第四章第四章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性机电一体化系统设计机电一体化系统设计内容提要内容提要4.1 4.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理4.2 4.2 三相异步电动机的额定参数三相异步电动机的额定参数4.3 4.3 三相异步电动机的转矩与机械特性三相异步电动机的转矩与机械特性4.4 4.4 三相异步电动机的启动三相异步电动机的启动4.5 4.5 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速4.6 4.6 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动4.7 4.7 单相异步电动机单相异步电动机4.8 4.8 同步电动机的工作原理、特点及应用同步电动机的工作原理、特点及应用由由定子定子( (固定部分固定部分) )和和转子转子( (旋转部分旋转部分) )两个部分组成两个部分组成 。定子构成：由机座和装在机座内的圆筒形定子构成：由机座和装在机座内的圆筒形铁心铁心以及其中的以及其中的三相定子绕组三相定子绕组组成组成 机座：是用铸铁或铸钢制成的机座：是用铸铁或铸钢制成的 4.1.1 4.1.1 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构4.1 4.1 交流电动机的基本结构和工作原理交流电动机的基本结构和工作原理铁心：铁心： 是由互相绝缘的是由互相绝缘的硅钢片硅钢片叠成的。铁心的内圆周表面冲有槽，用叠成的。铁心的内圆周表面冲有槽，用以放置定子绕组。以放置定子绕组。 定子绕组：是起定子绕组：是起电磁作用电磁作用的三相对称的线圈的三相对称的线圈4.1.1 4.1.1 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构4.1 4.1 交流电动机的基本结构和工作原理交流电动机的基本结构和工作原理三相异步电动机的三相异步电动机的转子铁心转子铁心是是圆柱状的，也是用硅钢片叠成，圆柱状的，也是用硅钢片叠成，表面冲有槽，用来放置转子绕表面冲有槽，用来放置转子绕组。转子铁心装在转轴上，轴组。转子铁心装在转轴上，轴上加机械负载。上加机械负载。 分为分为鼠笼式鼠笼式和和绕线式绕线式两种两种 鼠笼式异步电动机若去掉转子铁心，嵌放在铁心槽中的转子绕组，就象鼠笼式异步电动机若去掉转子铁心，嵌放在铁心槽中的转子绕组，就象一个一个“鼠笼鼠笼”，它一般是用铜或铝铸成。，它一般是用铜或铝铸成。 4.1.1 4.1.1 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构4.1 4.1 交流电动机的基本结构和工作原理交流电动机的基本结构和工作原理4.1.2 4.1.2 三相异步电动机工作原理三相异步电动机工作原理磁铁磁铁闭合闭合线圈线圈e e方向用方向用右手定则右手定则确定确定f f方向用方向用左手定则左手定则确定确定磁场旋转磁场旋转4.1 4.1 交流电动机的基本结构和工作原理交流电动机的基本结构和工作原理磁极旋转磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势导线切割磁力线产生感应电动势导线长导线长磁感应强度磁感应强度切割速度切割速度（右手定则）（右手定则）闭合导线产生电流闭合导线产生电流 i（左手定则）（左手定则）通电导线在磁场中受力通电导线在磁场中受力1.1. 线圈跟着磁铁转线圈跟着磁铁转两者转动方向一致两者转动方向一致 结论：结论：2. 2. 线圈比磁场转得慢线圈比磁场转得慢异步异步三相异步机的结构三相异步机的结构YBZXAC转子转子定子定子定子绕组定子绕组（三相）（三相）机机 座座转子：在旋转磁场作用下，转子：在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或产生感应电动势或 电流。电流。三相定子绕组：产生旋转磁场。三相定子绕组：产生旋转磁场。