第八章三相交流電動機

1、33 MHz 第八章第八章 電動機電動機第一節(jié)第一節(jié) 第二節(jié)第二節(jié) 第三節(jié)第三節(jié) 三相旋轉(zhuǎn)三相旋轉(zhuǎn) 磁場磁場第四節(jié)第四節(jié) 第五節(jié)第五節(jié) 第六節(jié)第六節(jié) 33 MHz概述概述電動機電動機交流交流三相三相同步機同步機發(fā)電機發(fā)電機電動機電動機電能電能 )(機械能機械能機械能機械能 )(電能電能鼠籠式鼠籠式按所用按所用電源電源不同不同按內(nèi)部磁場與按內(nèi)部磁場與軸轉(zhuǎn)速的關(guān)系軸轉(zhuǎn)速的關(guān)系按相數(shù)按相數(shù)按轉(zhuǎn)子按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)繞線式繞線式電機電機直流直流異步機異步機單相單相33 MHz8.1 三相異步電動機三相異步電動機的基本構(gòu)造的基本構(gòu)造主要由主要由定子定子和和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子兩部分組成兩部分組成定子：固定不動的部分定子：

2、固定不動的部分轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)動的部分轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)動的部分33 MHz33 MHz33 MHz一、一、定子機座機座定子繞組定子繞組銘牌數(shù)據(jù)銘牌數(shù)據(jù)出線端子出線端子( (不動的部分不動的部分) )主要由主要由機座、定子鐵心機座、定子鐵心和和定子繞組定子繞組等組成等組成33 MHz 定子繞組定子繞組定子鐵心硅鋼片定子鐵心硅鋼片 內(nèi)表面有凹槽（下線槽），用于嵌放繞組內(nèi)表面有凹槽（下線槽），用于嵌放繞組由互相絕緣的硅鋼片疊成由互相絕緣的硅鋼片疊成定子鐵心定子鐵心下線槽下線槽33 MHz 用帶有絕緣層的導線（漆包線或紗包線）繞成用帶有絕緣層的導線（漆包線或紗包線）繞成 每組繞組稱為一相，每相有兩個出線端每組繞組稱為

3、一相，每相有兩個出線端 U1、V1、W1稱為三相繞組的首端，稱為三相繞組的首端，U2、V2、W2為末端為末端U1U2V1V2W1W2三三相相定定子子繞繞組組 均勻分成三組，按一定規(guī)律嵌放在定子內(nèi)表面的下線槽內(nèi)均勻分成三組，按一定規(guī)律嵌放在定子內(nèi)表面的下線槽內(nèi)33 MHz三相籠型異步電動機出線端及接法定子繞組六個端線引到接線盒內(nèi)，可以接成定子繞組六個端線引到接線盒內(nèi)，可以接成Y Y形或形接法形或形接法。33 MHz二、二、轉(zhuǎn)子由由轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組和和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成轉(zhuǎn)軸構(gòu)成( (轉(zhuǎn)動的部分轉(zhuǎn)動的部分) )鼠籠式轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子33 MHz轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 子子 鐵鐵 心心 轉(zhuǎn)子鐵心是電動機磁路的一部

4、分，一般由相轉(zhuǎn)子鐵心是電動機磁路的一部分，一般由相互絕緣的硅鋼片疊壓而成，表面有均勻分布的凹互絕緣的硅鋼片疊壓而成，表面有均勻分布的凹槽，用來嵌放轉(zhuǎn)子導體。槽，用來嵌放轉(zhuǎn)子導體。轉(zhuǎn)子硅鋼片轉(zhuǎn)子硅鋼片33 MHz轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 子子 繞繞 組組(1)(1)鼠籠式繞組鼠籠式繞組轉(zhuǎn)子繞組按其結(jié)構(gòu)分有轉(zhuǎn)子繞組按其結(jié)構(gòu)分有鼠籠式鼠籠式和和繞線式繞線式兩種兩種鼠籠繞組鼠籠繞組鑄鋁轉(zhuǎn)子鑄鋁轉(zhuǎn)子 這種轉(zhuǎn)子是將融化了的鋁液直接澆這種轉(zhuǎn)子是將融化了的鋁液直接澆注在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)，并連同兩端的短路環(huán)和注在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)，并連同兩端的短路環(huán)和風扇澆注在一起風扇澆注在一起。 在轉(zhuǎn)子鐵心均勻分布的每個槽內(nèi)各放在轉(zhuǎn)子鐵心均勻分布的每個槽內(nèi)各放置

5、一根導體，在鐵心兩端安放兩個端環(huán)，置一根導體，在鐵心兩端安放兩個端環(huán)，稱為短路環(huán)，然后把所有導體伸出槽外稱為短路環(huán)，然后把所有導體伸出槽外的部分與端環(huán)聯(lián)接起來。若去掉鐵心，的部分與端環(huán)聯(lián)接起來。若去掉鐵心，則繞組部分就像一個鼠籠，這也是鼠籠則繞組部分就像一個鼠籠，這也是鼠籠式電動機名稱的由來。這種鼠籠式繞組式電動機名稱的由來。這種鼠籠式繞組既可以用銅條焊接而成，也可以用鋁澆既可以用銅條焊接而成，也可以用鋁澆鑄。鑄。33 MHz(2)繞線式繞組繞線式轉(zhuǎn)子接線繞線式轉(zhuǎn)子接線繞線式繞組是與定子繞組相似的對稱三相繞組，一般接成繞線式繞組是與定子繞組相似的對稱三相繞組，一般接成Y Y形。每相出線端分別形

