電機學(xué)第5章 感應(yīng)電機

1、第第5 5章章 感應(yīng)電機感應(yīng)電機感應(yīng)電動機的主要用途：感應(yīng)電動機的主要用途： 感應(yīng)電機主要用作電動機使用，特殊場合也可作為發(fā)感應(yīng)電機主要用作電動機使用，特殊場合也可作為發(fā)電機使用。電機使用。感應(yīng)電動機的感應(yīng)電動機的優(yōu)點優(yōu)點: : 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、價格低廉、運行可靠、堅固耐簡單、容易制造、價格低廉、運行可靠、堅固耐用、環(huán)境適應(yīng)性強。用、環(huán)境適應(yīng)性強。 感應(yīng)電動機的感應(yīng)電動機的缺點缺點: : 功率因數(shù)較差。感應(yīng)電動機運行時，必須從電網(wǎng)里吸功率因數(shù)較差。感應(yīng)電動機運行時，必須從電網(wǎng)里吸收滯后的無功功率，它的功率因數(shù)總是小于。收滯后的無功功率，它的功率因數(shù)總是小于。感應(yīng)電動機的分類方法：感應(yīng)電

2、動機的分類方法：（1 1）按定子相數(shù)分有按定子相數(shù)分有單相；單相；三相；多相。三相；多相。（2 2）按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分有按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分有 繞線式；繞線式； 鼠籠式。后者又包鼠籠式。后者又包括單鼠籠感應(yīng)電動機、雙鼠籠感應(yīng)電動機和深槽式感應(yīng)電括單鼠籠感應(yīng)電動機、雙鼠籠感應(yīng)電動機和深槽式感應(yīng)電動機。動機。（3 3）按機殼的不同防護方式分：開啟式、防漏式、封閉按機殼的不同防護方式分：開啟式、防漏式、封閉式，防暴式。式，防暴式。（4 4）按電機的容量分：微電機；小型（按電機的容量分：微電機；小型（0.6-1000.6-100千瓦）；千瓦）；中型（中型（100-1000100-1000千瓦）；大型（千瓦）；大型（

3、10001000千瓦以上）。千瓦以上）。 此外，根據(jù)電機定子繞組上所加電壓的大小，又有高此外，根據(jù)電機定子繞組上所加電壓的大小，又有高壓和低壓感應(yīng)電動機之分。從其它角度看，還有高起動轉(zhuǎn)壓和低壓感應(yīng)電動機之分。從其它角度看，還有高起動轉(zhuǎn)矩感應(yīng)電機、高轉(zhuǎn)差率感應(yīng)電機、高轉(zhuǎn)速感應(yīng)電機等等。矩感應(yīng)電機、高轉(zhuǎn)差率感應(yīng)電機、高轉(zhuǎn)速感應(yīng)電機等等。5.1 5.1 感應(yīng)電機的結(jié)構(gòu)和運行狀態(tài)感應(yīng)電機的結(jié)構(gòu)和運行狀態(tài)1 1、感應(yīng)電機的結(jié)構(gòu)、感應(yīng)電機的結(jié)構(gòu) 感應(yīng)電機在結(jié)構(gòu)上主要由定子、轉(zhuǎn)子、氣隙組成。感應(yīng)電機在結(jié)構(gòu)上主要由定子、轉(zhuǎn)子、氣隙組成。1 1、定子：、定子： 定子由定子由機座機座、定子鐵心定子鐵心和和定子繞組

4、定子繞組三個部分組成的。三個部分組成的。定子鐵心：定子鐵心： 電動機磁路的一部分，裝在機座里。為了降低定子鐵電動機磁路的一部分，裝在機座里。為了降低定子鐵心損耗，定子鐵心用心損耗，定子鐵心用0.5mm0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成的，在硅厚的硅鋼片疊壓而成的，在硅鋼片的兩面還應(yīng)涂上絕緣漆。下圖為定子槽鋼片的兩面還應(yīng)涂上絕緣漆。下圖為定子槽, ,其中其中( (a a) )是開是開口槽，用于大中型容量的高壓感應(yīng)電動機；口槽，用于大中型容量的高壓感應(yīng)電動機；( (b b) )是半開口是半開口槽，用于中型槽，用于中型500V500V以下的感應(yīng)電動機；以下的感應(yīng)電動機；( (c c) )是半閉口槽，是半閉

5、口槽，用于低壓小型感應(yīng)電動機中，另外還有閉口槽。用于低壓小型感應(yīng)電動機中，另外還有閉口槽。機座：機座： 主要是為了固定與支撐定子鐵心。端蓋軸承還要支撐主要是為了固定與支撐定子鐵心。端蓋軸承還要支撐電機的轉(zhuǎn)子部分。因此，機座應(yīng)有足夠的機械強度和剛度。電機的轉(zhuǎn)子部分。因此，機座應(yīng)有足夠的機械強度和剛度。對中、小型感應(yīng)電動機，通常用鑄鐵或鑄鋁機座。對大型對中、小型感應(yīng)電動機，通常用鑄鐵或鑄鋁機座。對大型電機，一般采用鋼板焊接的機座。電機，一般采用鋼板焊接的機座。定子繞組：定子繞組： 定子繞組用絕緣的銅或鋁導(dǎo)線（電磁線）繞成，嵌在定子繞組用絕緣的銅或鋁導(dǎo)線（電磁線）繞成，嵌在定子槽內(nèi)。高壓大、中型容量

6、的感應(yīng)電動機定子繞組常定子槽內(nèi)。高壓大、中型容量的感應(yīng)電動機定子繞組常采采用用Y接接，只有三根引出線，如圖，只有三根引出線，如圖( (a a) )所示。對中、小容量所示。對中、小容量低壓感應(yīng)電動機，通常低壓感應(yīng)電動機，通常把定子三相繞組的六根把定子三相繞組的六根出線頭都引出來，根據(jù)出線頭都引出來，根據(jù)需要可接成需要可接成Y形或形或形，形，如圖如圖( (b b) )所示。所示。 定子鐵心散嵌線圈 三相對稱交流繞組模型2 2、轉(zhuǎn)子：、轉(zhuǎn)子： 轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)子軸組成。轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)子軸組成。轉(zhuǎn)子鐵心：轉(zhuǎn)子鐵心： 磁路的一部分，它用磁路的一部分，它用0.5mm0.5

7、mm厚的硅鋼片疊壓而成，固厚的硅鋼片疊壓而成，固定在轉(zhuǎn)軸上，整個轉(zhuǎn)子的外表呈圓柱形。定在轉(zhuǎn)軸上，整個轉(zhuǎn)子的外表呈圓柱形。轉(zhuǎn)子繞組：轉(zhuǎn)子繞組： 分為籠型和繞線型兩類。分為籠型和繞線型兩類。 1 1）籠型轉(zhuǎn)子：）籠型轉(zhuǎn)子：在轉(zhuǎn)子的每個槽里放上一根導(dǎo)體，在鐵心在轉(zhuǎn)子的每個槽里放上一根導(dǎo)體，在鐵心的兩端用端環(huán)連接起來，形成一個閉合的繞組。如果把的兩端用端環(huán)連接起來，形成一個閉合的繞組。如果把轉(zhuǎn)子鐵心拿掉，則可看出，剩下來的繞組形狀像個松鼠轉(zhuǎn)子鐵心拿掉，則可看出，剩下來的繞組形狀像個松鼠籠子。導(dǎo)條的材料有用銅的，也有用鑄鋁的?；\子。導(dǎo)條的材料有用銅的，也有用鑄鋁的。 2 2）繞線型轉(zhuǎn)子：）繞線型轉(zhuǎn)子：繞

