異步電動機的應(yīng)用非常廣泛在家用電器方面電風(fēng)扇、空調(diào)

1、4-1在家用電器方面：電風(fēng)扇、空調(diào)機、洗衣機、電冰箱等。在家用電器方面：電風(fēng)扇、空調(diào)機、洗衣機、電冰箱等。在農(nóng)業(yè)方面：脫粒機、碾米機、揉草機、離心泵等。在農(nóng)業(yè)方面：脫粒機、碾米機、揉草機、離心泵等。在工業(yè)方面：水泵、破碎機、軋鋼機、切削機床等。在工業(yè)方面：水泵、破碎機、軋鋼機、切削機床等。1. 按電機定子相數(shù)分：三相異步電動機、兩相異步電動機、按電機定子相數(shù)分：三相異步電動機、兩相異步電動機、 單相異步電動機。單相異步電動機。2.按電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：籠型異步電動機、繞線型異步電動機按電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：籠型異步電動機、繞線型異步電動機. 交流電動機的作用是將交流電能轉(zhuǎn)換成機械能交流電動機的作用是將交

2、流電能轉(zhuǎn)換成機械能, , 交流電動機分異步電動機和同步電動機兩大類。交流電動機分異步電動機和同步電動機兩大類。4-24-3三相異三相異步電動機步電動機定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子繞組定子繞組定子鐵心定子鐵心機座機座轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心繞線式繞線式鼠籠式鼠籠式A、B、C三相繞組三相繞組A、B、C 三相繞組三相繞組本節(jié)基本要求本節(jié)基本要求：了解異步電動機的基本結(jié)構(gòu)了解異步電動機的基本結(jié)構(gòu)產(chǎn)生磁場產(chǎn)生磁場產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩4-4這這是是三三相相異異步步電電動動機機的的基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)示示意意圖圖三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組

3、成。此外，還有端蓋、機座、軸承、風(fēng)扇等部件。此外，還有端蓋、機座、軸承、風(fēng)扇等部件。4-5這這是是三三相相異異步步電電動動機機的的基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)示示意意圖圖三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機座、軸承、風(fēng)扇等部件。此外，還有端蓋、機座、軸承、風(fēng)扇等部件。端蓋端蓋機座機座4-6這這是是三三相相異異步步電電動動機機的的基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)示示意意圖圖三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機座、軸承、風(fēng)扇等部件。此外，還有端蓋、機座、軸承、風(fēng)扇

4、等部件。定子定子4-7這這是是三三相相異異步步電電動動機機的的基基本本結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)示示意意圖圖三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。三相異步電動機主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機座、軸承、風(fēng)扇等部件。此外，還有端蓋、機座、軸承、風(fēng)扇等部件。定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子軸承軸承端蓋端蓋機座機座4-8三相異步電動機的定子是由定子鐵心和定子繞組組成。三相異步電動機的定子是由定子鐵心和定子繞組組成。這是機座定子鐵心和定子繞組示意圖這是機座定子鐵心和定子繞組示意圖定子繞組定子繞組鐵心鐵心定子鐵心是由沖有槽孔的硅鋼片疊壓而成定子鐵心是由沖有槽孔的硅鋼片疊壓而成這是定子硅鋼片這是定子硅鋼片

5、4-9定子鐵心是由沖有槽孔的硅鋼片疊壓而成，為內(nèi)圓開槽的圓筒形這是定子硅鋼片這是定子硅鋼片三相對稱定子繞組三相對稱定子繞組4-10在定子槽孔中放置三相彼此獨立的繞組定子繞組定子繞組AZBXCYY接法接法AXBYCZ A X B Y C Z首端首端:A,B,C末端末端:X,Y,Z 接法接法AXBYCZ4-11U1V1W1W2U2V2接線盒接線盒U1V1W1W2U2V2U1U2V1V2W1W2L1L3L2L1L2L3U1U2V1V2W1W2L1L2L3U1V1W1W2U2V2L1L2L34-12這這是是繞繞線線型型轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子鐵鐵心心與與繞繞組組外接電阻外接電阻電刷電刷滑環(huán)滑環(huán)轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組

