第九章异步电动机作者,龚淑秋第 9章 交流电动机
9.1 三相异步电动机的结构与工作原理
9.2 三相异步电动机的等效电路及参数
9.3 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性
9.4 三相 异步电动机的起动、调速和制动
9.5 三相异步电动机的使用交流电动机电动机直流电动机鼠笼式异步机他励、异励、串励、复励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、控制方法电动机的分类
9.1 三相异步电动机的结构及工作原理同步机绕线式
V’
V
W’
U’
U
W
三相异步机的结构定子转子三相异步机的结构
V’
V
W’
U’
U
W
转子定子定子绕组
（三相）
机 座转子：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。
三相定子绕组：产生旋转磁场线绕式鼠笼式鼠笼转子
9.1.1
异步电动机的工作原理 -----旋转磁场的产生
U
V’
W V
W’
异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极
1n
(?)电流出
(?)电流入
U’
9.1.2
对应电流各时刻的合成磁场方向,1t 2t 3t
0t
0t
1t 2t 3t
结论：电流变化一周，磁场旋转 3600。
V
U
U?
V?
W
W?
×
×?
N
V
U
U?
V?
W
W?
×
×
N V
U
U?
V?
W
W?
×
×
N V
U
U?
V?
W
W?
×
×?
N
定子通入三相电流，定子内产生旋转磁场
1n1n1n1n
9.1.2
异步电动机的工作原理 --- 异步电动机的转动原理9.1.2
1,转子电动势和转子电流
2,电磁转距和转子旋转方向定子绕组通入电流后，产生旋转磁场,与转子绕组间产生相对运动,由于转子电路是闭合的，产生转子电流。根据左手定则可知在转子绕组上产生了电磁力。见 P181
电磁力分布在转子两侧，对转轴形成一个 电磁转距 T,电磁转距的作用方向与电磁力的方向相同，因此转子顺着旋转磁场的旋转方向转动起来。
异步电动机的工作原理 --- 异步电动机的转动原理9.1.2
3,转子转速和转差率转子转速 n 与旋转磁场的转速 n1 的方向一致，但不能相等
（应保持一定的转差）。 n1 又称为同步转速。
常用转差率 s 来表示 n 与 n1 相差的程度，即
%100
1
1
n
nns
4,异步电动机带负载运行轴上加机械负载，轴阻力 ↑，转速 ↓，转子与旋转磁场相对切割速度 ↑，转子感应电流 ↑，输入电流 ↑。
1?p
此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为 1 。又称两极机。
即：
U
X
Y
W V
ZN
S
分）转 /( 601 p fn?
当磁极对数 P=1时，一个电流周期，旋转磁场在空间转过 360°
n1称为 同步转速分转 /3 0 0 01?n当 P = 1时
5,电动机的极对数、极数和转速异步电动机的工作原理 --- 异步电动机的转动原理9.1.2
%1 0 0
1
1?
n
nns
异步电机运行中,%9~1?s
转差 为旋转磁场同步转速与电动机转速之差。
电动机起动瞬间,1,0 sn （转差率最大）
转差率最小），转子最大转速 ( 0 1 snn
10 ss 范围：
转差率 S 的概念 9.1
分）转 /( 60 11 p fn?
转差率 S 为：
由转子感生电流的频率
pnf 6011?
pnnf 6012 pn
n
nn
60
1
1
1
1sf?
转子感生电流频率
12 sff?
极对数（ P）的改变对转速的影响
C' Y'
A
BC
X
YZ
A'
X'
B'
Z'
Ai
Bi
Ci
将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。 A
'X X
'A
N
SS
N
Z
C
'Z
'C
B
Y
'B
'Y
极对数
2?p
极对数 P
同步转速 n1
1 2 3 4
3000r/min 1500r/min 1000r/min 750r/min
例 1：三相异步电动机 p=3，电源 f1=50Hz，电机额定转速 nN=960r/min。
求：转差率 s，转子电动势的频率 f2
m i n/1000
3
506060 1
1 rp
fn同步转速：
04.0
1000
9601000
1
1
n
nn
s
转差率：
Hzsff 25004.012
例 2,一台 50Hz的异步电动机，额定转速 nN=730r/min,
空载转差率为 0.00267，求电动机的极对数、同步转速
、空载转速及额定负载时的转差率。
解,nN=730r/min对应的同步转速应是 750r/min
p
fn 60
1?
