第八章異步電動機

1、異步電動機的外形：異步電動機的外形：微型三相異步電動機的實體照片：微型三相異步電動機的實體照片：V2V1W2U2U1W1定子定子定子鐵芯定子鐵芯定子鐵芯定子鐵芯注：轉(zhuǎn)子電路注：轉(zhuǎn)子電路必須是閉合的必須是閉合的 鐵芯槽內(nèi)放銅條，端部鐵芯槽內(nèi)放銅條，端部 用導(dǎo)電銅環(huán)將所有銅條用導(dǎo)電銅環(huán)將所有銅條 短接成一個回路。短接成一個回路。 或鑄鋁形成轉(zhuǎn)子繞組?；蜩T鋁形成轉(zhuǎn)子繞組。鼠籠式轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子 結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、工作可靠、使用方便結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、工作可靠、使用方便 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格較貴、維護工作量大，適用結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格較貴、維護工作量大，適用于要求具有較大啟動轉(zhuǎn)矩及一定調(diào)速范圍的場合于要求具有較大

2、啟動轉(zhuǎn)矩及一定調(diào)速范圍的場合nNSf0n磁場旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁鐵磁鐵閉合閉合線圈線圈e方向用方向用右手定則右手定則確定確定f方向用方向用左手定則左手定則確定確定ei120sin120sinsinm3m2m1tIitIitIi1i2iU1U2V1V2W1W23i1i2i3imIot1i2iU1U2V1V2W1W23i電流正方向：從繞組首端流入，電流正方向：從繞組首端流入，末端流出。末端流出。 規(guī)定規(guī)定 i “+” ：實際方向與正方向一致。：實際方向與正方向一致。 i “” ：實際方向與正方向相反。：實際方向與正方向相反。 U1V2W1V1W2U20n( )電流入電流入()電流出電流出1i2i3imI

3、ot動畫動畫0 t 60t 90t U1 U2V2W1V1W2U1 U2V2W1V1W2U1 U2V2W1V1W2NS0n60SNSN1i2iU1U2V1V2W1W23iBlvBli0n0nU1U2V2W1V1W2NSFFn磁場旋轉(zhuǎn)方向磁場旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。：取決于三相電流的相序。0n0n改變電機的旋轉(zhuǎn)方向：改變定子三相電流的相序。改變電機的旋轉(zhuǎn)方向：改變定子三相電流的相序。1i2imIo3it1imIo3it2i轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向和旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向一致，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向和旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向一致，將電動機同電源相接的三根導(dǎo)線中任意互換兩根即可。將電動機同電源相接的三根導(dǎo)線中任意互換兩根即

4、可。三相異步電動機實現(xiàn)反轉(zhuǎn)方法三相異步電動機實現(xiàn)反轉(zhuǎn)方法正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)L1L2L3M3U1V1W1電電 源源M3L1L2L3U1V1W1電電 源源旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù) p 與定子三相繞組的排列有關(guān)。與定子三相繞組的排列有關(guān)。1p此種接法下，合成磁場只有一對磁極。即：此種接法下，合成磁場只有一對磁極。即：1i2iU1U2V1V2W1W23i0nU1U2V2W1V1W2NSFFnW1V2U1V1W1U2V2W2U1U2V1W21i2i3iU1U1U2U2V1V2V1V2W1W2W1W2極對數(shù)極對數(shù)2pW1V2U1V1W1U2V2W2U1U2V1W21i2i3iNSSNU1U2U1U2

5、V1V2V1V2W1W2W1W20t1i2i3imIt01i2i3imIt0NSSN0tU1W2V1U2W1V2U1W2V1U2W1V2 60t0nZCZCSNSN 30U1U2U1U2旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)與三相繞組的排列有關(guān)與三相繞組的排列有關(guān)動畫動畫異步電動機的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速有關(guān)異步電動機的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速有關(guān)分）轉(zhuǎn) /( 6010fn 電流變化一個周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)電流變化一個周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)360電流頻率為電流頻率為 f1，則每分鐘電流變化，則每分鐘電流變化60 f1周，周，磁場旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)n0圈。即：圈。即：n0稱為稱為同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速p = 2時

