第五章課件(電機(jī))

1、第五章第五章 感應(yīng)電機(jī)感應(yīng)電機(jī)5.1 感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)5.2 三相感應(yīng)電動機(jī)的磁動三相感應(yīng)電動機(jī)的磁動勢和磁場勢和磁場5.3 三相感應(yīng)電動機(jī)的電壓三相感應(yīng)電動機(jī)的電壓方程和等效電路方程和等效電路5.4 感應(yīng)電動機(jī)的功率感應(yīng)電動機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程方程和轉(zhuǎn)矩方程5.7 感應(yīng)動機(jī)感應(yīng)動機(jī) 的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率曲線轉(zhuǎn)差率曲線 臨沂大學(xué)臨沂大學(xué)5.5 籠型轉(zhuǎn)子的極數(shù)、籠型轉(zhuǎn)子的極數(shù)、相數(shù)和參數(shù)計算相數(shù)和參數(shù)計算5.6 感應(yīng)電動機(jī)參數(shù)感應(yīng)電動機(jī)參數(shù)的測定的測定5.8 感應(yīng)電動機(jī)的工感應(yīng)電動機(jī)的工作特性作特性5.9 感應(yīng)電動機(jī)的起動，感應(yīng)電動機(jī)的起動，深槽和雙籠感應(yīng)電動機(jī)深

2、槽和雙籠感應(yīng)電動機(jī)5.10 感應(yīng)電感應(yīng)電動機(jī)的調(diào)速動機(jī)的調(diào)速5.11 單相感應(yīng)單相感應(yīng)電動機(jī)電動機(jī)5.13 感應(yīng)發(fā)電機(jī)和感應(yīng)發(fā)電機(jī)和直線感應(yīng)電動機(jī)直線感應(yīng)電動機(jī)l本章主要研究：本章主要研究：定、轉(zhuǎn)子間靠電磁感應(yīng)作用，在定、轉(zhuǎn)子間靠電磁感應(yīng)作用，在轉(zhuǎn)子內(nèi)感應(yīng)電流以實現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的感應(yīng)電機(jī)。轉(zhuǎn)子內(nèi)感應(yīng)電流以實現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的感應(yīng)電機(jī)。感應(yīng)電機(jī)一般都用作電動機(jī)，在少數(shù)場合下，亦感應(yīng)電機(jī)一般都用作電動機(jī)，在少數(shù)場合下，亦有用作發(fā)電機(jī)的。有用作發(fā)電機(jī)的。l本章先說明空載和負(fù)載時三相感應(yīng)電動機(jī)內(nèi)的磁本章先說明空載和負(fù)載時三相感應(yīng)電動機(jī)內(nèi)的磁動勢和磁場，然后導(dǎo)出感應(yīng)電動機(jī)的基本方程和動勢和磁場，然后導(dǎo)出感

3、應(yīng)電動機(jī)的基本方程和等效電路，最后分析它的運(yùn)行特性和起動、調(diào)速等效電路，最后分析它的運(yùn)行特性和起動、調(diào)速等問題。等問題。 一、感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)一、感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)感應(yīng)電機(jī)感應(yīng)電機(jī)定子繞組定子繞組（圖片）（圖片）定子鐵心定子鐵心（圖片、（圖片、槽形槽形）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子機(jī)座機(jī)座（圖片）（圖片） 籠型籠型 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心（圖片）（圖片）轉(zhuǎn)軸（圖片）轉(zhuǎn)軸（圖片）轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組繞線型繞線型 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)定子定子5.1 5.1 感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)二、二、感應(yīng)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)感應(yīng)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài) 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 之差稱為轉(zhuǎn)差。轉(zhuǎn)之差稱為轉(zhuǎn)差。轉(zhuǎn)差差

4、 與同步轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速 的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用 表示，表示，即：即： 轉(zhuǎn)差率是表征感應(yīng)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的一個基本變量。轉(zhuǎn)差率是表征感應(yīng)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的一個基本變量。按照轉(zhuǎn)差率的正負(fù)和大小，感應(yīng)電機(jī)有電動機(jī)、發(fā)電按照轉(zhuǎn)差率的正負(fù)和大小，感應(yīng)電機(jī)有電動機(jī)、發(fā)電機(jī)和電磁制動三種運(yùn)行狀態(tài)，如圖機(jī)和電磁制動三種運(yùn)行狀態(tài)，如圖5-75-7所示所示 例題例題snn nssnssnnns u額定功率額定功率PN (kW) ：額定運(yùn)行時軸端輸出的機(jī)械功：額定運(yùn)行時軸端輸出的機(jī)械功率；率；u額定電壓額定電壓UN (V) ：額定運(yùn)行時定子繞組的線電壓；：額定運(yùn)行時定子繞組的線電壓；u額定電流額定電流IN

