第五章交流电动机的工作原理及特性
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
X C
• ZN'
SC
Z'
A' Y t 0
A' t 60
n0
60 f p
(转/分）
Im
iA iB iC t
14
定子绕组接线方式
定子绕组每相都由许多线圈组成，其首 端和末端通常都接在电动机的接线盒内的接 线拄上。 当电机为星形联结时： 1、2、3点封成星点，6、 4、5点接电源。
当电机为三角形联结时：1-6、2-4、3-5 点封接，同时外接电源。
B
X'
X
B'
C
Z A' Y
iB
12
iA
A
X A'
Z' X'
iC
C'
Z C
Y' B'
Y
B
iB
I m iA iB iC t
A Y'
C'
N
X' S
•
B'
N
•
Z
A'
Z'
•
B
•
SX
C Y
极对数 p 2
13
极对数和转速的关系
Y' C'
A Z
N• B
•
30
CS'
X' •
A
n0
NZ •
•X
X' S
•
B'
•N
S
iA iB iC
iA iC iB
Im
Im
t
t
n0
n0
改变电机的旋转方向：换接其中两相
9
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：
I m iA iB iC n0 60 f (转/分）
t
A YN Z
CS
B
X
n0 60
A
Y
Z
N
CS
B
X
A YN Z
CS
B
，产生感应电动势或电流。 转子有鼠笼式和绕线式。由
C
于鼠笼式异步电动机具有一 系列的优点，应用广泛。转子
Z B
X
鼠笼转子
机座
4
三相异步机的工作原理
工作原理：它是基于电磁感应和电磁力的原理。 定子旋转磁场（合成磁场）和转子电流的相互 作用。
异步电动机的由来。转子和旋 转磁场之间的转速差是保证转
s n0 n
子旋转的主要因素。S的取值范
n0
围0-1。也是很重要的一个物理
量。 思考定子旋转磁场的产生的原因？
5
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
C
B
iA iB iC
Im
X
t
()电流入
6
60
二、转子电路分析：
e2
N2
d
dt
E2 4.44 f2 N2Φm E20 4.44 f1N2Φm
f2 S f1 转子电流的频率随速度的变
化而变化。
17
设转子回路每相绕组的电阻和漏磁感
抗为R2和X2，且有：X 2 2 f2Ll2
则转子每相回路电流为：
I2
E2
R22
X
2 2
SE20 R22 SX 20 2
转子电路的功率因素为：
cos2
R2
R22 SX 20 2
18
可见：转子电路中的 各个物理量均与S有 关，即与转速有关。 三相异步电动机的 额定值
三相异步电动机的能流图
19
5.3三相异步电动机的转矩与机械特性
一、电磁转矩是一个非常重要的物理量，它与
磁通、和I2有关，还应考虑转子电路的功率因
SX20 2
21
1、固有 特性曲线
分析四个特 殊点的情况， 并进行讨论。 理想空载点： T=0 S=0 N=N0
额定运行点：
T=Tn n=nN S=Sn
TN
9.55
PN NN
22
启动点：
T=Tst n=0 s=1
临界点：
T=Tmax
n=Nm
s=Sm
Tst
K
R2 U 2
R22
X
2 20
23
Sm R2 X 20
2
f 都可以改变机械特性
曲线。
25
第五章：交流电动机的工作原理及特性
U2 U1Un
降低电压U，Sm 和 n0不变，曲线左移， 降低电压U，在同一 负载下，N下降，T 下降，S增大，I2增 大，将使电机发热。
26
第五章：交流电动机的工作原理及特性
定子回路串电阻或电抗， 会引起电动机端电压下 降，与降压相似，但最 大转矩要大一些。
3、学会用四个象限来分析异步电动机的运 行状态。
4、掌握单相电动机的工作原理和启动方法。
5、了解同步电动机的结构特点、工作原理、 运行特性及启动方法。
2
三相异步机的结构
包括定子和转子两部分。 定子绕组是对称的三相 绕组，产生旋转磁场。
3
定子绕组
（三相）
三相异步机的结构
定子
A
Y
转子：在旋转磁场作用下
iA
iC C iB
A
ZX Y B
Y
t 0 C
iA iB iC
Im
t
A
NZ
B
S
X
合成磁场方向：
向下
7
同理分析，可得
