三相異步電動(dòng)機(jī)的基本類型結(jié)構(gòu)和工作原理PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本類型結(jié)構(gòu)和工作三相異步電動(dòng)機(jī)的基本類型結(jié)構(gòu)和工作原理原理5.1.1 異步電機(jī)的基本類型與基本結(jié)構(gòu)異步電機(jī)的基本類型與基本結(jié)構(gòu)一、用途和分類一、用途和分類v三相異步電機(jī)主要用作電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)各種三相異步電機(jī)主要用作電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械，例如：風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)、機(jī)床生產(chǎn)機(jī)械，例如：風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)、機(jī)床、輕工及礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的脫粒機(jī)和、輕工及礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的脫粒機(jī)和粉碎機(jī)、農(nóng)副產(chǎn)品中的加工機(jī)械等等。粉碎機(jī)、農(nóng)副產(chǎn)品中的加工機(jī)械等等。第1頁/共149頁第2頁/共149頁v在民用生活中，電扇、洗衣機(jī)、電冰箱和在民用生活中，電扇、洗衣機(jī)、電冰箱和空調(diào)器等一般由單

2、相異步電動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)?？照{(diào)器等一般由單相異步電動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)。第3頁/共149頁 結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、價(jià)格低廉結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行效率較、運(yùn)行可靠、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行效率較高并具有適用的工作特性。高并具有適用的工作特性。第4頁/共149頁缺點(diǎn)缺點(diǎn)： 功率因數(shù)較差，電機(jī)在運(yùn)行過程功率因數(shù)較差，電機(jī)在運(yùn)行過程中必須從電網(wǎng)吸收感性無功功率，因中必須從電網(wǎng)吸收感性無功功率，因此它的功率因數(shù)總小于此它的功率因數(shù)總小于1。第5頁/共149頁 異步電動(dòng)機(jī)的種類很多，從不同的角度看異步電動(dòng)機(jī)的種類很多，從不同的角度看，有不同的分類法，常見的有：，有不同的分類法，常見的有：按定子相數(shù)分按

3、定子相數(shù)分單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī) 兩相異步電動(dòng)機(jī)兩相異步電動(dòng)機(jī) 三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)第6頁/共149頁按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分繞線型異步電動(dòng)機(jī)繞線型異步電動(dòng)機(jī)鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)第7頁/共149頁按定子繞組供電電源相數(shù)按定子繞組供電電源相數(shù)按轉(zhuǎn)子繞組的結(jié)構(gòu)按轉(zhuǎn)子繞組的結(jié)構(gòu)單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)兩相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)兩相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)繞線式異步電動(dòng)機(jī)繞線式異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，堅(jiān)固，成本低，運(yùn)行性能不如繞線式結(jié)構(gòu)簡單，堅(jiān)固，成本低，運(yùn)行性能不如繞線式通過外串電阻改善電機(jī)的啟動(dòng)，調(diào)速等性能通過外串電阻

4、改善電機(jī)的啟動(dòng)，調(diào)速等性能分類小結(jié)：分類小結(jié)：第8頁/共149頁二、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)二、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)第9頁/共149頁第10頁/共149頁第11頁/共149頁感應(yīng)電機(jī)感應(yīng)電機(jī)定子定子繞組繞組定子定子鐵心鐵心 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子機(jī)座機(jī)座 籠型籠型轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組繞線型繞線型定子定子 端蓋、軸承、風(fēng)扇等端蓋、軸承、風(fēng)扇等第12頁/共149頁 三相異步電動(dòng)機(jī)的定子部分在結(jié)構(gòu)上和同步電三相異步電動(dòng)機(jī)的定子部分在結(jié)構(gòu)上和同步電機(jī)的定子部分完全相同。機(jī)的定子部分完全相同。 對中、小容量的低壓異步電動(dòng)機(jī)，通常定子三對中、小容量的低壓異步電動(dòng)機(jī)，通常定子三相繞組的六個(gè)出線頭都引出，這

5、樣可根據(jù)需要靈活相繞組的六個(gè)出線頭都引出，這樣可根據(jù)需要靈活地接成地接成“Y”形或形或“D”形。形。U1 V1 W1U1 V1 W1W2 U 2 V2W2 U2 V2D聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)Y聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)第13頁/共149頁 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子部分結(jié)構(gòu)類型主要有兩三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子部分結(jié)構(gòu)類型主要有兩種：種：鼠籠型鼠籠型和和繞線型繞線型。 鼠籠型轉(zhuǎn)子鼠籠型轉(zhuǎn)子繞組由插入每個(gè)轉(zhuǎn)子槽中的導(dǎo)條和繞組由插入每個(gè)轉(zhuǎn)子槽中的導(dǎo)條和兩側(cè)的短路端環(huán)構(gòu)成，如果去掉轉(zhuǎn)子鐵心，剩余的兩側(cè)的短路端環(huán)構(gòu)成，如果去掉轉(zhuǎn)子鐵心，剩余的轉(zhuǎn)子繞組就像一個(gè)松鼠籠子。轉(zhuǎn)子繞組就像一個(gè)松鼠籠子。鼠籠型轉(zhuǎn)子鐵心和繞組結(jié)構(gòu)示意圖第14頁/共149頁特

6、點(diǎn)特點(diǎn)：可以在轉(zhuǎn)子繞組中串入附加電阻，來：可以在轉(zhuǎn)子繞組中串入附加電阻，來改善電改善電機(jī)的啟動(dòng)性能或作轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)用機(jī)的啟動(dòng)性能或作轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)用。下圖是三相繞線型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。繞組的三個(gè)出線端子下圖是三相繞線型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。繞組的三個(gè)出線端子接到固定在轉(zhuǎn)軸上的三銅環(huán)上，通過電刷引出。接到固定在轉(zhuǎn)軸上的三銅環(huán)上，通過電刷引出。第15頁/共149頁5.1.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)運(yùn)行發(fā)電機(jī)運(yùn)行發(fā)電機(jī)運(yùn)行電磁制動(dòng)電磁制動(dòng) 異步電機(jī)外部條件發(fā)生變化時(shí)，有三種不異步電機(jī)外部條件發(fā)生變化時(shí)，有三種不同的運(yùn)行方式。同的運(yùn)行方式。定子接電網(wǎng)定子接電網(wǎng)轉(zhuǎn)子帶負(fù)載轉(zhuǎn)子帶負(fù)載定

7、子接電網(wǎng)定子接電網(wǎng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)定子接電網(wǎng)、轉(zhuǎn)子機(jī)械負(fù)載；定子接電網(wǎng)、轉(zhuǎn)子機(jī)械負(fù)載；應(yīng)用于升降機(jī)械等。應(yīng)用于升降機(jī)械等。第16頁/共149頁AXYCBZ鼠籠轉(zhuǎn)子鼠籠轉(zhuǎn)子、繞線式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子BlvBlivFF1nNS一、異步電動(dòng)機(jī)工作原理一、異步電動(dòng)機(jī)工作原理160 (r/fnpm i n）第17頁/共149頁 由于異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由于異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n n不等于同步不等于同步速速n n1 1 ，因此在描述異步電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)通常采用，因此在描述異步電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)通常采用轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率的概念。的概念。 轉(zhuǎn)差率的概念定義如下：把同步速轉(zhuǎn)差率的概念定義如下：把同步速n n1 1和和電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速電機(jī)轉(zhuǎn)子