5、 (A)：額定電壓下運(yùn)行，輸出功率為額：額定電壓下運(yùn)行，輸出功率為額定值時，定子繞組的線電流；定值時，定子繞組的線電流；u額定頻率額定頻率fN (Hz) ：定子的電源頻率；：定子的電源頻率；u額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN (r/min) ：額定運(yùn)行時轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。：額定運(yùn)行時轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。三、額定值三、額定值返回返回 空載運(yùn)行時，定子磁動勢基本上就是產(chǎn)生氣隙空載運(yùn)行時，定子磁動勢基本上就是產(chǎn)生氣隙主磁場的勵磁磁動勢，定子電流就近似等于勵磁電主磁場的勵磁磁動勢，定子電流就近似等于勵磁電流。計及鐵心損耗時，磁場在空間滯后于磁動勢以流。計及鐵心損耗時，磁場在空間滯后于磁動勢以鐵心損耗角，如圖鐵心損耗角，如圖5-

6、85-8所示。所示。5.2 5.2 三相感應(yīng)電動機(jī)的磁動勢和磁場三相感應(yīng)電動機(jī)的磁動勢和磁場一、空載運(yùn)行時的磁動勢和磁場一、空載運(yùn)行時的磁動勢和磁場 1.1.空載運(yùn)行時的磁動勢空載運(yùn)行時的磁動勢 2. 2. 主磁通和勵磁阻抗主磁通和勵磁阻抗l主磁通是通過氣隙并同時與定、轉(zhuǎn)子繞組相交鏈的磁通，主磁通是通過氣隙并同時與定、轉(zhuǎn)子繞組相交鏈的磁通，它經(jīng)過的磁路它經(jīng)過的磁路( (稱為主磁路稱為主磁路) )包括氣隙、定子齒、定子軛、包括氣隙、定子齒、定子軛、轉(zhuǎn)子齒、轉(zhuǎn)子軛等五部分（如圖所示）。轉(zhuǎn)子齒、轉(zhuǎn)子軛等五部分（如圖所示）。l氣隙中的主磁場以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，主磁通氣隙中的主磁場以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，主磁通

7、 將在定將在定子每相繞組中感生電動勢子每相繞組中感生電動勢 1 Em 111144. 4wmkNfjE l若主磁路的磁化曲線用一條線性化的磁化曲若主磁路的磁化曲線用一條線性化的磁化曲線來代替，則主磁通將與勵磁電流成正比；線來代替，則主磁通將與勵磁電流成正比；于是可認(rèn)為于是可認(rèn)為 與與 之間具有下列關(guān)系：之間具有下列關(guān)系：mI 1 E mmmmjXRIZIE 113.3.定子漏磁通和定子漏抗定子漏磁通和定子漏抗l定子漏磁通又可分為定子漏磁通又可分為槽漏磁槽漏磁、端部漏磁端部漏磁和和諧波諧波漏磁漏磁等三部分，槽漏磁和端部漏磁等三部分，槽漏磁和端部漏磁如圖如圖5-5-1010所所示。示。l定子漏磁通

8、定子漏磁通 將在定子繞組中感應(yīng)漏磁電動將在定子繞組中感應(yīng)漏磁電動勢勢 。把。把 作為負(fù)漏抗壓降來處理，可作為負(fù)漏抗壓降來處理，可得得 1 1 E 1 E 111XIjE 121111122 NfLfX二、負(fù)載運(yùn)行時的轉(zhuǎn)子磁動勢和磁動勢方程二、負(fù)載運(yùn)行時的轉(zhuǎn)子磁動勢和磁動勢方程 當(dāng)電動機(jī)帶上負(fù)載時，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢和電當(dāng)電動機(jī)帶上負(fù)載時，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢和電流的頻率流的頻率 應(yīng)為應(yīng)為 轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動勢轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動勢 相對于轉(zhuǎn)子的相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為 ： nsnpsfpfn 112260601. 1. 轉(zhuǎn)子磁動勢轉(zhuǎn)子磁動勢2f 126060sfnnnpnnnpfssss 2F2n

9、 轉(zhuǎn)子本身又以轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子本身又以轉(zhuǎn)速 在旋轉(zhuǎn)，因此從定子側(cè)觀在旋轉(zhuǎn)，因此從定子側(cè)觀察時，察時， 在空間的轉(zhuǎn)速應(yīng)為在空間的轉(zhuǎn)速應(yīng)為 定子和轉(zhuǎn)子磁動勢之間的速度關(guān)系，如圖所示。圖定子和轉(zhuǎn)子磁動勢之間的速度關(guān)系，如圖所示。圖5-135-13表示三相繞線型轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子磁動勢的空間相位。表示三相繞線型轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子磁動勢的空間相位。n2F ssnnnnnn 例題例題 負(fù)載時轉(zhuǎn)子磁動勢的基波對氣隙磁場的影響，稱負(fù)載時轉(zhuǎn)子磁動勢的基波對氣隙磁場的影響，稱為轉(zhuǎn)子反應(yīng)。轉(zhuǎn)子反應(yīng)有兩個作用：為轉(zhuǎn)子反應(yīng)。轉(zhuǎn)子反應(yīng)有兩個作用：l使氣隙磁場的大小和空間相位發(fā)生變化，從而引使氣隙磁場的大小和空間相位發(fā)生變化，從而引 起定子感應(yīng)電

