三相异步电动机基本知识

n
n
TKR22s(sR2X20)2U12 0
其中 n0 (s1)
T
T st
则 TstKR22R(X 2 20)2U12
T st 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。
机械特性和电路参数的关系 和电压的关系
TKR22s(sR2X20)2 U12
T ~U12
n
(s 0)
机外接电阻不同。
机械特性的软硬
硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。
软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起
动特性好。
n
硬特性 （R2小）
软特性
（R2大）
T
0
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。
三相异步电动机的使用
三相异步机铭牌与技术数据
1. 型号 Y 132M－4
( SX
20 ) 2
其中
X 2 2f2 L 2 2S 1 L 2 f S2X 0
Φ Φ E 2 4 .4f2 N 4 2m 4 .4 S 1 4 N 2 fm S 2E 0
转子功率因数
co2s
R2 R2 2X2 2
R2 R2 2(S2 X)02
转矩公式的推导
电磁转矩 T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下, 受到电磁力所形成的转距之总和。
增加。
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 T N ：
电机在额定电压下，以额
n
n nN0
定转速 n N 运行，输出额 定功率 PN 时，电机转轴
上输出的转矩。
T
TN
TN
PN 2πnN
n n0 U1
结论：
U1 Tmax
TST
0
T
和转子电阻的关系
n
R2
R2 R'2
TKR22s(sR2X20)2 U12
令： T 0
S
sm
s'm
0
R '2
得：S m
R2 X 20
T st T st
T 结论： TstTst
sm s'm
R2的 改变 ： 鼠笼式电机转子导条的金属材料不同，线绕式电
iA
A
X A'
Z' X'
iC
C' Y' Y
Z B'
C
B
iB
Y' A Z'
C'
B
X'
X
B'
C
Z A' Y
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
极对数和转速的关系
Y' C'
A Z
p=3
360° 180 120
3000(转/分）
1500(转/分） 1000(转/分）
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
cos 1
P2 PN 注意：实用中应选择合适容量的电机，防止“大马” 拉“小车”的现象。
此外还有绝缘等级等参数，不一 一介绍。
n < n 2. 线圈比磁场转得慢
0
n0 f n
N
ei
异步
S
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
定子绕组 （三相）
A
Y
定子
Z
C
B
鼠笼式
转子
X
鼠笼转子
机座
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 sinωt
6. 额定功率：
额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率
（ P2），不等于从电源吸收的功率（P1）。两者的
关系为： P2 P1
鼠笼电机
其中 P1 3UNINcos =72－93％
7. 功率因数(cos1)：
额定负载时一般为0.7 ~ 0.9 ， 空载时功率因数很 低约为0.2 ~ 0.3。额定负载时，功率因数最大。
Φ 同理得转子边： E24.44f2N2 m
E24.44f2N2Φm
f 2 ：转子感应电动势的频率 N 2 ：转子线圈匝数 f 2 取决于转子和旋转磁场的相对速度
f2n06n 0Pn0n 0n6 n00 PS1f
I2
E2
R
2 2
X
2 2
SE 20
R1
i1
u1
e1
e 1
e2
e 2 R2
R
2 2
Y
Z
N
CS
B
X
ωt =60°
n0
A
Y
Z
n0
A
Y
Z
C
B
X
ωt =120°
C
B
X
ωt =180°
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
Im
Im
t
iB
t
n0
n0
改变电机的旋转方向：换接其中两相。
旋转磁场的转速大小百度文库
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：
I1
I
U14.44f1N1Φ
U1I1 U1
s n0 n
n
E2 sE20
n
s
E2
nU
大
1
U
小
1
I1
I2
T
5. 额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流。
如： /1.2 1 A /6.4A 8
表示三角接法下，电机的线电流为11.2A，相电流 为6.48A；星形接法时线、相电流均为6.48A。
转差率 ( s ) 的概念：
转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：
s n0n0 n100%
异步电机运行中: s1~9% 电动机起动瞬间: n0, s1（转差率最大）
三相异步电动机的机械特性
三相异步电动机的“电－磁”关系
e1 、e2 ：主磁通产
R1
生的感应电动势。
i1
e 1、e 2 ：漏磁通
Y
B
Z XY
4. 额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压.
