第五章三相异步电动机

nullnullnull第 5 章 电动机§ 5.1 三相异步电动机的构造§ 5.10 单相异步电动机§ 5.3 三相异步电动机的电路分析§ 5.2 三相异步电动机的工作原理§ 5.4 三相异步电动机的转矩与机械特性§ 5.5 三相异步电动机的起动§ 5.6 三相异步电动机的调速§ 5.9 三相异步电动机的选择§ 5.7 三相异步电动机的制动§ 5.8 三相异步电动机的名牌数据结束null 基本要求：2. 理解三相异步电动机铭牌数据的意义；3. 了解单相异步电动机的构造、原理和应用； 1. 了解三相异步电动机的基本结构、转动原理、机械特性，掌握起动和反转的方法，了解调速和制动的方法；null　　异步电动机的应用非常广泛： 　　在工业方面：中、小型轧钢设备，机床、轻工机械、 起重机械，矿山机械等。 　　在农业方面：脱粒机、粉碎机、排灌机械及加工机械。 　　在家用电器方面：电风扇、空调机、洗衣机、电冰箱等。 电动机的作用是将交流电能转换成机械能, 电动机分交流电动机和直流电动机两大类。1. 交流电动机按电机定子相数分 三相异步电动机、两相异步电动机、单相异步电动机。2. 按电机的转子结构分 笼型异步电动机、绕线型异步电动机§5.1 三相异步电动机的构造null电动机的外形null　　三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。三 相异步电动机的基本结构 示意 图null　　三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。端盖机座三 相异步电动机的基本结构 示意 图null三 相异步电动机的基本结构 示意 图　　三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。定子null三 相异步电动机的基本结构 示意图　　三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。定子转子轴承端盖机座结构null一、定子 　　三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕组组成。定子绕组机座铁心null定子铁心是由冲有槽孔的硅钢片叠压而成。定子硅钢片null绕 线 型 转 子 铁 心 与 绕 组 二、转子 　　根据转子绕组结构的不同又分为笼型转子和绕线型转子。绕线型转子的电动机称绕线型电动机。外接电阻电刷滑环转子铁心转子绕组null转子铁心是由相互绝缘的硅钢片叠压而成。转 子 硅 钢 片null 笼型转子是由嵌放在转子铁心槽内的导电条组成， 在转子铁心的两端各用一个导电端环把所有的导电条 连接起来。 笼 型 转 子 笼型转子的电动机称笼型电动机。null在定子槽孔中放置三相彼此独立的绕组。定子绕组 星接定子绕组 角接端子nullAZBXCY设：电流的流入端用 + 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示 电流的流出端用 • 表示在定子槽孔中放置三相彼此独立的绕组。定子绕组+++null定子绕组与转子绕组定子绕组转子绕组AZBXCY+++设：电流的流入端用 + 表示 电流的流出端用 • 表示返回nulliAiBiCABCXYZiA = Imsin tiB = Imsin( t – 120 )iC = Imsin( t + 120 )iAiBiC相序 A-B-C-A对称三相电流流入 对称三相绕组。§ 5.2 三相异步电动机的工作原理一、 旋转磁场nulliAt = 0° tiAZBXCYiA = 0 iB 为负值 iC 为正值设：电流的流入端用 + 表示 iBiC电流的流出端用 • 表示1. 旋转磁场的产生Onulltt = 60°iAZBXCY60°iC = 0 iB 为负值 iA 为正值iAiBiCOnullt = 90°AZBXCY90°iA 为正值 iB 为负值 iC 为负值 tiiAiBiCOnullt = 180°AZBXCYiA = 0 iB 为正值 iC 为负值 tiiAiBiCOnullnull　　空间相差 120º 角的三相绕组，通入对称三相电流时，产生的是一对磁极的旋转磁场，当电流经过一个周期变化时，磁场也沿着顺时针方向旋转了一周(在空间旋转的角度为360º)。