第五章交流電動機(jī)的工作原理及特性

1、第五章第五章 交流電動機(jī)的工作原理及特性交流電動機(jī)的工作原理及特性 了解三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理；了解三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理； 掌握三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性和機(jī)械特性；掌握三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性和機(jī)械特性； 掌握三相異步電動機(jī)的連接方法和額定參數(shù)；掌握三相異步電動機(jī)的連接方法和額定參數(shù)； 掌握三相異步電動機(jī)啟動、調(diào)速和制動等各種特性；掌握三相異步電動機(jī)啟動、調(diào)速和制動等各種特性； 掌握實(shí)現(xiàn)三相異步電動機(jī)啟動、調(diào)速和制動的各種方法及它們掌握實(shí)現(xiàn)三相異步電動機(jī)啟動、調(diào)速和制動的各種方法及它們的使用場所；的使用場所； 掌握單相異步電動機(jī)的工作原理和啟動方法；掌握單相異步電動機(jī)

2、的工作原理和啟動方法； 了解同步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行特性和啟動方法。了解同步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行特性和啟動方法。51 三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 一、三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)一、三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 三相異步電動機(jī)主要由三相異步電動機(jī)主要由定子定子和和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子兩個(gè)部分組成，定子是不動的部分，轉(zhuǎn)兩個(gè)部分組成，定子是不動的部分，轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分，在定子和轉(zhuǎn)子之間有一子是旋轉(zhuǎn)部分，在定子和轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。如圖所示。定的氣隙。如圖所示。圖圖1 封閉式三相籠型異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖封閉式三相籠型異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖1軸承；軸承；2前端蓋；前端蓋；3

3、轉(zhuǎn)軸；轉(zhuǎn)軸；4接線盒；接線盒；5吊環(huán)；吊環(huán)；6定子鐵心；定子鐵心；7轉(zhuǎn)子；轉(zhuǎn)子；8定子繞組；定子繞組；9機(jī)座；機(jī)座；10后端蓋；后端蓋；11風(fēng)罩；風(fēng)罩；12風(fēng)扇風(fēng)扇1. .定子定子 定子由定子由定子鐵心定子鐵心、繞組繞組及及機(jī)座機(jī)座組成。組成。 定子鐵心定子鐵心是是磁路的一部磁路的一部分分，它由，它由0.5mm的硅鋼片疊的硅鋼片疊壓而成，片與片之間是絕緣壓而成，片與片之間是絕緣的，以減少渦流損耗。定子的，以減少渦流損耗。定子鐵心的硅鋼片的內(nèi)圓沖有定鐵心的硅鋼片的內(nèi)圓沖有定子槽，槽中安放線圈，如圖子槽，槽中安放線圈，如圖所示。硅鋼片鐵心在疊壓后所示。硅鋼片鐵心在疊壓后成為一個(gè)整體，固定于機(jī)座成為

4、一個(gè)整體，固定于機(jī)座上。上。 定子繞組定子繞組是是電動機(jī)的電電動機(jī)的電路部分路部分。三相電動機(jī)的定子。三相電動機(jī)的定子繞組分為三個(gè)部分對稱地分繞組分為三個(gè)部分對稱地分布在定子鐵心上，稱為三相布在定子鐵心上，稱為三相繞組，分別用繞組，分別用AX、BY、CZ表示，其中，表示，其中，A、B、C稱為稱為首端首端，而，而X、Y、Z稱為稱為末端末端。 機(jī)座主要用于固定與支撐定子鐵心。中小型異步電動機(jī)一般采機(jī)座主要用于固定與支撐定子鐵心。中小型異步電動機(jī)一般采用鑄鐵機(jī)座。根據(jù)不同的冷卻方式采用不同的機(jī)座型式。用鑄鐵機(jī)座。根據(jù)不同的冷卻方式采用不同的機(jī)座型式。 三相繞組接入三相交流電源，三相繞組中的電流定子鐵

5、心中產(chǎn)三相繞組接入三相交流電源，三相繞組中的電流定子鐵心中產(chǎn)生生旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場。 2. .轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心也是也是電動機(jī)磁電動機(jī)磁路的一部分路的一部分，由硅鋼片疊壓，由硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子鐵心裝在轉(zhuǎn)軸上。而成。轉(zhuǎn)子鐵心裝在轉(zhuǎn)軸上。硅鋼片沖片如圖所示。硅鋼片沖片如圖所示。 轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子由鐵心鐵心與與繞組繞組組成。組成。 線繞式和鼠籠式兩種電動機(jī)的轉(zhuǎn)子構(gòu)造雖然不同，但工作原理線繞式和鼠籠式兩種電動機(jī)的轉(zhuǎn)子構(gòu)造雖然不同，但工作原理是一致的。是一致的。轉(zhuǎn)子的作用轉(zhuǎn)子的作用是是產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，即產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，即產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。 鼠籠式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞鼠籠式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組是在轉(zhuǎn)子鐵心

6、槽里插入銅條，組是在轉(zhuǎn)子鐵心槽里插入銅條，再將全部銅條兩端焊在兩個(gè)銅再將全部銅條兩端焊在兩個(gè)銅端環(huán)上而組成，如圖所示。端環(huán)上而組成，如圖所示。 線繞式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子線繞式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組是由線圈繞組放入轉(zhuǎn)子繞組是由線圈繞組放入轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，并分為三相對稱鐵心槽內(nèi)，并分為三相對稱繞組，與定子產(chǎn)生的磁極數(shù)繞組，與定子產(chǎn)生的磁極數(shù)相同。線繞式轉(zhuǎn)子通過軸上相同。線繞式轉(zhuǎn)子通過軸上的滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子回路中的滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子回路中接入外加電阻，用以改善啟接入外加電阻，用以改善啟動性能與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。動性能與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。 二、三相異步電動機(jī)的工作原理二、三相異步電動機(jī)的工作原理 1定子旋轉(zhuǎn)磁場定子旋轉(zhuǎn)磁場 假設(shè)

7、每相繞組只有一個(gè)線匝，分別嵌放在定子內(nèi)圓周的假設(shè)每相繞組只有一個(gè)線匝，分別嵌放在定子內(nèi)圓周的6個(gè)凹個(gè)凹槽之中?，F(xiàn)將三相繞組的末端槽之中?，F(xiàn)將三相繞組的末端X、Y、Z相連，首端相連，首端A、B、C接三相接三相交流電源。該三相繞組分別叫做交流電源。該三相繞組分別叫做A、B、C相繞組。如圖所示。相繞組。如圖所示。 假定定子繞組中電流的正方向規(guī)定為從首端流向末端，且假定定子繞組中電流的正方向規(guī)定為從首端流向末端，且A相相繞組的電流作為參考正弦量，即繞組的電流作為參考正弦量，即 iA的初相位為零，則三相繞組的初相位為零，則三相繞組A、B、C的電流（相序?yàn)榈碾娏鳎ㄏ嘈驗(yàn)锳BC）的瞬時(shí)值為：）的瞬時(shí)值為：t

8、Ii sinmA )32sin(mB tIi)34sin(mC tIi 如圖所示是這些電流隨時(shí)間變化的曲線。如圖所示是這些電流隨時(shí)間變化的曲線。 時(shí)時(shí)01 t iB為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從Y端流到端流到B端；端； iC為正，電流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從為正，電流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從C端流到端流到Z端。端。 按右手螺旋法則確定按右手螺旋法則確定三相電流產(chǎn)生的合成磁場，三相電流產(chǎn)生的合成磁場，如圖（如圖（a）箭頭所示。）箭頭所示。 iA=0 時(shí)時(shí)62Tt iB為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相

