機(jī)電傳動(dòng)控制第(8)

第五章交流電動(dòng)機(jī)的工作原理及特性

電動(dòng)機(jī)的分類(lèi)：鼠籠式異步交流電動(dòng)機(jī)授課內(nèi)容：

基本結(jié)構(gòu)、工作原理、機(jī)械特性、控制方法

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)電動(dòng)機(jī)串勵(lì)、復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)5.1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

5．1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理一、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

三相異步電動(dòng)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩個(gè)部分組成，定子是不動(dòng)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。1.定子定子由定子鐵心、繞組以及機(jī)座組成。定子鐵心是磁路的一部分，它由0.5mm的硅鋼片疊壓而成，片與片之間是絕緣的，以減少渦流損耗。定子鐵心的硅鋼片的內(nèi)圓沖有定子槽，槽中安放線圈，如圖所示。硅鋼片鐵心在疊壓后成為一個(gè)整體，固定于機(jī)座上。定子繞組是電動(dòng)機(jī)的電路部分。三相電動(dòng)機(jī)的定子繞組分為三個(gè)部分對(duì)稱(chēng)地分布在定子鐵心上，稱(chēng)為三相繞組，分別用AX、BY、CZ表示，其中，A、B、C稱(chēng)為首端，而X、Y、Z稱(chēng)為末端。機(jī)座主要用于固定與支撐定子鐵心。中小型異步電動(dòng)機(jī)一般采用鑄鐵機(jī)座。根據(jù)不同的冷卻方式采用不同的機(jī)座型式。三相繞組接入三相交流電源，三相繞組中的電流定子鐵心中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵心也是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，由硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子鐵心裝在轉(zhuǎn)軸上。硅鋼片沖片如圖所示。轉(zhuǎn)子由鐵心與繞組組成。線繞式和鼠籠式兩種電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子構(gòu)造雖然不同，但工作原理是一致的。轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，即產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)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(gè)銅端環(huán)上而組成，如圖所示。線繞式異步電動(dòng)機(jī)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(duì)稱(chēng)繞組，與定子產(chǎn)生的磁極數(shù)相同。線繞式轉(zhuǎn)子通過(guò)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(dòng)性能與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，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(jiǎn)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)子外加電阻可人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

1．定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)假設(shè)每相繞組只有一個(gè)線匝，分別嵌放在定子內(nèi)圓周的6個(gè)凹槽之中。現(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。假定定子繞組中電流的正方向規(guī)定為從首端流向末端，且A相繞組的電流作為參考正弦量，即iA的初相位為零，則三相繞組A、B、C的電流（相序?yàn)锳—B—C）的瞬時(shí)值為：如圖所示是這些電流隨時(shí)間變化的曲線。

iB為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從Y端流到B端；

iC為正，電流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從C端流到Z端。

按右手螺旋法則確定三相電流產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)，如圖（a）箭頭所示。

iA=0

iB為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從Y端流到B端；

iA為正，電流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從A端流到X端。此時(shí)的合成磁場(chǎng)如圖（b）所示，合成磁場(chǎng)已從t=0瞬間所在位置順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)了

/3。

iC=0

iC為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從Z端流到C端；

iA為正，電流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從A端流到X端。此時(shí)的合成磁場(chǎng)如圖（c）所示，合成磁場(chǎng)已從t=0瞬間所在位置順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)了2

/3。

iB=0

iC為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從Z端流到C端；

iB為正，電流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從B端流到Y(jié)端。此時(shí)的合成磁場(chǎng)如圖（d）所示，合成磁場(chǎng)已從t=0瞬間所在位置順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)了

。按以上分析可以證明：當(dāng)三相電流隨時(shí)間不斷變化時(shí)，合成磁場(chǎng)也在不斷旋轉(zhuǎn)，故稱(chēng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。2．旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向

A相繞組內(nèi)的電流超前B相繞組內(nèi)的電流2

/3，而B(niǎo)相繞組內(nèi)的電流又超前C相繞組內(nèi)的電流2

/3，當(dāng)三相交流電的A→B→C，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)閺腁→B→C，即向順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。如果將定子繞組接至電源的三根導(dǎo)線中的任意兩根線對(duì)調(diào)，例如，將B，C兩根線對(duì)調(diào)，使B相與C相繞組中電流的相位對(duì)調(diào)，如圖所示。此時(shí)A相繞組內(nèi)的電流超前C相繞組內(nèi)的電流2

