第7章 变压器和交流电动机-交流电动机-1
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变压器和交流电动机练习题
第七章变压器和交流电动机练习题一、单项选择题1、降压变压器必须符合（）A I1>I2B K<1C I1<I2D N1<N22、为了安全,机床上的照明电灯用的电压是36V,这个电压是把220V的电压通过变压器降压后得到的,如果这台变压器给40W的电灯供电(不考虑变压器的损失),则一次、二次绕组的电流之比是（）A. 1 ：1B. 55 ：9C. 9 ：55D. 无法确定的3、三相异步电动机旋转磁场的旋转方向是由三相电源的（）决定。
A.相序B.相位C.频率D.幅值4．旋转磁场的转速与（）A 电源电压成正比 B频率和磁极对数成正比C.频率成反比，与磁极对数成正比 D频率成正比，与磁极对数成反比5、一次、二次绕组中有电联系的变压器是（）A.多绕组变压器B.三相变压器C.自耦变压器D.互感器6、变压器的一、二次绕组中不能改变的物理量是（）A.交流电压B.交流电流C.阻抗D.频率7、电动机铭牌上标的电压值和电流值是指电动机在额定运行时定子绕组的（）A.相电压和线电流B.线电压和线电流C.相电压和相电流D.线电压和相电流8、额定转速为1475r/min的三相异步电动机，其磁极数为（）A.2B.4C.6D.89、一个理想变压器的匝数比是4，当伏在电压U2=50V、负载电流I2=2A时，一次线圈的电压和电流分别为（）A.12.5V和0.5AB. 12.5V和8AC. 200V和0.5AD. 200V和8A10、Y160L-4型三相异步电动机，定子产生的旋转磁场的转速是（）A.750r/minB. 1000r/minC.1500 r/minD.3000 r/min11、三相异步电动机铭牌上标明功率是9KW，其效率是90%，则输入功率为（）A.8.1KWB.9KWC.10KWD.18KW12、欲将电动机定子绕组接成星形联接，下面六个接线柱的正确接法是13、变压器的工作原理是（）A.电流的磁效应B.电磁感应C.趋肤效应D.都不对14、变压器原绕组100匝，副绕组1200匝，原绕组接10V的蓄电池，则副绕组的输出电压为（）A.120VB.12VC.0.8VD.015、理想变压器的变压比是1:10，次级接100Ω的电阻，则变压器输入电阻为（）A.1000ΩB.100ΩC.10ΩD.1Ω16、三相异步电动机转子转速总是（）A.与旋转磁场转速相同B. 与旋转磁场转速无关C. 大于与旋转磁场转速D.低于与旋转磁场转速17、单相交流电动机定子绕组通入正弦交流电后产生的磁场为（）A.圆形旋转磁场B.恒定磁场C.椭圆形磁场D.脉动磁场18、大功率电动机采用降压起动的原因是（）A.全压起动电源功耗太大B.为降低起动电流C.为增大起动转矩D.为起动快19、以下不是电动机降压起动方法的是（）A.自耦变压器降压起动B.互耦变压器降压起动C.星形-三角形换接降压起动D.串电阻降压起动20、如图所示，变压器输入电压U一定，两个二次绕组匝数是N2和N3。
交流电动机
n0 n s 100% 1000 975 100% 2.5% 1000 n0
总目录 章目录 返回 上析
三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。 定子绕组—一次绕组 转子绕组—二次绕组 旋转磁通—主磁通 转子电路自行闭合，且转子转动 i1 i2 变压器： 变化 e － + U1 E1= 4.44 f N1 + e1 e2 E2= 4.44 f N2 － + u1 － + E 、E 频率相同，都等
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电工技术
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电工技术
第7章 交流电动机
本章要求：
1. 了解三相交流异步电动机的基本构造和转动 原理。 2. 理解三相交流异步电动机的机械特性，掌握 起动和反转的基本方法, 了解调速和制动的 方法。 3. 理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。
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电工技术
电机：实现电能和机械能相互转换的电气设备。 有发电机和电动机两种运行形式。 电动机的分类： 交流电动机 电动机 直流电动机
同步电动机
异步电动机 三相电动机
鼠笼式
单相电动机
绕线式
他励、并励电动机
串励、复励电动机
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电工技术
7.1 三相异步电动机的构造
1.定子
铁心：由内周有槽 的硅钢片叠成。 三相绕组
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7. 2. 3 转差率
电工技术
描述转子转速与旋转磁场转速相差的程度。 旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与 旋转磁场的同步转速之比称为转差率。
n0 n s n 100% 0 运行中: 起动瞬间：s = 1
吉林大学电工学1第7章 电动机
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起动瞬间 n=0，s=1
R2↑→I2↓→Ist↓ R2↑→ Tst ↑
n
R2
R2+Rst
Tst’ Tst”
T
绕线式异步电动机的转 子串电阻起动，不仅限制起 动电流，同时增大起动转矩。 因此，绕线式异步电动机比 鼠笼式异步电动机的起动性 能好。
返回
三、反
转
正转 反转
三相异步电动机的转向决 定于旋转磁场的转向,而旋转 磁场的转向又与通入三相定子 绕组的电流相序有关, 因此, 改变相序即可改变转向。 只要将三相定子绕组接电源的 三根线中任意两根对调即可。
sm
1
U1 ’
电压不足，会造成电流增 s 大，电机发热。
返回
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”
1
2. 机械特性 sm’ sm”
s
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。
返回
n = f (T) 机械特性曲线可由转矩特性曲线得来： n n > nm(AB段）： 为稳定工 n1 A 作区（s 较小），具有硬特 nN 性，即电动机具有自动适应 nm B 负载能力。 TL↑→T ＜TL→n ↓ →s ↑ →T ↑ → T =TL T
返回
定子接线端的连接
C A B
Z
W2 U1 V1
X
U2 W1
Y
V2
△接 接
返回
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
返回
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。 iA A U Y Y X W V Z iC C iB B
起动瞬间 n=0，s=1
R2↑→I2↓→Ist↓ R2↑→ Tst ↑
n
R2
R2+Rst
Tst’ Tst”
T
绕线式异步电动机的转 子串电阻起动，不仅限制起 动电流，同时增大起动转矩。 因此，绕线式异步电动机比 鼠笼式异步电动机的起动性 能好。
返回
三、反
转
正转 反转
三相异步电动机的转向决 定于旋转磁场的转向,而旋转 磁场的转向又与通入三相定子 绕组的电流相序有关, 因此, 改变相序即可改变转向。 只要将三相定子绕组接电源的 三根线中任意两根对调即可。
sm
1
U1 ’
电压不足，会造成电流增 s 大，电机发热。
返回
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”
1
2. 机械特性 sm’ sm”
s
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。
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n = f (T) 机械特性曲线可由转矩特性曲线得来： n n > nm(AB段）： 为稳定工 n1 A 作区（s 较小），具有硬特 nN 性，即电动机具有自动适应 nm B 负载能力。 TL↑→T ＜TL→n ↓ →s ↑ →T ↑ → T =TL T
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定子接线端的连接
C A B
Z
W2 U1 V1
X
U2 W1
Y
V2
△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。 iA A U Y Y X W V Z iC C iB B
第一章变压器
四、变压器的基本结构
由铁心、绕组、油箱、Байду номын сангаас缘套管及附件组 成。 1.铁心 铁心是变压器的磁路,由铁心柱和铁轭两 部分组成.铁心柱上安放绕组,铁轭使磁路闭 合. 由两面涂有绝缘漆的硅钢片叠成.有心式 和壳式两种结构.
2.绕组 绕组是变压器的电路,它由绝缘扁导线或圆 导线绕成,多为铜或铝线.高低压绕组均绕在 同一铁心 柱上,低压绕组在里侧靠铁心,以利 绝缘.