9、反，即電流從Y端流到端流到B端；端； iA為正，電流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從為正，電流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從A端流到端流到X端。端。 此時(shí)的合成磁場如圖（此時(shí)的合成磁場如圖（b）所示，合成磁場已從所示，合成磁場已從t=0 瞬間所瞬間所在位置順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)了在位置順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)了 /3。 iC=0 時(shí)時(shí)33Tt iC為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從Z端流到端流到C端；端； iA為正，電流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從為正，電流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從A端流到端流到X端。端。 此時(shí)的合成磁場如圖（此時(shí)的合成磁場如圖（c）所）所示，

10、合成磁場已從示，合成磁場已從t=0 瞬間所在位瞬間所在位置順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)了置順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)了2 /3。 iB=0 時(shí)時(shí)24Tt 0A i iC為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從Z端流到端流到C端；端； iB為正，電流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從為正，電流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從B端流到端流到Y(jié)端。端。 此時(shí)的合成磁場如圖此時(shí)的合成磁場如圖（d）所示，合成磁場已從）所示，合成磁場已從 t=0 瞬間所在位置順時(shí)針方瞬間所在位置順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)了向旋轉(zhuǎn)了 。 按以上分析可以證明：當(dāng)三相電流隨時(shí)間不斷變化時(shí)，合成磁按以上分析可以證明：當(dāng)三相電流隨時(shí)間

11、不斷變化時(shí)，合成磁場也在不斷旋轉(zhuǎn)，故稱場也在不斷旋轉(zhuǎn)，故稱旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場。2旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向 A相繞組內(nèi)的電流超前相繞組內(nèi)的電流超前B相繞組內(nèi)的電流相繞組內(nèi)的電流2 /3，而，而B相繞組內(nèi)的相繞組內(nèi)的電流又超前電流又超前C相繞組內(nèi)的電流相繞組內(nèi)的電流2 /3，當(dāng)三相交流電的當(dāng)三相交流電的ABC ，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)閺男D(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)閺腁BC，即向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。，即向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。 如果將定子繞組接至電源的三根導(dǎo)線中的如果將定子繞組接至電源的三根導(dǎo)線中的任意兩根線對調(diào)任意兩根線對調(diào)，例，例如，將如，將B，C兩根線對調(diào)，使兩根線對調(diào)，使B相與相與C相繞組中電流的相

12、位對調(diào)，如相繞組中電流的相位對調(diào)，如圖所示。圖所示。 此時(shí)此時(shí)A相繞組內(nèi)的電流超前相繞組內(nèi)的電流超前C相繞組內(nèi)的電流相繞組內(nèi)的電流2 /3，而，而C相繞相繞組內(nèi)的電流又超前組內(nèi)的電流又超前B相繞組內(nèi)的電流相繞組內(nèi)的電流2 /3，用上述同樣的分析方法，用上述同樣的分析方法可知，此時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒆優(yōu)榭芍?，此時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒆優(yōu)锳CB，即向逆時(shí)針方向，即向逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，如圖所示，即與未對調(diào)前的旋轉(zhuǎn)方向相反。旋轉(zhuǎn)，如圖所示，即與未對調(diào)前的旋轉(zhuǎn)方向相反。 由此可見，由此可見，要改變旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向，只要把定子繞組接到要改變旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向，只要把定子繞組接到電源的三根導(dǎo)線中的任意兩根

13、對調(diào)即可電源的三根導(dǎo)線中的任意兩根對調(diào)即可。 3. .旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)與旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)與旋轉(zhuǎn)速度 在交流電動機(jī)中，旋轉(zhuǎn)磁場相對定子的旋轉(zhuǎn)速度被稱為同步速在交流電動機(jī)中，旋轉(zhuǎn)磁場相對定子的旋轉(zhuǎn)速度被稱為同步速度，用度，用n0表示。表示。 從前述分析可以看出，若只有一對磁極，即從前述分析可以看出，若只有一對磁極，即p=1，則電流變化，則電流變化經(jīng)過一個(gè)周期（變化經(jīng)過一個(gè)周期（變化360電角度），旋轉(zhuǎn)磁場在空間也旋轉(zhuǎn)了一轉(zhuǎn)電角度），旋轉(zhuǎn)磁場在空間也旋轉(zhuǎn)了一轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)了（轉(zhuǎn)了360機(jī)械角度），若電流的頻率為機(jī)械角度），若電流的頻率為f，旋轉(zhuǎn)磁場每分鐘將旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)磁場每分鐘將旋轉(zhuǎn)60f 轉(zhuǎn)，即：轉(zhuǎn)，即

14、：fn600 如果把定子鐵心的槽數(shù)增加如果把定子鐵心的槽數(shù)增加1倍（倍（12個(gè)槽），制成如圖所示的個(gè)槽），制成如圖所示的三相繞組。三相繞組。 其中，每相繞組由兩個(gè)部分串聯(lián)組成，再將這三相繞組接到對其中，每相繞組由兩個(gè)部分串聯(lián)組成，再將這三相繞組接到對稱三相電源使通過對稱三相電流，便產(chǎn)生具有兩對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場稱三相電源使通過對稱三相電流，便產(chǎn)生具有兩對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場,如圖所示。如圖所示。 從圖可以看出，對應(yīng)于不同時(shí)刻，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)到不同位從圖可以看出，對應(yīng)于不同時(shí)刻，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)到不同位置，此情況下電流變化半個(gè)周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間只轉(zhuǎn)過了置，此情況下電流變化半個(gè)周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間只轉(zhuǎn)過

15、了 /2，即即1/4轉(zhuǎn)，電流變化一個(gè)周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間只轉(zhuǎn)了轉(zhuǎn)，電流變化一個(gè)周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間只轉(zhuǎn)了1/2轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。 由此可知，當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場具有兩對磁極（由此可知，當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場具有兩對磁極（p=2）時(shí)，其旋轉(zhuǎn)速度）時(shí)，其旋轉(zhuǎn)速度僅為一對磁極時(shí)的一半。依次類推，當(dāng)有僅為一對磁極時(shí)的一半。依次類推，當(dāng)有p對磁極時(shí)，其轉(zhuǎn)速為：對磁極時(shí)，其轉(zhuǎn)速為：pfn600 所以，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度與電流的頻率成正比而與磁級對數(shù)所以，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度與電流的頻率成正比而與磁級對數(shù)成反比。成反比。4工作原理工作原理 三相異步電動機(jī)的工作原理是基于三相異步電動機(jī)的工作原理是基于定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子電流的相互作用。定子旋轉(zhuǎn)

16、磁場和轉(zhuǎn)子電流的相互作用。 假設(shè)定子只有一對磁極，轉(zhuǎn)子只有假設(shè)定子只有一對磁極，轉(zhuǎn)子只有一匝繞組。一匝繞組。 在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線（其方向與旋轉(zhuǎn)磁在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線（其方向與旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向相反），因而在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢場的旋轉(zhuǎn)方向相反），因而在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢e從而產(chǎn)生從而產(chǎn)生感感應(yīng)電流應(yīng)電流i（右手定則）。根據(jù)安培電磁力定律，轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場（右手定則）。根據(jù)安培電磁力定律，轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁力相互作用產(chǎn)生電磁力F（其方向用左手定則決定），這力在轉(zhuǎn)子的（其方向用左手定則決定），這力在轉(zhuǎn)子的軸上形成軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩，且

