第二章三相異步電動機電拖胡幸鳴

第四章三相異步電動機電氣工程系胡幸鳴異步電機同步電機異步發(fā)電機異步電動機三相異步電動機三相異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、價格低廉、運行可靠等一系列優(yōu)點；還具有較高的運行效率和較好的工作特性、從空載到滿載范圍內(nèi)接近恒速運行，能滿足各行各業(yè)大多數(shù)生產(chǎn)機械的傳動要求。異步電動機還便于派生成各種專用、特殊要求的形式，以適應(yīng)不同生產(chǎn)條件的需要。第四章三相異步電動機交流旋轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與磁場轉(zhuǎn)速相等轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與磁場轉(zhuǎn)速不相等與直流電機的靜止磁場不同，都是旋轉(zhuǎn)的磁場。單相異步電動機用于家用電器和醫(yī)療儀器中用于風(fēng)力發(fā)電機等特殊場合在各種電動機中應(yīng)用最廣、需要量最大。工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)機械化、交通運輸、國防工業(yè)等電力拖動裝置中，有90%采用三相異步電動機。初識交流電動機Y、Y2系列三相異步電動機洗衣機電機吸油煙機電機Z3050鉆床三相異步電動機異步電動機的應(yīng)用舉例單相異步電動機第四章三相異步電動機

本章先敘述三相異步電動機的基本工作原理和基本結(jié)構(gòu)；再根據(jù)三相異步電動機與變壓器的基本電磁關(guān)系有許多相似之處，在沿用變壓器的分析方法敘述異步電動機(在本章及以后章節(jié)中，由于習(xí)慣用法，異步電動機就是指三相異步電動機)的運行時又注意異步電動機的旋轉(zhuǎn)、機械功率和電磁轉(zhuǎn)矩等特殊性。對于單相異步電動機及同步電機，將在第六章中加以闡述。

異步電動機運行時，必須從電網(wǎng)吸取感性無功功率以建立旋轉(zhuǎn)磁場，使電網(wǎng)的功率因數(shù)變壞，而且運行時受電網(wǎng)電壓波動影響較大；另外，異步電動機的與調(diào)速性能都要遜色于直流電動機，不過隨著電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)及交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，起動性能、調(diào)速性能等已可與直流電動機媲美。

第一節(jié)三相異步電動機的

基本工作原理和結(jié)構(gòu)一、交流電機的旋轉(zhuǎn)磁場

三相交流電機的旋轉(zhuǎn)磁場是在三相對稱繞組中通以三相對稱電流而產(chǎn)生的。為了簡化分析，可以用軸線互差120°電角度的三個線圈來代表，線圈的首端分別為U1、V1、W1，尾端分別為U2、V2、W2規(guī)定電流為正時，電流從線圈的首端流入（“×”表示），從線圈的尾端流出（“”表示）；電流為負值時則方向相反，即尾入首出。（一）旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生磁勢電流產(chǎn)生磁勢(按右手螺旋定則分析)。分析時磁勢用箭頭表示方向。導(dǎo)體中電流用●和X表示方向。如圖所示?！馲電流流進電流流出（一）旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生磁場旋轉(zhuǎn)示意圖（一）旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生t1時刻t2時刻（一）旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生t4時刻t3時刻（一）旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生t6時刻t5時刻（一）旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生結(jié)論：電流經(jīng)過一個周期的變化時，磁場也沿著順時針方向旋轉(zhuǎn)一周，即在空間旋轉(zhuǎn)的角度為360°。p123456n1(r/min)300015001000750600500

異步電動機磁極對數(shù)和對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速關(guān)系※旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1＝一、交流電機的旋轉(zhuǎn)磁場

結(jié)論：三相基波合成磁場具有如下特點：性質(zhì)：三相基波合成磁場其軸線在空間是旋轉(zhuǎn)的，故稱旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)向：當某相電流達到最大值時，合成磁場的矢量就轉(zhuǎn)到該相軸方向，磁場轉(zhuǎn)向由電流相序決定。若要改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向，將三相電源進線中的任意兩相對調(diào)即可。轉(zhuǎn)速：

又稱：同步轉(zhuǎn)速因從前圖可知電流在時間上變化了ωt＝360°電角度時，即一周期，在兩極(p=1)的情況下，旋轉(zhuǎn)磁場在空間也轉(zhuǎn)過360°電角度，轉(zhuǎn)過的機械角也是360°，即在空間正好轉(zhuǎn)過一圈。電流每秒變化f周期，則旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1=f(r/s)=60f(r/min)。當(p=2）時，n1=60f/2(r/min)——見下頁；p對極時，n1=60f/p(r/min)四極旋轉(zhuǎn)磁場示意圖電流在時間上變化一周期，磁場在空間轉(zhuǎn)過半圈。n1=60f/2設(shè)起動時旋轉(zhuǎn)磁場方向如圖為順時針，磁場轉(zhuǎn)速n1轉(zhuǎn)子導(dǎo)體靜止，與旋轉(zhuǎn)磁場之間存在著相對運動，根據(jù)右手定則,轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)電動勢和電流方向如圖：上出下進根據(jù)左手定則，載流轉(zhuǎn)子導(dǎo)體受力，形成電磁轉(zhuǎn)矩T，方向如圖，驅(qū)動轉(zhuǎn)子順時針旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動原理轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n總是小于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1。所以稱為異步電動機