6、。每相出線端分別聯(lián)接到安裝在轉(zhuǎn)軸上的滑環(huán)上，環(huán)與環(huán)、環(huán)與轉(zhuǎn)軸之間相互絕緣，依靠滑環(huán)與電聯(lián)接到安裝在轉(zhuǎn)軸上的滑環(huán)上，環(huán)與環(huán)、環(huán)與轉(zhuǎn)軸之間相互絕緣，依靠滑環(huán)與電刷的滑動接觸與外電路相聯(lián)接。刷的滑動接觸與外電路相聯(lián)接。繞線式轉(zhuǎn)子的特點是可以通過滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子的特點是可以通過滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子繞組回路接入附加電阻，用以改善電動機的起動性能或調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。繞組回路接入附加電阻，用以改善電動機的起動性能或調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。33 MHz繞線式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖繞線式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖33 MHz8.2 8.2 三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理n1neiNSF磁鐵磁鐵閉合閉合線圈線圈e方向用方向

7、用右手定則右手定則確定確定F方向用方向用左手定則左手定則確定確定磁場旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)33 MHz異步電動機的轉(zhuǎn)動原理定子繞組通電定子繞組通電轉(zhuǎn)子導體（閉合）切割磁力線轉(zhuǎn)子導體（閉合）切割磁力線產(chǎn)生感應電動勢及感應電流產(chǎn)生感應電動勢及感應電流帶電的轉(zhuǎn)子導體在磁場中受力（左手定則）帶電的轉(zhuǎn)子導體在磁場中受力（左手定則）旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場（轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為n1）轉(zhuǎn)子導體受到電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子導體受到電磁轉(zhuǎn)矩T T的作用的作用轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來，且與旋轉(zhuǎn)磁場同方向，轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來，且與旋轉(zhuǎn)磁場同方向，轉(zhuǎn)速為n 怎樣實現(xiàn)電動機怎樣實現(xiàn)電動機 的反向旋轉(zhuǎn)的反向旋轉(zhuǎn)? ?任意對調(diào)任意對調(diào)兩接線端的接線兩接線端的接線33 MH

8、z電動機轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速: :n無轉(zhuǎn)距無轉(zhuǎn)距轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運動轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運動無轉(zhuǎn)子電動勢（轉(zhuǎn)子導體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電動勢（轉(zhuǎn)子導體不切割磁力線）轉(zhuǎn)子無電流轉(zhuǎn)子無電流提提 示示：轉(zhuǎn)子不能轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子不能轉(zhuǎn)動電動機轉(zhuǎn)速電動機轉(zhuǎn)速: :1n n和和n1是否相等是否相等？異步電機：異步電機：n n1，且且 n n1如果如果 n= n133 MHz轉(zhuǎn)差率 S 的概念轉(zhuǎn)差率為旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動機轉(zhuǎn)速之差轉(zhuǎn)差率為旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動機轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速的比值。即：與同步轉(zhuǎn)速的比值。即：%10011-=nnnS 一般地一般地2%6%Ns11

9、100%NNnnsn-=以額定轉(zhuǎn)速以額定轉(zhuǎn)速 運行時運行時: :Nn33 MHz轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s是異步電動機運行的一個重要物理量是異步電動機運行的一個重要物理量。根據(jù)根據(jù)s的正負和大小可以判斷出異步電動機的運行狀態(tài)。的正負和大小可以判斷出異步電動機的運行狀態(tài)。（3）s1時，為電磁制動狀態(tài)。時，為電磁制動狀態(tài)。 （1）0s1時，為電動機電動運行狀態(tài)。時，為電動機電動運行狀態(tài)。（2）s=1時，為電動機的起動狀態(tài)。時，為電動機的起動狀態(tài)。（4）s0時，為電動機的發(fā)電機運行狀態(tài)。時，為電動機的發(fā)電機運行狀態(tài)。33 MHz異步電動機的額定轉(zhuǎn)速異步電動機的額定轉(zhuǎn)速nN= =720r/min，電源頻率為電源頻

10、率為50Hz.求：電機是極數(shù)？額定轉(zhuǎn)差率是多少？求：電機是極數(shù)？額定轉(zhuǎn)差率是多少？解：解：額定轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速n1=750r/minpfn1601=475050601160=nfp該電機是極對數(shù)是該電機是極對數(shù)是4 4%404.075072075000=-=-=nnns例則：則：33 MHz8.3 8.3 三相三相旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生sinsin120sin120AmBmCmiItiItiIt=-=BiU1U2V1V2W1W2AiCi三相定子繞組在空間上互差三相定子繞組在空間上互差1200放置，并通入三相對稱電流放置，并通入三相對稱電流AiBiCim

11、It33 MHz規(guī)定：U1V2W1V1W21n()電流出電流出( )電流入電流入U2當當i i0 0時，電流從時，電流從繞組的首端流向末繞組的首端流向末端，當端，當i i0 0時，電時，電流從繞組的首端流流從繞組的首端流出。電流流入用符出。電流流入用符號號“”表示表示；電流電流流出用符號流出用符號“”表示。表示。33 MHzU1U2V2W1V1W2NS合成磁場方向：合成磁場方向：向下向下AiBiCimIt0=tiA=0；iB0； iC0一對磁極一對磁極（兩極）（兩極）0=t時刻時刻33 MHz其它時刻磁場方向= 180tU2V1W21nU1V2W1= 60tU1U2V2W1V1W2SN1n60

