常用三相電動(dòng)機(jī)和單相電機(jī)

1、3.了解單相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造、原理、特性和了解單相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造、原理、特性和 用途用途 序言序言 本章重點(diǎn)講述三相異步電動(dòng)機(jī)。本章重點(diǎn)講述三相異步電動(dòng)機(jī)。 機(jī)座：鑄鋼或鑄鐵機(jī)座：鑄鋼或鑄鐵 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子: 在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢或電在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢或電 流。流。 鼠籠轉(zhuǎn)子鼠籠轉(zhuǎn)子 (1) 鼠籠式轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子 鐵芯槽內(nèi)放銅條，端鐵芯槽內(nèi)放銅條，端 部用短路環(huán)形成一體。部用短路環(huán)形成一體。 或鑄鋁形成轉(zhuǎn)子繞組?；蜩T鋁形成轉(zhuǎn)子繞組。 (2) 繞線式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子 結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、工作可靠；不能人為改結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、工作可靠；不能人為改 變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。變電動(dòng)機(jī)

2、的機(jī)械特性。 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴、維護(hù)工作量大；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴、維護(hù)工作量大；轉(zhuǎn)子 外加電阻可人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。外加電阻可人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。 120sin 120sin sin mC mB mA tIi tIi tIi B i A X B Y C Z A i C i C i A i B i i t m I o i C i A i B i t m I o 0 n 規(guī)定規(guī)定 i : “+” 首端流入，尾端流出。首端流入，尾端流出。 i : “” 尾端流入，首端流出。尾端流入，首端流出。 A Y C B Z X ()電流出電流出 ( )電流入電流入 C i B i A i i

3、 t A X Y C B Z A X Y C B Z A X Y C B Z N S 0 t 60t 0 n 60 90t 600 動(dòng)畫動(dòng)畫 m I o S N SN 結(jié)論：結(jié)論： 通入三相交流電動(dòng)機(jī)定子三相繞通入三相交流電動(dòng)機(jī)定子三相繞 組的三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋組的三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋 轉(zhuǎn)的磁場，即：經(jīng)過轉(zhuǎn)的磁場，即：經(jīng)過 A A X Z B C Y A A X Z B C Y 2 2. . 動(dòng)畫動(dòng)畫 0t 60t C i A X C Z B Y A i B i0 m I C i B i A i t i o m I N S N S 任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線 (

4、電路如圖電路如圖) 0t 即：即： 1p C i B i A i o i m I t B i A X B Y C Z A i C i A X Y C B Z N S C Y A B C X Y Z A X B Z A i B i C i X A A X B Y B Y C C Z Z 極對數(shù)極對數(shù)2p 動(dòng)畫動(dòng)畫 旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù) 與三相繞組的排列有關(guān)與三相繞組的排列有關(guān) C Y A B C X Y Z A X B Z A i B i C i A X X N S Z CZ B Y B Y A C S N B i C i A i i m I t 0 分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) /( 60 10

5、 fn 工頻：工頻：Hz50 1 f 分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) /( 3000 0 n p=1時(shí)時(shí) 0 m I C i B i A i t i o m I A X Y C B Z N S A X Y C B Z N S A X Y C B Z N S X N S A X A B Z C Y Z C Y B S N 0t 60t p=2時(shí)時(shí) B i C i A i i t m I 0分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 1500 2 60 1 0 f n 0 n 30 A X X Z C Z B Y B Y A C N S N S )/( 60 1 0 分分轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) p f n 2p 180分）轉(zhuǎn)/( 5001 1p 360分）轉(zhuǎn)/(

6、 0003 極對數(shù)極對數(shù) 每個(gè)電流周期每個(gè)電流周期 磁場轉(zhuǎn)過的空間角度磁場轉(zhuǎn)過的空間角度 同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速 )f(Hz50 1 3p120分）轉(zhuǎn)/( 0001 4p分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 750 90 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0與頻率與頻率f1和極對數(shù)和極對數(shù)p有關(guān)。有關(guān)。 A X Y C B Z 分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 60 1 0 p f n Blv Bli F v F 0 n N S 0 nn 如果如果: 0 nn %s)91( 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得 0 )(1nns %100 0 0 n nn s 例例1 1：一臺三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速一臺三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速