8、線型轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)嵌放有用絕緣導(dǎo)線組繞線型轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)嵌放有用絕緣導(dǎo)線組成的三相繞組，一般都聯(lián)接成成的三相繞組，一般都聯(lián)接成Y形。轉(zhuǎn)子繞組的三條引線形。轉(zhuǎn)子繞組的三條引線分別接到三個集電環(huán)（滑環(huán)）上，用一套電刷裝置引出來，分別接到三個集電環(huán)（滑環(huán)）上，用一套電刷裝置引出來，如圖所示。這就可以如圖所示。這就可以把外接電阻串聯(lián)到轉(zhuǎn)子繞組回路里去，把外接電阻串聯(lián)到轉(zhuǎn)子繞組回路里去，以改善電動機的啟動性能或調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。以改善電動機的啟動性能或調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。 與籠型轉(zhuǎn)子相比，與籠型轉(zhuǎn)子相比，繞線型轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)較復(fù)繞線型轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價格稍貴，可靠性雜，價格稍貴，可靠性也低，因此只在要求起也低，因此

9、只在要求起動電流小，起動轉(zhuǎn)矩大，動電流小，起動轉(zhuǎn)矩大，或需平滑調(diào)速的場合使或需平滑調(diào)速的場合使用。用。3 3、氣隙：、氣隙： 感應(yīng)電動機的氣隙比同容量直流電動機的氣隙小得感應(yīng)電動機的氣隙比同容量直流電動機的氣隙小得多，在中、小型感應(yīng)電動機中，多，在中、小型感應(yīng)電動機中，氣隙氣隙一般為一般為0.22.0mmmm左左右。右。三相感應(yīng)電動機的工作原理三相感應(yīng)電動機的工作原理對稱三相繞組對稱三相繞組通入對稱三相電流通入對稱三相電流旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場(磁場能量磁場能量)旋轉(zhuǎn)磁場切旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組中轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生產(chǎn)生 e 和和 i轉(zhuǎn)子繞組在磁場中轉(zhuǎn)子繞組在磁場中受到電磁力的作用受到電磁

10、力的作用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來機械負載旋轉(zhuǎn)起來機械負載旋轉(zhuǎn)起來三相交流電能三相交流電能輸出機械能量輸出機械能量19三相感應(yīng)電動機的工作原理三相感應(yīng)電動機的工作原理 三相電源給定子繞組供電，產(chǎn)生以同步轉(zhuǎn)速旋三相電源給定子繞組供電，產(chǎn)生以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場，磁場相對于轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)的磁場，磁場相對于轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動勢。轉(zhuǎn)子繞組閉合，有電流流繞組中感應(yīng)電動勢。轉(zhuǎn)子繞組閉合，有電流流過，轉(zhuǎn)子電流在磁場中受力并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，過，轉(zhuǎn)子電流在磁場中受力并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，帶動轉(zhuǎn)子和負載旋轉(zhuǎn)。帶動轉(zhuǎn)子和負載旋轉(zhuǎn)。 由工作原理可知：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速由工作原理可知：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n（電動機的轉(zhuǎn)速）恒

11、（電動機的轉(zhuǎn)速）恒比旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度比旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度n0（同步速度）要小。因為如果兩（同步速度）要小。因為如果兩種速度相等時，轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場沒有種速度相等時，轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場沒有相對運動相對運動，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線，因此，不能產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子將不能繼不切割磁力線，因此，不能產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子將不能繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。因此，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間的轉(zhuǎn)速差是保證轉(zhuǎn)子續(xù)旋轉(zhuǎn)。因此，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間的轉(zhuǎn)速差是保證轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的主要因素，也是轉(zhuǎn)速的主要因素，也是感應(yīng)電動機感應(yīng)電動機的由來。的由來。w注意：注意：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速不能與定子繞組產(chǎn)生的磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速不能與定子繞組產(chǎn)生的磁場轉(zhuǎn)速相同，兩者沒有

12、固定的嚴格關(guān)系，故也稱為場轉(zhuǎn)速相同，兩者沒有固定的嚴格關(guān)系，故也稱為異步電機異步電機。2 2、感應(yīng)電機的運行狀態(tài)、感應(yīng)電機的運行狀態(tài) 轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)差率： 轉(zhuǎn)差率是指同步轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)差與同步轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)差率是指同步轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)差與同步轉(zhuǎn)速的比值，通常用百分數(shù)表示。比值，通常用百分數(shù)表示。ssnnns 轉(zhuǎn)差率是感應(yīng)電機的一個基本物理量，它反映電機轉(zhuǎn)差率是感應(yīng)電機的一個基本物理量，它反映電機的各種運行情況。的各種運行情況。snsn)1 ( 感應(yīng)電機的三種運行狀態(tài)感應(yīng)電機的三種運行狀態(tài): :u異步電機正常運行時，轉(zhuǎn)差率異步電機正常運行時，轉(zhuǎn)差率s很小。很小。u通常通常s0.010.05Ncos3

13、 3、額定值、額定值感應(yīng)電動機的額定值包含下列內(nèi)容：感應(yīng)電動機的額定值包含下列內(nèi)容：（1 1）額定功率額定功率PN ：指電動機在額定運行時轉(zhuǎn)軸輸出的：指電動機在額定運行時轉(zhuǎn)軸輸出的機械功率，單位是機械功率，單位是kW。（2 2）額定電壓額定電壓UN ：指額定運行狀態(tài)下加在定子繞組上的：指額定運行狀態(tài)下加在定子繞組上的線電壓，單位為線電壓，單位為V。（3 3）額定電流額定電流IN ：指電動機在定子繞組上加額定電壓、：指電動機在定子繞組上加額定電壓、軸上輸出額定功率時，定子繞組中的線電流，單位為軸上輸出額定功率時，定子繞組中的線電流，單位為A。（4 4）額定頻率額定頻率fN ：指我國規(guī)定工業(yè)用電的

14、頻率是：指我國規(guī)定工業(yè)用電的頻率是50Hz50Hz。（5 5）額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN ：指電動機施加額定頻率的額定電壓，：指電動機施加額定頻率的額定電壓，且軸端輸出額定功率時的電動機轉(zhuǎn)速，單位為且軸端輸出額定功率時的電動機轉(zhuǎn)速，單位為r/min 。（6 6）額定功率因數(shù)額定功率因數(shù) ：指電動機施加額定電壓，輸出：指電動機施加額定電壓，輸出額定功率時，額定功率時，定子邊定子邊的功率因數(shù)。的功率因數(shù)。 另外，銘牌上還標注有產(chǎn)品型號、相數(shù)、接法、絕另外，銘牌上還標注有產(chǎn)品型號、相數(shù)、接法、絕緣等級以及允許溫升。緣等級以及允許溫升。 例如：例如：Y 112S-6 極數(shù)極數(shù)6極極 短機座（分為短機座（分為

