免费在线.转子 第六章 结束 返 回 上一页 下一页 6.9.2 一台五相步进电动机，采用五相十拍通电方式时，步距角为 。试求输入脉冲频率为 2 000 Hz 时，电动机的 转速。 6.10.1 某工厂负载为 850 kW，功率因数为 0.6（电感性），由 160 KV · A 变压器供电。现需要另加 400 kW 功率，如果多加的负载是由同步电动机拖动，功率因数为0.8（电容性），问要不要加大变压器容量？这时工厂的新功率因数是多少？ 6.10.2 一台 2 极三相同步电动机，频率为 50 Hz，UN＝380 V，P2＝100 kW， ? = 0.8 ， ? = 0.85 。求：（1）转子转速 ；（2）定子线 一直流他励电动机，电枢电阻 ，励磁绕组电阻 ，电枢电压和励磁电压Ua＝Uf＝220 V，电枢电流 Ia＝60 A，效率 ? = 0.85 , 转速 n＝1 000 r/min。求： （1）励磁电流和励磁功率；（2）电动势；（3）输出功率；（4）电磁转矩（忽略空载转矩） 返 回 上一页 6.11.2 有一台直流并励电动机，P2＝2.2 kW，U＝220 V， I＝13 A，n＝750 r/min ， 。T0可以 忽略不计。求：（1）输入功率 P1 ；（2）电枢电流 Ia ； （3）电动势 E ；（4）电磁转矩 T 。 返 回练习题题集 下一题 【解】 6.2.1 某三相异步电动机，定子电压的频率 f1＝50 Hz,极对数 p＝1，转差率 s＝0.015。求同步转速 n0 ，转子转速 n 和转子电流频率 f2。 练 习 题 解 答 返 回练习题题集 上一题 下一题 【解】 （1） 6.2.2 某三相异步电动机，p＝1，f1＝50 Hz，s＝0.02， P2＝30 kW，T0 = 0.51N · m 。求：（1）同步转速；（2）转子转速；（3）输出转矩；（4）电磁转矩。 （3） （4） （2） 【解】 （1）由题目知 p＝2 ，所以 （2） （3） 6.2.3 一台4个磁极的三相异步电动机，定子电压为380V，频率为 50 Hz，三角形联结。在负载转矩 TL = 133N·m 时，定子线）同步转速；（2）转差率；（3）功率因数；（4）效率。 返 回练习题题集 上一题 下一题 下一页 （4） 返 回练习题题集 上一题 下一题 上一页 【解】 （1） 6.2.4 某三相异步电动机，定子电压为380 V，三角形联结。当负载转矩为 51.6 N · m 时，转子转速为740 r/min，效率为 80％，功率因数为0.8。求：（1）输出功率；（2）输入功率；（3）定子线） 下一题 返 回练习题题集 上一题 上一题 （1） 当U1l＝UN时 （2）当U1l＝0.8 UN时，由于 ，所以 【解】 6.3.1 某三相异步电动机，PN＝30 kW，nN＝ 980 r/min，KM＝2.2，KS＝2.0，求：（1）U1l＝UN 时的 TM 和 TS；（2）U1l＝0.8 UN 时的 TM 和 TS。 返 回练习题题集 下一题 6.4.1 下面是电动机产品目录中所列的一台三相笼式异步电动机的数据。试问：（1）额定转差率；（2）额定转矩；（3）额定输入功率；（4）最大转矩；（5）起动转矩；（6）起动电流。 下一页 返 回练习题题集 上一题 下一题 上一页 【解】 （1）由表中nN＝1 470 r/min 可知 （2） （3） （4） （5） （6） 返 回练习题题集 上一题 下一题 上一题 【解】 电源电压 380 V 时，定子绕组星形联结，此时 电源电压为 220 V 时，定子绕组角形联结，此时 6.4.2 有一台老产品 J51－4 型三相异步电动机，PN＝4.5 kW，UN＝220/380 V， 。试求电源电压为380 V 和 220 V 两种情况下，定子绕组的联结方法和额定电流的大小。 返 回练习题题集 下一题 【解】 （1）由 nN＝720 r/min 知 n0＝750 r/min （2） 6.4.3 某三相异步电动机，UN＝380 V，IN＝9.9 A， ， ＝0.73，nN＝720 r/min。求：(1) sN ；(2) PN 上一题 返 回练习题题集 下一题 （1） 由于 ,故当 时电动机过载。 （2） 【解】 6.4.4 某三相异步电动机，PN＝11 kW，UN＝380 V ， nN＝2 900 r/min， ?N = 0.88 ， ?N = 85.5% 。试问：(1) TL= 40 N · m 时，电动机是否过载；(2) I1l＝10 A 时，电动机是否过载？ 由于 ，故当 时电动机不过载 上一题 返 回练习题题集 下一题 下一页 （1） 由于TNTL，故不能带此负载长期运行。 由于 ,故可以带此负载短时运行。 （2） （3） 【解】 6.4.5 Y160M-2 型三相异步电动机，PN＝15 kW，UN＝380 V，三角形联结，nN＝2 930 r/min，?N = 88.2%， ?N = 0.88 。KI＝7，KS＝2，KM＝2.2，起动电流不允许超过150A。若TL = 60 N·m ，试问能否带此负载：（1）长期运行； （2）短时运行 ；（3）直接起动。 