電機與電氣控制技術V1過渡頁模塊二

交流異步電動機的認識與拆裝第1頁模塊二交流異步電動機的認識與拆裝目錄任務一認識三相異步電動機任務二三相異步電動機的拆裝任務三三相異步電動機的運行特性和參數測定

任務四單相異步電動機第1頁模塊二交流異步電動機的認識與拆裝認識三相異步電動機學習目標任務一第1頁1.知識目標

1）了解電動機的分類。

2）掌握電動機銘牌各參數含義。

3）掌握三相異步電動機的工作原理。2.技能目標

1）能識讀電動機銘牌。

2）能完成電動機直流電阻檢測。

3）能檢測三相繞組極性。3.素養目標

1）樹立工具、設備使用的安全意識。

2）培養學生對電工工具的使用舉一反三的能力。

3）培養對電工相關機械的興趣。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝認識三相異步電動機電機的種類任務一第1頁

電動機是利用電磁感應原理，把電能轉換為機械能，輸出機械轉矩的原動機。根據電動機所使用的電流類型可分為交流電動機和直流電動機兩大類。交流電動機按所使用的電源相數可分為單相電動機和三相電動機兩種，三相和單相電動機又分同步和異步兩種。

異步電動機具有結構簡單、工作可靠、使用和維修方便等特點，因此，在工農業生產和生活各方面都得到廣泛的應用。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝認識三相異步電動機電機的種類任務一第1頁1.按電流類型分類交流發電機交流電動機2.按功能分類直流電機交流電機交流電機

目前廣泛采用的交流發電機是同步發電機，這是一種由原動機拖動旋轉（如火力發電廠的汽輪機、水電站的水輪機）產生交流電能的裝置。交流電動機則是指由交流電源供電將交流電能轉變為機械能的裝置模塊二交流異步電動機的認識與拆裝認識三相異步電動機電機的種類任務一第1頁3.根據電動機轉速的變化情況分類同步電動機異步電動機

交流同步電動機是指電動機的轉速始終保持與交流電源的頻率同步，不隨所拖動的負載變化而變化的電動機，它主要用于功率較大、轉速不要求調節的生產機械，如大型水泵、空氣壓縮機及礦井通風機等。

交流異步電動機是指由交流電源供電、電動機的轉速隨負載變化而稍有變化的旋轉電機，這是目前使用最多的一類電動機。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝認識三相異步電動機電機的種類任務一第1頁4.按電源相數的不同分類三相異步電動機單相異步電動機異步電動機

三相異步電動機：由三相交流電源供電，結構簡單、價格低廉、堅固耐用、使用維護方便，因此在工農業及其他領域中都獲得了廣泛應用。

單相異步電動機：取用單相交流電源，電動機功率一般都比較小，主要用于家庭、辦公場所等只有單相交流電源的場所，如用于電風扇、空調、電冰箱、洗衣機等電器中。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝認識三相異步電動機電機的種類任務一第1頁

隨著科學技術的飛速發展，特別是自動控制系統和計算裝置的不斷進步，在普通旋轉電機的基礎上又產生了多種具有特殊性能的電機，它們主要作為信號元件來使用，也可作為功率元件來使用，如測速發電機、自整角機、旋轉變壓器、伺服電動機、步進電動機、直線電動機、無刷直流電動機、微型同步電動機等。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝認識三相異步電動機電動機的銘牌任務一第1頁

銘牌是三相異步電動機的重要標示，是安裝和維修電動機的重要依據。在電動機的銘牌上標有其主要技術數據，使用時應多加注意。電動機的銘牌1.型號

電動機的型號由國家標準GB/T4831—2016《旋轉電機產品型號編制方法》規定2.額定功率電動機在額定運行時，軸上輸出的機械功率，一般用千瓦（kW）、瓦（W）做單位。注意：額定功率PN是機械功率，而不是電動機從電源側輸入的電功率3.額定電壓UN

額定電壓是保證電動機正常工作時所需要的電壓，一般指加在定子繞組上的線電壓，單位為V或kV。電動機所用實際電源電壓一般應為額定值的95%～l05%。

注意：額定電壓是指加在定子繞組上的線電壓。6.額定轉速nN

電動機在額定電壓、額定頻率和額定功率的情況下電動機的轉速，單位為r/min。5.額定頻率fN

額定頻率是保證定子同步轉速為額定值的電源頻率，單位為Hz。對普通交流電動機，我國使用的頻率是50Hz。使用50Hz的還有東南亞、大洋洲、歐洲和非洲的一些國家，而北美洲和日本等使用60Hz。4.額定電流IN

電動機在額定電壓和額定頻率下，輸出額定功率時定子繞組中的線電流，單位為A或kA。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁三相異步電動機認知三相異步電動機的工作原理任務一旋轉磁場的產生對稱三相電流通入在空間彼此相差120度的三相對稱繞組時，就能產生旋轉磁場，三相異步電動機就是根椐這一原理而工作的。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第2頁三相異步電動機認知三相異步電動機的工作原理任務一旋轉磁場的產生取t=0、π/2、π、3π/2和2π五個瞬間，依次的標出繞組中電流的方向，用右手螺旋法則確定磁場的方向，依次來研究U1U2、V1V2和W1W2三組繞組的合成磁場的變化。1）電流為正值時，電流從線圈的首端（即U1、V1和W1)流向末端(即U2、V2和W2)；2）電流為負值時，電流從線圈的末端(即U2、V2和W2)流向首端（即U1、V1和W1)；

