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8.1 三相异步电动机的构造第 8章 交流电动机
8.2 三相异步电动机的转动原理
8.3 三相异步电动机的电路分析
8.4 三相异步电动机转矩与机械特性
8.5 三相异步电动机的起动
8.6 三相异步电动机的调速
8.7 三相异步电动机的制动
8.8 三相异步电动机铭牌数据
8.9 三相异步电动机的选择
8.11 单相异步电动机
8.10 同步电动机 (略 )
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1,了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理。
本章要求：
2,理解三相交流异步电动机的机械特性，掌握起动和反转的基本方法,了解调速和制动的方法。
3,理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。
第 8章 交流电动机下一页总目录 章目录 返回 上一页电动机的分类：
鼠笼式异步交流电动机授课内容：
基本结构、工作原理,机械特性、控制方法电动机交流电动机直流电动机三相电动机单相电动机同步电动机异步电动机他励、并励电动机串励、复励电动机第 8章 交流电动机下一页总目录 章目录 返回 上一页
1.定子
8.1 三相异步电动机的构造铁心：由内周有槽的硅钢片叠成。
A ----X
B ----Y
C---- Z
三相绕组机座：铸钢或铸铁下一页总目录 章目录 返回 上一页转子,在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。
2.转子鼠笼转子铁心,由外周有槽的硅钢片叠成。
(1) 鼠笼式转子铁芯槽内放铜条，端部用短路环形成一体。
或铸铝形成转子绕组。
(2) 绕线式转子同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。
鼠笼式绕线式下一页总目录 章目录 返回 上一页下一页总目录 章目录 返回 上一页鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较,
鼠笼式：
结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。
绕线式：
结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。
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8.2 三相异步电动机的转动原理下一页总目录 章目录 返回 上一页
8,2,1 旋转磁场
1 2 0s i n
1 2 0s i n
s i n
mC
mB
mA
tIi
tIi
tIi
定子三相绕组通入三相交流电 (星形联接 )
Bi
A
X
B
Y
C
Z
Ai
Ci
1.旋转磁场的产生
CiAi Bi
i
t
mI
o
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i
CiAi Bi
t
mI
o
0n
规定
i,,+” 首端流入，尾端流出。
i,,–” 尾端流入，首端流出。
A
Y
C
B
Z
X
(?)电流出
(?)电流入下一页总目录 章目录 返回 上一页
CiBiAi
i
t
A
X
Y
C
B
Z
A
X
Y
C
B
Z
A
X
Y
C
B
Z
N
S
三相电流合成磁场 的分布情况
0?t 60t?
合成磁场方向向下 合成磁场旋转 60°
0n
60
90t?
合成磁场旋转 90°
600
动画
mI
o
S
N
S N
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AA
X
Z
B
C
Y
AA
X
Z
B
C
Y
分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场即,一个电流周期，旋转磁场在空间转过 360°
取决于三相电流的相序2.旋转磁场的旋转方向结论,任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转。
动画
0?t 60t?
任意调换两根电源进线
(电路如图 )
Ci
A
X
C
Z
B
Y
Ai
Bi
0
mI
CiBiAi
t
i
o
mI
N
S
N
S
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0?t?
3.旋转磁场的极对数 P
当三相定子绕组按图示排列时，产生一对磁极的旋转磁场,即：
1?p
CiBiAi
o
i
mI
t
Bi
A
X
B
Y
C
Z
Ai
Ci
A
X
Y
C
B
Z
N
S
下一页总目录 章目录 返回 上一页若定子每相绕组由两个线圈串联,绕组的始端之间互差 60°,将形成 两对磁极的旋转磁场。
C' Y'
A
BC
X
YZ
A'
X'
B'
Z'
Ai
Bi
Ci
X?
A?
A
X
B
Y
B?
Y?
C
C? Z
Z?
下一页总目录 章目录 返回 上一页极对数 2?p 动画旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关
C' Y'
A
BC
X
YZ
A'
X'
B'
Z'
Ai
Bi
Ci
A
X?
X
N
S
Z? C
Z
B
Y
B?
Y?
A?
C?
S
N
Bi CiAi
i
mI
t?
0
下一页总目录 章目录 返回 上一页
4.旋转磁场的转速分）转 /( 60 10 fn?
工频,Hz50
1?f
分）转 /( 3 0 0 00?n
旋转磁场的转速取决于磁场的极对数
p=1时
0
mI
CiBiAi
t
i
o
mI
N
S
A
X
Y
C
B
ZN
S
A
X
Y
C
B
Z
N
S
A
X
Y
C
B
ZN
S
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X?
N
S
A?
X?
A
B
Z
C
YZ
C?
Y?
B?
S
N
0?t 60t?
p=2时
Bi CiAi
i
t?
mI
0 分）转 /( 1 5 0 0
2
60 1
0
fn
0n
30A
X?
X
Z? C
Z
B
Y
B?
Y?
A?
C? N
S
N
S
下一页总目录 章目录 返回 上一页旋转磁场转速 n0与极对数 p 的关系
)/( 60 10 分转p fn?
2?p?180 分）转 /( 5 0 01
1?p?360 分）转 /( 0003
极对数 每个电流周期磁场转过的空间角度 同步转速
)f( Hz501?
3?p?120 分）转 /( 0 0 01
4?p 分）转 /( 7 5 0?90
旋转磁场转速 n0与频率 f1和极对数 p有关。可见,
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8,2,2 电动机的转动原理
1,转动原理
A
X
Y
C B
Z
定子三相绕组通入三相交流电分）转 /( 60 10
p
fn?
方向,顺时针切割转子导体 Blv
右手定则 感应电动势 E20
旋转磁场感应电流 I2
旋转磁场
Bli
左手定则 电磁力 F
F
电磁转矩 T n
v
F
0n
N
S
下一页总目录 章目录 返回 上一页
8,2,3 转差率旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速之比称为 转差率。
由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但转子转速 n 不可能达到与旋转磁场的转速相等，即
0nn?
异步电动机如果,
0nn?
无转子电动势和转子电流转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切割转子导条无转矩因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。
下一页总目录 章目录 返回 上一页异步电动机运行中,%~s )91(?
转子转速亦可由转差率求得
0)(1 nn s
%1 0 0
0
0?
n
nns转差率 s
例 1,一台三相异步电动机，其额定转速
n=975 r/min，电源频率 f1=50 Hz。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。
解,根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知,n0=1000 r/min,即 p=3
额定转差率为
2,5 %1 0 0 %1 0 0 0 9751 0 0 0%100
0
0
n
nns
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8.3 三相异步电动机的电路分析三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。
变压器,?变化? e
U1?E1= 4.44 f N1?
E2= 4.44 f N2?
E1,E2 频率相同，都等于电源频率。
1
1
444 Nf.
U 异步电动机每相电路
i1
u1
e1
e? 1
e2
e? 2
i2
+
－
+
+
+
+
－
－
－
－
f1 f2
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8,3,1 定子电路
1.旋转磁场的磁通?
异步电动机,旋转磁场切割导体?e，
U1?E1= 4.44 f 1N1?
每极磁通
11
1
444 Nf.
U
1UΦ?
旋转磁场与定子导体间的相对速度为 n0,所以
2.定子感应电势的频率 f1
60
0
1
pnf?
感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关
f 1= 电源频率 f
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8,3,2 转子电路
1,转子感应电势频率 f 2
∵ 定子导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转子导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而变化
定子感应电势频率 f 1?转子感应电势频率 f 2
转子感应电势频率 f 2
1
0
0
00
2 6060 fs
pn
n
nnpnnf
旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同下一页总目录 章目录 返回 上一页
2,转子感应电动势 E 2
E2= 4.44 f 2N2? = 4.44s f 1N2?
当转速 n = 0(s=1)时,f 2最高，且 E2 最大，有
E20= 4.44 f 1N2?
