電機(jī)學(xué)電子講稿5感應(yīng)電機(jī)

5.1感應(yīng)電機(jī)概述5.2轉(zhuǎn)子開路的感應(yīng)電機(jī)5.3堵轉(zhuǎn)運(yùn)行的感應(yīng)電機(jī)5.4正常運(yùn)行的感應(yīng)電機(jī)5.5功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程5.6參數(shù)測(cè)定5.7籠型轉(zhuǎn)子參數(shù)計(jì)算5.8電磁轉(zhuǎn)矩5.9工作特性5.10起動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速第五章感應(yīng)電機(jī)第1頁(yè)/共168頁(yè)5.1.1感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的分類與特點(diǎn)5.1.2感應(yīng)電機(jī)工作原理簡(jiǎn)析5.1.3感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)5.1.4三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的額定值5.1感應(yīng)電機(jī)概述第2頁(yè)/共168頁(yè)5.1.1感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的分類與特點(diǎn)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的分類1/2按定子繞組相數(shù)——有單相、兩相、三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)——有繞線型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和鼠籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)；鼠籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)又有單鼠籠、雙鼠籠、深槽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等。第3頁(yè)/共168頁(yè)5.1.1感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的分類與特點(diǎn)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)2/2主要優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、價(jià)格便宜、運(yùn)行可靠，運(yùn)行效率較高，有適用的工作特性。主要缺點(diǎn)運(yùn)行時(shí)必須從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率，使其功率因數(shù)較差；變頻調(diào)速造價(jià)較高，而其他調(diào)速方式的性能又不太好。第4頁(yè)/共168頁(yè)5.1.2感應(yīng)電機(jī)工作原理簡(jiǎn)析電動(dòng)狀態(tài)1/4n與ns同向，且n<ns；電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相同；電機(jī)從電網(wǎng)吸收電功率并將其轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率由軸上輸出。第5頁(yè)/共168頁(yè)5.1.2感應(yīng)電機(jī)工作原理簡(jiǎn)析發(fā)電狀態(tài)2/4n與ns同向，且n>ns；電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相反；電機(jī)從軸上吸收機(jī)械功率并轉(zhuǎn)換為電功率由定子輸出到電網(wǎng)。第6頁(yè)/共168頁(yè)5.1.2感應(yīng)電機(jī)工作原理簡(jiǎn)析電磁制動(dòng)狀態(tài)3/4n與ns反向；電磁轉(zhuǎn)矩與拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩方向相反，互相平衡；電機(jī)從軸上吸收機(jī)械功率，同時(shí)從電網(wǎng)吸收電功率，將它們變?yōu)闊崃可l(fā)。第7頁(yè)/共168頁(yè)5.1.2感應(yīng)電機(jī)工作原理簡(jiǎn)析轉(zhuǎn)差率4/4電動(dòng)狀態(tài)發(fā)電狀態(tài)電磁制動(dòng)第8頁(yè)/共168頁(yè)5.1.3感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)部件演示第9頁(yè)/共168頁(yè)5.1.4三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的額定值主要額定數(shù)據(jù)1/3額定功率PN

（W、kW）額定電壓UN

（V）額定電壓IN

（A）額定頻率fN

（Hz）額定轉(zhuǎn)速nN

（r/min或rpm）額定功率因數(shù)絕緣等級(jí)、防護(hù)等級(jí)、溫升第10頁(yè)/共168頁(yè)5.1.4三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的額定值其他銘牌數(shù)據(jù)2/3絕緣等級(jí)、防護(hù)等級(jí)、溫升定子繞組聯(lián)結(jié)法（對(duì)繞線型轉(zhuǎn)子）轉(zhuǎn)子繞組聯(lián)結(jié)法、轉(zhuǎn)子額定電動(dòng)勢(shì)E2N