/3，而C相繞組內(nèi)的電流又超前B相繞組內(nèi)的電流2

/3，用上述同樣的分析方法可知，此時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒆優(yōu)锳→C→B，即向逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，如圖所示，即與未對(duì)調(diào)前的旋轉(zhuǎn)方向相反。由此可見(jiàn)，要改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向，只要把定子繞組接到電源的三根導(dǎo)線中的任意兩根對(duì)調(diào)即可。3.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)與旋轉(zhuǎn)速度在交流電動(dòng)機(jī)中，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)定子的旋轉(zhuǎn)速度被稱(chēng)為同步速度，用n0表示。

以上討論的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，具有一對(duì)磁極（磁極對(duì)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(guò)一個(gè)周期（變化360電角度），旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間也旋轉(zhuǎn)了一轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)了360機(jī)械角度），若電流的頻率為f，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(gè)槽），制成如圖所示的三相繞組。其中，每相繞組由兩個(gè)部分串聯(lián)組成，再將這三相繞組接到對(duì)稱(chēng)三相電源使通過(guò)對(duì)稱(chēng)三相電流，便產(chǎn)生具有兩對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。如圖所示。從圖可以看出，對(duì)應(yīng)于不同時(shí)刻，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)到不同位置，此情況下電流變化半個(gè)周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間只轉(zhuǎn)過(guò)了

/2，即1/4轉(zhuǎn)，電流變化一個(gè)周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間只轉(zhuǎn)了1/2轉(zhuǎn)。由此可知，當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有兩對(duì)磁極（p=2）時(shí)，其旋轉(zhuǎn)速度僅為一對(duì)磁極時(shí)的一半。依次類(lèi)推，當(dāng)有p對(duì)磁極時(shí)，其轉(zhuǎn)速為：所以，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度與電流的頻率成正比而與磁級(jí)對(duì)數(shù)成反比。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0與極對(duì)數(shù)p的關(guān)系極對(duì)數(shù)每個(gè)電流周期磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)的空間角度同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0與頻率f1和極對(duì)數(shù)p有關(guān)?？梢?jiàn):4．工作原理

三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理是基于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子電流的相互作用。

假設(shè)定子只有一對(duì)磁極，轉(zhuǎn)子只有一匝繞組。轉(zhuǎn)動(dòng)原理AXYCBZ定子三相繞組通入三相交流電方向:順時(shí)針

切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體右手定則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E20旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感應(yīng)電流I2旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)左手定則電磁力FF電磁轉(zhuǎn)矩TnF5.轉(zhuǎn)差率

S由工作原理可知：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n（電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速）恒比旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度n0（同步速度）要小。因此，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(dòng)機(jī)的由來(lái)。定義：轉(zhuǎn)速差(n0-n)與同步轉(zhuǎn)速n0的比值稱(chēng)為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率，用表示S，即轉(zhuǎn)差率S是分析異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性的主要參數(shù)。如果:無(wú)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)和轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，磁通不切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條無(wú)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中:轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得

例一臺(tái)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(duì)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(chǎng)同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系可知：n0=1000r/min,即p=3額定轉(zhuǎn)差率為5.2

三相異步電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)

一、三相異步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)接線盒的接線柱上，一般按圖所示的方法排列。

按照我國(guó)電工專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)機(jī)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(duì)于星形接法：對(duì)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(duì)于星形接法：對(duì)于三角形接法：4.電動(dòng)機(jī)的輸入功率二、額定參數(shù)

電動(dòng)機(jī)在制造工廠所擬定的情況下工作時(shí)，稱(chēng)為電動(dòng)機(jī)的額定運(yùn)行，通常用額定值來(lái)表示其運(yùn)行條件，這些數(shù)據(jù)大部分都標(biāo)明在電動(dòng)機(jī)的銘牌上。

1.額定功率PN：在額定運(yùn)行情況下，電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率。輸出功率的一般表達(dá)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：

I2為轉(zhuǎn)子電流

2.額定電壓UN：在額定運(yùn)行情況下，定子繞組端應(yīng)加的線電壓值。

如標(biāo)有兩種電壓值（例如220/380V），這表明定子繞組采用

/Y連接時(shí)應(yīng)加的線電壓值。即：三角形接法時(shí)，定子繞組應(yīng)接~220V的電源電壓；星形接法時(shí)，定子繞組應(yīng)接~380的電源電壓。

