1、第四章第四章 異步電動機異步電動機 第一節第一節 三相異步電動機三相異步電動機 第二節第二節 單相異步電動機單相異步電動機返回主目錄返回主目錄圖圖4-1 籠型三相異步電動機籠型三相異步電動機 軸承蓋軸承蓋端蓋端蓋接線盒接線盒散熱筋散熱筋轉軸轉軸轉子轉子風扇風扇罩殼罩殼軸承軸承機座機座第一節第一節 三相異步電動機三相異步電動機一、三相異步電動機的基本結構一、三相異步電動機的基本結構（3）機座）機座 定子繞組組成一個在空間依次相差定子繞組組成一個在空間依次相差 電角度的三相對稱繞電角度的三相對稱繞組，其首端分別為組，其首端分別為 、 、 ，末端分，末端分 、 、 ，可接，可接成星形或三角形，如成星

2、形或三角形，如 圖圖4-2 所示。主要產生旋轉磁場。所示。主要產生旋轉磁場。1U1V1W2U2V2W1201定子定子電動機主磁路的一部分，有良好的導磁性能。電動機主磁路的一部分，有良好的導磁性能。為了減小鐵心損耗，采用為了減小鐵心損耗，采用0.5mm厚硅鋼沖片厚硅鋼沖片疊成圓筒形，并壓疊成圓筒形，并壓裝在機座內。在定子鐵心內圓上沖有均勻分布的槽，用于嵌放裝在機座內。在定子鐵心內圓上沖有均勻分布的槽，用于嵌放三相定子繞組。三相定子繞組。（2）定子繞組）定子繞組（1）定子鐵心）定子鐵心固定和支撐作用。固定和支撐作用。圖圖4-2 三相異步電動機定子繞組的聯結三相異步電動機定子繞組的聯結星形接法星形接

3、法三角形接法三角形接法2轉子轉子 電動機的轉子電路部分，其作用是感應電動勢、流過電流并電動機的轉子電路部分，其作用是感應電動勢、流過電流并產生電磁轉矩。產生電磁轉矩。（3）轉子繞組）轉子繞組支撐轉子鐵心和輸出電動機的機械轉矩。支撐轉子鐵心和輸出電動機的機械轉矩。（2）轉軸）轉軸電動機主磁路的一部分，也用電動機主磁路的一部分，也用0.5mm厚且相互絕緣的硅鋼片厚且相互絕緣的硅鋼片疊壓成圓柱體，中間壓裝轉軸，外圓上沖有均勻分布的槽，疊壓成圓柱體，中間壓裝轉軸，外圓上沖有均勻分布的槽，用以放置轉子繞組。用以放置轉子繞組。（1）轉子鐵心）轉子鐵心圖圖4- 3 籠型轉子籠型轉子 銅條籠型轉銅條籠型轉子子

4、鑄鋁籠型轉鑄鋁籠型轉子子圖圖4-4 繞線式轉子繞線式轉子 三相轉子繞組三相轉子繞組轉軸轉軸集電環集電環電刷電刷電刷外接線電刷外接線轉子繞組出線端轉子繞組出線端二、二、三三相異步電動機的銘牌相異步電動機的銘牌 圖圖4-5 三相異步電動機銘牌三相異步電動機銘牌 在三相異步電動機的機座上有一塊銘牌，銘牌上標出了在三相異步電動機的機座上有一塊銘牌，銘牌上標出了該電動機的主要技術數據。該電動機的主要技術數據。 磁極數，磁極數，4表示四極表示四極機座類型（機座類型（L表示長機座，表示長機座，M表示中表示中 機機 座，座，S表示短機座）表示短機座）中心高度（中心高度（mm）異步電動機異步電動機 Y 112

5、M 41型號型號(Y112M4）2額定值額定值電動機在加額定電壓、輸出額定功率時，流入定子繞組的電動機在加額定電壓、輸出額定功率時，流入定子繞組的線電流線電流。電動機在額定狀態下運行時，定子繞組所加的電動機在額定狀態下運行時，定子繞組所加的線電壓線電壓。電動機在額定工作狀態下運行時，軸上電動機在額定工作狀態下運行時，軸上輸出的機械功率輸出的機械功率。NNNNNcos3 IUP 式中，式中， 為額定效率，為額定效率， 為額定功率因數。為額定功率因數。 N Ncos （1）額定功率）額定功率 (kW)NP（2）額定電壓）額定電壓 (kV或或V)NU（3）額定電流）額定電流 (A) NI額定功率與其

