《軌道交通電機(jī)及電氣控制技術(shù)》 課件 2.2三相異步電動機(jī)

主講教師：三相異步電動機(jī)什么是電機(jī)？電機(jī)在哪里？電機(jī)的應(yīng)用及類型電機(jī)的應(yīng)用及類型

電機(jī)的應(yīng)用電機(jī)的應(yīng)用及類型電機(jī)的應(yīng)用電機(jī)的應(yīng)用及類型電動機(jī)：電能→機(jī)械能，代替人力，提高工作效率電機(jī)的定義電機(jī)的應(yīng)用及類型汽輪發(fā)電機(jī)水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)：機(jī)械能→電能將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，輸入電網(wǎng)風(fēng)能發(fā)電機(jī)潮汐能發(fā)電機(jī)電機(jī)的定義電機(jī)的應(yīng)用及類型火力發(fā)電機(jī)軋鋼電動機(jī)水力發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)床電動機(jī)風(fēng)扇電動機(jī)升壓變壓器降壓變壓器電網(wǎng)中的電機(jī)電機(jī)的應(yīng)用及類型變壓器靜動機(jī)械能→電能發(fā)電機(jī)電能→機(jī)械能電能→電能電動機(jī)電機(jī)的分類電機(jī)的類型電機(jī)的應(yīng)用及類型（1）從能量轉(zhuǎn)換角度分（2）從工作原理分（3）從運(yùn)行情況分發(fā)電機(jī)（機(jī)→電）電動機(jī)（電→機(jī)）變壓器（電→電）變壓器直流電機(jī)交流電機(jī)旋轉(zhuǎn)電機(jī)直線電機(jī)靜止電機(jī)（變壓器）電機(jī)的分類異步電機(jī)同步電機(jī)電機(jī)的類型電機(jī)的應(yīng)用及類型電機(jī)直流電機(jī)交流電機(jī)同步電機(jī)異步電機(jī)單相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)鼠籠式異步電機(jī)繞線式異步電機(jī)電機(jī)的類型電機(jī)的應(yīng)用及類型——使用交流電能或產(chǎn)生交流電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)什么是交流電機(jī)？電機(jī)的類型電機(jī)的應(yīng)用及類型n1n1n2<n1n2=n1異步電機(jī)同步電機(jī)交流電機(jī)的類型電機(jī)的應(yīng)用及類型同步電機(jī)勵磁繞組異步電機(jī)鼠籠繞組鐵心：提高導(dǎo)磁性能繞組：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場不同部分相同部分交流電機(jī)的類型電機(jī)的應(yīng)用及類型簡介異步電機(jī)主要用作電動機(jī)去拖動各種生產(chǎn)機(jī)械。優(yōu)點(diǎn):

結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行效率較高和具有適用的工作特征。缺點(diǎn):

功率因數(shù)較差。異步電動機(jī)運(yùn)行時(shí)，必須從電網(wǎng)里吸收滯后的無功功率，它的功率因數(shù)總是小于１。三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)簡介三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)結(jié)構(gòu)封閉式三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)1—端蓋；2—軸承；3—機(jī)座；4—定子繞組；5—轉(zhuǎn)子；6—軸承；7—端蓋；8—風(fēng)扇；9—風(fēng)罩；10—接線盒三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)結(jié)構(gòu)定子部分轉(zhuǎn)子部分定子鐵心及繞組機(jī)座端蓋罩殼轉(zhuǎn)子鐵心及繞組風(fēng)扇轉(zhuǎn)軸三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)結(jié)構(gòu)定子部分①

定子鐵心及定子鐵心沖片——用

0.5mm

厚的硅鋼片疊成外徑大于1m時(shí)，用扇形沖片拼成圓形三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)結(jié)構(gòu)定子部分②定子繞組三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)結(jié)構(gòu)②定子繞組定子部分三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)結(jié)構(gòu)定子繞組Y形連接定子繞組△連接定子部分三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)結(jié)構(gòu)②定子繞組接線方式鐵心：提高導(dǎo)磁性能由硅鋼片疊壓而成內(nèi)表面開槽：放繞組繞組：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場對稱、正弦導(dǎo)電好、銅耗小、散熱好按一定規(guī)律放單層繞組、雙層繞組浸絕緣漆增加絕緣和散熱AXBY較強(qiáng)的磁場導(dǎo)磁好、鐵耗小CNSZ定子部分三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)結(jié)構(gòu)③機(jī)座固定和支撐定子鐵心和端蓋充當(dāng)電機(jī)的磁路部分散熱定子部分三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)結(jié)構(gòu)繞線式轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子部分三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)結(jié)構(gòu)鼠籠型異步電動機(jī)鑄鋁轉(zhuǎn)子銅導(dǎo)條轉(zhuǎn)子由多相對稱閉合繞組構(gòu)成，不能外接電阻。鼠籠型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，經(jīng)濟(jì)耐用。適用于變頻調(diào)速的場合。轉(zhuǎn)子部分三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格貴，但轉(zhuǎn)子回路可引入外加電阻來改善起動和調(diào)速性能。優(yōu)勢：可串入附加電阻改善異步電機(jī)的起動和調(diào)速性能。繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子部分三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)結(jié)構(gòu)定子與轉(zhuǎn)子之間有氣隙。氣隙對三相異步電動機(jī)的性能有影響，氣隙大，磁阻大，電源提供的勵磁電流大，使電機(jī)運(yùn)行的功率因素降低；氣隙太小，運(yùn)行過程中定子和轉(zhuǎn)子的鐵心會相碰。一般氣隙為0.2-1.5mm.氣