17、，且轉(zhuǎn)矩作用方向與旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向相同轉(zhuǎn)矩作用方向與旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向相同，轉(zhuǎn)子受此轉(zhuǎn)矩的作用，按旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)起來。轉(zhuǎn)子受此轉(zhuǎn)矩的作用，按旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)起來。 轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度稱為電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，用轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度稱為電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，用n表示。表示。5. .轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差率差率 S 由工作原理可知：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速由工作原理可知：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n（電動機(jī)的轉(zhuǎn)速）恒比旋轉(zhuǎn)磁（電動機(jī)的轉(zhuǎn)速）恒比旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度場的旋轉(zhuǎn)速度n0（同步速度）要小。因?yàn)槿绻麅煞N速度相等時(shí)，轉(zhuǎn)（同步速度）要小。因?yàn)槿绻麅煞N速度相等時(shí)，轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場沒有子和旋轉(zhuǎn)磁場沒有相對運(yùn)動相對運(yùn)動，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線，因此，不能，轉(zhuǎn)子導(dǎo)

18、體不切割磁力線，因此，不能產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子將不能繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。因此，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子將不能繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。因此，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間的轉(zhuǎn)速差是保證轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的主要因素的轉(zhuǎn)速差是保證轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的主要因素，也是，也是異步電動機(jī)異步電動機(jī)的由來。由的由來。由于在這種電動機(jī)中，轉(zhuǎn)子電流的產(chǎn)生和電能的傳遞是基于電磁感應(yīng)于在這種電動機(jī)中，轉(zhuǎn)子電流的產(chǎn)生和電能的傳遞是基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的，所以異步電動機(jī)又稱為現(xiàn)象的，所以異步電動機(jī)又稱為感應(yīng)電動機(jī)感應(yīng)電動機(jī)。 定義：轉(zhuǎn)速差定義：轉(zhuǎn)速差(n0-n)與同步轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速n0的比值稱為異步電動機(jī)的的比值稱為異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率，用表示，用表示S，即，即00

19、nnnS 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率S是分析異步電動機(jī)運(yùn)行特性的主要參數(shù)。是分析異步電動機(jī)運(yùn)行特性的主要參數(shù)。 通常，異步電動機(jī)在額定負(fù)載時(shí)，通常，異步電動機(jī)在額定負(fù)載時(shí)，n接近于接近于n0，轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)差率S很小，很小，一般為一般為0.0150.060。 5.2 三相異步電動機(jī)的額定參數(shù)三相異步電動機(jī)的額定參數(shù) 一、一、 三相異步電動機(jī)定子繞組的接法三相異步電動機(jī)定子繞組的接法 1兩種接法兩種接法 定子繞組的首端和末端通常都接在電動機(jī)接線盒的接線柱上，定子繞組的首端和末端通常都接在電動機(jī)接線盒的接線柱上，一般按圖所示的方法排列。一般按圖所示的方法排列。 按照我國電工專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：定子繞組出線端按照我國電工專

20、業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：定子繞組出線端的首端為的首端為U1、V2、W3，末端為，末端為U2、V2、W2。出線端的排列出線端的排列 三相電動機(jī)的定子繞組有三相電動機(jī)的定子繞組有星形（星形（Y型）型）和和三角三角形（形）形（形）兩種不同的接法，如圖所示。兩種不同的接法，如圖所示。星形連接星形連接三角形連接三角形連接 定子三相繞組的連接方式（定子三相繞組的連接方式（Y形或形或 形）的選擇，和普通三相形）的選擇，和普通三相負(fù)載一樣，須視電源的線電壓而定。負(fù)載一樣，須視電源的線電壓而定。 如果電源的線電壓等于電動機(jī)的額定相電壓，那么，電動機(jī)的如果電源的線電壓等于電動機(jī)的額定相電壓，那么，電動機(jī)的繞組應(yīng)該接成三角形；

21、繞組應(yīng)該接成三角形； 如果電源的線電壓是電動機(jī)額定相電壓的如果電源的線電壓是電動機(jī)額定相電壓的 倍，那么，電動機(jī)倍，那么，電動機(jī)的繞組就應(yīng)該接成星形。的繞組就應(yīng)該接成星形。 通常電動機(jī)的銘牌上標(biāo)有符號通常電動機(jī)的銘牌上標(biāo)有符號 /Y和數(shù)字和數(shù)字220 /380 ，前者表示，前者表示定子繞組的接法，后者表示對應(yīng)于不同接法應(yīng)加的線電壓值。定子繞組的接法，后者表示對應(yīng)于不同接法應(yīng)加的線電壓值。32定子繞組連線方法的選用定子繞組連線方法的選用 例例 電源線電壓為電源線電壓為380V，現(xiàn)有兩臺電動機(jī)，其銘牌數(shù)據(jù)如下，試選，現(xiàn)有兩臺電動機(jī)，其銘牌數(shù)據(jù)如下，試選擇定子繞組的連接方式。擇定子繞組的連接方式。

22、1. J32-4，功率，功率1.0kW，連接方法，連接方法 /Y，電壓，電壓220/380V，電流，電流4.25/2.45A，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速1420 r/min，功率因數(shù)，功率因數(shù)0.79。 2. J02-21-4，功率，功率1.1 kW，連接方法，連接方法 ，電壓，電壓380V，電流，電流6.27A，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速1410 r/min，功率因數(shù)，功率因數(shù)0.79。 解：解：J32-4 電動機(jī)應(yīng)接星形（電動機(jī)應(yīng)接星形（Y），如圖），如圖(a) 所示。所示。 J02-21-4 電動機(jī)應(yīng)接成三角形（電動機(jī)應(yīng)接成三角形（ ），如圖），如圖 (b)所示。所示。2線電壓與相電壓線電壓與相電壓 線電壓線電壓：兩相繞

23、組首端之間的電壓，用：兩相繞組首端之間的電壓，用U1表示；表示； 相電壓相電壓：每相繞組首、尾之間的電壓，用：每相繞組首、尾之間的電壓，用U相相表示。表示。 對于對于星形星形接法：接法：相相UU31 對于對于三角形三角形接法：接法： 相相UU 13線電流與相電流線電流與相電流 線電流線電流：電網(wǎng)的供電電流，用：電網(wǎng)的供電電流，用I1 表示；表示； 相電流相電流：每相繞組的電流，用：每相繞組的電流，用I相相表示。表示。 對于對于星形星形接法接法 ：相相II 1對于對于三角形三角形接法接法 ：相相II31 cosUIP1113 4. . 電動機(jī)的輸入功率電動機(jī)的輸入功率二、額定參數(shù)二、額定參數(shù) 電

24、動機(jī)在制造工廠所擬定的情況下工作時(shí)，稱為電動機(jī)的電動機(jī)在制造工廠所擬定的情況下工作時(shí)，稱為電動機(jī)的額定額定運(yùn)行運(yùn)行，通常用額定值來表示其運(yùn)行條件，這些數(shù)據(jù)大部分都標(biāo)明在，通常用額定值來表示其運(yùn)行條件，這些數(shù)據(jù)大部分都標(biāo)明在電動機(jī)的銘牌上。電動機(jī)的銘牌上。 1. 額定功率額定功率PN： 在額定運(yùn)行情況下，在額定運(yùn)行情況下，電動機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率電動機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率。 NNNPP1 輸出功率的一般表達(dá)式為：輸出功率的一般表達(dá)式為： 12PP 其中，其中， 效率；效率；P1輸入功率；輸入功率；P2輸出功率。輸出功率。 輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為：輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為： cosIKnP.T

