船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)課件變壓器

說明變壓器:

是利用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行工作的，所以將它劃在電機(jī)的范疇內(nèi)。由于它沒有轉(zhuǎn)動(dòng)部件，是靜止的，因而有人稱之為“靜止電機(jī)”。

學(xué)習(xí)本章目的：——

學(xué)習(xí)變壓器結(jié)構(gòu)原理，平衡方程，運(yùn)行特性及參數(shù)；學(xué)習(xí)三相變壓器極性和判別方法；學(xué)習(xí)自耦變壓器結(jié)構(gòu)原理和互感器使用注意事項(xiàng)。能夠進(jìn)行變壓器的基本計(jì)算。V/V連接是本章的難點(diǎn)?！?—1．變壓器的應(yīng)用與結(jié)構(gòu)變壓器的應(yīng)用變壓器的種類變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的銘牌數(shù)據(jù)變壓器的維護(hù)管理一、變壓器的應(yīng)用在陸上：變壓器廣泛應(yīng)用于電力傳輸、電氣控制、電氣檢測(cè)等方面。電力傳輸：升、降壓。原因減小損耗。電氣控制：提供合適的電源。電氣檢測(cè)：得到所需的信號(hào)。在船上：主要有：照明變壓器和控制變壓器。要求安全、可靠。二、變壓器的種類分類的方法：按用途、按相數(shù)、連接方式、按結(jié)構(gòu)形式等分類。此外，還可按冷卻方式進(jìn)行分類。按用途分：電力（包括照明）、電源、控制、儀用、特殊（電解、電焊等）。按相數(shù)分：?jiǎn)蜗唷⑷?。按連接方式分：

/

、

/

、

/

、

/

等。按結(jié)構(gòu)形式分：線圈：——筒式、盤式，鐵心：——心式、殼式。按冷卻方式分：自冷、它冷，風(fēng)冷、油冷等。各種不同的分類注意：船用變壓器為B級(jí)絕緣。見——P.251.表16-1-3船用變壓器應(yīng)該采用干式。組成：變壓器由鐵心和繞組組成。鐵心：構(gòu)成磁路。繞組：構(gòu)成電路。位置：低壓在里、在邊。繞組——按一定規(guī)律連接的線圈。變壓器的結(jié)構(gòu)三、船舶變壓器的使用和管理銘牌數(shù)據(jù)主要有：Sn、U1n/U2n、I1n/I2n、fn等。額定容量Sn：注意：因?yàn)闆]有氣隙，勵(lì)磁功率小，沒有機(jī)械損耗(不動(dòng))。所以總損耗小，效率高，輸出與輸入功率相差較小。因此，Sn既是輸入額定值，也是輸出額定值。三相額定電壓/電流：注意：額定值都是“線”的量。

三相功率計(jì)算：不論是三角形還是星形，“線”量與“相”量關(guān)系是電壓或電流總有一個(gè)相等，一個(gè)相差√3。所以不論是三角形還是星形其三相功率計(jì)算：用線電壓和線電流的乘積再在前面乘√3。1.銘牌維護(hù)管理：外部保持清潔和干燥，防止漏電；注意日常檢查：溫度、電流值、三相平衡情況；大修過后投入運(yùn)行前應(yīng)做檢查：絕緣、狀態(tài)是否良好（有無短路、斷路）。[第一節(jié)要點(diǎn)]：

要求（繞組位置，船用B級(jí)）；銘牌數(shù)據(jù)；冷卻方式；維護(hù)管理。2.變壓器的維護(hù)管理§2—2.變壓器的基本工作原理

本節(jié)的主要內(nèi)容有三大點(diǎn)：變壓器的基本變換功能：電壓和磁勢(shì)平衡方程：變壓器的等效電路（補(bǔ)充）：——

實(shí)際是歸納后的補(bǔ)充一、變壓器的基本變換功能變壓器原理：原邊繞組N1通入交流電，有電流流過原繞組，在磁路中產(chǎn)生交變磁通。交變磁通分別在原、副繞組感應(yīng)電勢(shì)e1和e2。感應(yīng)電勢(shì)公式：

E1=4.44fN1Φ1m；（4.44公式）

E2=4.44fN2Φ1m。

因原繞組導(dǎo)線電阻很小，且漏感電勢(shì)eσ1很小（∵漏磁磁路磁阻大，Φσ1很?。郩1≈E1

，U2=E2。根據(jù)4.44公式，空載（或副邊開路）時(shí)有：

U1

/

U2≈E1/E2=N1/N2=k

在U1相同時(shí)，選擇不同的k，就可得到不同的U2

。

——k稱為變壓器的變壓比。簡(jiǎn)稱變比。變壓原理變流原理當(dāng)?2≠0，則原、副繞組產(chǎn)生磁勢(shì)的矢量和為勵(lì)磁磁勢(shì)，共同在磁路中產(chǎn)生磁通。

?0N1=?1N1+?2N2

——

矢量和∵?0很小，∴?1N1≈-?2N2

，也就是：

?1≈-?2N2/N1

=

-?2kI，其中，k

I=

N2/N1

，稱為變壓器的變流比。阻抗變換原理

變壓器帶負(fù)載后，設(shè)負(fù)載阻抗為Z。這個(gè)負(fù)載是從變壓器的副邊看的實(shí)際值，但是對(duì)于原邊變壓器的電源，它的阻抗相當(dāng)于Z′。其關(guān)系為：∴變壓器具有阻抗變換作用，常用在電子線路中進(jìn)行阻抗匹配。通?？闪睿簁Z=k2

，kZ稱為變壓器阻抗變比。變壓器的功能

變壓器功能有四個(gè)，書上只講三個(gè)：

①.

電壓變換的功能；

②.

電流變換的功能；

③.

阻抗變換的功能；此外（雙繞組變壓器）還有：

④.