上一题 返 回练习题题集 下一题 虽然 ，但由于 ，故不可带此负载直接起动。 上一页 上一题 返 回练习题题集 下一题 下一页 上一题 下一题 变压器的额定电流为 【解】 （1） 虽然 ，但由于 ，故不可以直接起动 6.5.1 某三相异步电动机，PN＝30 kW，UN＝380 V，三角形联结，IN＝63 A，nN＝740 r/min，KS＝1.8，KI＝6，TL＝0.9 TN，由 SN = 200 KV · A 的三相变压器供电。电动机起动时，要求从变压器取用的电流不得超过变压器的额定电流。试问：（1）能否直接起动？（2）能否星－三角起动？（3）能否选用 KA＝0.8 的自耦变压器起动？ 返 回练习题题集 上一页 从变压器取用的电流为 （2） （3） 由于 ，故不可以星－三角起动 由于 ， ，故可以选用KA＝0.8的自耦变压 器起动。 上一题 下一题 返 回练习题题集 （1） 虽然TSTL，但由于IS3IN，故不可以直接起动。 （2） 6.5.2 某三相异步电动机，PN＝5.5 kW，UN＝380V，三角形联结，IN＝11.1A，nN＝2900r/min。KI＝7.0，KS＝2.0。由于起动频繁，要求起动时电动机的电流不得超过额定电流的3倍。若 TL＝10 N·m，试问可否采用：（1）直接起动；（2）星－三角起动；（3）KA＝0.5 的自耦变压器起动。 【解】 下一页 上一题 下一题 返 回练习题题集 上一页 由于TSY TL，ISY 3IN，故可以采用星－三角起动。 此时电动机起动线电流为 由于Tsa TL，Isa 3 IN,即起动的两个必备条件均不满足， 故不可以采用 KA 为 0.5 的自耦变压器起动。 （3） 上一题 下一题 返 回练习题题集 【解】 采用四相单四拍或四相四拍通电方式时， 步距角为 采用四相八拍通电方式时，步距角为 6.9.1 一台四相的步进电动机，转子齿数为 50，试求各种通电方式下的步距角。 上一题 下一题 返 回练习题题集 上一题 下一题 【解】 该步进电动机转子齿数为 其转速为 6.9.2 一台五相步进电动机，采用五相十拍通电方式时，步距角为 。试求输入脉冲频率为 2 000 Hz 时，电动机的 转速。 返 回练习题题集 下一页 上一题 下一题 【解】 该厂原有的无功功率为 多加负载的无功功率（即同步电动机及提供的无功功率）为 总的无功功率为 6.10.1 某工厂负载为 850 kW，功率因数为 0.6（电感性），由 160 KV · A 变压器供电。现需要另加 400 kW 功率，如果多加的负载是由同步电动机拖动，功率因数为 0.8（电容性），问是否需要加大变压器容量？这时工厂的新功率因数是多少？ 返 回练习题题集 上一页 总的有功功率为 总的视在功率为 新的功率因数为 由于 ,故不需加大变压器的容量。 上一题 下一题 返 回练习题题集 上一题 下一题 （1） （3） 【解】 6.10.2 一台2 极三相同步电动机，频率为 50 Hz，UN＝380 V，P2＝100 kW， ? = 0.8 ， ? = 0.85 。求：（1）转子转速 ；（2）定子线） 返 回练习题题集 6.11.1 一直流他励电动机，电枢电阻 ，励磁绕组电阻 ，电枢电压和励磁电压Ua＝Uf＝220 V，电枢电流 Ia＝60 A，效率 ? = 0.85 , 转速 n＝1 000 r/min。求： （1）励磁电流和励磁功率；（2）电动势；（3）输出功率；（4）电磁转矩（忽略空载转矩） 【解】（1） （2） （3） 下一页 上一题 下一题 返 回练习题题集 （4）忽略T0，则 上一题 下一题 返 回练习题题集 上一页 6.11.2 有一台直流并励电动机，P2＝2.2 kW，U＝220 V，I＝13 A，n＝750 r/min ， 。T0 可忽略不计。求：（1）输入功率 P1 ；（2）电枢电流 Ia ；（3）电动势 E ；（4）电磁转矩 T 。 上一题 【解】 （1） （2） （4）忽略T0，则 （3） 返 回练习题题集 图片0 柴油发电机 返回 （五）结构型式的选择 （1）防护式，代号为IP23，电动机的机座和端盖下 方有通风孔，散热好，能防止水滴和铁屑等杂物从 上方落入电动机内，但潮气和灰尘仍可进入。 （2）封闭式，代号为IP44，电动机的机应和端盖上 均无顶风孔，完全是封闭的。外部的潮气和灰尘不 易进入电动机，多用于灰尘多、潮湿、有腐蚀性气体 、易引起火灾等恶劣环境中。 （3）密封式，代号为IP68，电动机的密封程度高，外部的气体和液体都不能进入电动机内部，可以浸在液体中使用，如潜水泵电动机。 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 （4）防爆式，电动机不但有严密的封闭结构，外 壳又有足够的机械强度。适用于有易燃、易爆气 体的场所，如矿井、油库和煤气站等。 （六）安装型式的选择 各种生产机械因整体设计和传动方式的不同，而在 安装结构上对电动机也会有不同的要求。国产三相 异步电动机的几种主要安装结构型式主要有卧式和 立式两种，如表5.9.1所列举的几种。 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 1. 