第8章 電動機

1、跳轉(zhuǎn)到第二頁跳轉(zhuǎn)到第二頁8.1 8.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)三相異步電動機的結(jié)構(gòu)8.28.2三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理8.38.3三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩和機械特性三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩和機械特性8.4 8.4 三相異步電動機的運行特性和額定值三相異步電動機的運行特性和額定值8.5 8.5 三相異步電動機的起動、反轉(zhuǎn)、制動和調(diào)速三相異步電動機的起動、反轉(zhuǎn)、制動和調(diào)速8.6 8.6 單相異步電動機單相異步電動機8.7 8.7 三相同步電動機三相同步電動機8.6 8.6 直流電動機直流電動機8.9 8.9 電動機的選擇電動機的選擇8.10 8.10 微特電機微特電機跳轉(zhuǎn)到第

2、二頁跳轉(zhuǎn)到第二頁 發(fā)電機發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換為電能；將機械能轉(zhuǎn)換為電能；電動機電動機（ 動力電機）動力電機）（ 控制電機）控制電機）是實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或信號轉(zhuǎn)換的電磁裝置。是實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或信號轉(zhuǎn)換的電磁裝置。將電能轉(zhuǎn)換為機械能。將電能轉(zhuǎn)換為機械能。他勵電機他勵電機 并勵電機并勵電機 串勵電機串勵電機 復(fù)勵電機復(fù)勵電機 從理論上講每一類都有發(fā)電機和電動機，其中從理論上講每一類都有發(fā)電機和電動機，其中同同步發(fā)電機、步發(fā)電機、 異步電動機異步電動機是交流電機的主要運行方式。是交流電機的主要運行方式。跳轉(zhuǎn)到第二頁跳轉(zhuǎn)到第二頁同步電動機的優(yōu)缺點：同步電動機的優(yōu)缺點： 直流電動機的優(yōu)缺點：直流電動機的優(yōu)缺點：優(yōu)

3、點：優(yōu)點：調(diào)速性能好，起動轉(zhuǎn)矩大，適用于對調(diào)速性能要求高，調(diào)速性能好，起動轉(zhuǎn)矩大，適用于對調(diào)速性能要求高，或需要起動轉(zhuǎn)矩大的生產(chǎn)機械，如起重機、電力機車、或需要起動轉(zhuǎn)矩大的生產(chǎn)機械，如起重機、電力機車、大型龍門刨床、軋鋼機等。大型龍門刨床、軋鋼機等。但需要直流電源供電。結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，運行和維護但需要直流電源供電。結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，運行和維護工作量大。價格高。工作量大。價格高。跳轉(zhuǎn)到第二頁異步電動機的優(yōu)缺點：異步電動機的優(yōu)缺點：跳轉(zhuǎn)到第二頁三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機座、軸承、風扇等部件。成。此外，還有端蓋、機

4、座、軸承、風扇等部件。跳轉(zhuǎn)到第二頁基座基座 鐵心鐵心 定子繞組定子繞組 端蓋端蓋 定子是電動機的不動部分，由機座、定子鐵心和定子繞定子是電動機的不動部分，由機座、定子鐵心和定子繞組和端蓋組成。組和端蓋組成。定子的硅鋼片定子的硅鋼片 定子鐵心一般用涂有絕緣漆、厚約定子鐵心一般用涂有絕緣漆、厚約0.5mm0.5mm、內(nèi)圓周上均、內(nèi)圓周上均勻地沖有槽孔的環(huán)形硅鋼片疊壓而成，固定在機座里面。勻地沖有槽孔的環(huán)形硅鋼片疊壓而成，固定在機座里面。在鐵心的內(nèi)圓周上形成了均勻分布的軸向線槽。在鐵心的內(nèi)圓周上形成了均勻分布的軸向線槽。 跳轉(zhuǎn)到第二頁p 定子三相繞組對稱地嵌放在定子鐵心的內(nèi)槽中。定子三相繞組對稱地嵌

5、放在定子鐵心的內(nèi)槽中。首、末端首、末端U1、U2、V1、V2、W1、W2分別引出接到機座的接線盒上。分別引出接到機座的接線盒上。 接線盒接線盒 裝有三相繞組的定子裝有三相繞組的定子p 機座外緣上鑄有機座外緣上鑄有散熱筋散熱筋，以，以增加散熱面積增加散熱面積 散熱筋散熱筋 p 端蓋固定在機座上，端蓋中端蓋固定在機座上，端蓋中央孔上裝有軸承，支撐轉(zhuǎn)子。央孔上裝有軸承，支撐轉(zhuǎn)子。跳轉(zhuǎn)到第二頁W2U2V2U1V1W1W2U2V2U1V1W1 接線柱的連接接線柱的連接 星形聯(lián)結(jié)星形聯(lián)結(jié)三角形聯(lián)結(jié)三角形聯(lián)結(jié)接線盒各接線端與三相繞組的對應(yīng)關(guān)系是接線盒各接線端與三相繞組的對應(yīng)關(guān)系是根據(jù)額定電壓和供電電源電壓的