6、轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子鐵心是由相互絕緣的硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子鐵心是由相互絕緣的硅鋼片疊壓而成。有線圈：繞線型轉(zhuǎn)子有線圈：繞線型轉(zhuǎn)子無線圈：籠型轉(zhuǎn)子無線圈：籠型轉(zhuǎn)子4-13 籠型轉(zhuǎn)子是由嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的導(dǎo)電條組成，籠型轉(zhuǎn)子是由嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的導(dǎo)電條組成，在轉(zhuǎn)子鐵心的兩端各用一個導(dǎo)電端環(huán)把所有的導(dǎo)電條在轉(zhuǎn)子鐵心的兩端各用一個導(dǎo)電端環(huán)把所有的導(dǎo)電條連接起來。連接起來。這這是是籠籠型型轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子4-14AZBXCY電流的流入端用電流的流入端用 表示表示 電流的流出端用電流的流出端用 表示表示定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組定子繞組定子繞組轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組4-15三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)示意圖三相異步電

7、動機的基本結(jié)構(gòu)示意圖4-16轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子異步電動機的工作原理：基于電磁感應(yīng)定律 和電磁力定律4-17iAiBiCiA=Imsin tiB=Imsin( t-120 )iC=Imsin( t+120 )相序相序A-B-C-A ti0AXBYCZiAiBiCi 正方向：首端正方向：首端 末端末端如：如： iA 0 A X iA 0 X A 4-18iA t = 0 tiAZBXCYiA= 0iB為為負負值值iC為為正正值值NS0電流的流入端用電流的流入端用 表示表示 iBiC電流的流出端用電流的流出端用 表示表示iAiBiCABCXYZ4-19 t t = 60iAZBXCYNS60iC = 0iB為

8、為負負值值iA為為正正值值iAiBiC0iAiBiCABCXYZ4-20 t = 90AZBXCYNS90iA為為正正值值iB為為負負值值iC為為負負值值 tiiAiBiC0iAiBiCABCXYZ4-21 t = 180AZBXCYiA= 0iB為為正正值值iC為為負負值值180NS tiiAiBiC0iAiBiCABCXYZ4-22 t=60 AZBXCYNS60 t=90AZBXCYNS t=0AZBXCYNS90 t=180 AZBXCYNS18004-2360iA 0iB 0iC = 00iA = 0iB 0iC 0電流的流入端用電流的流入端用 表示表示 電流的流出端用電流的流出端用

9、 表示表示iAiiBiC120iA= 0iB 0iC 0 t4-24 旋轉(zhuǎn)磁場的方向：旋轉(zhuǎn)磁場的方向： 由由電流電流超前超前的線圈的線圈轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向電流電流滯后滯后的線圈的線圈空間相差空間相差120120 角的三相繞組，通入對稱角的三相繞組，通入對稱三相電流，當(dāng)電流隨時間交變時，產(chǎn)生的兩極三相電流，當(dāng)電流隨時間交變時，產(chǎn)生的兩極磁場在空間旋轉(zhuǎn)。磁場在空間旋轉(zhuǎn)。 定子旋轉(zhuǎn)磁場定子旋轉(zhuǎn)磁場4-25 tiiAiBiC0ABCXYZiAiC90 600 AZBXCYNS0AZBXCYNS60相序相序A-C-B-AAZBXCYNS90iB旋轉(zhuǎn)磁場的反轉(zhuǎn)：旋轉(zhuǎn)磁場的反轉(zhuǎn)： 改變流入三相繞組的電流相序（即改變流

10、入三相繞組的電流相序（即對調(diào)對調(diào) 定子繞組接至電源的三根導(dǎo)線中定子繞組接至電源的三根導(dǎo)線中任意任意 兩根兩根）4-26iAiBiCABYCZXAXCZBY t = 0AZBX CXCYAZBYSNAZBXCYNS0（P = 1P = 1）（P = 2P = 2）iAiBiCAXBYCZN0SiA = 0iB 0iC 04-27600 t =6 0NSAZBXCXCYAZBY30SN0 tiiAiBiC0iAiBiCABYCZXAXCZBY t = 0AZBXCNSXCYAZBY0SNiA 0iB 0iC = 0結(jié)論結(jié)論：當(dāng)定子每相中有當(dāng)定子每相中有 n n個線圈串聯(lián)個線圈串聯(lián), , 且每相繞組

