第六章 異步電動(dòng)機(jī)

第六章異步電動(dòng)機(jī)本章主要內(nèi)容第三節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性第九節(jié)單相異步電動(dòng)機(jī)第一節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理第七節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性第四節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的功率第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)第六節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速第八節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇本章教學(xué)要求：

理解三相交流異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理及機(jī)械特性，掌握異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和反轉(zhuǎn)的基本方法,了解調(diào)速和制動(dòng)的方法。

電動(dòng)機(jī)的作用是將交流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，電動(dòng)機(jī)分交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩大類。第一節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造交流電機(jī)分類：異步電機(jī)——感應(yīng)電機(jī)（電動(dòng)機(jī)）同步電機(jī)——發(fā)電機(jī)（大型電動(dòng)機(jī)、調(diào)功機(jī)）同步電機(jī)：電機(jī)的轉(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)的頻率之間存在一種嚴(yán)格不變的關(guān)系。異步電機(jī)：主要指感應(yīng)電機(jī)，轉(zhuǎn)子電流是定子電流感應(yīng)產(chǎn)生的，并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，由此產(chǎn)生感應(yīng)電機(jī)的名稱。異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制造、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行效率較高和具有適用的工作特征。異步電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn):功率因數(shù)較差。異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，必須從電網(wǎng)里吸收落后性的無(wú)功功率，它的功率因數(shù)總是小于１。（其他方法補(bǔ)償）不能實(shí)現(xiàn)較廣范圍的平滑調(diào)速。（變頻器）應(yīng)用：工業(yè)：中小型的軋鋼、金屬的切削、輕工機(jī)床、礦山機(jī)械農(nóng)業(yè)：水泵、脫粒、粉碎民用：電扇、空調(diào)、洗衣機(jī)異步電動(dòng)機(jī)分類異步電動(dòng)機(jī)的種類很多，從不同角度看，有不同的分類法：（1）按定子相數(shù)分有①單相異步電動(dòng)機(jī)；②兩相異步電動(dòng)機(jī)；③三相異步電動(dòng)機(jī)。（2）按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分有①繞線式異步電動(dòng)機(jī)；②鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。包括單鼠籠異步電動(dòng)機(jī)、雙鼠籠異步電動(dòng)機(jī)和深槽式異步電動(dòng)機(jī)。此外，根據(jù)電機(jī)定子繞組上所加電壓的大小，又有高壓異步電動(dòng)機(jī)、低壓異步電動(dòng)機(jī)之分。從其它角度看，還有高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電機(jī)、高轉(zhuǎn)差率異步電機(jī)、高轉(zhuǎn)速異步電機(jī)等等。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本機(jī)構(gòu)感應(yīng)電機(jī)定子繞組定子鐵心轉(zhuǎn)子機(jī)座籠型轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)子繞組繞線型定子

三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造電動(dòng)機(jī)的外形三相異步電動(dòng)機(jī)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(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)示意圖三相異步電動(dòng)機(jī)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(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。端蓋機(jī)座三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)示意圖三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)示意圖三相異步電動(dòng)機(jī)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(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。定子三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)示意圖三相異步電動(dòng)機(jī)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(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。定子轉(zhuǎn)子軸承端蓋機(jī)座

1.定子三相異步電動(dòng)機(jī)的定子是由機(jī)座、定子鐵心和定子繞組組成。定子繞組機(jī)座鐵心

一、定子：靜止部分機(jī)座：固定支撐定子鐵心，安裝固定電機(jī)：鑄鐵

定子鐵心：一般用0.5mm厚的表面涂有絕緣漆的硅鋼片。構(gòu)成磁路，嵌放定子繞組。定子繞組：電路部分，三相繞組，每相繞組由若干線圈按一定規(guī)律嵌放在定子鐵心內(nèi)。三相繞組的三個(gè)首端和三個(gè)末端都引入機(jī)座上的接線盒內(nèi)，以根據(jù)需有接成Y、△。線圈用絕緣的銅導(dǎo)線或鋁導(dǎo)線制成。通入電流，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。定子鐵心是由沖有槽孔的硅鋼片疊壓而成。定子硅鋼片二、轉(zhuǎn)子：