10、動勢和定子電流發(fā)生變化。起定子感應(yīng)電動勢和定子電流發(fā)生變化。 l它與主磁場相互作用，產(chǎn)生所需要的電磁轉(zhuǎn)矩，它與主磁場相互作用，產(chǎn)生所需要的電磁轉(zhuǎn)矩， 以帶動軸上的機(jī)械負(fù)載。以帶動軸上的機(jī)械負(fù)載。2. 2. 轉(zhuǎn)子反應(yīng)轉(zhuǎn)子反應(yīng) 轉(zhuǎn)子反應(yīng)的兩個作用合在一起，體現(xiàn)了通過電磁感應(yīng)作用，轉(zhuǎn)子反應(yīng)的兩個作用合在一起，體現(xiàn)了通過電磁感應(yīng)作用，實現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的機(jī)理。由此可以進(jìn)一步導(dǎo)出負(fù)載時實現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的機(jī)理。由此可以進(jìn)一步導(dǎo)出負(fù)載時的磁動勢方程：的磁動勢方程： 圖圖5-155-15示出了負(fù)載時定、轉(zhuǎn)子磁動勢間的關(guān)系，以及定示出了負(fù)載時定、轉(zhuǎn)子磁動勢間的關(guān)系，以及定子電流與激磁電流和轉(zhuǎn)子電流的關(guān)系。子電流與

11、激磁電流和轉(zhuǎn)子電流的關(guān)系。ikII22 3.3.負(fù)載時的磁動勢方程負(fù)載時的磁動勢方程 返回返回 mmLLmFFFIIIFFIII21212111222111wwikNmkNmk 5.3 三相感應(yīng)電動機(jī)的電壓方程和等效電路1. 定子電壓方程定子電壓方程 一、電壓方程 mmtjtjtjZIEEjXRIUeEjXReIeU 11111111111111 2. 2. 轉(zhuǎn)子電壓方程轉(zhuǎn)子電壓方程 222212221244. 444. 4sEEkNfEkNsfEsmwmws 22122222sXLsfLfXs 2222222222jsXRIEjsXReIeEsstjstjs 1 sI2 1 E定定子子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子

12、子圖圖5-17表示電壓方程相應(yīng)的定、轉(zhuǎn)子的耦合電路圖表示電壓方程相應(yīng)的定、轉(zhuǎn)子的耦合電路圖定子繞定子繞組內(nèi)組內(nèi)轉(zhuǎn)子繞轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)組內(nèi)1 I1F2F 2 mFm sE2 1111XI jEE ssssXIjEE 2222二、等效電路二、等效電路 1. 頻率歸算頻率歸算圖圖5-18表示頻率歸算后，感應(yīng)電動機(jī)定、轉(zhuǎn)子的等表示頻率歸算后，感應(yīng)電動機(jī)定、轉(zhuǎn)子的等效電路圖；圖中定子和轉(zhuǎn)子的頻率均為效電路圖；圖中定子和轉(zhuǎn)子的頻率均為f1，轉(zhuǎn)子電，轉(zhuǎn)子電路中出現(xiàn)了一個表征機(jī)械負(fù)載的等效電阻。路中出現(xiàn)了一個表征機(jī)械負(fù)載的等效電阻。22222222222111RssRsRjXsRIEjXsReIeEtjtj 式（式

13、（ 521(2) ）兩端乘以兩端乘以 tjes211 22222222222XjSRIjXsRkIkkjXsRIkEkEiieee2. 繞組歸算繞組歸算pIkNmpIkNmww 222221119 . 029 . 02iwwkIIkNmkNmI 2211222121122222wewN kEEk EN k l注意繞組歸算的方法注意繞組歸算的方法：（1 1）轉(zhuǎn)子電壓和電動勢；）轉(zhuǎn)子電壓和電動勢；（2 2）轉(zhuǎn)子電流；（）轉(zhuǎn)子電流；（3 3）轉(zhuǎn)子電阻和漏抗。）轉(zhuǎn)子電阻和漏抗。l圖圖5-18表示頻率和繞組歸算后定、轉(zhuǎn)子的耦合電表示頻率和繞組歸算后定、轉(zhuǎn)子的耦合電路圖路圖 。 222 221 22112