6、不同，可根據(jù)額定電壓和供電電源電壓的不同，可以用短接銅排將三相定子繞組接成星形以用短接銅排將三相定子繞組接成星形也可以連接成三角也可以連接成三角U2U1W2V1V2W1W2U2V2U1V1W1跳轉(zhuǎn)到第二頁轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、繞子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、繞子繞組和轉(zhuǎn)軸組成?；\型轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子繞線型轉(zhuǎn)子繞線型轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸 根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)的不同又分為根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)的不同又分為籠型轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子和和繞線型轉(zhuǎn)子繞線型轉(zhuǎn)子。 轉(zhuǎn)子鐵心由厚約為轉(zhuǎn)子鐵心由厚約為0.5mm0.5mm、外圓周、外圓周上沖有槽孔、中心處沖有轉(zhuǎn)軸孔的硅鋼上沖有槽孔、中心處沖有轉(zhuǎn)軸孔的硅鋼片疊壓而成。固定在轉(zhuǎn)軸

7、上，呈個圓柱片疊壓而成。固定在轉(zhuǎn)軸上，呈個圓柱形，在鐵心的外圓周上，形成了均勻分形，在鐵心的外圓周上，形成了均勻分布的軸向線槽，用來放置轉(zhuǎn)子繞組。布的軸向線槽，用來放置轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心跳轉(zhuǎn)到第二頁 (1) 鼠籠式轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子繞組的制作方面有兩種：籠型轉(zhuǎn)子繞組的制作方面有兩種：鐵芯槽內(nèi)放銅條，兩端用銅環(huán)將銅條一一短接構(gòu)成閉合回路。鐵芯槽內(nèi)放銅條，兩端用銅環(huán)將銅條一一短接構(gòu)成閉合回路。將熔化的鋁液燒鑄了轉(zhuǎn)子鐵心槽仙，并同時鑄出兩端短路環(huán)和將熔化的鋁液燒鑄了轉(zhuǎn)子鐵心槽仙，并同時鑄出兩端短路環(huán)和散熱風扇葉片。散熱風扇葉片。鼠籠轉(zhuǎn)子鼠籠轉(zhuǎn)子跳轉(zhuǎn)到第二頁 它同定子繞組一樣，也是三相對稱

8、繞組，對稱地嵌在轉(zhuǎn)子它同定子繞組一樣，也是三相對稱繞組，對稱地嵌在轉(zhuǎn)子鐵心的槽孔中。轉(zhuǎn)子繞組連接成星形，即三相繞組的末端接在鐵心的槽孔中。轉(zhuǎn)子繞組連接成星形，即三相繞組的末端接在一起，三個始端分別接到彼此絕緣的三個銅制滑環(huán)上?；h(huán)固一起，三個始端分別接到彼此絕緣的三個銅制滑環(huán)上。滑環(huán)固定在轉(zhuǎn)軸上，并與轉(zhuǎn)軸絕緣，隨軸旋轉(zhuǎn)，與固定的電刷滑動接定在轉(zhuǎn)軸上，并與轉(zhuǎn)軸絕緣，隨軸旋轉(zhuǎn)，與固定的電刷滑動接觸。電刷安裝在電刷架上，電刷的引出線與外接三相變阻器連觸。電刷安裝在電刷架上，電刷的引出線與外接三相變阻器連接。通過滑環(huán)、電刷將轉(zhuǎn)子繞組與外接變阻器構(gòu)成閉合回路。接。通過滑環(huán)、電刷將轉(zhuǎn)子繞組與外接變阻器構(gòu)成

9、閉合回路。(2) 繞線式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子 繞線型異步電動機可以通過調(diào)節(jié)外接變阻器改變轉(zhuǎn)子電繞線型異步電動機可以通過調(diào)節(jié)外接變阻器改變轉(zhuǎn)子電路電阻，達到改變電動機運行特性的目的。與之相對應(yīng)的電動路電阻，達到改變電動機運行特性的目的。與之相對應(yīng)的電動機稱為機稱為，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，具有較好的調(diào)速，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，具有較好的調(diào)速性能和起動性能。性能和起動性能。跳轉(zhuǎn)到第二頁 結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、工作可靠；不能人為改變電動結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、工作可靠；不能人為改變電動機的機械特性。機的機械特性。 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格較貴、維護工作量大；轉(zhuǎn)子外加電結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格較貴、維護工作量大；轉(zhuǎn)子外加電阻可人為改變電動

10、機的機械特性。阻可人為改變電動機的機械特性。跳轉(zhuǎn)到第二頁 通過這個實驗我們發(fā)現(xiàn)通過這個實驗我們發(fā)現(xiàn):閉合的轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場中，由閉合的轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場中，由于電磁感應(yīng)作用要跟隨旋轉(zhuǎn)磁于電磁感應(yīng)作用要跟隨旋轉(zhuǎn)磁場同方向地轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速場同方向地轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。SN 磁極間放一個由銅磁極間放一個由銅條構(gòu)成的鼠籠式轉(zhuǎn)子，條構(gòu)成的鼠籠式轉(zhuǎn)子，搖動磁極，使磁場旋轉(zhuǎn)。搖動磁極，使磁場旋轉(zhuǎn)。實驗結(jié)論實驗結(jié)論:1. 鼠籠跟著磁鐵（旋轉(zhuǎn)磁場）轉(zhuǎn)鼠籠跟著磁鐵（旋轉(zhuǎn)磁場）轉(zhuǎn)兩兩者轉(zhuǎn)動方向一致者轉(zhuǎn)動方向一致2. 鼠籠比磁鐵（磁場）轉(zhuǎn)得慢鼠籠比磁鐵（磁場）轉(zhuǎn)得慢 異步電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動原理