转子静止时的感应电势即 E2= s E20
转子转动时的感应电势
3,转子感抗 X 2
21222 22 σσ LfsLfX
当转速 n = 0(s =1)时,f 2最高，且 X2 最大，有
X20= 2?f1L?2 即 X2= sX20
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4,转子电流 I2
5,转子电路的功率因数 cos?2
2
2
2
2
2
2
XR
EI
2
20
2
2
20
)( sXR
sE
转子绕组的感应电流
)(00 02 nnIs
2
20
2
2
20
m a x21
XR
E
Is
2
20
2
2
2
2
2
2
2
2
2
)(
c os
sXR
R
XR
R
202 SXRs很小时
1c o s 2
202 XR ss较大时
s
1c o s
2
下一页总目录 章目录 返回 上一页转子绕组的感应电流
2
20
2
2
20
2
2
2
2
2
2
)( XR
E
XR
EI
s
s
转子电路的功率因数
2
20
2
2
2
2
)(
c o s
XR
R
s?
变化曲线随,SI c o s 22?
)( 2 Isn
)c o s( 2sn
结论,转子转动时，转子电路中的各量均与转差率 s有关，即与转速
n有关。
I2
cos?2
s1
I2,
2cos?
O
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8.4 三相异步电动机转矩与机械特性
8,4,1 转矩公式转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力所形成的转矩之总和。
22T cos?IΦKT?
常数，与电机结构有关旋转磁场每极磁通 转子电流转子电路的功率因数
ilBF? 22 cos,,?IΦT?
下一页总目录 章目录 返回 上一页
2
12
20
2
2
2
)(
U
sXR
sRKT?
由此得电磁转矩公式
22 c o s?IΦKT T?
2
20
2
2
20
2
)( XR
E
I
s
s
2
20
2
2
2
2
)(
c o s
XR
R
s?
mΦNfU 111 44.4?
由前面分析知：
下一页总目录 章目录 返回 上一页由公式可知
2
12
20
2
2
2
)(
U
sXR
sRKT?
电磁转矩公式
1,T 与定子每相绕组电压 成正比。 U 1T2
1U
2,当电源电压 U1 一定时,T 是 s 的函数。
3,R2 的大小对 T 有影响。绕线式异步电动机可外接电阻来改变转子电阻 R2,从而改变转距。
下一页总目录 章目录 返回 上一页
8,4,2 机械特性曲线
maxT
mSNS
O
T
S
曲线)( sfT? 曲线)( Tfn?
根据转矩公式
2
20
2
2
2
12
)( sXR
UsR
KT
得特性曲线：
Nn
maxTstT
O
n
TNT
0n
动画
stT
1
NT
动画下一页总目录 章目录 返回 上一页
Nn
NT
电动机在额定负载时的转矩。
1.额定转矩 TN
)/(
)(9 5 5 0
N
N
N 分转千瓦
n
PT?
三个重要转矩
O
n
T
0n
额定转矩
(N? m)
如某普通机床的主轴电机 (Y132M-4型 ) 的额定功率为 7.5kw,额定转速为 1440r/min,则额定转矩为
n
P
n
P
T 9550
60
π2
m.N7.491 4 4 05.79 5 5 09 5 5 0
N
N
N n
PT
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2.最大转矩 Tmax
转子轴上机械负载转矩 T2 不能大于 Tmax,否则将造成堵转 (停车 )。
电机带动最大负载的能力。
2
12
20
2
2
2 U
sXR
sRKT?
)(
20
2
1
m a x 2 X
UKT?
0dd?ST
令,求得
20
2
m X
Rss
临界转差率
O
n
T
0n
Tmax
将 sm代入转矩公式，可得下一页总目录 章目录 返回 上一页
m a x121m a x,)1( TUUT
当 U1 一定时,Tmax为定值
20
2
1
m a x 2 X
UKT?
过载系数 (能力 )
N
m a x
T
T
一般三相异步电动机的过载系数为
2.2~8.1
工作时必须使 T2<Tmax,否则电机将停转。
电机严重过热而烧坏。
12 II
(2) sm与 R2 有关,R2 sm n 。绕线式电机改变转子附加电阻 R′2 可实现调速。
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3,起动转矩 Tst
2
20
2
2
2
12
)( sXR
UsRKT
2
20
2
2
2
12
st XR
URKT
电动机起动时的转矩。
起动时 n= 0 时,s =1
st121st,)1( TUUT
(2) Tst与 R2 有关,适当使
R2 Tst?。对绕线式电机改变转子附加电阻
R′2,可使 Tst =Tmax 。
Tst体现了电动机带载起动的能力。
若 Tst> T2电机能起动，否则不能起动。
0n
O
n
TTst
N
st
st T
TK?起动能力下一页总目录 章目录 返回 上一页
4,电动机的运行分析电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，这种能力称为自适应负载能力。
自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能带动新的负载） 。
此过程中,n?,sE2,I2 I1?
电源提供的功率自动增加。
T2? s
T2 >T
T =T2
n T?
T′2
达到新的平衡
T2
常用特性段
0n
n
TO
n
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5,U1 和 R2变化对机械特性的影响
(1) U1 变化对机械特性的影响
U
Tm
UU
Tst? 22022
2
12
st XR
URKT
20
2
1
m 2 X
UKT?
20
2
m X
Rs?
0n
NU
T2
n
T
O
下一页总目录 章目录 返回 上一页
(2) R2 变化对机械特性的影响
stT
TO
n
0n
R2?
Tst?
n?
硬特性,负载变化时，转速变化不大，运行特性好。
软特性,负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，
起动特性好。
maxT2T
2
20
2
2
2
12
st XR
URKT
20
2
1
m 2 X
UKT?
20
2
m X
Rs?
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(2) R2 变化对机械特性的影响不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；
重载起动则选软特性电机。stT TO
n
0n
R2?
Tst?
n?
硬特性,负载变化时，转速变化不大，运行特性好。
软特性,负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，
起动特性好。
maxT2T
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8.5 三相异步电动机的起动
8,5,1 起动性能起动 问题,起动电流大，起动转矩小 。
一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的 5 ~
7 倍 ; 电动机的起动 转矩为额定转矩的 (1.0~2.2)倍。
大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作频繁起动时造成热量积累，使电机过热后果：
原因：
起动,n = 0,s =1,接通电源。
起动时,n = 0，转子导体切割磁力线速度很大，
转子感应电势 转子电流 定子电流下一页总目录 章目录 返回 上一页
8.5.2 起动方法
(1) 直接起动二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。
(2) 降压起动,星形 -三角形 (Y－?) 换接起动自耦降压起动
（适用于鼠笼式电动机）
(3) 转子串电阻起动
（适用于绕线式电动机）
以下介绍降压起动和转子串电阻起动。
下一页总目录 章目录 返回 上一页
Z
UI l
l 3,Y?星形联结时
Z
UI l
l 3三角形联结时：
设：电机每相阻抗为 Z
3
1Y?
l
l
I
I
1,降压起动
(1) Y－?换接起动
降压起动时的电流为直接起动时的
3
1
YlI
Z
lU
+
－
起动
U1
U2
V1
V1W
1
W2
lI
lU
+
－ Z
正常 运行
U1
U2
V1V2
W1
W2
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Y－? 起动器接线简图
L1L3 L2
FU
S
U1 V1
U2 V
2
W1
W2
W1
L3
V2
U2L
2
V1
W2
L1
U1
△
动触点 Y动触点静触点下一页总目录 章目录 返回 上一页
Y－? 起动器接线简图
Y起动
L1L3 L2
FU
S
U1 V1
U2 V
2
W1
W2
W1
L3
V2
U2L
2
V1
W2
L1
U1
起动
UP
U1+
＿Ul
+
＿
U2
V1V2W1
W2
下一页总目录 章目录 返回 上一页
Y－? 起动器接线简图
工作
L1L3 L2
FU
S
U1 V1
U2 V
2
W1
W2
W1
L3
V2
U2L
2
V1
W2
L1
U1
U2
正常 运行
Ul
+
＿
U1
V1V2
W1
W2
下一页总目录 章目录 返回 上一页
lUU 3
1
P?
