三相交流异步电动机

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绝缘等级与温度限值
绝缘等级 A E B F H 温度限值（℃） 105 120 130 155 180
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（10）工作方式 长期连续工作方式 （S1）；短时工作方式（S2），如快速移动的 卷帘门；周期断续工作方式（S3），如起重机 械等。 （11）接线方式 指定子的三相绕组接 入电源的连接方式。根据电源的线电压来决定 接法，一般为△/Y。Y系列中小型三相异步电 机，功率在3KW及其以下的，额定电压为 380V，Y接法。功率在4KW及其以上的额定电 压为380V，采用△接法。 （12）噪声限值L 电机的噪声限值分为 N级、R级、S级和E级四个等级，相邻两个等 级之间相差5dB。
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例题
一台额定功率为10KW的三相异步电 机，电压为380V，△连接，n=1450r/min, η=87.5%，cosφ=0.87，频率为50HZ， λ=Tmax/TN=2.0，Km=Tst/TN=1.4,求： （1） 电机额定电流IN；（2）电机额定转矩TN、 最大转矩Tmax和起动转矩Tst；（3）额定 转差率SN和临界转差率Sm；（4）采用Y△起动时，如负载转矩为额定转矩的 60%，问电机比值，叫电 机的过载能力 λ= Tmax / TN 一般异步电机的过载能力为λ=1.8~2.2。各 种异步电机的λ可以从电机产品样本中查到， 它是异步电机的一个重要指标。一般用这个数 值衡量电机的短时过载能力和运行的稳定性。 对应于Tmax的转差率Sm，即临界转差率，它与 SN及λ有如下关系： Sm = SN(λ+ λ2－1）=2SNTmax/TN
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2、铭牌参数（额定值） （1）额定功率P（KW） 额定情况下运行 时，从轴上输出的机械功率。 （2）额定电压U（V） 额定工况下运行时， 加在定子绕组出线端的线电压。一般为 220/380V。 （3）额定电流I（A） 电机在额定电压、 额定频率下，轴上输出额定功率时，在定子绕 组中流过的线电流。 （4）额定频率f（HZ） 一般为50/60HZ。 （5）额定转速n（r/min） 电机在额定电压、 额定频率下，轴上输出额定功率时的转子转速。
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其中 K—常数，与电机结构有关 S—转差率；U1—相电压 由上式可看出 T∝U2，即异步电机对电源 电压的波动有比较大的敏感性。当电源 电压U有微小的波动时，对异步电机的转 矩T影响很大。这对电机的工作是很不利 的。因此，通常电源电压低于额定值的 85%时，就不允许异步电机投入运行了。
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2、机械特性 、 机械特性指在一定的电源电压U和转 子电阻R2及感抗X2之下，电机转速n与转 矩T之间的关系，即 n = f (T)。因为异步 电机转速n与转差率s之间存在一定的关 系，有时也用T = f(s)表示。 研究机械特性的目的是为了分析电 机的运行性能，在机械特性曲线上，主 要讨论三个转矩。
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三相交流电流建立旋转磁场的过程
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三相对称电流的数学表达式
iA = Imsinωt iB = Imsin(ωt-120°） iC = Imsin(ωt+120 °)
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当电流经过六分之一周波T1时刻，C相线 圈电流为0，A相线圈电流为正，电流由A端流 入，X端流出；B相线圈为负，由Y端流入，B 端流出。形成的磁场与T0时刻相比旋转了60度。 按同样方法分析可知，每经过六分之一周 波，三相交流电形成的磁场就旋转60度。经过 一个周波，磁场也就旋转了一周。因电源频率 是每秒50周，所以按图所示的线圈通以三相交 流电所产生的旋转磁场是每秒钟旋转了50转， 每分钟旋转为60×50=3000转。
如果认为旋转磁场不动。则相当于转子作 逆时针方向旋转，转子绕组切割磁力线而产生 感应电势和感应电流。其感应电流在绕组中的 方向，可用右手定则来判定，即转子上半部是 朝向读者，用“⊙”符号表示；下半部是离开 读者的，用“+”来表示。转子导体所受力的方 向，根据左手定则，如图中“F”所示。可见转 子转动的方向和旋转磁场方向是一致的，其转 速为n，并且n将永远小于n1。显而易见，如果 旋转磁场的转速n1与转子的实际转速n相等，转 子导体就不能切割磁力线，也就无法旋转。电 源只加在电动机的定子绕组上，而转子绕组中 的电流是通过电磁感应得到的，因此又叫做感 应电动机
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（6）额定效率η 电机在额定工况下运行， 输出机械功率P与输入的电功率P1之比，即 η=P/P1×100% 其中，P1= 3 UIcosφ （7）额定功率因数cosφ 电机在额定工况 下运行时的功率因数。（节能参数） （8）绝缘等级 电机内部所用绝缘材料的 等级，它规定了电机绕组和其他绝缘材料可承 受的允许温度。目前，Y系列电机采用B级， 最高允许工作温度为130℃。 （9）温升 电机发热高出环境温度的允许 值。如允许温升为70℃，环境温度为30℃，则 电机允许达到的最高温度为100℃。
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（3）SN=（n1－nN) / n1×100% =（1500－1450）/ 1500×100% =3.33% Sm= 2SNTmax / TN =2×3.33%×2 =13.3%
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（4）采用Y-△起动： Tst.y=1/3×Tst.△=1/3×92.3 =30.8（N.M） 负载转矩为： TLO=60%TN=0.6×65.9 =39.5（N.M） 因为Tst.Y＜TLO 所以，电机不能起动。