、轉(zhuǎn)子額定線電流I2N第11頁(yè)/共168頁(yè)5.1.4三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的額定值重要關(guān)系3/3第12頁(yè)/共168頁(yè)5.2.1內(nèi)部電磁量5.2.2磁動(dòng)勢(shì)與磁通5.2.3感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)5.2轉(zhuǎn)子開路的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)5.2.4時(shí)-空矢量圖5.2.5電壓平衡方程5.2.6等效電路第13頁(yè)/共168頁(yè)5.2.1轉(zhuǎn)子開路時(shí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部電磁量基本約定1/3假設(shè)三相繞組完全對(duì)稱，三相電流也完全對(duì)稱。以后在無特別需要時(shí)，只需考慮其中一相，所有量都取A相的，并且下標(biāo)中也不注明“A”。第14頁(yè)/共168頁(yè)5.2.1轉(zhuǎn)子開路時(shí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部電磁量主要電磁量2/3第15頁(yè)/共168頁(yè)5.2.1轉(zhuǎn)子開路時(shí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部電磁量正方向規(guī)定3/3第16頁(yè)/共168頁(yè)5.2.2磁動(dòng)勢(shì)與磁通激磁磁動(dòng)勢(shì)1/3圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)速度幅值第17頁(yè)/共168頁(yè)5.2.2磁動(dòng)勢(shì)與磁通主磁通2/3在電機(jī)中產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，起能量傳遞的作用；主磁路受飽和影響比較明顯。第18頁(yè)/共168頁(yè)5.2.2磁動(dòng)勢(shì)與磁通漏磁通3/3不起能量傳遞的作用，僅產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)；漏磁路基本不受飽和影響。第19頁(yè)/共168頁(yè)5.2.3感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)定、轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值1/2第20頁(yè)/共168頁(yè)5.2.3感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)變比（電壓比）2/2第21頁(yè)/共168頁(yè)5.2.4時(shí)-空矢量圖定、轉(zhuǎn)子相量圖和矢量圖1/3第22頁(yè)/共168頁(yè)5.2.4時(shí)-空矢量圖定、轉(zhuǎn)子時(shí)-空矢量圖2/3第23頁(yè)/共168頁(yè)5.2.4時(shí)-空矢量圖考慮鐵耗的影響3/3第24頁(yè)/共168頁(yè)5.2.5電壓平衡方程定子漏電勢(shì)的參數(shù)表達(dá)1/3第25頁(yè)/共168頁(yè)5.2.5電壓平衡方程定子（相）電壓平衡方程2/3第26頁(yè)/共168頁(yè)5.2.5電壓平衡方程轉(zhuǎn)子（相）電壓平衡方程3/3第27頁(yè)/共168頁(yè)5.2.6等效電路磁場(chǎng)作用的電路簡(jiǎn)化表達(dá)1/2第28頁(yè)/共168頁(yè)5.2.6等效電路轉(zhuǎn)子開路時(shí)的等效電路2/2第29頁(yè)/共168頁(yè)5.3.1內(nèi)部電磁量5.3.2轉(zhuǎn)子電壓方程5.3.3磁動(dòng)勢(shì)5.3堵轉(zhuǎn)運(yùn)行的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)5.3.4轉(zhuǎn)子繞組歸算5.3.5基本方程式5.3.6等效電路第30頁(yè)/共168頁(yè)5.3.1內(nèi)部電磁量第31頁(yè)/共168頁(yè)5.3.2轉(zhuǎn)子電壓平衡方程轉(zhuǎn)子漏電動(dòng)勢(shì)1/3第32頁(yè)/共168頁(yè)5.3.2轉(zhuǎn)子電壓平衡方程轉(zhuǎn)子（相）電壓平衡方程2/3第33頁(yè)/共168頁(yè)5.3.2轉(zhuǎn)子電壓平衡方程轉(zhuǎn)子內(nèi)功率因數(shù)角3/3第34頁(yè)/共168頁(yè)5.3.3磁動(dòng)勢(shì)定子磁動(dòng)勢(shì)1/5圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)速度幅值第35頁(yè)/共168頁(yè)5.3.3磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)2/5圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)速度幅值第36頁(yè)/共168頁(yè)5.3.3磁動(dòng)勢(shì)時(shí)-空矢量圖3/5轉(zhuǎn)子位置角α0的存在使后續(xù)處理比較復(fù)雜第37頁(yè)/共168頁(yè)5.3.3磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)子位置角的處理4/5不管轉(zhuǎn)子位置角α0的存在，將定、轉(zhuǎn)子的時(shí)軸和相軸都取在同一軸線，以后就簡(jiǎn)稱時(shí)軸或相軸。