6、：時：p = 1時：時：分）轉(zhuǎn)/( 26010fn 三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速分）轉(zhuǎn)/( 6010pfn 2p180分）轉(zhuǎn)/( 50011p360分）轉(zhuǎn)/( 0003極對數(shù)極對數(shù)每個電流周期每個電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速)50(1Hzf 0n3p120分）轉(zhuǎn)/( 00014p90分）轉(zhuǎn)/( 507磁極數(shù)磁極數(shù)24681. 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向與旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向一致轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向與旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向一致 結(jié)論：結(jié)論：2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是小于旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是小于旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速0nn“異步異步”n 與與 n0 同方向同方向無轉(zhuǎn)距無轉(zhuǎn)距轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁

7、場間沒有相對運動轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運動無轉(zhuǎn)子電動勢（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電動勢（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電流無轉(zhuǎn)子電流提示提示：如果如果0nn 因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速間必須要有差別。因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速間必須要有差別。 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率 s 的概念：的概念：00nnns電動機啟動瞬間電動機啟動瞬間:1 ,0sn（轉(zhuǎn)差率最大）（轉(zhuǎn)差率最大）10ss范圍：異步電機額定運行中異步電機額定運行中:07.001.0NsNn0n略小于略小于旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速之比稱為旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)

8、差率。即：。即：額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)差率例例1 1：三相異步電動機的額定轉(zhuǎn)速三相異步電動機的額定轉(zhuǎn)速 nN= =975 r/min，電源頻率電源頻率 f1 1= =50 Hz。試求電動機的極對數(shù)和額定負。試求電動機的極對數(shù)和額定負載下的轉(zhuǎn)差率。載下的轉(zhuǎn)差率。解：解：根據(jù)異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)根據(jù)異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系可知：速的關(guān)系可知：n0=1000 r/min , 額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)差率025. 01000975100000 nnnsNN00nnnsNN三相異步電動機的電磁關(guān)系與變壓器類似。三相異步電動機的電磁關(guān)系與變壓器類似。 ：主磁通產(chǎn)：主磁通產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。

9、生的感應(yīng)電動勢。e1e2、定子電路定子電路i2r1 、X1r2、X2i1u1e1e2轉(zhuǎn)子電路轉(zhuǎn)子電路+-+-異步電動機每相電路異步電動機每相電路定子電路定子電路r1 、X1i1u1e1+-+dtdNe11旋轉(zhuǎn)磁場切割定子導(dǎo)體旋轉(zhuǎn)磁場切割定子導(dǎo)體 e1設(shè)：設(shè)：tmsin則則)90sin(111tNm111144. 4kNfE 有效值有效值旋轉(zhuǎn)磁場與定子導(dǎo)體間的相對速度為旋轉(zhuǎn)磁場與定子導(dǎo)體間的相對速度為 n0 ，所以，所以定子感應(yīng)電勢的頻率為定子感應(yīng)電勢的頻率為6001pnf感應(yīng)電勢的頻率與磁場和導(dǎo)體間的相對速度有關(guān)感應(yīng)電勢的頻率與磁場和導(dǎo)體間的相對速度有關(guān)f 1= 電源頻率電源頻率 f11111

10、1)EEXjrIU （1111144. 4kNfEUm定子電路定子電路r1 、X1i1u1e1+-+定子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對速度固定，而轉(zhuǎn)子定子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對速度固定，而轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對速度隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不同而導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對速度隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不同而變化。變化。 定子感應(yīng)電勢頻率定子感應(yīng)電勢頻率 f 1 轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢頻率轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢頻率 f 21000026060fspnnnnpnnf旋轉(zhuǎn)磁場切割定子導(dǎo)體和轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的速度不同旋轉(zhuǎn)磁場切割定子導(dǎo)體和轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的速度不同旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體間的相對速度為旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體間的相對速度為 (n0n) ，所以所以轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢的頻率為轉(zhuǎn)