(a) 仅适用于正常运行为三角形联结的电机。
)( 2S t UT?
(b) Y－? 起动
stst TI
Y－?换接起动适合于空载或轻载起动的场合
Y-?换接起动应注意的问题
ΔSY tst 3
1 TT?
正常 运行
Ul
U1W2
V2
W1
+
＿ U
2V
1
UP
起动
+
＿Ul
+
＿
U1
W2
V2W1
U2
V1
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(2) 自耦降压起动 L1L3 L2
FU
Q
Q2下合：
接入自耦变压器，降压起动。
Q2上合：
切除自耦变压器，全压工作。
合刀闸开关 Q
Q2
自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成 Y形不能采用 Y－?起动的鼠笼式异步电动机。
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R
12
2
20
2
20
)(st2
IIR
XR
EI
R
R
滑环电刷定子 转子起动时将适当的 R 串入转子电路中，起动后将 R 短路。
起动电阻2.绕线式电动机 转子电路串电阻起动
下一页总目录 章目录 返回 上一页若 R2选得 适当,转子电路串电阻起动既可以降低起动电流，又可以增加起动转矩。
常用于要求起动转矩较大的生产机械上。
R2Tst?
2
20
2
2
2
12
st XR
URKT
22 'RR?
stT
TO
n
0n
maxT
2R
2R?
stT?
转子电路串电阻起动的特点下一页总目录 章目录 返回 上一页方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。
电动机正转电动机反转三相异步电动机的正、反转电 源~
U V W
M
3~
U V W
电 源~
M
3~
下一页总目录 章目录 返回 上一页例 1,
A284
92308803803
1045 3,
..
1)
NNN
3
N2
N c o s3
10
U
PI解,
一台 Y225M-4型的三相异步电 动机，定子绕组 △ 型联结，其额定数据为,P2N=45kW,
nN=1480r/min,UN=380V,?N=92.3%,cos?N=
0.88,Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.9,Tmax/TN=2.2，求：
1) 额定电流 IN? 2) 额定转差率 sN?
3) 额定转矩 TN,最大转矩 Tmax,和起动转矩 TN 。
下一页总目录 章目录 返回 上一页
2）由 nN=1480r/min，可知 p=2 （四极电动机）
m i nr 1 5 0 00 /n?
0 1 3.0
1 5 0 0
1 4 8 01 5 0 0
0
0
N?
n
nns
3）
mN 4290
1 4 8 0
459 5 5 09 5 5 0
N
N2
N,n
PT
mN 9638429022)( N
N
m a x
m a x,..TT
TT
mN 8551429091)( N
N
st
st,..TT
TT
下一页总目录 章目录 返回 上一页解：
在 上例中 (1)如果负载转矩为 510.2N?m,试问在 U=UN和 U′=0.9UN两种情况下电动机能否起动？（ 2）采用 Y-? 换接起动时，求起动电流和起动转矩。 又当负载转矩为起动转矩的 80%和
50%时，电动机能否起动？
(1) 在 U=UN时
Tst = 551.8N?m > 510.2 N,m
mN2510mN 447855190 2st,..T
不能起动(2) Ist?=7IN=7?84.2=589.4 A
A519645983131 s t s t Y,.II Δ
在 U′= 0.9UN 时能起动例 2:
下一页总目录 章目录 返回 上一页在 80%额定负载时
1
3232
9183
%804290
9183
%80N
s t Y
,
.
.
.
T
T 不能起动在 50%额定负载时
1
2145
9183
%504290
9183
%50N
s t Y
,
.
.
.
T
T 可以 起动
mN918385513131 sts t Y,.TT Δ(3)
下一页总目录 章目录 返回 上一页例 3,对 例 8.5.1中的电动机采用自耦变压器降压起动，设起动时加到电动机上的电压为额定电压的 64%，求这时的线路起动电流 Ist′′和电动机的起动转矩 Tst′。
解,设电动机的起动电压为 U'，电动机的起动电流为 Ist?
st
N
st 640
640 I.
Z
U.
Z
UI
依据变压器的一次、二次侧电压电流关系，
可求得 线路起动电流 Ist′′。
下一页总目录 章目录 返回 上一页
64.0
Nst
st
U
U
I
I
A42 4 145 8 90,6 4
640640640640
2
st
2
ststst
..
I.I..I.I
2 UT又
2
2
Nst
st 640,
U
U
T
T
mN 226
8551640640 2st2st
,.T.T
下一页总目录 章目录 返回 上一页采用自耦降压法起动时，若 加到电动机上的电压与额定电压之比为 x,则线路 起动电流
Ist" 为
st
2
st IxI
电动机的起动转距 Tst′为
st
2
st TxT
结论：
下一页总目录 章目录 返回 上一页
p
fsnsn 1
0
6011
8.6.1 变频调速 (无级调速 )
f=50Hz
逆变器 M3 ~整流器
f1,U1可调+
–
~
变频调速方法 恒转距调速（ f1<f1N）恒功率调速（ f
1>f1N）
频率调节范围,0.5~几 百赫兹三种电气调速方法
8.6 三相异步电动机的调速下一页总目录 章目录 返回 上一页
8.6.2 变极调速 (有级调速 )
变频调速方法可实现无级平滑调速,调速性能优异，因而正获得越来越广泛的应用。
A1 X1 A2 X2
i i
P=2
··
A1
A2
X1X2 N
N S
S
下一页总目录 章目录 返回 上一页
A1 X1 A2 X2
i i
P=1
采用变极调速方法的电动机称作双速电机，
由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床等机床上。
A1
·
·
A2
X1X2 S N
下一页总目录 章目录 返回 上一页
T
n
0n
o
22 'RR?
2R
2'R
8.6.3 变转差率调速 (无级调速 )
变转差率调速是绕线式电动机特有的一种调速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，
缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种提升、起重设备中。
n
n'
TL
TL
s ′s
T
s
2R 2'R
o
下一页总目录 章目录 返回 上一页
8.7 三相异步电动机的制动
8.7.1 能耗制动制动方法机械制动电气制动能耗制动反接制动发电反馈制动在断开三相电源的同时，给电动机其中两相绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的转距（制动转距），使转子迅速停止转动。
下一页总目录 章目录 返回 上一页
n
F
转子
T
n0=0
8.7.2 反接制动停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩
，使转子迅速停止转动。
M
3~
+
-
运转制动
RP
下一页总目录 章目录 返回 上一页
M
3~
运转制动
n
F
转子
T
n0
8.7.3 发电反馈制动当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，旋转磁场产生的电磁转距作用方向发生变化，由驱动转距变为制动转距。电动机进入制下一页总目录 章目录 返回 上一页动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网。
n
F
转子
T
n0
n > n0
下一页总目录 章目录 返回 上一页
8.8 三相异步电动机铭牌数据
1,型号磁极数 ( 极对数 p = 2 )
例如,Y 132 M－ 4
用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。
机座长度代号机座中心高（ mm）
三相异步电动机教材表 8.8.1中列出了各种电动机的系列代号。
下一页总目录 章目录 返回 上一页异步电动机产品名称代号产品名称异步电动机绕线式异步电动机防爆型异步电动机高起动转矩异步电动机新代号 汉字意义 老代号
Y 异异绕异爆异起
YR
YB
YQ
J,JO
JR,JRO
JB,JBO
JQ,JQO
下一页总目录 章目录 返回 上一页
2,接法接线盒定子三相绕组的联接方法 。通常联结电机容量 Y3 k W
联结电机容量 kW4
V1
W2
U1
W1
U2
V2
U2
U1W2
V1V2
W1
U1 V1 W1
W2 U2 V2
W2 U2 V2
V1 W1U1
Y 联结 W1U1 V1
W2 U2 V2
联结下一页总目录 章目录 返回 上一页
3,电压例如,380/220V,Y/? 是指线电压为 380V 时采用 Y联结 ；线电压为 220V 时采用?