一電流流入端用

表示電流流出端用

表示

二為了便于說明問題我們規定：模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第3頁三相異步電動機認知三相異步電動機的工作原理任務一旋轉磁場的產生ωt=0：U相電流為0；V相電流為負，從V2流進，V1流出；W相電流為正，從W1流入，W2流出。其合成磁場方向如圖所示。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第3頁三相異步電動機認知三相異步電動機的工作原理任務一旋轉磁場的產生ωt=π/2：U相電流為正，從U1流入，U2流出；V相電流為負，從V2流進，V1流出；W相電流為負，從W2流入，W1流出。其合成磁場順時針旋轉了90O。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第3頁三相異步電動機認知三相異步電動機的工作原理任務一旋轉磁場的產生ωt=π：U相電流為0；V相電流為正，從V1流進，V2流出；W相電流為負，從W2流入，W1流出。其合成磁場再次順時針旋轉90O。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第3頁三相異步電動機認知三相異步電動機的工作原理任務一旋轉磁場的產生ωt=3π/2：U相電流為負，從U2流入，U1流出；V相電流為正，從V1流進，V2流出；W相電流為正，從W1流入，W2流出。其合成磁場又順時針旋轉了90O。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第3頁三相異步電動機認知三相異步電動機的工作原理任務一旋轉磁場的產生ωt=2π：U相電流為0；V相電流為負，從V2流進，V1流出；W相電流為正，從W1流入，W2流出。其合成磁場方向與ωt=0時相同。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第4頁三相異步電動機認知三相異步電動機的工作原理任務一旋轉磁場的產生當空間彼此相差120的三個相同線圈通入對稱三相交流電，就能產生沿定子內圓旋轉的旋轉磁場。正弦交流電變化一周，合成磁場旋轉一圈。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第6頁三相異步電動機認知三相異步電動機的工作原理任務一旋轉磁場的方向

由旋轉磁場工作原理可知，U相交流電接U相繞組，V相交流電接V相繞組，W相交流電接W相繞組，則產生的旋轉磁場的旋轉方向為U相→V相→W相（順時針旋轉），即電機與電氣控制技術與三相流電的變化相序一致。

如果任意調換電動機兩相繞組所接交流電源的相序，即U相交流電仍接U相繞組，將V相交流電改與W相繞組相接，W相交流電與V相繞組相接，可以對照繪出ωt=0°、ωt=90°瞬時的合成磁場圖，如下圖所示。由圖可見，此時合成磁場的旋轉方向已變為逆時針旋轉，即與圖2-3的旋轉方向相反。由此可以得出結論：旋轉磁場的旋轉方向決定于通入定子繞組中的三相交流電源的相序，且與三相交流電源的相序U→V→W的方向一致。只要任意調換電動機兩相繞組所接交流電源的相序，旋轉磁場即反轉模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第6頁三相異步電動機認知三相異步電動機的工作原理任務一旋轉磁場的速度3.旋轉磁場的旋轉速度

上述旋轉磁場具有一對磁極，若用p表示磁極對數，則p=1。磁極對數p=1的旋轉磁場，其轉速與正弦電流同步。若交流電的頻率為f，則旋轉磁場的轉速

n0=60f(r/min)

當磁極對數p=2時，交流電變化一周，旋轉磁場轉動

周，依次類推當旋轉磁場具有p對磁極時，則交流電變化一周，旋轉磁場轉動

周。因此交流電頻率為f，磁極對數為p時，旋轉磁場的轉速為：

模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第5頁三相異步電動機認知三相異步電動機的工作原理任務一電動機轉子的旋轉

靜止的轉子與旋轉磁場之間有相對運動，在轉子導體中產生感應電動勢，并在形成閉合回路的轉子導體中產生感應電流，其方向用右手定則判定。轉子電流在旋轉磁場中受到磁場力F的作用，F的方向用左手定則判定。電磁力在轉軸上形成電磁轉矩。電磁轉矩的方向與旋轉磁場的方向一致。轉子轉子繞組定子定子繞組轉子模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第6頁三相異步電動機認知三相異步電動機的工作原理任務一電動機轉子的旋轉1、某一時刻定子電流如圖2、用右手螺旋定則判定其合成磁場。3、合成磁場順時針旋轉。4、合成磁場順切割轉子繞組，用右手定則可判斷轉子繞組中電流的方向。5、合成磁場與轉子繞組中電流作用產生電磁力用左手定則判定。6、在合成轉矩的作用下轉子順時針旋轉。電動機在正常運轉時，其轉速總是稍低于旋轉磁場的轉速，這樣閉合的轉子繞組中才會有感應電流產生，并產生轉矩使電動機旋轉。因而稱為異步電動機。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第6頁三相異步電動機認知三相異步電動機的工作原理任務一轉差率2.轉差率

