ch5交流電機(jī)1

1、第四章第四章 交流電動(dòng)機(jī)的工作原理及特性交流電動(dòng)機(jī)的工作原理及特性 了解三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理；了解三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理； 掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性和機(jī)械特性；掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性和機(jī)械特性； 掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的連接方法和額定參數(shù)；掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的連接方法和額定參數(shù)； 掌握三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)等各種特性；掌握三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)等各種特性； 掌握實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)的各種方法及它們掌握實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)的各種方法及它們的使用場(chǎng)所；的使用場(chǎng)所； 掌握單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理和啟動(dòng)方法；掌握單相異步電動(dòng)機(jī)

2、的工作原理和啟動(dòng)方法； 了解同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行特性和啟動(dòng)方法。了解同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行特性和啟動(dòng)方法。41 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 一、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)一、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 1. .定子定子 定子由定子鐵心、繞組以及機(jī)座組成。定子由定子鐵心、繞組以及機(jī)座組成。 定子鐵心是磁路的一部定子鐵心是磁路的一部分，它由分，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，

3、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)座成為一個(gè)整體，固定于機(jī)座上。上。 定子繞組是電動(dòng)機(jī)的電定子繞組是電動(dòng)機(jī)的電路部分。三相電動(dòng)機(jī)的定子路部分。三相電動(dòng)機(jī)的定子繞組分為三個(gè)部分對(duì)稱地分繞組分為三個(gè)部分對(duì)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(dòng)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(dòng)機(jī)一般采用鑄鐵機(jī)座。根據(jù)不同的用鑄鐵機(jī)座。根據(jù)不同的冷

4、卻方式冷卻方式采用不同的機(jī)座型式。采用不同的機(jī)座型式。 三相繞組接入三相交流電源，三相繞組中的電流在定子鐵心中三相繞組接入三相交流電源，三相繞組中的電流在定子鐵心中產(chǎn)生產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 2. .轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子鐵心也是電動(dòng)機(jī)磁轉(zhuǎn)子鐵心也是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，由硅鋼片疊壓路的一部分，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)子由鐵心與繞組組成。轉(zhuǎn)子由鐵心與繞組組成。 線繞式和鼠籠式兩種電動(dòng)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子構(gòu)造雖然不同，但工作原理是一致的。轉(zhuǎn)子的作用是是一致的。轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電

5、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(dòng)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組是在轉(zhuǎn)子機(jī)轉(zhuǎn)子繞組是在轉(zhuǎn)子鐵心槽里插入銅條，鐵心槽里插入銅條，再將全部銅條兩端焊再將全部銅條兩端焊在兩個(gè)銅端環(huán)上而組在兩個(gè)銅端環(huán)上而組成，如圖所示。成，如圖所示。 線繞式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組是線繞式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組是由線圈繞組放入轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，并由線圈繞組放入轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，并分為三相對(duì)稱繞組，與定子產(chǎn)生的分為三相對(duì)稱繞組，與定子產(chǎn)生的磁極數(shù)相同。線繞式轉(zhuǎn)子通過(guò)軸上磁極數(shù)相同。線繞式轉(zhuǎn)子通過(guò)軸上的滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子回路中接入外的滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子回路中接入外加電阻，用以改善啟動(dòng)性能與調(diào)節(jié)加電阻，用以改善啟動(dòng)性能與

6、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速， 1定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 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。現(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。且三相繞組分別叫做交流電源。且三相繞組分別叫做A、B、C相繞組。如圖所示。相繞組。如圖所示。二二. . 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 假設(shè)假設(shè)：（1）定子繞組中電流的正方向規(guī)定為從首端流向末端定子繞組中電流的正方向規(guī)定為從首端流向末端 （2）以）以A相繞組的電流作為參考正弦量，即相繞組的電流作為參考正弦量，即 i