第38頁(yè)/共168頁(yè)5.3.3磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系5/5第39頁(yè)/共168頁(yè)5.3.4轉(zhuǎn)子繞組的歸算歸算條件1/7第40頁(yè)/共168頁(yè)5.3.4轉(zhuǎn)子繞組的歸算磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系的電流表達(dá)2/7第41頁(yè)/共168頁(yè)5.3.4轉(zhuǎn)子繞組的歸算電流歸算3/7第42頁(yè)/共168頁(yè)5.3.4轉(zhuǎn)子繞組的歸算電流比4/7第43頁(yè)/共168頁(yè)5.3.4轉(zhuǎn)子繞組的歸算電勢(shì)歸算5/7第44頁(yè)/共168頁(yè)5.3.4轉(zhuǎn)子繞組的歸算阻抗歸算6/7第45頁(yè)/共168頁(yè)5.3.4轉(zhuǎn)子繞組的歸算轉(zhuǎn)子繞組歸算方法總結(jié)7/7電壓和電動(dòng)勢(shì)——乘以ke電流——除以ki阻抗——乘以(keki)第46頁(yè)/共168頁(yè)5.3.5基本方程式轉(zhuǎn)子繞組歸算后的基本方程式組第47頁(yè)/共168頁(yè)5.3.6等效電路堵轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)的等效電路第48頁(yè)/共168頁(yè)5.4.1旋轉(zhuǎn)的影響5.4.2磁動(dòng)勢(shì)關(guān)系5.4.3轉(zhuǎn)子頻率歸算5.4正常運(yùn)行的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)5.4.4基本方程式5.4.5等效電路第49頁(yè)/共168頁(yè)5.4.1轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)對(duì)轉(zhuǎn)子電量的影響轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率1/4旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的速度轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率第50頁(yè)/共168頁(yè)5.4.1轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)對(duì)轉(zhuǎn)子電量的影響轉(zhuǎn)子（相）電壓平衡方程2/4轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后的轉(zhuǎn)子電角頻率第51頁(yè)/共168頁(yè)5.4.1轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)對(duì)轉(zhuǎn)子電量的影響轉(zhuǎn)子（相）電動(dòng)勢(shì)有效值3/4E2并非堵轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)子（相）電勢(shì)第52頁(yè)/共168頁(yè)5.4.1轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)對(duì)轉(zhuǎn)子電量的影響轉(zhuǎn)子（相）漏電抗4/4為堵轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)子（相）漏電抗值第53頁(yè)/共168頁(yè)5.4.2磁動(dòng)勢(shì)關(guān)系轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)的幅值1/5第54頁(yè)/共168頁(yè)5.4.2磁動(dòng)勢(shì)關(guān)系轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向2/5假設(shè)轉(zhuǎn)子A、B、C三相繞組按逆時(shí)針方向排列，當(dāng)氣隙磁場(chǎng)按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的相序?yàn)锳-B-C，電流的相序也與此相同，從而轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)的旋轉(zhuǎn)方向也應(yīng)為逆時(shí)針方向，與定子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向相同。第55頁(yè)/共168頁(yè)5.4.2磁動(dòng)勢(shì)關(guān)系轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的速度3/5第56頁(yè)/共168頁(yè)5.4.2磁動(dòng)勢(shì)關(guān)系轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于定子的速度4/5定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)以相同的轉(zhuǎn)速沿相同的方向旋轉(zhuǎn)，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，二者在空間的相對(duì)位置始終不變。第57頁(yè)/共168頁(yè)5.4.2磁動(dòng)勢(shì)關(guān)系磁動(dòng)勢(shì)平衡5/5第58頁(yè)/共168頁(yè)5.4.3轉(zhuǎn)子頻率歸算歸算關(guān)系1/5第59頁(yè)/共168頁(yè)5.4.3轉(zhuǎn)子頻率歸算頻率歸算的物理含義2/5用一個(gè)靜止的“等效轉(zhuǎn)子”去代替實(shí)際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，等效轉(zhuǎn)子一相繞組的電阻為實(shí)際轉(zhuǎn)子一相繞組電阻的1/s倍。