電機(jī)學(xué)異步電動機(jī)

電機(jī)學(xué)異步電動機(jī)第一頁，共一百頁，2022年，8月28日第12章異步電機(jī)基本工作原理與結(jié)構(gòu)第13章三相異步電機(jī)的運(yùn)行原理第14章三相異步電動機(jī)功率與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系第15章三相異步電動機(jī)的起動、調(diào)速和制動第二頁，共一百頁，2022年，8月28日第12章異步電機(jī)基本工作原理與結(jié)構(gòu)12.1異步電機(jī)的用途、分類、原理和結(jié)構(gòu)12.2異步電機(jī)額定值第三頁，共一百頁，2022年，8月28日12.1異步電機(jī)的用途、分類、原理和結(jié)構(gòu)1.異步電機(jī)的用途應(yīng)用1和應(yīng)用2VIDEO三相異步電動機(jī)幾瓦到上萬千瓦應(yīng)用最廣泛的電動機(jī)。各種機(jī)械設(shè)備和家用電器。結(jié)構(gòu)簡單制造容易成本低運(yùn)行可靠效率高需要從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率；很難在較廣范圍內(nèi)平滑調(diào)速三相異步發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電場和小型水電站第四頁，共一百頁，2022年，8月28日2.按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分類：繞線型異步電動機(jī)鼠籠型異步電動機(jī)繼續(xù)繼續(xù)第五頁，共一百頁，2022年，8月28日第六頁，共一百頁，2022年，8月28日3.三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)：VIDEO一、定子部分定子鐵心：由導(dǎo)磁性能很好的硅鋼片疊成——導(dǎo)磁部分。定子繞組：放在定子鐵心內(nèi)圓槽內(nèi)——導(dǎo)電部分。機(jī)座：固定定子鐵心及端蓋，具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。二、轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子鐵心：由硅鋼片疊成，也是磁路的一部分。轉(zhuǎn)子繞組：1）鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心的每個槽內(nèi)插入一根裸導(dǎo)條，形成一個多相對稱短路繞組。2）繞線式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子繞組為三相對稱繞組，嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)。

異步電動機(jī)的氣隙是均勻的。大小為機(jī)械條件所能允許達(dá)到的最小值。三、氣隙第七頁，共一百頁，2022年，8月28日下面是它主要部件的拆分圖。

右圖是一臺三相鼠籠型異步電動機(jī)的外形圖。第八頁，共一百頁，2022年，8月28日鼠籠型轉(zhuǎn)子鐵心和繞組結(jié)構(gòu)示意圖三相繞線型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖返回第九頁，共一百頁，2022年，8月28日第十頁，共一百頁，2022年，8月28日4.三相異步電動機(jī)的基本工作原理U2U1W2V1W1V2n一、轉(zhuǎn)動原理(1)電生磁：三相對稱繞組通往三相對稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場。(2)磁生電：旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電動勢和電流。(3)電磁力：轉(zhuǎn)子載流（有功分量電流）體在磁場作用下受電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。第十一頁，共一百頁，2022年，8月28日

為了分析旋轉(zhuǎn)磁動勢的旋轉(zhuǎn)方向，設(shè)三相對稱電流按余弦規(guī)律變化，U相電流最大時為計(jì)時點(diǎn)，電流取首進(jìn)尾出為正，電流波形和各時刻旋轉(zhuǎn)磁動勢的位置如圖所示：U2U1W2V1W1V2第十二頁，共一百頁，2022年，8月28日用圖解法分析——不同時刻三相合成磁動勢

合成磁動勢的轉(zhuǎn)向是從載有超前電流的相轉(zhuǎn)到載有滯后電流的相。第十三頁，共一百頁，2022年，8月28日

產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢的條件：一是三相或多相對稱繞組；二是三相或多相對稱電流。兩個條件有一個不滿足，即產(chǎn)生橢圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢。三相對稱繞組通入三相對稱電流，產(chǎn)生的基波合成磁動勢是一個幅值恒定不變的圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢，它有以下主要性質(zhì)(1)幅值是單相脈動磁動勢最大幅值的3/2倍。(2)轉(zhuǎn)向由電流相序決定,從載有超前電流相轉(zhuǎn)到載有滯后電流相.(3)轉(zhuǎn)速決定于電流的頻率和電機(jī)的磁極對數(shù)(4)當(dāng)某相電流達(dá)最大值時,旋轉(zhuǎn)磁動勢的波幅位置剛好轉(zhuǎn)到該相繞組的軸線位置上第十四頁，共一百頁，2022年，8月28日異步電機(jī)的工作原理定子繞組通入三相交流電流旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子電流與磁場作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)問題:旋轉(zhuǎn)磁場又是如何產(chǎn)生的呢?第十五頁，共一百頁，2022年，8月28日二、轉(zhuǎn)差率

