1、成都大學成都大學工業制造學院工業制造學院 第第 6 6 章章 電電 動動 機機6.1 6.1 三相異步電動機的基本結構三相異步電動機的基本結構 6.2 6.2 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理6.3 6.3 三相異步電動機的電路分析三相異步電動機的電路分析6.4 6.4 轉矩與機械特性轉矩與機械特性6.5 6.5 三相異步電動機的使用三相異步電動機的使用6.6 6.6 銘牌數據銘牌數據6.7 6.7 單相異步電動機單相異步電動機目目 錄錄交流電動機交流電動機直流電動機直流電動機鼠籠式鼠籠式繞線式繞線式異步機異步機同步機同步機他勵、并勵、串勵、復勵他勵、并勵、串勵、復勵電動機：電

2、動機：電能電能轉換成轉換成機械能機械能發電機：發電機：其他形式的能量其他形式的能量轉換成轉換成電能電能返回返回電動機的作用：電動機的作用：電動機的分類：電動機的分類：電動機的作用：電動機的作用：使用電動機驅動生產機械可：使用電動機驅動生產機械可：簡化生產機械的結構簡化生產機械的結構提高生產效率和產品質量提高生產效率和產品質量能實現自動控制能實現自動控制實現遠距離操縱實現遠距離操縱基本結構基本結構工作原理工作原理機械特性機械特性起動、制動、反轉、調速的基本原理起動、制動、反轉、調速的基本原理應用場合和正確使用應用場合和正確使用 優優點點主主要要內內容容返回返回6.1 6.1 三相異步電動機的基本

3、結構三相異步電動機的基本結構鼠籠式鼠籠式繞線式繞線式轉子轉子定子（固定部分）定子（固定部分） 轉子（旋轉部分）轉子（旋轉部分）分為兩個基本部分分為兩個基本部分：返回返回構成：構成：由由機座機座、鐵心鐵心和和定子繞組定子繞組組成組成 機座是用鑄鐵或鑄剛制成；機座是用鑄鐵或鑄剛制成；鐵心由互相絕緣的硅鋼片疊成，內圓周表面鐵心由互相絕緣的硅鋼片疊成，內圓周表面沖有槽，用以放置對稱三相繞組；沖有槽，用以放置對稱三相繞組；對稱三相繞組有的聯接成星形、有的聯接成對稱三相繞組有的聯接成星形、有的聯接成三角形。三角形。作用：作用： 產生旋轉磁場產生旋轉磁場 定子定子返回返回機座機座定子繞組定子繞組銘牌數據銘牌

4、數據出線端子出線端子返回返回定子鐵心定子鐵心定子繞組定子繞組返回返回構成：構成：由由鐵心鐵心和和轉子繞組轉子繞組兩部分構成兩部分構成 鐵心也用硅鋼片疊成，表面沖有槽，裝在轉軸鐵心也用硅鋼片疊成，表面沖有槽，裝在轉軸上，軸上加機械負載；上，軸上加機械負載； 因轉子繞組不同，可分為鼠籠式和繞線式兩種。因轉子繞組不同，可分為鼠籠式和繞線式兩種。作用：作用：在旋轉磁場作用下，產生感應電動在旋轉磁場作用下，產生感應電動勢或電流。勢或電流。轉子轉子返回返回鼠籠式鼠籠式繞線式繞線式特點特點轉子繞組做成鼠籠狀轉子繞組做成鼠籠狀 在轉子鐵心的槽中放銅條，兩端用短路環連接，在轉子鐵心的槽中放銅條，兩端用短路環連接

5、，或在槽中澆鑄鋁液，鑄成鼠籠。或在槽中澆鑄鋁液，鑄成鼠籠。特點特點轉子繞組與三個滑環連接轉子繞組與三個滑環連接 轉子繞組同定子繞組一樣，三相連接成星形，轉子繞組同定子繞組一樣，三相連接成星形，每相始端連接在三個銅質的滑環上，滑環固定在轉每相始端連接在三個銅質的滑環上，滑環固定在轉軸上。軸上。 相比之下，鼠籠式電動機構造簡單、價格低廉、相比之下，鼠籠式電動機構造簡單、價格低廉、工作可靠、使用方便，因此應用廣泛。工作可靠、使用方便，因此應用廣泛。返回返回鼠籠式轉子鼠籠式轉子轉軸轉軸軸承軸承轉子轉子返回返回繞線式轉子繞線式轉子 鐵心鐵心繞組繞組轉軸轉軸返回返回返回返回 思考題思考題1 1見書見書p1

6、50p150：(1)(1)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磁場旋轉磁場(磁場能量磁場能量)磁場繞組切磁場繞組切割轉子繞組割轉子繞組轉子繞組中轉子繞組中產生產生e和和 i轉子繞組在磁場中轉子繞組在磁場中受到電磁力的作用受到電磁力的作用產生電磁轉矩產生電磁轉矩轉子旋轉起來轉子旋轉起來機械負載機械負載旋轉起來旋轉起來三相交流電能三相交流電能輸出機械能量輸出機械能量6.2 6.2 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理返回返回右手定則右手定則左手定則左手定則6.2.1 6.2.1 旋轉磁場旋轉磁場120sin120sinsintIitIitIimCmBmA1. 1

