1、學習目標學習目標1掌握三相異步電動機的結構掌握三相異步電動機的結構2掌握三相異步電動機的工作原理掌握三相異步電動機的工作原理3掌握三相異步電動機的工作特性與機掌握三相異步電動機的工作特性與機械特性械特性4能對異步電動機進行拆裝與簡單修理能對異步電動機進行拆裝與簡單修理5能完成電動機的一般試驗能完成電動機的一般試驗三相異步電動機的基本結構和工作原理三相異步電動機的基本結構和工作原理 3.1三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析 3.2三相異步電動機的啟動三相異步電動機的啟動 3.3三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速 3.4三相異步電動機的制動三相異步電動機的制動 3.5技能訓練技

2、能訓練 3.6金屬切削機床如車床、磨床等在工業生產中應用非常普金屬切削機床如車床、磨床等在工業生產中應用非常普遍，其加工工作一般必須通過工件的運動或加工刀具、遍，其加工工作一般必須通過工件的運動或加工刀具、工作臺等的運動來完成，這些運動都必須有一個動力來工作臺等的運動來完成，這些運動都必須有一個動力來拖動，在實際中大都采用的是三相異步電動機。三相異拖動，在實際中大都采用的是三相異步電動機。三相異步電動機容量從幾十瓦到幾千千瓦，由于其結構簡單、步電動機容量從幾十瓦到幾千千瓦，由于其結構簡單、體積小，重量輕、效率較高，不僅在工業生產中使用非體積小，重量輕、效率較高，不僅在工業生產中使用非常廣泛，在

3、農業方面如水泵、脫粒機、粉碎機及其他農常廣泛，在農業方面如水泵、脫粒機、粉碎機及其他農副產品加工機械等也都是用異步電動機來拖動的。據統副產品加工機械等也都是用異步電動機來拖動的。據統計，在整個電能消耗中，電動機的耗能占總電能的計，在整個電能消耗中，電動機的耗能占總電能的65%65%左左右，而在整個電動機的耗能中，三相異步電動機又居首右，而在整個電動機的耗能中，三相異步電動機又居首位。隨著變頻技術的發展，三相異步電動機的平滑調速位。隨著變頻技術的發展，三相異步電動機的平滑調速性能越來越凸顯其優勢，三相異步電動機將在更多的領性能越來越凸顯其優勢，三相異步電動機將在更多的領域代替直流電動機的應用。域

4、代替直流電動機的應用。 【案例案例】 三相異步電動機種類繁多，按其外殼防三相異步電動機種類繁多，按其外殼防護方式的不同可分為開啟式、防護式、封護方式的不同可分為開啟式、防護式、封閉式三類。由于封閉式結構能防止異物進閉式三類。由于封閉式結構能防止異物進入電動機內部，并能防止人與物觸及電動入電動機內部，并能防止人與物觸及電動機帶電部位與運動部分，運行中安全性能機帶電部位與運動部分，運行中安全性能好，因而成為目前使用最廣泛的結構形式。好，因而成為目前使用最廣泛的結構形式。 31三相異步電動機的基本結構和工作原理三相異步電動機的基本結構和工作原理3.1.1 三相異步電動機的基本結構三相異步電動機的基本

5、結構籠型異步電動機的各個部件 1. 定子定子（1）定子鐵心）定子鐵心定子鐵心作為電動機磁通的通路，對鐵心材料既要有良定子鐵心作為電動機磁通的通路，對鐵心材料既要有良好的導磁性能，剩磁小，又要盡量降低渦流損耗，一般好的導磁性能，剩磁小，又要盡量降低渦流損耗，一般用用0.5mm厚表面有絕緣層的硅鋼片疊壓而成。定子鐵心厚表面有絕緣層的硅鋼片疊壓而成。定子鐵心內圓沖有沖均勻分布的槽，用于嵌放三相定子繞組。內圓沖有沖均勻分布的槽，用于嵌放三相定子繞組。（2）定子繞組）定子繞組 三相繞組是用絕緣銅線或鋁線繞制成三相對稱的繞組三相繞組是用絕緣銅線或鋁線繞制成三相對稱的繞組按一定的規則連接嵌放在定子槽中。小型

6、異步電動機定按一定的規則連接嵌放在定子槽中。小型異步電動機定子繞組一般采用高強度漆包圓銅線繞制，大中型異步電子繞組一般采用高強度漆包圓銅線繞制，大中型異步電動機則用漆包扁銅線或玻璃絲包扁銅線繞制。三相定子動機則用漆包扁銅線或玻璃絲包扁銅線繞制。三相定子繞組之間及繞組與定子鐵心之間均墊有絕緣材料。常用繞組之間及繞組與定子鐵心之間均墊有絕緣材料。常用的薄膜類絕緣材料有聚酯薄膜青殼紙、聚酯薄膜、聚酯的薄膜類絕緣材料有聚酯薄膜青殼紙、聚酯薄膜、聚酯薄膜玻璃漆布箔及聚四氟乙烯薄膜。薄膜玻璃漆布箔及聚四氟乙烯薄膜。定子定子異步動機的定子由定子鐵心、定子繞組和基座三部分組成。異步動機的定子由定子鐵心、定子繞

7、組和基座三部分組成。鐵心和鐵心和機座機座定子沖片定子沖片定子線圈定子線圈定子繞接線圖定子繞接線圖（a）星形聯結）星形聯結 （b)三角形聯結三相繞組的聯結三角形聯結三相繞組的聯結（3）機座）機座機座的作用是固定定子繞組和定子鐵心，并通過兩側的端蓋機座的作用是固定定子繞組和定子鐵心，并通過兩側的端蓋和軸承來支撐電動機轉子，同時構成電動機的電磁通路并發和軸承來支撐電動機轉子，同時構成電動機的電磁通路并發散電動機運行中產生的熱量。散電動機運行中產生的熱量。機座通常為鑄鐵件，大型異步電動機機座一般用鋼板焊成，機座通常為鑄鐵件，大型異步電動機機座一般用鋼板焊成，而某些微型電動機的基座則采用鑄鋁件以減輕電動

