三相异步电动机课程课件
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3. 转差率 s 转差率 s 是表示转子转速n与磁场转速n0 之间差别 程度的，即
它是异步电动机的重要参量之一，额定时约为1~9%
3. 转子绕组中电流的频率 f2
因为旋转磁场和转子之间的相对转速为 (n0– n)， 所以
可见，转子电流频率与转差率 s 有关，也就是与 转速n 有关。 在 s=1 即(n =0)时，转子电流频率最大 f2= f1。 对额定转速时， s为1~9%，则f2= 0.5 ~ 4.5 Hz。
(1)三相异步电动机的结构；
(2)三相异步电动机的工作原理；
(3)三相异步电动机的转速与转差率； (4)转矩和机械特性及其与转差率的关系；
(5)电动机的起动、反转、调速及制动的基 本原理和方法；
§5-1. 三相电动机的转动原理
• 参见光碟
§5-2. 旋转磁场
一、三相异步电动机的极数
三相异步电动机定子产生旋转磁场的磁极个数，称为极数。
对于每相只有一个线圈的电动机，绕组始端之间相差120° 的空间角，则产生的旋转磁场只有一对磁极。磁极对数用p 表示，则p=1。 若每相定子绕组由两个线圈串联组成(如图所示)，则绕组始 端之间相差60°空间角，因而旋转磁场具有两对磁极，p=2.
Y´ A C´
Z´ B
X´
X
B´
C
Z A´ Y
C
A
X A ´ X ´Z Y ´´
在我国(f1=50Hz)，磁极对数为 p的磁场转速n0为
1 2 3 4 56
3000 1500 1000 750 600 500
1. 转子转速 n 电动机运行时的实际转速也就是转子转速 n。 2. 同步转速 n0 电动机旋转磁场的转速也称为同步转速 n0。 根据电动机的转动原理，转子转速将小于磁场的转 速，即n＜ n0。若二者相等，转子就没有切割磁力 线作用，转矩也就消失了，因此转子不可能以n0的 转速正常运行。
C´ Y´ A X´ 转子
Z´ B
B´
P=2
X
B
Z
C A´ Y
磁场位置(t=0)
二、三相异步电动机的转速
• 电动机的转速是与旋转磁场有关的。而磁场极 数不同则磁场的转速就不同，在一对磁极的情 况下，交流电经历一个周期磁场恰好在空间转 过一圈，若定子电流的频率为f1，旋转磁场在 每分钟将转过60f1 周。 当磁极对数为 p时，磁场的转速为
n n0
1s
0
二、机械特性曲线
T Tmax
• 在电源电压U1和转子电阻R2 一
定的情况下，转矩与转差率的
关系曲线 T= f (s) 或转速与转矩
的关系曲线 n = f (T)，称为电 0 sm
动机的机械特性曲线。
n n0
转矩与转差率的关系曲线T= f (s) 如右侧上图所示，
n n0
a
转速与转矩的关系曲线 n = f (T) nN
如右侧下图所示。
实际上，下图是通过上图右 旋90°得到的。
0 TN Tst
s
1 0
b
T Tmax
• 研究机械特性是分析为了分析电动机的运行性能。 在机械特性曲线上，要讨论三个转矩。
1. 额定转矩 TN
在电动机匀速转动时，其转矩T必须与阻力转矩TC
平衡，而阻力转矩包括负载转矩T2和空载损耗转矩
T0。一般T0很小，常可忽略，所以
§5-4. 三相异步电动机的转矩 与机械特性
• 电磁转矩 T 是三相异步电动机最重要的物理量之一， 机械特性是电动机的主要特性。对电动机进行分析往 往离不开这两方面内容。
一、转矩公式
异步电动机的转矩是由旋转磁场每磁极的磁通 与 转子电流I2相互作用产生的。它应与电磁功率成正 比，因而与转子的功率因数有关。于是
第五章 三相异步电动机
§5-1. 转动原理 §5-2. 旋转磁场 §5-3. 异步电动机的构造 §5-4. 转矩与机械特性 §5-5. 异步电动机铭牌数据 §5-6. 异步电动机的起动 §5-7. 电动机的反转和制动 §5-8. 单相异步电动机
电动机是将电能转换成机械能的装置。广泛