1、轉(zhuǎn)子鐵心：一般用0.5mm厚的表面涂有絕緣漆的硅鋼片。外面圓周形成平行槽，槽內(nèi)安放轉(zhuǎn)子繞組，

2、轉(zhuǎn)子繞組：轉(zhuǎn)子電路部分。產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，流過(guò)電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換

1）鼠籠式繞組：在轉(zhuǎn)子鐵心的槽內(nèi)裝入沒(méi)有絕緣的裸條，銅條兩端用銅環(huán)焊接成鼠籠形式。（短路式）節(jié)約銅：多數(shù)改成鋁

2）繞線式轉(zhuǎn)子繞組和定子繞組相似，用絕緣導(dǎo)線制成線圈，嵌入鐵心槽中再連接成三相繞組，一般接成Y，三相繞組的首端引出線接到固定在軸上的三個(gè)互相絕緣的滑環(huán)上。再通過(guò)壓在集電環(huán)上的三個(gè)電刷與外電路相連，接電阻，調(diào)速，成Y接。如：起重設(shè)備。繞線型轉(zhuǎn)子鐵心與繞組

2.轉(zhuǎn)子

根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)的不同又分為籠型轉(zhuǎn)子和繞線型轉(zhuǎn)子。繞線型轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)稱繞線型電動(dòng)機(jī)。外接電阻電刷滑環(huán)轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子鐵心是由相互絕緣的硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子硅鋼片2.轉(zhuǎn)子

籠型轉(zhuǎn)子是由嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的導(dǎo)電條組成，在轉(zhuǎn)子鐵心的兩端各用一個(gè)導(dǎo)電端環(huán)把所有的導(dǎo)電條連接起來(lái)?；\型轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)稱籠型電動(dòng)機(jī)。籠型轉(zhuǎn)子2.轉(zhuǎn)子在定子槽孔中放置三相彼此獨(dú)立的繞組AXBYCZABCZXYAXBYCZAXBYCZABCZXY定子繞組星接定子繞組角接端子AZBXCY設(shè)：電流的流入端用+

表示電流的流出端用?

表示在定子槽孔中放置三相彼此獨(dú)立的繞組定子繞組AXBYCZiAiBiCuAuBuCiAiBiCABCXYZ+++定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組定子繞組轉(zhuǎn)子繞組AZBXCY+++設(shè)：電流的流入端用+

表示電流的流出端用?

表示iAiBiCABCXYZiA=ImsintiB=Imsin(t–120

)iC=Imsin(t+120

)iAiBiC相序

A-B-C-A對(duì)稱三相電流流入對(duì)稱三相繞組

tiO第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理一、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)iAt=0°tiAZBXCYiA=0iB為負(fù)值iC為正值NS0°設(shè)：電流的流入端用+

表示iBiC電流的流出端用?

表示1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生Ott=60°iAZBXCYNS60°iC

=0iB為負(fù)值iA為正值iAiBiCO1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生t=90°AZBXCYNS90°iA為正值iB為負(fù)值iC為負(fù)值tiiAiBiCO1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生t=180°AZBXCYiA=0iB為正值iC為負(fù)值180°NStiiAiBiCO1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生t=0°AZBXCYNS0°Nt=180

AZBXCYS180°t=90°AZBXCYNS90°t=60AZBXCYNS60°1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生U1V1W1U2V2W2WVUit分析規(guī)定：電流I為正時(shí)，從首端流入、末端流出；為負(fù)時(shí)從首端流出、末端流入。1旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的定性分析圖解12323445566空間相差120o角的三相繞組，通入對(duì)稱三相電流時(shí)，產(chǎn)生的是一對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，當(dāng)電流經(jīng)過(guò)一個(gè)周期變化時(shí)，磁場(chǎng)也沿著順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)了一周(在空間旋轉(zhuǎn)的角度為360o)。綜上分析可以得出：tiiAiBiCOABCXYZiAiC90