隙三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)結(jié)構(gòu)三相異步電機(jī)的工作原理三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)1.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生

三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子之所以會旋轉(zhuǎn)、實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，是因?yàn)檗D(zhuǎn)子氣隙內(nèi)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場。下面來討論旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生。如圖所示，在定子鐵心上均勻分布三相定子繞組U1U2、V1V2、W1W2，在空間彼此相隔120°電角度，接成Y形。三相繞組的首端U1、V1、W1接在三相對稱電源上，有三相對稱電流通過三相繞組。三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)工作原理1.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生設(shè)電源的相序?yàn)閁,V,W。三相交流電波形如圖2-4波形圖所示。三相交流電在不同的瞬間產(chǎn)生的磁場也表示在圖2-4中，可見該磁場隨時(shí)間的推移在按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，稱之為旋轉(zhuǎn)磁場。NSNSNSNSNS三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)工作原理旋轉(zhuǎn)原理（鼠籠型轉(zhuǎn)子為例）1.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)工作原理旋轉(zhuǎn)原理（鼠籠型轉(zhuǎn)子為例）1.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)工作原理①

電生磁：三相繞組通入三相對稱交流電產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場（轉(zhuǎn)速

n1）。②

磁生電：旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流。③

電磁力：載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在磁場作用下受電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機(jī)旋轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)速

n）。F1F2三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)工作原理三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)工作原理旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1

旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速也稱為“同步轉(zhuǎn)速”，用n1表示，單位為“r/min”，它與電源的頻率f1和電機(jī)磁極對數(shù)p有關(guān):例如:一對磁極的電動機(jī)：f=50Hzn1=60*50/1=3000r/min三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)工作原理

轉(zhuǎn)差率s：旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差與同步轉(zhuǎn)速的比值。s=(n1-n)/n1

轉(zhuǎn)差率一般小于5%,轉(zhuǎn)差率是決定異步電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的重要變量。異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n總是略低于（電動機(jī)）或略高于（發(fā)電機(jī)）旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1.這也是異步電機(jī)名稱的由來。三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)工作原理因?yàn)殂懪粕系臉?biāo)稱轉(zhuǎn)速n即為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，根據(jù)n=1390r/min,由于同步轉(zhuǎn)速和電機(jī)轉(zhuǎn)速接近，可推理得知n1=1500r/min,因此根據(jù)公式：，可得p=2.請問下圖中電機(jī)的磁極對數(shù)為幾對？三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)工作原理三相異步電機(jī)的銘牌三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)銘牌在電動機(jī)的銘牌上標(biāo)注了電動機(jī)的型號和主要的技術(shù)參數(shù)。注意：銘牌上規(guī)定的技術(shù)參數(shù)為額定運(yùn)行條件下的值。三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)銘牌1.型號異步的“異”字的拼音縮寫機(jī)座中心高度（毫米）機(jī)座長度，S為短型、M為中型、L為長型4極電動機(jī)，極對數(shù)P=2Y132M-4Y132M4P=2n。=？(轉(zhuǎn)/分）0pn

60

f同步轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)銘牌1.型號三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)銘牌1）額定功率PN：指電動機(jī)額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，電動機(jī)轉(zhuǎn)軸輸出的機(jī)械功率。單位為kW或W。對于三相異步電動機(jī)，2）額定電壓UN（V）：指電動機(jī)額定工作狀態(tài)時(shí)，加在定子繞組上的線電壓。3）額定電流IN（A）：指電動機(jī)額定工作狀態(tài)時(shí)，流入定子繞組的線電流。4）額定轉(zhuǎn)速nN(r/min)：指電動機(jī)額定工作狀態(tài)時(shí)，電動機(jī)轉(zhuǎn)速。5）額定頻率fN（Hz）：指電動機(jī)定子側(cè)電壓的頻率。我國電網(wǎng)fN=50Hz。三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)額定值額定電壓定子繞組在指定接法下應(yīng)加的線電壓.線電壓AZYXB