二、三相異步電動機的基本工作原理二、三相異步電動機的基本工作原理轉(zhuǎn)差率

對普通的三相異步電動機，為了使額定運行時的效率較高，通常設(shè)計成使它的額定轉(zhuǎn)速略低于但很接近于對應(yīng)的同步速，所以額定轉(zhuǎn)差率sN一般為1.5%～5%。n=n1(1－s)

轉(zhuǎn)差率s是異步電機運行的重要參數(shù)。電動狀態(tài)的轉(zhuǎn)差率s的范圍是：0～1。其中s=0，是理想空載狀態(tài)；s=1，是起動瞬間。例4-1某臺三相異步電動機的額定轉(zhuǎn)速nN=720r/min,試求該機的極對數(shù)和額定轉(zhuǎn)差率；另一臺4極三相異步電動機的額定轉(zhuǎn)差率sN=0.05，試求該機的額定轉(zhuǎn)速。

因異步電動機額定轉(zhuǎn)速nN略低于但很接近于對應(yīng)的同步速，因此選擇750r/min的同步速對nN=720r/min的電動機其極對數(shù)為對4極sN=0.05的電動機：額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)速

nN=n1(1－s)=1500×(1－0.05)r/min=1425r/min

解例4-2如何使三相異步電動機反轉(zhuǎn)？解因為異步電動機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向與磁場的旋轉(zhuǎn)方向一致，而旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向在三相繞組排列一定的條件下由電流的相序決定。因此只需要調(diào)換任意兩根電源進線，旋轉(zhuǎn)磁場反向，電動機也跟著反轉(zhuǎn)。2-1三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場是怎樣產(chǎn)生的？圓形旋轉(zhuǎn)磁場是指在圓柱形的定、轉(zhuǎn)子間的氣隙層中旋轉(zhuǎn)的磁場嗎？為什么？解：三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場是三相對稱電流通入三相對稱定子繞組而產(chǎn)生的。不是，是指三相合成磁通勢的幅值不變，矢量在旋轉(zhuǎn)時的端點軌跡是一個圓。2-2三相異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速由什么決定？試問工頻下2、4、6、8、10極的異步電動機的同步轉(zhuǎn)速各為多少？頻率為60Hz時的呢？解：三相異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，與電動機的極對數(shù)成反比。工頻下2、4、6、8、10極的異步電動機的同步轉(zhuǎn)速各為3000、1500、1000、750、600r/mim；頻率為60Hz下2、4、6、8、10極的異步電動機的同步轉(zhuǎn)速各為：3600、1800、1200、900、720r/mim。2-3旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向由什么決定？解：在三相繞組空間排序不變的情況下，由三相電流的相序決定。2-4試述三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理，并解釋“異步”的意義。解：當三相異步電動機接到三相交流電源上，氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，則靜止的轉(zhuǎn)子繞組便相對切割磁場，感應(yīng)出電動勢。轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，就有轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生，該電流再與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，便在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生電磁力f，而轉(zhuǎn)子繞組中均勻分布的每一導(dǎo)體上的電磁力對轉(zhuǎn)軸的力距之總和即為電磁轉(zhuǎn)矩T，它驅(qū)動轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)起來。三相異步電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速最終不會加速到等于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。因為如果同步，轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場之間沒有相對運動，就不會感應(yīng)電動勢并產(chǎn)生電流，也不會產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動。所以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n總要略低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1，這就是異步電動機的“異步”由來。2-5若三相異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組開路，定子繞組接通三相電源后，能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場嗎？電動機會轉(zhuǎn)動嗎？為什么？解：若三相異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組開路，定子繞組接通三相電源后，能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子繞組上感應(yīng)電動勢，但沒有電流產(chǎn)生，所以沒有電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生，電動機不會轉(zhuǎn)動。2-6何謂異步電動機的轉(zhuǎn)差率？異步電動機的額定轉(zhuǎn)差率一般是多少？起動瞬時的轉(zhuǎn)差率是多少？轉(zhuǎn)差率等于零對應(yīng)什么情況，這在實際中存在嗎？解：轉(zhuǎn)差(n1

－n)與同步轉(zhuǎn)速n1的比值稱為轉(zhuǎn)差率。異步電動機的額定轉(zhuǎn)差率sN一般為1.5%～5%。起動瞬時的轉(zhuǎn)差率s=1，轉(zhuǎn)差率s=0，是理想空載狀態(tài)，這在實際中不存在。2-7一臺三相異步電動機的，該電動機的極對數(shù)和額定轉(zhuǎn)差率是多少？另有一臺4極三相異步電動機，其sN=0.03，那么它的額定轉(zhuǎn)速是多少？解：因異步電動機額定轉(zhuǎn)速nN略低于但很接近于對應(yīng)的同步速，因此選擇1000r/min的同步速，其極對數(shù)為：額定轉(zhuǎn)差率：對4極sN=0.03的電動機：nN=n1(1－s)=1500×(1－0.03)r/min=1455r/min三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機有不同的分類方法

按轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)分類：有籠型異步電動機和繞線轉(zhuǎn)子異步電動機兩類?；\型結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低、運行可靠；繞線轉(zhuǎn)子可通過外串電阻來改善起動性能并進行調(diào)速。