14、2m I XmI X*222122 m E Im E I222 221 22m I Rm I R不難驗證，歸算前、后轉(zhuǎn)子側(cè)的總視在功率、不難驗證，歸算前、后轉(zhuǎn)子側(cè)的總視在功率、轉(zhuǎn)子銅耗、漏磁場儲能均保持不變。轉(zhuǎn)子銅耗、漏磁場儲能均保持不變。3. T型等效電路和相量圖型等效電路和相量圖 根據(jù)上式即可畫出感應(yīng)電動機(jī)的根據(jù)上式即可畫出感應(yīng)電動機(jī)的T形等效電路，形等效電路， 如圖如圖5-20 所示。圖所示。圖5-22表示與基本方程相對應(yīng)的表示與基本方程相對應(yīng)的 相量圖相量圖 。經(jīng)過歸算，感應(yīng)電動機(jī)的電壓方程和磁動勢方程經(jīng)過歸算，感應(yīng)電動機(jī)的電壓方程和磁動勢方程成為成為 mmmIIIZIEEXjsRIE

15、EjXRIU2121222211111 4. 4. 近似等效電路近似等效電路( (圖圖5-21)5-21)由此即可畫出由此即可畫出形近似等效電路形近似等效電路，如圖如圖5-21所示。所示。 211221211212221111ZZcZUZZZIIZcZUZZZIIZZZZZUImmmmmmm 12120ZZZZ111212121211111mmmmmmUUIZZcZcZUIZcZIIIZXcZX 感應(yīng)電動機(jī)從電源輸入的電功率：感應(yīng)電動機(jī)從電源輸入的電功率： 消耗于定子繞組的電阻而變成銅耗：消耗于定子繞組的電阻而變成銅耗： 消耗于定子鐵心變?yōu)殍F耗：消耗于定子鐵心變?yōu)殍F耗： 從定子通過氣隙傳送到轉(zhuǎn)

16、子的電磁功率：從定子通過氣隙傳送到轉(zhuǎn)子的電磁功率： 5.4 5.4 感應(yīng)電動機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程感應(yīng)電動機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程一、功率方程，電磁功率和轉(zhuǎn)換功率一、功率方程，電磁功率和轉(zhuǎn)換功率11111cos IUmP 12111RImpcu mmFeRImp21 sRImIEmPe22212221cos l功率方程為：功率方程為：其中其中圖圖5-325-32表示相應(yīng)的功率圖。表示相應(yīng)的功率圖。 ppPPPpPPppPcueeFecu2211 eecuPsRssImPsPRImp11222122212二、轉(zhuǎn)矩方程和電磁轉(zhuǎn)矩二、轉(zhuǎn)矩方程和電磁轉(zhuǎn)矩l轉(zhuǎn)矩方程轉(zhuǎn)矩方程l電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩e022e02

17、TTTPppPT, T, T 11eeesss PPPTs 21112222111222212,cosINkmNkmIkNfEIEmPwwmwe 2222222coscos21 ICIkNpmTmTmwe 222wTNkpmC 例題例題5.5 5.5 籠型轉(zhuǎn)子極數(shù)、相數(shù)和參數(shù)歸算籠型轉(zhuǎn)子極數(shù)、相數(shù)和參數(shù)歸算l1.籠型轉(zhuǎn)子的極數(shù)和相數(shù)籠型轉(zhuǎn)子的極數(shù)和相數(shù) 極數(shù)極數(shù)(圖圖5-19) 相數(shù)相數(shù)(圖圖5-30)21pp 1,21,2222 wkNpQm 1. 試驗?zāi)康脑囼災(zāi)康? 確定電動機(jī)的激磁參數(shù)確定電動機(jī)的激磁參數(shù)、鐵耗和機(jī)械損耗。鐵耗和機(jī)械損耗。一、空載試驗一、空載試驗5.6 5.6 感應(yīng)電動機(jī)

18、參數(shù)的測定感應(yīng)電動機(jī)參數(shù)的測定空載特性曲線空載特性曲線2. 鐵耗和機(jī)械損耗分離鐵耗和機(jī)械損耗分離Fepp1210103RIP 21UO 3.空載試驗空載試驗參數(shù)計算參數(shù)計算 (圖圖523和圖和圖524) 激磁電阻激磁電阻 空載電抗空載電抗 激磁電抗激磁電抗2101 101FePm I Rppm01XXX Fem2110pRm I 20210220200RIURZX 短路特性短路特性1k1k,IP二、堵轉(zhuǎn)試驗二、堵轉(zhuǎn)試驗1.試驗?zāi)康模捍_定感應(yīng)電動機(jī)的漏阻抗。試驗?zāi)康模捍_定感應(yīng)電動機(jī)的漏阻抗。1U等效電路等效電路2. 參數(shù)計算參數(shù)計算 22112111,537kkkkkkkkPUZRXZRIm I

