電機(jī)學(xué)第5章感應(yīng)電機(jī)

第5章感應(yīng)電機(jī)1感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的主要用途：感應(yīng)電機(jī)主要用作電動(dòng)機(jī)使用，特殊場(chǎng)合也可作為發(fā)電機(jī)使用。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制造、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、堅(jiān)固耐用、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn):功率因數(shù)較差。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，必須從電網(wǎng)里吸收滯后的無(wú)功功率，它的功率因數(shù)總是小于１。2感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的分類(lèi)方法：（1）按定子相數(shù)分有①單相；②三相；多相。（2）按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分有①繞線(xiàn)式；②鼠籠式。后者又包括單鼠籠感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、雙鼠籠感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和深槽式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。（3）按機(jī)殼的不同防護(hù)方式分：開(kāi)啟式、防漏式、封閉式，防暴式。（4）按電機(jī)的容量分：微電機(jī)；小型（0.6-100千瓦）；中型（100-1000千瓦）；大型（1000千瓦以上）。此外，根據(jù)電機(jī)定子繞組上所加電壓的大小，又有高壓和低壓感應(yīng)電動(dòng)機(jī)之分。從其它角度看，還有高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩感應(yīng)電機(jī)、高轉(zhuǎn)差率感應(yīng)電機(jī)、高轉(zhuǎn)速感應(yīng)電機(jī)等等。35.1感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)1、感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)

感應(yīng)電機(jī)在結(jié)構(gòu)上主要由定子、轉(zhuǎn)子、氣隙組成。451、定子：定子由機(jī)座、定子鐵心和定子繞組三個(gè)部分組成的。⑴定子鐵心：電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，裝在機(jī)座里。為了降低定子鐵心損耗，定子鐵心用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成的，在硅鋼片的兩面還應(yīng)涂上絕緣漆。下圖為定子槽,其中(a)是開(kāi)口槽，用于大中型容量的高壓感應(yīng)電動(dòng)機(jī)；(b)是半開(kāi)口槽，用于中型500V以下的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)；(c)是半閉口槽，用于低壓小型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中，另外還有閉口槽。67⑶機(jī)座：主要是為了固定與支撐定子鐵心。端蓋軸承還要支撐電機(jī)的轉(zhuǎn)子部分。因此，機(jī)座應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。對(duì)中、小型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，通常用鑄鐵或鑄鋁機(jī)座。對(duì)大型電機(jī)，一般采用鋼板焊接的機(jī)座。⑵定子繞組：定子繞組用絕緣的銅或鋁導(dǎo)線(xiàn)（電磁線(xiàn)）繞成，嵌在定子槽內(nèi)。高壓大、中型容量的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定子繞組常采用Y接，只有三根引出線(xiàn)，如圖(a)所示。對(duì)中、小容量低壓感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，通常把定子三相繞組的六根出線(xiàn)頭都引出來(lái)，根據(jù)需要可接成Y形或△形，如圖(b)所示。8

定子鐵心散嵌線(xiàn)圈

三相對(duì)稱(chēng)交流繞組模型9102、轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)子軸組成。⑴轉(zhuǎn)子鐵心：磁路的一部分，它用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，固定在轉(zhuǎn)軸上，整個(gè)轉(zhuǎn)子的外表呈圓柱形。⑵轉(zhuǎn)子繞組：

分為籠型和繞線(xiàn)型兩類(lèi)。1）籠型轉(zhuǎn)子：在轉(zhuǎn)子的每個(gè)槽里放上一根導(dǎo)體，在鐵心的兩端用端環(huán)連接起來(lái)，形成一個(gè)閉合的繞組。如果把轉(zhuǎn)子鐵心拿掉，則可看出，剩下來(lái)的繞組形狀像個(gè)松鼠籠子。導(dǎo)條的材料有用銅的，也有用鑄鋁的。11121314

2）繞線(xiàn)型轉(zhuǎn)子：繞線(xiàn)型轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)嵌放有用絕緣導(dǎo)線(xiàn)組成的三相繞組，一般都聯(lián)接成Y形。轉(zhuǎn)子繞組的三條引線(xiàn)分別接到三個(gè)集電環(huán)（滑環(huán)）上，用一套電刷裝置引出來(lái)，如圖所示。這就可以把外接電阻串聯(lián)到轉(zhuǎn)子繞組回路里去，以改善電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能或調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。與籠型轉(zhuǎn)子相比，繞線(xiàn)型轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格稍貴，可靠性也低，因此只在要求起動(dòng)電流小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，或需平滑調(diào)速的場(chǎng)合使用。15163、氣隙：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的氣隙比同容量直流電動(dòng)機(jī)的氣隙小得多，在中、小型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中，氣隙δ一般為0.2~2.0mm左右。17三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作原理對(duì)稱(chēng)三相繞組通入對(duì)稱(chēng)三相電流旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)(磁場(chǎng)能量)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生e和i轉(zhuǎn)子繞組在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來(lái)機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)起來(lái)三相交流電能輸出機(jī)械能量18三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作原理三相電源給定子繞組供電，產(chǎn)生以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)相對(duì)于轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。轉(zhuǎn)子繞組閉合，有電流流過(guò)，轉(zhuǎn)子電流在磁場(chǎng)中受力并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子和負(fù)載旋轉(zhuǎn)。19

由工作原理可知：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n（電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速）恒比旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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)子和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線(xiàn)，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，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間的轉(zhuǎn)速差是保證轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的主要因素，也是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的由來(lái)。注意：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速不能與定子繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速相同，兩者沒(méi)有固定的嚴(yán)格關(guān)系，故也稱(chēng)為異步電機(jī)。202、感應(yīng)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)差率是指同步轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)差與同步轉(zhuǎn)速的比值，通常用百分?jǐn)?shù)表示。轉(zhuǎn)差率是感應(yīng)電機(jī)的一個(gè)基本物理量，它反映電機(jī)的各種運(yùn)行情況。21感應(yīng)電機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài):異步電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率s很小。通常s＝0.01～0.05223、額定值感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的額定值包含下列內(nèi)容：（1）額定功率PN

：指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)軸輸出的機(jī)械功率，單位是kW。（2）額定電壓UN