线绕式线绕式鼠笼式鼠笼式鼠笼转子鼠笼转子 1 1 旋转磁场的产生旋转磁场的产生AYCBZ异步机中异步机中, ,旋转磁场代替了旋转磁极旋转磁场代替了旋转磁极( () )电流出电流出( ( ) )电流入电流入X4.1.3 4.1.3 三相异步电动机的旋转磁场三相异步电动机的旋转磁场AXYCBZAXBYCZ合成磁场方向：合成磁场方向：向下向下XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得同理分析，可得其它电流角度下其它电流角度下的磁场方向：的磁场方向：A2. 2. 旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向三相交流电流最大值到达的顺序三相交流电流最大值到达的顺序（相序相序）决定电动机）决定电动机转向。转向。ABC ABC 电流电流ABC ABC 定子绕组（定子绕组（顺时旋转顺时旋转）ABC ABC 电流电流ACB ACB 定子绕组（定子绕组（逆时旋转逆时旋转）旋转方向：旋转方向：取决于三相电流的相序。取决于三相电流的相序。改变电机的旋转方向：换接其中两相。改变电机的旋转方向：换接其中两相。 一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过360360电流频率为电流频率为 f Hz，则磁场，则磁场1/f秒旋转秒旋转1圈，每秒旋转圈，每秒旋转f圈。每圈。每分钟旋转：分钟旋转：n0称为称为同步转速同步转速 3. 3. 四极旋转磁场与旋转速度四极旋转磁场与旋转速度(a)(a)嵌放情况嵌放情况 (b)(b)接线图接线图 图图4.11 4.11 产生四极旋转磁场的定子绕组产生四极旋转磁场的定子绕组( (极对数极对数=2)=2)3. 3. 旋转磁场的极对数与旋转速度旋转磁场的极对数与旋转速度3. 3. 四极旋转磁场与旋转速度四极旋转磁场与旋转速度旋转磁场转速旋转磁场转速（同步速）（同步速）磁场转了磁场转了9090度度n0r/minfHZ p极对数极对数（p=1、2、3） 4. 转差率转差率 的概念：的概念：转差率为旋转磁场的转差率为旋转磁场的同步转速同步转速和和电动机转速电动机转速之差。即：之差。即：电流频率电流频率极对数极对数电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速（额定转速）电动机转速（额定转速）: :电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但但 异步电动机异步电动机无转距无转距转子与旋转磁场间没有相对运动转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流无转子电流提示提示：如果如果 图图5.15 5.15 星形连接星形连接 图图5.16 5.16 三角形连接三角形连接出线端出线端排列排列短短路路片片线电压线电压相相电电压压铭牌：铭牌：Y/接线方式接线方式 380/220不同接线不同接线应加的线电压应加的线电压4.2.1 4.2.1 定子绕组线端连接方式定子绕组线端连接方式4.2 4.2 异步电动机的额定参数异步电动机的额定参数电动机铭牌上的额定数据电动机铭牌上的额定数据型号型号额定功率额定功率PN (输出的机械功率输出的机械功率)额定电压额定电压 UN (220/380V /Y)额定频率额定频率f (50HZ)额定电流额定电流IN (10.35/5.9A /Y)额定转速额定转速nN (额定转差率额定转差率SN)工作方式工作方式 (定额定额)温升温升(或绝缘等级或绝缘等级)电动机重量电动机重量4.2.2 4.2.2 三相异步电动机的额定值三相异步电动机的额定值电动机铭牌上不标的额定数据电动机铭牌上不标的额定数据额定功率因数额定功率因数cosN额定效率额定效率Nn 额定转矩额定转矩TN n 绕线式异步电动机转子静止时滑环电压和绕线式异步电动机转子静止时滑环电压和转转 子额定电流子额定电流n 通常手册上给出的数据就是额定值通常手册上给出的数据就是额定值4.2.2 4.2.2 三相异步电动机的额定值三相异步电动机的额定值输入定子的电功率输入定子的电功率定子电路定子电路中的铜损中的铜损转子电路转子电路中的铜损中的铜损Pcu2=sPcu输入转子的电输入转子的电磁功率磁功率铁损铁损( (磁滞磁滞和涡流损耗和涡流损耗) )机械损失机械损失功率功率输出的机输出的机械功率械功率4.2.3 