大学本科第七章交流电动机
《交流电动机原理》课件
3 感应电动势的产生
描述交流电动机产生感应电动势的过程。
交流电动机的性能参数
1 额定功率和额定电压
解释额定功率和额定电压在电动机性能中的重要性。
2 定子电流和功率因数
讨论定子电流和功率因数对电动机性能的影响。
3 效率和转矩
介绍电动机的效率和转矩，以及其在工作过程中的应用。
交流电动机的控制
1 交流调速的方式
探讨交流电动机常见的 调速方式，如变频调速 系统等。
2 变频调速系统
介绍变频调速系统在交 流电动机控制中的应用 和优势。
3 直接转矩控制系统
说明直接转矩控制系统 在电动机控制中的作用。
交流电动机的应用
1 工业领域
介绍交流电动机在工业领域的广泛应用，如制造业、能源等。
2 家用电器领域
讨论交流电动机在家电产品中的应用，如洗衣机、空调等。
《交流电动机原理》PPT 课件
在这个《交流电动机原理》的PPT课件中，我们将深入探讨交流电动机的工 作原理、构造和性能参数等基础知识。
电动机基础知识
1 电机的分类
介绍各种类型的电机动机的内部构造，包括定子、转子等组成部分。
3 电机的工作原理
讨论电机如何转换电能为机械能的基本原理。
交流电动机的构成
1 定子和转子
说明定子和转子在交流电动机中的作用和结构。
2 端盖和轴承
介绍端盖和轴承的功能及其在电动机中的重要性。
3 冷却系统
讨论交流电动机使用的冷却系统，以确保电机正常运行。
交流电动机的工作原理
1 交流电动机的转子运动
2 磁势线的作用
解释交流电动机中转子的旋转运动原理。
讨论磁势线如何影响电动机的工作。
《交流电动机》课件
交流电动机的转速控制方法
1 电阻调速
2 变频调速
3 矢量控制
通过改变转子电阻来改变转 速。
通过调节电源频率来改变转 速。
实时监测电机运行状态并调 节力矩和转速。
额定功率及以下交流电动机的维护保养
定期清洁
清除灰尘和其他杂质，并确保散 热良好。
润滑
定期检查和更换润滑油。
转子运动
2
转子由于磁场的变化而受到电磁力的作用，
产生转动力矩。
3
转子滑差
转子滑差决定了转速与旋转磁场之间的相对 运动。
交流电动机的构造和组成部分
定子
由定子线圈和铁心组成，产生旋转磁场。
转子
由铁芯和绕组组成，受到旋转磁场的作用。
Байду номын сангаас
端盖
将定子和转子安装在一起，并提供机械支撑。
轴承
支撑转子并降低摩擦。
交流电动机的工作性能参数
密封检查
检查密封件并更换损坏的密封件。
额定功率 额定电压 效率 功率因数
电动机设计和制造的标称功率。 电动机设计和制造的标称电压。 电动机的输出功率和输入功率之间的比率。 电动机的实际功率和视在功率之间的比率。
交流电动机的启动方式和运行控制
1
星三角启动
2
先将电动机连接成星形，然后切换为三角形。
3
直接启动
电动机在额定电压下直接启动。
变频启动
《交流电动机》PPT课件
交流电动机是现代工业中最常见的电动机类型之一。本课件将深入介绍交流 电动机的基本原理、分类及应用、工作原理、构造和组成部分等内容，旨在 为大家提供全面且深入的了解。
交流电动机的基本原理
吉林大学电工学1第7章 电动机
起动瞬间 n=0，s=1
R2↑→I2↓→Ist↓ R2↑→ Tst ↑
n
R2
R2+Rst
Tst’ Tst”
T
绕线式异步电动机的转 子串电阻起动，不仅限制起 动电流，同时增大起动转矩。 因此，绕线式异步电动机比 鼠笼式异步电动机的起动性 能好。
返回
三、反
转
正转 反转
三相异步电动机的转向决 定于旋转磁场的转向,而旋转 磁场的转向又与通入三相定子 绕组的电流相序有关, 因此, 改变相序即可改变转向。 只要将三相定子绕组接电源的 三根线中任意两根对调即可。
sm
1
U1 ’
电压不足，会造成电流增 s 大，电机发热。
返回
临界转差率sm与R2成正比。
最大转矩Tmax与R2无关。
R2’ < R2”
Tmax
T R2’ R2”
1
2. 机械特性 sm’ sm”
s
在电源电压U1不变时，电动机的转速n 和电 磁转矩T 间的关系称为电动机的机械特性。
返回
n = f (T) 机械特性曲线可由转矩特性曲线得来： n n > nm(AB段）： 为稳定工 n1 A 作区（s 较小），具有硬特 nN 性，即电动机具有自动适应 nm B 负载能力。 TL↑→T ＜TL→n ↓ →s ↑ →T ↑ → T =TL T
返回
