1、跳轉到第一頁主講教師：侯濤跳轉到第一頁跳轉到第一頁三相異步電動機的結構及轉動原理三相異步電動機的結構及轉動原理三相異步電動機的電磁轉矩和機械特性三相異步電動機的電磁轉矩和機械特性n7.3 三相異步電動機的運行與控制三相異步電動機的運行與控制n7.4 三相異步電動機的選擇與使用三相異步電動機的選擇與使用n7.5 單相異步電動機單相異步電動機n7.6 直流電動機直流電動機n7.7 步進電動機步進電動機跳轉到第一頁1、發電機：把機械能轉換為電能的電機稱、發電機：把機械能轉換為電能的電機稱為發電機。為發電機。電動機：把電能轉換為機械能的電機稱為電電動機：把電能轉換為機械能的電機稱為電動機。動機。2、電

2、動機的分類：、電動機的分類：直流電動機：他勵、并勵、串勵、復勵直流電動機：他勵、并勵、串勵、復勵交流電動機：同步電動機和異步電動機交流電動機：同步電動機和異步電動機3、 本章主要介紹三相異步電動機的結構、本章主要介紹三相異步電動機的結構、轉動原理。機械特性、運行控制方法及使用轉動原理。機械特性、運行控制方法及使用方法方法跳轉到第一頁三相異步電動機由定子和轉子構成。定子和轉三相異步電動機由定子和轉子構成。定子和轉子都有鐵心和繞組。定子的三相繞組為子都有鐵心和繞組。定子的三相繞組為ax、by、cz。轉子分為鼠籠式和繞線式兩種結構。轉子分為鼠籠式和繞線式兩種結構。鼠籠式轉子繞組有銅條和鑄鋁兩種形式。

3、繞線鼠籠式轉子繞組有銅條和鑄鋁兩種形式。繞線式轉子繞組的形式與定子繞組基本相同，式轉子繞組的形式與定子繞組基本相同，3個個繞組的末端連接在一起構成星形連接，繞組的末端連接在一起構成星形連接，3個始個始端連接在端連接在3個銅集電環上，起動變阻器和調速個銅集電環上，起動變阻器和調速變阻器通過電刷與集電環和轉子繞組相連接。變阻器通過電刷與集電環和轉子繞組相連接。跳轉到第一頁)120sin(2)120sin(2sin2cbatiitiitiipppaiaibicxbycz 把三相定子繞組接成星形接到對稱把三相定子繞組接成星形接到對稱三相電源，定子繞組中便有對稱三相電三相電源，定子繞組中便有對稱三相電流

4、流過。流流過。跳轉到第一頁tiiaibico1 2 0 2 4 0 3 6 0 (a) t = 0 (b) t = 120 (c) t = 240aaaxxxbbbyyyccczzz跳轉到第一頁： (1)在對稱的三相繞組中通入三相電流，可在對稱的三相繞組中通入三相電流，可以產生在空間旋轉的合成磁場。以產生在空間旋轉的合成磁場。 (2)磁場旋轉方向與電流相序一致。電流相磁場旋轉方向與電流相序一致。電流相序為序為a-b-c時磁場順時針方向旋轉；電流相序時磁場順時針方向旋轉；電流相序為為a-c-b時磁場逆時針方向旋轉。（見書）時磁場逆時針方向旋轉。（見書） （3）同步轉速：旋轉磁場的轉速稱為同步）同

5、步轉速：旋轉磁場的轉速稱為同步轉速，用轉速，用0nhzf501表示表示電流變化一周，合成磁場旋轉一周。若三相電流變化一周，合成磁場旋轉一周。若三相交流電的頻率為交流電的頻率為則合成磁場的同步轉速為則合成磁場的同步轉速為srfn5010跳轉到第一頁此外，同步轉速此外，同步轉速r/min 601opfn 工程上，轉速的單位習慣采用工程上，轉速的單位習慣采用minr這時同步轉速為這時同步轉速為300050606010fnminr0n的大小還與旋轉磁場的磁極對數有關，上面的大小還與旋轉磁場的磁極對數有關，上面討論的旋轉磁場只有兩個磁極，即只有一對討論的旋轉磁場只有兩個磁極，即只有一對n，s極，稱為一對