等效轉(zhuǎn)子的電流與實(shí)際轉(zhuǎn)子相同；等效轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)也與實(shí)際轉(zhuǎn)子相同。第60頁(yè)/共168頁(yè)5.4.3轉(zhuǎn)子頻率歸算頻率歸算后的轉(zhuǎn)子內(nèi)功率因數(shù)角3/5第61頁(yè)/共168頁(yè)5.4.3轉(zhuǎn)子頻率歸算頻率歸算對(duì)轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)的影響4/5轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速與折算前相同；由于電流有效值不變，幅值也不會(huì)變；由于轉(zhuǎn)子回路阻抗角（Ψ2）相同，則電流相位相同，從而磁動(dòng)勢(shì)的空間位置不受折算影響；由于轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)完全不變，所以定子側(cè)的所有物理量以及由定子傳遞到轉(zhuǎn)子的功率也不變。第62頁(yè)/共168頁(yè)5.4.3轉(zhuǎn)子頻率歸算頻率歸算后轉(zhuǎn)子側(cè)的功率關(guān)系5/5第一項(xiàng)代表轉(zhuǎn)子繞組自身電阻消耗的功率；第二項(xiàng)代表實(shí)際電機(jī)中通過磁場(chǎng)耦合在轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生的總機(jī)械功率。第63頁(yè)/共168頁(yè)5.4.4基本方程式頻率歸算和繞組歸算后的基本方程式組第64頁(yè)/共168頁(yè)5.4.5等效電路感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的T形等效電路1/9第65頁(yè)/共168頁(yè)5.4.5等效電路不同工況下的主磁通和功率因數(shù)2/9空載時(shí)，s非常小，定子電流幾乎就是勵(lì)磁電流，功率因數(shù)很低；主磁通值最大。額定負(fù)載時(shí)，s≈0.05，功率因數(shù)較高（可達(dá)0.8-0.85）；由于端電壓不變，定子漏阻抗壓降不大，基本可認(rèn)為主磁通和勵(lì)磁電流都與空載時(shí)差不多。第66頁(yè)/共168頁(yè)5.4.5等效電路不同工況下的主磁通和功率因數(shù)（續(xù)）3/9若因負(fù)載過大或起動(dòng)階段低速運(yùn)行時(shí)，s較大，功率因數(shù)較低；定子漏阻抗壓降較大，主磁通明顯下降；起動(dòng)瞬間或堵轉(zhuǎn)時(shí)，定子額定電壓降落在定、轉(zhuǎn)子漏阻抗上，功率因數(shù)很低，主磁通約為空載時(shí)的一半。第67頁(yè)/共168頁(yè)5.4.5等效電路以電源電壓和阻抗參數(shù)表達(dá)的定子電流4/9第68頁(yè)/共168頁(yè)5.4.5等效電路以電源電壓和阻抗參數(shù)表達(dá)的轉(zhuǎn)子電流5/9第69頁(yè)/共168頁(yè)5.4.5等效電路以電源電壓和阻抗參數(shù)表達(dá)的激磁電流6/9第70頁(yè)/共168頁(yè)5.4.5等效電路T形等效電路的簡(jiǎn)化7/9正常運(yùn)行時(shí)s很小第71頁(yè)/共168頁(yè)5.4.5等效電路近似Γ形等效電路8/9第72頁(yè)/共168頁(yè)5.4.5等效電路簡(jiǎn)化等效電路9/9第73頁(yè)/共168頁(yè)5.5.1電磁功率5.5.2功率平衡關(guān)系5.5.3轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系5.5功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程例5-3第74頁(yè)/共168頁(yè)5.5.1電磁功率定義感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定子側(cè)從電網(wǎng)吸收的電功率中，絕大部分將會(huì)借助于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用，由定子通過氣隙傳送到轉(zhuǎn)子，這部分功率稱為電磁功率。第75頁(yè)/共168頁(yè)5.5.2功率平衡關(guān)系定子側(cè)的功率平衡1/6第76頁(yè)/共168頁(yè)5.5.2功率平衡關(guān)系總機(jī)械功率2/6第77頁(yè)/共168頁(yè)5.5.2功率平衡關(guān)系轉(zhuǎn)子側(cè)的功率平衡3/6第78頁(yè)/共168頁(yè)5.5.2功率平衡關(guān)系輸入輸出功率關(guān)系4/6第79頁(yè)/共168頁(yè)5.5.2功率平衡關(guān)系功率流圖5/6第80頁(yè)/共168頁(yè)5.5.2功率平衡關(guān)系電磁功率、總機(jī)械功率及轉(zhuǎn)子銅耗的關(guān)系6/6轉(zhuǎn)換功率轉(zhuǎn)差功率第81頁(yè)/共168頁(yè)5.5.3轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系電磁轉(zhuǎn)矩1/2旋轉(zhuǎn)體的機(jī)械功率等于作用在旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)矩與其機(jī)械角速度的乘積。所以，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的總機(jī)械功率等于電磁轉(zhuǎn)矩與機(jī)械角速度的乘積。第82頁(yè)/共168頁(yè)5.5.3轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系轉(zhuǎn)矩平衡方程2/2第83頁(yè)/共168頁(yè)例5-3正確求解思路第84頁(yè)/共168頁(yè)5.6.1空載試驗(yàn)

