電工電動機學(xué)習(xí)第1頁/共84頁1．了解三相異步電動機的構(gòu)造與轉(zhuǎn)動原理，理解旋轉(zhuǎn)磁場的特性。2．了解定子電路和轉(zhuǎn)子電路中的電壓、電流關(guān)系。3．重點掌握電動機電磁轉(zhuǎn)矩和機械特性。4．了解異步電動機的起動、調(diào)速、反轉(zhuǎn)、制動原理和方法。5．理解異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)。6．了解單相異步電動機構(gòu)造與工作原理。教學(xué)基本要求第2頁/共84頁6.1電機概述及其結(jié)構(gòu)發(fā)電機——將機械能轉(zhuǎn)換為電能；——將電能轉(zhuǎn)換為機械能。電動機電機：實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或信號轉(zhuǎn)換的電磁裝置（動力電機）（控制電機）轉(zhuǎn)子定子殼體第3頁/共84頁

三相籠式異步電動機的部件圖6.1電機概述及其結(jié)構(gòu)第4頁/共84頁6.2三相異步電動機的工作原理1.二極旋轉(zhuǎn)磁場一、旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場由三相電流通過三相對稱繞組產(chǎn)生。對稱：三相對稱負載空間對稱分布旋轉(zhuǎn)磁場是三相異步電動機工作的基礎(chǔ)。電機是利用電與磁的相互轉(zhuǎn)化和相互作用制成的。第5頁/共84頁返回二極旋轉(zhuǎn)磁場6.2三相異步電動機的工作原理一、旋轉(zhuǎn)磁場ωt=0°i1=0，U1，U2端電流為零i2為負，V1端流出，V2端流入i3為正，W1端流入，W2端流出ωt=60°i1為正，U1端流入，U2端流出i2為負，V1端流出，V2端流入i3=0，W1，W2端電流為零第6頁/共84頁2.四極旋轉(zhuǎn)磁場一、旋轉(zhuǎn)磁場ωt=0°i1=0，U1,U2,U3,U4端電流為零i2為負,V1,V3端流出,V2,V4端流入i3為正,W1,W3端流入,W2,W4端流出第7頁/共84頁2.四極旋轉(zhuǎn)磁場一、旋轉(zhuǎn)磁場ωt=90°i1為正,U1,U3端流入,U2,U3端流出i2為負,V1,V3端流出,V2,V4端流入i3為負,W1,W3端流出,W2,W4端流入第8頁/共84頁6.2三相異步電動機的工作原理一、旋轉(zhuǎn)磁場3.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速第9頁/共84頁電流變化一周→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)一圈電流每秒鐘變化50周→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)50圈→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)3000圈電流每分鐘變化(50×60)周p=1

時：電流變化一周→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)半圈電流每秒鐘變化50周→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)25圈→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)1500圈電流每分鐘變化(25×60)周p=2

時：6.2三相異步電動機的工作原理一、旋轉(zhuǎn)磁場3.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速第10頁/共84頁在ωt=0°到90°期間，兩極旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)了90°，而四極旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)了45°。磁場的磁極數(shù)（極對數(shù)p）越多，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0（稱為同步轉(zhuǎn)速）越低。規(guī)律是：

p123456n0/(r/min)300015001000750600500

f

1=50Hz

時,不同極對數(shù)（p）時的同步轉(zhuǎn)速n0如下:6.2三相異步電動機的工作原理一、旋轉(zhuǎn)磁場3.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速其中，f