6、極，稱為一對磁極，用磁極，用p=1表示。如果電動機的旋轉磁場不只一對磁極，則為表示。如果電動機的旋轉磁場不只一對磁極，則為多對磁極，如多對磁極，如4極旋轉磁場有兩對極旋轉磁場有兩對n，s極，稱為極，稱為2對磁極，用對磁極，用p=2表示。旋轉磁場磁極對數增加時，同步轉速將按比例減小，可以表示。旋轉磁場磁極對數增加時，同步轉速將按比例減小，可以證明證明跳轉到第一頁noffn 靜止的轉子與旋轉磁場之靜止的轉子與旋轉磁場之間有相對運動，在轉子導體中間有相對運動，在轉子導體中產生感應電動勢，并在形成閉產生感應電動勢，并在形成閉合回路的轉子導體中產生感應合回路的轉子導體中產生感應電流，其方向用右手定則判定

7、電流，其方向用右手定則判定。轉子電流在旋轉磁場中受到。轉子電流在旋轉磁場中受到磁場力磁場力f的作用，的作用，f的方向用左的方向用左手定則判定。電磁力在轉軸上手定則判定。電磁力在轉軸上形成電磁轉矩。電磁轉矩的方形成電磁轉矩。電磁轉矩的方向與旋轉磁場的方向一致。向與旋轉磁場的方向一致。跳轉到第一頁電動機在正常運轉時，其轉速電動機在正常運轉時，其轉速n總是稍低于總是稍低于同步轉速同步轉速no，因而稱為，因而稱為。如果。如果n=no,轉子導體與旋轉磁場之間就沒有相對轉子導體與旋轉磁場之間就沒有相對運動，轉子導體不切割磁力線，就不會產生運動，轉子導體不切割磁力線，就不會產生感應電流，電磁轉矩為零，轉子因

8、失去動力感應電流，電磁轉矩為零，轉子因失去動力而減速。待而減速。待nno時，轉子導體與旋轉磁場時，轉子導體與旋轉磁場之間又存在相對運動，產生電磁轉矩之間又存在相對運動，產生電磁轉矩。跳轉到第一頁又因為產生電磁轉矩的電流是電磁感應所產又因為產生電磁轉矩的電流是電磁感應所產生的，所以也稱為生的，所以也稱為。 異步電動機同步轉速和轉子轉速的差值與異步電動機同步轉速和轉子轉速的差值與同步轉速之比稱為同步轉速之比稱為，用，用s表示，即：表示，即：%100oonnns轉差率表示了轉子轉速轉差率表示了轉子轉速n與旋轉磁場同步轉速與旋轉磁場同步轉速0n之間相差的程度，是分析異步電動機的一個重要之間相差的程度，

9、是分析異步電動機的一個重要差數差數跳轉到第一頁異步電動機在額定負載下運行時的轉差率約為異步電動機在額定負載下運行時的轉差率約為1%9%。轉子轉速轉子轉速n越接近同步轉速越接近同步轉速0n轉差率轉差率s越小。當越小。當n=0(起動初始起動初始瞬間）時，轉差率瞬間）時，轉差率s=1:當理想空載時，即轉子轉速與旋轉磁場轉當理想空載時，即轉子轉速與旋轉磁場轉速相等速相等 時，轉差率時，轉差率 所以，轉差率所以，轉差率 的值在的值在01范圍內即范圍內即0sn0n0跳轉到第一頁當轉子轉速大于旋轉磁場的轉速時，有電當轉子轉速大于旋轉磁場的轉速時，有電能從電動機的定子返回給電源，這時電動能從電動機的定子返回給

10、電源，這時電動機已經轉為發電機運行，所以這種制動稱機已經轉為發電機運行，所以這種制動稱為發電反饋制動。為發電反饋制動。跳轉到第一頁作業：p229 711 7-12跳轉到第一頁三相異步電動機 型 號 y132m-4 功 率 7.5kw 頻 率 50hz 電 壓 380v 電 流 15.4a 接 法 轉 速 1440r/min 絕緣等級 b 工作方式 連續 年 月 日 編號 電機廠機座中心高度（132mm）y 132 m4磁極數（4 極）機座長度代號（中機座）三相異步電動機：跳轉到第一頁：電動機在銘牌規定條件下正常工作時轉電動機在銘牌規定條件下正常工作時轉軸上輸出的機械功率，稱為額定功率或容量。軸