根据
4
7 5 0
3 0 0 060
1
n
fp
1
01
0 n
nns根据 m i n/7 4 8110 rsnnn
得得
0 2 6 7.0
750
730750
1
1
n
nns N
N
额定转差率：
§ 9.2 三相异步电动机的等效电路及参数 i
2R1
R2
i1
u1 e1 e2
等效电路（一相）
：主磁通产生的感应电动势。
e1 e2、
转子电路定子电路
2222
11111
0
Riee
Rieeu
转子边：
定子边：
m
m
ΦNf
ΦNfUE
222
1111
44.4E
44.4
同理
22222
111111
0 RIIXjE
RIIjXEU
9.2.1
9.2.2 三相异步电动机的主要运行参数定子感应电动势 E1的频率与定子电流同频即：
60
1
1
pnf?
1
2 转子电流频率
60
)( 1
2
nnpf
旋转磁场与转子间的相对转速为 )(
1 nn?
3 主磁通
11
1
44.4 fN
U
旋转磁场与定子间相对转速为 n1
4
5
6
转子电流
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2 )(
s
s
sXR
sE
XR
EI
转子功率因数
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2 )(c os
ssXR
R
XR
R
起动前的漏磁感抗起动前的转子电动势定子电流和定子功率因数空载时，转子电流约为零,定子电流 很小主要用来励磁。
当带上负载后，转子电流增加,定子电流 随之增加，这一点与变压器类似。
电动机的功率因数 即为定子功率因数，功率因数角即为
U1 与 I1 的夹角。
2222
2222
c o s
c o s
fXEsn
fXEsn
9.2
例 3：三相异步电动机,p=2,n=1440 r/min，转子
R2=0.02?,X2s=0.08?,E2s=20V,f1= 50Hz。
起动时 I2（ st）
额定转速下的 I2（ N）
s=1
04.01500 14401500s
A40
)08.004.0()02.0(
2004.0
)(
22
2
2
2
2
2
s
s
sXR
sE
9.2
电磁转矩 T,转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力对于转轴所形成的转距之总和，是反映电动机做功能量的一个量。
22 c o s?IΦKT mT?
常数每极磁通转子电流 转子电路的
2c o s?
转矩公式的推导
（牛顿?米）
§ 9.3 异步电动机的电磁转矩与机械特性
9.3.1
9.3
22 c o s?IKT mT
ms ΦNfE 212 44.4?
将如下参数代入上式：
11
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
44.4
)(
c o s
)(
Nf
U
sXR
R
sXR
sE
I
m
S
s
s
2
2
2
2
2
12
)( SsXR
UsR
KT
得到 转矩公式 单位
（ N,m）
2UT?
9.3
机械特性
)( SfT?
T
s
10
n
1
T
n
得特性曲线：
起动时 n=0最大转速 n=n1时代入上式将
1
1
n
nns
)(Tfn?
9.3.2
在 U1 及 R 2 一定时，
T 仅随 S 变化
2
2
2
2
2
12
)( ssXR
UsRKT
得特性曲线：
9.3
三个重要转矩
n
1
T
n
)/(
)(
9 5 5 0
60
2 分转千瓦
N
N
N
N
N
n
P
n
P
T
（牛顿?米）
NT
nN
电机在额定电压下，以额定转速 nN 运行，输出额定功率 PN
时，电机转轴上输出的转矩。
额定转矩 TN,
TN,Tmax,Tst
1
负载转矩用 TL表示
Tst Tmax
9.3
最大转矩,
maxT
电机带动最大负载的能力。
2 n
1
n
NT
nN
Tst Tmax
NT
T m a x过载系数
3 起动转矩 Ts t,
一般 2.2~8.1
电动机起动时的转矩
Ts t 体现了电动机带载起动的能力。若 Ts t >TL
电动机能起动，否则将起动不了。
如果 TL > Tmax电动机将会因带不动负载而停转。
起动系数
N
st
st T
TK? 2.2~4.1?
stK一般
9.3
n
1
T
n
TmTstTL
起动,Tst>TL (负载转矩 )，电机起动 转速 n?，转矩 T?
c
c点：转矩达最大 Tm,转速 n继续?,T?，沿 cb走
b
b点,T=TL，转速 n不再上升，稳定运行若 TL?，暂时 T< TL,?nsI2Tn?