11、始端且每相繞組始端在空間相差在空間相差120120/n /n 時時, , 通入對稱三相交流電后通入對稱三相交流電后, , 產(chǎn)生產(chǎn)生一個一個2n2n極旋轉(zhuǎn)磁場。極旋轉(zhuǎn)磁場。 （P = nP = n）4-28pn0 = 60 f1電源的頻率（電源的頻率（50Hz） 磁極對數(shù)磁極對數(shù)P=1 n0 =3000 r/min P=2 n0 =1500 r/min P=3 n0 =1000 r/min P=4 n0 =750 r/min 4-29SN n0ne( i )ff轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子導(dǎo)體導(dǎo)體 旋轉(zhuǎn)磁極形成旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁極形成旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速磁場，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速也稱為同步轉(zhuǎn)速?；\型也稱為同步轉(zhuǎn)速?；\型轉(zhuǎn)子在

12、旋轉(zhuǎn)磁場的作用轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下也轉(zhuǎn)動起來，其轉(zhuǎn)向下也轉(zhuǎn)動起來，其轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同。與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同。-基于電磁感應(yīng)定律和電磁基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律力定律4-30是定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子電流的相互作用的結(jié)果是定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子電流的相互作用的結(jié)果-基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律4-31n0 S = n0nn = (1S) n00 S U1 U1 TmU1 TmU1 4-45ST0Tm Sm1R2當(dāng)當(dāng)X20不變時不變時,臨界轉(zhuǎn)差臨界轉(zhuǎn)差率率Sm隨隨R2增大而增加。增大而增加。c. Sm=R2 /X20SmSmR2R2 R2 Tst ,不能起動不能起動,

13、 可可空載空載或或輕載輕載起動起動負載轉(zhuǎn)矩負載轉(zhuǎn)矩 TLTL 時時, 電機起動電機起動在在cb段段 nSTba段段 在在ab段段 nSTT=TLTL =TN (在在d點點)4-49 S直到直到 T = T2 電機穩(wěn)定運行在新的電機穩(wěn)定運行在新的轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)速下,工作于工作于d點點 nn =(1 S)n1 Tn0n1TabcTstTmT2dnnNTN=T2N d轉(zhuǎn)矩平衡方程式轉(zhuǎn)矩平衡方程式 =負載轉(zhuǎn)矩負載轉(zhuǎn)矩+空載轉(zhuǎn)矩空載轉(zhuǎn)矩 a b 段段為穩(wěn)定運行區(qū)為穩(wěn)定運行區(qū), 電動機工作在穩(wěn)定運行區(qū)電動機工作在穩(wěn)定運行區(qū)時時, 具有自適應(yīng)能力。例如具有自適應(yīng)能力。例如, 原來在額定負載下穩(wěn)原來在額定負載下穩(wěn)

14、定運行定運行(工作于工作于d點點), 若負載轉(zhuǎn)矩若負載轉(zhuǎn)矩 突然增大為突然增大為 T2 , T2 TN ，4-50硬特性：負載變化時，轉(zhuǎn)速變化不大，運行特性好。硬特性：負載變化時，轉(zhuǎn)速變化不大，運行特性好。軟特性：負載增加轉(zhuǎn)速下降較快，但起動轉(zhuǎn)矩大，起軟特性：負載增加轉(zhuǎn)速下降較快，但起動轉(zhuǎn)矩大，起 動特性好。動特性好。 硬特性 （R2?。┬。┸浱匦裕≧2大）大）0Tn 不同場合應(yīng)選用不同的電動機。如金屬切削，選硬特不同場合應(yīng)選用不同的電動機。如金屬切削，選硬特性電機；重載起動則選軟特性電動機性電機；重載起動則選軟特性電動機。4-51起動初始瞬間，起動初始瞬間，n=0，S=1 起動電流起動電流I