：指額定運(yùn)行狀態(tài)下加在定子繞組上的線(xiàn)電壓，單位為V。（3）額定電流IN

：指電動(dòng)機(jī)在定子繞組上加額定電壓、軸上輸出額定功率時(shí)，定子繞組中的線(xiàn)電流，單位為A。（4）額定頻率fN

：指我國(guó)規(guī)定工業(yè)用電的頻率是50Hz。（5）額定轉(zhuǎn)速nN：指電動(dòng)機(jī)施加額定頻率的額定電壓，且軸端輸出額定功率時(shí)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，單位為r/min。（6）額定功率因數(shù)：指電動(dòng)機(jī)施加額定電壓，輸出額定功率時(shí)，定子邊的功率因數(shù)。23

另外，銘牌上還標(biāo)注有產(chǎn)品型號(hào)、相數(shù)、接法、絕緣等級(jí)以及允許溫升。

例如：Y112S-6極數(shù)6極短機(jī)座（分為L(zhǎng)、M、S）規(guī)格代號(hào)：中心高112mm產(chǎn)品代號(hào)：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)245.2三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng)1、空載運(yùn)行時(shí)的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng)u1→i10→F1→Fm→Φm→E1

Φ1σ→E1σ當(dāng)定子接入對(duì)稱(chēng)三相電壓u1后，定子中便流過(guò)對(duì)稱(chēng)三相電流I10(空載電流)產(chǎn)生一基波合成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)F1。因空載運(yùn)行時(shí)，n≈ns，所以E2=0，I2=0，所以空載運(yùn)行時(shí)定子磁動(dòng)勢(shì)F1基本上為產(chǎn)生氣隙主磁場(chǎng)的激磁磁動(dòng)勢(shì)Fm，空載時(shí)電流就近似等于激磁電流Im，考慮鐵心損耗時(shí)，Bm滯后Fm鐵心損耗角αFe。

25定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)的空間矢量圖ACBXYZ26當(dāng)氣隙中主磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，Φm將在定子繞組中感應(yīng)電勢(shì)E1，因在相位上E1滯后Φm900電角度，所以用向量表示有：與變壓器分析一樣，我們引入Zm，把E1作為電壓降來(lái)處理。Zm激磁阻抗，它是表征鐵心磁化特性和鐵耗的一個(gè)綜合參數(shù)。Xm激磁電抗，表征氣隙主磁通的電抗。Rm激磁電阻，表征鐵耗的一個(gè)等效電阻。27定子漏磁通和定子漏電抗：除產(chǎn)生Φm外，定子電流還產(chǎn)生僅與定子繞組交鏈的漏磁通Φ1σ，漏磁通將在定子繞組中感應(yīng)漏電動(dòng)勢(shì)E1σ。，I1：定子電流X1σ：定子漏電抗

漏磁通主要是通過(guò)空氣而閉和，受磁路飽和的影響較小，在電機(jī)分析時(shí)把兩種磁通分開(kāi)處理。

282、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)方程轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)：當(dāng)負(fù)載運(yùn)行時(shí)n≤ns，

E2→I2→F2,

F2也為旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)。若定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的相序也為順時(shí)針，產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)F2即為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，即F2與F1轉(zhuǎn)向相同。如定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為ns，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n，此時(shí)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以Δn=ns-n=sns的速度切割轉(zhuǎn)子，所以在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率：29轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)定子的轉(zhuǎn)速：△n

+n=sns+(1-s)ns=ns轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)定子磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速：0定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)之間的速度關(guān)系30

即無(wú)論轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速為多少，轉(zhuǎn)子磁勢(shì)F2和定子磁勢(shì)F1在空間的轉(zhuǎn)速總是等于ns，它們之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。由于F1與F2相對(duì)靜止，就可以把F1和F2合成起來(lái)，所以感應(yīng)電機(jī)負(fù)載時(shí)在氣隙內(nèi)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是定、轉(zhuǎn)子合成磁勢(shì)即：

或：31轉(zhuǎn)子反應(yīng)：負(fù)載時(shí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁勢(shì)對(duì)氣隙磁場(chǎng)的影響稱(chēng)為轉(zhuǎn)子反應(yīng)。其作用：1）使氣隙磁場(chǎng)的大小和空間相位發(fā)生變化。2）轉(zhuǎn)子磁勢(shì)與主磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生所需電磁轉(zhuǎn)矩。定子磁勢(shì)F1包含兩個(gè)分量，一個(gè)是產(chǎn)生主磁通的激磁磁動(dòng)勢(shì)Fm，另一個(gè)是抵消轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)（-F2)的F1L。因Fm基本不變，當(dāng)F2增加時(shí)，F(xiàn)1也相應(yīng)的增加以補(bǔ)償F2，對(duì)應(yīng)的電流：,.32負(fù)載時(shí)的磁勢(shì)方程式：

F1=Fm+（-F2）考慮到：代入得：33現(xiàn)在我們將I2前面的系數(shù)加以變換(用定子繞組參數(shù)取代轉(zhuǎn)子繞組參數(shù)），使其與I1、Im前面的系數(shù)一樣，并令I(lǐng)2′=I2/ki,則磁動(dòng)勢(shì)的矢量關(guān)系就可變成對(duì)應(yīng)電流的相量關(guān)系?！娏鞅?4定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)的空間矢量圖和定、轉(zhuǎn)子電流相量圖355.3三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電壓方程和等效電路

定子電壓方程：

取其中一相進(jìn)行分析。

1、電壓方程36定、轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)定子轉(zhuǎn)子定子繞組內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)5.3三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電壓方程和等效電路37

定子電壓方程：取其中一相進(jìn)行分析。

1、電壓方程38轉(zhuǎn)子電壓方程：

帶下標(biāo)s的為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)（或頻率為f2）的量不帶下標(biāo)s的為轉(zhuǎn)子靜止時(shí)（或頻率為f1）的量

39感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子耦合電路圖2、等效電路由上圖可見(jiàn)，兩個(gè)電路只有磁的耦合，沒(méi)有電的聯(lián)系，且定、轉(zhuǎn)子的相數(shù)、匝數(shù)、繞組系數(shù)不同，兩電路頻率也不同，因此需要?dú)w算，把一個(gè)電路歸算到另一個(gè)電路中去，得出所謂的等效電路。40

頻率歸算：

頻率歸算是指在保持整個(gè)電磁系統(tǒng)的電磁性能不變的前提下，用一個(gè)具有定子電路頻率的等效轉(zhuǎn)子電路去取代實(shí)際的轉(zhuǎn)子電路。頻率歸算的原則：(1)歸算前后的電磁效應(yīng)不變。