了解三相异步电动机的结构，分清笼式和绕线式两种 转子的结构特点； 2. 理解旋转磁场和三相异步电动机的工作原理； 3. 掌握三相异步电动机改变转子转向的方法； 4. 理解三相异步电动机的转矩平衡关系和功率平衡关系； 5. 理解三相异步电动机的固有机械特性以及额定状态、 临界状态和起动状态的意义； 6. 了解定子电压和转子电阻改变时的人为机械特性； 7. 理解三相异步电动机的铭牌数据的意义； 8. 了解三相异步 电动机的经济运行； 9. 掌握三相异步电动机的起动方法； 上一页 下一页 返 回 教学基本要求 10. 掌握三相异步电动机的调速方法； 11. 了解单相异步电动机的工作原理和起动方法； 12. 了解三相异步电动机一相或一线断路后的后果。 上一页 下一页 返 回 分析与思考 6.1 (1) 有一台三相异步电动机，怎样根据结构上的特点判断出它是鼠笼型还是绕线) 三相异步电动机的转子绕组如果是断 开的，是否还能产生电磁转矩？ 6.2 (2) 日本和美国的工业标准频率为 60 Hz，他们的三相电动机在 p = 1 和 p = 2 时转速如何？ 6.2 (3) 50HZ 的三相异步电动机，转速是 1 440 r/min 时，转子电流的频率是多少？ 6.2 (4) To、TL、T2 的作用方向相同还是相反？ 上一页 下一页 返 回 6.2 (5) 三相异步电动机在正常运行时，若电源电压下 降，电动机的电流和转速有何变化？ 6.3 (1) 三相异步电动机在空载起动电流和起动转矩大，在满载时的起动电流和起动转矩小。 6.3 (2) 电动机在短时过载运行时，过载越多，允许的过载时间越短，为什么？ 6.3 (3) 在TL保持不变的情况下，试利用人为特性分析定子电压降低或转子电阻增加时，电动机的转速是增加还是减小？ 6.4 (1) 380 V 星形联结的三相异步电动机，电源电压为何值时才能接成三角形？ 380 V 角形联结的三相异步电动机，电源电压为何值时才能接成星形？ 上一页 下一页 返 回 6.4 (2) 额定电压为 380 V / 660 V，星/角联结的三相异 步电动机，试问当电源电压分别为 380 V 和 660 V 时各采用 什么联结方式？它们的额定电流是否相同？额定相电流是否 相同？额定线电流是否相同？若不同，差多少？ 6.4 (3) nN = 2 980 r/min 的三相异步电动机，n0 是多少？p 是多少？ 6.5 (1) 星形-三角形减压起动是降低了定子线电压还是降低了定子线电压？自偶减压起动呢？ 6.5 (2) 380 V 星形联结的电动机，能否采用星-三角减压起？ 6.5 (3) 鼠笼式和绕线式两种转子中，哪一种起动性能好？ 6.6 (1) 一对极的三相笼型异步电动机，当定子电压的频率由 40 Hz 调节到60 Hz 时，其同步转速的变化范围是多少？ 上一页 下一页 返 回 6.7 (1) 为什么三相异步电动机断了一根电源线即为单相状态而不是两相状态？ 6.7 (2) 罩极式电动机的转子转向能否改变？ 6.6 (2) 某多速三相异步电动机，fN = 50 HZ，若极对数由 p = 2 变到 p = 4 时，同步转速各是多少？ 上一页 下一页 返 回 6.1 (1) 有一台三相异步电动机，怎样根据结构上的特点判断出它是鼠笼型还是绕线型？ 【答】 鼠笼式和绕线式异步电动机只是在转子的构造不同，前者转子为鼠笼状，后者转子为三相绕组，且每相绕组的首端与转轴上的三个滑环对应相连结。通常从外观结构上看，具有三个滑环的必为绕线型。 返 回分析与思考题集 下一题 分析与思考解答 6.2 (1) 三相异步电动机的转子绕组如果是断 开的，是否还能产生电磁转矩？ 【答】不能 返 回分析与思考题集 上一题 下一题 6.2 (2) 日本和美国的工业标准频率为 60Hz，他们的三相电动机在 p = 1 和 p = 2 时转速如何？ 【答】 n0 = 60 f1 1 = 3 600 r/min p =1 时 n0 = 60 f1 2 = 1 800 r/min p =2 时 返 回分析与思考题集 上一题 下一题 6.2 (3) 50 Hz 的三相异步电动机，转速是1 440 r/min 时，转子电流的频率是多少？ 【答】 = 1500-1440 1500 =0.04 f2 = ｓf1 = 2 HZ 返 回分析与思考题集 上一题 下一题 6.2 (4) To、TL、T2 的作用方向相同还是相反？ 【答】 To 与 TL 的作用方向相同，但与T2 的作用方向相反 返 回分析与思考题集 上一题 下一题 6.2 (5) 三相异步电动机在正常运行时，若电源电压下降，电动机的电流和转速有何变化？ 【答】 电动机在正常运行时，若电源电压下降，将导致电流升高，而转速下降。 返 回分析与思考题集 上一题 下一题 6.3 (1) 三相异步电动机在空载和满载起动时，起动电流和 起动转矩是否相同？ 【答】 两者相同。 返 回分析与思考题集 上一题 下一题 6.3 (2) 电动机在短时过载运行时，过载越多，允许的过载时间越短，为什么？ 【答】 因为过载越多，电动机的温度升高的越快，因此允许的过载时间就越短。 