電氣隔離的功能。電氣隔離功能，可保證必要的安全。二、電壓和磁勢(shì)平衡方程電磁物理量的正方向

首先必須清楚：交流電量的方向與直流電量方向的區(qū)別：正方向只是一種參考方向，實(shí)際上是有相位差的。

慣例正方向：原邊以電壓為參考，電流與電壓相同，磁通與電流符合右螺旋定則，電勢(shì)與磁通滿足電磁感應(yīng)定律——注意電勢(shì)方向?yàn)椋簭牡碗娢恢赶蚋唠娢?。由于電磁感?yīng)定律中有個(gè)負(fù)號(hào)，所以變成從高電位指向低電位。副邊則以電勢(shì)為參考。電壓平衡方程

原邊電壓平衡方程根據(jù)基爾霍夫電壓定律直接列出——P.14.式（2-2-6），其中：

?σ1=-j?1Xσ1

——

滿足電磁感應(yīng)定律

繞組電勢(shì)?1不采用電抗表示是因?yàn)閹цF心線圈的電抗為非線性的，不是常數(shù)，只有進(jìn)行小范圍線性處理后才能采用電抗X1表示。

小范圍線性處理：在工作點(diǎn)附近進(jìn)行。注意：電勢(shì)此時(shí)的性質(zhì)是被當(dāng)作電壓降處理(電抗壓降)。磁勢(shì)平衡方程?′1是副邊電流等效到原邊時(shí)的等效電流。可以理解為：副邊帶負(fù)載后對(duì)原邊電流的影響。注意：因?yàn)樽儔浩鲗?duì)電流的變換作用，磁勢(shì)平衡方程實(shí)際上就是電流平衡方程?！狿.14.式（2-2-8）。若令電流?′1=-（N1/N2）?2，則：?1=?0+?′1

——

就是電流的平衡方程。平衡方程歸納根據(jù)電路和磁路基爾霍夫定律可以得到電壓和磁勢(shì)平衡方程。原邊電壓平衡方程：ù1=(R1+jX1)?1－?1=?1Z1－?1副邊電壓平衡方程：ù2=?2－?2(R2+jX2)=?2－?2Z2磁勢(shì)平衡方程：

F0

=

F1

+

F2

或?1=?0+?′1∵漏磁通的路徑是空氣，磁路不飽和?！嗦┐磐óa(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)大小與產(chǎn)生漏磁電流大小成正比，可用電抗與電流乘積表示：?σ1=-j?1Xσ1

和?σ2=-j?2Xσ2

。而主磁通的路徑是鐵心，磁路易飽和，通常不用電抗表示。注意：平衡方程是分析、計(jì)算變壓器的工具。變壓器負(fù)載后對(duì)原邊的影響

變壓器副邊接上負(fù)載后，副邊繞組有電流流過。負(fù)載電流是由穿過副繞組交變磁通感應(yīng)副邊電勢(shì)產(chǎn)生的，根據(jù)電磁感應(yīng)定律負(fù)載電流也會(huì)建立負(fù)載磁勢(shì)，具有去磁性質(zhì)（阻礙穿過副邊繞組磁通變化）。

[結(jié)論]：雖然正方向已經(jīng)設(shè)定，但是負(fù)載磁勢(shì)與勵(lì)磁磁勢(shì)的實(shí)際方向相反。

∵負(fù)載磁勢(shì)具有去磁性質(zhì)，為了保證磁路中的磁通不變（才能平衡電源電壓），原繞組中將增大電流（電流從I0變化到I1）。變壓器工作過程

原邊接u1后，原繞組有i0流過，在鐵心中產(chǎn)生Φ并與原、副繞組交鏈，副繞組將感應(yīng)e2，產(chǎn)生u2

。接上負(fù)載后，副邊繞組有i2

流過。i2

建立負(fù)載磁勢(shì)F2

，對(duì)磁路中Φ有去磁性質(zhì)。為了保證Φ不變（才能平衡u1

），原邊電流將增大（從i0變化到i1），i2

越大，i1增加越多。變壓器就是這樣通過磁路磁通將原邊的電能傳輸?shù)礁边叾ぷ鞯摹.14.復(fù)習(xí)與思考題（2-2-4）：副邊電流增大時(shí)，副邊磁勢(shì)的去磁作用增大；這將使主磁通出現(xiàn)減少的趨勢(shì)。但主磁通的這一趨勢(shì)，立即引起原邊電勢(shì)的減少，立即使其電流增加，從而使主磁通保持基本不變，反之亦然（若副邊電流減小，原邊電流也會(huì)減?。Ｒ簿褪钦f，只要原邊電壓不變，主磁通是基本不變的。正是主磁通能保持基本不變，原邊電流才能隨副邊電流的增減而增減。變壓器的等效電路(補(bǔ)充)補(bǔ)充的內(nèi)容理解即可

變壓器的等效電路可以通過平衡方程式得到，設(shè)：Z為從變壓器原邊繞組兩端看到的整個(gè)等效阻抗。|Z|=U1/I1，∵U1=I1Z1+E1，∴|Z|=(I1Z1+E1)/I1=Z1+E1/I1，

∵I1=I0+I1′，∴|Z|=Z1+E1/(I0+I1′)=Z1+1/(I0/E1+I1′/E1)；令：Zm=E1/I0為勵(lì)磁阻抗，∵

E1=kE2，數(shù)值上I1′=I2/k,

所以：E1/I1′=kE2/I1′=E2/I2=U2/I2+Z2=ZL+Z2。因此，Z=Z1+1/[1/Zm+1/(ZL+Z2)]=Z1+Zm//(ZL+Z2)。這就是“變壓器的等效電路”。觀看電路圖繼續(xù)其它內(nèi)容采用電路圖表示為：變壓器的等效電路變換過程|Z|=U1/I1,

U1=I1Z1+E1,|Z|=(I1Z1+E1)/I1=Z1+E1/I1,I1=I0+I1′,E1/I0=Zm,E1/I1=1/(I0/E1+I1′/E1),

E1/I1′=E2/I2=U2/I2+Z2=ZL+Z2,E2=U2+I2Z2,U2/I2=ZL返回說明繼續(xù)等效電路的種類：T形等效電路Γ形近似1.T形等效電路：比較精確，但運(yùn)算較復(fù)雜，形狀象T。2.Γ形等效電路：運(yùn)算較簡(jiǎn)單，但較不精確，形狀象Γ。3.近似等效電路：運(yùn)算最為簡(jiǎn)單，但也是最不精確的，主要用來估算變壓器的參數(shù)及定性分析變壓器。[第二節(jié)要點(diǎn)]：工作原理；作用（變壓、流、阻抗和隔離）；平衡方程?！?—3.三相電壓的變換本節(jié)的主要內(nèi)容有三大點(diǎn)：

變壓器繞組的極性：三相變壓器的連接：變壓器的運(yùn)行：變壓器的極性：——

介紹極性正確連接的意義，及如何判斷。三相變壓器的連接：——

介紹三相連接的種類和電量的相位關(guān)系。V/V連接是一種特殊的連接方式，是船用照明變壓器的一種應(yīng)急工作方式。變壓器的運(yùn)行：——

介紹變壓器的主要運(yùn)行特性。一、變壓器繞組的極性

概念：所謂極性是指不同繞組工作時(shí)其端部的相位關(guān)系。相位相同的端稱為同極性端，或同名端；相位相反的端稱為異極性端，或異名端。要求：兩個(gè)以上繞組的變壓器，連接（并聯(lián)運(yùn)行）時(shí)都應(yīng)該按照正確極性進(jìn)行連接。極性錯(cuò)誤的危害：——

