第二章2船舶電機(jī)與電力拖動(dòng)系統(tǒng)-船舶電機(jī)

交流異步電動(dòng)機(jī)本章概述交流電機(jī)主要分同步電機(jī)和異步電機(jī)。交流異步電動(dòng)機(jī)的可將交流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能從而拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載。與直流電機(jī)及其他電動(dòng)機(jī)相比較，異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、起動(dòng)方便、運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉、維護(hù)保養(yǎng)方便等優(yōu)點(diǎn)。目前船舶上幾乎所有的甲板機(jī)械及機(jī)艙輔機(jī)動(dòng)力電動(dòng)機(jī)都采用三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，而對(duì)于一些需要進(jìn)行變速控制的拖動(dòng)設(shè)備，如起貨機(jī)、錨機(jī)等，目前也正逐步采用三相異步電動(dòng)機(jī)來替代其它動(dòng)力設(shè)備。異步電動(dòng)機(jī)的主要缺點(diǎn)是必須從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率，而輕載時(shí)功率因數(shù)較低，這對(duì)船舶電網(wǎng)以及發(fā)電機(jī)的運(yùn)行較為不利。本章主要介紹異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理。交流異步電動(dòng)機(jī)本章主要講解內(nèi)容第一節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與銘牌數(shù)據(jù)第二節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與工作原理第三節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子電路

第四節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)工作特性與選擇第六節(jié)單相異步電動(dòng)機(jī)第一節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與銘牌數(shù)據(jù)

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)按照轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式不同分為鼠籠式和

繞線式兩種，船舶上大多采用鼠籠式。圖4-1為一臺(tái)三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)分解圖。鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)主要由兩個(gè)基本部分組成：靜止不動(dòng)的定子和可以旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。定子和轉(zhuǎn)子之間有一很窄的空氣隙。此外還有支撐轉(zhuǎn)子的端蓋等。返回圖4-1三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)1.定子

三相異步電動(dòng)機(jī)的定子主要是用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。它由機(jī)座（外殼）、定子鐵心和定子繞組三部分組成。

（1）機(jī)座與端蓋：機(jī)座是用來安裝定子鐵心和固定整個(gè)電動(dòng)機(jī)用的，一般用鑄鐵或鑄鋼制成。機(jī)座也是散熱部件，其外表面有散熱片。端蓋固定在機(jī)座上，端蓋上設(shè)有軸承室，以放置軸承并支撐轉(zhuǎn)子。（2）定子鐵心：定子鐵心是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，由于異步電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生的是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)相對(duì)定子以一定的同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，定子鐵心中的磁通的大小及方向都是變化的。

定子、轉(zhuǎn)子鐵芯如圖4-2所示。

異步電動(dòng)機(jī)常用的定子鐵心槽的形狀如圖4-3示。返回

圖4-3定子槽形及槽內(nèi)線圈布置圖4-2異步電動(dòng)機(jī)定子、轉(zhuǎn)子鐵芯形狀（3）定子繞組：定子繞組是定子中的電路部分。定子繞組為三相繞組，即三個(gè)完全相同的獨(dú)立繞組，一般采用漆包線繞制。定子繞組的兩種接線方法如圖4-4所示。接電源接電源圖4-4三相異步電動(dòng)機(jī)接線盒2.轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子是電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，其作用是在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下獲得一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，以帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械一同轉(zhuǎn)動(dòng)。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子有鼠籠式和繞線式兩種型式。兩種轉(zhuǎn)子均包括轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸、軸承、滑環(huán)（僅限繞線式中有）等。

（1）轉(zhuǎn)子鐵心：轉(zhuǎn)子鐵心用厚度為0.5mm硅鋼片疊成，壓裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)子硅鋼片形狀如圖4-2（b）所示。以此片疊成的鐵心外圓的表面有均勻分布且與轉(zhuǎn)軸平行的糟，槽內(nèi)嵌放轉(zhuǎn)子繞組。

（2）鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組：鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組是裸銅條或由鑄鋁制成。銅條繞組是把裸銅條插入轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，兩端用兩個(gè)端環(huán)焊成通路，參見圖4-5。鑄鋁繞組是將鋁熔化后澆鑄到轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，兩個(gè)端環(huán)及冷卻用的風(fēng)翼也同時(shí)鑄成。一般小型籠式異步電動(dòng)機(jī)都采用鑄鋁轉(zhuǎn)子。

（3）繞線式轉(zhuǎn)子繞組：繞線式轉(zhuǎn)子繞組是由漆包銅線繞成的三個(gè)完全相同的線圈嵌放到轉(zhuǎn)子鐵心的槽口內(nèi)。且通常連接成星形。另一端分別接到固定在轉(zhuǎn)軸上的三個(gè)滑環(huán)（也稱集電環(huán)）上，滑環(huán)間和滑環(huán)與轉(zhuǎn)軸間要絕緣?；h(huán)上固定著電刷。通過滑環(huán)、電刷將轉(zhuǎn)子繞組電路與外電路相連。通常外電路是呈星形連接的電阻，如圖4-6所示。通過轉(zhuǎn)子電路接入適當(dāng)?shù)母郊与娮韪纳飘惒诫妱?dòng)機(jī)的起動(dòng)性能（增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，減小起動(dòng)電流）或調(diào)速性能（通過改變外接電阻的阻值改變異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速）。圖4-7為繞線式異步電動(dòng)機(jī)的外形結(jié)構(gòu)圖。

返回圖4-5鼠籠式轉(zhuǎn)子返回圖4-6繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)返回圖4-7繞線式異步電動(dòng)機(jī)的外形結(jié)構(gòu)3.氣隙