联结 。
说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或 低于额定值的 5% 。因为在电动机满载或接近满载情况下运行时，电压过高 或过低都会使电动机的电流大于额定值,从而使电动机过热。
电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电 压 值 。
三相异步电动机的额定电压有 380V,3000V,
及 6000V等多种。
下一页总目录 章目录 返回 上一页
4,电流例如,Y /? 6.73 / 11.64 A 表示星形 联结下电机的线电流为 6.73A；三角形 联结 下线电流为 11.64A。两种接法下相电流均为 6.73A
。5,功率与效率
1
2
P
P
c o s3 NN1 IUP?
鼠笼电机
=72~93％
电动机在额定运行时定子绕组的 线电流值。
额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机械功率 P2，它不等于从电源吸取的电功率 P1。
下一页总目录 章目录 返回 上一页注意：实用中应选择容量合适的电机，
防止出现,大马拉小车” 的现象。
6,功率因数
PN
三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载时约为 0.7 ~ 0.9。空载时功率因数很低，只有
0.2 ~ 0.3。额定负载时，功率因数最高。
7,额定转速电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。
P2
cos?
O
下一页总目录 章目录 返回 上一页
0
N0
N n
nns额定转差率如,n N =1440 转 /分
sN = 0.04
8,绝缘等级指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为 A,E,B,F,H五级,A级最低 (105oC),H
级最高 (180oC)。
下一页总目录 章目录 返回 上一页
8.9.1 功率的选择功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易因过载而损坏。
1,对于连续运行的电动机，所选功率应等于或略大于生产机械的功率。
2,对于短时工作的电动机，允许在运行中有短暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的功率。
8.9 三相异步电动机的选择下一页总目录 章目录 返回 上一页
8.9.2 种类和型式的选择
1,种类的选择一般应用场合应尽可能选用鼠笼式电动机。
只有在需要调速、不能采用鼠笼式电动机的场合才选用绕线式电动机。
2,结构型式的选择根据工作环境的条件选择不同的结构型式，
如开启式、防护式、封闭式电动机。
8.9.3 电压和转速的选择根据电动机的类型、功率以及使用地点的电源电压来决定。
Y系列鼠笼电动机的额定电压只有 380V一个等级。大功率电动机才采用 3000V和 6000V。
下一页总目录 章目录 返回 上一页单相异步电动机主要应用于电动工具、洗衣机、
电冰箱、空调、电风扇等小功率电器中。单相异步电动机的 定子中放置单相绕组,转子一般用鼠笼式 。
定子绕组中通入单相交流电后,形成脉动磁场，
若不采取措施，将无法获得所需的起动转矩。
定子定子绕组转子
A A'
N
S
8.11.1 单相异步电动机的工作原理
8.11 单相异步电动机下一页总目录 章目录 返回 上一页定子绕组产生的脉动磁场?，可用 正、反两个旋转磁场合成来等效。即
-ΦΦΦ
+? -?m
=? +? - =
m2
1?
t
O
下一页总目录 章目录 返回 上一页脉动磁场的分解
④
⑥
⑧
⑧
③
⑦
⑦
⑨
⑨
⑥⑤
②①
+?-
①
-? +
+? -
②
③
④
⑤
下一页总目录 章目录 返回 上一页
02?s
121 ss
正反向旋转磁场的合成转矩特性合成转矩
s01?s
22?s
21?s
1T
(正向 )
起动转矩为零
2T (反向 )
正转转反下一页总目录 章目录 返回 上一页
..,
.
F
鼠笼式转子导条及电流当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据右手螺旋定则和左手定则，可知转子导条左、
右受力大小相等方向相反，所以没有起动转矩。
A A'
下一页总目录 章目录 返回 上一页为了获得所需的起动转矩，单相异步电动机的 定子进行了特殊设计。 常用的单相异步电动机有电容分相式异步电动机和罩极式异步电动机。他们都采用鼠笼式转子，但定子结构不同。
8.11.2 电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机的定子中放置有两个绕组，一个是工作绕组 A–A'，另一个是起动绕组 B–B ',两个绕组在空间相隔 90o。起动时,B
–B '绕组经电容接电源，两个绕组的电流相位相差近 90o，即可获得所需的旋转磁场。
下一页总目录 章目录 返回 上一页电容分相式异步电动机
iA
S
A
B B'
A?
~
iB
设两相电流为
tIi?s i nAmA?
)90s i n (BmB tIi?
两相电流正弦波形如图所示。
工作绕组
iB iA
mI
i
t?
O
起动绕组下一页总目录 章目录 返回 上一页
45t?
0?t?
A
B B'
A'
o0?t?
A
B B'
A'
90t?
0?t?
A
B B'
A'?
两相旋转磁场动画450 900
iB iA
mI
i
t?
O
下一页总目录 章目录 返回 上一页
S
A
B B'
iAiB
A?
12
~
实现正反转的电路改变电容 C的串联位置，可使单相异步电动机反转。
将开关 S合在位置 1，电容 C与
B绕组串联，电流 iB较 iA超前近
90?；当 将 S切换到位置 2，电容
C与 A绕组串联，电流 iA较 iB 超前近 90?。这样就改变了旋转磁场的转向，从而实现电动机的反转。
电动机转子转动起来后，利用离心力将开关 S断开 (S是离心开关 )，使起动绕组 B–B′断电。
M~
下一页总目录 章目录 返回 上一页
8.11.2 罩极式单相异步电机
~
~
i?1?2
定子绕组 鼠笼式转子短路环 极掌 (极靴 )
下一页总目录 章目录 返回 上一页当电流 i 流过定子绕组时，产生了一部分磁通?1,同时产生的另一部分磁通与短路环作用生成了磁通?2 。由于短路环中感应电流的阻碍作用，使得?2在相位上滞后?1,从而在电动机定子极掌上形成一个向短路环方向移动的磁场，
使转子获得所需的起动转矩。
罩极式单相异步电动机起动转矩较小，转向不能改变，常用于电风扇、吹风机中；电容分相式单相异步电动机的起动转矩大，转向可改变，
故常用于洗衣机等电器中。
下一页总目录 章目录 返回 上一页三相异步电动机在运行过程中,若其中一相与电源断开，就成为单相电动机运行。 此时电动机仍将继续转动。若此时还带动额定负载，则势必超过额定电流,时间一长，会使电动机烧坏。 这种情况往往不易察觉，在使用电动机时必须注意。如果三相异步电动机在 起动前就断了一线，则不能起动，
此时只能听到嗡嗡声，这时电流很大，时间长了，
也会使电动机烧坏。
8.11.3 三相异步电动机的单相运行下一页总目录 章目录 返回 上一页解,电动机电磁转矩 T?U12,当电源电压下降低时，电磁转矩减小，使转速下降，转差率增加，转子电流和定子电流都会增大。稳定时电磁转矩等于机械负载转矩，但转矩降低了，定、转子电流却增大了。过程如下：
TIISnUTU 12211 )(
使 T =TC 。
例,三相异步电动机在一定的负载转矩下运行时，如电源电压降低，电动机的转矩、电流及转速有无变化？
8.1 三相异步电动机的构造第 8章 交流电动机
8.2 三相异步电动机的转动原理
8.3 三相异步电动机的电路分析
8.4 三相异步电动机转矩与机械特性
8.5 三相异步电动机的起动
8.6 三相异步电动机的调速
8.7 三相异步电动机的制动
8.8 三相异步电动机铭牌数据
8.9 三相异步电动机的选择
8.11 单相异步电动机
8.10 同步电动机 (略 )
下一页总目录 章目录 返回 上一页
1,了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理。
本章要求：
2,理解三相交流异步电动机的机械特性，掌握起动和反转的基本方法,了解调速和制动的方法。
3,理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。
第 8章 交流电动机下一页总目录 章目录 返回 上一页电动机的分类：
鼠笼式异步交流电动机授课内容：
基本结构、工作原理,机械特性、控制方法电动机交流电动机直流电动机三相电动机单相电动机同步电动机异步电动机他励、并励电动机串励、复励电动机第 8章 交流电动机下一页总目录 章目录 返回 上一页