15、L、M、S） 規(guī)格代號：中心高規(guī)格代號：中心高112mm 產(chǎn)品代號：感應(yīng)電動機產(chǎn)品代號：感應(yīng)電動機5.2 5.2 三相感應(yīng)電動機的磁動勢和磁場三相感應(yīng)電動機的磁動勢和磁場1、空載運行時的磁動勢和磁場、空載運行時的磁動勢和磁場 u1i10F1FmmE1 1E1 當定子接入對稱三相電壓當定子接入對稱三相電壓u1后，定子中便流過對稱后，定子中便流過對稱三相電流三相電流I10(空載電流空載電流)產(chǎn)生一基波合成旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生一基波合成旋轉(zhuǎn)磁場F1。 因空載運行時，因空載運行時，nns，所以，所以E2=0，I2=0，所以空載運，所以空載運行時定子磁動勢行時定子磁動勢F1基本上為產(chǎn)生氣隙主磁場的激磁磁動勢基本

16、上為產(chǎn)生氣隙主磁場的激磁磁動勢Fm，空載時電流就近似等于激磁電流，空載時電流就近似等于激磁電流Im，考慮鐵心損耗，考慮鐵心損耗時，時，Bm滯后滯后Fm鐵心損耗角鐵心損耗角FeFe。 定、轉(zhuǎn)子磁動勢的空間矢量圖定、轉(zhuǎn)子磁動勢的空間矢量圖BmFmA CB X Y Z nsnFemwkNfjE111144. 4)(1mmmmmjXRIZIE 當氣隙中主磁場以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，當氣隙中主磁場以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，m將在定子繞將在定子繞組中感應(yīng)電勢組中感應(yīng)電勢E1， 因在相位上因在相位上E1滯后滯后m 900電角度，所電角度，所以用向量表示有：以用向量表示有： 與變壓器分析一樣，我們引入與變壓器分析一樣，我們

17、引入Zm，把，把E1作為電壓降作為電壓降來處理。來處理。Zm激磁阻抗，它是表征鐵心磁化特性和鐵耗的一個綜激磁阻抗，它是表征鐵心磁化特性和鐵耗的一個綜合參數(shù)。合參數(shù)。Xm激磁電抗，表征氣隙主磁通的電抗。激磁電抗，表征氣隙主磁通的電抗。Rm激磁電阻，表征鐵耗的一個等效電阻。激磁電阻，表征鐵耗的一個等效電阻。111XIjE定子漏磁通和定子漏電抗：定子漏磁通和定子漏電抗： 除產(chǎn)生除產(chǎn)生m外，定子電流還產(chǎn)生僅與定子繞組交鏈的漏外，定子電流還產(chǎn)生僅與定子繞組交鏈的漏磁通磁通 1，漏磁通，漏磁通將在定子繞組中感應(yīng)漏電動勢將在定子繞組中感應(yīng)漏電動勢E1。，I1：定子電流：定子電流 X1：定子漏電抗：定子漏電抗

18、 漏磁通主要是通過空氣而閉和，受磁路飽和的影響較漏磁通主要是通過空氣而閉和，受磁路飽和的影響較小，在電機分析時把兩種磁通分開處理。小，在電機分析時把兩種磁通分開處理。 126060sfnnnpnnpfsss2、負載運行時的轉(zhuǎn)子磁動勢和磁動勢方程、負載運行時的轉(zhuǎn)子磁動勢和磁動勢方程轉(zhuǎn)子磁動勢：轉(zhuǎn)子磁動勢： 當負載運行時當負載運行時nns， E2 I2F2 , , F2也為旋轉(zhuǎn)磁勢也為旋轉(zhuǎn)磁勢。若定子旋轉(zhuǎn)磁場順時針旋轉(zhuǎn)。若定子旋轉(zhuǎn)磁場順時針旋轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的相序也則轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的相序也為順時針，產(chǎn)生的磁動勢為順時針，產(chǎn)生的磁動勢F2即為順時針旋轉(zhuǎn)，即為順時針旋轉(zhuǎn)， 即即F2與與F1轉(zhuǎn)向相同。如

19、定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)向相同。如定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為ns，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n，此時定子旋轉(zhuǎn)磁場以此時定子旋轉(zhuǎn)磁場以n= =ns-n=sns的速度切割轉(zhuǎn)子，所以的速度切割轉(zhuǎn)子，所以在在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電動勢的頻率轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電動勢的頻率： 12sff 轉(zhuǎn)子磁動勢相對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)子磁動勢相對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速： 轉(zhuǎn)子磁動勢相對定子的轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)子磁動勢相對定子的轉(zhuǎn)速： n +n=sns+(1-s)ns=ns 轉(zhuǎn)子磁動勢相對定子磁動勢的轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)子磁動勢相對定子磁動勢的轉(zhuǎn)速：0212s6060 fsfnsnnppnsn sn snns()定、轉(zhuǎn)子磁動勢之間的速度關(guān)系定、轉(zhuǎn)子磁動勢之間的速度關(guān)系 即無論轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)

20、速為多少，轉(zhuǎn)子磁勢即無論轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)速為多少，轉(zhuǎn)子磁勢F2和定子磁和定子磁勢勢F1在空間的轉(zhuǎn)速總是等于在空間的轉(zhuǎn)速總是等于ns，它們之間沒有相對運動。，它們之間沒有相對運動。 由于由于F1與與F2相對靜止，就可以把相對靜止，就可以把F1和和F2合成起來，合成起來，所以感應(yīng)電機負載時在氣隙內(nèi)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場是定、轉(zhuǎn)子所以感應(yīng)電機負載時在氣隙內(nèi)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場是定、轉(zhuǎn)子合成磁勢即：合成磁勢即： )(2121FFFFFFmm 或：或：LmmFFFFF121LmIII11轉(zhuǎn)子反應(yīng)：轉(zhuǎn)子反應(yīng)： 負載時感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)子磁勢對氣隙磁場的影響稱為負載時感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)子磁勢對氣隙磁場的影響稱為轉(zhuǎn)子反應(yīng)。轉(zhuǎn)子反應(yīng)。其

21、作用：其作用：1）使氣隙磁場的大小和空間相位發(fā)生變化。）使氣隙磁場的大小和空間相位發(fā)生變化。 2）轉(zhuǎn)子磁勢與主磁場相互作用，產(chǎn)生所需電磁轉(zhuǎn)矩。）轉(zhuǎn)子磁勢與主磁場相互作用，產(chǎn)生所需電磁轉(zhuǎn)矩。 定子磁勢定子磁勢F1包含兩個分量，一個是產(chǎn)生主磁通的激磁包含兩個分量，一個是產(chǎn)生主磁通的激磁磁動勢磁動勢Fm，另一個是抵消轉(zhuǎn)子磁動勢（，另一個是抵消轉(zhuǎn)子磁動勢（-F2 )的的F1L。 因因Fm基本不變，當基本不變，當F2增加時，增加時，F(xiàn)1也相應(yīng)的增加以補償也相應(yīng)的增加以補償F2，對應(yīng)的電流：對應(yīng)的電流：, . 1111129.0IpkNmFw2222229.0IpkNmFwmwmIpkNmF11129.0

22、mFFF21mwwwIpkNmIpkNmIpkNm1112222111129 . 029 . 029 . 0負載時的磁勢方程式：負載時的磁勢方程式： F1=Fm+（-F2 ）考慮到：考慮到：代入代入得：得： 現(xiàn)在我們將現(xiàn)在我們將I2前面的系數(shù)加以變換前面的系數(shù)加以變換( (用定子繞組參數(shù)用定子繞組參數(shù)取代轉(zhuǎn)子繞組參數(shù)取代轉(zhuǎn)子繞組參數(shù)），使其與，使其與I1、Im前面的系數(shù)前面的系數(shù)一樣，并一樣，并令令I(lǐng)2=I2/ki, ,則磁動勢的矢量關(guān)系就可變成對應(yīng)電流的相量則磁動勢的矢量關(guān)系就可變成對應(yīng)電流的相量關(guān)系。關(guān)系。222111221112222211wwiiwwmkNmkNmkIkIkNmkNmI