4.2.3 三相异步电动机的能流图三相异步电动机的能流图电动机的效率电动机的效率电动机的电动机的输出功率输出功率T-电动机的电磁转矩电动机的电磁转矩T2-电动机的输出转矩电动机的输出转矩4.2.3 4.2.3 三相异步电动机的能流图三相异步电动机的能流图图图5.18 5.18 定子和转子电路的感应电势定子和转子电路的感应电势 定子每相绕组的感应电势为定子每相绕组的感应电势为有效值为有效值为忽略漏磁忽略漏磁4.3.1 4.3.1 定子电路分析定子电路分析4.3 4.3 三相异步电动机的转矩与机械特性三相异步电动机的转矩与机械特性转子感应电势有效值为转子感应电势有效值为E E2020转子未转动感应电势转子未转动感应电势4.3.2 4.3.2 转子电路分析转子电路分析4.3 4.3 三相异步电动机的转矩与机械特性三相异步电动机的转矩与机械特性转子感应电转子感应电流流有效值为有效值为E E2020转子未转动感应电势转子未转动感应电势X X2 2-转子每相绕组漏磁感抗转子每相绕组漏磁感抗转子电路功率因素为转子电路功率因素为(I2迟后迟后E2一个一个2角角)4.3.2 4.3.2 转子电路分析转子电路分析4.3 4.3 三相异步电动机的转矩与机械特性三相异步电动机的转矩与机械特性转子电路分析转子电路分析例例4-1有一台三相四极的异步电动机，有一台三相四极的异步电动机， Y连接，连接， 其额定技术数据为其额定技术数据为PN=90kW，UN=380V，IN=229A，电源频率，电源频率f=50Hz，额定转差率，额定转差率SN=285，定子每相绕组匝，定子每相绕组匝N1=320， 转子每相绕线匝数转子每相绕线匝数N2=20，旋转磁场的每极磁，旋转磁场的每极磁通通0.023Wb，试求：，试求：(l)定子每相绕组感应电动势定子每相绕组感应电动势E1： (2)转子每相绕组开路电压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额定转速时转子每相绕组感应电动势E2N解解 (1)E1=4.44f1N1 =4.445O3200.023 1634V (2)转转子子绕绕组组开开路路时时，转转子子电电路路电电流流I2=0，转转子子转转速速n=0，转转子子绕绕组组电电动动势势频频率率f2=f1=50Hz，故转子每相绕组的感应电动势故转子每相绕组的感应电动势(即开路电压即开路电压) E20=4.44f2N2 =4.44f1N2=4.4450200.023=102V (3)求求 E2N f2=SNf10.028550Hz=1.43Hz E2N=4.44f2N2 =4.441.43200.023=2.9V例例4-2 有一台三相四极的异步电动机，有一台三相四极的异步电动机， 其额定技术数据为其额定技术数据为nN=1440r/min，R2=0.02，X20=0.08 ，电源频率，电源频率f1=50Hz，E20=20V， 试求：试求：(l)电动机的同步转速电动机的同步转速n0 ： (2)电动机启动时的转子电流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电动机在额定转速时转子电动势的频率率f2N； (4)电动机在额定转速时的转子电流电动机在额定转速时的转子电流 I2N 解 (1) n0=60f1/P=6050/2=1500r/min (2) (3)SN=(n0-nN) /n0=(1500-1440) /1500=0.04 f2N=SNf10.0450Hz=2Hz(4) 直流电动机的转矩直流电动机的转矩三相异步电动机的三相异步电动机的转距转距4.3 4.3 三相异步电动机的转矩与机械特性三相异步电动机的转矩与机械特性 三相异步电动机的转矩三相异步电动机的转矩对对影响影响n=f(T) 机械特性曲线T=f(S) T-S曲线n=n0n=0T 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性1. 固有机械特性固有机械特性理想空载转速理想空载转速n0额定工作点额定工作点T=TNTN=9.55PN/nNSN=(n0-nN)/n0 (0.060.015)nN=(0.940.985)n0启动工作点启动工作点Tst(n=0,s=1)临界工作点临界工作点(T=Tmax,s=sm) dT/ds=0 sm=R2/X20 Tmax=KU2/(2X0) Tn Tmax=KU2/(2X0) nsm=R2/X20 1. 