第十二章變壓器及電動(dòng)機(jī)(電工電子)

第12章變壓器與電動(dòng)機(jī)電工電子學(xué)(下)中國石油大學(xué)(華東)信息與控制工程學(xué)院電工電子學(xué)教學(xué)中心張勇Chapter12

變壓器與電動(dòng)機(jī)磁路變壓器三相異步電動(dòng)機(jī)12.1磁路12.1.1磁路的基本概念12.1.2磁路的基本定律12.1.3鐵芯線圈12.1.1磁路的基本概念1.磁通Φ

垂直穿過某一截面積S的磁力線總數(shù)。單位：Wb(韋伯)2.磁感應(yīng)強(qiáng)度B

表示磁場內(nèi)某點(diǎn)的磁場強(qiáng)弱和方向的物理量，為矢量。單位：特斯拉（T），即韋伯/米2

1T=1Wb/m2

計(jì)算公式：B=Φ/S3.磁導(dǎo)率μ：衡量物質(zhì)導(dǎo)磁能力大小的物理量。（亨/米）

真空中的磁導(dǎo)率()為常數(shù)一般材料的磁導(dǎo)率和真空中的磁導(dǎo)率之比，稱為這種材料的相對磁導(dǎo)率，則稱為磁性材料，則稱為非磁性材料非磁性物質(zhì)：空氣、陶瓷、玻璃、橡膠、銅、鋁……磁性材料：鐵、鎳、鈷及其合金等根據(jù)磁導(dǎo)率的不同，物質(zhì)可分為：4.磁場強(qiáng)度H：單位：安/米（A/m）注意：磁場強(qiáng)度H與磁感應(yīng)強(qiáng)度B

的名稱很相似，切忌混淆。H是為計(jì)算方便而引入的物理量。在任何磁介質(zhì)中，磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與該點(diǎn)的磁導(dǎo)率μ的比值稱為該點(diǎn)的磁場強(qiáng)度H，即：H=B/μ。5、磁路通過磁性材料構(gòu)成的磁通的閉合路徑。＋i－uΦ變壓器的磁路E型電磁鐵的磁路6、磁性材料的磁性能

高導(dǎo)磁性

磁飽和性＋I(xiàn)－UΦ磁化曲線OH(I)B(Φ)B0B磁性材料的磁化曲線是非線性的，μ=B/H不是常數(shù)。磁滯回線OHB????BrHc

磁滯性＋i－uΦ剩磁感應(yīng)強(qiáng)度矯頑磁力按磁性物質(zhì)的磁滯特性，磁性材料分為三種類型：(1)軟磁材料HB

具有較小的剩磁感應(yīng)強(qiáng)度Br和矯頑磁力Hc，磁滯回線較窄。

一般用來制造電機(jī)、電器及變壓器等的鐵芯。常用的有鑄鐵、硅鋼、坡莫合金(即鐵氧體)等。

一般用來制造永久磁鐵。常用的有碳鋼及鐵鎳鋁鈷合金等。HB(2)永磁材料

具有較大的剩磁感應(yīng)強(qiáng)度Br和矯頑磁力Hc

，磁滯回線較寬。(3)矩磁材料HB

在計(jì)算機(jī)和控制系統(tǒng)中常用作記憶元件、開關(guān)元件和邏輯元件。常用的有鎂錳鐵氧體等。

具有較大的剩磁感應(yīng)強(qiáng)度Br和較小的矯頑磁力Hc，磁滯回線接近矩形，穩(wěn)定性良好。12.1.2磁路的基本定律

安培環(huán)路定律(全電流定律)：在磁場中沿任何閉合曲線磁場強(qiáng)度矢量的線積分，等于穿過該閉合曲線所圍曲面上的電流的代數(shù)和。P78公式12.1.2

在無漏磁的理想磁路（磁路的材料和截面積相同，各處的磁場強(qiáng)度相等）中，安培環(huán)路定律可寫成：磁路長度L線圈匝數(shù)NIHL：稱為磁壓降。NI：稱為磁動(dòng)勢(磁通勢）一般用F

