交流電動機(jī)的工作原理及特性課件

第五章：交流電動機(jī)的工作原理及特性本章要求：5.1三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理基本結(jié)構(gòu)、工作原理、定子繞組接線方式5.2三相異步電動機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子電路5.3三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性1第五章：交流電動機(jī)的工作原理及特性本章要求：5.1三相1、了解異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生。2、掌握異步電動機(jī)的工作原理，機(jī)械特性，以及啟動、調(diào)速和制動的各種方法、特點及應(yīng)用。3、學(xué)會用四個象限來分析異步電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。4、掌握單相電動機(jī)的工作原理和啟動方法。5、了解同步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)特點、工作原理、運(yùn)行特性及啟動方法。21、了解異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生。2包括定子和轉(zhuǎn)子兩部分。定子繞組是對稱的三相繞組，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。三相異步機(jī)的結(jié)構(gòu)3包括定子和轉(zhuǎn)子兩部分。定子繞組是對稱的三相繞組，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場三相異步機(jī)的結(jié)構(gòu)YBZXAC轉(zhuǎn)子定子定子繞組（三相）機(jī)座轉(zhuǎn)子：在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或電流。轉(zhuǎn)子有鼠籠式和繞線式。由于鼠籠式異步電動機(jī)具有一系列的優(yōu)點，應(yīng)用廣泛。鼠籠轉(zhuǎn)子

4三相異步機(jī)的結(jié)構(gòu)YBZXAC轉(zhuǎn)子定子定子繞組機(jī)座轉(zhuǎn)子：在工作原理：它是基于電磁感應(yīng)和電磁力的原理。定子旋轉(zhuǎn)磁場（合成磁場）和轉(zhuǎn)子電流的相互作用。三相異步機(jī)的工作原理異步電動機(jī)的由來。轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場之間的轉(zhuǎn)速差是保證轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的主要因素。S的取值范圍0-1。也是很重要的一個物理量。思考定子旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生的原因？5工作原理：它是基于電磁感應(yīng)和電磁力的原理。定子旋轉(zhuǎn)磁場（合成旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生AYCBZ異步機(jī)中,旋轉(zhuǎn)磁場代替了旋轉(zhuǎn)磁極(?)電流出()電流入X6旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生AYCBZ異步機(jī)中,旋轉(zhuǎn)磁場代替了旋轉(zhuǎn)磁極(?AXYCBZAXBYCZ合成磁場方向：向下7AXYCBZAXBYCZ合成磁場方向：7XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得其它電流角度下的磁場方向：8XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得8旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中兩相旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向9旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速大小

一個電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)過360°。則

同步轉(zhuǎn)速（旋轉(zhuǎn)磁場的速度）為：AXYCBZAXYCBZAXYCBZ10旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速大小一個電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間極對數(shù)（P）的概念A(yù)XBYCZ此種接法下，合成磁場只有一對磁極，則極對數(shù)為1。即：AXYCBZ11極對數(shù)（P）的概念A(yù)XBYCZ此種接法下，合成磁場只有一對磁極對數(shù)（P）的改變C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'

將每相繞組分成兩段，按右下圖放入定子槽內(nèi)。形成的磁場則是兩對磁極。AXBYCZ12極對數(shù)（P）的改變C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'極對數(shù)C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'13極對數(shù)C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'13極對數(shù)和轉(zhuǎn)速的關(guān)系14極對數(shù)和轉(zhuǎn)速的關(guān)系14

定子繞組每相都由許多線圈組成，其首端和末端通常都接在電動機(jī)的接線盒內(nèi)的接線拄上。當(dāng)電機(jī)為星形聯(lián)結(jié)時：1、2、3點封成星點，6、4、5點接電源。當(dāng)電機(jī)為三角形聯(lián)結(jié)時：1-6、2-4、3-5點封接，同時外接電源。定子繞組接線方式15定子繞組每相都由許多線圈組成，其首端和末端通5.2三相異步電動機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子

設(shè)定子和轉(zhuǎn)子每相繞組匝數(shù)為N1和N2，旋轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度近于正弦分布。把電動機(jī)的電磁關(guān)系同變壓器類似。i2定、轉(zhuǎn)子電路R1R2i1u1e1e