6、他額定值之間的關系額定功率與其他額定值之間的關系（4）額定轉速）額定轉速 (r/min) Nn在額定電壓下，定子繞組應采用的聯結方法。在額定電壓下，定子繞組應采用的聯結方法。Y系列電動機，系列電動機，4kW以上者均采用三角形接法。以上者均采用三角形接法。（6）接法）接法() 電動機所接交流電源的頻率。我國電網的頻率規定為電動機所接交流電源的頻率。我國電網的頻率規定為50Hz。Nf（5）額定頻率）額定頻率 (Hz)電動機在額定狀態下運行時的轉速。電動機在額定狀態下運行時的轉速。（7）工作方式）工作方式 S1連續；連續；S2短時間；短時間；S3斷續。斷續。（8）絕緣等級）絕緣等級 根據絕緣材料允許

7、的最高溫度分為根據絕緣材料允許的最高溫度分為Y、A、E、B、F、H、C級，見表級，見表4-1，系列電動機多采用，系列電動機多采用E、B級級絕緣。絕緣。表表4-1 絕緣材料耐熱等級絕緣材料耐熱等級 18018015513012010590CHFBEAY等級等級最高允許溫度最高允許溫度/C三、三相異步電動機的基本工作原理三、三相異步電動機的基本工作原理在三相定子繞組中流過三相對稱交流電流，其波形如圖在三相定子繞組中流過三相對稱交流電流，其波形如圖4-7。圖圖4-6 兩極定子繞組結構示意圖兩極定子繞組結構示意圖1旋轉磁場的產生旋轉磁場的產生結構結構示意圖示意圖接線接線原理圖原理圖據電流的參考方向（首

8、端流入）據電流的參考方向（首端流入）和波形圖判斷電流的實際方向和波形圖判斷電流的實際方向電流為負時，實際電流從線圈末端電流為負時，實際電流從線圈末端流進，首端流出。流進，首端流出。電流為正時，實際電流為正時，實際電流從線圈首端流電流從線圈首端流進，末端流出；進，末端流出；圖圖4-8 兩極旋轉磁場示意圖兩極旋轉磁場示意圖 放大放大還原還原對于對于 對磁極電動機，旋轉磁場的轉速對磁極電動機，旋轉磁場的轉速p3) 對于兩極（即磁極對數對于兩極（即磁極對數 =1）電動機，旋轉磁場轉速）電動機，旋轉磁場轉速 p1160fn 旋轉磁場的特點旋轉磁場的特點1）定子三相繞組的合成磁場為旋轉磁場。）定子三相繞組

9、的合成磁場為旋轉磁場。2）旋轉磁場的轉向決定于三相電流的相序。若要改變旋轉磁）旋轉磁場的轉向決定于三相電流的相序。若要改變旋轉磁場轉向，只須將三相電源進線中的任意兩相對調即可。場轉向，只須將三相電源進線中的任意兩相對調即可。pfn1160 (4-1)式中，式中， 是旋轉磁場轉速，亦稱同步轉速（是旋轉磁場轉速，亦稱同步轉速（r/min）；）； 是電源頻率（是電源頻率（ ）；）； 是磁極對數。是磁極對數。 1n1f Hzp問題問題1.1.怎樣產生怎樣產生兩對磁極兩對磁極? ?圖圖4-9 三相異步電動機旋轉原理圖三相異步電動機旋轉原理圖 2旋轉原理旋轉原理結論：結論：轉子的轉向和旋轉磁場的轉向一致。

10、若改變旋轉磁轉子的轉向和旋轉磁場的轉向一致。若改變旋轉磁場的轉向，則可改變轉子的轉向。場的轉向，則可改變轉子的轉向。旋轉磁場與轉子導體旋轉磁場與轉子導體間有相對運動間有相對運動感應電動勢感應電動勢右手定則右手定則感應電流感應電流左手定則左手定則電磁力電磁力電磁轉矩電磁轉矩因為，如果轉子的轉速因為，如果轉子的轉速 達到同步轉速達到同步轉速 ，則轉子導體將不，則轉子導體將不再切割磁力線，因而感應電動勢、感應電流和電磁場轉矩均為再切割磁力線，因而感應電動勢、感應電流和電磁場轉矩均為零，轉子將減速，因此，轉子轉速總是低于同步轉速。零，轉子將減速，因此，轉子轉速總是低于同步轉速。1nnn1n“異步異步”