8、轉(zhuǎn)速n n之差與同步速之差與同步速n n1 1的比值稱為的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用轉(zhuǎn)差率，用 s 表示：表示：11nnns 二、轉(zhuǎn)差率二、轉(zhuǎn)差率第18頁/共149頁1、電動(dòng)機(jī)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)狀態(tài) 0nnnn1 1 0s10s0 0 輸出機(jī)械輸出機(jī)械功率功率 定子：定子：e e1 1i i1a1a0 0 從電網(wǎng)吸收電功率從電網(wǎng)吸收電功率三、感應(yīng)電機(jī)三種運(yùn)行狀三、感應(yīng)電機(jī)三種運(yùn)行狀態(tài)態(tài) .e1i1a .e1i1a e2i2a . .e2i2a第19頁/共149頁電磁關(guān)系電磁關(guān)系 轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子： i2a2a、e2 2與電動(dòng)機(jī)狀態(tài)相反；與電動(dòng)機(jī)狀態(tài)相反；Tem與轉(zhuǎn)向相反，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。與轉(zhuǎn)向相反，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 定子：

9、定子：i1a1a與與i2a2a反方向；反方向；i1a1a與電動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)狀態(tài)相反，狀態(tài)相反，e1 1與電動(dòng)機(jī)狀態(tài)相同，與電動(dòng)機(jī)狀態(tài)相同，i1a1a 、e1 1同方向。同方向。 能量轉(zhuǎn)換關(guān)系能量轉(zhuǎn)換關(guān)系 轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子：T Temem 0 0 0 輸出電功率輸出電功率2、發(fā)電機(jī)狀態(tài)發(fā)電機(jī)狀態(tài) . .e2i2ae2i2a . .e1i1a e1i1a nn1 -nn1 - s0 s0第20頁/共149頁3 3、制動(dòng)狀態(tài)制動(dòng)狀態(tài) - - n0 n0 s s e2i2a . .e2i2a .e1i1a .e1i1a吸收電功率吸收機(jī)械功率吸收電功率吸收機(jī)械功率=轉(zhuǎn)子電阻熱損耗轉(zhuǎn)子電阻熱損耗電磁關(guān)系電磁關(guān)系

10、轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子：Tem與與n反方向反方向 Tem為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 定子：定子：i1a 、e1反方向。反方向。能量轉(zhuǎn)換關(guān)系能量轉(zhuǎn)換關(guān)系 轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子：Tem0吸收機(jī)械功率吸收機(jī)械功率 定子：定子：e1i1a0 從電網(wǎng)吸收電功率從電網(wǎng)吸收電功率第21頁/共149頁狀狀 態(tài)態(tài)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)電磁制動(dòng)電磁制動(dòng)n n與與s s關(guān)系關(guān)系nnnn1 10s10snnn1 1s0s0n n與與n n1 1反向，反向，n1n1E E1 1的的性質(zhì)性質(zhì)反電動(dòng)勢反電動(dòng)勢電源電動(dòng)勢電源電動(dòng)勢反電動(dòng)勢反電動(dòng)勢T T的的性質(zhì)性質(zhì)電磁驅(qū)動(dòng)電磁驅(qū)動(dòng)力矩力矩電磁阻力矩電磁阻力矩電磁阻力矩電磁阻力矩能量能量轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換電能電能

11、機(jī)機(jī)械能械能原動(dòng)機(jī)機(jī)械原動(dòng)機(jī)機(jī)械能能電能電能電能電能+ +機(jī)械能機(jī)械能內(nèi)部損耗內(nèi)部損耗三種運(yùn)行狀態(tài)小結(jié)三種運(yùn)行狀態(tài)小結(jié)第22頁/共149頁5.1.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的額定值三相異步電動(dòng)機(jī)的額定值1）額定功率）額定功率PN（kW）指額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)軸上指額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)軸上的輸出機(jī)械功率；的輸出機(jī)械功率；2）額定電壓）額定電壓 UN （V） 指加在繞組上的線電壓；指加在繞組上的線電壓；3）額定電流）額定電流 IN （A） 指定子繞組中的線電流；指定子繞組中的線電流；4）額定頻率）額定頻率f（Hz） 我國工業(yè)用頻率為我國工業(yè)用頻率為50Hz；5）額定功率因數(shù)）額定功率因數(shù) 指電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載指電動(dòng)機(jī)在額定

12、負(fù)載時(shí)定子側(cè)的功率因數(shù)；時(shí)定子側(cè)的功率因數(shù)；N cos第23頁/共149頁6）額定轉(zhuǎn)速）額定轉(zhuǎn)速 nN（r/min）指電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)指電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速；軸的轉(zhuǎn)速；7）電動(dòng)機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩計(jì)算式為）電動(dòng)機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩計(jì)算式為.思考：如果轉(zhuǎn)矩單位為思考：如果轉(zhuǎn)矩單位為kg m，該如何計(jì)算？，該如何計(jì)算？.)(min)/()(95502mNrnkWPTNNN 第24頁/共149頁 2）如銘牌上標(biāo)有）如銘牌上標(biāo)有“380V、D聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)”時(shí)，表示電時(shí)，表示電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)只能采用機(jī)正常運(yùn)行時(shí)只能采用“D”聯(lián)結(jié)，但是在電動(dòng)機(jī)啟聯(lián)結(jié)，但是在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中可接動(dòng)過程中可接380V電源，繞組采用電源

13、，繞組采用“Y”聯(lián)結(jié)，啟動(dòng)聯(lián)結(jié)，啟動(dòng)完畢，恢復(fù)完畢，恢復(fù)“D”聯(lián)結(jié)。聯(lián)結(jié)。對高壓電動(dòng)機(jī)：對高壓電動(dòng)機(jī)： 定子繞組只有三根出線，只要電源電壓符合電定子繞組只有三根出線，只要電源電壓符合電動(dòng)機(jī)銘牌電壓值便可使用。動(dòng)機(jī)銘牌電壓值便可使用。對于中低壓電動(dòng)機(jī)：對于中低壓電動(dòng)機(jī)： 1）如銘牌上標(biāo)有）如銘牌上標(biāo)有“380/220V、Y/D聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)”時(shí)，時(shí)，表示電源電壓為表示電源電壓為380V時(shí)，電機(jī)繞組采用時(shí)，電機(jī)繞組采用“Y”聯(lián)結(jié)；聯(lián)結(jié)；電源電壓為電源電壓為220V時(shí)，采用時(shí)，采用“D”聯(lián)結(jié)。聯(lián)結(jié)。第25頁/共149頁第26頁/共149頁第27頁/共149頁正方向按變壓器慣例2222111110jxrIE

14、jxrIEU第28頁/共149頁2222111110jxrIEjxrIEU第29頁/共149頁質(zhì)上是一個(gè)對稱的多相繞組。質(zhì)上是一個(gè)對稱的多相繞組。鼠籠轉(zhuǎn)子的極數(shù)恒等于定子繞鼠籠轉(zhuǎn)子的極數(shù)恒等于定子繞組的極數(shù)。組的極數(shù)。第30頁/共149頁nE1受到定子電壓平衡支配，決受到定子電壓平衡支配，決定了基波磁通定了基波磁通m，從而決定了，從而決定了激磁電流激磁電流Im。mNkNfE 111144. 4第31頁/共149頁二項(xiàng)為負(fù)載分量，用以抵消轉(zhuǎn)二項(xiàng)為負(fù)載分量，用以抵消轉(zhuǎn)子磁勢去磁作用，它與轉(zhuǎn)子磁子磁勢去磁作用，它與轉(zhuǎn)子磁勢大小相等方向相反。勢大小相等方向相反。LmIII11LmFFF11第32頁/共