返 回分析与思考题集 上一题 下一题 6.3 (3) 在TL 保持不变的情况下，试利用人为特性分析定子电压降低或转子电阻增加时，电动机的转速是增加还是减小？ 【答】 转速减小。 返 回分析与思考题集 上一题 下一题 6.4 (1) 380 V星形联结的三相异步电动机，电源电压为何值时才能接成三角形？ 380 V角形联结的三相异步电动机，电源电压为何值时才能接成星形？ 【答】 220 V 和 660 V。 返 回分析与思考题集 上一题 下一题 6.4 (2) 额定电压为 380 V / 660 V，星/角联结的三相异步电动机，试问当电源电压分别为 380 V 和 660 V时各采用什么联结方式？它们的额定电流是否相同？额定相电流是否相同？额定线电流是否相同？若不同，差多少？ 【答】 当电源电压为 380 V 时采用三角形联结方式，当电源电压为 660 V时采用星形联结方式时它们的额定相电流相同，额定线电流不同。 返 回分析与思考题集 上一题 下一题 6.4 (3) nN = 2 980 r / min的三相异步电动机，n0 是多少？p 是多少？ 【答】 n0= 3 000 r/min p = 1 返 回分析与思考题集 上一题 下一题 6.5 (1) 星形 - 三角形减压起动是降低了定子线电压还是降低了定子线电压？自偶减压起动呢？ 【答】 前者是降低了定子相电压，没有降低线电压，后者是降低了定子线电压，使得相电压也随之降低。 返 回分析与思考题集 上一题 下一题 6.5 (2) 380 V星形联结的电动机，能否采用星-三角减压起？ 【答】 不能，星-三角减压起动只适用于正常运行时为角形联结的电动机。 返 回分析与思考题集 上一题 下一题 6.5 (3) 鼠笼式和绕线式两种转子中，哪一种起动性能好？ 【答】 绕线式起动性能好 返 回分析与思考题集 上一题 下一题 6.6 (1) 一对极的三相笼型异步电动机，当定子电压的频率由 40 Hz 调节到 60Hz 时，其同步转速的变化范围是多 少？ 【答】 从 2 400 r / min 到 3 600 r / min。 返 回分析与思考题集 上一题 下一题 6.6 (2) 某多速三相异步电动机，fN = 50HZ，若极对数由 p = 2 变到 p = 4 时，同步转速各是多少？ 【答】 p = 2 时，n0 = 1 500 r/min p = 4 时，n0 = 750 r/min 返 回分析与思考题集 上一题 下一题 6.7 (1) 为什么三相异步电动机断了一根电源线即为单相状态而不是两相状态？ 【答】 这是因为断了一根电源线后，接至电动机的电源变成了单相电源，而此时电动机的三相绕组可看成是单相绕组。 返 回分析与思考题集 上一题 下一题 6.7 (2) 罩极式电动机的转子转向能否改变？ 【答】 不能 返 回分析与思考题集 上一题 下一题 练 习 题 返 回 下一页 6.2.1 某三相异步电动机，定子电压的频率 f1＝50 Hz,极对数 p＝1，转差率 s＝0.015。求同步转速 n0 ，转子转速 n 和转子电流频率 f2。 6.2.2 某三相异步电动机，p＝1，f1＝50 Hz，s＝0.02， P2＝30 kW，T0 = 0.51N · m 。求：（1）同步转速；（2）转子转速；（3）输出转矩；（4）电磁转矩。 6.2.3 一台4个磁极的三相异步电动机，定子电压为380V，频率为 50 Hz，三角形联结。在负载转矩 TL = 133 N·m 时，定子线）同步转速；（2）转差率；（3）功率因数；（4）效率。 6.2.4 某三相异步电动机，定子电压为 380 V，三角形联 结。当负载转矩为 51.6 N · m 时，转子转速为 740 r/min，效率为 80％，功率因数为 0.8。求：（1）输出功率；（2）输入功率；（3）定子线电流和相电流 返 回 上一页 下一页 6.3.1 某三相异步电动机，PN＝30 kW，nN＝ 980 r/min，KM＝2.2，KS＝2.0，求：（1）U1l＝UN 时的 TM 和 TS；（2）U1l＝0.8 UN 时的 TM 和 TS。 6.4.1 下面是电动机产品目录中所列的一台三相笼式异步电动机的数据。试问：（1）额定转差率；（2）额定转矩；（3）额定输入功率；（4）最大转矩；（5）起动转矩；（6）起动电流。 返 回 上一页 下一页 6.4.2 有一台老产品 J51－4 型三相异步电动机，PN＝4.5 kW，UN＝220/380 V， 。试求电源电压为380 V和220 V两种情况下，定子绕组的联结方法和额定电流的大小。 6.4.3 某三相异步电动机，UN＝380 V，IN＝9.9 A， ， ＝0.73，nN＝720 r/min。求：(1) sN ；(2) PN 6.4.4 某三相异步电动机，PN＝11 kW，UN＝380 V ， nN＝2 900 r/min， ?N = 0.88 ， ?N = 85.5% 。试问：(1) TL= 40 N · m时，电动机是否过载；(2) I1l＝10A 时，电动机是否过载？ 6.4.5 Y160M - 2型三相异步电动机，PN＝15 kW，UN ＝380 V，三角形联结，nN＝2 930 r/min，?N = 88.2%， ?N = 0.88 。