23、III電流比電流比mwwwIpkNmIpkNmIpkNm1112222111129 . 029 . 029 . 0定、轉(zhuǎn)子磁動勢的空間矢量圖和定、轉(zhuǎn)子電流相量圖定、轉(zhuǎn)子磁動勢的空間矢量圖和定、轉(zhuǎn)子電流相量圖1Fmm()B snmFmI2I290 nABCXYZsnax2F I2 1I2F 5.3 5.3 三相感應(yīng)電動機的電壓方程和等效電路三相感應(yīng)電動機的電壓方程和等效電路 定子電壓方程：定子電壓方程： 取其中一相進行分析。取其中一相進行分析。 111111111)()()(EjXRIRIEEU1 1、電壓方程、電壓方程111XIjE37定、轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電動勢定、轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電動勢1I11111

24、(j)E EI X定子定子22FmmF1F2s2s2s2s(j)EEI X2sI1E1sE轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子繞定子繞組內(nèi)組內(nèi)轉(zhuǎn)子繞轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)組內(nèi)5.3 三相感應(yīng)電動機的電壓方程和等效電路三相感應(yīng)電動機的電壓方程和等效電路38 定子電壓方程：定子電壓方程： 取其中一相進行分取其中一相進行分析。析。 111111111)()()(EjXRIRIEEU1 1、電壓方程、電壓方程111XIjE轉(zhuǎn)子電壓方程：轉(zhuǎn)子電壓方程： 2221222244. 444. 4EsskNfkNfEmwmws22122222sXsLfLfXs2222222jsXRIjXRIEssss帶下標帶下標s s的為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時（或頻率為的為

25、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時（或頻率為f f2 2）的量）的量不帶下標不帶下標s s的為轉(zhuǎn)子靜止時（或頻率為的為轉(zhuǎn)子靜止時（或頻率為f f1 1）的量）的量 22sEsE22sXsX感應(yīng)電動機定、轉(zhuǎn)子耦合電路圖感應(yīng)電動機定、轉(zhuǎn)子耦合電路圖2 2、等效電路、等效電路 由上圖可見，兩個電路只有由上圖可見，兩個電路只有磁的耦合磁的耦合，沒有電的聯(lián)系，沒有電的聯(lián)系，且定、轉(zhuǎn)子的，且定、轉(zhuǎn)子的相數(shù)、匝數(shù)、繞組系數(shù)相數(shù)、匝數(shù)、繞組系數(shù)不同，兩電路不同，兩電路頻率頻率也不同，因此需要歸算，把一個電路歸算到另一個電路中也不同，因此需要歸算，把一個電路歸算到另一個電路中去，得出所謂的等效電路。去，得出所謂的等效電路。1111,w

26、kNmf1R1X2Rn1U1I1E I2ssX22222,wkNmf2sE 頻率歸算：頻率歸算： 頻率歸算是指在保持整個電磁系統(tǒng)的頻率歸算是指在保持整個電磁系統(tǒng)的電磁性能電磁性能不變的不變的前提下，用一個具有定子電路頻率的等效轉(zhuǎn)子電路去取代前提下，用一個具有定子電路頻率的等效轉(zhuǎn)子電路去取代實際的轉(zhuǎn)子電路。實際的轉(zhuǎn)子電路。 頻率歸算的原則頻率歸算的原則：(1)(1)歸算前后的電磁效應(yīng)不變。歸算前后的電磁效應(yīng)不變。 (2)(2)歸算前后的電磁性能不變。歸算前后的電磁性能不變。（轉(zhuǎn)子磁動勢不變：同空間轉(zhuǎn)速、同幅值、空間相位）（轉(zhuǎn)子磁動勢不變：同空間轉(zhuǎn)速、同幅值、空間相位） 頻率歸算的依據(jù)：頻率歸算的

27、依據(jù)：(1) f2 =s f1 (2)F1與與F2相對靜止。相對靜止。頻率歸算的方法：頻率歸算的方法： 轉(zhuǎn)子靜止時，轉(zhuǎn)子電路具有定子電路的頻率，所以我轉(zhuǎn)子靜止時，轉(zhuǎn)子電路具有定子電路的頻率，所以我們用一個靜止的轉(zhuǎn)子電路去取代實際的轉(zhuǎn)子電路。們用一個靜止的轉(zhuǎn)子電路去取代實際的轉(zhuǎn)子電路。2222jsssEIRXE2ssE2X2s sX22222jEIRXs 從以上推導(dǎo)可看出，與頻率有關(guān)的轉(zhuǎn)子參數(shù)都具有了從以上推導(dǎo)可看出，與頻率有關(guān)的轉(zhuǎn)子參數(shù)都具有了定子頻率，但此時轉(zhuǎn)子電阻由定子頻率，但此時轉(zhuǎn)子電阻由R2變?yōu)樽優(yōu)镽2/ /s。 可看出：只要用可看出：只要用R2/ /s去代替去代替R2，就可認為轉(zhuǎn)子電

28、路具，就可認為轉(zhuǎn)子電路具有了定子電路的頻率，且轉(zhuǎn)子電流沒有變化，從而保證了有了定子電路的頻率，且轉(zhuǎn)子電流沒有變化，從而保證了歸算前后轉(zhuǎn)子電路的電磁關(guān)系和電磁性能不變。歸算前后轉(zhuǎn)子電路的電磁關(guān)系和電磁性能不變。分析分析R2/s： 電阻電阻 （1-s)R2 / /s 在實際電路中并不存在，實質(zhì)上他在實際電路中并不存在，實質(zhì)上他產(chǎn)生的損耗產(chǎn)生的損耗 I22（1-s)R2 / /s表征了異步電動機的表征了異步電動機的機械功率機械功率，我們稱，我們稱（1-s)R2 / /s為為附加電阻附加電阻。RssRsR221頻率歸算后頻率歸算后的的感應(yīng)電動機定、轉(zhuǎn)子耦合電路圖感應(yīng)電動機定、轉(zhuǎn)子耦合電路圖2E1E2I

29、1111,wkNmf1R1X2Rn1U2X1222,wf mN k21Rss1I（二）繞組歸算（二）繞組歸算 對異步電機進行了頻率歸算后，還不能把定、轉(zhuǎn)子電路對異步電機進行了頻率歸算后，還不能把定、轉(zhuǎn)子電路聯(lián)系起來聯(lián)系起來, ,還需要進行繞組歸算。所謂繞組的歸算，就還需要進行繞組歸算。所謂繞組的歸算，就是人為的用一個是人為的用一個相數(shù)、匝數(shù)以及繞組因數(shù)相數(shù)、匝數(shù)以及繞組因數(shù)和定子一樣的和定子一樣的繞組去代替原來的轉(zhuǎn)子繞組，在歸算中必須保證歸算前繞組去代替原來的轉(zhuǎn)子繞組，在歸算中必須保證歸算前后轉(zhuǎn)子的后轉(zhuǎn)子的電磁效應(yīng)電磁效應(yīng)不變。不變。 由轉(zhuǎn)子磁勢不變由轉(zhuǎn)子磁勢不變 得出歸算后轉(zhuǎn)子電流得出歸算后