15、149頁mNmIpkNmF111*9 . 0*2 11111*9 . 0*2IpkNmFN 22222*9 . 0*2IpkNmFN 22221111111*9 . 0*2*9 . 0*2*9 . 0*2IpkNmIpkNmIpkNmNNmN 第33頁/共149頁第34頁/共149頁22222111*9 . 0*2*9 . 0*2IpkNmIpkNmNN 222221IEmIEm第35頁/共149頁22222221rImrIm22222rxrxtg第36頁/共149頁ieeNNiNNkkEkEkNkNEkIIkNmkNmI阻抗變比阻抗變比變比變比壓壓電電電流變比電流變比 22221122211

16、12222mmmmmmRZIjXRIEIIIXjsRIEEjXIEU )(;);(1212221211111 第37頁/共149頁第38頁/共149頁n定子漏抗，由定子三定子漏抗，由定子三相電流聯(lián)合產(chǎn)生的漏磁通，相電流聯(lián)合產(chǎn)生的漏磁通，在定子每一相上引起的電抗。在定子每一相上引起的電抗。1x第39頁/共149頁1111126060sfnpnnnnnpf第40頁/共149頁轉(zhuǎn)磁勢和由定子電流所產(chǎn)生的定轉(zhuǎn)磁勢和由定子電流所產(chǎn)生的定子基波旋轉(zhuǎn)磁勢沒有相對運(yùn)動(dòng)子基波旋轉(zhuǎn)磁勢沒有相對運(yùn)動(dòng)。（磁勢平衡式不變）（磁勢平衡式不變）11226060snpsfpfn112nnsnnn第41頁/共149頁22122

17、2222122222244. 444. 4sxLsfLfxsEkNsfkNfEsmNmNs ssjxrIE2222011111jxrIEU電壓平衡式電壓平衡式頻率頻率 f f2 2=sf=sf1 1頻率頻率f f1 1第42頁/共149頁22222111*9 . 0*2*9 . 0*2IpkNmIpkNmNN 222221IEmIEm22222221rImrIm22222rxrxtg2222222jsxrEsjxrEIss22222222)1(jxssrrEjxsrEI第43頁/共149頁不變，保持定子電流的大小和相不變，保持定子電流的大小和相位不變，保持了損耗和功率不變。位不變，保持了損耗和

18、功率不變。第44頁/共149頁2222222jsxrEsjxrEIss第45頁/共149頁22222222)1(jxssrrEjxsrEI 折算為定子頻率的轉(zhuǎn)子電勢第46頁/共149頁第47頁/共149頁電功率電功率模擬軸上的機(jī)模擬軸上的機(jī)械功率械功率。ssr12ssr12ssrI1222ssrIm12222第48頁/共149頁電阻功率。電阻功率。n分析證明：附加電阻上消耗的電分析證明：附加電阻上消耗的電功率等于電機(jī)輸出的機(jī)械功率功率等于電機(jī)輸出的機(jī)械功率第49頁/共149頁各參數(shù)的物理意義各參數(shù)的物理意義：定子繞組的電阻定子繞組的電阻r1、漏抗、漏抗x1轉(zhuǎn)子繞組歸算后的電阻轉(zhuǎn)子繞組歸算后的電

19、阻r2、漏抗、漏抗x2定子鐵耗的等效電阻對應(yīng)主磁通的勵(lì)磁電抗等效機(jī)械負(fù)載的附加電阻第50頁/共149頁圖圖5-19 簡化簡化等效電路等效電路第51頁/共149頁五、相量圖五、相量圖異步電動(dòng)機(jī)的相量圖類似于變壓器相量圖。異步電動(dòng)機(jī)的相量圖類似于變壓器相量圖。 從轉(zhuǎn)子電路方程出發(fā)可以一步一步作出異步電機(jī)從轉(zhuǎn)子電路方程出發(fā)可以一步一步作出異步電機(jī)相量圖。相量圖。本節(jié)例題：本節(jié)例題：P230 例例5.2 例例5.3 第52頁/共149頁2E 22IXj 2I 22IsR 1 mI2I 1I1E 11IjX 1U11IR第53頁/共149頁第54頁/共149頁第55頁/共149頁第56頁/共149頁第5

20、7頁/共149頁v損耗特點(diǎn)損耗特點(diǎn) p p0 0 p pmecmec+p+pFeFe+p+padoado+m+m1 1I I0 02 2R R1 1 ( (因?yàn)橐驗(yàn)镮 I0小，小， 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子pCu 0 0 ) )從從p p0 0中扣除定子銅耗得中扣除定子銅耗得p p0 0 p p0 0=p p0 0- - m m1 1I I0 02 2R R1 1 = = p pmecmec+p+pFeFe+p+padoado第58頁/共149頁調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)U0定子定子： 從從1.11.3UN 開始降低、空載電流逐漸開始降低、空載電流逐漸減少，直到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)減少，直到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生明顯變化為止生明顯變化為止，記

21、錄測，記錄測量值量值U1 、 I I0 、 p0 、n 。得。得I I0 = f (U1 ) ，p0 = f (U1 )曲曲線，見圖線，見圖5-18。 U1UNP0I I0I I0P0圖5-18 空載特性v實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟第59頁/共149頁求鐵耗求鐵耗p p0 0=p=p0 0- m- m1 1I I0 02 2R R1 1 = = p pmecmec+p+pFeFe+p+padoado p pmecmec與電壓無關(guān)，與電壓無關(guān)，n n變化不大時(shí)變化不大時(shí)認(rèn)為是常數(shù)，認(rèn)為是常數(shù)， p pFeFe+p+padoado近似認(rèn)為與近似認(rèn)為與U U1 1的平方的平方（Bm的平方）成正比，的平方）成正

22、比， p p0 0與與U U1 12 2的關(guān)系曲線如圖的關(guān)系曲線如圖5-19。 p padoado相對較小，可用其它試驗(yàn)相對較小，可用其它試驗(yàn)將之與將之與p pFeFe分離，分離，從而求得從而求得p pFeFeU12 2P0 p pmecmecp pFeFe+p+padoadoUN2 2圖5-19 鐵損耗求取v空載參數(shù)空載參數(shù)第60頁/共149頁Z Z0 0 = Z= Z1 1+Z+Zm m Z Zm mZ Z0 0= = U U1010 / /I I0 0 R R0 0= = p p0 0 /m/m1 1I I0 0 2 2 電動(dòng)機(jī)空載，電動(dòng)機(jī)空載，s 0,轉(zhuǎn)子支路近似開路，轉(zhuǎn)子支路近似開路

23、，X Xm m = X= X0 0 - X- X1 1 X1 由短路試驗(yàn)測出；由短路試驗(yàn)測出； R Rm m = = p pFeFe / /I I0 0 2 2 參數(shù)參數(shù)20200RZX 第61頁/共149頁v試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件額定電源頻率額定電源頻率f1轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)，相當(dāng)于等效電路轉(zhuǎn)子側(cè)短路轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)，相當(dāng)于等效電路轉(zhuǎn)子側(cè)短路額定電流額定電流Ik=INv測量測量電壓電壓Uk短路損耗短路損耗(blocked-rotor losses) pkv計(jì)算計(jì)算短路參數(shù)短路參數(shù)r1+r2、x1+x2第62頁/共149頁U1 1從從UK K =0.4 U U1N1N開始逐漸降低，記錄定子繞組開始逐漸降低，記錄定子繞