电能
(U1、I1)
磁场能
(变化的磁场)
电能
( U2、I2)
理想变压器的规律
原、副线圈中产生的感应电 动势分别是： E1=n1/ t E2=n2/ t U1=E1 U2=E2
I1
I2 n2 U2
U1 n1
E1 n1 E2 n2
U1 n1 U 2 n2
若不考虑原副线圈的内阻
(1) 理想变压器原副线圈的端电压之 比等于这两个线圈的匝数之比
变压器一次和二次绕组的电压比可认为是二者的 匝数比k U1 E1 N1 k U 20 E2 N 2
(三)空载电流i0 I0的主要作用是在磁路中产生磁动势建立磁通. 故又称励磁电流. i0的波形:
差900相位角,是纯无功分量.为磁化电流. Iμ与 E 1
Ih与
E 1
同相位,是一个有功分量,对应铁损.
U1 n1 U 2 n2
n2 >n1 U2>U1 ---升压变压器
n2 <n1 U2 <U1 ---降压变压器
理想变压器输出功率应等于输入功率
即:
P 出 = P入
U1I1=U2I2
I 1 U 2 n2 I 2 U 1 n1
(2)理想变压器原副线圈的电流跟它 们的匝数成反比
电力拖动自动控制系统第7章 交流调压调速系统
第7章 异步电动机调压调速系统
7．1 交流调速系统概述
7.1.1 交流调速的发展概况
交流调速系统：由交流电动机拖动、电机转速为控制目标的电力拖动自动控制系统 直流电动机优点：调速性能好 直流电动机缺点：体积大、容量小、制造成本高、有机械换向装置，维护困难 交流电动机优点 ：结构简单可靠，维护少，无机械换向火花，制造成本低 20世纪70年代，研究开发高性能的交流调速系统，期望用它来节约能源。 同期，电力电子技术、大规模集成电路、各种控制理论、计算机控制技术的 飞速发展，为交流调速电力拖动的发展创造了有利条件。 20世纪80年代，原有的交直流调速拖动系统的分工格局被逐渐打破。 20世纪90年代，交流调速系统已经占到了调速系统的主导地位。 目前的许多交流调速系统在装置容量上、动静态性能上、可四象限运 行的要求上，以至在系统制造成本上都可以与直流调速系统相媲美。
只要改变转速给定信号就可 以使静特性平行地上下移动， 达到调速的目的。
该系统与直流 V－M系统有许多 本质上的不同之处
Ks
不但与 α 角的大小有关，还与负载的功率因数角有关。
n f ( U 1 ,T ) 是一个复杂的非线性函数，且 R2 X2 、
也不是一个定值，随电机转速变化而大幅度变化
当电机转子的转速与 定子电流的频率有严格 比例关系的电动机称同 步电动机，无严格比例 关系的电动机称异步电 动机。
无刷直流电动机及 开关磁阻电动机都满足 “定子电流的频率与转 速有严格比例关系”的 条件，所以也把它归入 同步电动机。
7.1.3 异步电动机的机械特性
1．固有机械特性
转矩的物理表达式
xK r1 I 1 U 1 x1 x2
r2
2 r1 ( x1 x ) 2 2
7．1 交流调速系统概述
7.1.1 交流调速的发展概况
交流调速系统：由交流电动机拖动、电机转速为控制目标的电力拖动自动控制系统 直流电动机优点：调速性能好 直流电动机缺点：体积大、容量小、制造成本高、有机械换向装置，维护困难 交流电动机优点 ：结构简单可靠，维护少，无机械换向火花，制造成本低 20世纪70年代，研究开发高性能的交流调速系统，期望用它来节约能源。 同期，电力电子技术、大规模集成电路、各种控制理论、计算机控制技术的 飞速发展，为交流调速电力拖动的发展创造了有利条件。 20世纪80年代，原有的交直流调速拖动系统的分工格局被逐渐打破。 20世纪90年代，交流调速系统已经占到了调速系统的主导地位。 目前的许多交流调速系统在装置容量上、动静态性能上、可四象限运 行的要求上，以至在系统制造成本上都可以与直流调速系统相媲美。
只要改变转速给定信号就可 以使静特性平行地上下移动， 达到调速的目的。
该系统与直流 V－M系统有许多 本质上的不同之处
Ks
不但与 α 角的大小有关，还与负载的功率因数角有关。
n f ( U 1 ,T ) 是一个复杂的非线性函数，且 R2 X2 、
也不是一个定值，随电机转速变化而大幅度变化
当电机转子的转速与 定子电流的频率有严格 比例关系的电动机称同 步电动机，无严格比例 关系的电动机称异步电 动机。
无刷直流电动机及 开关磁阻电动机都满足 “定子电流的频率与转 速有严格比例关系”的 条件，所以也把它归入 同步电动机。
7.1.3 异步电动机的机械特性
1．固有机械特性
转矩的物理表达式
xK r1 I 1 U 1 x1 x2
r2
2 r1 ( x1 x ) 2 2
电工与电子基础第五~六章 变压器与交流电动机
1.改变交流电压 例5-1 一台降压变压器的一次绕组接在380V的电压上，二次电压 为38V。若一次绕组绕有1140匝时，试求二次绕组的匝数?
第一节 变 压 器
解 已知 Ｕ１＝３８０Ｖ，Ｕ２＝38Ｖ，Ｎ１＝１１４０匝
其中, N1 / U1, N2 / U2 称为一、 二次绕组的匝伏比 (即变压器一、 二次绕组的匝 数与电 压之比), 同一台变压器一、 二次绕组的匝伏比是相等的。 如果已知一台变压器匝伏比, 则绕组的匝数等于该绕组的电压数值乘以匝伏比, 绕组的 电压就等于该绕组的匝数除以匝伏比。
表5-2 绝缘等级及其工作温度
第二节 三相笼型异步电动机
一、基本结构
1.定子
图5-15 三相笼型异步电动机的组成 1—端盖 2—定子 3—转子 4—风扇 5—定子绕组 6—接线盒
第二节 三相笼型异步电动机
图5-16 未装绕组的定子与定子硅钢冲片
(1)定子铁心 它是电动机的磁路部分，一般用０.３５～０.５mm厚、 表面涂绝缘漆或有氧化膜的硅钢片叠压而成，
变压器的效率为８５％，试求一、二次的功率和损耗以及一次电流。 解 二次功率为
第一节 变 压 器
四、基本结构 1.铁心
图5-3 心式与壳式变压器 a)心式变压器 b)壳式变压器
1—铁心 2—绕组
第一节 变 压 器
2.绕组
图5-4 相邻两层硅钢片的配列情况
(1)同心式绕组 如图5-6a所示，变压器的一、二次绕组呈同心圆筒
3.变换交流阻抗
第一节 变 压 器
图5-2 变压器的阻抗变换
例5-4 一台输出变压器二次侧接有８Ω的扬声器，一次侧输入信号 源的内阻是512Ω。当输出最大功率时，试求变压器的匝数比。
解 已知 ＺＬ＝８Ω，Ｚ＝５１２Ω，根据式(5-4)得
第一节 变 压 器
解 已知 Ｕ１＝３８０Ｖ，Ｕ２＝38Ｖ，Ｎ１＝１１４０匝
其中, N1 / U1, N2 / U2 称为一、 二次绕组的匝伏比 (即变压器一、 二次绕组的匝 数与电 压之比), 同一台变压器一、 二次绕组的匝伏比是相等的。 如果已知一台变压器匝伏比, 则绕组的匝数等于该绕组的电压数值乘以匝伏比, 绕组的 电压就等于该绕组的匝数除以匝伏比。
表5-2 绝缘等级及其工作温度
第二节 三相笼型异步电动机
一、基本结构
1.定子
图5-15 三相笼型异步电动机的组成 1—端盖 2—定子 3—转子 4—风扇 5—定子绕组 6—接线盒
第二节 三相笼型异步电动机
图5-16 未装绕组的定子与定子硅钢冲片
