第七章交流电机34汇总
《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。
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的铭牌数据7.9三相异步电动机的选择7.10同步电动机(略)7.11单相异步电动机1.了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理;本章要求：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7章 交流电动机电动机的分类：笼型电动机 线绕型电动机 同步电动机 异步电动机 电动机交流电动机直流电动机 他励、并励电动机串励、复励电动机第7章 交流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、起动、反转和调速的方法 。
7.1 三相异步电动机的构造转子 定子 壳体1.定子铁心：由内周有槽的硅钢片叠成。
U 1 --- U 2V 1 --- V 2W 1--- W 2三相绕组 机座：铸钢或铸铁2.转子 (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。
笼型绕线型铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。
笼型转子 铸铝的笼型转子(2) 绕线型转子同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。
绕线型异步电动机的构造转子: 在旋转磁场作用下, 产生感应电动势或电流。
风罩风扇 后端盖定子铁心出线盒定子绕组 转子绕组转子铁心前端盖 机座 三相异步电动机的构造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。
Y系列三相异步电动机YR系列绕线转子三相异步电动机7.2三相异步电动机的转动原理7. 2. 1 旋转磁场()()︒+=︒-==120sin 120sin sin m 3m 2m 1t I i t I i tI i ωωω 定子三相绕组通入三 相交流电(星形联接)1.旋转磁场的产生 U 2i U 12V 1V 2W 1W 21i 3i L 1L 3L 2i3i 1i 2i mI otωU 1V 2W 1V 1W 2U 2n 规定i : “+” 首端流入，尾端流出。
电工学课件第7章交流电动机
3. 转子转速
n n0
如果: n n0
转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切
割转子导条
无转子电动势和转子电流
无转矩
且一定 n n0
异步电动机
4. 电动机正常运行情况
电磁转矩T
转矩
机械负载转矩T2 空载损耗转矩T0
阻转矩TC = T2+T0 ≈T2
电动机长期稳定运行时，T = T2，即匀速转动。
s
n0 n0
n
100%
起动瞬间：s = 1
运行中:
0 s1
s (1 ~ 9)%
亦可由转差率求转子转速 n (1 s)n0
例：一台三相异步电动机，其额定转速
n = 975 r/min，电源频率 f1 = 50 Hz。试求 电动机的极对数和额定负载下的转差率。
解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转 速的关系可知：n0=1000 r/min , 即 p=3
iC
工频：f1 50 Hz
o
t
n0 3000 (转/分 ）
A
NZ
Y
B
C
S
X
A
SZ
Y
B
C
N
X
A
NZ
Y
B
C
S
X
p=2时
C
Y A
N
•Z
•
X
B
S
S
B
X
•
Z • N C
A Y
t 0
i Im
iA
iB
iC
o
t
30
Y C
S
A
N
Z •B
n0
X
•
•
交流电机理论整理
交流电机理论从电磁观点看，交流电机可看作一些相互耦合的线圈。
这些线圈包括定子绕组、转子绕组等。
根据励磁方式的不同，交流电机又分为同步电机、异步电机、永磁电机等。
在下面的分析中，假定交流电机为理想电机，即：1） 忽略铁心磁饱和的影响，导磁系数为常数；2） 电机磁路和绕组完全对称；3） 忽略谐波磁动势，谐波磁通及相应的谐波电动势的影响。
电流产生磁势，磁势产生磁通，磁通感应电压，电压产生电流。
图1 三相交流电机绕组分布示意图特点：三相绕组（无论是定子还是转子）在空间按逆时针排列，转子也按逆时针方向旋转，这样保证了正常运行时abc 的相序。
转子a 相轴线（记为r α轴，与之超前垂直的为r β轴）与定子A 相轴线（记为sD 轴，与之超前垂直的为sQ 轴）的夹角为θr （超前），磁链在空间按正弦规律分布。