11、與異步電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動原理與之相似，之相似，通常把旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)通常把旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速稱為速稱為同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速稱為稱為異步電動機的轉(zhuǎn)速異步電動機的轉(zhuǎn)速。跳轉(zhuǎn)到第二頁 星形連接三相定子繞組接星形連接三相定子繞組接到對稱三相電源，定子繞組中到對稱三相電源，定子繞組中有對稱三相電流流過。有對稱三相電流流過。L2iAXBYCZL1iL3iiL3iL1imIOt2Li)120sin()120sin(sinL3L2L1tIitIitIimmmU2V1W2V2W1U1規(guī)定規(guī)定 i : “+”電流從首端流入，尾端流出。電流從首端流入，尾端流出。 i : “”電流從尾端流入，首端流出。電流從尾

12、端流入，首端流出。 ( )電流入電流入()電流出電流出三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場是由三相交流電產(chǎn)生的是由三相交流電產(chǎn)生的。 跳轉(zhuǎn)到第二頁600iL3iL1imIOt2Li t=60 t=120 t=180 t=0 (1)電流變化一周，磁場電流變化一周，磁場旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)360 。旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)的。旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)的周期為正弦交周期為正弦交電的周期電的周期T1。所以，同步轉(zhuǎn)速為所以，同步轉(zhuǎn)速為11160160fTn (2) 旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場跳轉(zhuǎn)到第二頁U2U1V1W2V2W1AU2U1V1W2V2W10t 60t 若電流若電流通入電動機定子繞組，即任意調(diào)換通入電動機定子繞組，即任意調(diào)換

13、接入電動機三相繞組的兩根電源進線接入電動機三相繞組的兩根電源進線( (電路如圖電路如圖) )2LiU1U2W1W2V1V21Li3LiNSNSn1由前面分析可知，電流由前面分析可知，電流通入電動機定子繞通入電動機定子繞組，其在空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向為組，其在空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向為。 此時，旋轉(zhuǎn)磁場的方向為此時，旋轉(zhuǎn)磁場的方向為。跳轉(zhuǎn)到第二頁式中式中: n1：旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，又稱同步轉(zhuǎn)速，單位為：旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，又稱同步轉(zhuǎn)速，單位為r/min；f1：定子電流的頻率，單位為：定子電流的頻率，單位為Hz； p：旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)。：旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)。 旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)與三相繞組的排列有關(guān)。

14、旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)與三相繞組的排列有關(guān)。pfpTn11160160 通過分析可知，通過分析可知， p對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)一需要對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)一需要pT1時時間，其同步轉(zhuǎn)速間，其同步轉(zhuǎn)速n1為為表表 8-1 異步電動機轉(zhuǎn)速和極對數(shù)的對應(yīng)關(guān)系（異步電動機轉(zhuǎn)速和極對數(shù)的對應(yīng)關(guān)系（f1=50Hz z) )p123456n1(r/min) 3 0001 5001 000750600500跳轉(zhuǎn)到第二頁NSn1n U2U1V1W2V2W1）in(r/ 6011mpfn BlvBliF1nNSvF跳轉(zhuǎn)到第二頁1nn 如果如果:1nn 跳轉(zhuǎn)到第二頁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速pfsnns1160)1 ()(111

15、nnns跳轉(zhuǎn)到第二頁例例8.2.1：一臺三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速一臺三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速 n=975 r/min，電電源頻率源頻率 f1=50 Hz。試求電動機的磁極對數(shù)和額定負載下的試求電動機的磁極對數(shù)和額定負載下的轉(zhuǎn)差率。轉(zhuǎn)差率。解：解：250 . 00001975000111nnns由于電動機的額定轉(zhuǎn)速應(yīng)接近且略小于同步轉(zhuǎn)速由于電動機的額定轉(zhuǎn)速應(yīng)接近且略小于同步轉(zhuǎn)速 n1，而，而 n1 對應(yīng)于磁極對數(shù)對應(yīng)于磁極對數(shù)p有一系列固定值。所以，有一系列固定值。所以，n1=1000 r/min , 跳轉(zhuǎn)到第二頁 異步電動機之所以能夠轉(zhuǎn)動，是因為在正弦交流電作用下，異步電動機之所以能夠轉(zhuǎn)動

16、，是因為在正弦交流電作用下，定子繞組在磁路中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組的相對定子繞組在磁路中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組的相對運動，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，此運動，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，此電流同旋轉(zhuǎn)磁場的磁通作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩之故。電流同旋轉(zhuǎn)磁場的磁通作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩之故。 因此，在討論電動機的轉(zhuǎn)矩之前，必須弄清楚定子電路和因此，在討論電動機的轉(zhuǎn)矩之前，必須弄清楚定子電路和轉(zhuǎn)子電路的各物理量及其它們之間的關(guān)系。轉(zhuǎn)子電路的各物理量及其它們之間的關(guān)系。 三相異步電動機是對稱的，所三相異步電動機是對稱的，所以我們一般只計論其中的一相電路，以我們一

