異步電動機習題課件

異步電動機習題課類別、結構和基本概念工作原理功率與電磁轉(zhuǎn)矩運行與機械特性2023/12/51異步電動機習題類別、結構和基本概念三相感應電機轉(zhuǎn)速為n，定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為n1，當n＜n1時為

運行狀態(tài)；當n＞n1時為

運行狀態(tài)；當n與n1反向時為

運行狀態(tài)。一臺三相八極感應電動機接在電網(wǎng)中，空載運行時轉(zhuǎn)速為735轉(zhuǎn)/分，此時轉(zhuǎn)差率為

，轉(zhuǎn)子電勢的頻率為

。當轉(zhuǎn)差率為0.04時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為

，轉(zhuǎn)子的電勢頻率為

。國產(chǎn)額定轉(zhuǎn)速為1450r/min的三相感應電動機為（）極電機。A2；B4；C6；D8。2023/12/52異步電動機習題工作原理籠型三相感應電動機的額定轉(zhuǎn)速下降10%，該電機轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動勢相對于定子的轉(zhuǎn)速（）。A上升10%；B下降10%；C上升1/（1+10%）；D不變。三相異步電動機氣隙增大，其他條件不變，則空載電流（）。A增大；B減??；C不變；D不能確定。鐵心飽和程度增加，則感應電機的激磁電抗

。在機械和工藝容許的條件下，感應電機的氣隙越小越好。三相感應電動機的功率因數(shù)總是滯后的。2023/12/53異步電動機習題異步電動機運行時，定子電動勢的頻率是多少？轉(zhuǎn)子電動勢的頻率為多少？定子電流的產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動勢以什么速度截切定子，又以什么速度截切轉(zhuǎn)子？轉(zhuǎn)子電流的產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動勢以什么速度截切轉(zhuǎn)子，又以什么速度截切定子？它與定子旋轉(zhuǎn)磁動勢的相對速度是多少？答：定子電動勢頻率為f1；轉(zhuǎn)子電動勢頻率為f2=sf1；定子電流產(chǎn)生的定子旋轉(zhuǎn)磁動勢以n1的速度截切定子，又以n1-n的速度截切轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢以n2=sn1的速度截切轉(zhuǎn)子，以n2+n=n1的速度截切定子，它與定子旋轉(zhuǎn)磁動勢的相對速度為（n2+n）-n1=0。2023/12/54異步電動機習題一臺三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速為1470r/min，電源頻率為50Hz。在a.起動瞬間，b.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速的2/3時，c.轉(zhuǎn)差率為0.02時三種情況下，試求：（1）定子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速n1-1；（2）定子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n1-2；（3）轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n2-2；（4）轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速n2-1；（5）轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。2023/12/55異步電動機習題定、轉(zhuǎn)子磁動勢之間的速度關系n1nn2n2=n1–n=sn1不論轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速

n等于多大，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場和定子旋轉(zhuǎn)磁場總是以同一轉(zhuǎn)速在空間旋轉(zhuǎn)著。兩者的相對轉(zhuǎn)速為零。定、轉(zhuǎn)子磁勢在空間相對靜止是一切電機能正常運行的必要條件。2023/12/56異步電動機習題在繞線式異步電動機中，如果將定子三相繞組短接，并且通過滑環(huán)向轉(zhuǎn)子三相繞組通入三相電流。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場若為順時針方向，這時電動機能轉(zhuǎn)嗎？轉(zhuǎn)向如何？答：電動機以逆時針方向旋轉(zhuǎn)，原理如圖所示：2023/12/57異步電動機習題NS轉(zhuǎn)子三相繞組通入三相正弦交流電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)速為n1、轉(zhuǎn)向為順時針方向，并假定圖示瞬間，轉(zhuǎn)子磁場極性N、S如圖所示（上面為N極，下面為S極，產(chǎn)生此極性的轉(zhuǎn)子電流，右面三個導體為⊙，左面三個導體為⊕）。2023/12/58異步電動機習題轉(zhuǎn)子磁場旋轉(zhuǎn)結果，在定子繞組中感應三相電動勢,方向如圖所示（用“右手定則”），由于定子三相繞組短接，便有三相電流流過，該電流的有功分量（與電動勢同相）與轉(zhuǎn)子磁場相互作用，定子導體便受到圖示方向力的作用（由“左手定則”判斷），形成順時針方向的轉(zhuǎn)矩，它企圖使定子沿順時針方向旋轉(zhuǎn)。但由于定子靜止不動，它必對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個大小相等的反作用力，對轉(zhuǎn)軸形成一個逆時針方向的轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)。NS2023/12/59異步電動機習題功率與電磁轉(zhuǎn)矩感應電動機的功率圖2023/12/510異步電動機習題輸入功率定子銅損定子鐵損電磁功率轉(zhuǎn)子銅損機械功率輸出功率2023/12/511異步電動機習題2023/12/512異步電動機習題如果有一臺三相感應電動機運行在轉(zhuǎn)差率為s=0.25，此時通過氣隙傳遞的功率有（）。A25%的轉(zhuǎn)子銅耗；B75%是轉(zhuǎn)子銅耗；C75%是輸出功率；D25%是總機械功率。三相感應電動機電磁轉(zhuǎn)矩的大小和（）成正比A電磁功率；B輸出功率；C輸入功率；D總機械功率。三相異步電動機的額定功率是指額定運行時的