11、子感應(yīng)電勢的頻率為轉(zhuǎn)子中的物理量：轉(zhuǎn)子中的物理量：，2222IXef2cos1. 轉(zhuǎn)子靜止時，轉(zhuǎn)子靜止時， n = 0，s = 1轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢頻率轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢頻率1120fsff轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢22122202044. 444. 4kNfkNfE轉(zhuǎn)子感抗轉(zhuǎn)子感抗212202022SSLfLfX轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流220222020XrEI轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)22022220cosXrr2. 轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速 n 轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢頻率轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢頻率12sff 轉(zhuǎn)子感抗轉(zhuǎn)子感抗202122222sXLsfLfXSS轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流2

12、202220222222)(sXrsEXrEI轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)220222222222)(cossXrrXrr轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢222244. 4kNfE 2022144. 4sEkNsf 結(jié)論：結(jié)論：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子電路中的各量均轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子電路中的各量均 與轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)差率 s 有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速 n 有關(guān)。有關(guān)。轉(zhuǎn)子中各物理量隨轉(zhuǎn)子中各物理量隨 s 變化曲線如下：變化曲線如下：I2s102cosf2X2E2電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場的作用電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場的作用 下下,受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)矩之總和。受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)矩之總和

13、。22cosIKTT常數(shù)，與電常數(shù)，與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)機結(jié)構(gòu)有關(guān)旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場每極磁通每極磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路的轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)功率因數(shù)21220222)(UsXrsrKT得到得到電磁轉(zhuǎn)矩公式電磁轉(zhuǎn)矩公式22cosIKTT22022202)( XrEIss2202222)(cosXrrs111144.4NfkU 由前面分析知：由前面分析知：NfkE2122044. 4由公式可知由公式可知（2） s，r2一定時，一定時，T 與定子每相繞組電壓與定子每相繞組電壓 成正比。成正比。21U（1） 當(dāng)電源電壓當(dāng)電源電壓 U1 一定時，一定時，T 是是 s 的函數(shù)。的函數(shù)。（3） r2 的大小對的

14、大小對 T 有影響。繞線式異步電動機可外有影響。繞線式異步電動機可外 接電阻來改變轉(zhuǎn)子電阻接電阻來改變轉(zhuǎn)子電阻 r2 ，從而改變轉(zhuǎn)距。，從而改變轉(zhuǎn)距。21220222)(UsXrsrKTmaxTmSNSOTS曲曲線線)(sfT 曲曲線線)(Tfn 根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式22022212)(sXrUsrKT得：得：NnmaxTstTOnTNT0nstT1NT機械特性曲線O0nNnn（1）理想空載與硬特性：）理想空載與硬特性：NnmTstTOnTNT0nbcaa點：點：0)0(0Tsnn，電動機空載且不存在電電動機空載且不存在電動機損耗動機損耗 理想空載理想空載a-c段：電動機轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的段：電

15、動機轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的 增加而稍微下降增加而稍微下降 硬特性硬特性 （穩(wěn)定工作區(qū)）（穩(wěn)定工作區(qū)）（2）額定轉(zhuǎn)矩）額定轉(zhuǎn)矩TN：電動機在額定負載時的轉(zhuǎn)矩。電動機在額定負載時的轉(zhuǎn)矩。)(min)/()(9550mNrnkWPTNNNNnmTstTOnTNT0nbca（3）最大轉(zhuǎn)矩）最大轉(zhuǎn)矩 Tm：轉(zhuǎn)子軸上機械負載轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子軸上機械負載轉(zhuǎn)矩TL 不能大于不能大于Tm ，否則將，否則將造成堵轉(zhuǎn)造成堵轉(zhuǎn)(停車停車)。電機帶動最大負載的能力。電機帶動最大負載的能力。21220222)(UsXrsrKT0SdTd求解求解202Xrsm臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率20212XUKTmNnmTstTOnTNT0nbca2021