17、般只計論其中的一相電路，它可以如下它可以如下 等效電路來表示。等效電路來表示。 +u1e1e1i1i2e2e2跳轉(zhuǎn)到第二頁+u1e1e1i1i2e2e2dtdNdtdiLRieeRiu1111111111)()()(j)()(1111111111EXIRIEERIUmNfEU111144. 411EU忽略忽略R1和和X1上的壓降，則：上的壓降，則： 與變壓器電路分析類似，對三與變壓器電路分析類似，對三相異步電動機有相異步電動機有式中，式中，f1為定子電流頻率，為定子電流頻率，N1定子每相每極繞組的定子每相每極繞組的等效匝數(shù)等效匝數(shù)， 為旋轉(zhuǎn)磁場每個為旋轉(zhuǎn)磁場每個磁極的磁通磁極的磁通，簡稱，簡稱

18、每極磁通每極磁通。上式表明，在電源電壓上式表明，在電源電壓U1和頻率和頻率f1不變時，不變時，旋轉(zhuǎn)磁場的每旋轉(zhuǎn)磁場的每極極磁通磁通 基本保持不變?；颈３植蛔?。跳轉(zhuǎn)到第二頁dtdiLRieRie22222222)(22222222j)(XIRIERIE+u1e1e1i1i2e2e21111126060)(sfpnnnnnnpf轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動勢轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動勢E2的有效值為的有效值為 E2=4.44 f2N2 f2：轉(zhuǎn)子電流頻率；：轉(zhuǎn)子電流頻率；X2：轉(zhuǎn)子每相繞組等效電抗。：轉(zhuǎn)子每相繞組等效電抗。導(dǎo)體每切割一對磁極時其導(dǎo)體每切割一對磁極時其上感應(yīng)電流變化一個周期上感應(yīng)電流變化一個周期 2

19、0212222222sXLsfLfLXf2、X2與轉(zhuǎn)差率有關(guān)與轉(zhuǎn)差率有關(guān)當當n=0、s=1，即轉(zhuǎn)子靜止不動時，即轉(zhuǎn)子靜止不動時12ff 轉(zhuǎn)子電流頻率轉(zhuǎn)子電流頻率轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢NfE212044. 4轉(zhuǎn)子等效電抗轉(zhuǎn)子等效電抗21202LfXs為任意情況時為任意情況時202122sXLsfX2021244. 4sENsfE12sff 跳轉(zhuǎn)到第二頁+u1e1e1i1i2e2e2轉(zhuǎn)子繞組中的電流為轉(zhuǎn)子繞組中的電流為2202220222222)(sXRsEXREI轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù) 2為為2202222222222)(cossXRRXRR跳轉(zhuǎn)到第二頁 三相異步電動機的電磁

20、轉(zhuǎn)矩是由旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子電流相三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩是由旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子電流相互作用產(chǎn)生的?？梢宰C明電磁轉(zhuǎn)互作用產(chǎn)生的?？梢宰C明電磁轉(zhuǎn)T與磁通與磁通 及轉(zhuǎn)子電流及轉(zhuǎn)子電流I2的關(guān)的關(guān)系為系為22TcosICT為與電機結(jié)構(gòu)為與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)有關(guān)的常數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場每極磁通旋轉(zhuǎn)磁場每極磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路的轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)功率因數(shù)22022202)( XREIss 2202222XRRs)(cos 1112044. 4UNfE由前面分析知：由前面分析知：21220222)(UsXRsRCTT當電源頻率一定時，當電源頻率一定時，CT為一常數(shù)為一常數(shù)跳轉(zhuǎn)到第二頁21220222)(UsXRsRC

21、TT跳轉(zhuǎn)到第二頁電機帶動最大電機帶動最大負載的能力。負載的能力。OTs異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性曲線異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性曲線maxTms0ddST由由得得202mXRs20212XUCTTm將將sm代入轉(zhuǎn)矩公式，可得代入轉(zhuǎn)矩公式，可得stT1跳轉(zhuǎn)到第二頁OTs異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性曲線異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性曲線maxTmsstT121220222UXRRCTTst體現(xiàn)了電動機帶載起動的體現(xiàn)了電動機帶載起動的能力。能力。跳轉(zhuǎn)到第二頁OTs異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性曲線異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性曲線maxTmsstT1NTNsNNNNNnPnPT5509602103 例如，某普通機床的主軸電機例如，某普通機床的主軸電機

22、(Y132M-4型型) 的額定功的額定功率為率為7.5 kw, 額定轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速為1 440 r/min, 則額定轉(zhuǎn)矩為則額定轉(zhuǎn)矩為mN7 .49mN44015 . 755095509NNN.nPT602222nPPT跳轉(zhuǎn)到第二頁OTs異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性曲線異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性曲線maxTmsstT1NTNsNmmTT表示電動機的短時過載能力。一般表示電動機的短時過載能力。一般三相異步電動機為三相異步電動機為1.82.2。冶金起。冶金起重等特殊電機為重等特殊電機為2.23.0。表示電動機的起動能力。一般三相異表示電動機的起動能力。一般三相異步電動機為步電動機為1.42.2。NststTTK