異步電動(dòng)機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子之間有一很窄的空氣隙。中小型異步電動(dòng)機(jī)的氣隙一般為0.2～1.0mm。氣隙的大小直接關(guān)系到電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能。通常，氣隙越小，電動(dòng)機(jī)磁路中的磁阻越小，產(chǎn)生一定量磁通所需要的勵(lì)磁電流就小，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能越好。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)在每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的外殼上都有裝有一塊銘牌，該銘牌上標(biāo)出這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)主要包括下列幾項(xiàng)：1.型號(hào)

2.額定電壓

3.額定電流

4.額定功率因數(shù)

5.額定功率

6.額定頻率

7.額定轉(zhuǎn)速

8.工作方式

9.接法銘牌及主要技術(shù)參數(shù)★.銘牌及主要額定數(shù)據(jù)的意義：1).額定功率Pn

：軸上輸出機(jī)械功率，單位kW；2).額定電壓、電流：線電壓、線電流；3).額定轉(zhuǎn)速：——

轉(zhuǎn)/分；4).額定功率因數(shù)；5).絕緣等級(jí)和溫升；6).工作方式：連續(xù)、短時(shí)、重復(fù)短時(shí)(斷續(xù))；7.)接法：星形、三角形。

注意：兩種額定電壓與接法分別對(duì)應(yīng)。★冷卻方式：?

船舶艙室電動(dòng)機(jī)多為自扇冷式；

?

甲板機(jī)械多為獨(dú)立風(fēng)扇的他扇冷式.

★主要技術(shù)數(shù)據(jù)；P89★連續(xù)：在額定的負(fù)載范圍內(nèi)，允許電機(jī)長(zhǎng)期持續(xù)使用；★短時(shí)與斷續(xù)：

此電機(jī)必須按運(yùn)行時(shí)間與運(yùn)行加停車時(shí)間之比的相對(duì)持續(xù)系數(shù)來確定運(yùn)行時(shí)間；

1.型號(hào)

Y132M－4磁極數(shù)(極對(duì)數(shù)

p=2)同步轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分Y：三相異步電動(dòng)機(jī)（系列）132：機(jī)座中心高（132mm）M：機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)，M-中機(jī)座；S-短機(jī)座，L-長(zhǎng)機(jī)座。2.轉(zhuǎn)速:電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)速（n)。如：n=1440轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)差率補(bǔ)充說明:3.接法：Y/接法接線盒W2U2V2V1W1U1指定子三相繞組的接法：

Y接法：

W2U2V2U1V1W1V1W1U1U2V2W2

接法：U2U1W2V1V2U1W2U2V1V2W1W14.電壓：指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)定子繞組上的線電壓值.例：380/220Y/是指：線電壓為380V時(shí)采用Y接法；當(dāng)線電壓為220V時(shí)采用接法。

一般規(guī)定電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電壓不能高于或低于額定值的5％。當(dāng)電壓高于額定值時(shí)，磁通將增大。即：電壓波動(dòng)（變大）對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響：當(dāng)電壓低于額定值時(shí)，引起轉(zhuǎn)速下降，電流增加：5.額定電流：指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)定子繞組的線電流。如：

表示三角接形法下，電機(jī)的線電流為11.2A，相電流為6.48A；星形接法時(shí)線、相電流均為6.48A。6.功率與效率：

指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)械功率值（），不等于從電源吸收的功率（）。兩者的關(guān)系為：為電動(dòng)機(jī)的效率=72－93％其中7.

功率因數(shù)(cos1)：額定負(fù)載時(shí)一般為0.7-0.9，空載時(shí)功率因數(shù)很低

約為0.2-0.3。額定負(fù)載時(shí)，功率因數(shù)最大。P2PNcos1

使用中應(yīng)選擇合適容量的電動(dòng)機(jī)，防止“大馬”拉“小車”的現(xiàn)象。8.

絕緣等級(jí)

絕緣等級(jí)是按電動(dòng)機(jī)繞組所用的絕緣材料在使用

時(shí)容許的極限溫度來分級(jí)的。

極限溫度，是指電動(dòng)機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)中最熱點(diǎn)的最高

容許溫度。

絕緣等級(jí)絕緣等級(jí)極限溫度AEBFH911.某三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌標(biāo)有：電壓380V、頻率50Hz、電流15.4A、接法Y、轉(zhuǎn)速1440r/min、磁極對(duì)數(shù)2、絕緣等級(jí)B，判斷下列說法錯(cuò)誤的是______。

A.空載轉(zhuǎn)速一定大于1440r/min，小于1500r/min

B.可利用Y/△換接降壓起動(dòng)

C.定子繞組工作溫度不應(yīng)超過130℃D.理想空載轉(zhuǎn)速為1500r/min913.某三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌標(biāo)有：電壓380V/220V、頻率50Hz、接法Y/△、轉(zhuǎn)速1440r/min、絕緣等級(jí)B，判斷下列說法錯(cuò)誤的是______。

A.當(dāng)線電壓為380V時(shí)電機(jī)的額定功率是當(dāng)線電壓為220V時(shí)的

B.額定轉(zhuǎn)差率為4%C.定子繞組工作溫度不應(yīng)超過130℃D.該電機(jī)為4極電機(jī)倍

第二節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與工作原理一、三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)1.定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生以兩極三相異步電動(dòng)機(jī)為例，如圖4-8所示，三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組是結(jié)構(gòu)完全相同的三相繞組，三相繞組的首、末端分別用U1-

U2、V1-V2、W1-W2表示，在制作時(shí)三相繞組沿定子鐵心內(nèi)圓周均勻而對(duì)稱地放置在內(nèi)。所謂對(duì)稱，即三相線圈的首端（或末端）在定子內(nèi)圓周上彼此相隔120°，圖4-8（a）所示。為分析方便，每相繞組用一匝線圈代替，三相繞組將分布在六個(gè)槽口中。三相線圈根據(jù)需要可以接成星形或者三角形，圖4-8（b）將它們作星形聯(lián)接（把三個(gè)末端U2、V2、W2并接在一起）。圖4-8異步電動(dòng)機(jī)的三相繞組與三相電流