16、2XUKTm過載系數(shù)：過載系數(shù)：NmTT三相異步機三相異步機2 .28 .1注意：注意： 三相異步機的三相異步機的 和電壓的平方成正比，所以對電和電壓的平方成正比，所以對電 壓的波動很敏感，使用時要注意電壓的變化。壓的波動很敏感，使用時要注意電壓的變化。mT 工作時，必須使工作時，必須使 ，否則電機將停轉(zhuǎn)。，否則電機將停轉(zhuǎn)。mLTT電機嚴重過熱而燒壞電機嚴重過熱而燒壞12II （4） 啟動轉(zhuǎn)矩啟動轉(zhuǎn)矩 Tst：22022212)sX(rUsrKT22022212XrUrKTst電動機啟動時的轉(zhuǎn)矩。電動機啟動時的轉(zhuǎn)矩。啟動時，啟動時，n= 0 （s =1）Tst體現(xiàn)了電動機帶負載體現(xiàn)了電動機帶負

17、載啟啟動的能力。動的能力。若若 Tst TL電機能電機能啟啟動，否則不能動，否則不能啟啟動。動。0nOnTNstTT啟啟動能力動能力（5） U1 和和 R2變化對機械特性的影響變化對機械特性的影響 U1 變化對機械特性的影響變化對機械特性的影響2122022212UXrUrKTst2120212UXUKTm 202XrsmstmTTU，1結(jié)論：結(jié)論：21NmmUUTT21NststUUTTU 0n1U 1UNUTLnTO)(mss=0s=1 r2 變化對機械特性的影響變化對機械特性的影響22022212XrUrKTst20212XUKTm2202 rXrsmr2 n mTLTr2的的 改變改變

18、 ：鼠籠式電機轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的金屬材料不同，鼠籠式電機轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的金屬材料不同， 繞線式電機外接電阻不同。繞線式電機外接電阻不同。 結(jié)論：結(jié)論：mstsTr，2stTTOn0ns=0s=1機械特性的軟硬機械特性的軟硬 硬特性：負載變化時，轉(zhuǎn)速變化不大，運行特性好。硬特性：負載變化時，轉(zhuǎn)速變化不大，運行特性好。軟特性：負載增加轉(zhuǎn)速下降較快，但起動轉(zhuǎn)矩大，起軟特性：負載增加轉(zhuǎn)速下降較快，但起動轉(zhuǎn)矩大，起 動特性好。動特性好。 硬特性硬特性 （r2小）?。┸浱匦攒浱匦裕╮2大）大）0Tn 不同場合應(yīng)選用不同的電機。如金屬切削，選硬特性不同場合應(yīng)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

19、。電機；重載起動則選軟特性電機。啟動：啟動： Tst TL ，電機啟動，電機啟動轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n ，轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩T c點：轉(zhuǎn)矩達最大點：轉(zhuǎn)矩達最大Tm ，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速n繼續(xù)繼續(xù) ，T ，沿，沿c-b走走b點：點：T=TL，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速n不再上升，穩(wěn)定運行不再上升，穩(wěn)定運行 TL sTL Tn T 達到新達到新的平衡的平衡I2 LTT0nnTOncbLTmTLTstT電動機的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨電動機的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負載的變化而自動調(diào)整，這種負載的變化而自動調(diào)整，這種能力稱為自適應(yīng)負載能力。能力稱為自適應(yīng)負載能力。三相異步電動機三相異步電動機型號：型號：Y132M4 功率：功率：7.5kW 頻率：頻率：50Hz

20、電壓：電壓：380V 電流：電流：15.4A 接法：接法： 轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速：1440r/min 絕緣等級：絕緣等級：B 工作方式：連續(xù)工作方式：連續(xù) 年月生產(chǎn)功率因數(shù)：功率因數(shù)：0.85 效率：效率：87%銘牌數(shù)據(jù)：銘牌數(shù)據(jù)：技術(shù)數(shù)據(jù)：技術(shù)數(shù)據(jù)：例：例： 磁極數(shù)磁極數(shù)( 極對數(shù)極對數(shù) p = 2 )例如：例如： Y 132 M4 用以表明電動機的系列、幾何尺寸和極數(shù)。用以表明電動機的系列、幾何尺寸和極數(shù)。機座長度代號機座長度代號機座中心高（機座中心高（mm）三相異步電動機三相異步電動機。聯(lián)聯(lián)接接電電機機容容量量 3kW聯(lián)接電機容量 kW4U2U1W2V1V2W1U1U2接線盒接線盒W2U2V2V1