23、跳轉(zhuǎn)到第二頁maxTmSNSOTsstT1NT異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性曲線異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性曲線maxTmsNsOTsstT1NTNnmaxTstTOnTNT0n異步電動機的機械特性曲線異步電動機的機械特性曲線跳轉(zhuǎn)到第二頁 OTn異步電動機機械特性曲線異步電動機機械特性曲線 實際上，實際上，跳轉(zhuǎn)到第二頁TL T L（s ）T L TT =T Ln T 達到新的平衡達到新的平衡TL TL（s ）TL T L T 0nn T 電機發(fā)生堵轉(zhuǎn)停車電機發(fā)生堵轉(zhuǎn)停車TL TL（s）TL 180跳轉(zhuǎn)到第二頁 。 跳轉(zhuǎn)到第二頁 例例 8.4.1 Y180M-2 型三相異步電動機型三相異步電動機， PN = 22

24、 kW，UN = 380 V，三角形聯(lián)結(jié)，三角形聯(lián)結(jié)，IN = 42.2 A， N = 0.89, fN = 50 Hz、 nN = 2 940 r/min。求額定狀態(tài)下運行時的：。求額定狀態(tài)下運行時的：(1) 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率; (2) 定定子繞組的相電流子繞組的相電流; (3) 輸入有功功率輸入有功功率; (4) 效率。效率。解解：(1) 由型號知該電動機的由型號知該電動機的 2p2，即，即 p1，(2) 定子三相繞組為三角形聯(lián)結(jié)定子三相繞組為三角形聯(lián)結(jié)= = 0.023 0002 940 3 000n1nNn1sN=IN3= A = 24.2 A42.2 3I1P = (4) 效率效率(3)

25、 輸入有功功率輸入有功功率P1N= 3 UN IN N = 338042.20.89 W=24.7 kWPNP1N N = 100% = 100% = 89% 2224.7跳轉(zhuǎn)到第二頁 例例8.4.2 某三相異步電動機，額定功率某三相異步電動機，額定功率 PN = 45 kW，額，額定轉(zhuǎn)速定轉(zhuǎn)速 nN = 2 970 r/min， m = 2.2 ，Kst = 2.0。若。若 TL = 200 Nm，試問能否帶此負載：，試問能否帶此負載：(1) 長期運行長期運行; (2) 短期運行短期運行; (3) 直直接起動。接起動。解解： (1) 電動機的額定轉(zhuǎn)矩電動機的額定轉(zhuǎn)矩由于由于TN TL，故可以

26、帶此負載短時運行，故可以帶此負載短時運行。 (3) 電動機的起動轉(zhuǎn)矩電動機的起動轉(zhuǎn)矩由于由于Tst TL，故可以帶此負載直接起動，故可以帶此負載直接起動。 Tst = KstTN = 2.0145 Nm = 290 Nm 跳轉(zhuǎn)到第二頁 例例 8.4.3 某三相異步電動機某三相異步電動機，極對數(shù)極對數(shù) p = 2，定子繞組定子繞組三角形聯(lián)結(jié)，接于三角形聯(lián)結(jié)，接于 50 Hz、380 V 的三相電源上工作，當負載的三相電源上工作，當負載轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩 TL= 91 Nm 時，時，測得測得 I1L = 30 A，P1= 16 kW，n = 1 470 r/min，求該電動機帶此負載運行時的求該電動機帶此負

27、載運行時的 s 、P2 、 和和 。60 f1 2n1 = = 1 500 r/minP2 = T2 =2 n6023.146091 1470 W = 14 kW解解= 87.5 %P2P1 = 100%= = 0.021 5001 470 1 500n1nn1s = =P1 3U1LI1L = 0.81跳轉(zhuǎn)到第二頁=電機的起動：電機的起動：從異步電動機接通電源，轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動到穩(wěn)從異步電動機接通電源，轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動到穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)的過程。定運轉(zhuǎn)狀態(tài)的過程。起動條件起動條件是是TstTL。=電機良好的起動性能電機良好的起動性能: 起動電流?。黄饎与娏餍。?起動轉(zhuǎn)矩大。起動轉(zhuǎn)矩大。=異步機的起動特性：

28、異步機的起動特性：起動電流大起動電流大: IS = (57)IN； 起動起動轉(zhuǎn)矩小轉(zhuǎn)矩小: Tst = (1.42.2)TN。=影響：影響：頻繁起動時造成熱量積累頻繁起動時造成熱量積累, ,易使電動機過熱。大電流易使電動機過熱。大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響其他負載工作，如電燈變暗，轉(zhuǎn)矩下降使電網(wǎng)電壓降低，影響其他負載工作，如電燈變暗，轉(zhuǎn)矩下降=實際工作要求：實際工作要求：實際中應(yīng)根據(jù)電動機起動轉(zhuǎn)矩，起動電流和實際中應(yīng)根據(jù)電動機起動轉(zhuǎn)矩，起動電流和電網(wǎng)電源的要求采用適當?shù)钠饎臃椒āｋ娋W(wǎng)電源的要求采用適當?shù)钠饎臃椒?。跳轉(zhuǎn)到第二頁根據(jù)電力管理部門規(guī)定而定。教材介紹：根據(jù)電力管理部門規(guī)定而定。教材介紹：