12、A=120tU2V2W1V1W21nAiBiCitmIU1當定子繞組中通入三相電流當定子繞組中通入三相電流后，產(chǎn)生的合成磁場是隨著后，產(chǎn)生的合成磁場是隨著電流的交變而在空間不斷地電流的交變而在空間不斷地旋轉(zhuǎn)著，這就是旋轉(zhuǎn)著，這就是旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場。33 MHz二、旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向與三相電源的相序一致與三相電源的相序一致1n1n換接任意兩相電源換接任意兩相電源可改變磁場的旋轉(zhuǎn)可改變磁場的旋轉(zhuǎn)方向方向AiBiCimItAiCiBimIt怎樣可以改變怎樣可以改變 旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)磁場的方向？AiBi33 MHz三、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速電流變化一周，兩極磁場在空間正好轉(zhuǎn)過一周電流變化一周，兩極磁場在空

13、間正好轉(zhuǎn)過一周磁極對數(shù)磁極對數(shù)P=1時時：如果電流的頻率為如果電流的頻率為f1，則旋轉(zhuǎn)磁場每分鐘的轉(zhuǎn)速為：則旋轉(zhuǎn)磁場每分鐘的轉(zhuǎn)速為：r r/(601f1n = =minmin）旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1 1也稱為異步電動機的同步轉(zhuǎn)速也稱為異步電動機的同步轉(zhuǎn)速33 MHz 1、極對數(shù)（P）的概念BiU1U2V1V2W1W2AiCi1=p此種接法下，合成磁場只有一對磁極，則極對數(shù)為此種接法下，合成磁場只有一對磁極，則極對數(shù)為1。即：即：NSU1U2V2W1V1W233 MHz 將每相繞組分成兩段將每相繞組分成兩段1U/2U2U/1U2W1W/2W/1W1V2V/1V/2VV1AiV2V1U1

14、U2W1W2U1U2W1W2V2CiBi按下圖放入定子槽內(nèi)按下圖放入定子槽內(nèi) 2、極對數(shù)（P）的改變33 MHz極對數(shù)極對數(shù)2=pAiBiCimIt0=t1U/2U2U/1UNSSN2W1W/2W/1W1V2V/1V/2ViA=0；iB0； iC0V1V2V1U1U2W1W2U1U2W1W2V2CiBiAi33 MHz 3、極對數(shù)和轉(zhuǎn)速的關(guān)系= 60t/2UAiBiCimIt1U/2U2U/1UNSSN2W1W/2W/1W1V2V/1V/2V= 0t）in/( 6011mrpfn =1n/1U1U2V2U1W1V1WSNSN302W2W2V1V33 MHz?/min)(r 6011pfn =?

15、Hzf501=時時同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速1n/min)(r?2=p 50011=p 0003極對數(shù)極對數(shù)3=p 00014=p507磁極對數(shù)磁極對數(shù)電源頻率電源頻率電機同電機同步轉(zhuǎn)速步轉(zhuǎn)速若電源頻率為工頻若電源頻率為工頻 當電動機為當電動機為2p個磁極時，個磁極時， 旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為磁場的轉(zhuǎn)速為: :33 MHz8.4 三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與機械特性轉(zhuǎn)子中各載流導體在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下轉(zhuǎn)子中各載流導體在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下, , 受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)距之總和。受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)距之總和。22cosICTT=常數(shù)常數(shù)每極主磁通每極主磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子回路的轉(zhuǎn)子回路的功率因數(shù)功率因數(shù)一、一、

16、電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 其物理表達式為：其物理表達式為：該式不方便該式不方便測量和計算測量和計算 33 MHz 三相異步電動機的電磁關(guān)系同變壓器類似，定三相異步電動機的電磁關(guān)系同變壓器類似，定子繞組相當于變壓器的原繞組；轉(zhuǎn)子繞組相當于變子繞組相當于變壓器的原繞組；轉(zhuǎn)子繞組相當于變壓器的副繞組。定子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場將通過定壓器的副繞組。定子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場將通過定子和轉(zhuǎn)子鐵心而構(gòu)成的閉合磁路，該磁場不僅在轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子鐵心而構(gòu)成的閉合磁路，該磁場不僅在轉(zhuǎn)子的每相繞組中產(chǎn)生感應電動勢子的每相繞組中產(chǎn)生感應電動勢 e2，也要在定子的也要在定子的每相繞組中產(chǎn)生感應電動勢每相繞組中產(chǎn)生感應電動勢 e1。而實際

17、上，旋轉(zhuǎn)磁。而實際上，旋轉(zhuǎn)磁場是由定子電流和轉(zhuǎn)子電流共同作用產(chǎn)生的。場是由定子電流和轉(zhuǎn)子電流共同作用產(chǎn)生的。 設定子和轉(zhuǎn)子的每相繞組匝數(shù)分別設定子和轉(zhuǎn)子的每相繞組匝數(shù)分別為為N1和和N2，下面將對電動機的電路進行分析。下面將對電動機的電路進行分析。33 MHz1.1.旋轉(zhuǎn)磁場磁通量與定子相電壓的關(guān)系旋轉(zhuǎn)磁場磁通量與定子相電壓的關(guān)系 電動機內(nèi)旋轉(zhuǎn)磁場的磁感應強度在沿定子與轉(zhuǎn)子間氣電動機內(nèi)旋轉(zhuǎn)磁場的磁感應強度在沿定子與轉(zhuǎn)子間氣隙應是接近于正弦規(guī)律變化分布。因此，通過每隙應是接近于正弦規(guī)律變化分布。因此，通過每相定子繞相定子繞組的磁通也應是隨時間作正弦規(guī)律變化的，組的磁通也應是隨時間作正弦規(guī)律變化的