7、n= =975 r/min，電源頻率，電源頻率 f1 1= =50 Hz。試求電動(dòng)機(jī)的。試求電動(dòng)機(jī)的 極對數(shù)和額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率。極對數(shù)和額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率。 解：解： 根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn) 速的關(guān)系可知：速的關(guān)系可知：n0=1000 r/min , 2.5%100% 1000 9751000 %100 0 0 n nn s 問題：問題：。 一般中小型鼠籠式電機(jī)起動(dòng)電流為額定電流的一般中小型鼠籠式電機(jī)起動(dòng)電流為額定電流的5 7 倍倍; 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 二、三十千瓦以下的異步電動(dòng)機(jī)一般都采用二、三十千瓦以下的異步電動(dòng)機(jī)一般都采用

8、直接起動(dòng)。直接起動(dòng)。 星形星形-三角形三角形(Y ) 換接起動(dòng)換接起動(dòng) 自耦降壓起動(dòng)自耦降壓起動(dòng) (3) 轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng) 以下介紹降壓起動(dòng)和轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)。以下介紹降壓起動(dòng)和轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)。 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法有三種：三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法有三種： 3 1 Y l l I I 3 1 Yl I Z l U + U1 U2 V1 V1 W1 W2 l I l U + Z U1 U2 V1V2 W1 W2 l UU 3 1 P (a) 僅適用于正常運(yùn)行為三角形聯(lián)結(jié)的電機(jī)。僅適用于正常運(yùn)行為三角形聯(lián)結(jié)的電機(jī)。 )( 2 St UT (b) Y 起動(dòng)起動(dòng) stst TI Y 換接

9、起動(dòng)適合于空載或輕載起動(dòng)的場合換接起動(dòng)適合于空載或輕載起動(dòng)的場合 SYtst 3 1 TT Ul U1 W2 V2 W1 + U2 V1 UP + Ul + U1 W2 V2 W1 U2 V1 L1L3L2 FU Q Q2 st 2 st IKI st 2 st TKT R 12 2 20 2 20 )( st2 IIR XR E I R R 滑環(huán)滑環(huán) 電刷電刷 定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 起動(dòng)電阻起動(dòng)電阻 解：解：電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩T U12 ，當(dāng)電源電壓下降低，當(dāng)電源電壓下降低 時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩減小，使轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率增加，轉(zhuǎn)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩減小，使轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率增加，轉(zhuǎn) 子電流和定子電流子電流

10、和定子電流 都會增大。穩(wěn)定時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩等于機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩，但都會增大。穩(wěn)定時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩等于機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩，但 轉(zhuǎn)矩降低了，定、轉(zhuǎn)子電流卻增大了。過程如下：轉(zhuǎn)矩降低了，定、轉(zhuǎn)子電流卻增大了。過程如下： TIISnUTU 12 2 11 )( 使使T =TC 。 例：例： 三相異步電動(dòng)機(jī)在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下運(yùn)行三相異步電動(dòng)機(jī)在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下運(yùn)行 時(shí)，如電源電壓降低，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、電流及轉(zhuǎn)速時(shí)，如電源電壓降低，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、電流及轉(zhuǎn)速 有無變化？有無變化？ M 3 M 3 p f snsn 1 0 60 11 f=50Hz M 3 + 變頻調(diào)速方法變頻調(diào)速方法 恒轉(zhuǎn)距調(diào)速（恒轉(zhuǎn)距調(diào)速（f1f1N） 變頻調(diào)速

11、方法可實(shí)現(xiàn)無級平滑調(diào)速變頻調(diào)速方法可實(shí)現(xiàn)無級平滑調(diào)速,調(diào)速性調(diào)速性 能優(yōu)異，因而正獲得越來越廣泛的應(yīng)用。能優(yōu)異，因而正獲得越來越廣泛的應(yīng)用。 A1X1A2X2 ii P=2 A1 A2 X1 X2 N NS S A1X1A2X2 ii P=1 采用變極調(diào)速方法的電動(dòng)機(jī)稱作雙速電機(jī)，采用變極調(diào)速方法的電動(dòng)機(jī)稱作雙速電機(jī)， 由于調(diào)速時(shí)其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對由于調(diào)速時(shí)其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對 調(diào)速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床調(diào)速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床 等機(jī)床上。等機(jī)床上。 A1 A2 X1X2 S N T n 0 n o 22 RR 2 R 2 R ( 變