(2)歸算前后的電磁性能不變。 （轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)不變：同空間轉(zhuǎn)速、同幅值、空間相位）頻率歸算的依據(jù)：(1)f2=s

f1(2)F1與F2相對(duì)靜止。41頻率歸算的方法：轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，轉(zhuǎn)子電路具有定子電路的頻率，所以我們用一個(gè)靜止的轉(zhuǎn)子電路去取代實(shí)際的轉(zhuǎn)子電路。E2s＝sE2X2s＝sX2從以上推導(dǎo)可看出，與頻率有關(guān)的轉(zhuǎn)子參數(shù)都具有了定子頻率，但此時(shí)轉(zhuǎn)子電阻由R2變?yōu)镽2/s。42可看出：只要用R2/s去代替R2，就可認(rèn)為轉(zhuǎn)子電路具有了定子電路的頻率，且轉(zhuǎn)子電流沒(méi)有變化，從而保證了歸算前后轉(zhuǎn)子電路的電磁關(guān)系和電磁性能不變。分析R2/s：

電阻

（1-s)R2

/s在實(shí)際電路中并不存在，實(shí)質(zhì)上他產(chǎn)生的損耗I22（1-s)R2

/s表征了異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率，我們稱(chēng)（1-s)R2

/s為附加電阻。43頻率歸算后的

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子耦合電路圖44（二）繞組歸算對(duì)異步電機(jī)進(jìn)行了頻率歸算后，還不能把定、轉(zhuǎn)子電路聯(lián)系起來(lái),還需要進(jìn)行繞組歸算。所謂繞組的歸算，就是人為的用一個(gè)相數(shù)、匝數(shù)以及繞組因數(shù)和定子一樣的繞組去代替原來(lái)的轉(zhuǎn)子繞組，在歸算中必須保證歸算前后轉(zhuǎn)子的電磁效應(yīng)不變。由轉(zhuǎn)子磁勢(shì)不變得出歸算后轉(zhuǎn)子電流,45由電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)和繞組因數(shù)成正比，得出：46由轉(zhuǎn)子銅耗和漏磁場(chǎng)儲(chǔ)能不變，得出：47頻率和繞組歸算后的

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子耦合電路圖48T形等效電路和向量圖：歸算后的相關(guān)定、轉(zhuǎn)子電壓方程為：49異步電動(dòng)機(jī)的T形等效電路等效電路中參數(shù)的特點(diǎn)：

⒈Zm?Z1、Z2⒉X?R50用等效電路分析幾種典型的運(yùn)行情況：1、異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率s≈0，附加電阻（1-s)R2

/s趨于∞，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子電路開(kāi)路，由于回路中電抗Xm、X1

?Rm、R1這時(shí)電路呈感性，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)很低。（此時(shí)定子電流就是勵(lì)磁電流，僅僅建立了磁場(chǎng)。）51

2、異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率sN大約5℅，附加電阻（1-s)R2

/s約為R2的20倍左右，此時(shí)轉(zhuǎn)子電路呈電阻性，功率因數(shù)較高。這時(shí)定子邊的功率因數(shù)COSφ可達(dá)0.8～0.85（滯后）。523、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，n=0，s

=1，附加電阻（1-s)R2

/s=0，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子電路短路，所以啟動(dòng)電流Ist大。一般情況下Ist=(5～8)IN。由于轉(zhuǎn)子回路中電抗X2?

R2，此時(shí)轉(zhuǎn)子電流的有功分量不大，故異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst不大。53異步電動(dòng)機(jī)的近似等效電路近似等效電路（也稱(chēng)“?！毙偷刃щ娐罚?/p>

“T”型等效電路是一個(gè)串、并聯(lián)電路，計(jì)算和分析都比較復(fù)雜，因此在實(shí)際應(yīng)用中可以簡(jiǎn)化計(jì)算。54相量圖：555.4感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程由于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)氣隙磁場(chǎng)基本上與負(fù)載無(wú)關(guān)，但是它的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程與直流電動(dòng)機(jī)相似。功率轉(zhuǎn)換過(guò)程:感應(yīng)電動(dòng)機(jī)從電源輸入的電功率P1扣除定子繞組的銅損耗pCu1定子鐵損耗pFe，就是電磁功率Pe,電磁功率借助氣隙磁場(chǎng)由定子傳送到轉(zhuǎn)子，扣除轉(zhuǎn)子銅耗pcu2，轉(zhuǎn)子鐵耗忽略不計(jì)（因f2很?。?。得到總機(jī)械功率PΩ,再扣除機(jī)械損耗pΩ和雜散損耗p△即為電機(jī)軸輸出的功率P2。56

附加電阻p△與氣隙大小及一些制造工藝等因素有關(guān)，很難準(zhǔn)確計(jì)算。通常對(duì)于中、小型電動(dòng)機(jī)額定輸出時(shí)為輸出功率的1%～3%；對(duì)大型電機(jī)為0.5%。57感應(yīng)電動(dòng)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：消耗于定子鐵心變?yōu)殍F耗：

從定子通過(guò)氣隙傳送到轉(zhuǎn)子的電磁功率：1、功率方程，電磁功率和轉(zhuǎn)換功率58功率方程為：其中：59重要公式：

PΩ

=(1-s)Pe

pcu2=sPe

Pe=PΩ+pcu2以上表明，電磁功率Pe中，一部分變?yōu)檗D(zhuǎn)子銅耗sPe一部分轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率(1-s)pe

,

sPe為轉(zhuǎn)差功率。602、轉(zhuǎn)矩方程和電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩方程：電磁轉(zhuǎn)矩：61

5.6感應(yīng)電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定

⒈空載試驗(yàn)電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行，當(dāng)電源電壓、頻率為額定值時(shí)，讓電動(dòng)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間，使其機(jī)械損耗達(dá)到穩(wěn)定值。用調(diào)壓器調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，使其從（1.1～1.2）U1N開(kāi)始，逐漸降低電壓至0.3U1N，直到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生明顯的變化為止。記錄電動(dòng)機(jī)的端電壓U1、空載電流I10、空載功率P0和轉(zhuǎn)速n

，并畫(huà)成曲線(xiàn)。62勵(lì)磁參數(shù)與鐵耗及機(jī)械損耗的確定⑴電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，s≈0，I2≈0，即轉(zhuǎn)子電路開(kāi)路，可得：

P10≈m1I102R1+pFe+pΩP10-m1I102R1≈pFe+pΩ

其中R1可實(shí)測(cè)（伏安法或電橋），鐵耗及機(jī)械損耗可用曲線(xiàn)求得。⑵勵(lì)磁參數(shù)的確定

X1σ可由堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)確定。632.短路實(shí)驗(yàn)(堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)）