60°0

AZBXCYNS0°AZBXCYNS60°相序

A-C-B-AAZBXCYNS90°iB2.改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向

改變流入三相繞組的電流相序，就能改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向；改變了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向，也就改變了三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。綜上分析可以得出：二、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理1、基本工作原理(1)電生磁：三相對(duì)稱繞組通往三相對(duì)稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。(2)磁生電：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流。(3)電磁力：轉(zhuǎn)子載流（有功分量電流）體在磁場(chǎng)作用下受電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。U2U1W2V1W1V2n2、轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率是異步電機(jī)的一個(gè)基本物理量,它反映電機(jī)的各種運(yùn)行情況。轉(zhuǎn)子未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)理想空載時(shí)，作為電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速在范圍內(nèi)變化，轉(zhuǎn)差率在0~1范圍內(nèi)變。

負(fù)載越大，轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)差率越大；反之，轉(zhuǎn)差率越小。轉(zhuǎn)差率的大小能夠反映電機(jī)的轉(zhuǎn)速大小或負(fù)載大小。電機(jī)的轉(zhuǎn)速為：

正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率一般在0.01~0.06之間，即電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速。例：通入三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組中的交流電頻率f=50HZ，試分別求電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)P=1、2、3及P=4時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n1。解：（1）P＝1三相交流電變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)也正好旋轉(zhuǎn)一周，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)速度等于三相交流電變化速度

n1=60f(轉(zhuǎn)/分)＝3000r/min2900r/min

（2）P＝2三相交流電變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)只旋轉(zhuǎn)半周旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)速度等于三相交流電變化速度的一半

n1=60f/2(轉(zhuǎn)/分)=1500r/min1440r/min(3)P=3,n1=1000r/min960r/min(4)P=4,n1=750r/min710r/min旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)

p與三相定子繞組的連接方式有關(guān)?！娫吹念l率—磁極對(duì)數(shù)3.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)

p4.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0n0的單位：轉(zhuǎn)/分

磁極對(duì)數(shù)P12345同步轉(zhuǎn)速n1r/min

300015001000750600三、異步電機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài)根據(jù)轉(zhuǎn)差率的大小和正負(fù)，異步電機(jī)有三種運(yùn)行狀態(tài)。機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茈娔芎蜋C(jī)械能變成內(nèi)能電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能能量關(guān)系制動(dòng)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)速外力使電機(jī)快速旋轉(zhuǎn)外力使電機(jī)沿磁場(chǎng)反方向旋轉(zhuǎn)定子繞組接對(duì)稱電源實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)電磁制動(dòng)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)第三節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性一.轉(zhuǎn)矩公式

轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下,受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)矩之總和。常數(shù)，與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每極磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)由此得電磁轉(zhuǎn)矩公式由前面分析知：由公式可知電磁轉(zhuǎn)矩公式1.T與定子每相繞組電壓成正比。U1

T

2.當(dāng)電源電壓U1一定時(shí)，T是

S的函數(shù)。3.R2

的大小對(duì)

T有影響。繞線式異步電動(dòng)機(jī)可外接電阻來(lái)改變轉(zhuǎn)子電阻R2

，從而改變轉(zhuǎn)距。二、機(jī)械特性曲線10TS根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式得特性曲線：0T電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)矩。1.額定轉(zhuǎn)矩TN三個(gè)重要轉(zhuǎn)矩0T額定轉(zhuǎn)矩(N?m)

如某普通機(jī)床的主軸電機(jī)(Y132M-4型)的額定功率為7.5kw,額定轉(zhuǎn)速為1440r/min,則額定轉(zhuǎn)矩為2.最大轉(zhuǎn)矩Tmax

轉(zhuǎn)子軸上機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2不能大于Tmax

，否則將造成堵轉(zhuǎn)(停車)。電機(jī)帶動(dòng)最大負(fù)載的能力。令：求得臨界轉(zhuǎn)差率0TTmax將Sm代入轉(zhuǎn)矩公式，可得當(dāng)U1

一定時(shí)，Tmax為定值過(guò)載系數(shù)(能力)一般三相異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)為工作時(shí)必須使T2<Tmax