功率。如果感應電動機運行時轉(zhuǎn)差率為s，則電磁功率、機械功率和轉(zhuǎn)子銅耗之間的比例是

。2023/12/513異步電動機習題一臺6極異步電動機，PN=28kW，UN=380V，

f1=50Hz，nN=950轉(zhuǎn)/分。額定負載時，pcu1+pFe=2.2kW，pmec=1.1kW。（機械和附加損耗）計算額定負載時的sN、pcu2、ηN、I1和f2。2023/12/514異步電動機習題解：磁極對數(shù)：同步轉(zhuǎn)速：額定轉(zhuǎn)差率：2023/12/515異步電動機習題總機械功率：轉(zhuǎn)子銅損：輸入功率：2023/12/516異步電動機習題效率：定子電流：轉(zhuǎn)子電動勢頻率：2023/12/517異步電動機習題解:（1）例：一臺Y225M-4型的三相異步電動機，定子繞組△結，額定數(shù)據(jù)為：P2N=45kW，nN=1480r/min，UN=380V，

N=92.3%，cos

N=0.88，Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：（1）額定電流IN?（2）額定轉(zhuǎn)差率sN?（3）額定轉(zhuǎn)矩TN、最大轉(zhuǎn)矩Tmax、和起動轉(zhuǎn)矩TN。2023/12/518異步電動機習題（2）由nN=1480r/min，可知p=2（四極電動機）（3）2023/12/519異步電動機習題上例中，如果負載轉(zhuǎn)矩為510.2N?m,問在U=UN和U′=0.9UN兩種情況下電動機能否起動？解：U=UN時，Tst=551.8N?m>510.2N?m，能起動在U′=0.9UN時，不能起動

2023/12/520異步電動機習題T-s曲線電壓下降時漏抗增大時轉(zhuǎn)子電阻增大時2023/12/521異步電動機習題異步電動機帶額定負載運行，且負載轉(zhuǎn)矩不變，若電源電壓下降過多時，對電動機的Tmax、Tst、Φ1、I1、I2、s

及η有何影響？2023/12/522異步電動機習題答：因為，而sm與U1無關，因而電源電壓下降后其Tem-s曲線如圖所示。2023/12/523異步電動機習題正常工作時，穩(wěn)定運行于a點，其對應轉(zhuǎn)差率為sa。當電壓下降過多，則電磁轉(zhuǎn)矩下降更多，當Tm<TL則電動機就停轉(zhuǎn)，定、轉(zhuǎn)子電流急速增大，若無保護，則繞組會因過熱而燒毀。2023/12/524異步電動機習題電壓下降Tm>TL，則穩(wěn)定運行于b

點（不停轉(zhuǎn)），但此時：Tmax減小、Tst減小、Ф0減小、

s增大、I2增大、η降低2023/12/525異步電動機習題例：三相異步電動機在一定的負載轉(zhuǎn)矩下運行時，如電源電壓降低，電動機的轉(zhuǎn)矩、電流及轉(zhuǎn)速有無變化？解：電動機電磁轉(zhuǎn)矩T

U12

，當電源電壓下降低時，電磁轉(zhuǎn)矩減小，使轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率增加，轉(zhuǎn)子電流和定子電流都會增大。穩(wěn)定時電磁轉(zhuǎn)矩等于機械負載轉(zhuǎn)矩，但轉(zhuǎn)矩降低了，定、轉(zhuǎn)子電流卻增大了。過程如下：