當(dāng)對(duì)稱三相交流電源接入三相繞組的U1、V1

、W1

端后，三相定子繞組中便有三相對(duì)稱電流iA、iB和iC流入，三相對(duì)稱電流分別為其波形及相位關(guān)系如圖4-8(c)所示。設(shè)三相電流的正方向是從繞組的首端流人（用表示），末端流出（用⊙表示）。下面從幾個(gè)不同瞬間來分析三相交流電流流過定子繞組所產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)。t=0時(shí)，iA=0，U相繞組中沒有電流；iB是負(fù)值，即V相繞組中電流由V2端流進(jìn)，V1端流出；iC為正值，即電流從W1端流進(jìn)，W2端流出。根據(jù)右手螺旋定則，可確定合成磁場(chǎng)磁軸的方向如圖4-9（a）所示。ωt=60°時(shí)，iC=0；iA為正值，電流由U1端流進(jìn)，U2端流出；iB為負(fù)值，電流由V2端流進(jìn)，V1

端流出，此時(shí)合成磁場(chǎng)如圖4-9（b）所示。相比ωt=0時(shí)刻，合成磁場(chǎng)在空間按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)了60°。ωt=90°時(shí)，iA為正值，而iB、iC

均為負(fù)值，同理可得合成磁場(chǎng)的方向如圖4-9（c）所示。與ωt=0時(shí)刻相比，合成磁場(chǎng)在空間按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)了90°。由此可見，隨著定子繞組中的三相電流隨時(shí)間不斷變化，它所產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)則在空間不斷地旋轉(zhuǎn)，這就是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。這種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)如同一對(duì)磁極在空間旋轉(zhuǎn)所起得作用是一樣的。（a）ωt=0（b）ωt=60o（c）ωt=90o圖4-9一對(duì)極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的形成返回產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)必須滿足兩個(gè)條件：

（1）至少要有兩個(gè)定子繞組，這些繞組之間要有空間相位差；

（2）通入這些繞組中的正弦交變電流之間要有時(shí)間相位差。2.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向?qū)⑾嘈驗(yàn)锳→B→C的三相電壓對(duì)應(yīng)接入三相繞組U、V、W后，三相繞組中電流達(dá)到最大值的順序是：先是U相電流iA

、其次是V相的電流iB

，再次是W相的電流iC。由圖4-9可看出：磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是由U相線圈平面（U1-

U2

）經(jīng)V相線圈平面（V1-V2

）轉(zhuǎn)向W相線圈平面（W1-W2）。由此可見，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向是與三相繞組中電流達(dá)到最大值的順序是一致的，或者說旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向是由三相繞組中所通入電流的相序決定的。若要改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向，只需把接入定子繞組的電源相序改變即可。（a）ωt=0（b）ωt=60o（c）ωt=90o圖4-9一對(duì)極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的形成3.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速與磁極對(duì)數(shù)之間的關(guān)系在兩極（一對(duì)磁極）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的分析中我們知道，當(dāng)定子繞組中電流變化一周時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)了一周，若電流的頻率為f1，則電流每秒變化f1周，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為f1轉(zhuǎn)/秒。通常轉(zhuǎn)速是以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)計(jì)算，若以n0表示旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，則有

當(dāng)f1

＝50Hz,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為3000r/min。

磁極對(duì)數(shù)★

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)：其與三相異步電動(dòng)機(jī)三相繞組的安排有關(guān).AXBYCZAXYCBZ★

此種接法下，繞組的始端之間相差120度空間角，合成磁場(chǎng)只有一對(duì)磁極，則極對(duì)數(shù)為1。即：P=1★

★

將每相繞組分成兩段，按右下圖放入定子槽內(nèi)，

繞組的始端之間相差60度空間角，形成的磁場(chǎng)則是兩對(duì)磁極。C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'即：P=2★★旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0決定于電流頻率f1和磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)P，可推出：極對(duì)數(shù)每個(gè)電流周期磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速對(duì)于某一電機(jī)來講，ｆ1和ｐ通常是一定的，故ｎ0是個(gè)常數(shù).★

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0又稱異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，其單位為r/min。二、異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理可以用圖4-12說明。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同，當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向反向時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子也跟著反轉(zhuǎn)。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)是基于電磁感應(yīng)，故又稱之為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。三、異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率。

由前面分析可知，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向一致，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n不可能達(dá)到與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相等，即異步電動(dòng)機(jī)如果:無轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)和轉(zhuǎn)子電流

轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，磁通不切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條無轉(zhuǎn)矩因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速間必須要有差別。設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子相對(duì)靜止的空間的轉(zhuǎn)速分別為n0

、n，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的的相對(duì)轉(zhuǎn)速差為n=n0

–

n,它與同步轉(zhuǎn)速n0的比值稱為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率，用s表示，則有:

轉(zhuǎn)差率常用百分率表示，即有異步電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)一、電動(dòng)機(jī)狀態(tài)：0<n<n00<s<1額定運(yùn)行時(shí)s≈1%~9%啟動(dòng)時(shí)(堵轉(zhuǎn)）n=0,s=1二、非電動(dòng)機(jī)狀態(tài)：n=n0，s=0時(shí)，理想空載運(yùn)行狀態(tài)；外力加于轉(zhuǎn)軸上使得：n>n0，s<0時(shí)，正向超速狀態(tài)，發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)；n<0，s>1時(shí)，反轉(zhuǎn)狀態(tài)，電磁制動(dòng)狀態(tài)；一、定子電路中各電量的關(guān)系1.定子電路中感應(yīng)電勢(shì)由前一節(jié)可知三相定子繞組接通交流電源后，定子三相對(duì)稱電流在電動(dòng)機(jī)內(nèi)的空氣隙中形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。其磁場(chǎng)的磁通分兩部分，其中大部分同時(shí)穿過定子和轉(zhuǎn)子繞組，稱為主磁通；另有少量漏磁通分別穿過定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組，如圖4-14所示。主磁通在定子繞組感應(yīng)電勢(shì)相位上比主磁通滯后90，其有效值為異步電動(dòng)機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子電路二、轉(zhuǎn)子電路中各電量的關(guān)系

三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)閉合的轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，且在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，因轉(zhuǎn)子中還存在轉(zhuǎn)子漏感電勢(shì)和轉(zhuǎn)子繞組電阻壓降，其等效電路與變壓器副邊短路時(shí)情況相同。如圖4-14的右半部分電路所示。圖4-14異步電動(dòng)機(jī)一相等效電路圖返回轉(zhuǎn)子電路電勢(shì)頻率

當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為n=n0?n，即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以n的轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子繞組，因此在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電勢(shì)，該電勢(shì)的頻率為：轉(zhuǎn)子電流I2及功率因數(shù)cos2

轉(zhuǎn)子電路中的電阻及電抗分別為、，因而轉(zhuǎn)子電流的有效值為：

由于轉(zhuǎn)子電路為感性電路，所以其電流I2在相位上將滯后電勢(shì)，轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)為

轉(zhuǎn)子電流I2、功率因數(shù)cos2與s之間的關(guān)系曲線如圖4-15所示。鼠籠式轉(zhuǎn)子的磁極對(duì)數(shù)

繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組分布與定子繞組相同，則定、轉(zhuǎn)子有相同的磁極對(duì)數(shù)。鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組是由導(dǎo)電條組成，其磁極對(duì)數(shù)由定子磁極對(duì)數(shù)決定，即恒等于定子的磁極對(duì)數(shù)。

第三節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性一、電磁轉(zhuǎn)矩三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是指電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子受到電磁力的作用而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，它由旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的每極磁通與轉(zhuǎn)子電流相互作用產(chǎn)生的。異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩為:

轉(zhuǎn)矩的另一個(gè)表達(dá)式返回二、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性與機(jī)械特性1.電磁轉(zhuǎn)矩特性T=f(s)

在一定的轉(zhuǎn)子電阻R2和電源電壓U1下，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系曲線稱為一部電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性。

圖4-17三相異步電動(dòng)機(jī)T=f(s)曲線圖4-18三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線返回2.機(jī)械特性n=f(T)

異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩T的關(guān)系稱為機(jī)械特性。而機(jī)械特性很容易通過轉(zhuǎn)矩特性獲得。因?yàn)椋?/p>

故：三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線如圖4-18所示。

機(jī)械特性曲線上有三點(diǎn)反映了它的基本性能和特點(diǎn)：（1）最大轉(zhuǎn)矩Tmax，反映過載能力；（2）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst

，反映起動(dòng)性能；（3）額定轉(zhuǎn)矩TN

，反映穩(wěn)定運(yùn)行的負(fù)載能力和特點(diǎn)。固有機(jī)械特性：當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)的電壓和頻率為額定值，電動(dòng)機(jī)本身各參數(shù)（定、轉(zhuǎn)子繞組電阻、電抗、磁極對(duì)數(shù)等）亦保持不變的情況下，其特性稱為固有機(jī)械特性（也稱為自然機(jī)械特性，即上圖所示）；人工機(jī)械特性：當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中的電源電壓或頻率變化，定子回路串入電阻或電抗，以及電機(jī)本身的某些參數(shù)（定子繞組的磁極對(duì)數(shù)、轉(zhuǎn)子回路電阻、電抗）等發(fā)生變化，將引起電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的變化，由此得出的機(jī)械特性稱為人為（人工機(jī)械特性）。

額定轉(zhuǎn)矩TN

異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)軸上輸出的轉(zhuǎn)矩稱為額定轉(zhuǎn)矩TN。在異步電動(dòng)機(jī)等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩T必須與阻轉(zhuǎn)矩相平衡，阻轉(zhuǎn)矩包括負(fù)載轉(zhuǎn)矩和空載損耗轉(zhuǎn)矩（電機(jī)本身的風(fēng)阻、摩擦阻力等）T0，所以:

由于T0很小一般可忽略，因此可得異步電動(dòng)機(jī)中轉(zhuǎn)矩平衡方程為：

（1）額定轉(zhuǎn)矩TN

：電動(dòng)機(jī)在額定電壓下,以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，輸出額定功率時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上輸出的轉(zhuǎn)矩。n0TnnN（牛頓?米）★電動(dòng)機(jī)的自適應(yīng)負(fù)載能力電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負(fù)載的變化而自動(dòng)調(diào)整，這種能力稱為自適應(yīng)負(fù)載能力。直至新的平衡。此過程中，時(shí)，電源提供的功率自動(dòng)增加。

自適應(yīng)負(fù)載能力是電動(dòng)機(jī)區(qū)別于其它動(dòng)力機(jī)械的重要特點(diǎn)。（如：柴油機(jī)當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，必須由操作者加大油門，才能帶動(dòng)新的負(fù)載。）n0nT常用特性段★機(jī)械特性的軟硬硬特性：負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化不大，運(yùn)行特性好。軟特性：負(fù)載增加轉(zhuǎn)速下降較快，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)