应用于现代各种机械中作为驱动。
此时对应的转差率为 s m (可由
dT/ds = 0 求得) ， 即令
T 0
TNTst Tmax
可得
进而可得
可见，TmaxU12,且与转子电阻R2 无关，而 R2 越大
sm也越大。
当负载转矩超过最大转矩时，电动机转速急剧下 降，电动机将停止转动——产生闷车现象。 电动机一旦闷车，电流立即上升6~7倍，电动机 严重过热！以至烧坏。从另一方面考虑，若在很 短时间内过载，在电动机尚未过热就恢复达到正 常状态，未损坏电动机是允许的。因此，最大转 矩也表示电动机具有短时间的过载能力。 定义最大转矩与额定转矩的比值为过载系数λ， 即
• 由电动机驱动的优点：减轻繁重的体力劳动； 提高生产率；可实现自动控制和远距离操纵。
• 电动机的分类： 直流电动机
电
同步电动机 异步电动机
他励电动机 并励电动机 串励电动机 复励电动机
动
同步电动机
机 交流电动机
单相电动机
异步电动机 两相电动机 三相电动机
工业生产中广泛应用着交流电动机，特别是三相 异步电动机。它具有结构简单、易于控制、效率 高和功率大等许多优点。 本章讨论的问题 ：
n n0
a
nN
b
T
0
正常情况下，电动机都工作在
TNTst Tmax
特性曲线的 ab 段，当负载转矩增加时，电动机转
速要降低，但对应的电磁转矩却要增加，因为 ab
段比较平坦，所以电动机的转速变化不大。这种
特征称为硬的机械特性。
2. 最大转矩 Tmax
n n0
a
• 在机械特性曲线的最大值，称 nN
b
为最大转矩或临界转矩。
例 某三相异步电动机的额定转速n=570r/min。 求电动机的极数和额定时的转差率(f1=50Hz)。 解：由于电动机的额定转速应接近且略小于同步 转速 n0，而 n0 对应于磁极对数p有一系列固 定值。显然，与570r/min最接近的是
因此，额定时的转差率为
§5-3. 三相异步电动机的构造
• 参见光碟
n n0
Hale Waihona Puke Baidu
a
P2是电动机的输出功率 (单位 W )，nN
b
T 的单位是(N•m)。n 的单位是 (r /
min)。若功率单位用千瓦，则
T 0
TN Tst Tmax
• 额定转矩是电动机在额定负载时的转矩。
可从电动机铭牌上额定功率和额定转速等数据求得。
如某台电动机，P 2N =7.5kW， 额定转速nN =1440 r / min， 则额定转矩为
及
且
则转矩公式可表示为
• 转矩T也与s有关。
由上式可见，转矩还与定子的相电压U1的平方成 正比。所以，电源电压的变动对转矩的影响很大。
转矩特性T =T(s)曲线如图 所示，当s很小时， T与s 成正比；当s很大时，T与 s 成反比(以双曲线为渐近 线)，并且有最大转矩Tmax 存在。
T Tmax
0 sm
它是异步电动机的重要参量之一，额定时约为1~9%
3. 转子绕组中电流的频率 f2
因为旋转磁场和转子之间的相对转速为 (n0– n)， 所以
可见，转子电流频率与转差率 s 有关，也就是与 转速n 有关。 在 s=1 即(n =0)时，转子电流频率最大 f2= f1。 对额定转速时， s为1~9%，则f2= 0.5 ~ 4.5 Hz。
(1)三相异步电动机的结构；
(2)三相异步电动机的工作原理；
(3)三相异步电动机的转速与转差率； (4)转矩和机械特性及其与转差率的关系；
(5)电动机的起动、反转、调速及制动的基 本原理和方法；
§5-1. 三相电动机的转动原理
• 参见光碟
§5-2. 旋转磁场
一、三相异步电动机的极数
三相异步电动机定子产生旋转磁场的磁极个数，称为极数。
对于每相只有一个线圈的电动机，绕组始端之间相差120° 的空间角，则产生的旋转磁场只有一对磁极。磁极对数用p 表示，则p=1。 若每相定子绕组由两个线圈串联组成(如图所示)，则绕组始 端之间相差60°空间角，因而旋转磁场具有两对磁极，p=2.