固有机械特性固有机械特性过载能力系数过载能力系数m=Tmax/TN m=2.02.2启动启动能力系数能力系数st=Tst/TN st=1.01.2转矩转矩-转差率实用公式转差率实用公式T/Tmax代入代入 sm=R2/X20 化简得化简得 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性0.25Tmax0.64Tmax电压降低后特性变化的特电压降低后特性变化的特点点：1.n0、 Sm不变；不变；2.Tmax大大减小，对大大减小，对U敏感；敏感；3.机械特性变软；机械特性变软；4.TL不变下，不变下，SI温度升温度升高。高。2. 2. 人为机械特性人为机械特性降低电源电压的人为特性降低电源电压的人为特性 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性 特性变化的特点特性变化的特点：1.n0、 Sm不变；不变；2.Tmax同降压引起同降压引起Tmax下降下降相比减小得较小；相比减小得较小；3.机械特性变软；机械特性变软；2. 2. 人为机械特性人为机械特性定子电路定子电路串入电阻或电抗串入电阻或电抗 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性ff1f2 特性变化的特点：特性变化的特点：n0、 Sm改变改变，机械特性基本不，机械特性基本不变；变；2. 2. 人为机械特性人为机械特性改变电源频率时的特性改变电源频率时的特性 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性 特性变化的特点：特性变化的特点： Sm增大增大，机械特性，机械特性变软；变软；2. 2. 人为机械特性人为机械特性转子电路转子电路串入电阻（串入电阻（绕线式电动机绕线式电动机） 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的启动要求三相异步电动机的启动要求启动转矩要足够大；启动转矩要足够大；满足启动转矩要求下，启动电流要小。满足启动转矩要求下，启动电流要小。4.4 4.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性图图5.29 5.29 鼠笼式异步电动机的直接启动鼠笼式异步电动机的直接启动 1. 1. 直接启动（全压直接启动（全压启动启动）4.4 4.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性 鼠笼式异步电动机的启动方法鼠笼式异步电动机的启动方法缺点缺点：机械特性变软机械特性变软消耗能量大，消耗能量大，不适合经常启不适合经常启动的电动机动的电动机2. 2. 定子串电阻、电抗定子串电阻、电抗降压启动降压启动4.4 4.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性 鼠笼式异步电动机的启动方法鼠笼式异步电动机的启动方法图图5-31 Y-降压启动降压启动IstY=Ist/3TstY=Tst/3优点优点；简单、经济、电流；简单、经济、电流小。小。缺点缺点；只能应用正常工作；只能应用正常工作方式为三角形接线电机方式为三角形接线电机(4KW以上，额定电压以上，额定电压380v、接线。接线。)3. Y-降压启动降压启动4.4 4.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性 鼠笼式异步电动机的启动方法鼠笼式异步电动机的启动方法优点优点；电压可调、电；电压可调、电流小。流小。缺点缺点；变压器体积大、；变压器体积大、价格高。不能应用于价格高。不能应用于经频繁启动电机。经频繁启动电机。4. 4. 自耦变压器自耦变压器降压启动降压启动4.4 4.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性 鼠笼式异步电动机的启动方法鼠笼式异步电动机的启动方法5. 软启动器软启动器4.4 4.