综上分析可以得出：旋转磁场正旋转磁势波旋转相量旋转磁场反null tiiAiBiCO9060°0相序 A-C-B-A2. 改变旋转磁场的转向null 改变流入三相绕组的电流相序，就能改变旋转磁场的转向；改变了旋转磁场的转向，也就改变了三相异步电动机的旋转方向。综上分析可以得出：旋转磁场2null　　旋转磁场的磁极对数 p 与三相定子绕组的结构形式有关—电源的频率— 磁极对数若 f1 = 50 Hz ，p = 1， n0 = 3 000 r/min； p = 2， n0 = 1 500 r/min； p = 3，n0 = 1 000 r/min。 3. 旋转磁场的磁极对数 p5. 旋转磁场的转速 n0n0 的单位：转/每分null•••n0ne(i )转子 导体 旋转磁极形成旋转磁场，旋转磁场的转速也称为同步转速。笼型转子在旋转磁场的作用下也转动起来，其转向与旋转磁场的转向相同。二、电动机的转动原理nulln = (1 – s) n0转差率0 < s < sN = 0.015 ~ 0.06转子转速三、 转差率 s【例 5.2.1】 已知 n = 975 r/m，f1 = 50 Hz。求：p、s、f2。【解】:p = 3返回null§5.3 三相异步电动机的电路分析nullZ1 = R1 + jX1 定子的内阻抗：U1  E1= 5.44 f1N1： 旋转磁场每极磁通 N1：每相定子绕组匝数 f1： 定子电流频率一、 定子电路忽略 Z1null二、转子电路1. 转子频率 f2nullZ2 = R2+ jX2转子内阻抗：E2 = 5.44 f2N2 = 5.44 f1N2 s = E20 s2. 转子电动势 E2转子电动势：3. 转子感抗 X2转子电路R2jX2null转子电路R2jXS25. 转子电路电流5. 转子电路的功率因数 cos2I2cos 21null思考：某人在检修三相异步电动机时，将转子抽掉，而 在定子绕组上加三相额定电压，这会产生什么后果？当转子铁心抽掉后，就失去了主磁电动势（－e1），而定子绕组电阻和漏磁感抗都很小。此时在定子绕组上仍加三相额定电压时，定子电流势必大大增加，一致烧坏定子绕组。null 三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。课堂小结§5.1　三相异步电动机的构造§5.2　三相异步电动机的工作原理1.旋转磁场：旋转磁场的产生、相序、旋转磁场的磁极对数p 、旋转磁场的转速n0 。按转子结构分为笼型异步电动机、绕线型异步电动机。2.电动机的转动原理3.转差率 s§5.3 三相异步电动机的电路分析:电动机的主要物理量E2=E20s预习§5.4,5.5,5.6.5.7返回null电磁转矩 T = KT I2cos 2 电磁转矩是由旋转磁场 和转子电流的有功分量相互作用而产生的，所以常数§5.4 三相异步电动机的转矩与机械特性一、转矩公式nullsT1Oabc转矩特性 T = f (s)二、机械特性曲线nn0nN0nullTstdT2 = TN (在 d 点)机械特性曲线 n = f (T)1. 额定转矩 TNP2：电动机轴上的输出功率P2 单位：瓦(W)N 单位：转每分(r/min)T 单位：牛·米(N ·m)P2 单位：千瓦(kW)阻转矩机械负载转矩空载损耗转矩null不同电源电压的转矩特性由 dT/ds = 0, 得取正值sm — 称为临界转差率代入 T 的表达式 U12求得最大转矩 Tmax2. 最大转矩 TmaxnOn0TaTstdU1nulld. sm= R2 / X20不同转子电阻的转矩特性结论：a. Tmax  U12b. Tmax 与 R2 无关c. 过载系数   Tmax / TN  1.8  2.2sm与 U1无关2. 最大转矩 Tmaxn0n0TaR2null起动瞬间 n = 0，s = 1U1↓→ Tst ↓↓R2↑→ Tst↑负载转矩 T2 > Tst ，不能起动, 可空载或轻载起动。