特性好。

硬特性（R2小）軟特性（R2大）

不同場(chǎng)合應(yīng)選用不同的電動(dòng)機(jī)。如金屬切削，選硬特性電機(jī)；重載起動(dòng)則選軟特性電動(dòng)機(jī)。★（2）最大轉(zhuǎn)矩（臨界轉(zhuǎn)矩）Tmax

：★如果電機(jī)將會(huì)因帶不動(dòng)負(fù)載而立即堵轉(zhuǎn)、燒毀。n0Tn過載系數(shù)：三相異步電機(jī)

（1）三相異步機(jī)的和電壓的平方成正比，所以對(duì)電壓的波動(dòng)很敏感，使用時(shí)要注意電壓的變化。

工作時(shí)，一定令負(fù)載轉(zhuǎn)矩,否則電機(jī)將停轉(zhuǎn)。致使：

（2）電機(jī)嚴(yán)重過熱原因★

從特性曲線上看，轉(zhuǎn)矩有一最大值，

稱為最大轉(zhuǎn)矩，約額定轉(zhuǎn)矩Ｔn的1.6～

2.5倍;表明異步電動(dòng)機(jī)所提供的極限轉(zhuǎn)

矩或稱為電機(jī)的過載能力。

★（3）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TST

電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩。其中則n0Tn當(dāng)定子接通電源而轉(zhuǎn)子尚未動(dòng)（ｎ=0、

ｓ=1）時(shí)所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩.

KT=Tst/TN

一般為1.0～2.2倍的負(fù)載轉(zhuǎn)矩ＴＮ，它表明了異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能?！铩颣T=Tst/TN即啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比，稱為啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)電磁轉(zhuǎn)矩和電壓的關(guān)系

結(jié)論：∝★★定子電壓對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的影響：U1的降低將造成電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩Ｔ平方倍數(shù)的形式減小。

電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子電阻關(guān)系

R2的

改變

：鼠籠式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的金屬材料不同繞線式電動(dòng)機(jī)外接電阻不同

令：得：★●異步電動(dòng)機(jī)屬于硬機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)，適用于拖動(dòng)要求恒速運(yùn)行的生產(chǎn)機(jī)械；如水泵、通風(fēng)機(jī)、金屬切削機(jī)床等。●異步電動(dòng)機(jī)的功率損耗和效率：1)功率損耗：空載機(jī)械損耗Ｐ0、鐵損△ＰFe1、銅損△Ｐcu2★其中：鐵損屬于不變損耗；銅損屬于可變損耗。當(dāng)鐵損與銅損相等時(shí)，電動(dòng)機(jī)的效率最高。2)效率：電動(dòng)機(jī)的η是指軸上的機(jī)械功率Ｐ2與定子輸入的電功率Ｐ1之比：η

=Ｐ2/Ｐ1

式中：Ｐ1=ＵＩcosφ第四節(jié).異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

★

對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)要求：生產(chǎn)設(shè)備對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的要求主要有3點(diǎn)：☆

起動(dòng)電流?。弧钇饎?dòng)轉(zhuǎn)矩大；☆起動(dòng)時(shí)間短。

★

異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能：

☆

起動(dòng)電流大：是額定電流的5～7倍；

☆

起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大：僅為額定轉(zhuǎn)矩的1.0～2.2倍。討論：

★

異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流Ist：

☆

在剛起動(dòng)時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)靜止的轉(zhuǎn)子有著很大的相對(duì)轉(zhuǎn)速，磁

通切割導(dǎo)條的速度很快，這時(shí)轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)和產(chǎn)生的

轉(zhuǎn)子電流都很大；如與變壓器的工作原理一樣，轉(zhuǎn)子電流增大，定

子電流也必然相應(yīng)的增大。

☆

起動(dòng)電流對(duì)電機(jī)本身的影響不大，這是因?yàn)槠饎?dòng)電流雖大，但起動(dòng)

時(shí)間一般都很短，故從發(fā)熱角度考慮沒有問題；并且一經(jīng)起動(dòng)后，

轉(zhuǎn)速很快升高，電流便很快地減小了；如起動(dòng)頻繁時(shí)，由于熱量的

積聚，則可以使電機(jī)存在了過熱問題；☆電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流對(duì)線路是有影響的。過大的起動(dòng)電流在短時(shí)間內(nèi)

會(huì)在線路上造成較大的電壓降落，從而使負(fù)載端的電壓降低，并影

響鄰近負(fù)載的正常工作；★異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst：在剛起動(dòng)時(shí)，雖然轉(zhuǎn)子電流較大，但轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)是很低的，即：從式中：

可得知此結(jié)論；

★

異步機(jī)起動(dòng)方法有：

（1.）全壓(直接)起動(dòng)；（2）.降壓起動(dòng)。為了提高異步機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在電源容量允許時(shí)鼠籠式通常采用全壓起動(dòng)。繞線式則不允許全壓起動(dòng)(注意下述原因)。

降壓起動(dòng)：是在起動(dòng)時(shí)降低異步電動(dòng)機(jī)電源電壓，等到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高到一定值（或接近額定轉(zhuǎn)速，此時(shí)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流已大大減?。┖?，再將電源電壓增加到額定電壓。

鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)方法主要有：1.

定子繞組串電阻或電抗器降壓起動(dòng)；2.

Y-△降壓起動(dòng)；3.自耦變壓器降壓起動(dòng)。

繞線式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方法主要有：1.

轉(zhuǎn)子回路串電阻起動(dòng)；2.