11、的含義是指轉子的轉速的含義是指轉子的轉速 永遠比同步轉速永遠比同步轉速 （既旋（既旋轉磁場的轉速）小。轉磁場的轉速）小。異步電動機的異步電動機的“異步異步”的含的含義義感應電機感應電機旋轉磁場的同步轉速旋轉磁場的同步轉速 與轉子轉速與轉子轉速 之差稱為轉差。之差稱為轉差。轉差與同步轉速轉差與同步轉速 之比稱為轉差率之比稱為轉差率 ，用，用 表示，即表示，即 1nn1nss轉差率轉差率轉差率轉差率 是三相異步電動機的一個重要參數。它對電機的是三相異步電動機的一個重要參數。它對電機的運行有著極大的影響。其大小也能反映轉子轉速。即運行有著極大的影響。其大小也能反映轉子轉速。即s11nnns (4-2

12、) )1 (1snn 若定子繞組增加一倍，且每個繞組在空間以相差若定子繞組增加一倍，且每個繞組在空間以相差 的角度排列，并把相差的角度排列，并把相差 的兩個繞組首尾相串，組成的兩個繞組首尾相串，組成一相繞組，則可構成四極（一相繞組，則可構成四極（ =2）電動機。）電動機。 60 180p 電動機起動瞬間，轉子轉速電動機起動瞬間，轉子轉速 ，轉差率，轉差率 =1；理；理想空載時，轉子轉速想空載時，轉子轉速 ，轉差率，轉差率 ；因此，電動；因此，電動機在電動狀態下運行時，轉差率機在電動狀態下運行時，轉差率 =01。 0 ns1nn 0 ss答案答案1 已知已知Y112M4三相電動機的同步轉速三相電

13、動機的同步轉速 r/min，額定轉速為，額定轉速為1440r/min，空載時的轉差率，空載時的轉差率 。求該電動機的磁極對數求該電動機的磁極對數 ， 額定轉差率額定轉差率 和空載轉速和空載轉速 。 15001 n0026. 00 SpNs0n2150050606011 nfp04. 01500144015001N1N nnns1496min/r )15000026. 01500()1(100 nsnr/min例例4-1解解式中，式中， 是線電壓，是線電壓， 是線電流，是線電流， 是電動機的功率因數是電動機的功率因數lUlI1cos 四、三相異步電動機的運行特性四、三相異步電動機的運行特性%10

14、012 PP 11cos3 llIUP nFeCu12PPPPP 式中，式中， 是定子繞組及轉子繞組中的銅損耗，是定子繞組及轉子繞組中的銅損耗， 鐵心中存鐵心中存在的鐵損耗，在的鐵損耗， 是在運行過程中克服機械摩擦、風的阻力等是在運行過程中克服機械摩擦、風的阻力等所形成的機械損耗。此式稱為功率平衡方程式所形成的機械損耗。此式稱為功率平衡方程式 。CuPFePnP轉矩特性轉矩特性1P1） 三相異步電動機在穩定運行時，電源輸入的功率三相異步電動機在穩定運行時，電源輸入的功率2P2）軸上輸出的機械功率）軸上輸出的機械功率 3）機械效率）機械效率02TTT T根據力學知識，旋轉體的機械功率等于作用在旋

15、轉體上的轉矩根據力學知識，旋轉體的機械功率等于作用在旋轉體上的轉矩與它的機械角速度的乘積，即與它的機械角速度的乘積，即 。 TP nPnPPT22229550260 額定輸出轉矩為額定輸出轉矩為式中，式中， 是額定輸出功率（是額定輸出功率（kW）；）； 是額定轉速是額定轉速（r/min）；）； 是額定輸出轉矩（是額定輸出轉矩（Nm）。）。 NPNnNTNNNNNNN95502601000nPnPPT (4-5)4）電磁轉矩）電磁轉矩式中，式中， 為電磁轉矩，為電磁轉矩， 為輸出轉矩，為輸出轉矩， 為空載阻轉矩為空載阻轉矩 ，此，此式稱為轉矩平衡方程式式稱為轉矩平衡方程式 。T2T0T2T5）輸

16、出轉矩）輸出轉矩故故2P式中，式中， 為輸出功率（為輸出功率（kW）三相異步電動機的電磁轉矩三相異步電動機的電磁轉矩 與定子繞組上的電壓和頻率、轉與定子繞組上的電壓和頻率、轉差率、轉子電路參數等有著密切聯系，其關系式為差率、轉子電路參數等有著密切聯系，其關系式為T 式中，式中， 是定子繞組電壓；是定子繞組電壓； 是交流電源的頻率；是交流電源的頻率； 是轉子繞是轉子繞組每相的電阻；組每相的電阻； 是電動機靜止不動時轉子繞組每相的感是電動機靜止不動時轉子繞組每相的感抗；抗； 是電動機結構常數；是電動機結構常數； 是轉差率。是轉差率。1U1f2R20XCs對于某臺電動機而言，當定子繞組上的電壓及頻率