KI＝7，KS＝2，KM＝2.2，起动电流不允许超过 150 A。若 TL = 60 N·m ，试问能否带此负载：(1) 长时间运行；(2) 短时运行 ；(3) 直接起动。 返 回 上一页 下一页 6.5.1 某三相异步电动机，PN＝30 kW，UN＝380 V，三角形联结，IN＝63 A，nN＝740 r/min，KS＝1.8，KI＝6，TL＝0.9 TN，由 SN = 200 KV · A 的三相变压器供电。电动机起动时，要求从变压器取用的电流不允许超出变压器的额定电流。试问：（1）能否直接起动？（2）能否星－三角起动？（3）能否选用 KA＝0.8 的自耦变压器起动？ 6.5.2 某三相异步电动机，PN＝5.5 kW，UN＝380 V，三角形联结，IN＝11.1A，nN＝2 900 r/min。KI＝7.0 ，KS＝2.0。由于起动频繁，要求起动时电动机的电流不允许超出额定电流的3倍。若TL＝10 N·m, 试问可否采用：（1）直接起动；（2）星－三角起动；（3）KA＝0.5的自耦变压器起动。 6.9.1 一台四相的步进电动机，转子齿数为 50 ，试求各种通电方式下的步距角。 设：定子每相阻抗为 Z √3 U1p△ I 1l △ = │Z│ │Z│ I1lY = U1pY │Z│ UN√3 = │Z│ UN √3 = T∝Up2 ▲ Y型起动的起动转矩： ▲ Y型起动的起动电流： 1 √3 Up U1pY= 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 IS △ IsY = 1 3 1 3 TS △ TsY = Y 起动 △起动 Y 起 动与△全压起动时起动电流和起动转矩比较 U V W UN I1lY U V W UN I1l △ √3 ▲ Y－ ? 降压起动的特点： (1) 电源电压不变，定子绕组接法改变； (2) 降压比为 1 (1) IsY＜Imax （线路中允许的最大电流）； (2) TsY＞TL 否则不能采用此法。 ▲ Y－ ? 减压起动的使用条件： ▲ Y型起动的起动转矩为： ▲ Y型起动的起动电流为： 1 3 TS △ TsY = 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 IS △ IsY = 1 3 (b) 自耦变压器降压起动 M 3~ Ul′ 降压比为: KA= Ul′ UN Ul′= KAUN KAIs 定子电压： 定子电流： KA Is KAIs KA 线Is Isa = KA2Is ▲ 自耦变压器降压起动的起动电 流为： Tsa = KA2Ts ▲ 自耦变压器降压起动的起动转 矩为： UN 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 ▲自耦变压器降压起动的特点： ①定子绕组接法不变，改变定子绕组的电压； ②降压比 KA可调: 0.5、0.65、0.8； 0.55、0.64、0.73 ▲自耦变压器降压起动的使用条件： ① Isa＜Imax （线路中允许的最大电流）； ② Tsa＞TL 否则不能采用此法。 ▲ 选择 KA的方法： KA2Is ＜Imax KA2Ts ＞TL 需要两者 均满足 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 一Y225-4型三相异步电动机，其额定数据如下表 所示。试求:（1）额定电流 ；（2）额定转差率 ；（3）额定转矩TN、最大转矩TM、起动转矩TS。 [例] 2.2 1.9 7.0 0.88 92.3% 380V 1480r/min 45kW TM/TN TS/TN IS/IN 功率因数 效率 电压 转速 功率 [解] （1）4～100kW的电动机通常都是380V，Δ联接。 （2）由已知 可知，电动机 ， 。所以: 是四极，即 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 （3） [例] 在上题中:（1）如果负载转矩为510.2N·m，试问在 和 两种情况下电动机能否起动？ （2）采用Y-Δ换接起动时，求起动电流和起动转矩。又 当负载转矩为额定转矩TN的80%和50% 时，电动机能否 起动？ [解] （1）在 时，TS= 551.8N510.2N·m，所以能 起动。 （2） 在 额定转矩时 ，不能起动； 在 额定转矩时 ，可以起动。 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 对上例中的电动机采用自耦变压器降压起 动, 起动时加到电动机上的电压为标称电压的64%，求这时的线路起动电流 Ist′′ 和电动机的起动转矩 Tst′。 例: 解： 设电动机的起动电压为U，电动机的起动 电流为Ist? 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′′。 