24、組UK K 、I IK K 、P PK K ，作出短路特性如圖，作出短路特性如圖5-20。圖5-20 短路特性k第63頁/共149頁據(jù)短路特性，求出據(jù)短路特性，求出I I1N1N對應(yīng)的對應(yīng)的UK K 、I IK K 、 P PK K kv參數(shù)求取參數(shù)求取2k2kk2k1kkkkkRZXImpRIUZ 第64頁/共149頁 22m222m222m1k22m22m21kXXjRXxXRXXXXXjRXRRR 由等效電路由等效電路第65頁/共149頁21k21k2mXXXRRRXX 忽略勵(lì)磁回路的影響忽略勵(lì)磁回路的影響對大型電機(jī)，有對大型電機(jī)，有第66頁/共149頁1、相數(shù)、相數(shù) 轉(zhuǎn)子總導(dǎo)體數(shù)為轉(zhuǎn)子

25、總導(dǎo)體數(shù)為Z2，每導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢，每導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢大小相大小相同同，時(shí)間上相差的電角度為：，時(shí)間上相差的電角度為： =2=2 p/p/Z Z2 2 ，構(gòu)成一，構(gòu)成一個(gè)對稱的個(gè)對稱的Z2相相電動(dòng)勢系統(tǒng)，該電動(dòng)勢作用在結(jié)構(gòu)對電動(dòng)勢系統(tǒng)，該電動(dòng)勢作用在結(jié)構(gòu)對稱的稱的籠型繞組上，產(chǎn)生籠型繞組上，產(chǎn)生對稱的對稱的Z2相相電流，相鄰兩個(gè)電流，相鄰兩個(gè)導(dǎo)條之間電流相位差也是導(dǎo)條之間電流相位差也是 ，因此因此籠型轉(zhuǎn)子的相數(shù)籠型轉(zhuǎn)子的相數(shù)等于等于導(dǎo)條數(shù)導(dǎo)條數(shù)， Z Z2 2=m=m2 2 ，每相只有一根導(dǎo)條即每相只有一根導(dǎo)條即1/2匝匝，繞組系數(shù)為，繞組系數(shù)為1。一、籠型轉(zhuǎn)子的相數(shù)和極對數(shù)一、籠型轉(zhuǎn)子的相數(shù)

26、和極對數(shù)第67頁/共149頁2 極對數(shù)極對數(shù) 氣隙磁場極對數(shù)為氣隙磁場極對數(shù)為p,導(dǎo)條中感應(yīng)電流也是導(dǎo)條中感應(yīng)電流也是p對對，轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢也是轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢也是p對對極極。第68頁/共149頁圖圖5-23籠型轉(zhuǎn)子的參數(shù)籠型轉(zhuǎn)子的參數(shù)第69頁/共149頁 在圖在圖5-23中，每根導(dǎo)條的電阻為中，每根導(dǎo)條的電阻為RB、漏抗為、漏抗為XB，每段端環(huán)則為，每段端環(huán)則為RR、XR，將端環(huán)阻抗折算到導(dǎo)條里，將端環(huán)阻抗折算到導(dǎo)條里，有：，有：第70頁/共149頁故轉(zhuǎn)子每相電阻、電抗分別為：故轉(zhuǎn)子每相電阻、電抗分別為：因因m2= Z2 ， N2 =1/2， kN2 =1,折算到定子方的轉(zhuǎn)子電阻、電抗為：折算到定子方

27、的轉(zhuǎn)子電阻、電抗為：第71頁/共149頁第72頁/共149頁一、功率平衡方程式，電機(jī)效率一、功率平衡方程式，電機(jī)效率1、T型等效電路及其所表示的各種功率見圖型等效電路及其所表示的各種功率見圖5-24。2、異步電動(dòng)機(jī)從電源獲取電功率，即輸入功率、異步電動(dòng)機(jī)從電源獲取電功率，即輸入功率： 11111cos IUmP 第73頁/共149頁圖5-24 T型等效電路表示的各種功率第74頁/共149頁3、輸入功率首先經(jīng)定子繞組產(chǎn)生定子銅耗、輸入功率首先經(jīng)定子繞組產(chǎn)生定子銅耗 PempCu1pFe1pCu2padpmecP2功率功率流程圖流程圖 P112111RImpcu 第75頁/共149頁4、旋轉(zhuǎn)磁場掠

28、過定轉(zhuǎn)子鐵心，產(chǎn)生鐵耗：、旋轉(zhuǎn)磁場掠過定轉(zhuǎn)子鐵心，產(chǎn)生鐵耗： 定子鐵心與旋轉(zhuǎn)磁場相對轉(zhuǎn)速為定子鐵心與旋轉(zhuǎn)磁場相對轉(zhuǎn)速為n1較大，故鐵耗主要較大，故鐵耗主要為定子鐵耗：為定子鐵耗： 轉(zhuǎn)子鐵心與旋轉(zhuǎn)磁場相對轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)子鐵心與旋轉(zhuǎn)磁場相對轉(zhuǎn)速為sn1較小，故較小，故轉(zhuǎn)子鐵耗轉(zhuǎn)子鐵耗可以忽略不計(jì)可以忽略不計(jì)。 mmFeRImp211 sRImIEmppPPFecuem/cos2221222111 5、剩余功率將通過氣隙磁場感應(yīng)到轉(zhuǎn)子繞組，此一、剩余功率將通過氣隙磁場感應(yīng)到轉(zhuǎn)子繞組，此一功率稱為功率稱為電磁功率電磁功率：第76頁/共149頁6 6、電磁功率、電磁功率P Pemem首先提供轉(zhuǎn)子銅耗：首先提供

29、轉(zhuǎn)子銅耗： 7、剩余的電磁功率全部轉(zhuǎn)化為總的機(jī)械功率：、剩余的電磁功率全部轉(zhuǎn)化為總的機(jī)械功率： P Pmecmec= =m m1 1I I2 22 2(1-s) (1-s) R R2 2/s/s8、總的、總的機(jī)械功率一部分克服機(jī)械損耗和附加損耗，機(jī)械功率一部分克服機(jī)械損耗和附加損耗，其余功率為輸出的機(jī)械功率：其余功率為輸出的機(jī)械功率： P P2 2 = P= Pmecmec-p-pmec mec - - p padad22212RImpCu 第77頁/共149頁9、異步電動(dòng)機(jī)的功率平衡方程式：、異步電動(dòng)機(jī)的功率平衡方程式：10、幾個(gè)重要的關(guān)系：、幾個(gè)重要的關(guān)系： p pcu2cu2=sP=sP

30、emem P Pemem=m=m1 1 I I2 22 2R R2 2/s/sp pcu2 cu2 = = m m1 1 I I2 22 2R R2 2 P Pmecmec= =m m1 1I I2 22 2(1-s) (1-s) R R2 2/s/sP Pmecmec=(1-s)P=(1-s)Pemem =(1-s)p =(1-s)pcu2cu2/s/s P Pmec mec /P/Pem em =1-s=n/n=1-s=n/n1 111、效率、效率： = =P P2 2/ /P P1 1 * *100%100% pPpppppPPadcuFecu12112第78頁/共149頁二、轉(zhuǎn)矩平衡方

