1、14.1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理4.2三相交流電機的繞組三相交流電機的繞組4.3三相交流繞組的磁動勢三相交流繞組的磁動勢4.4三相交流繞組的感應(yīng)電動勢三相交流繞組的感應(yīng)電動勢4.5三相異步電動機的等效電路三相異步電動機的等效電路4.6三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩4.7三相異步電動機的工作特性和參數(shù)測定三相異步電動機的工作特性和參數(shù)測定4.8單相異步電動機單相異步電動機4.9三相異步發(fā)電機三相異步發(fā)電機第第4章章 異步電機異步電機 24.1.1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)4.1.2異步電動機的基本工作原理4.1.3三相異步電動機的額

2、定值和主要系列4.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理 31. 定子部分2. 轉(zhuǎn)子部分4.1.1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 定子定子 風(fēng)扇風(fēng)扇 冷空氣流冷空氣流 罩罩 殼（非驅(qū)動端）殼（非驅(qū)動端） 端蓋（驅(qū)動端）端蓋（驅(qū)動端）41. 定子部分2. 轉(zhuǎn)子部分4.1.1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)5異步電機的定子主要包括定子鐵心、定子繞組和機座。異步電機的定子主要包括定子鐵心、定子繞組和機座。 定子鐵心：電機主磁路的組成部分定子鐵心：電機主磁路的組成部分，并嵌放定子繞組。，并嵌放定子繞組。1. 定子部分定子部分6

3、1. 定子部分定子部分 定子鐵心定子鐵心7半閉口槽適用于半閉口槽適用于小型異小型異步電機，其繞組是用圓導(dǎo)線繞成的。步電機，其繞組是用圓導(dǎo)線繞成的。半開口槽適用于半開口槽適用于低壓中型低壓中型異步電機，其繞組是成型線圈。異步電機，其繞組是成型線圈。開口槽適用于開口槽適用于高壓大中型高壓大中型異步電機，其繞組是用絕緣帶包扎并異步電機，其繞組是用絕緣帶包扎并浸漆處理過的成型線圈。浸漆處理過的成型線圈。 81. 定子部分定子部分對稱三相繞組。對稱三相繞組。定子繞組：構(gòu)成電路部分。定子繞組：構(gòu)成電路部分。其作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢、流其作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢、流過電流、實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。過電流、實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)

4、換。 91. 定子部分定子部分 定子接線盒定子接線盒U1 V1 W1W2 U2 V2U1 V1 W1U2 V2 W2星星形形(Y)聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)U1 V1 W1W2 U2 V 23 三三角角形形( )聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)U1 V1 W1W2 U2 V 23 102. 2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子鐵心鼠籠式轉(zhuǎn)子鐵心異步電機的轉(zhuǎn)子主要包括轉(zhuǎn)子異步電機的轉(zhuǎn)子主要包括轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心：電機主磁路的組成部分，并放置轉(zhuǎn)子繞組。：電機主磁路的組成部分，并放置轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組：轉(zhuǎn)子繞組：構(gòu)成電路部分。構(gòu)成電路部分。轉(zhuǎn)子繞組有兩種結(jié)構(gòu)型式：轉(zhuǎn)子繞組有兩種結(jié)構(gòu)型式：籠型籠型繞組和繞組和繞

5、線型繞線型繞組繞組。 11籠型繞組：在轉(zhuǎn)子鐵心均勻分布的每個槽內(nèi)各放置一根導(dǎo)體，籠型繞組：在轉(zhuǎn)子鐵心均勻分布的每個槽內(nèi)各放置一根導(dǎo)體，在鐵心兩端放置兩個端環(huán)，分別把所有的導(dǎo)體伸出在鐵心兩端放置兩個端環(huán)，分別把所有的導(dǎo)體伸出槽外部分與端環(huán)聯(lián)接起來。槽外部分與端環(huán)聯(lián)接起來。2. 2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子籠型空心轉(zhuǎn)子籠型空心轉(zhuǎn)子籠型空心轉(zhuǎn)子籠型空心轉(zhuǎn)子122. 2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 籠型異步電動機的轉(zhuǎn)子籠型異步電動機的轉(zhuǎn)子鑄鋁籠型空心轉(zhuǎn)子鑄鋁籠型空心轉(zhuǎn)子(風(fēng)扇風(fēng)扇)鑄鋁籠型轉(zhuǎn)子鑄鋁籠型轉(zhuǎn)子(風(fēng)扇風(fēng)扇)13 籠型異步電動機的轉(zhuǎn)子籠型異步電動機的轉(zhuǎn)子2. 2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子14 繞線型繞組：與定子繞組具有相同極數(shù)的三相對稱