使T=TC

。2023/12/526異步電動機習題運行與機械特性2023/12/527異步電動機習題生產(chǎn)機械運行時，常用負載轉(zhuǎn)矩標志其負載的大小。不同的生產(chǎn)機械的轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化規(guī)律不同，用負載轉(zhuǎn)矩特性來表征，即生產(chǎn)機械的轉(zhuǎn)速n與負載轉(zhuǎn)矩TL之間的關系。各種生產(chǎn)機械特性大致可歸納為以下3種類型。生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性2023/12/528異步電動機習題1恒轉(zhuǎn)矩負載特性恒轉(zhuǎn)矩負載指生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩的大小不隨轉(zhuǎn)速n變化，這種特性稱為恒轉(zhuǎn)矩負載特性。根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩的方向特點又分為反抗性和位能性負載兩種。2023/12/529異步電動機習題反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載特點是負載轉(zhuǎn)矩的大小不變，負載轉(zhuǎn)矩的方向始終與生產(chǎn)機械運動的方向相反，總是阻礙電動機的運轉(zhuǎn)。當電動機的旋轉(zhuǎn)方向改變時，負載轉(zhuǎn)矩的方向也隨之改變，始終是阻轉(zhuǎn)矩。軋鋼機和機床的平移機構等。2023/12/530異步電動機習題位能性恒轉(zhuǎn)矩負載特點是負載轉(zhuǎn)矩由重力作用產(chǎn)生，不論生產(chǎn)機械運動的方向變化與否，負載轉(zhuǎn)矩的大小和方向始終不變。起重設備提升重物時，負載轉(zhuǎn)矩為阻轉(zhuǎn)矩，其作用方向與電動機旋轉(zhuǎn)方向相反，當下放重物時，負載轉(zhuǎn)矩變?yōu)轵?qū)動轉(zhuǎn)矩，其作用方向與電動機旋轉(zhuǎn)方向相同，促使電動機旋轉(zhuǎn)。2023/12/531異步電動機習題恒功率負載的方向特點是屬于反抗性負載；大小特點是當轉(zhuǎn)速變化時，負載從電動機吸收的功率為恒定值。

即負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比。一些機床切削加工：車床粗加工時，切削量大，（大），用低速擋；精加工時，切削量小，（?。?，用高速擋。2恒功率負載特性2023/12/532異步電動機習題3通風機型負載特性通風機型負載的方向特點是屬于反抗性負載；大小特點是負載轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)速n的平方成正比，即式中K——比例常數(shù)風機、水泵、油泵等。2023/12/533異步電動機習題應該指出，以上3類是典型的負載特性。實際生產(chǎn)機械的負載特性常為幾種類型負載的相近或綜合。例如起重機提升重物時，電動機所受到的除位能性負載轉(zhuǎn)矩外，還要克服系統(tǒng)機械摩擦所造成的反抗性負載轉(zhuǎn)矩，所以電動機軸上的負載轉(zhuǎn)矩應是上述兩個轉(zhuǎn)矩之和。2023/12/534異步電動機習題一臺50Hz、380伏的異步電動機若運行于60Hz、380伏的電網(wǎng)上，設輸出功率保持不變，問下列各量怎么變化？1）激磁電抗、激磁電流和電動機的功率因數(shù)；2）同步轉(zhuǎn)速和額定電流時的電機轉(zhuǎn)速；3）最大轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)差率；4）起動轉(zhuǎn)矩；5）電機效率。本題題意為頻率增加，輸出功率不變。2023/12/535異步電動機習題（1）勵磁電抗增大；勵磁電流減小；功率因數(shù)增大，因I0減小所導致。（2）同步轉(zhuǎn)速增大；額定電流時轉(zhuǎn)速增大，工作點由a至b，額定轉(zhuǎn)速nN增加。（3）最大轉(zhuǎn)矩下降，臨界轉(zhuǎn)差率減小。（4）起動轉(zhuǎn)矩下降。（5）電動機效率升高。Temabnanb0S12n2023/12/536異步電動機習題一臺鼠籠異步電動機，原來轉(zhuǎn)子是銅條，后因損壞改成鑄鋁，如輸出同樣功率，在通常情況下，sN、cosφ1、η1、I1N、sm、Tmax、Tst

