1、第3章三相異步電動機概述三相異步電動機的結(jié)構(gòu)三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的功率與轉(zhuǎn)矩三相異步電動機的使用三相異步電動機的選擇3.1概述交流電動機的作用是將交流電能轉(zhuǎn)換成機械能,交流電動機分異步電動機和同步電動機兩大類。XI.1異步電動機的分類與用途異步電動機的應用非常廣泛*在工業(yè)方面：中、小型軋鋼設備，機床、輕工機械、起重機械，礦山機械等。在農(nóng)業(yè)方面：脫粒機、粉碎機、排灌機械及加工機械。在家用電器方面：電風扇、空調(diào)機、洗衣機、電冰箱等。電動機的分類1L按電機定子相數(shù)分：三相異步電動機、兩相異步電動機、單相異步電動機。2.按電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：籠型異步電動機、繞線型異步電動機.3J2三相

2、異步電動機的型號與主要技術(shù)數(shù)據(jù)132S-2規(guī)格代號:中心高132mm,短機座2號鐵心，2極產(chǎn)品型號：異步電動機電動機的額定技術(shù)數(shù)據(jù)：（1）額定電壓Un電動機額定狀態(tài)下運行時定子繞組上應加的線電壓，單位為V或KV。（2）額定電流電動機在額定狀態(tài)下運行時，定子繞組的線電流，單位為A或KA。（3）額定功率小電動機在額定狀態(tài)下運行時，其軸上輸出的機械功率，單位為W或KW。（4）頻率電動機交流電源的頻率，我國規(guī)定為50Hz。電動機的額定技術(shù)數(shù)據(jù):（5）額定轉(zhuǎn)速n電動機在額定狀態(tài)下（。心人、尸。運行時電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。（6）額定功率因數(shù)cos外在額定負載下，外是定子相電流與相電壓的相位差

3、，三相異步電動機的cos夕隨負載的變化而變化，其范圍為020.9,輕載時cosq微低。（7）額定效率小額定輸出功率產(chǎn)、與額定輸入功率之比尸ni，即=&X1OO%PIN額定輸入功率Pin=Cucos（p電動機銘牌上還標明繞組的接法如有的電動機銘牌上標識出電壓為220/380V,接法標識為A/Y時，則表明，當電源電壓為220V時，電動機定子繞組采用形方式聯(lián)接，而當電源電壓為380V時，電動機定子繞組采用Y形方式聯(lián)接。例3.LL已知一臺三相異步電動機的額定功率八=3.8KW,額定電壓Un=380V,額定功率因數(shù)cos(Pn=07,額定效率5=085，額定轉(zhuǎn)速n=950/min,乘額定輸入功率

4、N和額定電流解根據(jù)枷=醇 f1N 額定輸入功率額定電流外尸.尸NMN - 7An4 R= 4.47KW0.854.47 xlO3，3八 cos 外 V3x 380x0.7= 9.7 A32三相異步電動機的結(jié)構(gòu)這是電動機的外形三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機座、軸承、風扇等部件。端蓋機座）這是三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)示意圖這是三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)示意圖此外，還有端蓋、機座、軸承、風扇等部件。這是機座定子鐵心和定子繞組示意圖、三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。1,定子三相異步電動機的定子是由機座、定子鐵心和定子繞組組成。定子鐵心是由沖有槽孔的

5、硅鋼片疊壓而成在定子槽孔中放置三相彼此獨立的繞組。2,轉(zhuǎn)子根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)的不同又分為籠型轉(zhuǎn)子和繞線型轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子的電機稱籠型電動機饒線型轉(zhuǎn)子的電機稱饒線型電動機這是饒線型轉(zhuǎn)子鐵心與繞組籠型轉(zhuǎn)子是由嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的導電條組成,在轉(zhuǎn)子鐵心的兩端各用一個導電端環(huán)把所有的導電條連接起來。在定子槽孔中放置三相彼此獨立的繞組33三相異步電動機的工作原理3.3.1異步電動機的轉(zhuǎn)動原理旋轉(zhuǎn)磁極形成旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速也稱為同步轉(zhuǎn)速。籠型轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下也轉(zhuǎn)動起來，其轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同。iB=Zwsin(Z-120°)ic=Zmsin( cd 120°)電流的流出端用表