由上述可知，電動機在正常運轉時，其轉速總是稍低于旋轉磁場的轉速，這樣閉合的轉子繞組中才會有感應電流產生，并產生轉矩使電動機旋轉，因而稱為異步電動機。

異步電動機的旋轉磁場的轉速n0與轉子轉速n之差，即n0-n稱為轉速差。轉速差

n0-n）與n0之比稱為異步電動機的轉差率，用s表示，即也可寫成n=(1–s)n0

轉差率是異步電動機的一個重要參數。異步電動機在額定負載下運行時的轉差率為1%～9%。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第6頁三相異步電動機認知三相異步電動機的工作原理任務一電動機轉子的旋轉1、某一時刻定子電流如圖2、用右手螺旋定則判定其合成磁場。3、合成磁場順時針旋轉。4、合成磁場順切割轉子繞組，用右手定則可判斷轉子繞組中電流的方向。5、合成磁場與轉子繞組中電流作用產生電磁力用左手定則判定。6、在合成轉矩的作用下轉子順時針旋轉。電動機在正常運轉時，其轉速總是稍低于旋轉磁場的轉速，這樣閉合的轉子繞組中才會有感應電流產生，并產生轉矩使電動機旋轉。因而稱為異步電動機。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第6頁三相異步電動機認知三相異步電動機的工作原理任務一電動機轉子的旋轉3.異步電機的3種運行狀態

三相異步電機在不同的工作條件之下可處于以下3種不同的運行狀態。（1）電動機運行狀態（0<s<1）前面討論的是旋轉磁場的旋轉方向與轉子導體中感應電流所形成的電磁轉矩方向相同，即為電動機運行狀態，此時輸入電功率、輸出機械功率。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第6頁三相異步電動機認知三相異步電動機的工作原理任務一電動機轉子的旋轉（2）發電機運行狀態（-∞<s<0）若異步電機定子繞組接三相交流電源，而轉子由機械外力拖動與旋轉磁場同方向轉動（例如橋式起重機在下放重物時），且使轉子轉速n超過同步轉速n0，即n>n0，則s<0。此時，轉子導體與旋轉磁場的相對切割方向與電動機運行狀態時正好相反，故轉子繞組中的電動勢及電流和電動狀態時相反，電磁轉矩T也反向成為阻力矩。機械外力必須克服電磁轉矩做功，以保持n>n0，即電機此時輸入機械功率、輸出電功率、處于發電機運行狀態，如圖所示。

異步電機的運行狀態是可逆的，既可做電動機運行，又可做發電機運行。這種運行狀態還發生在三相異步電動機變極調速或變頻調速過程中。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第6頁三相異步電動機認知三相異步電動機的工作原理任務一電動機轉子的旋轉（3）電磁制動狀態（1<s<+∞）若異步電機轉子受外力的作用，使轉子轉向與旋轉磁場轉向相反，則s>1，如圖所示。此時旋轉磁場與其在轉子導體上產生的電磁轉矩兩者方向仍相同，故電磁轉矩方向與轉子受力方向相反，即此時的電磁轉矩屬制動轉矩性質。此狀態時一方面定子繞組從電源吸取電功率，另一方面外加力矩克服電磁轉矩做功，向電機輸入機械功率，它們均變成電機內部的熱損耗。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁三相異步電動機的拆裝學習目標任務二

對三相異步電動機進行大修和小修維護保養時，可能需要對電動機進行拆裝，如果拆裝方法不正確，有可能損壞電動機的零部件，不僅使維修質量難以得到保證，而且會為今后電動機正常運行留下隱患。因此，為保證在今后的工作中具有對三相異步電動機進行維護保養的能力，首先要正確掌握電動機的拆裝技術。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁三相異步電動機的拆裝學習目標任務二1.知識目標1）掌握三相異步電動機的基本結構。2）掌握電動機拆裝、檢修工具與儀表使用方法。3）掌握三相異步電動機的拆卸工藝。2.技能目標1）能了解電動機基本結構。2）能獨立拆卸電動機。3.素養目標1）樹立工具、設備使用的安全意識。2）培養學生對電工工具的使用舉一反三的能力。3）培養對電工相關機械的興趣。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁三相異步電動機的拆裝三相異步電動機的結構任務二三相異步電動機的外形及結構三相異步電動機的結構主要有：定子、轉子和其他附件端蓋軸承風扇軸承蓋定子罩殼轉子YE3系列電動機外形模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第2頁三相異步電動機的拆裝三相異步電動機的結構任務二三相異步電動機的定子

電動機的定子是電動機的固定部分，主要由機座、定子鐵心和定子繞組組成機座定子鐵心定子繞組模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第3頁三相異步電動機的拆裝三相異步電動機的結構任務二三相異步電動機的定子機座

機座通常用鑄鐵或鑄鋼制成，其作用是固定鐵心和定子繞組，并以前后兩個端蓋支承轉子軸。它的外表面鑄有散熱筋，以增加散熱面積，堤高散熱效果。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第4頁三相異步電動機的拆裝三相異步電動機的結構任務二三相異步電動機的定子定子鐵心