8、機的重量。而某些微型電動機的基座則采用鑄鋁件以減輕電動機的重量。封閉式電動機的基座外面有散熱筋以增加散熱面積，防護式封閉式電動機的基座外面有散熱筋以增加散熱面積，防護式電動機的機座兩端端蓋開有通風孔，使電動機內外的空氣可電動機的機座兩端端蓋開有通風孔，使電動機內外的空氣可以直接對流，以利于散熱。以直接對流，以利于散熱。（4）端蓋）端蓋端蓋對內部起保護作用，并借助滾動軸承將電動機轉子和機端蓋對內部起保護作用，并借助滾動軸承將電動機轉子和機座聯成一個整體。端蓋一般為鑄鋼件，微型電動機則為鑄鋁座聯成一個整體。端蓋一般為鑄鋼件，微型電動機則為鑄鋁件。件。2轉子轉子（1）轉子鐵心）轉子鐵心作為電動機磁路

9、的一部分，并放置轉子繞組。轉子鐵心作為電動機磁路的一部分，并放置轉子繞組。轉子鐵心一般用一般用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，硅鋼片外圓沖有均厚的硅鋼片疊壓而成，硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔，用來安置轉子繞組。一般小型異步電動機勻分布的孔，用來安置轉子繞組。一般小型異步電動機的轉子鐵心直接壓裝在轉軸上，而大中型異步電動的轉的轉子鐵心直接壓裝在轉軸上，而大中型異步電動的轉子鐵心則借助于轉子支架壓在轉軸上。為了改善電動機子鐵心則借助于轉子支架壓在轉軸上。為了改善電動機的啟動和運行性能，減少諧波，籠型異步電動機轉子鐵的啟動和運行性能，減少諧波，籠型異步電動機轉子鐵心一般都采用斜槽結構心一般都采用斜槽結構

10、 （2）轉子繞組）轉子繞組 轉子繞組用來切割定子旋轉磁場，產生感應電動勢和轉子繞組用來切割定子旋轉磁場，產生感應電動勢和電流，并在旋轉磁場的作用下受力而使轉子旋轉，按繞電流，并在旋轉磁場的作用下受力而使轉子旋轉，按繞組不同，異步電動機分為籠型轉子和繞線式轉子兩類。組不同，異步電動機分為籠型轉子和繞線式轉子兩類。 轉子的兩種類型轉子的兩種類型籠型轉子。根據導體材料不同，籠型轉籠型轉子。根據導體材料不同，籠型轉子分為銅條轉子和鑄鋁轉子。銅條轉子即子分為銅條轉子和鑄鋁轉子。銅條轉子即在轉子鐵心槽內放置沒有絕緣的銅條，銅在轉子鐵心槽內放置沒有絕緣的銅條，銅條的兩端用短路環焊接起來，形成一個籠條的兩端用

11、短路環焊接起來，形成一個籠型的形狀型的形狀 ;中小型異步電動機的籠型轉子，中小型異步電動機的籠型轉子，一般為鑄鋁式轉子，采用離心鑄鋁法，將一般為鑄鋁式轉子，采用離心鑄鋁法，將熔化了的鋁澆鑄在轉子鐵心槽內成為一個熔化了的鋁澆鑄在轉子鐵心槽內成為一個完整體，兩端的短路環和冷卻風扇葉子也完整體，兩端的短路環和冷卻風扇葉子也一并鑄成一并鑄成 .轉子結構轉子結構異步動機的轉子由轉子鐵心、轉子繞組和轉軸組成。異步動機的轉子由轉子鐵心、轉子繞組和轉軸組成。1 1）籠型繞組）籠型繞組銅條籠銅條籠型轉子型轉子鑄鋁籠鑄鋁籠型轉子型轉子繞線轉子。繞線型轉子繞組和定子繞組一樣，也是一繞線轉子。繞線型轉子繞組和定子繞組

12、一樣，也是一個用絕緣導線繞成的三相對稱繞組，被嵌放在轉子鐵心個用絕緣導線繞成的三相對稱繞組，被嵌放在轉子鐵心槽中，接成星形。繞組的三個出線端分別接到轉軸端部槽中，接成星形。繞組的三個出線端分別接到轉軸端部的三個彼此絕緣的銅制滑環上。通過滑環與支持在端蓋的三個彼此絕緣的銅制滑環上。通過滑環與支持在端蓋上的電刷構成滑動接觸，轉子繞組的三個出線端引到機上的電刷構成滑動接觸，轉子繞組的三個出線端引到機座上的接線盒內，以便與外部變阻器連接，故繞線式轉座上的接線盒內，以便與外部變阻器連接，故繞線式轉子又稱滑環式轉子子又稱滑環式轉子 .異步電機的氣隙比同容量直流電機的氣隙小得多，異步電機的氣隙比同容量直流電

13、機的氣隙小得多，在中、小型異步電動機中，一般為在中、小型異步電動機中，一般為0.22.5mm。氣隙大小對電機性能影響很大，氣隙愈大則為建氣隙大小對電機性能影響很大，氣隙愈大則為建立磁場所需勵磁電流就大，從而降低電機的功率立磁場所需勵磁電流就大，從而降低電機的功率因數。如果把異步電機看成變壓器，顯然，氣隙因數。如果把異步電機看成變壓器，顯然，氣隙愈小則定子和轉子之間的相互感應愈小則定子和轉子之間的相互感應(即耦合即耦合)作用作用就愈好。因此應盡量讓氣隙小些，但也不能太小，就愈好。因此應盡量讓氣隙小些，但也不能太小，否則會使加工和裝配困難，運轉時定轉子之間易否則會使加工和裝配困難，運轉時定轉子之間

14、易發生掃膛。發生掃膛。3氣隙氣隙三相異步電動機銘牌三相異步電動機銘牌 1型號型號 3.1.3三相異步電動機的銘牌三相異步電動機的銘牌Y2系列三相籠型異步電動機外形圖系列三相籠型異步電動機外形圖 2額定功率額定功率PN(22 kW) 表示電動機在額定工作狀態下運行時，允表示電動機在額定工作狀態下運行時，允許輸出的機械功率。許輸出的機械功率。3額定電流額定電流IN (9.69/5.61A) 表示電動機在額定工作狀態下運行時，定表示電動機在額定工作狀態下運行時，定子電路輸入的線電流。子電路輸入的線電流。9.69A是是D接時的額接時的額定電流，定電流，5.61A是是Y接的額定電流。接的額定電流。 4額