轉(zhuǎn)差率是異步電機(jī)的一個基本物理量，它反映電機(jī)的各種運(yùn)行情況。轉(zhuǎn)子未轉(zhuǎn)動時，電機(jī)理想空載時，作為電動機(jī)，轉(zhuǎn)速在范圍內(nèi)變化，轉(zhuǎn)差率在0~1范圍內(nèi)變。負(fù)載越大，轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)差率越大；反之，轉(zhuǎn)差率越小。轉(zhuǎn)差率的大小能夠反映電機(jī)的轉(zhuǎn)速大小或負(fù)載大小。電機(jī)的轉(zhuǎn)速為：額定運(yùn)行時，轉(zhuǎn)差率一般在0.01~0.06之間，即電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步速。

同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用s表示，即：第十六頁，共一百頁，2022年，8月28日三、異步電機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài)根據(jù)轉(zhuǎn)差率的大小和正負(fù),異步電機(jī)有三種運(yùn)行狀態(tài)機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茈娔芎蜋C(jī)械能變成內(nèi)能電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能能量關(guān)系制動制動驅(qū)動電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)速外力使電機(jī)快速旋轉(zhuǎn)外力使電機(jī)沿磁場反方向旋轉(zhuǎn)定子繞組接對稱電源實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)電磁制動電動機(jī)狀態(tài)第十七頁，共一百頁，2022年，8月28日12.2三相異步電動機(jī)的型號和額定值一、型號例:第十八頁，共一百頁，2022年，8月28日第十九頁，共一百頁，2022年，8月28日額定值關(guān)系有：額定運(yùn)行狀態(tài)時加在定子繞組上的線電壓.額定條件下轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率。在額定運(yùn)行狀態(tài)下流入定子繞組的線電流.額定運(yùn)行時電動機(jī)的轉(zhuǎn)速.二、額定值第二十頁，共一百頁，2022年，8月28日

三相異步電動機(jī)的定子部分在結(jié)構(gòu)上和同步電動機(jī)的定子部分完全相同。對中、小容量的低壓異步電動機(jī)，通常定子三相繞組的六個出線頭都引出，這樣可根據(jù)需要靈活地接成“Y”形或“D”形。U1V1W1U1V1W1W2U2V2W2U2V2D聯(lián)結(jié)Y聯(lián)結(jié)三、接線第二十一頁，共一百頁，2022年，8月28日例題3.一臺三相四極籠形異步電動機(jī)，定子繞組為角接，額定電壓380V，額定頻率50HZ。額定運(yùn)行時，輸入功率為11.42KW，輸出功率為10KW，定子電流為20.1A，轉(zhuǎn)速為1460r/min.求電動機(jī)的額定效率，額定功率因數(shù)和額定輸出轉(zhuǎn)矩。第二十二頁，共一百頁，2022年，8月28日小結(jié)與討論旋轉(zhuǎn)磁場形成的條件？異步？同步速度？速度？異步電機(jī)地運(yùn)行原理？轉(zhuǎn)差？轉(zhuǎn)差率？空間角度？空間電角度？極對數(shù)？旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度與頻率、極對數(shù)有關(guān)方向：取決于相序。第二十三頁，共一百頁，2022年，8月28日第13章三相異步電機(jī)的運(yùn)行原理

13.1三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)子靜止時電磁關(guān)系

13.2三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時電磁關(guān)系第二十四頁，共一百頁，2022年，8月28日13.1三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)子靜止時的電磁關(guān)系一、主、漏磁通的分布