19、 22mk12222m222222mk1m222m2()(539)()XRRRRXXRXXXXXXRXX 221122538mkkkmjXRjXZRjXRjXRj XX 若不計鐵耗若不計鐵耗,則認(rèn)為則認(rèn)為 ,有有0 mR得（得（540）式，由它的第二式兩端同乘）式，由它的第二式兩端同乘 可得可得 200122020()(541)kXXXXXRX 0210(542)kkXRRRXX2, 堵堵 z zh hu ua an n 忽忽略略m mm mZ ZZ ZI I將式（將式（5 41）代入（）代入（540）式的第一式，可解得）式的第一式，可解得對于大型感應(yīng)電動機(jī)，對于大型感應(yīng)電動機(jī)， 1212,k

20、kRRRXXX 2112,(544)2kkXRRRXX 于是于是2022XR為簡化計算，假定為簡化計算，假定 并利用并利用 21XX210XXXXXmm( 用用 形等效電路計算形等效電路計算)5.7 5.7 感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率曲線轉(zhuǎn)差率曲線轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率特性曲線轉(zhuǎn)差率特性曲線 如圖如圖5 525 25 所示。所示。 2211e22s2112RUmsTRRcXcXs 一、轉(zhuǎn)矩一、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率特性（轉(zhuǎn)差率特性（ 特性）特性）sRImPTssee2221 2I eTs 二、最大轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩二、最大轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩 1. 最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 過載能力：過載能力： 2. 起動轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩

21、22m2212112221111max22ss121112()2()2 () cRRsXXRXcXmUm UT XXcRRXcX 2112st22s1212()()mU RTRcRXcX （臨界轉(zhuǎn)差率）（臨界轉(zhuǎn)差率）max,1.62.5TNTkTTk 3. 3. 討論討論l感應(yīng)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，與定、轉(zhuǎn)感應(yīng)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，與定、轉(zhuǎn)子漏抗之和近似成反比；子漏抗之和近似成反比；l最大轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)子電阻值無關(guān)，臨界轉(zhuǎn)差率則與轉(zhuǎn)子最大轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)子電阻值無關(guān)，臨界轉(zhuǎn)差率則與轉(zhuǎn)子電阻成正比：轉(zhuǎn)子電阻增大時，臨界轉(zhuǎn)差率增大，但最大電阻成正比：轉(zhuǎn)子電阻增大時，臨

22、界轉(zhuǎn)差率增大，但最大轉(zhuǎn)矩保持不變，此時轉(zhuǎn)矩保持不變，此時曲線的最大值將向左偏移曲線的最大值將向左偏移, ,如如圖圖5-265-26所示；所示；l起動轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)子電阻值的增加而增加，直到達(dá)到最大轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)子電阻值的增加而增加，直到達(dá)到最大轉(zhuǎn)矩為止。為止。三、機(jī)械特性三、機(jī)械特性 ( (轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩- -轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速特性) ) 工程中將感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速隨電磁轉(zhuǎn)矩的變工程中將感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速隨電磁轉(zhuǎn)矩的變化曲線稱為機(jī)械特性。化曲線稱為機(jī)械特性。 電動機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載機(jī)械特性的交點(diǎn)稱電動機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載機(jī)械特性的交點(diǎn)稱為電動機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)。為電動機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)。 兩者之間的關(guān)系如圖兩者之間的關(guān)系如圖5-2

23、7所示。所示。 例題例題 ,(1)esnf TTf snns e e即即由由= =, , 用用而而得得5.8 5.8 感應(yīng)電動機(jī)的工作特性感應(yīng)電動機(jī)的工作特性 在額定電壓和額定頻率下，電動機(jī)的在額定電壓和額定頻率下，電動機(jī)的 稱為感應(yīng)電動機(jī)的工作特性。稱為感應(yīng)電動機(jī)的工作特性。 分別討論：分別討論：（1 1）轉(zhuǎn)速；（轉(zhuǎn)速；（2 2）定子電流；（）定子電流；（3 3）功率因數(shù)；）功率因數(shù)； （4 4）電磁轉(zhuǎn)矩；（）電磁轉(zhuǎn)矩；（5 5）效率。）效率。 圖圖5-295-29表示一臺表示一臺10kW10kW的三相感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速特性和定子電的三相感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速特性和定子電流特性。電磁轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)和