試驗(yàn)時(shí)將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子卡住，一般從U1≈0.4U1N開(kāi)始，逐漸降低輸入電壓。記錄定子繞組的端電壓U1、定子電流I1k和定子輸入功率P1k。

根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)，可以算出短路阻抗、短路電阻和短路電抗。即：大中型電動(dòng)機(jī)：

100kW以下的小型異步電動(dòng)機(jī)：

X2σˊ≈0.67Xk

(2、4、6極)；

X2σˊ≈0.57Xk

(8、10極)。645.7感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率曲線(xiàn)1、轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性65

三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在電壓、頻率均為額定值，定、轉(zhuǎn)子回路不串入任何元件時(shí)的機(jī)械特性稱(chēng)為固有機(jī)械特性。

T-s曲線(xiàn)：固有機(jī)械特性曲線(xiàn):sms0---------1-------------Te66轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系：（T-n曲線(xiàn)）從曲線(xiàn)可看出，有三個(gè)點(diǎn)就能確定特性曲線(xiàn)的形狀。只要改變了特性曲線(xiàn)的形狀就能改變異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。nsTn0TstTmsm67三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指在定子電壓、頻率和參數(shù)固定的條件下，電磁轉(zhuǎn)矩T

與轉(zhuǎn)速n

或轉(zhuǎn)差率s

之間的函數(shù)關(guān)系T＝f(n)。用曲線(xiàn)表示時(shí)，常以轉(zhuǎn)速n

或轉(zhuǎn)差率s

為縱坐標(biāo)，以電磁轉(zhuǎn)矩T

為橫坐標(biāo)，簡(jiǎn)稱(chēng)

T-s曲線(xiàn)。68電磁轉(zhuǎn)矩的一般表達(dá)式電磁轉(zhuǎn)矩T

既等于機(jī)械功率Pm除以轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度，也等于電磁功率Pem除以同步機(jī)械角速度1。69電磁轉(zhuǎn)矩的一般表達(dá)式電磁轉(zhuǎn)矩T與每極磁通量m、轉(zhuǎn)子電流、I2、轉(zhuǎn)子功率因數(shù)cos2的乘積成正比。即：T與m和轉(zhuǎn)子電流的有功分量的乘積成正比。70機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式電磁轉(zhuǎn)矩T

與轉(zhuǎn)差率s

的關(guān)系

電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)差率s（或轉(zhuǎn)速n）之間不是線(xiàn)性關(guān)系。當(dāng)定子相電壓U1和頻率f1一定時(shí)，電機(jī)參數(shù)可視為常數(shù)，電磁轉(zhuǎn)矩T僅和轉(zhuǎn)差率

s

有關(guān)。71固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性：電壓、頻率均為額定值不變，定、轉(zhuǎn)子回路不串任何電路元件時(shí)的機(jī)械特性（T-s曲線(xiàn)）。72固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)狀態(tài)發(fā)電機(jī)狀態(tài)電制動(dòng)狀態(tài)73固有機(jī)械特性C點(diǎn)：額定運(yùn)行點(diǎn)B點(diǎn)：最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)A點(diǎn)：堵轉(zhuǎn)點(diǎn)（最初起動(dòng)點(diǎn)）固有機(jī)械特性的關(guān)鍵點(diǎn)74額定電磁轉(zhuǎn)矩TN：額定運(yùn)行時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩。固有機(jī)械特性額定運(yùn)行點(diǎn)C額定輸出轉(zhuǎn)矩T2N：（kW）75堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩Ts：在額定電壓和額定頻率下堵轉(zhuǎn)時(shí)（s＝1）的電磁轉(zhuǎn)矩。固有機(jī)械特性堵轉(zhuǎn)點(diǎn)A堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)kst

：堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩Ts與額定轉(zhuǎn)矩TN之比。反映電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載起動(dòng)的能力。堵轉(zhuǎn)電流

Is，堵轉(zhuǎn)電流倍數(shù)ksi76固有機(jī)械特性堵轉(zhuǎn)點(diǎn)ATs與電壓U1的平方成正比。漏電抗增大，Ts減小。77最大轉(zhuǎn)矩Tm：在額定電壓和額定頻率下穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)能產(chǎn)生的最大電磁轉(zhuǎn)矩。固有機(jī)械特性最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)B過(guò)載能力km：最大轉(zhuǎn)矩Tm與額定轉(zhuǎn)矩TN之比。反映電動(dòng)機(jī)的短時(shí)過(guò)載能力。78固有機(jī)械特性最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)B臨界轉(zhuǎn)差率sm：產(chǎn)生最大電磁轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)差率。令，得：正、負(fù)號(hào)分別對(duì)應(yīng)為電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)狀態(tài)。79固有機(jī)械特性最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)B忽略定子電阻R1，c≈1時(shí)：最大轉(zhuǎn)矩Tm與電壓U1的平方成正比。Tm近似與定、轉(zhuǎn)子漏電抗之和成反比。Tm與轉(zhuǎn)子電阻R2無(wú)關(guān)。臨界轉(zhuǎn)差率sm與R2成正比，與定、轉(zhuǎn)子漏電抗之和成反比，與電壓U1無(wú)關(guān)。80人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性：在外施電壓或頻率不是額定值，或定、轉(zhuǎn)子回路串入電路元件時(shí)的機(jī)械特性。n1與U1無(wú)關(guān)；sm與U1無(wú)關(guān)；電磁轉(zhuǎn)矩T與U1的平方成正比。改變定子端電壓的人為機(jī)械特性降低定子電壓U1，其他量不變時(shí)的機(jī)械特性。81人為機(jī)械特性轉(zhuǎn)子串接電阻的人為機(jī)械特性n1與U1無(wú)關(guān)；sm與轉(zhuǎn)子回路電阻成正比；Tm與轉(zhuǎn)子回路電阻無(wú)關(guān)。三相繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串接對(duì)稱(chēng)電阻。Rs2>Rs1轉(zhuǎn)子回路串接適當(dāng)?shù)碾娮杩梢栽龃蠖罗D(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。82機(jī)械特性穩(wěn)定運(yùn)行問(wèn)題電動(dòng)機(jī)能穩(wěn)定運(yùn)行電動(dòng)機(jī)不能穩(wěn)定運(yùn)行1——電動(dòng)機(jī)2——負(fù)載83分析：Tm近似與定、轉(zhuǎn)子漏電抗之和成反比。Tm與轉(zhuǎn)子電阻R2無(wú)關(guān)。最大轉(zhuǎn)矩Tm與電壓U1的平方成正比。臨界轉(zhuǎn)差率sm與R2成正比，與定、轉(zhuǎn)子漏電抗之和成反比，與電壓U1無(wú)關(guān)。簡(jiǎn)易記法：84