(1)定子铁心 它是电动机的磁路部分，一般用０.３５～０.５mm厚、 表面涂绝缘漆或有氧化膜的硅钢片叠压而成，
变压器的效率为８５％，试求一、二次的功率和损耗以及一次电流。 解 二次功率为
第一节 变 压 器
四、基本结构 1.铁心
图5-3 心式与壳式变压器 a)心式变压器 b)壳式变压器
1—铁心 2—绕组
第一节 变 压 器
2.绕组
图5-4 相邻两层硅钢片的配列情况
(1)同心式绕组 如图5-6a所示，变压器的一、二次绕组呈同心圆筒
3.变换交流阻抗
第一节 变 压 器
图5-2 变压器的阻抗变换
例5-4 一台输出变压器二次侧接有８Ω的扬声器，一次侧输入信号 源的内阻是512Ω。当输出最大功率时，试求变压器的匝数比。
解 已知 ＺＬ＝８Ω，Ｚ＝５１２Ω，根据式(5-4)得
第7章电力拖动自动控制系统运动控制系统第5版ppt课件
矢量控制系统通过矢量变换和按转 子磁链定向，得到等效直流电动机 模型，然后模仿直流电动机控制。
直接转矩控制系统利用转矩偏差和 定子磁链幅值偏差的符号，根据当 前定子磁链矢量所在的位置，直接 选取合适的定子电压矢量，实施电 磁转矩和定子磁链的控制。
内容提要
异步电动机动态数学模型的性质 异步电动机三相数学模型 坐标变换 异步电动机在正交坐标系上的动态数学
7.3.1 坐标变换的基本思路
当观察者也站到铁心上和绕组一起旋转 时，在他看来，d和q是两个通入直流而 相互垂直的静止绕组。
如果控制磁通的空间位置在d轴上，就和 直流电动机物理模型没有本质上的区别 了。
绕组d相当于励磁绕组，q相当于伪静止 的电枢绕组。
7.3.1 坐标变换的基本思路
图7-4 静止两相正交坐标系和旋转正交坐标系 的物理模型
7.3.1 坐标变换的基本思路
图7-3 三相坐标系和两相坐标系物理模型
7.3.1 坐标变换的基本思路
两相绕组，通以两相平衡交流电流，也 能产生旋转磁动势。
当三相绕组和两相绕组产生的旋转磁动 势大小和转速都相等时，即认为两相绕 组与三相绕组等效，这就是3/2变换。
7.3.1 坐标变换的基本思路
虽然电枢本身是旋转的，但由于换向器和电 刷的作用，闭合的电枢绕组分成两条支路。 电刷两侧每条支路中导线的电流方向总是相 同的。
7.3.1 坐标变换的基本思路
当电刷位于磁极的中性线上时，电枢磁动势 的轴线始终被电刷限定在q轴位置上，其效 果好象一个在q轴上静止的绕组一样。
但它实际上是旋转的，会切割d轴的磁通而 产生旋转电动势，这又和真正静止的绕组不 同。
7.3.2 三相-两相变换 （3/2变换）
三相绕组A、B、C和两相绕组之间的 变换，称作三相坐标系和两相正交坐 标系间的变换，简称3/2变换。
直接转矩控制系统利用转矩偏差和 定子磁链幅值偏差的符号，根据当 前定子磁链矢量所在的位置，直接 选取合适的定子电压矢量，实施电 磁转矩和定子磁链的控制。
内容提要
异步电动机动态数学模型的性质 异步电动机三相数学模型 坐标变换 异步电动机在正交坐标系上的动态数学
7.3.1 坐标变换的基本思路
当观察者也站到铁心上和绕组一起旋转 时，在他看来，d和q是两个通入直流而 相互垂直的静止绕组。
如果控制磁通的空间位置在d轴上，就和 直流电动机物理模型没有本质上的区别 了。
绕组d相当于励磁绕组，q相当于伪静止 的电枢绕组。
7.3.1 坐标变换的基本思路
图7-4 静止两相正交坐标系和旋转正交坐标系 的物理模型
7.3.1 坐标变换的基本思路
图7-3 三相坐标系和两相坐标系物理模型
7.3.1 坐标变换的基本思路
两相绕组，通以两相平衡交流电流，也 能产生旋转磁动势。
当三相绕组和两相绕组产生的旋转磁动 势大小和转速都相等时，即认为两相绕 组与三相绕组等效，这就是3/2变换。
7.3.1 坐标变换的基本思路
虽然电枢本身是旋转的，但由于换向器和电 刷的作用，闭合的电枢绕组分成两条支路。 电刷两侧每条支路中导线的电流方向总是相 同的。
7.3.1 坐标变换的基本思路
当电刷位于磁极的中性线上时，电枢磁动势 的轴线始终被电刷限定在q轴位置上，其效 果好象一个在q轴上静止的绕组一样。
但它实际上是旋转的，会切割d轴的磁通而 产生旋转电动势，这又和真正静止的绕组不 同。
7.3.2 三相-两相变换 （3/2变换）
三相绕组A、B、C和两相绕组之间的 变换，称作三相坐标系和两相正交坐 标系间的变换，简称3/2变换。
变压器与电动机
如果在对称三相系统中加在原绕组上的各个正方向电压由原绕组的起端指向末端的电压大小相等互相有120相位差那么在正方向电压的作用下三个原绕组中正方向的磁通由正方向电流所产生的磁通也互有120相位差如图37所示图37相位差虽然铁心中磁通的大小和方向时刻在变化但由于三个铁心柱中的磁通到达正方向最大值时总是依次相差120即相差t3因此在三个副绕组中产生的正方向感应电动势也互有120相位差
解 副边输出的电功率为
P2 U 2 I 2 220 40W 8800 W
图3-3 变压器电路
⒋ 变压器的伏安特性和电压变化规律
对于负载来说，变压器相当于电源，而作 为一个电源就必须考虑它的外特性。电力系统 的用电负载是经常发生变化的，负载变化所引 起的变压器次级电压的变化程度，既与负载的 大小和性质（电阻性、电容性和功率因数的大 小）有关，又与变压器的本身性质有关。为了 说明负载对变压器次级电压的影响，可以作出 变压器外特性曲线如图3-4所示。变压器的伏安 特性（外特性）就是当变压器的初级电压U1和 负载的功率因数λ=cosφ一定时，次级电压U2随 次级电流I2变化的曲线关系。
I1
次级电流为
E 1 0.83m Z 0 Z1 600 600
N1 I2 I1 2 0.83m 1.66m N2
实际变压器的初次、级绕组的极性是看不 见的，因此引入了同名端的概念。同名端是指 电压实际极性相同的端子，是一种标记，如图 3-3中的“”所以即表示同名端。同名端的判 别方法请参阅有关书籍。
线圈是由具有良好绝缘的漆包线、纱包线或丝 包线绕制而成的。 · 原线圈（初级线圈） 和电源相连的线圈； · 副线圈（次级线圈） 与负载相连的线圈。 变压器组装时，通常要将电压较低的一个 线圈安装在靠近铁芯柱的内层，这是因为低压 线圈和铁心间所虚的绝缘比较简单，而电压较 高的线圈则安装在外面。
解 副边输出的电功率为
P2 U 2 I 2 220 40W 8800 W
图3-3 变压器电路
⒋ 变压器的伏安特性和电压变化规律
对于负载来说，变压器相当于电源，而作 为一个电源就必须考虑它的外特性。电力系统 的用电负载是经常发生变化的，负载变化所引 起的变压器次级电压的变化程度，既与负载的 大小和性质（电阻性、电容性和功率因数的大 小）有关，又与变压器的本身性质有关。为了 说明负载对变压器次级电压的影响，可以作出 变压器外特性曲线如图3-4所示。变压器的伏安 特性（外特性）就是当变压器的初级电压U1和 负载的功率因数λ=cosφ一定时，次级电压U2随 次级电流I2变化的曲线关系。
I1
次级电流为
E 1 0.83m Z 0 Z1 600 600
N1 I2 I1 2 0.83m 1.66m N2