1.定子
8.1 三相异步电动机的构造铁心：由内周有槽的硅钢片叠成。
A ----X
B ----Y
C---- Z
三相绕组机座：铸钢或铸铁下一页总目录 章目录 返回 上一页转子,在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。
2.转子鼠笼转子铁心,由外周有槽的硅钢片叠成。
(1) 鼠笼式转子铁芯槽内放铜条，端部用短路环形成一体。
或铸铝形成转子绕组。
(2) 绕线式转子同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。
鼠笼式绕线式下一页总目录 章目录 返回 上一页下一页总目录 章目录 返回 上一页鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较,
鼠笼式：
结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。
绕线式：
结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。
下一页总目录 章目录 返回 上一页
8.2 三相异步电动机的转动原理下一页总目录 章目录 返回 上一页
8,2,1 旋转磁场
1 2 0s i n
1 2 0s i n
s i n
mC
mB
mA
tIi
tIi
tIi
定子三相绕组通入三相交流电 (星形联接 )
Bi
A
X
B
Y
C
Z
Ai
Ci
1.旋转磁场的产生
CiAi Bi
i
t
mI
o
下一页总目录 章目录 返回 上一页
i
CiAi Bi
t
mI
o
0n
规定
i,,+” 首端流入，尾端流出。
i,,–” 尾端流入，首端流出。
A
Y
C
B
Z
X
(?)电流出
(?)电流入下一页总目录 章目录 返回 上一页
CiBiAi
i
t
A
X
Y
C
B
Z
A
X
Y
C
B
Z
A
X
Y
C
B
Z
N
S
三相电流合成磁场 的分布情况
0?t 60t?
合成磁场方向向下 合成磁场旋转 60°
0n
60
90t?
合成磁场旋转 90°
600
动画
mI
o
S
N
S N
下一页总目录 章目录 返回 上一页
AA
X
Z
B
C
Y
AA
X
Z
B
C
Y
分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场即,一个电流周期，旋转磁场在空间转过 360°
取决于三相电流的相序2.旋转磁场的旋转方向结论,任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转。
动画
0?t 60t?
任意调换两根电源进线
(电路如图 )
Ci
A
X
C
Z
B
Y
Ai
Bi
0
mI
CiBiAi
t
i
o
mI
N
S
N
S
下一页总目录 章目录 返回 上一页
0?t?
3.旋转磁场的极对数 P
当三相定子绕组按图示排列时，产生一对磁极的旋转磁场,即：
1?p
CiBiAi
o
i
mI
t
Bi
A
X
B
Y
C
Z
Ai
Ci
A
X
Y
C
B
Z
N
S
下一页总目录 章目录 返回 上一页若定子每相绕组由两个线圈串联,绕组的始端之间互差 60°,将形成 两对磁极的旋转磁场。
C' Y'
A
BC
X
YZ
A'
X'
B'
Z'
Ai
Bi
Ci
X?
A?
A
X
B
Y
B?
Y?
C
C? Z
Z?
下一页总目录 章目录 返回 上一页极对数 2?p 动画旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关
C' Y'
A
BC
X
YZ
A'
X'
B'
Z'
Ai
Bi
Ci
A
X?
X
N
S
Z? C
Z
B
Y
B?
Y?
A?
C?
S
N
Bi CiAi
i
mI
t?
0
下一页总目录 章目录 返回 上一页
4.旋转磁场的转速分）转 /( 60 10 fn?
工频,Hz50
1?f
分）转 /( 3 0 0 00?n
旋转磁场的转速取决于磁场的极对数
p=1时
0
mI
CiBiAi
t
i
o
mI
N
S
A
X
Y
C
B
ZN
S
A
X
Y
C
B
Z
N
S
A
X
Y
C
B
ZN
S
下一页总目录 章目录 返回 上一页
X?
N
S
A?
X?
A
B
Z
C
YZ
C?
Y?
B?
S
N
0?t 60t?
p=2时
Bi CiAi
i
t?
mI
0 分）转 /( 1 5 0 0
2
60 1
0
fn
0n
30A
X?
X
Z? C
Z
B
Y
B?
Y?
A?
C? N
S
N
S
下一页总目录 章目录 返回 上一页旋转磁场转速 n0与极对数 p 的关系
)/( 60 10 分转p fn?
2?p?180 分）转 /( 5 0 01
1?p?360 分）转 /( 0003
极对数 每个电流周期磁场转过的空间角度 同步转速
)f( Hz501?
3?p?120 分）转 /( 0 0 01
4?p 分）转 /( 7 5 0?90
旋转磁场转速 n0与频率 f1和极对数 p有关。可见,
下一页总目录 章目录 返回 上一页
8,2,2 电动机的转动原理
1,转动原理
A
X
Y
C B
Z
定子三相绕组通入三相交流电分）转 /( 60 10
p
fn?
方向,顺时针切割转子导体 Blv
右手定则 感应电动势 E20
旋转磁场感应电流 I2
旋转磁场
Bli
左手定则 电磁力 F
F
电磁转矩 T n
v
F
0n
N
S
下一页总目录 章目录 返回 上一页
8,2,3 转差率旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速之比称为 转差率。
由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但转子转速 n 不可能达到与旋转磁场的转速相等，即
0nn?
异步电动机如果,
0nn?
无转子电动势和转子电流转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切割转子导条无转矩因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。
下一页总目录 章目录 返回 上一页异步电动机运行中,%~s )91(?
转子转速亦可由转差率求得
0)(1 nn s
%1 0 0
0
0?
n
nns转差率 s
例 1,一台三相异步电动机，其额定转速
n=975 r/min，电源频率 f1=50 Hz。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。
解,根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知,n0=1000 r/min,即 p=3
额定转差率为
2,5 %1 0 0 %1 0 0 0 9751 0 0 0%100
0
0
n
nns
下一页总目录 章目录 返回 上一页
8.3 三相异步电动机的电路分析三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。
变压器,?变化? e
U1?E1= 4.44 f N1?
E2= 4.44 f N2?
E1,E2 频率相同，都等于电源频率。
1
1
444 Nf.
U 异步电动机每相电路
i1
u1
e1
e? 1
e2
e? 2
i2
+
－
+
+
+
+
－
－
－
－
f1 f2
下一页总目录 章目录 返回 上一页
8,3,1 定子电路
1.旋转磁场的磁通?
异步电动机,旋转磁场切割导体?e，
U1?E1= 4.44 f 1N1?
每极磁通
11
1
444 Nf.
U
1UΦ?
旋转磁场与定子导体间的相对速度为 n0,所以
2.定子感应电势的频率 f1
60
0
1
pnf?
感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关
f 1= 电源频率 f
下一页总目录 章目录 返回 上一页
8,3,2 转子电路
1,转子感应电势频率 f 2
∵ 定子导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转子导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而变化
定子感应电势频率 f 1?转子感应电势频率 f 2
转子感应电势频率 f 2
1
0
0
00
2 6060 fs
pn
n
nnpnnf
旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同下一页总目录 章目录 返回 上一页
2,转子感应电动势 E 2
E2= 4.44 f 2N2? = 4.44s f 1N2?