轉(zhuǎn)子回路串頻敏電阻起動(dòng)?！荒苋珘浩饎?dòng)的原因是轉(zhuǎn)子為線繞式，抗擊起動(dòng)電流的沖擊能力小。◆

對(duì)于頻率繁起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，其容量應(yīng)＜專用變壓器電源變壓器容量的20%；

◆

對(duì)于不經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，其容量應(yīng)＜專用電源變壓的容量的30%；

◆

對(duì)于動(dòng)力和照明共用電源變壓器的，電機(jī)直接起動(dòng)時(shí)的電壓降應(yīng)＜5%的UＮ◆

如由船舶發(fā)電機(jī)直接供電，可允許電動(dòng)機(jī)的容量＜發(fā)電機(jī)容量的60%◆

機(jī)倉(cāng)的電動(dòng)輔助幾乎都采用直接起動(dòng)。1.

直接起動(dòng):2.降壓起動(dòng)1)工作目的：減少電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的工作電流。2)工作場(chǎng)合：適用空載下起動(dòng)的電力拖動(dòng)裝置?！?/p>

鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)Y-△降壓起動(dòng)方法：起動(dòng)時(shí)將定子繞組接成Y形，轉(zhuǎn)速升高后再接成△形，這樣，定子每相繞組上電壓降低為△連接直接起動(dòng)時(shí)的1/倍。而電機(jī)的線電流為直接起動(dòng)時(shí)的1/3倍?？紤]到三相電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，所以此時(shí)的電機(jī)起動(dòng)線電流和轉(zhuǎn)矩都降低為△形時(shí)的1/3。適用場(chǎng)合：1.正常工作時(shí)定子為△形連接鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)；2.空載或輕載起動(dòng)。Y/△連接起動(dòng)線路3）工作方法：

★

鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)自耦變壓器降壓起動(dòng)

方法：起動(dòng)時(shí)將定子繞組通過自耦變壓器降壓，轉(zhuǎn)速升高后再直接接電源。

特點(diǎn)：起動(dòng)電流和轉(zhuǎn)矩都降低為全壓起動(dòng)時(shí)的1/k2。可選用不同變比適合不同場(chǎng)合。

適用：重載起動(dòng)（比半載略重，比額定負(fù)載輕）。

★

繞線式轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)1)工作特點(diǎn)：起動(dòng)電流小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大；2)工作過程：為保證整個(gè)起動(dòng)過程盡量保持較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，應(yīng)隨著轉(zhuǎn)速的升高而逐漸減少外串電阻，最后應(yīng)全部切除。3)工作場(chǎng)合：適用于要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大的機(jī)械，如起貨機(jī)、錨機(jī)等。方法：轉(zhuǎn)子繞組通過滑環(huán)和電刷引出電機(jī)，并與三相變阻器連接。起動(dòng)時(shí)，變阻器的電阻最大，接通電源后逐漸減小三相變阻器電阻直至三相變阻器電阻為零，起動(dòng)結(jié)束。

適用：帶額定負(fù)載起動(dòng)。開始起動(dòng)方法：轉(zhuǎn)子繞組通過滑環(huán)和電刷引出電機(jī)，并與三相變阻器連接。起動(dòng)時(shí)，變阻器的電阻最大，接通電源后逐漸減小三相變阻器電阻直至三相變阻器電阻為零，起動(dòng)結(jié)束。適用：帶額定負(fù)載起動(dòng)。起動(dòng)完成★

繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)(1)方法：轉(zhuǎn)子繞組通過滑環(huán)和電刷引出電機(jī)，并與三相變阻器連接。起動(dòng)時(shí)，變阻器的電阻最大，接通電源后逐漸減小三相變阻器電阻直至三相變阻器電阻為零，起動(dòng)結(jié)束。適用：帶額定負(fù)載起動(dòng)。返回★

繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)(2)?

高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)差率鼠籠式異步機(jī)：由于轉(zhuǎn)子電阻增大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大。因此，如果鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的鼠籠導(dǎo)體采用電阻率高的材料制造，將可以增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。由繞線式異步機(jī)機(jī)械特性可知，轉(zhuǎn)子電阻增大，額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差率增大，因此這種電機(jī)稱為高轉(zhuǎn)差率異步電動(dòng)機(jī)。高轉(zhuǎn)差率異步機(jī)轉(zhuǎn)子電阻大，額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子的銅損增加，效率降低?！?/p>

適用于起重機(jī)械。

高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)與用途主要特點(diǎn)：

1.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大；

2.額定轉(zhuǎn)差率大，銅損大。

不論是深槽式鼠籠異步機(jī)或是雙鼠籠異步機(jī)，正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子的漏抗都比普通鼠籠式異步機(jī)轉(zhuǎn)子漏抗大。因此，它們的臨界轉(zhuǎn)差率和額定轉(zhuǎn)差率都比普通機(jī)大，額定運(yùn)行時(shí)的銅損也相對(duì)較大，效率相對(duì)較低。主要用途：

起重設(shè)備、要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大的其它設(shè)備。船上：空壓機(jī)、分油機(jī)、容積泵等電機(jī)。

深槽式鼠籠異步電動(dòng)機(jī)

工作原理：如果將鼠籠轉(zhuǎn)子制造成深槽式，在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，由于轉(zhuǎn)子頻率高集膚效應(yīng)明顯，轉(zhuǎn)子實(shí)際電阻較大，可得到較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；當(dāng)起動(dòng)結(jié)束后，由于轉(zhuǎn)子頻率很低集膚效應(yīng)不明顯，轉(zhuǎn)子實(shí)際電阻小，從而降低正常運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子銅損?！?/p>

機(jī)械特性如圖所示。機(jī)械特性(高轉(zhuǎn)差率)

雙鼠籠異步電動(dòng)機(jī)

結(jié)構(gòu)：雙鼠籠異步機(jī)轉(zhuǎn)子有兩套鼠籠繞組，內(nèi)籠電阻小，外籠電阻大。原理：起動(dòng)時(shí)，由于集膚效應(yīng)明顯，外籠起主要作用使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大；正常工作時(shí)，集膚效應(yīng)不明顯，內(nèi)籠起主要作用，可在一定程度上減少銅損。雙籠結(jié)構(gòu)機(jī)械特性第五節(jié)、異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)?