1為定子電流的頻率第11頁/共84頁旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。4.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)磁場是沿著：U1V1W1U1U2V1V2W2W1i1i2L1L2L3U1U2V1V2W1W2i3i1i2ImOti3i1→U1，i2→V1，i3→W16.2三相異步電動機的工作原理一、旋轉(zhuǎn)磁場第12頁/共84頁旋轉(zhuǎn)磁場是沿著：U1W1V1U1U2V1V2W2W1L1L2L3U1U2V1V2W1W2i2i1i3i1→U1，i2→W1，i3→V1任意對調(diào)兩根電源進線，磁場反轉(zhuǎn)。6.2三相異步電動機的工作原理一、旋轉(zhuǎn)磁場4.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向第13頁/共84頁對稱三相繞組通入對稱三相電流旋轉(zhuǎn)磁場(磁場能量)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生e和i轉(zhuǎn)子繞組在磁場中受到電磁力的作用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來機械負載旋轉(zhuǎn)起來三相交流電能輸出機械能量6.2三相異步電動機的工作原理二、工作原理第14頁/共84頁1.電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生轉(zhuǎn)子繞組（銅條）切割旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應(yīng)電流▲

用右手定則判斷電流的方向電流在磁場中受力▲

用左手定則判斷力的方向

工作原理示意圖6.2三相異步電動機的工作原理二、工作原理2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n

小于磁場同步轉(zhuǎn)速n0n<n0稱異步電動機第15頁/共84頁3.轉(zhuǎn)差率s：定義為異步電動機起動時:

n=0，s=1在接近同步轉(zhuǎn)速n0時:n≈n0

，

s≈06.2三相異步電動機的工作原理二、工作原理4.轉(zhuǎn)子電流的頻率第16頁/共84頁起動時：n=0,△n=n0

→

轉(zhuǎn)子電磁感應(yīng)最強

→轉(zhuǎn)子電路電量的頻率：

f2=f1

當n↑→

△n↓

→轉(zhuǎn)子電路電量的頻率

f2

↓（＜

f1）穩(wěn)定運行時：

△n=n0－n

很小▲轉(zhuǎn)子電路頻率的變化：

f2=ｓf1

很小6.2三相異步電動機的工作原理二、工作原理4.轉(zhuǎn)子電流的頻率第17頁/共84頁

例[6.2.1]：一臺三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速

nN=975r/min，電源頻率f1=50Hz。試求電動機的極對數(shù)和額定負載下的轉(zhuǎn)差率。解：根據(jù)異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系可知：n0=1000r/min,即p=3額定轉(zhuǎn)差率為6.2三相異步電動機的工作原理例題第18頁/共84頁5.電磁轉(zhuǎn)矩的方向

轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同。電磁轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向一致。任意對調(diào)兩根電源進線，電動機反轉(zhuǎn)。6.2三相異步電動機的工作原理二、工作原理第19頁/共84頁——與電動機結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù)——轉(zhuǎn)子電流——轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)——定子繞組的相電壓——電動機起動（n=0）時轉(zhuǎn)子的電抗6.2三相異步電動機的工作原理三、電磁轉(zhuǎn)矩1.電磁轉(zhuǎn)矩：公式第20頁/共84頁若負載變化，轉(zhuǎn)矩平衡被打破，轉(zhuǎn)子切割旋轉(zhuǎn)磁場的速度變化，轉(zhuǎn)子電路的感應(yīng)電動勢變化，轉(zhuǎn)子電流變化，轉(zhuǎn)矩變化，達到新的平衡。6.2三相異步電動機的工作原理三、電磁轉(zhuǎn)矩2.空載轉(zhuǎn)矩由風(fēng)阻的軸承摩擦等形成的阻轉(zhuǎn)矩3.電動機的輸出轉(zhuǎn)矩4.負載轉(zhuǎn)矩：生產(chǎn)機械的阻轉(zhuǎn)矩5.轉(zhuǎn)矩平衡忽略空載轉(zhuǎn)矩時第21頁/共84頁轉(zhuǎn)軸上輸出的轉(zhuǎn)矩為:

T2=T

－T0

電動機穩(wěn)定運行，即勻速轉(zhuǎn)動:

T2=T

L

轉(zhuǎn)矩平衡:

