三相异步电动机工作原理与图解

C'
B
X'
X
B'
C
Z A' Y
13
iA
A
X A'
Z' X'
iC
C'
Z C
Y' B'
Y
B
iB
I m iA iB iC t
Y' C'
A Z'
N
B

X' S

B'
N

SX
C
Z
Y A'
2019年5月13日星期一
极对数 p 2 14
极对数和转速的关系
Y' C'
A Z
N B

X' S

B'
N
S
X C
p 1
p2
p3
2019年5月13日星期一
360 180 120
3000 (转/分）
1500 (转/分）
1000 (转/分）
16
电动机转速和旋转磁场同步转速的关系
n 电动机转速:
电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，
但 n n0
异步电动机
提示：如果 n n0
转子与旋转磁场间没有相对运动
6. 额定功率：
额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率
（ P2），不等于从电源吸收的功率（P1）。两者的
关系为： P2 P1
鼠笼电机
P 3U I COS 其中
2019年5月13日星期一1
NN
=72－93％
36
7. 功率因数(cos1)：
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。
cos1
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。
2019年此5月外13日还星期有一 绝缘等级等参数，不一 一介绍。
37
第七章
•
• THE END
2019年5月13日星期一
38
转子感应电势 转子电流 定子电流
影响： 频繁起动时造成热量积累 大电流使电网电压降低
电机过热
2019年5月13日星期一
影响其他负载工作 27
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。
2019年5月13日星期一
25
§ 2.4 三相异步电动机的使用
2019年5月13日星期一
三相异步电动机的起动 三相异步电动机的调速 三相异步电动机的制动
26
一、 三相异步机的起动
起动电流 I st ：
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 n 0 ，转子导条切割磁力线速度很大。
§7.3 三相异步电动机的机械特性
一、 三相异步电动机的“电－磁”关系
e1 、e2 ：主磁通产
R1
生的感应电动势。
i1
e 1、e 2 ：漏磁通
u1
e1
e 1
产生的感应电动
i2
e2
e 2 R2
势。
转、定子电路
d
定子边：u1 i1R1 e1 e1 e1 N1 dt
u N Φ cos t Φ sin t 设： 2019年5月13日星期一 m
无转子电动势（转子导体不切割磁力线）
无转子电流
无转距
2019年5月13日星期一
17
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：
s


n0 n0
n

100%
异步电机运行中: s 1 ~ 9%
电动机起动瞬间: n 0, s 1（转差率最大）
2019年5月13日星期一
第七章 异步电动机
2019年5月13日星期一
1
§7.1 三相异步电动机的构造
一. 电动机的分类
异步（感应）电动机：应用广泛。 交流 同步电动机：用于功率较大，不需要
电动机
调速，长期工作的机械。
直流：他励，并励，串励，复励。
2019年5月13日星期一
2
三相异步机的结构
三相定子绕组：产生旋转 磁场。
A
Y NZ
C
B
S
X
此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。
即： p 1
2019年5月13日星期一
12
极对数（P）的改变
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。
iA
A
X A'
Z' X'
iC
C' Y' Y Z B'
C
B
i B 2019年5月13日星期一
A
Y'
Z'
18
旋转磁场的旋转方向
旋转方向：取决于三相电流的相序。
iA iB iC
iA iC iB
Im
Im
t
t
n0
n0
201改9年5变月13电日星机期一的旋转方向：换接其中两相
19
方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现 反转。
电源
A BC
电源
A BC
正转 M 3~
2019年5月13日星期一
反转 M 3~
20
2019年5月13日星期一
28
§ 2.5 三相异步电动机的铭牌数据
• Y132M-4型电动机
三相异步电动机
型号 Y132M-4 功率7.5KW
电压380V
电流15.4A
转速1440 r/min 绝缘等级 B
功率因数 0.85 效率(%) 87
年月
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编号
频率50Hz 接法 工作方式：连续
10
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：
I m iA iB iC n0 60 f (转/分）
t
A YN Z
CS
B
2019年5月13日星期X一
n0 60
A
Y
Z
N
CS
B
X
A YN Z
CS
B
11
X
极对数（P）的概念
iA
iC C iB
A
ZX Y B
电
压
CY
B
压
ZA
C
X
Y
B
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 ％。
2019年5月13日星期一
34
电压波动对电动机的影响
U1 I1
U1
Φ
Φ
I1
I
U1 4.44 f1N1Φ
iB Im sint 120 iC Im sint 240
C
B
iA iB iC
Im
X
t
()电流入 2019年5月13日星期一
8
三相对称绕组通入三相对称电流就形成
旋转磁场。
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wt 0
9
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wt 600
wt 900
30
CS'
X'
ZN'
A
n0
NZ
X
SC
Z'
A' Y t 0
A' t 60
n0

