝缘，通过电刷与外电路相连通过电刷与外电路相连有可能在转子电路中有可能在转子电路中串接电阻，改善电动串接电阻，改善电动机运行性能机运行性能2024/5/1810第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机的结构转子绕组转子绕组转子绕组转子绕组铜条转子铜条转子 铸铝转子铸铝转子2024/5/1811第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的铭牌参数三相交流异步电动机的铭牌参数三相交流异步电动机的铭牌参数三相交流异步电动机的铭牌参数 额定功率额定功率PN：满负载运行时三相电动机轴上输出的机械功率满负载运行时三相电动机轴上输出的机械功率 额定电压额定电压UN：接到电动机绕组上的线电压接到电动机绕组上的线电压 额定电流额定电流IN：三相电动机在额定电源电压下，输出额定功率时，三相电动机在额定电源电压下，输出额定功率时，流入定子绕组的线电流流入定子绕组的线电流 额定频率额定频率fN：电动机所接交流电源每秒钟内周期变化的次数电动机所接交流电源每秒钟内周期变化的次数 额定转速额定转速nN：三相电动机在额定工作情况下运行时每分钟的转速，三相电动机在额定工作情况下运行时每分钟的转速，一般略小于对应的同步转速一般略小于对应的同步转速 其它包括：型号、绝缘等级、定额、接法、防护等级其它包括：型号、绝缘等级、定额、接法、防护等级2024/5/1812第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容结构结构工作原理和转动原理工作原理和转动原理工作原理和转动原理工作原理和转动原理空载运行空载运行负载运行负载运行等效电路等效电路功率和电磁转矩功率和电磁转矩机械特性机械特性启动和制动启动和制动 调速调速2024/5/1813第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的工作原理三相交流异步电动机的工作原理三相交流异步电动机的工作原理三相交流异步电动机的工作原理三相异步电动机之所以三相异步电动机之所以会旋转，是因为电动机会旋转，是因为电动机气隙内有一个旋转磁场气隙内有一个旋转磁场气隙气隙要保证定子绕组要保证定子绕组通电后空间形成通电后空间形成对称磁势和电势对称磁势和电势定子绕组相序定子绕组相序2024/5/1814第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的工作原理三相交流异步电动机的工作原理三相交流异步电动机的工作原理三相交流异步电动机的工作原理两两极极旋旋转转磁磁场场示示意意图图三相电流波形三相电流波形2024/5/1815第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的工作原理三相交流异步电动机的工作原理三相交流异步电动机的工作原理三相交流异步电动机的工作原理2024/5/1816第五章三相交流异步电动机l定子绕组的连接形成一对磁极时，电流变化一个周期，旋转磁场转动一圈l若有p对磁极，交流电流每变化一个周期，旋转磁场在空间中转动1/p圈三相交流异步电动机的工作原理三相交流异步电动机的工作原理三相交流异步电动机的工作原理三相交流异步电动机的工作原理如何改变旋转磁场的转向？如何改变旋转磁场的转向？最简单的方法：改变三相交流电流的通入方向最简单的方法：改变三相交流电流的通入方向动画演示动画演示2024/5/1817第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的工作原理三相交流异步电动机的工作原理三相交流异步电动机的工作原理三相交流异步电动机的工作原理同步转速同步转速同步转速同步转速2024/5/1818第五章三相交流异步电动机异步电动机靠电磁感应作用工异步电动机靠电磁感应作用工作，其转子电流感应产生，故作，其转子电流感应产生，故异步电动机又称为感应电动机异步电动机又称为感应电动机转动原理概述转动原理概述转动原理概述转动原理概述三相交流异步电动机的转动原理三相交流异步电动机的转动原理三相交流异步电动机的转动原理三相交流异步电动机的转动原理2024/5/1819第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的转动原理三相交流异步电动机的转动原理三相交流异步电动机的转动原理三相交流异步电动机的转动原理异步电动机名称的来历异步电动机名称的来历2024/5/1820第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的转动原理三相交流异步电动机的转动原理三相交流异步电动机