電工與電子技術(shù)基礎(chǔ) 第6章 三相異步電動機

第6章三相異步電動機6.2三相異步電動機的定子旋轉(zhuǎn)磁場6.3三相異步電動機的轉(zhuǎn)速和磁極對數(shù)6.4三相異步電動機的機械特性6.6三相異步電動機的使用6.5三相異步電動機的銘牌和技術(shù)數(shù)據(jù)6.1三相異步電動機的工作原理電動機交流電動機直流電動機籠式繞線式異步機同步機他勵、并勵、串勵、復勵電動機的分類：本章主要介紹籠式三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、機械特性及控制方法返回電動機的外形：返回6.1三相異步電動機的工作原理6.1.1轉(zhuǎn)動原理銅條組成的籠型轉(zhuǎn)子可以旋轉(zhuǎn)的永久磁鐵當手柄搖動磁鐵時，籠型轉(zhuǎn)子跟著磁鐵一起轉(zhuǎn)動。返回搖的快，轉(zhuǎn)子也轉(zhuǎn)的快，反方向搖，轉(zhuǎn)子跟著反轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子2.線圈跟著磁鐵轉(zhuǎn)，兩者轉(zhuǎn)動方向一致；

結(jié)論：1.轉(zhuǎn)子與磁鐵之間存在電磁力；3.線圈比磁鐵轉(zhuǎn)得慢。返回轉(zhuǎn)動原理分析：

磁極閉合線圈

結(jié)論：

線圈比磁場轉(zhuǎn)得慢返回6.1.2基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機返回1.定子定子是由定子鐵心和定子繞組構(gòu)成。定子鐵心定子繞組返回定子鐵心由硅鋼片疊成。定子鐵心定子繞組返回2.轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子繞線型轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成。返回6.2三相異步電動機的定子旋轉(zhuǎn)磁場6.2.1旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生三相對稱電流的產(chǎn)生：三相異步電動機的定子繞組接到三相交流電源上，定子繞組中便流入三相對稱交流電流。三相繞組接成星形YBZXAC三相繞組在定子鐵心中的排列A、B、C接三相電源返回三相對稱電流：返回旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生：電流流進電流流出合成磁場方向返回旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生：合成磁場轉(zhuǎn)了60度返回旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生：合成磁場轉(zhuǎn)了120度返回旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生：結(jié)論：三相對稱電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。返回6.2.2旋轉(zhuǎn)磁場的反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)方向取決于通入定子繞組中三相電流的相序。ABCM3~三相電源定子繞組電流的順序為A、B、C，電機正轉(zhuǎn)。返回ABC三相電源M3~定子繞組電流的順序為A、C、B，電機反轉(zhuǎn)。電源的C相電流電源的B相電流改變電機的旋轉(zhuǎn)方向：換接定子繞組其中兩相。返回6.3三相異步電動機的轉(zhuǎn)速和磁極對數(shù)6.3.1轉(zhuǎn)速電機的轉(zhuǎn)速:異步名稱的由來如果轉(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)距無轉(zhuǎn)子電流因為兩者存在相對運動，即同步轉(zhuǎn)速（旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速）:返回

轉(zhuǎn)差率s

：異步電機運行中:轉(zhuǎn)差率為同步轉(zhuǎn)速和電動機轉(zhuǎn)速之差。即：電動機起動瞬間:（轉(zhuǎn)差率最大）所以，電動機轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速比較接近。

轉(zhuǎn)速n

：返回6.3.2磁極對數(shù)

極對數(shù)P：即：定子每相繞組只有一個線圈定子鐵心只有6個槽合成磁場只有一對磁極，則極對數(shù)為1。返回合成磁場具有兩對磁極每相繞組有兩個線圈串聯(lián)返回當P=1時，i變化一次（一個周期），n0在空間轉(zhuǎn)過一圈。i每秒變化f1次,n0在空間轉(zhuǎn)過f1圈,i每分鐘變化60f1次,n0在空間轉(zhuǎn)過60f1

圈,即旋轉(zhuǎn)磁場每分鐘的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速n0

：6.3.3磁極對數(shù)與同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系返回當P=2時，i變化一次（一個周期），n0在空間轉(zhuǎn)過半圈,比P=1時慢了一半。即旋轉(zhuǎn)磁場每分鐘的轉(zhuǎn)速為返回同理，當P=3時，i變化一次（一個周期），旋轉(zhuǎn)磁場每分鐘的轉(zhuǎn)速為由此推出：當旋轉(zhuǎn)磁場具有P對極時，其同步轉(zhuǎn)速為返回三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速極對數(shù)電流變化一個周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速表6.1返回6.4三相異步電動機的機械特性6.4.1定子繞組電動機的工作原理與變壓器的工作原理相似。返回1.轉(zhuǎn)子靜止時6.4.2轉(zhuǎn)子繞組返回2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時返回轉(zhuǎn)子中各個載流導體在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下,受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)矩總和。常數(shù)每極磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路的6.4.3轉(zhuǎn)矩返回得到轉(zhuǎn)矩公式代入其中參數(shù)：轉(zhuǎn)矩正比于電源電壓的平方，即轉(zhuǎn)矩受電源電壓的影響很大。返回6.4.4三相異步電動機的機械特性由轉(zhuǎn)矩公式機械特性：10n0Tn得特性曲線：返回n0Tn1.額定轉(zhuǎn)矩