15、定電壓額定電壓UN (380V)表示電動機在額定工作狀態下運行時，定子表示電動機在額定工作狀態下運行時，定子電路所加的線電壓。電路所加的線電壓。5額定轉速額定轉速nN(950rmin) 表示電動機在額定工作狀態下運行時的轉表示電動機在額定工作狀態下運行時的轉速。速。6接法接法(220D/380Y) 表示電動機定子三相繞組與交流電源的連接方表示電動機定子三相繞組與交流電源的連接方法，法，220D/380Y表示電源為表示電源為220V時采用時采用D接法，電接法，電源源380V時采用時采用Y接法。對接法。對Y2系列電動機而言，國系列電動機而言，國家標準規定凡家標準規定凡3kW及以下者均采用星形聯結；

16、及以下者均采用星形聯結；4kW及以上者均采用三角形聯結。及以上者均采用三角形聯結。7防護等級防護等級(IP44) 表示電動機外殼防護的方式。表示電動機外殼防護的方式。IPll是開啟式，是開啟式，IP22、IP23是防護式，是防護式，IP44是封閉式是封閉式 8頻率頻率(50Hz) 表示電動機使用交流電源的頻率。表示電動機使用交流電源的頻率。9絕緣等級絕緣等級 表示電機各繞組及其他絕緣部件所用絕緣材料的表示電機各繞組及其他絕緣部件所用絕緣材料的等級。絕緣材料按耐熱性能可分為等級。絕緣材料按耐熱性能可分為7個等級個等級 絕緣耐熱等級絕緣耐熱等級AEBFHC允許最高溫度允許最高溫度/10512013

17、0155180180以上以上允許最高溫升允許最高溫升/658090115140140以上以上電動機允許溫升與絕緣耐熱等級關系電動機允許溫升與絕緣耐熱等級關系 10定額定額 指電動機按銘牌值工作時，可以持續運行的時間和順序。指電動機按銘牌值工作時，可以持續運行的時間和順序。電動機定額分連續定額、短時定額和斷續定額三種。分別電動機定額分連續定額、短時定額和斷續定額三種。分別用用Sl、S2、S3表示。表示。 連續定額連續定額(S1)：可連續運行：可連續運行 短時定額短時定額(S2)：表示電動機按銘牌值工作時只能在規定：表示電動機按銘牌值工作時只能在規定的時間內短時運行。我國規定的短時運行時間為的時間

18、內短時運行。我國規定的短時運行時間為10、30、60及及90min(分鐘分鐘)4種。種。 斷續定額斷續定額(S3)：表示電動機按銘牌值工作時，運行一：表示電動機按銘牌值工作時，運行一段時間就要停止一段時間，周而復始地按一定周期重復運段時間就要停止一段時間，周而復始地按一定周期重復運行。每一周期為行。每一周期為10min，我國規定的負載持續率為，我國規定的負載持續率為15、25、40及及60等等4種種(如標明如標明40則表示電動機工作則表示電動機工作4min就需休息就需休息6min) 3.1.1 三相異步電動機的基本結構工作原理三相異步電動機的基本結構工作原理1旋轉磁場的產生旋轉磁場的產生 三相

19、異步電動機定子繞組分布示意圖三相異步電動機定子繞組分布示意圖 120sin120sinsinmCmBmAtIitIitIi BiAXBYCZAiCiCiAiBiitmIoiCiAiBitmIo0n規定規定 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()電流出電流出( )電流入電流入CiBiAii tAXYCBZAXYCBZAXYCBZNS0 t 60t 0n60 90t 600動畫動畫mIoSNSNAAXZBCYAAXZBCY分析可知：三相電流產生的合成磁場是一旋轉的磁場分析可知：三相電流產生的合成磁場是一旋轉

20、的磁場 即：即：2. .動畫動畫0t 60t 任意調換兩根電源進線任意調換兩根電源進線(電路如圖電路如圖)CiAXCZBYAiBi0mICiBiAi tiomINSNS0t 即：即：1pCiBiAioimI tBiAXBYCZAiCiAXYCBZNSCYABCXYZAXBZAiBiCiX A AXBYB Y CC ZZ 極對數極對數2p動畫動畫旋轉磁場的磁極對數旋轉磁場的磁極對數與三相繞組的排列有關與三相繞組的排列有關CYABCXYZAXBZAiBiCiAX XNSZ CZBYB Y A C SNBiCiAiimIt 0X NSA X ABZCYZ C Y B SN0t 60tp=2時時BiC

21、iAiit mI0分）分）轉轉/( 150026010 fn0n30AX XZ CZBYB Y A C NSNS)/( 6010分分轉轉pfn 2p180分）轉/( 50011p360分）轉/( 0003極對數極對數每個電流周期每個電流周期磁場轉過的空間角度磁場轉過的空間角度同步轉速同步轉速)f(Hz501 3p120分）轉/( 00014p分分）轉轉/( 75090旋轉磁場轉速旋轉磁場轉速n0與頻率與頻率f1和極對數和極對數p有關。有關。 如果在定子繞組中通入三相對稱電流，則定子如果在定子繞組中通入三相對稱電流，則定子內部產生某個方向轉速為內部產生某個方向轉速為n1的旋轉磁場。這時轉的旋轉磁

22、場。這時轉子導體與旋轉磁場之間存在著相對運動，切割磁子導體與旋轉磁場之間存在著相對運動，切割磁力線而產生感應電動勢。電動勢的方向可根據右力線而產生感應電動勢。電動勢的方向可根據右手定則確定。由于轉子繞組是閉合的，于是在感手定則確定。由于轉子繞組是閉合的，于是在感應電動勢的作用下，繞組內有電流流過，如圖應電動勢的作用下，繞組內有電流流過，如圖3-9所示。轉子電流與旋轉磁場相互作用，便在轉所示。轉子電流與旋轉磁場相互作用，便在轉子繞組中產生電磁力子繞組中產生電磁力F。力。力F的方向可由左手定的方向可由左手定則確定。該力對轉軸形成了電磁轉矩則確定。該力對轉軸形成了電磁轉矩Tem，使轉，使轉子按旋轉磁