為了便于分析，根據(jù)磁通路徑和性質(zhì)不同，異步電動機(jī)的磁通分為主磁通和漏磁通。

主磁通同時交鏈定、轉(zhuǎn)子繞組，其路徑為：定子鐵心→氣隙→轉(zhuǎn)子鐵心→氣隙→定子鐵心。主磁通起傳遞能量的作用。

除了主磁通以外的磁通稱為漏磁通，它包括槽漏磁通、端漏磁通和高次諧波磁通。漏磁通只起電抗壓降作用。13.1.1轉(zhuǎn)子繞組開路時的電磁關(guān)系第二十五頁，共一百頁，2022年，8月28日二、空載電流和空載磁動勢異步電動機(jī)空載運(yùn)行時的定子電流稱為空載電流。第二十六頁，共一百頁，2022年，8月28日E1和E2分別滯后于定、轉(zhuǎn)子磁鏈90度三、感應(yīng)電動勢與變壓器一樣,主、漏磁通在定子繞組上感應(yīng)的電動勢第二十七頁，共一百頁，2022年，8月28日四、電壓平衡方程與等效電路與變壓器一樣，根據(jù)基爾霍夫電壓定律，可列出空載時定子每相電壓方程式：根據(jù)上兩式，可以作出空載時等效電路。第二十八頁，共一百頁，2022年，8月28日五、電磁關(guān)系六、時空相矢量圖異步電動機(jī)空載時的電磁關(guān)系與變壓器非常相似。Bδψ1F0I0第二十九頁，共一百頁，2022年，8月28日

盡管異步電動機(jī)的電磁關(guān)系與變壓器相似，但它們之間還是有差別的：1）主磁場性質(zhì)不同：異步電動機(jī)為旋轉(zhuǎn)磁場，變壓器為脈動磁場.4）由于存在氣隙,異步電動機(jī)漏抗較變壓器的大.5)異步電動機(jī)通常采用短距和分布繞組,計(jì)算時需考慮繞組系數(shù),變壓器則為整距集中繞組,可認(rèn)為繞組系數(shù)為1.第三十頁，共一百頁，2022年，8月28日13.1.2轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時工作情況1.轉(zhuǎn)子靜止時的磁動勢定子三相繞組通入對稱三相電流。在氣隙中產(chǎn)生F1，

轉(zhuǎn)速n1，并建立圓形基波旋轉(zhuǎn)磁場Bm，在定轉(zhuǎn)子中分別產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E1和E2。E2對應(yīng)轉(zhuǎn)子繞組中的I2，并也產(chǎn)生圓形基波旋轉(zhuǎn)磁動勢F2。（1）大?。海?）因?yàn)檗D(zhuǎn)子靜止，所以f1=f2則n2=n（3）F1和F2在空間上轉(zhuǎn)向一致。第三十一頁，共一百頁，2022年，8月28日（4）由于F1和F2在空間上同步旋轉(zhuǎn)。相對靜止。可以得到合成磁動勢即勵磁磁動勢（靜止）F1+F2=Fm，由定子對稱三相繞組Im所生（5）F2在空間上落后于Bm為（90°+φ2）F2只決定于Φ2轉(zhuǎn)子回路的阻抗角，與轉(zhuǎn)子的位置無關(guān)轉(zhuǎn)子靜止時的空間矢量圖第三十二頁，共一百頁，2022年，8月28日2.轉(zhuǎn)子靜止時的電磁關(guān)系第三十三頁，共一百頁，2022年，8月28日第三十四頁，共一百頁，2022年，8月28日第三十五頁，共一百頁，2022年，8月28日13.2.1負(fù)載運(yùn)行時的電磁關(guān)系13.2三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的負(fù)載運(yùn)行第三十六頁，共一百頁，2022年，8月28日13.2.2轉(zhuǎn)子繞組各電磁量一、轉(zhuǎn)子電動勢的頻率感應(yīng)電動勢的頻率正比于導(dǎo)體與磁場的相對切割速度,故轉(zhuǎn)子電動勢的頻率為:轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時,理想空載時,二、轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動勢轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的感應(yīng)電動勢:轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時的感應(yīng)電動勢:二者關(guān)系為:第三十七頁，共一百頁，2022年，8月28日三、轉(zhuǎn)子繞組的漏阻抗電抗與頻率正比于,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子漏電抗:二者關(guān)系:轉(zhuǎn)子繞組的漏阻抗:四、轉(zhuǎn)子繞組的電流轉(zhuǎn)子繞組為閉合繞組,轉(zhuǎn)子電流為轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子漏電抗:當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時,轉(zhuǎn)差率增大,轉(zhuǎn)子電流也增大.第三十八頁，共一百頁，2022年，8月28日五、轉(zhuǎn)子繞組的功率因數(shù)轉(zhuǎn)子功率因數(shù)與轉(zhuǎn)差率有關(guān),當(dāng)轉(zhuǎn)差率增大時,轉(zhuǎn)子功率因數(shù)則減小。六、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢轉(zhuǎn)子繞組流過三相或多相對稱電流時產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢.1)幅值2)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)子電流相序與定子旋轉(zhuǎn)磁動勢方向相同,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢的方向與轉(zhuǎn)子電流相序一致.轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢相對定子的速度為