7、. 旋轉磁場的產生旋轉磁場的產生 在三相異步電動機的定子鐵心中放有三相對在三相異步電動機的定子鐵心中放有三相對稱繞組，在該三相對稱繞組中通入三相對稱交流稱繞組，在該三相對稱繞組中通入三相對稱交流電流，就可產生一電流，就可產生一“旋轉磁場旋轉磁場”。返回返回AiBiCimIt合成磁場方向：合成磁場方向：向下向下AXBYCZiAiBiC電流參考方向：電流參考方向：返回返回繞組始端到末端的方向繞組始端到末端的方向120sin120sinsintIitIitIimCmBmA0t設：設：利利用用右右手手螺螺旋旋定定則則AXYCBZNSAXYCBZSN0n60AiBiCitmI返回返回同理分析，可得其它電

8、流角度下的磁場方向同理分析，可得其它電流角度下的磁場方向120sin120sinsintIitIitIimCmBmA 60t設：設：AXBYCZiAiBiC合成磁場方向：合成磁場方向：左下左下利利用用右右手手螺螺旋旋定定則則120sin120sinsintIitIitIimCmBmAAiBiCitmIAXYCBZ0n120t設：設：AXBYCZiAiBiC合成磁場方向：合成磁場方向：左上左上返回返回利利用用右右手手螺螺旋旋定定則則旋轉磁場示意圖旋轉磁場示意圖返回返回 可見，當定子繞組中通入三相電流后，它們共可見，當定子繞組中通入三相電流后，它們共同產生的合成磁場是隨著電流的交變而在空間不斷同產

9、生的合成磁場是隨著電流的交變而在空間不斷地旋轉著，這就是地旋轉著，這就是旋轉磁場旋轉磁場。而且磁場轉過的角度。而且磁場轉過的角度與與tt轉過的角度相同。轉過的角度相同。2. 2. 旋轉磁場的轉向旋轉磁場的轉向 當通入定子繞組的三相電流的當通入定子繞組的三相電流的相序相序為為A-B-CA-B-C時，時，旋轉磁場的轉向與這個順序是一致的，可見磁場的旋轉磁場的轉向與這個順序是一致的，可見磁場的轉向與定子繞組中的電流相序有關。轉向與定子繞組中的電流相序有關。旋轉方向取決于三相電流的相序。旋轉方向取決于三相電流的相序。相序相序: : 三相電動勢由三相電動勢由超前超前相到相到滯后滯后相的順序。相的順序。返

10、回返回mIt旋轉磁場是沿著：旋轉磁場是沿著：U1V1W1與三相繞組中的三與三相繞組中的三相電流的相序相電流的相序一致一致U1U2V1V2W1W2i2i1i3U1U2V1V2W2W1i1L1L1L3i3L3i2L2L2返回返回0n0n旋轉磁場反轉的方法：旋轉磁場反轉的方法：AiBiCimItAiCiBimIt返回返回換接其中兩相換接其中兩相3. 3. 旋轉磁場的極數旋轉磁場的極數 此種接法下，繞組的始端之間相差此種接法下，繞組的始端之間相差120120度空間度空間角，合成磁場只有一對磁極，則極對數為角，合成磁場只有一對磁極，則極對數為1 1。AXYCBZNS旋轉磁場的極數和三相繞組的安排有關旋轉

11、磁場的極數和三相繞組的安排有關指旋轉磁場中磁極的對數。指旋轉磁場中磁極的對數。即：即：P=1P=1AXBYCZi2i1i3返回返回CYABCXYZAXBZAiBiCi 若將每相繞組分成兩段，按右下圖放入定子槽若將每相繞組分成兩段，按右下圖放入定子槽內，繞組的始端之間相差內，繞組的始端之間相差6060度度空間角，形成的磁場空間角，形成的磁場則是則是兩對磁極兩對磁極。AXX ANSSNZCZCBY BY即：即：P=2P=2返回返回返回返回電流變化一周電流變化一周 旋轉磁場轉一圈旋轉磁場轉一圈電流每秒鐘變化電流每秒鐘變化 50 周周 旋轉磁場轉旋轉磁場轉 50 圈圈旋轉磁場轉旋轉磁場轉 3000 圈

12、圈電流每分鐘變化電流每分鐘變化 (5060) 周周p = 1 時時電流變化一周電流變化一周 旋轉磁場轉半圈旋轉磁場轉半圈電流每秒鐘變化電流每秒鐘變化 50 周周 旋轉磁場轉旋轉磁場轉 25 圈圈旋轉磁場轉旋轉磁場轉 1500 圈圈電流每分鐘變化電流每分鐘變化 (5060) 周周p = 2 時時返回返回4. 4. 旋轉磁場的轉速旋轉磁場的轉速AXYCBZNSAXYCBZNS0nAXYCBZSN60 旋轉磁場的旋轉磁場的轉速轉速決定于磁場的決定于磁場的極數極數，在一對極，在一對極數的情況下，當電流交變一次時，磁場恰好在空間數的情況下，當電流交變一次時，磁場恰好在空間旋轉了一周。旋轉了一周。設極數設

13、極數P=1，電流頻率為，電流頻率為f1N0=60f1（轉（轉/ /分）分）則轉速為：則轉速為：返回返回XNSASNZBX AYCZBCY0t 60t A0nAZXXCZCSNSN30 旋轉磁場具有兩對極數旋轉磁場具有兩對極數時，當電流從時，當電流從tt=0=0到到tt=60=60經歷了經歷了6060時，磁時，磁場在空間僅旋轉了場在空間僅旋轉了3030。比。比P=1P=1時轉速慢了一半，即：時轉速慢了一半，即：設極數設極數P=2，電流頻率為，電流頻率為f則轉速為：則轉速為：N0=60f/2（轉（轉/ /分）分）返回返回 所以，旋轉磁場的所以，旋轉磁場的轉速轉速n0 0決定于決定于電流頻率電流頻率