实际变压器的初次、级绕组的极性是看不 见的，因此引入了同名端的概念。同名端是指 电压实际极性相同的端子，是一种标记，如图 3-3中的“”所以即表示同名端。同名端的判 别方法请参阅有关书籍。
线圈是由具有良好绝缘的漆包线、纱包线或丝 包线绕制而成的。 · 原线圈（初级线圈） 和电源相连的线圈； · 副线圈（次级线圈） 与负载相连的线圈。 变压器组装时，通常要将电压较低的一个 线圈安装在靠近铁芯柱的内层，这是因为低压 线圈和铁心间所虚的绝缘比较简单，而电压较 高的线圈则安装在外面。
电工电子技术与技能 第3版 第7章 用电技术
如果电气设备的某相绝缘损坏而碰壳时,就形成了该相与PEN或PE线 之间的单相短路电流,将使电路中的保护电气动作或使该相的熔体熔断,从 而切断电流,消除了人触电的危险。
(a)
(b)
图7-8 保护接零示意图
中等职业教育国家规划教材《电工电子技术与技能》
第7章 用电技术
中等职业教育国家规划教材《电工电子技术与技能》
第7章 用电技术
2. 电力的输送和分配图 发电厂发出的电压较低，一般在10kV左右，直接送到
远离电厂的城区、工业区很不经济，为了能将电能输送远些 ，并减少输电损耗，需要采用高压输电。如图7-2所示，在 发电厂设置升压变电所，通过升压变压器将电压升高到 110kV、 220kV或500kV等高压，然后由高压输电线经过远 距离传输，送到用电区，在用电区设置降压变电所，经过降 压变压器降至低压，如35kV、10kV或6kV，最后经配电线 路分配到用电单位，再降压至380/220V供电给普通用户。
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第7章 用电技术
7.1.2电力供电的主要方式
【TN-C系统】 为三相四线制供电方式，如图7-4所示。它是N线（ 中性线）和PE线（专用保护线）共用的供电系统。N线与PE线合二为一 ，称为PEN线（保护中性线），设备的外壳接在PEN线上。PEN线兼有 N线和PE线的功能，比较经济，可节省导线材料，但在安全要求较高以 及要求抗电磁干扰的场所均不允许采用该系统。
第7章 用电技术
第7章 用电技术
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第7章 用电技术
学习目标
【知识目标】 1. 了解发电、输电和配电过程 2. 了解电力供电的主要方式和特点。 3. 了解供配电系统的基本组成。 4. 了解节约用电的方式方法。 5. 了解保护接地、保护接零和漏电保护器的概念及应用。
(a)
(b)
图7-8 保护接零示意图
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第7章 用电技术
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2. 电力的输送和分配图 发电厂发出的电压较低，一般在10kV左右，直接送到
远离电厂的城区、工业区很不经济，为了能将电能输送远些 ，并减少输电损耗，需要采用高压输电。如图7-2所示，在 发电厂设置升压变电所，通过升压变压器将电压升高到 110kV、 220kV或500kV等高压，然后由高压输电线经过远 距离传输，送到用电区，在用电区设置降压变电所，经过降 压变压器降至低压，如35kV、10kV或6kV，最后经配电线 路分配到用电单位，再降压至380/220V供电给普通用户。
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7.1.2电力供电的主要方式
【TN-C系统】 为三相四线制供电方式，如图7-4所示。它是N线（ 中性线）和PE线（专用保护线）共用的供电系统。N线与PE线合二为一 ，称为PEN线（保护中性线），设备的外壳接在PEN线上。PEN线兼有 N线和PE线的功能，比较经济，可节省导线材料，但在安全要求较高以 及要求抗电磁干扰的场所均不允许采用该系统。
第7章 用电技术
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第7章 用电技术
学习目标
【知识目标】 1. 了解发电、输电和配电过程 2. 了解电力供电的主要方式和特点。 3. 了解供配电系统的基本组成。 4. 了解节约用电的方式方法。 5. 了解保护接地、保护接零和漏电保护器的概念及应用。
电机与电气控制技术(第五版)课件第7章
第五节 X62W型万能铣床电气控制电路 2
二、铣床的电力拖动形式和控制要求 铣床的主运动由一台笼型异步电动机拖动，直接起动，主轴电动机需 要正反转，但方向的改变并不频繁。 铣刀的切削是一种不连续切削，容易使机械传动系统发生振动，为了 避免这种现象，在主轴上装有飞轮，但在高速切削后，停车需要很长时 间，要求主轴在停机时有电气制动。 工作台可以做六个方向的进给运动，还可在六个方向上快速移动。其 进给运动和快速移动均由同一台笼型异步电动机拖动，直接起动，能够 正反转。 为防止刀具和机床的损坏，三台电动机之间要求有联锁控制，即在主 轴电动机起动之后另两台电动机才能起动运行。 冷却泵电动机只要求单向旋转。 具有完善的保护措施。
液压泵电动机M3由交流接触器KM4、 KM5控制正反转， 由热继电器FR2作过载保护。
冷却泵电动机M4因功率小，由开关QS2控制，不设过 载保护。
第三节Z3040型摇臂钻床电气控制电路 5
2.控制电路 由变压器TC提供127V交流电源给控制电路。控制 电路分：
1)主轴电动机M1的控制：按下按钮SB2，KM1线圈有 电，动合触点闭合， M1旋转并自锁。按下按钮SB1， M1失电停转。
第七章 常用机床的电气控制
内容提要
本章主要分析几种常用生产机械，即CA6140型 普通车床、Z3040型摇臂钻床、M7130型平面磨床、 X62W型万能铣床的电气控制电路。从结构、运动形 式到电气控制电路的分析，到常见故障的分析处理， 最后归纳总结了机床电气设备的故障与维修方法。
第二节 CA6140型普通車床电气控制电路 1
第三节 Z3040型摇臂钻床电气控制电路 1
一、摇臂钻床的主要结构 钻床是一种孔加工机床， 可用于在大、中型零件上进行 钻孔、扩孔、铰孔、锪孔、攻 丝及修刮端面等加工。摇臂钻 床是一种立式钻床，是机械加 工中的常用机床设备。Z3040 型摇臂钻床主要由底座、内立 柱、外立柱、摇臂、主轴箱、 工作台等组成。
7 第七章-同步电机的基本知识和结构
同步电机的基本结构
18
2. 工作原理
(4) “同步”的概念 同步电机无论作为发电机还是电动机运行，当极数一 定时，它的转速 转速 n 和频率 f 之间保持严格不变的关系，用 之间保持严格不变的关系 电机专业术语说，叫做“同步”，所以这种电机叫同步电 机 。
2. 隐极式转子
隐极式转子上没有凸出的磁极 沿着转子本体圆周表面上，开有 许多槽，这些槽中嵌放着励磁绕 组。在转子表面约1/3部分没有开 槽，构成大齿，是磁极的中心区。 励磁绕组通入励磁电流后，沿转 子圆周也会出现 N 极和 S 极。 在大容量高转速汽轮发电机中， 转子圆周线速度极高，最大可达 170米/秒。为了减小转子本体及 转子上的各部件所承受的巨大离 心力，大型汽轮发电机都做成细 长的隐极式圆柱体转子。 18