5.6.2堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)5.6參數(shù)測(cè)定第85頁(yè)/共168頁(yè)5.6.1空載試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康?/7通過空載試驗(yàn)獲得空載特性，以確定感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的鐵耗和機(jī)械損耗，并計(jì)算其激磁參數(shù)Rm、Xm

。第86頁(yè)/共168頁(yè)5.6.1空載試驗(yàn)試驗(yàn)方法2/7先在靜態(tài)下測(cè)取定子繞組電阻R1，再讓電機(jī)軸上不帶任何負(fù)載，保持電源頻率為額定，調(diào)節(jié)定子電壓由（1.1—1.2）U1N逐漸下降到0.3U1N左右，測(cè)取并記錄若干點(diǎn)U1及其對(duì)應(yīng)的空載電流I0和空載功率P0。第87頁(yè)/共168頁(yè)5.6.1空載試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果3/7第88頁(yè)/共168頁(yè)5.6.1空載試驗(yàn)空載時(shí)輸入功率分析4/7第89頁(yè)/共168頁(yè)5.6.1空載試驗(yàn)機(jī)械損耗與鐵耗的分離5/7對(duì)附加損耗的分離，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值估計(jì)，有時(shí)甚至在空載試驗(yàn)中忽略該項(xiàng)；也可采用輔助電機(jī)試驗(yàn)方法來分離。第90頁(yè)/共168頁(yè)5.6.1空載試驗(yàn)空載阻抗計(jì)算6/7第91頁(yè)/共168頁(yè)5.6.1空載試驗(yàn)激磁阻抗計(jì)算7/7第92頁(yè)/共168頁(yè)5.6.2堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康?/7通過堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)獲得短路特性，以計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子漏阻抗參數(shù)。第93頁(yè)/共168頁(yè)5.6.2堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)試驗(yàn)方法2/7試驗(yàn)前先堵住轉(zhuǎn)子使其不能旋轉(zhuǎn)，保持電源頻率為額定，調(diào)節(jié)定子電壓由約0.4U1N逐漸下降，測(cè)取并記錄若干點(diǎn)電源電壓Uk及其對(duì)應(yīng)的短路電流Ik和輸入功率Pk。第94頁(yè)/共168頁(yè)5.6.2堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果3/7第95頁(yè)/共168頁(yè)5.6.2堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)短路阻抗計(jì)算4/7第96頁(yè)/共168頁(yè)5.6.2堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)定、轉(zhuǎn)子漏阻抗計(jì)算5/7第97頁(yè)/共168頁(yè)5.6.2堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)定、轉(zhuǎn)子漏阻抗的近似計(jì)算6/7第98頁(yè)/共168頁(yè)5.6.2堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)補(bǔ)充說明7/7通常認(rèn)為漏抗為常數(shù)，但它們隨運(yùn)行狀況的不同會(huì)有所變化，比如起動(dòng)時(shí)的漏抗只有正常運(yùn)行時(shí)的0.7~0.85。所以短路試驗(yàn)時(shí)，力爭(zhēng)測(cè)到Ik=I1N、Ik=（2~3）I1N和Uk=U1N三處的數(shù)據(jù)，分別算出三種狀態(tài)下的參數(shù)以滿足不同分析目的的需要——對(duì)一般情況的分析用第一組值，計(jì)算最大轉(zhuǎn)矩用第二組值，計(jì)算起動(dòng)特性用第三組值。第99頁(yè)/共168頁(yè)5.7.1籠型轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)5.7.2籠型轉(zhuǎn)子的相數(shù)5.7.3籠型轉(zhuǎn)子的繞組參數(shù)5.7籠型轉(zhuǎn)子參數(shù)計(jì)算第100頁(yè)/共168頁(yè)5.7.1籠型轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1/3第101頁(yè)/共168頁(yè)5.7.1籠型轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中的電流和磁動(dòng)勢(shì)2/3第102頁(yè)/共168頁(yè)5.7.1籠型轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)3/3第103頁(yè)/共168頁(yè)5.7.2籠型轉(zhuǎn)子的相數(shù)轉(zhuǎn)子槽電動(dòng)勢(shì)星形圖1/3第104頁(yè)/共168頁(yè)5.7.2籠型轉(zhuǎn)子的相數(shù)轉(zhuǎn)子相數(shù)——方法一2/3第105頁(yè)/共168頁(yè)5.7.2籠型轉(zhuǎn)子的相數(shù)轉(zhuǎn)子相數(shù)——方法二（推薦）3/3第106頁(yè)/共168頁(yè)5.7.3籠型轉(zhuǎn)子的繞組參數(shù)籠形轉(zhuǎn)子的等效電路1/4第107頁(yè)/共168頁(yè)5.7.3籠型轉(zhuǎn)子的繞組參數(shù)導(dǎo)條電流與端環(huán)電流的關(guān)系2/4第108頁(yè)/共168頁(yè)5.7.3籠型轉(zhuǎn)子的繞組參數(shù)一根導(dǎo)條與兩段端環(huán)的銅耗3/4第109頁(yè)/共168頁(yè)5.7.3籠型轉(zhuǎn)子的繞組參數(shù)每相（一根導(dǎo)條）的等效電阻3/4第110頁(yè)/共168頁(yè)5.7.3籠型轉(zhuǎn)子的繞組參數(shù)每相（一根導(dǎo)條）的等效漏電抗4/4類似地，應(yīng)用漏磁場(chǎng)儲(chǔ)能守恒關(guān)系，可得第111頁(yè)/共168頁(yè)5.8.1物理表達(dá)式5.8.2參數(shù)表達(dá)式5.8.3實(shí)用表達(dá)式5.8感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩第112頁(yè)/共168頁(yè)5.8.1電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式推導(dǎo)過程1/3第113頁(yè)/共168頁(yè)5.8.1電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式2/3第114頁(yè)/共168頁(yè)5.8.1電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)3/3第115頁(yè)/共168頁(yè)5.8.2.1參數(shù)表達(dá)式的推導(dǎo)5.8.2.2Tem–s曲線5.8.2.3最大電磁轉(zhuǎn)矩5.8.2.4起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流5.8.2電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式第116頁(yè)/共168頁(yè)5.8.2.1電磁轉(zhuǎn)矩參數(shù)表達(dá)式的推導(dǎo)轉(zhuǎn)子電流1/3第117頁(yè)/共168頁(yè)5.8.2.1電磁轉(zhuǎn)矩參數(shù)表達(dá)式的推導(dǎo)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電流的關(guān)系2/3第118頁(yè)/共168頁(yè)5.8.2.1電磁轉(zhuǎn)矩參數(shù)表達(dá)式的推導(dǎo)參數(shù)表達(dá)式3/3第119頁(yè)/共168頁(yè)5.8.2.2Tem-