按機殼的防護形式分類：有防護式、封閉式和開啟式。其它分類：還可按電動機容量的大小、冷卻方式等分類。不論三相異步電動機的分類方法如何，各類三相異步電動機的的基本結(jié)構(gòu)是相同的。它們都由定子和轉(zhuǎn)子這兩個基本部分組成，在定子和轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。右圖是一臺封閉式籠型轉(zhuǎn)子的三相異步電動機的結(jié)構(gòu)圖。封閉式籠型異步電動機結(jié)構(gòu)圖1－軸承2－前端蓋3－轉(zhuǎn)軸4－接線盒5－吊攀6－定子鐵心7－轉(zhuǎn)子8－定子繞組9－機座10－后端蓋

11－風(fēng)罩12－風(fēng)扇三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)風(fēng)罩前端蓋機座接線盒蓋轉(zhuǎn)子導(dǎo)條風(fēng)扇定子繞組封閉式籠型異步電動機零部件圖風(fēng)罩三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)1、定子定子鐵心定子鐵心是電動機主磁路的一部分，并要放置定子繞組。為了導(dǎo)磁性能良好和減少交變磁場在鐵心中的鐵心損耗，故采用片間絕緣的0.5mm厚的硅鋼片迭壓而成。為了放置定子繞組，在鐵心內(nèi)圓開有槽。定子鐵心槽型和繞組分布示意圖鐵心內(nèi)圓開槽的形狀有：半閉口槽、半開口槽和開口槽等，分別如圖a、b、c所示。它們分別對應(yīng)放置小型、中型和大、中型的三相異步電動機的定子繞組。三相異步電動機的定子主要由定子鐵心、定子繞組、機座等構(gòu)成三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)1、定子定子繞組三相定子繞組的聯(lián)結(jié)定子繞組是電動機的定子電路部分，它將通過電流建立磁場，并感應(yīng)電動勢以實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。三相定子繞組的每相由許多線圈按一定的規(guī)律的嵌放在鐵心槽內(nèi)。定子繞組的線圈示意圖三相繞組的六個出線端（U1、V1、W1，U2、V2、W2）都引至接線盒上。為了接線方便，這六個出線端在接線板上的排列如圖所示，根據(jù)需要可聯(lián)接成星形或三角形聯(lián)結(jié)。三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)1、定子機座

在中小型電動機中，端蓋兼有軸承座的作用，則機座還要支撐電動機的轉(zhuǎn)子部分，故機座要有足夠的機械強度和剛度。中小型電動機一般采用鑄鐵機座。對于封閉式中小型異步電動機其機座表面有散熱筋片以增加散熱面積，使緊貼在機座內(nèi)壁上的定子鐵心中的定子鐵耗和銅耗產(chǎn)生的熱量，通過機座表面加快散發(fā)到周圍空氣中不使電動機過熱。機座是電動機機械結(jié)構(gòu)的組成部分，主要作用是固定和支撐定子鐵心還要固定端蓋。散熱筋片三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)2、轉(zhuǎn)子

三相異步電動機的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組等所構(gòu)成。

三相異步電動機按轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)分類：有籠型異步電動機和繞線轉(zhuǎn)子異步電動機兩類。下面以這兩種轉(zhuǎn)子分別介紹轉(zhuǎn)子的構(gòu)成?；\型轉(zhuǎn)子三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)2、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵心沖片轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)子鐵心也是電動機主磁路的一部分并要放置轉(zhuǎn)子繞組。它也用0.5mm厚的沖有轉(zhuǎn)子槽形的硅鋼片迭壓而成。中小型異步電動機的轉(zhuǎn)子鐵心一般都直接固定在轉(zhuǎn)軸上?；\型轉(zhuǎn)子三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)2、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵心沖片轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸是支撐轉(zhuǎn)子鐵心和輸出轉(zhuǎn)矩的部件，它必須具有足夠的剛度和強度。轉(zhuǎn)軸一般用中碳鋼車削加工而成，軸伸端銑有鍵槽，用來固定皮帶輪或聯(lián)軸器?；\型轉(zhuǎn)子三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)2、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵心沖片轉(zhuǎn)軸籠型轉(zhuǎn)子繞組是在轉(zhuǎn)子鐵心的每個槽內(nèi)放入一根導(dǎo)體，在伸出鐵心的兩端分別用兩個導(dǎo)電端環(huán)把所有的導(dǎo)條聯(lián)結(jié)起來，形成一個自行閉合的短路繞組。如果去掉鐵心，剩下來的繞組形狀就像一個松鼠籠子

故稱籠型繞組故稱籠型繞組籠型轉(zhuǎn)子三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)2、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵心沖片轉(zhuǎn)軸中小型三相異步電動機，籠型轉(zhuǎn)子一般采用鑄鋁，將導(dǎo)條、端環(huán)和風(fēng)葉一次鑄出；也有用銅條焊接在兩個銅端環(huán)上的銅條籠型繞組。在生產(chǎn)實際中籠型導(dǎo)條是斜的，以改善籠型電動機的起動性能三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)2、轉(zhuǎn)子繞線轉(zhuǎn)子繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組一樣，也是一個對稱三相繞組。它聯(lián)結(jié)成Y形后，其三根引出線分別接到軸上的三個集電環(huán)，再經(jīng)電刷引出而與外部電路接通。三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)2、轉(zhuǎn)子繞線轉(zhuǎn)子可以通過集電環(huán)與電刷而在轉(zhuǎn)子回路中串入外接的附加電阻或其它控制裝置，以便改善三相異步電動機的起動性能及調(diào)速性能。三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)2、轉(zhuǎn)子繞線轉(zhuǎn)子繞線轉(zhuǎn)子異步電動機還裝有提刷短路裝置。當電動機起動完畢而又不需調(diào)速時，可操作手柄將電刷提起切除全部電阻同時使三只集電環(huán)短路起來，其目的是減少電動機在運行中電刷磨損和摩擦損耗。三、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)3、氣隙