度和形状对电机内部磁场的分布和同步电机的性 能有重大影响。
汽轮发电机结构
8
Electrical Machinery
11
Electrical Machinery
§7-2
同步电机的基本工作原理
pn ( Hz ) 60
9
§7-2
同步电机的基本工作原理
pn ( Hz ) 60
12
2. 工作原理
（1） P、n、f 三者关系 f
2. 同步电机的运行方式
(3)．作为同步调相机（同步补偿机）运行——向电网发送无功功率
同步调相机 (synchronous condenser) 基本上不进行有功功率的转换，它 专门用来调节电网的无功功率，以改善电网的功率因数。
发电机 电动机 同步调相机
同一台同步电机的三种不同的运 行方式，理论上是可以运行于不同的 运行方式下，但三种运行方式各有自 己的特点，没有特殊情况，不互换使 用。
《2011年10月电机与拖动基础》习题选
《电机与拖动基础》习题选电力拖动(1)5-1他励直流电动机的铭牌数据：P N=1.75千瓦,U N=110伏,I N=20.1安,n N=1450转/分，试计算：（1）固有特性曲线，并用坐标纸画出；（2）50%额定负载时的转速；（3）转速为1500转/分时的电枢电流值。
5-2 他励直流电动机的铭牌数据同上，试计算磁通为80%额定值、电枢电压为50%U N时的人为特性，并用坐标纸画出。
5-3他励直流电动机的数据：P N=10千瓦;U N=220伏;I N=53.7安,n N=3000转/分；试计算：（1）固有特性；（2）当电枢电路总电阻为50% R N ()时的人为特性；R N=U N/I N（3）当电枢电路总电阻为150% R N时的人为特性；（4）当电枢电路端电压U=50% U N时的人为特性；（5）当磁通为80%额定值时的人为特性。
并作出其机械特性图。
5-4 一台他励电动机数据如下：P N=21千瓦,U N=220伏,I N=112安,n N=950转/分（1）若负载转矩为0.8T N时，求电动机转速；（2）若负载转矩为0.8T N时，在电枢电路中串联30%R N附加电阻，求电阻接入瞬间和转入新的稳态时的转速、电枢电流和电磁转矩；（3）若将电枢电压降低至额定电压的20%，磁通为额定磁通的70%，求额定负载时电机的转速。
5-5一直流电动机有下列数据：U N=220伏,I N=40安,n N=1000转/分，电枢电路总电阻R a=0.5欧，当电压降到180伏，负载为额定负载时，求：（1）电机接成他励时（励磁电流不变）的转速和电枢电流；（2）电机接成并励时（励磁电流随电压正比变化）的转速和电枢电流（设铁心不饱和）。
5-6他励电动机铭牌数据：P N=2.5千瓦，U N=220伏，I N=12.5安，n N=1500转/分，R a=0.8欧。
（1）运行中在n=1200转/分时使系统转入能耗制动停车，问保证起始制动电流为2I N时，电枢应串入多大电阻？如电枢不接入制动电阻，则制动电流为多大？（2）若负载转矩为位能转矩，要求在T2=0.9T N时保证电机以120转/分的转速能耗制动稳速下放重物，问所需制动电阻为多大？（3）绘出上述两种情况的机械特性。
交流电动机基本知识
三相低压交流电动机修理交流电动机基本知识一、电动机分类，型号及用途(一)电机分类1、电机结构尺寸分类(1)大型电机16号机座及以上，或机座中心高度大于630mm,铁心外径大于990mm者，称为大型电动机。
(2)中型电机11—15号机座，或机座中心高度在355—630mm，或者定子铁心外径在560～990mm之间者，称为中型电动机。
(3小型电机10号及以下机座，或机座中心高度在80—3i5mm，或者定子铁心外径在125～560mm之间者，称为小型电动机。
2、按电动机防护型式分类(1)开启式电机除必要的支承结构外，对于转动及带电部分没有专门的保护。
(2)防护式电机机壳内部的转动部分及带电部分有必要的机械保护，以防止意外的接触，但并不明显地妨碍通风。
防护式电机按其通风口防护按结构不同，又分为下列三种：1)网罩式。
电机的通风口用穿孔的遮盖物遮盖起来，使电机的转动及带电部分不能与外物相接触。
2)防滴式。
电机通风口的结构能够防止垂直下落的液体或固体直接进入电机内部。
3)防溅式。
电机通风口的结构可以防止与垂直线成100度角范围内任何方向的液体或固体进入电机内部。
(3)封闭式电机机壳的结构能够阻止机壳内外空气的自由交换，但并不要求完全的密封。
(4)防水式电机机壳的结构能够阻止具有一定压力的水进入电机内部。
(5)水密式当电机浸没在水中时，电机机壳的结构能阻止水进入电机内部。
(6)潜水式电机在规定的水压下，能长期在水中运行。
(7)隔爆式电机机壳的结构足以阻止电机内部的气体爆炸传递到电机外部，而引起电机外部的燃烧性气体的爆炸。
按电机通风冷却方式分类(1)空气冷却1)自冷式．电机仅依靠表面的辐射和空气的自然流动获得冷却。
2)自扇冷式。
电机由本身驱动的风扇，供给冷却空气以冷却电机表面或其内部。
3)他扇冷式。
供给冷却空气的风扇不是由电机本身驱动，而是独立驱动的。
4)管道通风式。
冷却空气不是直接由电机外部进入电机或直接由电机内部排出电机，而是经过管道引入或排出电机，管道通风的风机可以是自扇冷式或他扇冷式。
07第7章_三相异步电动机的基本工作原理和结构[1]
![07第7章_三相异步电动机的基本工作原理和结构[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/68c90faa80eb6294dc886c51.png)
二、转差率
定义： s n1 n 即同步转速与转子转速之差（称为转差）与同步转速之比。 n1
转差率s是异步电机的一个基本物理量，它能反映异步电机的各种运行状况。
起动瞬间：n = 0， s = 1
空载运行：n≈n1，s≈0 即空载运行时，可以近似认为转子转速等于同步转速。
额定运行: n 略低于n1 ，s = 0.01～0.06
二、单层交叉式绕组
单层交叉式绕组由线圈数和节距不相同的两种线圈组构成，同一组线圈的 形状、几何尺寸和节距均相同，各线圈组的端部互相交叉。
交叉式绕组由两大一 小线圈交叉布置。线圈端部 连线较短，有利于节省材料， 并且省铜。广泛用于q>1的 且为奇数的小型三相异步电 动机。
三、单层同心式绕组 同心式绕组由几个几何尺寸和节距不等的线圈连成同心形状的线圈组构成。
因此任意对调三相异步电动机的两根电源线，便可使电动机反转。 (2) 异步电动机的转速恒小于同步转速
n < n1时，转子与定子磁场间有相对运动，转子才会受到电磁转矩作用。 n = n1时，转子与定子磁场间无相对运动，转子不感应电流不产生转矩。 由于电动机转速n与旋转磁场转速n1不同步，故称为异步电动机。 因为电动机转子电流是通过电磁感应作用产生的，所以又称为感应电动机。
n<0, s >1，电磁转矩为制动转矩，吸收电能和机械能，全部转变成电机损耗。
