Itisapplicabletoworkreport,lectureandteaching电工学第七版上册秦曾煌*2021/7/267.1三相异步电动机的构造第7章交流电动机7.2三相异步电动机的转动原理7.3三相异步电动机的电路分析7.4三相异步电动机转矩与机械特性7.5三相异步电动机的起动7.6三相异步电动机的调速7.7三相异步电动机的制动7.8三相异步电动机的铭牌数据7.9三相异步电动机的选择7.11单相异步电动机7.10同步电动机(略)1.了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理;本章要求：2.理解三相交流异步电动机的机械特性，掌握起动和反转的基本
方法
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,了解调速和制动的方法;3.理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。第7章交流电动机电动机的分类：笼型电动机线绕型电动机同步电动机异步电动机电动机交流电动机直流电动机他励、并励电动机串励、复励电动机第7章交流电动机笼型异步交流电动机授课内容：基本结构、工作原理、机械特性、起动、反转和调速的方法。7.1三相异步电动机的构造转子定子壳体1.定子铁心：由内周有槽的硅钢片叠成。U1---U2V1---V2W1---W2三相绕组机座：铸钢或铸铁2.转子(1)笼型转子铁芯槽内放铜条,端部用短路环形成一体,或铸铝形成转子绕组。笼型绕线型铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。笼型转子铸铝的笼型转子转子:在旋转磁场作用下,产生感应电动势或电流。(2)绕线型转子同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。绕线型异步电动机的构造风罩风扇后端盖定子铁心出线盒定子绕组转子绕组转子铁心前端盖机座三相异步电动机的构造笼型电动机与绕线型电动机的的比较：笼型：结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。绕线型：结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。Y系列三相异步电动机YR系列绕线转子三相异步电动机7.2三相异步电动机的转动原理7.2.1旋转磁场定子三相绕组通入三相交流电(星形联接)1.旋转磁场的产生规定i:“+”首端流入，尾端流出。i:“–”尾端流入，首端流出。(•)电流出()电流入三相电流合成磁场的分布情况合成磁场方向向下合成磁场旋转60°合成磁场旋转90°600分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°2.旋转磁场的旋转方向结论：任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转。任意调换两根电源进线取决于三相电流的相序6003.旋转磁场的极数当三相定子绕组按图示排列时，产生一对磁极的旋转磁场，即：旋转磁场的极数与三相绕组的排列有关若定子每相绕组由两个线圈串联，绕组的始端之间互差60°,将形成两对磁极的旋转磁场。p=2时若定子每相绕组由三个线圈串联,绕组的始端之间互差40°,将形成三对磁极的旋转磁场。6004.旋转磁场的转速工频：旋转磁场的转速取决于磁场的极对数p=1时p=2时旋转磁场的转速P对磁极旋转磁场转速(同步转速)n0与极对数p的关系旋转磁场转速n0与频率f1和极对数p有关。可见:不同磁极对数的旋转磁场转速pn1/(r/min)1300021500310004750560065007.2.2电动机的转动原理1.转动原理定子三相绕组通入三相交流电切割转子导体右手定则E20旋转磁场感应电流I2旋转磁场左手定则电磁力F电磁转矩Tn0n方向:顺时针•••转子导体e(i)nFF7.2.3转差率旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速之比称为转差率。由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但转子转速n不可能达到与旋转磁场的转速相等，即异步电动机如果:无转子电动势和转子电流转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切割转子导条无转矩因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。异步电动机运行中:转子转速亦可由转差率求得转差率s例1：一台三相异步电动机，其额定转速n=975r/min，电源频率f1=50Hz。