17、一定對于某臺電動機而言，當定子繞組上的電壓及頻率一定時，轉子電路等參數均為常數。此時，電動機的電磁轉矩時，轉子電路等參數均為常數。此時，電動機的電磁轉矩 僅與轉差率僅與轉差率 有關。有關。Ts轉矩特性曲線轉矩特性曲線 220221212sXRfUsCRT (4-6)圖圖4-10 轉矩特性曲線轉矩特性曲線 由圖看出：當由圖看出：當 時，時， ，隨著，隨著 增大，增大， 也開始也開始增大，達到最大值增大，達到最大值 以后，以后， 隨隨 增大而減小。增大而減小。0 s0 TsTmTTs 有兩臺三相異步電動機，額定功率均為有兩臺三相異步電動機，額定功率均為10kW，其，其中一臺額定轉速為中一臺額定轉速

18、為980r/min，另一臺為，另一臺為1430r/min。試求它。試求它們在額定狀態下的輸出轉矩。們在額定狀態下的輸出轉矩。 143010955095502NN22N nPTNm66.78 Nm98010955095501NN11N nPTNm97.45 Nm由式（由式（4-5）可得）可得例例4-2解解 把圖把圖4-10順時針轉順時針轉 并把并把 換成換成 ，變成圖，變成圖4-11所示的所示的 與與 之間的關系曲線，該曲線稱為機械特性曲線。之間的關系曲線，該曲線稱為機械特性曲線。 90nsnT圖圖4-11 機械特性曲線機械特性曲線 2機械特性機械特性 stTNststTTK （4-7） 電動機

19、剛接通電源電動機剛接通電源,但尚未開始轉動（但尚未開始轉動（ =1）的一瞬間，）的一瞬間，軸上所產生的轉矩稱為起動轉矩軸上所產生的轉矩稱為起動轉矩 。起動轉矩必須大于電動機所。起動轉矩必須大于電動機所帶機械負載的阻力矩，否則不能起動。通常用起動能力帶機械負載的阻力矩，否則不能起動。通常用起動能力 表表示，它定義為起動轉矩示，它定義為起動轉矩 與額定轉矩與額定轉矩 之比，即之比，即 sstKstTNT電動機能夠提供的極限轉矩。電動機的最大轉矩與額定轉矩之電動機能夠提供的極限轉矩。電動機的最大轉矩與額定轉矩之比稱為電動機的過載能力，也稱過載系數，用比稱為電動機的過載能力，也稱過載系數，用 表示，即

20、表示，即m NmmTT （4-8）（1）起動轉矩）起動轉矩mT（2）最大轉矩）最大轉矩問題問題3 3：電動機一但過載，：電動機一但過載， 會很快停轉。會很快停轉。 停轉時，會發生什么？停轉時，會發生什么？問題問題2.2.若電動機所拖動的負載若電動機所拖動的負載阻力矩大于最大轉矩，會怎樣？阻力矩大于最大轉矩，會怎樣？臨界轉速臨界轉速 和臨界轉差率和臨界轉差率mnms 最大轉矩所對應的轉速和轉差率分別稱為臨界轉速最大轉矩所對應的轉速和轉差率分別稱為臨界轉速 和和臨界轉差率臨界轉差率 ， 的值約在的值約在0.040.4之間，通過分析可知，之間，通過分析可知， 可用下式計算可用下式計算mnmsmsms

21、202mXRs （4-9）由上式可知，出現最大轉矩時的臨界轉差率由上式可知，出現最大轉矩時的臨界轉差率 和和 成正成正比，當比，當 = ， （起動時），則可使最大轉矩（起動時），則可使最大轉矩出現在起動瞬間。出現在起動瞬間。ms2R2R20X1m ss應用應用 起重設備中廣泛采用的起重設備中廣泛采用的繞線轉子異步電動機繞線轉子異步電動機就是利就是利用了這一特點，保證電動機有足夠大的起動轉矩來提升重。用了這一特點，保證電動機有足夠大的起動轉矩來提升重。即即 轉速從轉速從 到到 之間的區域（電動機正常運行工作區）。之間的區域（電動機正常運行工作區）。該段曲線表明：當負載轉矩增大時，電磁轉矩增大，電