30、轉(zhuǎn)子電流, ,2222211129 . 029 . 0IpKNmIpKNmww2211122221IKIKNmKNmIiww由電動勢與匝數(shù)和繞組因數(shù)成正比，得出：由電動勢與匝數(shù)和繞組因數(shù)成正比，得出：2222112EKEKNKNEeww11221EKEKEKEeee2222XjsRIE2221112222222122222122222221122wiewiem N KmRRK K Rm mNKm IXm IXXK K X 由轉(zhuǎn)子銅耗和漏磁場儲能不變，得出：由轉(zhuǎn)子銅耗和漏磁場儲能不變，得出：22222221RImRIm頻率和繞組歸算后的頻率和繞組歸算后的感應(yīng)電動機定、轉(zhuǎn)子耦合電路圖感應(yīng)電動機定、

31、轉(zhuǎn)子耦合電路圖2E1E2 I1111,wkNmf1Xn1U2X1111,wf m N k21Rss1I1R2R2E1E2 I1111,wkNmf1Xn1U2X 1111,wkNmf21Rss1I1R2RT形等效電路和向量圖：形等效電路和向量圖： 歸算后的相關(guān)定、轉(zhuǎn)子電壓方程為：歸算后的相關(guān)定、轉(zhuǎn)子電壓方程為：mmmIIIZIEEXjsRIEEjXRIU2121222211111異步電動機的異步電動機的T形等效電路形等效電路1R1X2X2RRm1I2I21Rss1UmIXm12EE1Z2ZmZ等效電路中參數(shù)的特點：等效電路中參數(shù)的特點： Zm Z1、Z2 X R用等效電路分析幾種典型的運行情況：

32、用等效電路分析幾種典型的運行情況：1 1、 異步電動機異步電動機空載空載時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率率s00， 附加電阻附加電阻（1-s)R2 /s 趨于趨于 ，相當于轉(zhuǎn)子電路，相當于轉(zhuǎn)子電路開路，由于回路中電抗開路，由于回路中電抗Xm、X1 Rm、R1這時電路呈感性，這時電路呈感性，電動機的功率因數(shù)很低。（此時定子電流就是勵磁電流，電動機的功率因數(shù)很低。（此時定子電流就是勵磁電流，僅僅建立了磁場。）僅僅建立了磁場。）1X02I1R2X2RRm1UXm12EEmII1 2 2、異步電動機在、異步電動機在額定負載額定負載下運行時，轉(zhuǎn)差率下運行時，轉(zhuǎn)差率sN大

33、約大約55，附加電阻附加電阻（1-s)R2 /s 約為約為R2的的2020倍左右，此時轉(zhuǎn)子電路呈倍左右，此時轉(zhuǎn)子電路呈電阻性，功率因數(shù)較高。這時定子邊的功率因數(shù)電阻性，功率因數(shù)較高。這時定子邊的功率因數(shù)COS可可達達50.85（滯后）。（滯后）。1R 1X 2X 2R Rm21Rss1UXm12E E 3 3、電動機、電動機啟動啟動時，時，n=0，s =1，附加電阻，附加電阻（1-s)R2 / /s=0，相當于轉(zhuǎn)子電路短路，所以啟動電流相當于轉(zhuǎn)子電路短路，所以啟動電流 Ist大。一般情況下大。一般情況下Ist=(58)IN。由于轉(zhuǎn)子回路中電抗。由于轉(zhuǎn)子回路中電抗X2 R2，此

34、時轉(zhuǎn)子電流，此時轉(zhuǎn)子電流的有功分量不大，故異步電動機的啟動轉(zhuǎn)矩的有功分量不大，故異步電動機的啟動轉(zhuǎn)矩Tst不大。不大。1R1X2X 2R Rm1UXm1 2EE異步電動機的異步電動機的近似近似等效電路等效電路1R1X2X2RRm1I2I21Rss1UmIXm12EE近似等效電路（也稱近似等效電路（也稱“”型等效電路）：型等效電路）： “ “T”型等效電路是一個串、并聯(lián)電路，計算和分析型等效電路是一個串、并聯(lián)電路，計算和分析都比較復(fù)雜，因此在實際應(yīng)用中可以簡化計算。都比較復(fù)雜，因此在實際應(yīng)用中可以簡化計算。相量圖：相量圖：5.4 5.4 感應(yīng)電動機的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程感應(yīng)電動機的功率方程和轉(zhuǎn)矩方

35、程 由于感應(yīng)電動機氣隙磁場基本上與負載無關(guān)，但是它由于感應(yīng)電動機氣隙磁場基本上與負載無關(guān)，但是它的能量轉(zhuǎn)換過程與直流電動機相似。的能量轉(zhuǎn)換過程與直流電動機相似。功率轉(zhuǎn)換過程功率轉(zhuǎn)換過程: : 感應(yīng)電動機從電源輸入的電功率感應(yīng)電動機從電源輸入的電功率P1 1扣除定子繞組的銅扣除定子繞組的銅損耗損耗pCu1定子鐵損耗定子鐵損耗pFe，就是電磁功率，就是電磁功率Pe e , ,電磁功率借助電磁功率借助氣隙磁場由定子傳送到轉(zhuǎn)子，扣除轉(zhuǎn)子銅耗氣隙磁場由定子傳送到轉(zhuǎn)子，扣除轉(zhuǎn)子銅耗pcu2，轉(zhuǎn)子鐵，轉(zhuǎn)子鐵耗忽略不計（因耗忽略不計（因f2很?。?。得到總機械功率很?。?。得到總機械功率P, , 再扣除再扣除機械

36、損耗機械損耗p和雜散損耗和雜散損耗p即為電機軸輸出的功率即為電機軸輸出的功率P2。 附加電阻附加電阻p p與氣隙大小及一些制造工藝等因素有關(guān)，與氣隙大小及一些制造工藝等因素有關(guān)，很難準確計算。通常對于中、小型電動機額定輸出時為輸很難準確計算。通常對于中、小型電動機額定輸出時為輸出功率的出功率的1%3%；對大型電機為；對大型電機為0.5%。感應(yīng)電動機從電源輸入的電功率：感應(yīng)電動機從電源輸入的電功率：消耗于定子繞組的電阻而變成銅耗：消耗于定子繞組的電阻而變成銅耗：消耗于定子鐵心變?yōu)殍F耗：消耗于定子鐵心變?yōu)殍F耗： 從定子通過氣隙傳送到轉(zhuǎn)子的電磁功率：從定子通過氣隙傳送到轉(zhuǎn)子的電磁功率：2cu11 1

37、1pm I R111 11cosPmU I2Fe1 mmpm I R 22e12 221 2RPmE I cosmIs1 1、功率方程，電磁功率和轉(zhuǎn)換功率、功率方程，電磁功率和轉(zhuǎn)換功率功率方程為：功率方程為：Cu1Feeecu221PppPPpPPPpp其中：其中：2Cu2122e2122epm IRsP1sPm IR(1s)Ps 重要公式：重要公式： P = (1-s)Pe pcu2 = sPe Pe = P+ pcu2 以上表明，電磁功率以上表明，電磁功率Pe中，一部分變?yōu)檗D(zhuǎn)子銅耗中，一部分變?yōu)檗D(zhuǎn)子銅耗sPe 一部分轉(zhuǎn)換為機械功率一部分轉(zhuǎn)換為機械功率(1-s)pe , , sPe為轉(zhuǎn)差功率