C線電壓ABCYZ X例：380/220

Y/△是指：線電壓為380V時(shí)采用Y接法；當(dāng)線電壓為220V時(shí)采用△接法。說明：一般規(guī)定電動機(jī)的運(yùn)行電壓不能高于或低于額定值的

5％。三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)額定值額定電流定子繞組在指定接法下的線電流.如：Y

/

△

11.2A

/

6.48A表示三角接法下，電機(jī)的線電流為11.2A，星形接法時(shí)，線電流為6.48A。三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)額定值轉(zhuǎn)速代表電機(jī)軸上的額定轉(zhuǎn)速若n

=1440

轉(zhuǎn)/分1500

0.041500

1440轉(zhuǎn)差率

s

n1=1500轉(zhuǎn)/分三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)額定值額定功率其中：cosφ是功率因數(shù)，η是電機(jī)效率。三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)額定值3.聯(lián)接方式：Y/

△接法

接法：Y

接法：A B CZ X YA B CZ X YABCYZ XAZXBCY三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)額定值4.工作制工作制可分為額定連續(xù)工作制S1、短時(shí)工作制S2、斷續(xù)工作制S3三種。三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)額定值5.防護(hù)等級IP表示國際防護(hù)等級，其后面的第一個(gè)數(shù)字代表防塵等級，共分0~6七個(gè)等級；其后面的第二個(gè)數(shù)字代表防水等級，共分0~8九個(gè)等級，數(shù)字越大，表示防護(hù)的能力越強(qiáng)。“IP”和其后面的數(shù)字表示電動機(jī)外殼的防護(hù)等級三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)額定值6.絕緣等級

電動機(jī)繞組常用的絕緣材料，按其耐熱性一般分為A、E、B、F、H五種等級，每一絕緣等級的絕緣材料都有相應(yīng)的極限允許工作溫度。電機(jī)運(yùn)行繞組絕緣最熱點(diǎn)的溫度不得超過其規(guī)定，否則，將加速繞組絕緣老化，縮短電機(jī)壽命；如果溫度超過允許值很多，絕緣就會損壞，導(dǎo)致電動機(jī)燒毀。絕緣等級是指電動機(jī)繞組采用絕緣材料的耐熱等級三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)額定值三相異步電機(jī)的電力拖動三相異步電動機(jī)起動：把三相定子繞組與電源接通，使電動機(jī)的轉(zhuǎn)子由靜止加速到一定的轉(zhuǎn)速，穩(wěn)定運(yùn)行的過程。起動要求：Tst足夠大，Ist不能太大三相異步電動機(jī)三相異步電機(jī)起動起動瞬間，n=0,s=1,轉(zhuǎn)子電流I2st最大值,定子電流I1st最大值,約為額定電流的5-7倍。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，操作方便。缺點(diǎn)：起動慢，起動電流對電網(wǎng)的影響大，適合用于小于7.5kw的電動機(jī)直接起動電路三相異步電動機(jī)1.直接起動特點(diǎn)：（1）起動平穩(wěn)，工作可靠，起動時(shí)功率因素高；（2）串入電抗應(yīng)有一個(gè)合理的范圍。三相異步電動機(jī)2.三相籠型異步電動機(jī)降壓起動-定子串聯(lián)電阻或電抗起動特點(diǎn)：（1）方法簡單，價(jià)格便宜，操作方便，因此在輕載條件下優(yōu)先采用；（2）該方法只適用于正常三角形連接的電動機(jī)。三相異步電動機(jī)2.三相籠型異步電動機(jī)降壓起動-電動機(jī)Y-△降壓起動特點(diǎn)：（1）自耦變壓器一般有2-3組抽頭，能輸出多種電源電壓，產(chǎn)生多種轉(zhuǎn)矩，一般比星三角的轉(zhuǎn)矩大；（2）比較昂貴，不允許頻繁起動。使用與起動次數(shù)少，容量較大的三相籠型異步電動機(jī)，故在10kw以上的電動機(jī)廣發(fā)使用。三相異步電動機(jī)2.三相籠型異步電動機(jī)降壓起動-自耦變壓器降壓起動調(diào)速方式：1.變極調(diào)速：改變電動機(jī)的磁極對數(shù)p2.改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速：改變轉(zhuǎn)差率s,適用于繞線式電動機(jī)3.變頻調(diào)速：改變電動機(jī)的頻率f1三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)的調(diào)速三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)的反接制動電氣制動機(jī)械制動反接制動能耗制動回饋制動電源反接制動倒拉反接制動電動機(jī)起動時(shí)，電磁抱閘線圈同時(shí)通電，電磁鐵吸合，使抱閘松開；電動機(jī)斷電時(shí)，抱閘線圈同時(shí)斷電，電磁鐵釋放，在彈簧作用下，抱閘把電動機(jī)轉(zhuǎn)子緊緊抱住，實(shí)現(xiàn)制動。三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)的制動特點(diǎn)：制動電路比較簡單，制動轉(zhuǎn)矩較大，停機(jī)迅速，但制動瞬間電流較大，電能消耗也較大，機(jī)械沖擊強(qiáng)烈，易損壞傳動部件，這種制動一般用于要求頻繁正反轉(zhuǎn)的場合。三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)的制動-電源反接特點(diǎn)：電源不用反接，不需要專用的制動設(shè)備，而且還可以調(diào)節(jié)制動轉(zhuǎn)速，但只適用于繞線電動機(jī)，其轉(zhuǎn)子電路需串入大電阻，使轉(zhuǎn)差率大于1.三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)的制動-倒拉反接