22、動機該段曲線表明：當負載轉矩增大時，電磁轉矩增大，電動機轉速略有下降。轉速略有下降。0nmn轉速從轉速從0到到 之間的區域。該段曲線表明：當負載轉矩增大之間的區域。該段曲線表明：當負載轉矩增大到超過電動機最大轉矩時，電動機轉速將急劇下降，直到停到超過電動機最大轉矩時，電動機轉速將急劇下降，直到停轉。通常電動機都有一定的過載能力，起動后會很快通過不轉。通常電動機都有一定的過載能力，起動后會很快通過不穩定運行區而進入穩定運行區工作。由于三相異步電動機機穩定運行區而進入穩定運行區工作。由于三相異步電動機機械特性的穩定運行區比較平坦，即隨著負載轉矩的變化，電械特性的穩定運行區比較平坦，即隨著負載轉矩的

23、變化，電動機轉速變化很小，因此其機械特性為硬特性。動機轉速變化很小，因此其機械特性為硬特性。mn（2）非穩定運行區）非穩定運行區對于機械特性曲線，可分為兩個區域：對于機械特性曲線，可分為兩個區域：（1）穩定運行區）穩定運行區電動機將因拖不動負載而被迫停轉。電動機將因拖不動負載而被迫停轉。 答案答案21）電動機所產生的電磁轉矩）電動機所產生的電磁轉矩 與電源電壓與電源電壓 的平方成正的平方成正比，因此電源電壓的波動對電動機的轉矩影響很大。比，因此電源電壓的波動對電動機的轉矩影響很大。T1U結合式（結合式（4-6）、式（）、式（4-9），得出），得出結論結論：mT2R2R2）最大轉矩）最大轉矩 與

24、轉子電阻與轉子電阻 無關，因此適當調整無關，因此適當調整 可改變可改變機械特性，而最大轉矩不變。機械特性，而最大轉矩不變。電動機電流很大，若時間電動機電流很大，若時間過長，則會燒壞電動機。過長，則會燒壞電動機。答案答案3 一臺三相異步電動機的一臺三相異步電動機的 =380V， =20A， =10kW， 0.84， 1460r/min， 1.8， 2.2， 試求額定轉矩試求額定轉矩 ，起動轉矩，起動轉矩 ， 最大轉矩最大轉矩 ，額定效，額定效率率 。 NUNINP 1cos Nn stK m NTstTmaxTN %44.90%10006.1110%1001NN PP 據式（據式（4-5） 據式

25、（據式（4-7） 據式（據式（4-8） 例例4-3解解故故84. 0203803cos31NN1 IUPW11.06kW1P輸入功率輸入功率 為為 NmmaxTT 2.265.41Nm143.90Nm NststTKT1.865.41Nm 117.74Nm14601095509550NNN nPTNm65.451Nm五、三相異步電動機的起動、反轉、調速和制動五、三相異步電動機的起動、反轉、調速和制動1起動起動（1）三相籠型異步電動機的起動三相籠型異步電動機的起動 1）全壓起動全壓起動 2）減壓起動減壓起動 定子繞組串電阻或電抗減壓起動定子繞組串電阻或電抗減壓起動 Y/減壓減壓起動起動 自耦變壓

26、器減壓起動自耦變壓器減壓起動 （2）三相繞線式異步電動機的起動三相繞線式異步電動機的起動 1）轉子串電阻起動轉子串電阻起動 2）轉子串頻敏變阻器起動轉子串頻敏變阻器起動 2反轉反轉 3調速調速（1）變極調速變極調速 （2）變頻調速變頻調速 （3）改變轉差率改變轉差率s調速調速 4制動制動 （1）能耗制動能耗制動 （2）反接制動反接制動 1）電源反接制動）電源反接制動 2）倒拉反接制動）倒拉反接制動 3）起動設備簡單、經濟、操作方便、運行可靠。）起動設備簡單、經濟、操作方便、運行可靠。三相異步電動機開始起動的瞬間，由于轉速三相異步電動機開始起動的瞬間，由于轉速 ，轉子，轉子導體以最大的相對速度切

27、割旋轉磁場，從而產生最大的感應導體以最大的相對速度切割旋轉磁場，從而產生最大的感應電動勢，因此，起動瞬間轉子導體電流最大，這樣就使定子電動勢，因此，起動瞬間轉子導體電流最大，這樣就使定子繞組也出現很大的起動電流，其值約為額定電流的繞組也出現很大的起動電流，其值約為額定電流的47倍，倍，0 n1起動起動電動機起動的三個基本要求：電動機起動的三個基本要求：stI 1）起動電流）起動電流 應盡量小；應盡量??； stT2）起動轉矩）起動轉矩 足夠大；足夠大；起動電流大起動電流大? ?（1）三相籠型異步電動機的起動）三相籠型異步電動機的起動1）全壓起動）全壓起動 一般一般10k以下的電動機可采用全壓起動

