12秋 电工 第7章 交流电动机s

旋转磁场转速 n0 决定于电流频率 f1 和磁场的极对数 p。 表 7.2.1 p n0 (r/min) 1 2 3 4 5 6
3000 1500 1000
750
600
500
7.2.2 电动机的转动原理
旋转磁场顺时针旋转 相当于转子导条逆时针旋转切割磁通 Blv 右手定则 转子导条感应出电动势 Bli 左手定则 F S 电磁力 F v n N F n0
v n
N
F n0
S
例7.2.1 一台三相异步电动机，其额定转速 n = 975 r/min，电源 频率 f1 = 50 Hz。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。 解： 根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可 知：n0 = 1000 r/min，即 p = 3。
n0 n 1000 975 额定负载下的转差率为 s 0.025 1000 n0
i1 120
i2 240
i3
L2 L3
t
每相绕组只有一个线圈，绕组 的始端之间相差 120 空间角，则旋 转磁场产生的具有一对极，即 p = 1 （p 是磁极对数）。 旋转磁场的磁极对数和三相绕 组的排列有关。
N
U1 W2
S
V1
t = 0
若定子每相绕组由两个线 圈串联，绕组的始端之间相差 60 空间角，则产生的旋转磁 场具有两对极，即 p = 2。 L1 i1 U1 U'1 U'2 W2 U2 W'2 V2 W'1 V'1 W1 V'2
Tmax U 12 K 2 X 20
U1 '
U1
O T 对应不同电源电压 U1 的 n = f ( T ) 曲线(R2 = 常数) n R2 R2' R2 R2' O T 对应不同转子电阻 R2 的 n = f ( T ) 曲线(U1 = 常数)
Tmax U12 ，与 R2 无关。
转子轴上机械负载转矩 T2 不能大于 Tmax， 否则电动机停转(闷车)。 I2 I2 I1，电机严重过热而烧坏。
转子导条感应电流 电磁转矩 T
转子转动
n = n0 ( 同步转速）？ 转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切割转子导条。 无转子电动势、转子电流及转矩。
7.2.3 转差率 (slip)
n n0 ( 同步转速） 异步电动机。 用转差率 s 表示转子转速与磁场转速相差 n0 n 的程度，即 s n0 转子转速亦可由转差率求得 n = (1 – s)n0 。 F 异步电动机运行中：s = 1% ~ 9% 。
电动机的运行分析 T2 > T T2
n ( s ) T T = T2 ，达到新的平衡。
n n0 a n' n"

b
O T2'
T2"
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。
2. 最大转矩 Tmax
n
U1 ' U 1
也称临界转矩。 电机带动最大负载的能力。 sR2U12 TK 2 R2 ( sX 20 )2 dT 0 ds R2 对应最大转矩的转差率 sm X 20 将 sm 代入转矩公式，可得
7.1 三相异步电动机的构造
1. 定子
机座 铁心：由内周有槽 的硅钢片叠成。 U1 U2 三相绕组 V1 V2 W1 W2
三相定子绕组：产生旋转磁场。
2. 转子
笼型 绕线型
铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。铁心装在转轴上， 轴上加机械负载。 (1)笼型转子 转子绕组做成鼠笼状。 (2) 绕线型转子 同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。 转子: 在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。 动画
本节要点 1、掌握转差率、同步转速的公式。 2、理解电动机转动的原理 3、理解电动机反转的方法。
7.3 三相异步电动机的电路分析
自学。大纲教学目标了解。
7.4 三相异步电动机转矩与机械特性
7.4.1 转矩公式
sR2U12 电磁转矩公式 T K 2 R2 ( sX 20 )2 1. 由公式可知 T 与定子每相绕组电压 U12 成正比。例如 U1 T 。 2. R2 的大小对 T 有影响。绕线式异步电动机可外接电阻来 改变转子电阻R2 ，从而改变转矩。 3.当电源电压 U1 一定时，T 是 s 的函数。
7.4.2 机械特性曲线
sR2U12 根据转矩公式 T K 2 R2 ( sX 20 )2 T
n = (1 – s)n0 n
Tmax Tst TN O
动画
n0 nN
动画
sm T = f (s) 曲线