其它电流角度下 的磁场方向：
Im
iA iB iC t
n0 60
A
Y
Z
N
CS
B
X
t 60
n0
A
Y
Z
C
B
X
t 120
n0
A
Y
Z
C
B
X
t 180 8
旋转磁场的旋转方向
旋转方向：取决于三相电流的相序。
第五章：交流电动机的工作原理及特性
本章要求： 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理 基本结构、工作原理、定子绕组接线方式 5.2 三相异步电动机的定子和转子电路 5.3 三相异步电动机的转矩与机械特性
1
1、了解异步电动机的基本结构和旋转磁场 的产生。
2、掌握异步电动机的工作原理，机械特性， 以及启动、调速和制动的各种方法、特点 及应用。
X
10
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
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
A
Y'
Z'
C'
15
5.2 三相异步电动机的定子和转子
把电动机的电磁关系同变压器类似。
设定子和转
R1
子每相绕组匝数 为N1和N2，旋转 磁场的磁感应强
u1
i1 e1
e 1
i2
e2
e 2 R2
度近于正弦分布。
定、转子电路
16
一、定子电路分析：
e1
Leabharlann Baidu
N1
d
dt
E1 U1 U1
m E1 U1
2
f1
4.44 f1N1Φm f pn0
素。 T Kt I2 cos2
I2
E2
R22
X
2 2
SE20 R22 SX 20 2
T K RS RSXU cos2
R2
R22 SX 20 2
2
2
2
2
2
20
20
5.3三相异步电动机的转矩与机械特性
二、机械特性 T f s
由上式得到：
n f T
T
K
S R22
R2 U 2
得出：
Sm 和Tst正比于R2，反比
于X20，U决定了Tst 和 Tmax的大小， Tmax与R2 无关。
Tmax
K
U2 2X 20
24
第五章：交流电动机的工作原理及特性
5.3三相异步电动机的转矩与机械特性
2、人为特性曲线：
T
在此式中，改变U、R2、
K
S R2 U 2 R22 SX 20
• ZN'
SC
Z'
A' Y t 0
A' t 60
n0
60 f p
(转/分）
Im
iA iB iC t
14
定子绕组接线方式
定子绕组每相都由许多线圈组成，其首 端和末端通常都接在电动机的接线盒内的接 线拄上。 当电机为星形联结时： 1、2、3点封成星点，6、 4、5点接电源。
当电机为三角形联结时：1-6、2-4、3-5 点封接，同时外接电源。
B
X'
X
B'
C
Z A' Y
iB
12
iA
A
X A'
Z' X'
iC
C'
Z C
Y' B'
Y
B
iB
I m iA iB iC t
A Y'
C'
N
X' S
•
B'
N
•
Z
A'
Z'
•
B
•
SX
C Y
极对数 p 2
13
极对数和转速的关系
Y' C'
A Z
N• B
•
30
CS'
X' •
A
n0
NZ •
•X
X' S
•
B'
•N
S
iA iB iC
iA iC iB
Im
Im
t
t
n0
n0
改变电机的旋转方向：换接其中两相
9
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：
I m iA iB iC n0 60 f (转/分）
t
A YN Z
CS
B
X
n0 60
A
Y
Z
N
CS
B
X
A YN Z
CS
B
，产生感应电动势或电流。 转子有鼠笼式和绕线式。由
C
于鼠笼式异步电动机具有一 系列的优点，应用广泛。转子
Z B
X
鼠笼转子
机座
4
三相异步机的工作原理
工作原理：它是基于电磁感应和电磁力的原理。 定子旋转磁场（合成磁场）和转子电流的相互 作用。
异步电动机的由来。转子和旋 转磁场之间的转速差是保证转
s n0 n
子旋转的主要因素。S的取值范
n0
围0-1。也是很重要的一个物理
量。 思考定子旋转磁场的产生的原因？
5
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
C
B
iA iB iC
Im
X
t
()电流入
6
60
二、转子电路分析：
e2
N2
d
dt