鐵心是電動機的磁路部分，一般由0.35～0.5mm厚表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊壓而成，硅鋼片內圓上沖制有均勻分布的槽口，用以嵌置對稱的三相定子繞組。槽型有開口型、半開口型、半閉口型三種，其中半閉口型一般用于小型低壓電動機中，半開口型一般用于大、中型低壓電動機中，而開口型多用于高壓電動機中。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第5頁三相異步電動機的拆裝三相異步電動機的結構任務二三相異步電動機的定子定子繞組

定子繞組是電動機的電路部分，它由三相對稱繞組組成，三相繞組按照一定的空間角度依次嵌放在定子槽內并與鐵心絕緣。三相繞組共有六個出線端，接在機座的接線盒中。使用時可以根琚情況將定子繞組接成星形或三角形，當電動機每相繞組的額定電壓等于電源的相電壓時，繞組應作星形聯結；當電動機每相繞組的額定電壓等于電源的線電壓時，繞組應作三角形聯結。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第6頁三相異步電動機的拆裝三相異步電動機的結構任務二三相異步電動機的轉子

電動機的轉子是電動機的旋轉部分，主要由轉軸、轉子鐵心和轉子繞組組成轉子繞組轉軸轉子鐵心模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第7頁三相異步電動機的拆裝三相異步電動機的結構任務二三相異步電動機的轉子轉子鐵心：作為電機磁路的一部分，一般由0.5毫米厚的硅鋼片疊壓而成，硅鋼片外圓上沖有均勻分布的溝槽，以便嵌置轉子繞組。一般小型電動機的轉子鐵心直接壓裝在轉軸上，而大、中型電動機（轉子直徑在300~400毫米以上）的轉子鐵心則借助于轉子支架壓在轉軸上。轉子鐵芯沖片轉子鐵芯模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第8頁三相異步電動機的拆裝三相異步電動機的結構任務二三相異步電動機的轉子

轉子繞組其作用為切割定子磁場，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轉動。根據構造的不同可分為籠型轉子和繞線式轉子兩種類型

籠型轉子是在轉子鐵心槽內嵌放銅條或鋁條，并在兩端用金屬環焊接而成，形似籠子。

為了節省材料，中、小型電動機一般都將熔化的鋁澆注在轉子鐵心槽中，連同短路端環以及風扇葉片一次澆鑄成形。籠型轉子繞組模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第9頁三相異步電動機的拆裝三相異步電動機的結構任務二三相異步電動機的轉子

其作用為切割定子磁場，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轉動。根據構造的不同可分為籠型轉子和繞線式轉子兩種類型

繞線式轉子繞組和定子繞組相似，在轉子鐵心槽內嵌放對稱的三相繞組，并作星形聯結。

三個繞組的末端相連，各相繞組首端通過滑環和電刷引到相應的接線盒里，在起動和調速時可在轉子電路中串入附加電阻。繞線式轉子繞組模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第10頁三相異步電動機的拆裝三相異步電動機的結構任務二三相異步電動機的其他附件軸承-軸承用來鏈接轉動部分與固定部分，通常采用滾動軸承

以減小摩擦阻力。軸承端蓋-軸承端蓋保護軸承，使軸承內的潤滑油脂不致溢出，

并防止灰塵等贓物入內。風扇-風扇用于冷卻電動機。軸承風扇軸承端蓋模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁三相異步電動機的拆裝任務二我國生產的異步電動機的主要產品系列

電機作為電器和其他各種機械的動力源，不僅廣泛應用于各個行業，更是用電大戶。設置合理的電機能效限定值，不但有利于我國如期實現“雙碳”目標，還能推動電機產品能效升級。在這樣的背景下，GB18613—2020《電動機能效限定值及能效等級》正式發布實施。YE3系列電動機是2010年生產的超高效電動機，采用新型電機設計、新工藝及新材料，是通過降低電磁能、熱能和機械能的損耗，提高效率的電動機，是YX3（YE2）系列電動機的升級產品。YR系列電動機為一般用途繞線轉子三相異步電動機，其安裝尺寸和功率等級符合國際電工委員會（IEC）旋轉電機標準。本系列電動機能在較小的起動電流下提供較大的起動轉矩，并能在一定范圍內調節轉速，它廣泛用于需要比籠型轉子電動機更大的起動轉矩、饋電線路容量不足以起動籠型轉子電動機、需要小范圍調速的場合，如壓縮機、榨糖機、紡織機、卷揚機、拉絲機及傳輸機等。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁三相異步電動機的拆裝任務二我國生產的異步電動機的主要產品系列YZ和YZR系列是起重和冶金用三相異步電動機，適用于冶金和礦山行業中驅動各種形式的起重機械及其他類似設備，特別適用于短時或斷續周期性運轉，頻繁起動、制動，有時過載及有顯著振動與沖擊的設備。YB3系列是防爆式籠型異步電動機，屬于第三代電動機。YB3防爆電動機是在YB、YB2系列電動機的基礎上，結合當前國內外電磁結構、工藝、材料等方面的新技術而開發研制成功的新產品。目前YB3電動機已經更新到YBX3系列電動機，適用于長期或暫時有爆炸性氣體混合物存在的場所。YS系列三相異步電動機功率較小，適用于小型機床、泵、壓縮機的驅動，接線盒均在電動機頂部。YSF、YT系列區別不大，都是風機專用三相異步電動機，根據風機行業的配套要求，電動機在結構上采取了一系列的降噪、減振措施。該系列電動機具有高效節能、噪聲低、起動性能好、運行可靠、使用安裝方便等特點。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁三相異步電動機的拆裝任務二我國生產的異步電動機的主要產品系列YCT系列為電磁調速電動機，是采用改變勵磁電流大小的方法來調節輸出軸力矩和轉速的一種調速電機。它可應用于恒轉矩負載的速度調節和張力控制的場合，更適合于鼓風機和泵類負載的場合。對于起動轉矩高、慣性大的負載有緩沖起動的作用，同時有防止過載等保護作用。YVF系列為變頻調速三相異步電動機，是以變頻器為供電電源的變頻調速三相異步電動機，通過改變電源頻率可以平滑地調節電動機的轉速，達到節能和控制自動化的目的。YVF系列電動機效率高、調速范圍廣、精度高、運行穩定、操作和維修方便，其安裝尺寸符合國際電工委員會（IEC）標準，分為自扇冷卻和外置風扇冷卻兩種。YLZC系列為冷卻塔專用電動機，電動機外殼防護等級為IP45（或IP55），該系列電動機在結構上采取一系列的降噪、減振、防水、防潮措施，具有噪聲低、效率高、防水及防潮等優點。YZS系列為注塑機專用電動機，它除具有Y系列電動機基本特性外，還具有過載能力強、噪聲低，尤其是額定負載和超載時噪聲低的特點。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁三相異步電動機的運行特性和參數測定任務三學習目標