38、。為轉(zhuǎn)差功率。2 2、轉(zhuǎn)矩方程和電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩方程和電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩方程：轉(zhuǎn)矩方程：電磁轉(zhuǎn)矩：電磁轉(zhuǎn)矩：e022e02TTTPppPT, T, T eese22w2m22m2222w21coscos212PPTTpm N kICICpm N k 5.6 5.6 感應(yīng)電動機參數(shù)的測定感應(yīng)電動機參數(shù)的測定 空載試驗空載試驗 電動機空載運行，當電源電壓、頻率為額定值時，讓電動機運電動機空載運行，當電源電壓、頻率為額定值時，讓電動機運行一段時間，使其機械損耗達到穩(wěn)定值。用調(diào)壓器調(diào)節(jié)電動機行一段時間，使其機械損耗達到穩(wěn)定值。用調(diào)壓器調(diào)節(jié)電動機定子定子繞組上的電壓，使其從（繞組上的電壓，使其從（1.11.2）U

39、1N開始，逐漸降低電壓至開始，逐漸降低電壓至 0.3U1N，直到電動機的轉(zhuǎn)速發(fā)生明顯的變化為止。記錄電動機的，直到電動機的轉(zhuǎn)速發(fā)生明顯的變化為止。記錄電動機的端端電壓電壓U1、空載電流、空載電流I10、空載功率、空載功率P0和轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速 n ，并畫成曲線。，并畫成曲線。勵磁參數(shù)與鐵耗及機械損耗的確定勵磁參數(shù)與鐵耗及機械損耗的確定 電動機空載運行時，電動機空載運行時，s0，I20，即轉(zhuǎn)子電路開路，可得：，即轉(zhuǎn)子電路開路，可得： P10m1I102R1+pFe+p P10- m1I102R1pFe+p 其中其中R1可實測（伏安法或電橋），可實測（伏安法或電橋），鐵耗及機械損耗可用曲線求得。鐵耗及機

40、械損耗可用曲線求得。 勵磁參數(shù)勵磁參數(shù)的確定的確定10202001021XXXRZXImpRmFemmmmXXXRRRZZZIU101010101, X1可由堵轉(zhuǎn)試驗確定?？捎啥罗D(zhuǎn)試驗確定。02 I1 2E E mI I 102. 2. 短路實驗短路實驗( (堵轉(zhuǎn)實驗）堵轉(zhuǎn)實驗） 試驗時將電動機轉(zhuǎn)子卡住，一般從試驗時將電動機轉(zhuǎn)子卡住，一般從U10.40.4U1N開始，逐漸降低開始，逐漸降低輸入電壓。記錄定子繞組的輸入電壓。記錄定子繞組的端電壓端電壓U1、定子電流定子電流I1k1k和和定子輸入功率定子輸入功率P1k。 根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，可以算出短路阻抗、短路電阻和短路電抗。根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，可以算出

41、短路阻抗、短路電阻和短路電抗。即：即：22211113,kkkkkkKkRZXIPRIUZ2121,XXXRRRkk221kXXX大中型電動機：大中型電動機： 100kW以下的小型異步電動機：以下的小型異步電動機： X20.67Xk (2(2、4 4、6 6極極) )； X20.57Xk (8(8、1010極極) )。5.7 5.7 感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)矩感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)矩- -轉(zhuǎn)差率曲線轉(zhuǎn)差率曲線1 1、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩- -轉(zhuǎn)差率特性轉(zhuǎn)差率特性sRImPTssee2221221221221122122112XXsRRsRUmTXXsRRUIse 三相感應(yīng)電動機在電壓、頻率均為額定值，定、轉(zhuǎn)子三相感應(yīng)電動

42、機在電壓、頻率均為額定值，定、轉(zhuǎn)子回路不串入任何元件時的機械特性稱為固有機械特性?；芈凡淮肴魏卧r的機械特性稱為固有機械特性。 T-s曲線：曲線：固有機械特性曲線固有機械特性曲線: :sms0-1-Te轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系：（轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系：（T-n曲線）曲線） 從曲線可看出，有從曲線可看出，有三個點就能確定特性曲三個點就能確定特性曲線的形狀。線的形狀。 只要改變了特性曲只要改變了特性曲線的形狀就能改變異步線的形狀就能改變異步電動機的機械特性。電動機的機械特性。nsTn0TstTmsm68w 三相異步電動機的機械特性是指在定子電壓、三相異步電動機的機械特性是指在定子電壓、頻率和參數(shù)固定的條件

43、下，電磁轉(zhuǎn)矩頻率和參數(shù)固定的條件下，電磁轉(zhuǎn)矩T 與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n 或轉(zhuǎn)差率或轉(zhuǎn)差率s 之間的函數(shù)關(guān)系之間的函數(shù)關(guān)系Tf(n) 。w 用曲線表示時，常以轉(zhuǎn)速用曲線表示時，常以轉(zhuǎn)速n 或轉(zhuǎn)差率或轉(zhuǎn)差率s 為縱坐標，為縱坐標，以電磁轉(zhuǎn)矩以電磁轉(zhuǎn)矩T 為橫坐標，簡稱為橫坐標，簡稱 T-s曲線。曲線。69電磁轉(zhuǎn)矩的一般表達式電磁轉(zhuǎn)矩的一般表達式電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩T 既等于機械功率既等于機械功率Pm除以轉(zhuǎn)子機械角速除以轉(zhuǎn)子機械角速度度 ，也等于電磁功率，也等于電磁功率Pem除以同步機械角速度除以同步機械角速度 1 。ememmm11(1)2(1)26060s PPPPTnsn70電磁轉(zhuǎn)矩的一般表達式電磁轉(zhuǎn)矩的

44、一般表達式電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩T與每極磁通與每極磁通量量 m、轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子電流、I2、轉(zhuǎn)子功率因數(shù)轉(zhuǎn)子功率因數(shù)cos 2的的乘積成正比。即：乘積成正比。即：T與與 m和轉(zhuǎn)子電流的有功和轉(zhuǎn)子電流的有功分量的乘積成正比。分量的乘積成正比。em2 221112 dp2m2213cos2 /3 (4.44)cos2 /PE ITfpf N kIfpem2 222 223cos3cosPE IE I m 22cosTTCI71機械特性的參數(shù)表達式機械特性的參數(shù)表達式電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩T 與轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)差率s 的關(guān)系的關(guān)系221222111232()()RpUsTRfRcXcXs w 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)差率

45、與轉(zhuǎn)差率s（或轉(zhuǎn)速（或轉(zhuǎn)速n）之間不是線性）之間不是線性關(guān)系。關(guān)系。w 當定子相電壓當定子相電壓U1 和頻率和頻率f1 一定時，電機參數(shù)可視一定時，電機參數(shù)可視為常數(shù)，電磁轉(zhuǎn)矩為常數(shù)，電磁轉(zhuǎn)矩T 僅和轉(zhuǎn)差率僅和轉(zhuǎn)差率 s 有關(guān)。有關(guān)。 72固有機械特性固有機械特性固有機械特性：電壓、頻率均固有機械特性：電壓、頻率均為額定值不變，定、轉(zhuǎn)子回路為額定值不變，定、轉(zhuǎn)子回路不串任何電路元件時的機械特不串任何電路元件時的機械特性（性（T-s曲線）。曲線）。221222111232()()RpUsTRfRcXcXs73固有機械特性固有機械特性固有機械特性電動機狀態(tài)電動機狀態(tài)發(fā)電機狀態(tài)發(fā)電機狀態(tài)電制動狀態(tài)電