7、A的初相位為零，則三的初相位為零，則三相繞組相繞組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：tIi sinmA )32sin(mB tIi)34sin(mC tIi 電流隨時(shí)間變化的曲線為：電流隨時(shí)間變化的曲線為： 時(shí)時(shí)01 t 時(shí)時(shí)62Tt 時(shí)時(shí)33Tt 時(shí)時(shí)24Tt 結(jié)論：結(jié)論：磁場(chǎng)是旋轉(zhuǎn)的。磁場(chǎng)是旋轉(zhuǎn)的。2旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)方向 改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向： 將定子繞組接至電源的將定子繞組接至電源的三根導(dǎo)線三根導(dǎo)線中的中的任意兩根線對(duì)調(diào)任意兩根線對(duì)調(diào)NSiaicib 結(jié)論：要結(jié)論：要改變改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向方向

8、，只要把定子繞組接到電源的，只要把定子繞組接到電源的三根導(dǎo)線中的三根導(dǎo)線中的任意兩根對(duì)調(diào)任意兩根對(duì)調(diào)即可。即可。 3. .旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速度：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速度： 基本概念基本概念極對(duì)數(shù)極對(duì)數(shù)P：N極加極加S極的對(duì)數(shù)極的對(duì)數(shù)同步速度：同步速度：在交流電動(dòng)機(jī)中，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)定子的旋轉(zhuǎn)速度被稱為同步在交流電動(dòng)機(jī)中，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)定子的旋轉(zhuǎn)速度被稱為同步速度，用速度，用n0表示。表示。 當(dāng)：當(dāng)：p=1p=1，電流頻率為，電流頻率為f f時(shí)時(shí)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)

9、組成，再將這三相繞組接到對(duì)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(duì)稱三相電源使其通過(guò)對(duì)稱三相電流，便產(chǎn)生具有兩對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁稱三相電源使其通過(guò)對(duì)稱三相電流，便產(chǎn)生具有兩對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。如圖所示。場(chǎng)。如圖所示。 當(dāng)當(dāng)p=2時(shí)時(shí):2600fn pfn600 當(dāng)當(dāng)p=p時(shí)時(shí):4工作原理工作原理 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理是基于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子理是基于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子電流的相互作用。電流的相互作用。 假設(shè)定子只有一對(duì)磁極，轉(zhuǎn)假設(shè)定子只有一對(duì)磁極，轉(zhuǎn)子只有一匝繞組。子只有一匝繞組。 在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體

10、切割磁力線（其方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向相反），因而在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向相反），因而在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e從而產(chǎn)生感從而產(chǎn)生感應(yīng)電流應(yīng)電流i。根據(jù)安培電磁力定律，轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生。根據(jù)安培電磁力定律，轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力電磁力F（其方向用左手定則決定），這力在轉(zhuǎn)子的軸上形成電磁（其方向用左手定則決定），這力在轉(zhuǎn)子的軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，且轉(zhuǎn)矩作用方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向相同，轉(zhuǎn)子受此轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩，且轉(zhuǎn)矩作用方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)起來(lái)。的作用，按旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)起來(lái)。 轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度稱為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，用

11、轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度稱為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，用n表示。表示。5. .轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差率差率 S 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(dòng)機(jī)的比值稱為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率，用的轉(zhuǎn)差率，用S表示表示，即，即00nnnS 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率S是分析異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性的主要參數(shù)。是分析異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性的主要參數(shù)。 min/9801480288010001500300032150000rnnnnnnPPPHfZpfn600 4.24.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)及定子繞阻連線法三相異步電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)及定子繞阻連線法 一、一、 三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的接法三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的接法 1兩種接

12、法兩種接法 定子繞組的首端和末端通常都接在電動(dòng)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(dòng)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(guó)電工專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：按照我國(guó)電工專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：定子繞組出線端的首端為定子繞組出線端的首端為1、1、1，末端為，末端為、。 三相電動(dòng)機(jī)的定子繞組有三相電動(dòng)機(jī)的定子繞組有星形（星形（Y型）型）和和三角形（三角形（形）形）兩種兩種不同的接法，如圖所示。不同的接法，如圖所示。短路片2線電壓與相電壓線電壓與相電壓 線電壓線電壓：兩相繞組首端之間的電壓，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