28、。以下的電動機可采用全壓起動。2）減壓起動）減壓起動 減壓起動可減小起動電流，但由于起動轉矩隨減壓起動可減小起動電流，但由于起動轉矩隨電壓的平方而降低，因此也大大減小了起動轉矩，因此減壓電壓的平方而降低，因此也大大減小了起動轉矩，因此減壓起動僅適用于在空載或輕載情況下起動的電動機。起動僅適用于在空載或輕載情況下起動的電動機。 定子繞組串電阻或電抗減壓起動定子繞組串電阻或電抗減壓起動 Y/減壓起動減壓起動 自耦變壓器減壓起動自耦變壓器減壓起動 定子繞組串電阻或電抗減壓定子繞組串電阻或電抗減壓起動起動 圖圖4-12 籠型異步電動機定籠型異步電動機定 子串電阻減壓起動線路圖子串電阻減壓起動線路圖 缺

29、點缺點: 只適合輕載起動，且只適合輕載起動，且起動時電能損耗大。起動時電能損耗大。優點優點: 起動平穩，運行可靠，起動平穩，運行可靠，設備簡單。設備簡單。這種起動方式，其起動電流和這種起動方式，其起動電流和起動轉矩只有直接起動時的起動轉矩只有直接起動時的1/3。圖圖4-13 籠型異步電動機籠型異步電動機 Y/減壓起動線路圖減壓起動線路圖 Y/減壓起動減壓起動缺點：只適用于正常運行時定缺點：只適用于正常運行時定子繞組為子繞組為聯結的電動機，而聯結的電動機，而且只能輕載起動。且只能輕載起動。優點：設備簡單，成本低，優點：設備簡單，成本低，運行可靠；運行可靠； 自耦變壓器減壓起動自耦變壓器減壓起動圖

30、圖4-14籠型異步電動機自籠型異步電動機自耦變壓器減壓起動線路圖耦變壓器減壓起動線路圖 缺點：設備成本較高，不能頻繁缺點：設備成本較高，不能頻繁起動。起動。優點：起動轉矩較其他方法大，而優點：起動轉矩較其他方法大，而且可靈活選擇自耦變壓器的抽頭以且可靈活選擇自耦變壓器的抽頭以得到合適的起動電流和起動轉矩。得到合適的起動電流和起動轉矩。圖圖 4-15 繞線式異步電動機轉子串電阻起動繞線式異步電動機轉子串電阻起動 （2）三相繞線式異步電動機的起動）三相繞線式異步電動機的起動1）轉子串電阻起動）轉子串電阻起動起動時觸點全部斷開，在起動時觸點全部斷開，在起動過程中，逐級依次閉起動過程中，逐級依次閉合觸

31、點，切除起動電阻。合觸點，切除起動電阻。特點：減小起動電流，特點：減小起動電流， 提高起動轉矩。提高起動轉矩。應用：應用：適用于重載起動適用于重載起動圖圖4-16 繞線式異步電動機轉子串頻敏變阻器起動繞線式異步電動機轉子串頻敏變阻器起動 2）轉子串頻敏變阻器起動）轉子串頻敏變阻器起動頻敏變阻器是其電阻和電抗值頻敏變阻器是其電阻和電抗值隨頻率而變化的裝置。隨頻率而變化的裝置。特點特點：減小起動電流，增大起動：減小起動電流，增大起動轉矩，同時起動的平滑性優于轉轉矩，同時起動的平滑性優于轉子串電阻分級起動；結構簡單，子串電阻分級起動；結構簡單，成本較低，使用壽命長。成本較低，使用壽命長。2反轉反轉

32、異步電動機的轉動方向是和旋轉磁場的方向一致的，因異步電動機的轉動方向是和旋轉磁場的方向一致的，因此改變旋轉磁場的旋轉方向，即可改變電動機的轉動方向。此改變旋轉磁場的旋轉方向，即可改變電動機的轉動方向。而改變旋轉磁場的旋轉方向，只須把三相異步電動機的任意而改變旋轉磁場的旋轉方向，只須把三相異步電動機的任意兩根電源線對調即可。兩根電源線對調即可。3調速調速 在一定的負載下，人為地改變電動機的轉速以滿足生產機在一定的負載下，人為地改變電動機的轉速以滿足生產機械的工作速度稱為調速。械的工作速度稱為調速。 機械調速機械調速通過改變傳動機構速比的調速方法。通過改變傳動機構速比的調速方法。 電氣調速電氣調速