1e2e

2165.2三相異步電動機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子設(shè)定子和轉(zhuǎn)一、定子電路分析：二、轉(zhuǎn)子電路分析：轉(zhuǎn)子電流的頻率隨速度的變化而變化。17一、定子電路分析：二、轉(zhuǎn)子電路分析：轉(zhuǎn)子電流的頻率隨速度的變設(shè)轉(zhuǎn)子回路每相繞組的電阻和漏磁感抗為R2和X2，且有：則轉(zhuǎn)子每相回路電流為：轉(zhuǎn)子電路的功率因素為：18設(shè)轉(zhuǎn)子回路每相繞組的電阻和漏磁感抗為R2和X可見：轉(zhuǎn)子電路中的各個物理量均與S有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速有關(guān)。三相異步電動機(jī)的額定值三相異步電動機(jī)的能流圖19可見：轉(zhuǎn)子電路中的各個物理量均與S有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速有關(guān)。三相異5.3三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性一、電磁轉(zhuǎn)矩是一個非常重要的物理量，它與磁通、和I2有關(guān)，還應(yīng)考慮轉(zhuǎn)子電路的功率因素。205.3三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性一、電磁轉(zhuǎn)矩是一個非常重二、機(jī)械特性由上式得到：5.3三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性21二、機(jī)械特性由上式得到：5.3三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性1、固有特性曲線分析四個特殊點的情況，并進(jìn)行討論。理想空載點：T=0S=0N=N0額定運(yùn)行點：T=Tnn=nNS=Sn221、固有特性曲線分析四個特殊點的情況，并進(jìn)行討論。理想空載點T=Tmaxn=Nms=SmT=Tstn=0s=1啟動點：臨界點：23T=Tmaxn=Nms=SmT=TstnSm和Tst正比于R2，反比于X20，U決定了Tst和Tmax的大小，Tmax與R2無關(guān)。得出：24Sm和Tst正比于R2，反比于X20，U決定了Tst和第五章：交流電動機(jī)的工作原理及特性2、人為特性曲線：在此式中，改變U、R2、f都可以改變機(jī)械特性曲線。5.3三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性25第五章：交流電動機(jī)的工作原理及特性2、人為特性曲線：在此式中降低電壓U，Sm和n0不變，曲線左移，降低電壓U，在同一負(fù)載下，N下降，T下降，S增大，I2增大，將使電機(jī)發(fā)熱。第五章：交流電動機(jī)的工作原理及特性26降低電壓U，Sm和n0不變，曲線左移，降低電壓U，在同第五章：交流電動機(jī)的工作原理及特性定子回路串電阻或電抗，會引起電動機(jī)端電壓下降，與降壓相似，但最大轉(zhuǎn)矩要大一些。27第五章：交流電動機(jī)的工作原理及特性定子回路串電阻或電抗，會引

改變電源頻率，使用在恒轉(zhuǎn)矩情況下，保證磁通不變。Tmax不變。

結(jié)論：則頻率下降后，Tmax不變，Tst和Sm增大，n0下降。

第五章：交流電動機(jī)的工作原理及特性28改變電源頻率，使用在恒轉(zhuǎn)矩情況下，保證磁通不變。Tm轉(zhuǎn)子串電阻：N0和Tmax不變。

Tst和Sm隨R2的增大而增大。機(jī)械特性曲線變軟。第五章：交流電動機(jī)的工作原理及特性29轉(zhuǎn)子串電阻：第五章：交流電動機(jī)的工作原理及特性295.4三相異步電動機(jī)的啟動特性三相異步電動機(jī)啟動的主要要求：要有足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，啟動要快、平滑，啟動電流要小，啟動時安全、可靠、操作簡便，功耗小等。由于三相異步電動機(jī)啟動時N=0，S=1，從而引起很大的轉(zhuǎn)子和定子電流，而轉(zhuǎn)子功率因數(shù)很低，啟動轉(zhuǎn)矩不大。為解決這個矛盾，采用不同的啟動方法。（啟動的危害）第五章：交流電動機(jī)的工作原理及特性305.4三相異步電動機(jī)的啟動特性第五章：交流電動機(jī)的工作5.4三相異步電動機(jī)的啟動特性1、鼠籠式異步電動機(jī)的啟動方法直接啟動（全壓啟動）在一定條件下，允許直接啟動。書上P68頁特點：無需啟動設(shè)備，操作和控制簡單、可靠，在大多數(shù)工礦企業(yè)中，絕大多數(shù)電動機(jī)采用此方法。315.4三相異步電動機(jī)的啟動特性1、鼠籠式異步電動機(jī)的啟b.

電阻或電抗降壓啟動

優(yōu)點：將使定子中電流減少。但缺點：啟動轉(zhuǎn)矩將減少，能量消耗大，不經(jīng)濟(jì)。它適合于不經(jīng)常啟動或用于空載、輕載的電動機(jī)。c.Y-Δ降壓啟動適合于電動機(jī)為Δ接法。Y啟動，待電動機(jī)速度上升到一定值后，切換到Δ運(yùn)行。5.4三相異步電動機(jī)的啟動特性32b.電阻或電抗降壓啟動5.4三相異步電動機(jī)的啟動特

Y啟動的線電流是Δ啟動線電流的三分之一，同時Y啟動啟動轉(zhuǎn)矩也是Δ啟動轉(zhuǎn)矩的三分之一。特點：設(shè)備簡單，經(jīng)濟(jì)，啟動電流小。

缺點：啟動轉(zhuǎn)矩小，只適合于輕載和空載啟動。5.4三相異步電動機(jī)的啟動特性33Y啟動的線電流是Δ啟動線電流的三分之一，同時d.

