機電傳動第五章

第五章交流電動機的工作原理及特性

?了解三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理；?掌握三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性；?掌握三相異步電動機的連接方法和額定參數(shù)；?掌握三相異步電動機啟動、調(diào)速和制動等各種特性；?掌握實現(xiàn)三相異步電動機啟動、調(diào)速和制動的各種方法及它們的使用場所；?掌握單相異步電動機的工作原理和啟動方法；?了解同步電動機的結(jié)構(gòu)、工作原理、運行特性和啟動方法5．1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理一、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)

三相異步電動機主要由定子和轉(zhuǎn)子兩個部分組成，定子是不動的部分，轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分，在定子和轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。如圖所示。鼠籠式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組是在轉(zhuǎn)子鐵心槽里插入銅條，再將全部銅條兩端焊在兩個銅端環(huán)上而組成，如圖所示。線繞式異步電動機轉(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，用以改善啟動性能與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，二、三相異步電動機的工作原理1．定子旋轉(zhuǎn)磁場假設(shè)每相繞組只有一個線匝，分別嵌放在定子內(nèi)圓周的6個凹槽之中?，F(xiàn)將三相繞組的末端X、Y、Z相連，首端A、B、C接三相交流電源。且三相繞組分別叫做A、B、C相繞組。如圖所示。當三相電流隨時間不斷變化時，合成磁場也在不斷旋轉(zhuǎn)，故稱旋轉(zhuǎn)磁場。2．旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向當三相交流電的A→B→C，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向為從A→B→C，即向順時針方向旋轉(zhuǎn)。如果將定子繞組接至電源的三根導線中的任意兩根線對調(diào)，例如，將B，C兩根線對調(diào)，使B相與C相繞組中電流的相位對調(diào)，如圖所示，則電機的旋轉(zhuǎn)方向?qū)⑾喾础?.旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)與旋轉(zhuǎn)速度在交流電動機中，旋轉(zhuǎn)磁場相對定子的旋轉(zhuǎn)速度被稱為同步速度，用n0表示。

以上討論的旋轉(zhuǎn)磁場，具有一對磁極（磁極對數(shù)用p表示）即p=1。從上述分析可以看出，電流變化經(jīng)過一個周期（變化360電角度），旋轉(zhuǎn)磁場在空間也旋轉(zhuǎn)了一轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)了360機械角度），若電流的頻率為f，旋轉(zhuǎn)磁場每分鐘將旋轉(zhuǎn)60f轉(zhuǎn)，即：如果把定子鐵心的槽數(shù)增加1倍（12個槽），制成如圖所示的三相繞組。其中，每相繞組由兩個部分串聯(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。如圖所示。從圖可以看出，對應(yīng)于不同時刻，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周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間只轉(zhuǎn)過了/2，即1/4轉(zhuǎn)，電流變化一個周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間只轉(zhuǎn)了1/2轉(zhuǎn)。由此可知，當旋轉(zhuǎn)磁場具有兩對磁極（p=2）時，其旋轉(zhuǎn)速度僅為一對磁極時的一半。依次類推，當有p對磁極時，其轉(zhuǎn)速為：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。4．工作原理

三相異步電動機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。

假設(shè)定子只有一對磁極，轉(zhuǎn)子只有一匝繞組。在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，轉(zhuǎn)子導體切割磁力線（其方向與旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向相反），因而在導體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢e從而產(chǎn)生感應(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)子的軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，且轉(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)子的旋轉(zhuǎn)速度稱為電動機的轉(zhuǎn)速，用n表示。5.轉(zhuǎn)差率

S由工作原理可知：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n（電動機的轉(zhuǎn)速）恒比旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度n0（同步速度）要小。因為如果兩種速度相等時，轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場沒有相對運動，轉(zhuǎn)子導體不切割磁力線，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，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，也是異步電動機的由來。定義：轉(zhuǎn)速差(n0-n)與同步轉(zhuǎn)速n0的比值稱為異步電動機的轉(zhuǎn)差率，用表示S，即轉(zhuǎn)差率S是分析異步電動機運行特性的主要參數(shù)。三、三相異步電動機定子繞組的接法