三相異步電動機是許多機械設備的主要動力來源，它在帶動負載工作時，不同階段表現的特性不同。因此，理解電動機的轉速、輸出轉矩、定子電流、功率因數等參數與輸出功率之間的關系，對學習電動機非常重要。1.知識目標1）掌握三相異步電動機的運行特性。2）理解三相異步電動機的固有機械特性和人為機械特性。2.技能目標1）能完成三相異步電動機負載試驗。2）能由三相異步電動機的負載試驗得到工作特性。3.素養目標1）具有良好的安全生產意識，能夠自覺按規程操作。2）具有環保意識，能夠自覺保持工作場所的整潔。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁三相異步電動機的運行特性和參數測定任務三轉速特性n=f（P2）三相異步電動機的運行特性

三相異步電動機空載時，P2=0，轉子電流很小，n=n0，s=0，即轉子轉速接近同步轉速。負載時，隨著P2的增大，T2增大，s也增大，轉子電流也增大，因此隨著負載的增大，轉速n會降低，但下降不多。由于T=f（s）曲線在s接近零這一段很陡，故T2的變化使s和n變化不大，故曲線較平坦。額定運行時，sN很小，一般為0.01～0.06，相應的轉速nN=（1-sN）n0，與同步轉速n0接近，故轉速特性n=f（P2）是一條稍向下傾斜的曲線，與并勵直流電動機的轉速特性相似。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁三相異步電動機的運行特性和參數測定任務三三相異步電動機的運行特性三相異步電動機的輸出轉矩為：空載時，P2=0，T=T0；負載時，隨著輸出功率P2的增加，轉速略有下降，故T2=f（P2）為一條過零點稍向上翹的曲線。由于從空載到滿載，n變化很小，故T2=f（P2）可近似看成一條直線，而T=T2+T0，因T0近似不變，所以T=f（P2）也近似為直線。轉矩特性T=f（P2）模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁三相異步電動機的運行特性和參數測定任務三定子電流特性Il=f（P2）三相異步電動機的運行特性

三相異步電動機空載時，P2=0，定子電流I1=I0。負載時，隨著輸出功率P2的增加，轉子轉速下降，轉子電流增大，于是定子電流的負載分量及其磁動勢也隨之增大，以抵消轉子電流產生的磁動勢，從而保持磁動勢的平衡。所以Il隨P2的增大而增大。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁三相異步電動機的運行特性和參數測定任務三定子功率因數特性cosφ1=f（P2）三相異步電動機的運行特性

功率因數是三相異步電動機的一個重要性能指標。三相異步電動機空載時，P2=0，定子中電流幾乎全部為勵磁電流，主要用于建立旋轉磁場，因此定子電流主要是無功勵磁電流，所以功率因數很低，通常不超過0.2。負載運行時，隨著負載P2的增加，轉子電流和定子電流的有功分量增加，使功率因數逐漸上升，在額定負載附近，功率因數最高。當超過額定負載后，由于轉差率s迅速增大，致使轉子頻率f2增大、轉子電抗X2也增大，轉子功率因數下降，于是轉子電流無功分量增大，相應的定子無功分量電流也增大，因此定子功率因數下降。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁三相異步電動機的運行特性和參數測定任務三效率特性η=f（P2）三相異步電動機的運行特性