14、f1 1和磁場的和磁場的極對數極對數P，可推出：，可推出：分）轉/( 600pfn 返回返回2p180分）轉/( 15001p360分）轉/( 0003極對數極對數每個電流周期每個電流周期磁場轉過的空間角度磁場轉過的空間角度同步轉速同步轉速)Hz50(f0n3p120分）轉/( 00014p90分）轉/( 7506.2.2 6.2.2 電動機的轉動原理電動機的轉動原理 在電動機定子繞組中通入三相對稱交在電動機定子繞組中通入三相對稱交流電流后，產生流電流后，產生旋轉磁場旋轉磁場。 旋轉磁場的磁力線切割轉子導條，導旋轉磁場的磁力線切割轉子導條，導條中就條中就感應感應出出電動勢電動勢。 在電動勢的作

15、用下，閉合的導條中就在電動勢的作用下，閉合的導條中就有電流，該電流與旋轉磁場相互作用，使有電流，該電流與旋轉磁場相互作用，使轉子導條受到轉子導條受到電磁力電磁力作用。由電磁力產生作用。由電磁力產生電磁轉矩電磁轉矩，轉子就轉動起來。，轉子就轉動起來。返回返回右手定則右手定則左手定則左手定則右手螺旋定則右手螺旋定則 磁感應線穿過手心，大拇指指向運動方磁感應線穿過手心，大拇指指向運動方向，四指指向感應電流方向。向，四指指向感應電流方向。 磁感應線穿過手心，四指指向感應電流磁感應線穿過手心，四指指向感應電流方向，大拇指指向通電導體在磁場中受力方方向，大拇指指向通電導體在磁場中受力方向。向。 知道電流方

16、向判斷磁場方向或知道磁場知道電流方向判斷磁場方向或知道磁場方向判斷感應電流方向。方向判斷感應電流方向。右手螺旋定則：右手螺旋定則：右手定則：右手定則：左手定則：左手定則：返回返回（動產生電）（動產生電）（電產生力）（電產生力）NS 旋轉磁場的磁力線切割旋轉磁場的磁力線切割轉子導條，導條中感應出電轉子導條，導條中感應出電動勢和電流。動勢和電流。（右手定則）（右手定則） 該電流與旋轉磁場相互該電流與旋轉磁場相互作用，使轉子導條受到電磁作用，使轉子導條受到電磁力作用。力作用。（左手定則）（左手定則）電磁力電磁力電磁轉矩電磁轉矩T T（電磁轉矩）（電磁轉矩）與與 n0 （旋轉磁場）（旋轉磁場）同方向。

17、同方向。返回返回即：電動機轉子轉動的方向與磁極旋轉的方向相同。即：電動機轉子轉動的方向與磁極旋轉的方向相同。1 1、電動機轉速和旋轉磁場轉速的關系、電動機轉速和旋轉磁場轉速的關系但但n0n電動機轉子轉速：電動機轉子轉速：n旋轉磁場轉速（同步轉速）：旋轉磁場轉速（同步轉速）：n0稱異步電動機或感應電動機稱異步電動機或感應電動機6.2.3 6.2.3 轉差率轉差率且電動機轉子轉動方向與磁場旋轉方向一致且電動機轉子轉動方向與磁場旋轉方向一致無轉距無轉距轉子與旋轉磁場間沒有相對運動轉子與旋轉磁場間沒有相對運動無轉子電動勢（轉子導體不切割磁力線）無轉子電動勢（轉子導體不切割磁力線）無轉子電流無轉子電流如

18、果：如果：0nn 返回返回轉差率轉差率 : :00nnns起動瞬間起動瞬間: : n = 0 s = 1 （轉差率最大）（轉差率最大）額定運行時額定運行時: s = 0.01 0.09 返回返回2 2、 轉差率轉差率轉子轉速越接近磁場轉速，轉差率越小。轉子轉速越接近磁場轉速，轉差率越小。例例1 1：有一臺三相異步電動機，其額定轉速有一臺三相異步電動機，其額定轉速n=975r/minn=975r/min。試求電動機的級數對和額定負載。試求電動機的級數對和額定負載的轉差率。電源頻率的轉差率。電源頻率f1 1=50Hz=50Hz。解：解： 由于電動機由于電動機轉子轉速轉子轉速（額定轉速額定轉速）接）

19、接近略小于近略小于旋轉磁場轉速旋轉磁場轉速（同步轉速同步轉速）。）。 而同步轉速對應于不同的極對數有一而同步轉速對應于不同的極對數有一系列固定的數值。系列固定的數值。 與與975975r/min最接近的同步轉速為最接近的同步轉速為n0 0=1000=1000r/min，對應磁極對數，對應磁極對數p=3p=3。%5 . 2%10010009751000%10000nnns轉差率：轉差率：返回返回返回返回 思考題思考題2 2見書見書p147p147：(1)(1)，(2)(2)1. 1. 三相異步電動機的三相異步電動機的“電磁電磁”關系關系 6.3 6.3 三相異步電動機的電路分析三相異步電動機的電

20、路分析和變壓器相比：和變壓器相比：定子繞組定子繞組相當于變壓器相當于變壓器原邊繞組原邊繞組；轉子繞組轉子繞組相當于變壓器相當于變壓器副邊繞組副邊繞組。返回返回u1e1e 1 1i 2+e2e 2N2N1u21i2z變壓器變壓器i2定子電路定子電路R1R2i1u1e1e 1e2e 2轉子電路轉子電路 ：主磁通產生主磁通產生的感應電動勢的感應電動勢。e1e2、 ：漏磁通產漏磁通產生的感應電動勢生的感應電動勢。e 1e 2、2.2.定子電路定子電路dtdNeeeRiu1111111返回返回設：設：tsin1m111112 fNNUmmm再令：再令：tNum1111cos則：則：i2定子電路定子電路R