可見,無論轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速怎樣變化,定、轉(zhuǎn)子磁動勢總是以同速、同向在空間旋轉(zhuǎn)，兩者在空間上總是保持相對靜止。第三十九頁，共一百頁，2022年，8月28日13.2.3磁動勢平衡方程轉(zhuǎn)子靜止和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時磁場比較轉(zhuǎn)子靜止時：對于定子而言I1(f1)F1（n1）

F2（n1）I2(f1)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時：對于轉(zhuǎn)子(n=(1-s)n1)而言I1(f1)F1(n1)

F2(n2=sn1)I2(f2=sf1)F2相對于定子來說n2s=sn1+n=n1磁動勢的平衡方程為：第四十頁，共一百頁，2022年，8月28日13.2.4電動勢平衡方程根據(jù)基爾霍夫電壓定律可寫出定、轉(zhuǎn)子側(cè)電動勢平衡方程：第四十一頁，共一百頁，2022年，8月28日三相異步電動機(jī)的等效電路和相量圖

頻率折算就是用一個等效的轉(zhuǎn)子電路代替實(shí)際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng),而等效的轉(zhuǎn)子回路應(yīng)與定子電路有相同的頻率。(靜止轉(zhuǎn)子)一、頻率折算

在折算的過程中，電機(jī)的電磁效應(yīng)不變，因而有兩個條件：一個是保持轉(zhuǎn)子磁動勢不變；二是轉(zhuǎn)子回路的功率不變。轉(zhuǎn)子回路電流第四十二頁，共一百頁，2022年，8月28日等效靜止轉(zhuǎn)子代替轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn)子條件：F2和F2S完全相同。大小、轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速及空間相位相同1.轉(zhuǎn)速n1,轉(zhuǎn)向也相同2.F2=F2S只要I2=I2S3.F2和F2S相位相同，只要Φ2=Φ

2S第四十三頁，共一百頁，2022年，8月28日實(shí)際的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子軸上有機(jī)械損耗和機(jī)械功率輸出。頻率折算后，轉(zhuǎn)子靜止，沒有機(jī)械損耗和機(jī)械功率輸出，但電路中多了一個附加電阻。根據(jù)能量守恒關(guān)系，該電阻消耗的功率等效機(jī)械損耗和機(jī)械功率之和——總的機(jī)械功率。從等效電路角度，可以把看成是異步電動機(jī)的”電阻負(fù)載”，其上的壓降可以看成是轉(zhuǎn)子回路的端電壓:第四十四頁，共一百頁，2022年，8月28日二、繞組折算三等效電路1、繞組后的基本方程第四十五頁，共一百頁，2022年，8月28日二、T型等效電路和簡化等效電路由基本方程可以作出等效電路:T型等效電路簡化等效電路第四十六頁，共一百頁，2022年，8月28日從等效電路分析可知:3)三相異步電動機(jī)的功率因數(shù)永遠(yuǎn)滯后；4)附加電阻不能用電感或電容來代替。5)在等效電路中負(fù)載的變化是用轉(zhuǎn)差率s來體現(xiàn)的第四十七頁，共一百頁，2022年，8月28日三相量圖

按照基本方程和等效電路可以作出異步電動機(jī)的相量圖。第四十八頁，共一百頁，2022年，8月28日第14章三相異步電動機(jī)功率與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系14.1三相異步電動機(jī)功率、轉(zhuǎn)矩和運(yùn)行特性

14.2三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性

14.3三相異步電動機(jī)的工作特性

14.4三相異步電動機(jī)參數(shù)的測定第四十九頁，共一百頁，2022年，8月28日14.1三相感應(yīng)電動機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩異步電動機(jī)的功率和損耗有：一、功率平衡輸入功率定子鐵損電磁功率機(jī)械功率輸出功率定子銅損轉(zhuǎn)子銅損第五十頁，共一百頁，2022年，8月28日在等效電路上表示功率和損耗：第五十一頁，共一百頁，2022年，8月28日走勢圖P1PMP?P2pCu1PFepCu2pmecpΔ效率第五十二頁，共一百頁，2022年，8月28日兩個重要關(guān)系式