異步電動機在額定電壓和額定頻率下，輸出功率變化時，效率的變化曲線稱為效率特性。根據效率的定義，異步電動機的效率為式中，Δp為總損耗；P1為電源輸入的功率；ΔPcus為定子銅損耗；ΔPFe為定子鐵損耗；ΔPcur為轉子繞組銅損耗；ΔPm為機械損耗；ΔPadd為附加損耗。由此可知，電動機空載時，P2=0，η=0。當負載運行時，隨著輸出功率P2的增加，效率η也在快速增加，此后負載P2繼續增大，由于I1、I2增加使可變損耗增加，η反而趨于降低。三相異步電動機也是在可變損耗與不變損耗相等時，η最高。過了最高點，若負載P2繼續增大，則與電流二次方成正比的定子、轉子銅損耗增加很快，故效率η下降。

考慮到三相異步電動機的工作情況，通常中、小型三相異步電動機的負載在0.75PN時有最高效率ηmax模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁三相異步電動機的運行特性和參數測定任務三特性曲線三相異步電動機的機械特性

三相異步電動機的機械特性是指加在定子繞組上的電壓和頻率為常數時，電動機轉子轉速n與電磁轉矩T之間的關系，是異步電動機控制的基礎。

圖中的4個坐標點分別是（Tst，0）、（TN，nN）、（Tm，

nc）和（0，n0）。其中，TN為額定轉矩，Tm為最大轉矩，Tst為起動轉矩。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁三相異步電動機的運行特性和參數測定任務三特性曲線三相異步電動機的機械特性1.額定轉矩TN

額定轉矩是異步電動機帶額定負載時，轉軸上的輸出轉矩。

式中，P2為電動機軸上輸出的機械功率，單位是kW；n為電動機轉子轉速，單位是r/min；TN為額定轉矩，單位是N·m。額定狀態說明了電動機的長期運行能力。忽略電動機本身機械摩擦轉矩T0時，阻轉矩近似為負載轉矩TL，電動機做勻速旋轉時，電磁轉矩必與阻轉矩相等。額定負載時，則有TN=T模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁三相異步電動機的運行特性和參數測定任務三特性曲線三相異步電動機的機械特性2.最大轉矩Tm

最大轉矩又稱為臨界轉矩，是電動機可能產生的最大電磁轉矩，反映電動機的過載能力，是電動機短時過載的極限。最大轉矩對應的轉差率sm為臨界轉差率。在機械曲線中，最大轉矩Tm與額定轉矩TN的比值稱為電動機的過載能力，用λ表示。

一般三相異步電動機的過載系數λ=1.6～2.3，起重和冶金專用籠型電動機λ=2.2～2.8。選用電動機時，必須考慮可能的最大負載轉矩，根據所選電動機的過載系數算出電動機的最大轉矩，它必須大于最大負載轉矩。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁三相異步電動機的運行特性和參數測定任務三固有機械特性三相異步電動機的機械特性

三相異步電動機在電壓、頻率均為額定值不變時，在定子、轉子回路中不串入任何電路元件條件下的機械特性稱為固有機械特性。其T-s曲線（即T-n曲線）如圖所示。

其中曲線1（AD）為電源正相序時的機械特性曲線，此時異步電動機處于正向電動運行狀態；曲線2為電源負相序時的機械特性曲線，此時異步電動機處于反向電動運行狀態。

異步電動機的機械特性可視為由兩部分組成，即當

時，機械特性近似為直線，稱為機械特性的直線部分，又可稱為工作部分，因為電動機無論帶何種性質的負載均能穩定運行；當

時，機械特性為一條曲線，稱為機械特性的曲線部分，又稱為非工作部分。

但非工作部分是僅對恒轉矩負載或恒功率負載而言的，因為電動機這一特性段與這類負載轉矩特性的配合，使電力拖動系統不能穩定運行，而對于泵類風機性負載，在這一特性段上系統卻能穩定工作。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁三相異步電動機的運行特性和參數測定任務三人為機械特性三相異步電動機的機械特性

由機械特性的參數表達式可知，人為地改變異步電動機的任何一個參數（U1、f1、P、定子回路電阻或電抗、轉子回路電阻或電抗等），可以得到不同的機械特性。這些機械特性統稱為人為機械特性。

定性討論幾種人為機械特性特點的方法：定性地畫人為機械特性時，只要先定性畫出固有機械特性，然后知道人為機械特性的同步點、最大轉矩點、起動點與固有機械特性比較有何變化，最終通過這3個特殊點，即可定性地畫出人為機械特性。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁三相異步電動機的運行特性和參數測定任務三人為機械特性三相異步電動機的機械特性1.降低定子端電壓的人為機械特性

在電磁轉矩的參數表達式中，保持其他量不變，只改變定子電壓U1的大小。由于異步電動機的磁路在額定電壓下工作于近飽和點，故不宜再升高電壓，所以只討論降低定子電壓U1時的人為機械特性，如圖所示。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁三相異步電動機的運行特性和參數測定任務三人為機械特性三相異步電動機的機械特性2.定子回路串三相對稱電阻的人為機械特性

定子回路串入電阻并不影響同步轉速n0，但是最大電磁轉矩Tm、起動轉矩Tst和臨界轉差率sm都隨著定子回路電阻值的增大而減小，如圖所示。3.定子回路串三相對稱電抗的人為機械特性