11、上輸出的機械功率，稱為額定功率或容量。：電動機的額定線電壓。：電動機的額定線電壓。：電動機在額定狀態下運行時的線電流。：電動機在額定狀態下運行時的線電流。：電動機所接交流電源的頻率。：電動機所接交流電源的頻率。：額定轉速。：額定轉速。：u1 v1 w1w2 u2 v2u1 v1 w1w2 u2 v2u1 v1 w1u2 v2 w2u1 v1 w1(a) 星型連接 (b) 三角形連接u2 v2 w2跳轉到第一頁工作方式：工作方式分連續、短時、斷續工作方式：工作方式分連續、短時、斷續絕緣等級：絕緣等級是按電動機繞組所用的絕緣絕緣等級：絕緣等級是按電動機繞組所用的絕緣材料在使用時允許的極限溫度分級的

12、。所謂極限材料在使用時允許的極限溫度分級的。所謂極限溫度，是指電動機絕緣結構中最熱點的最高允許溫度，是指電動機絕緣結構中最熱點的最高允許溫度。若工作溫度過高，會使絕緣材料老化。溫度。若工作溫度過高，會使絕緣材料老化。功率因素：電動機是感性負載，定子相電流的相功率因素：電動機是感性負載，定子相電流的相位比相電壓的相位滯后一個位比相電壓的相位滯后一個 角，角， 就是電動就是電動機的功率因素機的功率因素cos跳轉到第一頁合理選擇電動機關系到生產機械的安全運行和投資效益。可根據生產機械所需功率選擇電動機的容量，根據工作環境選擇電動機的結構形式，根據生產機械對調速、起動的要求選擇電動機的類型，根據生產機

13、械的轉速選擇電動機的轉速。跳轉到第一頁1、電源的選擇、電源的選擇選擇電動機時應該根據電源的情況和電動機的選擇電動機時應該根據電源的情況和電動機的銘牌正確選用銘牌正確選用2、防護型式的選擇：見書、防護型式的選擇：見書3、功率的選擇、功率的選擇電動機的額定功率要比負載功率大一些，以留電動機的額定功率要比負載功率大一些，以留有一定余量，但也不宜大太多，否則既浪費設有一定余量，但也不宜大太多，否則既浪費設備容量，又降低電動機的功率因素和效率備容量，又降低電動機的功率因素和效率4、轉速的選擇、轉速的選擇應該根據生產機械的要求來選擇電動機的額定應該根據生產機械的要求來選擇電動機的額定轉速，轉速不宜選擇太低

14、。轉速，轉速不宜選擇太低。跳轉到第一頁電動機的安裝應遵循如下原則：（1）有大量塵埃、爆炸性或腐蝕性氣體、環境溫度 40以上以及水中作業等場所，應該選擇具有合適防護型式的電動機。（2）一般場所安裝電動機，要注意防止潮氣。不得已的情況下要抬高基礎，安裝換氣扇排潮。（3）通風條件要良好。環境溫度過高會降低電動機的效率，甚至使電動機過熱燒毀。（4）灰塵少。灰塵會附在電動機的線圈上，使電動機絕緣電阻降低、冷卻效果惡化。（5）安裝地點要便于對電動機的維護、檢查。跳轉到第一頁跳轉到第一頁p230 7-20跳轉到第一頁t8ntiot1t2t3t4t5t6t7t8t1t2t3t4t5t6t7定子繞阻軸線在單相異

15、步電動機的定子繞組通入單相交流電，在單相異步電動機的定子繞組通入單相交流電，電動機內產生一個大小及方向隨時間電動機內產生一個大小及方向隨時間的磁場，稱為的磁場，稱為。跳轉到第一頁假設單相電動機的定子繞組由一個匝數為假設單相電動機的定子繞組由一個匝數為w1的的繞組元件繞組元件ax組成，先假定組成，先假定ax繞組通入直繞組通入直流電流電i,則磁勢則磁勢f1為恒定，氣隙中即產生一個恒為恒定，氣隙中即產生一個恒定的兩極磁場，磁場軸線即定的兩極磁場，磁場軸線即ax繞組的軸線。繞組的軸線。當當ax繞組通入正弦交流電時后，則磁勢在時繞組通入正弦交流電時后，則磁勢在時間上也相應作正弦變化，但磁場軸線的位置始間