21、W1U1W1V1W2V2定子三相定子三相繞組繞組 Y 接法：接法： 接法：接法：接線盒接線盒接線盒接線盒UN = 380/220V、Y/ 接接指：線電壓為指：線電壓為 380V 時采用時采用 Y接法；接法； 線電壓為線電壓為 220V 時采用時采用 接法。接法。 電動機在額定運行時，電動機在額定運行時，定子繞組定子繞組在指定在指定接法接法下應(yīng)加的下應(yīng)加的線電壓值。線電壓值。 額定電壓額定電壓 ：NU兩種接法情況下，兩種接法情況下，相電壓均為相電壓均為220V(每相繞組的額定電壓每相繞組的額定電壓)例：例： 說明：一般規(guī)定電動機的運行電壓不能高于或低于額說明：一般規(guī)定電動機的運行電壓不能高于或低

22、于額定值的定值的 5 。 額定電流額定電流 ：NI 電動機在額定運行時，電動機在額定運行時，定子繞組定子繞組在指定在指定接法接法下的下的線電流值。線電流值。例：例：IN = 14.7 / 8.5 A、 / Y接接表示：表示： Y接法下，接法下，電機的線電流為電機的線電流為 8.5A ； 接法接法下，線電流為下，線電流為 14.7A。兩種接法下兩種接法下相電流均為相電流均為 8.5A。 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 ：Nn 電動機在額定電壓、額定負載下運行時電動機在額定電壓、額定負載下運行時電機電機軸上軸上的轉(zhuǎn)速。的轉(zhuǎn)速。04. 0144014401500 00nnnsNN如：如： nN =1440 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/

23、分分額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)差率它不等于從電源吸取的電功率。它不等于從電源吸取的電功率。 額定功率額定功率 ：NP電動機在額定運行時軸上輸出的電動機在額定運行時軸上輸出的機械功率機械功率 P2N 。軸上輸出機械功率與定子輸入電功率軸上輸出機械功率與定子輸入電功率P1N的比值。的比值。NNNNIUPcos31鼠籠電機鼠籠電機 N =7293%1001NNNPP 額定效率額定效率 ：N定子定子每相繞組的功率因數(shù)。每相繞組的功率因數(shù)。注意：實用中應(yīng)選注意：實用中應(yīng)選擇容量合適的電機，擇容量合適的電機，防止出現(xiàn)防止出現(xiàn) “大馬拉大馬拉小車小車” 的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。PN在額定負載時功率因數(shù)最高，約為在額定負載時功

24、率因數(shù)最高，約為 0.7 0.9?？蛰d時功率因數(shù)很低，只有空載時功率因數(shù)很低，只有 0.2 0.3。P2cos O 功率因數(shù)功率因數(shù) ：Ncos此外還有表示過載能力的此外還有表示過載能力的Tm / TN 、表示啟動能、表示啟動能力的力的Tst / TN 、 Ist / IN 及及絕緣等級絕緣等級等參數(shù)。等參數(shù)。例：例：一臺三相異步電動機，一臺三相異步電動機，PN = 10kW， UN = 380V， 接，接， nN = 1450r/min，N = 0.875， cosN = 0.87， Tst / TN = 1.4， Tm / TN = 2 。求：求：額定電流、額定額定電流、額定 轉(zhuǎn)矩、啟動轉(zhuǎn)

25、矩、最大轉(zhuǎn)矩；轉(zhuǎn)矩、啟動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩；粗略描繪出機械特粗略描繪出機械特 性曲線。性曲線。解：解：26.924 .1NstTT（Nm）9 .6514501095509550NNNnPT（Nm）8 .1319 .6522NmTT（Nm）AUPINNNNN96.19875. 087. 03803100010cos30min/15000Trna，點點：mNTrnbNN9 .65min/1450，點點：c點：點：mNTm8 .131mNTndst26.920，點點：NnmTstTOnTNT0nbcad啟動：啟動： n = 0，s =1，接通電源。，接通電源。啟動過程中的兩個問題：啟動過程中的兩個問題：