3.額定頻率f

：在額定運(yùn)行情況下，定子外加電壓的頻率（Hz）。

如標(biāo)有兩種電流值（例如10.35/5.9A），則對(duì)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(shí)，定子的線電流值。即：三角形接法時(shí)，定子電流為10.35A；星形接法時(shí)，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(dòng)機(jī)軸上輸出額定功率時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。與額定轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱(chēng)為額定轉(zhuǎn)差率SN。一般不標(biāo)在電動(dòng)機(jī)銘牌上的幾個(gè)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(dòng)機(jī)軸上輸出額定功率時(shí)，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(dòng)機(jī)軸上輸出額定功率時(shí)，電動(dòng)機(jī)輸出機(jī)械功率與輸入電功率之比，其表達(dá)式為

3.額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩TN：電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下輸出額定功率時(shí)軸上的負(fù)載載矩。

4.線繞式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的滑環(huán)電壓和轉(zhuǎn)子的額定電流。

通常手冊(cè)上給出的數(shù)據(jù)就是電動(dòng)機(jī)的額定值。

三、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，和普通三相負(fù)載一樣，須視電源的線電壓而定。

如果電源的線電壓等于電動(dòng)機(jī)的額定相電壓，那么，電動(dòng)機(jī)的繞組應(yīng)該接成三角形；

如果電源的線電壓是電動(dòng)機(jī)額定相電壓的倍，那么，電動(dòng)機(jī)的繞組就應(yīng)該接成星形。通常電動(dòng)機(jī)的銘牌上標(biāo)有符號(hào)

/Y和數(shù)字220/380，前者表示定子繞組的接法，后者表示對(duì)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(tái)電動(dòng)機(jī)，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，連接方法

，電壓380V，電流6.27A，轉(zhuǎn)速1410r/min，功率因數(shù)0.79。

解：J32-4電動(dòng)機(jī)應(yīng)接星形（Y），如圖(a)所示。

J02-21-4電動(dòng)機(jī)應(yīng)接成三角形（

），如圖(b)所示。5.3

三相異步電動(dòng)機(jī)的電路分析異步電動(dòng)機(jī)電磁關(guān)系同變壓器

三相異步電動(dòng)機(jī)與變壓器的不同之處。1）變壓器是靜止的。而異步機(jī)是旋轉(zhuǎn)的。2）變壓器的磁路是無(wú)氣隙的。而異步機(jī)中的定子和轉(zhuǎn)子之間是有氣隙。3）變壓器中原、副繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是同頻率的。而異步機(jī)中轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率是隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速改變的。5.3

三相異步電動(dòng)機(jī)的電路分析1)變壓器原、副繞組是與同一主磁通

相交鏈，異步電動(dòng)機(jī)中定子和轉(zhuǎn)子繞組與同一旋轉(zhuǎn)磁通

相交鏈。因此異步電動(dòng)機(jī)中定子和轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于變壓器的原、副繞組。2）變壓器：

變化

eU1

E1=4.44fN1

異步機(jī)：

旋轉(zhuǎn)

eU1

E1=4.44fN1

一、三相異步電動(dòng)機(jī)的定子電路

定子繞組接上三相電源電壓（相電壓為u1）時(shí)，則有三相電流通過(guò)（相電流為i1），定子三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其磁力線通過(guò)定子和轉(zhuǎn)子鐵心而閉合，這磁場(chǎng)不僅在轉(zhuǎn)子每相繞組中要感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)e2，而且在定子每相繞組中也要感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)e15.3

三相異步電動(dòng)機(jī)的電路分析設(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(dòng)機(jī)的一相電路圖。

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度沿定子與轉(zhuǎn)子間空氣隙的分布是近于按正弦規(guī)律分布的，因此，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)定子每相繞相的也是隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的，磁通每項(xiàng)繞組的磁通最大量定子每相繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：

它也是正弦量，其有效值為：式中，f1為e1的頻率。因?yàn)樾D(zhuǎn)磁場(chǎng)和定子間的相對(duì)轉(zhuǎn)速為n0，所以它等于定子電流的頻率，即定子每相繞組中還要產(chǎn)生漏磁通漏磁電動(dòng)勢(shì)加在定子每相繞組上的電壓也分成三個(gè)分量，即如用復(fù)數(shù)表示，則為式中，和()為定子每相繞組的電阻和漏磁感抗。由于R1和X1較小，其上電壓降與電動(dòng)勢(shì)E1比較起來(lái)，?？珊雎?，于是二、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子每相繞組中感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)為其有效值為式中，f2為轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)e2或轉(zhuǎn)子電流i2相對(duì)于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的頻率.因?yàn)樾D(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子間的相對(duì)轉(zhuǎn)速為n0-n在n=0，即S=1時(shí)，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)為為轉(zhuǎn)子最大電動(dòng)勢(shì)可見(jiàn)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)E2與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)。和定子電流一樣，轉(zhuǎn)子電流也要產(chǎn)生漏磁通，從而在轉(zhuǎn)子每相繞組中還要產(chǎn)生漏磁電動(dòng)勢(shì)。因此，對(duì)于轉(zhuǎn)子每相電路，有如用復(fù)數(shù)表示，則為