，否則電機(jī)將停轉(zhuǎn)。電機(jī)嚴(yán)重過(guò)熱而燒壞。2)Sm與R2有關(guān)，R2

Sm

n。繞線式電機(jī)改變轉(zhuǎn)子附加電阻R′2可實(shí)現(xiàn)調(diào)速。

3.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩。起動(dòng)時(shí)n=0時(shí)，s=12)Tst與R2有關(guān)，適當(dāng)使

R2

Tst

。對(duì)繞線式電機(jī)改變轉(zhuǎn)子附加電阻

R′2,可使Tst=Tmax

。Tst體現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)帶載起動(dòng)的能力。

若

Tst

>T2電機(jī)能起動(dòng)，否則不能起動(dòng)。0TTst起動(dòng)能力4.電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析

電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負(fù)載的變化而自動(dòng)調(diào)整，這種能力稱為自適應(yīng)負(fù)載能力。

自適應(yīng)負(fù)載能力是電動(dòng)機(jī)區(qū)別于其它動(dòng)力機(jī)械的重要特點(diǎn)（如：柴油機(jī)當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，必須由操作者加大油門(mén)，才能帶動(dòng)新的負(fù)載）。此過(guò)程中，n

、s

E2,I2

I1

電源提供的功率自動(dòng)增加。T2

s

T’2>TT=T′2n

T

T′2達(dá)到新的平衡T20T常用特性段5.U1和R2變化對(duì)機(jī)械特性的影響1)

U1變化對(duì)機(jī)械特性的影響U

Tm

Tst

0TT22)R2變化對(duì)機(jī)械特性的影響T0R2

Tst

n

硬特性：負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化不大，運(yùn)行特性好。軟特性：負(fù)載增加時(shí)轉(zhuǎn)速下降較快，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)特性好。

2)R2變化對(duì)機(jī)械特性的影響

不同場(chǎng)合應(yīng)選用不同的電機(jī)。如金屬切削，選硬特性電機(jī)；重載起動(dòng)則選軟特性電機(jī)。T0R2

Tst

n

硬特性：負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化不大，運(yùn)行特性好。軟特性：負(fù)載增加時(shí)轉(zhuǎn)速下降較快，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)特性好。

（一）三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌

三相異步電動(dòng)機(jī)

型號(hào)Y112M-2

編號(hào)××××4KW8.2A380V2890r/minLW79dB（A）

接法防護(hù)等級(jí)IP4450HZ××KgZBK2007-88

工作制B級(jí)絕緣××年××月××電機(jī)廠第四節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)1.型號(hào)

磁極數(shù)(極對(duì)數(shù)p=2)例如：Y132M－4

用以表明電動(dòng)機(jī)的系列、幾何尺寸和極數(shù)。機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)機(jī)座中心高（mm）三相異步電動(dòng)機(jī)接線盒2.定子三相繞組的聯(lián)接方法V1W2U1W1U2V2U2U1W2V1V2W1U1V1W1W2U2V2W2U2V2V1W1U1Y接法W1U1V1W2U2V2

接法3.電壓例如：380/220V、Y/

是指線電壓為380V時(shí)采用Y接法；線電壓為220V時(shí)采用接法。說(shuō)明：一般規(guī)定，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電壓不能高于或低于額定值的5%。因?yàn)樵陔妱?dòng)機(jī)滿載或接近滿載情況下運(yùn)行時(shí)，電壓過(guò)高或過(guò)低都會(huì)使電動(dòng)機(jī)的電流大于額定值,從而使電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組上應(yīng)加的線電壓值。4.電流例如：Y/

6.73/11.64A表示星形接法下電機(jī)的線電流為6.73A；三角接法下線電流為11.64A。兩種接法下相電流均為6.73A。

5.功率與效率鼠籠電機(jī)

=72－93％電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的線電流值。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P2，它不等于從電源吸取的電功率P1。注意：實(shí)用中應(yīng)選擇合適容量的電機(jī)，防止出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象。6.功率因數(shù)PNP2cos

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0.7~0.9?？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。7.額定轉(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。如：n

N=1440轉(zhuǎn)/分

sN=0.048.絕緣等級(jí)指電機(jī)絕緣材料能夠承受的極限溫度等級(jí)，分為A、E、B、F、H五級(jí)，A級(jí)最低(105oC)，H級(jí)最高(180oC)。第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)1起動(dòng)性能