18、，即即 =msint因此，每相定子繞組中由旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的感應電動勢為因此，每相定子繞組中由旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的感應電動勢為dtdNe-=11也是正弦量，其有效值為也是正弦量，其有效值為=11144. 4NfE f1 是是 e1 的頻率，由同步轉(zhuǎn)速可得的頻率，由同步轉(zhuǎn)速可得6001pnf =每相繞組的電路圖每相繞組的電路圖1e1e1u1i2i2e2e1f2f33 MHz 定子電流不僅產(chǎn)生主磁通定子電流不僅產(chǎn)生主磁通，還將產(chǎn)生漏磁通還將產(chǎn)生漏磁通 1e1e1u1i2i2e2e1f2f每相繞組的電路圖每相繞組的電路圖主磁通要通過轉(zhuǎn)子繞組，而漏磁通將不通過轉(zhuǎn)子繞主磁通要通過轉(zhuǎn)子繞組，而漏磁通將不通過轉(zhuǎn)子繞組

19、。這樣在原繞組的電壓約束方程為組。這樣在原繞組的電壓約束方程為)()(11111eeRiu-=)(11111edtdiLRi-=如用相量表示，則可認為如用相量表示，則可認為)(111111-=EXIjRIU式中式中R1和和X1=2f1L1分別為定分別為定子每相繞組的電阻和漏磁感抗。子每相繞組的電阻和漏磁感抗。它們都很小，對于主磁通產(chǎn)生它們都很小，對于主磁通產(chǎn)生的感應電動勢可忽略，則的感應電動勢可忽略，則11-EU或或11EU 33 MHz2.轉(zhuǎn)子回路各物理量轉(zhuǎn)子回路各物理量 根據(jù)電動機的轉(zhuǎn)動原理，異步電動機之所以能夠轉(zhuǎn)動，根據(jù)電動機的轉(zhuǎn)動原理，異步電動機之所以能夠轉(zhuǎn)動，是因為轉(zhuǎn)子繞組在旋轉(zhuǎn)磁場

20、中要產(chǎn)生是因為轉(zhuǎn)子繞組在旋轉(zhuǎn)磁場中要產(chǎn)生感應電動勢感應電動勢e e2 2，進而產(chǎn)，進而產(chǎn)生生轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流i i2 2，而與旋轉(zhuǎn)磁場作用產(chǎn)生，而與旋轉(zhuǎn)磁場作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩T T 。下面討。下面討論轉(zhuǎn)子電路中的各物理量：論轉(zhuǎn)子電路中的各物理量：1e1e1u1i2i2e2e1f2f每相繞組的電路圖每相繞組的電路圖（1）轉(zhuǎn)子繞組中的感應電動勢）轉(zhuǎn)子繞組中的感應電動勢旋轉(zhuǎn)磁場的主磁通旋轉(zhuǎn)磁場的主磁通在每相轉(zhuǎn)子繞組在每相轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應電動勢產(chǎn)生感應電動勢dtdNe-=22=22244. 4NfE其有效值為其有效值為 f2為轉(zhuǎn)子繞組中電流的頻率。為轉(zhuǎn)子繞組中電流的頻率。33 MHz（2）轉(zhuǎn)子繞

21、組中電流的頻率）轉(zhuǎn)子繞組中電流的頻率 f2 因為旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子之間的相對轉(zhuǎn)速為因為旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子之間的相對轉(zhuǎn)速為 (n0 n)，所以，所以 1000026060)(fspnnnnnnpf=-=-=可見，可見，轉(zhuǎn)子電流頻率與轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)子電流頻率與轉(zhuǎn)差率 s 有關(guān)，有關(guān)，也就是與轉(zhuǎn)速也就是與轉(zhuǎn)速n 有關(guān)。有關(guān)。 在在 s=1 即即(n =0)時，轉(zhuǎn)子電流頻率最大時，轉(zhuǎn)子電流頻率最大 f2= f1。對額定對額定轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)速時，s為為26%。 由此，進而可得轉(zhuǎn)子感應電動勢的有效值為由此，進而可得轉(zhuǎn)子感應電動勢的有效值為2021244. 4sENfsE= E20為為 s = 1 ( (或或n=0)時轉(zhuǎn)子所

22、產(chǎn)生的感應電動勢的有效時轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的感應電動勢的有效值，值，=212044. 4NfE33 MHz（3）轉(zhuǎn)子繞組中的電流）轉(zhuǎn)子繞組中的電流 轉(zhuǎn)子電流也要產(chǎn)生漏磁通轉(zhuǎn)子電流也要產(chǎn)生漏磁通 2，每相繞組中的感應電動勢為，每相繞組中的感應電動勢為dtdiLe222-=對轉(zhuǎn)子電路應用對轉(zhuǎn)子電路應用KVL，有有dtdiLRieRie22222222)(=-=若用相量表示，則為若用相量表示，則為22222222)(XIjRIERIE=-=1e1e1u1i2i2e2e1f2f每相繞組的電路圖每相繞組的電路圖X2與轉(zhuǎn)子頻率與轉(zhuǎn)子頻率f 2有關(guān)，即有關(guān)，即202122222XsLfsLfX=可見，可見，轉(zhuǎn)子感抗