一般將造成短路。從而燒毀變壓器。極性接錯(cuò)的危害串聯(lián)連接并聯(lián)連接串聯(lián)短路并聯(lián)短路

將兩個(gè)線圈反向串聯(lián)或者并聯(lián)，如果兩個(gè)線圈的匝數(shù)相等，接上電源后，在鐵心磁路中產(chǎn)生的磁通大小相等方向相反，總體磁通Φ=0。因此兩個(gè)線圈不會(huì)感應(yīng)電勢(shì)，電源電壓在沒有電勢(shì)平衡的情況下，將造成短路。

極性與線圈的繞向有關(guān)，但一臺(tái)造好的變壓器，線圈外面包有絕緣層，實(shí)際使用時(shí)不可能拆開絕緣層來查看其繞向。為此，就必須采用記號(hào)來表示。當(dāng)兩個(gè)線圈在1和3兩端通入同相位的電流時(shí)，在鐵心中各自產(chǎn)生的磁通相位相同，感應(yīng)的電勢(shì)的相位也一樣。這兩個(gè)線圈的極性，稱1、3為“同名端”或者“同極性端”。并用“?”或“

”作為標(biāo)記。因此，線圈1、2和線圈3、4，在電氣原理圖上就不需要再畫出鐵心了。兩個(gè)線圈中有兩個(gè)端子為同名端，則另外兩個(gè)端子之間也是同名端；而1-4或2-3則稱為“異名端”或“異極性端”。所以說，線圈同名端的標(biāo)記不是唯一的。極性的標(biāo)記同名端的判別(交流法)主要判別方法有：交流法和直流法。交流法：

交流法接線如右圖所示。電壓表兩端電壓V=U1

－U2。若1、3為同名端，因?yàn)閁1、U2

同相位，則V＜U1

；若1、3為異名端，因?yàn)閁1、U2

反向，則V＞U1

。直流法：直流法接線如右圖所示。若1、3為同名端，開關(guān)S閉合時(shí)，毫安表正偏；若為異名端，則反偏。(因閉合時(shí)，感應(yīng)電勢(shì)要阻礙電流流入，方向?yàn)?＋、2－)；斷開時(shí)指針偏轉(zhuǎn)方向正好相反。同名端的判別(直流法)

注意：S斷開時(shí)，1-2之間可能感應(yīng)較高的電壓。二、三相變壓器的連接連接方法：星形或三角形，即：Yy,Yd,Dy和Dd。連接組別：——

連接組別的表示法了解即可

不同的連接副繞組電勢(shì)相位不同,副繞組與原繞組相位上的不同關(guān)系可用連接組別表示。連接組別以“時(shí)鐘表示法”表示。時(shí)鐘表示法：——

分針為原繞組線電勢(shì)EAB向量，時(shí)針為副繞組線電勢(shì)Eab向量。Y/y連接：Y/d連接：

連接組別是用來表示三/單相變壓器連接的標(biāo)準(zhǔn)形式的，原副邊連接符號(hào)之間用“/”號(hào)隔開，然后用“-”號(hào)引出表示原副邊線電勢(shì)的相位角的“時(shí)鐘點(diǎn)數(shù)”。長針，即分針表示原邊線電勢(shì)相量——恒為“12”的位置；短針，即時(shí)針表示副邊線電勢(shì)Eab

位置。如：Y/d-11表示，副邊線電勢(shì)Eab滯后原邊線電勢(shì)EAB30度電角度。連接組別說明（了解即可）船用照明變壓器及V/V連接船用照明變壓器：船舶照明變壓器是重要的設(shè)備，有兩種配置方案：

1.兩臺(tái)三相變壓器：——

互為備用。

2.三臺(tái)單相變壓器：——

組成△/△連接的三相組式變壓器。應(yīng)急時(shí)可由兩臺(tái)單相變壓器連接成V/V連接繼續(xù)使用。注意：必須是三相組式(三臺(tái)單相)變壓器，變壓器三相的磁路才是獨(dú)立的，才不會(huì)相互影響。V/V連接時(shí)容量的計(jì)算：

每臺(tái)單相變壓器電流額定值不能超過。設(shè)，單相變壓器額定值：I2n、U2n。V/V連接最大容量為SVL，則△和V連接容量分別為：

Sn=√3×U2△I2△=3U2nI2nSVL=√3×U2I2=√3×U2nI2n因此，V/V連接容量是△連接時(shí)容量的1/√3：

SVL/Sn=1/√3利用系數(shù)：SVL/SVn=√3/2V/V連接三、變壓器的運(yùn)行特性

運(yùn)行特性是維護(hù)管理變壓器的主要依據(jù)，是變壓器性能的一種體現(xiàn)。變壓器的運(yùn)行特性主要有：

1.外特性：——

作為電源都需要考察的重要特性。

2.效率特性：——

任何設(shè)備都需要考察的重要特性。外特性：

外特性(條件)：cosφ2

不變，U2=f(I2)。是一條下降的曲線。cosφ2變化，i2的去磁程度不同，外特性形狀也不同。

下降原因：阻抗(主要是電抗)壓降。

電壓變化率：△u2%，是作為電源的重要指標(biāo)。△u2%的計(jì)算公式：——書P.17式(2-3-3)。恒壓源都需要考察外特性，都以電壓變化率作為其性能指標(biāo)。效率特性：

效率特性(條件)：cosφ2

不變，η2=f(P2)?！邲]有機(jī)械損耗，∴變壓器的效率比較高。

鐵損等于銅損(60%～80%P2n)時(shí)效率最高。一般變壓器或電機(jī)，都有鐵損等于銅損時(shí)效率最高。電機(jī)的效率特性的形狀基本相同。要求：基本條件：1.

不應(yīng)有環(huán)流；2.

按容量比例分配負(fù)荷。1.

原副邊額定電壓分別相等；2.

連接組別相同；3.

具有相同的阻抗標(biāo)幺值。變壓器的并聯(lián)運(yùn)行[注意]：書P.18遺漏，應(yīng)該補(bǔ)上“標(biāo)幺值”三個(gè)字?！?—4．特殊變壓器本節(jié)的主要內(nèi)容有兩大點(diǎn)：自耦變壓器：儀用互感器：

主要掌握結(jié)構(gòu)原理。

主要掌握使用注意事項(xiàng)。一、自耦變壓器結(jié)構(gòu)：

一個(gè)有中間抽頭的繞組，繞組的兩個(gè)端子接電源作為原邊，中間抽頭和其中一個(gè)端子作為副邊，如圖所示。總匝數(shù)N1，副邊匝數(shù)N2。“自耦”

——

自己耦合，即有磁耦合，也有電的直接耦合。原理：

原理：原邊接電源繞組有電流I1流進(jìn)繞組，一部分電流I2通過中間抽頭流出經(jīng)過負(fù)載，另一部分電流I則通過公共部分。鐵心中將產(chǎn)生磁通，并在線圈繞組上感應(yīng)電勢(shì)，由于感應(yīng)電勢(shì)正比于繞組的匝數(shù)，其它情況與雙繞組變壓器相似。用途：用在變比k接近于1的場(chǎng)合。變比越接近于1，公共部分的電流I就越小?！?/p>

