交流电动机(图解说明)

转子功率因数：
cos 2
R2 R X
2 2 2 2

R2 R ( SX 20 )
2 2 2
结论：转子电路的电动势、电流、频率、感抗
、功率因数等都与转差率S有关， I2, COSψ2
COSψ2 I2、
与转差率 S 的关 系如右图所示。
I2
COSψ2
0 1 S
T KT mI 2 cos2
S
X
此种接法（每相绕组只有一组线圈）下，合成磁场 只有一对磁极，则极对数为1。
即：
p 1
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
C'
A X A' Z' X'
iC
iB
Y'
Z B'
Y B
Y' C' X' B'
Z
A
Z'
C
A'
Y
B X C
iA
A
A Y'
Z'
iC
iB
X A' Z' X' C' Y Y' Z B' B C
n
软特性 （R2大）
0
T
不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性 电机；重载起动则选软特性电机。
§ 8.5
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
n0
，转子导条切割磁力线速度很大。
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
iB
iC
t
iA
iC
iB
t
Im
Im
n0
n0
改变电机的旋转方向的方法：改变相序（换接其中两相）
三相异步电动机的正、反转
方法：将与电源相接的任意两相互换(改变相序 )，就可实现反转。 电源 电源
A B C
A
B
C
正转
反转
M 3~
M 3~
3、极对数（P）的概念
iA
A Z X Y B
A
Y
N
Z
iC C
iB
C
B
1、旋转磁场的产生
在异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极 (•)电流出
A
n0
Z B
i A I m sin t
iB I m sin t 120
Y
iC I m sin t 240
C
iA
iB
iC
t
Im
X
()电流入
iA
A
iA
iB
iC
t
iC
iB
Z X Y
C B
Im
A
Y
N
电动机的分类：
交流电动机 异步机 鼠笼式 绕线式
同步机
电动机
直流电动机 他励、异励、串励、复励
鼠笼式交流异步电动机授课内容： 基本结构、工作原理、 机械特性、控制方法
§8.1 三相异步电动机的构造
三相定子绕组：产生旋转 磁场。 转子：在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或 电流。 绕线式 鼠笼式 转子
根据转矩公式 得特性曲线：
sR2 2 T K 2 U 1 2 R2 (sX 20 )
n
n
0
T
s
0
1
T
电动机的自适应负载能力：
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。 常用特 n 性段
TL n S I 2 T 直至新的平衡。此过程中，I 2 时， I1 电源提供的功率自动
机械特性和电路参数的关系
和电压的关系
sR2 2 T K 2 U 1 2 R2 (sX 20 )
T ~U
结论：
2 1
(s 0) n n0
0
n
U1
T
U1 Tmax TST
和转子电阻的关系
n
R2
R2 R'2
R '2
sR2 2 T K 2 U 1 2 R2 (sX 20 )
C
A
Z X Y
B
正常运行 设：电机每相阻抗为
起动
I l
I lY
Ul 3 Z Ul 3Z
z
I lY 1 I l 3
Y－ 起动应注意的问题：
（1）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。
增加。
n
0
T
自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要 特点。（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大 油门，才能带动新的负载。）
三个重要转矩：
( 1 ) 额定转矩
TN
：
nN
n
0
n
电机在额定电压下，以额
定转速 定功率
nN PN
运行，输出额 时，电机转轴
T
上输出的转矩。
TN
PN PN (千瓦 ) TN 9550 （牛顿•米） 2n N n N (转 / 分) 60
§8.2三相异步电动机的转动原理
磁铁
n0
N
f
n
e i
S
闭合 线圈
磁极旋转
导线切割磁力线产生感应电动势
e B l v
磁感应强度 导线长度 闭合导线产生电流 i 通电导线在磁场中受力
（右手定则）
切割速度
N
f B l i
（左手定则）
n0 f
n
e i
S
1. 线圈跟着磁铁转→两者转动方向一致 结论： 2. 线圈比磁场转得慢
Z
合成磁场方向：
t 0
C
B
向下
S
X
同理分析，可得 其它电流角度下 的磁场方向：
iA
iB
iC
t
Im
n0
A Y
60
Z
n0
Y
A Z
n0
Y C
A Z B X
N
B
X
CS
C
B X
t 60
t 120
t 180
三相感应电动机的工作原理（图解） n1 N f
T
n f
S
旋转磁场的定性分析图解
1 KU 2 X 20
2 1
三相异步机
1.8 ~ 2.2
注意： （1）三相异步机的 Tmax 和电压的平方成正比，所 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 电机将停转。致使
TL Tmax，否则
n 0 (s 1) I 2 I1 电机严重过热
( 3 ) 起动转矩
Tst ：
电机起动时的转矩。
n
0
n
sR2 2 T K 2 U1 2 R2 (sX 20 ) 其中 n 0 (s 1)
则
T
Tst
R2 2 Tst K 2 U1 2 R2 ( X 20 )
电机能
Tst体现了电动机带载起动的能力。若 Tst TL
起动，否则将起动不了。
转子电流 每极磁通
转子电路的
cos2
I2
其中
E2 R X
2 2 2 2 2 2
R1
i2
e2
u1
2
i1
SE20 R ( SX 20 )
e 1
e1
e 2
R2
X 2 2 f 2 L2 2 Sf1L2 SX20
E2 4.44 f 2 N2Φm 4.44 Sf1 N2Φm SE20
大电流使电网电压降低
电机过热
影响其他负载工作
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。
Y－ 起动：
Ul
I l
C Y
Z A
Ul
B
X
I lY
( 2 ) 最大转矩 T ： max 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。
n
0
n
T
sR2 2 T K 2 U1 2 R2 (sX 20 )
求解
Tmax
T 0 S
Tmax
1 KU 2 X 20
2 1
过载系数：
Tmax TN
Tmax
将其中参数代入：
R (SX20 ) R2 cos2 2 2 R2 (SX20 )
2 2 2
I2
SE20
U1 4.44 f1 N1 m
得到转矩公式
sR2 2 T K 2 U 1 2 R2 ( sX 20 )
8.4.2 三相电动机的机械特性
T f (S ) n f (T )
（转差率最大） n 0, s 1
§8.3 三相异步电动机的电路分析
三相异步电动机的“电－磁”关系：
e1 、 e2 ：主磁通产
生的感应电动势。
R1
i2 e2
e 1、 e 2 ：漏磁通
产生的漏感应电动 势。
u1
i1
e 1
e1
e 2
R2
转、定子电路
d u1 i1 R1 e1 e 1 e1 N1 定子边： dt u1 N1Φm1cos1t 设： Φmsin1t 则：
第八章