31、程二、轉(zhuǎn)矩平衡方程 T Temem=P=Pmecmec/ / =2=2 n/60=2n/60=2 (1-s)n(1-s)n1 1/60=(1-s)/60=(1-s) 1 1 - -機(jī)械角速度機(jī)械角速度 1 1 - -同步角速度同步角速度T T2 2=P=P2 2/ / 空載轉(zhuǎn)矩空載轉(zhuǎn)矩T T0 0=(p=(pmecmec+p+pad ad )/)/ 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩平衡方程為：矩平衡方程為： T Temem= T= T2 2 + T+ T0 0 T Temem=P=Pmecmec/ / = P= Pemem/ / 1 1例P234 例5.4第79頁/共149頁圖5-27 簡化等效電路第80頁/共149頁

32、電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 T 是三相異步電動(dòng)機(jī)最重要的物理量之一，是是三相異步電動(dòng)機(jī)最重要的物理量之一，是異步電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ，本節(jié)專題研究之。，本節(jié)專題研究之。一、一、電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩物理表達(dá)式物理表達(dá)式T Temem=P=Pemem/ / 1 1=1/=1/ 1 1* *(m(m1 1I I2 22 2R R2 2/s)=1/s)=1/ 1 1 * *m m1 1E E2 2II2 2coscos 2 2=p/=p/w w1 1 * * m m1 1E E2 2II2 2coscos 2 2 =p/( =p/(2 2 f f1 1) )* *m m1 1 E E2 2II2

33、2coscos2 2一、物理表達(dá)式一、物理表達(dá)式第81頁/共149頁w w1 1= =2 2 f f1 1= =2 2 n n1 1p p/60/60= = 1 1p p E E2 2= =4.444.44f f1 1N N1 1 m m k kN1N1T Temem=(pm=(pm1 1N N1 1k kN1N1/ / 2)2) m mI I2 2coscos2 2=C=CM M m mI I2 2 coscos2 2C CM M = pm= pm2 2N N2 2k kN2N2/ / 2 2 對已制成電機(jī)對已制成電機(jī)C CM M為常數(shù)。為常數(shù)。第82頁/共149頁22cosICTMem電磁

34、轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩物理表達(dá)式物理表達(dá)式對成品電機(jī)對成品電機(jī) C CM M為常數(shù)。為常數(shù)。2222NMkNpmC 第83頁/共149頁參數(shù)表達(dá)式描述參數(shù)表達(dá)式描述電磁轉(zhuǎn)矩與參數(shù)的關(guān)系電磁轉(zhuǎn)矩與參數(shù)的關(guān)系. .1、P Pemem=m=m1 1I I2 22 2R R2 2/s/sT Temem=P=Pemem/ / 1 1為：為： 其中：其中： 1 1= =2 2 f f1 1/p/p 22122122111emXXsRRsRUm1T 第84頁/共149頁 U U1 1 、 f f1 1為常數(shù)時(shí)，電機(jī)參數(shù)不變，則為常數(shù)時(shí)，電機(jī)參數(shù)不變，則T Temem僅與僅與s s有關(guān)有關(guān)。轉(zhuǎn)矩與定子的相電壓轉(zhuǎn)矩與定子

35、的相電壓U U1 1的平方成正比。所以，電源電的平方成正比。所以，電源電壓的變動(dòng)對轉(zhuǎn)矩的影響很大。壓的變動(dòng)對轉(zhuǎn)矩的影響很大。 22122122111emXXsRRsRUm1T 第85頁/共149頁 2 T 2 Temem=f(s)=f(s)曲線（曲線（圖圖5-26） 在電源電壓在電源電壓U1和轉(zhuǎn)子電阻和轉(zhuǎn)子電阻R2 一定的情況下，一定的情況下，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系曲線轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系曲線 T Temem=f(s)=f(s)或轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線矩的關(guān)系曲線 n = f (Temem)，稱為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特，稱為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線。性曲線。 三種運(yùn)行狀態(tài)：電動(dòng)，發(fā)電，制動(dòng)三種運(yùn)行狀態(tài)：

36、電動(dòng)，發(fā)電，制動(dòng)第86頁/共149頁n1n=0 0s0電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向一致電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向一致驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩-電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)Motor sn1 T1 n0電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反制動(dòng)轉(zhuǎn)矩反制動(dòng)轉(zhuǎn)矩-制動(dòng)運(yùn)行制動(dòng)運(yùn)行Breaking 啟動(dòng)點(diǎn)第87頁/共149頁圖5-26 異步電機(jī)的T Temem=f(s)=f(s)曲線第88頁/共149頁1 1、s=0,n=ns=0,n=n1 1 ,e,e2 2 =i=i2 2 =0=0， T Temem=0=02 2、當(dāng)當(dāng)s s較小時(shí)，較小時(shí)， T Temem與與s s近似成正比；當(dāng)近似成正比；當(dāng)s s很大時(shí)，很大時(shí)，T

37、Temem與與 s s 成反比成反比( (以雙曲線為漸近線以雙曲線為漸近線) )，有最大轉(zhuǎn)矩，有最大轉(zhuǎn)矩T Tmaxmax存在。存在。s=0s=0 ，T Temem ，e e2 2 , , i i2 2 （ s較小時(shí)，較小時(shí)，T Temem表達(dá)式分母中表達(dá)式分母中R R2 2/s/s 值很大，可忽略值很大，可忽略 ，故，故s s ，T Temem ）; ;S S繼續(xù)繼續(xù) ，T Temem 不多；不多；S S較大時(shí)，較大時(shí)，s s ,T Temem , ,( (s s較大時(shí)，分母中較大時(shí)，分母中R R2 2/s/s 值變小，值變小，X X遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于R R， 成為主要部分，故成為主要部分，故s

38、s ，T Temem 不多不多 ; S S較大時(shí)，較大時(shí)， T Temem = =T Temmaxemmax后，后， s s ,T Temem ）第89頁/共149頁圖5-29 轉(zhuǎn)子回路串電阻對 T Temem=f(s)=f(s)曲線的影響T T2 2+T+T0 0abcn=0n= n1 1d調(diào)速前調(diào)速前n n n n1 1 n na a n nb b n nc c n nd d第90頁/共149頁 3 最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 過載能力過載能力1）異步電動(dòng)機(jī)的）異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線機(jī)械特性曲線T-s上有一個(gè)最高點(diǎn)上有一個(gè)最高點(diǎn)，稱為稱為最大轉(zhuǎn)矩或臨界轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩或臨界轉(zhuǎn)矩。最大轉(zhuǎn)矩可以根據(jù)高等數(shù)

39、學(xué)中求極值的方法求得。最大轉(zhuǎn)矩可以根據(jù)高等數(shù)學(xué)中求極值的方法求得。 221212memXXRRs, 0dsdT 求得求得令：令：第91頁/共149頁最大電磁轉(zhuǎn)矩為：最大電磁轉(zhuǎn)矩為： 1 1= =2 2 f f1 1/p/p+ +號(hào)表示電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，號(hào)表示電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，- -號(hào)表示發(fā)電機(jī)狀態(tài)號(hào)表示發(fā)電機(jī)狀態(tài)通常通常R R1 12 2（ X X1 1 + +X X2 2 ）2 2，故，故R R1 12 2可略去，上兩式可略去，上兩式簡化為：簡化為：)XX(2Um1T212111max 2212112111maxXXRR2Um1T)XX(Rs212m 第92頁/共149頁2）過載能力）過載能力kM最大轉(zhuǎn)

