1、第8章 交流电动机,三相异步电动机的转动原理 三相异步电动机使用方法 三相异步电动机的运行和控制方法 三相异步电动机的机械特性 单相异步电动机的转动原理,1. 了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理。,本章要求：,2. 理解三相交流异步电动机的机械特性，掌握起动和反转的基本方法, 了解调速和制动的方法。,3. 理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。,第8章 交流电动机,8.1 三相异步电动机的构造,三相异步电动机由定子和转子构成。定子和转子都有铁心和绕组。定子的三相绕组为AX、BY、CZ。转子分为鼠笼式和绕线式两种结构。鼠笼式转子绕组有铜条和铸铝两种形式。绕线式转子绕组的形式与定子绕组基本
2、相同，3个绕组的末端连接在一起构成星形连接，3个始端连接在3个铜集电环上，起动变阻器和调速变阻器通过电刷与集电环和转子绕组相连接。,鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：,鼠笼式：结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。,绕线式：结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子 外加电阻可人为改变电动机的机械特性。,8.2 三相异步电动机的转动原理,工频：,旋转磁场的转速取决于磁场的极对数,p=1时,p=2时,旋转磁场转速n0与极对数 p 的关系,电动机的转动原理,1. 转动原理,A,X,Y,C,B,Z,感应电动势 E20,电磁力F,异步电动机运行中:,转子转速亦可由转差率求得,转差率
3、s,8.3 三相异步电动机的电路分析,三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。,变压器： 变化 e U1 E1= 4.44 f N1E2= 4.44 f N2,E1 、E2 频率相同，都等于电源频率。,8.4 三相异步电动机转矩与机械特性,转矩公式,常数，与电 机结构有关,旋转磁场 每极磁通,转子电流,转子电路的 功率因数,机械特性曲线,1.额定转矩TN,三个重要转矩,(N m),2.最大转矩 Tmax,3. 起动转矩 Tst,4. 电动机的运行分析,电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调 整，这种能力称为自适应负载能力。,此过程中， n 、sE2 , I2 I1 电源提供的功率自动增加。,T
4、2,s,T2 T,T =T2,n ,T ,达到新的平衡,5. U1 和 R2变化对机械特性的影响,(1) U1 变化对机械特性的影响,T2,(2) R2 变化对机械特性的影响,R2,Tst ,n,硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。,软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。 ,(2) R2 变化对机械特性的影响,不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电机。,8.5 三相异步电动机的起动,起动性能,起动问题：起动电流大，起动转矩小。,起动： n = 0，s =1, 接通电源。,起动方法,(1) 直接起动二、三十千瓦以下的异步电动机一般都
5、采用直接起动。,（适用于鼠笼式电动机）,(3) 转子串电阻起动,（适用于绕线式电动机）,1. 降压起动,(1) Y 换接起动,降压起动时的电流 为直接起动时的,(2) 自耦降压起动,自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时 联成 Y形不能采用Y起动的鼠笼式异步电动机。,方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。,三相异步电动机的正、反转,8.6 三相异步电动机的调速,三相异步电动机的转速：,1变极调速,通过改变电动机的定子绕组所形成的磁极对数p来调速。因磁极对数只能是按1、2、3、的规律变化，所以用这种方法调速，电动机的转速不能连续、平滑地进行调节。,2变频调速,通过变频器把频率为50Hz工频
6、的三相交流电源变换成为频率和电压均可调节的三相交流电源，然后供给三相异步电动机，从而使电动机的速度得到调节。变频调速属于无级调速，具有机械特性曲线较硬的特点。,3变转差率调速,通过改变转子绕组中串接调速电阻的大小来调整转差率实现平滑调速的，又称为变阻调速。调速电阻的接法与起动电阻相同。这种方法只适用于绕线式异步电动机。,8.7 三相异步电动机的制动,能耗制动,能耗制动 反接制动 发电反馈制动,电动机定子绕组切断三相电源后迅速接通直流电源。感应电流与直流电产生的固定磁场相互作用，产生的电磁转矩方向与电动机转子转动方向相反，起到制动作用。 特点：是制动准确、平稳，但需要额外的直流电源。,反接制动,
7、电动机停车时将三相电源中的任意两相对调，使电动机产生的旋转磁场改变方向，电磁转矩方向也随之改变，成为制动转矩。 注意：当电动机转速接近为零时，要及时断开电源防止电动机反转。 特点：简单，制动效果好，但由于反接时旋转磁场与转子间的相对运动加快，因而电流较大。对于功率较大的电动机制动时必须在定子电路（鼠笼式）或转子电路（绕线式）中接入电阻，用以限制电流。,超同步制动,电动机转速超过旋转磁场的转速时，电磁转矩的方向与转子的运动方向相反，从而限制转子的转速，起到了制动作用。因为当转子转速大于旋转磁场的转速时，有电能从电动机的定子返回给电源，实际上这时电动机已经转入发电机运行，所以这种制动称为发电反馈制
8、动。,8.8 三相异步电动机铭牌数据,1. 型号,用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。,异步电动机产品名称代号,功率的选择,功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易因过载而损坏。,8.9 三相异步电动机的选择,合理选择电动机关系到生产机械的安全运行和投资效益。可根据生产机械所需功率选择电动机的容量，根据工作环境选择电动机的结构形式，根据生产机械对调速、起动的要求选择电动机的类型，根据生产机械的转速选择电动机的转速。,种类和型式的选择,1. 种类的选择,一般应用场合应尽可能选用鼠笼式电动机。 只有在需要调速、不能采用鼠笼式电动机的场 合才选用绕线式电动机。,2. 结构型式的选择,根据工作环境
9、的条件选择不同的结构型式， 如开启式、防护式、封闭式电动机。,电压和转速的选择,根据电动机的类型、功率以及使用地点的电源电压来决定。,Y系列鼠笼电动机的额定电压只有380V一个 等级。大功率电动机才采用3000V和6000V。,单相异步电动机主要应用于电动工具、洗衣机、电冰箱、空调、电风扇等小功率电器中。单相异步电动机的定子中放置单相绕组,转子一般用鼠笼式。,单相异步电动机的工作原理,8.11 单相异步电动机,电容分相式异步电动机的定子有两个绕组：一个是工作绕组（主绕组）；另一个是起动绕组（副绕组），两个绕组在空间互成90。起动绕阻与电容C串联，使起动绕组电流i2和工作绕组电流i1产生90相位差,罩极式单相异步电机,罩极法是在单相异步电动机定子磁极的极面上约1/3处套装了一个铜环（短路环），套有短路环的磁极部分叫做罩极。当定子绕组通入电流产生脉动磁场后，有一部分磁通穿过铜环，使铜环内产生感应电动势和感应电流。根据楞次定律，铜环中的感应电流所产生的磁场，阻止铜环部分磁通的变化，结果使得没套铜环的那部分磁极中的磁通与套有铜环的这部分磁极内的磁通有了相位差，罩极外的磁通超前罩极内的磁通一个相位角。随着定子绕组中电流变化率的改变，单相异步电动机定子磁场的方向也就不断发生变化，在电动机内形成了一个旋转磁场。在这个旋转磁场的作用下，电动机的转子就能够起动起来了。,
