第二章三相異步電動機(jī)

第一節(jié)三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理第二節(jié)三相異步電動機(jī)的空載運(yùn)行第三節(jié)三相異步電動機(jī)的負(fù)載運(yùn)行第四節(jié)三相異步電動機(jī)的工作特性第五節(jié)三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩第六節(jié)三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性11/23/2022 第二章三相異步電動機(jī)第一節(jié)三相異步電動機(jī)的結(jié)第七節(jié)電力拖動基本知識第八節(jié)三相異步電動機(jī)的起動第九節(jié)三相異步電動機(jī)的制動第十節(jié)三相異步電動機(jī)的調(diào)速第十一節(jié)三相異步電動機(jī)的運(yùn)行維護(hù)與故障分析第十二節(jié)單相異步電動機(jī)11/23/2022第七節(jié)電力拖動基本知識第八節(jié)三相異步電動機(jī)的起動第一節(jié)三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理

一、三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)

（一）定子（二）轉(zhuǎn)子（三）分類與用途11/23/2022第一節(jié)三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理一、三相異步電動機(jī)的二、三相異步電動機(jī)工作原理

（一）三相交流電的旋轉(zhuǎn)磁場1．旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生11/23/2022二、三相異步電動機(jī)工作原理（一）三相交流電的旋轉(zhuǎn)磁場1二極電動機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生11/23/2022二極電動機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生10/11/2022四極電動機(jī)定子繞組結(jié)構(gòu)和接線圖11/23/2022四極電動機(jī)定子繞組結(jié)構(gòu)和接線圖10/11/2022四極電動機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場11/23/2022四極電動機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場10/11/20222．旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速f1=50Hz時的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速磁極對數(shù)P12345同步轉(zhuǎn)速n1/

r/min3000150010007506003．旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向11/23/20222．旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速f1=50Hz時的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速磁極對數(shù)（二）轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動1．轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的原理2．轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)差率s與轉(zhuǎn)動方向11/23/2022（二）轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動1．轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的原理2．轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)差（一）三相異步電動機(jī)的銘牌

三、三相異步電動機(jī)的銘牌及主要系列

三相異步電動機(jī)型號Y112M-2編號××××4KW8.2A380V2890r/minLW79dB（A）接法防護(hù)等級IP4450HZ××KgZBK2019-88工作制B級絕緣××年××月××電機(jī)廠11/23/2022（一）三相異步電動機(jī)的銘牌三、三相異步電動機(jī)的銘牌及主要系（二）三相異步電動機(jī)主要系列

1．型號2．額定值額定功率PN額定電壓UN額定電流IN額定頻率fN額定轉(zhuǎn)速nN常用的Y系列異步電動機(jī)有Y（IP44）封閉式、Y（IP23）防護(hù)式小型三相異步電動機(jī)，YR（IP44）封閉式、YR（IP23）防護(hù)式繞線型三相異步電動機(jī)，YD變極多速三相異步電動機(jī)，YX高效率三相異步電動機(jī)，YH高轉(zhuǎn)差率三相異步電動機(jī)，YB隔爆型三相異步電動機(jī)，YCT電磁調(diào)速三相異步電動機(jī)，YEJ制動三相異步電動機(jī)，YTD電梯用三相異步電動機(jī)，YQ高起動轉(zhuǎn)矩三相異步電動機(jī)等幾十種產(chǎn)品。11/23/2022（二）三相異步電動機(jī)主要系列1．型號2．額定值額定功率PN第二節(jié)三相異步電動機(jī)的空載運(yùn)行

電動機(jī)空載運(yùn)行是指電動機(jī)軸上沒有帶任何負(fù)載的運(yùn)行狀態(tài)。定子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：

定子繞組中產(chǎn)生漏感電動勢為：

11/23/2022第二節(jié)三相異步電動機(jī)的空載運(yùn)行電動機(jī)空載運(yùn)行是指定子繞組電壓平衡方程式：

當(dāng)，則：或當(dāng)電源電壓為額定值時，每極磁通基本是一恒定值，負(fù)載變化時，其基本不變。11/23/2022定子繞組電壓平衡方程式：當(dāng)，則：第三節(jié)三相異步電動機(jī)的負(fù)載運(yùn)行