的转动原理三相交流异步电动机的转动原理转差率转差率转差率转差率动画演示动画演示2024/5/1821第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的转动原理三相交流异步电动机的转动原理三相交流异步电动机的转动原理三相交流异步电动机的转动原理动画演示动画演示2024/5/1822第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容结构结构工作原理和转动原理工作原理和转动原理空载运行空载运行空载运行空载运行负载运行负载运行等效电路等效电路功率和电磁转矩功率和电磁转矩机械特性机械特性启动和制动启动和制动 调速调速2024/5/1823第五章三相交流异步电动机下标下标s表示表示转差率为转差率为s时时物理量的情况物理量的情况下标下标1表示定子表示定子下标下标2表示转子表示转子三相交流异步电动机的空载运行三相交流异步电动机的空载运行三相交流异步电动机的空载运行三相交流异步电动机的空载运行1.1.电磁关系电磁关系电磁关系电磁关系2024/5/1824第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的空载运行三相交流异步电动机的空载运行三相交流异步电动机的空载运行三相交流异步电动机的空载运行1.1.电磁关系电磁关系电磁关系电磁关系转子漏磁通转子漏磁通参见参见负载运行负载运行电磁关系电磁关系2024/5/1825第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的空载运行三相交流异步电动机的空载运行三相交流异步电动机的空载运行三相交流异步电动机的空载运行1.1.电磁关系电磁关系电磁关系电磁关系异步电动机空载运行时的电磁关系示意图异步电动机空载运行时的电磁关系示意图2024/5/1826第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的空载运行三相交流异步电动机的空载运行三相交流异步电动机的空载运行三相交流异步电动机的空载运行2.2.定子电压平衡关系定子电压平衡关系定子电压平衡关系定子电压平衡关系2024/5/1827第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的空载运行三相交流异步电动机的空载运行三相交流异步电动机的空载运行三相交流异步电动机的空载运行2.2.定子电压平衡关系定子电压平衡关系定子电压平衡关系定子电压平衡关系2024/5/1828第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的空载运行三相交流异步电动机的空载运行三相交流异步电动机的空载运行三相交流异步电动机的空载运行2.2.定子电压平衡关系定子电压平衡关系定子电压平衡关系定子电压平衡关系2024/5/1829第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的空载运行三相交流异步电动机的空载运行三相交流异步电动机的空载运行三相交流异步电动机的空载运行2.2.定子电压平衡关系定子电压平衡关系定子电压平衡关系定子电压平衡关系2024/5/1830第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的空载运行三相交流异步电动机的空载运行三相交流异步电动机的空载运行三相交流异步电动机的空载运行2.2.定子电压平衡关系定子电压平衡关系定子电压平衡关系定子电压平衡关系2024/5/1831第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容结构结构工作原理和转动原理工作原理和转动原理空载运行空载运行负载运行负载运行负载运行负载运行等效电路等效电路功率和电磁转矩功率和电磁转矩机械特性机械特性启动和制动启动和制动 调速调速2024/5/1832第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的负载运行三相交流异步电动机的负载运行三相交流异步电动机的负载运行三相交流异步电动机的负载运行三相异步电动机负载运行时，三相异步电动机负载运行时，轴上机械负载转矩增加，轴上机械负载转矩增加，原空载电磁转矩无法平衡负载转矩。原空载电磁转矩无法平衡负载转矩。电动机开始降速，电动机开始降速，旋转磁场与转子之间的相对运动速度加大。旋转磁场与转子之间的相对运动速度加大。转子感应电动势增加，转子感应电动势增加，转子电流和电磁转矩增加。转子电流和电磁转矩增加。