∵大部分電流直接經(jīng)過中間抽頭輸出。

[注意]：自耦變壓器沒有電氣隔離作用。二、儀用互感器種類與用途：

用途：用來測(cè)量交流電壓和電流。將高電壓或大電流變換成低電壓或小電流。

種類：電壓互感器和電流互感器兩種。原理：電壓互感器：相當(dāng)于工作在空載狀態(tài)的降壓變壓器。電流互感器：相當(dāng)于工作在短路狀態(tài)的升壓變壓器（電流由被測(cè)電路決定）。使用注意：

電壓互感器：使用時(shí)不能短路，所帶負(fù)載阻抗不能太小。

電流互感器：使用時(shí)絕對(duì)不能開路，所帶負(fù)載阻抗不能太大。

此外：電壓、電流互感器的鐵心和副繞組的一端都應(yīng)可靠接地。

注意：電壓互感器副邊標(biāo)準(zhǔn)額定電壓為100V，電流互感器副邊標(biāo)準(zhǔn)額定電流為5A。第二章小結(jié)各節(jié)要點(diǎn)：第一節(jié)：要求（繞組位置，船用B級(jí)）；銘牌數(shù)據(jù)；冷卻方式（干式）；維護(hù)管理。第二節(jié)：工作原理；作用（變壓、流、阻抗和隔離）；平衡方程。第三節(jié)：極性（交流法、直流法）；連接（四種標(biāo)準(zhǔn)接法）；運(yùn)行特性。第四節(jié)：自耦變壓器（原理，特點(diǎn)）；互感器（使用注意事項(xiàng)，標(biāo)準(zhǔn)輸出）。主要內(nèi)容(歸納)

第二章的主要內(nèi)容是：變壓器的結(jié)構(gòu)原理，平衡方程式，運(yùn)行特性及參數(shù)；三相變壓器的極性和判別方法；自耦變壓器的結(jié)構(gòu)原理和互感器的使用注意事項(xiàng)。V/V連接是本章的難點(diǎn)（難在單相/三相的功率計(jì)算易混淆）。第二章變壓器也有計(jì)算任務(wù)，是“第三章異步電動(dòng)機(jī)”的計(jì)算基礎(chǔ)。主要內(nèi)容(要點(diǎn))變壓器的結(jié)構(gòu)原理；平衡方程式，運(yùn)行特性及參數(shù)；三相變壓器的極性和判別方法；自耦變壓器的結(jié)構(gòu)原理和互感器的使用注意事項(xiàng)；V/V連接是本章的難點(diǎn)（難在單相/三相的功率計(jì)算易混淆）。第二章變壓器也有計(jì)算任務(wù)，是“第三章異步電動(dòng)機(jī)”的計(jì)算基礎(chǔ)。第三章異步電動(dòng)機(jī)§3—1．三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)§3—2．異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理§3—3．定子和轉(zhuǎn)子電路§3—4．三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性§3—5．三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)§3—6．單相異步電動(dòng)機(jī)第三章小結(jié)學(xué)習(xí)第三章應(yīng)該注意的點(diǎn)第三章學(xué)習(xí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題：

1.三相異步電動(dòng)機(jī)是怎么轉(zhuǎn)動(dòng)的？

2.分析三相異步電動(dòng)機(jī)的方法是什么？

3.三相異步電動(dòng)機(jī)的性能如何？

4.單相異步機(jī)怎么工作？本章主要計(jì)算任務(wù)：利用異步電動(dòng)機(jī)電磁關(guān)系、功率平衡關(guān)系和有關(guān)特性進(jìn)行電路、能量、機(jī)械量計(jì)算。比較難理解的點(diǎn)：1.磁場(chǎng)分解與合成；2.異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)（不作為重點(diǎn)，但要求知道基本結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)）。3—1.三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)本節(jié)的主要內(nèi)容有兩部分：基本結(jié)構(gòu)：

主要了解點(diǎn)：防護(hù)結(jié)構(gòu)；組成作用；冷卻方式；名詞解釋。銘牌數(shù)據(jù)：

應(yīng)掌握額定數(shù)據(jù)：功率、電壓、電流、轉(zhuǎn)速、功率因數(shù)、絕緣等級(jí)、溫升、工作制、接法。銘牌一、基本結(jié)構(gòu)

防護(hù)結(jié)構(gòu)：

主要指機(jī)殼的結(jié)構(gòu)形式，有開啟式、防護(hù)式（防濺、滴）和封閉式三大類：船用電機(jī)主要是封閉式。具體參見P.252.“防護(hù)要求”和表16-1-5。

冷卻方式：

自冷、自扇冷、他扇冷等方式。兩大部分：定子和轉(zhuǎn)子。注意：各部分的組成作用。定子：由鐵心和繞組組成。

鐵心：是由一片片的硅鋼片加工成一定的形狀，然后疊壓成為鐵心的。

繞組：有三相，稱為三相對(duì)稱交流繞組。繞組按照一定的尺寸繞制成形，并按照一定的規(guī)律嵌放在鐵心槽中。

組成(說明)電機(jī)解剖圖

定子鐵心的組成鐵心由硅綱片疊成鐵心中的槽與線圈導(dǎo)體鐵心剖面圖

定子繞組的組成繞組展開圖鐵心與展開線

電機(jī)的接線接線盒Y形連接△形連接

轉(zhuǎn)子的組成轉(zhuǎn)子：也是由鐵心和繞組組成。鐵心：是由一片片的硅鋼片加工成一定的形狀，然后疊壓成為鐵心，并套在軸上。繞組：異步機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組有繞線式繞組和鼠籠式轉(zhuǎn)子兩種。鐵心繞線式繞組鼠籠式轉(zhuǎn)子

繞線式轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子繞組與定子相似，通常三相繞組接成Y形，有三個(gè)輸出端。轉(zhuǎn)子三相繞組展開圖轉(zhuǎn)子展開

鼠籠式轉(zhuǎn)子

鼠籠繞組是特殊形式的多相繞組，每根導(dǎo)條為一相，兩個(gè)端部都有短路環(huán)。有導(dǎo)條式和鑄鋁式兩種。鼠籠繞組轉(zhuǎn)子展開鼠籠繞組展開圖

名詞解釋極距τ：異步機(jī)氣隙存在磁場(chǎng)，磁場(chǎng)中相鄰兩個(gè)磁極之間的距離（槽數(shù)）。節(jié)距y：一個(gè)線圈兩個(gè)邊之間距離（槽數(shù)）。每極每相槽數(shù)p：在一個(gè)磁極距離的范圍內(nèi)，分配給每相的槽數(shù)。單、雙層繞組：每槽內(nèi)只有一個(gè)線圈邊為單層繞組；有兩個(gè)線圈邊為雙層繞組。電角度：電量所對(duì)應(yīng)的角度。電角度θe=pθm（θm機(jī)械角度）。二、銘牌及主要額定數(shù)據(jù)銘牌1.額定功率Pn

