大学本科第七章交流电动机
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首页 第7章 交流电动机
第7章 交流电动机
7.1 三相异步电动机的构造 7.2 三相异步电动机的转动原理 7.3 三相异步电动机的电路分析 7.4 三相异步电动机转矩与机械特性 7.5 三相异步电动机的起动 7.6 三相异步电动机的调速 7.7 三相异步电动机的制动 7.8 三相异步电动机铭牌数据
O
极对数 p 2
t
每相绕组只有一个
线圈，绕组的始端
P=1
一个旋转磁场 三相异步
之间相差120°
电动机的
极数
每相绕组有两个线 圈，绕组的始端之
P=2
二个旋转磁场
——旋转 磁场的极
间相差60°
数
每相绕组有三个线 圈，绕组的始端之 间相差40°
P=3
三个旋转磁场
每相绕组有四个线 圈，绕组的始端之 间相差30°
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
U1 --- U2 V1 --- V2 W1--- W2
机座：铸钢或铸铁
笼型
2.转子 绕线型
铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。 (1)笼型转子
笼型转子
铁芯槽内放铜条，端
部用短路环形成一体, 或铸铝形成转子绕组。
(2) 绕线型转子
当定子绕组通入三相电流后，他们共同产生的合成磁场随电流的交 变而在空间不断旋转，也就是旋转磁场。
分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的 磁场，即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°
2.旋转磁场的旋转方向 任意调换两根电源进线
i1
U1
取决于三相电流的相序
IImm i i1 i2 i3
0o 60°
()电流入 V2
U1 n0
o
W2
t W1
规定 i : “+” i : “–”
首端流入，尾端流出。 尾端流入，首端流出。
V1 U2
(•)电流出
i 三相电流合成磁 Im
i1
i2
i3
场 的分布情况
o
90°
t
n0
U1
V2 N
W2
W1
S U2
V1
t 0 合成磁场
方向向下
600
60
U1 V2
N
W2源自文库
W1 S
W1
S V1
U2
p 1
t 0
若定子每相绕组由两个线圈串联 ，绕组的始端之间互差60°，将形成两
对磁极的旋转磁场。
i1
U1
U2 U'1
i3
W1
W'W1 '2V'U2 '2 W2 V'1
V2
V1
i2
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•
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S
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•
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U2
V1
t 60 合成磁场
旋转60°
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S
W1
NW2
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V1
t 90 合成磁场
旋转90°
n0
U1
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t 60
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U1
N
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V1
U1 V2
S
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U2
V1
t 90
定子绕组中通过的交流电按顺时针方向变化时，其产生的合成磁场也按顺 时针方向旋转，设其转速为n0——同步转速(定子转速）
同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。
转子: 在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。
7
笼型电动机与绕线型电动机的的比较：
笼型： 结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改
变电动机的机械特性。
绕线型： 结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子
外加电阻可人为改变电动机的机械特性。
7.2 三相异步电动机的转动原理
11、熟记三相异步电动机铭牌数据中各物理量的意义。书P170 习题7.2.1 7.4.1
第7章 交流电动机 作用：将电能
电动机的分类：
转化为机械能
同步电动机
交流电动机 异步电动机 三相电动机
电动机
单相电动机
他励、并励电动机
直流电动机 串励、复励电动机
笼型异步交流电动机授课内容： 基本结构、工作原理、 机械特性、控制方法
启示：
1、有一 个旋转的 磁场
2、转子 跟着磁场 转动
7. 2. 1 旋转磁场
1.旋转磁场的产生 定子三相绕组通入三
相交流电(星形联接)
i1
U1
W2 U2
i2 W1
V2 V1
i1 Im sint
i2 Im sint 120 i3 Im sint 120
Im i i1 i2 i3
o
t
i3
Im i i1 i2 i3
n0 60 f1 (转/分） Im i i1 i2 i3
工频：f1 50 Hz
O
n0 3000 (转/分）
t
U1
V2 N
W2
W1
S
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V1
U1
V2 S
t
V2 U2
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i3
W2 W1
AU1
W2 S
结论： 任意调换两根
V2
电源进线，则旋转 V1
磁场反转。
N t 0 U2
W1
n0
U1 W2
V1 U2
V2 W1
t 60
3.旋转磁场的极对数P
i1
i Im
i1
i2
i3
U1
W2 U2
o
t
i2 W1
V2 V1
i3
U1
V2 N
当三相定子绕组按
W2
图示排列时，产生一对 磁极的旋转磁场，即：
7、T～s特性中，当U1减小、R2增加、R2=X20时，各相关物理量会有什么样的变化 ？
8、三相异步电动机为什么不在最大转矩处或接近最大转矩运行？电动机起动的条 件什么？
9、Y－ 换接起动适合于什么情况下的起动？与直接起动相比，起动电流、起动转 矩会有什么样的变化？
10、自耦降压起动适合于什么样条件下的异步电动机？与全压起动相比，起动电流 、起动转矩会有什么样的变化？
P=4
四个旋转磁场
绕组首端之间相差角度=120°/ P
旋转磁场的转速取决于
4.同步转速n0与极对数P的关系 磁场的极对数
p=1时，ωt＝从00到1800经历1800时，磁场也在空间旋转了1800， 当电流变化一周期，磁场也在空间旋转一转。
设电流频率为f1 (次/秒) ，那么每分钟旋转磁场的转速为：
2、极对数P与绕组首端之间相差角度是什么样的关系？与同步转数的关系？
3、电动机的转动原理是什么？
