17.1概述7.2三相異步電動機的結構7.3三相異步電動機的轉動原理7.4三相異步電動機的機械特性7.5三相異步電動機的起動第7章電動機7.6三相異步電動機的調速7.7三相異步電動機的反轉與制動7.8三相異步電動機的銘牌數據7.9單相異步電動機

7.10異步電動機應用實例21.了解三相交流異步電動機的基本構造和轉動原理。2.掌握交流異步電動機起動和反轉的基本方法。3.理解交流異步電動機調速和制動的方法。4.理解三相交流異步電動機銘牌數據的意義。5.了解單相交流異步電動機的轉動原理【本章教學目標與要求】電動機的作用將電能轉換為機械能。7.1概述電動機的分類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電動機的組成7.2三相異步電動機的結構定子轉子圖7.2.1三相異步電動機的結構定子鐵心：繞組:U1---U2

V1---V2W1---W2機座:由硅鋼片疊裝而成，組成磁路固定和支撐定子鐵心漆包線繞制，組成電路

轉子鐵心：繞組:轉軸:由硅鋼片疊裝而成，組成磁路籠形繞線形轉子繞組滑環轉軸滑環電刷外接電阻鼠籠式轉子繞線式轉子繞線式轉子滑環鼠籠式電動機與繞線式電動機的的比較：鼠籠式：

結構簡單、價格低廉、工作可靠、控制簡單；應用廣泛。不能人為改變電動機的機械特性。繞線式：結構復雜、價格較貴、維護工作量大；轉子外加電阻可人為改變電動機的機械特性。7.3三相異步電動機的轉動原理NS117.3.1旋轉磁場旋轉磁場的產生圖7.3.2三相對稱電流23pppiAiBiCV1V2W1W2U2U1定子繞組接到對稱三相電源上

產生三相電流

iOt12規定：電流的正方向：從繞組首端流入、末端流出。23pppiAiBiCiOt電流流出電流流入AU1U2W2V1W2V21323pppiAiBiCiOtU2AU1W2V1W2V2U2AU1W2V1W2V2磁場磁場定子繞組通入對稱的三相電流時，將在氣隙中將產生旋轉磁場。結論：任意調換兩根電源進線14旋轉磁場的方向23pppiAiBiCV1V2W1W2U2U1取決于三相電流的相序

iOt正序

負序

U1U2W2V1W2V2W2U1U2V1W2V2磁場結論：任意調換兩根電源進線，則旋轉磁場反轉。15旋轉磁場的轉速iAiBiCiOtV1V2W1W2U2U1AU1U2W2V1W2V2U2AU1W2V1W2V2U2AU1W2V1W2V2極對數P=116改變定子繞組布置

極對數：P=217極對數P=2結論：iAiBiCiOt旋轉磁場的轉速取決于磁場的極對數旋轉磁場轉速n0與極對數p的關系旋轉磁場轉速n0與頻率f1和極對數p有關?？梢?p123456n0(r/min)300015001000750600500在我國，工頻表7.3.1磁極對數與旋轉磁場轉速對應表7.3.2電動機的轉動原理定子三相繞組通入三相交流電切割轉子導體右手定則感應電動勢E20旋轉磁場感應電流I2旋轉磁場左手定則電磁力F電磁轉矩TnAU1U2W2V1W2V27.3.6電動機的工作原理7.3.3轉差率轉差率s：表征轉子轉速與同步轉速的相差程度。旋轉磁場轉速也常稱為同步轉速n0

，轉子的轉動方向與旋轉磁場方向相同，但轉子轉速因此，轉子轉速與旋轉磁場轉速間必須要有差別。因為，如果n=n0，則轉子與旋轉磁場間不存在相對運動，導線也不切割磁力線，因而其感應電動勢、電流和電磁轉矩均為零。電動機帶額定負載時，轉差率較小，約為1％～6％轉子轉速亦可由轉差率求得【解】

由于正常運行轉差率較小，電動機轉速應接近同步轉速。【例7-1-1】一臺三相異步電動機的額定轉速為960r/min。試求電動機的極數和額定負載時的轉差率。電源頻率。所以極對數p=3，同步轉速n0=1500r/min7.4.1電磁轉矩7.4三相異步電動機的機械特性電磁轉矩是由轉子導體中的電流與旋轉磁場每極磁通相互作用而產生的。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電磁轉矩公式可見轉矩T與定子每相電壓U1的平方成正比，所以當電源電壓有所波動時，對轉矩的影響很大。此外轉矩T還受轉子R2電阻影響。