23、與轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)子感抗與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)有關(guān)。其中。其中X20是是s=1( (或或n=0)時的時的轉(zhuǎn)子感抗轉(zhuǎn)子感抗21202LfX=33 MHz轉(zhuǎn)子電流I2也與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)將感抗將感抗X2代如上式，可得轉(zhuǎn)子電流為代如上式，可得轉(zhuǎn)子電流為22222222)(XI jRIERIE=-=2202220222222)(sXRsEXREI= 可見，可見，)(0002nnIs= = = =2202220max21XREIs = = =如曲線所示，如曲線所示，s增加時，增加時，轉(zhuǎn)子切割磁力線加劇，轉(zhuǎn)子切割磁力線加劇，e增加，增加，I2也增加。也增加。0I2s1I233 MHz（4 4）轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)）轉(zhuǎn)子電路的功

24、率因數(shù) cos cos2 2 由于轉(zhuǎn)子漏磁通的存在，呈電感由于轉(zhuǎn)子漏磁通的存在，呈電感性，因此性，因此 I2 比比 e2 滯后滯后2角。轉(zhuǎn)子繞角。轉(zhuǎn)子繞組的功率因數(shù)為組的功率因數(shù)為222222222220cos()RRRXRsX=轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù) cos 2也與轉(zhuǎn)差率也與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)有關(guān)202SXRs 很很小小時時1cos2202XRss 較較大大時時s1cos20I2, cos 2s1I2cos 233 MHz2. 電磁轉(zhuǎn)矩特性電磁轉(zhuǎn)矩特性T=f(s)21220222)(UsXRsRKTT=由此得電磁轉(zhuǎn)矩公式由此得電磁轉(zhuǎn)矩公式22 cosICTT=22022202)( X

25、REIss = =2202222)(cosXRRs=mNfU11144.4= =由前面分析知由前面分析知：33 MHz由公式可知由公式可知21220222)(UsXRsRKTT=電磁轉(zhuǎn)矩公式電磁轉(zhuǎn)矩公式1.1.T T 與定子每相繞組電壓與定子每相繞組電壓 成正比。成正比。21U2.2.當電源電壓當電源電壓 U1 一定時，一定時，T T 是是 s 的函數(shù)的函數(shù)3.3.R2 的大小對的大小對T 有影響。繞線型異步電動機可外有影響。繞線型異步電動機可外 接電阻來改變轉(zhuǎn)子電阻接電阻來改變轉(zhuǎn)子電阻R2，從而改變轉(zhuǎn)矩。，從而改變轉(zhuǎn)矩。U 1 T TNTqTmaxTssm1OT = f(s)曲線曲線33 M

26、Hz3. 3. 機械特性機械特性maxTmSNSOTS曲曲線線)(sfT =曲曲線線)(Tfn =根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式22022212)(sXRUsRKTT=得特性曲線：得特性曲線：NnmaxTstTOnTNT0nstT1NT33 MHzNnNT電動機在額定負載時的轉(zhuǎn)矩電動機在額定負載時的轉(zhuǎn)矩1.1.額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩TN)/()(9550NNN分分轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)千千瓦瓦nPT= =三個重要轉(zhuǎn)矩三個重要轉(zhuǎn)矩OnT0n額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩(N m) 如某普通機床的主軸電機如某普通機床的主軸電機(Y132M-4(Y132M-4型型) )的額定功率為的額定功率為7.5kw, kw, 額定轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速為1440

27、r/min, 則額定轉(zhuǎn)矩為則額定轉(zhuǎn)矩為nPnPT9550602= = =m.N7 .4914405 .795509550NNN= = = =nPT33 MHz.最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩Tmax轉(zhuǎn)子軸上機械負載轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子軸上機械負載轉(zhuǎn)矩T T2 2 不能大不能大于于T Tmaxmax，否則將造成堵轉(zhuǎn)，否則將造成堵轉(zhuǎn)( (停車停車) )電機帶動最大負載的能力。電機帶動最大負載的能力。21220222UsXRsRKT=)(2021max2XUKT= =0dd= =ST令：令：求得求得202mXRss= = =臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率On0nTmax將將sm代入轉(zhuǎn)矩公式代入轉(zhuǎn)矩公式，可得，可得33 MHz max1

28、21max, )1(TUUT當當 U1 一定時一定時，Tmax為定值為定值(2) sm與與 R2 有關(guān)有關(guān)， R2 sm n 。 繞線繞線型型電機改變轉(zhuǎn)子附加電阻電機改變轉(zhuǎn)子附加電阻R2 可實現(xiàn)調(diào)速可實現(xiàn)調(diào)速2021max2XUKT=由由可得可得：33 MHz過載系數(shù)過載系數(shù)( (能力能力) )m a xNMTKT=一般三相異步電動機的過載系數(shù)為一般三相異步電動機的過載系數(shù)為1.8 2.2MK=工作時必須使工作時必須使T2 T2時時電機能起動，否則不能起動電機能起動，否則不能起動33 MHz4.4.電動機的運行分析電動機的運行分析電動機的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負載的變化而自動調(diào)電動機的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負