16、上也相應作正弦變化，但磁場軸線的位置始終不變，氣隙中隨時間作這樣變化的磁場稱為終不變，氣隙中隨時間作這樣變化的磁場稱為脈動磁場。脈動磁場。跳轉到第一頁tbo45 90 135 180235 270 315 360b1 b2b2 b1b1 b2b1 b2b2 b1b1 b2b2 b1b1 b2b2 b1bbbbbb脈動磁場可以分解為兩個大小一樣、轉速相等、方向相反的旋轉磁場 b1、b2。順時針方向轉動的旋轉磁場 b1對轉子產生順時針方向的電磁轉矩；逆時針方向轉動的旋轉磁場b2對轉子產生逆時針方向的電磁轉矩。由于在任何時刻這兩個電磁轉矩都大小相等、方向相反，所以電動機的轉子是不會轉動的，也就是說單

17、相異步電動機的起動轉矩為零。跳轉到第一頁雖然單相異步電動機的起動轉矩為零，不能自雖然單相異步電動機的起動轉矩為零，不能自行起動，但一旦讓電動機轉動起來行起動，但一旦讓電動機轉動起來,情況就發生情況就發生了變化，假設轉子已經按順時針方向轉動起來了變化，假設轉子已經按順時針方向轉動起來了，由于轉子的轉向與順時針方向旋轉磁場了，由于轉子的轉向與順時針方向旋轉磁場b1的方向相同，彼此間相對運動較小，因此，的方向相同，彼此間相對運動較小，因此，b1在轉子中產生的感應電流頻率小于靜止時的電在轉子中產生的感應電流頻率小于靜止時的電流頻率，轉子的感抗（流頻率，轉子的感抗（x=wl)較靜止時要小，較靜止時要小，

18、順時針方向轉子電流的功率因素順時針方向轉子電流的功率因素 也較高也較高，順時針方向的電磁轉矩也就比靜止時轉矩要，順時針方向的電磁轉矩也就比靜止時轉矩要大。大。22222xrrcos跳轉到第一頁另一方面，轉子的轉向與逆時針方向旋轉另一方面，轉子的轉向與逆時針方向旋轉磁場磁場b2的方向相反，彼此間相對運動較大的方向相反，彼此間相對運動較大，因此，因此b2在轉子中的感應電流頻率及產生在轉子中的感應電流頻率及產生的感抗均大于靜止時的值，逆時針方向轉的感抗均大于靜止時的值，逆時針方向轉子電流的功率因素也較低，逆時針方向的子電流的功率因素也較低，逆時針方向的電磁轉矩也就較小。電磁轉矩也就較小。跳轉到第一頁

19、所以，由于順時針旋轉磁場所以，由于順時針旋轉磁場b1和逆時針旋轉磁和逆時針旋轉磁場場b2產生的合成電磁轉矩不再為零，在這個合產生的合成電磁轉矩不再為零，在這個合成轉矩的作用下，即使不需要其它的外在因素成轉矩的作用下，即使不需要其它的外在因素，單相異步電動機仍將沿著原來的運動方向繼，單相異步電動機仍將沿著原來的運動方向繼續運轉。續運轉。由于單相異步電動機總有一個反向的制動轉矩由于單相異步電動機總有一個反向的制動轉矩存在，所以其效率和負載能力都不及三相異步存在，所以其效率和負載能力都不及三相異步電動機。電動機。跳轉到第一頁電容分相式異步電動機的定子有兩個繞組：一個是工作繞組（主繞組）；另一個是起動

20、繞組（副繞組），兩個繞組在空間互成 90。起動繞阻與電容 c 串聯，使起動繞組電流 i2和工作繞組電流 i1產生 90相位差，即：)90sin(2sin22211tiitiiii1i20180 360m1ci2i1t跳轉到第一頁i1i1i1i2i2i2t=0 t=45 t=90下圖所示分別為下圖所示分別為t=0、45、90時合時合成磁場的方向，由圖可見該成磁場的方向，由圖可見該磁場隨著時間磁場隨著時間的增長順時針方向旋轉。這樣一來，單相的增長順時針方向旋轉。這樣一來，單相異步電動機就可以在該旋轉磁場的作用下異步電動機就可以在該旋轉磁場的作用下起動了。起動了。跳轉到第一頁罩極法是在單相異步電動機