4、定子旋转磁场对定子的转速、定子旋转磁场对转子的转速、转子旋转磁场对转 子的转速、转子旋转磁场对定子的转速、转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速各是 什么？
5、书P170 习题7.2.2
6、在起动瞬间即n = 0、s =1时， f 2、 E2 、X2、I2、cos2各有什么特征？
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。
第七章预习内容：
1、旋转磁场是如何产生的？什么是同步转速？任意调换两根电源进线，旋转磁场 是否会反转？
第7章 交流电动机
7.1 三相异步电动机的构造 7.2 三相异步电动机的转动原理 7.3 三相异步电动机的电路分析 7.4 三相异步电动机转矩与机械特性 7.5 三相异步电动机的起动 7.6 三相异步电动机的调速 7.7 三相异步电动机的制动 7.8 三相异步电动机铭牌数据
O
极对数 p 2
t
每相绕组只有一个
线圈，绕组的始端
P=1
一个旋转磁场 三相异步
之间相差120°
电动机的
极数
每相绕组有两个线 圈，绕组的始端之
P=2
二个旋转磁场
——旋转 磁场的极
间相差60°
数
每相绕组有三个线 圈，绕组的始端之 间相差40°
P=3
三个旋转磁场
每相绕组有四个线 圈，绕组的始端之 间相差30°
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
U1 --- U2 V1 --- V2 W1--- W2
机座：铸钢或铸铁
笼型
2.转子 绕线型
铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。 (1)笼型转子
笼型转子
铁芯槽内放铜条，端
部用短路环形成一体, 或铸铝形成转子绕组。
(2) 绕线型转子
当定子绕组通入三相电流后，他们共同产生的合成磁场随电流的交 变而在空间不断旋转，也就是旋转磁场。
分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的 磁场，即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°
2.旋转磁场的旋转方向 任意调换两根电源进线
i1
U1
取决于三相电流的相序
IImm i i1 i2 i3
0o 60°
()电流入 V2
U1 n0
o
W2
t W1
规定 i : “+” i : “–”
首端流入，尾端流出。 尾端流入，首端流出。
V1 U2
(•)电流出
i 三相电流合成磁 Im
i1
i2
i3
场 的分布情况
o
90°
t
n0
U1
V2 N
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方向向下
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W1 S
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若定子每相绕组由两个线圈串联 ，绕组的始端之间互差60°，将形成两
对磁极的旋转磁场。
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定子绕组中通过的交流电按顺时针方向变化时，其产生的合成磁场也按顺 时针方向旋转，设其转速为n0——同步转速(定子转速）
同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。
转子: 在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。
7
笼型电动机与绕线型电动机的的比较：
笼型： 结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改
变电动机的机械特性。
绕线型： 结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子
外加电阻可人为改变电动机的机械特性。
7.2 三相异步电动机的转动原理
11、熟记三相异步电动机铭牌数据中各物理量的意义。书P170 习题7.2.1 7.4.1
第7章 交流电动机 作用：将电能
电动机的分类：
转化为机械能
同步电动机
交流电动机 异步电动机 三相电动机
电动机
单相电动机
他励、并励电动机
直流电动机 串励、复励电动机
笼型异步交流电动机授课内容： 基本结构、工作原理、 机械特性、控制方法
启示：
1、有一 个旋转的 磁场
2、转子 跟着磁场 转动
7. 2. 1 旋转磁场
1.旋转磁场的产生 定子三相绕组通入三
相交流电(星形联接)
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W2 U2
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i1 Im sint
i2 Im sint 120 i3 Im sint 120
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n0 60 f1 (转/分） Im i i1 i2 i3
工频：f1 50 Hz
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结论： 任意调换两根
V2
电源进线，则旋转 V1
磁场反转。
N t 0 U2
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V2 W1
t 60
3.旋转磁场的极对数P
i1
i Im
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V2 V1
i3
U1
V2 N
当三相定子绕组按
W2
图示排列时，产生一对 磁极的旋转磁场，即：
7、T～s特性中，当U1减小、R2增加、R2=X20时，各相关物理量会有什么样的变化 ？
8、三相异步电动机为什么不在最大转矩处或接近最大转矩运行？电动机起动的条 件什么？
9、Y－ 换接起动适合于什么情况下的起动？与直接起动相比，起动电流、起动转 矩会有什么样的变化？
10、自耦降压起动适合于什么样条件下的异步电动机？与全压起动相比，起动电流 、起动转矩会有什么样的变化？
P=4
四个旋转磁场
绕组首端之间相差角度=120°/ P
旋转磁场的转速取决于
4.同步转速n0与极对数P的关系 磁场的极对数
p=1时，ωt＝从00到1800经历1800时，磁场也在空间旋转了1800， 当电流变化一周期，磁场也在空间旋转一转。
设电流频率为f1 (次/秒) ，那么每分钟旋转磁场的转速为：
2、极对数P与绕组首端之间相差角度是什么样的关系？与同步转数的关系？
3、电动机的转动原理是什么？
4、定子旋转磁场对定子的转速、定子旋转磁场对转子的转速、转子旋转磁场对转 子的转速、转子旋转磁场对定子的转速、转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速各是 什么？
5、书P170 习题7.2.2
6、在起动瞬间即n = 0、s =1时， f 2、 E2 、X2、I2、cos2各有什么特征？
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。
第七章预习内容：
1、旋转磁场是如何产生的？什么是同步转速？任意调换两根电源进线，旋转磁场 是否会反转？