15、ST大，大，57 IN。頻繁起動會使電動機過熱。頻繁起動會使電動機過熱。 過大的起動電流在短時間內(nèi)會在線路上造成較大的電壓降落，過大的起動電流在短時間內(nèi)會在線路上造成較大的電壓降落，影響鄰近負載的正常工作。影響鄰近負載的正常工作。 起動轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩TST不大，雖然剛起動時轉(zhuǎn)子電流較大，但轉(zhuǎn)子的不大，雖然剛起動時轉(zhuǎn)子電流較大，但轉(zhuǎn)子的 功率功率 因數(shù)很低。因數(shù)很低。 如果起動轉(zhuǎn)矩小，就不能滿載起動。如果起動轉(zhuǎn)矩小，就不能滿載起動。I2cos 2cos 2I20S12 R2 + +X2E2I2 = 2I2 = 2= SE20 R2 + + (SX20)2cos 2= R2 R2 +(SX20)2

16、24-52直接起動是在起動時把電動機的定子繞組直接接入電網(wǎng)。直接起動是在起動時把電動機的定子繞組直接接入電網(wǎng)。特點：特點： 起動轉(zhuǎn)矩小；起動電流大，比額定值大起動轉(zhuǎn)矩??；起動電流大，比額定值大47倍；影響同一電倍；影響同一電網(wǎng)上其它負載的正常工作。網(wǎng)上其它負載的正常工作。優(yōu)點：優(yōu)點：簡單、方便、經(jīng)濟、起動過程快，適用于中小型籠型異步電動機簡單、方便、經(jīng)濟、起動過程快，適用于中小型籠型異步電動機 起動時降低電動機的電源電壓，待電動機轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時，起動時降低電動機的電源電壓，待電動機轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時，再把電壓恢復(fù)正常。再把電壓恢復(fù)正常。4-53FUW2U1U2V1V2W1Q1轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定

17、子繞組繞組只適用于正常運行時只適用于正常運行時為為 接法接法的電動機的電動機 Q2YU1U2V1W1V2W2W1V1U1U2V2W2 起動電流和起動轉(zhuǎn)矩都降起動電流和起動轉(zhuǎn)矩都降低到直接起動時的三分之一低到直接起動時的三分之一Z3/UIIlpYlY=ZU3I3IlPl=31IIllY=4-54 PPYUU31=（2）Y 起動應(yīng)注意的問題：起動應(yīng)注意的問題：（1）僅適用于僅適用于正常正常接法為三角形接法的電動機接法為三角形接法的電動機。 Y 起動時，起動電流減小的同時，起動轉(zhuǎn)起動時，起動電流減小的同時，起動轉(zhuǎn)矩也減小了。矩也減小了。所以降壓起動適合于所以降壓起動適合于空載或輕載空載或輕載起動的場

18、合起動的場合返回返回4-55U1U2V1V2W1W2Q1Q2M3 Ist =(0.55)2 Ist自耦變壓器抽頭有自耦變壓器抽頭有 0.55, 0.64, 0.73 等等Ist= (0.55) Ist IstIstIst變壓器變比變壓器變比則變壓器副方電流則變壓器副方電流為為 = 0.551n而變壓器原方電流而變壓器原方電流(啟動電流）啟動電流）電動機起動轉(zhuǎn)矩電動機起動轉(zhuǎn)矩Tst =(0.55)2 Tst電動機起動電動機起動電流電流Ist和起動轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩Tst均為直接起動的均為直接起動的1/n2。4-56Q1FUM3 Q2電動機起動時先合開關(guān)電動機起動時先合開關(guān)Q1, 當(dāng)當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)速接近

19、穩(wěn)定值時電動機的轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定值時, 再將開關(guān)再將開關(guān) Q2合上合上,切除電抗器。切除電抗器。 繞線式電動機起動可在轉(zhuǎn)子繞繞線式電動機起動可在轉(zhuǎn)子繞組中串電阻，減小起動電流。組中串電阻，減小起動電流。XST01TstTmSmR2 R2Sm 2 R2 +XS2E2I2 = 24-57p= (1S) 60 f0n = (1S) n0調(diào)速方法調(diào)速方法p =2: 1,2,3接電源；接電源；4,5,6 懸空懸空p =1: 4,5,6接電源；接電源；1,2,3 短接短接：n0=15003000 r/m 123654繞線式電動機在轉(zhuǎn)子繞組繞線式電動機在轉(zhuǎn)子繞組中串入電阻中串入電阻R2 , 可改變轉(zhuǎn)可改變轉(zhuǎn)差率