1．兩種接法定子繞組的首端和末端通常都接在電動機接線盒的接線柱上，一般按圖所示的方法排列。

按照我國電工專業(yè)標準規(guī)定：定子繞組出線端的首端為D1、D2、D3，末端為D4、D5、D6。三相電動機的定子繞組有星形（Y型）和三角形（△形）兩種不同的接法，如圖所示。2．線電壓與相電壓

線電壓：兩相繞組首端之間的電壓，用U1表示；

相電壓：每相繞組首、尾之間的電壓，用U相表示。對于星形接法：對于三角形接法：3．線電流與相電流線電流：電網(wǎng)的供電電流，用I1表示；相電流：每相繞組的電流，用I相表示。對于星形接法：對于三角形接法：4.電動機的輸入功率四、定子繞組連線方法的選用

定子三相繞組的連接方式（Y形或形）的選擇，須視電源的線電壓和電動機的額定相電壓而定。如果電源的線電壓等于電動機的額定相電壓，那么，電動機的繞組應(yīng)該接成三角形；如果電源的線電壓是電動機額定相電壓的倍，那么，電動機的繞組就應(yīng)該接成星形。通常電動機的銘牌上標有符號/Y和數(shù)字220/380，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。例電源線電壓為380V，現(xiàn)有兩臺電動機，其銘牌數(shù)據(jù)如下，試選擇定子繞組的連接方式。1.J32-4，功率1.0kW，連接方法/Y，電壓220/380V，電流4.25/2.45A，轉(zhuǎn)速1420r/min，功率因數(shù)0.79。2.J02-21-4，功率1.1kW，定子繞組相電壓380V，電流6.27A，轉(zhuǎn)速1410r/min，功率因數(shù)0.79。

解：J32-4電動機應(yīng)接星形（Y），如圖(a)所示。J02-21-4電動機應(yīng)接成三角形（），如圖(b)所示。5．2三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路

一、三相異步電動機的定子電路

三相異步電動機的電磁關(guān)系同變壓器類似，定子繞組相當于變壓器的原繞組，轉(zhuǎn)子繞組（一般是短接的）相當于副繞組。

定子每相繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：

它是正弦量，其有效值為：式中，f1為e1的頻率。設(shè)定子和轉(zhuǎn)子每相繞組的匝數(shù)分別為N1和N2，如圖所示電路圖是三相異步電動機的一相電路圖。二、三相異步電動機的轉(zhuǎn)子電路

旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子每相繞組中感應(yīng)出的電動勢為其有效值為式中，f2為轉(zhuǎn)子電動勢e2或轉(zhuǎn)子電流i2相對于旋轉(zhuǎn)磁場的頻率.因為旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子間的相對轉(zhuǎn)速為n0-n在n=0，即S=1時，轉(zhuǎn)子電動勢為為轉(zhuǎn)子最大電動勢可見轉(zhuǎn)子電動勢E2與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)。三、額定參數(shù)

電動機在制造工廠所擬定的情況下工作時，稱為電動機的額定運行，通常用額定值來表示其運行條件，這些數(shù)據(jù)大部分都標明在電動機的銘牌上。

1.額定功率PN：在額定運行情況下，電動機軸上輸出的機械功率。輸出功率的一般表達式為：其中：—效率

P1—輸入功率P2—輸出功率輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為：

2.額定電壓UN：在額定運行情況下，定子繞組端應(yīng)加的線電壓值。如標有兩種電壓值（例如220/380V），這表明定子繞組采用/Y連接時應(yīng)加的線電壓值。即：三角形接法時，定子繞組應(yīng)接~220V的電源電壓；星形接法時，定子繞組應(yīng)接~380的電源電壓。3.額定頻率f