能耗制動是將運(yùn)行著的異步電動機(jī)的定子繞組從三相交流電源上斷開，立即接到直流電源上。三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)的制動-能耗制動

回饋制動又稱為再生制動或者發(fā)電制動，主要用于起重設(shè)備中。

電動機(jī)的轉(zhuǎn)速超過旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電動勢、電流和電磁矩的方向都發(fā)生了變化，電動機(jī)轉(zhuǎn)入發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)，將重物的位能轉(zhuǎn)化為電能，再送回到電網(wǎng)，所以稱為回饋制動或者發(fā)電制動。三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)的制動-回饋制動SuccessAlwaysBelongsToThosePrepared!單相異步電動機(jī)

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CLOUDSYSTEMConvenientlyiteratetop-linealignmentsforwirelessmetrics.單相異步電動機(jī)在結(jié)構(gòu)上和三相籠型異步電動機(jī)類似，包括定子和轉(zhuǎn)子兩部分，單相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組也是籠形轉(zhuǎn)子。定子上有一個(gè)單相工作繞組和一個(gè)啟動繞組，為了能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，在起動繞組中還串聯(lián)了一個(gè)電容器。單相異步電動機(jī)單相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)1.單相脈動磁場在上圖所示單相定子繞組中通入單相交流電后所產(chǎn)生的磁場其大小及方向在不斷變化，但磁場的軸線卻固定不動，這種磁場稱脈動磁場。脈動磁場在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，因此單相異步電動機(jī)沒有起動轉(zhuǎn)矩，不能自行起動。

2.兩相繞組的旋轉(zhuǎn)磁場在定子空間布置相差90°的兩相定子繞組，即U相和Z相繞組，通入在時(shí)間上相差90°的兩相交流電，通過分析可知，其合成磁場為沿定子、轉(zhuǎn)子及空氣隙旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。單相異步電動機(jī)單相異步電動機(jī)工作原理三相異步電動機(jī)的繞組判別與接線三相異步電動機(jī)定子繞組有星形連接和三角形連接兩種基本接線方式。在使用之前，必須先判斷哪些引出線屬于同一相，并分清每相繞組的首尾端，然后才能正確接線，否則有可能導(dǎo)致短路并燒毀電機(jī)。一般規(guī)定，對某相繞組而言，把電流流入的一端稱為首端，電流流出的一端稱為尾端。接下來，我們介紹三相電機(jī)定子繞組的判別與接線方法。三相異步電動機(jī)的繞組三相異步電動機(jī)的繞組判別與接線材料及工具準(zhǔn)備三相異步電動機(jī)1臺連接軟導(dǎo)線若干導(dǎo)碼管若干機(jī)械式萬用表1臺中號十字螺絲刀1把1.5V電池1節(jié)絕緣膠布1卷鱷魚夾若干三相異步電動機(jī)的繞組判別與接線操作步驟校表、驗(yàn)表首先檢查萬用表的外觀是否破損，并水平放置。將萬用表的紅黑表筆插入正確的孔位，先進(jìn)行機(jī)械調(diào)零，使指針“左對零”；再選擇合適的歐姆檔位（R×100或R×1K），并進(jìn)行歐姆調(diào)零，將紅黑表筆短接，使指針“右對零”。三相異步電動機(jī)的繞組判別與接線操作步驟分相用電阻測量法判別三相電動定子每相繞組的兩個(gè)線頭。萬用表選擇電阻檔，將其中一支表筆接電動機(jī)的任意一相出線端，另一支表筆依次接剩余出線端，若所測電阻值趨近于零，則表明所接的兩個(gè)線頭為同相繞組。用同樣的方法找出其它兩相繞組的兩個(gè)出線端，并用導(dǎo)碼管做好標(biāo)記。三相異步電動機(jī)的繞組判別與接線操作步驟判斷首尾端用直流電流法判斷電動機(jī)各相繞組的首尾端。萬用表選擇直流毫安檔的最小量程（0.5mA），將兩支表筆分別接任意一相繞組的兩端，用干電池接另外一相繞組，如圖2-30所示。圖2-30直流電流法測電機(jī)首尾端三