29、載的變化而自動調(diào)整，這種能力稱為自適應負載能力。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(qū)別于其它動力機械自適應負載能力是電動機區(qū)別于其它動力機械的重要特點（如：柴油機當負載增加時，必須由操的重要特點（如：柴油機當負載增加時，必須由操作者加大油門，才能帶動新的負載作者加大油門，才能帶動新的負載) )。此過程中，此過程中， n 、sE2 , I2 I1 電源提供的功率自動增加。電源提供的功率自動增加。T2 sT2 TT =T2n T T 2達到新的平衡達到新的平衡T2常用特常用特性段性段0nnTOn33 MHz5. U1 和和 R2變化對機械特性的影響變化對機械特性的影響(1) U

30、1變化對機械特性的影響變化對機械特性的影響U Tm U UTst 22022212stXRURKT = =2021m2XUKT= = 202mXRs= =0nNUT2nTO33 MHz(2) R2變化對機械特性的影響變化對機械特性的影響stTTOn0nR2 Tst n 硬特性：硬特性：負載變化時，轉(zhuǎn)速變化不大，運行特性好負載變化時，轉(zhuǎn)速變化不大，運行特性好軟特性：軟特性：負載增加時轉(zhuǎn)速下降較快，但起動轉(zhuǎn)矩大，負載增加時轉(zhuǎn)速下降較快，但起動轉(zhuǎn)矩大，起動特性好。起動特性好。 maxT2T22022212stXRURKT = =2021m2XUKT= = 202mXRs= =33 MHz(3) R2

31、變化對機械特性的影響變化對機械特性的影響 不同場合應選用不不同場合應選用不同的電機。如金屬切同的電機。如金屬切削，選硬特性電機；削，選硬特性電機；重載起動則選軟特性重載起動則選軟特性電機。電機。stTTOn0nR2 Tst n 硬特性：硬特性：負載變化時，轉(zhuǎn)速變化不大，運行特性好。負載變化時，轉(zhuǎn)速變化不大，運行特性好。軟特性：軟特性：負載增加時轉(zhuǎn)速下降較快，但起動轉(zhuǎn)矩大，負載增加時轉(zhuǎn)速下降較快，但起動轉(zhuǎn)矩大，起動特性好。起動特性好。 maxT2T33 MHz三相異步電動機的銘牌和技術(shù)數(shù)據(jù)三相異步電動機的銘牌和技術(shù)數(shù)據(jù)1. 型號型號 磁極數(shù)磁極數(shù)( ( 極對數(shù)極對數(shù) p = 2 )例如：例如：

32、Y 132 S4 用以表明電動機的系列、幾何尺寸和極數(shù)。用以表明電動機的系列、幾何尺寸和極數(shù)。機座長度代號機座長度代號機座中心高機座中心高（mm）三相異步電動機三相異步電動機教材表教材表8-14中中給出了電動機的銘牌。給出了電動機的銘牌。一、一、 銘牌銘牌33 MHz異步電動機產(chǎn)品名稱代號33 MHz3. 額定額定電壓電壓UN與接法與接法例如：例如：380/220V、Y/ 是指線電壓為是指線電壓為 380V 時時 采用采用 Y聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)；線電壓為；線電壓為 220V 時采用時采用 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)。說明：一般規(guī)定，電動機的運行電壓不能高于或說明：一般規(guī)定，電動機的運行電壓不能高于或低低 于額定值的于額定

33、值的 5% 5% 。因為在電動機滿載或接近。因為在電動機滿載或接近 滿載情況下運行時，電壓過高滿載情況下運行時，電壓過高 或過低都會使或過低都會使 電動機的電流大于額定值電動機的電流大于額定值, , 從而使電動機過熱。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。電動機在額定運行時定子繞組上應加的線電壓值。33 MHz通常通常聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)電電機機容容量量Y3kW 聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)電電機機容容量量 kW4U2U1W2V1V2W1W2U2V2V1W1U1接線盒接線盒W1V1W2V2接電源接電源W1V1W2V2接電源接電源定子三相繞組的聯(lián)接方法定子三相繞組的聯(lián)接方法33 MHz 電流電流例如：例

34、如： Y / 6.73 / 11.64 A 表示星形表示星形聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)下電機的下電機的線電流為線電流為 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。兩種接法下相電流均為法下相電流均為 6.73A。 功率與效率功率與效率 12PP= = cos3NN1IUP = =鼠籠電機鼠籠電機 =7293電動機在額定運行時定子繞組的電動機在額定運行時定子繞組的線電流值線電流值。 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它不等于從電源吸取的電功率 P1。33 MHz功率因數(shù)功率因數(shù)注意：實用中

35、應選注意：實用中應選擇容量合適的電機，擇容量合適的電機，防止出現(xiàn)防止出現(xiàn) “ “大馬拉大馬拉小車小車” ” 的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。PN 三相異步電動機的功率因數(shù)較低，在額定負載時約為三相異步電動機的功率因數(shù)較低，在額定負載時約為 0.7 0.9?？蛰d時功率因數(shù)很低，只有?？蛰d時功率因數(shù)很低，只有0.2 0.3。額定負載。額定負載時，功率因數(shù)最高。時，功率因數(shù)最高。 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速電機在額定電壓、額定負載下運行時的轉(zhuǎn)速。電機在額定電壓、額定負載下運行時的轉(zhuǎn)速。P2cos O33 MHz絕緣等級絕緣等級 0N0Nnnns-=額定轉(zhuǎn)差率如：如： n N =1440 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/ /分分 sN = 0.04 指