电能是传输、使用最为便捷的二次能源！但是往往需要借助“电能——机械能转化装置”才能实现利用电能对负载的驱动！交流电机的空间矢量模型1.1 定子磁势和定子电流的空间矢量（静止坐标系）(space-phasors of stator and stator currents)假定ABC 三相定子绕组是随时间任意变化的电流i SA (t ), i SB (t ), i SC (t )，但满足：i S0(t )＝i SA (t )＋i SB (t )＋i SC (t )＝0 (1-1) 假定绕组有效匝数为N se ＝N s K ws ，N s 为绕组匝数，K ws 为绕组系数，那么三相定子绕组电流产生的空间磁势可表示为：(1-2) 式中：θ是用来表示空间位置的空间角（空间任意一点处与A 相定子绕组轴线之间的夹角） 定义：定子电流空间矢量为(1-3) 定子磁势空间矢量为(1-4) 式中：a ＝e j2π/3，a 2＝e j4π /3 为空间位置算子，()sA f t 、()sB f t 、()sC f t 分别各相磁势空间矢量 注解：方程(1-3)的推导过程如下令 (1-5) 其中s θ为定子A 相电流的初始相位，又(1-6) 将式(1-5) 、(1-6)代入式(1-3)，并整理可得(1-7) 所以(1-8) 式(1-3)里面之所以有2/3，是因为此处采用的等幅值变换，使()s i t 的模值与()S i t 的幅值相等，便于后面的计算。
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
《交流电机的应用》课件
汽车工业
交流电机在汽车工业中的应用 还在不断扩大，未来将逐步替 代内燃机，实现汽车工业的低 碳化。
交流电机在医疗设备中的应用
X射线电影机
交流电机用于X射线电影机的电控部分，可 精确调整成像灯、钨丝电极的位置，确保成 像精准。
交流电机在航空航天中的应用
1
飞机飞行
交流电机应用于驱动飞机的起落架
火箭发射
2
和油泵等设备上，同时还用于飞机 中的空调和马达等。
交流电机在火箭发射过程中发挥着
非常重要的作用，如发射塔、升空
的轮胎、远程定位设备等都使用了
3
卫星应用
电 powered 设备。
交流电机在卫星的环境控制和姿态
控制等许多方面都占有非常重要的
超声波清洗器中用到了磁悬浮无刷电 机或电机降噪系统等交流电机驱动的 技术。
交流电机在交通运输中的应用
公共交通
交流电机广泛应用于地铁、铁 路、有轨电车以及公共汽车等 公共交通领域中，是绿色交通 的重要组成部分。
个人出行工具
交流电机也用于电瓶车、电动 摩托、电动自行车等绿色交通 出行工具的动力装置。
铁路交通
也叫感应电机，其简单易制造， 广泛用于家用电器和工业设备。
同步电机
称为永磁同步电机，其效率高 且运行更稳定，被广泛应用于 工业和交通运输领域。
磁阻电机
磁阻电机使用削弱磁通，创造 转子转动的转矩，被广泛应用 于搅拌器、洗衣机等家用电器。
无刷电机
无刷电机结构相对简单可靠， 控制灵活，一般应用于办公、 家用电器。
永磁同步电机的工作原理
1
同步运转
同步电机在运行时转速保持恒定，与
第七章_三相正弦交流电路
U BC U B U C
U CA U C U A
UA
U AB 2U A cos30 3U A
U B 30
U C U BC
一般写为
Ul 3U p
第七章 三相电路
U AB 3 U A 30 U BC 3 U B 30 U CA 3 U C 30
三相负载的连接: 三相负载也有 Y和 D两种接法，至于采用哪种方 三 相 法 ，要根据负载的额定电压和电源电压确定。
四 线 制 当负载额定电压等于电源相电压时采用星形联接；
当负载额定电压等于电源线电压时采用三角形联 接。
负载星形联接的三相电路 三相四线制电路 ~ A B C N
~
当单相负载 的额定电压等 于电源的相电 压，应将负载 接在相线与中 不对称负载 性线之间，形 单相负载组成的不 成星型联接。 对称星型联接三相负载
第七章 三相电路
三相电源星形联接方式下相电压和线电压之间的关系：
A
+
uA
N + -
u AB u A uB
N
uBC uB uC
uB
+
uC
uCA uC u A
B C
第七章 三相电路
用相量表示：
U A U CA
U AB U A U B
UC
30
U AB U B
u A uB uC 0
U AU B UC 0
由相量图可知，三相电压相量和为零，即
这三组大小相等，频率相同，相位依次相差 120 的三 相电压，称为对称三相电压。对称三相电压是三
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L3 L2
合刀闸开关Q Q
FU
L1 Q2上合： 切除自耦变
压器，全压
工作。
Q2
Q2下合： 接入自耦变
压器，降压
起动。
自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时 联成 Y形不能采用Y－起动的鼠笼式异步电动机。
定子
转子
起动电阻
R
R•
R 电刷
滑环
起动时将适当的R 串入转子电路中，起动后将R 短路。
I2st
（1）起动电流
cos 2
O
中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5-7 倍。 1 s
原因：起动时 n 0 ，转子导条切割磁力线速度很大。
转子感应电势
起动转矩=1-2额定转矩
转子电流
起动电流越小越好
定子电流 ★ 频繁起动时造成热量积累，致使电机过热 ★ 大电流使电网电压降低，影响其他负载
6.6笼式电动机起动方法：
电机起动时的转矩。
n
n
T
K
R22
sR2 (sX 20 )2
U12
0
其中 n 0 (s 1)
T
Tst
则
Tst
K
R22
R2 ( X 20 )2
U12
Tst体现了电动机带载起动的能力。若Tst TL 电机能
起动，否则将起动不了。
6.5 三相异步电动机的起动T I2，cos 2
I2
1.起动性能与两个因素有关:
E20 R2 ( X 20 )2
R I2
I1
转子电路串电阻起动的特点