：在額定運行情況下，定子外加電壓的頻率（Hz）。

如標有兩種電流值（例如10.35/5.9A），則對應(yīng)于定子繞組為/Y連接的線電流值。4.額定電流IN

：在額定頻率、額定電壓和軸上輸出額定功率時，定子的線電流值。即：三角形接法時，定子電流為10.35A；星形接法時，定子電流為5.9A。5.額定轉(zhuǎn)速nN：在額定頻率、額定電壓和電動機軸上輸出額定功率時，電動機的轉(zhuǎn)速。與額定轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為額定轉(zhuǎn)差率SN。一般不標在電動機銘牌上的幾個額定值如下：

1.額定功率因數(shù)：在額定頻率、額定電壓和電動機軸上輸出額定功率時，定子相電流與相電壓之間相位差的余弦。2.額定效率：在額定頻率、額定電壓和電動機軸上輸出額定功率時，電動機輸出機械功率與輸入電功率之比，其表達式為3.額定負載轉(zhuǎn)矩TN：電動機在額定轉(zhuǎn)速下輸出額定功率時軸上的負載載矩。4.線繞式異步電動機轉(zhuǎn)子靜止時的滑環(huán)電壓和轉(zhuǎn)子的額定電流。

通常手冊上給出的數(shù)據(jù)就是電動機的額定值。

5.3.1三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩

電磁轉(zhuǎn)矩（以下簡稱轉(zhuǎn)矩）是三相異步電動機最重要的物理量之一。機械特性是它的主要特性。所以因為……轉(zhuǎn)矩特性式中，K——與電動機結(jié)構(gòu)參數(shù)、電源頻率有關(guān)的一個常數(shù)；

U1、U——定子繞組電壓，電源電壓；

R2——轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻；

X20——電動機不動（S=1）時轉(zhuǎn)子每相繞組的感抗。5.3三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩與機械特性5.3.2三相異步電動機的機械特性

電動機軸的轉(zhuǎn)速與電動機軸上的輸出轉(zhuǎn)矩，稱為電動機的機械特性。由異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性在異步電動機中，轉(zhuǎn)差率S=(n0-n)/n0，可將上式換成轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，即為異步電動機的機械特性。1．固有機械特性異步電動機在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)任何電阻或電抗時的機械特性稱為固有（自然）機械特性。根據(jù)

三相異步電動機的固有機械特性曲線如圖所示。從特性曲線上可以看出，其上有四個特殊點可以決定特性曲線的基本形狀和異步電動機的運行性能，這四個特殊點是：電動機處于理想空載工作點，此時電動機的轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)速。電動機額定工作點。此時額定轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)差率為式中:

PN——電動機的額定功率；

nN——電動機的額定轉(zhuǎn)速，一般

SN——電動機的額定轉(zhuǎn)差率，一般

TN——電動機的額定轉(zhuǎn)矩。電動機的啟動工作點。將S=1代入轉(zhuǎn)矩公式中，可得可見，異步電動機的啟動轉(zhuǎn)矩Tst與U、R2及X20有關(guān)。當加在定子每相繞組上的電壓降低時，啟動轉(zhuǎn)矩會明顯減??；當轉(zhuǎn)子電阻適當增大時，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。

通常把在固有機械特性上啟動轉(zhuǎn)矩Tst與額定轉(zhuǎn)矩TN之比st=Tst/TN作為衡量異步電動機啟動能力的一個重要數(shù)據(jù)。一般