自耦變壓器降壓啟動自耦變壓器的三個繞組連成星形接于三相電源，使接于變壓器副邊的電動機(jī)降壓啟動，待電動機(jī)速度上升到一定值后，切除自耦變壓器。5.4三相異步電動機(jī)的啟動特性34d.自耦變壓器降壓啟動5.4三相異步電動機(jī)的啟動特性

這與Y-Δ降壓啟動的情況一樣，只是在Y-Δ降壓啟動時，而自耦變壓器降壓啟動的K值是可以調(diào)節(jié)的。5.4三相異步電動機(jī)的啟動特性特點：K值可調(diào)，較靈活。但缺點是：它體積大，重量重，價格高，修理麻煩。常用于不經(jīng)常啟動、啟動轉(zhuǎn)矩較大、容量較大的電動機(jī)上。35這與Y-Δ降壓啟動的情況一樣，只是在Y-Δ降壓啟e.

延邊三角形啟動這種方法也屬于降壓啟動，由于接法原因，使啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩都較大。使用較少。應(yīng)根據(jù)實際情況，合理選擇電動機(jī)啟動方法。5.4三相異步電動機(jī)的啟動特性2、繞線式異步電動機(jī)的啟動方法

由于鼠籠式異步電動機(jī)具有啟動力矩小，啟動電流大等特點，不能滿足某些高啟動轉(zhuǎn)矩低啟動電流的要求，故用繞線式異步電動機(jī)。36e.延邊三角形啟動5.4三相異步電動機(jī)的啟動特性2、a.

逐級切除電阻法與直流電機(jī)相似，轉(zhuǎn)子串入電阻，逐步切除，并保證在整個啟動過程中，有較大的啟動轉(zhuǎn)矩。5.4三相異步電動機(jī)的啟動特性37a.逐級切除電阻法與直流電機(jī)相似，轉(zhuǎn)子串入電阻，逐步切除，b.頻敏變阻器啟動法逐級切除電阻較難實現(xiàn)理想的啟動，同時存在有勞動強(qiáng)度大、增加附加設(shè)備、維修麻煩等缺點。采用頻敏變阻器來啟動三相異步電動機(jī)優(yōu)點：具有自動平滑調(diào)節(jié)啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩的特性。且結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，無須經(jīng)常維修。

缺點：功率因數(shù)低，啟動轉(zhuǎn)矩的增大受到限制，不能作調(diào)速電阻用。5.4三相異步電動機(jī)的啟動特性38b.頻敏變阻器啟動法逐級切除電阻較難實現(xiàn)理想的啟動，同時存

5.5

三相異步電動機(jī)調(diào)速特性改變P、S（UR）F都可以實現(xiàn)調(diào)速。1、調(diào)壓調(diào)速

改變電源電壓U時，人為特性曲線中Tmax變小，而不變。

對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速范圍不大。對于風(fēng)機(jī)設(shè)備的調(diào)速范圍稍寬一點。395.5三相異步電動機(jī)調(diào)速特性改變P、S（U這種調(diào)速方法能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速，但當(dāng)電壓降低時，轉(zhuǎn)矩按電壓的平方比例減少。所以調(diào)速范圍不大。定子串電阻和晶閘管調(diào)壓調(diào)速都屬于這種方法。40這種調(diào)速方法能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速，但當(dāng)電壓降低時，轉(zhuǎn)矩按電壓的平2、轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速轉(zhuǎn)子電路中串不同的電阻，其不變，而Sm隨電阻的增大而增大，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速降低。它只適應(yīng)于繞線式電動機(jī)，是有級調(diào)速，隨轉(zhuǎn)速降低，特性變軟，啟動電阻兼作調(diào)速電阻用，要考慮發(fā)熱和低速損耗。它多用在重復(fù)短期運(yùn)轉(zhuǎn)的起重運(yùn)輸設(shè)備中。412、轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速轉(zhuǎn)子電路中串不同的電阻，其3、改變極對數(shù)調(diào)速