表示。F=NI單位：A總磁動(dòng)勢

在非均勻磁路（磁路的材料或截面積不同，或磁場強(qiáng)度不等）中，總磁動(dòng)勢等于各段磁壓降之和。例：IN對于均勻磁路磁路中的歐姆定律

磁路的歐姆定律：則：INSL注：因磁性材料是非線性的，磁路歐姆定律多用作定性分析，不做定量計(jì)算。令：Rm

稱為磁阻磁路與電路的比較

磁路磁動(dòng)勢F磁通磁阻電路電動(dòng)勢E電流密度J電阻磁感應(yīng)強(qiáng)度B電流INI+_EIR12.1.3鐵芯線圈勵(lì)磁電流：在磁路中用來產(chǎn)生磁通的電流勵(lì)磁電流

直流-------直流磁路

交流-------交流磁路12.1.3.1直流鐵芯線圈IU直流磁路的特點(diǎn):

一定一定磁動(dòng)勢F=IN一定磁通和磁阻成反比（線圈中沒有反電動(dòng)勢）（R

為線圈的電阻）直流鐵芯線圈的特點(diǎn)：勵(lì)磁電流I=U/R，I由外加電壓U及勵(lì)磁繞組的電阻R決定，與磁路特性無關(guān)。勵(lì)磁電流I產(chǎn)生的磁通是恒定磁通，不會(huì)在線圈和鐵芯中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。磁通的大小不僅與線圈的電流I(即磁動(dòng)勢NI)有關(guān)，還決定于磁路中的磁阻Rm。功率損耗P=I2R由線圈中的電流和電阻決定。因磁通恒定，在鐵芯中不會(huì)產(chǎn)生功率損耗。12.1.3.2交流鐵芯線圈一.電磁關(guān)系–+e–+e+–uNi（磁動(dòng)勢）主磁通：通過鐵芯閉合的磁通。漏磁通：經(jīng)過空氣或其它非導(dǎo)磁媒質(zhì)閉合的磁通。線圈鐵芯與i不是線性關(guān)系。L是等效漏磁電感楞次定律(電磁感應(yīng)定律)二.電壓電流關(guān)系根據(jù)KVL:+––+–+eeuNi式中：R是線圈導(dǎo)線的電阻由于線圈電阻

R

和漏磁通較小，可忽略，故有+-uRLL++--eei設(shè)主磁通則有效值當(dāng)電源電壓u為正弦量時(shí)，Φ和e都為同頻率的正弦量相量表達(dá)式分析交流磁路的重要公式+––+euNi結(jié)論：在電源頻率f和線圈匝數(shù)N一定時(shí)，主磁通的幅值只與外加電源的電壓有效值有關(guān)，而與鐵芯材料及尺寸無關(guān)。牢記公式三.功率損耗交流鐵芯線圈的功率損耗主要有銅損和鐵損兩種。1.銅損（Pcu）

在交流鐵芯線圈中,線圈電阻R上的功率損耗稱銅損，用Pcu表示。Pcu=RI2

式中：R是線圈的電阻；I是線圈中電流的有效值。2.鐵損（PFe）

在交流鐵芯線圈中，處于交變磁通下的鐵芯內(nèi)的功率損耗稱鐵損，用PFe

表示。鐵損由磁滯和渦流產(chǎn)生。+–ui（1）磁滯損耗（Ph）由磁滯所產(chǎn)生的能量損耗稱為磁滯損耗（Ph）。

磁滯損耗的大?。簡挝惑w積內(nèi)的磁滯損耗正比于磁滯回線的面積和磁場交變的頻率fOHB

磁滯損耗轉(zhuǎn)化為熱能，引起鐵芯發(fā)熱。

減少磁滯損耗的措施：選用磁滯回線狹小的磁性材料制作鐵芯。變壓器和電機(jī)中使用的硅鋼等軟磁材料的磁滯損耗較低。(2)渦流損耗（Pe）渦流損耗:由渦流所產(chǎn)生的功率損耗。

渦流：交變磁通在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和電流，稱為渦流。渦流在垂直于磁通的平面內(nèi)環(huán)流。渦流損耗轉(zhuǎn)化為熱能，引起鐵芯發(fā)熱。減少渦流損耗措施：