三相異步電動機氣隙，比同容量直流電動機的氣隙要小得多，中小型異步電動機一般僅為0.2～1.5mm。氣隙的大小對三相異步電動機的性能影響極大。氣隙大，則磁阻大，由電網(wǎng)提供的勵磁電流(滯后的無功電流)大，使電動機運行時的功率因數(shù)降低。但是氣隙過小時，將使裝配困難；運行不可靠，易發(fā)生”掃膛”。四、三相異步電動機的銘牌三相異步電動機型號Y2-112M-2編號××××4kW8.23A380V2890r/minLW79dB(A)接法防護等級IP5450Hz××kgZBK2007-88工作制S1F級絕緣××年××月××電機廠

每一臺三相異步電動機，在其機座上都有一塊銘牌，銘牌上標注有型號、額定值等Y2112M-2

產(chǎn)品代號異步電動機第二次改型設(shè)計

中心高112mm

中機座

1、電機型號2極

英文字母漢語拼音

異步電動機型號的表示方法，與其它電動機一樣：一般采用漢語拼音的大寫字母和阿拉伯數(shù)字組成，可以表示電動機的種類、規(guī)格和用途等中心高越大，電動機容量越大，因此異步電動機按容量大小分類與中心高有關(guān)：中心高63～315mm為小型，315～630mm為中型，630mm以上為大型；在同樣的中心高下，機座長，則容量大。S、M、L分別表示短、中、長機座YR160S2-4WF

中心高160mm

短機座2號(長)鐵心

1、電機型號4極

戶外、化工防腐

異步電動機、繞線轉(zhuǎn)子

2、額定值(1)額定功率PN

(2)額定電壓UN額定運行時，軸上輸出的機械功率（kW）額定運行狀態(tài)時，定子繞組應(yīng)加的線電壓（V）(3)額定電流IN

電動機在額定電壓下運行,軸上輸出額定功率，流入定子繞組的線電流（A）。

額定值規(guī)定了電動機正常運行狀態(tài)和條件，它是選用、安裝和維修電動機時的依據(jù)。異步電動機的銘牌上標注的主要額定值有:2、額定值(4)額定頻率fN

(5)

額定轉(zhuǎn)速nN電動機所接的交流電源的頻率。我國電力網(wǎng)的頻率(工頻)規(guī)定為50Hz。電動機在額定電壓、額定頻率和軸上輸出額定功率時的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(r/min)。

銘牌除了型號和額定值外，還標明繞組的聯(lián)結(jié)法、絕緣等級及工作制等。對于繞線轉(zhuǎn)子異步電動機，還標明轉(zhuǎn)子繞組的額定電壓(指定子加額定頻率的額定電壓而轉(zhuǎn)子繞組開路時集電環(huán)間的電壓)和轉(zhuǎn)子的額定電流，以作為配用起動變阻器等的依據(jù)。例4-3一臺Y160M2-2三相異步電動機的額定數(shù)據(jù)如下：PN=15kW，UN=380V，cosN=0.88，N=88.2%，定子繞組聯(lián)結(jié)。試求：該機的額定電流和對應(yīng)的相電流。

解該機的額定電流為從此題看，在數(shù)值上有IN

≈2PN，這也是額定電壓為380V的電動機的一般規(guī)律。今后在實際中，可以對額定電流進行粗略估算，即每千瓦按2安電流估算。相電流為例4-4已知三相異步電動機的銘牌，如何接用電動機？

解接用的原則是：在電動機容量與機械負載功率相配合下，銘牌上的額定電壓與電網(wǎng)的電壓相等，每相繞組的額定電壓不變。例如銘牌上標明“電壓380/220V，Y/聯(lián)結(jié)”的電動機，如果電源電壓為380V，則聯(lián)結(jié)成Y形，這時每相電壓為220V；如電源電壓為220V，應(yīng)聯(lián)結(jié)成形，則每相電壓仍為220V。如果接錯了，會引起電流過大而損壞電動機。五、三相異步電動機主要系列簡介