25、M222559 其中，其中，I2為轉(zhuǎn)子電流為轉(zhuǎn)子電流 2. .額定電壓額定電壓UN：在額定運(yùn)行情況下，定子繞組端應(yīng)加的線電壓：在額定運(yùn)行情況下，定子繞組端應(yīng)加的線電壓值。一般規(guī)定電動機(jī)的外加電壓不應(yīng)高于或低于額定值的值。一般規(guī)定電動機(jī)的外加電壓不應(yīng)高于或低于額定值的5%。 如標(biāo)有兩種電壓值（例如如標(biāo)有兩種電壓值（例如220/380V），這表明定子繞組采用），這表明定子繞組采用 /Y連接時(shí)應(yīng)加的線電壓值。連接時(shí)應(yīng)加的線電壓值。即：即： 三角形接法時(shí)，定子繞組應(yīng)接三角形接法時(shí)，定子繞組應(yīng)接220V的電源電壓；的電源電壓；星形接法時(shí)，定子繞組應(yīng)接星形接法時(shí)，定子繞組應(yīng)接380的電源電壓。的電源電壓。

26、 3. .額定頻率額定頻率f N：在額定運(yùn)行情況下，定子外加電壓的頻率：在額定運(yùn)行情況下，定子外加電壓的頻率（ Hz）。）。 50Nf 4. .額定電流額定電流IN ：在額定頻率、額定電壓和軸上輸出額定功率時(shí)，：在額定頻率、額定電壓和軸上輸出額定功率時(shí)，定子的線電流值。定子的線電流值。 如標(biāo)有兩種電流值（例如如標(biāo)有兩種電流值（例如10.35/5.9A），則對應(yīng)于定子繞組為），則對應(yīng)于定子繞組為 /Y連接的線電流值。連接的線電流值。即：即： 三角形接法時(shí)，定子電流為三角形接法時(shí)，定子電流為10.35A；星形接法時(shí)，定子電流為星形接法時(shí)，定子電流為5.9A。 5. .額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN ：在額定

27、頻率、額定電壓和電動機(jī)軸上輸出額定：在額定頻率、額定電壓和電動機(jī)軸上輸出額定功率時(shí)，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。功率時(shí)，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。 與額定轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為與額定轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)差率SN。 6. .工作方式工作方式（定額）（定額） 7. .溫升溫升（或絕緣等級）（或絕緣等級） 8. .電動機(jī)重量電動機(jī)重量 一般不標(biāo)在電動機(jī)銘牌上的幾個(gè)額定值如下一般不標(biāo)在電動機(jī)銘牌上的幾個(gè)額定值如下 ： 1.1.額定功率因數(shù)額定功率因數(shù) ：在額定頻率、額定電壓和電動機(jī)軸上：在額定頻率、額定電壓和電動機(jī)軸上輸出額定功率時(shí)，定子相電流與相電壓之間相位差的余弦。輸出額定功率時(shí)，定子相電流與相電壓之間相

28、位差的余弦。Ncos 2. .額定效率額定效率 ：在額定頻率、額定電壓和電動機(jī)軸上輸出額定：在額定頻率、額定電壓和電動機(jī)軸上輸出額定功率時(shí)，電動機(jī)輸出機(jī)械功率與輸入電功率之比，其表達(dá)式為功率時(shí)，電動機(jī)輸出機(jī)械功率與輸入電功率之比，其表達(dá)式為N %100cos3NNNN IUPN 3. .額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩TN ：電動機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下輸出額定功率時(shí)軸上：電動機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下輸出額定功率時(shí)軸上的負(fù)載載矩。的負(fù)載載矩。 4. 4.繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的滑環(huán)電壓和轉(zhuǎn)子的額定電流。繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的滑環(huán)電壓和轉(zhuǎn)子的額定電流。 通常手冊上給出的數(shù)據(jù)就是電動機(jī)的額定值。通常手冊上給出的數(shù)據(jù)

29、就是電動機(jī)的額定值。 三、三相異步電動機(jī)的能流圖三、三相異步電動機(jī)的能流圖 電源輸入到定子回路的電功率電源輸入到定子回路的電功率 ，其中，其中U1為定子繞為定子繞組的線電壓；組的線電壓；I1為定子繞組的線電流；為定子繞組的線電流； 為電動機(jī)的功率因數(shù)。為電動機(jī)的功率因數(shù)。 借助于旋轉(zhuǎn)磁場從定子電路傳遞到轉(zhuǎn)子電路的功率稱為借助于旋轉(zhuǎn)磁場從定子電路傳遞到轉(zhuǎn)子電路的功率稱為電磁功率電磁功率Pe。 機(jī)械功率機(jī)械功率 ，其中，由于轉(zhuǎn)子鐵芯中交，其中，由于轉(zhuǎn)子鐵芯中交變磁化的頻率變磁化的頻率f2=Sf1是很低的，是很低的， 忽略不計(jì)。忽略不計(jì)。 轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)差功率 。 輸出機(jī)械功率輸出機(jī)械功率 ，異步電動機(jī)

30、，異步電動機(jī)銘牌上所標(biāo)的就是銘牌上所標(biāo)的就是P2的額定值，的額定值， 為機(jī)械損失為機(jī)械損失功率。功率。 ，其中，其中T為電磁轉(zhuǎn)矩，為電磁轉(zhuǎn)矩，n0為同步轉(zhuǎn)速。為同步轉(zhuǎn)速。 效率效率 53 三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性和機(jī)械特性三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性和機(jī)械特性 一、三相異步電動機(jī)的定子電路一、三相異步電動機(jī)的定子電路 三相異步電動機(jī)的電磁關(guān)系同變壓器類似，定子繞組相當(dāng)于變?nèi)喈惒诫妱訖C(jī)的電磁關(guān)系同變壓器類似，定子繞組相當(dāng)于變壓器的原繞組，轉(zhuǎn)子繞組（一般是短接的）相當(dāng)于副繞組。壓器的原繞組，轉(zhuǎn)子繞組（一般是短接的）相當(dāng)于副繞組。 定子繞組接上三相電源電定子繞組接上三相電源電壓（相電壓為壓（相電壓為u

31、1）時(shí)，則有三）時(shí)，則有三相電流通過（相電流為相電流通過（相電流為i1），），定子三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場定子三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，其磁力線通過定子和轉(zhuǎn)子鐵心其磁力線通過定子和轉(zhuǎn)子鐵心而閉合，這磁場不僅在而閉合，這磁場不僅在轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)子每相繞組中要感應(yīng)出電動勢相繞組中要感應(yīng)出電動勢e2，而且在而且在定子每相繞組中也要感定子每相繞組中也要感應(yīng)出電動勢應(yīng)出電動勢e1。 設(shè)定子和轉(zhuǎn)子每相繞組的匝數(shù)分別為設(shè)定子和轉(zhuǎn)子每相繞組的匝數(shù)分別為N1和和N2，如圖所示電路，如圖所示電路圖是三相異步電動機(jī)的一相電路圖。圖是三相異步電動機(jī)的一相電路圖。 旋轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度沿定子與轉(zhuǎn)子間空氣隙的分布是近于按旋轉(zhuǎn)磁場的磁感