鐵芯用彼此絕緣的鋼片疊成，把渦流限制在較小的截面內(nèi)?？偨Y(jié)交流鐵芯線圈工作時(shí)的功率損耗為：12.2變壓器

變壓器是一種常見的電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)和電子線路中應(yīng)用廣泛。變電壓：電力系統(tǒng)變阻抗：電子線路中的阻抗匹配變電流：電流互感器

變壓器的主要功能有：12.2.1變壓器概述及基本結(jié)構(gòu)變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的磁路繞組：一次繞組二次繞組單相變壓器+–+–由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成厚0.35mm或0.5mm鐵芯:變壓器的電路一次繞組N1二次繞組N2鐵芯變壓器的分類電壓互感器電流互感器按用途分電力變壓器(輸配電用)儀用變壓器整流變壓器按相數(shù)分三相變壓器單相變壓器按制造方式殼式心式變壓器符號12.2.2變壓器的工作原理單相變壓器+–+–一次繞組N1二次繞組N2鐵芯

一次、二次繞組互不相連，能量的傳遞靠磁耦合。

空載運(yùn)行情況1.電壓變換一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)開路。+–+–+–+–1忽略一次繞組的電阻及漏磁通的影響，（匝數(shù)比）K為變比結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。2.電流變換有載運(yùn)行

可見，鐵芯中主磁通的最大值m在變壓器空載和有載時(shí)近似保持不變。即有

不論變壓器空載還是有載，一次繞組上的電阻壓降和漏磁通均可忽略，故有由上式，若U1、f不變，則m基本不變，近于常數(shù)?？蛰d：有載：+–Z2+–+–+–一般情況下：I0(2～10)%I1N很小，可忽略?；蚪Y(jié)論：一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比?；颍?.提供產(chǎn)生m的磁勢2.提供用于抵消作用

的磁勢磁勢平衡式：空載磁勢有載磁勢3.阻抗變換由圖可知：

結(jié)論：變壓器一次側(cè)的等效阻抗的模，為二次側(cè)所帶負(fù)載的阻抗模的K2倍。+–+–+–(1)

變壓器的匝數(shù)比應(yīng)為：信號源R0RL+–R0+–+–解:例1:

如圖，交流信號源的電動(dòng)勢E=120V，內(nèi)阻R0=800，負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻為RL=8。要求:（1）當(dāng)通過變壓器將RL折算到原邊的等效電阻時(shí)，求變壓器的匝數(shù)比和信號源輸出的功率；（2）當(dāng)將負(fù)載直接與信號源聯(lián)接時(shí),信號源輸出多大功率？信號源的輸出功率：電子線路中，常利用阻抗變換實(shí)現(xiàn)最大輸出功率。本例結(jié)論：接入變壓器以后，輸出功率大大提高。原因：滿足了最大功率輸出的條件：（2）將負(fù)載直接接到信號源上時(shí)，輸出功率為：12.2.3變壓器的外特性和額定值1.變壓器的外特性

當(dāng)一次側(cè)電壓U1和負(fù)載功率因數(shù)cos2保持不變時(shí)，二次側(cè)輸出電壓U2和輸出電流I2的關(guān)系U2=f(I2)稱為變壓器的外特性。U20：一次側(cè)加額定電壓、二次側(cè)開路時(shí)，二次側(cè)的輸出電壓。

一般供電系統(tǒng)希望要硬特性（隨I2的變化，U2

變化不大），電力變壓器的電壓調(diào)整率約在5%左右。電壓調(diào)整率：當(dāng)I2=I2N時(shí)cos2=0.8(感性）U2I2U20I2Ncos2=1O2.變壓器的損耗與效率變壓器的損耗包括兩部分：銅損(PCu)：繞組導(dǎo)線電阻的損耗。渦流損耗：交變磁通在鐵芯中產(chǎn)生的感應(yīng)電流(渦流)造成的損耗。磁滯損耗：磁滯現(xiàn)象引起鐵芯發(fā)熱，造成的損耗。鐵損(PFe)：變壓器的效率為額定電壓U1N、U2N

