电机与电气控制1

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1、第3章交流电动机目录3.1三相异步电动机的结构和工作原理3.2三相异步电动机的运行特性3.3三相异步电动机的起动3.4三相异步电动机的调速、反转和制动3.5单相异步电动机上一页下一页交流电动机在现代各行各业以及日常生活中都有着广泛的应用。交流电动机有三相和单相之分，同步和异步之分。三相交流异步电动机因其结构简单、工作可靠、维护方便、价格便宜等优点，应用更为广泛，目前大部分生产机械（如各种机床、起重设备、农业机械、鼓风机、泵类等）均采用三相异步电动机来拖动。本章主要介绍三相异步电动机的结构、工作原理、运行特性、起动、调速、制动和电力拖动过渡过程，以及单相异步电动机和同步电机的基本

2、知识。概述上一页下一页返回3.1.1三相异步电动机的结构异步电动机由两个基本部分组成：固定部分——定子；转动部分——转子。图3-1为三相异步电动机的结构分解图，其中定子由机座（铸铁或铸钢）、铁心（相互绝缘的硅钢片叠成）和定子绕组三部分组成。转子也是由冲成槽的硅钢片叠成，槽内浇铸有端部相互短接的铝条，形成“笼形”，故称“笼形”转子。a）b）图3-1三相异步电动机的结构a）外形b）内部结构3.1三相异步电动机的结构和工作原理上一页下一页返回a）b）图3-2绕线式转子a）外形b）外接变阻器的等效电路3.1.2旋转磁场运动的导体切割磁力线会感应电动势（如导体形成闭合回路则有感应电流）；

3、另外，通电流的导体在磁场中受磁场力的作用而运动。上一页下一页返回1．旋转磁场的产生三相异步电动机定子绕组是由三相组成，其各相绕组的首端分别用U1、V1、W1表示，末端分别用U2、V2、W2表示，连接示意图如图3-4所示。三相绕组W1W2、U1U2、V1V2在空间互差120°角，接成星形。通入三相对称电流：iU=ImsinωtiV=Imsin（ωt-120°）iW=Imsin（ωt+120°）上一页下一页返回图3-5三相绕组中的电流波形图3-6一对极合成磁场图3-7两对极合成磁场上一页下一页返回2．旋转磁场的转速与转向根据上述分析，电流变化一周时，两极（P=1）的旋转磁场在空间旋

4、转一周，若电流的频率为f1，既电流每秒变化f1周，旋转磁场的转速也为f1。通常转速是以每分钟的转数来计算的，若以n1表示旋转磁场的转速，n1=60f1(r/min)对于四极（P=2）旋转磁场，电流变化一周，合成磁场在空间只旋转了180°（半周）故n1=60f1/2(r/min)由上述二式可以推广到具有P对磁极的异步电动机，其旋转磁场的转速为n1=(r/min)（3-1）上一页下一页返回3.1.3转动原理如图3-8所示，当定子绕组接通对称三相电源后，绕组中便有三相电流通过，在空间产生了旋转磁场。旋转磁场切割转子上的导体产生感应电势和电流，此电流又与旋转磁场相互作用产生电磁转矩，使

5、转子跟随旋转磁场同向转动，其原理与图3-3所示的情况相同。既旋转磁场代替了旋转磁极。由于转子中的电流和所受的电磁力都是由电磁感应产生，所以也称为感应电动机。上一页下一页返回3.1.4运行过程与转差率如前所述，转子的转速n永远小于旋转磁场的转速（既同步转速）n1，转子总是紧跟着旋转磁场以n＜n1的转速同方向旋转。若旋转磁场的方向反转，转子也将反向转动。3.1.5三相异步电动机铭牌在异步电动机的机座上都装有一块铭牌，如图3-9所示。铭牌上标出了该电动机的一些数据，要正确使用电动机，必须看懂铭牌，下面以Y112M-4型电动机为例来说明铭牌数据的含义。上一页下一页返回1）型号：2）额定

6、频率：是指加在电动机定子绕组上的允许频率，国产异步电动机的额定频率为50HZ。3）额定电压：是指定子三相绕组规定应加的线电压值。一般应为380V。以下各项都是指电动机在额定频率和额定电压条件下的有关额定值。4）额定功率：是电动机在额定转速下长期持续工作时，电动机不过热，轴上所能输出的机械功率。根据电动机额定功率，可求出电动机的额定转矩为N·m（3-3）式中TN——额定转矩（N.m）,PN——额定功率(kW)，nN——额定转速（r/min）。上一页下一页返回5）额定电流：是当电动机轴上输出额定功率时，定子电路取用的线电流。6）额定转速：是指电动机在额定负载时的转子转速。7）绝缘等

7、级：是指电动机定子绕组所用的绝缘材料的等级。上一页下一页返回三相异步电动机的运行特性主要是指三相异步电动机在运行时电动机的功率、转矩、转速相互之间的关系。3.2.1电磁转矩从异步电动机的工作原理知道，异步电动机的电磁转矩是由于具有转子电流I2的转子绕组在磁场中受力而产生的，因此，电磁转矩的大小与转子电流I2和反映磁场强度的每极磁通成正比。此外，我们在讨论工作原理时，曾忽略了转子电路的感抗作用，实际上转子电路是有感抗存在的，因此I2和E2之间有一相位差，既转子电路的功率因素cos2＜1。考虑到