6章电动机4-7

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7. 额定功率 PN：PN =3 kW
额定功率指电机在额定运行时转轴上输出的功率。 额定功率指电机在额定运行时转轴上输出的功率。 转轴上输出的功率
（二）电动机的工作原理
（1） 电磁转矩的产生
定子三相绕组通入三相交流电
V2
U1
v
N
n0
F
W2
方向: 方向:顺时针 e = Blv 切割转子导体 右手定则 感应电流 I2 旋转磁场 电磁转矩T 电磁转矩T
F = Bli
60 f1 (转/分） n0 = F p 旋转磁场 W
1
S
U2
V1
感应电动势 E20 电磁力F 电磁力F
U1 V1
W1
U2
V2
W2
U2 V2 W2
3
（2）转子： ）转子： 构成：由铁心和绕组两部分构成 构成：
滑环 转子铁心 转子硅钢片 电刷 转子绕组 外接电阻
作用：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。 作用：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。
4
1.旋转磁场的产生——多相电流通过多相绕组产生 定子三相绕组通入三 相交流电(星形联接) 相交流电(星形联接)
n = (1 − s)n0
异步电动机运行中: 异步电动机运行中:
转子电流频率
pn0 f1 = 60 p∆n p (n0–n) p n0(n0–n) f2 = —— = ——— = ———– = f1 s 60 60 60 n0
12
s = (1 ~ 9)%
（3） 电磁转矩的大小 电磁转矩 T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下 ：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矩之总和。 受到电磁力所形成的转矩之总和。
1000 − 960 = 0.04 额定转差率 ： sN = 1000
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定子三相绕组的联接方法。 3. 联结方式 ： 定子三相绕组的联接方法。
PN ≤ 3kW →Y
PN ≥ 4kW →∆
U1
V1
W1 V2
接线盒
W2 U2
Y 接法： 接法：
U1
U 1 V 1 W1
∆接法： 接法：
U1
U1 V1 W1
T = K TΦ I 2 cos φ 2 m
常数 每极磁通 转子电流
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电磁转矩
输出转矩： 输出转矩： 稳定运行： 稳定运行：
T2 = T – T0 T2 = TL
空载转矩 负载转矩
转矩平衡方程式： 转矩平衡方程式：T = T0+TL
（三） 功率关系
满载时： 满载时：T ≈ T2=TL
2π 2π 输出机械功率： 输出机械功率： P2 = T2ω = T2 n = T2 n 60 60
O
(1) TM ∝U ,U1 ↓→TM ↓↓
2 1
TN
最大转矩与电压平方成正比所以对电压波动很敏感， 最大转矩与电压平方成正比所以对电压波动很敏感， 使用时要注意电压的变化。当 U1 一定时，TM为定值。 使用时要注意电压的变化。 一定时， 为定值。
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（3）起动状态：起动转矩Ts 起动状态： 电动机起动时的转矩。 电动机起动时的转矩。 n0 起动时n= 0 时，s =1
p =1
ωt = 0
8
若定子每相绕组改由两个线圈串联 ，采用同样的 分析方法，将形成两对磁极的四极旋转磁场。 两对磁极的四极旋转磁场 分析方法，将形成两对磁极的四极旋转磁场。
i1
U1
U '1 ' W2 U '2 ' ' W1 V '2 V 1 W1 W2 V2 V 1
' W1
V2
U2
'
U1 W2
•
N
W1
V1
N
U2
U2
ωt = 0
ω t = 60°
7
3.旋转磁场的极对数P 旋转磁场的极对数P
i1
Im Im
U1 V2 U2 W2 W1 0 o
i i 1
i2 i3
ωt
i2
V1
i3
U1
N
V2
W1
W2
当三相定子绕组按 图示排列时， 图示排列时，产生一对 磁极的旋转磁场， 磁极的旋转磁场，即：
S
U2
V1
目 录
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机的工作原理 三相异步电动机的机械特性 三相异步电动机的铭牌数据 三相异步电动机的起动 三相异步电动机的调速 单相异步电动机
1
(1)定子： 定子： 定子 构成：由机座、定子铁心、 构成：由机座、定子铁心、定子绕组和端盖组成
n
R2U T =K 2 s 2 R2 + X20 (1) Ts ∝U12 , U1 ↓→Ts ↓↓
有关， (2) Ts与 R2 有关， 适当使 R2↑→ Ts ↑。
Ts体现了电动机带载 起动的能力。 起动的能力。 电机能起动， 若 Ts > T2电机能起动， 否则不能起动。 否则不能起动。