定子接线端的连接
C A B
Z
W2 U1 V1
X
U2 W1
Y
V2
△接 接
返回
第二节 三相异步电动机的工作原理
旋转磁场
转动原理
转差率
返回
一、旋转磁场
1、旋转磁场的产生
定子三相绕组对称，且空间上互差120°， 接成形。 iA A U Y Y X W V Z iC C iB B
第7章 交流电动机
7.4 三相异步电动机的转矩与机械特性 7.4.1转矩公式 ：
转子中各载流导体在旋转磁场的作用下, 受到电 磁力所形成的转距之总和，称为电磁转矩。
T KTΦm I2 cos 2
常数
旋转磁场 每极磁通
转子电流
转子电路的 功率因数
第8章 交流电动机
7.1 三相异步电动机的构造 7.2 三相异步电动机的转动原理 7.3 三相异步电动机的电路分析 7.4 三相异步电动机的转矩与机械特性 7.5 三相异步电动机的起动 7.6 三相异步电动机的调速 7.7 三相异步电动机的制动 7.8 三相异步电动机的铭牌数据
返回
本章要求：
1. 了解三相交流异步电动机的基本构造和转动 原理。
旋转磁场与定子导体间的相对速度为 n0 ，所以
f1
pn0 60
f 1= 电源频率 f
7. 3. 2 转子电路
1. 转子感应电动势频率 f 2 ∵定子导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转子 导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而 变化
旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同
定子感应电势频率 f 1 转子感应电势频率 f 2
n
100%
s 转子转速亦可由转差率求得：
通常异步电动机额定运行时:
n (1
s （1 ~
9）)%n0
电动机起动瞬间: n 0, s 1（转差率最大）
思考题 说明三相异步电动机在何种情况下 其转差率为下列数值:
(1)s=1; (2)0<s<1; (3)s=0; (4)s<0。
（1）电动机在起动时；
600
60
第七章三相交流电机答案
第七章 三相交流异步电动机答案班级 姓名 学号1．额定功率都是4kW 的Y112M-4型和Y160M 1-8型三相异步电动机，其额定转速分别为1440r/min 和720r/min 。
它们的额定转矩各为多少？请说明电动机的极数、转速和转矩三者之间的关系。
解：Y112M-4电动机： T N =9550×P N /n N =9550×4/1440=26.53N ·mY160M 1-8电动机：T N =9550×P N /n N =9550×4/720=53.06N ·m 这说明电动机磁极对数越多，转速越低，而电动机的转矩越高。
2．Y112M-4型三相异步电动机，已知相关数据为U N =380V ，△接法，I N =8.8A ，P N =4kW ，ηN =0.845，n N =1440r/min 。
求：⑴在额定状态下的功率因数及额定转矩；⑵若电动机的起动转矩为额定转矩的2.0倍时，采用Y-△降压起动时的起动转矩。
解：⑴817.0845.08.838031043cos cos 33=⨯⨯⨯⨯==∴=N N N N N NN N N N I U P I U P ηϕϕηΘ53.261440495509550=⨯==n N N n P T N ·m ⑵ 06.53253.260.2=⨯==N st T T N ·m 69.1706.533131=⨯==st stY T T N ·m 3．有一台四极、50Hz 、1425r/min 的三相异步电动机，转子电阻R 2=0.02Ω，感抗X 20=0.08Ω，E 20=20V 。
求：⑴电动机在起动瞬间（n =0，s =1）时转子电流I 20，功率因数cos ϕ20；⑵额定转速时的E 2、I 2和cos ϕ2。
比较上述两种情况能得出什么结论？ 解：⑴ 24108.002.02022220222020=+=+=XR E I A 241.008.002.002.0cos 2222022220=+=+=XR R ϕ⑵ 05.015001425150011=-=-=n n n s N N 所以 12005.0202=⨯==sE E V 49)08.005.0(02.02005.0)(2222022202=⨯+⨯=+=sX R sE I A98.0)08.005.0(02.002.0)(cos 222202222=⨯+=+=sX R R ϕ4．Y180L-6型三相异步电动机的额定电压为660/380V ，Y/△接法，接到工频线电压为380V 的电源上运行，测得I l =30A ，P 1=16.86kW 。