當(dāng)電動機(jī)軸上帶上機(jī)械負(fù)載后，在開始的那一瞬間，轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子減速旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速n1是恒定的，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的下降，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間的轉(zhuǎn)速差（n1-n）增大，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢和轉(zhuǎn)子電流也將增大，于是電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩隨之增大，直至電磁轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時，轉(zhuǎn)子就不再減速，而在較低轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行。

11/23/2022第三節(jié)三相異步電動機(jī)的負(fù)載運(yùn)行當(dāng)電動機(jī)軸上帶上機(jī)一、轉(zhuǎn)子各物理量與s的關(guān)系

1．轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢及轉(zhuǎn)子電流的頻率

2．轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子繞組的電動勢E2

E2s=4.44f2N2K2=4.44sf1N2k2=sE211/23/2022一、轉(zhuǎn)子各物理量與s的關(guān)系1．轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢及轉(zhuǎn)子電流3．轉(zhuǎn)子電抗X2S

4．轉(zhuǎn)子電流I2S

5.轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)cos

6.轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁通勢F2F2的空間轉(zhuǎn)速，即相對定子的轉(zhuǎn)速為n111/23/20223．轉(zhuǎn)子電抗X2S4．轉(zhuǎn)子電流I2S5.轉(zhuǎn)子電路的功6.二、負(fù)載運(yùn)行時的基本方程式

1．磁通勢平衡方程式

2．電動勢平衡方程式

11/23/2022二、負(fù)載運(yùn)行時的基本方程式1．磁通勢平衡方程式2．電動勢第四節(jié)三相異步電動機(jī)的工作特性

三相異步電動機(jī)的工作特性是指在f1=fN及定、轉(zhuǎn)子繞組不串任何阻抗的情況下，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n、定子電流I1、電磁轉(zhuǎn)矩T、功率因數(shù)、效率與輸出功率P2的關(guān)系曲線。

一、轉(zhuǎn)速特性n=f（P2）

二、定子電流特性I1=f（P2）

11/23/2022第四節(jié)三相異步電動機(jī)的工作特性三相異步電動機(jī)三、功率因數(shù)特性=f（P2）四、轉(zhuǎn)矩特性五、效率特性11/23/2022三、功率因數(shù)特性=f（P2）四、轉(zhuǎn)矩特性五、效率特性1第五節(jié)三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩

異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場磁通相互作用，產(chǎn)生了電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩，在電磁轉(zhuǎn)矩作用下驅(qū)使電動機(jī)旋轉(zhuǎn)。

一、電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式

11/23/2022第五節(jié)三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子二、電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式由I2S=

=

得

11/23/2022二、電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式由I2S=10/11/2021．電動狀態(tài)（0<s<1）

Tm=

11/23/20221．電動狀態(tài)Tm=10/11/20222.發(fā)電狀態(tài)(s<0)3.

制動狀態(tài)

(s>1)

三．電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用表達(dá)式其中:11/23/20222.發(fā)電狀態(tài)(s<0)3.制動狀態(tài)(s>1)第六節(jié)三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性

電動機(jī)的曲線稱為電動機(jī)的機(jī)械特性曲線。

曲線變換為曲線11/23/2022第六節(jié)三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性電動機(jī)的一、機(jī)械特性曲線分析

電動機(jī)的機(jī)械特性曲線上有三個重要轉(zhuǎn)矩點(diǎn)。

1）額定轉(zhuǎn)矩TN

2）最大轉(zhuǎn)矩Tm

3）起動轉(zhuǎn)矩Tst

11/23/2022一、機(jī)械特性曲線分析電動機(jī)的機(jī)械特性曲線上有三個重二、固有特性

三相異步電動機(jī)的固有機(jī)械特性是指電動機(jī)工作在額定電壓和額定功率下，定子繞組按規(guī)定方式聯(lián)接，定子和轉(zhuǎn)子電路不外接電阻等其它電路元件，由電動機(jī)本身固有的參數(shù)所決定的機(jī)械特性。