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知：n0=1000r/min,即p=3额定转差率为7.3三相异步电动机的电路分析异步电动机通过电磁感应将定子边的电功率转换成转子边的机械功率。三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。异步电动机每相电路i1u1e1e1e2e2i2+－++++－－－－f1f27.3.1定子电路1.旋转磁场的磁通U1E1=4.44f1N1f1=电源频率f7.3.2转子电路1.转子感应电势频率f2定子感应电势频率f1转子感应电势频率f2转子感应电势频率f2感应电势的频率取决于旋转磁场同转子导体间的相对速度和磁极对数。旋转磁场切割转子绕组导体的速度为(n0–n)。通常,f2=0.5~4.5Hz(f1=50Hz)2.转子感应电动势E2E2=4.44f2N2=4.44sf1N2E20=4.44f1N2转子静止时的感应电势即E2=sE20转子转动时的感应电势3.转子感抗X2当电动机起动瞬间,n=0,s=1,f2=f1,则X2最大X20=2f1L2即X2=sX20当电动机起动瞬间,n=0,s=1,f2=f1,则E2最大4.转子电流I25.转子电路的功率因数cos2结论：转子转动时,转子电路中的各量均与转差率s有关,即与转速n有关。7.4三相异步电动机转矩与机械特性7.4.1转矩公式常数，与电机结构有关旋转磁场每极磁通转子电流转子电路的功率因数由前面分析知：由公式可知电磁转矩公式1.T与定子每相绕组电压成正比。U1T3.当电源电压U1一定时，T是s的函数。2.R2的大小对T有影响。绕线型异步电动机可外接电阻来改变转子电阻R2，从而改变转距。7.4.2机械特性曲线根据转矩公式得特性曲线：1OTSOT电动机在额定负载时的转矩1.额定转矩TN三个重要转矩(N•m)如：某普通机床的主轴电机(Y132M-4型)的额定功率为7.5kw,额定转速为1440r/min,则额定转矩为2.最大转矩Tmax电机带动最大负载的能力令：求得临界转差率将sm代入转矩公式，可得Tmax当U1一定时，Tmax为定值过载系数(能力)一般三相异步电动机的过载系数工作时必须使T2
T2电机能起动，否则不能起动。起动能力Tst4.电动机的运行分析电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，这种能力称为自适应负载能力。自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能带动新的负载)。此过程中，n、sE2,I2I1电源提供的功率自动增加。T2sT2>TT=T2nTT´2达到新的平衡T2常用特性段5.U1和R2变化对机械特性的影响(1)U1变化对机械特性的影响UTmTstT2Tst(2)R2变化对机械特性的影响R2Tstn硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。Tm不变(2)R2变化对机械特性的影响不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电机。硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。7.5三相异步电动机的起动7.5.1起动性能起动问题：起动电流大，起动转矩小。一般中小型笼型电机起动电流为额定电流的5~7倍;电动机的起动转矩为额定转矩的(1.0~2.2)倍。大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作频繁起动时造成热量积累，使电机过热后果：原因：起动：n=0，s=1,接通电源。起动时，n=0，转子导体切割磁力线速度很大，转子感应电势转子电流定子电流7.5.2起动方法(1)直接起动二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。(2)降压起动：星形-三角形(Y－)换接起动自耦降压起动（适用于笼型电动机）(3)转子串电阻起动（适用于绕线型电动机）以下介绍降压起动和转子串电阻起动。1.降压起动(1)Y－换接起动降压起动时的电流为直接起动时的正常运行设：电机每相阻抗为Y－起动器接线简图△动触点Y动触点静触点Y－起动器接线简图Y起动Y－起动器接线简图工作(a)仅适用于正常运行为三角形联结的电机。(b)Y－起动Y－换接起动适合于空载或轻载起动的场合Y-换接起动应注意的问题(2)自耦降压起动Q2下合：接入自耦变压器，降压起动。Q2上合：切除自耦变压器，全压工作。合刀闸开关QQ2自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成Y形不能采用Y－起动的笼型异步电动机。滑环起动时将适当的R串入转子电路中，起动后将R短路。起动电阻2.