《电子电工学》第7章交流电动机
结论： 结论： 在定子绕组中通以三相交流电后， 在定子绕组中通以三相交流电后，产生磁极对数 P=1的旋转磁场，且电流变化一个周期，合成磁场在 的旋转磁场， 的旋转磁场 且电流变化一个周期， 空间旋转一周360°。 空间旋转一周 ° 2.旋转方向 旋转方向 三相绕组按U1-V1-W1相序连接产生的旋转磁场 三相绕组按 按顺时针方向旋转与电源的相序一致。若将三根电 按顺时针方向旋转与电源的相序一致。 源线的任意两根对调，旋转磁场按逆时针方向旋转。 源线的任意两根对调，旋转磁场按逆时针方向旋转。 3.旋转磁场的转速：同步转速n0 旋转磁场的转速：同步转速 旋转磁场的转速
0〈S〈1
3.电磁转矩 电磁转矩
是由于转子绕组在旋转磁场中受力而产生的， 是由于转子绕组在旋转磁场中受力而产生的，对转轴形 成的力矩的总和。 成的力矩的总和。 可以证明： 可以证明：
′ T = CT U
2 1
R + (sX 20 )
2 2
sR 2
2
电动机平稳运行时， 电动机平稳运行时，满足转矩平衡方程式
（二）降压起动
起动时先降低定子绕组上的电压，待转速升高到额定值 起动时先降低定子绕组上的电压， 再把电压恢复到额定值。 时，再把电压恢复到额定值。 减压起动可以减小起动电流，但起动转矩也同时减小。 减压起动可以减小起动电流，但起动转矩也同时减小。 适用于轻载或空载情况下起动。 适用于轻载或空载情况下起动。
电动机才能正常起动。 只有满足 1/3 Tst＞TL时，电动机才能正常起动。
Y-△降压起动的条件 △
• 正常运行时电动机定子绕 组是三角形连接。 组是三角形连接。 • 在起动转矩大于3倍的负 载转矩时可以采用。 载转矩时可以采用。
QS FU
《交流电动机》课件
六、交流电动机的维修保养
清洗
定期清洗电机和附件的表面，保持良好的散热性能。
2
润滑
定期进行润滑以减少摩擦损失，延长电动机寿命。
3
检测
定期检测电机的运行状态，发现问题及时修复。
4
故障排除
对电动机故障进行排除和修复，确保其正常运行。
七、结语
1 交流电动机的重要性
作为现代工业的核心装置，交流电动机在各个领域发挥着重要作用。
磁场理论
交流电流在定子线圈中形成旋转磁场。
2
电机动作原理
旋转磁场与转子导体交互作用，产生转矩，驱动转子旋转。
四、交流电动机参数与性能
额定电压 额定功率 额定电流 额定转速 效率与功率因数
电动机设计使用的标称电压。 电动机在额定转速和额定电压下的输出功率。 电动机在额定电压下的输入电流。 电动机在额定电压下的转子转速。 电动机的能量转换效率和功率因数。
原理
通过磁场相互作用产生转矩， 驱动电动机运转。
优点
高效、可靠、成本低、适用 于各种场景。
二、交流电动机的分类
1 按转子结构分
分为异步电动机、同步电动机、混合型电动机。
2 按励磁方式分
分为励磁型电动机和非励磁型电动机。
3 按转速分
分为高速电动机、中速电动机和低速电动机。
三、交流电动机的工作原理
1
2 未来发展趋势
随着科技的进步，交流电动机将继续创新，实现更高效、更智能的应用。
3 引领电机行业创新发展的现代工具——数字化仿真技术
数字化仿真技术为交流电动机的设计、优化和测试提供了强有力的工具。
《交流电动机》PPT课件
欢迎大家来到《交流电动机》PPT课件。在本课程中，我们将深入了解交流电 动机的原理、分类、工作原理、参数与性能、应用领域、维修保养以及未来 趋势。让我们一起探索这个引领电机行业创新发展的重要主题。
第七节交流电动机
电工技术课程授课教案如以Y132M-4型电动机为例输入功率 1l l 3338015.40.85W 8.6kW P U I COS ϕ==⨯⨯⨯= 输出功率 2N 7.5kW P P ==效率 217.5100%100%87%8.6P P η=⨯=⨯= 6. 绝缘等级绝缘等级是按电动机及绕组所用绝缘材料在使用时的最高容许温度来划分。
一般有A （105℃）、E(120℃)、 B(130℃)、 F(155℃)、 H(180℃)等几个等级。
7. 接法接法是指定子三相绕组的联结方法。