有何變化？答：鋁的電阻率比銅大，故轉(zhuǎn)子由銅條改為鋁條，實為增加轉(zhuǎn)子繞組電阻r2，其Tem-s曲線如圖曲線1。2023/12/537異步電動機習題TemTmaxabSbSa0S112Sm（1）sN增大，由圖知，工作點由a（sa）變至b（sb）。（2）cosφ1不變，因轉(zhuǎn)子電阻改變不影響電機從電網(wǎng)吸取的勵磁功率，故無功功率不變，由于輸出功率不變，則電機從電網(wǎng)吸取的有功功率基本不變，忽略電機損耗，所以基本不變。2023/12/538異步電動機習題（3）ηN下降：由于s增大，故轉(zhuǎn)子銅損增加，I1稍有增大，故定子銅損也稍大，而鐵損不變，機械損耗pmec

因

s

增大n

減小而稍有減小，但其減小幅度不及轉(zhuǎn)子繞組銅損增大幅度，故總損耗增加，效率降低。（4）I1N有所增大，因P2不變，cosφ1不變，ηN下降。（5）sm增大，因為sm∝r2′。（6）Tmax不變。（7）Tst增大。TemTmaxabSbSa0S112Sm2023/12/539異步電動機習題硬特性：負載變化時，轉(zhuǎn)速變化不大，運行特性好。軟特性：負載增加時，轉(zhuǎn)速下降較快，但起動轉(zhuǎn)矩大，起動特性好。

硬特性（R2小）軟特性（R2大）機械特性的軟硬不同場合應選用不同的電機。如金屬切削，選硬特性電機；重載起動則選軟特性電機。2023/12/540異步電動機習題三相異步電動機的單相運行三相異步電動機在運行過程中，若其中一相與電源斷開，就成為單相電動機運行。此時電動機仍將繼續(xù)轉(zhuǎn)動。若此時還帶動額定負載，則勢必超過額定電流，時間一長，會使電動機燒壞。這種情況往往不易察覺，在使用電動機時必須注意。如果三相異步電動機在起動前就斷了一線，則不能起動，此時只能聽到嗡嗡聲，這時電流很大，時間長了，也會使電動機燒壞。2023/12/541異步電動機習題定義：電動機接上電源，從靜止狀態(tài)到穩(wěn)定運行的過程，簡稱啟動。主要指標：啟動轉(zhuǎn)矩越大越好。啟動電流越小越好。啟動時間啟動設備三相異步電動機的啟動2023/12/542異步電動機習題鼠籠式電機啟動性能不好，表現(xiàn)為：啟動電流大，啟動轉(zhuǎn)矩不大，鼠籠式電機啟動性能2023/12/543異步電動機習題啟動電流大的原因2023/12/544異步電動機習題啟動轉(zhuǎn)矩小的原因2023/12/545異步電動機習題很大的啟動電流在線路的阻抗上引起很大的電壓降，導致與電動機接在一個電網(wǎng)中的其它設備運行受到影響。啟動電流大的影響2023/12/546異步電動機習題鼠籠式異步電動機的啟動有兩種啟動方法：直接啟動和降壓啟動2023/12/547異步電動機習題直接啟動（全壓啟動）直接用開關把定子繞組接到電源上。優(yōu)點：設備簡單，操作方便。缺點：啟動電流大。2023/12/548異步電動機習題三相電源開關熔斷器俗稱“保險”三相電動機操作時直接合上開關K電動機就啟動，最終達到穩(wěn)定運行狀態(tài)。2023/12/549異步電動機習題電機本身在設計時，已考慮到對其動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的要求，只要線路壓降不超過額定電壓的（10～15）%