7.4.2機械特性曲線根據轉矩公式得特性曲線：電動機在額定負載時的轉矩。1.額定轉矩TN三個重要轉矩電動機勻速時，忽略損耗轉矩，輸出轉矩T應等于負載的機械轉矩注意P2是電動機轉軸上輸出的機械功率。

單位為千瓦（kW）2.最大轉矩Tmax最大轉矩表示電動機的短時過載能力,

允許電動機短時過載而不超過最大轉矩。電機帶動最大負載的能力令：求得臨界轉差率Tmax將sm代入轉矩公式，可得過載系數(能力)一般三相異步電動機的過載系數為工作時必須使T2

<Tmax，否則電機將停轉。電流增大到起動電流，稍長會嚴重燒壞電動機。3.起動轉矩Tst電動機起動時的轉矩。起動時n=0時，s=1Tst體現了電動機帶載起動的能力。

若

Tst

>T2電機能起動，否則不能起動。OTTst當電源電壓降低時，起動轉矩會減小當轉子電阻適當增大時，起動轉矩會增大【解】：（1）【例7-4-1】一臺三相鼠籠式異步電動機技術數據如下：求：（1）額定轉矩、額定效率（2）若電動機能否直接起動？能否短時間運行？（2）由于，所以不能直接起動。由于，所以能夠短時間運行。電壓變化對機械特性的影響R2變化對機械特性的影響7.5三相異步電動機的起動一般小型籠型電機起動電流為額定電流的5-10倍;起動時：

n=0，s=1轉子導體切割磁力線快，電動勢高，使定、轉子電流大影響：大電流使電網電壓降低，影響其他負載工作。頻繁起動時造成熱量積累,易使電動機過熱。起動方法(1)直接起動小功率電動機一般都是采用直接起動的。主要看電動機起動時所產生的電壓降不應超過允許值(2)降壓起動：星形-三角形(Y－)換接起動自耦降壓起動(3)轉子串電阻起動繞線型電動機籠型電動機降壓起動采用降壓起動，就是在起動時降低加在電動機定子繞組上的電壓，以減小起動電流。星形－三角形（Y－△）換接起動自耦降壓起動

另外還有定子繞組串接電阻起動和軟起動技術

Y－△換接起動適用于：正常運行為△聯結的電動機。起動時運行時T∝Up2Y型起動的起動轉矩：Y型起動的起動電流：1√3UpU1pY=UNUN√3▲

Y－換接起動的特點：

(1)電源電壓不變，定子繞組接法改變；(2)降壓比為1(1)IsY＜Imax（線路中允許的最大電）；(2)TsY＞TL

否則不能采用此法?！?/p>

Y－換接起動的使用條件：▲

Y型起動的起動轉矩為：▲

Y型起動的起動電流為：Y－換接起動適合于空載或輕載起動的場合自耦降壓起動

降壓變比為:KUl′=KUN定子電壓：定子起動電流：KIst線路起動電流：自耦降壓起動的起動電流為：

自耦降壓起動的起動轉矩為：起動時將適當的R串入轉子電路中，起動后將R短路。

轉子電路串電阻起動繞線型電動機若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

-TO7.6.1變頻調速三種電氣調速方法7.6三相異步電動機的調速

變頻調速方法可實現無級平滑調速,調速性能優異，因而正獲得越來越廣泛的應用。無級調速n0TnOfNf1＜fNf2＜f17.6.2變極調速U11U21U12U22iiP=2··U11U12U21U22··NNSS有級調速U11U21U12U22ii??P=1采用變極調速方法的電動機稱作雙速電機，只用在對調速性能要求不高的場合，雙速電動機在機床上用得較多。U11··U12U21U22SN7.6.3變轉差率調速

(無級調速)

繞線式電動機可以通過變轉差調速。變轉差率調速設備簡單、投資少，但能量損耗較大。變轉差調速廣泛應用于起重設備中。7.7三相異步電動機的反轉與制動要使電動機反轉只需任意調換其中兩根電源進線