異步電動(dòng)機(jī)的工作特性是指，時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n、定子電流I1、功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩T、效率η等與輸出功率P2的關(guān)系。可以通過(guò)直接給異步電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載測(cè)得，也可以利用等效電路計(jì)算而得。一、轉(zhuǎn)速特性：

三相異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速

n

接近于同步轉(zhuǎn)速ns。隨著負(fù)載的增加，轉(zhuǎn)速n要略微降低，這時(shí)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)E2S增大，轉(zhuǎn)子電流I2也增大，以產(chǎn)生大的電磁轉(zhuǎn)矩來(lái)平衡負(fù)載轉(zhuǎn)矩。因此，隨著P2

的增加，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n下降，轉(zhuǎn)差率s增大。二、定子電流特性：

空載時(shí),轉(zhuǎn)子電流基本上為零,此時(shí)的定子電流就是勵(lì)磁電流I0,隨著負(fù)載的增加,轉(zhuǎn)速降低,轉(zhuǎn)子電流增大,定子電流也增大。5.8感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作特性85三、功率因數(shù)特性：

空載時(shí)定子側(cè)的功率因數(shù)很低，不超過(guò)0.2，額定負(fù)載時(shí)，定子電流中的有功電流增加，使功率因數(shù)提高，但是如果進(jìn)一步增大負(fù)載，由于轉(zhuǎn)差率的增大，使功率因數(shù)角增大，則功率因數(shù)減小。四、電磁轉(zhuǎn)矩特性：

穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩平衡方程為T(mén)e=T0+T2，輸出功率P2=T2Ω。電動(dòng)機(jī)空載時(shí)T=T0，隨著負(fù)載增加，T

增大，由于Ω變化不大，電磁轉(zhuǎn)矩T

隨P2的變化近似地為一條直線(xiàn)。五、效率特性：

空載時(shí)，P2=0，η=0，隨著輸出功率的增加，效率也增加。當(dāng)不變損耗等于可變損耗時(shí)，電動(dòng)機(jī)的效率達(dá)到最大。對(duì)中、小型異步電動(dòng)機(jī)，大約P2=0.75PN時(shí)，效率最高。如果負(fù)載繼續(xù)增大，效率反而要降低。一般來(lái)說(shuō)，電動(dòng)機(jī)的容量越大，效率越高。

865.9感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的的起動(dòng)，深槽和雙籠電動(dòng)機(jī)

起動(dòng)要求：（1）能產(chǎn)生足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst，使電動(dòng)機(jī)順利地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。（2）起動(dòng)電流Ist不要太大，避免起動(dòng)時(shí)大電流在電網(wǎng)上產(chǎn)生較大的壓降而影響電網(wǎng)上的其它電氣設(shè)備和電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。（3）起動(dòng)的經(jīng)濟(jì)性：包括設(shè)備簡(jiǎn)單和低起動(dòng)損耗等。

87直接起動(dòng)：將定子三相繞組直接接在三相電源上起動(dòng)，稱(chēng)為直接起動(dòng)。一般7.5kW以下的小容量鼠籠感應(yīng)電動(dòng)機(jī)都可以直接起動(dòng)。如果變壓器容量足夠大，直接起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)容量還可相應(yīng)增大，一般按經(jīng)驗(yàn)公式核定：

式中：

kI為起動(dòng)電流倍數(shù)；I1st為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流；I1N為電動(dòng)機(jī)的額定電流；SN為電源變壓器總?cè)萘?；PN為電動(dòng)機(jī)的額定功率。1.籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)88例：有一臺(tái)要求經(jīng)常啟動(dòng)的鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其PN=20kW,Ist/IN=6.5，如果供電變壓器（電源）容量為560kVA，且有照明負(fù)載，問(wèn)可否直接啟動(dòng)？同樣的Ist/IN比值，功率為多大的電動(dòng)機(jī)則不允許直接啟動(dòng)？解：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式算出滿(mǎn)足上述關(guān)系，故允許直接啟動(dòng)?？伤愠?，額定功率大于24kW的電動(dòng)機(jī)不允許直接啟動(dòng)。

89說(shuō)明：

起動(dòng)電流大，對(duì)電動(dòng)機(jī)本身無(wú)太大影響（因?yàn)槭嵌虝r(shí)的，且現(xiàn)代設(shè)計(jì)的鼠籠電機(jī)都按直接起動(dòng)電磁力和發(fā)熱來(lái)考慮機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定的），主要對(duì)電網(wǎng)有影響，如果電源容量較大，可以直接起動(dòng)。一般7.5千瓦以下容量電動(dòng)機(jī)可以直接起動(dòng)。注意：容量大小不是絕對(duì)的，只要直接起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流在電網(wǎng)中引起電壓降不超過(guò)電網(wǎng)額定電壓的（10~15）%就允許直接起動(dòng)。

90降壓起動(dòng)91①星—三角起動(dòng)：

正常運(yùn)行時(shí)接成Δ形的鼠籠感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，在起動(dòng)時(shí)接成Y形，起動(dòng)完畢后再接成Δ形，稱(chēng)為星—三角起動(dòng)。

92設(shè)：定子每相阻抗為Z√3U1p△I1l

△

=│Z││Z│I1lY

=U1pY│Z│UN√3=│Z│UN√3=▲

Y型起動(dòng)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：▲Y型的定子線(xiàn)電流：T∝Up21√3Up?U1pY=I1L△I1LY=13Y起動(dòng)△起動(dòng)Y起動(dòng)與△全壓起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比較UVWUNI1lYUVWUNI1l

△13TS

△TsY=93適用星——三角起動(dòng)的條件：1.只適用于空載或輕載起動(dòng)。2.只限于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組為三角形接線(xiàn)的電機(jī)。3.限于在500V以下的低壓電機(jī)(因高壓電機(jī)定子出6個(gè)端頭有困難)。星——三角起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：不需要專(zhuān)用設(shè)備，價(jià)格便宜，故在輕載起動(dòng)時(shí)應(yīng)優(yōu)先采用。星——三角起動(dòng)的缺點(diǎn)：應(yīng)用時(shí)要受一定條件的限制。13TS△TsY=IS△IsY=1394②自耦減壓起動(dòng)：優(yōu)點(diǎn):不受定子繞組接線(xiàn)方式的限制，可根據(jù)允許的起動(dòng)電流和所需的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩選擇起動(dòng)電壓。缺點(diǎn)：起動(dòng)設(shè)備成本高。啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩均減小為原來(lái)的