24、效率特性如圖流特性。電磁轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)和效率特性如圖5-305-30所示。所示。 由于感應(yīng)電動機(jī)的效率和功率因數(shù)都在額定負(fù)載附近達(dá)到最由于感應(yīng)電動機(jī)的效率和功率因數(shù)都在額定負(fù)載附近達(dá)到最大值，因此選用電動機(jī)時應(yīng)使電動機(jī)的容量與負(fù)載相匹配，大值，因此選用電動機(jī)時應(yīng)使電動機(jī)的容量與負(fù)載相匹配，以使電動機(jī)經(jīng)濟(jì)、合理和安全地使用。以使電動機(jī)經(jīng)濟(jì)、合理和安全地使用。一、工作特性一、工作特性 112cos,en T If P 、 、 、 先用空載試驗測出電動機(jī)的鐵耗、機(jī)械損耗和定子電阻，先用空載試驗測出電動機(jī)的鐵耗、機(jī)械損耗和定子電阻，再進(jìn)行負(fù)載試驗求取工作特性。再進(jìn)行負(fù)載試驗求取工作特性。二、工作特性的

25、求取二、工作特性的求取1. 直接負(fù)載法直接負(fù)載法2.由參數(shù)算出電動機(jī)的主要運(yùn)行數(shù)據(jù)由參數(shù)算出電動機(jī)的主要運(yùn)行數(shù)據(jù)在參數(shù)已知的情況下，給定轉(zhuǎn)差率，利用等效電路求出在參數(shù)已知的情況下，給定轉(zhuǎn)差率，利用等效電路求出工作特性。工作特性。 5.9 5.9 感應(yīng)電動機(jī)的起動，深槽和雙籠電動機(jī)感應(yīng)電動機(jī)的起動，深槽和雙籠電動機(jī)起動性能的主要指標(biāo)：起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和起動電流倍數(shù)起動性能的主要指標(biāo)：起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和起動電流倍數(shù)1.籠型感應(yīng)電機(jī)的起動籠型感應(yīng)電機(jī)的起動直接起動：方法及優(yōu)、缺點(diǎn)。直接起動：方法及優(yōu)、缺點(diǎn)。降壓起動：星三角（降壓起動：星三角（ ）（圖）（圖531）方法及優(yōu)、缺點(diǎn)。）方法及優(yōu)、缺點(diǎn)。 自耦變壓

26、器起動法（圖自耦變壓器起動法（圖532）方法及優(yōu)、缺點(diǎn)。）方法及優(yōu)、缺點(diǎn)。2.繞線型感應(yīng)電動機(jī)的起動（串阻起動原理圖）繞線型感應(yīng)電動機(jī)的起動（串阻起動原理圖）方法及優(yōu)、缺點(diǎn)。方法及優(yōu)、缺點(diǎn)。3.深槽和雙籠感應(yīng)電動機(jī)深槽和雙籠感應(yīng)電動機(jī)深槽感應(yīng)電動機(jī)（圖深槽感應(yīng)電動機(jī)（圖533）雙籠感應(yīng)電動機(jī)（圖雙籠感應(yīng)電動機(jī)（圖534）Y 調(diào)速方法：調(diào)速方法：（1）改變定子繞組的極對數(shù)）改變定子繞組的極對數(shù) ； （2）改變電源頻率）改變電源頻率 ； （3）改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率）改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率 。5.10 5.10 感應(yīng)電動機(jī)的調(diào)速感應(yīng)電動機(jī)的調(diào)速160(1)(1)sfnnsspp1fsl1.變極調(diào)速變極調(diào)速

27、l2.變頻調(diào)速變頻調(diào)速l3.改變轉(zhuǎn)差來調(diào)速改變轉(zhuǎn)差來調(diào)速 （1）轉(zhuǎn)子外加電阻來調(diào)速）轉(zhuǎn)子外加電阻來調(diào)速 （2）串級調(diào)速）串級調(diào)速 （3）雙饋電機(jī)）雙饋電機(jī) 5.11 5.11 單相感應(yīng)電動機(jī)單相感應(yīng)電動機(jī)l1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)l定子上裝兩個繞組：主繞組、起動繞組；定子上裝兩個繞組：主繞組、起動繞組；l籠型轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子IQmIU主主繞繞組組起動繞組起動繞組2.工作原理工作原理雙旋轉(zhuǎn)磁場理論雙旋轉(zhuǎn)磁場理論snnnsssf snnnnnssssb 21正向正向反向反向正向旋轉(zhuǎn)正向旋轉(zhuǎn)磁動勢磁動勢反向旋轉(zhuǎn)反向旋轉(zhuǎn)磁動勢磁動勢fFbFsnsn 脈振脈振磁動勢磁動勢s21.510.50eTefTebTeT