29、 如果電動和照明負載共用一臺變壓器，則規(guī)定電動機起動如果電動和照明負載共用一臺變壓器，則規(guī)定電動機起動時，引起的電網(wǎng)電壓降不能超過額定電壓的時，引起的電網(wǎng)電壓降不能超過額定電壓的5%； 若電動機由獨立的變壓器供電，如果電動機起動頻繁，則若電動機由獨立的變壓器供電，如果電動機起動頻繁，則其功率不能超過變壓器容量的其功率不能超過變壓器容量的20%，如果電動機不經(jīng)常起動，如果電動機不經(jīng)常起動，則其功率只要不超過變壓器容量的則其功率只要不超過變壓器容量的30%即可。即可。 一般一般30 kW以下的籠型異步電動機可考慮采用直接起動。以下的籠型異步電動機可考慮采用直接起動。：起動電流較大，起動瞬間會造成電

30、網(wǎng)電壓的突然下降，：起動電流較大，起動瞬間會造成電網(wǎng)電壓的突然下降，影響負載正常工作。影響負載正常工作。不同教材介紹的不同不同教材介紹的不同 直接起動是利用閘刀開關(guān)或接觸器將電動機直接接到額直接起動是利用閘刀開關(guān)或接觸器將電動機直接接到額定電壓上的起動方式，又叫定電壓上的起動方式，又叫全壓起動全壓起動。：簡單、經(jīng)濟、起動快。：簡單、經(jīng)濟、起動快。：跳轉(zhuǎn)到第二頁 為了減少起動電流，在起動時降低異步電動機定子繞為了減少起動電流，在起動時降低異步電動機定子繞組的電壓，待電機達到或接近額定轉(zhuǎn)速時，再使電機在額組的電壓，待電機達到或接近額定轉(zhuǎn)速時，再使電機在額定電壓下正常運行的方法稱為定電壓下正常運行的

31、方法稱為降壓起動降壓起動。 由于異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與外加由于異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與外加電壓的平方成正比，降壓起動時，電機電壓的平方成正比，降壓起動時，電機的起動轉(zhuǎn)矩降低很多，所以的起動轉(zhuǎn)矩降低很多，所以降壓起動法降壓起動法僅適用于空載或輕載起動的場合僅適用于空載或輕載起動的場合。 降壓起動方法有：定子串電抗器起動降壓起動方法有：定子串電抗器起動、Y- 換接起動；自耦降壓起動；軟起動。換接起動；自耦降壓起動；軟起動。 降壓起動的專用設(shè)備稱為降壓起動的專用設(shè)備稱為起動補償器起動補償器。 這種起動方法是在電動機定子繞組的電路中串入一個這種起動方法是在電動機定子繞組的電路中串入一個三相電抗器，其接線

32、如圖所示。三相電抗器，其接線如圖所示。跳轉(zhuǎn)到第二頁 在起動時將定子繞組連接成星形，通電在起動時將定子繞組連接成星形，通電后電動機運轉(zhuǎn)，當轉(zhuǎn)速升高到接近額定轉(zhuǎn)速后電動機運轉(zhuǎn)，當轉(zhuǎn)速升高到接近額定轉(zhuǎn)速時再換接成三角形。線路圖如下：時再換接成三角形。線路圖如下：Y接起動接運行：正常運行時定子繞組是三角形連：正常運行時定子繞組是三角形連接，且每相繞組有兩個引出端子的電動機。接，且每相繞組有兩個引出端子的電動機。：起動電流為全壓起動時的：起動電流為全壓起動時的13。：起動轉(zhuǎn)矩均為全壓起動時的：起動轉(zhuǎn)矩均為全壓起動時的13。證明略證明略跳轉(zhuǎn)到第二頁L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L

33、2V1W2L1U1動觸點動觸點Y動觸點動觸點靜觸點靜觸點跳轉(zhuǎn)到第二頁L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1UPU1+Ul+U2V1V2W1W2跳轉(zhuǎn)到第二頁 工作工作L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2Ul+U1V1V2W1W2跳轉(zhuǎn)到第二頁起動運行 利用三相自耦變壓器將電動機在利用三相自耦變壓器將電動機在起動過程中的端電壓降低，以達到減起動過程中的端電壓降低，以達到減小起動電流的目的。自耦變壓器備有小起動電流的目的。自耦變壓器備有40、60、80 （降壓比降壓比kA）等多）等多種抽頭，使用時要根據(jù)電動機起動轉(zhuǎn)種抽頭

34、，使用時要根據(jù)電動機起動轉(zhuǎn)矩的要求具體選擇。接線圖如下矩的要求具體選擇。接線圖如下 自耦變壓器降壓起動電流為直接起動自耦變壓器降壓起動電流為直接起動電流的電流的kA2；其起動轉(zhuǎn)矩也為后者的其起動轉(zhuǎn)矩也為后者的kA2 。 優(yōu)點優(yōu)點:不受電動機繞組不受電動機繞組接線方法接線方法的限制，可按照允許的起動電流和所需的起的限制，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，常用于起動容量較大的電動機。動轉(zhuǎn)矩選擇不同的抽頭，常用于起動容量較大的電動機。 缺點缺點是設(shè)備費用高，不宜頻繁起動。是設(shè)備費用高，不宜頻繁起動。跳轉(zhuǎn)到第二頁L1L3L2FUQQ2跳轉(zhuǎn)到第二頁起動電流倍數(shù)起動電流倍數(shù) 例例8.5.

