第十一章 异步电机――低压电工安全培训

第十一章异步电机1三相异步电动机的结构2三相异步电动机的转动原理3三相异步电动机的电路分析4三相异步电动机的转矩与机械特性5三相异步电动机的起动6三相异步电动机的调速7三相异步电动机的制动8三相异步电动机的铭牌数据9三相异步电动机的选择（自学）10单相异步电动机1交流电动机电动机直流电动机鼠笼式绕线式异步机同步机他励、异励、串励、复励鼠笼式交流异步电动机授课内容：基本结构、工作原理、机械特性、控制方法电动机的分类：2YBZXAC转子定子定子绕组（三相）机座转子：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。三相定子绕组：产生旋转磁场。绕线式鼠笼式鼠笼转子第一节三相异步电动机的构造3三相感应电动机的定子定子由机座、定子铁心、定子绕组组成：1、机座：起固定和支撑定子铁心的作用，一般用铸铁制造。2、定子铁心：由厚0.5mm的硅钢片冲叠而成，铁心内开有均匀的槽，嵌放定子绕组。3、定子绕组：由完全相同的三个绕组组成，空间互差120度，可接成Y或Δ。40n第二节三相异步电动机的转动原理NS磁铁闭合线圈5三相感应电动机的转子转子由转子铁心和转子绕组组成：1、转子铁心：和定子铁心一样，既是电动机磁路的一部分，又能安放转子绕组。2、转子绕组：有笼型和绕线型两种。（1）笼型绕组：导体用铜条或铝条，两头用端环联接。结构可靠简单，但是转子电阻固定。（2）绕线型转子：接成星型的三相绕组通过滑环与外电路联接，便于串入电阻改善电动机的运行性能。6磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势vlBe导线长度磁感应强度切割速度（右手定则）闭合导线产生电流i（左手定则）通电导线在磁场中受力ilBf0nNS71.线圈跟着磁铁转→两者转动方向一致结论：异步2.线圈比磁场转得慢0nn0nNS8由于转子转动的方向与磁场旋转的方向是一致的，所以如果n=n1，则磁场与转子之间就没有相对运动，它们之间就不存在电磁感应关系，也就不能在转子导体中感应电动势、产生电流，也就不能产生电磁转矩。所以，感应电动机的转子速度不可能等于磁场速度。因此，这种电动机一般也叫做异步电动机。三相感应电动机的转速小于磁场速度91、旋转磁场的产生AYCBZ在异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极AiBiCimIt(•)电流出()电流入X240sin120sinsintIitIitIimCmBmA100tAXYCBZNSAiBiCimItAXBYCZ合成磁场方向：向下11180tXBZ0nAYC60tAXYCBZSN0n60A120tXYCBZ0n同理分析，可得其它电流角度下的磁场方向：AiBiCitmI12三相感应电动机的工作原理（图解）nNSTfn1f13U1V1W1U2V2W2WVUit分析规定：电流I为正时，从首端流入、末端流出；电流I为负时，从首端流出、末端流入。1旋转磁场的定性分析图解1232344NS556614U1V1W1U2V2W2旋转磁场的连续观察NSNSNS15旋转方向：取决于三相电流的相序。0n0n改变电机的旋转方向的方法：改变相序（换接其中两相）AiBiCimItAiCiBimIt2、旋转磁场的旋转方向16方法：将与电源相接的任意两相互换(改变相序)，就可实现反转。三相异步电动机的正、反转正转反转ABCM3~电源ABCM3~电源173、极对数（P）的概念AXBYCZ1p此种接法（每相绕组只有一组线圈）下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：AXYCBZNS18C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AiBiCi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。AXBYCZ19极对数2pA'XX'ANSSNZC'Z'CBY'B'YC'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AiCiBiAiBiCimIt203、旋转磁场的转速大小分）转/(600fn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：AXYCBZNSAXYCBZNSAXYCBZSN0n60AiBiCimIt21XNSASNZB'X'AYC'Z'B'C'Y0t分）转/(600pfn60t'A0nAZ'XXC'Z'CSNSN30极对数和转速的关系：AiBiCimIt22三相异步电动机的同步（旋转磁场）转速：分）转/(600pfn2p180分）转/(50011p360分）转/(0003极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速)50(Hzf0n3p120分）转/(000123电动机转速和旋转磁场同步转速的关系：电动机转速:n电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但异步电动机0nn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0nn245、转差率的概念：%10000nnns异步电机运行中:%9~%1s转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：电动机起动瞬间:1,0sn（转差率最大）25三相异步电动机的“电－磁”关系：i2转、定子电路R1R2i1u1e1e1e2e2：漏磁通产生的漏感应电动势。：主磁通产生的感应电动势。e1e2、e1e2、dtdNeeeRiu1111111设：tsin1mΦ则：tΦNum1111cos定子边：第三节三相异步电动机的电路分析26mmmmΦNfUUEfΦNΦNU11111111144.422tΦNum1111cosR1R2i1u1e1e1e2e2mΦNfE22244.4同理得转子边：i227mΦNfE22244.42f：转子感应电动势的频率2N：转子线圈匝数2f取决于转子和旋转磁场的相对速度1000026060SfPnnnnPnnf28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。