定子回路串入對稱三相電抗的人為機械特性與串電阻的相似，只是這種情況下電抗不消耗有功功率，而串電阻時電阻消耗有功功率。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁三相異步電動機的運行特性和參數測定任務三人為機械特性三相異步電動機的機械特性4.轉子回路串三相對稱電阻的人為機械特性

繞線轉子三相異步電動機通過集電環可以把三相對稱電阻串入轉子回路后再三相短路。轉子回路串入電阻并不影響同步轉速n0。又因為最大電磁轉矩與轉子回路電阻無關，即轉子串入電阻后Tm不變。由于臨界轉差率與轉子回路電阻成正比，當轉子串入電阻后sm增大。轉子回路串三相對稱電阻的人為機械特性曲線如圖所示。

從圖可以看出，在轉子回路中串入合適的電阻可以增大起動轉矩，但轉子串入電阻后Tm不變。因此，轉子回路串電阻增大起動轉矩并非是電阻越大越好，而是有一個限度。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁單相異步電動機任務四

采用單相交流電源的異步電動機稱為單相異步電動機。單相異步電動機由于只需要單相交流電，故使用方便、應用廣泛，并且有結構簡單、成本低廉、噪聲小、對無線電系統干擾小等優點，因而常用在功率不大的家用電器和小型動力機械中，如電風扇、洗衣機、電冰箱、空調、電鉆、醫療器械、小型風機及家用水泵等。中國的單相電壓是220V，國外的單相電壓如美國為120V、日本為100V、德國、英國、法國為230V，所以在使用國外的單相異步電動機時需要注意電動機的額定電壓與電源電壓是否相同。

根據獲得起動轉矩的方法，單相異步電動機可以分為罩極式電動機和分相式電動機兩類。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁單相異步電動機任務四凸極式單相異步電動機罩極式單相異步電動機

罩極式單相異步電動機是小型單相異步電動機中最簡單的一種，也是日常生活中常見的一種電動機。罩極式單相異步電動機有凸極式和隱極式兩種。1.結構

罩極式單相異步電動機定子鐵心大都做成凸極式結構，由硅鋼片疊壓而成，如圖所示。每個磁極上套有集中繞組作為工作繞組，在磁極極靴一邊開有一個小槽，用短路環將磁極約1/3部分罩住模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁單相異步電動機任務四凸極式單相異步電動機罩極式單相異步電動機2.工作原理

當工作繞組通過交流電流時，會產生脈動磁場，該磁場的一部分磁通Φ1不穿過短路環，另一部分磁通穿過短路環。當穿過短路環的磁通脈動變化時，會在短路環上產生交變的感應電動勢和感應電流，短路環中感應電流也會產生一個變化磁通穿過短路環。這樣，穿過短路環的磁通Φ2將由工作繞組中電流所產生的磁通與短路環中感應電流產生的磁通組成。由于短路環中感應電流所產生的磁通阻礙穿過短路環磁通的變化，使磁通Φ2在相位上滯后Φ1一個電角度，當Φ1達到最大值時，Φ2還比較小，而當Φ1開始減小時，Φ2才增加到最大值，這相當于在電動機定子極靴上形成了一個向短路環方向移動的磁場，使籠型轉子產生所需的起動轉矩。下圖為極靴下磁場的變化規律。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁單相異步電動機任務四隱極式單相異步電動機罩極式單相異步電動機1.結構

罩極式單相異步電動機除了做成凸極式結構外，還有一種隱極式結構，其定子鐵心與普通電動機的鐵心相同。工作繞組采用分布繞組，嵌放在定子鐵心槽內。罩極繞組不用短路銅環，也采用分布繞組，它是用較粗的漆包線繞成后嵌放在定子槽中，罩極繞組的線圈串聯后自成閉合回路。罩極繞組的線圈一般只有一匝或幾匝。工作繞組與罩極繞組在空間相距一定的角度，其分布排列如下圖所示。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁單相異步電動機任務四隱極式單相異步電動機罩極式單相異步電動機2.工作原理

當電動機的工作繞組通過交流電流后，罩極繞組會在回路中產生感應電流，使穿過部分的磁通在相位上落后于工作繞組磁通一個電角度。這時，與凸極式結構單相異步電動機工作原理相同，也會產生一個移動磁場，其移動方向是由定子鐵心的工作繞組部分向罩極繞組部分的方向旋轉，使籠型轉子產生所需的起動轉矩。罩極式單相異步電動機的主要優點：

結構簡單、制造方便、成本低、運行噪聲小、維護方便。罩極式單相異步電動機的主要缺點：

起動和運行性能較差，旋轉方向只能由未罩部分向被罩部分旋轉。

其主要用于小功率空載起動的場合，如臺扇、各種儀表風扇、換氣扇、錄音機、電動工具及計算機的散熱風扇等。隱極式定子鐵心結構的單相異步電動機，其功率相對較大，常用于小型鼓風機、油泵等設備中。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁單相異步電動機任務四分相式單相異步電動機

單相異步電動機只要增加一套起動繞組，就可以產生旋轉磁場，解決起動問題。分相式單相異步電動機常在定子鐵心上安裝兩套繞組，一套是工作繞組，長期接通電源工作；另一套是起動繞組，兩套繞組的空間位置相差90°電角度。