电动机的自适应负载能力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。
常用特性段s=0
s=1
正常工作 条件,TL<Tmax，
否则电机将停转。
起动条件,Tst>TL
否则电动机不能起动。
注意
9.3
例 4（ 9-7）：三相异步电动机，额定功率 P2N=10kW，额定转速
nN=1450r/min,起动能力 Tst/TN=1.4,过载系数?=2.0，效率为
87.5%。求额定转矩、起动转矩、最大转矩及额定输入功率。
)/(
)(9 5 5 0
分转千瓦
N
N
N n
PT?
（ 1）额定转矩 TN
米牛顿 9.651 4 5 0109 5 5 0
（ 2）起动转矩 Tst
mNTT Nst,2.924.1
（ 3）最大转矩 Tm
mNTT Nm,8.1319.652
解,所求量,TN,Tst,Tm,P1N
（ 4）输入功率 P1N
kwPp NNN 42.115.87/10/21
9.3
机械特性的软硬硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。
软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。
硬特性
（ R2小）
软特性
（ R2大）
0
T
n
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。
9.3
stI
起动电流,
中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的 5 ~ 7 倍。
大电流使电网电压降低影响其他负载工作频繁起动时造成热量积累 电机过热影响：
§ 9.4三相异步电动机的起动、调速和制动原因：起动时 n=0,转子导条切割磁力线速度很大。
转子感应电势 转子电流定子电流一,三相异步机的起动
9.4
（ 1） 直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般采用直接起动。
（ 2） 降压起动。 Y－? 起动自耦降压起动
（ 3）转子串电阻起动。
二,三相异步机的起动 方法：
先减小定子电压 --------减小起动电流，
待起动完毕后再加上额定电压降压起动下面主要介绍 Y－?起动方法见教材 P180 9-15图
9.4
Y－? 起动正常 运行
lU
Uw
Vv u
W
lI
起动时
A
BC
X
Y
ZlU lY
I
Z
UI l
lY 3?
3
Z
UI l
l
设：电机每相阻抗为 z
3
1?
l
lY
I
I
主要目的：减小起动电流起动电流只有原来的 1/3
9.4
AZ
BY X
C
正常运行
UP A
BC
X
Y
Z 起动
UP'
Sts t Y TT 3
1
PP UU 3
1
（ 2）
Y－? 起动应注意的问题：
（ 1）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。
所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合
)( 2UT ST?Y－? 起动 也时 stst TI,
。
9.4
例 5:三相异步电动机，电源电压 =380V,三相定子绕组?接法运行，额定电流 IN=20A,起动 系数 Ist/IN=7，
求,（ 1）?接法时的起动电流 Ist?
（ 2） 若起动时改为 Y接法，求 Ist Y
（ 1） Ist? =7 IN =7?20=140A解：
（ 2）
3
1
l
lY
I
I
Ist Y = Ist? /3=140/3=47A #
9.4
例 6 有一三相异步电动机，△连结,P2N=28 kw,U1N=380V，
I1N=58A,cosφ1N=0.88,nN=1445r/min,Ist=6IN,Kst=1.1,λ=2.3,
TL=73.5N.m,要求 Ist<150A,问采用什么方法起动？
解,主要看两点
1,是否满足 Ist < 150A
2,是否满足 Tst > TL
AAII Nst 1503485866 1
mNT N,1.185
1445
289550
mNTTKT NNstst,6.2031.1
不满足要求满足要求显然不能直接起动
9.4
AAII stst 1 5 01 1 6334831Y
Lstst TmNTT,9.673 6.20331
不满足要求满足要求显然也不能采用 Y－?方法起动采用 Y－? 方法起动：
要求：
mNTAI stst,5.73 150,
续例 6
9.4
采用自耦变压器起动,常用抽头 55%,64%,73%等抽头 55%时：
AAII stst 1503.10534855.055.0 22自
mNTT stst,5.736.616.2 0 355.055.0 22自抽头 64%时：
AAII stst 1505.14234864.064.0 22自
mNTT stst,5.734.836.2 0 364.064.0 22自续例 6 要求：
mNTAI stst,5.73 150,
不满足要求满足要求 #
9.4
一、三相异步机铭牌与技术数据
1,型号 Y 132M－ 4
磁极数 (极对数 p=2)