電動機的臨界工作點。欲求轉(zhuǎn)矩的最大值，可令得臨界轉(zhuǎn)差率再將Sm代入轉(zhuǎn)矩公式中，即可得通常把在固有機械特性上最大電磁轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比稱為電動機的過載能力系數(shù)。它表征了電動機能夠承受沖擊負載的能力大小，是電動機的又一個重要運行參數(shù)。鼠籠式異步電動機線繞式異步電動機2．人為機械特性由上述分析可知：異步電動機的機械特性與電動機的參數(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)人為地加以改變而獲得的特性稱為異步電動機的人為機械特性。改變定子電壓U、定子電源頻率f、定子電路串入電阻或電抗、轉(zhuǎn)子電路串入電阻或電抗等，都可得到異步電動機的人為機械特性。（1）降低電動機電源電壓時的人為特性不變不變隨著電壓的減小而大大地減小隨著電壓的減小而大大地減小改變電源電壓時的人為特性如圖所示：如當定子繞組外加電壓為UN、0.8UN、0.5UN時，轉(zhuǎn)子輸出最大轉(zhuǎn)矩分別為Ta=Tmax、Ta=0.64Tmax和Ta=0.25Tmax?？梢姡妷河?，人為特性曲線愈往左移。由于異步電動機對電網(wǎng)電壓的波動非常敏感，運行時，如電壓降低太多，會大大降低它的過載能力與啟動轉(zhuǎn)矩，甚至使電動機發(fā)生帶不動負載或者根本不能啟動的現(xiàn)象。此外，電網(wǎng)電壓下降，在負載不變的條件下，將使電動機轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率S增大，電流增加，引起電動機發(fā)熱甚至燒壞。（2）定子電路接入電阻或電抗時的人為特性

在電動機定子電路中外串電阻或電抗后，電動機端電壓為電源電壓減去定子外串電阻上或電抗上的壓降，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的相似.。（3）改變定子電源頻率時的人為特性一般變頻調(diào)速采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，即希望最大轉(zhuǎn)矩保持為恒值，為此在改變頻率的同時，電源電壓也要作相應(yīng)的變化，使U/f=C，這在實質(zhì)上是使電動機氣隙磁通保持不變。因此，改變電源頻率的機械特性如圖所示不變不變隨著串接電阻的增加而增大，此時的人為特性將是一根比固有特性較軟的一條曲線，如圖所示。（4）轉(zhuǎn)子電路串電阻時的人為特性在三相線繞式異步電動機的轉(zhuǎn)子電路中串入電阻后［見圖(a)］，轉(zhuǎn)子電路中的電阻為5．4三相異步電動機的啟動特性

采用電動機拖動生產(chǎn)機械，對電動機啟動的主要要求如下。（1）有足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，保證生產(chǎn)機械能正常啟動。一般場合下希望啟動越快越好，以提高生產(chǎn)效率。即要求電動機的啟動轉(zhuǎn)矩大于負載轉(zhuǎn)矩，否則電動機不能啟動。（2）在滿足啟動轉(zhuǎn)矩要求的前提下，啟動電流越小越好。因為過大啟動電流的沖擊，對于電網(wǎng)和電動機本身都是不利的。（3）要求啟動平滑，即要求啟動時加速平滑，以減小對生產(chǎn)機械的沖擊。（4）啟動設(shè)備安全可靠，力求結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。（5）啟動過程中的功率損耗越小越好。其中，（1）和（2）兩條是衡量電動機啟動性能的主要技術(shù)指標。異步電動機本身的啟動特性為：a.定子電流大，Ist=(5~7)IN異步電動機在接入電網(wǎng)啟動的瞬時，由于轉(zhuǎn)子處于靜止狀態(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，從而引起很大的定子電流b.啟動轉(zhuǎn)矩小

啟動時，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)很低，因而啟動轉(zhuǎn)矩卻不大。異步電動機的固有啟動特性如圖所示：顯然，異步電動機的這種啟動性能和生產(chǎn)機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。一、鼠籠式異步電動機的啟動方法鼠籠式異步電動機有直接啟動和降壓啟動兩種方法，采用什么啟動方法，要根據(jù)實際情況而定。1．直接啟動（全壓啟動）直接啟動就是將電動機的定子繞組通過閘刀開關(guān)或接觸器直接接入電源，在額定電壓下進行啟動。