当电磁转矩增加到与负载转矩和空载转矩相平衡时，当电磁转矩增加到与负载转矩和空载转矩相平衡时，电动机以低于空载时的转速稳定运行电动机以低于空载时的转速稳定运行2024/5/1833第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的负载运行三相交流异步电动机的负载运行三相交流异步电动机的负载运行三相交流异步电动机的负载运行1.1.电磁关系电磁关系电磁关系电磁关系2024/5/1834第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的负载运行三相交流异步电动机的负载运行三相交流异步电动机的负载运行三相交流异步电动机的负载运行1.1.电磁关系电磁关系电磁关系电磁关系动画演示动画演示动画演示动画演示2024/5/1835第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的负载运行三相交流异步电动机的负载运行三相交流异步电动机的负载运行三相交流异步电动机的负载运行1.1.电磁关系电磁关系电磁关系电磁关系异步电动机负载运行时的电磁关系示意图异步电动机负载运行时的电磁关系示意图Back to 电压平衡方程式电压平衡方程式动画演示动画演示2024/5/1836第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的负载运行三相交流异步电动机的负载运行三相交流异步电动机的负载运行三相交流异步电动机的负载运行.转子各电磁量特点转子各电磁量特点转子各电磁量特点转子各电磁量特点转子转速转子转速n或转差率或转差率s随负载转矩变化，随负载转矩变化，s的变化会引起电动机内部许多物理量的变化的变化会引起电动机内部许多物理量的变化2024/5/1837第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的负载运行三相交流异步电动机的负载运行三相交流异步电动机的负载运行三相交流异步电动机的负载运行.转子各电磁量特点转子各电磁量特点转子各电磁量特点转子各电磁量特点2024/5/1838第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的负载运行三相交流异步电动机的负载运行三相交流异步电动机的负载运行三相交流异步电动机的负载运行.磁动势平衡方程磁动势平衡方程磁动势平衡方程磁动势平衡方程2024/5/1839第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的负载运行三相交流异步电动机的负载运行三相交流异步电动机的负载运行三相交流异步电动机的负载运行.电压平衡方程式电压平衡方程式电压平衡方程式电压平衡方程式电磁关系示意图电磁关系示意图2024/5/1840第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容结构结构工作原理和转动原理工作原理和转动原理空载运行空载运行负载运行负载运行等效电路等效电路等效电路等效电路功率和电磁转矩功率和电磁转矩机械特性机械特性启动和制动启动和制动 调速调速2024/5/1841第五章三相交流异步电动机目的：将转子电路与定子电路作直接的电的连接原则：l不改变定子绕组的物理量 （定子电动势、定子电流、定子侧功率因数等）l且转子电路对定子电路的影响不变 （折算前后转子磁动势和各功率不变）具体操作：转子频率折算转子绕组折算三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路2024/5/1842第五章三相交流异步电动机将频率为将频率为f f2 2的旋转转子电路折算为与定子频率的旋转转子电路折算为与定子频率f f1 1相同的等效静止转子电路相同的等效静止转子电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路.频率折算频率折算频率折算频率折算转子折算值加转子折算值加 /表示表示2024/5/1843第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路.频率折算频率折算频率折算频率折算经过频率折算后的异步电动机的电路示意图经过频率折算后的异步电动机的电路示意图2024/5/1844第五章三相交流异步电动机方法：人为地用一个相数、每相串联匝数以及绕组系数和定子绕组一样的绕组代替相数为m2，每相串联匝数为N2，绕组系数为KN2且经过频率折算的转子绕组。原则：保证折算前后转子对定子的电磁效应不变，即转子的磁动势、总的视在功率、铜耗以及转子漏磁场储能均保持不变三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路.