T

=T

L+T0

T

≈T

L≈T2

若TL↑→T＜TL→n↓→(n0–n)↑→

切割加快→E2

↑→I2

↑→F

↑→T

↑→

至T’=TL’→以較原轉(zhuǎn)速低的n’

重新勻速轉(zhuǎn)動6.2三相異步電動機的工作原理三、電磁轉(zhuǎn)矩第22頁/共84頁6.2三相異步電動機的工作原理四、功率關(guān)系1.電動機（軸上）輸出的機械功率P22.電動機的輸入功率P1是電動機的規(guī)律因數(shù)，就是每相定子繞組的功率因數(shù)3.電動機的功率損耗P包括銅損耗PCu、鐵損耗PFe和機械損耗PMe4.電動機的效率第23頁/共84頁例[6.2.2]：某三相異步電動機，極對數(shù)

p=2，定子繞組三角形聯(lián)結(jié)，接于50Hz、380V的三相電源上工作，當負載轉(zhuǎn)矩TL=91N·m時，測得I1L=30A，P1=16kW，n=1470r/min，求該電動機帶此負載運行時的s

、P2

、?

和λ。=87.5%60f12n0

==1500

r/min==0.021500－14701500

P2

=T2=2πn602×3.1460×91×1470W=14kWλ=P1√3U1lI1l=0.81解：P2P1η=100%6.2三相異步電動機的工作原理例題--7第24頁/共84頁6.4三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)

三相異步電動機型號Y132S－6功率3kW

頻率

50Hz電壓380V

電流7.2A

聯(lián)結(jié)Y轉(zhuǎn)速960r/min

功率因數(shù)0.76

絕緣等級

B1.型號Y異步電動機，YR繞線式異步電動機，YB防爆型異步電動機。

Y132S－6三相異步電動機機座中心高度(132mm)磁極數(shù)(6)機座長度代碼（短機座）機座長度代碼：S—短機座，M—中機座，L—長機座第25頁/共84頁6.4三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)

三相異步電動機型號Y132S－6功率3kW

頻率

50Hz電壓380V

電流7.2A

聯(lián)結(jié)Y轉(zhuǎn)速960r/min

功率因數(shù)0.76

絕緣等級

B2.額定功率PN：額定狀態(tài)下軸上輸出機械功率P23.額定電壓UN：額定狀態(tài)下定子繞組上的線電壓UL4.額定電流IN：額定狀態(tài)下定子繞組上的線流IL電動機的額定電壓和額定電流與定子三相繞組的接法有關(guān)，有些電動機有星形和三角形兩種接法。

例某三相異步電動機銘牌上表示為：380V/660V，?/Y,2/1.15A

。

第26頁/共84頁6.4三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)

三相異步電動機型號Y132S－6功率3kW

頻率

50Hz電壓380V

電流7.2A

聯(lián)結(jié)Y轉(zhuǎn)速960r/min

功率因數(shù)0.76

絕緣等級

B5.額定頻率fN：額定狀態(tài)下，定子繞組所加交流電壓的頻率6.額定轉(zhuǎn)速nN：額定狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速接近于同步轉(zhuǎn)速n0

7.額定轉(zhuǎn)差率sN：額定狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差率接近于零sN=0.01~0.098.額定功率因數(shù)λN：額定狀態(tài)下，定子每相繞組的功率因數(shù)cosφ

N

第27頁/共84頁9.絕緣等級：電動機的絕緣等級如下表所示6.4三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)

三相異步電動機型號Y132S－6功率3kW

頻率

50Hz電壓380V

電流7.2A

聯(lián)結(jié)Y轉(zhuǎn)速960r/min

功率因數(shù)0.76

絕緣等級

B絕緣等級AEBFH最高工作溫度（℃）105120130155180第28頁/共84頁6.4三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)例[6.4.1]：Y180M-2型三相異步電動機，PN=22kW，UN=380V，三角形聯(lián)結(jié)，IN=42.2A，λN=0.89，

fN=50HZ，

nN=2940r/min。求額定狀態(tài)下運行時的:(1)轉(zhuǎn)差率；(2)定子繞組的相電流；(3)輸入有功功率；(4)效率。例題解：(1)(2)(3)(4)第29頁/共84頁固有特性:人為特性:在額定電壓、額定頻率，轉(zhuǎn)子電路不外串電阻或電抗時的T=f(s)和n=f(T)在改變電壓、頻率及轉(zhuǎn)子電路參數(shù)時的T=f(s)和n=f(T)n=f(T)T=f(s)