用于多速鼠籠式電機(jī)，不需要平滑調(diào)速，只要幾個特定速度，以雙速電機(jī)使用最多。其主要是改變每相定子繞組中電流的方向，通過改變定子繞組接線方式來實現(xiàn)。有兩種：每相繞組由串聯(lián)變?yōu)椴⒙?lián)，極對數(shù)減少1倍，轉(zhuǎn)速提高1倍，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。423、改變極對數(shù)調(diào)速用于多速鼠籠式電機(jī)，不需要保證改變極對數(shù)后轉(zhuǎn)向不變，要注意同時改變相序，設(shè)計控制線路時要特別注意。一般先低速，后高速，這樣才有大的啟動轉(zhuǎn)矩。極對數(shù)減少1倍，轉(zhuǎn)速提高1倍，但轉(zhuǎn)矩減少1倍，屬于恒功率調(diào)速。3、改變極對數(shù)調(diào)速43保證改變極對數(shù)后轉(zhuǎn)向不變，要注意同時改變相序4、變頻調(diào)速由于，若能夠連續(xù)改變頻率，可實現(xiàn)平滑調(diào)速。多用于鼠籠式異步電動機(jī)?？刹捎肧CR和PWM調(diào)速。444、變頻調(diào)速由于，若能夠連續(xù)改變頻率5.6

三相異步電動機(jī)的制動特性第五章：交流電動機(jī)的工作原理及特性5.7單相異步電動機(jī)5.8同步電動機(jī)455.6三相異步電動機(jī)的制動特性第五章：交流電動機(jī)的5.6

三相異步電動機(jī)的制動特性1、反饋制動由于某種原因，使，S小于0，電動機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)。此時轉(zhuǎn)子反向切割磁力線，故電流、轉(zhuǎn)矩均反向，T起制動作用。465.6三相異步電動機(jī)的制動特性1、反饋制動由于某種原因電機(jī)吸收的功率反饋給電網(wǎng)。也是發(fā)電制動。一種是負(fù)載是位能轉(zhuǎn)矩的下放重物時。一種是發(fā)生在變極或變頻調(diào)速時。5.6

三相異步電動機(jī)的制動特性47電機(jī)吸收的功率反饋給電網(wǎng)。也是發(fā)電制動。一種是負(fù)載是位能轉(zhuǎn)矩2、反接制動5.6

三相異步電動機(jī)的制動特性a.電源反接

正轉(zhuǎn)運(yùn)行時，突然改變通電相序，特性曲線變到第三象限，由于慣性作用，N不能突變，只能過渡到第二象限。482、反接制動5.6三相異步電動機(jī)的制動特性a.電源反接由于電源反接，T變負(fù)，與N相反，成為制動轉(zhuǎn)矩，與負(fù)載轉(zhuǎn)矩一起，使電機(jī)減速并停止。abc5.6

三相異步電動機(jī)的制動特性過零時切斷電源,否則電動機(jī)將反向啟動。49由于電源反接，T變負(fù)，與N相反，成為制動轉(zhuǎn)矩，與負(fù)載轉(zhuǎn)矩一起5.6

三相異步電動機(jī)的制動特性由于反接制動電流很大，應(yīng)在定子中串入電阻。特性曲線變?yōu)?，ade505.6三相異步電動機(jī)的制動特性由于反接制動電流很大，應(yīng)b.倒拉反接制動5.6

三相異步電動機(jī)的制動特性

使用在起重機(jī)下放位能負(fù)載時，為使下降速度不致太快，在轉(zhuǎn)子中串入較大的電阻。

在位能性負(fù)載的作用下，電動機(jī)沿曲線2減速過零，并在D點穩(wěn)定運(yùn)行。51b.倒拉反接制動5.6三相異步電動機(jī)的制動特性進(jìn)入第四象限后，N變負(fù)，S大于1，是反接制動。它是一種能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的制動狀態(tài)。5.6

三相異步電動機(jī)的制動特性52進(jìn)入第四象限后，N變負(fù)，S大于1，是反接制動。它是一種能穩(wěn)定5.6

三相異步電動機(jī)的制動特性3、能耗制動由于反接制動在準(zhǔn)確停車上有困難，易造成反車，能量損耗也較大。能耗制動是先斷開電源，加低壓直流電于定子，建立一個固定不變的磁場。535.6三相異步電動機(jī)的制動特性3、能耗制動由于反接制動則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)的電流與該磁場相互作用，產(chǎn)生與實際運(yùn)轉(zhuǎn)方向相反的制動轉(zhuǎn)矩，在它的作用下，電動機(jī)迅速下降并能準(zhǔn)確停車。5.6

三相異步電動機(jī)的制動特性54則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)的電流與該磁場相互作用，產(chǎn)生與實5.7單相異步電動機(jī)a.磁場和工作原理

由于單相電產(chǎn)生交變脈動的磁場，并可以分解成為兩個轉(zhuǎn)速和大小相等而方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場。555.7單相異步電動機(jī)a.磁場和工作原理