13、的電壓，用：每相繞組首、尾之間的電壓，用U相相表示。表示。 對(duì)于星形接法：對(duì)于星形接法：相相UU31 對(duì)于三角形接法：對(duì)于三角形接法： 相相UU 13線電流與相電流線電流與相電流 線電流：電網(wǎng)的供電電流，用線電流：電網(wǎng)的供電電流，用I1 表示；表示； 相電流：每相繞組的電流，用相電流：每相繞組的電流，用I相相表示。表示。 對(duì)于星形接法對(duì)于星形接法 ：相相II 1對(duì)于三角形接法對(duì)于三角形接法 ：相相II31 cosUIP1113 4. . 電動(dòng)機(jī)的輸入功率電動(dòng)機(jī)的輸入功率二、額定參數(shù)二、額定參數(shù) 電動(dòng)機(jī)在制造工廠所擬定的情況下工作時(shí)，稱為電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)在制造工廠所擬定的情況下工作時(shí)，稱為電動(dòng)機(jī)的

14、額定額定運(yùn)行運(yùn)行，通常用額定值來(lái)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(lái)表示其運(yùn)行條件，這些數(shù)據(jù)大部分都標(biāo)明在電動(dòng)機(jī)的銘牌上。電動(dòng)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(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率電動(dòng)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.TM222559 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

15、：在額定運(yùn)行情況下，定子繞組端應(yīng)加的線電壓線電壓值。值。 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。 3. .額定頻率額定頻率f ：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）。）。 50 f 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(duì)應(yīng)于定子繞

16、組為），則對(duì)應(yīng)于定子繞組為 /Y連接的線電流值。連接的線電流值。 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。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 ：在額定頻率、額定電壓和電動(dòng)機(jī)軸上輸出額定：在額定頻率、額定電壓和電動(dòng)機(jī)軸上輸出額定功率時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。功率時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 與額定轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為與額定轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)差率SN。 一般不標(biāo)在電

17、動(dòng)機(jī)銘牌上的幾個(gè)額定值如下一般不標(biāo)在電動(dòng)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(dòng)機(jī)軸上：在額定頻率、額定電壓和電動(dòng)機(jī)軸上輸出額定功率時(shí)，定子輸出額定功率時(shí)，定子相電相電流與流與相相電壓之間相位差的余弦。電壓之間相位差的余弦。Ncos 2. .額定效率額定效率 ：在額定頻率、額定電壓和電動(dòng)機(jī)軸上輸出額定：在額定頻率、額定電壓和電動(dòng)機(jī)軸上輸出額定功率時(shí)，電動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速

18、下輸出額定功率時(shí)軸上：電動(dòng)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.線繞式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的滑環(huán)電壓和轉(zhuǎn)子的額定電流。線繞式異步電動(dòng)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(cè)上給出的數(shù)據(jù)就是電動(dòng)機(jī)的額定值。通常手冊(cè)上給出的數(shù)據(jù)就是電動(dòng)機(jī)的額定值。 三、定子繞組連線方法的選用三、定子繞組連線方法的選用 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，須視負(fù)載一樣，須視電源的線電壓而定。電源的線電壓而定。 如果電源的線電壓等于電動(dòng)機(jī)的額定相電壓，那么，電動(dòng)機(jī)的如果電源的線電壓等于電動(dòng)機(jī)的額定相電壓

19、，那么，電動(dòng)機(jī)的繞組應(yīng)該接成三角形；繞組應(yīng)該接成三角形； 如果電源的線電壓是電動(dòng)機(jī)額定相電壓的如果電源的線電壓是電動(dòng)機(jī)額定相電壓的 倍，那么，電動(dòng)倍，那么，電動(dòng)機(jī)的繞組就應(yīng)該接成星形。機(jī)的繞組就應(yīng)該接成星形。 通常電動(dòng)機(jī)的銘牌上標(biāo)有符號(hào)通常電動(dòng)機(jī)的銘牌上標(biāo)有符號(hào) /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(duì)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(duì)應(yīng)于不同接法應(yīng)加的線電壓值。3 例例 電源線電壓為電源線電壓為380V，現(xiàn)有兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，其銘牌數(shù)據(jù)如下，現(xiàn)有兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，其銘牌數(shù)據(jù)如下，試選擇定子繞組的連接方式。試選擇定子繞組的連接方式。 1. J32