起動(dòng)問(wèn)題：起動(dòng)電流大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。

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;電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的(1.0~2.2)倍。大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響其他負(fù)載工作頻繁起動(dòng)時(shí)造成熱量積累，使電機(jī)過(guò)熱后果：原因：起動(dòng)：

n=0，S=1,接通電源。起動(dòng)時(shí)，n=0，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線速度很大，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)轉(zhuǎn)子電流定子電流

三相異步機(jī)的起動(dòng)方法：全壓起動(dòng)（直接起動(dòng)）降壓起動(dòng)Y－

起動(dòng)自耦降壓起動(dòng)轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)2起動(dòng)方法1.直接起動(dòng)

二、三十千瓦以下的異步電動(dòng)機(jī)一般都采用直接起動(dòng)。2.降壓起動(dòng)：星形-三角形(Y－

)

換接起動(dòng)自耦降壓起動(dòng)（適用于鼠籠式電動(dòng)機(jī)）3.轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)（適用于繞線式電動(dòng)機(jī)）以下介紹降壓起動(dòng)和轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)1）全壓起動(dòng)（直接起動(dòng)）：20

30kW以下的電動(dòng)機(jī)，一般都采用直接起動(dòng)電機(jī)頻繁起動(dòng)，容量小于變壓器容量的20%；電機(jī)不經(jīng)常起動(dòng)，容量小于變壓器容量的30%允許直接起動(dòng)。（2）無(wú)獨(dú)立變壓器，與照明共用，電機(jī)直接起動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的電壓降不超過(guò)5%時(shí)，允許直接起動(dòng)。（1）有獨(dú)立的變壓器2、降壓起動(dòng)

所謂降壓起動(dòng)就是在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，降低其所加的電壓。其目的就是要減小起動(dòng)電流。降壓起動(dòng)通常采用下面的幾種方法。（1）星形—三角形（Y-△）換接起動(dòng)

該方法只適合于電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，其定子繞組接成三角形時(shí)的情況。

如有一臺(tái)三角形聯(lián)接的電動(dòng)機(jī)，接在電壓為380V的電源上，其每相定子繞組上的電壓就是380V；當(dāng)采用星形聯(lián)接并接在相同電源上，此時(shí)每相定子繞組上的電壓是220V。設(shè)：電機(jī)每相阻抗為(1)Y－

換接起動(dòng)

AZBYXC+－正常運(yùn)行ABCXYZ+－

起動(dòng)

降壓起動(dòng)時(shí)的電流為直接起動(dòng)時(shí)的實(shí)現(xiàn)方法1）QX系列Y－

起動(dòng)器（九線閘）選用時(shí)，應(yīng)使起動(dòng)器額定容量大于電動(dòng)機(jī)額定容量。2）三相雙投開(kāi)關(guān)三相雙投開(kāi)關(guān)Y接起動(dòng)

接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)U1V1W1W2U2V2ABCY－

起動(dòng)器接線簡(jiǎn)圖L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1△動(dòng)觸點(diǎn)Y動(dòng)觸點(diǎn)靜觸點(diǎn)Y－

起動(dòng)器接線簡(jiǎn)圖Y起動(dòng)L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1

起動(dòng)UPU1+＿Ul+＿U2V1V2W1W2Y－

起動(dòng)器接線簡(jiǎn)圖

工作L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2

正常運(yùn)行Ul+＿U1V1V2W1W2(a)僅適用于正常運(yùn)行為三角形接法的電機(jī)。

(b)Y－

起動(dòng)Y－

換接起動(dòng)適合于空載或輕載起動(dòng)的場(chǎng)合Y-

換接起動(dòng)應(yīng)注意的問(wèn)題Ul

正常運(yùn)行AZBYXC+＿UP

起動(dòng)ABCXYZ+＿Ul+＿（2）自耦降壓起動(dòng)

自耦降壓起動(dòng)是利用三相自耦變壓器將電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中的端電壓降低，其接線如圖所示。