当转速 n = 0(s=1)时,f 2最高，且 E2 最大，有
E20= 4.44 f 1N2?
转子静止时的感应电势即 E2= s E20
转子转动时的感应电势
3,转子感抗 X 2
21222 22 σσ LfsLfX
当转速 n = 0(s =1)时,f 2最高，且 X2 最大，有
X20= 2?f1L?2 即 X2= sX20
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4,转子电流 I2
5,转子电路的功率因数 cos?2
2
2
2
2
2
2
XR
EI
2
20
2
2
20
)( sXR
sE
转子绕组的感应电流
)(00 02 nnIs
2
20
2
2
20
m a x21
XR
E
Is
2
20
2
2
2
2
2
2
2
2
2
)(
c os
sXR
R
XR
R
202 SXRs很小时
1c o s 2
202 XR ss较大时
s
1c o s
2
下一页总目录 章目录 返回 上一页转子绕组的感应电流
2
20
2
2
20
2
2
2
2
2
2
)( XR
E
XR
EI
s
s
转子电路的功率因数
2
20
2
2
2
2
)(
c o s
XR
R
s?
变化曲线随,SI c o s 22?
)( 2 Isn
)c o s( 2sn
结论,转子转动时，转子电路中的各量均与转差率 s有关，即与转速
n有关。
I2
cos?2
s1
I2,
2cos?
O
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8.4 三相异步电动机转矩与机械特性
8,4,1 转矩公式转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力所形成的转矩之总和。
22T cos?IΦKT?
常数，与电机结构有关旋转磁场每极磁通 转子电流转子电路的功率因数
ilBF? 22 cos,,?IΦT?
下一页总目录 章目录 返回 上一页
2
12
20
2
2
2
)(
U
sXR
sRKT?
由此得电磁转矩公式
22 c o s?IΦKT T?
2
20
2
2
20
2
)( XR
E
I
s
s
2
20
2
2
2
2
)(
c o s
XR
R
s?
mΦNfU 111 44.4?
由前面分析知：
下一页总目录 章目录 返回 上一页由公式可知
2
12
20
2
2
2
)(
U
sXR
sRKT?
电磁转矩公式
1,T 与定子每相绕组电压 成正比。 U 1T2
1U
2,当电源电压 U1 一定时,T 是 s 的函数。
3,R2 的大小对 T 有影响。绕线式异步电动机可外接电阻来改变转子电阻 R2,从而改变转距。
下一页总目录 章目录 返回 上一页
8,4,2 机械特性曲线
maxT
mSNS
O
T
S
曲线)( sfT? 曲线)( Tfn?
根据转矩公式
2
20
2
2
2
12
)( sXR
UsR
KT
得特性曲线：
Nn
maxTstT
O
n
TNT
0n
动画
stT
1
NT
动画下一页总目录 章目录 返回 上一页
Nn
NT
电动机在额定负载时的转矩。
1.额定转矩 TN
)/(
)(9 5 5 0
N
N
N 分转千瓦
n
PT?
三个重要转矩
O
n
T
0n
额定转矩
(N? m)
如某普通机床的主轴电机 (Y132M-4型 ) 的额定功率为 7.5kw,额定转速为 1440r/min,则额定转矩为
n
P
n
P
T 9550
60
π2
m.N7.491 4 4 05.79 5 5 09 5 5 0
N
N
N n
PT
下一页总目录 章目录 返回 上一页
2.最大转矩 Tmax
转子轴上机械负载转矩 T2 不能大于 Tmax,否则将造成堵转 (停车 )。
电机带动最大负载的能力。
2
12
20
2
2
2 U
sXR
sRKT?
)(
20
2
1
m a x 2 X
UKT?
0dd?ST
令,求得
20
2
m X
Rss
临界转差率
O
n
T
0n
Tmax
将 sm代入转矩公式，可得下一页总目录 章目录 返回 上一页
m a x121m a x,)1( TUUT
当 U1 一定时,Tmax为定值
20
2
1
m a x 2 X
UKT?
过载系数 (能力 )
N
m a x
T
T
一般三相异步电动机的过载系数为
2.2~8.1
工作时必须使 T2<Tmax,否则电机将停转。
电机严重过热而烧坏。
12 II
(2) sm与 R2 有关,R2 sm n 。绕线式电机改变转子附加电阻 R′2 可实现调速。
下一页总目录 章目录 返回 上一页
3,起动转矩 Tst
2
20
2
2
2
12
)( sXR
UsRKT
2
20
2
2
2
12
st XR
URKT
电动机起动时的转矩。
起动时 n= 0 时,s =1
st121st,)1( TUUT
(2) Tst与 R2 有关,适当使
R2 Tst?。对绕线式电机改变转子附加电阻
R′2,可使 Tst =Tmax 。
Tst体现了电动机带载起动的能力。
若 Tst> T2电机能起动，否则不能起动。
0n
O
n
TTst
N
st
st T
TK?起动能力下一页总目录 章目录 返回 上一页
4,电动机的运行分析电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，这种能力称为自适应负载能力。
自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能带动新的负载） 。
此过程中,n?,sE2,I2 I1?
电源提供的功率自动增加。
T2? s
T2 >T
T =T2
n T?
T′2
达到新的平衡
T2
常用特性段
0n
n
TO
n
下一页总目录 章目录 返回 上一页
5,U1 和 R2变化对机械特性的影响
(1) U1 变化对机械特性的影响
U
Tm
UU
Tst? 22022
2
12
st XR
URKT
20
2
1
m 2 X
UKT?
20
2
m X
Rs?
0n
NU
T2
n
T
O
下一页总目录 章目录 返回 上一页
(2) R2 变化对机械特性的影响
stT
TO
n
0n
R2?
Tst?
n?
硬特性,负载变化时，转速变化不大，运行特性好。
软特性,负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，
起动特性好。
maxT2T
2
20
2
2
2
12
st XR
URKT
20
2
1
m 2 X
UKT?
20
2
m X
Rs?
下一页总目录 章目录 返回 上一页
(2) R2 变化对机械特性的影响不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；
重载起动则选软特性电机。stT TO
n
0n
R2?
Tst?
n?
硬特性,负载变化时，转速变化不大，运行特性好。
软特性,负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，
起动特性好。
maxT2T
下一页总目录 章目录 返回 上一页
8.5 三相异步电动机的起动
8,5,1 起动性能起动 问题,起动电流大，起动转矩小 。
一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的 5 ~
7 倍 ; 电动机的起动 转矩为额定转矩的 (1.0~2.2)倍。
大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作频繁起动时造成热量积累，使电机过热后果：
原因：
起动,n = 0,s =1,接通电源。
起动时,n = 0，转子导体切割磁力线速度很大，
转子感应电势 转子电流 定子电流下一页总目录 章目录 返回 上一页
8.5.2 起动方法
(1) 直接起动二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。
(2) 降压起动,星形 -三角形 (Y－?) 换接起动自耦降压起动
（适用于鼠笼式电动机）
(3) 转子串电阻起动
（适用于绕线式电动机）
以下介绍降压起动和转子串电阻起动。
下一页总目录 章目录 返回 上一页
Z
UI l
l 3,Y?星形联结时
Z
UI l
l 3三角形联结时：
设：电机每相阻抗为 Z
3
1Y?
l
l
I
I
1,降压起动
(1) Y－?换接起动
降压起动时的电流为直接起动时的
3
1
YlI
Z
lU
+
－
起动
U1
U2
V1
V1W
1
W2
lI
lU
+
－ Z
正常 运行
U1
U2
V1V2
W1
W2
下一页总目录 章目录 返回 上一页
Y－? 起动器接线简图
L1L3 L2
FU
S
U1 V1
U2 V
2
W1
W2
W1
L3
V2
U2L
2
V1
W2
L1
U1
△
动触点 Y动触点静触点下一页总目录 章目录 返回 上一页
Y－? 起动器接线简图
Y起动
L1L3 L2
FU
S
U1 V1
U2 V
2
W1
W2
W1
L3
V2
U2L
2
V1
W2
L1
U1
起动
UP
U1+
＿Ul
+
＿
U2
V1V2W1
W2
下一页总目录 章目录 返回 上一页
Y－? 起动器接线简图
工作
L1L3 L2
FU
S
U1 V1
U2 V
2
W1
W2
W1
L3
V2
U2L
2
V1
W2
L1
U1
U2
正常 运行
Ul
+
＿
U1
V1V2
W1
W2
下一页总目录 章目录 返回 上一页
lUU 3
1
P?
