相异步电动机与控制

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1、第5章三相异步电动机与控制5.1三相异步电动机5.2三相异步电动机的运行5.3单相异步电动机5.4常用控制电动机5.5低压电器5.6基本控制电路5.7行程、时间控制电路大连理工大学出版社5.1三相异步电动机三相异步电动机是由三相交流电供电的电动机，又称异步电动机。它的结构简单、制造容易、价格低廉、效率高、运行经济可靠且便于维护，获得了广泛的应用。其缺点是调速性能差、功率因数低，在有些场合受到限制，但随着当前变频调速技术的发展，该问题已得到了解决。一、三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构主要包括定子（固定部分

2、）和转子（旋转部分）两大部件大连理工大学出版社1.定子定子是指电动机中静止不动的部分，有定子铁芯、定子绕组、机座、端盖等部件。定子铁芯用0.5mm厚的表面有绝缘层的硅钢片叠压成圆筒状。在定子铁芯的内圆冲有均匀分布的槽孔，用以嵌置三相定子绕组，每相绕组分布在几个槽内，线圈按一定规则连接成三相定子绕组，如图所示。三相定子绕组结构完全对称，一般有六个接线端U1、U2、V1、V2、W1、W2置于接线盒内，根据需要接成星形或三角形大连理工大学出版社2.转子转子是电动机的旋转部分，由转子铁芯、转子绕组和转轴组成。转子铁芯也

3、是由0.5mm厚的硅钢片叠成的圆柱体，固定在转轴上，转轴上加机械负载，与定子相同在圆周外表面冲有槽孔，用以嵌置转子绕组，如图所示。转子绕组的构造分为笼式和绕线式两种。大连理工大学出版社笼式转子绕组是用铜条和铜环焊接成的笼形闭合电路，如图5-4（b）所示，由于转子绕组的形状像鼠笼，故称笼式转子。绕线式转子的特点是可以通过滑环和电刷，在转子电路中接入附加的电阻，以便电动机启动时调节电动机的转速。在需要大启动转矩时，往往采用绕线式异步电动机。大连理工大学出版社二、三相异步电动机的工作原理1.旋转磁场的产生IU=Ims

4、inωtIV=Imsin（ωt-120°）IW=Imsin（ωt+120°）大连理工大学出版社如图5-7（a）所示，t=0（ωt=0）时，iU=0，iV为负值，iW为正值，iV的大小与iW的大小相同，电流通过三个绕组的方向及形成磁场的磁力线方向可用右手螺旋法则判断出，该磁场的磁力线由一对磁极产生，下边是N极，上边是S极。在t=（ωt=）时刻，iU为正，iV、iW均为负，合成的磁场如图5-7（b）所示。左边是N极，右边是S极，磁场在空间顺时针旋转弧度。大连理工大学出版社大连理工大学出版社以上研究的磁场是一对磁极（

5、p=1），如果将定子绕组作不同的空间排列，可以制成两对磁极（p=2）和三对磁极（p=3）或更多对磁极的旋转磁场。三相异步电动机的转速与旋转磁场的转速有关，而旋转磁场的转速又与磁极的对数有关。根据前面分析可知，电流变化一周期，电流频率为f（Hz），旋转磁场的转速n1=60f（r/min）。可以证明，若旋转磁场为四极（p=2），电流变化一周期，旋转磁场旋转半周，则n1=60f/2。依此类推，p对磁极的旋转磁场的转速为大连理工大学出版社在图5-7中，旋转磁场是顺时针方向旋转，旋转磁场的方向是由线圈中电流的相序决定的，

6、如果将电源接到定子绕组的三根引线中的任意两根对调，如图5-8所示，这时三相定子绕组中的电流相序就按逆时针方向排列，将使旋转磁场按逆时针方向旋转。大连理工大学出版社2.转子转动原理把旋转磁场的转速n1与转子转速n的差值与旋转磁场转速n1之比称为异步电动机的转差率，用s表示，即或或大连理工大学出版社【例5-1】有一台三相异步电动机，其额定转速nN=975r/min，试求电动机的磁极对数和额定负载时的转差率。电源频率f1=50Hz。解:由于电动机的额定转速接近而略小于旋转磁场的转速，而同步转速对应于不同的磁极对数，显

7、然975r/min与1000r/min最相近，从而确定磁极对数p=3。额定负载时的转差率为大连理工大学出版社三、机械特性电动机产生的电磁转矩T与转子转速n的关系曲线，即n=f（T）曲线称为电动机的机械特性曲线，如图5-10所示。在电动机启动时，即n=0时，对应于机械特性曲线上的D点，电动机轴上的电磁转矩称为启动转矩（又称为堵转转矩），用Tst表示。当电动机带额定负载时，对应于机械特性曲线上的B点电动机在运行中对应的最大转矩用Tm表示，对应图5-10中的C点。电动机空载时，对应图中的D点。大连理工大学出版社由三相

8、异步电动机的机械特性曲线可知，当启动转矩大于负载转矩时，转子在电磁转矩的作用下逐渐加速，转速沿DC段上升，电磁转矩也随之增加，一直增加到最大转矩Tm。以后转速沿CA段增加而电磁转矩开始减小，当电磁转矩等于负载转矩时，电动机就以某一转速稳定运行。电动机正常运行过程中，由于外界因素而使电动机转速发生变化，电动机在AC段自动调节电磁转矩与负载转矩平衡，并稳定在新的转速上稳定运行。显然，AC段