式中，R2和X2——轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻和漏磁感抗在n=0，即S=1時(shí)，轉(zhuǎn)子感抗為為轉(zhuǎn)子最大感抗可見(jiàn)轉(zhuǎn)子感抗E2與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)。4.轉(zhuǎn)子電流I2轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電流I2cos

2s1I2,O5.轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)cos

2I2cos

2s1I2,O轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)結(jié)論：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電路中的各量均與轉(zhuǎn)差率

s有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速

n有關(guān)。I2cos

2s1I2,O電磁轉(zhuǎn)矩

T：轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下,受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)距之總和。常數(shù)每極磁通轉(zhuǎn)子電流功率因數(shù)6、三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩公式將其中參數(shù)代入：式中，K——與電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)、電源頻率有關(guān)的一個(gè)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(dòng)機(jī)不動(dòng)（S=1）時(shí)轉(zhuǎn)子每相繞組的感抗。所以……轉(zhuǎn)矩特性由公式可知電磁轉(zhuǎn)矩公式1.T與定子每相繞組電壓成正比。U1

T

2.當(dāng)電源電壓U1一定時(shí)，T是

s的函數(shù)。3.R2

的大小對(duì)

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

，從而改變轉(zhuǎn)距。5.3機(jī)械特性

1．固有機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)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(shí)的機(jī)械特性稱(chēng)為固有（自然）機(jī)械特性。根據(jù)

OTSOT1從特性曲線上可以看出，其上有四個(gè)特殊點(diǎn)可以決定特性曲線的基本形狀和異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能，這四個(gè)特殊點(diǎn)是：電動(dòng)機(jī)處于理想空載工作點(diǎn)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)額定工作點(diǎn)。此時(shí)額定轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)差率為式中:

PN——電動(dòng)機(jī)的額定功率；

nN——電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，一般

SN——電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率，一般

TN——電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)工作點(diǎn)。將S=1代入轉(zhuǎn)矩公式中，可得可見(jiàn)，異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst與U、R2及X20有關(guān)。電動(dòng)機(jī)的臨界工作點(diǎn)。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，即可得工作時(shí)必須使T2

<Tmax

，否則電機(jī)將停轉(zhuǎn)。通常把在固有機(jī)械特性上最大電磁轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比稱(chēng)為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力系數(shù)。它表征了電動(dòng)機(jī)能夠承受沖擊負(fù)載的能力大小，是電動(dòng)機(jī)的又一個(gè)重要運(yùn)行參數(shù)。鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)線繞式異步電動(dòng)機(jī)

通常把在固有機(jī)械特性上啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst與額定轉(zhuǎn)矩TN之比稱(chēng)為啟動(dòng)能力系數(shù)

st=Tst/TN

衡量異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)能力的一個(gè)重要數(shù)據(jù)。一般

2．人為機(jī)械特性由上述分析可知：異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與電動(dòng)機(jī)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(chēng)為異步電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)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(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性。（1）降低電動(dòng)機(jī)電源電壓時(shí)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(shí)的人為特性如圖所示：電壓越低,人工特性曲線越往左移;

電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩會(huì)大大降低;由于異步電動(dòng)機(jī)對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)非常敏感，運(yùn)行時(shí)，如電壓降低太多，會(huì)大大降低它的過(guò)載能力與啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，甚至使電動(dòng)機(jī)發(fā)生帶不動(dòng)負(fù)載或者根本不能啟動(dòng)的現(xiàn)象。例如，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在額定負(fù)載TN

下，即使

m=2，若電網(wǎng)電壓下降到70%UN

，則由于這時(shí)此外，電網(wǎng)電壓下降，在負(fù)載不變的條件下，將使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率S增大，電流增加，引起電動(dòng)機(jī)發(fā)熱甚至燒壞。電動(dòng)機(jī)也會(huì)停轉(zhuǎn)(2)定子電路串入電阻或電抗時(shí)的人工特性

定子電路串電阻或電抗時(shí)的人工機(jī)械特性如右圖中虛線2所示,1為電壓降低時(shí)的人工機(jī)械特性;

曲線2與曲線1相比較,最大轉(zhuǎn)矩要大一些.