6、示3.32三相繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場對滁三相電流對稱三相燒姐.1兩極旋轉(zhuǎn)磁場£=。為負值ic為正值設。電流的流入端用+表示電流的流出端用表示ic=0“為負值入為正值為正值認為負值綜上分析可以得出,空間相差120。角的三相繞組，通入對稱三相電流時，產(chǎn)生的是一對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場,當電流經(jīng)過一個周期變化時,磁場也沿著順時針方向旋轉(zhuǎn)了一周（在空間旋轉(zhuǎn)的角度為360。）。綜上分析可以得出S改變流入三相繞組的電流相序,就能改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向;改變了旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向，也就改變了三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)方向。極旋轉(zhuǎn)磁場-VzywxV?VJi/Yvy2i/wy2UiVj_TYYVV2VJrvw%'l/YY

7、WzWJiW?6綜上分析可以得出:當定子每相中有兩個繞組串聯(lián),且每相繞組在空間相差60。時,通入對稱三相交流電后,也產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場,但它是一個四極旋轉(zhuǎn)磁場。當電流變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場在空間只轉(zhuǎn)60/ 電源的頻率P 磁極對數(shù)了半周（180。空間角），旋轉(zhuǎn)速度較兩極磁場慢了一半。4旋轉(zhuǎn)磁場的速度及轉(zhuǎn)差率P-1o=3000r/minP=2P=3no=15OOr/mino=lOOOr/min定義:轉(zhuǎn)差率$=3曰二.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n = （1-5）nQAH瓦0<5<1$n= 0.015* 0.063.3 2三相異步電動機的等效電路。1=一號+4（&煙）*尸 2MlVU 產(chǎn) £i

8、=4.44/iN30 0：旋轉(zhuǎn)磁場每極磁通 外：每相定子繞組匝數(shù)主磁通0漏磁通我%：定子繞組分布系數(shù)應2=+j轉(zhuǎn)子電動勢后2=4.4472M旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子之間的相對辦：轉(zhuǎn)子電動勢的頻率轉(zhuǎn)速為（0-），轉(zhuǎn)子頻率內(nèi)旋轉(zhuǎn)磁場每極磁通_勿0_fM：每相轉(zhuǎn)子繞組匝數(shù),2=60前=小右轉(zhuǎn)子繞組分布系數(shù)E2 =4.44 fN 2K2s=E 2 EX 2=2*1= 2 應注 2=§*20人和cos.均與s有關(guān)二E?=sEzq-52+（$72。）20ffi 3：穌（p2=-=：+（sX20）23.4三相異步電動機的功率與轉(zhuǎn)矩341三相異步電動機的功率設輸入電動機的三相總功率為Pi=V3L77coscp

9、電動機軸上輸出給負載的機械功率為I空載損耗尸2=尸一尸。U和/為定子繞組的線電壓和線電流，cos泌定子繞組 的功率因數(shù)。電動機效率Pi電動機的電磁功率又可表示為P2=p-Po72a = 7工？一乙4- t2 =t -或）旋轉(zhuǎn)磁場的角速度4=皆普6()電動機輸出的全部機械功率為尸=QT轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的角速度。=槳M9輸出轉(zhuǎn)矩r23.4.2電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩是由旋轉(zhuǎn)磁場0和轉(zhuǎn)子電流的有功分量相互作用而產(chǎn)生的，所以一與結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)，短jG。/?”"2將工57=E2_=s/o_4.44/INK升X；山*2。=4.44力N2K2。=4.44為N2K24.44，陽F扇b代入式得卜丁與52成正比電磁轉(zhuǎn)矩

10、也可由輸出的機械功率P求出，忽略空載損耗P=T.Q=27CW/60P(W)iv (r/min)(Nem)電動機軸上輸出的是額定功率尸中電動機轉(zhuǎn)速是額定轉(zhuǎn)速N，這時輸出的轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩八，即八=9.55仆W)itN (r/min)3.4.3機械特性轉(zhuǎn)矩特性T=KU；sR2K；+（SX2O）2機械特性曲線M =/(7)八額定轉(zhuǎn)矩/T=W：京額定轉(zhuǎn)矩是電動機在額定運行狀態(tài)下的電磁轉(zhuǎn)矩。如某臺電動機的銘牌數(shù)據(jù)給出的額定功率為2.2kW,額定轉(zhuǎn)速n為1430轉(zhuǎn)/分，則額定轉(zhuǎn)矩為Tn=9.55N=9.55Z2x1031430=1469Nm2最大轉(zhuǎn)矩公轉(zhuǎn)矩。R由"出=0,得=不不同電源電壓的機械特