21、1R2i1u1e1e 1e2e 2轉子電路轉子電路返回返回mNfUUE1111144.42有：有：其中：其中：N N1 1定子線圈匝數；定子線圈匝數；m m是通過每相繞組的磁通最大值，等于旋是通過每相繞組的磁通最大值，等于旋轉磁場的每極磁通；轉磁場的每極磁通； f1 1是每相定子繞組主磁電動勢是每相定子繞組主磁電動勢e1 1的頻率，的頻率，pfn1060因此，因此，f1 1是電源或定子電流的頻率。是電源或定子電流的頻率。6001pnf 由旋轉磁場的轉速：由旋轉磁場的轉速：結論：結論：f2與轉差率與轉差率S和電源頻率和電源頻率f1有關。有關。（1）轉子頻率轉子頻率3.3.轉子電路轉子電路返回返回

22、與定子電路相對應：與定子電路相對應：N N2 2轉子線圈匝數；轉子線圈匝數；f2 2轉子繞組感應電動勢的頻率；轉子繞組感應電動勢的頻率；因為：因為：旋轉磁場和轉子間相對轉速為（旋轉磁場和轉子間相對轉速為（n0-n）1000026060SfPnnnnPnnf所以：所以：6001pnf且：且：起動時：起動時：n = 0, n = n0 S=1 轉子電路電量的頻率：轉子電路電量的頻率： f2 = f1 n n S 轉子電路電量的頻率：轉子電路電量的頻率： f2 （ f1）穩定運行時：穩定運行時： n = n0n，且，且n0與與n比較接近比較接近 n很小很小 S很小很小 轉子電路電量的頻率：轉子電路電

23、量的頻率：f2 = f1很小很小轉子電路頻率的變化轉子電路頻率的變化返回返回異步電動機額定負載時：異步電動機額定負載時：s=1%9%，f2=0.54.5Hz（f1=50Hz）（2 2）轉子電動勢）轉子電動勢mmNSfNfE2122244.444.4當當n=0時，時，s=1，轉子電動勢，轉子電動勢最大最大，為：，為：202sEE 有：有：mNfE212044. 4結論：結論：轉子電動勢與轉差率轉子電動勢與轉差率S S和電源頻率和電源頻率f1 1有關。有關。返回返回（3 3）轉子感抗）轉子感抗轉子感抗轉子感抗X2 2與轉子頻率與轉子頻率f2 2有關：有關：222LX222Lf212Lsf當當n=0

24、時，時，s=1，轉子感抗，轉子感抗最大最大，為：，為：21202LfX202sXX有：有：結論：結論：轉子感抗與轉差率轉子感抗與轉差率S S和電源頻率和電源頻率f1 1有關。有關。返回返回其中：其中：202122222SXLSfLfX202122244. 444. 4SENSfNfEmm（4 4）轉子電流）轉子電流2202220222222)(SXRSEXREI返回返回轉子每相電路的電流：轉子每相電路的電流：結論：結論：轉子電流與轉差率轉子電流與轉差率S S和電源頻率和電源頻率f1 1有關。有關。（5 5）轉子功率因數）轉子功率因數220222222222)(cosSXRRXRR轉子有感抗轉子

25、有感抗X2 2，因此電壓超前電流，因此電壓超前電流2角。角。功率因數為：功率因數為：結論：結論：轉子功率因數與轉差率轉子功率因數與轉差率S S和電源頻率和電源頻率f1 1有關。有關。返回返回其中：其中：202122222SXLSfLfX返回返回 思考題思考題3 3見書見書p147p147：(3)(3) 轉子中各載流導體在旋轉磁場的作用下轉子中各載流導體在旋轉磁場的作用下, , 受到受到電磁力所形成的轉距之總和電磁力所形成的轉距之總和。6.4 6.4 轉矩與機械特性轉矩與機械特性 22cosIKTmT即：即：返回返回6.4.1 6.4.1 電磁轉矩公式電磁轉矩公式 其中：其中：TK 常數，與電動

26、機結構有關常數，與電動機結構有關m每極磁通最大值每極磁通最大值2I 轉子電流轉子電流2cos轉子電路的功率因數轉子電路的功率因數22022202)(SXRSEI2202222)(cosSXRRmNfU11144. 4其中：其中：代入可得：代入可得：返回返回21220222)(UsXRsRKT結論：結論：電磁轉矩電磁轉矩T與每相電壓與每相電壓U1 1的平方成正比。的平方成正比。22cosIKTmT由：由：6.4.2 6.4.2 機械特性曲線機械特性曲線由轉矩公式：由轉矩公式： 一定的電源電壓和轉子電阻之下，轉矩與轉一定的電源電壓和轉子電阻之下，轉矩與轉差率的關系曲線差率的關系曲線T= =f（s）

27、或轉速與轉矩的關系曲線或轉速與轉矩的關系曲線n= =f（T）稱為電動機的機械特性曲線。稱為電動機的機械特性曲線。返回返回21220222)(UsXRsRKTn = (1 s)n0和和得機械特性曲線。得機械特性曲線。s10n0Tn0TsTNTNSNnNTsTMSMTMnMTT=f（s）n=f（T）返回返回注：注：曲線曲線2 2由曲線由曲線1 1順時針旋轉順時針旋轉9090得到。得到。機械特性機械特性 n0Tn0TsTNnNTMnMNMSN、M、S 代表三個重要的工作狀態代表三個重要的工作狀態額定狀態（額定狀態（N N） 臨界狀態（臨界狀態（M M）起動狀態（起動狀態（S S）返回返回額定轉矩額定