23、場方向轉動。異步電動機的定子和轉子按旋轉磁場方向轉動。異步電動機的定子和轉子之間能量的傳遞是靠電磁感應作用的，故異步子之間能量的傳遞是靠電磁感應作用的，故異步電動機又稱感應電動機電動機又稱感應電動機 2三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理 120sin120sinsinmCmBmAtIitIitIi BiAXBYCZAiCiCiAiBiitmIoiCiAiBitmIo0n規定規定 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()電流出電流出( )電流入電流入CiBiAii tAXYCBZAXYCBZA

24、XYCBZNS0 t 60t 0n60 90t 600動畫動畫mIoSNSNAAXZBCYAAXZBCY分析可知：三相電流產生的合成磁場是一旋轉的磁場分析可知：三相電流產生的合成磁場是一旋轉的磁場 即：即：2. .動畫動畫0t 60t 任意調換兩根電源進線任意調換兩根電源進線(電路如圖電路如圖)CiAXCZBYAiBi0mICiBiAi tiomINSNS0t 即：即：1pCiBiAioimI tBiAXBYCZAiCiAXYCBZNSCYABCXYZAXBZAiBiCiX A AXBYB Y CC ZZ 極對數極對數2p動畫動畫旋轉磁場的磁極對數旋轉磁場的磁極對數與三相繞組的排列有關與三相繞

25、組的排列有關CYABCXYZAXBZAiBiCiAX XNSZ CZBYB Y A C SNBiCiAiimIt 0X NSA X ABZCYZ C Y B SN0t 60tp=2時時BiCiAiit mI0分）分）轉轉/( 150026010 fn0n30AX XZ CZBYB Y A C NSNS)/( 6010分分轉轉pfn 2p180分）轉/( 50011p360分）轉/( 0003極對數極對數每個電流周期每個電流周期磁場轉過的空間角度磁場轉過的空間角度同步轉速同步轉速)f(Hz501 3p120分）轉/( 00014p分分）轉轉/( 75090旋轉磁場轉速旋轉磁場轉速n0與頻率與頻率

26、f1和極對數和極對數p有關。有關。AXYCBZ分）分）轉轉/( 6010pfn BlvBliFvF0nNS0nn 如果如果:0nn %s)91( 轉子轉速亦可由轉差率求得轉子轉速亦可由轉差率求得0)(1nns %10000 nnns 例例1 1：一臺三相異步電動機，其額定轉速一臺三相異步電動機，其額定轉速 n= =975 r/min，電源頻率，電源頻率 f1 1= =50 Hz。試求電動機的。試求電動機的極對數和額定負載下的轉差率。極對數和額定負載下的轉差率。解：解：根據異步電動機轉子轉速與旋轉磁場同步轉根據異步電動機轉子轉速與旋轉磁場同步轉速的關系可知：速的關系可知：n0=1000 r/mi

27、n , 2.5%100%10009751000%10000 nnns轉子的轉速轉子的轉速n是否會與旋轉磁場的轉速是否會與旋轉磁場的轉速n1相同呢相同呢 ？不可能的。因為一旦轉子的轉速和旋轉磁場的轉不可能的。因為一旦轉子的轉速和旋轉磁場的轉速相同，二者便無相對運動，轉子也不能產生感速相同，二者便無相對運動，轉子也不能產生感應電動勢和感應電流，也就沒有電磁轉矩了。只應電動勢和感應電流，也就沒有電磁轉矩了。只有二者轉速有差異時，才能產生電磁轉矩，驅使有二者轉速有差異時，才能產生電磁轉矩，驅使轉子轉動。可見，轉子轉速轉子轉動。可見，轉子轉速n總是略小于旋轉磁總是略小于旋轉磁場的轉速場的轉速n1。正是由

28、于這個關系，這種電動機被。正是由于這個關系，這種電動機被稱為異步電動機。稱為異步電動機。已知已知Y2112M4三相異步電動機的同步三相異步電動機的同步轉速轉速n1=1 500rmin，額定轉差率，額定轉差率sN=0.04，求該電動機的額定轉速求該電動機的額定轉速nN。 解由解由 sN= 得得 nN =(1-sN)n1=(1-0.04)1 500rmin=1 440rmin【例例3-1】11Nnnn3 32 2三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析3.2.1三相異步電動機的運行原理三相異步電動機的運行原理1旋轉磁場對定子繞組的作用旋轉磁場對定子繞組的作用在異步電動機的三相定子繞組內通人

29、三相交在異步電動機的三相定子繞組內通人三相交流電后，即產生旋轉磁場，此旋轉磁場將在流電后，即產生旋轉磁場，此旋轉磁場將在不動的定子繞組中產生感應電動勢不動的定子繞組中產生感應電動勢由于定子繞組本身的阻抗壓降比電源電壓要由于定子繞組本身的阻抗壓降比電源電壓要小得多，即可以近似認為電源電壓小得多，即可以近似認為電源電壓U1與感與感應電動勢應電動勢E1相等，即相等，即 E1=4.44K1N1f1m U1 E1=4.44K1N1f1m 2旋轉磁場對轉子繞組的作用旋轉磁場對轉子繞組的作用（1）轉子中感應電動勢及電流的頻率）轉子中感應電動勢及電流的頻率 f2=11111()()6060p nnp nn n

30、sfn 即轉子中的電動勢及電流的頻率與轉差率即轉子中的電動勢及電流的頻率與轉差率s成正比。成正比。當轉子不動時，即當轉子不動時，即s=1，則，則f2= f1。當轉子達到同步轉速時當轉子達到同步轉速時s=0，則，則f2=0，即轉子導體，即轉子導體中沒有感應電動勢及電流中沒有感應電動勢及電流 （2）轉子繞組感應電動勢）轉子繞組感應電動勢E2 E2 =4.44K2N2f2m=4.44K2N2Sf1m 當轉子不動時，的感應電動勢E20為 E20=4.44K2N2f1m 故可得 E 2=sE20 （3）轉子的電抗和阻抗）轉子的電抗和阻抗 X2=2f2L2 =2sf1L2 22220()RSXZ2= （4