2 1
O
S
i 1 = I m sin ω t
i 2 = I m sin (ω t − 120 ° ) i 3 = I m sin (ω t + 120 ° )
Im
i1
U1 V2 U2 W2 W1
i i1
i 2 i3
t
i2
V1
o
i3
5
三相电流合成磁 场的分布情况
Im
i i1
i 2 i3
ωt
o
600
U1
U1
60°
W2 U2
W2 U2 V2 W1 V1 W2 U 2 V 2
W1
V2
V1
W2 U2 V2
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4. 额定电压 UN： UN=38法下应加的线电压. 指定接法下应加的线电压
U1
线 电 压
W2 W1
U2 V2 V1
线 电 压
W2 W1 V2
U1 U2 V1
O
↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
n0
n U′′ < U′ < UN
R 2 sM = X20 2 U1 T =K M 2X20
2 R2U1 T =K 2 s 2 R2 + X20
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(2) 转子电阻 2 变化对机械特性的影响 转子电阻R
n0
n
n↓ ↓
O
R2↑
TLT Tmax T S
Ts↑
R 2 sM = X20 2 U1 T =K M 2X20 2 R2U1 T =K 2 s 2 R2 + X20
Ts T
T 起动能力 Ks = s TN
Is KI = IN
起动电流
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n
（4） 电动机的运行分析 TL↑ TL >T2 n↓ → s↑→ T2 ↑ ↓ ↑→
n0
常用特 性段
n
达到新的平衡 T2 =TL ↵
T 此过程中， n↓ 、s↑→E2 , I2↑ → I1↑ O ↑→E 此过程中， TL T´L 电源提供的功率自动增加。 →电源提供的功率自动增加。 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调 这种能力称为自适应负载能力。 整，这种能力称为自适应负载能力。
当定子电压U 频率f 等保持不变时， 当定子电压 U1 、 频率 f1 等保持不变时 ， T=f(s) 称 为转矩特性， 称为机械特性。 为转矩特性，n=f(T )称为机械特性。 （一）固有特性 T T n M n0 N TM nN S nM M T
S
TN O
N
sN sM
转矩特性
1 O
n n0
s
0
S TN Ts TM T
W2
U1
W2
N
V2
W2
V2 V1
W1
N
S
S
W1
V1 U2
V2 S
W1
N
U2
V1
U2
ωt = 0
合成磁场方向向下
ω t = 60°
ω 合成磁场旋转60° 合成磁场旋转60° t = 90° 旋转90° 旋转90°
6
合成磁场
分析可知： 分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场 即： 一个电流周期，旋转磁场在空间转过360° 一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°
当R2<X2时，sM<1，R2增加，TS增加； <1， 增加， 增加； 当R2=X2时，sM=1，TS=TM，起动转矩最大； =1， 起动转矩最大； 当R2>X2时，sM>1，R2增加，TS减小。 >1， 增加， 减小。
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6.4 三相异步电动机的铭牌数据
三相异步电动机 型 电 转 号 压 速 Y132SY132S-6 380 V 960 r/min 功 电 率 流 3 kW 7.2 A 0.76 频 联 率 结 50 Hz Y B
时采用Y接 例：380/220 Y/∆是指：线电压为 ∆是指：线电压为380V时采用 接 时采用 当线电压为220V时采用∆接法。 时采用∆ 法；当线电压为 时采用 接法。 说明： 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 ％。
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5. 额定电流 IN： IN=7.2 A 定子绕组在指定接法下的线电流。 定子绕组在指定接法下的线电流。 指定接法下的线电流 例如： 表示星形联结 联结下电机 例如： Y / ∆ 6.73 / 11.64 A 表示星形联结下电机 联结下线电流为 的线电流为 6.73A；三角形联结下线电流为 11.64A。 ；三角形联结 。 两种接法下相电流均为 6.73A。 。 6. 额定频率 fN：fN =50 Hz 电动机正常工作时，定子绕组所接交流电压的频率。 电动机正常工作时，定子绕组所接交流电压的频率。