28、轉矩T TN N最大轉矩最大轉矩T Tmaxmax啟動轉矩啟動轉矩T Tstst（1 1）額定狀態）額定狀態 在額定電壓在額定電壓UN 下下，以額定轉速以額定轉速 nN 運行運行，輸出額定功率輸出額定功率 PN 時時，電動機轉軸上輸出的轉矩電動機轉軸上輸出的轉矩n0Tn0機械特性機械特性 TsTNnNTMnMMS 額定狀態說明了電額定狀態說明了電動機的長期運行能力。動機的長期運行能力。N額定轉矩額定轉矩TN返回返回單位：單位：（牛頓（牛頓米）米）返回返回分）（轉瓦/)(55. 9602NNNNNnPnPT額定轉矩：額定轉矩：)/()(9550分轉千瓦NNNnPT功率如果使用千瓦為單位：功率如果

29、使用千瓦為單位：單位：單位：（牛頓（牛頓米）米）臨界轉速臨界轉速（2 2）臨界狀態）臨界狀態n0Tn0機械特性機械特性 TsTNnNNTMnMMS臨界轉矩臨界轉矩臨界狀態下，臨界狀態下，電動機轉軸上輸出的轉矩電動機轉軸上輸出的轉矩最大最大( (臨界臨界) )轉矩轉矩Tmax Tmax表明電機帶動最表明電機帶動最大負載的能力大負載的能力。 如果如果 電機將會電機將會因帶不動負載而停轉因帶不動負載而停轉。maxTTL返回返回由臨界轉差率由臨界轉差率s sm：21220222)(UsXRsRKT202XRSm轉矩公式：轉矩公式：和和2021max21XKUT得最大轉矩得最大轉矩Tmaxmax: :返

30、回返回過載系數：過載系數：一般三相異步機：一般三相異步機：2 .22MKNMTTKmax21max UTmax1TU結論：結論：0TnTmaxmax和電源電壓和電源電壓U1的關系的關系2021max21XKUT由：由：Tmax返回返回U12 R2Rn0Tnsm,nsm,Sm和轉子電阻和轉子電阻R2的關系的關系202XRSm由：由：2 RSm因為：因為：nSRm222RR 所以：所以：結論：結論：mSR2改變改變R2的方法的方法 ：鼠籠式電動機轉子導條的金屬材料不同鼠籠式電動機轉子導條的金屬材料不同 繞線式電動機外接電阻不同繞線式電動機外接電阻不同 返回返回(1) (1) 三相異步機的三相異步機

31、的Tmaxmax和電壓的平方成正比，所以對和電壓的平方成正比，所以對電壓的波動很敏感，使用時要注意電壓的變化電壓的波動很敏感，使用時要注意電壓的變化。(2) (2) 工作時，一定令負載轉矩工作時，一定令負載轉矩TL L TL(負載轉矩負載轉矩)電機能起電機能起動，否則將起動不了。動，否則將起動不了。返回返回21220222)(UsXRsRKT由轉矩公式：由轉矩公式：其中：其中：10sn，21220222)(UXRRKTst得得Tstst：起動轉矩倍數起動轉矩倍數Ks:s:NSSTTK一般三相異步機：一般三相異步機：2.26.1SK返回返回 思考題思考題4 4見書見書p156p156：(1)(1

32、)，(2)(2)返回返回 電動機的電磁轉矩可以隨負載的變化而自動調電動機的電磁轉矩可以隨負載的變化而自動調整，這種能力稱為整，這種能力稱為自適應負載能力自適應負載能力。6.4.3 6.4.3 電動機的自適應負載能力電動機的自適應負載能力返回返回電動機轉矩電動機轉矩T T與阻轉矩與阻轉矩T TC C相平衡：相平衡：cTT 阻轉矩阻轉矩T TC C由機械負載轉矩由機械負載轉矩T TL L和機械損耗轉矩和機械損耗轉矩T T0 0組成：組成：LLCTTTTT0所以，電動機轉矩所以，電動機轉矩T近似與負載轉矩近似與負載轉矩TL平衡。平衡。TISnTL2 則：則：n0nT工作段工作段a點點TLnSI2T直

33、至新的平衡直至新的平衡I1 P10TnTLaTL a點點a 自適應負載能力是電動機區別于其它動力機械的自適應負載能力是電動機區別于其它動力機械的重要特點。重要特點。（如：柴油機當負載增加時，必須由操作（如：柴油機當負載增加時，必須由操作者加大油門，才能帶動新的負載。）者加大油門，才能帶動新的負載。）返回返回硬特性硬特性：負載變化時，轉速變化不大，運行特性好負載變化時，轉速變化不大，運行特性好硬特性硬特性軟特性軟特性0Tn 不同場合應選用不同的電機。如金屬切削，選不同場合應選用不同的電機。如金屬切削，選硬特性電機；重載起動則選軟特性電機。硬特性電機；重載起動則選軟特性電機。軟特性：軟特性：負載增