异步电机主要是工作在电动机运行状态，作为各种生产机械的动力设备。
电动机的标识
三相电动机的铭牌
型号 Y160 – 4 电压 380V 转速 1460r/min 防护等级 IP144 功率因数 0.88
电机厂编号 × × × ×
2. 定子绕组
是电机的电路部分。 定子绕组为按一定规律连接而成的三 相对称绕组，嵌放在定子铁心槽内。
电工学第七版
解：由n略小于n0知: p=2， n0=1500 r/min S=（1500-1470）/1500=0.02
33
34
7.3 三相异步电动机的电路分析
电动机与变压器对比
1、相似
电动机的定子 变压器的原边
电动机的转子 变压器的副边
磁通通过定子和转子铁心闭合
i1
i2
2、区别
变压器是静止的， 电动机的转子转动。
U1
4.44 f1N1
37
二、转子电路
1、转子频率 f2 旋转磁场与转子间的相对转速为（n0-n）
f2
p(n0 n) 60
n0 n pn0 n0 60
Sf1
n=0时：S=1，f2=f1 → MAX
2、转子电动势E2 E2=4.44 k2 f2N2
k2 —— 转子绕组的绕组系数。
n=0时：S=1
T= f (S) — 固有转矩特性 n= f (T) —机械特性
43
二、机械特性
n
1、电动机等速运行的条件： nn0
T = TC
电磁转矩 = 阻力转矩
TC=T2+ T0 T2
T T2
TT20：：电电动动机机轴的上空的载机损械耗负转载矩转（矩主要是机械损耗转矩
忽略T0 ， TC T2
电动机等速运行的条件： T = T2
每相绕组有三个线圈串联，每相绕组的首端 在空间上相差40（120/p）的空间角。
4、旋转磁场的转速
p=1 电流在时间上变化一周 磁场在空间上变化一周
旋转磁场的转速 f =电流的频率 f（r/s）
旋转磁场的转速：n0=60f（r/min）
p=2
电流在时间上变化一周 磁场在空间上变化半周
33
34
7.3 三相异步电动机的电路分析
电动机与变压器对比
1、相似
电动机的定子 变压器的原边
电动机的转子 变压器的副边
磁通通过定子和转子铁心闭合
i1
i2
2、区别
变压器是静止的， 电动机的转子转动。
U1
4.44 f1N1
37
二、转子电路
1、转子频率 f2 旋转磁场与转子间的相对转速为（n0-n）
f2
p(n0 n) 60
n0 n pn0 n0 60
Sf1
n=0时：S=1，f2=f1 → MAX
2、转子电动势E2 E2=4.44 k2 f2N2
k2 —— 转子绕组的绕组系数。
n=0时：S=1
T= f (S) — 固有转矩特性 n= f (T) —机械特性
43
二、机械特性
n
1、电动机等速运行的条件： nn0
T = TC
电磁转矩 = 阻力转矩
TC=T2+ T0 T2
T T2
TT20：：电电动动机机轴的上空的载机损械耗负转载矩转（矩主要是机械损耗转矩
忽略T0 ， TC T2
电动机等速运行的条件： T = T2
每相绕组有三个线圈串联，每相绕组的首端 在空间上相差40（120/p）的空间角。
4、旋转磁场的转速
p=1 电流在时间上变化一周 磁场在空间上变化一周
旋转磁场的转速 f =电流的频率 f（r/s）
旋转磁场的转速：n0=60f（r/min）
p=2
电流在时间上变化一周 磁场在空间上变化半周
电机与拖动基础 第2版 第07章 异步电机原理
Fs ω1
Fsr
-19-
第七章 异步电机原理
三、异步电动机的感应电动势
旋转着的气隙每极主磁通m在定、转子绕组中分别产生感
应电动势，由式（1-35），并仅考虑其数值关系，可得
e e Nsinet
（7-6）
这里， = m ，对于定子绕组ωe = ω1= 2πf1 ，N = N1，对于转
子绕组ωe = ω2= 2πf2 ，N = N2。因此定、转子绕组感应电动势的
所产生的定子合成磁动势是圆形旋转磁动势Fs ，由式（6-7）
Fs
( x, t )
Fsm
cos(t
πx )
其中，幅值Fsm为
Fsm
3 2
4 π
2 2
N1kW1 np
Is
（7-2）
定子旋转磁动势Fs相对于定子绕组以角频率 1
2πnp n1 60
旋
转，n1是磁动势Fs的同步转速，单位是r/min。
-16-
来，如图7-6所示。
A
定子绕组
a
转子绕组
b
c
B
C
图7–6 绕线式异步电动机定、转子绕组接线方式
-9-
第七章 异步电机原理
如果是笼式异步电动机，则转子绕组与定子绕组大不相同， 它是一个自己短路的绕组。在转子的每个槽里放上一根导体，每 根导体都比铁心长，在铁心的两端用两个端环把所有的导条都短 路起来，形成一个自己短路的绕组。如果把转子铁心拿掉，则可 看出，剩下来的绕组形状象一个笼子，如图7-7所示。
a)
b)
图7–7 笼型转子
a）铜条绕组转子 b）铸铝绕组转子
-10-
第七章 异步电机原理
3. 气隙 异步电动机定、转子之间的空气间隙简称为气隙，它比同 容量直流电动机的气隙要小得多。在中、小型异步电动机中， 气隙一般为0.2～1.5mm左右。 异步电动机的励磁电流是由定子电源供给的。气隙较大时， 磁路的磁阻较大。若要使气隙中的磁通达到一定的要求，则相 应的励磁电流也就大了，从而影响电动机的功率因数。为了提 高功率因数，尽量让气隙小些。但也不应太小，否则，定转子 有可能发生摩擦与碰撞。如果从减少附加损耗以及减少高次谐 波磁动势产生的磁通的角度来看，气隙大点又有好处。
《电机与变压器》(1)磁路、变压器的用途、结构和类型
电机与变压器
1. 磁路的基本物理量
线圈通电后使铁芯磁化，形成铁芯磁路。 Φ u i
磁通Φ
(1) 磁通 通过磁路横截面的磁力线总量称 为磁通，用“Φ”来表示。单位是 韦伯[Wb]。
均匀磁场中，磁通Φ等于磁感应强度B与垂直于磁场方向 的面积S的乘积，即： BS 磁通是标量。其大小反映了与磁场相垂直的某个截面上 的磁场强弱情况。磁通的国际单位制中还有较小的单位称 为麦克斯韦[Mx]，韦伯和麦克斯韦之间的换算关系为：
电机与变压器
(4) 磁场强度
磁场强度也是表征磁场中某点强弱和方向的物理量，用大 写字母“H”表示。H也是矢量，H的方向也是置于磁场中该 点小磁针N极的指向。 磁感应强度是描述磁路介 磁场强度和磁 质的磁场某点强弱和方向的 感应强度有何 物理量，与介质的导磁率有 区别和联系？ 关；磁场强度是描述电流的 磁场强弱和方向的物理量。 与介质的导磁率无关。它们之间的联系为：
发电厂 10.5kV
„
降压
仪器 36V
降压
电机与变压器
2.变压器的基本结构和工作原理
1）. 变压器的基本结构
用硅钢片压制成的变压 器铁芯。变压器的磁路部 分
S N1 N2 u20
i10 A u1 X
Φ
a x
|ZL|
与电源相接的 一次侧绕组。
与负载相接的 二次侧绕组。
变压器的电路部分
变压器的主体结构是由铁芯和绕组两大部分构成的。变 压器的绕组与绕组之间、绕组与铁芯之间均相互绝缘。
H B
[A/m]
磁场强度H的单位有安每米和安每厘米，二者之间的换算 关系为： 1A/m=10-2A/cm
电机与变压器
2. 磁路欧姆定律
例1111三相异步电动机3p3p...