31、）轉子的電流和功率因數）轉子的電流和功率因數2022222222220()sEEIRXRsX22222222220()RRRXRsXcos= 2（4）轉子的電流和功率因數）轉子的電流和功率因數 轉子電流和轉子功率因數隨轉差率變化的曲線轉子電流和轉子功率因數隨轉差率變化的曲線 3功率和轉矩的關系功率和轉矩的關系（1）功率及效率）功率及效率P1=3U1I1 cos110-3 電機轉軸上帶動轉子旋轉的總機械功率PMEC為： PMEC= Pem- PCu2 電磁感應作用傳遞到轉子上的功率，叫電磁功率，用Pem表示，Pem=P1PCulPFe 轉軸上輸出的機械功率：P2= PMEC - Pmec -Pa

32、d Pmec為機械摩擦損耗Pad為風的阻力及其他附加損耗異步電動機的功率流程圖 一般把機械損耗和附加損耗統稱為電動機的空載損一般把機械損耗和附加損耗統稱為電動機的空載損耗，用耗，用P0表示，于是表示，于是P2=PMECP0 異步電動機的總的功率平衡方程式為：異步電動機的總的功率平衡方程式為：P2= P1PCulPFe- PCu2- Pmec-Pad= P1P P = PCu1+PFe+PCu2+Pmec+Pad 為異步電動機的總損耗 電動機的效率電動機的效率等于輸出功率等于輸出功率P2與輸入功率與輸入功率P1之比，即之比，即 =121100%100%PPPPP【例例3-2 】Y2-132S-4

33、三相異步電動機輸出功率P2=5.5kW，電壓U1=380V，電流I1=11.7A，電動機功率因數cos1=0.83，求輸入功率P1及效率。解 由三相異步電動機功率公式可得P1=33215.5100%100%86%6.391PPU1I1 cos110-3= 38011.70.8310-3=6.391kW =（2）轉矩）轉矩因為P=T 故故MECP2P0P=+ Tem = MECP= 6021nPsem）（ = 1emP化簡可得到輸出轉矩和輸出功率的常用計算公式： T2=P2/=222601000 60(. )(. )955022PPPkN mN mnnn2119550955071.95 .146

34、0pN mn21195509550143.9 .730pN mn有有Y160M-4及Y180L-8型三相異步電動機各一臺，額定功率都是P2=11kW，前者額定轉速1460r/min，后者額定轉速730r/min，分別求它們的額定輸出轉矩T2。解 Y160M-4型三相異步電動機T2=Y180L-8型三相異步電動機T2= 【例例3-3 】輸出功率相同的異步電動機如極數多，則轉速就低，輸出功率相同的異步電動機如極數多，則轉速就低，輸出轉矩就大；極數少，轉速高，則輸出的轉矩就小輸出轉矩就大；極數少，轉速高，則輸出的轉矩就小 3.2.2三相異步電動機的工作特性三相異步電動機的工作特性1轉速特性轉速特性n

35、=f（P2）因為因為n=（1s）n1，電機空載時，負載轉矩小，電機空載時，負載轉矩小，轉子轉速轉子轉速n接近同步轉速接近同步轉速n1，s很小。隨著負載的很小。隨著負載的增加，轉速增加，轉速n略有下降，略有下降，s略微上升，這時轉子感略微上升，這時轉子感應電勢勢應電勢勢E2增大，轉子電流增大，轉子電流I2增大，以產生更大增大，以產生更大的電磁轉矩與負載轉矩相平衡。因此，隨著輸出的電磁轉矩與負載轉矩相平衡。因此，隨著輸出功率功率P2的增加，轉速特性是一條稍微下降的曲線，的增加，轉速特性是一條稍微下降的曲線，s=f（P2）曲線則是稍微上翹的。）曲線則是稍微上翹的。 2轉矩特性轉矩特性Tem=f（P2

36、）Tem=T2+T0= ，隨著，隨著P2增大，由于電增大，由于電機轉速機轉速n和角速度變化很小，而空載轉矩和角速度變化很小，而空載轉矩T0又近似不變，所以又近似不變，所以Tem隨隨P2的增大而增大，的增大而增大，近似直線關系近似直線關系 02TP3定子電流特性定子電流特性I1=f (P2)空載時，轉子電流，定子電流幾乎全部是空載時，轉子電流，定子電流幾乎全部是勵磁電流勵磁電流I0。隨著負載的增大，轉速下降，。隨著負載的增大，轉速下降，I2增大，相應增大，相應I1也增大也增大 4效率特性效率特性 =f（P2）異步電動機的損耗也可分為不變損耗和可變損耗異步電動機的損耗也可分為不變損耗和可變損耗兩部

37、分。電動機從空載到滿載運行時，由于主磁兩部分。電動機從空載到滿載運行時，由于主磁通和轉速變化很小，鐵耗通和轉速變化很小，鐵耗PFe和機械損耗和機械損耗Pmec近近似不變，稱為不變損耗。而定、轉子銅耗似不變，稱為不變損耗。而定、轉子銅耗Pcu1、Pcu2和附加損耗和附加損耗Pad是隨負載而變的，稱為可變是隨負載而變的，稱為可變損耗。空載時，損耗。空載時，P2=0，隨著，隨著P2增加，可變損耗增增加，可變損耗增加較慢，上升很快，直到當可變損耗等于不變損加較慢，上升很快，直到當可變損耗等于不變損耗時，效率最高。若負載繼續增大，銅耗增加很耗時，效率最高。若負載繼續增大，銅耗增加很快，效率反而下降。異步