34、加時，轉速下降較快，但起動轉矩負載增加時，轉速下降較快，但起動轉矩 大，起動特性好。大，起動特性好。 6.4.4 6.4.4 機械特性的軟硬機械特性的軟硬返回返回6.5 6.5 三相異步機的使用三相異步機的使用（1）起動電流起動電流Ist 中小型鼠籠式電機起動電流為額定電流的中小型鼠籠式電機起動電流為額定電流的5-7 5-7 倍。倍。起動瞬間，起動瞬間，n=0 n=0 6.5.1 6.5.1 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動1.1.起動性能起動性能 較大較大原因：原因：旋轉磁場對靜止轉子相對轉速大；旋轉磁場對靜止轉子相對轉速大；轉子導條切割磁力線速度大；轉子導條切割磁力線速度大；轉子產

35、生感應電動勢大轉子產生感應電動勢大轉子產生感應電流大轉子產生感應電流大定子電流大定子電流大即：起動電流較大即：起動電流較大返回返回良好：起動電流小，起動轉矩大良好：起動電流小，起動轉矩大 大電流使電網電壓降低大電流使電網電壓降低 頻繁頻繁起動時造成熱量積累起動時造成熱量積累 起動電流較大的影響：起動電流較大的影響：（2 2）起動轉矩）起動轉矩 異步機起動時，雖然轉子電流較大，但因轉子異步機起動時，雖然轉子電流較大，但因轉子的功率因數很低，因此的功率因數很低，因此起動轉矩并不大起動轉矩并不大，與額定轉，與額定轉矩之比為矩之比為1.0-2.21.0-2.2。 如果起動轉矩如果起動轉矩過小過小，就不

36、能滿載起動，應設法，就不能滿載起動，應設法提高；如果起動轉矩提高；如果起動轉矩過大過大，會使傳動機構受到沖擊，會使傳動機構受到沖擊而損壞，應設法減小。而損壞，應設法減小。電機過熱電機過熱影響其他負載工作影響其他負載工作 較小較小異步機起動特性：起動電流大，起動轉矩小。異步機起動特性：起動電流大，起動轉矩小。返回返回2. 2. 起動方法起動方法（1 1） 直接起動（全壓起動）直接起動（全壓起動）（2 2） 鼠籠式電動機降壓起動鼠籠式電動機降壓起動 在起動時降低加在電動機定子繞組上的電壓，以在起動時降低加在電動機定子繞組上的電壓，以減小起動電流，鼠籠式電動機常用的降壓起動方法有減小起動電流，鼠籠式

37、電動機常用的降壓起動方法有Y Y 換接降壓換接降壓起動起動和和自耦降壓起動自耦降壓起動。返回返回 小容量的電動機（小容量的電動機（20-3020-30千瓦以下的異步電動機）千瓦以下的異步電動機） 電源容量足夠大時電源容量足夠大時優點：優點：方法簡單方法簡單缺點：缺點：起動電流較大，影響電網上其他負載正常工作。起動電流較大，影響電網上其他負載正常工作。Y 換接降壓起動換接降壓起動正常運行正常運行lUAZBYXClI 起動起動ABCXYZlUlYI電動機正常運行時，定子繞組電動機正常運行時，定子繞組三角形三角形連接；連接； 起動時，定子繞組起動時，定子繞組星型星型連接。連接。返回返回即：將定子繞組

38、上電壓降到正常工作電壓的即：將定子繞組上電壓降到正常工作電壓的 。31ZUIllY33ZUIll設：電動機每相阻抗為設：電動機每相阻抗為Z31llYII正常正常運行運行lUAZBYXClI 起動起動ABCXYZlUlYI返回返回 由于轉矩由于轉矩T和電壓和電壓UP的平方成正比，且：的平方成正比，且：PPUU31所以：所以：StstYTT31Y 降壓起動適合于降壓起動適合于空載空載或或輕載起動輕載起動的場合。的場合。Y 降壓起動的特點：降壓起動的特點： 僅適用于正常運行時為三角形接法的電動機；僅適用于正常運行時為三角形接法的電動機； Y 降壓起動時，起動電壓減小，以致起動電流降壓起動時，起動電壓

39、減小，以致起動電流減小的同時，起動轉矩也減小了。減小的同時，起動轉矩也減小了。 返回返回自耦變壓器自耦變壓器降壓起動降壓起動原理：原理：電動機起動過程中，端電壓降低，起動后，轉電動機起動過程中，端電壓降低，起動后，轉速接近額定值時，切除自耦變壓器使端電壓升高。速接近額定值時，切除自耦變壓器使端電壓升高。自耦自耦降壓起動的特點：降壓起動的特點： 適用于容量較大的或正常運行時連成星形，不能采適用于容量較大的或正常運行時連成星形，不能采用星用星- -三角起動器的籠型異步電動機；三角起動器的籠型異步電動機； 自耦降壓起動時，起動電壓減小，以致起動電流減自耦降壓起動時，起動電壓減小，以致起動電流減小的同

40、時，起動轉矩也同時減小了，只是減小的幅度小的同時，起動轉矩也同時減小了，只是減小的幅度沒有沒有Y Y 的大。的大。 返回返回RRR1222202202)(IIRXREIst（3 3）繞線式電動機起動）繞線式電動機起動原理：原理：起動時將適當的電起動時將適當的電阻阻R串入轉子繞組中，起串入轉子繞組中，起動后將動后將R 短路。短路。繞線式轉子串電阻起動繞線式轉子串電阻起動2202202)(sXRsEI由轉子電流：由轉子電流：得：得：返回返回轉子串電阻起動的特點：轉子串電阻起動的特點： 適于轉子為適于轉子為繞線式繞線式的電動機起動；的電動機起動； R2選的適當，轉子串電阻既可以降低選的適當，轉子串電