A
线
线
电
ZX
电
压
CY
B
压
ZA
C
X
Y
B
例：380/220 Y/是指：线电压为380V时采用Y接法； 当线电压为220V时采用接法。
说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额 定值的 5 ％。
电压波动对电动机的影响
U1I1
U1
Φ
Φ
iB = Im sin(ωt iC = Im sin(ωt
120°) 240°)
C
B
iA iB iC
Im
X
t
()电流入
iA
iC C iB
A
ZX Y B
Y
ωt =0
C
iA iB iC
Im t
A
NZ
B
S
X
合成磁场方向：
向下
同理分析，可得
其它电流角度下 的磁场方向：
Im
iA iB iC
t
n 0 60
A
TKTΦmI2co2s
常数 每极磁通
转子电流
转子电路的
cos2
TK TΦ m I2co2s
将其中参数代入：
I2
SE20 R22 (SX20)2
cos2
R2 R22 (SX20)2
U14.44 f1N1Φ m
得到转矩公式 TKR22s(sR2X20)2U12
三相电动机的机械特性
T f (S) n f (T )
KU12
1 2X20
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 TL Tmax，否则
电机将停转。致使
n0(s1 ) I2 I1 电机严重过热
( 3 ) 起动转矩 Tst ：
电机起动时的转矩。
磁极数(极对数 p=2)
n0
60f p
同步转速1500转/分
(转/分）
2. 转速: 电机轴上的转速（n)。如： n =1440 转/分 转差率 s150104400.04 1500
3. 联接方式 ： Y/ 接法 接线盒：
AB C ZX Y
Y 接法：
A A BC
ZX
Y
C
B
Z XY
接法：
ZA
ABC
C
X
u1
e1
e 1
产生的感应电动
i2
e2
e 2 R2
势。
转、定子电路
d
Φ 定子边：u1i1R 1e1e1e1N 1dt
设：Φmsi n1t 则：u1N1 m 1co1st
u1N1Φm 1co1st u1
R1
i1 e1
e 1
e2
e 2 R2
U1mN1ΦmN1Φm2πf1
E1U1U1 24.44f1N1Φm
955n0PNN((转 千/分 瓦 ))
60
（牛顿•米）
( 2 ) 最大转矩 Tmax ：
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。
TKR22s(sR2X20)2 U12
n
n
0
T
Tmax
求解 T 0 S
Tmax
KU12
1 2X20
过载系数： T max
TN
Tmax
I m i A iB iC n0 =60f (转/分）
t
A YN Z
CSB X
n 0 60 °
A
Y
Z
N
CS
B
X
A YN Z
CSB 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
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。
异步电动机简介
三相异步电动机的结构与工作原理
磁铁
n0 f n
N
ei
闭合
S
线圈
磁极旋转
导线切割磁力线产生感应电动势
e=B l v（右手定则）
磁感应强度 导线长 切割速度
闭合导线产生电流 i
通电导线在磁场中受力 n 0 f
f =B l i
n
（左手定则）
N
ei
S
结论：1. 线圈跟着磁铁转→两者转动方向一致
N •B
•
X' S
•
B'
•N
S
X C
30
CS'
X' • • ZN'
A
n0
NZ •
•X
SC
Z'
A' Y ωt =0
A' t60
Im
n0
60f p
(转/分）
iA iB iC t
三相异步电动机的同步转速
n0
60f p
(转/分）
每个电流周期
同步转速 n 0
极对数 磁场转过的空间角度 (f 50H)z
p =1 p=2
根据转矩公式 得特性曲线：
T
0
TK sR2 R22(sX20)2
U12
n
n
0
s
T
1
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
直T L 至 新的n 平 衡。S 此 过程I 中2 ，I2 T n n 性段 时，I1 电源提供的功率自动 0