在電動(dòng)機(jī)定子電路中外串電阻或電抗后，電動(dòng)機(jī)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(shí)的相似.。（3）改變定子電源頻率時(shí)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(shí)，電源電壓也要作相應(yīng)的變化，使U/f=C，這在實(shí)質(zhì)上是使電動(dòng)機(jī)氣隙磁通保持不變。

隨著頻率的降低,理想空載轉(zhuǎn)速只能在電源額定頻率以下調(diào)節(jié);轉(zhuǎn)速no減小,臨界轉(zhuǎn)差率Sm變大,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst增大,最大轉(zhuǎn)矩Tmax不變.（4）轉(zhuǎn)子電路串電阻時(shí)的人為特性轉(zhuǎn)子電路中的電阻為不變不變隨著串接電阻的增加而增大

此時(shí)的人為特性將是一根比固有特性較軟的一條曲線電路圖如右圖所示,三相轉(zhuǎn)子繞組通過(guò)滑環(huán)電刷機(jī)構(gòu)與外接電阻相聯(lián)接;

5．4三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性

采用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，對(duì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的主要要求如下。（1）有足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，保證生產(chǎn)機(jī)械能正常啟動(dòng)。一般場(chǎng)合下希望啟動(dòng)越快越好，以提高生產(chǎn)效率。即要求電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，否則電動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)。（2）在滿足啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求的前提下，啟動(dòng)電流越小越好。因?yàn)檫^(guò)大啟動(dòng)電流的沖擊，對(duì)于電網(wǎng)和電動(dòng)機(jī)本身都是不利的。（3）要求啟動(dòng)平滑，即要求啟動(dòng)時(shí)加速平滑，以減小對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的沖擊。（4）啟動(dòng)設(shè)備安全可靠，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。（5）啟動(dòng)過(guò)程中的功率損耗越小越好。其中，（1）和（2）兩條是衡量電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能的主要技術(shù)指標(biāo)。異步電動(dòng)機(jī)本身的啟動(dòng)特性為：

a.定子電流大，Ist=(5~7)IN異步電動(dòng)機(jī)在接入電網(wǎng)啟動(dòng)的瞬時(shí)，由于轉(zhuǎn)子處于靜止?fàn)顟B(tài)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以最快的相對(duì)速度（即同步轉(zhuǎn)速）切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出很大的轉(zhuǎn)子電勢(shì)和轉(zhuǎn)子電流，從而引起很大的定子電流異步電動(dòng)機(jī)的固有啟動(dòng)特性如圖所示：顯然，異步電動(dòng)機(jī)的這種啟動(dòng)性能和生產(chǎn)機(jī)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(dòng)方法。

b.啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小

啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)很低，因而啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩卻不大。一、鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)有直接啟動(dòng)和降壓?jiǎn)?dòng)兩種方法，采用什么啟動(dòng)方法，要根據(jù)實(shí)際情況而定。

1．直接啟動(dòng)（全壓?jiǎn)?dòng)）直接啟動(dòng)就是將電動(dòng)機(jī)的定子繞組通過(guò)閘刀開(kāi)關(guān)或接觸器直接接入電源，在額定電壓下進(jìn)行啟動(dòng)。

?特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)定子繞組的工作電壓和啟動(dòng)電壓相等。

?直接啟動(dòng)的條件：由于直接啟動(dòng)的啟動(dòng)電流很大，因此，在什么情況下采用直接啟動(dòng)，有關(guān)供電、動(dòng)力部門(mén)都有規(guī)定，主要取決于電動(dòng)機(jī)的功率與供電變壓器的容量之比值。一般在有獨(dú)立變壓器供電（即變壓器供動(dòng)力用電）的情況下，若電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)頻繁時(shí)，電動(dòng)機(jī)功率小于變壓器容量的20%時(shí)允許直接啟動(dòng)；若電動(dòng)機(jī)不經(jīng)常啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)功率小于變壓器容量的30%時(shí)也允許直接啟動(dòng)。

如果沒(méi)有獨(dú)立的變壓器供電（即與照明共用電源）的情況下，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)比較頻繁，則常按經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估算，滿足下列關(guān)系則可直接啟動(dòng)。例5.2：有一臺(tái)要求經(jīng)常啟動(dòng)的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，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(fù)載，問(wèn)可否直接啟動(dòng)？同樣的Ist/IN