26、stI 啟動電流啟動電流 大大 ：一般中小型鼠籠式電機啟動電流為額定電流的一般中小型鼠籠式電機啟動電流為額定電流的5 7 倍。倍。啟動時啟動時n = 0，轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線速度很大。，轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線速度很大。后果：后果：原因：原因： 電機剛啟動時，電機剛啟動時， n = 0，s =1，轉(zhuǎn)子電流，轉(zhuǎn)子電流 I2 雖然雖然很很大，但是因為轉(zhuǎn)子漏電抗大，但是因為轉(zhuǎn)子漏電抗X20很大，所以轉(zhuǎn)子功率因數(shù)很大，所以轉(zhuǎn)子功率因數(shù)cos2很低，因而啟動轉(zhuǎn)矩很低，因而啟動轉(zhuǎn)矩Tst并不大。通常電動機的啟并不大。通常電動機的啟動動起重冶金用的電機起重冶金用的電機Tst / TN可達可達。stT 啟動轉(zhuǎn)矩啟動轉(zhuǎn)

27、矩 小小 ：原因：原因：后果：后果：電機啟動時間拖長；不能帶負載啟動。電機啟動時間拖長；不能帶負載啟動。22cosIKTT2202222)(cosXrrs（1） 直接啟動：直接啟動：電機容量不大于直接供電變壓器容電機容量不大于直接供電變壓器容 量的量的20 30，可以采用直接啟動。小容量，可以采用直接啟動。小容量20 30千瓦以下的異步電動機千瓦以下的異步電動機一般都采用直接一般都采用直接啟啟動。動。 啟動時，把電動機的定子繞組直接接入電網(wǎng)，啟動時，把電動機的定子繞組直接接入電網(wǎng)，即直接加上額定電壓。即直接加上額定電壓。（2） 降壓啟動：降壓啟動：采用降低定子繞組電壓的方法啟動，以減小啟動電流

28、。采用降低定子繞組電壓的方法啟動，以減小啟動電流。啟動后，待電動機轉(zhuǎn)速接近額定值時再換接額定電壓。啟動后，待電動機轉(zhuǎn)速接近額定值時再換接額定電壓。Y 換接換接啟動啟動自耦降壓啟動自耦降壓啟動定子電路串聯(lián)電阻或電抗定子電路串聯(lián)電阻或電抗降壓方法：降壓方法：Y 換接換接啟動啟動啟動時把定子繞組啟動時把定子繞組接成星形接成星形Y，正常運行時定子繞組為正常運行時定子繞組為接。接。 Y 換接啟動：換接啟動：ZUZUIIlppl333接：接：Y接：接：ZUZUIIlppl3YlIZlU+U1U2V1V2W1W2啟動啟動正常運行正常運行 lIlU+ZU1U2V1V2W1W231llII降壓啟動時的電流降壓啟

29、動時的電流為直接啟動時的為直接啟動時的1/3采用采用Y降壓啟動，啟動轉(zhuǎn)矩為直接啟動時的降壓啟動，啟動轉(zhuǎn)矩為直接啟動時的1/3。3lpUU Y 接時，相電壓為接時，相電壓為lpUU接時，相電壓為接時，相電壓為313/22llppststUUUUTT啟動轉(zhuǎn)矩和相電壓的平方成正比啟動轉(zhuǎn)矩和相電壓的平方成正比2PUT 31ststTTYlIZlU+U1U2V1V2W1W2啟動啟動正常運行正常運行 lIlU+ZU1U2V1V2W1W2(1) 僅適用于正常運行為三角形僅適用于正常運行為三角形接法的電機。接法的電機。Y- 換接啟動應(yīng)注意的問題換接啟動應(yīng)注意的問題所以所以Y 降壓啟動適合于空載或輕載起動的場合