负载转矩 T2 < Tst ，可带负载起动。 st  Tst  TN一般 st  1.0  2.2起动转矩倍数3. 起动转矩 Tstnull 【例 5.5.1】 已知 PN = 5.5 kW，nN = 950 r/min， N = 84 .5%，U1 = 380 V，Y 接，f1 = 50 Hz， = 2， st = 1.7。求：(1) 磁极对数 p；(2) sN；(3) TN； (4) 输入功率 P1；(5) Tmax；(6) Tst。【解】:(1) p = 3(5) Tmax =  TN = 2 × 45.24 = 90.48 N·m(6) Tst= st TN = 1.7 × 45.24 = 76.91 N·m返回null思考1：三相异步电动机在一定的负载转矩下运行，如果电源电压降低，电动机的转矩、电流及转速有无变化？因负载转矩TC不变，由：可知转速n↓，电动机转矩和阻转矩达到新的平衡。所以电动机转矩不变，转速下降。转速n下降，转差率s 增大，转子电流I2增大，定子绕组电流I1也增大。变化过程：U1↓T↓n↓T↑(T=TC)s↑I2↑(I1↑)null思考2：三相异步电动机正常运行时，如果转子突然被卡住而不能转动，试问这时电动机的电流有何改变？对电动机有何影响？此时，转速零，转差率1，相当于起动时的状态，定子绕组中的电流会迅速增加，是额定电流的5~7倍。如果不及时切断电源，定子绕组的铜损和铁损增大，铁心发热，长时间会烧坏电动机；同时转子电流增加，转子铁损增加，但一般转子铁损较小。null一、起动性能起动初始瞬间，n = 0，s = 1　　(1) 起动电流 Ist 大，5 ~ 7 IN。频繁起动会使电动机过热。　　过大的起动电流在短时间内会在线路上造成较大 的电压降落，影响邻近负载的正常工作。　　(2) 起动转矩 Tst 不大，虽然刚起动时转子电流较大，但转子的功率因数很低, 不能满载起动。电磁转矩 　　　 T = KT I2cos 2§5.5 三相异步电动机的起动null1. 直接起动　　直接起动是在起动时把电动机的定子绕组直接接入电网。　　特点：起动转矩小；起动电流大，比额定值大 4 ~ 7 倍；影响同一电网上其他负载的正常工作。　　优点：简单、方便、经济、起动过程快，适用于中小型笼型异步电动机。2. 降压起动　　起动时降低电动机的电源电压，待电动机转速接近稳定转速时，再把电压恢复正常。二、起动方法null(1) 星形—三角形(Y-)换接起动FU~~W2U1U2V1V2W1Q1转子定子 绕组　　只适用于电动机在工作时定子绕组为  连接。星三角启动接线简图nullFU~~W2U1U2V1V2W1Q1转子定子 绕组　　起动电流和起动转矩都降 低到直接起动时的三分之一。 型Y 型null~U1U2V1V2W1W2~Q1Q2起动三相自耦变压器M 3 ~(2) 自耦降压起动null~U1U2V1V2W1W2~Q1Q2运转起动三相自耦变压器M 3 ~null~~　　绕线式电动机起动时，可在转子绕组中串电阻，以减小起动电流。(3) 转子串电阻起动绕线型电动机起动时接线简图null【例5.5. 1】已知：TN = 260 N·m，IN=75 A，N = 85.5%， UN = 380 V， 接，f1 = 50 Hz，Ist/ IN = 7，  st= 1.2。求：(1) 负载转矩为 280 N·m ，在 U = UN 和 U = 0.9UN 两种情况下电动机能否直接起动；(2) 采用 Y— 起动求起动电流及起动转矩；(3) 当负载转矩为额定转矩的 50% 时和 30% 时，利用 Y -  起动，电动机能否起动？【解】 (1) U = UNTst = 1.2TN = 1.2 × 260 = 312 N·m > 280 N·m 可以起动。U = 0.9UNTst= 0.92Tst= 0.92 × 312 = 252.7 N·m < 280 N·m 不能起动。nullTst = Tst = 1 .2 × TN = 312 N·m T = 50%TN = 0.5 × 260 = 130 N·m > 104 N·m电动机 不能起动。