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 采用自耦降压法起动时，若加到电动机上的 电压与标称电压之比为 x ，则线路 起动电流Ist 为 电动机的起动转距Tst′为 结论： 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 1. 改变磁极对数 p 2. 改变转差率 s 3. 改变电源频率 f1 (变频调速) 调速方法： 5.6 三相异步电动机的调速 有级调速 无级或有级调速 无级调速 n = (1－ s) n0 = (1－ s) p 60 f1 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 （一）变频调速 U、f 可 变 M 3~ 3~ 整流电路 逆变电路 50 Hz 控制 电路 n0 T n O fN f1 ＜ fN 直 流 动画演示 f2 ＜ f1 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 变频调速 f=50Hz 逆变器 M 3 ~ 整流器 f1、U1可调 + – ~ 变频调速方法 恒转距调速（f1f1N） 恒功率调速（f1f1N） 频率调节范围：0.5~几百赫兹 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。 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 （二）变极调速 U1 U2 U3 U4 U1 U2 U3 U4 × × × × (a) p = 2 (b) p = 1 S S N N S N 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 U11 U21 U12 U22 i i P=2 · · U11 U12 U21 U22 · · N N S S 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 U11 U21 U12 U22 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。 U11 · · U12 U21 U22 S N 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 （三）变转差率调速 （1）变压调速 UN n0 T n O sM TL 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 （2）转子串电阻调速 R2 R2+RC n0 T n O TM M 3~ 3~ RC TL 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 变转差率调速是绕线型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。 5.7 三相异步电动机 的制动 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 （一） 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。 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 n F 转子 T ? n0=0 （二）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。 运转 制动 M 3~ 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 M 3~ 运转 制动 ? n F 转子 T ? n0 （三）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。电动机进入制动状态， 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 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 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 5.8 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5.8.1中列出了各种电动机的系列代号。 异步电动机产品名称代号 产品名称 异步电动机 绕线型异步电动机 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 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 2. 接法 定子三相绕组的联接方法。通常 U2 U1 W2 V1 V2 W1 Y 联结 ? 联结 W2 U2 V2 V1 W1 U1 接线 接电源 W1 U1 V1 W2 U2 V2 接电源 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 3. 