第1章交流電動機電動機交流電動機直流電動機三相電動機單相電動機同步電動機異步電動機他勵、并勵電動機串勵、復勵電動機控制電動機伺服電動機步進電動機……………

1.1三相異步電動機的結構定子轉子1.定子鐵心三相繞組機座鼠籠型繞線型2.轉子

7.2三相異步電動機的轉動原理？閉合線圈磁鐵磁極旋轉導線切割磁力線產生感應電動勢導線長磁感應強度切割速度閉合導線產生電流

i通電導線在磁場中受力1.線圈跟著磁鐵轉→兩者轉動方向一致異步2.線圈比磁場轉得慢？旋轉磁場一.旋轉磁場的產生AYCBZXAXBYCZAXYCBZAXYCBZAXYCBZ旋轉磁場電角度＝空間角度600AAXZBCY600AAXZBCY旋轉方向取決于相序任意調換兩根電源進線，則旋轉磁場反轉。二.旋轉磁場的方向極對數p三.旋轉磁場的速度AXYCBZBC'ACB'X'XA'YY'ZZ'AXBYCZ？C'ACB'X'XYY'ZZ'A'BC'ACB'X'XYY'ZZ'A'B600旋轉磁場的磁極對數與三相繞組的排列有關旋轉磁場轉速n0與極對數p的關系同步轉速n0與電源頻率f1和極對數p有關。可見:極對數每個電流周期磁場轉過的空間角度同步轉速異步電動機四.轉差率？轉差率s

例1：一臺三相異步電動機，其額定轉速

n=975r/min，電源頻率f1=50Hz。試求電動機的極對數和額定負載下的轉差率。解：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：n0=1000r/min,即p=3電磁關系與變壓器類似。變壓器：變化eU1E1=4.44fN1

E2=4.44fN2E1、E2同頻。異步電動機每相電路i1u1e1e

1e2e

2i2+－++++－－－－f1f2

7.3三相異步電動機的電路分析1.旋轉磁場的磁通

異步電動機：旋轉磁場切割定子導體e，

U1

E1=4.44

f1N1每極磁通旋轉磁場與定子導體間的相對速度為

n0，所以2.定子感應電勢的頻率f1感應電勢的頻率與磁場和導體間的相對速度有關f1=電源頻率f一.定子電路1.轉子感應電勢頻率f2轉子導體與旋轉磁場間的相對速度隨轉子的轉速不同而變化。定子感應電勢頻率f1轉子感應電勢頻率f2

轉子感應電勢頻率f2二.轉子電路2.轉子感應電動勢E2E2=4.44f2N2=4.44sf1N2

當轉速n=0(s=1)時，f2最高，且E2最大，有E20=4.44

f1N2轉子靜止時的感應電勢即E2=

sE20

轉子轉動時的感應電勢3.轉子感抗X2當轉速n=0(s=1)時，f2最高，且X2最大，有X20=2

f1L2即X2=

sX20

4.轉子繞組的感應電流I25.轉子電路的功率因數cos2轉子繞組的感應電流轉子電路的功率因數

結論：轉子轉動時，轉子電路中的各量均與轉差率s有關，即與轉速n有關。I2cos2s1I2,O一.轉矩公式

轉子中各載流導體在旋轉磁場的作用下,受到電磁力所形成的轉矩之總和。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

7.4三相異步電動機的轉矩與機械特性由此得電磁轉矩公式由前面分析知：由公式可知:電磁轉矩公式1.T與定子每相繞組電壓成正比。U1T2.當電源電壓U1一定時，T是

s的函數。3.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

，從而改變轉距。二.機械特性曲線OTSOT1電動機在額定負載時的轉矩。1.額定轉矩TN三個重要轉矩OT(N?m)例：如某普通機床的主軸電機(Y132M-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令：求得臨界轉差率OTTmax過載系數(能力)UT2TO工作時必須使T2

<Tmax

，否則電機將停轉。電機嚴重過熱而燒壞！！！繞線型電機改變轉子附加電阻R′2可實現調速。

TOR2Tst

n硬特性：負載變化時，轉速變化不大，運行特性好。軟特性：負載增加時轉速下降較快，但起動轉矩大，起動特性好。3.起動轉矩TstOTTst起動能力UT2TOTstTOR2Tst

n4.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別于其它動力機械的重要特點。此過程中，n、sE2,I2

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TO一.起動起動問題：起動電流大

一般中小型籠型電機起動電流為額定電流的5~7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

n=0，s=1

7.5三相異步電動機的起動起動方法：(1)直接起動：

十千瓦以下(2)降壓起動：星形-三角形(Y－)

換接起動自耦降壓起動（鼠籠型）(3)轉子串電阻起動（繞線型）1.直接起動判定原則:經驗公式電源總容量(kVA)4起動電動機功率(kW)2.降壓起動(1)Y－換接起動