6、繞組。繞線型繞組：與定子繞組具有相同極數(shù)的三相對稱繞組。一般接成星形。將三相繞組的三個引出線分別接到轉(zhuǎn)軸上三一般接成星形。將三相繞組的三個引出線分別接到轉(zhuǎn)軸上三個滑環(huán)上，再通過電刷與外電路接通。個滑環(huán)上，再通過電刷與外電路接通。2. 2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子152. 2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 繞線型異步電動機的轉(zhuǎn)子繞線型異步電動機的轉(zhuǎn)子162. 2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 繞線型異步電動機的轉(zhuǎn)子繞線型異步電動機的轉(zhuǎn)子172. 2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 三相繞線型異步電動機示意圖三相繞線型異步電動機示意圖184.1.2異步電動機的基本工作原理1. 旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生2. 異步電動機的基本工作原理3. 異步電機的運行狀態(tài)191.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生

7、1. 旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生 W2 W1V2 V1U1 U2 三相三相 電流電流 三相三相 繞組繞組 旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場。 三相繞組三相繞組201.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生橫截面橫截面U1U2V1V2W2W1U1 V1 W1U2 V2 W2 流出流出 流入流入 211.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生U V WU1U2V1V2W2W1i1 = Imsin ti2 = Imsin( t120O) i3 = Imsin( t120O)i1 i2 i3 t = 0O 時時i1 = 0，i2 0， i3 0NSIm tOi1221.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生i1 i2 i3 Im tOi1U1U2V1V2W2W1NS t = 120O

8、 時時i10，i2 = 0，i3 0231.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生i1 i2 i3 Im tOi1U1U2V1V2W2W1NS t = 240O 時時i1 0，i20，i3 = 0241.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生i1 i2 i3 Im tOi1U1U2V1V2W2W1 t = 360O 時時i1= 0，i2 0，i30NS251.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生i 變化一周變化一周i 每秒鐘變化每秒鐘變化 50 周周i 每分鐘變化每分鐘變化 (5060) 周周 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)一圈旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)一圈旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn) 50 圈圈旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn) 3000 圈圈 2. 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速n1 n1 = 30

9、00 = 60 f1 (r / min) 同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速 n1 的大小怎樣改變？的大小怎樣改變？261.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生U1U2V1V2W2W1每相繞組由每相繞組由一個線圈組成一個線圈組成U1 V1 W1U2 V2 W2U3 V3 W3U4 V4 W4U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3每相繞組由兩個每相繞組由兩個線圈串聯(lián)組成線圈串聯(lián)組成27U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3 t = 0O 時時 i1 = 0，i2 0， i3 0 NSNS 磁極對數(shù)磁極對數(shù) p p = 2 電流變化一周電流變化一周 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)半半圈圈 n1 = 1 500 當(dāng)磁極對數(shù)當(dāng)磁極

10、對數(shù) p = 3 時時 n1 = 1 000 60 f1 2= 60 f1 3=60 f1pn1 =1.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生28 f = 50 Hz 時：時： 1 2 3 4 5 6 3 000 1 500 1 000 750 600 500 pn1/(r/min) 3. 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向 U (i1) V(i2) W(i3) 由超前相轉(zhuǎn)向滯后相。由超前相轉(zhuǎn)向滯后相。 由通入繞組中的電流的相序決定的。由通入繞組中的電流的相序決定的。 怎樣改變怎樣改變 n1 的方向的方向 ? V(i1) U(i2) W(i3)1.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生292. 異步電動機的基本工作原理 機械負(fù)載機械負(fù)載 旋轉(zhuǎn)起來

11、旋轉(zhuǎn)起來對稱三相繞組對稱三相繞組 通入對稱三相電流通入對稱三相電流 旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場 （磁場能量）（磁場能量） 磁感線切割磁感線切割 轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組 轉(zhuǎn)子繞組中轉(zhuǎn)子繞組中 產(chǎn)生產(chǎn)生 e 和和 i 轉(zhuǎn)子繞組在磁場中轉(zhuǎn)子繞組在磁場中 受到電磁力的作用受到電磁力的作用 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來 電磁電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩感感應(yīng)應(yīng) 三相三相 交流交流 電能電能30三相感應(yīng)電動機的工作原理三相感應(yīng)電動機的工作原理2. 異步電動機的基本工作原理3101snn，2、時，電機為發(fā)電機運行狀態(tài)；時，電機為發(fā)電機運行狀態(tài)； 10sn，時，電機為電磁制動狀態(tài)。時，電機為電磁制動狀態(tài)。 3、1、,10nn 01 s時，電機為