自耦降壓起動(dòng)適合于容量較大的或正常運(yùn)行時(shí)聯(lián)成Y形不能采用Y－起動(dòng)的籠型異步電動(dòng)機(jī)。952.繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)子串接電阻起動(dòng)轉(zhuǎn)子串接頻敏變阻器起動(dòng)96轉(zhuǎn)子串接電阻起動(dòng)97分級(jí)起動(dòng)過(guò)程：起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)在串入全部電阻情況下起動(dòng)，然后逐級(jí)切掉起動(dòng)電阻，一直加速到穩(wěn)定運(yùn)行為止，起動(dòng)過(guò)程結(jié)束。起動(dòng)的快速性和平穩(wěn)性與起動(dòng)級(jí)數(shù)、每級(jí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst的大小有關(guān)。

98轉(zhuǎn)子串接頻敏變阻器起動(dòng)99頻敏變阻器的結(jié)構(gòu)：頻敏變阻器的鐵心由厚鋼板或鐵板迭成，有三相繞組，接成Y形，出線(xiàn)為a、b、c去接轉(zhuǎn)子。abcxyz(b)等效電路abc(a)結(jié)構(gòu)示意圖xyz固有特性串頻敏電阻器nns0T（c)機(jī)械特性從第一章知道，疊片的厚度越大，渦流損耗越大。頻率越高，渦流損耗和磁滯損耗越大。轉(zhuǎn)子頻率越高電抗Xm越大。100轉(zhuǎn)子回路串入頻敏變阻器起動(dòng)的工作原理：

起動(dòng)時(shí)，n=0，s=1，f2=f1，Xm∝f2和Rm∝f22都增大，由于鐵耗很大，所以Rm>Xm,限制了起動(dòng)電流，相當(dāng)于串電阻起動(dòng)；當(dāng)n↑→s↓→f2↓→Rm↓相當(dāng)于連續(xù)自動(dòng)切除電阻。同時(shí)f2↓→sXm↓當(dāng)n=nN時(shí)，f2很小，f2

≈(1~3)Hz，Xm

≈0，故起動(dòng)完畢，阻抗器被自動(dòng)切除。

從以上分析可知，頻敏變阻器是一種無(wú)觸點(diǎn)的變阻器。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且因沒(méi)有觸點(diǎn)和易磨損元件，壽命長(zhǎng)，使用和維護(hù)方便，有較好的起動(dòng)特性。1013、深槽和雙籠感應(yīng)電動(dòng)機(jī)深槽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：槽深h，槽寬b，h?b，即h

=(10~12)b，與普通籠型異步電動(dòng)機(jī)相比，這種電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子槽形窄而深，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體或是整根的銅條或是鋁熔液澆鑄而成。hj槽高(a)漏磁通分布(b)導(dǎo)體內(nèi)電流密度分布(c)導(dǎo)體的有效截面b102分析：

若假想沿槽高把轉(zhuǎn)子導(dǎo)體分成若干并聯(lián)小導(dǎo)條，它們兩端為端環(huán)短接，其電壓相等，則各小導(dǎo)條中的電流將按其阻抗的反比例來(lái)分配。由上圖(a)可見(jiàn)槽底部磁路短、磁阻小，所以導(dǎo)條交鏈的漏磁通多，則底部漏抗大。槽頂部導(dǎo)條鏈的漏磁通少，則頂部漏抗小。由于槽很深，則槽底與槽頂漏抗相差甚遠(yuǎn)，且X2σ∝f2。hj槽高(a)漏磁通分布(b)導(dǎo)體內(nèi)電流密度分布(c)導(dǎo)體的有效截面b103起動(dòng)時(shí)：n=0，s=1，f2=sf1=f1，f2較高，則X2s=sX2較大，X2s>>R2，槽內(nèi)電流的分布主要取決于漏抗的大小。槽頂部漏抗X2s小，則電流密度大，槽底部漏抗大，則電流密度小。這種把導(dǎo)體中的電流排擠到槽頂部的作用稱(chēng)趨表效應(yīng)(集膚效應(yīng))。頻率越高，槽形越深，肌膚效應(yīng)越明顯。

104 電流密度分布，它是自下而上逐漸增大，槽底部分導(dǎo)體在流通電流時(shí)所起作用很小，就相當(dāng)于導(dǎo)體有效高度及截面積縮小，導(dǎo)體電阻變大，從而減小了起動(dòng)電流，增大了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。見(jiàn)圖(c)所示，導(dǎo)體有效截面縮小，故起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子有效電阻增加，起動(dòng)性能得改善。105正常運(yùn)行時(shí)，s很小，f2=sf1很小，X2s=sX2很小，這時(shí)轉(zhuǎn)子電流的大小主要 由電阻決定。R2>>X2s，因各處電阻相等，則電流的分布是均勻的，導(dǎo)體截面積全部得以利用，而使轉(zhuǎn)子電阻自動(dòng)減小到較低的正常數(shù)值。(集膚效應(yīng)不明顯)106優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電阻加大，改善了起動(dòng)性能，而運(yùn)行時(shí)為正常值，轉(zhuǎn)子電阻仍然較小，不致于影響電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率。

缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)子槽的漏抗較大，功率因數(shù)稍低，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)稍小。它的體積也比普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)稍大。107雙籠感應(yīng)電動(dòng)機(jī)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上有兩套籠型繞組。下籠：導(dǎo)體截面大，用電阻系數(shù)較小的紫銅制成，電阻較小。上籠：導(dǎo)體截面小，用電阻系數(shù)較大的黃銅制成，電阻較大。1上籠2下籠3合成nns0T(b)機(jī)械特性上籠下籠(a)漏磁通分布108工作原理：上籠交鏈的漏磁通少，所以電抗小，而下籠的漏磁通多，故漏電抗大。起動(dòng)時(shí)：

n=0，s=1，f2=sf1=f1，f2較高，則sX2較大，槽內(nèi)電流的分布主要取決于漏抗的大小。由于下籠漏電抗大，不利于電流流過(guò)，所以電流主要通過(guò)上籠，而上籠本身電阻大，起動(dòng)時(shí)，電流減小，轉(zhuǎn)矩增大，故上籠又稱(chēng)為起動(dòng)籠。

