三相异步电动机工作原理与图解

1m 1
201
三个重要转矩
( 1 ) 额定转矩 TN ：
电机在额定电压下，以额
n
n nN0
定转速 nN 运行，输出额
T
定功率 PN 时，电机转轴
TN
上输出的转矩。（电动机在额定负载时的转矩。）
TN

PN
2nN

9550
PN (千瓦) nN (转 / 分)
60
2020年2月29日星期六
（牛顿•米） 21
2020年2月29日星期六
24
§ 2.4 三相异步电动机的使用
( 2 ) 最大转矩 Tm ax：
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。
T

K
R22
sR2 (sX 20 )2
U12
n
n
0
T
Tm ax
求解 T S
2020年2月29日星期六
0
Tm a x

KU12
1 2 X 20
22
过载系数： Tm ax
TN
Y' C'
A Z'
N•
B
•
X' S
SX
•
B'
N
•
C
Z
Y A'
2020年2月29日星期六
极对数 p 2 13
极对数和转速的关系
Y' C'
A Z
N• B
•
X' S
•
B'
•N
S
X C
30
CS'
X' •
• ZN'
A
n0
NZ •
•X
SC
Z'
A' Y t 0
A' t 60
ຫໍສະໝຸດ Baidu
n0

60 f p
Im
Im
t
t
n0
n0
202改0年2变月29电日星机期六的旋转方向：换接其中两相
18
方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现 反转。
电源
A BC
电源
A BC
正转 M 3~
2020年2月29日星期六
反转 M 3~
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§7.3 三相异步电动机的机械特性
一、 三相异步电动机的“电－磁”关系
e1 、e2 ：主磁通产
定子绕组 （三相）
A
Y
定子
Z
C
B
鼠笼式
转子
X
2020年2月29日星期六
鼠笼转子
机座
2
三相定子绕组：产生旋转磁场。 组成：定子铁心、定子绕组和机座。
2020年2月29日星期六
3
转子：在旋转磁场作用下，产生 感应电动势或电流。
组成：转子铁心、转子绕组和转轴。
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4
§7.2 三相异步电动机的工作原理
转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：
s


n0 n0
n

100%
异步电机运行中: s 1 ~ 9%
电动机起动瞬间: n 0, s 1（转差率最大）
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旋转磁场的旋转方向
旋转方向：取决于三相电流的相序。
iA iB iC
iA iC iB
R1
生的感应电动势。
i1
e 1、e 2 ：漏磁通
u1
e1
e 1
产生的感应电动
i2
e2
e 2 R2
势。
转、定子电路
d
定子边：u1 i1R1 e1 e1 e1 N1 dt
u N Φ cos t Φ sin t 设： 2020年2月29日星期六 m
1 则： 1
C
B
iA iB iC
Im
X
t
()电流入 2020年2月29日星期六
7
三相对称绕组通入三相对称电流就形成
旋转磁场。
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wt 0
8
2020年2月29日星期六
wt 600
wt 900
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旋转磁场的转速大小
一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°。则 同步转速（旋转磁场的速度）为：
Im
iA iB iC
n0 60 f (转/分）
t
A YN Z
CS
B
2020年2月29日星期X六
n0 60
A
Y
Z
N
CS
B
X
A YN Z
CS
B
10
X
极对数（P）的概念
iA
iC C iB
A
ZX Y B
A
Y NZ
C
B
S
X
此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。
即： p 1
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(转/分）
2020年2月29日星期六
I m iA iB iC t
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三相异步电动机的同步转速
n0

60 f p
(转/分）
每个电流周期
同步转速 n0
极对数 磁场转过的空间角度 ( f 50Hz)
p 1
p2
p3
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360 180 120
3000 (转/分）
1500 (转/分）
三相异步机 1.8 ~ 2.2
Tm a x

KU12
1 2 X 20
注意：
（1）三相异步机的
Tm
a
和电压的平方成正比，所
x
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
TL

Tm
，否则
ax
电机将停转。致使
n 0 (s 1) I2 I1 电机严重过热
一. 转动原理：
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5
实际的异步电动机中， 转子之所以转动，是由于 旋转磁场的作用。
2020年2月29日星期六
6
二、旋转磁场的产生
异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极
(•)电流出
Y
n A
0
Z
iA Im sin t
iB Im sint 120 iC Im sint 240
11
极对数（P）的改变
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
A
X A'
Z' X'
iC
C' Y' Y Z B'
C
B
i B 2020年2月29日星期六
A
Y'
Z'
C'
B
X'
X
B'
C
Z A' Y
12
iA
A
X A'
Z' X'
iC
C'
Z C
Y' B'
Y
B
iB
I m iA iB iC t
2020年2月29日星期六
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( 3 ) 起动转矩 Tst ：
电机起动时的转矩。
n
n
T

K
R22
sR2 (sX 20 )2
U12
0
其中 n 0 (s 1)
T
Tst
则
Tst

K
R22
R2 ( X 20 )2
U12
Tst 体现了电动机带载起动的能力。若Tst TL 电机能
起动，否则将起动不了。
1000 (转/分）
15
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
无转子电动势（转子导体不切割磁力线）
无转子电流
无转距
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16
转差率 (s) 的概念：
§7.1 三相异步电动机的构造
一. 电动机的分类
异步（感应）电动机：应用广泛。 交流 同步电动机：用于功率较大，不需要
电动机
调速，长期工作的机械。
直流：他励，并励，串励，复励。
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1
三相异步机的结构
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。 线绕式