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性 鼠笼式异步电动机的启动方法鼠笼式异步电动机的启动方法(a)原理接线图原理接线图 (b)启动特性启动特性 图图5.34 逐级切除启动电阻的启动过程逐级切除启动电阻的启动过程优点优点；电流小、启动电流小、启动转矩大。转矩大。缺点缺点；电阻上的损耗电阻上的损耗大。大。1. 逐级切除逐级切除启动电阻法启动电阻法4.4 4.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性4.4.2 4.4.2 绕线式异步电动机的启动方法绕线式异步电动机的启动方法优点：优点：电流小、结构简单、电流小、结构简单、无需维修。启动转矩较大。无需维修。启动转矩较大。具有自动平滑调节启动电流具有自动平滑调节启动电流和启动转矩的良好启动特性。和启动转矩的良好启动特性。缺点：缺点：不能用作调速电阻。不能用作调速电阻。n=0，S=1 f2=Sf1RXITn=nn f2 R=X0相当于转相当于转子短路，启动完毕子短路，启动完毕2. 频敏变阻器启动法频敏变阻器启动法4.4 4.4 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性4.4.2 4.4.2 绕线式异步电动机的启动方法绕线式异步电动机的启动方法4.5 三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法与特性与特性 (a) (a) 串联串联2 2p p=4 (b) =4 (b) 并联并联2 2p p=2=2 图图5.39 5.39 改变极对数调速的原理改变极对数调速的原理5.5.1 5.5.1 改变极对数调速改变极对数调速4.5 三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法与特性与特性2PP2PP改变接线必须同时改变定子绕组的相序，改变接线必须同时改变定子绕组的相序，以保证转向不变。启动时宜低速启动。以保证转向不变。启动时宜低速启动。5.5.1 5.5.1 改变极对数调速改变极对数调速4.5 三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法与特性与特性1调压调速调压调速1)异步电动机调压特性异步电动机调压特性对于恒转矩负载调速范围小，没有多大实用价值！离心风机离心风机5.5.2 5.5.2 改变转差率调速改变转差率调速4.5 三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法与特性与特性2)异步电动机调压调速的损耗和容量限制异步电动机调压调速的损耗和容量限制5.5.2 5.5.2 改变转差率调速改变转差率调速4.5 三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法与特性与特性(a)(a)原理接线图原理接线图 (b)(b)调速过程特性调速过程特性 图图5.34 5.34 转子回路串电阻调速转子回路串电阻调速 有阶调速有阶调速起重起重设备上设备上2 2 转子串电阻调速转子串电阻调速5.5.2 5.5.2 改变转差率调速改变转差率调速4.5 三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法与特性与特性1 1) )变压变频调速变压变频调速5.5.3 5.5.3 变频调速变频调速4.5 三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法与特性与特性2 2) )恒压弱磁调速恒压弱磁调速5.5.3 5.5.3 变频调速变频调速4.5 三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法与特性与特性适用于适用于鼠笼式电动机鼠笼式电动机图图5.26 5.26 改变定子电源频率时改变定子电源频率时 的人为特性的人为特性5.5.3 5.5.3 变频调速变频调速4.5 三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法与特性与特性变频调速的优点：变频调速的优点：（1 1）调速范围广。）