36、電機絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分指電機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級級最高最高( (180C) )。33 MHz例已知已知Y225M-2型三相異步電動機的有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)如下：型三相異步電動機的有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)如下：pN=45KW,電源頻率電源頻率f1=50Hz，nN=2940r/m， ，啟，啟動能力動能力Kst=2.0，過載系數(shù)，過載系數(shù)KM2.2，求該電機的額定轉(zhuǎn)差率、，求該電機的額定轉(zhuǎn)差率、額定轉(zhuǎn)速時電動機轉(zhuǎn)子回路電流的頻率、額定轉(zhuǎn)矩、啟動轉(zhuǎn)額定轉(zhuǎn)速時電動機轉(zhuǎn)子回路電流的頻率、額定轉(zhuǎn)矩、啟動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩和額定輸

37、入功率。矩、最大轉(zhuǎn)矩和額定輸入功率。91.5%=N解解：101300029400.023000Nnnsn-=210.02 501Nfs fHz=由電機型號極額定轉(zhuǎn)速可知，該電動機的同步轉(zhuǎn)速為由電機型號極額定轉(zhuǎn)速可知，該電動機的同步轉(zhuǎn)速為3000r/min。則有。則有轉(zhuǎn)子回路電流頻率：轉(zhuǎn)子回路電流頻率：33 MHz9550NNNPTn=ststNTK T=2.0 146.17292.34 N m=459550146.172940N m=maxMNTK T=2.2 146.17321.57 N m=1NNNPP=4549.180.915kW=額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩啟動轉(zhuǎn)矩啟動轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定輸入

38、功率額定輸入功率33 MHz1. 功率的選擇功率的選擇 功率選得過大不經(jīng)濟，功率選得過小電動機功率選得過大不經(jīng)濟，功率選得過小電動機容易因過載而損壞。容易因過載而損壞。n 對于連續(xù)運行的電動機，所選功率應等于或略對于連續(xù)運行的電動機，所選功率應等于或略大于生產(chǎn)機械的功率。大于生產(chǎn)機械的功率。n 對于短時工作的電動機，允許在運行中有短暫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(chǎn)機械的過載，故所選功率可等于或略小于生產(chǎn)機械的功率。的功率。二、二、三相異步電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)三相異步電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)33 MHz2.u1. 種類的選擇種類的選擇一般應用場合應盡可能選用籠型

39、電動機。只有在需要調(diào)速、一般應用場合應盡可能選用籠型電動機。只有在需要調(diào)速、不能采用籠型電動機的場合才選用繞線型電動機。不能采用籠型電動機的場合才選用繞線型電動機。根據(jù)工作環(huán)境的條件選擇不同的結(jié)構(gòu)型式，如開啟式、根據(jù)工作環(huán)境的條件選擇不同的結(jié)構(gòu)型式，如開啟式、防護式、封閉式電動機。防護式、封閉式電動機。3.電壓和轉(zhuǎn)速的選擇電壓和轉(zhuǎn)速的選擇根據(jù)電動機的類型、功率以及使用地點的電源電壓來決定。根據(jù)電動機的類型、功率以及使用地點的電源電壓來決定。Y Y系列籠型電動機的額定電壓只有系列籠型電動機的額定電壓只有380V一個一個等級。大功率電動機才采用等級。大功率電動機才采用3000V和和6000V。33

40、 MHz8.6 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速和制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速和制動一、起動一、起動 起動問題：起動問題：起動電流大，起動轉(zhuǎn)矩小。起動電流大，起動轉(zhuǎn)矩小。 一般中小型籠型電機起動電流為額定電流的一般中小型籠型電機起動電流為額定電流的5 7 倍倍; ;電動機的起動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的電動機的起動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的(1.02.2)倍。倍。大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響鄰近負載的工作大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響鄰近負載的工作頻繁起動時造成熱量積累，使電機過熱頻繁起動時造成熱量積累，使電機過熱后果：后果：原因原因：起動：起動： n = 0，s =1, , 接通電源。接通電源。起動時起動時

41、，n = 0，轉(zhuǎn)子導體切割磁力線速度很大，轉(zhuǎn)子導體切割磁力線速度很大，轉(zhuǎn)子感應電勢轉(zhuǎn)子感應電勢轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流定子電流定子電流 33 MHz1 1、 起動方法起動方法(1) 直接起動（全電壓啟動）直接起動（全電壓啟動） (2) 降壓起動：降壓起動： 星形星形- -三角形三角形(Y ) 換接起動換接起動自耦降壓起動自耦降壓起動（適用于籠型電動機適用于籠型電動機）(3) 轉(zhuǎn)子串電阻起動轉(zhuǎn)子串電阻起動（適用于繞線型電動機適用于繞線型電動機）以下介紹降壓起動和轉(zhuǎn)子串電阻起動。以下介紹降壓起動和轉(zhuǎn)子串電阻起動。二、三十千瓦以下的異步電動機一般都采用直接起動。二、三十千瓦以下的異步電動機一般都采用直接起動

42、。33 MHz1. 降壓起動ZUIll3=YZUIll3=31Y= = llII(1) Y 換接起動換接起動降壓起動時的電流降壓起動時的電流為直接起動時的為直接起動時的3 31 1YlIZlU 起動起動U1U2V1V1W1W2正常正常運行運行 lIlUZU1U2V1V2W1W2設：電機每相阻抗為設：電機每相阻抗為Z三角形聯(lián)接時：三角形聯(lián)接時：星形聯(lián)接時：星形聯(lián)接時：33 MHz起動器接線簡圖起動器接線簡圖Y起動起動L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1 起動起動UPU1+Ul+U2V1V2W1W233 MHz起動器接線簡圖起動器接線簡圖 工作工作L1L3