比值，功率為多大的電動(dòng)機(jī)則不允許直接啟動(dòng)？解：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式算出故允許直接啟動(dòng)。

PN>24kW的電動(dòng)機(jī)不允許直接啟動(dòng)。

2．電阻或電抗器降壓?jiǎn)?dòng)

異步電動(dòng)機(jī)采用定子串電阻或電抗器的降壓?jiǎn)?dòng)原理接線圖如圖所示。啟動(dòng)時(shí)，接觸器1KM斷開(kāi)，KM閉合，將啟動(dòng)電阻串入定子電路，使啟動(dòng)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(dòng)機(jī)接上全部電壓而趨于穩(wěn)定運(yùn)行。

?啟動(dòng)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(dòng)的場(chǎng)合；

?不經(jīng)濟(jì)，在啟動(dòng)過(guò)程中，電阻器上消耗能量大，不適用于經(jīng)常啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，若采用電抗器代替電阻器，則所需設(shè)備費(fèi)較貴，且體積大。特點(diǎn)：

3．Y-

降壓?jiǎn)?dòng)

Y-

降壓?jiǎn)?dòng)的接線圖如圖所示:啟動(dòng)時(shí)，定子繞組接成星形；再接成三角形設(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(dòng)電流（線電流），Z為電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)每相繞組的等效阻抗。所以

Y-

降壓?jiǎn)?dòng)方法的特點(diǎn)：

?設(shè)備簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、啟動(dòng)電流??；

?啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，且啟動(dòng)電壓不能按實(shí)際需要調(diào)節(jié)，故只適用于空載或輕載啟動(dòng)的場(chǎng)合；?只適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接線為

的異步電動(dòng)機(jī)。4．自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)的原理接線圖如圖所示。副邊電壓與原邊電壓之比為變壓器原邊電流I1=KI2=K2Ist，即此時(shí)電網(wǎng)供電電流I1是直接啟動(dòng)時(shí)電流Ist的K2倍。特點(diǎn)：

?與Y-

降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)情況一樣，只是在Y-

降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)的為定值，而自耦變壓器啟動(dòng)時(shí)的K是可調(diào)節(jié)的，這就是此種啟動(dòng)方法優(yōu)于Y-

啟動(dòng)方法之處，當(dāng)然它的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也是全壓?jiǎn)?dòng)時(shí)的K2倍。

?

變壓器的體積大、重量重、價(jià)格高、維修麻煩，且啟動(dòng)時(shí)自耦變壓器處于過(guò)電流（超過(guò)額定電流）狀態(tài)下運(yùn)行，因此，不適于啟動(dòng)頻繁的電動(dòng)機(jī)。二、線繞式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法

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

1．逐級(jí)切除啟動(dòng)電阻法

主要是為了使整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中電動(dòng)機(jī)能保持較大的加速轉(zhuǎn)矩。啟動(dòng)過(guò)程如下如圖(a)所示：

2．頻敏變阻器啟動(dòng)法頻敏變阻器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)鐵心損耗很大的三相電抗器，鐵心由一定厚度的幾塊實(shí)心鐵板或鋼板疊成，一般做成三柱式，每柱上繞有一個(gè)線圈，三相線圈連成星形，然后接到線繞式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路.f2=Sf逐級(jí)切除電阻較難實(shí)現(xiàn)理想的啟動(dòng)，同時(shí)存在有勞動(dòng)強(qiáng)度大、增加附加設(shè)備、維修麻煩等缺點(diǎn)。采用頻敏變阻器來(lái)啟動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)：具有自動(dòng)平滑調(diào)節(jié)啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的特性。且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，無(wú)須經(jīng)常維修。缺點(diǎn)：功率因數(shù)低，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的增大受到限制，不能作調(diào)速電阻用。5．5三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性如在一定負(fù)載下，欲得到不同的轉(zhuǎn)速，可以由改變Tmax、變轉(zhuǎn)差率S、變磁極對(duì)數(shù)P和變頻率f四個(gè)參數(shù)入手，則相應(yīng)地有如下幾種調(diào)速方法?？傻卯惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速方程式為:

特點(diǎn)：

一、調(diào)壓調(diào)速改變電源電壓時(shí)的人為機(jī)械特性如圖所示：

改變電源電壓U時(shí)，人為特性曲線中Tmax變小，而不變。

對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，高速工作時(shí)，調(diào)速范圍不大。對(duì)于離心式通風(fēng)機(jī)設(shè)備的調(diào)速范圍稍寬一點(diǎn)。這種調(diào)速方法能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，但當(dāng)電壓降低時(shí)，轉(zhuǎn)矩按電壓的平方比例減少。所以調(diào)速范圍不大。定子串電阻和晶閘管調(diào)壓調(diào)速都屬于這種方法。二、轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速

