第八章 异步电动机.

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1 第八章 异步电动机

2 第八章 异步电动机 7.1 三相异步电动机的构造 7.2 三相异步电动机的转动原理 7.3 三相异步电动机的电路分析
第八章 异步电动机 7.1 三相异步电动机的构造 7.2 三相异步电动机的转动原理 7.3 三相异步电动机的电路分析 7.4 三相异步电动机的铭牌数据 7.5 三相异步电动机的转矩与机械特性

3 电动机的分类 鼠笼式 绕线式 异步机 同步机 交流电动机 电动机 直流电动机 他励、并励、串励、复励 鼠笼式异步交流电动机授课内容：
基本结构、工作原理、 机械特性、控制方法

4 异步电动机的模型：

5 微型三相异步电动机的实体照片：

6 定子线圈与机壳等

7 定子铁芯

8 定子绕组

9 接线盒

10 电枢 电枢

11 8.1 三相异步电动机的构造 磁铁 闭合 线圈

12 磁极旋转 导线切割磁力线产生感应电动势 （右手定则） 磁感应强度 导线长 切割速度 闭合导线产生电流 i （左手定则） 通电导线在磁场中受力

13 1. 线圈跟着磁铁转→两者转动方向一致 结论： 2. 线圈比磁场转得慢 异步

14 三相异步机的结构 定子绕组 （三相） 定子 三相定子绕组：产生旋转磁场。 转子：在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或 电流。 线绕式 鼠笼式
Y B Z X A C 三相定子绕组：产生旋转磁场。 转子：在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或 电流。 线绕式 鼠笼式 鼠笼转子 转子 机 座

15 8.2 三相异步电动机的转动原理 旋转磁场的产生 异步电机中,旋转磁场代替了旋转磁极 (•)电流出 A Z Y B C ()电流入 X

16 A X B Y C Z A X Y C B Z 合成磁场方向： 向下

17 同理分析，可得其它电流角度下的磁场方向：
A X Y C B Z A X Y C B Z X B Z A Y C

18 旋转磁场的旋转方向 旋转方向：取决于三相电流的相序。 改变电机的旋转方向：换接其中两相

19 旋转磁场的转速大小 一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°。则 同步转速（旋转磁场的速度）为： A X Y C B Z

20 极对数（P）的概念 A X Y C B Z A X B Y C Z 此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。 即：

21 极对数（P）的改变 A B X C Y Z 将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。 A X A' Z' X'

22 C' Y' A B C X Y Z A' X' B' Z' 极对数

23 极对数和转速的关系

24 分） 转 / ( 60 p f n = 三相异步电动机的同步转速 每个电流周期 磁场转过的空间角度 同步转速 极对数

25 电动机转速和旋转磁场同步转速的关系 电动机转速: 电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但 异步电动机 提示：如果
但 异步电动机 无转距 转子与旋转磁场间没有相对运动 无转子电动势（转子导体不切割磁力线） 无转子电流 提示：如果

26 转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：
转差率 s的概念： 转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即： 异步电机运行中: 电动机起动瞬间: （转差率最大）

27 e 1 e 2 e1 e2 8.3 三相异步电动机的电路分析 、 R1 i2 ：主磁通产 生的感应电动势。 i1 e2 e1 u1 R2
转、定子电路 R1 R2 i1 u1 e1 e 1 e2 e 2 ：主磁通 产生的感应电动 势。 ：主磁通产 生的感应电动势。 e1 e2 、 e 1 e 2 设： 则： 定子边：

28 R1 R2 i1 u1 e1 e 1 e2 e 2 同理得转子边：

29 ：转子感应电动势的频率 ：转子线圈匝数 取决于转子和旋转磁场的相对速度

30 R1 R2 i1 u1 e1 e 1 e2 e 2 其中 转子功率因数

31 8.4 三相异步电动机铭牌与技术数据 1. 型号 Y 132M－4 磁极数(极对数 p=2) 同步转速1500转/分

32 8.4.2 联接方式：Y/ 接法： 接线盒： Y 接法： 接法： A B C X Y Z A B C X Y Z A B C Z X Y

33 8.4.3 额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压.
A B C X Y Z 线 电 压 A Z B Y X C 例：380/220 Y/是指：线电压为380V时采用Y接法； 当线电压为220V时采用接法。 说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的 5 ％。

34 电压波动对电动机的影响

35 其中 8.4.4 额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流。 如：
额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流。 如： 表示三角接法下，电机的线电流为11.2A，相电流为6.48A；星形接法时线、相电流均为6.48A。 功率与效率： 额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率 （ ），不等于从电源吸收的功率（ ）。两者的 关系为： 鼠笼电机 =72－93％ 其中

36 功率因数(cos1)： 额定负载时一般为0.7 ~ 0.9 ， 空载时功率因数很低约为0.2 ~ 0.3。额定负载时，功率因数最大。 cos1 P2 PN 注意：实用中应选择合适容量的电机，防止“大马” 拉“小车”的现象。