從曲線可以看出，兩個電磁轉(zhuǎn)矩大小相等而方向相反，合成轉(zhuǎn)矩為零，因而轉(zhuǎn)子不能自行啟動。故要解決電機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩問題。

使電機(jī)產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，就可以建立啟動轉(zhuǎn)矩而自行啟動。5.7單相異步電動機(jī)56從曲線可以看出，兩個電磁轉(zhuǎn)矩大小相等而方向相反b.單相異步電動機(jī)的啟動方法5.7單相異步電動機(jī)

在定子中嵌入運(yùn)行和啟動繞組，并使它們相互垂直，適當(dāng)選擇電容參數(shù)，使兩者電流在相位上相差90度，通電后可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，實現(xiàn)啟動。方向由相位超前繞組流向滯后繞組。其規(guī)律與三相電相同。57b.單相異步電動機(jī)的啟動方法5.7單相異步電動機(jī)

如要實現(xiàn)反轉(zhuǎn)，必須改變電容器的串聯(lián)位置來實現(xiàn)。電容分相式異步電動機(jī)5.7單相異步電動機(jī)58如要實現(xiàn)反轉(zhuǎn)，必須改變電容器的串聯(lián)位置來實現(xiàn)5.8同步電動機(jī)

其結(jié)構(gòu)上定子為三相對稱繞組，轉(zhuǎn)子為直流電勵磁磁極。其工作原理：三相對稱交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，與轉(zhuǎn)子磁極相互作用，使轉(zhuǎn)子與電樞旋轉(zhuǎn)磁場一起以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。其機(jī)械特性為：同步電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁電流調(diào)節(jié)可改變功率因數(shù)的大小和性質(zhì)（感性或容性）。595.8同步電動機(jī)其結(jié)構(gòu)上定子為三相對

同步電機(jī)具有功率因數(shù)可調(diào)、運(yùn)行速度恒定的優(yōu)點，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，啟動和控制設(shè)備較昂貴，主要用在低速大功率場合中。同步電機(jī)采用異步啟動法。5.8同步電動機(jī)60同步電機(jī)具有功率因數(shù)可調(diào)、運(yùn)行速度恒定的優(yōu)點第五章：交流電動機(jī)的工作原理及特性本章要求：5.1三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理基本結(jié)構(gòu)、工作原理、定子繞組接線方式5.2三相異步電動機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子電路5.3三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性61第五章：交流電動機(jī)的工作原理及特性本章要求：5.1三相1、了解異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生。2、掌握異步電動機(jī)的工作原理，機(jī)械特性，以及啟動、調(diào)速和制動的各種方法、特點及應(yīng)用。3、學(xué)會用四個象限來分析異步電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。4、掌握單相電動機(jī)的工作原理和啟動方法。5、了解同步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)特點、工作原理、運(yùn)行特性及啟動方法。621、了解異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生。2包括定子和轉(zhuǎn)子兩部分。定子繞組是對稱的三相繞組，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。三相異步機(jī)的結(jié)構(gòu)63包括定子和轉(zhuǎn)子兩部分。定子繞組是對稱的三相繞組，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場三相異步機(jī)的結(jié)構(gòu)YBZXAC轉(zhuǎn)子定子定子繞組（三相）機(jī)座轉(zhuǎn)子：在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢或電流。轉(zhuǎn)子有鼠籠式和繞線式。由于鼠籠式異步電動機(jī)具有一系列的優(yōu)點，應(yīng)用廣泛。鼠籠轉(zhuǎn)子

64三相異步機(jī)的結(jié)構(gòu)YBZXAC轉(zhuǎn)子定子定子繞組機(jī)座轉(zhuǎn)子：在工作原理：它是基于電磁感應(yīng)和電磁力的原理。定子旋轉(zhuǎn)磁場（合成磁場）和轉(zhuǎn)子電流的相互作用。三相異步機(jī)的工作原理異步電動機(jī)的由來。轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場之間的轉(zhuǎn)速差是保證轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的主要因素。S的取值范圍0-1。也是很重要的一個物理量。思考定子旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生的原因？65工作原理：它是基于電磁感應(yīng)和電磁力的原理。定子旋轉(zhuǎn)磁場（合成旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生AYCBZ異步機(jī)中,旋轉(zhuǎn)磁場代替了旋轉(zhuǎn)磁極(?)電流出()電流入X66旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生AYCBZ異步機(jī)中,旋轉(zhuǎn)磁場代替了旋轉(zhuǎn)磁極(?AXYCBZAXBYCZ合成磁場方向：向下67AXYCBZAXBYCZ合成磁場方向：7XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得其它電流角度下的磁場方向：68XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得8旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中兩相旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向69旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速大小