電動機帶動額定負載時，轉(zhuǎn)軸上輸出的轉(zhuǎn)矩。nN額定轉(zhuǎn)矩計算公式：返回電動機一般工作在特性曲線的ab段，電動機發(fā)出的轉(zhuǎn)矩自動隨負載的變化進行調(diào)整，滿足負載的需要。自動調(diào)整過程：電動機穩(wěn)定工作在特性曲線上的點，在新的工作狀態(tài)下，電動機的轉(zhuǎn)速降低了，轉(zhuǎn)子電流和定子電流都增大了。返回電機帶動最大負載的能力。n0Tn求解最大轉(zhuǎn)矩也受電源電壓的影響。返回最大轉(zhuǎn)矩受電源電壓的影響：在負載轉(zhuǎn)矩不變的情況下，當電源電壓降低時，最大轉(zhuǎn)矩下降很多，電機工作在特性2，此時電機的轉(zhuǎn)速降低、定子電流增大，造成電機過熱。返回當負載轉(zhuǎn)矩超過最大轉(zhuǎn)矩時，電機將會因帶不動負載而停轉(zhuǎn)，出現(xiàn)悶車情況，時間長了就會燒壞電機。所以，bc段是不穩(wěn)定區(qū)域。電機的過載系數(shù)：三相異步機返回電機起動時的轉(zhuǎn)矩。n0Tn其中返回解：1.根據(jù)額定轉(zhuǎn)速可判斷出同步轉(zhuǎn)速為【例6.1】一臺三相籠式異步電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)為：試求：1.磁極對數(shù)和轉(zhuǎn)差率；

2.額定轉(zhuǎn)矩、啟動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩。返回【例6.1】一臺三相籠式異步電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)為：試求：1.磁極對數(shù)和轉(zhuǎn)差率；

2.額定轉(zhuǎn)矩、啟動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩。解：2.返回6.5三相異步電動機的銘牌技術(shù)數(shù)據(jù)1.型號Y132M－4

磁極數(shù)(極對數(shù)p=2)三相異步電動機2.電壓和接法額定電壓UN：是額定情況下定子繞組應(yīng)加的額定線電壓。一般額定線電壓為380V。例如380/220Y/

是指：線電壓為380V時采用Y接法；線電壓為220V時采用接法。

定子繞組的接法：星形和角形。返回表示在角形接法下，電機的線電流為15.4A，相電流為8.89A；星形接法時線、相電流均為8.89A。其中3.額定電流：電機工作在額定狀態(tài)時定子繞組流過的線電流。IN

4.額定功率、效率和功率因數(shù)

額定功率:是指電機在額定運行時軸上輸出的功率。額定功率不等于輸入功率，兩者的關(guān)系為PN返回

4.額定功率、效率和功率因數(shù)

額定效率：是指電機在額定運行時與軸上輸出的功率之比。額定功率因數(shù)：是指定子繞組相電壓與相電流之間的相位差。

5.額定轉(zhuǎn)速nN

:是指電機在額定運行時的轉(zhuǎn)速。6.絕緣等級:是指電機使用的絕緣材料的等級。不同等級的絕緣材料能允許不同的極限溫度。返回6.6三相異步電動機的使用三相異步電動機啟動時間雖短，但啟動電流很大。中小型籠式電機起動電流為額定電流的5~7倍。啟動電流大的原因：起動時n=0，轉(zhuǎn)子導體切割磁力線速度很大。6.6.1啟動返回對電動機的影響：頻繁啟動造成熱量的積累，導致電機過熱；大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響其他負載工作。三相籠式異步電動機的啟動方法：

1.直接啟動二三十千瓦以下的異步電動機一般采用直接啟動。

2.降壓啟動Y－換接啟動、自耦降壓啟動、軟啟動。返回2.降壓啟動（1）Y－

換接啟動

Y－

換接啟動的方法只適合角形接法的電機。啟動時，電機接成星形；啟動完畢后，電機自動接成角形。

Y啟動時：

啟動時：

Y啟動電流是

啟動電流的三分之一。返回（2）自耦變壓器降壓啟動啟動時，開關(guān)S2自動接到啟動位置，啟動完畢后，開關(guān)S2自動接到運轉(zhuǎn)位置。

此啟動方法適合星形接法的三相籠型電動機。返回【例6.2】已知籠式角形連接的三相異步電動機：試求：1.啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩；

2.若采用星－角變換啟動法，計算啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩；

3.當負載轉(zhuǎn)矩分別為額定轉(zhuǎn)矩的70%和

50%時，采用星－角變換啟動法，該電動機是否能啟動？返回【例6.2】已知籠式角形連接的三相異步電動機：解：1.求啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩

2.星－角變換啟動，求啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩

返回解：3.當負載轉(zhuǎn)矩分別為額定轉(zhuǎn)矩的70%和50%

時，采用星－角變換啟動法，該電動機是否能啟動？返回6.6.2反轉(zhuǎn)ABCM3~三相電源ABC三相電源M3~自動對調(diào)電動機定子繞阻接在三相電源的任意兩相即可反轉(zhuǎn)。返回6.6.3調(diào)速1.變極調(diào)速（有級調(diào)速）2.變頻調(diào)速（無級調(diào)速）調(diào)速方法：

變極調(diào)速就是調(diào)磁極對數(shù)。一般電機的磁極對數(shù)是固定的，所以這種調(diào)速范圍窄。變頻調(diào)速目前廣泛使用，調(diào)速范圍寬。返回變頻調(diào)速就是在電源與電動機定子之間接入一個變頻裝置即可實現(xiàn)無級調(diào)速。變頻器返回6