分相式單相異步電動機要產生旋轉磁場，其條件是工作繞組和起動繞組中電流有90°相位差。根據起動方式的不同，可分為電阻分相和電容分相。電容分相單相異步電動機可根據起動繞組是否參與正常運行而分成3類，即電容運行單相異步電動機、電容起動單相異步電動機和雙值電容單相異步電動機。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁單相異步電動機任務四電阻起動單相異步電動機分相式單相異步電動機優、缺點：

價格較低，起動電流較大，但起動轉矩不大。應用范圍：

小型鼓風機、研磨機、攪拌機、小型鉆床、醫療器械、電冰箱等。結構特點：

工作繞組LZ匝數多、導線較粗，可近似看成純電感負載，其電流ILZ相位落后電源電壓接近90°；起動繞組LF導線較細，又串有起動電阻R，可近似看成純電阻負載，其電流ILF與電源電壓近似同相位，則起動繞組中電流超前工作繞組中電流近90°，滿足產生旋轉磁場的條件。起動特點：

節約了起動電容。起動時工作繞組及起動繞組均接通電源，當轉速達到額定值的80%左右時，離心開關斷開，起動繞組從電源上切除。實際上許多電動機的起動繞組沒有串聯電阻R，而是設法增加導線電阻，從而使起動繞組本身就有較大的電阻。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁單相異步電動機任務四電容運行單相異步電動機分相式單相異步電動機優、缺點：

無起動裝置，結構簡單，價格較低，使用、維護方便，堵轉電流小，有較高的效率和功率因數，但起動轉矩較小。選擇電容器時，要考慮有較好的運行性能。結構特點：

工作繞組LZ是RL串聯電路，其電流ILZ滯后電源電壓一個電角度；起動繞組LF串接一個電容器，是RLC串聯電路，合理選擇電容值使ILF超前電源電壓一個電角度。電容選擇合適，可以使ILF超前ILZ90°，滿足旋轉磁場的產生條件起動特點：

空間上有兩個相差90°電角度的繞組；通入兩繞組的電流在相位上相差90°，電動機正常運行后，起動繞組并未從電源上斷開，而是參與運行。應用范圍：

電風扇、排氣扇、電冰箱、洗衣機、空調器、復印機、吸塵器等。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁單相異步電動機任務四電容起動單相異步電動機分相式單相異步電動機優、缺點：

價格稍貴，起動電流及起動轉矩均較大。結構特點：

電容起動單相異步電動機的結構與電容運行單相異步電動機類似，但電容起動單相異步電動機的起動繞組中多串聯了一個離心開關S。起動特點：

當電動機轉子靜止或轉速較低時，離心開關S處于接通位置，起動繞組和工作繞組一起接在單相電源上，獲得起動轉矩。當電動機轉速達到額定轉速的80%左右時，離心開關S斷開，起動繞組從電源上切除，此時單靠工作繞組已有較大轉矩，拖動負載運行。應用范圍：

適用于重載起動的機械，如小型水泵、冷凍機、小型空壓機、空調壓縮機、電冰箱、洗衣機等。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁單相異步電動機任務四雙值電容單相異步電動機分相式單相異步電動機優、缺點：

價格較貴，起動電流、起動轉矩較大，效率和功率因數較高。結構特點：

C1為起動電容，容量較大；C2為工作電容，容量較小。兩只電容并聯后與起動繞組串聯。起動特點：

起動時兩只電容器都工作，電動機有較大起動轉矩，轉速上升到額定轉速的80%左右后，離心開關將起動電容C1斷開，起動繞組上只串聯工作電容，電容量減少。應用范圍：

電冰箱、水泵、小型機床等。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁單相異步電動機任務四單相異步電動機的反轉

單相異步電動機的轉向與旋轉磁場的轉向相同，因此要使單相異步電動機反轉就必須改變旋轉磁場的轉向。而旋轉磁場的旋轉方向由工作繞組與起動繞組中電流相位關系決定。改變旋轉磁場的方法有兩種：一種是改變繞組與電源的接線；另一種是改變電容器的接法，這種方法只適合于電容運行單相異步電動機。1.改變繞組與電源的接線

改變繞組與電源的接線即把工作繞組或起動繞組中的一組首端和末端與電源的接線對調。一般情況下，起動繞組中電流超前于工作繞組中電流90°，旋轉磁場的旋轉方向由起動繞組的軸線轉向工作繞組的軸線。如果把工作繞組或起動繞組中的任何一個繞組電源兩根引出線對調，相當于把這個繞組的電流相位改變180°，則起動繞組中電流滯后于工作繞組中電流90°，旋轉磁場的方向隨之改變，電動機反轉。這種方法一般用于不需要頻繁反轉的場合。模塊二交流異步電動機的認識與拆裝第1頁單相異步電動機任務四單相異步電動機的反轉2.改變電容器的接法

在電容運行單相異步電動機中，工作繞組和起動繞組做成完全對稱，即匝數相等，空間相位相差90°電角度。串聯電容器的繞組中電流超前