绕组折算绕组折算绕组折算绕组折算2024/5/1845第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路.绕组折算绕组折算绕组折算绕组折算2024/5/1846第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路.绕组折算绕组折算绕组折算绕组折算2024/5/1847第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路.绕组折算绕组折算绕组折算绕组折算2024/5/1848第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路.绕组折算绕组折算绕组折算绕组折算2024/5/1849第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路.绕组折算绕组折算绕组折算绕组折算经过绕组折算后的异步电动机的电路示意图经过绕组折算后的异步电动机的电路示意图2024/5/1850第五章三相交流异步电动机型等效电路型等效电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路.型等效电路型等效电路型等效电路型等效电路反映反映F F1 1反映反映F F2 2反映反映F Fmm2024/5/1851第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路.型等效电路型等效电路型等效电路型等效电路2024/5/1852第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路三相交流异步电动机的等效电路.型等效电路型等效电路型等效电路型等效电路简化等效电路简化等效电路2024/5/1853第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容结构结构工作原理和转动原理工作原理和转动原理空载运行空载运行负载运行负载运行等效电路等效电路功率和电磁转矩功率和电磁转矩功率和电磁转矩功率和电磁转矩机械特性机械特性启动和制动启动和制动 调速调速2024/5/1854第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的功率和电磁转矩三相交流异步电动机的功率和电磁转矩三相交流异步电动机的功率和电磁转矩三相交流异步电动机的功率和电磁转矩.功率平衡方程式功率平衡方程式功率平衡方程式功率平衡方程式异步电动机的功率流图异步电动机的功率流图2024/5/1855第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的功率和电磁转矩三相交流异步电动机的功率和电磁转矩三相交流异步电动机的功率和电磁转矩三相交流异步电动机的功率和电磁转矩.功率平衡方程式功率平衡方程式功率平衡方程式功率平衡方程式2024/5/1856第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的功率和电磁转矩三相交流异步电动机的功率和电磁转矩三相交流异步电动机的功率和电磁转矩三相交流异步电动机的功率和电磁转矩.功率平衡方程式功率平衡方程式功率平衡方程式功率平衡方程式2024/5/1857第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的功率和电磁转矩三相交流异步电动机的功率和电磁转矩三相交流异步电动机的功率和电磁转矩三相交流异步电动机的功率和电磁转矩.功率平衡方程式功率平衡方程式功率平衡方程式功率平衡方程式2024/5/1858第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的功率和电磁转矩三相交流异步电动机的功率和电磁转矩三相交流异步电动机的功率和电磁转矩三相交流异步电动机的功率和电磁转矩.转矩平衡方程式转矩平衡方程式转矩平衡方程式转矩平衡方程式物理表达式物理表达式2024/5/1859第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容结构结构工作原理和转动原理工作原理和转动原理空载运行空载运行负载运行负载运行等效电路等效电路功率和电磁转矩功率和电磁转矩机械特性机械特性机械特性机械特性启动和制动启动和制动 调速调速2024/5/1860第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性参数表达式参数表达式2024/5/1861第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性.