11/23/2022二、固有特性三相異步電動機(jī)的固有機(jī)械特性是指電動機(jī)三、人為機(jī)械特性人為地改變異步電動機(jī)定子電壓U1、電源頻率f1、定子極對數(shù)P、定子回路電阻或電抗、轉(zhuǎn)子回路電阻或電抗中的一個或多個參數(shù)，所獲得的機(jī)械特性，稱為人為機(jī)械特性。

1．降低定子端電壓的人為機(jī)械特性

11/23/2022三、人為機(jī)械特性人為地改變異步電動機(jī)定子電壓U1、2．轉(zhuǎn)子回路串對稱三相電阻的人為機(jī)械特性11/23/20222．轉(zhuǎn)子回路串對稱三相電阻的人為機(jī)械特性10/11/202第七節(jié)電力拖動基本知識

一、電力拖動系統(tǒng)的運(yùn)動方程式（一）單軸電力拖動系統(tǒng)運(yùn)動方程式

11/23/2022第七節(jié)電力拖動基本知識一、電力拖動系統(tǒng)的運(yùn)動方程式（（二）電力拖動系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(tài)

1．當(dāng)T=TL時，電力拖動系統(tǒng)處于靜止或勻速運(yùn)行的穩(wěn)定狀態(tài)。2．當(dāng)T>TL時，電力拖動系統(tǒng)處于加速過渡過程狀態(tài)。

3、當(dāng)T<TL時，電力拖動系統(tǒng)處于減速過渡過程狀態(tài)。11/23/2022（二）電力拖動系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(tài)1．當(dāng)T=TL時，電力拖動系統(tǒng)二、電力拖動系統(tǒng)的負(fù)載與負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性簡稱負(fù)載特性，它是指電力拖動系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)速度n與負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的函數(shù)關(guān)系，即n=f(TL)。不同生產(chǎn)機(jī)械在運(yùn)動中所具有的轉(zhuǎn)矩特性不同，大致可分為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性、恒功率負(fù)載特性和通風(fēng)機(jī)型負(fù)載特性三類。1．恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性1）反抗性負(fù)載轉(zhuǎn)矩2)位能性負(fù)載轉(zhuǎn)矩11/23/2022二、電力拖動系統(tǒng)的負(fù)載與負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性簡a)反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性b)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性11/23/2022a)反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性b)位能性恒轉(zhuǎn)矩2．恒功率負(fù)載特性3．通風(fēng)機(jī)型負(fù)載特性11/23/20222．恒功率負(fù)載特性3．通風(fēng)機(jī)型負(fù)載特性10/11/202三、電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件在電力拖動系統(tǒng)中，電動機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性有交點(diǎn)，即T=TL這是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件。而電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的充分必要條件是：在T=TL處

11/23/2022三、電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件在電力拖動系統(tǒng)中，電第八節(jié)三相異步電動機(jī)的起動一、三相籠型異步電動機(jī)的起動（一）全壓起動

（二）減壓起動

減壓起動并不是降低電源電壓，而是采用某種方法，使加在電動機(jī)定子繞組上的電壓降低。

11/23/2022第八節(jié)三相異步電動機(jī)的起動一、三相籠型異步電動機(jī)的起動1．定子串電阻或電抗減壓起動11/23/20221．定子串電阻或電抗減壓起動10/11/20222．自耦變壓器減壓起動自耦變壓器一次電壓與二次電壓之比為k自耦變壓器的一次電流為

Ist1=Ist2/

k=Ist/k2

起動轉(zhuǎn)矩為Tst＇=Tst/k2

11/23/20222．自耦變壓器減壓起動自耦變壓器一次電壓與二次電壓之比為k3．星形-三角形減壓起動Ist＇=Ist/3Tst＇=Tst/311/23/20223．星形-三角形減壓起動Ist＇=Ist/310/1二、三相繞線型異步電動機(jī)的起動1．轉(zhuǎn)子串電阻起動11/23/2022二、三相繞線型異步電動機(jī)的起動1．轉(zhuǎn)子串電阻起動10/12．轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動11/23/20222．轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動10/11/2022第九節(jié)三相異步電動機(jī)的制動一、反接制動三相異步電動機(jī)的反接制動有電源反接制動和倒拉反接制動兩種。