一個電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)過360°。則

同步轉(zhuǎn)速（旋轉(zhuǎn)磁場的速度）為：AXYCBZAXYCBZAXYCBZ70旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速大小一個電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間極對數(shù)（P）的概念A(yù)XBYCZ此種接法下，合成磁場只有一對磁極，則極對數(shù)為1。即：AXYCBZ71極對數(shù)（P）的概念A(yù)XBYCZ此種接法下，合成磁場只有一對磁極對數(shù)（P）的改變C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'

將每相繞組分成兩段，按右下圖放入定子槽內(nèi)。形成的磁場則是兩對磁極。AXBYCZ72極對數(shù)（P）的改變C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'極對數(shù)C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'73極對數(shù)C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'13極對數(shù)和轉(zhuǎn)速的關(guān)系74極對數(shù)和轉(zhuǎn)速的關(guān)系14

定子繞組每相都由許多線圈組成，其首端和末端通常都接在電動機(jī)的接線盒內(nèi)的接線拄上。當(dāng)電機(jī)為星形聯(lián)結(jié)時：1、2、3點封成星點，6、4、5點接電源。當(dāng)電機(jī)為三角形聯(lián)結(jié)時：1-6、2-4、3-5點封接，同時外接電源。定子繞組接線方式75定子繞組每相都由許多線圈組成，其首端和末端通5.2三相異步電動機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子

設(shè)定子和轉(zhuǎn)子每相繞組匝數(shù)為N1和N2，旋轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度近于正弦分布。把電動機(jī)的電磁關(guān)系同變壓器類似。i2定、轉(zhuǎn)子電路R1R2i1u1e1e

1e2e

2765.2三相異步電動機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子設(shè)定子和轉(zhuǎn)一、定子電路分析：二、轉(zhuǎn)子電路分析：轉(zhuǎn)子電流的頻率隨速度的變化而變化。77一、定子電路分析：二、轉(zhuǎn)子電路分析：轉(zhuǎn)子電流的頻率隨速度的變設(shè)轉(zhuǎn)子回路每相繞組的電阻和漏磁感抗為R2和X2，且有：則轉(zhuǎn)子每相回路電流為：轉(zhuǎn)子電路的功率因素為：78設(shè)轉(zhuǎn)子回路每相繞組的電阻和漏磁感抗為R2和X可見：轉(zhuǎn)子電路中的各個物理量均與S有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速有關(guān)。三相異步電動機(jī)的額定值三相異步電動機(jī)的能流圖79可見：轉(zhuǎn)子電路中的各個物理量均與S有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速有關(guān)。三相異5.3三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性一、電磁轉(zhuǎn)矩是一個非常重要的物理量，它與磁通、和I2有關(guān)，還應(yīng)考慮轉(zhuǎn)子電路的功率因素。805.3三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性一、電磁轉(zhuǎn)矩是一個非常重二、機(jī)械特性由上式得到：5.3三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性81二、機(jī)械特性由上式得到：5.3三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性1、固有特性曲線分析四個特殊點的情況，并進(jìn)行討論。理想空載點：T=0S=0N=N0額定運(yùn)行點：T=Tnn=nNS=Sn821、固有特性曲線分析四個特殊點的情況，并進(jìn)行討論。理想空載點T=Tmaxn=Nms=SmT=Tstn=0s=1啟動點：臨界點：83T=Tmaxn=Nms=SmT=TstnSm和Tst正比于R2，反比于X20，U決定了Tst和Tmax的大小，Tmax與R2無關(guān)。得出：84Sm和Tst正比于R2，反比于X20，U決定了Tst和第五章：交流電動機(jī)的工作原理及特性2、人為特性曲線：在此式中，改變U、R2、f都可以改變機(jī)械特性曲線。5.3三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性85第五章：交流電動機(jī)的工作原理及特性2、人為特性曲線：在此式中降低電壓U，Sm和n0不變，曲線左移，降低電壓U，在同一負(fù)載下，N下降，T下降，S增大，I2增大，將使電機(jī)發(fā)熱。第五章：交流電動機(jī)的工作原理及特性86降低電壓U，Sm和n0不變，曲線左移，降低電壓U，在同第五章：交流電動機(jī)的工作原理及特性定子回路串電阻或電抗，會引起電動機(jī)端電壓下降，與降壓相似，但最大轉(zhuǎn)矩要大一些。87第五章：交流電動機(jī)的工作原理及特性定子回路串電阻或電抗，會引