38、電動機的效率曲線與直快，效率反而下降。異步電動機的效率曲線與直流電機和變壓器的大致相同流電機和變壓器的大致相同 三相異步電動機的工作特性曲線 3.2.3三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性由于異步電動機的轉矩是由載流導體在磁場中受由于異步電動機的轉矩是由載流導體在磁場中受電磁力的作用而產生的，因此轉矩的大小與旋轉電磁力的作用而產生的，因此轉矩的大小與旋轉磁場的磁通由磁場的磁通由m、轉子導體中的電流、轉子導體中的電流I2及轉子功及轉子功率因數有關，即率因數有關，即Tem=CMm I2cos2 CM為電動機的轉矩常數為電動機的轉矩常數 通過一定的數學換算變換成下式通過一定的數學換算變換

39、成下式221221220() emC sR UTfRSX 22Tcos IKT 常數，與電常數，與電機結構有關機結構有關旋轉磁場旋轉磁場每極磁通每極磁通轉子電流轉子電流轉子電路的轉子電路的功率因數功率因數ilBF 22cos, , IT 21220222)(UsXRsRKT 22 cos IKTT 22022202)( XREIss 2202222)(cosXRRs mNfU11144.4 由前面分析知：由前面分析知：21220222)(UsXRsRKT 21UmaxTmSNSOTS曲線曲線)(sfT 曲線曲線)(Tfn 根據轉矩公式根據轉矩公式22022212)(sXRUsRKT 得特性曲線

40、：得特性曲線：NnmaxTstTOnTNT0n動畫動畫stT1NT動畫動畫固有機械特性固有機械特性是指電動機在額定電壓和額定頻率下，按規定的接是指電動機在額定電壓和額定頻率下，按規定的接線，定、轉子電路不外接阻抗時的機械特性。線，定、轉子電路不外接阻抗時的機械特性。sn0nNsNnmsm10TNTstTmTem幾個特殊點：幾個特殊點：A AB BC CD1.起動點A:01emstn,s,TT 2.最大轉矩點B:mmemmnn ,ss ,TT 3.額定運行點CNmemNnn ,ss ,TT 4.同步運行點D100emnn ,s,T NnNT)/()(9550NNN分分轉轉千瓦千瓦nPT OnT0

41、n(N m) 如某普通機床的主軸電機如某普通機床的主軸電機(Y132M-4型型) 的額定功的額定功率為率為7.5kw, 額定轉速為額定轉速為1440r/min, 則額定轉矩為則額定轉矩為nPnPT9550602 m.N7 .4914405 . 795509550NNN nPT21220222UsXRsRKT)(2021max2XUKT 0dd ST令：令：求得求得202mXRss 臨界轉差率臨界轉差率On0nTmax將將sm代入轉矩公式，可得代入轉矩公式，可得 max121max, )1(TUUT2021max2XUKT NmaxTT 一般三相異步電動機的過載系數為一般三相異步電動機的過載系數

42、為2.28.1 12 II(2) sm與與 R2 有關，有關， R2 sm n 。繞線式電。繞線式電機改變轉子附加電阻機改變轉子附加電阻R 2 可實現調速。可實現調速。 22022212)(sXRUsRKT 22022212stXRURKT 電動機起動時的轉矩。電動機起動時的轉矩。起動時起動時n= 0 時時，s =1 st121st, ) 1 (TUUT(2) Tst與與 R2 有關，有關， 適當使適當使 R2 Tst 。對繞線式。對繞線式 電機改變轉子附加電阻電機改變轉子附加電阻 R 2 , 可使可使Tst =Tmax 。體現了電動機帶體現了電動機帶載起動的能力。載起動的能力。 0nOnTN

43、ststTTK 起動能力起動能力U Tm U UTst 22022212stXRURKT 2021m2XUKT 202mXRs 0nNUT2nTOstTTOn0nR2 Tst n maxT2T22022212stXRURKT 2021m2XUKT 202mXRs 【例例3-4】有一臺籠型三相異步電動機，額定功率有一臺籠型三相異步電動機，額定功率PN=40kW，額定轉速額定轉速nN=1450r/min，過載系數，過載系數m=2.2，求額，求額定轉矩定轉矩TN，最大轉矩，最大轉矩Tm。 解 TN= NN4095509550263.45N m1450pnTm=mTN=2.2263.45=579.59

44、Nm【例例3-5】已知已知Y2-132S-4三相異步電動機的額定功率三相異步電動機的額定功率PN=5.5kW，額，額定轉速定轉速nN=1440r/min，st=Tst/TN=2.3。求（。求（1）在額定電）在額定電壓下啟動時的啟動壓下啟動時的啟動 轉矩轉矩Tst；（；（2）若電動機軸上所帶負載）若電動機軸上所帶負載阻力矩阻力矩TL為為60 Nm，問當電網電壓降為額定電壓的，問當電網電壓降為額定電壓的80%時，時，該電動機能否啟動？該電動機能否啟動？ 解 （1） NN5.59550955036.48N m1440pnTst =stTN =2.336.48=83.9 Nm （2） 2st1st10

45、.8()0.64TUTU=0.64 Tst=0.6483.9=53.7 Nm stT由于由于 1。 在電動機參數不變的情況下，啟動轉矩與定子端在電動機參數不變的情況下，啟動轉矩與定子端電壓平方成正比，故有電壓平方成正比，故有Tst=Tst=U1/ U/1=，顯然，顯然啟動轉矩將大大減小啟動轉矩將大大減小 .（2）星三角降壓啟動）星三角降壓啟動對于正常運行時定子繞組規定是三角形聯結的三相異步電動機，啟動對于正常運行時定子繞組規定是三角形聯結的三相異步電動機，啟動時可以采用星形聯結，使電動機每相所承受的電壓降低，因而降低了時可以采用星形聯結，使電動機每相所承受的電壓降低，因而降低了啟動電流，待電動

46、機啟動完畢，再接成三角形，故稱這種啟動方式為啟動電流，待電動機啟動完畢，再接成三角形，故稱這種啟動方式為星三角降壓啟動。星三角降壓啟動。（2）星三角降壓啟動）星三角降壓啟動三角形聯結直接啟動，則電動機電壓為：三角形聯結直接啟動，則電動機電壓為： UD=UN采用星型聯結降壓啟動電動機相電壓為采用星型聯結降壓啟動電動機相電壓為UY= 3UN電網供給電動機的線電流為電網供給電動機的線電流為 Ist=IY可見兩種情況下的線電流之比為： NstYNstD11333333UIIZUIIZ由該式可見，采用星三角降壓啟動，電網供給的由該式可見，采用星三角降壓啟動，電網供給的電流下降為三角形聯結時的電流下降為三