基本概念：使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生與其轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的電

磁轉(zhuǎn)矩稱為電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)。?工作目的：其可用于拖動(dòng)系統(tǒng)減速或加速停車、起

貨機(jī)等位能性負(fù)載的勻速下降等場(chǎng)合；?

制動(dòng)方式：1.反接制動(dòng)：當(dāng)通過改變?nèi)嚯娫吹南嘈蚴沟眯D(zhuǎn)

磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)后，磁場(chǎng)對(duì)因慣性而仍保持原態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子作相對(duì)切割，最終電機(jī)方向與原先的運(yùn)行狀態(tài)相反而屬于制動(dòng)

轉(zhuǎn)矩。

反接制動(dòng)時(shí)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的相對(duì)轉(zhuǎn)速很大。即:切割磁力線的速度很大,造成轉(zhuǎn)子電流增大,引起定子電流增大簡(jiǎn)單、效果好但能量消耗大為限制電流，在制動(dòng)時(shí)要在定子或轉(zhuǎn)子中串電阻★

電源反接制動(dòng)的轉(zhuǎn)差率S>1；◆

反接制動(dòng)時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的相對(duì)

轉(zhuǎn)速(n0-n)很大，即：

電流較大，對(duì)于大容量、頻繁起動(dòng)、

反轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)則不宜采用。

◆

工作過程：反接制動(dòng)時(shí)，將開關(guān)從當(dāng)轉(zhuǎn)速運(yùn)行位置扳

倒制動(dòng)位置，使電機(jī)的三相電源中的兩相對(duì)調(diào)而使的其相序改變，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向也跟著改變，由于轉(zhuǎn)子因慣性仍保持原來的

轉(zhuǎn)向，結(jié)果使轉(zhuǎn)子繞組切割磁場(chǎng)的方向也

發(fā)生了改變，從而轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電勢(shì)和電流

的相位變反，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩則變?yōu)橹苿?dòng)

轉(zhuǎn)矩；

◆

注意：

在電機(jī)轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，應(yīng)將電源自動(dòng)切斷。★

倒拉反接制動(dòng)：如圖所示

◆

基本概念：電動(dòng)機(jī)因外力矩作用而

形成轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向

相反的制動(dòng)，稱為倒拉反接制動(dòng)；

◆

工作特點(diǎn)：此法通常是在增大轉(zhuǎn)子回路

電阻的情況下才能實(shí)現(xiàn)，故只適用于繞線

式異步電動(dòng)機(jī)的工作之用；

◆

工作過程：如圖所示，當(dāng)電機(jī)原來帶位能性負(fù)載處于正轉(zhuǎn)電動(dòng)狀

態(tài)穩(wěn)定地運(yùn)行在曲線（1）的a點(diǎn)上；現(xiàn)當(dāng)轉(zhuǎn)子回路中串入了足夠

大的電阻，從而使電機(jī)的特性曲線變軟，其工作點(diǎn)由a點(diǎn)轉(zhuǎn)移到

曲線（2）的b點(diǎn)；由于此時(shí)在b點(diǎn)的電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，

故轉(zhuǎn)子將減速到零（c）點(diǎn)；又由于此時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩仍小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，

故轉(zhuǎn)子繼續(xù)被負(fù)載拉著轉(zhuǎn)動(dòng)，從而進(jìn)入了倒拉反接的制動(dòng)狀態(tài)。最后：隨著電機(jī)反轉(zhuǎn)速度的增大，其制動(dòng)性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩也隨之增大，

直到d點(diǎn)（T=TL）時(shí)，系統(tǒng)才處于制動(dòng)穩(wěn)定的工作狀態(tài)。2).

能耗制動(dòng)：停車時(shí)，斷開交流電源，并在三相繞組中的任意兩相接至直流勵(lì)磁電源，從而使定子繞組在空間產(chǎn)生一靜止磁場(chǎng),此時(shí),轉(zhuǎn)子電流與此磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)速方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩-制動(dòng)轉(zhuǎn)矩,最終使電機(jī)進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài).此方式稱為他勵(lì)能耗制動(dòng)；如果電源斷開時(shí)接入三相對(duì)稱電容，就成為自勵(lì)能耗制動(dòng)。能耗制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于一臺(tái)發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生電能消耗在轉(zhuǎn)子回路電阻上制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小與直流電流的大小有關(guān)如圖I1<I2曲線3是繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組串電阻后特征曲線變軟。M3~+-運(yùn)行制動(dòng)nF轉(zhuǎn)子機(jī)械特性曲線如圖5-49所示

3).

回饋制動(dòng)（再生制動(dòng)

）

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)方向相反，從而限制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，起到了制動(dòng)作用。因?yàn)楫?dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)已處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，故其將軸上輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能返回給電網(wǎng)，實(shí)際上這時(shí)電動(dòng)機(jī)已經(jīng)轉(zhuǎn)入發(fā)電機(jī)運(yùn)行，所以這種制動(dòng)稱為發(fā)電回饋制動(dòng)。1）位能性負(fù)載作用下產(chǎn)生的回饋制動(dòng)：

此電機(jī)處于反向運(yùn)行，其特性曲線為（2）；此時(shí)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩小于0，且為順時(shí)針方向；在此工況下，電機(jī)在T與TL的共同作用下，反向起動(dòng)并加速，使得電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速，電機(jī)隨即進(jìn)入反向的回饋制動(dòng)狀態(tài)。此時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩也由原先的順時(shí)針方向變?yōu)槟鏁r(shí)針方向，并逐漸增大；在到達(dá)a點(diǎn)時(shí)，T=TL；至此電機(jī)在a點(diǎn)上穩(wěn)定運(yùn)行于回饋制動(dòng)狀態(tài)，其轉(zhuǎn)速的絕對(duì)值高于同步轉(zhuǎn)速。