60 f p
(转/分）
2019年5月13日星期一
I m iA iB iC t
15
三相异步电动机
(转/分）
每个电流周期
同步转速 n0
极对数 磁场转过的空间角度 ( f 50Hz)
转子：在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或 电流。 线绕式
定子绕组 （三相）
A
Y
定子
Z
C
B
鼠笼式
转子
X
2019年5月13日星期一
鼠笼转子
机座
3
三相定子绕组：产生旋转磁场。 组成：定子铁心、定子绕组和机座。
2019年5月13日星期一
4
转子：在旋转磁场作用下，产生 感应电动势或电流。
组成：转子铁心、转子绕组和转轴。
2019年5月13日星期一
24
( 3 ) 起动转矩 Tst ：
电机起动时的转矩。
n
n
T

K
R22
sR2 (sX 20 )2
U12
0
其中 n 0 (s 1)
T
Tst
则
Tst

K
R22
R2 ( X 20 )2
U12
Tst 体现了电动机带载起动的能力。若Tst TL 电机能
起动，否则将起动不了。
（牛顿•米） 22
( 2 ) 最大转矩 Tm ax：
电机带动最大负载的能力。
如果TL Tmax电机将会
因带不动负载而停转。
T

K
R22
sR2 (sX 20 )2
U12
n
n
0
T
Tm a x
求解 T S
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0
Tm a x

KU12
1 2 X 20
23
过载系数： Tm ax
1 则： 1
1m 1
211
三个重要转矩
( 1 ) 额定转矩 TN ：
电机在额定电压下，以额
n
n nN 0
定转速 nN 运行，输出额
T
定功率 PN 时，电机转轴
TN
上输出的转矩。 （电动机在额定负载时的转矩。）
TN

PN
2nN

9550
PN (千瓦) nN (转 / 分)
60
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XX电机厂
29
1. 型号：表明不同用途，不同环境。
Y 132 M--4 三相异步电动机
磁极数
机座中心高
机座长度代号
60 f n0 p
(转/分）
磁极数(极对数 p=2) 同步转速1500转/分
2019年5月13日星期一
30
2. 转速: 电机轴上的转速（n)。 如： n =1440 转/分
转差率 s 15001440 0.04 1500
2019年5月13日星期一
5
§7.2 三相异步电动机的工作原理
一. 转动原理：
2019年5月13日星期一
6
实际的异步电动机中， 转子之所以转动，是由于 旋转磁场的作用。
2019年5月13日星期一
7
二、旋转磁场的产生
异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极
(•)电流出
Y
n A
0
Z
iA Im sin t
U1 I1 U1
s n0 n
n
E2 sE20
n
s
E2
n U1大
2019年5月13日星期一
U1小
T
I1
I2
35
5. 额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流。
如： / 11.2A / 6.48A
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。
2019年5月13日星期一
31
3. 联接方式：Y/ 接法： 接线盒：
AB C ZX Y
Y 接法：
A A BC
ZX
Y
C
B
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Z XY
接法：
ABC ZA
C
X
Y
B
Z XY
32
图1
图2
2019年5月13日星期一
33
4. 额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压.
A
线
线
电
ZX
TN
三相异步机 1.8 ~ 2.2
Tm a x

KU12
1 2 X 20
注意：
（1）三相异步机的
Tm
a
和电压的平方成正比，所
x
以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。
（2） 工作时，一定令负载转矩
TL

Tm
a
，否则
x
电机将停转。致使
n 0 (s 1) I2 I1 电机严重过热