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所以，额定转矩 TN = 9550 PN / n （N.M） 额定转矩可从电机铭牌上的额定功率和额定 转速应用上式求得。 通常三相异步电机都工作在所示特性曲线 的A-B段。当负载转矩增大时，在最初的瞬间 T < TC，所以转速n开始下降。随着n的下降， 由上图可见，电机转矩增加了。当转矩增加到 T = TC时，电机在新的稳定状态下运行，这是 转速较前为低。A-B段比较平坦，当负载在空 载和额定值之间变化时，转速变化不大。这种 特性称为硬的机械特性。
三相交流异步电动机
• • • • • • • 基本结构 工作原理 机械特性 铭牌数据 检查标准 故障分析 拆检CBA
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• 三相异步电动机的基本结构
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1、定子 主要包括机座、定子铁 芯和定子绕组等。机座起固定和支撑作 用；定子铁心是由0.5MM厚的硅钢片冲 片叠压而成；冲片上涂有绝缘漆，用以 减少涡流损耗；内圆周有均匀分布的槽， 以嵌放定子绕组；定子绕组三相完全对 称，在空间互差120°电角度。 2、气隙 定转子间有气隙，一般 为0.5~2MM，气隙大小对电动机的性能 有很大影响。
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• 三相异步电动机的铭牌 1、型号 每一种型号代表一系列电机产 品，同一系列电机的结构、形状基本相似，容 量按一定比例递增。国产电机如：Y表示异步 电机，YR表示绕线转子电机，YD表示多速电 机等。 例： Y-200 L S-2 Y—异步电动机 200—机座中心高（MM） L—机座长度代号（L-长；M-中； S-短） S—铁心长度号 2—磁极数
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（3）电动机的工作原理和转差率
电动机运行原理
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三相交流产生的旋转磁场，切割转子导体， 在转子导体回路中产生感应电势和电流，转子 导体流过电流，在定子旋转磁场的作用下，受 到力的作用而使转子旋转，这就是电动机的运 行原理。 图中虚线是定子载流导体所产生的磁力线。 外圈的小圆是表示定子绕组的导体。内圈的小 圆是表示转子绕组的导体。要使电动机旋转必 须使定子旋转磁场与转子相对运动。假设旋转 磁场以n1转速向顺时针方向旋转。则要求转子以 比n1(同步转速)较低的转速n向顺时针方向旋转。 这样，定子旋转磁场与转子导体间才会有一相 15 对运动。
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这就是一对磁极(两个极)电动机的同 步转速。如果是两对磁极，则其旋转磁 场的转速为3000/2转/分。所以感应电动 机的同步转速与极对数的关系如下式：
n1=60f/p
式中：f — 电源频率 p — 磁极对数 n1 — 同步转速，转/分。
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试分析如下情况
• 三个线圈中，如其中一个线圈断路，小 磁针是否会旋转？ • 三个线圈中，如其中一个线圈的方向接 反，小磁针是否会旋转？
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（2）旋转磁场的产生 ）
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将A、B、C三个线圈互成120度角捆起来， 再将它们的尾端X、Y、Z联接在一起。通以三 相交流电后，就可以见到小磁针沿着顺时针方 向旋转起来。这个事实说明三相交流电可以建 立旋转磁场，小磁针的旋转是由三相电流建立 的旋转磁场所带动的。 下面我们来分析三相旋转磁场建立的过程 在开始通电的t0时刻，A相线圈电流为零， C相线圈电流为正，并设想它由C相线圈C端流 入，由Z端流出；B相线圈电流为负，即由Y端 流入，由B端流出；此刻三相电流所建立的磁 场，按右手螺旋定则可知，是由上指向下。
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转子转速n与旋转磁场的转速n1相差的程度， 用转差率s表示： S=(n1-n)/n1×100% 电动机的额定转差率一般为1.5%~6% 如电动机在额定负载下的实际转速n为1475转/ 分，那么电动机的 转差 = 1500 - 1475 = 25转/分 转差率 1500 − 1475 S= × 100% = 1.66% 1500
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（1）额定转矩TN ）额定转矩 在等速转动时，电机的转矩T必须与阻转 矩TC相平衡，即T = TC，阻转矩主要是机械负 载转矩T2。此外，还包括空载损耗转矩（主要 是机械损耗转矩）T0，由于T0很小，常可忽略， 所以 T = T2 + T0 ≈ T2 并由此得 T ≈ T2 = P2 / （2πn/60） P2—电机轴上输出的机械功率
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通过这个例子，可以看出，感应电 动机在正常运转时的转差极小。如果电 动机所带动的机械负荷很大，会引起转 速降低，转差增大，转子中的电流与定 子中的电流也会增大，在严重的情况下 会导致电动机绕组烧坏。
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• 三相异步电动机的转矩与机械特性 1、电磁转矩：转子电流与旋转磁场相互作 、电磁转矩： 用，使转子产生电磁转矩，简称转矩。转矩公 式如下： T = P2 / ω= Pe /ω1 式中 P2 —全机械功率；Pe—电磁功率 ω—转动角速度；ω1—旋转磁场 由上式可推导出： T = K×SR2U12 / R22+（SX2）2