轉(zhuǎn)矩特性:

異步機的T與s之間的關(guān)系機械特性:

異步機n

與T之間的關(guān)系6.5三相異步電動機的機械特性概念TNsN1TsTMsMTOsn0TnOTNnNTsTMnM轉(zhuǎn)機矩械特特性性NMNMSS第30頁/共84頁T=kTsR2U1p2R22+(sX2)

2

一、固有特性轉(zhuǎn)矩特性返回6.5三相異步電動機的機械特性轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率之間的關(guān)系：機械特性1.額定狀態(tài)額定轉(zhuǎn)速nN接近于同步轉(zhuǎn)速n0額定轉(zhuǎn)差率sN接近于零，sN=0.01~0.09額定轉(zhuǎn)矩的計算公式：三相異步電動機具有硬的機械特性，負載變化時轉(zhuǎn)速變化不大。轉(zhuǎn)矩的平衡過程：電動機在運行過程中若負載增大，TL>T，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)子切割旋轉(zhuǎn)磁場的速度增大，轉(zhuǎn)子電流增大，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩增大，達到與負載轉(zhuǎn)矩的平衡。NMNMSS第31頁/共84頁T=kTsR2U1p2R22+(sX2)

2

一、固有特性轉(zhuǎn)矩特性返回6.5三相異步電動機的機械特性轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率之間的關(guān)系：機械特性2.臨界狀態(tài)（最大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)）臨界轉(zhuǎn)差率sM可由轉(zhuǎn)矩公式對轉(zhuǎn)差率s求導(dǎo)數(shù)得到,導(dǎo)數(shù)=0。將sM代入轉(zhuǎn)矩公式就能求得最大轉(zhuǎn)矩TM三相異步電動機可以短時過載運行，過載時TN<TL<

TM。三相異步電動機的堵轉(zhuǎn)，TL>

TM,這時轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子電流很大，時間一長，會燒壞電機。過載系數(shù)KM,通常為2~2.2。SSNMNM第32頁/共84頁T=kTsR2U1p2R22+(sX2)

2

一、固有特性轉(zhuǎn)矩特性返回6.5三相異步電動機的機械特性轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率之間的關(guān)系：機械特性3.起動狀態(tài)起動轉(zhuǎn)矩必須大于負載轉(zhuǎn)矩，TS>TL起動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值Ks一般為1.6~2.2起動電流與額定電流的比值Kc一般為5.5~7在轉(zhuǎn)矩公式中，當s=1時，就能求得起動轉(zhuǎn)矩的計算公式：SSNMNM第33頁/共84頁返回6.5三相異步電動機的機械特性解：(1)(2)(3)例題例[6.5.1]：某三相異步電動機，額定功率PN=45kW，額定轉(zhuǎn)速nN=2970r/min，KM=2.2，KS=2.0。若TL=200N.m，試問能否帶此負載:(1)長期運行；(2)短時運行；(3)直接起動。由于TN<TL，故不能帶此負載長期運行。