(a) 仅适用于正常运行为三角形联结的电机。
)( 2S t UT?
(b) Y－? 起动
stst TI
Y－?换接起动适合于空载或轻载起动的场合
Y-?换接起动应注意的问题
ΔSY tst 3
1 TT?
正常 运行
Ul
U1W2
V2
W1
+
＿ U
2V
1
UP
起动
+
＿Ul
+
＿
U1
W2
V2W1
U2
V1
下一页总目录 章目录 返回 上一页
(2) 自耦降压起动 L1L3 L2
FU
Q
Q2下合：
接入自耦变压器，降压起动。
Q2上合：
切除自耦变压器，全压工作。
合刀闸开关 Q
Q2
自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成 Y形不能采用 Y－?起动的鼠笼式异步电动机。
下一页总目录 章目录 返回 上一页
R
12
2
20
2
20
)(st2
IIR
XR
EI
R
R
滑环电刷定子 转子起动时将适当的 R 串入转子电路中，起动后将 R 短路。
起动电阻2.绕线式电动机 转子电路串电阻起动
下一页总目录 章目录 返回 上一页若 R2选得 适当,转子电路串电阻起动既可以降低起动电流，又可以增加起动转矩。
常用于要求起动转矩较大的生产机械上。
R2Tst?
2
20
2
2
2
12
st XR
URKT
22 'RR?
stT
TO
n
0n
maxT
2R
2R?
stT?
转子电路串电阻起动的特点下一页总目录 章目录 返回 上一页方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。
电动机正转电动机反转三相异步电动机的正、反转电 源~
U V W
M
3~
U V W
电 源~
M
3~
下一页总目录 章目录 返回 上一页例 1,
A284
92308803803
1045 3,
..
1)
NNN
3
N2
N c o s3
10
U
PI解,
一台 Y225M-4型的三相异步电 动机，定子绕组 △ 型联结，其额定数据为,P2N=45kW,
nN=1480r/min,UN=380V,?N=92.3%,cos?N=
0.88,Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.9,Tmax/TN=2.2，求：
1) 额定电流 IN? 2) 额定转差率 sN?
3) 额定转矩 TN,最大转矩 Tmax,和起动转矩 TN 。
下一页总目录 章目录 返回 上一页
2）由 nN=1480r/min，可知 p=2 （四极电动机）
m i nr 1 5 0 00 /n?
0 1 3.0
1 5 0 0
1 4 8 01 5 0 0
0
0
N?
n
nns
3）
mN 4290
1 4 8 0
459 5 5 09 5 5 0
N
N2
N,n
PT
mN 9638429022)( N
N
m a x
m a x,..TT
TT
mN 8551429091)( N
N
st
st,..TT
TT
下一页总目录 章目录 返回 上一页解：
在 上例中 (1)如果负载转矩为 510.2N?m,试问在 U=UN和 U′=0.9UN两种情况下电动机能否起动？（ 2）采用 Y-? 换接起动时，求起动电流和起动转矩。 又当负载转矩为起动转矩的 80%和
50%时，电动机能否起动？
(1) 在 U=UN时
Tst = 551.8N?m > 510.2 N,m
mN2510mN 447855190 2st,..T
不能起动(2) Ist?=7IN=7?84.2=589.4 A
A519645983131 s t s t Y,.II Δ
在 U′= 0.9UN 时能起动例 2:
下一页总目录 章目录 返回 上一页在 80%额定负载时
1
3232
9183
%804290
9183
%80N
s t Y
,
.
.
.
T
T 不能起动在 50%额定负载时
1
2145
9183
%504290
9183
%50N
s t Y
,
.
.
.
T
T 可以 起动
mN918385513131 sts t Y,.TT Δ(3)
下一页总目录 章目录 返回 上一页例 3,对 例 8.5.1中的电动机采用自耦变压器降压起动，设起动时加到电动机上的电压为额定电压的 64%，求这时的线路起动电流 Ist′′和电动机的起动转矩 Tst′。
解,设电动机的起动电压为 U'，电动机的起动电流为 Ist?
st
N
st 640
640 I.
Z
U.
Z
UI
依据变压器的一次、二次侧电压电流关系，
可求得 线路起动电流 Ist′′。
下一页总目录 章目录 返回 上一页
64.0
Nst
st
U
U
I
I
A42 4 145 8 90,6 4
640640640640
2
st
2
ststst
..
I.I..I.I
2 UT又
2
2
Nst
st 640,
U
U
T
T
mN 226
8551640640 2st2st
,.T.T
下一页总目录 章目录 返回 上一页采用自耦降压法起动时，若 加到电动机上的电压与额定电压之比为 x,则线路 起动电流
Ist" 为
st
2
st IxI
电动机的起动转距 Tst′为
st
2
st TxT
结论：
下一页总目录 章目录 返回 上一页
p
fsnsn 1
0
6011
8.6.1 变频调速 (无级调速 )
f=50Hz
逆变器 M3 ~整流器
f1,U1可调+
–
~
变频调速方法 恒转距调速（ f1<f1N）恒功率调速（ f
1>f1N）
频率调节范围,0.5~几 百赫兹三种电气调速方法
8.6 三相异步电动机的调速下一页总目录 章目录 返回 上一页
8.6.2 变极调速 (有级调速 )
变频调速方法可实现无级平滑调速,调速性能优异，因而正获得越来越广泛的应用。
A1 X1 A2 X2
i i
P=2
··
A1
A2
X1X2 N
N S
S
下一页总目录 章目录 返回 上一页
A1 X1 A2 X2
i i
P=1
采用变极调速方法的电动机称作双速电机，
由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床等机床上。
A1
·
·
A2
X1X2 S N
下一页总目录 章目录 返回 上一页
T
n
0n
o
22 'RR?
2R
2'R
8.6.3 变转差率调速 (无级调速 )
变转差率调速是绕线式电动机特有的一种调速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，
缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种提升、起重设备中。
n
n'
TL
TL
s ′s
T
s
2R 2'R
o
下一页总目录 章目录 返回 上一页
8.7 三相异步电动机的制动
8.7.1 能耗制动制动方法机械制动电气制动能耗制动反接制动发电反馈制动在断开三相电源的同时，给电动机其中两相绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的转距（制动转距），使转子迅速停止转动。
下一页总目录 章目录 返回 上一页
n
F
转子
T
n0=0
8.7.2 反接制动停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩
，使转子迅速停止转动。
M
3~
+
-
运转制动
RP
下一页总目录 章目录 返回 上一页
M
3~
运转制动
n
F
转子
T
n0
8.7.3 发电反馈制动当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，旋转磁场产生的电磁转距作用方向发生变化，由驱动转距变为制动转距。电动机进入制下一页总目录 章目录 返回 上一页动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网。
n
F
转子
T
n0
n > n0
下一页总目录 章目录 返回 上一页
8.8 三相异步电动机铭牌数据
1,型号磁极数 ( 极对数 p = 2 )
例如,Y 132 M－ 4
用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。
机座长度代号机座中心高（ mm）
三相异步电动机教材表 8.8.1中列出了各种电动机的系列代号。
下一页总目录 章目录 返回 上一页异步电动机产品名称代号产品名称异步电动机绕线式异步电动机防爆型异步电动机高起动转矩异步电动机新代号 汉字意义 老代号
Y 异异绕异爆异起
YR
YB
YQ
J,JO
JR,JRO
JB,JBO
JQ,JQO
下一页总目录 章目录 返回 上一页
2,接法接线盒定子三相绕组的联接方法 。通常联结电机容量 Y3 k W
联结电机容量 kW4
V1
W2
U1
W1
U2
V2
U2
U1W2
V1V2
W1
U1 V1 W1
W2 U2 V2
W2 U2 V2
V1 W1U1
Y 联结 W1U1 V1
W2 U2 V2
联结下一页总目录 章目录 返回 上一页
3,电压例如,380/220V,Y/? 是指线电压为 380V 时采用 Y联结 ；线电压为 220V 时采用?