30、。降壓啟動適合于空載或輕載起動的場合。)(2UTST(2) Y 啟動啟動也時ststTI,啟動電流、啟動轉(zhuǎn)矩為直接啟動時的啟動電流、啟動轉(zhuǎn)矩為直接啟動時的1/3。31ststTT31ststII主要采用主要采用轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)外接電阻的方法轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)外接電阻的方法RRR滑環(huán)滑環(huán)電刷電刷定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子啟動時將適當(dāng)?shù)膯訒r將適當(dāng)?shù)腞 串入轉(zhuǎn)子電路中，啟動后將串入轉(zhuǎn)子電路中，啟動后將R 短路。短路。啟動電阻啟動電阻220221)(xRURKTst啟動轉(zhuǎn)矩啟動轉(zhuǎn)矩啟動電流啟動電流2202202)(XREIst12IIRstTR若若R選得選得適當(dāng)適當(dāng)，轉(zhuǎn)子電路串電阻啟動既可以降，轉(zhuǎn)子電路串電阻啟動既可以

31、降低啟動電流，又可以提高啟動轉(zhuǎn)矩。低啟動電流，又可以提高啟動轉(zhuǎn)矩。常用于要求啟動轉(zhuǎn)矩較大的生產(chǎn)機械上。常用于要求啟動轉(zhuǎn)矩較大的生產(chǎn)機械上。RrR2例：例： 有一有一臺臺鼠籠式異步電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)如下：鼠籠式異步電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)如下：PN(kW) UN (V)nN(r/min)接法接法4038014700.90.96.51.22.0NcosNstTTNstIINmTT(1)(1)求求額定電流額定電流IN、額定轉(zhuǎn)差率、額定轉(zhuǎn)差率sN、額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩 TN 、最大、最大 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩Tm和啟動轉(zhuǎn)矩和啟動轉(zhuǎn)矩Tst；(2)(2)若負載轉(zhuǎn)矩為若負載轉(zhuǎn)矩為274.4Nm, ,試問在試問在U=UN和和U =0

32、.9UN兩兩 種情況下，電動機能否直接啟動？種情況下，電動機能否直接啟動？ (3)(3)采用采用Y啟動時啟動時, ,求啟動電流求啟動電流IstY ，啟動轉(zhuǎn)矩啟動轉(zhuǎn)矩TstY ；(4)(4)當(dāng)當(dāng)TL = 0.3TN和和TL = 0.5TN時時, ,能否采用能否采用Y啟動？啟動？(5)(5)當(dāng)當(dāng)TL = 0.5TN時時, , 求電動機的轉(zhuǎn)速求電動機的轉(zhuǎn)速n。NPN(kW) UN (V)nN(r/min)接法接法4038014700.90.96.51.22.0NcosNstTTNstIINmTT(1)(1)求求IN、sN、TN 、Tm和和Tst；N解解:)(759 . 09 . 038031040c

33、os33AUPINNNNN（1）由由nN=1470r/min，可知，可知 ：p=2， n0=1500r/min，02. 015001470150000nnnsNNPN(kW) UN (V)nN(r/min)接法接法4038014700.90.96.51.22.0NcosNstTTNstIINmTT(1)(1)求求IN、sN、TN 、Tm和和Tst；N解解:)(26014704095509550mNnPTNNN)(3122602 .12 .1)(mNTTTTTNNNstst)(52026022)(mNTTTTTNNNmm解解:(2)(2)若負載轉(zhuǎn)矩為若負載轉(zhuǎn)矩為274.4Nm, ,試問在試問在U

34、=UN和和U =0.9UN兩兩 種情況下，電動機能否直接啟動？種情況下，電動機能否直接啟動？ （2）U=UN時時: Tst = 312 Nm TL = 260Nm U = 0.9UN 時時:能啟動能啟動22)9 . 0()(NNNststUUUUTTmNTmNTTLstst2607 .25231281. 081. 0不能啟動不能啟動PN(kW) UN (V)nN(r/min)接法接法4038014700.90.96.51.22.0NcosNstTTNstIINmTTN（3）直接啟動時：直接啟動時：Ist =6.5IN=487.5 A，Tst=312 Nm A5 .1625 .4873131st

35、stIIY啟動時：啟動時：mNTTstst1043123131PN(kW) UN (V)nN(r/min)接法接法4038014700.90.96.51.22.0NcosNstTTNstIINmTTN(3)(3)采用采用Y啟動時啟動時, ,求啟動電流求啟動電流IstY ，啟動轉(zhuǎn)矩啟動轉(zhuǎn)矩TstY ；解解:PN(kW) UN (V)nN(r/min)接法接法4038014700.90.96.51.22.0NcosNstTTNstIINmTTN解解:(4)(4)當(dāng)當(dāng)TL = 0.3TN和和TL = 0.5TN時時, ,能否采用能否采用Y啟動？啟動？TL = 0.3TN 時：時：1781042603