一般鼠笼式电动机接线盒中有六根引线，即1U 、1V 、1W 、2U 、2V 、2W 。
其中，1U 、2U 是第一相绕组的首端末端； 1V 、2V 是第二相绕组的首端末端； 1W 、2W 是第三相绕组的首端末端。
这六个出线端在连接电源之前必须正确联结。
联结方式有星形（Ｙ），三角形接法（△）,如图7-5a 和7-5b 所示。
当tω=0时，由三相电流的表达可知：u0i=；vi为负值，电流从2V流入，1V流出；wi为正，电流从1W流入，2W流出。
电流流入端用⊗表示，电流流出端用e表示，利用右手螺旋定则，可以确定当tω=0瞬间，由三相电流合成的磁场方向如图7-8a 所示。
当60tω=︒时，ui为正，vi为负；wi=，合成磁场如图7-8b所示。
可见，合成磁场轴线相对于tω=0瞬间，顺时针旋转60︒角。
当120tω=︒与180tω=︒时，合成磁场分别如图7-8c、d所示。
合成磁场相对于0tω=时，在空间又转过了120︒和180︒角。
由上述分析得出，当三相定子绕组通入三相对称电流后，它们共同产生的合成磁场是随电流的交变而在空间不断地旋转着，这就是旋转磁场。
旋转磁场同磁极在空间旋转所起的作用是一样的。
2. 旋转磁场的转向由图7-7可以看出，三相交流电的变化次序为正相序，即：U相达到最大值→V 相达到最大值→W相达到最大值→U相……，则产生的旋转磁场的旋转方向也为U相→V相→W相→U相，即与电流的相序一致。
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1、有一 个旋转的 磁场
2、转子 跟着磁场 转动
7. 2. 1 旋转磁场
1.旋转磁场的产生 定子三相绕组通入三
相交流电(星形联接)
i1
U1
W2 U2
i2 W1
V2 V1
i1 Im sint
i2 Im sint 120 i3 Im sint 120
Im i i1 i2 i3
o
t
i3
Im i i1 i2 i3
W1
S V1
U2
p 1
t 0
若定子每相绕组由两个线圈串联 ，绕组的始端之间互差60°，将形成两
对磁极的旋转磁场。
i1
U1
U2 U'1
i3
W1
W'W1 '2V'U2 '2 W2 V'1
V2
V1
i2
Im i i1 i2 i3
V2 U1 •
W1
N W2
•
U2
S
V1
•
V1
S
U2
W2 • N W1
U1 V2
2、极对数P与绕组首端之间相差角度是什么样的关系？与同步转数的关系？
3、电动机的转动原理是什么？
4、定子旋转磁场对定子的转速、定子旋转磁场对转子的转速、转子旋转磁场对转 子的转速、转子旋转磁场对定子的转速、转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速各是 什么？
5、书P170 习题7.2.2
6、在起动瞬间即n = 0、s =1时， f 2、 E2 、X2、I2、cos2各有什么特征？
7、T～s特性中，当U1减小、R2增加、R2=X20时，各相关物理量会有什么样的变化 ？
8、三相异步电动机为什么不在最大转矩处或接近最大转矩运行？电动机起动的条 件什么？
9、Y－ 换接起动适合于什么情况下的起动？与直接起动相比，起动电流、起动转 矩会有什么样的变化？
10、自耦降压起动适合于什么样条件下的异步电动机？与全压起动相比，起动电流 、起动转矩会有什么样的变化？
U2
V1
t 60 合成磁场
旋转60°
U1 V2
S
W1
NW2
U2
V1
t 90 合成磁场
旋转90°
n0
U1
V2 N
W1
S
U2
t 0
W2 V1
V2
W1 S
U2
t 60
60
U1
N
W2
V1
U1 V2
S
W1
NW2
U2
V1
t 90
定子绕组中通过的交流电按顺时针方向变化时，其产生的合成磁场也按顺 时针方向旋转，设其转速为n0——同步转速(定子转速）
11、熟记三相异步电动机铭牌数据中各物理量的意义。书P170 习题7.2.1 7.4.1
第7章 交流电动机 作用：将电能
电动机的分类：
转化为机械能
同步电动机
交流电动机 异步电动机 三相电动机
电动机
单相电动机
他励、并励电动机
直流电动机 串励、复励电动机
笼型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
P=4
四个旋转磁场
绕组首端之间相差角度=120°/ P
旋转磁场的转速取决于