40、矩與額定轉(zhuǎn)矩之比：最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比： k kM M =T=Tmaxmax /T TN N （一般在（一般在1.6-2.2之間，起重，冶金電動(dòng)機(jī)之間，起重，冶金電動(dòng)機(jī)2-3） 第93頁/共149頁3）幾個(gè)重要結(jié)論）幾個(gè)重要結(jié)論 最大轉(zhuǎn)矩與電網(wǎng)電壓的平方成正比；最大轉(zhuǎn)矩與電網(wǎng)電壓的平方成正比； 最大轉(zhuǎn)矩近似于漏電抗反比最大轉(zhuǎn)矩近似于漏電抗反比 最大轉(zhuǎn)矩的位置可以由轉(zhuǎn)子電阻的大小來調(diào)整；最大轉(zhuǎn)矩的位置可以由轉(zhuǎn)子電阻的大小來調(diào)整；（調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電阻時(shí)（調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電阻時(shí) T Temem=f(s)=f(s)曲線的變化見圖曲線的變化見圖5-295-29）最大轉(zhuǎn)矩的值與轉(zhuǎn)子電阻值沒有關(guān)系。最大轉(zhuǎn)矩的值與轉(zhuǎn)子電

41、阻值沒有關(guān)系。第94頁/共149頁4、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 (啟動(dòng)瞬間電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)瞬間電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩)1）在在T Temem表達(dá)式表達(dá)式中中 令令s=1，得，得2 ）如果希望啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于最大電磁轉(zhuǎn)矩，則令如果希望啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于最大電磁轉(zhuǎn)矩，則令sm = 1,可得：可得： 3 ）對繞線式電動(dòng)機(jī)當(dāng)轉(zhuǎn)子對繞線式電動(dòng)機(jī)當(dāng)轉(zhuǎn)子回路回路串電阻串電阻R Rstst串串，且，且 時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于最大電時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于最大電磁轉(zhuǎn)矩。磁轉(zhuǎn)矩。 22122122111stXXRRRUm1T 21st2XXRR 串串21st2XXRR 串串第95頁/共149頁4 4 ）幾個(gè)重要結(jié)論幾個(gè)重要結(jié)論 異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

42、轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比；異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比； 總漏抗越大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩越??；總漏抗越大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩越??； 繞線式異步電動(dòng)機(jī)可在轉(zhuǎn)子回路串適當(dāng)?shù)碾娮枰栽隼@線式異步電動(dòng)機(jī)可在轉(zhuǎn)子回路串適當(dāng)?shù)碾娮枰栽龃髥?dòng)轉(zhuǎn)矩；大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩； 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩最大時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩最大。21st2XXRR 串串第96頁/共149頁通過銘牌數(shù)據(jù)求取通過銘牌數(shù)據(jù)求取電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的方法的方法一、由一、由s sm m=R=R2 2/(/( X X1 1 + +X X2 2 )， X X1 1 + +X X2 2 =R=R2 2/s sm m 代入代入T Tmax max =m=m1 1pUpU1 1

43、2 2/4/4 f f1 1 ( ( X X1 1 + +X X2 2 )得：得：T Tmax max = m= m1 1pUpU1 12 2/ /（4 4 f f1 1 * * R R2 2/ /s sm m ）第97頁/共149頁例：例：P238 例例5.5mmmaxemssss2TT 三、實(shí)用表達(dá)式三、實(shí)用表達(dá)式)1kk(ss2MMNm 第98頁/共149頁 異步電動(dòng)機(jī)的工作特性是指在額定電壓及額定頻異步電動(dòng)機(jī)的工作特性是指在額定電壓及額定頻率下，電動(dòng)機(jī)的主要物理量（轉(zhuǎn)速、定子電流、電率下，電動(dòng)機(jī)的主要物理量（轉(zhuǎn)速、定子電流、電磁轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)及效率等）隨輸出功率變化的關(guān)磁轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)

44、及效率等）隨輸出功率變化的關(guān)系曲線。系曲線。 利用等值電路來計(jì)算工作特性。利用等值電路來計(jì)算工作特性。第99頁/共149頁一、轉(zhuǎn)差率特性一、轉(zhuǎn)差率特性 隨著負(fù)載功率的增加，電磁功率增加，隨著負(fù)載功率的增加，電磁功率增加， 轉(zhuǎn)子電流需要增大，故轉(zhuǎn)差率隨輸出功率轉(zhuǎn)子電流需要增大，故轉(zhuǎn)差率隨輸出功率增大而增大。增大而增大。轉(zhuǎn)差率sP2)(2Pfs 第100頁/共149頁adFecucupppppPP 2122 銅耗隨負(fù)載的變化而變化（與負(fù)載電流平方正銅耗隨負(fù)載的變化而變化（與負(fù)載電流平方正比）；鐵耗和機(jī)械損耗近似不變；比）；鐵耗和機(jī)械損耗近似不變； 可變損耗等于不變損耗時(shí)電機(jī)達(dá)到最大效率?？勺儞p耗等

45、于不變損耗時(shí)電機(jī)達(dá)到最大效率。 額定效率在額定效率在74-94%之間；最大效率發(fā)生在之間；最大效率發(fā)生在(0.7-1.0)倍額定效率處倍額定效率處第101頁/共149頁 空載時(shí)，定子電流基本上用來產(chǎn)生主磁通，有空載時(shí)，定子電流基本上用來產(chǎn)生主磁通，有功功率很小，功率因數(shù)很低；功功率很小，功率因數(shù)很低； 負(fù)載電流增大，輸入電流有功分量增大，功率負(fù)載電流增大，輸入電流有功分量增大，功率因數(shù)升高因數(shù)升高 額定功率附近功率因數(shù)額定功率附近功率因數(shù)達(dá)到最大值。達(dá)到最大值。 負(fù)載繼續(xù)增大，轉(zhuǎn)子漏負(fù)載繼續(xù)增大，轉(zhuǎn)子漏電抗增大（漏電抗與頻電抗增大（漏電抗與頻率正比）功率因數(shù)下降率正比）功率因數(shù)下降。P2功率因

46、數(shù)cos1第102頁/共149頁四、電磁轉(zhuǎn)矩特性四、電磁轉(zhuǎn)矩特性 Temf（P2） 轉(zhuǎn)速的變換范圍很小，轉(zhuǎn)速的變換范圍很小，從空載到滿載，轉(zhuǎn)速略有從空載到滿載，轉(zhuǎn)速略有下降下降 異步電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 22PT 轉(zhuǎn)矩曲線為一個(gè)上翹的曲轉(zhuǎn)矩曲線為一個(gè)上翹的曲線。線。電磁轉(zhuǎn)矩TP2第103頁/共149頁 空載時(shí)電流很小，隨著負(fù)載電流增大，電機(jī)的空載時(shí)電流很小，隨著負(fù)載電流增大，電機(jī)的輸入電流增大。輸入電流增大。五、定子電流特性五、定子電流特性 I1f（P2）)(21IIIm 電流I1P2第104頁/共149頁效率效率 P2轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率s功率因數(shù)功率因數(shù)cos 1電流電流I1電磁轉(zhuǎn)