47、角形聯結時的1/3。根據啟動轉矩與電壓成正比的關系，則兩種情況根據啟動轉矩與電壓成正比的關系，則兩種情況下的啟動轉矩比為下的啟動轉矩比為2st12stD13TUTU（2）星三角降壓啟動）星三角降壓啟動2降壓啟動降壓啟動（3）自耦變壓器降壓啟動）自耦變壓器降壓啟動 自耦變壓器降壓啟動是利用自耦變壓器將電網電壓降自耦變壓器降壓啟動是利用自耦變壓器將電網電壓降低后再加到電動機定子繞組上，待轉速接近穩定值時再低后再加到電動機定子繞組上，待轉速接近穩定值時再將電動機直接接到電網上將電動機直接接到電網上 （3）自耦變壓器降壓啟動）自耦變壓器降壓啟動 自耦變壓器一相電路 設直接啟動時，電網提供給電動機的電壓

48、啟動電設直接啟動時，電網提供給電動機的電壓啟動電流為流為I1st，加給定子繞組的相電壓為，加給定子繞組的相電壓為U1。則根據。則根據啟動電流與定子繞組電壓成正比的關系，電動機啟動電流與定子繞組電壓成正比的關系，電動機定子繞組降壓前后的電流比為定子繞組降壓前后的電流比為 I2st/I1st=U2/U1=1/Ku I 2st=Ku I 1st， 則則I1st/I1st=1/ （3）自耦變壓器降壓啟動）自耦變壓器降壓啟動 由啟動轉矩與電壓平方成正比的關系可知由啟動轉矩與電壓平方成正比的關系可知 Tst/Tst= / =1/ 或或 Tst=Tst/ 22U21U2uK2uK3.3.2 繞線轉子異步電動

49、機的啟動繞線轉子異步電動機的啟動1轉子電路串接啟動電阻器轉子電路串接啟動電阻器繞線轉子異步電動機的轉子回路串入適當的電繞線轉子異步電動機的轉子回路串入適當的電阻，既可降低啟動電流，又可提高啟動轉矩，阻，既可降低啟動電流，又可提高啟動轉矩，改善電動機的啟動性能。改善電動機的啟動性能。 繞線轉子異步電動機的啟動繞線轉子異步電動機的啟動 繞線轉子異步電動機的機械特性曲線繞線轉子異步電動機的機械特性曲線 轉子電路串接啟動電阻器轉子電路串接啟動電阻器廣泛應用于啟動較困廣泛應用于啟動較困難的機械（如起重吊車、卷揚機等）上。但它難的機械（如起重吊車、卷揚機等）上。但它的結構比籠型異步電動機復雜，造價高，效率

50、的結構比籠型異步電動機復雜，造價高，效率也稍低。在啟動過程中，當切除電阻時，轉矩也稍低。在啟動過程中，當切除電阻時，轉矩突然增大，會在機械部件上產生沖擊。當電動突然增大，會在機械部件上產生沖擊。當電動機容量較大時，轉子電流很大，啟動設備也將機容量較大時，轉子電流很大，啟動設備也將變的龐大，操作和維護工作量大。變的龐大，操作和維護工作量大。 2繞線轉子電動機轉子串接頻敏變阻器繞線轉子電動機轉子串接頻敏變阻器 頻敏變阻器的結構示意圖 啟動線路圖 三相鐵心繞組（三相三相鐵心繞組（三相繞組接成星形），鐵繞組接成星形），鐵心一般做成三柱式，心一般做成三柱式，由幾片或幾十片較厚由幾片或幾十片較厚（3050

51、mm）的）的E形形鋼板或鐵板迭裝制成鋼板或鐵板迭裝制成 繞線轉子電動機轉子串接頻敏變阻器繞線轉子電動機轉子串接頻敏變阻器啟動原理：啟動原理： 啟動時，電樞繞組中的三相交流電通過頻敏啟動時，電樞繞組中的三相交流電通過頻敏變阻器，在鐵心中產生很強的渦流，產生渦流損變阻器，在鐵心中產生很強的渦流，產生渦流損耗，頻敏變阻器線圈的等效電阻隨著頻率的增大耗，頻敏變阻器線圈的等效電阻隨著頻率的增大而增加，由于渦流損耗與頻率的平方成正比，當而增加，由于渦流損耗與頻率的平方成正比，當電動機啟動時（電動機啟動時（s=1），轉子電流（即頻敏變阻），轉子電流（即頻敏變阻器線圈中通過的電流）頻率最高（器線圈中通過的電流

52、）頻率最高（f2=f1），因），因此頻敏變阻器的電阻和感抗最大。啟動后，隨著此頻敏變阻器的電阻和感抗最大。啟動后，隨著轉子轉速的逐漸升高，轉子電流頻率（轉子轉速的逐漸升高，轉子電流頻率（f2=sf1）便逐漸降低便逐漸降低 。【例例3-6】 現有一臺異步電動機銘牌數據如下：現有一臺異步電動機銘牌數據如下：PN=10kW，nN=1460r/min，UN=380/220V，星三角聯結，星三角聯結，N=0.868，cos1N=0.88，Ist/IN=6.5，Tst/TN=1.5，試求：（，試求：（1）額定電流和額定轉矩；）額定電流和額定轉矩；（2）電源電壓為）電源電壓為380V時，電動機的接法及直接時

53、，電動機的接法及直接啟動的啟動電流和啟動轉矩；（啟動的啟動電流和啟動轉矩；（3）電源電壓為）電源電壓為220V時，電動機的接法及直接啟動的啟動電流和時，電動機的接法及直接啟動的啟動電流和啟動轉矩；（啟動轉矩；（4）要求采用星）要求采用星三角啟動，其啟三角啟動，其啟動電流和啟動轉矩。此時能否帶動電流和啟動轉矩。此時能否帶60%和和25%PN負負載轉矩。載轉矩。 解：解：（1） IN =N3NNN3cos10PU 星形聯結時，星形聯結時，UN=380V故相應額定電流：故相應額定電流： 3N10 1019.9A0.8683 380 0.88I三角形聯結時，三角形聯結時，UN=220V，則相應額定電流