s曲線曲線形狀1/3第120頁(yè)/共168頁(yè)5.8.2.2Tem-

s曲線變化規(guī)律2/3當(dāng)轉(zhuǎn)速很低，s接近于1時(shí)，近似有轉(zhuǎn)速接近ns，s接近于0時(shí)，近似有當(dāng)轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速，s小于0時(shí)，為發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，曲線的變化規(guī)律與電動(dòng)狀態(tài)相似。當(dāng)s大于1時(shí)，為電磁制動(dòng)狀態(tài)，電磁轉(zhuǎn)矩基本與轉(zhuǎn)差率成反比。第121頁(yè)/共168頁(yè)5.8.2.2Tem-

s曲線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性3/3主要用于拖動(dòng)相關(guān)的問題，如起動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速等穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)U1

=C1

f1=C2R2∑=C3n=f(Tem)第122頁(yè)/共168頁(yè)5.8.2.3最大電磁轉(zhuǎn)矩臨界轉(zhuǎn)差率及最大電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式1/4第123頁(yè)/共168頁(yè)5.8.2.3最大電磁轉(zhuǎn)矩近似處理2/4通常有，并取c≈1第124頁(yè)/共168頁(yè)5.8.2.3最大電磁轉(zhuǎn)矩主要特點(diǎn)3/4臨界轉(zhuǎn)差率與電壓、極對(duì)數(shù)無關(guān)，與轉(zhuǎn)子電阻及電源頻率有關(guān)；最大轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電阻無關(guān)，而與電壓平方成正比，與頻率平方成反比，與極對(duì)數(shù)成正比，與定轉(zhuǎn)子漏阻抗成反比；第125頁(yè)/共168頁(yè)5.8.2.3最大電磁轉(zhuǎn)矩過載能力4/4第126頁(yè)/共168頁(yè)5.8.2.4起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流起動(dòng)轉(zhuǎn)矩（s=1時(shí)）1/2起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)第127頁(yè)/共168頁(yè)5.8.2.4起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流起動(dòng)電流（s=1時(shí)）2/2起動(dòng)電流倍數(shù)第128頁(yè)/共168頁(yè)5.8.3電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用表達(dá)式推導(dǎo)過程1/2第129頁(yè)/共168頁(yè)5.8.3電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用表達(dá)式使用方法2/2由銘牌數(shù)據(jù)或產(chǎn)品目錄得到PN、nN和kT，算出TN、Tmax和sN