我國統(tǒng)一設(shè)計和生產(chǎn)的三相異步電動機系列中，產(chǎn)量最大、使用最廣的是一般用途的Y、Y2系列的基本系列。Y系列電動機（B級絕緣、IP23或IP44防護等級）是20世紀80年代開始替代J2、JO2系列電動機(E級絕緣)的更新?lián)Q代產(chǎn)品。而Y2系列是在Y系列的基礎(chǔ)上更新設(shè)計的一般用途的異步電動機，產(chǎn)品達到20世紀90年代的國際先進水平，Y2電動機較Y系列節(jié)能、效率高、起動轉(zhuǎn)矩大、絕緣等級高（F級絕緣，B級考核)，噪聲低，振動小，防護等級提高為IP54，IP是國際防護的英文縮寫，指外殼結(jié)構(gòu)防護形式，IP后面的第一個數(shù)字代表防塵等級、第二個數(shù)字代表防水等級，數(shù)字越大，防護能力越強。Y、Y2系列其性能指標、規(guī)格參數(shù)和安裝尺寸等完全符合國際電工委員會（IEC）標準，便于進出口產(chǎn)品的配套。2-8簡述三相異步電動機的結(jié)構(gòu)，它的主磁路包括哪幾部分？和哪些電路耦合？解：三相異步電動機主要由定子和轉(zhuǎn)子組成。定子主要由定子鐵心、定子繞組和機座等構(gòu)成。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組等所構(gòu)成。三相異步電動機的主磁路包括：定子鐵心中的定子齒槽和定子磁軛、轉(zhuǎn)子鐵心中的轉(zhuǎn)子齒槽和轉(zhuǎn)子磁軛、氣隙，和定、轉(zhuǎn)子電路耦合。2-9為什么異步電動機的定、轉(zhuǎn)子鐵心要用導(dǎo)磁性能良好的硅鋼片制成？而且空氣隙必須很小？解：異步電動機的定、轉(zhuǎn)子鐵心要用導(dǎo)磁性能良好的硅鋼片制成，則主磁路的定、轉(zhuǎn)子鐵心段的磁阻很小，使額定電壓下產(chǎn)生主磁通的勵磁電流小（建立磁場的無功分量小），運行時的功率因數(shù)高?？諝庀逗苄∫彩菫榱酥鞔怕返目諝庀抖蔚拇抛栊?。2-10一臺△聯(lián)結(jié)的Y132M-4異步電動機，其PN=7.5kW，UN=380V，nN=1440r/min,ηN=87%,，求其額定電流和對應(yīng)的相電流。解：第二節(jié)三相異步電動機的定子繞組和

感應(yīng)電動勢一、交流繞組的基本知識1.交流繞組的基本術(shù)語線圈線圈是由單匝或多匝串聯(lián)而成，是組成交流繞組的基本單元。每個線圈放在鐵心槽內(nèi)的直線部分稱為有效邊，槽外部分稱為端部。

1.交流繞組的基本術(shù)語

極距每個磁極沿定子鐵心內(nèi)圓所占的范圍磁極所占范圍的長度表示定子槽數(shù)表示電角度表示

節(jié)距y線圈的兩個有效邊所跨定子內(nèi)圓上的距離y當y==Z1

/(2p)時，稱為整距繞組；

當y<

時，稱為短距繞組

當y>

時，稱為長距繞組。長距繞組端部較長，費銅料，故較少采用1.交流繞組的基本術(shù)語

槽距角

相鄰兩槽之間的電角度稱為槽距角每個極距內(nèi)屬于同相的槽所占有的區(qū)域每極每相槽數(shù)q

每一個極下每相所占有的槽數(shù)稱為每極每相槽數(shù)

相帶一個極距占有180空間電角度，由于三相繞組均分，每等分為60空間電角度，稱為60相帶

2.對交流繞組的基本要求l)交流繞組通過電流之后，必須形成規(guī)定的磁場極對數(shù)。

2)三相繞組在空間布置上必須對稱，以保證三相磁通勢及電動勢對稱。

3)交流繞組通過電流所建立的磁場在空間的分布應(yīng)盡量為正弦分布；且旋轉(zhuǎn)磁場在交流繞組中的感應(yīng)電動勢必須隨時間按正弦規(guī)律變化。

4)在一定的導(dǎo)體數(shù)之下，建立的磁場最強而且感應(yīng)電動勢最大。

5)用銅量少；嵌線方便；絕緣性能好，機械強度高，散熱條件好。二、三相單層繞組

單層繞組在每一個槽內(nèi)只安放一個線圈邊，所以三相繞組的總線圈數(shù)等于槽數(shù)的一半?，F(xiàn)以z1=24，要求繞成2p=4，m1=3的單層繞組為例，說明三相單層繞組的繞制規(guī)律。

1．計算繞組數(shù)據(jù)2．劃分相帶二、三相單層繞組先畫24根鉛垂直線表示定子Z1=24個槽和槽中的線圈邊，并且按1、2……順序編號；

U1W2V1U2W1V2第一對極1、23、45、67、89、1011、12第二對極13、1415、1617、1819、2021、2223、24據(jù)q=2即相鄰2個槽組成一個相帶，二對極共有12個相帶

屬于U相繞組的槽號、相帶如下

二、三相單層繞組3．畫繞組展開圖以U相為例，根據(jù)y=(=6)和q=2及a=1,線圈→線圈組→U相繞組。稱單層整距疊繞組。

4．單層繞組的改進(l)鏈式繞組連接線圈（y=-1)→連U相繞組（各線圈的“尾聯(lián)尾，頭聯(lián)頭”）。稱鏈式。每個線圈跨距小，端部短，省銅；q=2的兩線圈各朝兩邊翻，散熱好。因保持U相繞組的各線圈邊槽號及其電流方向不變，電磁性能未變，鏈式組與單層整距疊繞組是等效的。二、三相單層繞組

對于三相繞組，仿上可以畫出分別與U相相差120

的V相(5號槽開始)、相差240的W相(9號槽開始)的繞組展開圖，從而得到三相對稱繞組U1U2、V1V2

、W1W2，如圖所示。再根據(jù)銘牌要求，將引線至接線盒上聯(lián)結(jié)成Y或形。注意在實際嵌線中，三相繞組并不是一相相分開嵌線，而是三相連續(xù)的輪換嵌線而構(gòu)成三相繞組。三相單層鏈式繞組展開圖