20、-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. Y112M-4,功率功率4.0 kW，連接方法連接方法 /Y，電壓電壓380V/660V，電，電流流8.8/5.1A，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速1440 r/min，功率因數(shù)，功率因數(shù)0.82。 解：解： J32-4 電動(dòng)機(jī)應(yīng)接星形（電動(dòng)機(jī)應(yīng)接星形（Y），如圖），如圖(a) 所示。所示。 Y112M-4電動(dòng)機(jī)應(yīng)接成三角形（電動(dòng)機(jī)應(yīng)接成三角形（ ），如圖），如圖 (b)所示。所示。輸入定子的電功率定子電路中的銅損轉(zhuǎn)子電路中的銅損Pc

21、u2=sPcu輸入轉(zhuǎn)子的電磁功率鐵損(磁滯和渦流損耗)機(jī)械損失功率輸出的機(jī)械功率三相異步電動(dòng)機(jī)的能流圖三相異步電動(dòng)機(jī)的能流圖4 43 3 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和機(jī)械特性 23. 51112PPPPP電動(dòng)機(jī)的效率9 . 07 . 0 NTPTPPPemcu2220電動(dòng)機(jī)的輸出功率T-電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T2-電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩nPPT22255. 9若若: :一、三相異步電動(dòng)機(jī)的定子電路一、三相異步電動(dòng)機(jī)的定子電路 三相異步電動(dòng)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?dòng)機(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

22、。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時(shí)，則有三相電流通過(guò)，定壓時(shí)，則有三相電流通過(guò)，定子三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其子三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其磁力線通過(guò)定子和轉(zhuǎn)子鐵心而磁力線通過(guò)定子和轉(zhuǎn)子鐵心而閉合，這磁場(chǎng)不僅在轉(zhuǎn)子每相閉合，這磁場(chǎng)不僅在轉(zhuǎn)子每相繞組中要感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)繞組中要感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)e2，而，而且在定子每相繞組中也要感應(yīng)且在定子每相繞組中也要感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)出電動(dòng)勢(shì)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(dòng)機(jī)的一相電路圖。圖是三相異步電動(dòng)機(jī)的一相電路圖

23、。 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(chǎng)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正弦規(guī)律分布的，因此，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)定子每相繞相的磁通也正弦規(guī)律分布的，因此，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)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(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：為： tNedd11 它也是正弦量，其有效值為：它也是正弦量，其有效值為： 111144. 444. 4fNNfE 式中，式中，f1為為e1的頻率。的頻率。 因?yàn)樾D(zhuǎn)磁場(chǎng)和定子間的相對(duì)轉(zhuǎn)速為因?yàn)樾D(zhuǎn)磁場(chǎng)和定子間的相對(duì)轉(zhuǎn)速為n0，所以，所以

24、6001pnf 它等于定子電流的頻率，即它等于定子電流的頻率，即 ff 1 定子每相繞組中還要產(chǎn)生定子每相繞組中還要產(chǎn)生漏磁電動(dòng)勢(shì)漏磁電動(dòng)勢(shì)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為定子每相繞組的電阻和漏磁感抗。磁感抗。由于由于 和和 較小，其上電壓降與電動(dòng)勢(shì)較小，其上電壓降與電動(dòng)勢(shì)E E1 1比較起來(lái)，比較起來(lái)，常可忽

25、略，于是?？珊雎?，于是1R1XL11 21LfX 11EU11EU 1R1X二、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路二、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子每相繞組中感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子每相繞組中感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)為tNedd22 其有效值為其有效值為 2122244. 444. 4NSfNfE 式中，式中，f2為轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)為轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)e2或轉(zhuǎn)子電流或轉(zhuǎn)子電流i2相對(duì)于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的頻率相對(duì)于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的頻率. 因?yàn)樾D(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子間的相對(duì)轉(zhuǎn)速為因?yàn)樾D(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子間的相對(duì)轉(zhuǎn)速為 n0-n1000026060Sfpnnnn)nn(pf 在在 n=0 ，即，即S=1時(shí)，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)為時(shí)，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)為 2120