由于TM>

TL，故可以帶負載短時運行。

由于TS>TL，故可以帶負載直接起動。

第34頁/共84頁1.降低定子電壓U1時的人為特性6.5三相異步電動機的機械特性二、人為特性轉(zhuǎn)矩特性機械特性由最大轉(zhuǎn)矩的計算公式和起動轉(zhuǎn)矩的計算公式，降低定子電壓U1時，三相異步電動機的最大轉(zhuǎn)矩TM和起動轉(zhuǎn)矩TS都要減小。第35頁/共84頁2.增加轉(zhuǎn)子電阻R2時的人為特性機械特性轉(zhuǎn)子電阻R2增加時，最大轉(zhuǎn)矩TM不變轉(zhuǎn)子電阻R2增加時，臨界sM增大轉(zhuǎn)子電阻R2增加時，起動轉(zhuǎn)矩TS隨之變化。6.5三相異步電動機的機械特性二、人為特性--8轉(zhuǎn)矩特性第36頁/共84頁

異步機的起動特性：起動電流大:

IS=KCIN=（5～7）IN

起動轉(zhuǎn)矩小:TS=KSTN=（1.6～2.2）TN

影響：

頻繁起動時造成熱量積累,易使電動機過熱。大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響其它負載工作。6.6三相異步電動機的起動

良好的起動性能:

起動電流小起動轉(zhuǎn)矩大第37頁/共84頁鼠籠式異步電動機的起動1.直接起動（全壓起動）

(a)小容量的電動機（二三十千瓦以下）；

(b)

電源容量足夠大時。2.減壓起動(a)Y－減壓起動：適用于：正常運行為△聯(lián)結(jié)的電動機。起動時運行時UVWUNI1LYUVWUNI1L△6.6三相異步電動機的起動第38頁/共84頁設(shè)：定子每相阻抗為Z，▲

Y接起動的起動轉(zhuǎn)矩：▲

Y接起動的起動電流：Y起動△起動Y起動與△全壓起動時起動電流和起動轉(zhuǎn)矩比較UVWUNI1LYUVWUNI1L△6.6三相異步電動機的起動鼠籠式異步電動機的起動：電源電壓第39頁/共84頁▲

Y－減壓起動的特點：

(1)電源電壓不變，定子繞組接法改變；

(2)降壓比為。TsY＞TL，適用于輕載或空載起動

否則不能采用此法。▲

Y－減壓起動的使用條件：6.6三相異步電動機的起動鼠籠式異步電動機的起動第40頁/共84頁例1:1)解:

一臺Y225M-4型的三相異步電動機，定子繞組△型聯(lián)結(jié)，其額定數(shù)據(jù)為：PN=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cosN=0.88，KC=7.0,Ks=1.9，KM=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TM

和起動轉(zhuǎn)矩TS

。6.6三相異步電動機的起動例題第41頁/共84頁

2）由nN=1480r/min，可知p=2（四極電動機）3）6.6三相異步電動機的起動例題第42頁/共84頁解：

在上例中(1)如果負載轉(zhuǎn)矩為510.2N?m,試問在U=UN

和U′=0.9UN兩種情況下電動機能否起動？（2）采用Y-

換接起動時，求起動電流和起動轉(zhuǎn)矩。（3）當負載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的80%和50%時，電動機能否Y-

換接起動？(1)在U=UN時

TS=551.8N?m>510.2N.m不能起動(2)IS=KCIN=784.2=589.4A

在U′=0.9UN時能起動例2:例題第43頁/共84頁在80%額定負載時在50%額定負載時可以起動(3)不能起動例題第44頁/共84頁圖片0柴油發(fā)電機返回第45頁/共84頁圖片1上一頁下一頁返回第46頁/共84頁圖片2上一頁下一頁返回第47頁/共84頁圖片3A齒輪減速三相異步電動機上一頁下一頁返回第48頁/共84頁圖片3B防爆式上一頁下一頁返回第49頁/共84頁圖片4繞線式異步機上一頁下一頁返回第50頁/共84頁鼠籠式繞線式圖片5上一頁返回第51頁/共84頁轉(zhuǎn)子定子殼體圖片6上一頁下一頁返回第52頁/共84頁圖片7轉(zhuǎn)子上一頁下一頁返回第53頁/共84頁圖片8轉(zhuǎn)子上一頁下