32、應(yīng)強(qiáng)度沿定子與轉(zhuǎn)子間空氣隙的分布是近于按正弦規(guī)律分布的正弦規(guī)律分布的，因此，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過定子每相繞相的磁通也，因此，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過定子每相繞相的磁通也是隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的，是隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的， t sinm 定子每相繞組中產(chǎn)生的定子每相繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢為：為： ，它是正，它是正弦量，其有效值為弦量，其有效值為tNedd11 1111444444fN.Nf.E 式中，式中，f1為為e1的頻率。的頻率。 因?yàn)樾D(zhuǎn)磁場和定子間的相對轉(zhuǎn)速為因?yàn)樾D(zhuǎn)磁場和定子間的相對轉(zhuǎn)速為n0，所以所以 ，它等于定子電流的頻率，即，它等于定子電流的頻率，即f1=f。6001pnf 定子每

33、相繞組中還要產(chǎn)生定子每相繞組中還要產(chǎn)生漏磁電動勢漏磁電動勢tiLedd1L1L1 加在定子每相繞組上的電壓也分成三個(gè)分量，即加在定子每相繞組上的電壓也分成三個(gè)分量，即)(dd)()(11L11111111etiLRieeRiuL 如用復(fù)數(shù)表示，則為如用復(fù)數(shù)表示，則為 )(j)()(1111111111EXIRIEERIUL 式中，式中， 和和 為定子每相繞組的電阻和漏磁感為定子每相繞組的電阻和漏磁感抗。由于抗。由于R1和和X1較小，其上電壓降與電動勢較小，其上電壓降與電動勢E1比較起來，?？珊雎裕容^起來，常可忽略，于是于是1R1X)2(L111LfX EU111EU 二、三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子

34、電路二、三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電路 旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子每相繞組中感應(yīng)出的電動勢為旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子每相繞組中感應(yīng)出的電動勢為tNedd22 其有效值為其有效值為 2222444444SfN.Nf.E 式中，式中，f2為轉(zhuǎn)子電動勢為轉(zhuǎn)子電動勢e2或轉(zhuǎn)子電流或轉(zhuǎn)子電流i2的頻率。因?yàn)樾D(zhuǎn)磁場和的頻率。因?yàn)樾D(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子間的相對轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)子間的相對轉(zhuǎn)速為 n0-n。1000026060Sfpnnnn)nn(pf 在在 n=0 ，即，即S=1時(shí)，轉(zhuǎn)子電動勢為時(shí)，轉(zhuǎn)子電動勢為 2120444Nf.E 為轉(zhuǎn)子最大電動勢為轉(zhuǎn)子最大電動勢202SEE 可見可見轉(zhuǎn)子電動勢轉(zhuǎn)子電動勢E2與轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)有關(guān)。 和定子電

35、流一樣，轉(zhuǎn)子電流也要產(chǎn)生漏磁通，從而在轉(zhuǎn)子每相和定子電流一樣，轉(zhuǎn)子電流也要產(chǎn)生漏磁通，從而在轉(zhuǎn)子每相繞組中還要產(chǎn)生漏磁電動勢。繞組中還要產(chǎn)生漏磁電動勢。tiLedd2L2L2 因此，對于轉(zhuǎn)子每相電路，有因此，對于轉(zhuǎn)子每相電路，有 tiLRieRiedd)(2L222L2222 如用復(fù)數(shù)表示，則為如用復(fù)數(shù)表示，則為 22222222j)(XIRIERIEL 式中，式中，R2和和X2轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻和漏磁感抗轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻和漏磁感抗 L21L22222LSfLfX L21202LfX 202SXX 在在 n=0 ，即，即 S=1 時(shí)，轉(zhuǎn)子感抗為時(shí)，轉(zhuǎn)子感抗為為轉(zhuǎn)子最大感抗為轉(zhuǎn)子最大感抗 可見

36、可見轉(zhuǎn)子感抗轉(zhuǎn)子感抗E2與轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)有關(guān)。 轉(zhuǎn)子每相電路的電流為轉(zhuǎn)子每相電路的電流為 2202220222222)SX(RSEXREI 可見可見轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流I2也與轉(zhuǎn)差率也與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)有關(guān)。當(dāng)。當(dāng)S增大，即轉(zhuǎn)速增大，即轉(zhuǎn)速n降低時(shí)，降低時(shí)，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對轉(zhuǎn)速增加，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體被磁力線切割的速度轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對轉(zhuǎn)速增加，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體被磁力線切割的速度提高，于是提高，于是E2增加，增加，I2也增加。也增加。 由于轉(zhuǎn)子有漏磁通，相應(yīng)的感抗為由于轉(zhuǎn)子有漏磁通，相應(yīng)的感抗為X2，因此，因此，I2比比E2滯后滯后 角，因而轉(zhuǎn)子角，因而轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)為：電路的功率因數(shù)為： 可見功率

37、因數(shù)可見功率因數(shù) 與轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)。有關(guān)。 三、轉(zhuǎn)矩特性三、轉(zhuǎn)矩特性 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩（以下簡稱轉(zhuǎn)矩）是三相異步電動機(jī)最重要的物理量（以下簡稱轉(zhuǎn)矩）是三相異步電動機(jī)最重要的物理量之一。機(jī)械特性是它的主要特性。之一。機(jī)械特性是它的主要特性。22mcos IKT 22022212444)SX(RNf.SI 所以所以220222222022212)SX(RUSRK)SX(RUSRKT 因?yàn)橐驗(yàn)檗D(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性 式中，式中，K與電動機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)、電源頻率有關(guān)的一個(gè)常數(shù)，與電動機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)、電源頻率有關(guān)的一個(gè)常數(shù)， ； U1 、U定子繞組電壓，電源電壓；定子繞組電壓，電源電壓； R2轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻

38、；轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻； X20 電動機(jī)不動（電動機(jī)不動（S=1）時(shí)轉(zhuǎn)子每相繞組的感抗。）時(shí)轉(zhuǎn)子每相繞組的感抗。 四機(jī)械特性四機(jī)械特性 在異步電動機(jī)中，轉(zhuǎn)速在異步電動機(jī)中，轉(zhuǎn)速 n=(1-S)n0，為了符合習(xí)慣畫法，可將，為了符合習(xí)慣畫法，可將曲線換成轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系曲線換成轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系n-T曲線，即曲線，即n=f(T)稱為異步電動稱為異步電動機(jī)的機(jī)械特性機(jī)的機(jī)械特性。1固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性 異步電動機(jī)在異步電動機(jī)在額定電壓和額定頻率下，用規(guī)定的接線方式，額定電壓和額定頻率下，用規(guī)定的接線方式，定子和轉(zhuǎn)子電路中不串聯(lián)任何電阻或電抗時(shí)的機(jī)械特性定子和轉(zhuǎn)子電路中不串聯(lián)任何電阻或電抗時(shí)

39、的機(jī)械特性稱為稱為固有固有（自然）機(jī)械特性（自然）機(jī)械特性。 根據(jù)根據(jù) 2202222)SX(RUSRT 00nnnS 三相異步電動機(jī)的固有機(jī)械特性曲線三相異步電動機(jī)的固有機(jī)械特性曲線如圖所示。如圖所示。 從特性曲線上可以看出，其上有四個(gè)從特性曲線上可以看出，其上有四個(gè)特殊點(diǎn)可以決定特性曲線的基本形狀和異特殊點(diǎn)可以決定特性曲線的基本形狀和異步電動機(jī)的運(yùn)行性能，這四個(gè)特殊點(diǎn)是：步電動機(jī)的運(yùn)行性能，這四個(gè)特殊點(diǎn)是： NNN,2SSnnTT 電動機(jī)額定工作點(diǎn)，此時(shí)額定轉(zhuǎn)矩和電動機(jī)額定工作點(diǎn)，此時(shí)額定轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)差率為額定轉(zhuǎn)差率為 ：NnPTNN55. 9 0N0NnnnS 式中式中: PN電動機(jī)的額