變壓器二次側(cè)開路（空載）時(shí)，一次、二次側(cè)繞組允許的電壓值單相：U1N，一次側(cè)允許的電壓值

U2N，二次側(cè)允許的電壓值三相：U1N、U2N，一次、二次側(cè)的線電壓額定電流I1N、I2N

變壓器滿載運(yùn)行時(shí)，一次、二次側(cè)繞組允許的電流值。單相：一次、二次側(cè)繞組允許的電流值三相：一次、二次側(cè)繞組的線電流3.變壓器的額定值

額定容量

SN

指輸出的額定視在功率。單相：三相：容量SN

輸出功率P2

一次側(cè)輸入功率P1

二次側(cè)輸出功率P2注意：變壓器幾個(gè)功率的關(guān)系（單相）效率容量：一次側(cè)輸入功率：

輸出功率：變壓器運(yùn)行時(shí)的輸出功率P2取決于負(fù)載的性質(zhì)

當(dāng)電流流入(或流出）兩個(gè)線圈時(shí)，若產(chǎn)生的磁通方向相同，則兩個(gè)流入(或流出）端稱為同名端。?

?

AXax?

AXax(1)同名端同名端用“?”表示。又稱同極性端。+–+++–––同名端和繞組的繞向有關(guān)。

4.變壓器的同名端及其繞組的接法(選講)?

聯(lián)接

2－3

變壓器一次側(cè)有兩個(gè)額定電壓為110V的繞組：(2)線圈的接法??1324?

?

1324

聯(lián)接

1－3，2－4當(dāng)電源電壓為220V時(shí)：+–+–電源電壓為110V時(shí)：主磁通相等問題1：在110V情況下，如果只用一個(gè)繞組(N）行不行？答：不行（兩繞組必須并接）

一次側(cè)有兩個(gè)相同繞組的電源變壓器(220/110V)，使用中應(yīng)注意的問題：??1324要使220/110兩種接法鐵芯中的磁通相等，則：+–線圈電流過大問題2：如果在220V情況下兩繞組的極性端接錯(cuò)，結(jié)果如何？結(jié)論：在同名端不明確時(shí)，一定要先測定同名端再通電。答：有可能燒毀變壓器兩個(gè)線圈中的磁通抵消原因：電流很大燒毀變壓器感應(yīng)電勢??1324’+–方法一：直流法mA表+_AXaxK+-當(dāng)K閉合時(shí)增加。感應(yīng)電動(dòng)勢的方向，阻止的增加。如果當(dāng)

K

閉合時(shí)，mA表正偏，則A－a

為同極性端;如果當(dāng)K

閉合時(shí)，mA表反偏，則A－x

為同極性端結(jié)論：**AXax+_K-+-(3)同極性端的測定方法(選講)方法二：交流法把兩個(gè)線圈的任意兩端(X-x)連接,然后在AX

上加一小電壓u

。測量：

若說明A

與x或

X與a是同極性端若說明A

與a

或X

與x

為同極性端結(jié)論：**AXax+_-u12.2.4三相變壓器三相組式變壓器每相計(jì)算按單相變壓器計(jì)算。U1U2V1V2W1W2u2u1v2v1w2w1U1U2V1V2W1W2u2u1v2v1w2w1n三相變壓器連接方式舉例Y/Y0Y/△三相變壓器原、副繞組相電壓之比三相變壓器原、副繞組線電壓之比，不僅與變壓器的變比有關(guān)，還與變壓器繞組的連接方式有關(guān)。Y/Y0Y/△

使用時(shí)，改變滑動(dòng)端的位置，便可得到不同的輸出電壓。實(shí)驗(yàn)室中用的調(diào)壓器就是根據(jù)此原理制作的。注意：一次、二次側(cè)千萬不能對調(diào)使用，以防變壓器損壞。因?yàn)镹變小時(shí)，磁通增大，電流會(huì)迅速增加。1.自耦變壓器ABP+–+–12.2.5特殊變壓器電流表被測電流=電流表讀數(shù)N2/N1二次側(cè)不能開路，以防產(chǎn)生高電壓；2.鐵芯、副繞組的一端接地，以防在絕緣損壞時(shí)，在二次側(cè)出現(xiàn)過壓。使用注意事項(xiàng)：2.電流互感器實(shí)現(xiàn)用低量程的電流表測量大電流（被測電流）N1（匝數(shù)少）N2（匝數(shù)多）ARi1i212.3.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)12.3三相異步電動(dòng)機(jī)12.3.2三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理12.3.3三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性12.3.4三相異步電動(dòng)機(jī)的使用電動(dòng)機(jī)的分類：三相異步交流電動(dòng)機(jī)授課內(nèi)容：