（一）電源反接制動11/23/2022第九節(jié)三相異步電動機(jī)的制動一、反接制動三相異（二）倒拉反接制動11/23/2022（二）倒拉反接制動10/11/2022二、能耗制動11/23/2022二、能耗制動10/11/2022三、回饋制動（再生發(fā)電制動）

（一）反向回饋制動

11/23/2022三、回饋制動（再生發(fā)電制動）（一）反向回饋制動10/11（二）正向回饋制動11/23/2022（二）正向回饋制動10/11/2022第十節(jié)三相異步電動機(jī)的調(diào)速根據(jù)三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式三相異步電動機(jī)的調(diào)速方法有：1）變頻調(diào)速改變異步電動機(jī)定子電源頻率f1來改變同步轉(zhuǎn)速n1，從而進(jìn)行調(diào)速。2）變極調(diào)速改變異步電動機(jī)的極對數(shù)p來改變電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速n1來進(jìn)行調(diào)速。3）變轉(zhuǎn)差率調(diào)速

調(diào)速過程中保持電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速n1不變，改變轉(zhuǎn)差率s來進(jìn)行調(diào)速。其中有降低定子電壓、在繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串入電阻或串附加電動勢等方法調(diào)速。

11/23/2022第十節(jié)三相異步電動機(jī)的調(diào)速根據(jù)三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式一、籠型異步電動機(jī)的變極調(diào)速（一）變極原理11/23/2022一、籠型異步電動機(jī)的變極調(diào)速（一）變極原理10/11/2（二）兩種常用的變極接線法1．Y/yy變極調(diào)速11/23/2022（二）兩種常用的變極接線法1．Y/yy變極調(diào)速10/12．Δ/yy變極調(diào)速11/23/20222．Δ/yy變極調(diào)速10/11/2022（三）變極調(diào)速電動機(jī)的機(jī)械特性11/23/2022（三）變極調(diào)速電動機(jī)的機(jī)械特性10/11/2022二、變頻調(diào)速（一）變頻與調(diào)壓的配合1．變頻時應(yīng)保持電動機(jī)主磁通不變，此時電動機(jī)定子電壓與頻率應(yīng)有下式關(guān)系11/23/2022二、變頻調(diào)速（一）變頻與調(diào)壓的配合1．變頻時應(yīng)保持電動2．變頻時保持過載能力λm不變，則：具體對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，只要滿足U1/f1=U1’/f1’=常數(shù)，即可保持變頻調(diào)速時電動機(jī)過載能力λm不變。又可使主磁通保持不變。因而變頻調(diào)速最適合于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。對于恒功率負(fù)載采用變頻調(diào)速時，無法使電動機(jī)的過載能力λm和主磁通同時保持不變。11/23/20222．變頻時保持過載能力λm不變，則：具體對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，只要（二）恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速時機(jī)械特性11/23/2022（二）恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速時機(jī)械特性10/11/2022（三）三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速（四）變頻電源簡介11/23/2022（三）三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速（四）變頻電源簡介10/11三、變轉(zhuǎn)差率s調(diào)速變轉(zhuǎn)差率調(diào)速方法很多，有繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、轉(zhuǎn)子串附加電動勢（串級）調(diào)速、定子調(diào)壓調(diào)速等。（一）繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速11/23/2022三、變轉(zhuǎn)差率s調(diào)速變轉(zhuǎn)差率調(diào)速方法很多，有繞線型（二）轉(zhuǎn)子串附加電動勢調(diào)速（串級調(diào)速）11/23/2022（二）轉(zhuǎn)子串附加電動勢調(diào)速（串級調(diào)速）10/11/202（三）改變定子電壓調(diào)速11/23/2022（三）