电压 例如：380/220V、Y/? 是指线V 时采 用 Y联结；线V 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。 三相异步电动机的标称电压有380V，3000V,及6000V 等多种。 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 4. 电流 例如：Y/? 6.73/11.64 A 表示星形联结下电机的线A；三角形联结下线A。两种接法下相电流均为 6.73A。 5. 功率与效率 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。 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 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 电机在标称电压、额定负载下运行时的转速。 P2 cos? O 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 如： n N =1440 转/分 sN = 0.04 8. 绝缘等级 指电机在允许电压下不导电的材料可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)。 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 （一）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。 5.9 三相异步电动机的选择 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 （二）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笼型电动机。 只有在需要调速、不能采用笼型电动机的场 合才选用绕线. 结构型式的选择 根据工作环境的条件选不一样的结构型式， 如开启式、防护式、封闭式电动机。 （三）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系列笼型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。 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 （四）种类的选择 选择电动机的种类是从交流或直流、机械特性、 调速与起动性能、维护及价格等方面来考虑的。 假如没有特别的条件，一般都应采用交流电动机。 绕线型电动机的基本性能与笼型相同。其特点是 起动性能较好，并可在不大的范围内平滑调速。 但是它的价格较笼型电动机贵，维护也较不便。 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 * 第 5 章 三 相 异 步 电 动 机 教学基本要求 第 5 章 三相异步电动 机 分析与思考 练习题 返回主页 5.1 电机概述 5.2 三相异步电动机的构造 5.3 三相异步电动机的工作原理 5.5 三相异步电动机的起动 5.6 三相异步电动机的调速 5.7 三相异步电动机 的制动 5.4 三相异步电动机的转矩与机械特性 5.8 三相异步电动机 铭牌数据 5.9 三相异步电动机 的选择 5.2 三相异步电动机的构造 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 1.定子 铁心：由内周有槽 的硅钢片叠成。 U1 --- U2 V1 --- V2 W1--- W2 三相绕组 机座：铸钢或铸铁 转子: 在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。 笼型转子 铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。 (1)笼型转子 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)绕线型转子 同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。 笼型 绕线型 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 异步电动机的结构 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 三相笼式异步电动机的部件图 5.3 三相异步电动机的工作原理 对称三相绕组 通入对称三相电流 旋转磁场 (磁场能量) 磁场绕组切 割转子绕组 转子绕组中 产生 e 和 i 转子绕组在磁场中 受到电磁力的作用 转子旋转起来 机械负载 旋转起来 三相交流电能 输出机械能量 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 （1）旋转磁场的产生 （一）旋转磁场 上一页 下一页 返回 上一节 下一节 二极旋转磁场 ▲ 极对数（p）的概念： （2）旋转磁场的转速 旋转磁场转速 n0 — 同步转速 如何改变旋转磁场的转速？ 