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73%、64%、55%），根據(jù)對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求而選用。自耦降壓起動(dòng)適用于容量較大的或正常運(yùn)行時(shí)聯(lián)成星形不能采用三角起動(dòng)器的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。自耦降壓起動(dòng)接線圖工作起動(dòng)自耦降壓起動(dòng)器二、自耦降壓起動(dòng)適用于容量較大或正常工作時(shí)Y接的電機(jī)U1V1W1M3~S1S2起動(dòng)運(yùn)行

自耦降壓起動(dòng)是利用三相自耦變壓器將電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)的端電壓降低，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)切除自耦變壓器，將電動(dòng)機(jī)直接接到電源上。三相自耦變壓器U1V1W1M3~S1S2電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)電流：電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)電流：80%60%40%73%64%55%電壓抽頭K：自耦變壓器變比降壓起動(dòng)轉(zhuǎn)矩(2)自耦降壓起動(dòng)L1L3L2FUQQ2下合：接入自耦變壓器，降壓起動(dòng)。Q2上合：切除自耦變壓器，全壓工作。合刀閘開(kāi)關(guān)QQ2

自耦降壓起動(dòng)適合于容量較大的或正常運(yùn)行時(shí)聯(lián)成Y形不能采用Y－

起動(dòng)的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。RRR滑環(huán)電刷定子轉(zhuǎn)子起動(dòng)時(shí)將適當(dāng)?shù)腞串入轉(zhuǎn)子電路中，起動(dòng)后將R短路。起動(dòng)電阻

2.繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)?

若R2選得適當(dāng)，轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)既可以降低起動(dòng)電流，又可以增加起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。常用于要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大的生產(chǎn)機(jī)械上。R2-TTst

-T0轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)的特點(diǎn)【例1】1)解:

一臺(tái)Y225M-4型的三相異步電動(dòng)機(jī)，定子繞組△型連接，其額定數(shù)據(jù)為：P2N=45kWnN=1480r/min，UN=380V，

N=92.3%，cosN=0.88，Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：

1)額定電流IN?2)額定轉(zhuǎn)差率SN?3)額定轉(zhuǎn)矩

TN、最大轉(zhuǎn)矩Tmax、和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TN

2）由nN=1480r/min，可知p=2（四極電動(dòng)機(jī)）3）解：

在上例中（1）如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩為510.2N?m，試問(wèn)在U=UN和U'=0.9UN兩種情況下電動(dòng)機(jī)能否起動(dòng)？（2）采用Y-

換接起動(dòng)時(shí)，求起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。又當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的80%和50%時(shí)，電動(dòng)機(jī)能否起動(dòng)？

1）在U=UN時(shí)

Tst=551.8N?m>510.2N.m不能起動(dòng)

2）Ist

=7IN=784.2=589.4A

在U'=0.9UN時(shí)能起動(dòng)【例2】在80%額定負(fù)載時(shí)不能起動(dòng)在50%額定負(fù)載時(shí)可以起動(dòng)3)【例3】

對(duì)例1中的電動(dòng)機(jī)采用自耦變壓器降壓起動(dòng)，設(shè)起動(dòng)時(shí)加到電動(dòng)機(jī)上的電壓為額定電壓的64%，求這時(shí)的線路起動(dòng)電流Ist“和電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst'。解：設(shè)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電壓為U'，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流為Ist'

依據(jù)變壓器的原、副邊電壓電流關(guān)系，可求得線路起動(dòng)電流Ist"

采用自耦降壓法起動(dòng)時(shí)，若加到電動(dòng)機(jī)上的

電壓與額定電壓之比為

x，則線路起動(dòng)電流Ist"

為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)距Tst′為結(jié)論：例4:三相異步電動(dòng)機(jī)，電源電壓=380V，三相定子繞組接法運(yùn)行，額定電流IN=20A，啟動(dòng)系數(shù)Ist/IN=7，求：（1）接法時(shí)的啟動(dòng)電流Ist

（2）若啟動(dòng)時(shí)改為Y接法，求IstY（1）Ist=7IN=720=140A解：（2）IstY=Ist/3=140/3=47A

調(diào)速就是在同一負(fù)載下能得到不同的轉(zhuǎn)速，以滿足生產(chǎn)過(guò)程的要求。從三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式可以看到改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有三種可能：（1）改變電源頻率f1（2）改變極對(duì)數(shù)p（3）改變轉(zhuǎn)差率s