固有机械特性固有机械特性固有机械特性固有机械特性2024/5/1862第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性.固有机械特性固有机械特性固有机械特性固有机械特性固有机械特性曲线固有机械特性曲线动画演示动画演示2024/5/1863第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性.固有机械特性固有机械特性固有机械特性固有机械特性2024/5/1864第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性.固有机械特性固有机械特性固有机械特性固有机械特性2024/5/1865第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性.固有机械特性固有机械特性固有机械特性固有机械特性2024/5/1866第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性.人为机械特性人为机械特性人为机械特性人为机械特性2024/5/1867第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性.人为机械特性人为机械特性人为机械特性人为机械特性（）（）降低电源电压时的人为机械特性降低电源电压时的人为机械特性动画演示动画演示2024/5/1868第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性.人为机械特性人为机械特性人为机械特性人为机械特性（）（）降低电源电压时的人为机械特性降低电源电压时的人为机械特性2024/5/1869第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性.人为机械特性人为机械特性人为机械特性人为机械特性（）（）转子电路串对称电阻的人为机械特性转子电路串对称电阻的人为机械特性在一定范围内增加转子电阻，可以增加电动机启动转矩在一定范围内增加转子电阻，可以增加电动机启动转矩2024/5/1870第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性三相交流异步电动机的机械特性.人为机械特性人为机械特性人为机械特性人为机械特性实用表达式实用表达式2024/5/1871第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容结构结构工作原理和转动原理工作原理和转动原理空载运行空载运行负载运行负载运行等效电路等效电路功率和电磁转矩功率和电磁转矩机械特性机械特性启动和制动启动和制动启动和制动启动和制动 调速调速2024/5/1872第五章三相交流异步电动机降降压压启启动动方方式式是是指指在在启启动动过过程程中中降降低低其其定定子子绕绕组组端端的的外外加加电电压压，启启动动结结束束后后再再将将定定子子绕绕组组两两端端电电压压恢恢复复到到额额定定值值。该该方方法法在在降降低低启启动动电电流流的的同同时时也也降降低低了了启启动动转转矩矩，因因此此只只适适用用于于电电动动机机空空载载或或者者轻轻载载启启动动三相交流异步电动机的启动和制动三相交流异步电动机的启动和制动三相交流异步电动机的启动和制动三相交流异步电动机的启动和制动2024/5/1873第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的启动三相交流异步电动机的启动三相交流异步电动机的启动三相交流异步电动机的启动.鼠笼型异步电动机的启动鼠笼型异步电动机的启动鼠笼型异步电动机的启动鼠笼型异步电动机的启动2024/5/1874第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的启动三相交流异步电动机的启动三相交流异步电动机的启动三相交流异步电动机的启动.鼠笼型异步电动机的启动鼠笼型异步电动机的启动鼠笼型异步电动机的启动鼠笼型异步电动机的启动优点：不受电动机定子绕组接法形式的限制优点：不受电动机定子绕组接法形式的限制缺点：启动电阻使设备体积增大，电能损耗大缺点：启动电阻使设备体积增大，电能损耗大 定子绕组定子绕组串电抗或电阻串电抗或电阻 降压启动降压启动 线路线路2024/5/1875第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的启动三相交流异步电动机的启动三相交流异步电动机的启动三相交流异步电动机的启动.