28、正向轉(zhuǎn)矩正向轉(zhuǎn)矩合成轉(zhuǎn)矩合成轉(zhuǎn)矩反向轉(zhuǎn)矩反向轉(zhuǎn)矩單相感應(yīng)電動機(jī)的單相感應(yīng)電動機(jī)的 曲線曲線sTe l3.起動方法：裂相起動（圖）、罩極起動（圖）起動方法：裂相起動（圖）、罩極起動（圖）l定轉(zhuǎn)子電流、電磁轉(zhuǎn)矩（參見公式）定轉(zhuǎn)子電流、電磁轉(zhuǎn)矩（參見公式）等效電路等效電路1R 1X 25 . 0X 25 . 0 R 1 IfI2 fE mZ5 . 0215 . 0Rss 25 . 0X 25 . 0R bI2 bE mZ5 . 02215 . 0Rss 1 U5.13 感應(yīng)發(fā)電機(jī)和直線感應(yīng)電動機(jī)l1.感應(yīng)發(fā)電機(jī)感應(yīng)發(fā)電機(jī)工作原理工作原理單機(jī)運(yùn)行時電壓的建立單機(jī)運(yùn)行時電壓的建立l2.直線感應(yīng)電動機(jī)直線

29、感應(yīng)電動機(jī)基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)工作原理工作原理返回返回導(dǎo)條導(dǎo)條端環(huán)端環(huán)籠型繞組籠型繞組返回返回風(fēng)葉風(fēng)葉鐵心鐵心繞組繞組滑環(huán)滑環(huán)軸承軸承返回返回感應(yīng)電動機(jī)的空載磁動勢和磁場感應(yīng)電動機(jī)的空載磁動勢和磁場BmFm返回返回A CB X Y Z nsnFe返回返回感應(yīng)電機(jī)中主磁通所經(jīng)過的磁路返回返回端部漏磁端部漏磁槽漏磁槽漏磁返回返回nsnsn snns()定轉(zhuǎn)子磁動勢之間的速度關(guān)系定轉(zhuǎn)子磁動勢之間的速度關(guān)系返回返回轉(zhuǎn)子磁動勢波轉(zhuǎn)子磁動勢波F2氣隙磁場氣隙磁場Bm轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子22ie22ienTe轉(zhuǎn)子磁動勢波轉(zhuǎn)子磁動勢波F2氣隙磁場氣隙磁場Bm轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子nTe轉(zhuǎn)子磁動勢與氣隙磁場在空間的相對位置轉(zhuǎn)子磁動勢與氣隙磁

30、場在空間的相對位置定、轉(zhuǎn)子磁動勢的空間矢量圖和定、轉(zhuǎn)子電流相量圖定、轉(zhuǎn)子磁動勢的空間矢量圖和定、轉(zhuǎn)子電流相量圖返回返回1Fmm()B snmFmI2I290 nABCXYZsnax2F I2 1I2F 1f1R 1X2Rn1U1I1E I2s 2sX2f2sE感應(yīng)電動機(jī)定、轉(zhuǎn)子耦合電路圖感應(yīng)電動機(jī)定、轉(zhuǎn)子耦合電路圖頻率歸算后感應(yīng)電動機(jī)的定、轉(zhuǎn)子電路圖頻率歸算后感應(yīng)電動機(jī)的定、轉(zhuǎn)子電路圖1f1fR1X10 n1U1I1E2ImN kw111,m ,N kw2221sRs2X22ER21R 1X2R 0 n1U1I1E21EE2I111,kwNm111,kwNm21Rss 2X頻率和繞組歸算后感應(yīng)

31、電動機(jī)的定、轉(zhuǎn)子電路圖頻率和繞組歸算后感應(yīng)電動機(jī)的定、轉(zhuǎn)子電路圖1R 1X 2X 2R Rm1I2I21Rss 1UmIXm12EE感應(yīng)電動機(jī)的感應(yīng)電動機(jī)的T形等效電路形等效電路異異步步電電動動機(jī)機(jī)相相量量圖圖 形近似等效電路形近似等效電路2cR1R2cX 1X21scRsmcZ1U1I2ImI1PPe P2PpCu1pCu2pFepp 感應(yīng)電動機(jī)的功率圖感應(yīng)電動機(jī)的功率圖轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率特性曲線轉(zhuǎn)差率特性曲線maxT1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 300250200150100 50 012R22R32R42R12223242RRRR 轉(zhuǎn)子電阻變化時的轉(zhuǎn)子電阻變化時的Te-s曲線曲

32、線11111111111111nsnAeT02TT eT0感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速特性2/kWP24201612 8 4 01210 8 6 4 2 01.000.950.900.850.800.7501AI%ssnnn1Is感應(yīng)電動機(jī)的感應(yīng)電動機(jī)的)(,2PfIn e1N,cosTT0.10.80.60.40.20100 80 60 40 20 02 4 6 8 10 12eNTT1cos % 2/ kWP感應(yīng)電動機(jī)的感應(yīng)電動機(jī)的e12N, ,cos()Tf PT例例51 有一臺有一臺50Hz的感應(yīng)電動機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速的感應(yīng)電動機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速nN 730rmin，試求該機(jī)