46、制動狀態(tài)10 s0s1s74固有機械特性固有機械特性C點：額定運行點點：額定運行點B點：最大轉(zhuǎn)矩點點：最大轉(zhuǎn)矩點A點：堵轉(zhuǎn)點（最點：堵轉(zhuǎn)點（最初起動點）初起動點）l 固有機械特性的關(guān)鍵點固有機械特性的關(guān)鍵點75 額定電磁轉(zhuǎn)矩額定電磁轉(zhuǎn)矩TN ：額定運行時的：額定運行時的電磁轉(zhuǎn)矩。電磁轉(zhuǎn)矩。固有機械特性固有機械特性w 額定運行點額定運行點CNN2NNN260PPTnN2NN9550PTn 額定輸出轉(zhuǎn)矩額定輸出轉(zhuǎn)矩T2N ：（kW）76 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩Ts ：在額定電壓和額定：在額定電壓和額定頻率下堵轉(zhuǎn)時（頻率下堵轉(zhuǎn)時（s1）的電磁轉(zhuǎn)）的電磁轉(zhuǎn)矩矩 。固有機械特性固有機械特性w 堵轉(zhuǎn)點堵轉(zhuǎn)點A

47、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)kst ：堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩Ts與額定轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩TN之比。反映之比。反映電動機帶負載起動的能力。電動機帶負載起動的能力。 堵轉(zhuǎn)電流堵轉(zhuǎn)電流 Is ，堵轉(zhuǎn)電流倍數(shù)，堵轉(zhuǎn)電流倍數(shù)ksi77固有機械特性固有機械特性w 堵轉(zhuǎn)點堵轉(zhuǎn)點A212221121232 ()() spU RTfRcRXcX Ts與電壓與電壓U1的平方成正比。的平方成正比。 漏電抗增大，漏電抗增大，Ts 減小。減小。78 最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩Tm ：在額定電壓和額定：在額定電壓和額定頻率下穩(wěn)態(tài)運行時能產(chǎn)生的最大頻率下穩(wěn)態(tài)運行時能產(chǎn)生的最大電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 。固有機械特性固有機械特性w 最大轉(zhuǎn)矩點最大轉(zhuǎn)矩點B

48、 過載能力過載能力km ：最大轉(zhuǎn)矩：最大轉(zhuǎn)矩Tm與與額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩TN之比。反映電動之比。反映電動機的短時過載能力。機的短時過載能力。mmNTkT79固有機械特性固有機械特性w 最大轉(zhuǎn)矩點最大轉(zhuǎn)矩點Bd0dTs21m221111234() pUTf cRRXcX 2m22112()cRsRXcX 臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率sm ：產(chǎn)生最大電磁轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)差率。：產(chǎn)生最大電磁轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)差率。令令 ，得：，得：正、負號分別對應(yīng)為電動機、正、負號分別對應(yīng)為電動機、發(fā)電機狀態(tài)。發(fā)電機狀態(tài)。80固有機械特性固有機械特性w 最大轉(zhuǎn)矩點最大轉(zhuǎn)矩點B忽略定子電阻忽略定子電阻R1，c1時：時：21m1123,4 ()

49、pUTfXX 2m12RsXX 最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩Tm與電壓與電壓U1的平方成正比。的平方成正比。 Tm近似與定、轉(zhuǎn)子漏電抗之和成反比。近似與定、轉(zhuǎn)子漏電抗之和成反比。 Tm與轉(zhuǎn)子電阻與轉(zhuǎn)子電阻R2無關(guān)。無關(guān)。 臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率sm與與R2成正比，與定、轉(zhuǎn)子漏電抗成正比，與定、轉(zhuǎn)子漏電抗之和成反比，與電壓之和成反比，與電壓U1無關(guān)。無關(guān)。81人為機械特性人為機械特性人為機械特性：在外施電壓或頻率不是額定值，或定、轉(zhuǎn)人為機械特性：在外施電壓或頻率不是額定值，或定、轉(zhuǎn)子回路串入電路元件時的機械特性。子回路串入電路元件時的機械特性。wn1與與U1無關(guān)；無關(guān)；wsm與與U1無關(guān)；無關(guān)；w電磁轉(zhuǎn)矩電磁

50、轉(zhuǎn)矩T 與與U1的平方的平方成正比。成正比。l改變定子端電壓的人為機械特性改變定子端電壓的人為機械特性降低定子電壓降低定子電壓U1，其他量，其他量不變時的機械特性。不變時的機械特性。82人為機械特性人為機械特性l轉(zhuǎn)子串接電阻的人為機械特性轉(zhuǎn)子串接電阻的人為機械特性wn1與與U1無關(guān)；無關(guān)；wsm與轉(zhuǎn)子回路電阻與轉(zhuǎn)子回路電阻成正比；成正比；wTm與轉(zhuǎn)子回路電與轉(zhuǎn)子回路電阻無關(guān)。阻無關(guān)。三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子回路串接對稱電阻。三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子回路串接對稱電阻。Rs2 Rs1轉(zhuǎn)子回路串接適當?shù)碾娮杩赊D(zhuǎn)子回路串接適當?shù)碾娮杩梢栽龃蠖罗D(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。以增大堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。83機械特性l穩(wěn)定運行問題電動機

51、能穩(wěn)定運行電動機能穩(wěn)定運行LddddTTss電動機不能穩(wěn)定運行電動機不能穩(wěn)定運行LddddTTss1電動機電動機2負載負載22212221221211212112,XXRRRUTXXRUTXXRRSstmaxm分析：分析： Tm近似與定、轉(zhuǎn)子漏電抗之和成反比。近似與定、轉(zhuǎn)子漏電抗之和成反比。 Tm與轉(zhuǎn)子電阻與轉(zhuǎn)子電阻R2無關(guān)。無關(guān)。 最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩Tm與電壓與電壓U1的平方成正比。的平方成正比。 臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率sm與與R2成正比，與定、轉(zhuǎn)子漏電抗之和成反成正比，與定、轉(zhuǎn)子漏電抗之和成反比，與電壓比，與電壓U1無關(guān)。無關(guān)。簡易記法：簡易記法： 異步電動機的工作特性是指異步電動機的工作特性

52、是指 ， 時電動機的轉(zhuǎn)速時電動機的轉(zhuǎn)速n、定子電流、定子電流I1 1、功率因數(shù)、功率因數(shù) 、 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩T T、效率、效率等與輸出功等與輸出功率率P P2 2的關(guān)系。可以通過直接給異步電動機帶負載測得，也可以利用的關(guān)系?？梢酝ㄟ^直接給異步電動機帶負載測得，也可以利用等效電路計算而得。等效電路計算而得。NUU1Nff 11cos一、轉(zhuǎn)速特性一、轉(zhuǎn)速特性： 三相異步電動機空載時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)三相異步電動機空載時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速速 n 接近于同步轉(zhuǎn)速接近于同步轉(zhuǎn)速ns。隨著負載的增。隨著負載的增加，轉(zhuǎn)速加，轉(zhuǎn)速 n 要略微降低，這時轉(zhuǎn)子電動要略微降低，這時轉(zhuǎn)子電動勢勢E2S增大，轉(zhuǎn)子電流增大，轉(zhuǎn)子電流