T= 30%TN = 0.3 × 260 = 78 N·m < 104 N·m 电动机能起动。 (3) 因 TN = 260 N·mTstY = 104 N·m返回null调速方法§5.6 三相异步电动机的调速null一、变频调速变频调速装置两种变频调速方式：　　又电磁转矩 T = KT I2cos2，T 也近似不变，是恒转矩调速。null由 U1 = 5.44 f1N1 知，增大 f1 ，同时 减小。整流器逆变器M 3~~f = 50 Hz+–f1、U1 可调变频调速装置　　又电磁转矩 T = KT I2cos 2， T 也减小，是恒功率调速。(2) f1 > f1N，高于额定转速调速，应保持 U1  U1N，null改变极对数 p 调速—有级调速二、变极调速p = 2null改变极对数 p 调速—有级调速p = 1null　　在绕线式电动机转子绕组中串入电阻 R , 可改变转差率 s 和转速 n。A. 小范围无级调速特点B. R2 大→ 特性变软三、变转差率调速返回null制动时定子接入直流电源产生固定磁场,i2 受到阻转矩；当 n→0, i2→0,T→0。 制动: 将动能→电能→热能。优点：能耗小，制动准确、平稳，不会反转。缺点：需要另外加直流电源。e2(i2)•§5.7　三相异步电动机的制动一、能耗制动null 将三相中的任意两相对调，产生制动转矩，使 M 停机。优点：方法简单，制动效果好。缺点：能量消耗大。旋转磁场与转子的相对转速为 (n1+ n) → I2 → I1。 必须在笼型电动机的定子或 绕线式电动机的转子中串入电阻 R，以防止烧坏绕组。二、反接制动null课堂小结§5.4 三相异步电动机的转矩与机械特性§5.5　三相异步电动机的起动、反转直接起动：起动电流大，起动转矩小。Y—换接、自耦变压器降压起动：起动电流小，起动转矩小。反转：改变电流通入的相序。null§5.6 三相异步电动机的调速变频、变极调速适用于笼型电动机。§5.7 三相异步电动机的制动能耗制动和反接制动。作业习 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ： Pg.156 5.5.1,5.5.2 , 5.5.3预习§5.8,5.10返回null§5.8 三相异步电动机的铭牌数据一、铭牌数据二、铭牌数据的意义1、型号Y 132 M - 4三相异步电动机机座中心高（mm）磁极数机座长度代码（S-短机座；M-中机座；L-长机座）null异步电动机产品名称代码2、接法 通常三相异步电动机功率在3kW以下，采用星形联接；在4kW以上采用三角形联接。null3、额定电压 UN 指电动机在额定运行时，定子绕组上应加的线电压值。一般规定电动机的电压不高于或低于额定值的5%。 三相异步电动机的额定电压有380V、3000V、6000V等。4、额定电流 IN 指电动机在额定（UN、 PN）运行时，流入定子绕组上的线电流值。5、额定功率P2N 指电动机在额定运行时，轴上输出的机械功率值。 电动机的输出功率与输入功率不等，其差值等于电动机本身的损耗功率，包括铜损、铁损及机械损耗等。null6、额定效率ηN指满载时的效率。效率是输出功率与输入功率的比值。如Y132M-4型电动机为例：P2N= 7.5 kW一般笼型电动机在额定运行时的效率约为72～93%。null7、额定转速nN指电动机在额定运行（ UN、 PN、 IN ）时，转子的转速。8、绝缘等级 按电动机绕组所用材料在使用时容许的极限温度来分级的，共分为五级。技术指标为：9、工作方式电动机的工作方式分为八类，用S1～S8分别表示。如：连续工作方式（S1）；短时工作方式（S2），分10，30，60，90 min 四种； 断续周期性工作方式（S３），其周期由一个额定负载时间和一个停止时间组成，额定负载时间与整个周期之比为负载持续率。标准持续率有15%、25%、40%、60%几种，每周期为10 min 。返回null§5.9 三相异步电动机的选择一、功率的选择　　对于连续运行的电动机其额定功率等于或稍大于生 产机械的功率。如车床的切削功率为上式中，F 为切削力(N)，v 为切削速度(m/s)。