转差率
0,04 1500 14401500s
§ 9.5 三相异步电动机的选择
2,转速,电机轴上的转速（ n)。 如,n =1440 转 /分
9.5
异步电动机
3,联接方式,Y/?接法
U V W
v wu
接线盒：
U V W
v wu
如何 Y 接？ 接？
4,额定电压,定子绕组在指定接法下应加的线电压,
一般规定,运行电压不能高于或低于额定值的 5 ％。
例,380/220 Y/?是指：线电压 380V时 Y接；线电压 220V时?接
5,额定电流,定子绕组在指定接法下的线电流 。
6,额定功率,指电机在额定运行时轴上输出的 功率 （ P2 ）
12 PPC O SIUP NN31?
鼠笼电机
=72－ 93％7,功率因数 (cos?
1)：
额定负载时一般为 0.7 ~ 0.9,空载时约为 0.2 ~ 0.3
额定负载时最大注意：容量适当，防止“大马”拉“小车
”此外还有 绝缘等级 等参数，不一 一介绍。
P2
PN
cos?1
方法,和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。
二、三相异步电动机的正、反转正转 反转
U V W
M
3~
电 源
U V W
M
3~
电 源
9.5
制动方法：
三,三相异步电动机的制动反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。
为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。
即切割磁力线的速度很大，造成,引起 。2I?1I
注意：
3,能耗制动
4.发电反馈制动
2,反接制动：
停车时，将电动机接电源的意两相反接，使电动机由原来的旋转方向反过来，以达制动的目的；
9.5
1,抱闸,加机械抱闸四、三相异步电动机的调速
p
fsnsn 1
1
6011
1,改变极对数 有级调速。p
2,改变转差率?s 无级调速调速方法：
1
1
n
nns
9.5
3,改变电源频率 (变频调速 ) 无级调速变频电源 可变Uf,Hz50
此种调速方法发展很快，且调速性能较好。其主要环节是研制变频电源（常由整流器、逆变器等组成）。
第九章习题
9-5 已知 Y90S-4型异步电动机的下列技术数据,1.1KW,50HZ,
380V、△联结,η=0.78,cosφ=0.78,1400r/min。试求：
1）线电流和相电流的额定值； 2）电磁转距额定值； 3）转差率和转子频率的额定值。
解,1） 根据co s3
2 LL IUP?
c o s3
2
LU
P
LI?
AI L 747.2?得 AII LP 59.13/
2） 电磁转距
Nn
P
NT
29550?
1 4 0 01.19550?
mN,5.7?
3） 转差率
%100
1
1
n
nn
N
NS
1 5 0 02601 fn
067.0?
转子频率
12 fsf?
50067.0 Hz33.3?
电源频率 50HZ,试求 额定状态下的转差率 sN,电流 I1N和转距 TN,
以及起动电流 Ist、起动转矩 T st和最大转矩 Tmax
功率 转速 电压 效率 功率因数
5.5KW 1440r/min 380V 0.855 0.84
Ist/IN Tst/TN Tm/TN
7 2.2 2.5
9-8 已知 Y132S-4型三相异步电动机的额定技术数据如下：
Nst II 17
转差率
%100
1
1
n
nn
N
NS
04.0?
c o s32 NN IUP?
c o s3
2
LU
P
NI?
A64.11?
)/(
)(9 5 5 0
分转千瓦
N
N
N n
PT? mN,48.36
1440
5.59550
A5.81? Nst TT 2.2 A3.80?
NTT 5.2m a x A2.91?
9-9 答案
mNT N,7.1 4 7?