11、性7nM是在一定的電源電壓下，電動機所能提供的最大JJ2T=K-i-m2Y/A20r2A20結(jié)論之乩m(xù)ax8a2尻小與心無關(guān)，與&成正比C.過載系數(shù)2mmax的大小表明了電動機所能驅(qū)動的最大負載轉(zhuǎn)矩，即電動機的過載能力，它比八大得多，通常用過載系數(shù)Nm來表示過載能力的大小。4m=7max/丁Nam1.62.53起動轉(zhuǎn)矩小起動瞬間/z=0,s=lrst=KUlr2：2K2+A20*20起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)一般4t=L02.2特殊4t=2.22.8負載轉(zhuǎn)矩72>73,不能起動，可空載或輕載起動負載轉(zhuǎn)矩r2<rst,可帶負載起動義機械特性曲線的兩個區(qū)域ab段為穩(wěn)定運行區(qū)域，be段為不穩(wěn)定

12、運行區(qū)域起動過程：在cb段t7t-ba段當丁§1>72時，電機起動在ab段tfs!TI-T=T2T2=Tn（在d點）轉(zhuǎn)速平衡過程;轉(zhuǎn)矩平衡方程式不=4+。=負載轉(zhuǎn)矩+空載轉(zhuǎn)矩電動機工作在穩(wěn)定運行區(qū)時,具有自適應能力。例如，原來在額定負載下穩(wěn)定運行（工作于d點）,n若負載轉(zhuǎn)矩突然增大為od72,T'2>Tn，fstfTt直到T=T2電機穩(wěn)定運行在新的轉(zhuǎn)速下，工作于d，點例3.4.1已知某臺三相異步電動機的額定數(shù)據(jù)為:PN=4.5kW,nN=950r/min,效率為=84.5%,Un=380V,cos=0.84,接成星形（Y）,=50,過載系數(shù)4=2,起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)4=

13、1.7。求：（1）磁極對數(shù)P;（2）額定轉(zhuǎn)差率5儲（5）定子的額定電流人；（6）最大轉(zhuǎn)矩/max（7）起動轉(zhuǎn)矩（3）額定轉(zhuǎn)矩7；（4）額定輸入功率尸心解(1)根據(jù)n=9501/min,可以得出o=lOOOr/min磁極對數(shù)P =（2）額定轉(zhuǎn)差率為60/160x50 .o1000n0-nN_ 1000-950$N = = U.U31000(3)額定轉(zhuǎn)矩為_ 八 八一4.5X103Tn = 9-55 = 9.55x -=45>24N-m n950(4)額定輸入功率 P1N = = - = 5.33kW0.845(3)= J3t/N，N COS額定電流八=533x1()3y/3U n cos

14、<pz 6 x 380 x0.84= 9.64A(6)最大轉(zhuǎn)矩 rmax=2mTN=2x45.24=90.48N in(7)最大起動轉(zhuǎn)矩 rst=2stTN = 1.7x45.24=76.91N m例：已知尸n=4.5KW, nN=950r/min, r)N=84.5%, U=380V, Y接，力=50Hz, Xm=2, Xst=1.7o 求：(1)磁極對數(shù) P; (2) Sn； (3) 7；(4)輸入功率修； (5)最大轉(zhuǎn)矩4； (6)起動轉(zhuǎn)矩心解：(1) P=3(2)nN 1000 - 9501000=0.05(3)TN=9e55(4)N4.5=9.55450X103950=4524

15、Nm7n 0-845=533kW(5) Tm=九mTn=2X4524=9048Nm(6) Ts(=XstrN=i.7X45>24=76.91Nm3.5三相異步電動機的使用351三相異步電動機的起動1 ,起動過程存在的問題起動初始瞬間，=0,5=1(1)起動電流/st大，57人。頻繁起動會使電動機過熱。過大的起動電流在短時間內(nèi)會在線路上造成較大的電壓降落，影響鄰近負載的正常工作。(2)起動轉(zhuǎn)矩八不大，雖然剛起動時轉(zhuǎn)子電流較大,但轉(zhuǎn)子感抗大，使轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)很低,不能帶動較大負載起動。2 起動方法(1)直接起動直接起動是在起動時把電動機的定子繞組直接接入電網(wǎng)o特點：起動轉(zhuǎn)矩小；起動電流大，比額定值大47倍;影響同一電網(wǎng)上其它負載的正常工作。優(yōu)點：簡單、方便、經(jīng)濟、起動過程快，適用于中小型籠型異步電動機(2)降壓起動起動時降低電動機的電源電壓，以限制起動電流，待電動機轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時，再把電壓恢復正常。