當(dāng)然，這種調(diào)速方法只適用于線繞式異步電動(dòng)機(jī)，其啟動(dòng)電阻可兼作調(diào)速電阻用不變不變隨著串接電阻的增加而增大

轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速簡(jiǎn)單可靠，但它是有級(jí)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(shí)損耗大。所以，這種調(diào)速方法大多用在重復(fù)短期運(yùn)轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械中，如在起重運(yùn)輸設(shè)備中應(yīng)用非常廣泛。

特點(diǎn)：

保證改變極對(duì)數(shù)后轉(zhuǎn)向不變，要注意同時(shí)改變相序，設(shè)計(jì)控制線路時(shí)要特別注意。三、改變極對(duì)數(shù)調(diào)速A1X1A2X2AX反串聯(lián)，頭尾連接p=1的繞組接法A1X1A2X2AXp=2的繞組接法

用于多速鼠籠式電機(jī)，不需要平滑調(diào)速，只要幾個(gè)特定速度，以雙速電機(jī)使用最多。其主要是改變每相定子繞組中電流的方向，通過(guò)改變定子繞組接線方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。有兩種：四、變頻調(diào)速變頻調(diào)速就是改變電源電壓的頻率，從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。目前主要采用下圖所示的變頻裝置整流器~f1=50Hz逆變器-+M3~f可變

整流器先將50Hz的交流電變換為直流電，再由逆變器變換為頻率可調(diào)、電壓有效值也可調(diào)的三相交流電，供給鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。由此可得到電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速。5.6

三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性1、反饋制動(dòng)由于某種原因，使，S小于0，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)。此時(shí)轉(zhuǎn)子反向切割磁力線，故電流、轉(zhuǎn)矩均反向，T起制動(dòng)作用。異步電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)一樣，亦有三種制動(dòng)方式：反饋制動(dòng)、反接制動(dòng)和能耗制動(dòng)。

1）負(fù)載轉(zhuǎn)矩為位能性轉(zhuǎn)矩的起重機(jī)械在下放重物時(shí)的反饋制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。

2）電動(dòng)機(jī)在變極調(diào)速或變頻調(diào)速過(guò)程中，極對(duì)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(shí)的反饋制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。例如，某生產(chǎn)機(jī)械采用雙速電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。r/min；

低速運(yùn)行時(shí)為8極（2p=8）

高速運(yùn)行時(shí)為4極（2p=4）r/min；

如圖所示2、反接制動(dòng)a.電源反接

正轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，突然改變通電相序，特性曲線變到第三象限，由于慣性作用，N不能突變，只能過(guò)渡到第二象限。5.6

三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性由于電源反接，T變負(fù)，與N相反，成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，與負(fù)載轉(zhuǎn)矩一起，使電機(jī)減速并停止。abc過(guò)零時(shí)切斷電源,否則電動(dòng)機(jī)將反向啟動(dòng)。5.6

三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性由于反接制動(dòng)電流很大，應(yīng)在定子中串入電阻。特性曲線變?yōu)?，ade5.6

三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性b.倒拉反接制動(dòng)

使用在起重機(jī)下放位能負(fù)載時(shí)，為使下降速度不致太快，在轉(zhuǎn)子中串入較大的電阻。5.6

三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性

在位能性負(fù)載的作用下，電動(dòng)機(jī)沿曲線2減速過(guò)零，并在D點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。進(jìn)入第四象限后，N變負(fù)，S大于1，是反接制動(dòng)。它是一種能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的制動(dòng)狀態(tài)。5.6

三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性3、能耗制動(dòng)由于反接制動(dòng)在準(zhǔn)確停車(chē)上有困難，易造成反車(chē)，能量損耗也較大。能耗制動(dòng)是先斷開(kāi)電源，加低壓直流電于定子，建立一個(gè)固定不變的磁場(chǎng)。5.6

三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)的電流與該磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生與實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)方向相反的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在它的作用下，電動(dòng)機(jī)迅速下降并能準(zhǔn)確停車(chē)。5.6

三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性特點(diǎn)：平穩(wěn)，停車(chē)準(zhǔn)確缺點(diǎn)：制動(dòng)時(shí)需要外加相應(yīng)設(shè)備5．7單相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