22cosIΦKTmT常数每极磁通转子电流转子电路的2cos1转矩公式第四节三相异步电动机的转矩与机械特性29R1R2i1u1e1e1e2e2其中202122222SXLSfLfX202122244.444.4SEΦNSfΦNfEmm转子功率因数：i230COSψ2I2I2,COSψ21S0结论：转子电路的电动势、电流、频率、感抗、功率因数等都与转差率S有关，与转差率S的关系如右图所示。I2、COSψ23122cosIKTmT22022202)(SXRSEI2202222)(cosSXRRmNfU11144.4将其中参数代入：得到转矩公式322三相电动机的机械特性21220222)(UsXRsRKT根据转矩公式Ts10n0Tn得特性曲线：33电动机的自适应负载能力：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n0nT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。）直至新的平衡。此过程中，时，电源提供的功率自动增加。34三个重要转矩：n0Tn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。NPNn(1))/()(9550602分转千瓦NNNNNnPnPT（牛顿•米）NTnN35如果电机将会因带不动负载而停转。maxTTL最大转矩：(2)电机带动最大负载的能力。n0TnmaxT求解0ST21220222)(UsXRsRKT2021max21XKUT36过载系数：NTTmax三相异步机2.2~8.1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。maxTmaxTTL（2）电机严重过热0n121)(sII2021max21XKUT37起动转矩：(3)电机起动时的转矩。n0Tn21220222)(UsXRsRKT0n1)(s其中则21220222)(UXRRKTstLstTT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。3821220222)(UsXRsRKT机械特性和电路参数的关系21~UT和电压的关系0Tn0)0(nns结论：39和转子电阻的关系22'RR2'RR2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。21220222)(UsXRsRKT0ST令：得：202XRSm0Tn2Rmsms'stTstT结论：40机械特性的软硬硬特性：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。硬特性（R2小）软特性（R2大）0Tn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。41第五节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。0n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：42三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。43Y－起动：正常运行lUAZBYXC起动ABCXYZlUZUIllY33ZUIll设：电机每相阻抗为z44AZBYXC正常运行UPABCXYZ起动UP'PPUU31（2）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。所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合)(2UTSTY－起动也时ststTI,。45转子串电阻起动定子RRR线绕式转子起动时将适当的R串入转子绕组中，起动后将R短路。1222202202)(IIRXREIst46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。0Tn2'R2R22'RRststTRXRURKT22202221247第六节三相异步电动机的调速pfsnsn1060111.改变极对数有级调速。p2.改变转差率s无级调速调速方法：0Tn2'R2R0ST2'R2R22'RR483.改变电源频率(变频调速)无级调速1f变频电源可变11,UfHz50pfsnsn106011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）。49制动方法：1.抱闸：加机械抱闸；2.反接制动：停车时，将电动机接电源的意两相反接，使电动机由原来的旋转方向反过来，以达制动的目的；第七节三相异步电动机的制动反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。即切割磁力线的速度很大，造成，引起。2I1I注意：504.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。M3~~~~+-运行制动nF转子3.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；nFno511.型号Y132M－4磁极数(极对数p=2)同步转速1500转/分分）转/(600pfn转差率0.04150014401500s第八节三相异步电动机的铭牌数据2.转速:电机轴上的转速（n)。如：n=1440转/分523.联接方式：Y/接法：Y接法：接法：ABCZXYABCZXYABCXYZAZBYXCABCXYZ接线盒：53三相异步电动机的接线方法V2U1U2V1W1W2定子绕组在接线盒中布置定子绕组的Y型连接定子绕组的Δ型连接544.额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压.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％。线电压AZBYXC线电