40、定功率；電動機(jī)的額定功率； nN電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，一般電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，一般 SN電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率，一般電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率，一般 TN電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩。電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩。0N)985. 094. 0(nn 015. 006. 0N S 0010 S,nn,T電動機(jī)處于理想空載工作點(diǎn)，此時(shí)電電動機(jī)處于理想空載工作點(diǎn)，此時(shí)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)速。動機(jī)的轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)速。 1, 0,3st SnTT電動機(jī)的啟動工作點(diǎn)，此時(shí)電動機(jī)的電動機(jī)的啟動工作點(diǎn)，此時(shí)電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩稱為轉(zhuǎn)矩稱為啟動轉(zhuǎn)矩啟動轉(zhuǎn)矩Tst： 2202222stXRURKT 可見，異步電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩可見，異步電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩Tst

41、與與U、 R2及及X20有關(guān)。有關(guān)。 通常把在固有機(jī)械特性上通常把在固有機(jī)械特性上啟動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比啟動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比 作為衡量異步電動機(jī)啟動能力的一個(gè)重要數(shù)據(jù)，一般作為衡量異步電動機(jī)啟動能力的一個(gè)重要數(shù)據(jù)，一般 。 當(dāng)施加在定子每相繞組上的電壓降低時(shí)，啟動轉(zhuǎn)矩會明顯減??；當(dāng)施加在定子每相繞組上的電壓降低時(shí)，啟動轉(zhuǎn)矩會明顯減??；當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻適當(dāng)增大時(shí)，啟動轉(zhuǎn)矩會增大；而若增大轉(zhuǎn)子電抗則會當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻適當(dāng)增大時(shí)，啟動轉(zhuǎn)矩會增大；而若增大轉(zhuǎn)子電抗則會使啟動轉(zhuǎn)矩大為減小使啟動轉(zhuǎn)矩大為減小。 mmmax,4SSnnTT 電動機(jī)的臨界工作點(diǎn)。欲求轉(zhuǎn)矩的最電動機(jī)的臨界工作點(diǎn)。欲求轉(zhuǎn)矩的最大值，可令大值

42、，可令 ，得臨界轉(zhuǎn)差率，得臨界轉(zhuǎn)差率為為0dSdT202m/ XRS 再將再將Sm代入轉(zhuǎn)矩公式中，即可得代入轉(zhuǎn)矩公式中，即可得202max2XUKT 通常把在固有機(jī)械特性上最大電磁轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比稱為電通常把在固有機(jī)械特性上最大電磁轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比稱為電動機(jī)的動機(jī)的過載能力系數(shù)過載能力系數(shù) ，它表征了電動機(jī)能夠承受沖，它表征了電動機(jī)能夠承受沖擊負(fù)載的能力大小，是電動機(jī)的又一個(gè)重要運(yùn)行參數(shù)。擊負(fù)載的能力大小，是電動機(jī)的又一個(gè)重要運(yùn)行參數(shù)。 鼠籠式異步鼠籠式異步電動機(jī)電動機(jī) ，繞線式異步電動機(jī)，繞線式異步電動機(jī) 。Nmaxm/TT 2 . 28 . 1m 8 . 25 . 2m 實(shí)際應(yīng)用中，可

43、將轉(zhuǎn)矩公式轉(zhuǎn)化成用實(shí)際應(yīng)用中，可將轉(zhuǎn)矩公式轉(zhuǎn)化成用Tmax和和Sm表示的形式：表示的形式： 2人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性 由上述分析可知：異步電動機(jī)的機(jī)械特性與電動機(jī)的參數(shù)有關(guān)，由上述分析可知：異步電動機(jī)的機(jī)械特性與電動機(jī)的參數(shù)有關(guān)，也與外加電源電壓、電源頻率有關(guān)，也與外加電源電壓、電源頻率有關(guān)，將關(guān)系式中的參數(shù)人為地加以將關(guān)系式中的參數(shù)人為地加以改變而獲得的特性稱為異步電動機(jī)的改變而獲得的特性稱為異步電動機(jī)的人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性。 改變改變定子電壓定子電壓U、定子電源頻率定子電源頻率f、定子電路串入電阻或電抗定子電路串入電阻或電抗、轉(zhuǎn)子電路串入電阻或電抗轉(zhuǎn)子電路串入電阻或電抗等，都可得到異

44、步電動機(jī)的人為機(jī)械特性。等，都可得到異步電動機(jī)的人為機(jī)械特性。 （1）降低電動機(jī)電源電壓時(shí)的人為特性）降低電動機(jī)電源電壓時(shí)的人為特性 Nmax2202222st202max0m0202m0260TTXRURKTXUKTnnnXRSpfn 0n不變不變mS不變不變maxT隨著電壓的減小隨著電壓的減小而大大地減小而大大地減小stT隨著電壓的減小隨著電壓的減小而大大地減小而大大地減小改變電源電壓時(shí)的人為改變電源電壓時(shí)的人為特性如圖所示：特性如圖所示：Ta=Tmax、 Tb=0.64Tmax和和Tc=0.25Tmax 由于異步電動機(jī)對電網(wǎng)電壓的波動非常敏感，運(yùn)行時(shí)，如電壓由于異步電動機(jī)對電網(wǎng)電壓的波動

45、非常敏感，運(yùn)行時(shí)，如電壓降低太多，會大大降低太多，會大大降低它的過載能力與啟動轉(zhuǎn)矩，甚至使電動機(jī)發(fā)降低它的過載能力與啟動轉(zhuǎn)矩，甚至使電動機(jī)發(fā)生帶不動負(fù)載或者根本不能啟動的現(xiàn)象生帶不動負(fù)載或者根本不能啟動的現(xiàn)象。NN22NNmmax98. 07 . 02TTUUTT 例如，電動機(jī)運(yùn)行在額定負(fù)載例如，電動機(jī)運(yùn)行在額定負(fù)載 TN 下，即使下，即使 m=2 ，若電網(wǎng)電壓，若電網(wǎng)電壓下降到下降到 70%UN ，則由于這時(shí)，則由于這時(shí) 此外，電網(wǎng)電壓下降此外，電網(wǎng)電壓下降 ，在負(fù)載不變的條件下，將，在負(fù)載不變的條件下，將使電動機(jī)轉(zhuǎn)使電動機(jī)轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率速下降，轉(zhuǎn)差率S 增大，電流增加，引起電動機(jī)發(fā)熱甚至

46、燒壞增大，電流增加，引起電動機(jī)發(fā)熱甚至燒壞。電動機(jī)也會停轉(zhuǎn)電動機(jī)也會停轉(zhuǎn)（2）定子電路接入電阻或電抗時(shí)的人為特性）定子電路接入電阻或電抗時(shí)的人為特性 在電動機(jī)定子電路中外串電阻或電抗后，電動機(jī)端電壓為電源在電動機(jī)定子電路中外串電阻或電抗后，電動機(jī)端電壓為電源電壓減去定子外串電阻或電抗上的壓降，電壓減去定子外串電阻或電抗上的壓降，致使定子繞組相電壓降低致使定子繞組相電壓降低，這種情況下的人為特性與降低電源電壓時(shí)的相似，如下圖所示。這種情況下的人為特性與降低電源電壓時(shí)的相似，如下圖所示。 圖中，實(shí)線圖中，實(shí)線1為降低電源電壓的人為機(jī)為降低電源電壓的人為機(jī)械特性，虛線械特性，虛線2為定子電路串接電阻