E2 4.44 f2 N2Φm E20 4.44 f1N2Φm
f2 S f1 转子电流的频率随速度的变
化而变化。
17
设转子回路每相绕组的电阻和漏磁感
抗为R2和X2，且有：X 2 2 f2Ll2
则转子每相回路电流为：
I2
E2
R22
X
2 2
SE20 R22 SX 20 2
转子电路的功率因素为：
cos2
R2
R22 SX 20 2
18
可见：转子电路中的 各个物理量均与S有 关，即与转速有关。 三相异步电动机的 额定值
三相异步电动机的能流图
19
5.3三相异步电动机的转矩与机械特性
一、电磁转矩是一个非常重要的物理量，它与
磁通、和I2有关，还应考虑转子电路的功率因
SX20 2
21
1、固有 特性曲线
分析四个特 殊点的情况， 并进行讨论。 理想空载点： T=0 S=0 N=N0
额定运行点：
T=Tn n=nN S=Sn
TN
9.55
PN NN
22
启动点：
T=Tst n=0 s=1
临界点：
T=Tmax
n=Nm
s=Sm
Tst
K
R2 U 2
R22
X
2 20
23
Sm R2 X 20
2
f 都可以改变机械特性
曲线。
25
第五章：交流电动机的工作原理及特性
U2 U1Un
降低电压U，Sm 和 n0不变，曲线左移， 降低电压U，在同一 负载下，N下降，T 下降，S增大，I2增 大，将使电机发热。
26
第五章：交流电动机的工作原理及特性
定子回路串电阻或电抗， 会引起电动机端电压下 降，与降压相似，但最 大转矩要大一些。
3、学会用四个象限来分析异步电动机的运 行状态。
4、掌握单相电动机的工作原理和启动方法。
5、了解同步电动机的结构特点、工作原理、 运行特性及启动方法。
2
三相异步机的结构
包括定子和转子两部分。 定子绕组是对称的三相 绕组，产生旋转磁场。
3
定子绕组
（三相）
三相异步机的结构
定子
A
Y
转子：在旋转磁场作用下
iA
iC C iB
A
ZX Y B
Y
t 0 C
iA iB iC
Im
t
A
NZ
B
S
X
合成磁场方向：
向下
7
同理分析，可得
其它电流角度下 的磁场方向：
Im
iA iB iC t
n0 60
A
Y
Z
N
CS
B
X
t 60
n0
A
Y
Z
C
B
X
t 120
n0
A
Y
Z
C
B
X
t 180 8
旋转磁场的旋转方向
旋转方向：取决于三相电流的相序。
第五章：交流电动机的工作原理及特性
本章要求： 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理 基本结构、工作原理、定子绕组接线方式 5.2 三相异步电动机的定子和转子电路 5.3 三相异步电动机的转矩与机械特性
1
1、了解异步电动机的基本结构和旋转磁场 的产生。
2、掌握异步电动机的工作原理，机械特性， 以及启动、调速和制动的各种方法、特点 及应用。
X
10
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
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
A
Y'
Z'
C'
15
5.2 三相异步电动机的定子和转子
把电动机的电磁关系同变压器类似。
设定子和转
R1
子每相绕组匝数 为N1和N2，旋转 磁场的磁感应强
u1
i1 e1
e 1
i2
e2
e 2 R2
度近于正弦分布。
定、转子电路
16
一、定子电路分析：
e1
Leabharlann Baidu
N1
d
dt
E1 U1 U1
m E1 U1
2
f1
4.44 f1N1Φm f pn0
素。 T Kt I2 cos2
I2
E2
R22
X
2 2
SE20 R22 SX 20 2
T K RS RSXU cos2
R2
R22 SX 20 2
2
2
2
2
2
20
20
5.3三相异步电动机的转矩与机械特性
二、机械特性 T f s
由上式得到：
n f T
T
K
S R22
R2 U 2
得出：
Sm 和Tst正比于R2，反比
于X20，U决定了Tst 和 Tmax的大小， Tmax与R2 无关。
Tmax
K
U2 2X 20
24
第五章：交流电动机的工作原理及特性
5.3三相异步电动机的转矩与机械特性
2、人为特性曲线：
T
在此式中，改变U、R2、
K
S R2 U 2 R22 SX 20