正常運(yùn)行時(shí)：s很小，f2

≈1～3HZ很小，下籠漏電抗減小，電流分配主要取決于轉(zhuǎn)子電阻R2，上籠電流小，下籠電流大，下籠起主要作用，故又稱(chēng)下籠為工作籠。109曲線(xiàn)3為曲線(xiàn)1（啟動(dòng)籠）和2（工作籠）的合成曲線(xiàn)，即為雙籠感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。可見(jiàn)雙籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，具有較好的起動(dòng)性能。通過(guò)改變上、下籠的尺寸、材料及其縫隙，便可改變其參數(shù)，可滿(mǎn)足不同負(fù)載的需求。

缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)子漏抗較大，功率因數(shù)稍低，過(guò)載能力比普通型感應(yīng)機(jī)低，而且用銅量較多，工藝復(fù)雜，價(jià)格較高。123nns0T110說(shuō)明：由于深槽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)及雙籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)不需要另外采用起動(dòng)措施，所以系統(tǒng)可靠性較高，一般用于頻繁起動(dòng)或起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求較高的生產(chǎn)機(jī)械上。1111125.10感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速方法：改變定子繞組極對(duì)數(shù)p——變極調(diào)速改變供電電源的頻率f1_——

變頻調(diào)速改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率s調(diào)速由感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式1131.變極調(diào)速改變定子極對(duì)數(shù)，通常采用改變定子繞組接法的方法，使一套定子繞組具備兩種極對(duì)數(shù)而得到兩個(gè)同步轉(zhuǎn)速達(dá)到調(diào)速的目的。這種電機(jī)只能采用籠型轉(zhuǎn)子，因籠型轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)能自動(dòng)的與定子極對(duì)數(shù)等。（定子、轉(zhuǎn)子極數(shù)相等是產(chǎn)生恒定電磁轉(zhuǎn)矩的條件）114變極原理設(shè)每相有兩組線(xiàn)圈A1X1和A2X2，串聯(lián)如圖2p=4,2p=2電流反向變極方法115變極調(diào)速的優(yōu)缺點(diǎn)

缺點(diǎn)：電機(jī)出線(xiàn)端較多，并要裝設(shè)換接開(kāi)關(guān)；只能有極變速，不能平滑調(diào)速。

優(yōu)點(diǎn)：是一種較經(jīng)濟(jì)的調(diào)速方法，常用于不需要平滑調(diào)速的場(chǎng)合，如洗衣機(jī)電機(jī)，洗滌和甩干。1162.變頻調(diào)速采用改變電源頻率f1的調(diào)速方法，可以得到很大的調(diào)速范圍和調(diào)速性能（無(wú)極調(diào)速，可以平滑調(diào)速）f1變化，則m變化117從基頻向下調(diào)節(jié)若電壓U1不變，則m增大，將引起磁路過(guò)飽和，激磁電流將急劇增大，導(dǎo)致功率因數(shù)降低；在降低頻率f1的同時(shí)，必須降低電壓U1118

若能保持U1/f1=常值，則最大轉(zhuǎn)矩亦保持不變——恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速119從基頻向上調(diào)節(jié)電源電壓不能高于額定電壓，即U1不變，若f1變大，則m降低，最大轉(zhuǎn)矩降低，不適合拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。120頻率增大、同步速增大、轉(zhuǎn)速提高，最高轉(zhuǎn)矩降低。因m降低，稱(chēng)為弱磁恒功率調(diào)速。121變頻調(diào)速的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：變頻調(diào)速具有優(yōu)異的性能，調(diào)速范圍大；可實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩或恒功率調(diào)速以適應(yīng)不同的負(fù)載要求。是最有發(fā)展前途的一種。缺點(diǎn)：必須有專(zhuān)用變頻電源，造價(jià)高。1223.改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速調(diào)壓調(diào)速——改變定子電壓轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速（僅適用繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)）123轉(zhuǎn)子串接電阻調(diào)速（繞線(xiàn)式）轉(zhuǎn)子電阻增大，電機(jī)轉(zhuǎn)速降低轉(zhuǎn)子串電阻的瞬間，使轉(zhuǎn)子電流降低124優(yōu)點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單，調(diào)速范圍廣。缺點(diǎn)：串電阻轉(zhuǎn)速降低后，機(jī)械特性變軟在調(diào)速過(guò)程中要消耗一定能量轉(zhuǎn)子所串電阻增大轉(zhuǎn)速降低s增大轉(zhuǎn)子銅耗增加調(diào)速特點(diǎn)：轉(zhuǎn)速只能向低于額定轉(zhuǎn)速的方向調(diào)速125串級(jí)調(diào)速（雙饋調(diào)速）繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速是在轉(zhuǎn)子回路串入一個(gè)與轉(zhuǎn)子電勢(shì)頻率相同、相位相反的外加電動(dòng)勢(shì)，對(duì)轉(zhuǎn)差功率加以吸收，實(shí)現(xiàn)調(diào)速和節(jié)能。串級(jí)調(diào)速原理圖

由于電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子兩路同時(shí)輸入電能，也稱(chēng)為雙饋調(diào)速。126在轉(zhuǎn)子中串聯(lián)反電勢(shì)，同樣可以使轉(zhuǎn)子電流降低，從而同轉(zhuǎn)子串電阻一樣，使轉(zhuǎn)速降低。串反電勢(shì)調(diào)速的動(dòng)態(tài)過(guò)程：127串級(jí)調(diào)速特點(diǎn)：即可以向低于額定轉(zhuǎn)速的方向調(diào)速，又可以向高于額定轉(zhuǎn)速的方向調(diào)速；轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速是改變s的調(diào)速方法，存在轉(zhuǎn)差功率pcu2=sPem損耗大，效率低的缺點(diǎn)，是很大的浪費(fèi);而串極調(diào)速外接的是電動(dòng)勢(shì)，而不是電阻因而沒(méi)有損耗。1285.11單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)由單相電源供電的電動(dòng)機(jī)既為單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，由于使用方便，所以在家用電器和醫(yī)療器械中得到廣泛用應(yīng)。與同容量的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相比，單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的體積較大，運(yùn)行性能稍差，因此只做成幾十到幾百瓦的小容量電機(jī)。單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的基本原理是建立在三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，但在結(jié)構(gòu)和性能上有不少差別。129單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的接線(xiàn)示意圖

單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子鐵心與普通三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相同。定子上通常裝有兩個(gè)繞組，一個(gè)為工作繞組，另一個(gè)為起動(dòng)繞組，起動(dòng)繞組一般只在起動(dòng)時(shí)接入，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近正常轉(zhuǎn)速時(shí)，離心開(kāi)關(guān)式繼電器觸點(diǎn)就將起動(dòng)繞組從電源斷開(kāi)，所以正常工作時(shí)，只有工作繞組接在電源上。為何必須有起動(dòng)繞組？