联结 。
说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或 低于额定值的 5% 。因为在电动机满载或接近满载情况下运行时，电压过高 或过低都会使电动机的电流大于额定值,从而使电动机过热。
电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电 压 值 。
三相异步电动机的额定电压有 380V,3000V,
及 6000V等多种。
下一页总目录 章目录 返回 上一页
4,电流例如,Y /? 6.73 / 11.64 A 表示星形 联结下电机的线电流为 6.73A；三角形 联结 下线电流为 11.64A。两种接法下相电流均为 6.73A
。5,功率与效率
1
2
P
P
c o s3 NN1 IUP?
鼠笼电机
=72~93％
电动机在额定运行时定子绕组的 线电流值。
额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机械功率 P2，它不等于从电源吸取的电功率 P1。
下一页总目录 章目录 返回 上一页注意：实用中应选择容量合适的电机，
防止出现,大马拉小车” 的现象。
6,功率因数
PN
三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载时约为 0.7 ~ 0.9。空载时功率因数很低，只有
0.2 ~ 0.3。额定负载时，功率因数最高。
7,额定转速电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。
P2
cos?
O
下一页总目录 章目录 返回 上一页
0
N0
N n
nns额定转差率如,n N =1440 转 /分
sN = 0.04
8,绝缘等级指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为 A,E,B,F,H五级,A级最低 (105oC),H
级最高 (180oC)。
下一页总目录 章目录 返回 上一页
8.9.1 功率的选择功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易因过载而损坏。
1,对于连续运行的电动机，所选功率应等于或略大于生产机械的功率。
2,对于短时工作的电动机，允许在运行中有短暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的功率。
8.9 三相异步电动机的选择下一页总目录 章目录 返回 上一页
8.9.2 种类和型式的选择
1,种类的选择一般应用场合应尽可能选用鼠笼式电动机。
只有在需要调速、不能采用鼠笼式电动机的场合才选用绕线式电动机。
2,结构型式的选择根据工作环境的条件选择不同的结构型式，
如开启式、防护式、封闭式电动机。
8.9.3 电压和转速的选择根据电动机的类型、功率以及使用地点的电源电压来决定。
Y系列鼠笼电动机的额定电压只有 380V一个等级。大功率电动机才采用 3000V和 6000V。
下一页总目录 章目录 返回 上一页单相异步电动机主要应用于电动工具、洗衣机、
电冰箱、空调、电风扇等小功率电器中。单相异步电动机的 定子中放置单相绕组,转子一般用鼠笼式 。
定子绕组中通入单相交流电后,形成脉动磁场，
若不采取措施，将无法获得所需的起动转矩。
定子定子绕组转子
A A'
N
S
8.11.1 单相异步电动机的工作原理
8.11 单相异步电动机下一页总目录 章目录 返回 上一页定子绕组产生的脉动磁场?，可用 正、反两个旋转磁场合成来等效。即
-ΦΦΦ
+? -?m
=? +? - =
m2
1?
t
O
下一页总目录 章目录 返回 上一页脉动磁场的分解
④
⑥
⑧
⑧
③
⑦
⑦
⑨
⑨
⑥⑤
②①
+?-
①
-? +
+? -
②
③
④
⑤
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02?s
121 ss
正反向旋转磁场的合成转矩特性合成转矩
s01?s
22?s
21?s
1T
(正向 )
起动转矩为零
2T (反向 )
正转转反下一页总目录 章目录 返回 上一页
..,
.
F
鼠笼式转子导条及电流当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据右手螺旋定则和左手定则，可知转子导条左、
右受力大小相等方向相反，所以没有起动转矩。
A A'
下一页总目录 章目录 返回 上一页为了获得所需的起动转矩，单相异步电动机的 定子进行了特殊设计。 常用的单相异步电动机有电容分相式异步电动机和罩极式异步电动机。他们都采用鼠笼式转子，但定子结构不同。
8.11.2 电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机的定子中放置有两个绕组，一个是工作绕组 A–A'，另一个是起动绕组 B–B ',两个绕组在空间相隔 90o。起动时,B
–B '绕组经电容接电源，两个绕组的电流相位相差近 90o，即可获得所需的旋转磁场。
下一页总目录 章目录 返回 上一页电容分相式异步电动机
iA
S
A
B B'
A?
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iB
设两相电流为
tIi?s i nAmA?
)90s i n (BmB tIi?
两相电流正弦波形如图所示。
工作绕组
iB iA
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起动绕组下一页总目录 章目录 返回 上一页
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A
B B'
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A
B B'
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A
B B'
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两相旋转磁场动画450 900
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i
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S
A
B B'
iAiB
A?
12
~
实现正反转的电路改变电容 C的串联位置，可使单相异步电动机反转。
将开关 S合在位置 1，电容 C与
B绕组串联，电流 iB较 iA超前近
90?；当 将 S切换到位置 2，电容
C与 A绕组串联，电流 iA较 iB 超前近 90?。这样就改变了旋转磁场的转向，从而实现电动机的反转。
电动机转子转动起来后，利用离心力将开关 S断开 (S是离心开关 )，使起动绕组 B–B′断电。
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8.11.2 罩极式单相异步电机
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~
i?1?2
定子绕组 鼠笼式转子短路环 极掌 (极靴 )
下一页总目录 章目录 返回 上一页当电流 i 流过定子绕组时，产生了一部分磁通?1,同时产生的另一部分磁通与短路环作用生成了磁通?2 。由于短路环中感应电流的阻碍作用，使得?2在相位上滞后?1,从而在电动机定子极掌上形成一个向短路环方向移动的磁场，
使转子获得所需的起动转矩。
罩极式单相异步电动机起动转矩较小，转向不能改变，常用于电风扇、吹风机中；电容分相式单相异步电动机的起动转矩大，转向可改变，
故常用于洗衣机等电器中。
下一页总目录 章目录 返回 上一页三相异步电动机在运行过程中,若其中一相与电源断开，就成为单相电动机运行。 此时电动机仍将继续转动。若此时还带动额定负载，则势必超过额定电流,时间一长，会使电动机烧坏。 这种情况往往不易察觉，在使用电动机时必须注意。如果三相异步电动机在 起动前就断了一线，则不能起动，
此时只能听到嗡嗡声，这时电流很大，时间长了，
也会使电动机烧坏。
8.11.3 三相异步电动机的单相运行下一页总目录 章目录 返回 上一页解,电动机电磁转矩 T?U12,当电源电压下降低时，电磁转矩减小，使转速下降，转差率增加，转子电流和定子电流都会增大。稳定时电磁转矩等于机械负载转矩，但转矩降低了，定、转子电流却增大了。过程如下：
TIISnUTU 12211 )(
使 T =TC 。
例,三相异步电动机在一定的负载转矩下运行时，如电源电压降低，电动机的转矩、电流及转速有无变化？