21、定子磁極的極面上罩極法是在單相異步電動機定子磁極的極面上約約1/3處套裝了一個銅環（短路環），套有短處套裝了一個銅環（短路環），套有短路環的磁極部分叫做罩極。當定子繞組通入電路環的磁極部分叫做罩極。當定子繞組通入電流產生脈動磁場后，有一部分磁通穿過銅環，流產生脈動磁場后，有一部分磁通穿過銅環，使銅環內產生感應電動勢和感應電流。根據楞使銅環內產生感應電動勢和感應電流。根據楞次定律，銅環中的感應電流所產生的磁場，阻次定律，銅環中的感應電流所產生的磁場，阻止銅環部分磁通的變化，從而使短路環內的合止銅環部分磁通的變化，從而使短路環內的合磁場變化總是在相位上落后于環外磁場磁場變化總是在相位上落后于環外磁

22、場 可可以把環內，環外的磁場設想為兩相有相位差的以把環內，環外的磁場設想為兩相有相位差的電流所形成形成，這樣分相的結果電流所形成形成，這樣分相的結果1跳轉到第一頁在電動機內形成了一個旋轉磁場。在這個在電動機內形成了一個旋轉磁場。在這個旋轉磁場的作用下，電動機的轉子就能夠旋轉磁場的作用下，電動機的轉子就能夠起動起來了。起動起來了。跳轉到第一頁三相異步電動機也由定子和轉子構成。三相異步電動機也由定子和轉子構成。 定子的主要作用是產生磁場，包括主磁極、換定子的主要作用是產生磁場，包括主磁極、換向磁極、機座和電刷等。主磁極由鐵心和勵磁向磁極、機座和電刷等。主磁極由鐵心和勵磁線圈組成，用于產生一個恒定的

23、主磁場。換向線圈組成，用于產生一個恒定的主磁場。換向磁極安裝在兩個相鄰的主磁極之間，用來減小磁極安裝在兩個相鄰的主磁極之間，用來減小電樞繞組換向時產生的火花。電刷裝置的作用電樞繞組換向時產生的火花。電刷裝置的作用是通過與換向器之間的滑動接觸，把直流電壓、是通過與換向器之間的滑動接觸，把直流電壓、直流電流引入或引出電樞繞組。直流電流引入或引出電樞繞組。跳轉到第一頁轉子由電樞鐵心、電樞繞組和換向器等組成轉子由電樞鐵心、電樞繞組和換向器等組成。電樞鐵心上沖有槽孔，槽內放電樞繞組，。電樞鐵心上沖有槽孔，槽內放電樞繞組，電樞鐵心也是直流電動機磁路的組成部分。電樞鐵心也是直流電動機磁路的組成部分。電樞繞組

24、的電樞繞組的端裝有換向器，換向器由許多端裝有換向器，換向器由許多銅質換向片組成一個圓柱體，換向片之間用銅質換向片組成一個圓柱體，換向片之間用云母絕緣。換向器是直流電動機的重要構造云母絕緣。換向器是直流電動機的重要構造特征，換向器通過與電刷的摩擦接觸，將兩特征，換向器通過與電刷的摩擦接觸，將兩個電刷之間固定極性的直流電流變換成為繞個電刷之間固定極性的直流電流變換成為繞組內部的交流電流，以便形成固定方向的電組內部的交流電流，以便形成固定方向的電磁轉矩。磁轉矩。跳轉到第一頁mmmm(a) 他勵式 (b) 并勵式 (c) 串勵式 (d) 復勵式他勵式他勵式:電動機的勵磁繞組和電樞繞組分別由不電動機的勵