二、三相單層繞組4．單層繞組的改進(2)交叉式繞組設(shè)q=3(如Z1=36,2p=4,m1=3)，圖a所示的單層整距疊繞組形式轉(zhuǎn)化成圖b所示的形式。圖b的聯(lián)結(jié)規(guī)律一相繞組按“兩大(y=－1)一小(y=－2)”順序交錯排列，稱交叉式繞組。從電磁觀點看，交叉式繞組與單層整距疊繞組是等效的，但前者比后者省端部聯(lián)線，散熱好，因此，p2，q=3的單層繞組常采用交叉式繞組。二、三相單層繞組4．單層繞組的改進(3)同心式繞組設(shè)q=4(如Z1=24，2p=2、m1=3)，同樣可以從圖a所示的單層整距疊繞組形式轉(zhuǎn)化成如圖b所示的形式。圖b所示的線圈軸線重合，故稱之為同心式繞組。在p=1時，同心式繞組嵌線較方便。因此，p=1的單層繞組常采用同心式繞組。三、三相雙層繞組

雙層繞組在每個槽內(nèi)要安放兩個不同線圈的線圈邊。某線圈的一個有效邊放在某槽的上層，其另一個有效邊則放在相距y的另一個槽的下層。所以三相繞組的總線圈數(shù)正好等于槽數(shù)。采用雙層繞組的目的，就是為了選擇合適的短距，從而改善電磁性能。

現(xiàn)以Z1=24槽，2p=4，m1=3，y=5/6為例，討論三相雙層疊繞組的繞制規(guī)律。1．計算繞組數(shù)據(jù)

=24/4=6槽,q=24/(3×4)=2槽,y=5/6=5槽,即為短距繞組。2．劃分相帶畫24對虛實線—以q=2個槽來劃分,兩對極共得到12個相帶3．畫繞組展開圖三、三相雙層繞組先畫U相，線圈(y=5,上層邊聯(lián)下層邊)→線圈組(q=2)→U相(a=1)。仿上可畫出V、W相繞組展開圖，然后再聯(lián)結(jié)成Y或而得到三相對稱的雙層疊繞組。

雙層疊繞組每相共有2p個線圈組每相最大并聯(lián)支路數(shù)：amax＝2p=4雙層短距疊繞組U相繞組展開圖

四、異步電動機的感應(yīng)電動勢

異步電動機氣隙中的磁場旋轉(zhuǎn)時，定子繞組切割該磁場，在定子繞組中將感應(yīng)電動勢。經(jīng)推導(dǎo)，定子繞組每相的基波感應(yīng)電動勢公式如下：基波繞組因數(shù)，它反映了繞組采用分布、短距后，基波電動勢應(yīng)打的折扣,一般：0.9<kN1<1。這樣基波電動勢大小略有損失，但波形接近正弦波。

與定子每相繞組的基波感應(yīng)電動勢E1相似，轉(zhuǎn)子不動時的每相繞組的基波感應(yīng)電動勢E2為2-17某三相6極異步電動機，定子采用雙層短距分布繞組，每相串聯(lián)匝數(shù)N1=48匝，Y聯(lián)結(jié)。已知定子額定基波電動勢為額定電壓的85%，基波繞組因數(shù)kN1=0.933，求每極基波磁通量Φ1為多少？解：第三節(jié)三相異步電動機的空載運行

本節(jié)起將對三相異步電動機運行進行電磁分析，分析的方法是與變壓器相似。變壓器的一、二次電路，異步機的定、轉(zhuǎn)子電路都是通過交、交勵磁的磁耦合而聯(lián)系的，它們的基本電磁關(guān)系是相似的。不過，異步電動機有它自己的特點。如異步電動機的主磁路有空氣隙存在，磁場是旋轉(zhuǎn)的；定子繞組為分布、短距繞組；異步電動機的轉(zhuǎn)子是轉(zhuǎn)動的，輸出機械功率，而變壓器的二次側(cè)是靜止的，輸出電功率。所以異步電動機在沿用變壓器的分析方法時，要注意與變壓器的不同之處。同時定、轉(zhuǎn)子各物理量的下標分別用“l(fā)”和“2”表示，并規(guī)定各物理量的正方向按變壓器慣例。異步電動機在正常工作時總是要帶機械負載運行的，但一些電磁關(guān)系在空載是就存在。對空載運行的分析將有助于理解負載時的電磁關(guān)系。第三節(jié)三相異步電動機的空載運行

一、空載運行時的電磁關(guān)系

當異步電動機的定子繞組接入三相電源，電動機軸上不帶機械負載，為空載運行。氣隙中以n1旋轉(zhuǎn)磁通勢F0產(chǎn)生主磁通和漏磁通兩部分具體電磁關(guān)系如下第三節(jié)三相異步電動機的空載運行

二、空載運行時的基本方程式

三相異步電動機空載時，電磁轉(zhuǎn)矩只需克服很小的空載損耗，對應(yīng)的轉(zhuǎn)子電流很小，I2≈0，因與變壓器空載運行十分相似，空載時的定子側(cè)的基本方程與變壓器一次側(cè)的基本方程是一樣的。如：

與變壓器一樣，異步電動機的主磁通的大小由外加電壓大小決定。即頻率不變，外加電壓U1一定時，主磁通基本上是常量。

由于有空氣隙存在，異步電動機的I0比同容量的變壓器要大。如小容量電動機中，I0占35％～50％，甚至占60%。而Xm比變壓器的要小，即磁化能力弱于變壓器。第三節(jié)三相異步電動機的空載運行