基本結(jié)構(gòu)、工作原理、機(jī)械特性、使用方法

電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)：三相電動(dòng)機(jī)單相電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)12.3.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

1—端蓋2—軸承3—機(jī)座4—定子繞組5—轉(zhuǎn)子

6—軸承7—端蓋8—風(fēng)扇9—風(fēng)罩10—接線盒1、定子鐵芯：由內(nèi)周有槽的硅鋼片疊成。U1----U2V1----V2

W1----W2三相繞組機(jī)座：鑄鋼或鑄鐵2、轉(zhuǎn)子鼠籠轉(zhuǎn)子鐵芯：由外周有槽的硅鋼片疊成。1.鼠籠式轉(zhuǎn)子

鐵芯槽內(nèi)放銅條，端部用短路銅環(huán)形成一整體；或采用鑄鋁形成轉(zhuǎn)子繞組。鼠籠式繞線式轉(zhuǎn)子作用:在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流。2.繞線式轉(zhuǎn)子同定子繞組一樣，也分為三相，并且接成星形。鼠籠式電動(dòng)機(jī)與繞線式電動(dòng)機(jī)的的比較：鼠籠式：

結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、工作可靠；不能人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。

繞線式：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴、維護(hù)工作量大；轉(zhuǎn)子串入可變電阻可人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。12.3.2三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理一、旋轉(zhuǎn)磁場1.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生三相對稱繞組：

——空間互差120度。三相對稱電源：

——時(shí)間互差120度。1.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生1.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生1.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生1.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉(zhuǎn)的磁場。取決于三相電流的相序2.旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線，則旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)。3.旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)p旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)與三相繞組的空間排列有關(guān)p=1p=24.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速

旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速取決于磁場的極對數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0與極對數(shù)p的關(guān)系旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0也稱為同步轉(zhuǎn)速極對數(shù)每個(gè)電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0與頻率f1和極對數(shù)p有關(guān)?？梢?二、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)原理1.轉(zhuǎn)動(dòng)原理定子三相繞組通入三相交流電假設(shè)方向?yàn)轫槙r(shí)針

切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體右手定則感應(yīng)電動(dòng)勢E20旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)電流I2，受到磁場作用左手定則電磁力F電磁轉(zhuǎn)矩Tn2.轉(zhuǎn)差率

旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率。

由前面分析可知，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n不可能達(dá)到與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速相等，即異步電動(dòng)機(jī)如果:無轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢和轉(zhuǎn)子電流

轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運(yùn)動(dòng)，磁通不切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條無轉(zhuǎn)矩因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速間必須要有差別。異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中:轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得轉(zhuǎn)差率s

例1：一臺三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速

n=975r/min，電源頻率f1=50Hz。試求電動(dòng)機(jī)的極對數(shù)和額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率。解：根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系可知：n0=1000r/min,∴p=3額定轉(zhuǎn)差率為當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為n0，它與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體間的切割速度為（n0

-n），由則轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電動(dòng)勢的頻率為可得出

一、電磁轉(zhuǎn)矩

即轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下,受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)矩之總和。常數(shù)，與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)旋轉(zhuǎn)磁場每極磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)12.3.3三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性I2cos2s1(n=0)I2,O轉(zhuǎn)子電流及功率因數(shù)與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系(推導(dǎo)見P100)起動(dòng)時(shí)(s=1,n=0),轉(zhuǎn)子電流最大，根據(jù)變壓器原理，定子電流也最大。由公式可知★T與定子每相繞組電壓成正比。U1T★當(dāng)電源電壓U1一定時(shí)，T是

s的函數(shù)?！颮2

的大小對

T有影響。繞線式異步電動(dòng)機(jī)可外接電阻來改變轉(zhuǎn)子電阻R2

，從而改變轉(zhuǎn)距。電磁轉(zhuǎn)矩公式二、機(jī)械特性O(shè)TS根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式可以得到：OT1電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)矩。1.額定轉(zhuǎn)矩TN三個(gè)主要轉(zhuǎn)矩OT額定轉(zhuǎn)矩(N?m)