12、轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線式電動(dòng)機(jī)特有的一種調(diào)變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線式電動(dòng)機(jī)特有的一種調(diào) 速方法。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速平滑、設(shè)備簡單投資少，速方法。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速平滑、設(shè)備簡單投資少， 缺點(diǎn)是能耗較大。這種調(diào)速方式廣泛應(yīng)用于各種缺點(diǎn)是能耗較大。這種調(diào)速方式廣泛應(yīng)用于各種 提升、起重設(shè)備中。提升、起重設(shè)備中。 n n TL TL s s T s 2 R 2 R o 制動(dòng)方法制動(dòng)方法 機(jī)械制動(dòng)機(jī)械制動(dòng) 電氣制動(dòng)電氣制動(dòng) 能耗制動(dòng)能耗制動(dòng) 反接制動(dòng)反接制動(dòng) 發(fā)電反饋制動(dòng)發(fā)電反饋制動(dòng) 在斷開三相電源的同時(shí)，給電動(dòng)機(jī)其中兩相在斷開三相電源的同時(shí)，給電動(dòng)機(jī)其中兩相 繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場與繞組通入直流電流，直流

13、電流形成的固定磁場與 旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的 轉(zhuǎn)距（制動(dòng)轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)距（制動(dòng)轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 磁極數(shù)磁極數(shù)( 極對數(shù)極對數(shù) p = 2 ) 例如：例如： Y 132 M4 用以表明電動(dòng)機(jī)的系列、幾何尺寸和極數(shù)。用以表明電動(dòng)機(jī)的系列、幾何尺寸和極數(shù)。 機(jī)座長度代號機(jī)座長度代號 機(jī)座中心高（機(jī)座中心高（mm） 三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī) 教材表教材表8.8.1中列出了各種電動(dòng)機(jī)的系列代號。中列出了各種電動(dòng)機(jī)的系列代號。 異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品名稱代號異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品名稱代號 接線盒接線盒 。通常。通常 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)電機(jī)

14、容量電機(jī)容量Y3kW 聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)電電機(jī)機(jī)容容量量 kW4 U2 U1W2 V1V2 W1 U1 U2 W2U2V2 V1W1U1 W1V1 W2V2 例如：例如：380/220V、Y/ 是指線電壓為是指線電壓為 380V 時(shí)時(shí) 采用采用 Y聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)；線電壓為；線電壓為 220V 時(shí)采用時(shí)采用 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)。 表示星形表示星形聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)下電機(jī)下電機(jī) 的線電流為的線電流為 6.73A；三角形；三角形聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)下線電流為下線電流為 11.64A。 兩種接法下相電流均為兩種接法下相電流均為 6.73A。 1 2 P P cos3 NN1 IUP 鼠籠電機(jī)鼠籠電機(jī) =7293 電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的電動(dòng)機(jī)在

15、額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的 額定功率是指電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)額定功率是指電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī) 械功率械功率 P2，它不等于從電源吸取的電功率，它不等于從電源吸取的電功率 P1。 PN 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)較低，在額定負(fù)載三相異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)較低，在額定負(fù)載 時(shí)約為時(shí)約為 0.7 0.9?？蛰d時(shí)功率因數(shù)很低，只有?？蛰d時(shí)功率因數(shù)很低，只有 0.2 0.3。額定負(fù)載時(shí)，功率因數(shù)最高。額定負(fù)載時(shí)，功率因數(shù)最高。 電機(jī)在額定電壓、額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速。電機(jī)在額定電壓、額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速。 P2 cos O 0 N0 N n nn s 額額定定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差差率率 指電機(jī)絕緣材料能夠承受

16、的極限溫度等級，分指電機(jī)絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分 為為A、E、B、F、H五級，五級，A級最低級最低(105C)，H 級最高級最高(180C)。 轉(zhuǎn)子一般用鼠籠式轉(zhuǎn)子一般用鼠籠式 定子定子 定子定子 繞組繞組 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 AA N S 定子繞組產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場定子繞組產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場 ，可用，可用正、反兩個(gè)正、反兩個(gè) 旋轉(zhuǎn)磁場合成來等效。即旋轉(zhuǎn)磁場合成來等效。即 - + - m = + -= m 2 1 t O . . . . F 鼠籠式轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子 導(dǎo)條及電流導(dǎo)條及電流 AA iA A BB A iB tIi sin AmA )90sin( BmB tIi 正弦波形如圖所示。正弦波形如圖所示。 iB iA m I i t O 45t 0 t A BB A o 0