單相感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子為一般的鼠籠式轉(zhuǎn)子一、結(jié)

構(gòu)特點(diǎn)130

單相交流電所建立的磁勢(shì)為脈振磁動(dòng)勢(shì)。

二、工作原理雙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)理論一個(gè)脈振磁勢(shì)可分解為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)，這兩個(gè)磁勢(shì)幅值相等為脈振磁勢(shì)幅值的一半，轉(zhuǎn)向相反，轉(zhuǎn)速相同。131

兩旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)分別產(chǎn)生正，反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，并同時(shí)在轉(zhuǎn)子繞組中分別感應(yīng)產(chǎn)生相應(yīng)的電勢(shì)和電流，從而產(chǎn)生正，反轉(zhuǎn)電磁轉(zhuǎn)矩。合成電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率曲線(xiàn)Te~s。如紅線(xiàn)所示。對(duì)于正向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相同，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率曲線(xiàn)Tef~s對(duì)于反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)Te反向轉(zhuǎn)矩—01Te—正向轉(zhuǎn)矩合成轉(zhuǎn)矩s0.51.52TefTeb形成轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率曲線(xiàn)Teb~s1322、起動(dòng)時(shí)，s=1，合成電磁轉(zhuǎn)矩為零，即無(wú)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，必須采取措施起動(dòng)（從脈振磁勢(shì)也可以看出，單相感應(yīng)電機(jī)無(wú)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩）3、起動(dòng)時(shí)，施以外力，則電機(jī)會(huì)自動(dòng)并加速到接近同步速，顯然電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向決定于施加外力的方向，即工作時(shí)的轉(zhuǎn)向由起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)向決定Te反向轉(zhuǎn)矩—01Te—正向轉(zhuǎn)矩合成轉(zhuǎn)矩s0.51.52TefTeb可以看出：1、正常工作時(shí)，s較小，反向電磁轉(zhuǎn)矩影響較小133三、起動(dòng)方法

單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)之所以無(wú)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，是由于當(dāng)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，磁勢(shì)是脈振的由上述分析單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的特性可見(jiàn)，如何解決起動(dòng)問(wèn)題是單相電機(jī)的關(guān)鍵問(wèn)題。解決起動(dòng)問(wèn)題的關(guān)鍵在于如何使電機(jī)在起動(dòng)時(shí)磁勢(shì)由脈振的變?yōu)樾D(zhuǎn)的，其根本措施就是設(shè)法使電機(jī)中再建立一個(gè)脈振磁勢(shì)。且相位和空間位置不同于原脈振磁勢(shì)。起動(dòng)方法：裂相起動(dòng)（分相起動(dòng)）罩極起動(dòng)單相電動(dòng)機(jī)分類(lèi)：分相式電動(dòng)機(jī)罩極式電動(dòng)機(jī)1341、分相式電動(dòng)機(jī)（裂相起動(dòng)）單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的接線(xiàn)示意圖定子有兩套繞組：主繞組、起動(dòng)繞組兩繞組空間互差90度電角度兩繞組中電流具有一定的相位差起動(dòng)時(shí)的兩個(gè)繞組所產(chǎn)生磁勢(shì)特點(diǎn)：脈振磁勢(shì)兩脈振磁勢(shì)在空間上差90度電角度在時(shí)間上有一定的角度電機(jī)起動(dòng)時(shí)為旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)（不一定為圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)），也就有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩當(dāng)電機(jī)起動(dòng)后，轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí)，由離心開(kāi)關(guān)將輔助繞組從電源切斷，這種單相電機(jī)稱(chēng)為分相式單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)圓型旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)具有最高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，需要對(duì)稱(chēng)繞組通入對(duì)稱(chēng)電流才能產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)由單一電源引起兩繞組電流相位的方法，分相又分為電阻分相和電容分相幅值一般不相等135a、電阻分相電動(dòng)機(jī)采用電阻分相，其電流相位差遠(yuǎn)小于90度，使氣隙磁場(chǎng)的橢圓度較大，所以產(chǎn)生的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小起動(dòng)繞組回路的電阻較大，從而使起動(dòng)繞組電流相位超前工作繞組。電阻不同的方法：起動(dòng)繞組用較細(xì)的導(dǎo)線(xiàn)制成，工作繞組用較粗的導(dǎo)線(xiàn)組成起動(dòng)繞組中串入特殊的電阻元件136b、電容分相電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)繞組中串入電容，如電容選的恰當(dāng)，使起動(dòng)繞組中電流超前主繞組電流90度，使建立一橢圓度較小的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，并產(chǎn)生較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。接線(xiàn)圖相量圖Te—s曲線(xiàn)137由于起動(dòng)繞組串入電容后，不僅解決起動(dòng)問(wèn)題，而且運(yùn)行時(shí)還能改善功率因數(shù)，這樣輔助繞組投入后，就成為一臺(tái)兩相電動(dòng)機(jī)，這種電機(jī)稱(chēng)為電容電動(dòng)機(jī)。如起動(dòng)完畢后，起動(dòng)繞組不斷開(kāi)，一直串著電容運(yùn)行，這種電機(jī)稱(chēng)為電容運(yùn)行電動(dòng)機(jī)。電容運(yùn)行電動(dòng)機(jī)138

2、罩極式電動(dòng)機(jī)（罩極起動(dòng)）采用其他方法在起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)子同一般繞線(xiàn)式電機(jī)轉(zhuǎn)子電機(jī)結(jié)構(gòu)：定子：凸極式磁極靴的一邊開(kāi)一小槽，用短路鋼環(huán)（罩極線(xiàn)圈）把部分磁極罩起來(lái)工作繞組工作繞組通入電流i脈振磁通通過(guò)短路環(huán)的磁通不通過(guò)短路環(huán)的磁通在短路環(huán)中感應(yīng)電勢(shì)EK，產(chǎn)生IK在短路環(huán)中產(chǎn)生罩極環(huán)中總磁通罩極環(huán)中磁通在時(shí)間上與未罩部分磁通有一相角罩極環(huán)中磁通在空間上與未罩部分磁通有一相角139由于短路環(huán)的作用使被罩部分的磁通與未罩部分磁通在空間上和時(shí)間上都有一定的相位差，于是產(chǎn)生橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)橢圓度較大，所以起動(dòng)矩小但因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，多用于小型電扇，電唱機(jī)和錄音機(jī)中。（功率幾十瓦