二、空載運行時的基本方程式

由于異步電動機空載運行時，輸出的機械功率P2=0,只需從電網(wǎng)吸取很小的有功功率來平衡電動機的鐵心損耗、定子繞組空載銅耗及機械損耗，因此空載電流I0主要成份是建立旋轉(zhuǎn)磁場的感性無功電流，即與變壓器一樣，空載時功率因數(shù)很低，一般cos0<0.2第四節(jié)三相異步電動機的負載運行

當異步電動機從空載到負載瞬時，由于軸上機械負載轉(zhuǎn)矩的突然增加，原空載時的電磁轉(zhuǎn)矩?zé)o法平衡負載轉(zhuǎn)矩，電動機開始降速，旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子之間的相對運動加大，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢增加，轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩增加，當電磁轉(zhuǎn)矩增加到與負載轉(zhuǎn)矩和空載制動轉(zhuǎn)矩相平衡時，電動機就以低于空載時的轉(zhuǎn)速而穩(wěn)定運行。

可見，當負載轉(zhuǎn)矩改變時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n或轉(zhuǎn)差率s隨之變化，而s的變化引起了電動機內(nèi)部許多物理量的變化。第四節(jié)三相異步電動機的負載運行

一、轉(zhuǎn)子各物理量與s的關(guān)系1．轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢及電流的頻率f2

可見：轉(zhuǎn)子電動勢及電流的頻率f2與轉(zhuǎn)差率s成正比。當n=0，s=1，f2=f1=f2max；n↑→s↓→f2↓當n=nN，由于sN=0.015～0.05，所以f2N=f1sNlHz～3Hz。2．轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子繞組的電動勢E2s

E2s=4.44f2kN2N21=4.44sflkN2N21=sE2

當n=0,s=1，靜止時的E2s=E2為最大，n↑→s↓→E2s↓

一、轉(zhuǎn)子各物理量與s的關(guān)系3.轉(zhuǎn)子電抗X2s

X2s=2f2L2=2f1sL2=sX2

4.轉(zhuǎn)子電流I2s當電動機起動瞬間，s=1，I2s為最大；n↑→s↓→I2s↓5.轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁通勢F2相對定子的轉(zhuǎn)速

注意:轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，在上面的分析中f2、E2s

、X2s、I2s均是轉(zhuǎn)差率s的函數(shù)，而轉(zhuǎn)子繞組的磁通勢F2的轉(zhuǎn)速n1卻是一個與s無關(guān)的量。

F2與F1的轉(zhuǎn)速都是同步速,之間沒有相對運動,它們在空間相對靜止。

當n=0,s=1，靜止時的X2s=X2為最大，n↑→s↓→X2s↓F2相對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子相對定子的轉(zhuǎn)速

二、負載運行時的基本方程式1.磁通勢平衡方程式

從前面的分析可知，當外加電壓和頻率不變時，主磁通近似為一常量。因此，空載時產(chǎn)生主磁通的磁通勢F0與負載時產(chǎn)生主磁通的合成磁通勢（F1+F2）應(yīng)相等。F1+F2=F0F1=F0

+(-F2)

或

所以異步電動機就是通過磁通勢平衡關(guān)系，使電路上無直接聯(lián)系的定、轉(zhuǎn)子電流有了關(guān)聯(lián)，當負載轉(zhuǎn)矩增加時，轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)子電流增大，電磁轉(zhuǎn)矩增大到與負載轉(zhuǎn)矩平衡，同時定子電流增大，經(jīng)過這一系列的自動調(diào)整后，進入新的平衡狀態(tài)。

負載分量，用于抵消F2的去磁作用，保證主磁通基本不變。勵磁分量

二、負載運行時的基本方程式2.電動勢平衡方程式

異步電動機負載轉(zhuǎn)子電路與變壓器二次電路不同的是：轉(zhuǎn)子電路的頻率為f2，且轉(zhuǎn)子電路自成閉路，對外輸出電壓為零。根據(jù)左側(cè)的異步電動機定、轉(zhuǎn)子電路圖，寫出下列電動勢平衡方程式用基本方程式可分析或計算異步電動機的運行問題。實際電路定子側(cè)：轉(zhuǎn)子側(cè)：

三、負載運行時的等效電路

為了更方便的分析異步電動機的運行特性。希望得到一個象變壓器那樣的等效電路，則必須進行兩次折算：一是頻率折算；二是繞組折算。從磁通勢平衡關(guān)系可知，轉(zhuǎn)子對定子的影響是通過轉(zhuǎn)子磁勢通來實現(xiàn)的。所以這兩種折算的原則和變壓器一樣，即折算前后F2不變以保證磁通勢平衡關(guān)系不變及各種功率不變?，F(xiàn)分別討論如下：1.頻率折算

頻率折算：將頻率為f2的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子電路折算為與定子頻率f1相同的等效靜止轉(zhuǎn)子電路。因轉(zhuǎn)子靜止不動時，s=1，f2=f1。因此，只要利用一個靜止的等效轉(zhuǎn)子電路來代替實際上旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子電路，為此，將實際運行的轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)換成等效靜止的轉(zhuǎn)子電流。1.頻率折算分子、分母同除以s以上兩式中的前者頻率為f2

，后者為f1，但電流的數(shù)值仍是相等的，因此頻率折算前后保證F2不變。轉(zhuǎn)子實際電阻模擬電阻，等效負載電阻相應(yīng)的電功率實為軸上的總機械功率頻率折算后的異步電動機電路