鼠笼型异步电动机的启动鼠笼型异步电动机的启动鼠笼型异步电动机的启动鼠笼型异步电动机的启动定子绕组串自耦变压器降压启动线路定子绕组串自耦变压器降压启动线路优点：启动性能好；缺点：线路相对复杂，设备体积大优点：启动性能好；缺点：线路相对复杂，设备体积大利用自耦变压器将电源电压降低后再加到电动机利用自耦变压器将电源电压降低后再加到电动机定子绕组端，达到减小启动电流的目的定子绕组端，达到减小启动电流的目的2024/5/1876第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的启动三相交流异步电动机的启动三相交流异步电动机的启动三相交流异步电动机的启动.绕线型异步电动机的启动绕线型异步电动机的启动绕线型异步电动机的启动绕线型异步电动机的启动绕线型异步电动机转子可以绕线型异步电动机转子可以通过滑环和电刷串接外加电通过滑环和电刷串接外加电阻，而增加转子串接电阻可阻，而增加转子串接电阻可以减小启动电流并且提高电以减小启动电流并且提高电动机的启动转矩动机的启动转矩2024/5/1877第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的启动三相交流异步电动机的启动三相交流异步电动机的启动三相交流异步电动机的启动.绕线型异步电动机的启动绕线型异步电动机的启动绕线型异步电动机的启动绕线型异步电动机的启动为了获取为了获取较平滑的较平滑的启动过程，启动过程，将启动电将启动电阻分级，阻分级，在启动过在启动过程中逐级程中逐级切除切除绕线型异步电动机转子串电阻启动原理图及机械特性绕线型异步电动机转子串电阻启动原理图及机械特性2024/5/1878第五章三相交流异步电动机三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容三相交流异步电动机的主要内容结构结构工作原理和转动原理工作原理和转动原理空载运行空载运行负载运行负载运行等效电路等效电路功率和电磁转矩功率和电磁转矩机械特性机械特性启动和制动启动和制动 调速调速调速调速2024/5/1879第五章三相交流异步电动机交流调速的基本方法交流调速的基本方法交流调速的基本方法交流调速的基本方法2024/5/1880第五章三相交流异步电动机 变极调速是在定子频率一定时，改变定子的极对数来变极调速是在定子频率一定时，改变定子的极对数来改变同步转速，从而达到调速目的。改变同步转速，从而达到调速目的。变极方法：变极方法：1.电动机运行时改变定子绕组接线方式电动机运行时改变定子绕组接线方式 2.定子上独立缠绕定子上独立缠绕23套极对数不同的绕组套极对数不同的绕组优点：设备简单，操作方便，机械特性较硬，效率高优点：设备简单，操作方便，机械特性较硬，效率高 既适用于恒转矩调速，又适用于恒功率调速既适用于恒转矩调速，又适用于恒功率调速缺点：有级调速，只适用于鼠笼型异步电动机缺点：有级调速，只适用于鼠笼型异步电动机交流调速的基本方法交流调速的基本方法交流调速的基本方法交流调速的基本方法1.1.变极对数调速变极对数调速变极对数调速变极对数调速2024/5/1881第五章三相交流异步电动机交流调速的基本方法交流调速的基本方法交流调速的基本方法交流调速的基本方法2.2.变转差率调速变转差率调速变转差率调速变转差率调速（1）转子串电阻调速）转子串电阻调速特点：特点：1.同步转速不变，最大转矩也不变；同步转速不变，最大转矩也不变；2.串接电阻越大，机械特性越软；串接电阻越大，机械特性越软；3.调速时如果定子电压不变，电动机主磁通不变；调速时如果定子电压不变，电动机主磁通不变；4.若保持转子电流为额定值，属于恒转矩调速若保持转子电流为额定值，属于恒转矩调速 缺点：效率低，有级调速，调速精度差缺点：效率低，有级调速，调速精度差2024/5/1882第五章三相交流异步电动机交流调速的基本方法交流调速的基本方法交流调速的基本方法交流调速的基本方法2.2.变转差率调速变转差率调速变转差率调速变转差率调速（2）定子调压调速）定子调压调速特点：特点：1.同步转速不变，最大转矩对应的转差率也不变；同步转速不变，最大转矩对应的转差率也不变；2.转矩与定子电压平方成正比；转矩与定子电压平方成正比；3.定子电压越低，机械特性越软；定子电压越低，机械特性越软；4.可实现平滑的无级调速；可实现平滑的无级调速；5.既非恒功率调速，又非恒转矩调速既非恒功率调速，又非恒转矩调速 低速时效率低，更适用于风机水泵类负载低速时效率低，更适用于风机水泵类负载2024/5/1883第五章三相交流异步电动机交流调速的基本方法交流调速的基本方法交流调速的基本方法交流调速的基本方法2.2.变转差率调速变转差率调速变转差率调速变转差率调速（3）串串极极调调速速原原理理框框图图2024/5/1884第五章三相交流异步电动机交流调速的基本方法交流调速的基本方法交流调速的基本方法交流调速的基本方法2.2.