53、I2也增大，以產(chǎn)生也增大，以產(chǎn)生大的電磁轉(zhuǎn)矩來平衡負載轉(zhuǎn)矩。因此，大的電磁轉(zhuǎn)矩來平衡負載轉(zhuǎn)矩。因此，隨著隨著P2 的增加，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的增加，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n下降，轉(zhuǎn)差率下降，轉(zhuǎn)差率s增大。增大。二、定子電流特性：二、定子電流特性： 空載時空載時, ,轉(zhuǎn)子電流基本上為零轉(zhuǎn)子電流基本上為零, ,此時此時的定子電流就是勵磁電流的定子電流就是勵磁電流 I I0 0, , 隨著負載隨著負載的增加的增加, ,轉(zhuǎn)速降低轉(zhuǎn)速降低, ,轉(zhuǎn)子電流增大轉(zhuǎn)子電流增大, ,定子電定子電流也增大。流也增大。)(2Pfn 5.8 5.8 感應(yīng)電動機的工作特性感應(yīng)電動機的工作特性三、功率因數(shù)特性三、功率因數(shù)特性： 空載時定子側(cè)的功率

54、因數(shù)很低，不超過空載時定子側(cè)的功率因數(shù)很低，不超過0.20.2，額定負載時，定子電流中的有，額定負載時，定子電流中的有功電流增加，使功率因數(shù)提高，但是如果進一步增大負載，由于轉(zhuǎn)差率的增大，功電流增加，使功率因數(shù)提高，但是如果進一步增大負載，由于轉(zhuǎn)差率的增大，使功率因數(shù)角增大，則功率因數(shù)減小。使功率因數(shù)角增大，則功率因數(shù)減小。)(cos21Pf四、電磁轉(zhuǎn)矩特性：四、電磁轉(zhuǎn)矩特性： 穩(wěn)定運行時異步電動機的轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定運行時異步電動機的轉(zhuǎn)矩平衡方程為平衡方程為Te=T0+T2，輸出功率，輸出功率P2=T2。電動機空載時。電動機空載時T=T0，隨著，隨著負載增加，負載增加，T 增大，由于增大，由于變化不變

55、化不大，電磁轉(zhuǎn)矩大，電磁轉(zhuǎn)矩T 隨隨P2 2 的變化近的變化近似地為一條直線。似地為一條直線。)(2PfT 五、效率特性五、效率特性：pPpPP2121 空載時，空載時，P2 2=0=0，=0=0，隨著輸出功率的增加，效率也增加。當不變損耗等于，隨著輸出功率的增加，效率也增加。當不變損耗等于可變損耗時，電動機的效率達到最大。對中、小型異步電動機，大約可變損耗時，電動機的效率達到最大。對中、小型異步電動機，大約P2=0.75PN時，效率最高。如果負載繼續(xù)增大，效率反而要降低。一般來說，電動機的容量時，效率最高。如果負載繼續(xù)增大，效率反而要降低。一般來說，電動機的容量越大，效率越高。越大，效率越高

56、。 5.9 5.9 感應(yīng)電動機的的起動，深槽和雙籠電動機感應(yīng)電動機的的起動，深槽和雙籠電動機 起動要求：起動要求：（1 1）能產(chǎn)生足夠大的起動轉(zhuǎn)矩）能產(chǎn)生足夠大的起動轉(zhuǎn)矩Tst，使電動機順利地轉(zhuǎn)動，使電動機順利地轉(zhuǎn)動起來。起來。（2 2）起動電流）起動電流I Istst不要太大，不要太大，避免起動時大電流在電網(wǎng)上避免起動時大電流在電網(wǎng)上產(chǎn)生較大的壓降而影響電網(wǎng)上的其它電氣設(shè)備和電動機的產(chǎn)生較大的壓降而影響電網(wǎng)上的其它電氣設(shè)備和電動機的正常運行正常運行。（3 3）起動的經(jīng)濟性：包括設(shè)備簡單和低起動損耗等。起動的經(jīng)濟性：包括設(shè)備簡單和低起動損耗等。 直接起動：直接起動： 將定子三相繞組直接接在三相

57、電源上起動，稱為直接將定子三相繞組直接接在三相電源上起動，稱為直接起動。起動。 一般一般7.57.5kW以下的小容量鼠籠感應(yīng)電動機都可以直接以下的小容量鼠籠感應(yīng)電動機都可以直接起動。如果變壓器容量足夠大，直接起動的電動機容量還起動。如果變壓器容量足夠大，直接起動的電動機容量還可相應(yīng)增大，一般按經(jīng)驗公式核定：可相應(yīng)增大，一般按經(jīng)驗公式核定： 式中：式中： kI為起動電流倍數(shù)；為起動電流倍數(shù)；I1st為電動機的起動電流；為電動機的起動電流；I1N為電為電動機的額定電流；動機的額定電流；SN為電源變壓器總?cè)萘浚粸殡娫醋儔浩骺側(cè)萘?；PN為電動機的為電動機的額定功率。額定功率。)()(34111kWPk

58、VASIIkNNNstI1.籠型感應(yīng)電動機的啟動籠型感應(yīng)電動機的啟動 例：有一臺要求經(jīng)常啟動的鼠籠式感應(yīng)電動機，其例：有一臺要求經(jīng)常啟動的鼠籠式感應(yīng)電動機，其 PN=20kW, Ist/IN=6.5 ，如果供電變壓器（電源）容量為，如果供電變壓器（電源）容量為560kVA，且有照明負，且有照明負載，問可否直接啟動？同樣的載，問可否直接啟動？同樣的Ist/IN 比值，功率為多大的電動機則不比值，功率為多大的電動機則不允許直接啟動？允許直接啟動？ 解：根據(jù)經(jīng)驗公式算出解：根據(jù)經(jīng)驗公式算出 5675720456043.II.kWkVANst 滿足上述關(guān)系，故允許直接啟動。滿足上述關(guān)系，故允許直接啟動

59、。 kWNPkVA. 45604356 可算出，額定功率大于可算出，額定功率大于24kW的電動機不允許直接啟動。的電動機不允許直接啟動。 說明：說明： 起動電流大，對電動機本身無太大影響起動電流大，對電動機本身無太大影響（因為是短因為是短時的，且現(xiàn)代設(shè)計的鼠籠電機都按直接起動電磁力和發(fā)熱時的，且現(xiàn)代設(shè)計的鼠籠電機都按直接起動電磁力和發(fā)熱來考慮機械強度和熱穩(wěn)定的來考慮機械強度和熱穩(wěn)定的），），主要對電網(wǎng)有影響，如果主要對電網(wǎng)有影響，如果電源容量較大，可以直接起動。一般電源容量較大，可以直接起動。一般7.57.5千瓦以下容量電千瓦以下容量電動機可以直接起動。動機可以直接起動。注意：注意： 容量大小

60、不是絕對的，只要直接起動時起動電流在電容量大小不是絕對的，只要直接起動時起動電流在電網(wǎng)中引起電壓降不超過電網(wǎng)額定電壓的（網(wǎng)中引起電壓降不超過電網(wǎng)額定電壓的（10101515）% 就允就允許直接起動。許直接起動。 5 7stNII1 2stNTT91降壓起動降壓起動 星星三角起動：三角起動： 正常運行時接成正常運行時接成形的鼠籠感應(yīng)電動機，在起動時形的鼠籠感應(yīng)電動機，在起動時接成接成Y形，起動完畢后再接成形，起動完畢后再接成形，稱為星形，稱為星三角起動。三角起動。 93設(shè)：定子每相阻抗為設(shè)：定子每相阻抗為 Z3U1pI 1l =ZZI1lY =U1pYZUN3 =ZUN 3 = Y型型起動的起動