?特點：電動機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，主要取決于電動機的功率與供電變壓器的容量之比值。一般在有獨立變壓器供電（即變壓器供動力用電）的情況下，若電動機啟動頻繁時，電動機功率小于變壓器容量的20%時允許直接啟動；若電動機不經(jīng)常啟動，電動機功率小于變壓器容量的30%時也允許直接啟動。如果沒有獨立的變壓器供電（即與照明共用電源）的情況下，電動機啟動比較頻繁，則常按經(jīng)驗公式來估算，滿足下列關(guān)系則可直接啟動。例5.2：有一臺要求經(jīng)常啟動的鼠籠式異步電動機，其PN=20kW,Ist/IN=6.5，如果供電變壓器（電源）容量為560kVA，且有照明負載，問可否直接啟動？同樣的Ist/IN比值，功率為多大的電動機則不允許直接啟動？解：根據(jù)經(jīng)驗公式算出滿足上述關(guān)系，故允許直接啟動。同樣可算出，額定功率大于24kW的電動機不允許直接啟動。

2．電阻或電抗器降壓啟動

異步電動機采用定子串電阻或電抗器的降壓啟動原理接線圖如圖所示。啟動時，接觸器1KM斷開，KM閉合，將啟動電阻串入定子電路，使啟動電流減??；

待轉(zhuǎn)速上升到一定程度后再將1KM閉合，Rst被短接，電動機接上全部電壓而趨于穩(wěn)定運行。?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啟動的場合；

?不經(jīng)濟，在啟動過程中，電阻器上消耗能量大，不適用于經(jīng)常啟動的電動機，若采用電抗器代替電阻器，則所需設(shè)備費較貴，且體積大。特點：

3．Y-降壓啟動Y-降壓啟動的接線圖如圖所示:啟動時，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，電動機啟動過程完成而轉(zhuǎn)入正常運行。設(shè)U1為電源線電壓，IstY及Ist為定子繞組分別接成星形及三角形的啟動電流（線電流），Z為電動機在啟動時每相繞組的等效阻抗。則有所以星形連接時，兩電源線之間的等效阻抗為，三角形連接時，兩電源線之間的等效阻抗為

Y-降壓啟動方法的特點：

?設(shè)備簡單、經(jīng)濟、啟動電流??；

?啟動轉(zhuǎn)矩小，且啟動電壓不能按實際需要調(diào)節(jié)，故只適用于空載或輕載啟動的場合；?只適用于正常運行時定子繞組接線為的異步電動機。4．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圖所示。自耦變壓器啟動時的一相電路，由變壓器的工作原理知，此時，副邊電壓與原邊電壓之比為啟動時加在電動機定子每相繞組的電壓是全壓啟動時的K倍，因而電流也是全壓啟動時的K倍，即I2=KIst；而變壓器原邊電流I1=KI2=K2Ist，即此時電網(wǎng)供電電流I1是直接啟動時電流Ist的K2倍。特點：

?與Y-降壓啟動時情況一樣，只是在Y-降壓啟動時的為定值，而自耦變壓器啟動時的K是可調(diào)節(jié)的，這就是此種啟動方法優(yōu)于Y-啟動方法之處，當然它的啟動轉(zhuǎn)矩也是全壓啟動時的K2倍。?變壓器的體積大、重量重、價格高、維修麻煩，且啟動時自耦變壓器處于過電流（超過額定電流）狀態(tài)下運行，因此，不適于啟動頻繁的電動機。適用于啟動不太頻繁，要求啟動轉(zhuǎn)矩較大，容量較大的異步電動機。延邊三角形啟動5延邊三角形啟動（不要求）二、線繞式異步電動機的啟動方法

鼠籠式異步電動機的啟動轉(zhuǎn)矩小，啟動電流大，因此不能滿足某些生產(chǎn)機械需要高啟動轉(zhuǎn)矩低啟動電流的要求。線繞式異步電動機由于能在轉(zhuǎn)子電路中串電阻，因此具有較大的啟動轉(zhuǎn)矩和較小的啟動電流，即具有較好的啟動特性。在轉(zhuǎn)子電路中串電阻的啟動方法常用的有兩種：逐級切除啟動電阻法和頻敏變阻器啟動法。1．逐級切除啟動電阻法

采用逐極切除啟動電阻的方法，其目的和啟動過程與他勵直流電動機采用逐級切除啟動電阻的方法相似，主要是為了使整個啟動過程中電動機能保持較大的加速轉(zhuǎn)矩。啟動過程如下如圖(a)所示：