变转差率调速变转差率调速变转差率调速变转差率调速（3）串极调速）串极调速 在转子上串入与转子电动势同频率的附加电动势，并在转子上串入与转子电动势同频率的附加电动势，并通过改变其幅值和相位来实现调速，同时将转差功率返回通过改变其幅值和相位来实现调速，同时将转差功率返回到电源。到电源。优点：效率高，机械特性较硬，可实现无级平滑调速优点：效率高，机械特性较硬，可实现无级平滑调速缺点：功率因数较低缺点：功率因数较低2024/5/1885第五章三相交流异步电动机变频调速系统原理框图变频调速系统原理框图控制器控制器逆变器逆变器电压电压/电流检测电流检测转速转速/位置检测位置检测给定给定M3交流调速的基本方法交流调速的基本方法交流调速的基本方法交流调速的基本方法3.3.变频调速变频调速变频调速变频调速 优点：不同转速时转差率不变，转差损耗小，机械特性硬，优点：不同转速时转差率不变，转差损耗小，机械特性硬，调速范围宽，调速精度高调速范围宽，调速精度高缺点：变频装置成本较高，变频调速原理较复杂缺点：变频装置成本较高，变频调速原理较复杂2024/5/1886第五章三相交流异步电动机交流调速的基本方法交流调速的基本方法交流调速的基本方法交流调速的基本方法3.3.变频调速变频调速变频调速变频调速变频调速机械特性曲线变频调速机械特性曲线2024/5/1887第五章三相交流异步电动机调速方法的比较调速方法的比较调速方法的比较调速方法的比较交流调速的基本方法交流调速的基本方法交流调速的基本方法交流调速的基本方法3.3.变频调速变频调速变频调速变频调速变频调速方法变频调速方法2024/5/1889第五章三相交流异步电动机本章小结本章小结本章小结本章小结三相异步电动机是靠电磁感应作用来工作的，其转子电流是三相异步电动机是靠电磁感应作用来工作的，其转子电流是感应产生的，故也称异步电动机为感应电动机感应产生的，故也称异步电动机为感应电动机转差率是异步电动机的重要物理量，它的大小反映了电动机转差率是异步电动机的重要物理量，它的大小反映了电动机负载的大小，它的存在是异步电动机旋转的必要条件。转差率的负载的大小，它的存在是异步电动机旋转的必要条件。转差率的大小可区分异步电动机的运行状态大小可区分异步电动机的运行状态异步电动机按转子结构不同，分为鼠笼型和绕线型转子异步异步电动机按转子结构不同，分为鼠笼型和绕线型转子异步电动机两种，它们的定子结构相同，而转子结构不同电动机两种，它们的定子结构相同，而转子结构不同 为求作异步电动机的等效电路，除了对转子绕组各量进行折为求作异步电动机的等效电路，除了对转子绕组各量进行折算外，还需对转子频率进行折算。频率折算的实质就是用转子静算外，还需对转子频率进行折算。频率折算的实质就是用转子静止的异步电动机去代替转子旋转的异步电动机止的异步电动机去代替转子旋转的异步电动机异步电动机的电磁转矩和功率反映了能量传递过程中的功率分异步电动机的电磁转矩和功率反映了能量传递过程中的功率分配配2024/5/1890第五章三相交流异步电动机本章小结本章小结本章小结本章小结三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速与电磁转矩之三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速与电磁转矩之间的关系。电磁转矩表达式有三种形式：物理表达式、参数表达间的关系。电磁转矩表达式有三种形式：物理表达式、参数表达式和实用表达式式和实用表达式 电动机的最大转矩和启动转矩是反映电动机过载能力和启动电动机的最大转矩和启动转矩是反映电动机过载能力和启动性能的两个重要指标，最大转矩和启动转矩越大，则电动机的过性能的两个重要指标，最大转矩和启动转矩越大，则电动机的过载能力越强，启动性能越好载能力越强，启动性能越好 三相异步电动机的机械特性是一条非线性曲线，一般情况下，三相异步电动机的机械特性是一条非线性曲线，一般情况下，以最大转矩为分界点，其线性段为稳定运行区，而非线性段为不以最大转矩为分界点，其线性段为稳定运行区，而非线性段为不稳定运行区稳定运行区 固有机械特性的线性段属于硬特性，额定工作点的转速略低固有机械特性的线性段属于硬特性，额定工作点的转速略低于同步转速。人为机械特性曲线的形状可用参数表达式分析得出，于同步转速。