，代入實(shí)用公式得到sm

，在Tmax和sm都知道后，實(shí)用公式便成了電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率之間的關(guān)系，可用于感應(yīng)電機(jī)機(jī)械特性相關(guān)的估算。也可推出第130頁(yè)/共168頁(yè)5.9感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作特性工作特性的含義1/6在給感應(yīng)電動(dòng)機(jī)加上額定頻率的額定電壓情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)差率）、電磁轉(zhuǎn)矩、定子電流、功率因數(shù)以及效率隨輸出功率變化的關(guān)系，稱為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作特性。第131頁(yè)/共168頁(yè)5.9感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作特性轉(zhuǎn)速（或轉(zhuǎn)差）特性的物理解釋2/6空載時(shí)，輸出功率為0，此時(shí)轉(zhuǎn)子電流很小，轉(zhuǎn)差率幾乎為0，轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速。隨著負(fù)載的增大，轉(zhuǎn)子電流增大，轉(zhuǎn)子銅耗與電磁功率也增大，但前者與轉(zhuǎn)子電流平方成正比，而后者近似與轉(zhuǎn)子電流成正比，所以轉(zhuǎn)差率也增大。一般感應(yīng)電動(dòng)機(jī)sN=0.02-0.05。第132頁(yè)/共168頁(yè)5.9感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作特性定子電流特性的物理解釋3/6空載時(shí)，轉(zhuǎn)子電流幾乎為0，定子電流基本上全是激磁電流。隨著負(fù)載的增大，轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)子電流增大，從而使定子電流也增大。第133頁(yè)/共168頁(yè)5.9感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作特性轉(zhuǎn)矩特性的物理解釋4/6從空載到額定負(fù)載之間，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化很小，而空載轉(zhuǎn)矩可認(rèn)為不變，故轉(zhuǎn)矩特性近似為直線。第134頁(yè)/共168頁(yè)5.9感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作特性功率因數(shù)特性的物理解釋5/6空載運(yùn)行時(shí)，定子電流基本為勵(lì)磁電流，主要是無功的磁化電流，此時(shí)功率因數(shù)很低（約為0.1-0.2）。加負(fù)載后，隨著輸出功率增大，定子電流中的有功分量也增大，使功率因數(shù)逐漸提高，通常在額定負(fù)載附近達(dá)到最大值；繼續(xù)增大負(fù)載使轉(zhuǎn)差增長(zhǎng)較快，轉(zhuǎn)子頻率增大使轉(zhuǎn)子內(nèi)功率因數(shù)角增大，因此功率因數(shù)又呈下降趨勢(shì)。第135頁(yè)/共168頁(yè)5.9感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作特性效率特性的物理解釋6/6在正常運(yùn)行范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速和主磁通的變化都較小，機(jī)械損耗和鐵耗的和稱為不變損耗。定、轉(zhuǎn)子銅耗與其電流平方成正比，雜散損耗也受負(fù)載的影響，三者之和稱為可變損耗。不變損耗與可變損耗相等時(shí)效率最大。一般感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的最大效率發(fā)生在（0.7~1.1）PN，額定效率約為74%~94%，并隨容量增大而增大。第136頁(yè)/共168頁(yè)5.10.1起動(dòng)5.10.2制動(dòng)5.10.3調(diào)速5.10起動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速第137頁(yè)/共168頁(yè)5.10.1.1起動(dòng)的一般要求5.10.1.2籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)5.10.1.3繞線型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)5.10.1.4深槽和雙鼠籠感應(yīng)電動(dòng)機(jī)5.10.1起動(dòng)第138頁(yè)/共168頁(yè)5.10.1.1起動(dòng)的一般要求1/2起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大起動(dòng)電流小設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便價(jià)格便宜便于維護(hù)第139頁(yè)/共168頁(yè)5.10.1.1起動(dòng)的一般要求感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流2/2第140頁(yè)/共168頁(yè)5.10.1.2籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)直接起動(dòng)1/2起動(dòng)電流大，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大。對(duì)一般籠型電動(dòng)機(jī)有以下關(guān)系第141頁(yè)/共168頁(yè)5.10.1.2籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)降壓起動(dòng)2/2起動(dòng)方法相電壓起動(dòng)電流線電流起動(dòng)轉(zhuǎn)矩直接起動(dòng)U1NφIstNILTst自耦變壓U1Nφ/kIstN/kIL/k2Tst/k2Y/DU1Nφ/30.5IstN/30.5IL/3Tst/3第142頁(yè)/共168頁(yè)5.10.1.3繞線型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)子回路串電阻起動(dòng)轉(zhuǎn)子回路串入適當(dāng)?shù)碾娮瑁粌H可使起動(dòng)電流減小，而且由于轉(zhuǎn)子內(nèi)功率因數(shù)提高使電流有功分量增大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也可增大。當(dāng)串入電阻后轉(zhuǎn)子回路總電阻為下值時(shí)可使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大轉(zhuǎn)矩。第143頁(yè)/共168頁(yè)5.10.1.4深槽和雙鼠籠感應(yīng)電動(dòng)機(jī)集膚效應(yīng)1/4槽底部分股線所交鏈的漏磁通比槽口部分要多，所以槽底部分股線的漏抗比槽口部分大，使槽口的電流密度比槽底的大，又稱“擠流效應(yīng)”或“趨膚效應(yīng)”。第144頁(yè)/共168頁(yè)5.10.1.4深槽和雙鼠籠感應(yīng)電動(dòng)機(jī)集膚效應(yīng)的影響因素2/4集膚效應(yīng)的強(qiáng)弱與磁場(chǎng)交變頻率和槽形尺寸有關(guān)——頻率越高、槽形越深，集膚效應(yīng)越明顯。當(dāng)集膚效應(yīng)達(dá)到一定程度，使電流集中在導(dǎo)條上部，相當(dāng)于導(dǎo)條的有效截面積減小，相應(yīng)增大有效電阻。應(yīng)用時(shí)變電磁場(chǎng)理論可證明——對(duì)高度h超過1.5cm的銅導(dǎo)條，在頻率為50Hz時(shí)，由集膚效應(yīng)引起的導(dǎo)條電阻增大系數(shù)為h（cm）。第145頁(yè)/共168頁(yè)5.10.1.4深槽和雙鼠籠感應(yīng)電動(dòng)機(jī)深槽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)3/4為了利用集膚效應(yīng)，轉(zhuǎn)子槽形深而窄，槽深與槽寬之比約為10~12。起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子頻率較高，集膚效應(yīng)使轉(zhuǎn)子有效電阻增大，既限制了起動(dòng)電流，又提高了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子頻率很低，集膚效應(yīng)基本消失，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的工作特性接近于一般的籠型轉(zhuǎn)子電機(jī)。第146頁(yè)/共168頁(yè)5.10.1.4深槽和雙鼠籠感應(yīng)電動(dòng)機(jī)雙鼠籠感應(yīng)電動(dòng)機(jī)4/4上籠（起動(dòng)籠）導(dǎo)條截面小，用黃銅或鋁、青銅等電阻率較高的材料，電阻大；下籠（工作籠）導(dǎo)條截面大，用電阻率較低的紫銅制成，電阻較小。上、下籠可以相互獨(dú)立，也可具有公共端環(huán)。起動(dòng)時(shí)電流主要在上籠，可產(chǎn)生較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；正常運(yùn)行時(shí)電流主要在下籠。第147頁(yè)/共168頁(yè)5.10.2.1能耗制動(dòng)