0.2
9-10 答案
mNT N,1 9 52?）
301 2?n）
88.0c os3）
9-11 答案
AII Nst 2.1 3 45.4 0 27 31131
mNTT Nst,782342.1 3131
可以时 78.75.4819525.0%25 mNT L
不可以时 78.1171956.0%60 mNT L
9.1 三相异步电动机的结构与工作原理
9.2 三相异步电动机的等效电路及参数
9.3 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性
9.4 三相 异步电动机的起动、调速和制动
9.5 三相异步电动机的使用交流电动机电动机直流电动机鼠笼式异步机他励、异励、串励、复励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、控制方法电动机的分类
9.1 三相异步电动机的结构及工作原理同步机绕线式
V’
V
W’
U’
U
W
三相异步机的结构定子转子三相异步机的结构
V’
V
W’
U’
U
W
转子定子定子绕组
（三相）
机 座转子：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。
三相定子绕组：产生旋转磁场线绕式鼠笼式鼠笼转子
9.1.1
异步电动机的工作原理 -----旋转磁场的产生
U
V’
W V
W’
异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极
1n
(?)电流出
(?)电流入
U’
9.1.2
对应电流各时刻的合成磁场方向,1t 2t 3t
0t
0t
1t 2t 3t
结论：电流变化一周，磁场旋转 3600。
V
U
U?
V?
W
W?
×
×?
N
V
U
U?
V?
W
W?
×
×
N V
U
U?
V?
W
W?
×
×
N V
U
U?
V?
W
W?
×
×?
N
定子通入三相电流，定子内产生旋转磁场
1n1n1n1n
9.1.2
异步电动机的工作原理 --- 异步电动机的转动原理9.1.2
1,转子电动势和转子电流
2,电磁转距和转子旋转方向定子绕组通入电流后，产生旋转磁场,与转子绕组间产生相对运动,由于转子电路是闭合的，产生转子电流。根据左手定则可知在转子绕组上产生了电磁力。见 P181
电磁力分布在转子两侧，对转轴形成一个 电磁转距 T,电磁转距的作用方向与电磁力的方向相同，因此转子顺着旋转磁场的旋转方向转动起来。
异步电动机的工作原理 --- 异步电动机的转动原理9.1.2
3,转子转速和转差率转子转速 n 与旋转磁场的转速 n1 的方向一致，但不能相等
（应保持一定的转差）。 n1 又称为同步转速。
常用转差率 s 来表示 n 与 n1 相差的程度，即
%100
1
1
n
nns
4,异步电动机带负载运行轴上加机械负载，轴阻力 ↑，转速 ↓，转子与旋转磁场相对切割速度 ↑，转子感应电流 ↑，输入电流 ↑。
1?p
此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为 1 。又称两极机。
即：
U
X
Y
W V
ZN
S
分）转 /( 601 p fn?
当磁极对数 P=1时，一个电流周期，旋转磁场在空间转过 360°
n1称为 同步转速分转 /3 0 0 01?n当 P = 1时
5,电动机的极对数、极数和转速异步电动机的工作原理 --- 异步电动机的转动原理9.1.2
%1 0 0
1
1?
n
nns
异步电机运行中,%9~1?s
转差 为旋转磁场同步转速与电动机转速之差。
电动机起动瞬间,1,0 sn （转差率最大）
转差率最小），转子最大转速 ( 0 1 snn
10 ss 范围：
转差率 S 的概念 9.1
分）转 /( 60 11 p fn?
转差率 S 为：
由转子感生电流的频率
pnf 6011?
pnnf 6012 pn
n
nn
60
1
1
1
1sf?
转子感生电流频率
12 sff?
极对数（ P）的改变对转速的影响
C' Y'
A
BC
X
YZ
A'
X'
B'
Z'
Ai
Bi
Ci
将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。 A
'X X
'A
N
SS
N
Z
C
'Z
'C
B
Y
'B
'Y
极对数
2?p
极对数 P
同步转速 n1
1 2 3 4
3000r/min 1500r/min 1000r/min 750r/min
例 1：三相异步电动机 p=3，电源 f1=50Hz，电机额定转速 nN=960r/min。
求：转差率 s，转子电动势的频率 f2
m i n/1000
3
506060 1
1 rp
fn同步转速：
04.0
1000
9601000
1
1
n
nn
s
转差率：
Hzsff 25004.012
例 2,一台 50Hz的异步电动机，额定转速 nN=730r/min,
空载转差率为 0.00267，求电动机的极对数、同步转速
、空载转速及额定负载时的转差率。
解,nN=730r/min对应的同步转速应是 750r/min
p
fn 60
1?