绕线型电动机转子电路串电阻起动电刷转子定子若R2选得适当，转子电路串电阻起动既可以降低起动电流，又可以增加起动转矩。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。R2ÞTst转子电路串电阻起动的特点方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。电动机正转电动机反转三相异步电动机的正、反转例1:(1)解:一台Y225M-4型的三相异步电动机，定子绕组△型联结，其额定数据为：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cosN=0.88，Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：(1)额定电流IN?(2)额定转差率sN?(3)额定转矩TN、最大转矩Tmax、和起动转矩Tst。(2)由nN=1480r/min，可知p=2（四极电动机）(3)解：在上例中(1)如果负载转矩为510.2N•m,试问在U=UN和U´=0.9UN两种情况下电动机能否起动？(2)采用Y-换接起动时，求起动电流和起动转矩。又当负载转矩为起动转矩的80%和50%时，电动机能否起动？(1)在U=UN时Tst=551.8N•m>510.2N.m不能起动(2)Ist=7IN=784.2=589.4A在U´=0.9UN时能起动例2:在80%额定负载时不能起动在50%额定负载时可以起动(3)例3:对例1中的电动机采用自耦变压器降压起动,起动时加到电动机上的电压为额定电压的64%，求这时的线路起动电流Ist和电动机的起动转矩Tst。解：设电动机的起动电压为U'，电动机的起动电流为Ist依据变压器的一次、二次侧电压电流关系,可求得线路起动电流Ist。结论：采用自耦降压法起动时，若加到电动机上的电压与额定电压之比为x,则线路起动电流Ist"为电动机的起动转距Tst´为7.6三相异步电动机的调速7.6.1变频调速(无级调速)变频调速方法恒转距调速（f1f1N）频率调节范围：0.5~320Hz三种电气调速方法直流电交流电f1、U1可调三相笼型电动机变频调速方法可实现无级平滑调速,调速性能优异,正获得越来越广泛的应用(如家用电器中的应用)。7.6.2变极调速(有级调速)P=2··NNSS改变磁极对数p，可改变电动机的转速。由公式P=1采用变极调速方法的电动机称作双速电机，由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床等机床上。常见的多速电动机有双速、三速、四速几种。SN7.6.3变转差率调速(无级调速)变转差率调速是绕线型电动机特有的一种调速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种提升、起重设备中。在绕线型电动机的转子电路中接入一个调速电阻R2，改变电阻的大小，在负载转矩不变时，就可得到平滑调速。n•n'•TL7.7三相异步电动机的制动7.7.1能耗制动在断开三相电源的同时，给电动机其中两相绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与旋转的转子作用,产生了与转子旋转方向相反的转距(制动转距)，使转子迅速停止转动。7.7.2反接制动停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。7.7.3发电反馈制动当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，旋转磁场产生的电磁转距作用方向发生变化，由驱动转距变为制动转距。电动机进入制动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网。n>n07.8三相异步电动机的铭牌数据1.型号磁极数(极对数p=2)例如：Y132M－4用以
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明电动机的系列、几何尺寸和极数。机座长度代号机座中心高（mm）三相异步电动机三相异步电动机型号Y132M-4功率7.5kW频率50Hz电压380V电流15.6A接法转速1440r/min绝缘等级F工作方式连续n0=1500r/min异步电动机产品名称代号Y系列YR系列绕线型防爆电机2.接法定子三相绕组的联接方法:Y联结联结接线盒3.电压说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或低于额定值的5%。因为在电动机满载或接近满载情况下运行时,电压过高或过低都会使电动机的电流大于额定值,从而使电动机过热。电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压值。