33、通過改變電動機電氣參數的調速方法。通過改變電動機電氣參數的調速方法。pfsnsn1160)1()1( 由此可知，異步電動機的轉速可通過改變電源頻率由此可知，異步電動機的轉速可通過改變電源頻率 、改變磁、改變磁極對數極對數 和改變轉差率和改變轉差率 的方法來調節。的方法來調節。1fps（1）變極調速）變極調速 這種調速方法是通過改變定子繞組的接線方式，來改變定子這種調速方法是通過改變定子繞組的接線方式，來改變定子磁極對數，從而改變同步轉速，以達到改變轉子轉速的目的。磁極對數，從而改變同步轉速，以達到改變轉子轉速的目的。變極調速一般只用于籠型異步電動機。變極調速一般只用于籠型異步電動機。根據式（根

34、據式（4-1）、式（）、式（4-2）可知，電動機的轉速）可知，電動機的轉速31234561 2 34 5 61 2 34 5 6Y接YY接456121 2 35 61 2 34 5 6接YY接4a)b)圖圖4-17 三相籠型異步電動機兩種常用變極接線三相籠型異步電動機兩種常用變極接線 變極前：電動機每相繞組變極前：電動機每相繞組的兩個的兩個“半相繞組半相繞組”電流方向電流方向相同，如圖實線箭頭所示，電相同，如圖實線箭頭所示，電動機為多極數動機為多極數 。 p2變極后：變極后：電動機每相繞組的兩電動機每相繞組的兩個個“半相繞組半相繞組”電流方向相反，電流方向相反，如圖中虛線箭頭所示，電動機如圖中

35、虛線箭頭所示，電動機極數減半，共極數減半，共 個極。個極。p（2）變頻調速）變頻調速 由于電源是固定不變的由于電源是固定不變的50HZ交流電，因此變頻調速需要專交流電，因此變頻調速需要專用的變頻設備，以便給定子繞組提供不同頻率的交流電，才能用的變頻設備，以便給定子繞組提供不同頻率的交流電，才能實現變頻調速。有關變頻調速的實現方法將在相關書中討論，實現變頻調速。有關變頻調速的實現方法將在相關書中討論，這里不再述之。這里不再述之。（3）改變轉差率）改變轉差率s調速調速1） 對于繞線式異步電動機，在轉子回路中串電阻調速。對于繞線式異步電動機，在轉子回路中串電阻調速。當轉子回路的電阻改變時，它的轉矩特

36、性曲線如圖當轉子回路的電阻改變時，它的轉矩特性曲線如圖4-18所示所示（電源電壓及頻率保持不變）。（電源電壓及頻率保持不變）。 圖圖4-18 改變改變s調速的轉矩特性曲線調速的轉矩特性曲線 一定，一定，LT2R2ITnsTLT（）缺點：電阻有能量損耗，缺點：電阻有能量損耗，空載或輕載時調速范圍空載或輕載時調速范圍窄，且低速時機械特性窄，且低速時機械特性軟，穩定性差。軟，穩定性差。優點：設備簡單。優點：設備簡單。主要用于運輸、起主要用于運輸、起重設備。重設備。繞線式異步電動機繞線式異步電動機串電阻調速串電阻調速2） 籠型異步電動機籠型異步電動機圖圖4-19 改變電源電壓改變電源電壓調速的轉矩特性

37、曲線調速的轉矩特性曲線 電扇都采用串電抗器調壓電扇都采用串電抗器調壓調速或用晶閘管裝置調壓調速或用晶閘管裝置調壓調速。調速。調壓調速調壓調速對于通風機型負載（圖中對于通風機型負載（圖中的曲線），可獲得較低的的曲線），可獲得較低的穩定轉速和較寬的調速范穩定轉速和較寬的調速范圍。圍。4制動制動 通過改變電動機電氣參通過改變電動機電氣參數使其產生一個與轉向數使其產生一個與轉向相反的電磁轉矩。電氣相反的電磁轉矩。電氣制動包括能耗制動、反制動包括能耗制動、反接制動和回饋制動。接制動和回饋制動。利用機械裝置使電利用機械裝置使電動機在切斷電源后動機在切斷電源后停轉。停轉。機械制動機械制動電氣制動電氣制動圖圖