26、444Nf.E 為轉(zhuǎn)子最大電動(dòng)勢(shì)為轉(zhuǎn)子最大電動(dòng)勢(shì)202SEE 可見(jiàn)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)可見(jiàn)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)E2與轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)。有關(guān)。 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(dòng)勢(shì)。繞組中還要產(chǎn)生漏磁電動(dòng)勢(shì)。 因此，對(duì)于轉(zhuǎn)子每相電路，有因此，對(duì)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 L21202Lf

27、X 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(jiàn)轉(zhuǎn)子感抗可見(jiàn)轉(zhuǎn)子感抗X2與轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)。有關(guān)。tiLedd2L2L2 轉(zhuǎn)子每相電路的電流為轉(zhuǎn)子每相電路的電流為 22022222202220222222)(cos)(SXRRSXRSEXREI1cos002220220220SRSEISXRInnS202220202202/cos01SXRCXSEISXRnS解解 (1)E1=4.44f1N1 =4.44503200.0231634V (2)轉(zhuǎn)子繞組開(kāi)路時(shí)，轉(zhuǎn)子電路電流I2=0，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n=0，轉(zhuǎn)子繞組電動(dòng)勢(shì)頻率f2=f1=5

28、0Hz，故轉(zhuǎn)子每相繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(即開(kāi)路電壓) E20=4.44f2N2 =4.44f1N2=4.4450200.023=102V (3)求 E2N f2=SNf10.028550Hz=1.43Hz E2N=4.44f2N2 =4.441.43200.023=2.9V例4-1有一臺(tái)三相四極的異步電動(dòng)機(jī)， Y連接， 其額定技術(shù)數(shù)據(jù)為PN=90kW，UN=380V，IN=22.9A，電源頻率f=50Hz，額定轉(zhuǎn)差率SN=2.85，定子每相繞組匝數(shù)N1=320,轉(zhuǎn)子每相繞線匝數(shù)N2=20，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的每極磁通0.023Wb，試求： (l)定子每相繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1：1 (2)轉(zhuǎn)子每相繞組開(kāi)路電壓E2

29、0： (3)額定轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)子每相繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2N。n例4-2 有一臺(tái)三相四極的異步電動(dòng)機(jī)， 其額定技術(shù)數(shù)據(jù)為nN=1440r/min，R2=0.02，X20=0.08 ，電源頻率f1=50Hz，E20=20V， 試求： (l)電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n0 ：(2)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)子電流I2st ： (3)電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)的頻率f2N； (4)電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)子電流 I2N AXREIst5 .24208. 002. 0202222022202AXSRESINNN4008. 004. 002. 02004. 02222022202(3)SN=(n0-nN) /n0=(1500-144

30、0) /1500=0.04 f2N=SNf10.0450Hz=2Hz(4) 解 (1) n0=60f1/P=6050/2=1500r/min(2)三、轉(zhuǎn)矩三、轉(zhuǎn)矩 NS0n1cosNS0n1cosNS0n0cos22tcosIKT22tcosIKT22022212444)SX(RNf.SI 所以所以220222222022212)()(SXRUSRKSXRUSRKT因?yàn)橐驗(yàn)檗D(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩 式中，式中，K與電動(dòng)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(dòng)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定子繞組相電壓，電源電壓；定子繞組相電壓，電源電壓； R2轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻；轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻； X2

31、0 電動(dòng)機(jī)不動(dòng)（電動(dòng)機(jī)不動(dòng)（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。2202222)(cosSXRRT=f(S) T-S曲線n=n0n=0T四機(jī)械特性四機(jī)械特性 在異步電動(dòng)機(jī)中，轉(zhuǎn)速在異步電動(dòng)機(jī)中，轉(zhuǎn)速 n=(1-S)n0，為了符合習(xí)慣畫(huà)法，可將，為了符合習(xí)慣畫(huà)法，可將曲線換成轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系曲線，即稱為異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特曲線換成轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系曲線，即稱為異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。性。 1固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性 異步電動(dòng)機(jī)在異步電動(dòng)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