根据
4
7 5 0
3 0 0 060
1
n
fp
1
01
0 n
nns根据 m i n/7 4 8110 rsnnn
得得
0 2 6 7.0
750
730750
1
1
n
nns N
N
额定转差率：
§ 9.2 三相异步电动机的等效电路及参数 i
2R1
R2
i1
u1 e1 e2
等效电路（一相）
：主磁通产生的感应电动势。
e1 e2、
转子电路定子电路
2222
11111
0
Riee
Rieeu
转子边：
定子边：
m
m
ΦNf
ΦNfUE
222
1111
44.4E
44.4
同理
22222
111111
0 RIIXjE
RIIjXEU
9.2.1
9.2.2 三相异步电动机的主要运行参数定子感应电动势 E1的频率与定子电流同频即：
60
1
1
pnf?
1
2 转子电流频率
60
)( 1
2
nnpf
旋转磁场与转子间的相对转速为 )(
1 nn?
3 主磁通
11
1
44.4 fN
U
旋转磁场与定子间相对转速为 n1
4
5
6
转子电流
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2 )(
s
s
sXR
sE
XR
EI
转子功率因数
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2 )(c os
ssXR
R
XR
R
起动前的漏磁感抗起动前的转子电动势定子电流和定子功率因数空载时，转子电流约为零,定子电流 很小主要用来励磁。
当带上负载后，转子电流增加,定子电流 随之增加，这一点与变压器类似。
电动机的功率因数 即为定子功率因数，功率因数角即为
U1 与 I1 的夹角。
2222
2222
c o s
c o s
fXEsn
fXEsn
9.2
例 3：三相异步电动机,p=2,n=1440 r/min，转子
R2=0.02?,X2s=0.08?,E2s=20V,f1= 50Hz。
起动时 I2（ st）
额定转速下的 I2（ N）
s=1
04.01500 14401500s
A40
)08.004.0()02.0(
2004.0
)(
22
2
2
2
2
2
s
s
sXR
sE
9.2
电磁转矩 T,转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力对于转轴所形成的转距之总和，是反映电动机做功能量的一个量。
22 c o s?IΦKT mT?
常数每极磁通转子电流 转子电路的
2c o s?
转矩公式的推导
（牛顿?米）
§ 9.3 异步电动机的电磁转矩与机械特性
9.3.1
9.3
22 c o s?IKT mT
ms ΦNfE 212 44.4?
将如下参数代入上式：
11
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
44.4
)(
c o s
)(
Nf
U
sXR
R
sXR
sE
I
m
S
s
s
2
2
2
2
2
12
)( SsXR
UsR
KT
得到 转矩公式 单位
（ N,m）
2UT?
9.3
机械特性
)( SfT?
T
s
10
n
1
T
n
得特性曲线：
起动时 n=0最大转速 n=n1时代入上式将
1
1
n
nns
)(Tfn?
9.3.2
在 U1 及 R 2 一定时，
T 仅随 S 变化
2
2
2
2
2
12
)( ssXR
UsRKT
得特性曲线：
9.3
三个重要转矩
n
1
T
n
)/(
)(
9 5 5 0
60
2 分转千瓦
N
N
N
N
N
n
P
n
P
T
（牛顿?米）
NT
nN
电机在额定电压下，以额定转速 nN 运行，输出额定功率 PN
时，电机转轴上输出的转矩。
额定转矩 TN,
TN,Tmax,Tst
1
负载转矩用 TL表示
Tst Tmax
9.3
最大转矩,
maxT
电机带动最大负载的能力。
2 n
1
n
NT
nN
Tst Tmax
NT
T m a x过载系数
3 起动转矩 Ts t,
一般 2.2~8.1
电动机起动时的转矩
Ts t 体现了电动机带载起动的能力。若 Ts t >TL
电动机能起动，否则将起动不了。
如果 TL > Tmax电动机将会因带不动负载而停转。
起动系数
N
st
st T
TK? 2.2~4.1?
stK一般
9.3
n
1
T
n
TmTstTL
起动,Tst>TL (负载转矩 )，电机起动 转速 n?，转矩 T?
c
c点：转矩达最大 Tm,转速 n继续?,T?，沿 cb走
b
b点,T=TL，转速 n不再上升，稳定运行若 TL?，暂时 T< TL,?nsI2Tn?