改變電源頻率，使用在恒轉(zhuǎn)矩情況下，保證磁通不變。Tmax不變。

結(jié)論：則頻率下降后，Tmax不變，Tst和Sm增大，n0下降。

第五章：交流電動機(jī)的工作原理及特性88改變電源頻率，使用在恒轉(zhuǎn)矩情況下，保證磁通不變。Tm轉(zhuǎn)子串電阻：N0和Tmax不變。

Tst和Sm隨R2的增大而增大。機(jī)械特性曲線變軟。第五章：交流電動機(jī)的工作原理及特性89轉(zhuǎn)子串電阻：第五章：交流電動機(jī)的工作原理及特性295.4三相異步電動機(jī)的啟動特性三相異步電動機(jī)啟動的主要要求：要有足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，啟動要快、平滑，啟動電流要小，啟動時安全、可靠、操作簡便，功耗小等。由于三相異步電動機(jī)啟動時N=0，S=1，從而引起很大的轉(zhuǎn)子和定子電流，而轉(zhuǎn)子功率因數(shù)很低，啟動轉(zhuǎn)矩不大。為解決這個矛盾，采用不同的啟動方法。（啟動的危害）第五章：交流電動機(jī)的工作原理及特性905.4三相異步電動機(jī)的啟動特性第五章：交流電動機(jī)的工作5.4三相異步電動機(jī)的啟動特性1、鼠籠式異步電動機(jī)的啟動方法直接啟動（全壓啟動）在一定條件下，允許直接啟動。書上P68頁特點：無需啟動設(shè)備，操作和控制簡單、可靠，在大多數(shù)工礦企業(yè)中，絕大多數(shù)電動機(jī)采用此方法。915.4三相異步電動機(jī)的啟動特性1、鼠籠式異步電動機(jī)的啟b.

電阻或電抗降壓啟動

優(yōu)點：將使定子中電流減少。但缺點：啟動轉(zhuǎn)矩將減少，能量消耗大，不經(jīng)濟(jì)。它適合于不經(jīng)常啟動或用于空載、輕載的電動機(jī)。c.Y-Δ降壓啟動適合于電動機(jī)為Δ接法。Y啟動，待電動機(jī)速度上升到一定值后，切換到Δ運(yùn)行。5.4三相異步電動機(jī)的啟動特性92b.電阻或電抗降壓啟動5.4三相異步電動機(jī)的啟動特

Y啟動的線電流是Δ啟動線電流的三分之一，同時Y啟動啟動轉(zhuǎn)矩也是Δ啟動轉(zhuǎn)矩的三分之一。特點：設(shè)備簡單，經(jīng)濟(jì)，啟動電流小。

缺點：啟動轉(zhuǎn)矩小，只適合于輕載和空載啟動。5.4三相異步電動機(jī)的啟動特性93Y啟動的線電流是Δ啟動線電流的三分之一，同時d.

自耦變壓器降壓啟動自耦變壓器的三個繞組連成星形接于三相電源，使接于變壓器副邊的電動機(jī)降壓啟動，待電動機(jī)速度上升到一定值后，切除自耦變壓器。5.4三相異步電動機(jī)的啟動特性94d.自耦變壓器降壓啟動5.4三相異步電動機(jī)的啟動特性

這與Y-Δ降壓啟動的情況一樣，只是在Y-Δ降壓啟動時，而自耦變壓器降壓啟動的K值是可以調(diào)節(jié)的。5.4三相異步電動機(jī)的啟動特性特點：K值可調(diào)，較靈活。但缺點是：它體積大，重量重，價格高，修理麻煩。常用于不經(jīng)常啟動、啟動轉(zhuǎn)矩較大、容量較大的電動機(jī)上。95這與Y-Δ降壓啟動的情況一樣，只是在Y-Δ降壓啟e.

延邊三角形啟動這種方法也屬于降壓啟動，由于接法原因，使啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩都較大。使用較少。應(yīng)根據(jù)實際情況，合理選擇電動機(jī)啟動方法。5.4三相異步電動機(jī)的啟動特性2、繞線式異步電動機(jī)的啟動方法

由于鼠籠式異步電動機(jī)具有啟動力矩小，啟動電流大等特點，不能滿足某些高啟動轉(zhuǎn)矩低啟動電流的要求，故用繞線式異步電動機(jī)。96e.延邊三角形啟動5.4三相異步電動機(jī)的啟動特性2、a.