则电动机的功率为上式中， η1 为传动机构的效率。 选择: PN≥Pnull二、种类和型式的选择1. 种类的选择　　三相笼型异步电动机：结构简单，坚固耐用，工作可靠，价格低廉，维护方便。但调速困难，功率因数较低，起动性能差。适用于通风机、运输机、传送带、及小型机床。　　绕线型电动机：起动性能好，可在不大的范围内平滑调速，但价格较贵，维护亦较不方便。适用于起重机、卷扬机、锻压机及重型机床。2. 结构形式的选择(1) 开启式(3) 封闭式(2) 防护式(4)防爆式null1. 电压的选择三、电压和转速的选择2. 转速的选择 电动机电压等级的选择，要根据电动机的类型、功率及使用地点的电源电压来决定。 Y系列笼型电动机的额定电压只有380V一个等级，大功率异步电动机采用3000V和6000V。 电动机的额定转速是根据生产机械的要求而选定的。选择，要根据电动机的类型、功率及使用地点的电源电压来决定。返回null　　单相异步电动机的功率一般为几瓦到几百瓦常用于功率不大的电动工具(如电钻、搅拌器等)以及众多的家用电器(如电风扇、电冰箱、洗衣机、抽油烟机等)。 §5.10　单相异步电动机 单相异步电动机： 定子只有一相主绕组的异步电动机。　　单相异步电动机均采用笼型转子，但定子有所不同。nullCBS一、电容分相式异步电动机~AiAiB A 为工作绕组，B 为起动绕组， 在空间相隔 90 。S 为离心力开关。iA= IAmsintiB= IBmsin(t + 90 )null iA= ImsintiB= Imsin(t + 90 )iAtiiBO两相绕组形成的旋转磁场形成旋转磁场。nullCBSAiAiB~12 改变电容 C 的串联位置，可使异 步电动机反转。将 S 合向 1，iB 超前 iA将 S 合向 2，iA 超前 iB单相电动机 旋转磁场null 二、罩极式异步电动机　　1 和 2 之间产生相位差， 形成一个向罩极部分移动的 旋转磁场。null若三相异步电动机运行时断了一根线，相当若 n = 0，则不能起动，此时电流很大，时间若 n  0，则能够继续转动, 但仍带额定负载， 一长，电动机将会被烧坏；电流势必超过其额定值，时间一长，电动机也将被烧坏。三相异步电动机的单相运行于单相异步电动机，称为三相异步电动机的单相 运行，或缺相运行。null课堂小结§5.8 三相异步电动机的铭牌数据§5.9　三相异步电动机的选择铭牌数据的意义：型号、接法、额定电压、额定电流、功率与 效率和功率因素等从功率、种类和型式、电压和转速等方面进行比较选择。§5.10　单相异步电动机 单相异步电动机有电容分相和罩极异步电动机。它们均采用 笼型转子。 电容分相异步电动机通过改变电容器的串联位置，使它反转。作业习 题： Pg.156 5.5.3,5.5.4 , 5.5.5null第四章三相异步电动机单元 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf null一、 基本要求2. 理解三相异步电动机铭牌数据的意义； 3. 了解单相异步电动机的构造、原理和应用；二、 单元总结1. 三相异步电动机的构造 三相异步电动机主要是由定子和转子组成。有笼型转子和绕线型转子。 1. 了解三相异步电动机的基本结构、转动原理、机械特性， 掌握起动和反转的方法，了解调速和制动的方法；null 定子绕组通入对称三相电流产生旋转磁场旋转磁场切割转子产生感应电动势和电流转子电流和旋转磁场作用产生电磁转矩电磁转矩使转子转动。转差率3. 三相异步电动机的各物理量E2=E20s2. 三相异步电动机的转动原理null5. 三相异步电动机的转矩公式电磁转矩 T= KT I2cos 25. 三相异步电动机的起动、反转直接起动：起动电流大，起动转矩小。 Y—换接、自耦变压器降压起动：起动电流小，起动转矩小。反转：改变电流通入的相序。null5. 三相异步电动机的调速 变频、变极调速适用于笼型电动机。6. 三相异步电动机的制动能耗制动和反接制动。7. 单相异步电动机 单相异步电动机有电容分相和罩极异步电动机。它们均采用笼型转子。 电容分相异步电动机通过改变电容器的串联位置，使它反转。预习§9.1 §9.2返回