三相异步机的结构
Hz
P231 (P214) 练习与思考题
7.4.1三相异步电动机在一定的负载下运行时，如电源电
压降低，电动机的转矩，电流及转速有无变化？
7.4.2三相异步电动机在正常运行时，如果转子被卡住而不
动，试问这时电机的电流有何改变？对电机有何影响？
7.4.3 为什么三相异步电动机不在最大T max下运行？
7.4.4 某三相异步电动机的额定转速为1460r/min，当负载
为半载时电机的转速约为多少？
7.4.5三相鼠笼式异步电动机在额定状态附近运行时，当（1）负载增加；（2）电压升高；
（3）频率增高时，试分析说明其转速和电流作何变化？
一. Y－∆起动。
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电工电子学(Ⅰ)
• 转差率
s
n0 n0
n
100%
n (1 s)n0
异步电动机运行中: s (1 ~ 9)%
【例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。试求电动机的极数和额定 负载下的转差率。
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
+A
图中，A、B、C
三相电流依次达
最大；合成磁场
轴线依次与他们
的轴线重合。
a)
+B
b)
c)
三相异步电动机的转动原理
1.旋转磁场的产生
i Im
iA
iB
iC
三相电流合成磁
0
场 的分布情况
t
n0
A
YN
Z
C
SB
X
600
60
A
Y
NZ
CS
X
B
A Y
Z
S
N
C
B X
t 0
t 60
t 90
合成磁电工场电方子学向(Ⅰ向) 下 合成磁场旋转60° 合成磁场旋转90°
基本结构
定子：定子铁心、 定子绕组（电枢绕组）。
转子：转子铁心（主磁极）、 转子绕组（励磁绕组）。
异步电动机的用途和分类
三相异步电机主要用作电动机，拖动各 种生产机械，例如：风机、泵、压缩机、机 床、轻工及矿山机械、农业生产中的脱粒机 和粉碎机、农副产品中的加工机械等等。
在民用生活中，电扇、洗衣机、电冰箱 和空调器等一般由单相异步电动机来拖动。
2、对于中低压电动机：
1）如铭牌上标有“380/220V、Y/ △联结” 时，表示电源电压为380V时，电机绕组采用 “Y”联结；电源电压为220V时，采用“△” 联结。 2）如铭牌上标有“380V、 △联结”时，表 示电机正常运行时只能采用“△”联结，但 是在电动机起动过程中可接380V电源，绕组 采用“Y”联结，起动完毕，恢复“△”联结。
无转子电动势（转子导体不切割磁力线）
无转子电流
无转距
返回
电动机的转动原理
在电动机定子绕组中通入三相对称交流电 流后，产生旋转磁场。
旋转磁场的磁力线切割转子导条，导条中 就感应出电动势。
在电动势的作用下，闭合的导条中就有电 流，该电流与旋转磁场相互作用，使转子导条 受到电磁力作用。由电磁力产生电磁转矩，转 子就转动起来。
单层集中整距绕组实例（两极）
2. 单层集中整距绕组实例( 四极)
3. 双层分布短距绕组实例（两极）
三相异步电动机
按转子结构分
鼠笼型异步电动机
绕线型异步电动机
§7.3.1 三相异步电动机的基本结构
三相异步电动机的定子部分在结构上和 同步电机的定子部分完全相同。
对中、小容量的低压异步电动机，通常 定子三相绕组的六个出线头都引出，这样可 根据需要灵活地接成“Y”形或“▽”形。
U1
V1
W1
W2 U 2
同步转速 n0
( f 50Hz)
p 1
360
3000 (转/分）
p2
180
1500 (转/分）
p3
120
1000 (转/分）返回
5. 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
SX
场在空间仅旋转了30°。
比P=1时转速慢了一半，
即：
N0=60f/2（转/分）
•
B'
•N
C
Z'
Y
A'
A
30
CS'
X' •
n0
NZ •
•X
• ZN'
SC
t 60
A'
所以，旋转磁场的转速n0决定于电流频率f1 和磁场的极对数P，可推出：
n0
60 f p
(转/分）
极对数
每个电流周n 期 磁场转过的空间角度
可见，当定子绕组中通入三相电流后，它 们共同产生的合成磁场是随着电流的交变而在 空间不断地旋转着，这就是旋转磁场。
2. 旋转磁场的转向 当通入定子绕组的三相电流的相序为A-B-C
时，旋转磁场的转向与这个顺序是一致的，可见 磁场的转向与定子绕组中的电流相序有关。
三相异步电动机的转动原理
2.旋转磁场的方向 ——取决于三相电流的相序
第7章 变压器和交流电动机 -交流电动机（1）
上海大学 自动化系 林小玲
§7.3 交流电动机
§7.3.0 交流电机的分类
同步电机 交流电机
异步电机
同步发电机 同步电动机
异步电动机 异步发电机
同步电机
异步电机
同步电机：多用作发电机使用，在不调速情况， 也用作电动机，可改变电网功率因 数（通过调节励磁电流）。
5）额定功率因数 cosN 指电动机在额定负载
时定子侧的功率因数；
6）额定转速 n（N r/min）指电机额定运行时转
轴的转速；
7）电动机的额定输出转矩计算式为
T2N
9550 PN (kW ) nN (r / min)
（N
.
m）
思考：如果转矩单位为kg . 机，定子绕组只有三根出线， 只要电源电压符合电动机铭牌电压值便可使用。
sN电工电n子0n学0 (nⅠ) 100%
1000 975 1000
100%
2.5%
谢谢!
郁 金 香
名词解释
空间电角度 ：把一对主磁极表面占的空间距离用
空间电角度表示，定义为360°空间电角度。
两极电机电角度
四极电机电角度
1
2 345 67 8
A X
分布绕组实例
三相交流绕组联结实例
1.
任意调换两根电源进线 (电路如图)
Im i iA
iB
iC
iA
0
A
t
iB B
YX Z C
AA
SY
iC
z
c
结论： 任意调换两根 电源进线，则旋转
B
N
X
磁场反转。
t 0
AA
SY
Z C
BN
X
t 60
三相异步电动机的转动原理
3.旋转磁场的极对数P
iA
A
Im i iA iB iC
0
ZX
iC C iB
Y B
旋转磁场的转速决定于磁场的极数，在一对极的 情况下，当电流交变一次时，磁场恰好在空间旋转了一周。
I m iA iB iC
t
N0=60f（转/分）
A Y NZ
C
B
S
X
n0 60
Y AZ N
CS
B
X
A YNZ
C
B
S
X
返回
旋转磁场具有两对极
Y'
时，当电流从ωt=0°到 C'
A
Z t 0
N• B
•
ωt=60°经历了60°时，磁 X' S
三相异步电动机的构造
1.定子 铁芯：由内周有槽 的硅钢片叠成。 A ----X 三相绕组 B ----Y C---- Z 机座：铸钢或铸铁
鼠笼式 2.转子 绕线式
三相异步电动机的构造
§7.3.2 三相异步电动机的转动原理
• 实验现象说明
磁极旋转
e Blv
（右手定则）
导线切割磁力线产生感应电动势 闭合导线产生电流 通电导线在磁场中受力
t
iC
0
2400
t
A相电流最大瞬间各相电流的磁场及其合成磁场
+A
+A
A相电流的磁场
A
X
Y
B B相电流的磁场
C
3相电流的合成磁场
Z
C相电流的磁场
A相电流最大时，合成磁场轴线与+A轴重合
+A
+A
A
X
+B
B相电流最大时， 合成磁场轴线与 +B轴重合
C相电流最大时， 合成磁场轴线与 +C轴重合
a)、b)与c)三个
YC
A
X
ZB
形成旋转磁场的机理分析
1）对称分布的三个绕组轮流施加直流电流
Y
A
X
B
C
Z
对称分布的三个绕组轮流施加直流电流，产生 具有一定旋转效应的步进磁场
2）对称三相绕组轮流施加对称三相电流
C
A
X
Z
Y B
A相电流最大时 产生的磁场
此刻C相电流 产生磁场
此刻B相电流 产生磁场
iA
0
t
iB
0 1200
iA Im sin t
iB Im sint 120 iC Im sint 240
1.旋转磁场的产生
Im i iA iB iC
()电流入 Y
A n0
Z
C
t
B X
规定