电动机的自适应负载能力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。
常用特性段s=0
s=1
正常工作 条件,TL<Tmax，
否则电机将停转。
起动条件,Tst>TL
否则电动机不能起动。
注意
9.3
例 4（ 9-7）：三相异步电动机，额定功率 P2N=10kW，额定转速
nN=1450r/min,起动能力 Tst/TN=1.4,过载系数?=2.0，效率为
87.5%。求额定转矩、起动转矩、最大转矩及额定输入功率。
)/(
)(9 5 5 0
分转千瓦
N
N
N n
PT?
（ 1）额定转矩 TN
米牛顿 9.651 4 5 0109 5 5 0
（ 2）起动转矩 Tst
mNTT Nst,2.924.1
（ 3）最大转矩 Tm
mNTT Nm,8.1319.652
解,所求量,TN,Tst,Tm,P1N
（ 4）输入功率 P1N
kwPp NNN 42.115.87/10/21
9.3
机械特性的软硬硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。
软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。
硬特性
（ R2小）
软特性
（ R2大）
0
T
n
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。
9.3
stI
起动电流,
中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的 5 ~ 7 倍。
大电流使电网电压降低影响其他负载工作频繁起动时造成热量积累 电机过热影响：
§ 9.4三相异步电动机的起动、调速和制动原因：起动时 n=0,转子导条切割磁力线速度很大。
转子感应电势 转子电流定子电流一,三相异步机的起动
9.4
（ 1） 直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般采用直接起动。
（ 2） 降压起动。 Y－? 起动自耦降压起动
（ 3）转子串电阻起动。
二,三相异步机的起动 方法：
先减小定子电压 --------减小起动电流，
待起动完毕后再加上额定电压降压起动下面主要介绍 Y－?起动方法见教材 P180 9-15图
9.4
Y－? 起动正常 运行
lU
Uw
Vv u
W
lI
起动时
A
BC
X
Y
ZlU lY
I
Z
UI l
lY 3?
3
Z
UI l
l
设：电机每相阻抗为 z
3
1?
l
lY
I
I
主要目的：减小起动电流起动电流只有原来的 1/3
9.4
AZ
BY X
C
正常运行
UP A
BC
X
Y
Z 起动
UP'
Sts t Y TT 3
1
PP UU 3
1
（ 2）
Y－? 起动应注意的问题：
（ 1）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。
所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合
)( 2UT ST?Y－? 起动 也时 stst TI,
。
9.4
例 5:三相异步电动机，电源电压 =380V,三相定子绕组?接法运行，额定电流 IN=20A,起动 系数 Ist/IN=7，
求,（ 1）?接法时的起动电流 Ist?
（ 2） 若起动时改为 Y接法，求 Ist Y
（ 1） Ist? =7 IN =7?20=140A解：
（ 2）
3
1
l
lY
I
I
Ist Y = Ist? /3=140/3=47A #
9.4
例 6 有一三相异步电动机，△连结,P2N=28 kw,U1N=380V，
I1N=58A,cosφ1N=0.88,nN=1445r/min,Ist=6IN,Kst=1.1,λ=2.3,
TL=73.5N.m,要求 Ist<150A,问采用什么方法起动？
解,主要看两点
1,是否满足 Ist < 150A
2,是否满足 Tst > TL
AAII Nst 1503485866 1
mNT N,1.185
1445
289550
mNTTKT NNstst,6.2031.1
不满足要求满足要求显然不能直接起动
9.4
AAII stst 1 5 01 1 6334831Y
Lstst TmNTT,9.673 6.20331
不满足要求满足要求显然也不能采用 Y－?方法起动采用 Y－? 方法起动：
要求：
mNTAI stst,5.73 150,
续例 6
9.4
采用自耦变压器起动,常用抽头 55%,64%,73%等抽头 55%时：
AAII stst 1503.10534855.055.0 22自
mNTT stst,5.736.616.2 0 355.055.0 22自抽头 64%时：
AAII stst 1505.14234864.064.0 22自
mNTT stst,5.734.836.2 0 364.064.0 22自续例 6 要求：
mNTAI stst,5.73 150,
不满足要求满足要求 #
9.4
一、三相异步机铭牌与技术数据
1,型号 Y 132M－ 4
磁极数 (极对数 p=2)