47、矩電磁轉(zhuǎn)矩T第105頁/共149頁5.4.1 異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)5.4.2 異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)5.4.3 異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速第106頁/共149頁1.啟動(dòng)過程啟動(dòng)過程 電動(dòng)機(jī)從電動(dòng)機(jī)從靜止靜止到達(dá)到到達(dá)到正常工作轉(zhuǎn)速正常工作轉(zhuǎn)速(額定轉(zhuǎn)額定轉(zhuǎn)速速)的過程。的過程。 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)第107頁/共149頁2.2.啟動(dòng)電流啟動(dòng)電流I Istst1 1）n=0,s=1n=0,s=1, ,異步電機(jī)對電網(wǎng)呈現(xiàn)短路阻抗異步電機(jī)對電網(wǎng)呈現(xiàn)短路阻抗ZK，流過它的穩(wěn)態(tài)電流稱，流過它的穩(wěn)態(tài)電流稱啟動(dòng)電流啟動(dòng)電流。2 2）利用簡化等效電路，忽略勵(lì)磁支路，則啟利用簡化等效電路

48、，忽略勵(lì)磁支路，則啟動(dòng)電流為：動(dòng)電流為： 一般籠型一般籠型異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)Z ZKIKI* *= =0.140.25,在額定電壓下在額定電壓下直接啟動(dòng)，直接啟動(dòng)， I Istst * = 47，即，即啟動(dòng)電流倍數(shù)啟動(dòng)電流倍數(shù)k kI = I Ist st / I IN N = 47.第108頁/共149頁 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)kst = 0.9 1.3 1）啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大的原因啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大的原因(1)啟動(dòng)電流大，阻抗壓降大，感應(yīng)電勢啟動(dòng)電流大，阻抗壓降大，感應(yīng)電勢E小小，磁通小磁通??；(2)s=1時(shí)，時(shí)，轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)轉(zhuǎn)子的功率因數(shù) cos 2很低很低(0.250.4)。3.啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)

49、轉(zhuǎn)矩第109頁/共149頁 I2大，但大，但啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst =CM mI2 cos 2 不大，它與不大，它與額定轉(zhuǎn)矩之比值約為額定轉(zhuǎn)矩之比值約為0.91.3例、例、 I Istst * = 6， m m*=0.5, coscos 2 2 =0.3,則則T Tst*=0.9第110頁/共149頁 如果啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩過小，就不能在滿載下啟動(dòng)，應(yīng)設(shè)如果啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩過小，就不能在滿載下啟動(dòng)，應(yīng)設(shè)法提高。但啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也不能過大，否則，會(huì)使傳動(dòng)法提高。但啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也不能過大，否則，會(huì)使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)收到?jīng)_擊而損壞。機(jī)構(gòu)收到?jīng)_擊而損壞。第111頁/共149頁2）異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)特點(diǎn)）異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)特點(diǎn) 啟動(dòng)電

50、流較大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大啟動(dòng)電流較大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大。3）啟動(dòng)要求）啟動(dòng)要求 (1)Tst足夠大；足夠大； (2)Ist不能太大；不能太大； (3)縮短啟動(dòng)時(shí)縮短啟動(dòng)時(shí)間；間； (4)啟動(dòng)設(shè)備簡單可靠啟動(dòng)設(shè)備簡單可靠。為此必須采用適當(dāng)?shù)膯?。為此必須采用適當(dāng)?shù)膯?dòng)方法。動(dòng)方法。第112頁/共149頁 電動(dòng)機(jī)容量相對于電動(dòng)機(jī)容量相對于電網(wǎng)容量很小時(shí)電網(wǎng)容量很小時(shí)，可以，可以直接直接啟啟動(dòng)；如果生產(chǎn)機(jī)械動(dòng)；如果生產(chǎn)機(jī)械對轉(zhuǎn)矩要求不大對轉(zhuǎn)矩要求不大，則只考慮，則只考慮限制限制電流電流；如生產(chǎn)機(jī)械；如生產(chǎn)機(jī)械對轉(zhuǎn)矩要求較高，則既要限制電對轉(zhuǎn)矩要求較高，則既要限制電流，又要保證需要的轉(zhuǎn)矩流，又要保證需要的轉(zhuǎn)矩。

51、 4）決定異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方法的原則決定異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方法的原則第113頁/共149頁5 5）啟動(dòng)方法）啟動(dòng)方法（1 1）籠形籠形異步電動(dòng)機(jī)的異步電動(dòng)機(jī)的直接啟動(dòng)直接啟動(dòng)、降壓啟動(dòng)降壓啟動(dòng)（定子繞組串電阻或者電抗；定子繞組串電阻或者電抗；星星-三角啟動(dòng)；三角啟動(dòng)；應(yīng)應(yīng)用自耦變壓器啟動(dòng)用自耦變壓器啟動(dòng) ）（2 2）繞線式）繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)：異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)：轉(zhuǎn)子串電阻分轉(zhuǎn)子串電阻分級(jí)啟動(dòng)級(jí)啟動(dòng) ；轉(zhuǎn)子串聯(lián)頻敏變阻器啟動(dòng)轉(zhuǎn)子串聯(lián)頻敏變阻器啟動(dòng) 第114頁/共149頁一、一、直接啟動(dòng)直接啟動(dòng)1、直接啟動(dòng)就是利用閘刀開關(guān)或接觸器將、直接啟動(dòng)就是利用閘刀開關(guān)或接觸器將電動(dòng)機(jī)定電動(dòng)機(jī)定子繞組直接接到額

52、定電壓電網(wǎng)上子繞組直接接到額定電壓電網(wǎng)上。見下圖。見下圖2、特點(diǎn)：啟動(dòng)設(shè)備及操作簡單，啟動(dòng)電流較大。、特點(diǎn)：啟動(dòng)設(shè)備及操作簡單，啟動(dòng)電流較大。3、現(xiàn)代設(shè)計(jì)的小容量、現(xiàn)代設(shè)計(jì)的小容量（7.5kW）鼠籠式電動(dòng)機(jī)本身都允許）鼠籠式電動(dòng)機(jī)本身都允許直接啟動(dòng)。直接啟動(dòng)。對于功率對于功率較大功率的異步電動(dòng)機(jī)通常都采較大功率的異步電動(dòng)機(jī)通常都采用降壓啟動(dòng)用降壓啟動(dòng)。第115頁/共149頁圖 直接啟動(dòng)接線圖直接啟動(dòng)接線圖第116頁/共149頁 4、直接啟動(dòng)條件直接啟動(dòng)條件：設(shè)備和操作簡單，在設(shè)備和操作簡單，在電網(wǎng)容電網(wǎng)容量相對較大量相對較大的情況下采用。的情況下采用。 頻繁啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)頻繁啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)：電動(dòng)機(jī)容量

53、：電動(dòng)機(jī)容量/供電變壓器容量供電變壓器容量20%允許直接啟動(dòng)；（允許直接啟動(dòng)；（母線壓降不大于母線壓降不大于10%10%） 不頻繁啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)不頻繁啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)：電動(dòng)機(jī)容量：電動(dòng)機(jī)容量/供電變壓器容供電變壓器容量量30%允許直接啟動(dòng)；（允許直接啟動(dòng)；（母線壓降不大于母線壓降不大于15%15%） 如果如果沒有獨(dú)立的供電變壓器沒有獨(dú)立的供電變壓器，則限制電網(wǎng)電壓，則限制電網(wǎng)電壓降不能超過降不能超過5%。第117頁/共149頁1.1.降壓啟動(dòng)（降壓啟動(dòng)（籠形籠形） 降壓啟動(dòng)降壓啟動(dòng)就是在電動(dòng)機(jī)就是在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)時(shí)，降低降低其定子繞組其定子繞組上所加的上所加的電壓電壓。其目的就是要減小啟動(dòng)電流。降壓。