调速范围广。（2 2）调速平滑性好。）调速平滑性好。（3 3）工作特性能做到和直流调速系统不相上下的程度。）工作特性能做到和直流调速系统不相上下的程度。（4 4）经济性好。）经济性好。5.5.3 5.5.3 变频调速变频调速4.5 三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法与特性与特性图图5.41 5.41 反馈制动状态异步电动机反馈制动状态异步电动机 的制动性能的制动性能n n与与T T方向相反方向相反5.6.1 5.6.1 反馈制动反馈制动4.6 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动特性特性图图5.42 5.42 变极或变频调速时反馈制动的机械特性变极或变频调速时反馈制动的机械特性n n与与T T方向相反方向相反变极或变频调速时变极或变频调速时反馈制动反馈制动5.6.1 5.6.1 反馈制动反馈制动4.5 三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法与特性与特性n n与与T T方向相反方向相反n0方向改变方向改变T,TL同向同向 abc断断电因为反接电流很大电因为反接电流很大，实际串电阻后应实际串电阻后应ade特点特点：制动强烈、控：制动强烈、控制复杂、不准确、能制复杂、不准确、能耗大，需反转场合。耗大，需反转场合。1.1.电源反接电源反接5.6.2 5.6.2 反接制动反接制动4.5 三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法与特性与特性图图5.44 5.44 倒拉反接制动时的机械特性倒拉反接制动时的机械特性 n n与与T T方向相反方向相反提升提升工作在工作在a点点下放下放时串电阻改变机械时串电阻改变机械特性特性a b c d点。点。特点特点：能耗大、电阻大：能耗大、电阻大小要适当，起吊机械。小要适当，起吊机械。2.2.倒拉制动倒拉制动5.6.2 5.6.2 反接制动反接制动4.5 三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法与特性与特性特点特点：制动效果不如反接制动强度大，制动平稳，：制动效果不如反接制动强度大，制动平稳，准确停车，需直流设备，应用于准确停车和下放重准确停车，需直流设备，应用于准确停车和下放重物设备上。物设备上。(a)(a)原理线路图原理线路图 (b)(b)机械特性机械特性 图图5.45 5.45 能耗制动时的原理线路图及机械特性能耗制动时的原理线路图及机械特性5.6.3 5.6.3 能耗制动能耗制动单相异步电动的磁场单相异步电动的磁场图图5.46 5.46 单相异步电动机单相异步电动机5.7 单相异步电动机单相异步电动机(a) (a) 交变脉动磁场交变脉动磁场 (b) (b) 脉动磁场的分解脉动磁场的分解图图5.47 5.47 脉动磁场分成两个转向相反的旋转磁场脉动磁场分成两个转向相反的旋转磁场5.7 单相异步电动机单相异步电动机单相异步电动的磁场单相异步电动的磁场正向正向反向反向合成合成T-ST-S曲线曲线脉动磁场的脉动磁场的TSTS曲线曲线2.2.在外力矩作用下能在外力矩作用下能加速到稳定运行状态，加速到稳定运行状态，转向不固定转向不固定. .单相异步电动的磁场单相异步电动的磁场移相移相电容电容离心离心开关开关iB电流超前电流超前iA电流电流90度度图图5.49 电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机 两相电流两相电流 1. 1. 电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机单相异步电动的启动方法单相异步电动的启动方法5.7 单相异步电动机单相异步电动机(a)(a)两相电流两相电流 (b) (b) 两相旋转磁场两相旋转磁场 图图5.50 5.50 电容分相式异步电动机旋转磁场的产生电容分相式异步电动机旋转磁场的产生圆形旋转磁场的条件圆形旋转磁场的条件：两相相差：两相相差9090度等幅值度等幅值的交流的交流电通入两相在空间相差电通入两相在空间相差9090度的对称绕组度的对称绕组. .