12、電動機運行狀態(tài)；時，電機為電動機運行狀態(tài)； 3. 異步電機的運行狀態(tài)324.1.3三相異步電動機的額定值和主要系列1. 額定值感應(yīng)電動機在銘牌上表明的主要額定值：1) 額定容量額定容量PN 指轉(zhuǎn)軸上輸出機械功率，單位是kW.2) 額定電壓額定電壓UN 指加在定子繞組上的線電壓，單位V、kV。3) 額定電流額定電流IN 指輸入定子繞組的線電流，單位是A。4) 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN 單位是轉(zhuǎn)/分（r/min）。5) 額定頻率額定頻率fN336）絕緣等級）絕緣等級 絕緣等級決定了電動機的容許溫升，有時也不標(biāo)明絕緣等級而直接標(biāo)明容許溫升。7）接法）接法 用Y或表示。8）轉(zhuǎn)子繞組的開路電壓）轉(zhuǎn)子繞組的開

13、路電壓 指轉(zhuǎn)子接額定電壓，轉(zhuǎn)子繞組開路時轉(zhuǎn)子線電壓，單位是V。9）轉(zhuǎn)子繞組的額定電流）轉(zhuǎn)子繞組的額定電流 單位是A。 若是繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機，則還應(yīng)有：4.1.3三相異步電動機的額定值和主要系列1. 額定值34 三相異步電動機三相異步電動機型型 號號 Y132S6 功功 率率 3 kW 頻頻 率率 50Hz 電電 壓壓 380 V 電電 流流 7.2 A 聯(lián)聯(lián) 結(jié)結(jié) Y轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速速 960r/min 功率因數(shù)功率因數(shù) 0.76 絕緣等級絕緣等級 B2p = 6軸上輸出額定軸上輸出額定機械功率機械功率PN額定電額定電壓壓(線電壓線電壓)額定電流額定電流(線電流線電流)4.1.3三相異步電動機的額定

14、值和主要系列1. 額定值P1N = 3 UNIN cos N PN = NP1N = 3 UNIN cos N N354.1.3三相異步電動機的額定值和主要系列1. 額定值 三相異步電動機的銘牌三相異步電動機的銘牌 362. 異步電動機的主要系列4.1.3三相異步電動機的額定值和主要系列374.1.3三相異步電動機的額定值和主要系列【例例4.1】Y180M2 型三相異步電動機，型三相異步電動機， PN =22 kW，UN = 380 V，三角形聯(lián)結(jié)，三角形聯(lián)結(jié)，IN = 42.2 A， cos N = 0.89，fN = 50 Hz，nN = 2 940 r/min。求額定運行時的：。求額定運

15、行時的：(1) 轉(zhuǎn)差率；轉(zhuǎn)差率； (2) 定子繞組的定子繞組的相相電流；電流；(3) 輸入有功功率；輸入有功功率； (4) 效率效率; (5) 額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩 解：解：(1) 由型號知由型號知 2p = 2，即即 p = 1，因此因此 n1 = 3 000 r/min，故，故sN = n1nN n1= 3 0002 940 3 000= 0.02 (2) 由于由于定子三相繞組為三角形聯(lián)結(jié)，故相電流為定子三相繞組為三角形聯(lián)結(jié)，故相電流為 I1P =IN 342.2 3= A = 24.4 A38(3) 輸入有功功率輸入有功功率P1N = 3 UNIN cos N = 1.73238042.20

16、.89 W = 24719.2 W = 24.72 kW (4) 效率效率 N = 100% PNP1N= 100% = 89 % 2224.724.1.3三相異步電動機的額定值和主要系列(5)(5)額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩mN 5 .71294010*2255. 955. 93NNNnPT394.2 4.2 三相交流電機的繞組三相交流電機的繞組 U1U2V1V2W2W1每相繞組由每相繞組由一個線圈組成一個線圈組成U1 V1 W1U2 V2 W2U3 V3 W3U4 V4 W4U1U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3每相繞組由兩個每相繞組由兩個線圈串聯(lián)組成線圈串聯(lián)組成404.3 三相交流繞組的磁動

17、勢三相交流繞組的磁動勢 三相基波合成磁動勢在氣隙內(nèi)建立一個以三相基波合成磁動勢在氣隙內(nèi)建立一個以同步同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)的磁場旋轉(zhuǎn)的磁場，這就是異步電機的，這就是異步電機的主磁場主磁場。主。主磁場產(chǎn)生的磁通磁場產(chǎn)生的磁通同時交鏈定、轉(zhuǎn)子繞組同時交鏈定、轉(zhuǎn)子繞組，異步電動，異步電動機的定、轉(zhuǎn)子繞組依靠主磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，實機的定、轉(zhuǎn)子繞組依靠主磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。110.9WNIFkp相繞組磁動勢的幅值為：相繞組磁動勢的幅值為：414.5 三相異步電動機的感應(yīng)電動勢和等效電路三相異步電動機的感應(yīng)電動勢和等效電路4.5.1 轉(zhuǎn)子電動勢轉(zhuǎn)子電動勢、電流電流和和電磁