前兩者是鼠籠式電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法，后者是繞線式電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。第六節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速一、變頻調(diào)速

變頻調(diào)速就是改變電源電壓的頻率，從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。目前主要采用下圖所示的變頻裝置。整流器~f1=50Hz逆變器-+M3~f可變

整流器先將50Hz的交流電變換為直流電，再由逆變器變換為頻率可調(diào)、電壓有效值也可調(diào)的三相交流電，供給鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。由此可得到電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速，并具有硬的機(jī)械特性。1變頻調(diào)速(無(wú)級(jí)調(diào)速)

f=50Hz逆變器M3~整流器f1、U1可調(diào)+–~變頻調(diào)速方法恒轉(zhuǎn)距調(diào)速（f1<f1N）恒功率調(diào)速（f1>f1N）頻率調(diào)節(jié)范圍：0.5~幾百赫茲2變極調(diào)速(有級(jí)調(diào)速)

變頻調(diào)速方法可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速,調(diào)速性能優(yōu)異，因而正獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。A1X1A2X2iiP=2··A1A2X1X2··NNSS由式可知，如果極對(duì)數(shù)減小一半，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速便提高一倍，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速差不多也提高一倍，因此，改變p可以得到不同的轉(zhuǎn)速。如何改變極對(duì)數(shù)呢？這同定子繞組的接法有關(guān)。A1X1A2X2AXA1X1A2X2AXp=1的繞組接法p=2的繞組接法A1X1A2X2ii??P=1

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(duì)調(diào)速性能要求不高的場(chǎng)合，如銑床、鏜床、磨床等機(jī)床上。A1··A2X1X2SN三、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速

只要在繞線式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中接入一個(gè)調(diào)速電阻，改變電阻的大小，就可以得到平滑調(diào)速。如增大調(diào)速電阻時(shí)，轉(zhuǎn)差率上升，而轉(zhuǎn)速下降。這種調(diào)速方法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少；但能量損耗較大。這種調(diào)速方法廣泛應(yīng)用于起重設(shè)備中。T00TS3變轉(zhuǎn)差率調(diào)速(無(wú)級(jí)調(diào)速)

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(jiǎn)單投資少，缺點(diǎn)是能耗較大。這種調(diào)速方式廣泛應(yīng)用于各種提升、起重設(shè)備中。nn'??TLTLS'S??第七節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)制動(dòng)方法機(jī)械制動(dòng)電氣制動(dòng)能耗制動(dòng)反接制動(dòng)發(fā)電反饋制動(dòng)

由于慣性，電動(dòng)機(jī)電源切除后，還會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。為了縮短工時(shí)，并為了安全起見(jiàn)，往往要求電動(dòng)機(jī)能迅速停車或反轉(zhuǎn)，這就需要對(duì)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)主要有三種：nF轉(zhuǎn)子T

n0=0

M3~+-運(yùn)轉(zhuǎn)制動(dòng)?RP1

能耗制動(dòng)

在斷開(kāi)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(chǎng)與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)距（制動(dòng)轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。~~S運(yùn)轉(zhuǎn)制動(dòng)Rr

+–M3~SNnFF制動(dòng)時(shí)定子接入直流電源產(chǎn)生固定磁場(chǎng),i2受到阻轉(zhuǎn)矩；當(dāng)n→0,

i2→0,T→0。

制動(dòng):將動(dòng)能→電能→熱能。優(yōu)點(diǎn)：能耗小，制動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)，不會(huì)反轉(zhuǎn)。缺點(diǎn)：需要另外加直流電源。e2(i2)?