逐級切除電阻法與直流電機(jī)相似，轉(zhuǎn)子串入電阻，逐步切除，并保證在整個啟動過程中，有較大的啟動轉(zhuǎn)矩。5.4三相異步電動機(jī)的啟動特性97a.逐級切除電阻法與直流電機(jī)相似，轉(zhuǎn)子串入電阻，逐步切除，b.頻敏變阻器啟動法逐級切除電阻較難實現(xiàn)理想的啟動，同時存在有勞動強(qiáng)度大、增加附加設(shè)備、維修麻煩等缺點。采用頻敏變阻器來啟動三相異步電動機(jī)優(yōu)點：具有自動平滑調(diào)節(jié)啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩的特性。且結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，無須經(jīng)常維修。

缺點：功率因數(shù)低，啟動轉(zhuǎn)矩的增大受到限制，不能作調(diào)速電阻用。5.4三相異步電動機(jī)的啟動特性98b.頻敏變阻器啟動法逐級切除電阻較難實現(xiàn)理想的啟動，同時存

5.5

三相異步電動機(jī)調(diào)速特性改變P、S（UR）F都可以實現(xiàn)調(diào)速。1、調(diào)壓調(diào)速

改變電源電壓U時，人為特性曲線中Tmax變小，而不變。

對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速范圍不大。對于風(fēng)機(jī)設(shè)備的調(diào)速范圍稍寬一點。995.5三相異步電動機(jī)調(diào)速特性改變P、S（U這種調(diào)速方法能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速，但當(dāng)電壓降低時，轉(zhuǎn)矩按電壓的平方比例減少。所以調(diào)速范圍不大。定子串電阻和晶閘管調(diào)壓調(diào)速都屬于這種方法。100這種調(diào)速方法能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速，但當(dāng)電壓降低時，轉(zhuǎn)矩按電壓的平2、轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速轉(zhuǎn)子電路中串不同的電阻，其不變，而Sm隨電阻的增大而增大，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速降低。它只適應(yīng)于繞線式電動機(jī)，是有級調(diào)速，隨轉(zhuǎn)速降低，特性變軟，啟動電阻兼作調(diào)速電阻用，要考慮發(fā)熱和低速損耗。它多用在重復(fù)短期運(yùn)轉(zhuǎn)的起重運(yùn)輸設(shè)備中。1012、轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速轉(zhuǎn)子電路中串不同的電阻，其3、改變極對數(shù)調(diào)速

用于多速鼠籠式電機(jī)，不需要平滑調(diào)速，只要幾個特定速度，以雙速電機(jī)使用最多。其主要是改變每相定子繞組中電流的方向，通過改變定子繞組接線方式來實現(xiàn)。有兩種：每相繞組由串聯(lián)變?yōu)椴⒙?lián)，極對數(shù)減少1倍，轉(zhuǎn)速提高1倍，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。1023、改變極對數(shù)調(diào)速用于多速鼠籠式電機(jī)，不需要保證改變極對數(shù)后轉(zhuǎn)向不變，要注意同時改變相序，設(shè)計控制線路時要特別注意。一般先低速，后高速，這樣才有大的啟動轉(zhuǎn)矩。極對數(shù)減少1倍，轉(zhuǎn)速提高1倍，但轉(zhuǎn)矩減少1倍，屬于恒功率調(diào)速。3、改變極對數(shù)調(diào)速103保證改變極對數(shù)后轉(zhuǎn)向不變，要注意同時改變相序4、變頻調(diào)速由于，若能夠連續(xù)改變頻率，可實現(xiàn)平滑調(diào)速。多用于鼠籠式異步電動機(jī)?？刹捎肧CR和PWM調(diào)速。1044、變頻調(diào)速由于，若能夠連續(xù)改變頻率5.6

三相異步電動機(jī)的制動特性第五章：交流電動機(jī)的工作原理及特性5.7單相異步電動機(jī)5.8同步電動機(jī)1055.6三相異步電動機(jī)的制動特性第五章：交流電動機(jī)的5.6

三相異步電動機(jī)的制動特性1、反饋制動由于某種原因，使，S小于0，電動機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)。此時轉(zhuǎn)子反向切割磁力線，故電流、轉(zhuǎn)矩均反向，T起制動作用。1065.6三相異步電動機(jī)的制動特性1、反饋制動由于某種原因電機(jī)吸收的功率反饋給電網(wǎng)。也是發(fā)電制動。一種是負(fù)載是位能轉(zhuǎn)矩的下放重物時。一種是發(fā)生在變極或變頻調(diào)速時。5.6

三相異步電動機(jī)的制動特性107電機(jī)吸收的功率反饋給電網(wǎng)。也是發(fā)電制動。一種是負(fù)載是位能轉(zhuǎn)矩2、反接制動5.6

三相異步電動機(jī)的制動特性a.電源反接

正轉(zhuǎn)運(yùn)行時，突然改變通電相序，特性曲線變到第三象限，由于慣性作用，N不能突變，只能過渡到第二象限。1082、反接制動5.6三相異步電動機(jī)的制動特性a.電源反接由于電源反接，T變負(fù)，與N相反，成為制動轉(zhuǎn)矩，與負(fù)載轉(zhuǎn)矩一起，使電機(jī)減速并停止。a