32、電路中不串聯(lián)任何電阻或電抗時(shí)的機(jī)械特性稱為固有稱為固有（自然）機(jī)械特性。（自然）機(jī)械特性。 根據(jù)根據(jù) 2202222)(SXRUSRKT00nnnS 三相異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性曲線如圖所示。三相異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性曲線如圖所示。 從特性曲線上可以看出，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步電動(dòng)機(jī)的曲線的基本形狀和異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能，這四個(gè)特殊點(diǎn)是：運(yùn)行性能，這四個(gè)特殊點(diǎn)是： 0010 S,nn,T 電動(dòng)機(jī)處于理想空載工作點(diǎn)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)處于理想空載工作點(diǎn)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)速。速。 NNN,2S

33、SnnTT 電動(dòng)機(jī)額定工作點(diǎn)。此時(shí)額定轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)額定工作點(diǎn)。此時(shí)額定轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)差率為矩和額定轉(zhuǎn)差率為 NnPTNN55. 9 0N0NnnnS 式中式中: PN電動(dòng)機(jī)的額定功率；電動(dòng)機(jī)的額定功率； nN電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，一般電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，一般 SN電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率，一般電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率，一般 TN電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩。0N)985. 094. 0(nn 015. 006. 0N S 1, 0,3st SnTT電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)工作點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)工作點(diǎn)。 將將S=1代入轉(zhuǎn)矩公式中，可得代入轉(zhuǎn)矩公式中，可得2202222stXRURKT 可見(jiàn)，異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩可見(jiàn)，異步電動(dòng)機(jī)

34、的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst與與U、 R2及及X20有關(guān)。有關(guān)。 當(dāng)當(dāng)施加在定子每相繞組上的電壓降低時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩會(huì)明顯減??；施加在定子每相繞組上的電壓降低時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩會(huì)明顯減小； 當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻適當(dāng)增大時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩會(huì)增大；當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻適當(dāng)增大時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩會(huì)增大； 而若增大轉(zhuǎn)子電抗則會(huì)使啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大為減小。而若增大轉(zhuǎn)子電抗則會(huì)使啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大為減小。 通常把在固有機(jī)械特性上啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩通常把在固有機(jī)械特性上啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst與額定轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩TN之比之比 st=Tst/TN 作為衡量異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)能力的一個(gè)重要數(shù)據(jù)。一般作為衡量異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)能力的一個(gè)重要數(shù)據(jù)。一般 2 . 10 . 1st mmmax,4SSnnTT 電動(dòng)

35、機(jī)的臨界工作點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)的臨界工作點(diǎn)。欲求轉(zhuǎn)矩的最大值，可令欲求轉(zhuǎn)矩的最大值，可令 0dsdT得臨界轉(zhuǎn)差率得臨界轉(zhuǎn)差率 202m/ 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Nmaxm/TT 稱為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力系數(shù)。它表征了電動(dòng)機(jī)能夠承受沖擊負(fù)稱為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力系數(shù)。它表征了電動(dòng)機(jī)能夠承受沖擊負(fù)載的能力大小，是電動(dòng)機(jī)的又一個(gè)重要運(yùn)行參數(shù)。載的能力大小，是電動(dòng)機(jī)的又一個(gè)重要運(yùn)行參數(shù)。 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī) 2 . 28 . 1m 線繞式異步電

36、動(dòng)機(jī)線繞式異步電動(dòng)機(jī)0 . 35 . 2m轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率實(shí)用公式T/Tmax Sm=R2/X20 化簡(jiǎn)得 SSSSTTmm/2max2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(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與電動(dòng)機(jī)的參數(shù)有關(guān)，由上述分析可知：異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與電動(dòng)機(jī)的參數(shù)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)人為地加以改變而獲得的特性稱為異步電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性。改變而獲得的特性稱為異步電動(dòng)機(jī)的人為機(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)轉(zhuǎn)子電路串入電阻或電抗子電路串入電阻或電抗等，都可得到異步電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性。等，都可得到異步電動(dòng)機(jī)的