54、其目的就是要減小啟動(dòng)電流。降壓啟動(dòng)通常采用下面的幾種方法。啟動(dòng)通常采用下面的幾種方法。二、降壓啟動(dòng)（籠形）二、降壓啟動(dòng)（籠形）第118頁/共149頁1）定子串電抗降壓啟動(dòng)）定子串電抗降壓啟動(dòng)（1）在定子繞組中）在定子繞組中串聯(lián)電抗或電阻串聯(lián)電抗或電阻都能降低啟動(dòng)電都能降低啟動(dòng)電流，但串電阻啟動(dòng)能耗較大，只用于小容量電機(jī)中流，但串電阻啟動(dòng)能耗較大，只用于小容量電機(jī)中。 一般一般采用采用定子繞組串聯(lián)電抗降壓啟動(dòng)。定子繞組串聯(lián)電抗降壓啟動(dòng)。第119頁/共149頁圖圖 定子繞組串電阻、串電抗降壓啟動(dòng)接線圖定子繞組串電阻、串電抗降壓啟動(dòng)接線圖第120頁/共149頁（2）定子繞組串聯(lián)電抗降壓啟動(dòng)及全壓啟動(dòng)

55、等效）定子繞組串聯(lián)電抗降壓啟動(dòng)及全壓啟動(dòng)等效電路如圖電路如圖5-29。圖圖5-29定子繞組串聯(lián)電抗降壓啟動(dòng)及全壓啟動(dòng)等效電路定子繞組串聯(lián)電抗降壓啟動(dòng)及全壓啟動(dòng)等效電路第121頁/共149頁（3）若串電抗降壓及全壓啟動(dòng)電機(jī)端電壓之比為：）若串電抗降壓及全壓啟動(dòng)電機(jī)端電壓之比為： UX/U N =1/a 則此兩種情況下電網(wǎng)提供的線電流之比為：則此兩種情況下電網(wǎng)提供的線電流之比為： I Istst/I/IstN stN = = U UX X/U/U N N =1/a =1/a降壓啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩降壓啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩T Tstst與全壓啟動(dòng)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與全壓啟動(dòng)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩T TstNstN之比為：之比為： T Tsts

56、t/T/TstN stN =(U=(UX X/U/U N N) )2 2=1/a=1/a2 2 （4 4）在已知）在已知a a時(shí)，可由下述方法求出所串電抗值時(shí)，可由下述方法求出所串電抗值X X 。 R Rk k2 2+(X+(Xk k+X+X ) )2 2 = a= a2 2(R(Rk k2 2+ X+ Xk k2 2) )第122頁/共149頁2. 用星形用星形三角形（三角形（Y-）啟動(dòng)器啟動(dòng)）啟動(dòng)器啟動(dòng)（1）只）只有有在在正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成三角形正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成三角形且且其三相繞組首尾六個(gè)端子全部引出來的電動(dòng)機(jī)才其三相繞組首尾六個(gè)端子全部引出來的電動(dòng)機(jī)才采用采用Y-啟動(dòng)器啟動(dòng)。啟

57、動(dòng)器啟動(dòng)。第123頁/共149頁（2）Y -啟動(dòng)接線圖啟動(dòng)接線圖 啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)時(shí)，K2投向投向“啟動(dòng)啟動(dòng)”位置，然后合上位置，然后合上K1 ，電動(dòng)機(jī)低壓啟動(dòng)，轉(zhuǎn)速上升。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近正，電動(dòng)機(jī)低壓啟動(dòng)，轉(zhuǎn)速上升。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近正常運(yùn)行轉(zhuǎn)速時(shí)，將常運(yùn)行轉(zhuǎn)速時(shí)，將K2投向投向“運(yùn)行運(yùn)行”位置，電機(jī)位置，電機(jī)繞組繞組 接法，在全壓下運(yùn)行。接法，在全壓下運(yùn)行。第124頁/共149頁運(yùn)運(yùn)行行Y啟啟動(dòng)動(dòng)K1BXACY Z圖圖5-30 Y -啟動(dòng)接線圖啟動(dòng)接線圖AYZXBC.K2第125頁/共149頁（3） Y -接時(shí)的電路：見圖接時(shí)的電路：見圖5-31圖圖5-31 Y -換接啟動(dòng)等效電路換接啟動(dòng)等效電路第126頁

58、/共149頁（4） Y -降壓啟動(dòng)與全壓啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流關(guān)系降壓啟動(dòng)與全壓啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流關(guān)系Y接定子接定子端相電壓端相電壓UX/直接啟動(dòng)定子直接啟動(dòng)定子端相電壓端相電壓 U N =1/ 3Y啟動(dòng)時(shí)定子啟動(dòng)時(shí)定子相電流相電流Ist/直接啟動(dòng)時(shí)定子直接啟動(dòng)時(shí)定子相電流相電流I st=1/ 3Y啟動(dòng)時(shí)電網(wǎng)線啟動(dòng)時(shí)電網(wǎng)線電流電流Ist/直接啟動(dòng)時(shí)電網(wǎng)線直接啟動(dòng)時(shí)電網(wǎng)線電流電流IstN =1/3第127頁/共149頁（5 5） Y -降壓啟動(dòng)與全壓啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩關(guān)系降壓啟動(dòng)與全壓啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩關(guān)系 Y啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst/直接啟動(dòng)時(shí)直接啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩TstN=(UX/U N)2=1/

59、3第128頁/共149頁（6） Y -啟動(dòng)器價(jià)格便宜，操作簡單，是小型啟動(dòng)器價(jià)格便宜，操作簡單，是小型異步電動(dòng)機(jī)常用的啟動(dòng)方法。異步電動(dòng)機(jī)常用的啟動(dòng)方法。 國產(chǎn)國產(chǎn)Y系列系列4kW以上電動(dòng)機(jī)定子繞組均采用接以上電動(dòng)機(jī)定子繞組均采用接法，以便用法，以便用Y -啟動(dòng)方法啟動(dòng)。啟動(dòng)方法啟動(dòng)。第129頁/共149頁1)自耦降壓啟動(dòng)是利用三相自耦變壓器將電動(dòng)機(jī)在自耦降壓啟動(dòng)是利用三相自耦變壓器將電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過程中的端電壓降低，其接線如圖啟動(dòng)過程中的端電壓降低，其接線如圖5-32所示。所示。自耦變壓器備有抽頭自耦變壓器備有抽頭，以便，以便得到不同的電壓得到不同的電壓（例如（例如國產(chǎn)國產(chǎn)自耦變壓器一般有三個(gè)

60、抽頭，分接自耦變壓器一般有三個(gè)抽頭，分接電壓分別為電壓分別為額定電壓的額定電壓的73%73%、64%64%、55%55%），根據(jù)對啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的），根據(jù)對啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求而選用。要求而選用。2)2)自耦降壓啟動(dòng)適用于自耦降壓啟動(dòng)適用于容量較大的或正常運(yùn)行時(shí)聯(lián)容量較大的或正常運(yùn)行時(shí)聯(lián)成星形成星形不能采用三角啟動(dòng)器的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。不能采用三角啟動(dòng)器的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。3.自耦變壓器降壓啟動(dòng)自耦變壓器降壓啟動(dòng)第130頁/共149頁工工作作啟啟動(dòng)動(dòng)圖圖5-32 自耦變壓器降壓啟動(dòng)接線圖自耦變壓器降壓啟動(dòng)接線圖第131頁/共149頁3) 自耦變壓器降壓啟動(dòng)自耦變壓器降壓啟動(dòng)時(shí)的等效電路時(shí)的等效電路圖圖5-