這時(shí)，負(fù)載起著原動(dòng)機(jī)的作用，它拖著電動(dòng)機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，而電動(dòng)機(jī)則對(duì)負(fù)載起著限速與制動(dòng)作用。

即：再生制動(dòng)的轉(zhuǎn)差率S<02）調(diào)速中出現(xiàn)的回饋制動(dòng)：

當(dāng)多速電動(dòng)機(jī)從高速調(diào)到低速的過程中，機(jī)械特性曲線如圖（5-51）所示；◆工作中，如異步電動(dòng)機(jī)的電源頻率降低或

極對(duì)數(shù)增加而使得定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)

速然下降，而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速因慣性不能突變，

從而導(dǎo)致n大于n0；◆如圖所示，設(shè)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在負(fù)載特性曲線（1）a點(diǎn)上，由于同步

轉(zhuǎn)速突然下降，從而使電機(jī)的運(yùn)行特性曲線由（1）變?yōu)榍€（2），

同時(shí)，電機(jī)由a點(diǎn)瞬時(shí)轉(zhuǎn)移到曲線（2）上的b點(diǎn)上運(yùn)行，其結(jié)果就出

現(xiàn)了n大于n0，電磁轉(zhuǎn)矩T也變?yōu)樨?fù)值，電機(jī)進(jìn)入了回饋制動(dòng)狀態(tài)；◆此時(shí)，T與TL共同作用使電機(jī)由b點(diǎn)沿曲線（2）繼續(xù)下行、減速，

直到c點(diǎn)時(shí)，即為n=n0，T=0；◆由于TL的作用，電機(jī)繼續(xù)減速，進(jìn)入了電動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)電機(jī)的電磁

轉(zhuǎn)矩方向重新變正，并逐漸增大，在到達(dá)d點(diǎn)時(shí)，T=TL，此刻的電

機(jī)便在d點(diǎn)上穩(wěn)定運(yùn)行。六、異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速P88-89?

基本概念：在不改變電動(dòng)機(jī)的負(fù)載的條件下而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?！?/p>

調(diào)速原理：1.改變轉(zhuǎn)差率

無級(jí)調(diào)速●

調(diào)速方法：◆

方法一：在繞線式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中接入

調(diào)速電阻，改變電阻的大小，就可

得到平滑調(diào)速。

工作過程：當(dāng)轉(zhuǎn)子串電阻后，因轉(zhuǎn)子電阻的增加，從而使其轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩發(fā)生了變化，但由于定子電壓不變，故電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩也不變，而臨界轉(zhuǎn)差率得到了增加，因而轉(zhuǎn)速得到了有效的減速控制，同時(shí)，特性曲線也變得較軟；隨著轉(zhuǎn)差率的增加，從而使得轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩增加，直到電磁轉(zhuǎn)矩增大到重新等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不再減小，即：電機(jī)在一較小的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。

◆方法二：改變定子電壓的調(diào)速

工作過程：通過在三相電路中串電阻

或電抗進(jìn)行分壓，從而改

變電機(jī)的定子電壓；如圖所示：當(dāng)改變電機(jī)定子三相電壓

時(shí)，其轉(zhuǎn)速逐步下降，同

時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩也

發(fā)生了改變；

所以此方法適用于通風(fēng)機(jī)性質(zhì)的負(fù)載，即：調(diào)速的范

圍較大；但對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩的負(fù)載調(diào)速則范圍很小。適用于繞線式電動(dòng)機(jī)★◆此法設(shè)備簡(jiǎn)單，但能量損耗較大；在錨機(jī)、起貨機(jī)均有應(yīng)用?！?/p>

方法一：改變磁極對(duì)數(shù)p調(diào)速通過改變電動(dòng)機(jī)的定子繞組所形成的磁極對(duì)數(shù)p來調(diào)速。由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速與磁極對(duì)數(shù)成反比，而又因磁極對(duì)數(shù)只能是按1、2、3、…規(guī)律的倍數(shù)增加或改變來變化，所以用這種方法調(diào)速，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不能連續(xù)、平滑地進(jìn)行調(diào)節(jié)。

◆

改變極對(duì)數(shù)有級(jí)調(diào)速?！舸板^機(jī)，起貨機(jī)大多采用三繞組三速異步電動(dòng)機(jī)。◆工作過程：教材P882.

改變同步轉(zhuǎn)速N0

的調(diào)速★

方法二：變頻調(diào)速：

通過變頻器把頻率為50Hz工頻的三相交流電源變換成為頻率和電壓均可調(diào)節(jié)的三相交流電源，然后供給三相異步電動(dòng)機(jī)，從而使電動(dòng)機(jī)的速度得到調(diào)節(jié)。變頻調(diào)速屬于無級(jí)調(diào)速，具有機(jī)械特性曲線較硬的特點(diǎn)。◆如圖所示為一變頻率調(diào)速裝置，由整流器和逆變器2大部分組成◆

整流器---先將頻率f為50HZ的三相交流電變換為直流電Ud；◆

逆變器---將此直流電Ud變換為f0可調(diào)、電壓有效值u0也可調(diào)的三相交流電。

f=50Hz逆變器M3~整流器f1、U1可調(diào)+–~變頻調(diào)速原理及其機(jī)械特性:f頻率上調(diào)時(shí)，因?yàn)樽冃∪绻妷篣也上調(diào)，則電壓將超過額定電壓，這是不允許的，因此在