43、L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1正常正常運行運行 lIlU+ZU1U2V1V2W1W233 MHzlUU31P= =(a) 僅適用于正常運行為三角形聯(lián)結(jié)的電機。僅適用于正常運行為三角形聯(lián)結(jié)的電機。)(2StUT (b) Y 起動起動 ststTIY 換接起動適合于空載或輕載起動的場合換接起動適合于空載或輕載起動的場合換接起動應注意的問題換接起動應注意的問題SYtst31TT= =ZlU+起動起動U1U2V1V1W1W2正常正常運行運行l(wèi)U+ZU1U2V1V2W1W233 MHzL1L3L2FUQ自耦降壓起動自耦降壓起動Q2下合：下合： 接入自耦變接入自耦變

44、 壓器，降壓壓器，降壓 起動。起動。Q2上合：上合： 切除自耦變切除自耦變 壓器，全壓壓器，全壓 工作。工作。合刀閘開關(guān)合刀閘開關(guān)Q233 MHz 自耦變壓器備有抽頭，以便得到不同的電壓自耦變壓器備有抽頭，以便得到不同的電壓（例如為電源電壓的（例如為電源電壓的73%、64%、55%），根），根據(jù)對起動轉(zhuǎn)矩的要求而選用。據(jù)對起動轉(zhuǎn)矩的要求而選用。 自耦降壓起動適用于容量較大的或正常運行自耦降壓起動適用于容量較大的或正常運行時聯(lián)成星形不能采用三角起動器的鼠籠式異步時聯(lián)成星形不能采用三角起動器的鼠籠式異步電動機。電動機。 自耦變壓器降壓起動的優(yōu)點是不受電動機自耦變壓器降壓起動的優(yōu)點是不受電動機繞組接

45、線方法的限制，可按照允許的起動電流繞組接線方法的限制，可按照允許的起動電流和所需的起動轉(zhuǎn)矩選擇不同的抽頭，常用于起和所需的起動轉(zhuǎn)矩選擇不同的抽頭，常用于起動容量較大的電動機。其缺點是設備費用高，動容量較大的電動機。其缺點是設備費用高，不宜頻繁起動。不宜頻繁起動。 33 MHz（3）繞線型電動機轉(zhuǎn)子電路串電阻起動繞線型電動機轉(zhuǎn)子電路串電阻起動20221222202st()EIRIIRX=滑環(huán)滑環(huán)電刷電刷定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 起動時將適當?shù)钠饎訒r將適當?shù)腞 串入轉(zhuǎn)子電路中，起動后將串入轉(zhuǎn)子電路中，起動后將R 短路。短路。起動電阻起動電阻 RstRstRst33 MHz若若R2選得選得適當適當，轉(zhuǎn)子電路

46、串電阻起動既可以降，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩。低起動電流，又可以增加起動轉(zhuǎn)矩。常用于要求起動轉(zhuǎn)矩較大的生產(chǎn)機械上。常用于要求起動轉(zhuǎn)矩較大的生產(chǎn)機械上。R2 Tst 22022212stXRURKT = =22RR stTTOn0nmaxT2R2R stT 轉(zhuǎn)子電路串電阻起動的特點轉(zhuǎn)子電路串電阻起動的特點33 MHzA2849230880380310453.= = = = (1)NNN3N2Ncos310 UPI = =一臺一臺Y225M-4Y225M-4型的三相異步電型的三相異步電 動機，定子繞組動機，定子繞組型型聯(lián)結(jié)，其額定數(shù)據(jù)為：聯(lián)結(jié)，其額定數(shù)據(jù)為：P2N=

47、45kW,nN=1480r/min，UN=380V， N=92.3%，cos N=0.88， Ist/IN=7.0, Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：求：( (1) 1) 額定電流額定電流IN； (2) (2) 額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)差率sN； (3) (3) 額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩 TN 、最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩Tmax 、和起動轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩TN 33 MHz (2) 由由nN=1480r/min，可知，可知 p=2minr 15000/n= =013. 015001480150000N= =- -= =- -= =nnns (3)mN 429014804595509550NN2N = =

48、 = = =.nPTmN 9638429022)(NNmaxmax = = = = =.TTTTmN 8551429091)(NNstst = = = = =.TTTT33 MHz例在上例中在上例中(1)如果負載轉(zhuǎn)矩為如果負載轉(zhuǎn)矩為510.2Nm, ,試問在試問在U=UN和和U =0.9UN兩種情況下電動機能否起動？兩種情況下電動機能否起動？(2)采用采用Y- 換接起動時，求起動電流和起動轉(zhuǎn)矩。換接起動時，求起動電流和起動轉(zhuǎn)矩。 又當負載轉(zhuǎn)矩為起動轉(zhuǎn)矩的又當負載轉(zhuǎn)矩為起動轉(zhuǎn)矩的80%和和50%時，電動機時，電動機能否起動？能否起動？ (1) 在在U=UN時時 Tst = 551.8Nm 510.2 N. m mN2510mN 4478551902st = = = =.T不能起動不能起動 (2) Ist =7IN=7 84.2=589.4 AA519645983131st stY.II= = = = = 在在U = 0.9UN 時時能起動能起動33 MHz在在80%80%額