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机械工程学院 机械工程学院 第五章 交流电动机的工作原理及特性 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理 一、三相异步电动机的基本结构 定子和转子硅钢冲片 鼠笼转子结构 绕线转子结构 二、三相异步电动机的工作原理 工作原理要点 三、 三相异步电动机的旋转磁场 旋转磁场的产生 2. 旋转磁场的旋转方向 3. 旋转磁场的极对数与旋转速度 四极旋转磁场与旋转速度 四极旋转磁场与旋转速度 四、 定子绕组线端连接方式 5.2 三相异步电动机的定子电路和转子电路 二、转子电路分析 转子电路分析 转子电路的分析 三、三相异步电动机的额定值 电动机铭牌上的额定数据 型号 额定功率PN (输出的机械功率) 额定电压 UN (220/380V △/Y) 额定频率f (50HZ) 额定电流IN (10.35/5.9A △/Y) 额定转速nN (额定转差率SN) 工作方式 (定额) 温升(或绝缘等级) 电动机重量 型号组成 1）产品代号部分 2）规格代号部分 3）特殊环境代号 4）补充代号部分 绝缘等级和防护等级IPn1n2 冷却方式和工作定额 空气冷却：自冷、自扇冷、他扇冷、管道通风 液体冷却 闭路循环气体冷却 表面冷却、内部冷却 工作定额分S1~S8：连续、短时、继续、周期等 电动机铭牌上不标的额定数据 额定功率因数cosφN 额定效率ηN 解 (1)E1=4.44f1N1 φ =4.44×5O×320×0.023＝1634V (2)转子绕组开路时，转子电路电流I2=0，转子转速n=0，转子绕组电动势频率f2=f1=50Hz，故转子每相绕组的感应电动势(即开路电压) E20=4.44f2N2 φ=4.44f1N2 φ=4.44×50×20×0.023=102V (3)求 E2N E2N=SN E20 =2.9V 例1、有一台三相四极的异步电动机， Y连接，其额定技术数据为 PN=90kW，UN=380V，IN=22．9A，电源频率f=50Hz，额定转差率SN=2．85％，定子每相绕组匝数N1=320， 转子每相绕线匝数N2=20，旋转磁场的每极磁通φ＝0.023Wb，试求：(l)定子每相绕组感应电动势E1： (2)转子每相绕组开路电压E20： (3)额定转速时转子每相绕组感应电动势E2N。 例题 例2 有一台三相四极的异步电动机， 其额定技术数据为nN=1440r/min，R2=0.02Ω，X20=0.08Ω ，电源频率f1=50Hz，E20=20V， 试求：(l)电动机的同步转速n0 ：(2)电动机启动时的转子电流I2st ： (3)电动机在额定转速时转子电动势的频率f2N； (4)电动机在额定转速时的转子电流 I2N 解 (1) n0=60f1/P=60×50/2=1500r/min (2) 四、 三相异步电动机的能流图 5.3 三相异步电动机的转矩与机械特性 一、三相异步电动机的转矩 直流电动机的转矩 二、三相异步电动机的转矩特性 三、三相异步电动机的机械特性 n＝f(T) 机械特性分类 固有机械特性 理想空载转速n0 额定工作点T=TN TN=9.55PN/nN SN=(n0-nN)/n0 (0.06～0.015) nN=(0.94～0.985)n0 启动工作点Tst(n=0,s=1) 临界工作点(T=Tmax,s=sm) dT/ds=0 sm=R2/X20 Tmax=KU2/(2X20) 固有机械特性 过载能力系数 λm=Tmax/TN λm=2.0～2.2 启动能力系数 λst=Tst/TN λst=1.0～1.2 转矩-转差率实用公式 T/Tmax代入 sm=R2/X20 化简得 人为机械特性 降低电源电压的人为特性 定子电路串入电阻或电抗的人为机械特性 改变电源频率时的人为机械特性 转子电路串入电阻（绕线式电动机）的人为机械特性  5.4 三相异步电动机的启动特性 三相异步电动机的启动要求 启动转矩要足够大； 满足启动转矩要求下，启动电流要小。 鼠笼式异步电动机的启动方法 直接启动（全压启动） 例题 2. 串电阻、电抗降压启动 3. Y-△降压启动 4. 自耦变压器降压启动 5. 延边三角形启动 6、软启动器 绕线式异步电动机的启动方法 1. 逐级切除启动电阻法 绕线式异步电动机的启