47、為定子電路串接電阻R1s或電或電抗抗X1s的人為機(jī)械特性?？梢钥闯?，定子串入的人為機(jī)械特性?？梢钥闯?，定子串入R1s或或X1s后的最大轉(zhuǎn)矩要比直接降低電源電后的最大轉(zhuǎn)矩要比直接降低電源電壓時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩大一些，這是因?yàn)殡S著轉(zhuǎn)速壓時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩大一些，這是因?yàn)殡S著轉(zhuǎn)速的上升和啟動電流的減小，在的上升和啟動電流的減小，在R1s或或X1s上的上的壓降減小，加到電動機(jī)定子繞組上的端電壓壓降減小，加到電動機(jī)定子繞組上的端電壓自動增大，致使最大轉(zhuǎn)矩較大；而降低電源自動增大，致使最大轉(zhuǎn)矩較大；而降低電源電壓的人為機(jī)械特性在整個(gè)啟動過程中，定電壓的人為機(jī)械特性在整個(gè)啟動過程中，定子繞組的端電壓是恒定不變的。子繞組

48、的端電壓是恒定不變的。（3）改變定子電源頻率時(shí)的人為特性）改變定子電源頻率時(shí)的人為特性 fKfXTTXRURKTXUKTnnnXRSpfn1,26020Nmax2202222st202max0m0202m0注意到：注意到： 一般變頻調(diào)速采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，一般變頻調(diào)速采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，即希望最大轉(zhuǎn)矩保持為恒值，為此在即希望最大轉(zhuǎn)矩保持為恒值，為此在改變頻率的同時(shí)，電源電壓也要作相改變頻率的同時(shí)，電源電壓也要作相應(yīng)的變化，使應(yīng)的變化，使 U/f =C ，這在實(shí)質(zhì)上，這在實(shí)質(zhì)上是使電動機(jī)氣隙磁通保持不變。是使電動機(jī)氣隙磁通保持不變。 fn 0fS/1m fT/1st 不不變變maxT因此，改變電源頻率的

49、機(jī)械特性如上因此，改變電源頻率的機(jī)械特性如上圖所示。圖所示。（4）轉(zhuǎn)子電路串電阻時(shí)的人為特性）轉(zhuǎn)子電路串電阻時(shí)的人為特性 在三相線繞式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中串入電阻后，轉(zhuǎn)子電在三相線繞式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中串入電阻后，轉(zhuǎn)子電路中的電阻為路中的電阻為 。2r2RR Nmax2202222st202max0m0202m0260TTXRURKTXUKTnnnXRSpfn 0n不變不變maxT不變不變mS隨著串接電阻的增加而增大隨著串接電阻的增加而增大， 此時(shí)的人為特性將是一根比固有特性更軟此時(shí)的人為特性將是一根比固有特性更軟的一條曲線，如圖所示。的一條曲線，如圖所示。 54 三相異步電動機(jī)的啟動特

50、性三相異步電動機(jī)的啟動特性 采用電動機(jī)拖動生產(chǎn)機(jī)械，對電動機(jī)啟動的主要要求如下。采用電動機(jī)拖動生產(chǎn)機(jī)械，對電動機(jī)啟動的主要要求如下。 （1）有足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩有足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，保證生產(chǎn)機(jī)械能正常啟動。一般場，保證生產(chǎn)機(jī)械能正常啟動。一般場合下，希望啟動越快越好，以提高生產(chǎn)效率。即要求電動機(jī)的啟動合下，希望啟動越快越好，以提高生產(chǎn)效率。即要求電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，否則電動機(jī)不能啟動。轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，否則電動機(jī)不能啟動。 （2）在滿足啟動轉(zhuǎn)矩要求的前提下，）在滿足啟動轉(zhuǎn)矩要求的前提下，啟動電流越小越好啟動電流越小越好。因?yàn)?。因?yàn)檫^大啟動電流的沖擊，造成過大啟動電流的沖擊，造成電網(wǎng)電壓電

51、網(wǎng)電壓下降；引起電動機(jī)下降；引起電動機(jī)繞組發(fā)熱，繞組發(fā)熱，加速絕緣層老化加速絕緣層老化，以及使，以及使繞組端部受電動沖擊力的作用發(fā)生位移和繞組端部受電動沖擊力的作用發(fā)生位移和變形變形的可能，進(jìn)而造成短路事故。的可能，進(jìn)而造成短路事故。 （3）要求啟動平滑，即要求）要求啟動平滑，即要求啟動時(shí)加速平滑啟動時(shí)加速平滑，以減小對生產(chǎn)機(jī)，以減小對生產(chǎn)機(jī)械的沖擊。械的沖擊。 （4）啟動設(shè)備）啟動設(shè)備安全可靠安全可靠，力求結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。，力求結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。 （5）啟動過程中的）啟動過程中的功率損耗越小越好功率損耗越小越好。 以上，（以上，（1）和（）和（2）兩條是衡量電動機(jī)啟動性能的兩條主要技）

52、兩條是衡量電動機(jī)啟動性能的兩條主要技術(shù)指標(biāo)。術(shù)指標(biāo)。 異步電動機(jī)本身的啟動特性為：異步電動機(jī)本身的啟動特性為： a. 定子電流大定子電流大，Ist=(57)IN 異步電動機(jī)在接入電網(wǎng)啟動的瞬時(shí)，由于轉(zhuǎn)子處于靜止?fàn)顟B(tài)，異步電動機(jī)在接入電網(wǎng)啟動的瞬時(shí)，由于轉(zhuǎn)子處于靜止?fàn)顟B(tài)，定子旋轉(zhuǎn)磁場以最快的相對速度（即同步轉(zhuǎn)速）切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在定子旋轉(zhuǎn)磁場以最快的相對速度（即同步轉(zhuǎn)速）切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出很大的轉(zhuǎn)子電勢和轉(zhuǎn)子電流，從而引起很大的定轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出很大的轉(zhuǎn)子電勢和轉(zhuǎn)子電流，從而引起很大的定子電流子電流 b.啟動轉(zhuǎn)矩小啟動轉(zhuǎn)矩小 NstT).(T5180 啟動時(shí)啟動時(shí) ，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)，轉(zhuǎn)

53、子功率因數(shù) 很低，因而，很低，因而，即使啟動電流很大，但啟動轉(zhuǎn)矩即使啟動電流很大，但啟動轉(zhuǎn)矩 卻不大。卻不大。 1 S2202222XRRcos ststmstcosIKT22 異步電動機(jī)的固有啟動特性如圖所示：異步電動機(jī)的固有啟動特性如圖所示： 顯然，異步電動機(jī)的這種啟動性能和生產(chǎn)機(jī)械的要求是相矛盾顯然，異步電動機(jī)的這種啟動性能和生產(chǎn)機(jī)械的要求是相矛盾的，為了解決這些矛盾，必須根據(jù)具體情況，采取不同的啟動方法。的，為了解決這些矛盾，必須根據(jù)具體情況，采取不同的啟動方法。一、一、 鼠籠式異步電動機(jī)的啟動方法鼠籠式異步電動機(jī)的啟動方法 鼠籠式異步電動機(jī)有鼠籠式異步電動機(jī)有直接啟動直接啟動和和降壓