38、4-20 三相異步電動機能耗制動三相異步電動機能耗制動（1）能耗制動）能耗制動斷開電源，加直流勵斷開電源，加直流勵磁，串制動電阻磁，串制動電阻優點：制動平優點：制動平穩，快速停車，穩，快速停車，且只吸取少量且只吸取少量的直流勵磁電的直流勵磁電能，制動經濟能，制動經濟 。圖圖4-21 三相異步電動機反接制動原理圖三相異步電動機反接制動原理圖 （2）反接制動）反接制動特點：比能耗制動更加強烈，特點：比能耗制動更加強烈，制動更快，適用于使反抗性制動更快，適用于使反抗性負載快速停車或反轉。負載快速停車或反轉。缺點：耗能大，經濟性缺點：耗能大，經濟性差。差。電源反接制動電源反接制動1ms圖圖4-22 三

39、相異步電動機倒拉反接制動三相異步電動機倒拉反接制動 適用于低速下放重適用于低速下放重物，安全性好，物，安全性好，倒拉反接制動倒拉反接制動轉子回路串大電轉子回路串大電阻阻缺點：能耗大。缺點：能耗大。pfsnsn1160)1()1( 圖圖4-23 單相異步電動機結構單相異步電動機結構電容器電容器端蓋機座定子繞組軸承轉子端蓋第二節第二節 單相異步電動機單相異步電動機一、基本結構和工作原理一、基本結構和工作原理 1基本結構基本結構 2工作原理工作原理 接通單相電源后，只能產生接通單相電源后，只能產生脈振磁場脈振磁場，而不是旋轉磁場，如，而不是旋轉磁場，如果轉子原靜止，則在脈振磁場中，轉子不會轉動。果轉

40、子原靜止，則在脈振磁場中，轉子不會轉動。 若用外力撥動轉子，則轉子就會順著撥動方向轉動起來。因若用外力撥動轉子，則轉子就會順著撥動方向轉動起來。因為脈振磁場可以分解成兩個幅值相等、轉速相同、轉向相反的為脈振磁場可以分解成兩個幅值相等、轉速相同、轉向相反的旋轉磁場，即正向旋轉磁場和反向旋轉磁場。旋轉磁場，即正向旋轉磁場和反向旋轉磁場。 當轉子靜止時，兩個旋轉磁場所產生的正向電磁轉矩和反向當轉子靜止時，兩個旋轉磁場所產生的正向電磁轉矩和反向電磁轉轉矩大小相等、方向相反，因而轉子不會轉動。電磁轉轉矩大小相等、方向相反，因而轉子不會轉動。 當撥動轉子正向旋轉時，由于正向電磁轉矩大于反向電磁轉當撥動轉子

41、正向旋轉時，由于正向電磁轉矩大于反向電磁轉矩，這樣轉子就會沿著撥動方向矩，這樣轉子就會沿著撥動方向(正向正向)轉動起來。轉動起來。 結論：單相異步電動機不能自行起動。結論：單相異步電動機不能自行起動。二、單相異步電動機的類型和起動方法二、單相異步電動機的類型和起動方法 1分相式單相異步電動機分相式單相異步電動機 如圖如圖4-24所示為電容分相單相異步電動機的原理圖。適當所示為電容分相單相異步電動機的原理圖。適當選擇電容器選擇電容器C 的容量，使起動繞組流過的電流的容量，使起動繞組流過的電流 與主繞組流與主繞組流過的電流過的電流 在相位上相差在相位上相差 。此時，在定子內圓便產生一。此時，在定子

42、內圓便產生一圓形旋轉磁場，其原理如圖圓形旋轉磁場，其原理如圖4-25所示。轉子在該旋轉磁場的作所示。轉子在該旋轉磁場的作用下，獲得較大的起動轉矩，從而轉動起來。用下，獲得較大的起動轉矩，從而轉動起來。90ViUi（1）電容分相單相異步電動機）電容分相單相異步電動機問題問題4 4：電動機起動后，：電動機起動后，起動繞組還有用嗎？起動繞組還有用嗎？圖圖4-24 電容分相單相異步電動機電容分相單相異步電動機 圖圖4-25 單相異步電動機單相異步電動機 旋轉磁場旋轉磁場 在起動前，若起動繞組斷在起動前，若起動繞組斷開，則電動機不能起動。開，則電動機不能起動。 認識起動繞組認識起動繞組 在起動后，若把起動繞組去在起動后，若把起動繞組去掉，電動機仍能繼續轉動掉，電動機仍能繼續轉動。 對問題對問題4，你有答案了嗎？，你有答案了嗎？（2）電阻分相單相異步電動機）電阻分相單相異步電動機 將圖將圖4-24中的電容中的電容C換成電阻換成電阻R即可構成電阻分相