41、阻既可以降低起動電流起動電流，又，又可以增加可以增加起動轉矩起動轉矩。常用于要求起動轉矩較大的生產。常用于要求起動轉矩較大的生產機械上，如卷揚機、鍛壓機、起重機等機械上，如卷揚機、鍛壓機、起重機等。0Tn2R2R22RR202XRSm由：由：2 RSm即：即：stmTnSR2返回返回方法：方法：和電源相接的任意兩相和電源相接的任意兩相互換互換，就可實現，就可實現反轉反轉。 6.5.2 6.5.2 三相異步電動機的正、反轉三相異步電動機的正、反轉正轉正轉反轉反轉A B CM3電電 源源ABCM3電電 源源返回返回改變電源頻率改變電源頻率 f1( (變頻調速變頻調速) )2. 2. 改變磁極對數改

42、變磁極對數 p3. 3. 改變轉差率改變轉差率 s調速方法：調速方法：無級調速無級調速有級調速有級調速無級調速無級調速6.5.3 6.5.3 三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速00nnnspfsnsn106011由：由：得：得：返回返回 調速就是在同一負載下能得到不同的轉速，以調速就是在同一負載下能得到不同的轉速，以滿足生產過程的要求。滿足生產過程的要求。 U、f 可可 變變M33整流電路整流電路逆變電路逆變電路50 Hz控制控制電路電路n0Tn0fNf1 fN 直直 流流f2 f1（1 1）改變電源頻率）改變電源頻率f1調速調速（無極調速）（無極調速）stTnf返回返回頻率調節范圍：頻

43、率調節范圍：0.5-3200.5-320Hz（2 2）改變磁極對數）改變磁極對數p調速調速（有極調速）（有極調速）U1U2U3U4U1U2U3U4(a) p =2(b) p =1SSNNSN由式：由式：pfn1060知：知：nnp0所以，可以通過改變磁極對數所以，可以通過改變磁極對數p p來進行調速。來進行調速。返回返回（3 3）改變轉差率）改變轉差率s調速調速（無極調速）（無極調速）R2R2+ RCn0Tn0TMM33RCTL 由于由于p的取值是跳躍性的，因此，這類電動機的取值是跳躍性的，因此，這類電動機的調速是的調速是有極有極的，且用于對的，且用于對轉速變化要求不高轉速變化要求不高的的場合

44、。場合。適用于繞線式電動機適用于繞線式電動機方法：方法：在繞線在繞線式電動機的轉式電動機的轉子電路中接入子電路中接入調速電阻，改調速電阻，改變電阻的大小變電阻的大小就可得到平滑就可得到平滑調速。調速。202XRsm返回返回1. 型號型號 6.6 6.6 銘牌數據銘牌數據同步轉速同步轉速15001500轉轉/ /分分Y 132 M - 4 三相異步電動機三相異步電動機型型 號號 Y132M4 功功 率率 3 kW 頻頻 率率 50Hz電電 壓壓 380 V 電電 流流 7.2 A 接接 法法 Y轉轉 速速 1440r/min 功率因數功率因數 0.76 絕緣等級絕緣等級 B分）轉/( 600pf

45、n 三相異步電動機三相異步電動機機座中心高（機座中心高（132mm132mm）機座長度代號：機座長度代號：M-M-中機座中機座S-S-短機座短機座L-L-長機座長機座磁極數磁極數( (極對數極對數p p=2)=2)由：由：返回返回產品名稱產品名稱新代號新代號 漢字意義漢字意義老代號老代號異步電動機異步電動機繞線式異步電動機繞線式異步電動機防爆型異步電動機防爆型異步電動機高起動轉矩異步電動機高起動轉矩異步電動機Y YYRYRYBYBYQYQ異異異繞異繞異爆異爆異起異起J J，JQJQJRJR，JROJROJBJB，JBSJBSJQJQ，JQOJQO異步電動機產品名稱代號異步電動機產品名稱代號返回

46、返回則：則：0.04 150014401500s電機軸上的轉速電機軸上的轉速（n) )，即轉子的轉速，即轉子的轉速。如：如：n =1440 =1440 轉轉/ /分分2. 2. 轉速轉速 三相異步電動機三相異步電動機型型 號號 Y132M4 功功 率率 3 kW 頻頻 率率 50Hz電電 壓壓 380 V 電電 流流 7.2 A 接接 法法 Y轉轉 速速 1440r/min 功率因數功率因數 0.76 絕緣等級絕緣等級 B14401440轉轉/ /分分轉差率轉差率返回返回3. 接法接法Y 接接 指定子三相繞組的接法指定子三相繞組的接法 接接 三相異步電動機三相異步電動機型型 號號 Y132M4

47、 功功 率率 3 kW 頻頻 率率 50Hz電電 壓壓 380 V 電電 流流 7.2 A 接接 法法 Y轉轉 速速 1440r/min 功率因數功率因數 0.76 絕緣等級絕緣等級 BY/ 接法接法V1W1U1U2V2W2V2V1W2U1U2W1返回返回W2U2V2W1U1V1接電源接電源W2U2V2W1U1V1接電源接電源W2U2V2W1U1V1接線盒接線盒 三相異步電動機三相異步電動機型型 號號 Y132M4 功功 率率 3 kW 頻頻 率率 50Hz電電 壓壓 380 V 電電 流流 7.2 A 接接 法法 Y轉轉 速速 1440r/min 功率因數功率因數 0.76 絕緣等級絕緣等級