33、的額定轉(zhuǎn)差率。，試求該機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率。 解：解： 02667. 0750730750 sNsnnns例例5-2 有一臺有一臺50Hz、三相、四極的感應(yīng)電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)、三相、四極的感應(yīng)電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差率差率s=5%，試求：，試求：（1）轉(zhuǎn)子電流的頻率；）轉(zhuǎn)子電流的頻率；（2）轉(zhuǎn)子磁動勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；）轉(zhuǎn)子磁動勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；（3）轉(zhuǎn)子磁動勢在空間的轉(zhuǎn)速。）轉(zhuǎn)子磁動勢在空間的轉(zhuǎn)速。 解解: (1)轉(zhuǎn)子電流的頻率轉(zhuǎn)子電流的頻率 (2)轉(zhuǎn)子磁動勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子磁動勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 (3) 轉(zhuǎn)子磁動勢在空間的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子磁動勢在空間的轉(zhuǎn)速 Hzsff5 . 25005. 012 min752

34、5 . 2606022rpfn min1500122rsnnnns 例例53 已知一臺三相四極的籠型感應(yīng)電動機(jī)，額定功率已知一臺三相四極的籠型感應(yīng)電動機(jī)，額定功率 PNl0kW，額定電壓，額定電壓UN380V(三角形聯(lián)結(jié)三角形聯(lián)結(jié))，定，定子每相電阻子每相電阻R1=1.33,漏抗漏抗X12.43，轉(zhuǎn)子電阻，轉(zhuǎn)子電阻的歸算值的歸算值R 2=1.12，漏抗歸算值，漏抗歸算值X 2=4.4，激，激磁阻抗磁阻抗Rm7，Xm90，電動機(jī)的機(jī)械損耗，電動機(jī)的機(jī)械損耗 p=100W，額定負(fù)載時的雜散損耗，額定負(fù)載時的雜散損耗 p=100W。試。試求額定負(fù)載時電動機(jī)的轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩、輸出轉(zhuǎn)求額定負(fù)載時電動機(jī)的

35、轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩、輸出轉(zhuǎn)矩、定子和轉(zhuǎn)子相電流，定子功率因數(shù)和矩、定子和轉(zhuǎn)子相電流，定子功率因數(shù)和電動機(jī)電動機(jī)的效率。的效率。解解:（1）定子電流和定子輸入功率）定子電流和定子輸入功率設(shè)額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)差率設(shè)額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)差率 （試探值），則（試探值），則轉(zhuǎn)子的等效電阻為轉(zhuǎn)子的等效電阻為激磁阻抗為激磁阻抗為0.032Ns 2 22 22 2R R1 1. .1 12 2Z Zj jX X( (j j4 4. .4 4) )3 35 5j j4 4. .4 4) )3 35 5. .2 2 7 7. .1 16 6 s s0 0. .0 03 32 2 m mm mm mZ ZR Rj jX X( (

36、7 7j j9 90 0) )9 90 0. .2 27 7 8 85 5. .5 55 5 與與 的并聯(lián)值等于的并聯(lián)值等于2Z mZ 2 2m m2 2m mZ Z Z Z3 35 5. .2 2 8 87 7. .1 16 69 90 0. .2 27 7 8 85 5. .5 55 5Z ZZ Z3 35 5j j1 14 4. .4 47 7j j9 90 03 30 0. .8 82 2 2 26 6. .7 7 ( (2 27 7. .5 53 3j j1 13 3. .8 85 5) ) 于是定子相電流于是定子相電流 為為 1 11 12m2m112m2mU U380 0380

37、0IAIAZ ZZ Z1.33j2.4327.53j13.851.33j2.4327.53j13.85Z ZZZZZ11.4729.43 A11.4729.43 A定子線電流為定子線電流為 3 31 11 1. .4 47 7A A1 19 9. .8 87 7A A1I 定子功率因數(shù)和輸入功率為：定子功率因數(shù)和輸入功率為：（2 2）轉(zhuǎn)子電流和激磁電流）轉(zhuǎn)子電流和激磁電流 11111coscos29.430.871 P3cos3 380 0.87111389U IWW AZZZIIAZZZIImmmm917. 332.10328.3547.1102.1032.10327.9047.11221212 （3）定，轉(zhuǎn)子損耗）定，轉(zhuǎn)子損耗22Cu11122Femm22Cu222Cu1Fe33 11.471.33524.9W333.9177322.2W33 10.021.12337.3W1384.4W pI RpI RpIRppppp211(11389 1384.4)10004W1384.4 1187.84%11389 ppppp（4）輸出功率和效率）輸出功率和效率（5）額定負(fù)