可見，從氣隙傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率分為兩部分，一小部分變?yōu)檗D(zhuǎn)子銅損耗，絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)榭倷C(jī)械功率。轉(zhuǎn)差率越大，轉(zhuǎn)子銅損耗就越多，電機(jī)效率越低。因此正常運(yùn)行時電機(jī)的轉(zhuǎn)差率均很小。n1和PM不變，n減少S變大。剛輸出功率變小而銅損（滑差功率SPM）增大，效率降低。第五十三頁，共一百頁，2022年，8月28日二、轉(zhuǎn)矩平衡即或電磁轉(zhuǎn)矩

在式的兩邊同時除以機(jī)械角速度得電磁轉(zhuǎn)矩從轉(zhuǎn)子方面看，它等于總機(jī)械功率除以轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度；從定子方面看，它又等于電磁功率除以同步機(jī)械角速度。第五十四頁，共一百頁，2022年，8月28日

一臺三相50Hz異步電動機(jī)，額定參數(shù)如100kW,950r/min,額定運(yùn)行時機(jī)械損耗1kW，略去附加損耗，求：

（1）電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率，電磁功率，轉(zhuǎn)子銅耗；

（2）電動機(jī)額定運(yùn)行時的電磁轉(zhuǎn)矩，輸出轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩第五十五頁，共一百頁，2022年，8月28日14.2三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性一、物理表達(dá)式14.2.1三相異步電動機(jī)機(jī)械特性的三種表達(dá)式二、參數(shù)表達(dá)式

三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性是指電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率之間存在一定的關(guān)系，所以異步電動機(jī)的機(jī)械特性通常用表示。表明：三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由主磁通與轉(zhuǎn)子電流的有功分量相互作用產(chǎn)生的。

說明：電磁轉(zhuǎn)矩與電源參數(shù)（Ｕ1、f1）、結(jié)構(gòu)參數(shù)（R、X、m、p）和運(yùn)行參數(shù)（s）有關(guān)。第五十六頁，共一百頁，2022年，8月28日

三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性曲線當(dāng)電源電壓和頻率及電機(jī)參數(shù)一定的條件下，T只與S有關(guān)，即T和n關(guān)系為感應(yīng)電動機(jī)的機(jī)械特性。第五十七頁，共一百頁，2022年，8月28日在特性曲線上有兩個最大轉(zhuǎn)矩，最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為臨界轉(zhuǎn)差率，可令求得:

最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比稱為過載能力:2、越大，越大；與無關(guān)。1、與成正比；與無關(guān)。3、和都近似與漏抗成反比第五十八頁，共一百頁，2022年，8月28日在特性曲線上還有一個起動轉(zhuǎn)矩，即時的轉(zhuǎn)矩:

結(jié)論：當(dāng)其它參數(shù)一定時1、起動轉(zhuǎn)矩與電源電壓平方成正比；2、頻率越高，起動轉(zhuǎn)矩越小；漏抗越大，起動轉(zhuǎn)矩越?。?、繞線式電動機(jī)，轉(zhuǎn)子回路電阻越大，起動轉(zhuǎn)矩先增后減。4、起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)第五十九頁，共一百頁，2022年，8月28日三、實(shí)用表達(dá)式工程上常根據(jù)電機(jī)的額定功率、額定轉(zhuǎn)速、過載能力來求出實(shí)用表達(dá)式。方法是：將Tm和sm代入即可得到機(jī)械特性方程式。利用電磁轉(zhuǎn)矩除以最大電磁轉(zhuǎn)矩可得電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用表達(dá)式：第六十頁，共一百頁，2022年，8月28日四、直線表達(dá)式當(dāng)時，機(jī)械特性為直線段。則當(dāng)S=SN，T=TN注意：1.運(yùn)行點(diǎn)必須工作在直線段2.直線表達(dá)式中的第六十一頁，共一百頁，2022年，8月28日三相異步電動機(jī)的固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性一、固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性是指電動機(jī)在額定電壓和額定頻率下，按規(guī)定的接線，定、轉(zhuǎn)子電路不外接阻抗時的機(jī)械特性。sn0nNsNnmsm10TNTQTmTem幾個特殊點(diǎn)：ABCD1.起動點(diǎn)A:2.最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)B:3.額定運(yùn)行點(diǎn)C4.同步運(yùn)行點(diǎn)D第六十二頁，共一百頁，2022年，8月28日二、人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性是指人為改變電源參數(shù)或電動機(jī)參數(shù)而得到的機(jī)械特性。1.降壓時的人為機(jī)械特性snsm10TLUN0TstTmTemn10.8UN0.64Tst0.64Tm