2．頻敏變阻器啟動法（不要求）頻敏變阻器實質(zhì)上是一個鐵心損耗很大的三相電抗器，鐵心由一定厚度的幾塊實心鐵板或鋼板疊成，一般做成三柱式，每柱上繞有一個線圈，三相線圈連成星形，然后接到線繞式異步電動機的轉(zhuǎn)子電路中，5．5三相異步電動機的調(diào)速特性如在一定負載下，欲得到不同的轉(zhuǎn)速，可以由改變Tmax、Sm、P和f四個參數(shù)入手，則相應(yīng)地有如下幾種調(diào)速方法。一、調(diào)壓調(diào)速改變電源電壓時的人為機械特性如圖所示：

特點：

1.高速工作時，調(diào)速范圍不大；

2.低速工作時，轉(zhuǎn)子電路電流大，容易燒壞電動機。

二、轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速適用于線繞式異步電動機，啟動電阻可兼作調(diào)速電阻用。轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速簡單可靠，有級調(diào)速。轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速簡單可靠，但它是有級調(diào)速。隨轉(zhuǎn)速降低，特性變軟。轉(zhuǎn)子電路電阻損耗與轉(zhuǎn)差率成正比，低速時損耗大。所以，這種調(diào)速方法大多用在重復短期運轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機械中，如在起重運輸設(shè)備中應(yīng)用非常廣泛。

特點：

三、改變極對數(shù)調(diào)速多速電動機啟動時宜先接成低速，然后在換接成高速，這樣可以獲得較大的啟動轉(zhuǎn)矩。四、變頻調(diào)速變頻調(diào)速用于一般鼠籠式異步電動機，采用一個頻率可以變化的電源向異步電動機定子繞組供電。5．6三相異步電動機的制動特性異步電動機和直流電動機一樣，亦有三種制動方式：反饋制動、反接制動和能耗制動。

一、反饋制動

由于某種原因異步電動機的運行速度高于它的同步速度，即n>n0，S=(n0-n)/n0<0，異步電動機就進入發(fā)電狀態(tài)。

反饋制動時，電機從軸上吸取功率后，一部分轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子銅耗，大部分則通過空氣隙進入定子，并在供給定子銅耗和鐵耗后，反饋給電網(wǎng)。反饋制動的機械特性是電動狀態(tài)機械特性是第一象限向第二象限的延伸或第三象限向第四象限的延伸，如圖所示。

1）負載轉(zhuǎn)矩為位能性轉(zhuǎn)矩的起重機械在下放重物時的反饋制動運行狀態(tài)。2）電動機在變極調(diào)速或變頻調(diào)速過程中，極對數(shù)突然增多或供電頻率突然降低，使同步轉(zhuǎn)速n0突然降低時的反饋制動運行狀態(tài)。例如，某生產(chǎn)機械采用雙速電動機拖動。r/min；

低速運行時為8極（2p=8）

高速運行時為4極（2p=4）r/min；

如圖所示二、反接制動

如果正常運行時異步電動機三相電源的相序突然改變，即電源反接，這就改變了旋轉(zhuǎn)磁場的方向，電動機狀態(tài)下的機械特性曲線就由第一象限的曲線1變成了第三象限的曲線2，如圖所示。（1）電源反接制動（2）倒拉制動在倒拉狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子軸上輸入的機械功率轉(zhuǎn)變成電功率后，連同從定子輸送來的電磁功率一起，消耗在轉(zhuǎn)子電路的電阻上。反接制動，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降為零時，如果不及時撤掉外部負載，有反向啟動的危險。三、能耗制動

異步電動機的反接制動用于準確停車有一定困難，容易造成反轉(zhuǎn)；反饋制動只能在高于同步轉(zhuǎn)速下使用；而能耗制動確是比較常用的準確停車方法。異步電動機能耗制動的原理線路圖一般如圖所示。5．7單相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