如某普通機(jī)床的主軸電機(jī)(Y132M-4型)的額定功率為7.5kw,額定轉(zhuǎn)速為1440r/min,則額定轉(zhuǎn)矩為注意單位！2.最大轉(zhuǎn)矩Tm電機(jī)帶動(dòng)最大負(fù)載的能力。令：求得臨界轉(zhuǎn)差率將sm代入轉(zhuǎn)矩公式，可得根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式OTS1當(dāng)U1

一定時(shí)，Tm為定值一般三相異步電動(dòng)機(jī)的過載系數(shù)為工作時(shí)必須使機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2

<Tm，否則電機(jī)將停轉(zhuǎn)。電機(jī)嚴(yán)重過熱而燒壞。稱為悶車或堵轉(zhuǎn)★sm與R2有關(guān)，R2smnm

。繞線式電機(jī)改變轉(zhuǎn)子附加電阻R2’可實(shí)現(xiàn)調(diào)速。過載系數(shù)表示電動(dòng)機(jī)的短時(shí)允許過載能力3.啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩。啟動(dòng)時(shí)n=0時(shí)，s=1★Tst與R2有關(guān)，適當(dāng)使R2Tst。對繞線式電機(jī)改變轉(zhuǎn)子附加電阻R2’,可使Tst=Tm

。P102圖12.3.12OTTst轉(zhuǎn)矩公式Tst體現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)帶載啟動(dòng)的能力。若

Tst

>負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2,電機(jī)能啟動(dòng)，否則不能啟動(dòng)。OTTst啟動(dòng)系數(shù)表示異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)能力問:三相異步電動(dòng)機(jī)在滿載和空載下啟動(dòng)，其啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是否一樣？?問:三相異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加,為什么定子電流和輸入功率會(huì)自動(dòng)增加?當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于電動(dòng)機(jī)的Tm時(shí),電動(dòng)機(jī)將會(huì)發(fā)生什么情況??4.電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析

電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負(fù)載的變化而自動(dòng)調(diào)整，這種能力稱為自適應(yīng)負(fù)載能力。

自適應(yīng)負(fù)載能力是電動(dòng)機(jī)區(qū)別于其它動(dòng)力機(jī)械的重要特點(diǎn)（如：柴油機(jī)當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，必須由操作者加大油門，才能帶動(dòng)新的負(fù)載）。此過程中，n、sI2I1電源提供的功率自動(dòng)增加。T2’sT2’

>TNT

=T2’nT

T2′達(dá)到新的平衡常用特性段TOTN當(dāng)T2

>TM時(shí)T2TO電動(dòng)機(jī)將越過機(jī)械特性的b點(diǎn)而沿bc段運(yùn)行，此時(shí)T隨n的下降而減小，T的減小又進(jìn)一步使n下降，使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。bc段稱為不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。常用特性段5.U1和R2變化對機(jī)械特性的影響(1)U1變化對機(jī)械特性的影響UTmTstTOsm不變問:三相異步電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行,如果電源電壓降低,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及電流有無變化？如何變化？對電動(dòng)機(jī)有何影響？?T2TO轉(zhuǎn)矩不變轉(zhuǎn)速降低電流增大可能堵轉(zhuǎn)(2)R2變化對機(jī)械特性的影響TOR2Tstnsm

不同場合應(yīng)選用不同的電機(jī)。如金屬切削，選硬特性電機(jī)；重載啟動(dòng)則選軟特性電機(jī)。硬特性：負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化不大，運(yùn)行特性好。軟特性：負(fù)載增加時(shí)轉(zhuǎn)速下降較快，但啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)特性好。TOR212.3.4三相異步電動(dòng)機(jī)的使用1、型號