36、 . 0104LstTT可以可以Y啟動啟動TL = 0.5TN 時：時：11301042605 . 0104LstTT不能不能Y啟動啟動（4）由由機械特性機械特性n=f(T)曲線中曲線中近似直線的近似直線的硬特性硬特性, , 可得可得NLNTTnnnn00即即NNTTn5 . 0147015001500電機轉(zhuǎn)速電機轉(zhuǎn)速n=1485 r/minPN(kW) UN (V)nN(r/min)接法接法4038014700.90.96.51.22.0NcosNstTTNstIINmTT(5)(5)當(dāng)當(dāng)TL = 0.5TN時時, , 求電動機的轉(zhuǎn)速求電動機的轉(zhuǎn)速n。N（5）解解: pfsnsn106011

37、 變頻調(diào)速變頻調(diào)速 (無級調(diào)速無級調(diào)速)頻率調(diào)節(jié)范圍：頻率調(diào)節(jié)范圍：0.5幾幾百赫茲，百赫茲，調(diào)速性能優(yōu)異，調(diào)速性能優(yōu)異，因而正獲得越來越廣泛的應(yīng)用。因而正獲得越來越廣泛的應(yīng)用。三種電氣三種電氣調(diào)速方法調(diào)速方法 變極調(diào)速變極調(diào)速 (有級調(diào)速有級調(diào)速) 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速變轉(zhuǎn)差率調(diào)速 (無級調(diào)速無級調(diào)速)只在鼠籠式異步電動機采用，用在對調(diào)速性能要只在鼠籠式異步電動機采用，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。求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床等機床上。繞線式電動機特有的一種調(diào)速方法，廣泛應(yīng)用于繞線式電動機特有的一種調(diào)速方法，廣泛應(yīng)用于各種提升、起重設(shè)備中。各種提升、起重設(shè)備中。 能耗

38、制動能耗制動制動方法制動方法機械制動機械制動電氣制動電氣制動能耗制動能耗制動反接制動反接制動再生發(fā)電制動再生發(fā)電制動Fn轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子T n0=0+-運轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)制動制動RP0nF 反接制動反接制動停車時，將接入電動機的三相電源線中的任意停車時，將接入電動機的三相電源線中的任意兩相對調(diào)，使電動機定子產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向兩相對調(diào)，使電動機定子產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場，從而獲得所需的制動轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)相反的旋轉(zhuǎn)磁場，從而獲得所需的制動轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動。子迅速停止轉(zhuǎn)動。 運轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)nFT n0 再生發(fā)電制動再生發(fā)電制動 當(dāng)電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速時，旋轉(zhuǎn)當(dāng)電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)

39、速時，旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距作用方向發(fā)生變化，由驅(qū)動轉(zhuǎn)距磁場產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距作用方向發(fā)生變化，由驅(qū)動轉(zhuǎn)距變?yōu)橹苿愚D(zhuǎn)距。電動機進入制動狀態(tài)，同時將外力作變?yōu)橹苿愚D(zhuǎn)距。電動機進入制動狀態(tài)，同時將外力作用于轉(zhuǎn)子的能量轉(zhuǎn)換成電能回送給電網(wǎng)。用于轉(zhuǎn)子的能量轉(zhuǎn)換成電能回送給電網(wǎng)。nF轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子T n0n n0 解：解：電動機電磁轉(zhuǎn)矩電動機電磁轉(zhuǎn)矩T U12 ，當(dāng)電源電壓下降低，當(dāng)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)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：大了。過程如下： TIISnUTU12211)(使使T =TL 。 例：例： 三相異步電動機在一定的負載轉(zhuǎn)矩下運行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？有無變化？。頻頻率率額額定定負負載載時時，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子電電勢勢。、啟啟動動時時采采用用。、求求，接接，型型鼠鼠籠籠式式異異步步電電動動機機，一一