图图5.51 5.51 电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机 正反转接线原理图正反转接线原理图两相电流两相电流转向取决于电流最大值到达的顺序。转向取决于电流最大值到达的顺序。或对调两绕组的任一绕组的接线。或对调两绕组的任一绕组的接线。电容分相式异步电动机的转向电容分相式异步电动机的转向5.7 单相异步电动机单相异步电动机单相异步电动的启动方法单相异步电动的启动方法罩极铜环罩极铜环罩极铜环图图5.52 5.52 罩极式单相异步电动机的结构图罩极式单相异步电动机的结构图2. 2. 罩极式异步电动机罩极式异步电动机注意注意：罩极电动机的：罩极电动机的转向不可改变。转向不可改变。5.7 单相异步电动机单相异步电动机适用于大功率适用于大功率高电压的场合高电压的场合气隙不均匀（低速电气隙不均匀（低速电动机动机1000r/min1000r/min以下）以下）气隙均气隙均匀（高匀（高速电动速电动机）机）直流励磁（电刷、直流励磁（电刷、集电环）集电环）同步电动机的基本结构同步电动机的基本结构5.8 同步电动机的工作原理、特点及应用同步电动机的工作原理、特点及应用n n不随负载变化，不随负载变化，恒定转速。恒定转速。图图5.54 5.54 同步电动机工作原理示意图同步电动机工作原理示意图 图图5.55 5.55 同步电动机的机械特性同步电动机的机械特性同步电动机的工作原理和运行特性同步电动机的工作原理和运行特性5.8 同步电动机的工作原理、特点及应用同步电动机的工作原理、特点及应用同步电动机不同步电动机不能自行启动能自行启动由于惯性由于惯性转子产生转子产生摆动摆动(a)(a)二者相吸二者相吸 (b) (b) 二者相斥二者相斥 图图5.56 5.56 同步电动机的启动转矩为零同步电动机的启动转矩为零5.8.3 5.8.3 同步电动机的启动同步电动机的启动5.8 同步电动机的工作原理、特点及应用同步电动机的工作原理、特点及应用同步电动机的启动同步电动机的启动图图5.57 5.57 同步电动机同步电动机 的启动绕组的启动绕组图图5.58 5.58 同步电动机同步电动机的异步启动法接线图的异步启动法接线图鼠笼条鼠笼条( (启动绕组启动绕组) )当当n n接近接近n n0 0时将时将QBQB搬向搬向2 2处，将转子拉入同步。处，将转子拉入同步。R R1 1调节调节coscos2 2至要求。至要求。( (采用异步启动的方法采用异步启动的方法) )QBQB在在1 1位置时为启动状态，位置时为启动状态，R R为防止励磁线圈产生高压。为防止励磁线圈产生高压。 基本要求基本要求了解了解异步电动机的基本结构和旋转磁场的产生；异步电动机的基本结构和旋转磁场的产生；掌掌握握异异步步电电动动机机的的工工作作原原理理，机机械械特特性性，以以及及启启动、调速及制动的各种方法、特点与应用：动、调速及制动的各种方法、特点与应用： 学学会会用用机机械械特特性性的的四四个个象象限限来来分分析析异异步步电电动动机机的的运行状态；运行状态；掌握掌握单相异步电动机的工作原理和启动方法；单相异步电动机的工作原理和启动方法；了解了解同步电动机的结构特点、工作原理、运行特同步电动机的结构特点、工作原理、运行特性及启动方法。性及启动方法。 本章小结本章小结重点与难点重点与难点掌掌握握异异步步电电动动机机的的人人为为机机械械特特性性，因因为为它它是是分分析析异异步步电电动动机机启启动动、调调速速、制制动动工工作作状态的依据；状态的依据；对对异异步步电电动动机机铭铭牌牌数数据据、额额定定值值的的含含义义要要非常熟悉；非常熟悉；掌掌握握异异步步电电动动机机直直接接启启动动和和 Y-Y-降降压压启启动动的的条条件件和和优优缺缺点点，线线绕绕式式异异步步电电动动机机转转子子串串电电阻阻的的启启动动、调调速速和和制制动动，以以及及各各种种启启动方法的应用场合；动方法的应用场合；本章小结本章小结掌掌握握异异步步电电动动机机变变频频调调速速和和变变极极对对数数调调速速的特性与优缺点。的特性与优缺点。难点难点本本章章在在分分析析问问题题时时较较难难理理解解的的是是定定子子旋旋转转磁磁场场与与转转子子运运动动的的相相对对性性和和电电动动机机的的制制动动过程。过程。本章小结本章小结