下降后,和均下降,但不變,和減少。

如果電機(jī)在定額負(fù)載下運(yùn)行,下降后,下降,增大,轉(zhuǎn)子電流因增大而增大,導(dǎo)致電機(jī)過載。長期欠壓過載運(yùn)行將使電機(jī)過熱，減少使用壽命。第六十三頁，共一百頁，2022年，8月28日降壓的人為機(jī)械特性的實(shí)用表達(dá)式降壓的人為機(jī)械特性的直線表達(dá)式第六十四頁，共一百頁，2022年，8月28日2.轉(zhuǎn)子回路串對稱電阻時的人為機(jī)械特性串電阻后,、不變，增大。在一定范圍內(nèi)增加電阻，可以增加。當(dāng)時，若再增加電阻，減小。串電阻后，機(jī)械特性線性段斜率變大，特性變軟。

除了上述特性外，還有改變電源頻率、極對數(shù)等人為機(jī)械特性。10TstTmTems

n0n1smR2TstsmR2+Rs第六十五頁，共一百頁，2022年，8月28日轉(zhuǎn)子串電阻時人為機(jī)械特性的實(shí)用表達(dá)式轉(zhuǎn)子串電阻時人為機(jī)械特性的直線表達(dá)式第六十六頁，共一百頁，2022年，8月28日3.定轉(zhuǎn)子回路串對稱三相電抗人為機(jī)械特性籠形感應(yīng)電動機(jī)，可以在定子回路中串入對稱的三相電抗；繞線式感應(yīng)電動機(jī)可以在轉(zhuǎn)子回路中串入對稱的三相對抗n1不變；Tm,Sm.TQ減小。第六十七頁，共一百頁，2022年，8月28日14.3三相感應(yīng)電動機(jī)的工作特性一、轉(zhuǎn)速特性二、轉(zhuǎn)矩特性T2正比于P2，T0可視為不變P2=0，空載時，n=n1,S=0;P2增加時T2和T也隨之增加。故轉(zhuǎn)子對氣隙磁場的相對切割速度Sn1也增大，S增大,n下降，S很小。n下降不大工作特性的曲線如圖所示：第六十八頁，共一百頁，2022年，8月28日空載時I=IM，基本無功分量，所以功率因數(shù)很低，當(dāng)負(fù)載增加時定子電流的有功分量增加所以功率因數(shù)也增加，額定負(fù)載時功率因數(shù)最大空載I1=Im,,P2隨s增大，I2`增大I1L’也增大，I1隨P2增而增大三、定子電流特性四、定子功率因數(shù)特性五、效率特性第六十九頁，共一百頁，2022年，8月28日效率特性中。當(dāng)不變損耗和可變損耗相等時，即在額定負(fù)載時效率最大，若負(fù)載繼續(xù)增加，可變損耗也隨著電流的增加而成平方地增加，效率降低。第七十頁，共一百頁，2022年，8月28日空載實(shí)驗(yàn)(空載電路s=0)目的：方法：空載運(yùn)行一段。UN從1.3UN降到0.2UN14.4三相異步電動機(jī)的參數(shù)測定I0p0u1pFep?u12p0第七十一頁，共一百頁，2022年，8月28日短路實(shí)驗(yàn)(s=1)目的：方法：轉(zhuǎn)子堵住，將定子外施三相低電壓（0.4UN）。IN從1.2IN降到0.3INukpkIk第七十二頁，共一百頁，2022年，8月28日第15章三相異步電動機(jī)的起動、調(diào)速和制動

15.1三相異步電機(jī)的起動

15.2三相異步電機(jī)的調(diào)速

15.3三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)子的電制動第七十三頁，共一百頁，2022年，8月28日15.1三相異步電動機(jī)的起動

起動指電動機(jī)接通電源后由靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過程.對電動機(jī)的起動性能要求二：起動電流不大,起動轉(zhuǎn)矩大。1.起動電流大的原因

起動時,,轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢大,使轉(zhuǎn)子電流大,根據(jù)磁動勢平衡關(guān)系,定子電流必然增大.2.起動轉(zhuǎn)矩不大的原因從下述公式分析

起動時,,遠(yuǎn)大于運(yùn)行時的,轉(zhuǎn)子漏抗很大,很低,盡管很大,但并不大.