7.7.1三相異步電動機的反轉異步電動機的旋轉方向與旋轉磁場的旋轉方向一致，而磁場的旋轉方向又與三相電源的相序一致。7.7.2三相異步電動機的制動

1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斷開三相電源，向電動機定子繞組通入直流電流，產生靜止的磁場，并與旋轉的轉子作用，產生了與轉子旋轉方向相反的轉距，使電動機迅速停車。nF轉子Tn0=02反接制動停車時，將接入電動機的三相電源線中的任意兩相對調，使電動機定子產生一個與轉子轉動方向相反的旋轉磁場，從而獲得所需的制動轉矩，使轉子迅速停止轉動。

運轉制動M3~M3~運轉制動?nF轉子Tn03發電反饋制動

當電動機轉子的轉速大于旋轉磁場的轉速時，旋轉磁場產生的電磁轉距作用方向發生變化，由驅動轉距變為制動轉距。電動機進入制動狀態，同時將外力作用于轉子的能量轉換成電能回送給電網。nF轉子Tn0n>n07.8三相異步電動機銘牌數據三相異步電動機型號Y132M-2功率5.5kW頻率50Hz電壓380V電流11.1A功率因數0.85接法△轉速2900r/min絕緣等級B1.型號Y132M-2Y系列異步機機座中心高度機座長度代號

2p=2→n0=3000r/min2.電壓磁極數電動機在額定運行時定子繞組上應加的線電壓值。當電壓過高時，將引起勵磁電流增加，磁通增大，進而引起定子鐵損增加，導致定子鐵心過熱。當電壓低于額定值。將引起電動機轉速下降，轉差增加，從而導致電流增加。如果在滿載或接近滿載的情況下，電流的增加將超過額定值，使繞組過熱。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。3.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。4.功率與效率

鼠籠電機

=72-93％電動機加以額定電壓，在其軸上輸出額定功率時，定子從電源取用的線電流值稱為額定電流。額定狀態下運行時，轉軸上輸出的機械功率稱為額定功率

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。5.功率因數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，而在輕裁和空載時更低，空載時只有0.2～0.3。

6.轉速在額定狀態下運行時的轉速稱為額定轉速。電動機的額定轉速接近旋轉磁場的轉速。

7.絕緣等級絕緣等級是按電動機繞組所用的絕緣材料在使用時容許的極限溫度來分級的。絕緣等級AEBFH極限溫度（oC）1051201301551808.接法大容量電機通常采用三角形接法，小容量電機采用星形接法較多。在只有單相電源、小容量的場合應用較多，如電動工具，家用電器等。

7.9單相異步電動機

定子繞組中通入單相交流電后,形成脈動磁場，若不采取措施，將無法獲得所需的起動轉矩。×定子繞組定子×

定子繞組產生的脈動磁場，可用正、反兩個旋轉磁場合成來等效。即

+

-=

+

-=mt0脈動磁場的分解④⑥⑧⑧③⑦⑦⑨⑨⑥⑤②①

+-①

+

-

②③④⑤

+-正反向旋轉磁場的合成轉矩特性合成轉矩(正向)起動轉矩為零(反向)正轉轉反....F鼠籠式轉子導條及電流

當定子繞組產生的合成磁場增加時，根據右手螺旋定則和左手定則，可知轉子導條左、右受力大小相等方向相反，所以沒有起動轉矩。AA'為了獲得所需的起動轉矩，單相異步電動機的定子進行了特殊設計。常用的單相異步電動機有電容分相式異步電動機和罩極式異步電動機。他們都采用籠型轉子，但定子結構不同。7.9.1

電容分相異步電動機

電容分相式異步電動機的定子中放置有兩個繞組，一個是工作繞組A–A'，另一個是起動繞組B–B',兩個繞組在空間相隔90o。起動時，B–B'繞組經電容接電源，兩個繞組的電流相位相差近90o，即可獲得所需的旋轉磁場。iAS?ABB'A~iBM~電容分相式異步電動機設兩相電流為兩相電流正弦波形如圖所示。iBiAO起動繞組工作繞組ABB'A'ABB'A'ABB'A'兩相旋轉磁場