三相异步电动机的额定电压有380V,3000V及6000V等多种。Y系列电动机的额定电压都是380V。凡功率小于3kW的电机，其定子绕组均为星型联接，4kW以上都是三角形联接。4.电流5.功率与效率鼠笼电机=72~93％电动机在额定运行时定子绕组的线电流值。额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机械功率P2，它不等于从电源吸取的电功率P1。例：一台Y132-4型电动机注意：实用中应选择容量合适的电机，防止出现“大马拉小车”的现象。6.功率因数PN三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载时约为0.7~0.9。空载时功率因数很低，只有0.2~0.3。额定负载时，功率因数最高。7.额定转速电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。P2cosO如：nN=1440转/分sN=0.048.绝缘等级指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级,分为A、E、B、F、H五级，A级最低(105ºC)，H级最高(180ºC)。7.9.1功率的选择功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易因过载而损坏。1.对于连续运行的电动机，所选功率应等于或略大于生产机械的功率。2.对于短时工作的电动机，允许在运行中有短暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的功率。7.9三相异步电动机的选择7.9.2种类和型式的选择1.种类的选择一般应用场合应尽可能选用笼型电动机。只有在需要调速、不能采用笼型电动机的场合才选用绕线型电动机。2.结构型式的选择根据工作环境的条件选择不同的结构型式，如开启式、防护式、封闭式电动机。7.9.3电压和转速的选择根据电动机的类型、功率以及使用地点的电源电压来决定。Y系列笼型电动机的额定电压只有380V一个等级。大功率电动机才采用3000V和6000V。单相异步电动机的定子中放置单相绕组,当定子绕组中通入单相交流电后,形成脉动磁场,若不采取
措施
《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施
，将无法获得所需的起动转矩。7.11.1单相异步电动机的工作原理7.11单相异步电动机NS单相异步电动机是一种驱动用的小电机，其输出功率一般在750W以下，主要应用于电动工具、洗衣机、电冰箱、空调、电风扇等小功率电器中。转子NS定子绕组定子为了获得所需的起动转矩，单相异步电动机的定子进行了特殊设计。常用的单相异步电动机有电容分相式异步电动机和罩极式异步电动机。他们都采用笼型转子，但定子结构不同。7.11.2电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机的定子中放置有两个绕组,一个是工作绕组A–A，另一个是起动绕组B–B,两个绕组在空间相隔90º。起动时，B–B绕组经电容接电源，两个绕组的电流相位相差近90º,即可获得所需的旋转磁场。电容分相式异步电动机设两相电流为两相电流正弦波形工作绕组起动绕组iBiAOiBiAO两相旋转磁场45°90º改变电容C的串联位置，可使单相异步电动机反转。将开关S合在位置1，电容C与B绕组串联，电流iB较iA超前近90；当将S切换到位置2,电容C与A绕组串联，电流iA较iB超前近90。这样就改变了旋转磁场的转向,从而实现电动机的反转。电动机转子转动起来后，利用离心力将开关S断开(S是离心开关)，使起动绕组B–B´断电。实现正反转的电路7.11.2罩极式单相异步电动机定子绕组笼型转子短路环极掌(极靴)当电流i流过定子绕组时,产生了一部分磁通1,同时产生的另一部分磁通与短路环作用生成了磁通2。由于短路环中感应电流的阻碍作用，使得2在相位上滞后1,从而在电动机定子极掌上形成一个向短路环方向移动的磁场,使转子获得所需的起动转矩。罩极式单相异步电动机起动转矩较小，转向不能改变，常用于电风扇、吹风机中；电容分相式单相异步电动机的起动转矩大，转向可改变，故常用于洗衣机等电器中。三相异步电动机在运行过程中，若其中一相与电源断开，就成为单相电动机运行。此时电动机仍将继续转动。若此时还带动额定负载，则势必超过额定电流，时间一长，会使电动机烧坏。这种情况往往不易察觉，在使用电动机时必须注意。如果三相异步电动机在起动前就断了一线，则不能起动，此时只能听到嗡嗡声，这时电流很大，时间长了，也会使电动机烧坏。7.11.3三相异步电动机的单相运行演讲结束，谢谢大家支持*2021/7/26
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