降壓起動時的電流為直接起動時的+－

起動U1U2V1V1W1W2正常運行+－U1U2V1V2W1W2Y－

起動器接線簡圖L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1△動觸點Y動觸點靜觸點Y－

起動器接線簡圖Y起動L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1

起動UPU1+＿Ul+＿U2V1V2W1W2Y－

起動器接線簡圖

工作L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1正常運行+－U1U2V1V2W1W2(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+－

起動U1U2V1V1W1W2正常運行+－U1U2V1V2W1W2L1L3L2FUQ(2)自耦降壓起動

Q2下合：接入自耦變壓器，降壓起動。

Q2上合：切除自耦變壓器，全壓工作。合刀閘開關QQ2

自耦降壓起動適合于容量較大的或正常運行時聯成Y形不能采用Y－起動的籠型異步電動機。滑環電刷定子轉子起動時將適當的R串入轉子電路中，起動后將R短路。起動電阻

3.繞線型電動機轉子電路串電阻起動Rst?RstRst

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。R2-TTst

-TO轉子電路串電阻起動的特點1變頻調速(無級調速)

f=50Hz逆變器M3~整流器f1、U1可調+–~變頻調速方法恒轉矩調速（f1<f1N）恒功率調速（f1>f1N）頻率調節范圍：0.5~幾百赫茲三種電氣調速方法

7.6三相異步電動機的調速2變極調速A1X1A2X2iiP=2··A1A2X1X2··NNSSA1X1A2X2ii??P=1A1··A2X1X2SNTo3變差調速

(無級調速)nn'??TL1

能耗制動制動方法機械制動電氣制動能耗制動反接制動發電反饋制動nF轉子Tn0=0運轉制動M3~nF轉子Tn02

反接制動

7.7三相異步電動機的制動3

發電反饋制動nF轉子Tn0n>n0外力作用于轉子的能量轉換成電能回送給電網。1.型號

磁極數(極對數p=2)例如：Y132M－4

用以表明電動機的系列、幾何尺寸和極數。機座長度代號機座中心高（mm）三相異步電動機教材表8.8.1中列出了各種電動機的系列代號。

7.8三相異步電動機的銘牌數據異步電動機產品名稱代號產品名稱異步電動機繞線型異步電動機防爆型異步電動機高起動轉矩異步電動機新代號漢字意義老代號Y異異繞異爆異起YRYBYQJ、JOJR、JROJB、JBOJQ、JQO2.接法定子三相繞組的聯接方法。通常U2U1W2V1V2W1Y聯結聯結W2U2V2V1W1U1接線盒V1W2U1W1U2V2W1U1V1W2U2V2接電源W1U1V1W2U2V2接電源3.電壓例如：380/220V、Y/是指線電壓為380V時采用Y聯結；線電壓為220V時采用

聯結。說明：一般規定，電動機的運行電壓不能高于或低于額定值的5%。因為在電動機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。電動機在額定運行時定子繞組上應加的線電壓值。三相異步電動機的額定電壓有380V，3000V,

及6000V等多種。4.電流例如：Y/6.73/11.64A

表示星形聯結下電機的線電流為6.73A；三角形聯結下線電流為11.64A。兩種接法下相電流均為6.73A。

5.功率與效率鼠籠電機

=72~93％電動機在額定運行時定子繞組的線電流值。額定功率是指電機在額定運行時軸上輸出的機械功率P2，它不等于從電源吸取的電功率P1。注意：實用中應選擇容量合適的電機，防止出現“大馬拉小車”的現象。6.功率因數PN三相異步電動機的功率因數較低，在額定負載時約為0.7~0.9。空載時功率因數很低，只有

0.2~0.3。額定負載時，功率因數最高。7.額定轉速電機在額定電壓、額定負載下運行時的轉速。P2cosO如：n

N=1440轉/分

sN

=0.048.絕緣等級指電機絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分為A、E、B、F、H五級，A級最低(105oC)，H級最高(180oC)。7.9.1

功率的選擇功率選得過大不經濟，功率選得過小電動機容易因過載而損壞。1.

對于連續運行的電動機，所選功率應等于或略大于生產機械的功率。2.對于短時工作的電動機，允許在運行中有短暫的過載，故所選功率可等于或略小于生產機械的功率。

7.9三相異步電動機的選擇7.9.2

種類和型式的選擇1.種類的選擇

一般應用場合應盡可能選用籠型電動機。只有在需要調速、不能采用籠型電動機的場合才選用繞線型電動機。2.結構型式的選擇

根據工作環境的條件選擇不同的結構型式，如開啟式、防護式、封閉式電動機。7.9.3

電壓和轉速的選擇

根據電動機的類型、功率以及使用地點的電源電壓來決定。Y系列籠型電動機的額定電壓只有380V一個等級。大功率電動機才采用3000V和6000V。轉速根據需要選定.定子定子繞組轉子AA'NS

7.11單相異步電動機mtO脈動磁場iAS?ABB'A~iB