能耗制動(dòng)2反接制動(dòng)

停車時(shí)，將接入電動(dòng)機(jī)的三相電源線中的任意兩相對(duì)調(diào)，使電動(dòng)機(jī)定子產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而獲得所需的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

M3~運(yùn)轉(zhuǎn)制動(dòng)?nF轉(zhuǎn)子Tn0Q正轉(zhuǎn)制動(dòng)

將三相中的任意兩相對(duì)調(diào)，產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使M停機(jī)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的相對(duì)轉(zhuǎn)速為(n1+n)→

I2

→

I1

。

必須在籠型電動(dòng)機(jī)的定子或繞線式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子中串入電阻R，以防止燒壞繞組。~~M3~R

反接制動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單，制動(dòng)效果好。缺點(diǎn)：能量消耗大。3發(fā)電反饋制動(dòng)

當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距作用方向發(fā)生變化，由驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)距變?yōu)橹苿?dòng)轉(zhuǎn)距。電動(dòng)機(jī)進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)將外力作用于轉(zhuǎn)子的能量轉(zhuǎn)換成電能回送給電網(wǎng)。nF轉(zhuǎn)子T

n0n>n0一、功率的選擇

功率選得過(guò)大不經(jīng)濟(jì)，功率選得過(guò)小電動(dòng)機(jī)容易因過(guò)載而損壞。1.

對(duì)于連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，所選功率應(yīng)等于或略大于生產(chǎn)機(jī)械的功率。2.對(duì)于短時(shí)工作的電動(dòng)機(jī)，允許在運(yùn)行中有短暫的過(guò)載，故所選功率可等于或略小于生產(chǎn)機(jī)械的功率。第八節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇二、種類和型式的選擇1.種類的選擇

一般應(yīng)用場(chǎng)合應(yīng)盡可能選用鼠籠式電動(dòng)機(jī)。只有在需要調(diào)速、不能采用鼠籠式電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)合才選用繞線式電動(dòng)機(jī)。2.結(jié)構(gòu)型式的選擇

根據(jù)工作環(huán)境的條件選擇不同的結(jié)構(gòu)型式，如開(kāi)啟式、防護(hù)式、封閉式電動(dòng)機(jī)。三、電壓和轉(zhuǎn)速的選擇

根據(jù)電動(dòng)機(jī)的類型、功率以及使用地點(diǎn)的電源電壓來(lái)決定。Y系列鼠籠電動(dòng)機(jī)的額定電壓只有380V一個(gè)等級(jí)。大功率電動(dòng)機(jī)才采用3000V和6000V。

單相異步電動(dòng)機(jī)主要應(yīng)用于電動(dòng)工具、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)、電風(fēng)扇等小功率電器中。單相異步電動(dòng)機(jī)的定子中放置單相繞組,轉(zhuǎn)子一般用鼠籠式。定子繞組中通入單相交流電后,形成脈動(dòng)磁場(chǎng)，若不采取措施，將無(wú)法獲得所需的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。定子定子繞組轉(zhuǎn)子AA'

NS一、單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理第九節(jié)單相異步電動(dòng)機(jī)

脈動(dòng)磁場(chǎng)的特點(diǎn)是：其軸線即定子繞組的軸線，在空間保持不變；每一瞬時(shí)空氣隙中各點(diǎn)的磁場(chǎng)在空間上按正弦規(guī)律分布；同時(shí)各點(diǎn)的磁場(chǎng)隨電流的交變?cè)跁r(shí)間上也按正弦規(guī)律變化。

ADCB單相異步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)：（1）自身沒(méi)有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

....F轉(zhuǎn)子導(dǎo)條及電流

當(dāng)定子繞組產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)增加時(shí)，根據(jù)右手螺旋定則和左手定則，可知轉(zhuǎn)子導(dǎo)條左、右受力大小相等方向相反，所以沒(méi)有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。（2）轉(zhuǎn)子借助其它力量轉(zhuǎn)動(dòng)后，外力去除后仍按原方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。其原理分析如下：

定子繞組產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場(chǎng)（），可用正、反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)合成而等效。即：

+

-=

+

-=

m／2t

m

定子繞組產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場(chǎng)

，可用正、反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)合成來(lái)等效。即

+

-

mt

=

+

-=脈動(dòng)磁場(chǎng)的分解④⑥⑧⑧

③⑦⑦⑨⑨⑥⑤②①

+

-

①

-

+

+

-

②③④⑤

正反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的合成轉(zhuǎn)矩特性合成轉(zhuǎn)矩(正向)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為零(反向)正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)反

....F鼠籠式轉(zhuǎn)子導(dǎo)條及電流