由于起動電流大,定子漏阻抗壓降大,使定子感應(yīng)電動勢減小,對應(yīng)的氣隙磁通減小.由上述兩個原因使得起動轉(zhuǎn)矩不大.第七十四頁，共一百頁，2022年，8月28日三相籠型異步電動機(jī)的起動一、直接起動對于<7.5[kW]的電動機(jī)可以直接起動.對于>7.5[kW]電動機(jī)可以直接起動的條件：,SH電源總?cè)萘?P電動機(jī)額定功率二、降壓起動適用于正常運(yùn)行時定子繞組為三角形接線的電動機(jī)。起動時Y接；運(yùn)行時△接。起動電流關(guān)系:Y-△降壓起動多用于空載或輕載起動1.Y-△降壓起動起動轉(zhuǎn)矩關(guān)系:第七十五頁，共一百頁，2022年，8月28日三角形起動Y接起動時兩種情況下線電流之比為：轉(zhuǎn)矩之比為：第七十六頁，共一百頁，2022年，8月28日2.自耦變壓器降壓起動直接起動時的起動電流：降壓后二次側(cè)起動電流：變壓器一次側(cè)電流：電網(wǎng)提供的起動電流減小倍數(shù)：起動轉(zhuǎn)矩減小的倍數(shù)：自耦變壓器一般有三個分接頭可供選用。第七十七頁，共一百頁，2022年，8月28日1.直接起動①優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，操作方便；②缺點(diǎn)：起動電流大，須足夠大的電源；③適用條件：小容量電動機(jī)帶輕載的情況起動。2.降壓起動如果電源容量不夠大，可采用降壓起動。即起動時，降低加在電動機(jī)定子繞組電壓，起動時電壓小于額定電壓，待電動機(jī)轉(zhuǎn)速上升到一定數(shù)值后，再使電動機(jī)承受額定電壓，可限制起動電起動要求：①起動電流盡量小，以減小對電網(wǎng)的沖擊；②起動轉(zhuǎn)矩盡量大，以縮短起動時間；③起動設(shè)備簡單，可靠。。第七十八頁，共一百頁，2022年，8月28日三相繞線型異步電動機(jī)的起動一、轉(zhuǎn)子回路串電阻起動

在轉(zhuǎn)子回路中串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮?既能限制起動電流，又能增大起動轉(zhuǎn)矩。適用于重載下起動或頻繁起制動的生產(chǎn)機(jī)械.

為了有較大的起動轉(zhuǎn)矩、使起動過程平滑，應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路中串入多級對稱電阻，并隨著轉(zhuǎn)速的升高，逐漸切除起動電阻。第七十九頁，共一百頁，2022年，8月28日

電動機(jī)由a點(diǎn)開始起動，經(jīng)b→c→d→e→f→g→h，完成起動過程。起動過程第八十頁，共一百頁，2022年，8月28日二、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動頻敏變阻器是一鐵損很大的三相電抗器。

起動時，S2斷開，轉(zhuǎn)子串入頻敏變阻器,S1閉合，電機(jī)通電開始起動。起動時,,頻敏變阻器鐵損大,反映鐵損耗的等效電阻大,相當(dāng)于轉(zhuǎn)子回路串入一個較大電阻。隨著上升,減小,鐵損減少,等效電阻減小,相當(dāng)于逐漸切除,起動結(jié)束,S2閉合，切除頻敏變阻器，轉(zhuǎn)子電路直接短路。

第八十一頁，共一百頁，2022年，8月28日15.2三相異步電動機(jī)的制動能耗制動實(shí)現(xiàn)：制動時，S1斷開,電機(jī)脫離電網(wǎng)，同時S2閉合,在定子繞組中通入直流勵磁電流。

直流勵磁電流產(chǎn)生一個恒定的磁場，因慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子切割恒定磁場，導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢和電流。感應(yīng)電流與磁場作用產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為制動性質(zhì)，轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時，感應(yīng)電動勢和電流為零，制動過程結(jié)束。

制動過程中，轉(zhuǎn)子的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芟脑谵D(zhuǎn)子回路電阻上——能耗制動。第八十二頁，共一百頁，2022年，8月28日nTemA0n1C1B23