：軸上輸出機(jī)械功率，單位kW；2.額定電壓、電流：線電壓、線電流；3.額定轉(zhuǎn)速：——

轉(zhuǎn)/分；4.額定功率因數(shù)；5.絕緣等級(jí)和溫升；6.工作方式：連續(xù)、短時(shí)、重復(fù)短時(shí)(斷續(xù))；7.接法：星形、三角形。

注意：兩種額定電壓與接法分別對(duì)應(yīng)。第一節(jié)要點(diǎn)：基本結(jié)構(gòu)（組成，防護(hù)結(jié)構(gòu)，冷卻方式）；銘牌數(shù)據(jù)。

§3—2.異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理

本節(jié)的主要內(nèi)容有三部分

轉(zhuǎn)動(dòng)原理：交流三相異步電動(dòng)機(jī)是任何轉(zhuǎn)動(dòng)的。

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)：交流三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)動(dòng)方向、轉(zhuǎn)速大小。

轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)差率是異步電動(dòng)機(jī)的重要參數(shù)之一，應(yīng)該知道如何計(jì)算（不單單是查表）。一、轉(zhuǎn)動(dòng)原理

三相對(duì)稱繞組通入三相對(duì)稱交流電，產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，切割轉(zhuǎn)子繞組，使之感應(yīng)電勢(shì)并感生電流，電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n小于磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0

，所以“異步”。二、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（圖示法）輸入：三相對(duì)稱交流繞組通入三相對(duì)稱交流電。結(jié)論：三相對(duì)稱交流繞組通入三相對(duì)稱交流電，在氣隙將產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)向從超前相轉(zhuǎn)至滯后相(A→B→C→A)，轉(zhuǎn)速n0=60f/p，n0

叫同步轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)二、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（圖示法）輸入：三相對(duì)稱交流繞組通入三相對(duì)稱交流電。結(jié)論：三相對(duì)稱交流繞組通入三相對(duì)稱交流電，在氣隙將產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)向從超前相轉(zhuǎn)至滯后相(A→B→C→A)，轉(zhuǎn)速n0=60f/p，n0

叫同步轉(zhuǎn)速。完成二、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（圖示法）輸入：三相對(duì)稱交流繞組通入三相對(duì)稱交流電。結(jié)論：三相對(duì)稱交流繞組通入三相對(duì)稱交流電，在氣隙將產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)向從超前相轉(zhuǎn)至滯后相(A→B→C→A)，轉(zhuǎn)速n0=60f/p，n0

叫同步轉(zhuǎn)速。返回二、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（解析法）注：解析法不要求掌握，只提供給大家參考。

三相電流瞬時(shí)值如書上P.27式（3-2-1），產(chǎn)生三相磁勢(shì)：

fA=FΦcos（xπ/τ）×sinωt

；

fB=FΦcos（xπ/τ－120o

）×sin（ωt－120o）；

fC=FΦcos（xπ/τ＋120o

）×sin（ωt＋120o）。利用三角函數(shù)公式，可以分別分解為：

fA=0.5×FΦ[sin（ωt－xπ/τ）＋sin（ωt＋xπ/τ）]；

fB=0.5×FΦ[sin（ωt－xπ/τ）＋sin（ωt＋xπ/τ－120o

）]；

fC=0.5×FΦ[sin（ωt－xπ/τ）＋sin（ωt＋xπ/τ＋120o

）]。異步電動(dòng)機(jī)氣隙磁勢(shì)F1為三相磁勢(shì)的合成（矢量和）：

F1=fA＋fB

＋fC=1.5×FΦ×sin（ωt－xπ/τ）

=Fmsin（ωt－xπ/τ）這是一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)（在物理學(xué)中稱為行波），是時(shí)空函數(shù)，隨著時(shí)間t的變化，總可以在空間上找到一點(diǎn)，使sin（ωt－xπ/τ）=1。三、轉(zhuǎn)差率定義式：——

書P.29，式（3-2-3）。

s=(n0-n)/n0

異步電動(dòng)機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，1＞s＞0(∵n＜n0)。否則就不是電動(dòng)狀態(tài)。額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率sn

：

sn=(n0-nn)/n0

普通異步電動(dòng)機(jī)額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率很小，一般不超過0.1，即：sn=0.01～0.09。只有特殊用途的異步電動(dòng)機(jī)（如，起重等用的電動(dòng)機(jī)）sn才比較大?！遪0=nn(1-sn)，將sn=0.01～0.09代入p=60f/[nn(1-sn)]，計(jì)算出兩個(gè)最接近整數(shù)的p值（注意必須取兩個(gè)值），然后將這兩個(gè)p值代入n0=60f/p和sn=(n0-nn)/n0進(jìn)行驗(yàn)證，取滿足sn=0.01～0.09的值，即可求得n0和p的確切數(shù)值。普通異步機(jī)極對(duì)數(shù)求解已知：nn

，求p。利用sn=0.01～0.09求解[第二節(jié)要點(diǎn)]：轉(zhuǎn)動(dòng)原理（磁場(chǎng)、轉(zhuǎn)）；旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)(轉(zhuǎn)向、大小)；轉(zhuǎn)差率。例如：

頻率為50Hz，p=

的三相異步電動(dòng)機(jī)，nn=275轉(zhuǎn)/分。

A.8B.9C.10D.11

(若p=3000/275=10.9≈11，錯(cuò)！)解：p=60f(1-sn)/nn=3000(0.99～0.91)/275=10.8～9.9，極對(duì)數(shù)p可能取值為10或11。驗(yàn)證：p=11時(shí)，n0=272.72，sn=-0.001＜0，不符合要求，p=10時(shí)，n0=300，sn=0.0833＜0.09，符合要求。∴答案：C

?！?—3.定子和轉(zhuǎn)子電路

本節(jié)的主要內(nèi)容有三部分：

定、轉(zhuǎn)子電路：主要掌握：電壓平衡方程式、等效電路。定、轉(zhuǎn)子電流關(guān)系：主要掌握：磁勢(shì)平衡方程式。一、定子電路

三相異步電動(dòng)機(jī)定子是由三相對(duì)稱交流繞組組成。∵三相繞組對(duì)稱，∴只需分析一相。

異步電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，一相定子繞組與單相變壓器原邊繞組相似。定子繞組通入交流電流后，將在鐵心產(chǎn)生磁通(三相合成為旋轉(zhuǎn)磁通，但對(duì)定子的一相繞組而言，也是變化磁通)，同時(shí)與定子和轉(zhuǎn)子繞組交鏈的磁通稱為主磁通，只與定子交鏈的磁通稱為漏磁通。主、漏磁通在定子上分別感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的情況與變壓器相似：E1=4.44k1f1N1Φ，其中：k1=W1kW1，kW1是定子的繞組系數(shù)，∵定子繞組結(jié)構(gòu)形式與變壓器不同（短距、分布），是一個(gè)小于1的系數(shù)。電壓平衡方程式與變壓器完全相同：