特點：

1.為小容量的電動機，從幾瓦到幾百瓦；..2.由單相交流電源供電的旋轉(zhuǎn)電機；3.具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、運行可靠等一系列優(yōu)點。所以單相異步電動機被廣泛用于電風扇、洗衣機、電唱機、吸塵器、醫(yī)療器械及自動控制裝置中。單相異步電動機的定子繞組為單相，轉(zhuǎn)子一般為鼠籠式。一、單相異步電動機的磁場

單相異步電動機的定子繞組為單相，轉(zhuǎn)子一般為鼠籠式。當接入單相交流電源時，它在定、轉(zhuǎn)子氣隙中產(chǎn)生一個如圖所示的脈動磁場。由上可見：

此磁場在空間并不旋轉(zhuǎn)，只是磁通或磁感應(yīng)強度的大小隨時間作正弦變化，即在電機系統(tǒng)中，常把磁通大小隨時間做正弦變化的磁場稱脈動磁場，其磁場曲線如圖(a)所示可以證明，一個空間軸線固定而大小按正弦規(guī)律變化的脈動磁場（用磁感應(yīng)強度B表示），可以分解成兩個轉(zhuǎn)速相等而旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場和，如下圖所示，磁感應(yīng)強度的大小為：兩個旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速為：

如果僅有一個單相繞組，則在通電前轉(zhuǎn)子原來是靜止的，通電后轉(zhuǎn)子仍將靜止不動。

兩個旋轉(zhuǎn)磁場分別作用于鼠籠式轉(zhuǎn)子而產(chǎn)生兩個方向相反的轉(zhuǎn)矩，如圖所示。若此時用手拔動它，轉(zhuǎn)子便順著拔動方向轉(zhuǎn)動起來，最后達到穩(wěn)定運行狀態(tài)。單相異步電動機沒有啟動能力，但一經(jīng)推動后，它卻能轉(zhuǎn)動起來。

由此可得出結(jié)論：（1）在脈動磁場作用下的單相異步電動機沒有啟動能力，即啟動轉(zhuǎn)矩為零；（2）單相異步電動機一旦啟動，它能自行加速到穩(wěn)定運行狀態(tài)，其旋轉(zhuǎn)方向不固定，完全取決于啟動時的旋轉(zhuǎn)方向。因此，要解決單相異步電動機的應(yīng)用問題，首先必須解決它的啟動轉(zhuǎn)矩問題。二、單相異步電動機的啟動方法

單相異步電動機在啟動時若能產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，就可以建立啟動轉(zhuǎn)矩而自行啟動，下面介紹常見的單相異步電動機。1.電容分相式異步電動機2.罩極式單相異步電動機（不要求）

如圖所示為電容分相式異步電動機的接線原理圖。當選擇參數(shù)使BY繞組中的電流在相位上超前AX繞組中的電流900時，通電后能在定、轉(zhuǎn)子氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，如圖所示：在此旋轉(zhuǎn)磁場作用下，鼠籠轉(zhuǎn)子將跟著旋轉(zhuǎn)磁場一起旋轉(zhuǎn)。

若在啟動繞組BY支路中，接入一離心開關(guān)QC，如圖所示。電動機啟動后，當轉(zhuǎn)速達到額定值附近時，借離心力的作用，將QC打開，此后電動機就成為單相運行了，此種結(jié)構(gòu)型式的電動機，稱為電容分相式電動機。也可不用離心開關(guān)，即在運行時并不切斷電容支路。值得指出，欲使電動機反轉(zhuǎn)，不能像三相異步電動機那樣掉換兩根電源線來實現(xiàn)，必須以掉換電容器C的串聯(lián)位置來實現(xiàn)，如圖所示，即改變QB的接通位置，就可改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向，從而實現(xiàn)電動機的反轉(zhuǎn)。洗衣機中的電動機，就是靠定時器中的自動轉(zhuǎn)換開關(guān)來實現(xiàn)這種切換的。5．8同步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理（了解）一、同步電動機的基本結(jié)構(gòu)

定子：由鐵心、定子繞組（又叫電樞繞組，通常是三相對稱繞組，并通有對稱三相交流電流）、機座以及端蓋等主要部件組成