5.10.2.2反接制動(dòng)

5.10.2.3回饋制動(dòng)5.10.2制動(dòng)第148頁(yè)/共168頁(yè)5.10.2.1能耗制動(dòng)

將正在運(yùn)行的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子繞組從電網(wǎng)斷開，接到一個(gè)直流電源上，由直流電流在氣隙中建立一個(gè)靜止磁場(chǎng)。從正在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子來看，該磁場(chǎng)是向反方向旋轉(zhuǎn)的，因此由它感應(yīng)于轉(zhuǎn)子中的電流所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向應(yīng)為反方向，阻礙轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。此時(shí)轉(zhuǎn)子動(dòng)能消耗在轉(zhuǎn)子銅耗和鐵耗中，故稱能耗制動(dòng)。第149頁(yè)/共168頁(yè)5.10.2.2反接制動(dòng)速度反向的反接制動(dòng)（正接反轉(zhuǎn)）1/2第150頁(yè)/共168頁(yè)5.10.2.2反接制動(dòng)轉(zhuǎn)矩反向的反接制動(dòng)（反接正轉(zhuǎn)）2/2第151頁(yè)/共168頁(yè)5.10.2.2回饋制動(dòng)第152頁(yè)/共168頁(yè)5.10.3.1變極調(diào)速5.10.3.2變頻調(diào)速5.10.3.3變轉(zhuǎn)差率調(diào)速5.10.3調(diào)速第153頁(yè)/共168頁(yè)5.10.3.1變極調(diào)速改變定子極對(duì)數(shù)的方法1/2在定子上布置兩套極對(duì)數(shù)不同的獨(dú)立繞組；用同一套定子繞組，通過改變它的聯(lián)結(jié)方法，得到不同的極對(duì)數(shù)；在定子上布置兩套極對(duì)數(shù)不同的獨(dú)立繞組，而每套繞組本身又可通過改變聯(lián)結(jié)方法得到不同的極對(duì)數(shù)。第154頁(yè)/共168頁(yè)5.10.3.1變極調(diào)速變極調(diào)速的特點(diǎn)2/2只能有級(jí)調(diào)速一般只用在籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中調(diào)速效率高電流反向變極法只能倍極比調(diào)速，基本已淘汰；新的單繞組變極理論可以非倍極比調(diào)速，甚至可作到單繞組三速、四速電機(jī)第155頁(yè)/共168頁(yè)5.10.3.2變頻調(diào)速基本要求1/7在基頻以下時(shí)，盡量保持磁通不變；在基頻以上時(shí)，應(yīng)當(dāng)保持電壓不變。第156頁(yè)/共168頁(yè)5.10.3.2變頻調(diào)速基頻以下恒電壓/