人为机械特性曲线的形状可用参数表达式分析得出，分析时关键要抓住最大转矩、临界转差率和启动转矩这三个量随分析时关键要抓住最大转矩、临界转差率和启动转矩这三个量随参数的变化规律参数的变化规律2024/5/1891第五章三相交流异步电动机本章小结本章小结本章小结本章小结小容量的三相异步电动机可以采用直接启动，容量较大的笼小容量的三相异步电动机可以采用直接启动，容量较大的笼型电动机可以采用降压启动，降压启动分为定子串接电阻或电抗型电动机可以采用降压启动，降压启动分为定子串接电阻或电抗降压启动和自耦变压器降压启动降压启动和自耦变压器降压启动绕线转子异步电动机可采用转子串接电阻启动，其启动转矩绕线转子异步电动机可采用转子串接电阻启动，其启动转矩大、启动电流小，适用于中、大型异步电动机重载启动大、启动电流小，适用于中、大型异步电动机重载启动三相异步电动机的调速方法有变极调速、变频调速和变转差三相异步电动机的调速方法有变极调速、变频调速和变转差率调速，其中变转差率调速包括绕线转子异步电动机的转子串接率调速，其中变转差率调速包括绕线转子异步电动机的转子串接电阻调速、串极调速和降压调速。变频调速是现代交流调速技术电阻调速、串极调速和降压调速。变频调速是现代交流调速技术的主要方向，它的调速性能好的主要方向，它的调速性能好2024/5/1892第五章三相交流异步电动机本章重点内容本章重点内容本章重点内容本章重点内容 异步电动机的工作原理、转动原理异步电动机的工作原理、转动原理 同步转速同步转速&转差率的概念、表达式以及相关计算转差率的概念、表达式以及相关计算 异步电动机异步电动机T型等效电路的绘制型等效电路的绘制 功率、电磁转矩方程式以及相关计算功率、电磁转矩方程式以及相关计算 固有机械特性曲线的绘制、曲线上关键点的物理意义固有机械特性曲线的绘制、曲线上关键点的物理意义 异步电动机的各种调速方法、为什么变频调速是当今异步电动机的各种调速方法、为什么变频调速是当今 交流调速的主流交流调速的主流 2024/5/1893第五章三相交流异步电动机本章作业本章作业本章作业本章作业END1.1.什么是三相交流异步什么是三相交流异步什么是三相交流异步什么是三相交流异步电动电动机的旋机的旋机的旋机的旋转转磁磁磁磁场场？旋？旋？旋？旋转转磁磁磁磁场产场产生的条件是什么？旋生的条件是什么？旋生的条件是什么？旋生的条件是什么？旋转转磁磁磁磁场场的的的的转转向由什么决定？如果三相交流向由什么决定？如果三相交流向由什么决定？如果三相交流向由什么决定？如果三相交流电电源的一相断源的一相断源的一相断源的一相断线线，三相异步，三相异步，三相异步，三相异步电动电动机能否机能否机能否机能否产产生旋生旋生旋生旋转转磁磁磁磁场场？为为什么？什么？什么？什么？2.2.什么叫做三相交流异步什么叫做三相交流异步什么叫做三相交流异步什么叫做三相交流异步电动电动机的同步机的同步机的同步机的同步转转速？同步速？同步速？同步速？同步转转速与什么因素有关？什么叫做三速与什么因素有关？什么叫做三速与什么因素有关？什么叫做三速与什么因素有关？什么叫做三相交流异步相交流异步相交流异步相交流异步电动电动机的机的机的机的转转差率？异步差率？异步差率？异步差率？异步电动电动机的机的机的机的额额定定定定转转差率一般差率一般差率一般差率一般为为多少？多少？多少？多少？转转差率等于差率等于差率等于差率等于0 0对应对应什么情况？什么情况？什么情况？什么情况？这这在在在在实际实际中存在中存在中存在中存在吗吗？3.3.一台一台一台一台6 6极三相异步极三相异步极三相异步极三相异步电动电动机的同步机的同步机的同步机的同步转转速速速速为为多少？一台多少？一台多少？一台多少？一台额额定定定定转转速速速速为为14501450r/minr/min的三相异步的三相异步的三相异步的三相异步电动电动机有多少机有多少机有多少机有多少对对磁极？其同步磁极？其同步磁极？其同步磁极？其同步转转速速速速为为多少？多少？多少？多少？额额定定定定转转差率差率差率差率为为多少多少多少多少？4.4.四极四极四极四极绕线转绕线转子异步子异步子异步子异步电动电动机，机，机，机，P PNN=150kW=150kW，U UNN=380V=380V，额额定定定定负载时负载时的的的的转转子子子子铜铜耗耗耗耗P PCu2Cu2=2210W=2210W，机械，机械，机械，机械损损耗耗耗耗P Pjsjs=2640W=2640W，杂杂散散散散损损耗耗耗耗P Pfj fj=1kW=1kW，试试求求求求额额定定定定负载时负载时：（1 1）电电磁功率磁功率磁功率磁功率P Pemem、转转差率差率差率差率s s、转转速速速速n n各位多少？各位多少？各位多少？各位多少？（2 2）电电磁磁磁磁转转矩矩矩矩T Temem、负载转负载转矩矩矩矩T Tl l、空、空、空、空载转载转矩矩矩矩T T0 0各位多少？各位多少？各位多少？各位多少？（3 3）当）当）当）当负载转负载转矩矩矩矩为为1000Nm1000Nm时时，与，与，与，与额额定定定定转转差率相比，差率相比，差率相比，差率相比，s s增加增加增加增加还还是减少？是减少？是减少？是减少？2024/5/1894第五章三相交流异步电动机