4.同步转速n0与极对数P的关系 磁场的极对数
p=1时，ωt＝从00到1800经历1800时，磁场也在空间旋转了1800， 当电流变化一周期，磁场也在空间旋转一转。
设电流频率为f1 (次/秒) ，那么每分钟旋转磁场的转速为：
同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。
转子: 在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。
7
笼型电动机与绕线型电动机的的比较：
笼型： 结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改
变电动机的机械特性。
绕线型： 结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子
外加电阻可人为改变电动机的机械特性。
7.2 三相异步电动机的转动原理
当定子绕组通入三相电流后，他们共同产生的合成磁场随电流的交 变而在空间不断旋转，也就是旋转磁场。
分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的 磁场，即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°
2.旋转磁场的旋转方向 任意调换两根电源进线
i1
U1
取决于三相电流的相序
IImm i i1 i2 i3
0o 60°
首页 第7章 交流电动机
第7章 交流电动机
7.1 三相异步电动机的构造 7.2 三相异步电动机的转动原理 7.3 三相异步电动机的电路分析 7.4 三相异步电动机转矩与机械特性 7.5 三相异步电动机的起动 7.6 三相异步电动机的调速 7.7 三相异步电动机的制动 7.8 三相异步电动机铭牌数据
O
极对数 p 2
t
每相绕组只有一个
线圈，绕组的始端
P=1
一个旋转磁场 三相异步
之间相差120°
电动机的
极数
每相绕组有两个线 圈，绕组的始端之
P=2
二个旋转磁场
——旋转 磁场的极
间相差60°
数
每相绕组有三个线 圈，绕组的始端之 间相差40°
P=3
三个旋转磁场
每相绕组有四个线 圈，绕组的始端之 Байду номын сангаас相差30°
()电流入 V2
U1 n0
o
W2
t W1
规定 i : “+” i : “–”
首端流入，尾端流出。 尾端流入，首端流出。
V1 U2
(•)电流出
i 三相电流合成磁 Im
i1
i2
i3
场 的分布情况
o
90°
t
n0
U1
V2 N
W2
W1
S U2
V1
t 0 合成磁场
方向向下
600
60
U1 V2
N
W2
W1 S
t
V2 U2
i2 V1
i3
W2 W1
AU1
W2 S
结论： 任意调换两根
V2
电源进线，则旋转 V1
磁场反转。
N t 0 U2
W1
n0
U1 W2
V1 U2
V2 W1
t 60
3.旋转磁场的极对数P
i1
i Im
i1
i2
i3
U1
W2 U2
o
t
i2 W1
V2 V1
i3
U1
V2 N
当三相定子绕组按
W2
图示排列时，产生一对 磁极的旋转磁场，即：
7.1 三相异步电动机的构造
1.定子
铁心：由内周有槽 的硅钢片叠成。
三相绕组
U1 --- U2 V1 --- V2 W1--- W2
机座：铸钢或铸铁
笼型
2.转子 绕线型
铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。 (1)笼型转子
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
第7章 交流电动机
本章要求：
1. 了解三相交流异步电动机的基本构造和转动 原理。
2. 理解三相交流异步电动机的机械特性，掌握 起动和反转的基本方法, 了解调速和制动的 方法。
3. 理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。
第七章预习内容：
1、旋转磁场是如何产生的？什么是同步转速？任意调换两根电源进线，旋转磁场 是否会反转？
n0 60 f1 (转/分） Im i i1 i2 i3
工频：f1 50 Hz
O
n0 3000 (转/分）
t
U1
V2 N
W2
W1
S
U2
V1
U1
V2 S