以 Y 型接法为例，当每相 绕组只有一个线圈时，按右下图放入定子槽内，合成的旋转磁场只有一对磁极，则极对数为 1。 即 p = 1 U1 U2 V1 V2 W2 W1 上一页 下一页 返回 上一节 下一节 U1 U2 V1 V2 W1 W2 i2 i1 i3 以 Y 型接法为例，将每相绕组都改用两个线圈串联组成。 按下图放入定子槽内. 形成的磁场则是两对磁极。即 p = 2 U1 U2 U3 U4 V1 V4 V2 V3 W4 W1 W2 W3 上一页 下一页 返回 上一节 下一节 i3 W2 V4 U1 V1 W1 U2 V2 W3 U3 U4 V3 W4 i1 i2 三相绕组 四极旋转磁场 上一页 下一页 返回 上一节 下一节 电流变化一周 → 旋转磁场转一圈 电流每秒钟变化 50 周 → 旋转磁场转 50 圈 →旋转磁场转 3000 圈 电流每分钟变化 (50×60) 周 p = 1 时： 电流变化一周 → 旋转磁场转半圈 电流每秒钟变化 50 周 → 旋转磁场转 25 圈 →旋转磁场转 1500 圈 电流每分钟变化 (25×60) 周 p = 2 时： 上一页 下一页 返回 上一节 下一节 三相异步电动机的同步转速 60 0 p f n = min） r / ( 500 600 750 1000 1500 3000 n0/(r/min) 6 5 4 3 2 1 p f = 50 Hz 时,不同极对数时的同步转速如下: 同步转速 p 为任意值时： 上一页 下一页 返回 上一节 下一节 旋转方向：取决于三相电流的相序。 （3）旋转磁场的转向 旋转磁场是沿着： U1 V1 W1 ◆ 与三相绕组中的三相电流 的相序：L1 → L2 → L3 一致。 U1 U2 V1 V2 W2 W1 i1 i2 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 L1 L2 L3 U1 U2 V1 V2 W1 W2 i2 i1 i3 Im O t i3 N S （二）工作原理 （1）电磁转矩的产生 ▲ 用右手定则判断转子绕组中感应电流的方向 ▲ 用左手定则判断转子绕组受到的电磁力的方向 电磁力→电磁转矩 T T 与 n0 同方向。 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 工作原理示意图 ▲电动机转速和旋转磁场同步转速的关系： 电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但 n n0 电动机转速 n ，旋转磁场的转速为 n0 转差率 : 起动时: n = 0， s = 1 额定运行时: s = 0.01 ~ 0.09 称异步电动机或感应电动机 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 起动时：n = 0, △n = n0 → 转子电磁感应最强 →转子电路电量的频率： f2 = f1 →n↑→ △n ↓ →转子电路电量的频率 f2 ↓（＜ f1） 稳定运行时： △n = n0－n很小 ▲ 转子电路频率的变化： f2 = ｓf1很小 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 （2）电磁转矩的方向 转子旋转的方向 与旋转磁场的转向相同。 电磁转矩的方向与旋转磁场的转向一致。 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 改变旋转磁场的转向 （3）电磁转矩 T 的大小 T ∝Φ，I2cos?2 T = kΦI2cos?2 T = kT sR2U1p2 R22+(sX2) 2 T ∝U1p2 转子轴上输出的转矩为: T2 = T －T0 ≈ T 上一页 下一页 返 回 上一节 下一节 （三）功率关系 P1 = √3 U1I1cos?1 输出的机械功率: P2 = T2 ? 2πn 60 = T2 T2 = 9.55 PN nN 空载损耗: P0 = PCu+PFe + PMe 电动机的效率: 上一页 下一页 返回 上一节 下一节 P2 P1 η= ? 100% P2 = P1－P0 输入的电功率: [例] 某三相异步电动机，极对数 p = 2，定子绕组三角形联结，接于 50 Hz、380 V 的三相电源上工作，当负载转矩 TL= 91 N·m 时，测得 I L= 30 A，P1= 16 kW，n = 1 470 r/min，求该电动机带此负载运行时的 s 、P2 、? 和 λ。 = 87.5% 60 f1 2 n0 = = 1 500 r/min =
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