1
s Tmax T TN Tst n = f (T) 曲线
n n0 nN
O 0 三个重要转矩
V2
W2
L3 L2 L1
L1 +
W1 L3 V2 U2 L2 V1 W2 L1 U1
N
U1 W2
V2 W1
U1 W2
V2 W1
U1 W2 V1
S
V1
合成磁场方向向下
t = 0
合成磁场旋转60°
t = 60
U2
V1
合成磁场旋转90
t = 90
U2
2. 旋转磁场的转向 三根导线中的任意两根的 一端对调位置。 L1 U1 W2 U2 V2 V1
V2 W1 U2
i O 60
7.5.2 起动方法
(a)直接起动 二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直 接起动。 (b)降压起动
星形 – 三角形(Y – ) 换接起动 自耦降压起动 （适用于笼型电动机）
(c)转子串电阻起动
（适用于绕线型电动机） 以下介绍降压起动和转子串电阻起动。
(1)星形 – 三角形(Y – ) 换接起动
i1 120
i2 240
i3
t
i1 W1 i2 i3
S
U1 W2
V2 W1
U1 W2 V1
L2 L3
N
V1
t = 0
t = 60
U2
n0
结论：任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转。
3. 旋转磁场的极对数 p L1 i1 W1 i2 i3
V2 W1 U2
U1 W2 U2 V2 V1
i O
7.2.1 旋转磁场
1. 旋转磁场的产生 定子三相绕组接成星形， 通入三相对称电流。 i1 = Imsint i2 = Imsin(t – 120) i3 = Imsin(t + 120) i i2 i3 i1 O 120 240
L1
i1 W1 i2 i3 N
U1
U1 W2 U2 V2 V1
笼型电动机与绕线型电动机的比较： 笼型： 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。 绕线型： 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。
7.2 三相异步电动机的转动原理
左手定则
右手定则
转动原理 一对磁极 在空间旋转，形成旋转磁场。 闭合线圈，由轴承架起。 线圈导体切割磁力线， 感生电动势 e ， 电流 i 。 (右手定则） 电磁力 F 产生转矩，使线圈 转动。 (左手定则） 转动的必要条件： 1. 空间旋转磁场 2. 可转动闭合线圈 S n0 F i N v
n 1. 额定转矩 TN n0 电动机在额定负载时的转矩。 nN T = TC 阻转矩 TC = T2 + T0 T2 机械负载转矩， T0 空载损耗转矩，很小常可忽略。 P2 T = T2 + T0 T2 2πn 60 P2 电动机轴上输出的机械功率。 Tmax T TN Tst O P2 千瓦(kW) T 9550 (N • m) n 转每分(r/min) 例：某普通车床的主轴电动机的额定功率为 7.5 kW，额定转速 nN = 1440 r/min，则额定转矩 P2N 7.5 TN 9550 9550 N m 49.7N m nN 1440
第 7 章 交流电动机
本章要求 1. 了解三相异步电动机的基本构造，理解电动机的转 动原理。 2. 掌握三相异步电动机的转矩和机械特性。 3. 掌握三相异步电动机的起动和反转的方法，理解调 速和制动的方法。 4. 正确理解三相异步电动机的铭牌数据。
第 7 章 交流电动机
电动机的分类： 直流电动机 电动机 同步电动机 交流电动机 异步电动机 三相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。 单相电动机 三相电动机
U1 '
U1
O T 对应不同电源电压 U1 的 n = f ( T ) 曲线(R2 = 常数) n R2 R2' R2 R2' O T 对应不同转子电阻 R2 的 n = f ( T ) 曲线(U1 = 常数)
本节要点 1、理解三相异步电动机机械特性曲线。 2、理解三个转矩的概念。 3、掌握额定转矩的公式。 4、理解转矩和电压的关系。 5、理解转矩和转子电阻的关系。
Il + Ul –
起动
Ip
+ Up – |Z|
正常工作
Z 为电动机每相 绕组的等效阻抗
L3 L2 L1
静触点
W1 L3 V2 U2 L2 V1 W2 L1 U1
L1 + Ul L3 – L2
U1 W2 U 2 V2 V1 W1 起动
Y 动触点 动触点 星三角起动器 接线简图
U1
V1
W1
U2
L2 L3
V2 W1
t
W2
i > 0 ，始端流入，末端流出。 i < 0 ，末端流入，始端流出。
U2
S
V1
t = 0