转差率
0,04 1500 14401500s
§ 9.5 三相异步电动机的选择
2,转速,电机轴上的转速（ n)。 如,n =1440 转 /分
9.5
异步电动机
3,联接方式,Y/?接法
U V W
v wu
接线盒：
U V W
v wu
如何 Y 接？ 接？
4,额定电压,定子绕组在指定接法下应加的线电压,
一般规定,运行电压不能高于或低于额定值的 5 ％。
例,380/220 Y/?是指：线电压 380V时 Y接；线电压 220V时?接
5,额定电流,定子绕组在指定接法下的线电流 。
6,额定功率,指电机在额定运行时轴上输出的 功率 （ P2 ）
12 PPC O SIUP NN31?
鼠笼电机
=72－ 93％7,功率因数 (cos?
1)：
额定负载时一般为 0.7 ~ 0.9,空载时约为 0.2 ~ 0.3
额定负载时最大注意：容量适当，防止“大马”拉“小车
”此外还有 绝缘等级 等参数，不一 一介绍。
P2
PN
cos?1
方法,和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。
二、三相异步电动机的正、反转正转 反转
U V W
M
3~
电 源
U V W
M
3~
电 源
9.5
制动方法：
三,三相异步电动机的制动反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。
为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。
即切割磁力线的速度很大，造成,引起 。2I?1I
注意：
3,能耗制动
4.发电反馈制动
2,反接制动：
停车时，将电动机接电源的意两相反接，使电动机由原来的旋转方向反过来，以达制动的目的；
9.5
1,抱闸,加机械抱闸四、三相异步电动机的调速
p
fsnsn 1
1
6011
1,改变极对数 有级调速。p
2,改变转差率?s 无级调速调速方法：
1
1
n
nns
9.5
3,改变电源频率 (变频调速 ) 无级调速变频电源 可变Uf,Hz50
此种调速方法发展很快，且调速性能较好。其主要环节是研制变频电源（常由整流器、逆变器等组成）。
第九章习题
9-5 已知 Y90S-4型异步电动机的下列技术数据,1.1KW,50HZ,
380V、△联结,η=0.78,cosφ=0.78,1400r/min。试求：
1）线电流和相电流的额定值； 2）电磁转距额定值； 3）转差率和转子频率的额定值。
解,1） 根据co s3
2 LL IUP?
c o s3
2
LU
P
LI?
AI L 747.2?得 AII LP 59.13/
2） 电磁转距
Nn
P
NT
29550?
1 4 0 01.19550?
mN,5.7?
3） 转差率
%100
1
1
n
nn
N
NS
1 5 0 02601 fn
067.0?
转子频率
12 fsf?
50067.0 Hz33.3?
电源频率 50HZ,试求 额定状态下的转差率 sN,电流 I1N和转距 TN,
以及起动电流 Ist、起动转矩 T st和最大转矩 Tmax
功率 转速 电压 效率 功率因数
5.5KW 1440r/min 380V 0.855 0.84
Ist/IN Tst/TN Tm/TN
7 2.2 2.5
9-8 已知 Y132S-4型三相异步电动机的额定技术数据如下：
Nst II 17
转差率
%100
1
1
n
nn
N
NS
04.0?
c o s32 NN IUP?
c o s3
2
LU
P
NI?
A64.11?
)/(
)(9 5 5 0
分转千瓦
N
N
N n
PT? mN,48.36
1440
5.59550
A5.81? Nst TT 2.2 A3.80?
NTT 5.2m a x A2.91?
9-9 答案
mNT N,7.1 4 7?
0.2
9-10 答案
mNT N,1 9 52?）
301 2?n）
88.0c os3）
9-11 答案
AII Nst 2.1 3 45.4 0 27 31131
mNTT Nst,782342.1 3131
可以时 78.75.4819525.0%25 mNT L
不可以时 78.1171956.0%60 mNT L