對籠型異步電動機(jī),可以增大直流勵磁電流來增大初始制動轉(zhuǎn)矩。

對繞線型異步電動機(jī),可以增大轉(zhuǎn)子回路電阻來增大初始制動轉(zhuǎn)矩。制動電阻大?。旱诎耸摚惨话夙?，2022年，8月28日一、電源兩相反接的反接制動反接制動實(shí)現(xiàn)：將電動機(jī)電源兩相反接可實(shí)現(xiàn)反接制動。機(jī)械特性由曲線1變?yōu)榍€2，工作點(diǎn)由A→B→C，n=0,制動過程結(jié)束。繞線式電動機(jī)在定子兩反接同時,可在轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)制動電阻來限制制動電流和增大制動轉(zhuǎn)矩

,曲線3。第八十四頁，共一百頁，2022年，8月28日二、倒拉反轉(zhuǎn)的反接制動條件:適用于繞線式異步電動機(jī)帶位能性負(fù)載情況。實(shí)現(xiàn)：在轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)適當(dāng)大電阻RB。電機(jī)工作點(diǎn)由A→B→C，n=0，制動過程開始，電機(jī)反轉(zhuǎn)子，直到D點(diǎn)。在第四象限才是制動狀態(tài)。由于電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，n<0，所以s>1。第八十五頁，共一百頁，2022年，8月28日反接制動時，s>1，所以有機(jī)械功率為電磁功率為機(jī)械功率為負(fù)，說明電機(jī)從軸上輸入機(jī)械功率；電磁功率為正說明電機(jī)從電源輸入電功率，并軸定子向轉(zhuǎn)子傳遞功率。而表明，軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變成電功率后，連同定子傳遞給轉(zhuǎn)子的電磁功率一起消耗在轉(zhuǎn)子回路電阻上，所反接制動的能量損耗較大。第八十六頁，共一百頁，2022年，8月28日回饋制動實(shí)現(xiàn)：電動機(jī)轉(zhuǎn)子在外力作用下，使n>n1.

回饋制動狀態(tài)實(shí)際上就是將軸上的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能并回饋到電網(wǎng)的異步發(fā)電機(jī)狀態(tài)。一、下放重物時的回饋制動

首先將定子兩相反接,定子旋轉(zhuǎn)磁場的同步速為-n1，特性曲線變?yōu)?。工作點(diǎn)由A到B。經(jīng)過反接制動過程（由B到C）、反向加速過程（C到-n1變化），最后在位能負(fù)載作用下反向加速并超過同步速，直到D點(diǎn)保持穩(wěn)定運(yùn)行。電機(jī)機(jī)械特性曲線1，運(yùn)行于A點(diǎn)。第八十七頁，共一百頁，2022年，8月28日二、變極或變頻調(diào)速過程中的回饋制動電機(jī)機(jī)械特性曲線1，運(yùn)行于A點(diǎn)。電機(jī)工作點(diǎn)由A變到B，電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)，，電機(jī)處于回饋制動狀態(tài)。當(dāng)電機(jī)采用變極（增加極數(shù)）或變頻（降低頻率）進(jìn)行調(diào)速時，機(jī)械特性變?yōu)?。同步速變?yōu)?。第八十八頁，共一百頁?022年，8月28日15.3三相異步電動機(jī)的調(diào)速由異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式可知，異步電動機(jī)有下列三種基本調(diào)速方法：（1）改變定子極對數(shù)調(diào)速。（2）改變電源頻率調(diào)速。（3）改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。第八十九頁，共一百頁，2022年，8月28日變極調(diào)速一、變極原理變極調(diào)速只用于籠型電動機(jī)。以4極變2極為例：U相兩個線圈，順向串聯(lián)，定子繞組產(chǎn)生4極磁場：反向串聯(lián)和反向并聯(lián)，定子繞組產(chǎn)生2極磁場：第九十頁，共一百頁，2022年，8月28日二、三種常用變極接線方式Y(jié)→反并YY，2p-pY→反串Y，2p-p?→YY，2p-p注意：

當(dāng)改變定子繞組接線時，必須同時改變定子繞組的相序第九十一頁，共一百頁，2022年，8月28日三、變極調(diào)速時容許輸出

容許輸出時是指保持電流為額定值條件下，調(diào)速前、后電動機(jī)軸上輸出的功率和轉(zhuǎn)矩。1.Y-YY聯(lián)結(jié)方式Y(jié)-YY后,極數(shù)減少一