若R2选得适当，转子电路串电阻起动既可以 降低起动电流，又可以增加起动转矩。
常用于要求起动转矩较大的生产机械上。
n
n0
R2 R'2
R2 R2
Tst
K
R2U12
R22
X
2 20
R2 Tst
O
TstTstTmax T
一、三相异步电动机的起动
返回
（1）最大转矩 Tm：ax
n
n
0
T
K
R22
sR2 (sX 20 )2
U12
求解：
T S
0 得：sm
Tmax
KU12
1 2 X 20
R2 X 20
n
最大转矩与与转子的电阻无关
R2
电压越大最大转矩就越大
U1 U2
T U3
Tm ax
R'2
T
0
R2 R'2
Tmax
KU12
1 2TN
三相异步机 K M 1.8 ~ 2.3
注意：
（1）三相异步机的
Tm
a
和电压的平方成正比，所
x
以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。
（2）工作时，一定令负载转矩
TL
Tm
a
，否则
x
电机将停转。致使
n 0 (s 1) I2 I1 电机严重过热
( 3 ) 起动转矩 Tst：
T KTΦm I2 cos 2
I2
E2
R22
X
2 2
sE20 R22 (sX 20 )2
I2，cos 2
cos2
R2
R22
X
2 2
R2 R22 (sX 20 )2 O
I2
cos 2
1s
T KTΦm
R2 R22 (sX 20 )2
sE20 R22 (sX 20 )2
T
K
R22
sR2 (sX 20 )2
（1） 直接起动
20-30千瓦以下的异步电动机一般采用直接起动
★ 方法简单，但起动电流较大，影响电网上其它负载。
（2） 降压起动(目的减小起动电流)
★ 在起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，以
减小起动电流，鼠笼式电动机常用的降压起动方法有
Y－换接起动和自耦降压起动。
I2，cos 2
I2
cos 2
PN
2nN
9550
PN (千瓦) nN (转 / 分)
（牛顿•米）
60
电动机的自适应负载能力 电磁转矩随负载的变化而自动调整的能力
TL n S I2 T 至新的平衡。此过程中， I2 时， I1 电源提供的功率自动
增加。
遇强则强，遇弱则弱
n
常用 特
n
性段
0
T
自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要
转差率： s n0 n 1000 960 0.04
n0
1000
f2 sf1 0.04 50 2Hz
6.3三相异步电动机的转矩与机械特性
W M p M
T
P 0
P
2no
60
KT 常数
Φ 每极磁通 m
T KTΦm I2 cos 2
I 转子电流 2
转子电路的功率因数 2
6.3三相异步电动机的转矩与机械特性
U12
2、机械特性曲线
T
K
R22
sR2 (sX 20 )2
U12
由转矩公式得特性曲线：
T
s
0
1
n (1 s)n0
n (T )
n n0
T
三个重要转矩
( 1 ) 额定转矩 TN ：
电机在额定电压下，以额
n
n nN0
定转速 nN 运行，输出额 定功率 PN 时，电机转轴
上输出的转矩。
T
TN
TN
三相异步电动机的起动是指从电动机接人电网开 始转动，到达正常运转为止的这一过程
（1）起动电流尽可能小； （2）起动转矩要足够大； （3）起动所需用的设备简单、经济、操作方便； （4）起动过程中的功率损耗要尽量小。
§7.6 三相异步电动机的调速
由 n 1
得调速方法：
sn0
1
s 60 f1
p
1. 变频调速 2. 变极对数
n0
60 f1 p
(转/分）
f1
pn0 60
f2
n0 n 60
p
n0 n0
n
n0 p 60
sf1
f2 sf1
例1：三相异步电动机 p=3，电源f1=50Hz，电机额定
转速nN=960r/min。
求：转差率s，转子电动势的频率f2
同步转速：n0
60 f1 p
60 50 3
1000 r
/ min
A
Ul
IlY
ZX
CY
B
Ul
Il
ZA
C
X
Y
B
起动
U P
1 3
U
P
正常运行
T
stY
1 3
T St
降压起动时的起动转矩 为直接起动时的 1
3
降压起动适合于空载或轻载起动的场合
★ Y－ 起动注意事项： （1）仅适用于正常接法为三角形接法的电动机。 （2） 起动电流减小的同时，起动转矩也减小
(2) 自耦降压起动
特点（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油 门，才能带动新的负载。）(讨论下段是否具有此功能)
硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。
软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起
动特性好。
n
硬特性 （R2小）
软特性 （R2大）
T
0
不同场合应选用不同的电动机。如金属切削，选硬特
性电机；重载起动则选软特性电动机。
O 1s
（2） 降压起动(目的减小起动电流)
● (+a)YI－lY换接U起1动
Z
Ul
W2 U2
－ W1
V1
V1
I l
+ Ul
W2 U1 Z
－ W1
U2
V2 V1
起动
正常运行
z 设：电机每相阻抗为
I l
Ul Z
3
IlY
Ul 3Z
降压起动时的电流 为直接起动时的 1
3
I lY 1 I l 3
● Y－换接起动