37 转速: 电机轴上的转速（n)。 如： n =1460 转/分 转差率 绝缘等级 绝缘等级是按照电动机绕组所用的绝缘材料在使用时 允许的极限温度来分等级的。所谓极限温度，是指电机 绝缘结构中最热点的最高允许温度。在Y系列电机中，采 用B级绝缘，极限温度为130℃。其他绝缘材料的极限温 度参数见书本P149页，不一 一介绍。

38 8.5 三相异步电动机的转矩与机械特性 8.4.9 工作方式 电动机的工作方式分为连续、短时和断续周期工作
工作方式 电动机的工作方式分为连续、短时和断续周期工作 方式3种。对于不同工作方式的电动机，使用时要注 意不可随便乱用。 8.5 三相异步电动机的转矩与机械特性 电磁转矩公式 电磁转矩 T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下, 受到电磁力所形成的转距之总和。 常数 每极磁通 转子电流 转子功率因数

39 将其中参数代入： 得到转矩公式

40 机械特性曲线 根据转矩公式 1 n0 T n 得特性曲线：

41 n n0 电动机的自适应负载能力 T 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。 常用特 性段
直至新的平衡。此过程中， 时， 电源提供的功率自动 增加。 自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要特点。（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能带动新的负载。）

42 n n0 nN 三个重要转矩 ( 1 ) 额定转矩 ： 电机在额定电压下，以额 定转速 运行，输出额 T 定功率 时，电机转轴
额定转矩 ： 电机在额定电压下，以额 定转速 运行，输出额 定功率 时，电机转轴 上输出的转矩。 ( 1 ) nN T （牛顿•米）

43 n 最大转矩 ： ( 2 ) 电机带动最大负载的能力。 n0 如果 电机将会 因带不动负载而停转。 T 求解

44 过载系数： 三相异步电动机 工作时，一定令负载转矩 ，否则电机将停转。致使 注意： （1）三相异步机的 和电压的平方成正比，所 以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。 （2） 电机严重过热

45 起动转矩 ： ( 3 ) 电机起动时的转矩。 n n0 T 其中 则 体现了电动机带载起动的能力。若 电机能 起动，否则将起动不了。

46 机械特性和电路参数的关系 和电压的关系 结论：

47 令： 得： 和转子电阻的关系 结论： R2的 改变 ： 鼠笼式电机转子导条的金属材料不同，线绕式电机外接电阻不同。

48 硬特性 机械特性的软与硬 硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。 软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起 动特性好。 
（R2小） 软特性 （R2大） 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。

49 中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 ~ 7 倍。 原因：起动时 ，转子导条切割磁力线速度很大。
8.6 三相异步机的起动 起动电流 ： 中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 ~ 7 倍。 定子电流  原因：起动时 ，转子导条切割磁力线速度很大。 转子感应电势 转子电流 大电流使电网电压降低  影响其他负载工作 频繁起动时造成热量积累  电机过热 影响：

50 Y－  起动 Y－  起动和转子串电阻起动。 三相异步机的起动方法： （1） 直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般 采用直接起动。
（2） 降压起动。 Y－  起动 自耦降压起动 （3）转子串电阻起动。 以下介绍 Y－  起动和转子串电阻起动。

51 Y－  起动： 起动 A B C X Y Z  正常运行 A Z B Y X C 设：电机每相阻抗为

52 UP UP' 正常 起动 运行 Y－  起动应注意的问题： （1）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。 （2） Y－  起动 。
所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合 Y－  起动 。 A Z B Y X C 正常 运行 UP 起动 UP'

53 起动时将适当的R串入转子绕组中，起动后将R短路。
转子串电阻起动 起动时将适当的R串入转子绕组中，起动后将R短路。

54 转子串电阻起动的特点： 适于转子为线绕式的电动机起动。 （1） （2）R2选的适当，转子串电阻既可以降低起动电流， 又可以增加起动力矩。

55 8.7 三相异步电动机的调速 1. 改变极对数 有级调速。 2. 改变转差率 无级调速 调速方法： S T

56 3. 改变电源频率 (变频调速) 无级调速 此种调速方法发展很快，且调速性能较好。其主要环节是研制变频电源（常由整流器、逆变器等组成）结束。

57 反接制动时，定子旋转磁埸与转子的相对转速很大，即切割磁力线的速度很大，造成I2上升，从而引起I1上升。为了限制电流，
8.8 三相异步电动机的制动 能耗制动 反接制动：停车时，将电动机接电源的任意 两相反接，使电动机由原来的旋转方向反过来，以达制动的目的； 注意： 反接制动时，定子旋转磁埸与转子的相对转速很大，即切割磁力线的速度很大，造成I2上升，从而引起I1上升。为了限制电流， 在制动时，要在定子中串适当的电阻。

58 - no + n M 3~  F 1). 能耗制动：停车时，断开交流电源，接至直流电源上，产生制动转矩；  运行 F n 制动 转子
2).发电反馈制动： 令电机转子的转速超过旋转磁场的同步转速，便会产生制动转矩。