特點(diǎn)：

1.為小容量的電動(dòng)機(jī)，從幾瓦到幾百瓦；

2.由單相交流電源供電的旋轉(zhuǎn)電機(jī)；

3.具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、運(yùn)行可靠等一系列優(yōu)點(diǎn)。所以單相異步電動(dòng)機(jī)被廣泛用于電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、電唱機(jī)、吸塵器、醫(yī)療器械及自動(dòng)控制裝置中。5．7單相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

定子放單相繞組（其中通220V單相交流電）轉(zhuǎn)子一般用鼠籠式。定子轉(zhuǎn)子定子繞組220V~

NS當(dāng)定子繞組產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)增加時(shí)，根據(jù)右手螺旋定則和左手定則，可知轉(zhuǎn)子導(dǎo)條左、右受力大小相等方向相反，所以沒(méi)有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在電流正半周在電機(jī)系統(tǒng)中，常把磁通大小隨時(shí)間做正弦變化的磁場(chǎng)稱(chēng)脈動(dòng)磁場(chǎng)，其磁場(chǎng)曲線一個(gè)空間軸線固定而大小按正弦規(guī)律變化的脈動(dòng)磁場(chǎng)（用磁感應(yīng)強(qiáng)度B表示），可以分解成兩個(gè)轉(zhuǎn)速相等而方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為：兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速為：

脈動(dòng)磁場(chǎng)的分解④④⑥⑥⑧⑧

②②

-

+③③⑦⑦⑨⑨⑤⑤①①

+

-

兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)分別作用于鼠籠式轉(zhuǎn)子而產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的轉(zhuǎn)矩。若此時(shí)用手拔動(dòng)它，轉(zhuǎn)子便順著拔動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，最后達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。單相異步電動(dòng)機(jī)沒(méi)有啟動(dòng)能力，但一經(jīng)推動(dòng)后，它卻能轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。

（1）在脈動(dòng)磁場(chǎng)作用下的單相異步電動(dòng)機(jī)沒(méi)有啟動(dòng)能力，即啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為零；（2）單相異步電動(dòng)機(jī)一旦啟動(dòng)，它能自行加速到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，其旋轉(zhuǎn)方向不固定，完全取決于啟動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向。因此，要解決單相異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用問(wèn)題，首先必須解決它的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩問(wèn)題。二、單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法

單相異步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)若能產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，就可以建立啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩而自行啟動(dòng)，下面介紹常見(jiàn)的單相異步電動(dòng)機(jī)。

電容分相式異步電動(dòng)機(jī)電容分相式異步電動(dòng)機(jī)的接線原理圖。當(dāng)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(shí)，通電后能在定、轉(zhuǎn)子氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng).在此旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，鼠籠轉(zhuǎn)子將跟著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)一起旋轉(zhuǎn)。

若在啟動(dòng)繞組BY支路中，接入一離心開(kāi)關(guān)QC，如圖所示。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值附近時(shí)，借離心力的作用，將QC打開(kāi)，此后電動(dòng)機(jī)就成為單相運(yùn)行了，此種結(jié)構(gòu)型式的電動(dòng)機(jī)，稱(chēng)為電容分相式電動(dòng)機(jī)。也可不用離心開(kāi)關(guān)，即在運(yùn)行時(shí)并不切斷電容支路。值得指出，欲使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，不能像三相異步電動(dòng)機(jī)那樣掉換兩根電源線來(lái)實(shí)現(xiàn)，必須以掉換電容器C的串聯(lián)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)，即改變QB的接通位置，就可改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)。洗衣機(jī)中的電動(dòng)機(jī)，就是靠定時(shí)器中的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)這種切換的。4．8同步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理一、同步電動(dòng)機(jī)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(duì)稱(chēng)繞組，并通有對(duì)稱(chēng)三相交流電流）、機(jī)座以及端蓋等主要部件組成

轉(zhuǎn)子：包括主磁極、裝在主磁極上的直流勵(lì)磁繞組、特別設(shè)置的鼠籠型啟動(dòng)繞組、電刷以及集電環(huán)等主要部件。隱極式凸極式返回二、同步電動(dòng)機(jī)的工作原理和運(yùn)行特性

1．工作原理同步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理可用下圖來(lái)說(shuō)明。電樞繞組通以對(duì)稱(chēng)三相交流電流后，氣隙中便產(chǎn)生一電樞旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其旋轉(zhuǎn)速度為同步轉(zhuǎn)速在轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中通以直流電流后，同一空氣隙中，又出