磁極數(shù)(極對數(shù)p=2)例如：Y132M－4

用以表明電動(dòng)機(jī)的系列、幾何尺寸和極數(shù)。機(jī)座長度代號機(jī)座中心高（mm）三相異步電動(dòng)機(jī)一、銘牌數(shù)據(jù)

2、接法接線盒定子三相繞組的聯(lián)接方法。V1W2U1W1U2V2U2U1W2V1V2W1U1V1W1W2U2V2W2U2V2V1W1U1Y聯(lián)結(jié)W1U1V1W2U2V2聯(lián)結(jié)3、電壓例如：380/220V、Y/是指線電壓為380V時(shí)采用Y聯(lián)結(jié)；線電壓為220V時(shí)采用聯(lián)結(jié)。電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組上應(yīng)加的線電壓值。4、電流例如：Y/,6.73/11.64A

表示星形聯(lián)結(jié)下電機(jī)的線電流為6.73A；三角形聯(lián)結(jié)下線電流為11.64A。兩種接法下相電流均為6.73A。電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的線電流值。鼠籠電機(jī)

=72～93％額定功率是指電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)械功率P2，它不等于從電源吸取的電功率P1。5、額定功率、效率6、額定轉(zhuǎn)速nN電機(jī)在額定電壓、額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

啟動(dòng)問題：啟動(dòng)電流大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。一般中小型鼠籠式電機(jī)啟動(dòng)電流為額定電流的5－7倍;電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的(1.0－2.2)倍。大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響鄰近負(fù)載的工作頻繁啟動(dòng)時(shí)造成熱量積累，使電機(jī)過熱后果：原因：啟動(dòng)：接通電源后開始轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)速不斷上升,直至穩(wěn)定。啟動(dòng)時(shí)，n=0，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線速度很大，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢轉(zhuǎn)子電流定子電流

OT1.啟動(dòng)方法(1)直接啟動(dòng)

二、三十千瓦以下的異步電動(dòng)機(jī)一般都采用直接啟動(dòng)。(2)降壓啟動(dòng)：星形-三角形(Y－)

換接啟動(dòng)自耦降壓啟動(dòng)（主要適用于鼠籠式電動(dòng)機(jī)）(3)轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)（僅適用于繞線式電動(dòng)機(jī)）

降壓啟動(dòng)★Y－換接啟動(dòng)+－

啟動(dòng)U1U2V1V1W1W2+－正常運(yùn)行U1U2V1V2W1W2設(shè):電機(jī)每相阻抗模為

Y－換接啟動(dòng)時(shí)的線電流為直接啟動(dòng)時(shí)的1/3◆僅適用于正常運(yùn)行為三角形聯(lián)結(jié)的電機(jī)?！鬥－啟動(dòng)降壓啟動(dòng)只適合于空載或輕載啟動(dòng)的場合Y-換接啟動(dòng)應(yīng)注意的問題正常運(yùn)行UlU1W2V2W1+＿U2V1UP

啟動(dòng)+＿Ul+＿U1W2V2W1U2V1(2)自耦降壓啟動(dòng)L1L3L2FUQQ2下合：接入自耦變壓器，降壓啟動(dòng)。Q2上合：切除自耦變壓器，全壓工作。合刀閘開關(guān)QQ2

自耦降壓啟動(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－啟動(dòng)的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。I1若自耦降壓變壓器的變比為K，則：（推導(dǎo)見P108)正常啟動(dòng)自耦降壓啟動(dòng)I2U2U1U1

方法：任意調(diào)換電源的兩根進(jìn)線，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)三、三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)電源~UVWM3~UVW電源~M3~三種電氣調(diào)速方法★變頻調(diào)速(無級調(diào)速)★變極調(diào)速

(有級調(diào)速)★變轉(zhuǎn)差率調(diào)速

(無級調(diào)速)

又稱變轉(zhuǎn)子電路電阻調(diào)速見P110圖12.3.23四、三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速五、三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)制動(dòng)方法機(jī)械制動(dòng)電氣制動(dòng)能耗制動(dòng)反接制動(dòng)能耗制動(dòng)定子線圈通入直流電流形成固定磁場與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)距（制動(dòng)轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。反接制動(dòng)

停車時(shí)，將接入電