Y´ A C´
Z´ B
X´
X
B´
C
Z A´ Y
C
A
X A ´ X ´Z Y ´´
在我国(f1=50Hz)，磁极对数为 p的磁场转速n0为
1 2 3 4 56
3000 1500 1000 750 600 500
1. 转子转速 n 电动机运行时的实际转速也就是转子转速 n。 2. 同步转速 n0 电动机旋转磁场的转速也称为同步转速 n0。 根据电动机的转动原理，转子转速将小于磁场的转 速，即n＜ n0。若二者相等，转子就没有切割磁力 线作用，转矩也就消失了，因此转子不可能以n0的 转速正常运行。
C´ Y´ A X´ 转子
Z´ B
B´
P=2
X
B
Z
C A´ Y
磁场位置(t=0)
二、三相异步电动机的转速
• 电动机的转速是与旋转磁场有关的。而磁场极 数不同则磁场的转速就不同，在一对磁极的情 况下，交流电经历一个周期磁场恰好在空间转 过一圈，若定子电流的频率为f1，旋转磁场在 每分钟将转过60f1 周。 当磁极对数为 p时，磁场的转速为
n n0
1s
0
二、机械特性曲线
T Tmax
• 在电源电压U1和转子电阻R2 一
定的情况下，转矩与转差率的
关系曲线 T= f (s) 或转速与转矩
的关系曲线 n = f (T)，称为电 0 sm
动机的机械特性曲线。
n n0
转矩与转差率的关系曲线T= f (s) 如右侧上图所示，
n n0
a
转速与转矩的关系曲线 n = f (T) nN
如右侧下图所示。
实际上，下图是通过上图右 旋90°得到的。
0 TN Tst
s
1 0
b
T Tmax
• 研究机械特性是分析为了分析电动机的运行性能。 在机械特性曲线上，要讨论三个转矩。
1. 额定转矩 TN
在电动机匀速转动时，其转矩T必须与阻力转矩TC
平衡，而阻力转矩包括负载转矩T2和空载损耗转矩
T0。一般T0很小，常可忽略，所以
§5-4. 三相异步电动机的转矩 与机械特性
• 电磁转矩 T 是三相异步电动机最重要的物理量之一， 机械特性是电动机的主要特性。对电动机进行分析往 往离不开这两方面内容。
一、转矩公式
异步电动机的转矩是由旋转磁场每磁极的磁通 与 转子电流I2相互作用产生的。它应与电磁功率成正 比，因而与转子的功率因数有关。于是
第五章 三相异步电动机
§5-1. 转动原理 §5-2. 旋转磁场 §5-3. 异步电动机的构造 §5-4. 转矩与机械特性 §5-5. 异步电动机铭牌数据 §5-6. 异步电动机的起动 §5-7. 电动机的反转和制动 §5-8. 单相异步电动机
电动机是将电能转换成机械能的装置。广泛
应用于现代各种机械中作为驱动。
此时对应的转差率为 s m (可由
dT/ds = 0 求得) ， 即令
T 0
TNTst Tmax
可得
进而可得
可见，TmaxU12,且与转子电阻R2 无关，而 R2 越大
sm也越大。
当负载转矩超过最大转矩时，电动机转速急剧下 降，电动机将停止转动——产生闷车现象。 电动机一旦闷车，电流立即上升6~7倍，电动机 严重过热！以至烧坏。从另一方面考虑，若在很 短时间内过载，在电动机尚未过热就恢复达到正 常状态，未损坏电动机是允许的。因此，最大转 矩也表示电动机具有短时间的过载能力。 定义最大转矩与额定转矩的比值为过载系数λ， 即
• 由电动机驱动的优点：减轻繁重的体力劳动； 提高生产率；可实现自动控制和远距离操纵。
• 电动机的分类： 直流电动机
电
同步电动机 异步电动机
他励电动机 并励电动机 串励电动机 复励电动机
动
同步电动机
机 交流电动机
单相电动机
异步电动机 两相电动机 三相电动机
工业生产中广泛应用着交流电动机，特别是三相 异步电动机。它具有结构简单、易于控制、效率 高和功率大等许多优点。 本章讨论的问题 ：
n n0
a
nN
b
T
0
正常情况下，电动机都工作在
TNTst Tmax
特性曲线的 ab 段，当负载转矩增加时，电动机转
速要降低，但对应的电磁转矩却要增加，因为 ab
段比较平坦，所以电动机的转速变化不大。这种
特征称为硬的机械特性。
2. 最大转矩 Tmax
n n0
a
• 在机械特性曲线的最大值，称 nN
b
为最大转矩或临界转矩。
例 某三相异步电动机的额定转速n=570r/min。 求电动机的极数和额定时的转差率(f1=50Hz)。 解：由于电动机的额定转速应接近且略小于同步 转速 n0，而 n0 对应于磁极对数p有一系列固 定值。显然，与570r/min最接近的是
因此，额定时的转差率为
§5-3. 三相异步电动机的构造
• 参见光碟
n n0
Hale Waihona Puke Baidu
a
P2是电动机的输出功率 (单位 W )，nN
b
T 的单位是(N•m)。n 的单位是 (r /
min)。若功率单位用千瓦，则
T 0
TN Tst Tmax
• 额定转矩是电动机在额定负载时的转矩。
可从电动机铭牌上额定功率和额定转速等数据求得。
如某台电动机，P 2N =7.5kW， 额定转速nN =1440 r / min， 则额定转矩为
及
且
则转矩公式可表示为
• 转矩T也与s有关。
由上式可见，转矩还与定子的相电压U1的平方成 正比。所以，电源电压的变动对转矩的影响很大。
转矩特性T =T(s)曲线如图 所示，当s很小时， T与s 成正比；当s很大时，T与 s 成反比(以双曲线为渐近 线)，并且有最大转矩Tmax 存在。
T Tmax
0 sm