U1=（R1+jX1）I1－E1=I1Z1

－E1

但是，必須注意：由于異步電動(dòng)機(jī)存在氣隙，所以其勵(lì)磁電流大于變壓器勵(lì)磁電流?！狿.35.+3行：I0=20%～50%In。因此，異步電動(dòng)機(jī)的漏磁通較大，漏抗及漏阻抗都比變壓器大。三相定子產(chǎn)生的主磁通是旋轉(zhuǎn)的磁通，以同步轉(zhuǎn)速n0=60f1/p旋轉(zhuǎn)的。

平衡方程二、轉(zhuǎn)子電路

轉(zhuǎn)子電量與頻率：

∵主磁通以相對(duì)轉(zhuǎn)速△n=n0－n

=sn0

切割轉(zhuǎn)子繞組，∴轉(zhuǎn)子電量的頻率f2=p△n/60=spn0/60=sf1。轉(zhuǎn)子頻率f2是隨轉(zhuǎn)差率（或轉(zhuǎn)速）變化的量。當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬時(shí)（n=0），f2=f1。因此轉(zhuǎn)子感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)及轉(zhuǎn)子電路的漏抗分別為：

E2=4.44k2f2N2Φ

和X2=2πf2L2

若用n=0時(shí)的轉(zhuǎn)子電勢(shì)E20和轉(zhuǎn)子電路漏抗X20表示，則一般情況下，異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電勢(shì)和轉(zhuǎn)子電路漏抗為：

E2=4.44k2f2N2Φ=sE20

和X2=2πf2L2=sX20注意：書P.43習(xí)題（作業(yè)）3–4。轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相對(duì)定子的轉(zhuǎn)速，應(yīng)該先求其對(duì)轉(zhuǎn)子的相對(duì)轉(zhuǎn)速，然后求n21=n2+n。轉(zhuǎn)子電流：

I2=E2/（R22＋X22）1/2=sE20/（R22＋s2X202）1/2

=E20/[（R2/

s）2＋X202]1/2

——

此式中電量的頻率都是f1。轉(zhuǎn)子功率因數(shù)：

cosφ2=R2/（R22＋X22）1/2=R2/（R22＋s2X202）1/2。

轉(zhuǎn)子電流和功率因數(shù)

等效電路異步電動(dòng)機(jī)的等效電路不做要求電阻：R2/

s=R2＋（R2/

s）－R2=R2＋（1－s）R2/s

由轉(zhuǎn)子電流表達(dá)式I2=E20/[（R2/

s）2＋X202]1/2可知：異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，轉(zhuǎn)子電路比靜止時(shí)多了電阻（1－s）R2/s。當(dāng)s=1，這個(gè)電阻=0，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子電路處于短路狀態(tài)；當(dāng)s=0，這個(gè)電阻→∞，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子電路處于開路狀態(tài)。

異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，轉(zhuǎn)子電路比靜止時(shí)多了這個(gè)電阻，其實(shí)這是電動(dòng)機(jī)機(jī)械負(fù)載在轉(zhuǎn)子一相電路中的等效。這個(gè)電阻消耗的功率等于異步機(jī)通過軸上輸出的機(jī)械功率?！?/p>

這就是異步電動(dòng)機(jī)的等效電路。三、定子電流與轉(zhuǎn)子電流的關(guān)系

異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，轉(zhuǎn)子電路的等效電阻(1-s)R2/s增加，I2減小。當(dāng)s=1，(1-s)R2/s=0，異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，轉(zhuǎn)子電路相當(dāng)于處于短路狀態(tài)，此時(shí)電流很大；隨著n的增加，I2不斷減小，當(dāng)s=sn=0.01～0.09時(shí)，轉(zhuǎn)子電阻相當(dāng)大，I2減小到額定值。和變壓器相似，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁勢(shì)也具有去磁性質(zhì)。磁勢(shì)的平衡方程式如書P.31式（3-2-11）和式（3-2-12）。當(dāng)機(jī)械負(fù)載增加，轉(zhuǎn)速降低，電阻R2/s減小，I2增大，去磁作用增強(qiáng)，I1也隨之增大。由式：cosφ2=R2/(R22＋s2X202)1/2可知：

當(dāng)s=1(n=0，即起動(dòng))時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)最低；額定運(yùn)行時(shí)，sn=0.01～0.09，異步機(jī)功率因數(shù)相當(dāng)高。當(dāng)s=0

時(shí)，雖然cosφ2=1，但∵I2=0，I1=I0

，

∴

cosφ1很低。[第三節(jié)要點(diǎn)]：電壓平衡方程（電路）；磁勢(shì)平衡方程；磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速。

轉(zhuǎn)子電流與功率因數(shù)3—4.三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性

本節(jié)的主要內(nèi)容有三部分：

電磁轉(zhuǎn)矩：主要掌握：電磁轉(zhuǎn)矩各種表達(dá)式和異步電動(dòng)機(jī)能量關(guān)系。

機(jī)械特性：

機(jī)械特性是分析異步電動(dòng)機(jī)工作的重要特性，應(yīng)該能夠根據(jù)特性等對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行計(jì)算和定性分析。是本節(jié)的重點(diǎn)。

工作特性：主要了解工作特性的種類（條數(shù)）及大致形狀。一、電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩等于功率除角速度：T=P/Ω功率流圖：功率流圖又叫能流圖（或能量流程圖、功率流程圖），說明的是功率或能量的傳遞過程。電磁轉(zhuǎn)矩物理表達(dá)式：設(shè)，異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子有m2相繞組，由主磁通通過氣隙傳遞給轉(zhuǎn)子的電磁功率為：Pe=m2sE20I2cosφ2

=m2s(4.44k2f1N2Ф)I2cosφ2=ΩT

=sΩ0T。電磁轉(zhuǎn)矩物理表達(dá)式：

T=KTI2Фcosφ2[注意]：電磁功率還可以表示為：Pe=m2I22R2

/

s

，所以ΔPcu2=sPe。說明：鐵損在功率流圖中只有PFe1一項(xiàng)，并不說明轉(zhuǎn)子沒有鐵損。

功率流圖說明異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心也有鐵損產(chǎn)生，但是這個(gè)損耗是由定子勵(lì)磁電流提供的，能量還沒有傳遞到轉(zhuǎn)子，就已經(jīng)扣除這部分損耗了。因此在轉(zhuǎn)子的能量中就不應(yīng)該再扣除轉(zhuǎn)子鐵損。功率流圖：二、機(jī)械特性