54、啟動降壓啟動兩種方法，采用什么兩種方法，采用什么啟動方法，要根據(jù)實(shí)際情況而定。啟動方法，要根據(jù)實(shí)際情況而定。1直接啟動（全壓啟動）直接啟動（全壓啟動） 直接啟動就是將電動機(jī)的定子繞組通過閘刀開關(guān)或接觸器直接直接啟動就是將電動機(jī)的定子繞組通過閘刀開關(guān)或接觸器直接接入電源，接入電源，在額定電壓下進(jìn)行啟動在額定電壓下進(jìn)行啟動。 特點(diǎn)：電動機(jī)定子繞組的工作電壓和啟動電壓相等。特點(diǎn)：電動機(jī)定子繞組的工作電壓和啟動電壓相等。 直接啟動的條件：由于直接啟動的啟動電流很大，因此，在直接啟動的條件：由于直接啟動的啟動電流很大，因此，在什么情況下采用直接啟動，有關(guān)供電、動力部門都有規(guī)定，主要取什么情況下采用直接啟

55、動，有關(guān)供電、動力部門都有規(guī)定，主要取決于決于電動機(jī)的功率與供電變壓器的容量之比值電動機(jī)的功率與供電變壓器的容量之比值。 一般一般在有獨(dú)立變壓器供電（即變壓器供動力用電）在有獨(dú)立變壓器供電（即變壓器供動力用電）的情況下，的情況下，若電動機(jī)啟動頻繁時(shí)，電動機(jī)功率小于變壓器容量的若電動機(jī)啟動頻繁時(shí)，電動機(jī)功率小于變壓器容量的20%時(shí)允許直時(shí)允許直接啟動；若電動機(jī)不經(jīng)常啟動，電動機(jī)功率小于變壓器容量的接啟動；若電動機(jī)不經(jīng)常啟動，電動機(jī)功率小于變壓器容量的30%時(shí)也允許直接啟動。時(shí)也允許直接啟動。 如果如果沒有獨(dú)立的變壓器供電（即與照明共用電源）沒有獨(dú)立的變壓器供電（即與照明共用電源）的情況下，的情況

56、下，電動機(jī)啟動比較頻繁，則常按經(jīng)驗(yàn)公式來估算，滿足下列關(guān)系則可電動機(jī)啟動比較頻繁，則常按經(jīng)驗(yàn)公式來估算，滿足下列關(guān)系則可直接啟動。直接啟動。 電動機(jī)功率電動機(jī)功率電源總?cè)萘侩娫纯側(cè)萘款~定電流額定電流啟動電流啟動電流 443NstII 例題：有 一 臺 要 求經(jīng)常啟動的鼠籠式異步電動機(jī)，其例題：有 一 臺 要 求經(jīng)常啟動的鼠籠式異步電動機(jī)，其 PN=20kW, Ist/IN=6.5 ，如果供電變壓器（電源）容量為，如果供電變壓器（電源）容量為560kVA，且，且有照明負(fù)載，問可否直接啟動？同樣的有照明負(fù)載，問可否直接啟動？同樣的Ist/IN 比值，功率為多大的電比值，功率為多大的電動機(jī)則不允許直

57、接啟動？動機(jī)則不允許直接啟動？ 解：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式算出解：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式算出 5675720456043.II.kWkVANst 滿足上述關(guān)系，故允許直接啟動。滿足上述關(guān)系，故允許直接啟動。 kWNPkVA. 45604356 可算出，額定功率大于可算出，額定功率大于24kW的電動機(jī)不允許直接啟動。的電動機(jī)不允許直接啟動。 2電阻或電抗器降壓啟動電阻或電抗器降壓啟動 異步電動機(jī)采用定子串電阻或電抗器的降壓啟動原理接線圖如異步電動機(jī)采用定子串電阻或電抗器的降壓啟動原理接線圖如下圖所示。下圖所示。 啟動時(shí)，接觸器啟動時(shí)，接觸器1KM斷開，斷開，KM閉合，將啟動電阻串入定子閉合，將啟動電阻串入定子電路，

58、使啟動電流減小；電路，使啟動電流減??； 待轉(zhuǎn)速上升到一定程度后再待轉(zhuǎn)速上升到一定程度后再將將1KM閉合，閉合，Rst被短接，電動機(jī)被短接，電動機(jī)接上全部電壓而趨于穩(wěn)定運(yùn)行。接上全部電壓而趨于穩(wěn)定運(yùn)行。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 啟動轉(zhuǎn)矩隨定子電壓的平方下降，故它啟動轉(zhuǎn)矩隨定子電壓的平方下降，故它只適用于空載或輕載只適用于空載或輕載啟動的場合啟動的場合； 不經(jīng)濟(jì)，在啟動過程中，電阻器上不經(jīng)濟(jì)，在啟動過程中，電阻器上消耗能量大消耗能量大，不適用于經(jīng)，不適用于經(jīng)常啟動的電動機(jī)；若采用電抗器代替電阻器，則所需設(shè)備費(fèi)較貴，常啟動的電動機(jī)；若采用電抗器代替電阻器，則所需設(shè)備費(fèi)較貴，且體積大。且體積大。3Y- 降壓啟動

59、降壓啟動 啟動時(shí)，定子繞組接成星形；待轉(zhuǎn)速上升到一定程度后再將定啟動時(shí)，定子繞組接成星形；待轉(zhuǎn)速上升到一定程度后再將定子繞組接成三角形，電動機(jī)啟動過程完成而轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。子繞組接成三角形，電動機(jī)啟動過程完成而轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。 設(shè)設(shè)U1為電源線電壓，為電源線電壓，IstY及及Ist 為定子為定子繞組分別接成星形及三角形的啟動電流繞組分別接成星形及三角形的啟動電流（線電流），（線電流），Z為電動機(jī)在啟動時(shí)每相繞為電動機(jī)在啟動時(shí)每相繞組的等效阻抗。則有組的等效阻抗。則有ZUIstY31 ZUIst/31 所以所以 又由于又由于 所以所以 Y- 降壓啟動方法的特點(diǎn)：降壓啟動方法的特點(diǎn)： 設(shè)備簡單、經(jīng)濟(jì)、

60、設(shè)備簡單、經(jīng)濟(jì)、啟動電流小啟動電流??； 啟動轉(zhuǎn)矩小，啟動電壓不能按實(shí)際需要調(diào)節(jié)，啟動轉(zhuǎn)矩小，啟動電壓不能按實(shí)際需要調(diào)節(jié)，只適用于空載或輕載啟動的場合只適用于空載或輕載啟動的場合； 只適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接線為只適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接線為 的異步電動機(jī)的異步電動機(jī)。4自耦變壓器降壓啟動自耦變壓器降壓啟動 自耦變壓器降壓啟動的原理接線圖如左圖所示。自耦變壓器降壓啟動的原理接線圖如左圖所示。 自耦變壓器啟動時(shí)的一相電路如右圖所示，由變壓器的工作原自耦變壓器啟動時(shí)的一相電路如右圖所示，由變壓器的工作原理知，此時(shí)，副邊電壓與原邊電壓之比為理知，此時(shí)，副邊電壓與原邊電壓之比為 11212 NNUU