电工学课件--第七章--电动机教学内容

0f1 P
P60 f1 60 503
n
980
n 16P f0 1
6 050 10r0 /m 0in 3
sn1n100 9 08 00.02
n1
1000 返回
第三节 三相异步电动机的电磁 转矩与机械特性
转矩平衡 电磁转矩 机械特性
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一、转矩平衡关系
三相异步电动机在拖动生产机械工作时，旋 转磁场与转子电流相互作用产生的转矩称为电磁 转矩T，它是一个驱动转矩。 作用在电动机轴上 的各种机械转矩称为负载转矩TL，它是一个阻碍 转矩。
s 较大， sm < s < 1 ， s↑ T↓
sm
1
s
将Tmax 对应的sm 称为临界 转差率.
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0 < s < sm电动机运行稳定， sm < s < 1电动机
运行不稳定。
异步电动机的电磁转矩与定子相电压U12成正 比。当电源电压有所变动时，对电磁转矩影
响很大。
T
Tmax
U1 > U1 ’
T∝ U 2 Sm与U1无关 U1↓→T↓→n ↓ →s↑
n1
改变电流相序，即任意对调电源的两根火线， 可改变旋转磁场的方向，使电动机反转。
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3、旋转磁场的转速
○○○
定子每相一个线圈，旋转磁场为 二极。旋转磁场的磁极对数
P=1 电流变化一周，磁场也旋转一周。 磁场的转速 n1=60 f 1 (r/min)
○○○
定子每相二个线圈，旋转磁场为 四极。旋转磁场的磁极对数
⊙
N
○⊙
n1
ZZZ
N S
CC ○⊙⊙
S ⊙ ⊙⊙
B
百度文库XX
ωωtωt==t126=28400 °°
iiAAA<>= 00 iiBBB><=00
iiCC=<>00
对称三相绕组，送入对称三 相电流，一定产生旋转磁场。
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2、旋转磁场的转向
旋转磁场的旋转方向与三相电流的相序一致。
电流的相序：A－B－C
n1
电流的相序：B－A － C
电工学课件--第七章--电动机
一、转动原理
N
n1
n1=0, 磁场静止，转 子不能感应电流，导 体静止。
⊙F F
S
n1≠0，磁场顺时针旋 左通力 转。 右生电 转子产生感应电流，
在磁场的作用下产生
▪ 异步电动机要转动起来，电磁转矩，使转子转
要有旋转的磁场，同时转 动起来，方向与磁场
子电路必须闭合。
方向一致。
P=2 电流变化一周，磁场也旋转0.5周。 磁场的转速 n1=60 f 1 /2 (r/min)
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改变定子绕组的接线方式，可以改变异步
电动机的极数。
1极对数=2极
旋转磁场的转速n1 与电动机的极数P成反 比，与交流电的频率 f 成正比。
n1
60f1 P
(r/min)P
n1
234 1500 1000 750
B
Y
Z
X
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对称三相电流
波形如图
i
iA
iA = Imsinωt
iB= Imsin (ωt－120°)
iC=Imsin (ωt - 240°)
iB
iC
ωt
规定电流正方向由始端向末端，实际流入时 用 表示，实际流出时用⊙表示。
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i
iA
iB
iC
0 60°
180° 120° 240°
ωt
YY
⊙ ⊙
AA
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定子接线端的连接
CAB
ZXY
W2 U2 V2 U1 V1 W1
去掉W2、 U2、V2短接 片后，变为
Y型连接
△接接
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第二节 三相异步电动机的工作原理
旋转磁场
转动原理
转差率
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一、旋转磁场
1、旋转磁场的产生
定子三相绕组对称，且空间上互差120°，接
成形。 U
A iA
YZ
X
W
V
C iC iB
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异步电动机T－n曲线上对应着三个特定转矩：
额定转矩TN ：在额定电压下，当电动机
的输出功率等于额定功率PN时的转矩称为
额定转矩。对应的转速称为额定转速nN。
N·m
TN
9550 PN nN
KW r/min
最大转矩Tmax ：电动机转矩的最大值。
当负载转矩TL>Tmax时，电动机将发生闷车停 转。定子电流急剧升高，电动机过热导致烧 毁。
s≈0.02～0.06
异步电动机刚起动的瞬间，n = 0 , s = 1
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例：某三相异步电动机额定转速nN= 980r/min，接
在 f 1= 50Hz 的电源上运行。试求在额定状态下,定
子旋转磁场速度n1、磁极对数P、额定转差率s。
解： ∵一般额定转差率为0.02～0.06 ∴n≈n1
n
n1
6
Tmax’
U1
→I2↑→I1↑
sm
1
U1 ’
s
电压不足，会造成电流增 大，电机发热。
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临界转差率sm与R2成正比。
最大转矩Tmax与R2无关。
R2’ < R2”
Tmax
T R2’ R2”
2. 机械特性
1s
sm’ sm”
在电源电压U1不变时，电动机的转速n 和电 磁转矩T 间的关系称为电动机的机械特性。
当电动机稳定运行时，驱动转矩等于阻碍转
矩。即：
T = TL （转矩平衡方程）
若T < TL
电动机减速
若T > TL
电动机加速
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二、 自然机械特性
1. 转矩特性 TKR22sR(2sUX1220)2
当K、U1、R2、X20、一定的条件下，把 T=f (s)曲线称为转矩特性曲线。如图：
T
Tmax
s 较小， 0 < s < sm ， s↑ T↑
▪ 改变磁场旋转方向可使电动机反转。
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二、基本构造
异步电动机由定子和转子两部分组成。 1. 定子
• 定子是异步电动机固定不动的部分。
• 由机座、定子铁心、定子三相绕组组成。
• 定子铁心安装在机座内，由硅钢片叠成。 定子三相绕组嵌在定子铁心的槽内，三相 绕组的始端和末端分别接到电动机出线盒 的接线柱上，这样可以根据需要将三相绕 组接或△接，使电动机使用于两种不同的 工作电压。
称最大转矩与额定转矩的比值λ为过载系数。
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m
Tmax TN
二、转动原理
对称三 相电源
定子对称 三相绕组
n1 旋转 磁场
n 转子 旋转
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三、转差率
异步电动机的转动原理是建立在电磁感应的
基础上的，所以电动机的转速n与旋转磁场的转
速n1（又叫做同步转速）不能相等。
即
n≠n1
其相差的程度用转差率 s 来表示 。
s n1 n n1
转差率 s 是异步电动机重要的参数之一。
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n = f (T)
机械特性曲线可由转矩特性曲线得来：
n
n1 A nN nm
n > nm(AB段）： 为稳定工 作区（s 较小），具有硬特 性，即电动机具有自动适应 B 负载能力。
C
TN Tst
TL↑→T ＜TL→n ↓ →s ↑
T
→T ↑ → T =TL
Tmax 0<n < nm(BC段）： 为不稳 定工作区.