54、：，則相應額定電流：3NY10 1034.4A0.8683220 0.88I不管星形聯結還是三角形聯結，定子繞組相電壓相同不管星形聯結還是三角形聯結，定子繞組相電壓相同（等于其額定相電壓），則（等于其額定相電壓），則 TN=9550PN/nN=955010/1460=65.4Nm （2）電源電壓為）電源電壓為380V時，電動機正常運行應為時，電動機正常運行應為星形聯結，直接啟動時：星形聯結，直接啟動時： Ist=6.5IN=6.519.9A=129.35A Tst=1.5TN=1.565.4Nm=98.1Nm （3）電源電壓為）電源電壓為220V時，電動機正常運行應為時，電動機正常運行應為三角

55、形聯結，直接啟動時：三角形聯結，直接啟動時： IstD=6.5IND=6.534.4A=224A TstD=1.5TN=1.565.4Nm=98.1Nm（4）星）星三角啟動只適用于正常運行為三角形的電動機，三角啟動只適用于正常運行為三角形的電動機，故正常運行應在三角形，相應電源電壓為故正常運行應在三角形，相應電源電壓為220V。啟動時為星。啟動時為星形聯結，定子繞組相電壓等于其額定相電壓的形聯結，定子繞組相電壓等于其額定相電壓的1/ ，即，即127V。所以所以 Ist= IstD=1/3224A=74.6A Tst= TstD=1/398.1Nm=32.7 Nm60%TN負載下啟動時的反抗轉矩

56、負載下啟動時的反抗轉矩 TL=0.6TN=0.665.4Nm=39.2 NmTLTst，故不能啟動。，故不能啟動。25%TN負載下啟動時的反抗轉矩負載下啟動時的反抗轉矩 TL=0.25TN=0.2565.4Nm=16.4NmTLn1時，時，s0，直到，直到Tem=TL，電動，電動機才穩定運行于圖機才穩定運行于圖3-38（b)中中的的E點點 S=11111nnnnnn 定子兩相反接制動，無論負載性質如何，都是指兩相反定子兩相反接制動，無論負載性質如何，都是指兩相反接開始到轉速為零為止這個過程。兩相反接制動的優點是接開始到轉速為零為止這個過程。兩相反接制動的優點是制動效果好，缺點是能耗大，制動準確

57、度差，如要停車，制動效果好，缺點是能耗大，制動準確度差，如要停車，還須由控制線路及時切除電源。這種制動適用于要求迅速還須由控制線路及時切除電源。這種制動適用于要求迅速停車并迅速反轉的生產機械。停車并迅速反轉的生產機械。3.5.3能耗制動能耗制動 三相異步電動機的能耗制動控制就是在斷開電動三相異步電動機的能耗制動控制就是在斷開電動機三相電源的同時接通直流電源，此時直流電流機三相電源的同時接通直流電源，此時直流電流流入定子的兩相繞組，產生恒定磁場。轉子由于流入定子的兩相繞組，產生恒定磁場。轉子由于慣性仍繼續沿原方向以轉速慣性仍繼續沿原方向以轉速n旋轉，切割定子磁旋轉，切割定子磁場產生感應電動勢和電

58、流，載流導體在磁場中受場產生感應電動勢和電流，載流導體在磁場中受電磁力作用，其方向與電動機轉動方向相反，因電磁力作用，其方向與電動機轉動方向相反，因而起到制動作用而起到制動作用 。這種制動方法是利這種制動方法是利用轉子轉動時的慣用轉子轉動時的慣性切割恒定磁場的性切割恒定磁場的磁通而產生制動轉磁通而產生制動轉矩，把轉子的動能矩，把轉子的動能消耗在轉子回路的消耗在轉子回路的電阻上，所以稱為電阻上，所以稱為能耗制動。能耗制動。能耗制動的優點是制動力較強、制動平穩、對能耗制動的優點是制動力較強、制動平穩、對電網影響小。缺點是需要一套直流電源裝置，電網影響小。缺點是需要一套直流電源裝置，而且制動轉矩隨電

59、動機轉速的減小而減小。而且制動轉矩隨電動機轉速的減小而減小。3.6.1三相異步電動機的拆裝三相異步電動機的拆裝【訓練目的訓練目的】掌握小型三相異步電動機的拆裝步驟及方法。掌握小型三相異步電動機的拆裝步驟及方法。能夠檢查、清洗零部件，換裝軸承等。能夠檢查、清洗零部件，換裝軸承等。【訓練內容訓練內容】小型三相異步電動機的拆卸。小型三相異步電動機的拆卸。小型三相異步電動機的裝配。小型三相異步電動機的裝配。【儀器與設備儀器與設備】10kW以下三相異步電動機。以下三相異步電動機。500V兆歐表。兆歐表。活動扳手、開口扳手或套筒扳手、手錘、銅棒、油盒、活動扳手、開口扳手或套筒扳手、手錘、銅棒、油盒、拉具、

60、刷子、煤油拉具、刷子、煤油2kg、鈣鈉基潤滑脂、鈣鈉基潤滑脂0.1kg 。3 36 6技能訓練技能訓練3.6.1三相異步電動機的拆裝三相異步電動機的拆裝【方法與步驟方法與步驟】1小型三相異步電動機的拆卸小型三相異步電動機的拆卸三相異步電動機在拆卸前，應預先在線頭、端蓋等處做三相異步電動機在拆卸前，應預先在線頭、端蓋等處做好標記，以便于修復后的裝配。在拆卸過程中，應同時好標記，以便于修復后的裝配。在拆卸過程中，應同時進行檢查和測量，并做好記錄。進行檢查和測量，并做好記錄。拆卸步驟如下：拆卸步驟如下： 切斷電源，拆開電動機與電源連線，并對電源線線頭切斷電源，拆開電動機與電源連線，并對電源線線頭做好