35、1 一臺一臺 Y250M-6 型三相籠型異步電動機，型三相籠型異步電動機，UN=380 V，三角形聯(lián)結(jié)，三角形聯(lián)結(jié)，PN =37 kW，nN =985 r/min，IN =72 A，Kst = 1.8，KC =6.5。已知電動機起動時的負載轉(zhuǎn)矩。已知電動機起動時的負載轉(zhuǎn)矩TL = 250 Nm，從，從電源取用的電流不得超過電源取用的電流不得超過360 A，試問：，試問：(1) 能否直接起動？能否直接起動？(2) 能否采用星形三角形起動？能否采用星形三角形起動？(3) 能否采用能否采用 KA = 0.8 的自耦變的自耦變壓器起動？壓器起動？ 解解 (1) 電動機的額定轉(zhuǎn)矩電動機的額定轉(zhuǎn)矩直接起動

36、時的起動轉(zhuǎn)矩和起動電流直接起動時的起動轉(zhuǎn)矩和起動電流由于由于IS 360 A，所以不能直接起動。，所以不能直接起動。TN = = Nm =359 Nm60 2 PN nN60 23.1437103985Tst = KstTN = 1.8359 Nm = 646 NmIst = KCIN = 6.572 A = 468 A跳轉(zhuǎn)到第二頁(2) 星形三角形起動時的起動轉(zhuǎn)矩和起動電流星形三角形起動時的起動轉(zhuǎn)矩和起動電流由于由于 TYst TL， Ist 360 A，所以可以采用自耦變，所以可以采用自耦變壓器起動。壓器起動。TYst = Tst = 359 Nm = 215 Nm1313 IYst =

37、Ist = 468 A = 156 A1313T st = KATst = 0.8 646 Nm = 413 Nm22I st = KA2Ist = 0.82468 A = 300 A跳轉(zhuǎn)到第二頁R 12220220)(st2IIRXREIRR滑環(huán)滑環(huán)電刷電刷定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子起動電阻起動電阻跳轉(zhuǎn)到第二頁起動電阻起動電阻繞線式電動機的啟動線路繞線式電動機的啟動線路22RR stTTOn0nmaxTstT 22022212stXRURCTTR2 Tst 跳轉(zhuǎn)到第二頁 因為三相異步電動機的轉(zhuǎn)動方向是由旋轉(zhuǎn)磁場的方向因為三相異步電動機的轉(zhuǎn)動方向是由旋轉(zhuǎn)磁場的方向決定的，而旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向取決于定子繞組中

38、通入三相電決定的，而旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向取決于定子繞組中通入三相電流的相序。因此，要改變?nèi)喈惒诫妱訖C的轉(zhuǎn)動方向非常流的相序。因此，要改變?nèi)喈惒诫妱訖C的轉(zhuǎn)動方向非常容易，只要將電動機三相供電電源中的任意兩相對調(diào)，這容易，只要將電動機三相供電電源中的任意兩相對調(diào)，這時接到電動機定子繞組的電流相序被改變，旋轉(zhuǎn)磁場的方時接到電動機定子繞組的電流相序被改變，旋轉(zhuǎn)磁場的方向也被改變，電動機就實現(xiàn)了反轉(zhuǎn)。向也被改變，電動機就實現(xiàn)了反轉(zhuǎn)。M3M3跳轉(zhuǎn)到第二頁制動方法制動方法機械制動機械制動電氣制動電氣制動能耗制動能耗制動反接制動反接制動發(fā)電反饋制動發(fā)電反饋制動加機械抱閘，常用方法制動電磁鐵制動加機械抱閘，常用方

39、法制動電磁鐵制動跳轉(zhuǎn)到第二頁pfsnsn1160)1 ()1 (三相異步電動機的轉(zhuǎn)速：三相異步電動機的轉(zhuǎn)速： 電動機的電動機的調(diào)速調(diào)速就是在一定的負載條件下，人為地改變電動就是在一定的負載條件下，人為地改變電動的電路參數(shù)，使電動機的轉(zhuǎn)速改變，以滿足生產(chǎn)過程的要求。的電路參數(shù)，使電動機的轉(zhuǎn)速改變，以滿足生產(chǎn)過程的要求。跳轉(zhuǎn)到第二頁 單相異步電動機由單相交流電源供電，使用方便，廣泛單相異步電動機由單相交流電源供電，使用方便，廣泛應(yīng)用于日常生活、醫(yī)療器材和自動控制系統(tǒng)中應(yīng)用于日常生活、醫(yī)療器材和自動控制系統(tǒng)中 。如民用電扇、。如民用電扇、洗衣機、電冰箱、和手槍電鉆中都有用單相電動機做動力，洗衣機、電

40、冰箱、和手槍電鉆中都有用單相電動機做動力，其功率較小，一般為幾瓦至幾百瓦。其功率較小，一般為幾瓦至幾百瓦。 單相異步電動機的結(jié)構(gòu)和三相異步電動機相似，有定單相異步電動機的結(jié)構(gòu)和三相異步電動機相似，有定子和轉(zhuǎn)子兩個基本部分。其轉(zhuǎn)子是籠型的，定子繞組為單子和轉(zhuǎn)子兩個基本部分。其轉(zhuǎn)子是籠型的，定子繞組為單相的。相的。 在定子繞組中通入單相交流電后，將產(chǎn)生一個位置固在定子繞組中通入單相交流電后，將產(chǎn)生一個位置固定、大小隨時間作正弦變化的定、大小隨時間作正弦變化的脈動磁場脈動磁場，磁場的軸線與定，磁場的軸線與定子繞組的軸線重合，如圖子繞組的軸線重合，如圖Y-Y 。跳轉(zhuǎn)到第二頁 電流在正半周時，磁電流在正