48、 B4. 4. 電壓電壓指電動機額定運行狀態時定子繞組上的指電動機額定運行狀態時定子繞組上的線電壓值線電壓值。380V例如：例如：銘牌數據為銘牌數據為 380V/220V,Y/380V/220V,Y/ 是指：是指： 線電壓為線電壓為380V時采用時采用Y接法；接法； 線電壓為線電壓為220V時采用時采用 接法接法。注意：注意：一般規定電動機的運行電壓不能高于或低于額一般規定電動機的運行電壓不能高于或低于額定值的定值的5 5。返回返回電壓波動對電動機的影響電壓波動對電動機的影響1221IIEsnU（2 2）電壓低于額定值時，引起轉速下降，電流增加。電壓低于額定值時，引起轉速下降，電流增加。202

49、sEE 返回返回NfU11144. 411IU（1 1）電壓高于額定值時，引起磁通增大，定子電流電壓高于額定值時，引起磁通增大，定子電流增加，電機過熱，定子鐵心過熱。增加，電機過熱，定子鐵心過熱。nnns0 三相異步電動機三相異步電動機型型 號號 Y132M4 功功 率率 3 kW 頻頻 率率 50Hz電電 壓壓 380 V 電電 流流 7.2 A 接接 法法 Y轉轉 速速 1440r/min 功率因數功率因數 0.76 絕緣等級絕緣等級 B5. 5. 額定電流額定電流指電動機在額定運行狀態時定子繞組的指電動機在額定運行狀態時定子繞組的線電流值線電流值。7.2A線電流為線電流為 6.48A 時

50、，采用時，采用 Y 接法；接法；線電流為線電流為 11.2A 時，采用時，采用 接法。接法。例如：例如：銘牌數據為銘牌數據為6.48A/11.2A，Y/ 是指：是指：返回返回 指電動機在額定運行時軸上輸出的機械功率值指電動機在額定運行時軸上輸出的機械功率值P2 2，不等于從電源吸收的功率，不等于從電源吸收的功率P1 1。兩者的關系為：。兩者的關系為： 12PPCOSIUPNN31其中：其中：一般取一般取72729393為電動機的效率為電動機的效率 三相異步電動機三相異步電動機型型 號號 Y132M4 功功 率率 3 kW 頻頻 率率 50Hz電電 壓壓 380 V 電電 流流 7.2 A 接接

51、 法法 Y轉轉 速速 1440r/min 功率因數功率因數 0.76 絕緣等級絕緣等級 B6. 6. 功率與效率功率與效率3KW返回返回 三相異步電動機三相異步電動機型型 號號 Y132M4 功功 率率 3 kW 頻頻 率率 50Hz電電 壓壓 380 V 電電 流流 7.2 A 接接 法法 Y轉轉 速速 1440r/min 功率因數功率因數 0.76 絕緣等級絕緣等級 B7. 功率因數功率因數0.76cos 額定負載時功率因數一般額定負載時功率因數一般為為0.7-0.90.7-0.9，空載時功率因數很，空載時功率因數很低約為低約為0.2-0.30.2-0.3，使用中應選擇，使用中應選擇合適容

52、量的電動機，合適容量的電動機，防止防止“大大馬馬” ” 拉拉“小車小車”的現象。的現象。P2PNcos 額定負載時功率因額定負載時功率因數最大。數最大。返回返回8. 8. 絕緣等級絕緣等級 按電動機繞組所用的絕緣材料在使用時容許的按電動機繞組所用的絕緣材料在使用時容許的極極限溫度限溫度來分級的。來分級的。 極限溫度：極限溫度：指電動機絕緣結構中最熱點的最高容指電動機絕緣結構中最熱點的最高容許溫度。許溫度。 絕緣等級絕緣等級/ /極限溫度極限溫度絕緣等級絕緣等級極限溫度極限溫度AEBFHC105C120C130C155C180 三相異步電動機三相異步電動機型型 號號 Y132M4 功功 率率 3

53、 kW 頻頻 率率 50Hz電電 壓壓 380 V 電電 流流 7.2 A 接接 法法 Y轉轉 速速 1440r/min 功率因數功率因數 0.76 絕緣等級絕緣等級 BB返回返回例例2 2：有一有一Y225M-4Y225M-4型三相異步電動機，其額定數據如下：型三相異步電動機，其額定數據如下：功率：功率：45KW45KW， 轉速：轉速：1480r/min1480r/min，電壓：電壓：380V380V，效率：效率：92.3%92.3%，功率因數：功率因數：0.880.88， I Istst/I/IN N：7,7,T Tstst/T/TN N：1.9, 1.9, T Tmaxmax/T/TN

54、N：2.22.2求：求：（1 1）額定電流，（額定電流，（2 2）額定轉差率，（）額定轉差率，（3 3）額定轉矩，）額定轉矩，（4 4）最大轉矩，（）最大轉矩，（5 5）起動轉矩。）起動轉矩。解：解：（1 1）額定電流）額定電流I IN Ncos312NNIUPP由：由：AUPINN2 .84923. 088. 038031045cos310332得：得：返回返回（2 2）額定轉差率）額定轉差率S SN N由：由：min/1480 rn min/15000rn 得：得：或由：或由： Y225M-4Y225M-4型，知電機磁極為型，知電機磁極為4 4，則極對數，則極對數p=2p=2得：得：min/15000rn 013. 015001480150000nnnSN則：則：（3 3）額定轉矩）額定轉矩T TN NmNnPTN4 .290148045955095502返回返回（4 4）最大轉矩）最大轉矩T TmaxmaxmNTTTTNN9 .6384 .2902 . 2maxmax（5 5）起動轉矩）起動轉矩T TststmNTTTTNNstst8 .5514 .2909