18、轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩4.5.2 定子、轉(zhuǎn)子繞組的電壓方程定子、轉(zhuǎn)子繞組的電壓方程頻率歸算頻率歸算4.5.3 繞組歸算繞組歸算4.5.4 異步電動機的等效電路和相量圖異步電動機的等效電路和相量圖4.5.5 異步電動機的簡化等效電路異步電動機的簡化等效電路4.5.6 籠型繞組的磁極數(shù)和相數(shù)籠型繞組的磁極數(shù)和相數(shù) 421. 轉(zhuǎn)子電動勢轉(zhuǎn)子電動勢Blve 21260sfnpf4.5.1 轉(zhuǎn)子電動勢轉(zhuǎn)子電動勢、電流電流和和電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 431. 轉(zhuǎn)子電動勢轉(zhuǎn)子電動勢4.5.1 轉(zhuǎn)子電動勢轉(zhuǎn)子電動勢、電流電流和和電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 442. 轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流4.5.1 轉(zhuǎn)子電動勢轉(zhuǎn)子電動勢、電流電流和和電磁轉(zhuǎn)矩

19、電磁轉(zhuǎn)矩 452. 轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流4.5.1 轉(zhuǎn)子電動勢轉(zhuǎn)子電動勢、電流電流和和電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 462. 轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流4.5.1 轉(zhuǎn)子電動勢轉(zhuǎn)子電動勢、電流電流和和電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 473. 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 電磁轉(zhuǎn)矩不但和主磁通電磁轉(zhuǎn)矩不但和主磁通 m與轉(zhuǎn)子電流的乘積成正比，與轉(zhuǎn)子電流的乘積成正比，也和轉(zhuǎn)子回路的功率因數(shù)成成正比。也和轉(zhuǎn)子回路的功率因數(shù)成成正比。 22mTMcosIKT 式中：式中：KT 為比例系數(shù)；為比例系數(shù)；I2為轉(zhuǎn)子電流的有效值為轉(zhuǎn)子電流的有效值。4.5.1 轉(zhuǎn)子電動勢轉(zhuǎn)子電動勢、電流電流和和電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 484.5.2 定子、轉(zhuǎn)子繞組的電壓方程定子、轉(zhuǎn)子繞

20、組的電壓方程頻率歸算頻率歸算旋轉(zhuǎn)時異步電動機的電路旋轉(zhuǎn)時異步電動機的電路494.5.2 定子、轉(zhuǎn)子繞組的電壓方程定子、轉(zhuǎn)子繞組的電壓方程頻率歸算頻率歸算旋轉(zhuǎn)時異步電動機的電路旋轉(zhuǎn)時異步電動機的電路22222(j)sEsERsXI2222(+j)sREXIs22212222sXf Lsf LsX 504.5.2 定子、轉(zhuǎn)子繞組的電壓方程定子、轉(zhuǎn)子繞組的電壓方程頻率歸算頻率歸算514.5.3 繞組歸算繞組歸算1 1、折算的定義、折算的定義 將轉(zhuǎn)子繞組用一個與定子繞組具有相同相數(shù)、相同將轉(zhuǎn)子繞組用一個與定子繞組具有相同相數(shù)、相同的匝數(shù)和相同的繞組系數(shù)的等效繞組來代替。的匝數(shù)和相同的繞組系數(shù)的等效繞組

21、來代替。2 2、折算原則、折算原則: :折算前后磁動勢不變，功率、損耗不變。折算前后磁動勢不變，功率、損耗不變。3 3、方法、方法(1) 電流的折算電流的折算, ,折算前后磁動勢不變折算前后磁動勢不變iWWWWkIIkNmkNmIIpkNmIpkNm221112222222221119 . 029 . 02524.5.3 繞組歸算繞組歸算(2) 電動勢的折算電動勢的折算2221112EkNkNEEWW221122NNekNkNEEk22EkEe（3）阻抗的折算阻抗的折算折算前后功率、損耗不變折算前后功率、損耗不變222222121112221222222212222)()(RkkRkNmmkNmmImImRRImRImieNN同理，漏抗的折算為：同理，漏抗的折算為：22XkkXie電壓比：電壓比：534.5.4異步電動機的等效電路和相量圖22EkEe22XkkXie22RkkRie54經(jīng)過歸算后，定子、轉(zhuǎn)子的電動勢方程式經(jīng)過歸算后，定子、轉(zhuǎn)子的電動勢方程式11111111(jX )UEI REI Z 222222222211(jX )