41、半周時，磁通方向垂直向上；通方向垂直向上； 電流負半周時，其磁電流負半周時，其磁通方向垂直向下，它的軸通方向垂直向下，它的軸線在空間是固定不動的。線在空間是固定不動的。 一個周期內(nèi)，電流的一個周期內(nèi)，電流的變化及空間磁場分布如下變化及空間磁場分布如下圖所示。圖所示。 t8 t i O t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 定子繞組軸線 圖圖 單相定子脈沖磁場單相定子脈沖磁場Y YSN(b)YY SN(a)跳轉(zhuǎn)到第二頁 此磁場可以認為是由兩個大小相等、轉(zhuǎn)速相同、但轉(zhuǎn)向相此磁場可以認為是由兩個大小相等、轉(zhuǎn)速相同、但轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁場而合成的，與電

42、動機轉(zhuǎn)向相同的磁場稱為反的旋轉(zhuǎn)磁場而合成的，與電動機轉(zhuǎn)向相同的磁場稱為正向旋正向旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)磁場，與電動機轉(zhuǎn)向相反的，稱為，與電動機轉(zhuǎn)向相反的，稱為逆向旋轉(zhuǎn)磁場逆向旋轉(zhuǎn)磁場。tBO45 90 135 180235 270 315 360B1 B2B2 B1B1 B2B1 B2B2 B1B1 B2B2 B1B1 B2B2 B1BBBBBB 正向旋轉(zhuǎn)磁場正向旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生是順時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩；對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生是順時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩；逆向逆向旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。由于在任何時刻對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。由于在任何時刻這兩個電磁轉(zhuǎn)矩都大小相等、方向相反，所以電動機的轉(zhuǎn)子是

43、這兩個電磁轉(zhuǎn)矩都大小相等、方向相反，所以電動機的轉(zhuǎn)子是不會轉(zhuǎn)動的，也就是說單相異步電動機的起動轉(zhuǎn)矩為零。不會轉(zhuǎn)動的，也就是說單相異步電動機的起動轉(zhuǎn)矩為零。跳轉(zhuǎn)到第二頁Bt1t2t3t4t5t6t7t8t8-17 脈動磁場分成兩個轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁場1t2t3t4t5t6t7t0tttBBBBmBmB mB mBmBmB mB mB mB BmBmBmBmBBmBmB mB 跳轉(zhuǎn)到第二頁TTTT10022ss單相異步電動機的機械特性 但如果用外力使轉(zhuǎn)子順時針方但如果用外力使轉(zhuǎn)子順時針方向轉(zhuǎn)動起來，這時就會出現(xiàn)正向轉(zhuǎn)矩向轉(zhuǎn)動起來，這時就會出現(xiàn)正向轉(zhuǎn)矩T 大于反向轉(zhuǎn)矩大于反向轉(zhuǎn)矩T ，合成電磁轉(zhuǎn)矩不，

44、合成電磁轉(zhuǎn)矩不再為零，如圖所示。在這個合成轉(zhuǎn)矩再為零，如圖所示。在這個合成轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子就會按順時針方向加的作用下，轉(zhuǎn)子就會按順時針方向加速轉(zhuǎn)動，并將穩(wěn)定在與負載力矩平衡速轉(zhuǎn)動，并將穩(wěn)定在與負載力矩平衡的某一工作點上不停地旋轉(zhuǎn)。當然反的某一工作點上不停地旋轉(zhuǎn)。當然反向旋轉(zhuǎn)也是如此。向旋轉(zhuǎn)也是如此。 單相異步電動機沒有起動轉(zhuǎn)矩，因此要用某種特殊的起單相異步電動機沒有起動轉(zhuǎn)矩，因此要用某種特殊的起動裝置。動裝置。 正向電磁轉(zhuǎn)矩正向電磁轉(zhuǎn)矩T ，反向電磁轉(zhuǎn)矩，反向電磁轉(zhuǎn)矩T 與轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)差率）的關(guān)系與轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)差率）的關(guān)系如圖所示。如圖所示。 由于單相異步電動機總有一個反向的制動轉(zhuǎn)矩存在，所以由于單

45、相異步電動機總有一個反向的制動轉(zhuǎn)矩存在，所以其效率和負載能力都不及三相異步電動機其效率和負載能力都不及三相異步電動機。跳轉(zhuǎn)到第二頁 電容分相式異步電動機的定子有兩個電容分相式異步電動機的定子有兩個繞組，如圖所示。繞組，如圖所示。常用的起動方向有兩種。常用的起動方向有兩種。tIiAmAsin這種把同一電流變成相位不同的兩二個電流稱為是這種把同一電流變成相位不同的兩二個電流稱為是分相分相。)90sin(tIiBmBSB圖圖 電容分相式電容分相式異步電動機異步電動機AiAiBC 一個是工作繞組一個是工作繞組A（主繞組）；另一（主繞組）；另一個是起動繞組個是起動繞組B（副繞組）。兩個繞組在（副繞組）。兩個繞組在空間互成空間互成90 。起動繞阻與電容起動繞阻與電容C起動繞起動繞阻與電容串聯(lián)，使起動繞組電流阻與