均可用此方法啟動。發(fā)電廠由于供電容量大，一般都采取此方法。2023/12/550異步電動機習題降壓啟動降壓啟動就是在啟動時，降低加在電動機定子上的電壓，以減小啟動電流；運轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，再將電壓恢復到額定值。優(yōu)點：減小啟動電流，滿足系統(tǒng)要求。缺點：降低了啟動轉(zhuǎn)矩。只適用對啟動轉(zhuǎn)矩沒有要求，又需限制啟動電流的地方。2023/12/551異步電動機習題降壓啟動常用方法定子回路串電抗器啟動星-角（Y-△）換接啟動串接自耦補償器（自耦變壓器）啟動2023/12/552異步電動機習題定子回路串電抗器啟動電抗器2023/12/553異步電動機習題星-角（Y-△）換接啟動只適用于運行時定子繞組為△接線，且每相繞組有兩個引出端的三相電動機。2023/12/554異步電動機習題Y接線啟動電流僅為△接線的1/3。同樣啟動轉(zhuǎn)矩減小到只有△接線時的1/3。2023/12/555異步電動機習題星角轉(zhuǎn)接開關星角轉(zhuǎn)接開關2023/12/556異步電動機習題目前，國產(chǎn)系列三相異步電動機容量在以上時，均規(guī)定選用接法，以便于用戶選用星角換接啟動方法。適用于以下的電動機。2023/12/557異步電動機習題自耦補償器（自耦變壓器）啟動在啟動時串接自耦變壓器，通過自耦變壓器的變比（k）降壓后加在電動機上。優(yōu)點：比串聯(lián)電抗器限制電流大；和Y-△換接相比，不受定子接線限制，還可以改變變比靈活使用。缺點：設備費用高。2023/12/558異步電動機習題繞線式異步電動機的啟動繞線式異步電動機三相繞組一般接成Y形如果直接短接和鼠籠式異步電動機一樣。為改善啟動性能，可在轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)電阻。①、在轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)啟動變阻器②、在轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器2023/12/559異步電動機習題轉(zhuǎn)子串聯(lián)啟動變阻器2023/12/560異步電動機習題2023/12/561異步電動機習題串聯(lián)電阻，一方面增加轉(zhuǎn)子回路電阻，減少轉(zhuǎn)子和定子的啟動電流；另一方面提高轉(zhuǎn)子回路功率因數(shù)，增大轉(zhuǎn)子電流有功分量，也就是增大啟動轉(zhuǎn)矩。2023/12/562異步電動機習題當S=Sm=1，啟動轉(zhuǎn)矩等于最大轉(zhuǎn)矩，大大改善了啟動性能。2023/12/563異步電動機習題頻敏變阻器利用渦流原理（渦流損耗和電流頻率的平方成正比）。在轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器2023/12/564異步電動機習題啟動瞬間S=1，轉(zhuǎn)子電流頻率最大，則頻敏變阻器的鐵損和等效電阻最大，可以限制啟動電流，提高啟動轉(zhuǎn)矩。隨轉(zhuǎn)速升高，頻率下降，鐵損和等效電阻自動減少。保證啟動過程有較大轉(zhuǎn)矩。啟動結束切除頻敏變阻器，把轉(zhuǎn)子繞組短接。2023/12/565異步電動機習題黃銅紫銅深槽和雙鼠籠式異步電動機趨膚（集膚）效應2023/12/566異步電動機習題異步電動機的調(diào)速調(diào)速：指在電機負載不變情況下，人為改變電機的轉(zhuǎn)速。調(diào)速方法變極調(diào)速變轉(zhuǎn)差率調(diào)速變頻調(diào)速2023/12/567異步電動機習題變頻調(diào)速（無級調(diào)速）f=50Hz逆變器M3~整流器f1、U1可調(diào)+–~2023/12/568異步電動機習題變頻調(diào)速(無級調(diào)速)變頻調(diào)速方法恒轉(zhuǎn)距調(diào)速（f1<f1N）恒功率調(diào)速（f1>f1N）頻率調(diào)節(jié)范圍：0.5~幾百赫茲變頻調(diào)速方法可實現(xiàn)無級平滑調(diào)速，調(diào)速性能優(yōu)異，因而正獲得越來越廣泛的應用。2023/12/569異步電動機習題

變極調(diào)速

(有級調(diào)速)采用變極調(diào)速方法的電動機稱作雙速電機，由于調(diào)速時其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對調(diào)速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床等機床上。2023/12/570異步電動機習題

U11U21U12U22iip=2··U11U12U21U22··NNSS2023/12/571異步電動機習題U11U21U12U22ii??p=1U11··U12U21U22SN2023/12/572異步電動機習題變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線型電動機特有的一種調(diào)速方法。優(yōu)點是調(diào)速平滑、設備簡單、投資少缺點是能耗較大。這種調(diào)速方式廣泛應用于各種提升、起重設備中。變轉(zhuǎn)差率調(diào)速(無級調(diào)速)2023/12/573異步電動機習題Tonn'??TLTsoTLs

′s??2023/12/574異步電動機習題1.21.00.80.60.40.200.20.40.60.81.01.2三相異步電動機工作特性曲線2023/12/575異步電動機習題定性分析：異步電動機空載時，轉(zhuǎn)速n≈n1。隨著負載P2增大→轉(zhuǎn)速n略降→轉(zhuǎn)子感應電勢E2s增大→轉(zhuǎn)子電流I2s增大→電磁轉(zhuǎn)矩增大以平衡負載轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)速特性n=?(P2)為一條略微下降的曲線。1.轉(zhuǎn)速特性n=?(P2)或轉(zhuǎn)差率特性s=?(P2)2023/