25、磁繞組和電樞繞組分別由不同的直流電源供電。同的直流電源供電。電動機構造比較復雜，一般用于對調速范圍要電動機構造比較復雜，一般用于對調速范圍要求很寬的重型機床等設備中。求很寬的重型機床等設備中。自勵式：自勵式：1、并勵式電動機在外加電壓一定的情況下，、并勵式電動機在外加電壓一定的情況下，勵磁電流產生的磁通將保持恒定不變。起動轉勵磁電流產生的磁通將保持恒定不變。起動轉矩大，負載變動時轉速比較穩定，轉速調節方矩大，負載變動時轉速比較穩定，轉速調節方便，調速范圍大。便，調速范圍大。跳轉到第一頁2、串勵式電動機的轉速隨轉矩的增加，呈顯、串勵式電動機的轉速隨轉矩的增加，呈顯著下降的軟特性，特別適用于起重設

26、備。著下降的軟特性，特別適用于起重設備。3、積復勵：、積復勵：復勵式電動機上有兩個勵磁繞組，一個與電復勵式電動機上有兩個勵磁繞組，一個與電樞繞組串聯，另一個與電樞繞組并聯。樞繞組串聯，另一個與電樞繞組并聯。當復勵式電動機的兩個勵磁繞組產生的磁通當復勵式電動機的兩個勵磁繞組產生的磁通方向一致時，稱為積復勵方向一致時，稱為積復勵:兩個繞組產生的磁兩個繞組產生的磁通方向相反時，稱為差復勵。通方向相反時，稱為差復勵。跳轉到第一頁a、積復勵電動機的電磁轉矩變化速度較快，、積復勵電動機的電磁轉矩變化速度較快，負載變化時能夠有效克服電樞電流的沖擊，比負載變化時能夠有效克服電樞電流的沖擊，比并勵式電動機的性能

27、優越，主要用于負載力矩并勵式電動機的性能優越，主要用于負載力矩有突然變化的場合。有突然變化的場合。b、差復勵電動機具有負載變化時轉速幾乎不、差復勵電動機具有負載變化時轉速幾乎不變的特性，常用于要求轉速穩定的變的特性，常用于要求轉速穩定的跳轉到第一頁ff (a) 直流電動機原理圖 (b) 線圈受力方向nsababns+u接通直流電壓接通直流電壓u時，直流電流為從時，直流電流為從a邊流入，邊流入，b邊流出，由于邊流出，由于a邊邊處于處于n極之下，極之下，b邊處于邊處于s極之上，則線圈受到電磁力而形成一個極之上，則線圈受到電磁力而形成一個逆時針方向的電磁轉矩逆時針方向的電磁轉矩t，使電樞繞組繞軸線方

28、向逆時針轉動。，使電樞繞組繞軸線方向逆時針轉動。跳轉到第一頁當電樞轉動半周后，a邊處于s極之上，而b邊處于n極之下。由于采用了電刷和換向器裝置，此時電樞中的直流電流方向變為從b邊流入，從a邊流出。電樞仍受到一個逆時針方向的電磁轉矩t的作用，繼續繞軸線方向逆時針轉動。ff (a) 直流電動機原理圖 (b) 線圈受力方向nsabbans+u跳轉到第一頁amictnceeaarieumra+ue+ia直流電動機電樞等效電路電磁轉矩電磁轉矩電樞電動勢電樞電動勢電樞回路的電壓平衡電樞回路的電壓平衡方程方程u：外加電壓外加電壓 ar回路直流電阻回路直流電阻ai電樞電流電樞電流e電樞轉動時電樞轉動時產生的反

29、電產生的反電動勢動勢定子磁通 電樞電流轉子轉速跳轉到第一頁tinnnnn0onnntccrcuicrcucriucenmeaeaeaeeaaeo2直流電動機具有硬的機械特性。據前據前：0n電磁轉矩電磁轉矩t=0時的轉速時的轉速跳轉到第一頁n轉速降，表示負載增加時，電動機的轉轉速降，表示負載增加時，電動機的轉速會下降。轉速降速會下降。轉速降 是由電樞電阻是由電樞電阻 引起的，因為負載增加時引起的，因為負載增加時 隨著增大隨著增大，使電樞電阻，使電樞電阻 上的電壓增大，由于上的電壓增大，由于電源電壓電源電壓 一定，因而電樞反電動勢一定，因而電樞反電動勢e 減少，使轉速降低。減少，使轉速降低。naraiarunceeaarieu跳轉到第一頁例例：一直流電動機額定電壓v 110u，電樞電流a 10ai，電樞電阻5 . 0