i : “+” →首端流入，尾端流出。
(•)电流出
i : “–” → 尾端流入，首端流出。
形成旋转磁场的机理分析
1）对称分布的三个绕组轮流施加直流电流
三相异步电动机的转动原理
1.旋转磁场的产生
i Im
iA
iB
iC
分场即析：三的可相分一知电布个：流情电三合况流成相周磁电期流，产旋生转的磁合场0成在磁空场间是转一过旋36转0的°电磁角场度 t
• 转差率
s
n0 n0
n
100%
n (1 s)n0
异步电动机运行中: s (1 ~ 9)%
【例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。试求电动机的极数和额定 负载下的转差率。
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
+A
图中，A、B、C
三相电流依次达
最大；合成磁场
轴线依次与他们
的轴线重合。
a)
+B
b)
c)
三相异步电动机的转动原理
1.旋转磁场的产生
i Im
iA
iB
iC
三相电流合成磁
0
场 的分布情况
t
n0
A
YN
Z
C
SB
X
600
60
A
Y
NZ
CS
X
B
A Y
Z
S
N
C
B X
t 0
t 60
t 90
合成磁电工场电方子学向(Ⅰ向) 下 合成磁场旋转60° 合成磁场旋转90°
基本结构
定子：定子铁心、 定子绕组（电枢绕组）。
转子：转子铁心（主磁极）、 转子绕组（励磁绕组）。
异步电动机的用途和分类
三相异步电机主要用作电动机，拖动各 种生产机械，例如：风机、泵、压缩机、机 床、轻工及矿山机械、农业生产中的脱粒机 和粉碎机、农副产品中的加工机械等等。
在民用生活中，电扇、洗衣机、电冰箱 和空调器等一般由单相异步电动机来拖动。
2、对于中低压电动机：
1）如铭牌上标有“380/220V、Y/ △联结” 时，表示电源电压为380V时，电机绕组采用 “Y”联结；电源电压为220V时，采用“△” 联结。 2）如铭牌上标有“380V、 △联结”时，表 示电机正常运行时只能采用“△”联结，但 是在电动机起动过程中可接380V电源，绕组 采用“Y”联结，起动完毕，恢复“△”联结。
无转子电动势（转子导体不切割磁力线）
无转子电流
无转距
返回
电动机的转动原理
在电动机定子绕组中通入三相对称交流电 流后，产生旋转磁场。
旋转磁场的磁力线切割转子导条，导条中 就感应出电动势。
在电动势的作用下，闭合的导条中就有电 流，该电流与旋转磁场相互作用，使转子导条 受到电磁力作用。由电磁力产生电磁转矩，转 子就转动起来。
单层集中整距绕组实例（两极）
2. 单层集中整距绕组实例( 四极)
3. 双层分布短距绕组实例（两极）
三相异步电动机
按转子结构分
鼠笼型异步电动机
绕线型异步电动机
§7.3.1 三相异步电动机的基本结构
三相异步电动机的定子部分在结构上和 同步电机的定子部分完全相同。
对中、小容量的低压异步电动机，通常 定子三相绕组的六个出线头都引出，这样可 根据需要灵活地接成“Y”形或“▽”形。
U1
V1
W1
W2 U 2
同步转速 n0
( f 50Hz)
p 1
360
3000 (转/分）
p2
180
1500 (转/分）
p3
120
1000 (转/分）返回
5. 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
SX
场在空间仅旋转了30°。
比P=1时转速慢了一半，
即：
N0=60f/2（转/分）
•
B'
•N
C
Z'
Y
A'
A
30
CS'
X' •
n0
NZ •
•X
• ZN'
SC
t 60
A'
所以，旋转磁场的转速n0决定于电流频率f1 和磁场的极对数P，可推出：
n0
60 f p
(转/分）
极对数
每个电流周n 期 磁场转过的空间角度
可见，当定子绕组中通入三相电流后，它 们共同产生的合成磁场是随着电流的交变而在 空间不断地旋转着，这就是旋转磁场。
2. 旋转磁场的转向 当通入定子绕组的三相电流的相序为A-B-C
时，旋转磁场的转向与这个顺序是一致的，可见 磁场的转向与定子绕组中的电流相序有关。
三相异步电动机的转动原理
2.旋转磁场的方向 ——取决于三相电流的相序
第7章 变压器和交流电动机 -交流电动机（1）
上海大学 自动化系 林小玲
§7.3 交流电动机
§7.3.0 交流电机的分类
同步电机 交流电机
异步电机
同步发电机 同步电动机
异步电动机 异步发电机
同步电机
异步电机
同步电机：多用作发电机使用，在不调速情况， 也用作电动机，可改变电网功率因 数（通过调节励磁电流）。
5）额定功率因数 cosN 指电动机在额定负载
时定子侧的功率因数；
6）额定转速 n（N r/min）指电机额定运行时转
轴的转速；
7）电动机的额定输出转矩计算式为
T2N
9550 PN (kW ) nN (r / min)
（N
.
m）
思考：如果转矩单位为kg . 机，定子绕组只有三根出线， 只要电源电压符合电动机铭牌电压值便可使用。
sN电工电n子0n学0 (nⅠ) 100%
1000 975 1000
100%
2.5%
谢谢!
郁 金 香
名词解释
空间电角度 ：把一对主磁极表面占的空间距离用
空间电角度表示，定义为360°空间电角度。
两极电机电角度
四极电机电角度
1
2 345 67 8
A X
分布绕组实例
三相交流绕组联结实例
1.
任意调换两根电源进线 (电路如图)
Im i iA
iB
iC
iA
0
A
t
iB B
YX Z C
AA
SY
iC
z
c
结论： 任意调换两根 电源进线，则旋转
B
N
X
磁场反转。
t 0
AA
SY
Z C
BN
X
t 60
三相异步电动机的转动原理
3.旋转磁场的极对数P
iA
A
Im i iA iB iC
0
ZX
iC C iB
Y B
旋转磁场的转速决定于磁场的极数，在一对极的 情况下，当电流交变一次时，磁场恰好在空间旋转了一周。
I m iA iB iC
t
N0=60f（转/分）
A Y NZ
C
B
S
X
n0 60
Y AZ N
CS
B
X
A YNZ
C
B
S
X
返回
旋转磁场具有两对极
Y'
时，当电流从ωt=0°到 C'
A
Z t 0
N• B
•
ωt=60°经历了60°时，磁 X' S
三相异步电动机的构造
1.定子 铁芯：由内周有槽 的硅钢片叠成。 A ----X 三相绕组 B ----Y C---- Z 机座：铸钢或铸铁
鼠笼式 2.转子 绕线式
三相异步电动机的构造
§7.3.2 三相异步电动机的转动原理
• 实验现象说明
磁极旋转
e Blv
（右手定则）
导线切割磁力线产生感应电动势 闭合导线产生电流 通电导线在磁场中受力
t
iC
0
2400
t
A相电流最大瞬间各相电流的磁场及其合成磁场
+A
+A
A相电流的磁场
A
X
Y
B B相电流的磁场
C
3相电流的合成磁场
Z
C相电流的磁场
A相电流最大时，合成磁场轴线与+A轴重合
+A
+A
A
X
+B
B相电流最大时， 合成磁场轴线与 +B轴重合
C相电流最大时， 合成磁场轴线与 +C轴重合
a)、b)与c)三个
YC
A
X
ZB
形成旋转磁场的机理分析
1）对称分布的三个绕组轮流施加直流电流
Y
A
X
B
C
Z
对称分布的三个绕组轮流施加直流电流，产生 具有一定旋转效应的步进磁场
2）对称三相绕组轮流施加对称三相电流
C
A
X
Z
Y B
A相电流最大时 产生的磁场
此刻C相电流 产生磁场
此刻B相电流 产生磁场
iA
0
t
iB
0 1200
iA Im sin t
iB Im sint 120 iC Im sint 240
1.旋转磁场的产生
Im i iA iB iC
()电流入 Y
A n0
Z
C
t
B X
规定
i : “+” →首端流入，尾端流出。
(•)电流出
i : “–” → 尾端流入，首端流出。
形成旋转磁场的机理分析
1）对称分布的三个绕组轮流施加直流电流
三相异步电动机的转动原理
1.旋转磁场的产生
i Im
iA
iB
iC
分场即析：三的可相分一知电布个：流情电三合况流成相周磁电期流，产旋生转的磁合场0成在磁空场间是转一过旋36转0的°电磁角场度 t