機(jī)械特性是指轉(zhuǎn)矩T和轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系，異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性用T～s關(guān)系曲線表示。也就是說：異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是T和s之間的關(guān)系。機(jī)械特性上的關(guān)鍵點(diǎn)：

機(jī)械特性上的關(guān)鍵點(diǎn)主要有：起動(dòng)點(diǎn)、臨界點(diǎn)、額定工作點(diǎn)和理想空載轉(zhuǎn)速點(diǎn)。——4點(diǎn)。注意：機(jī)械特性：有固有特性和人工特性。

這部分要求：記住書上各公式，能夠求T、Tst和Tmax及轉(zhuǎn)矩實(shí)用公式等。

影響機(jī)械特性的因素影響機(jī)械特性因素主要有：電壓、和轉(zhuǎn)子電阻。

電壓：最大轉(zhuǎn)矩大小變化，但臨界轉(zhuǎn)差率不變。

轉(zhuǎn)子電阻：最大轉(zhuǎn)矩不變，但臨界轉(zhuǎn)差率變化。

機(jī)械特性變化，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩同時(shí)發(fā)生變化。三、工作特性定義：工作特性是指在電壓和頻率都為額定時(shí)，轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差率、定子電流、定子功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩、效率等6個(gè)量隨負(fù)載功率變化的特性。∵只有工作時(shí)負(fù)載功率才變化，∴稱為工作特性。

工作特性主要了解各條曲線形狀及變化原因。尤其是效率、定子電流和定子功率因數(shù)

3

條。

要求知道：為什么效率在0.75Pn時(shí)最高，定子電流和功率因數(shù)在起動(dòng)、空載、半載、額定負(fù)載等情況下的大小。

異步電動(dòng)機(jī)工作特性主要有：轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差率、定子電流、定子功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩和效率特性等6條（隨P2變化而變化）。

條件是：電源電壓U1、頻率f

1保持恒定。[第四節(jié)要點(diǎn)]：機(jī)械特性（曲線，點(diǎn)，影響，直線段）；電磁轉(zhuǎn)矩（影響因素，典型轉(zhuǎn)矩，公式）。

工作特性曲線10KW電機(jī)的特性§3—5.三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

本節(jié)的主要內(nèi)容有三部分：

起動(dòng)性能：主要掌握：對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)要求和異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能。

起動(dòng)方法：主要掌握：異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方法及其特點(diǎn)。是本節(jié)重點(diǎn)。

高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩鼠籠式電動(dòng)機(jī)：主要掌握：高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)改善起動(dòng)性能的原理。一、起動(dòng)性能

對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)要求：

生產(chǎn)設(shè)備對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的要求主要有3點(diǎn)：1.

起動(dòng)電流?。?.

起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大；3.

起動(dòng)時(shí)間短。

異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能：1.

起動(dòng)電流大：是額定電流的4～7倍；2.

起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大：僅為額定轉(zhuǎn)矩的1.0～2.2倍。

起動(dòng)電流大容易造成對(duì)電網(wǎng)的沖擊，影響其它設(shè)備的正常運(yùn)行；起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大，起動(dòng)時(shí)不僅使起動(dòng)時(shí)間增加，生產(chǎn)效率降低，而且可能克服不了電動(dòng)機(jī)的阻轉(zhuǎn)矩（至少應(yīng)為額定轉(zhuǎn)矩的1.1倍才能順利起動(dòng)）。結(jié)論：異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能有時(shí)不能滿足生產(chǎn)設(shè)備要求。二、起動(dòng)方法異步機(jī)起動(dòng)方法有：1.全壓(直接)起動(dòng)；2.降壓起動(dòng)。

為了提高異步機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在電源容量允許時(shí)鼠籠式通常采用全壓起動(dòng)。繞線式則不允許全壓起動(dòng)(注意其原因)。

降壓起動(dòng)：是在起動(dòng)時(shí)降低異步電動(dòng)機(jī)電源電壓，等到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高到一定值（或接近額定轉(zhuǎn)速，此時(shí)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流已大大減小）后，再將電源電壓增加到額定電壓。

鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)方法主要有：1.

定子繞組串電阻或電抗器降壓起動(dòng)；2.

Y-△降壓起動(dòng)；3.

自耦變壓器降壓起動(dòng)。

繞線式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方法主要有：1.

轉(zhuǎn)子回路串電阻起動(dòng)；2.

轉(zhuǎn)子回路串頻敏電阻起動(dòng)?！?/p>

不能全壓起動(dòng)的原因是轉(zhuǎn)子為線繞式，抗擊起動(dòng)電流的沖擊能力小。

鼠籠式異步機(jī)串電阻或電抗降壓起動(dòng)方法：起動(dòng)時(shí)將起動(dòng)電阻或電抗串接在定子電路中，起動(dòng)結(jié)束后將起動(dòng)電阻或電抗切除。串電阻：起動(dòng)時(shí)功率因數(shù)較大，但耗能也較大；串電抗：不耗能，但起動(dòng)時(shí)功率因數(shù)低?！?/p>

起動(dòng)電流和轉(zhuǎn)矩都降低。

鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)Y-△降壓起動(dòng)

方法：起動(dòng)時(shí)將定子繞組接成Y形，轉(zhuǎn)速升高后再接成△形。起動(dòng)電流和轉(zhuǎn)矩都降低為△形時(shí)的1/3。

適用場(chǎng)合：1.正常工作時(shí)定子為△形連接鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)；2.空載或輕載起動(dòng)。Y/△連接起動(dòng)線路

鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)自耦變壓器降壓起動(dòng)

方法：起動(dòng)時(shí)將定子繞組通過自耦變壓器降壓，轉(zhuǎn)速升高后再直接接電源。

特點(diǎn)：起動(dòng)電流和轉(zhuǎn)矩都降低為全壓起動(dòng)時(shí)的1/k2?？蛇x用不同變比適合不同場(chǎng)合。

適用：重載起動(dòng)（比半載略重，比額定負(fù)載輕）。

繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法：轉(zhuǎn)子繞組通過滑環(huán)和電刷引出電機(jī)，并與三相變阻器連接。起動(dòng)時(shí)，變阻器的電阻最大，接通電源后逐漸減小三相變阻器電阻直至三相變阻器電阻為零，起動(dòng)結(jié)束。

適用：帶額定負(fù)載起動(dòng)。開始起動(dòng)

繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法：轉(zhuǎn)子繞組通過滑環(huán)和電刷引出電機(jī)，并與三相變阻器連接。起動(dòng)時(shí)，變阻器的電阻最大，接通電源后逐漸減小三相變阻器電阻直至三相變阻器電阻為零，起動(dòng)結(jié)束。