20、差率 S 和轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速 n。TNST01TstTmSmR2R2Sm R2 f1 f1由由 U1=4.44 f1N1K1 為保證為保證 不變，在調(diào)整不變，在調(diào)整電源頻率電源頻率 f1 時時, 應(yīng)同時應(yīng)同時調(diào)整電源電壓調(diào)整電源電壓U1。4-591. 型號型號 Y 132M4 分）轉(zhuǎn)/( 600pfn =轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率0.04 150014401500=s4.6 4.6 銘牌數(shù)據(jù)銘牌數(shù)據(jù)2. . 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速: 電機軸上的轉(zhuǎn)速電機軸上的轉(zhuǎn)速（n)。 如：如： n =1440 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分分磁極數(shù)磁極數(shù)( (極對數(shù)極對數(shù) p=2) )同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速15001500轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/ /分分Y：三相異步電動機三相異步電動機

21、132132：機座中心高：機座中心高（132mm）M：機座長度代號，機座長度代號，M- -中機座；中機座；S- -短機座，短機座，L- -長機座。長機座。4-60額定電壓額定電壓UN -電動機在額定運行情況下的電動機在額定運行情況下的定子定子繞組所加繞組所加線線電壓。電壓。 額定電流額定電流IN - 電動機在額定情況下運行時電動機在額定情況下運行時定子定子繞組的繞組的線線電流。電流。額定功率因數(shù)額定功率因數(shù)cos N -電動機在額定運行情況下的電動機在額定運行情況下的定子定子電路電路功率因數(shù)。功率因數(shù)。3UNINcos NP1=輸入功率輸入功率4-61額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN - 電動機在額定運行

22、情況下的轉(zhuǎn)速電動機在額定運行情況下的轉(zhuǎn)速 額定效率額定效率 N -是指額定運行情況下是指額定運行情況下輸出功率輸出功率與與輸入功率輸入功率的比值的比值= 100 PN3UNINcos N N= 9550 PNnNTN額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩TN -在額定運行情況下，電動機軸上負載轉(zhuǎn)矩。在額定運行情況下，電動機軸上負載轉(zhuǎn)矩。額定功率額定功率PN -在額定運行情況下電動機軸上所在額定運行情況下電動機軸上所輸出的機械功率輸出的機械功率。4-624-63 單相異步電動機常用于功率不大的電動工具單相異步電動機常用于功率不大的電動工具（如電鉆、攪拌器等）以及眾多的家用電器（如電鉆、攪拌器等）以及眾多的家用電器作為

23、驅(qū)動，其功率一般為幾作為驅(qū)動，其功率一般為幾 幾百瓦。幾百瓦。單相異步電動機單相異步電動機:（如電風(fēng)扇、電冰箱、洗衣機、抽油煙機等）（如電風(fēng)扇、電冰箱、洗衣機、抽油煙機等）單相異步電動機均采用鼠籠式轉(zhuǎn)子，但定子單相異步電動機均采用鼠籠式轉(zhuǎn)子，但定子有所不同。有所不同。4-64 4 鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組隱極式隱極式凸極式凸極式 12341 定子定子2 定子繞組定子繞組 3 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 4-65工作工作繞組繞組(1) 電容分相起動電路電容分相起動電路Z1Z2I1IQUCI2S 電容分相電容分相 在定在定子上放置一個起動繞子上放置一個起動繞組組 F1F2 , 與主繞組在與主繞組在空間相隔空間相隔 90 , 并串聯(lián)并串聯(lián)電容器電容器 C，使二使二繞組繞組中的電流相差約中的電流相差約 90 ,即可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。即可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 在電機起動后，在電機起動后，有的電動機利用離有的電動機利用離心開關(guān)心開關(guān) S 切斷起動切斷起動繞組繞組F1F2。起動繞組起動繞組F1F24-66F2F1Z1Z2設(shè)設(shè) i1=Imsin ti2=Imsin( t+90 )Cui2i1 tii20 t = 0