適用：帶額定負(fù)載起動(dòng)。起動(dòng)完成

繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法：轉(zhuǎn)子繞組通過滑環(huán)和電刷引出電機(jī)，并與三相變阻器連接。起動(dòng)時(shí)，變阻器的電阻最大，接通電源后逐漸減小三相變阻器電阻直至三相變阻器電阻為零，起動(dòng)結(jié)束。

適用：帶額定負(fù)載起動(dòng)。返回三、高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)

高轉(zhuǎn)差率鼠籠式異步機(jī)：由于轉(zhuǎn)子電阻增大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大。因此，如果鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的鼠籠導(dǎo)體采用電阻率高的材料制造，將可以增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。由繞線式異步機(jī)機(jī)械特性可知，轉(zhuǎn)子電阻增大，額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差率增大，因此這種電機(jī)稱為高轉(zhuǎn)差率異步電動(dòng)機(jī)。高轉(zhuǎn)差率異步機(jī)轉(zhuǎn)子電阻大，額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子的銅損增加，效率降低。——

適用于起重機(jī)械。

集膚效應(yīng)又叫趨膚、集表、趨表效應(yīng)。它是高轉(zhuǎn)差率鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)工作的主要依據(jù)。集膚效應(yīng)：是指交流電流在導(dǎo)體中流動(dòng)時(shí)，由于電抗的作用使電流往導(dǎo)體表面集中的現(xiàn)象。此時(shí)相當(dāng)于導(dǎo)體有效截面積減小，電阻增大。

集(趨)膚(表)效應(yīng)

深槽式鼠籠異步電動(dòng)機(jī)

工作原理：如果將鼠籠轉(zhuǎn)子制造成深槽式，在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，由于轉(zhuǎn)子頻率高集膚效應(yīng)明顯，轉(zhuǎn)子實(shí)際電阻較大，可得到較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；當(dāng)起動(dòng)結(jié)束后，由于轉(zhuǎn)子頻率很低集膚效應(yīng)不明顯，轉(zhuǎn)子實(shí)際電阻小，從而降低正常運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子銅損。——

機(jī)械特性如圖所示。機(jī)械特性(高轉(zhuǎn)差率)

結(jié)構(gòu)：雙鼠籠異步機(jī)轉(zhuǎn)子有兩套鼠籠繞組，內(nèi)籠電阻小，外籠電阻大。原理：起動(dòng)時(shí)，由于集膚效應(yīng)明顯，外籠起主要作用使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大；正常工作時(shí)，集膚效應(yīng)不明顯，內(nèi)籠起主要作用，可在一定程度上減少銅損。

雙鼠籠異步電動(dòng)機(jī)雙籠結(jié)構(gòu)機(jī)械特性

高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)與用途主要特點(diǎn)：

1.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大；

2.額定轉(zhuǎn)差率大，銅損大。

不論是深槽式鼠籠異步機(jī)或是雙鼠籠異步機(jī)，正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子的漏抗都比普通鼠籠式異步機(jī)轉(zhuǎn)子漏抗大。因此，它們的臨界轉(zhuǎn)差率和額定轉(zhuǎn)差率都比普通機(jī)大，額定運(yùn)行時(shí)的銅損也相對(duì)較大，效率相對(duì)較低。主要用途：起重設(shè)備、要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大的其它設(shè)備。船上：空壓機(jī)、分油機(jī)、容積泵等電機(jī)。

例：某船有一臺(tái)分油機(jī)用異步電動(dòng)機(jī)燒毀，因銘牌燒壞，后用一臺(tái)功率相同的鼠籠異步電動(dòng)機(jī)更換，通電起動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)熔斷器不到1分鐘就熔斷，維修人員檢查不出故障，試問其原因可能是（）。

A.電機(jī)絕緣低B.機(jī)械故障

C.電機(jī)質(zhì)量差D.采用普通鼠籠電機(jī)[第五節(jié)要點(diǎn)]：起動(dòng)性能，要求；方法：直接（條件），降壓（方法、目的）；特殊鼠籠式：（高轉(zhuǎn)差率，深槽、雙鼠籠——

原理）。

實(shí)例分析答案是：D§3—6.單相異步電動(dòng)機(jī)

本節(jié)的主要內(nèi)容有三部分：

單相脈振磁場(chǎng)：

主要知道單相脈振磁場(chǎng)的特點(diǎn)。

機(jī)械特性：

分析單相磁場(chǎng)作用下異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。

起動(dòng)方法：

掌握單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)原理和方法。

單相異步電動(dòng)機(jī)的用途很廣，主要用在小功率電氣設(shè)備的動(dòng)力拖動(dòng)和家用電器等。一、單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

單相異步電動(dòng)機(jī)只有一個(gè)工作繞組，通入單相電源后，在單相繞組中只流過單相正弦電流，它所產(chǎn)生的磁場(chǎng)不是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，而是在空間不旋轉(zhuǎn)的正弦脈動(dòng)磁場(chǎng)（下面說明）。

由于沒有旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，所以，單相異步電動(dòng)機(jī)沒有自起動(dòng)能力。但借助于外力，比如用手將轉(zhuǎn)子向某一個(gè)方向拔動(dòng)一下，則電動(dòng)機(jī)就在該方向上自行加速并達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。

與此相似，如果三相異步電動(dòng)機(jī)斷相（也稱缺相，電源斷或繞組斷），同樣也不能自行起動(dòng)。而若是在運(yùn)行過程中發(fā)生斷相，雖能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，但如處于重載時(shí)發(fā)生斷相，則將迫使s變大(Δn↑)，造成大電流運(yùn)行，以保持轉(zhuǎn)矩的平衡，I1>I1N。若無過載保護(hù)，就會(huì)燒毀電機(jī)的繞組。

關(guān)于磁場(chǎng)的分析

三相對(duì)稱交流繞組通入三相對(duì)稱交流電，在氣隙中將產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向?yàn)閺某跋嗟綔笙啵D(zhuǎn)速n0=60f1/p(轉(zhuǎn)/分)，或：f1/p(轉(zhuǎn)/秒)。

只有三相對(duì)稱才能產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。若三相不對(duì)稱，則產(chǎn)生橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。若是單相電流，產(chǎn)生的是脈振磁場(chǎng)。

脈振磁場(chǎng)的分析：可以采用“雙旋轉(zhuǎn)理論”，分解為正、反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。脈振磁場(chǎng)就是這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)共同作用的結(jié)果。

雙旋轉(zhuǎn)理論

根據(jù)第二節(jié)的分析，單相脈振磁勢(shì)可以利用三角函數(shù)的公式分解為：

fA=0.5FΦ[sin(ωt-xπ/τ)＋sin(ωt+xπ/τ)]其中，0.5FΦsin(ωt-xπ/τ)和0.5FΦsin(ωt+xπ/τ)