2.繞組折算繞組折算：用與定子繞組一樣的m1、N1和KN1新轉(zhuǎn)子繞組等效代替實際參數(shù)m2、N2及KN2的轉(zhuǎn)子繞組。但保證F2不變，功率關(guān)系不變。為了區(qū)別起見，將折算過的各量均用原符號加“’”來表示。電流折算電動勢折算阻抗折算電流比電動勢比,電壓比,有效匝比轉(zhuǎn)子繞組折算到定子繞組的規(guī)律是：單位為[A]的折算量等于折算前的量除以電流比ki；單位為[V]的折算量等于折算前的量乘以電壓比ke；單位為[Ω]的折算量等于折算前的量乘以電壓keki3.T型等效電路

頻率折算

繞組折算T型等效電路基本方程式4.等效電路的簡化T型等效電路是一個串并聯(lián)電路，它準確地反映了異步電動機定、轉(zhuǎn)子電路的內(nèi)在聯(lián)系。但應(yīng)用它進行有關(guān)相量計算還是比較繁瑣的，實際應(yīng)用時可進行簡化。不過因異步電動機的空載電流較大，它不能象變壓器那樣去掉勵磁支路，只能把勵磁支路修改后移到輸入端，稱為簡化等效電路簡化等效電路

例4-5有一臺UN=380V，fN=50Hz，nN=1440r/min，Y聯(lián)結(jié)的三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機，其參數(shù)為Xm=40

，r1=r’2=0.4，X1=X’2=1，忽略rm。已知定轉(zhuǎn)子有效匝比為4，試求額定負載時的：

1)額定轉(zhuǎn)差率sN；

2)根據(jù)簡化等效電路求出I1、I2、I0和cos1；

3)轉(zhuǎn)子相電動勢E2s的大??；

4)轉(zhuǎn)子電動勢的頻率f2N；

5)總機械功率Pm

解

1)轉(zhuǎn)差率sN

根據(jù)nN=1440r/min，估算出同步速n1=1500r/min2)根據(jù)簡化等效電路求出I2

、I0、I1和cos1

由異步電動機簡化等效電路可見轉(zhuǎn)子回路阻抗Z’2

與Z1串聯(lián)阻抗設(shè)相電壓為參考相量，則轉(zhuǎn)子電流勵磁電流定子電流于是各電流的有效值為

繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的定、轉(zhuǎn)子相數(shù)相等，所以該電動機的功率因數(shù)3)轉(zhuǎn)子相電動勢E2s的大小轉(zhuǎn)子電動勢轉(zhuǎn)子實際電動勢4)轉(zhuǎn)子電動勢的頻率f2N

5)總機械功率Pm

四、相量圖

根據(jù)T型等效電路對應(yīng)的基本方程式，可以作出異步電動機負載時的相量圖。

三相異步電動機對電網(wǎng)來說永遠是感性負載。它所對應(yīng)的功率中，其無功分量主要是異步電動機為建立旋轉(zhuǎn)磁場，從電源吸收的感性無功功率，其有功分量主要是轉(zhuǎn)子電路中的模擬機械負載的r2(1－s)/s上的有功分量。結(jié)論：定子相電流滯后

外加相電壓一個1角。三相異步電動機的相量圖2-18三相異步電動機與變壓器有何異同點？同容量的兩者，空載電流有何差異？兩者的基波感應(yīng)電動勢公式有何差別？解：三相異步電動機的定、轉(zhuǎn)子電路，變壓器的一、二次電路都是通過交、交勵磁的磁耦合而聯(lián)系的，它們的基本電磁關(guān)系是相似的。不同點：異步電動機的主磁路有空氣隙存在，磁場是旋轉(zhuǎn)的；定子繞組為分布、短距繞組；異步電動機的轉(zhuǎn)子是轉(zhuǎn)動的，輸出機械功率，而變壓器的二次側(cè)是靜止的，輸出電功率。同容量的兩者，電動機的空載電流大于變壓器的空載電流，這是因為異步電動機有氣隙，磁路磁阻大。因異步電動機定子繞組為分布、短距繞組，基波感應(yīng)電動勢公式中有基波繞組因數(shù)kN1(0.9<kN1<1)。2-19異步電動機主磁通的大小是由外施電壓大小決定的還是由空載電流大小決定的？解：異步電動機主磁通的大小是由外施電壓大小決定的（頻率一定下)。2-20一臺三相異步電動機，如果把轉(zhuǎn)子抽掉，而在定子三相繞組施加對稱三相額定電壓會產(chǎn)生什么后果？解：一臺三相異步電動機，如果把轉(zhuǎn)子抽掉，磁路中的氣隙很大，磁阻大，那么在定子三相繞組施加對稱三相額定電壓時，產(chǎn)生主磁通的空載電流很大，大于額定電流很多，定子三相繞組過熱而“燒”壞。2-21拆修異步電動機時重新繞制定子繞組，若把每相的匝數(shù)減少5%，而額定電壓、額定頻率不變，則對電動機的性能有何影響？解：每相的匝數(shù)減少，額定電壓、額定頻率不變，磁通增加，空載電流增加，運行時功率因數(shù)降低；磁通增加還導(dǎo)致鐵耗增加，效率降低。2-23異步電動機的轉(zhuǎn)速變化時，轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁通勢相對空間的轉(zhuǎn)速是否變化？為什么？解：三相異步電動機的轉(zhuǎn)速變化時，轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁通勢F2相對空間的轉(zhuǎn)速不變化，因為F2與F1空間相對靜止，都為同步速，與轉(zhuǎn)速無關(guān)。2-26異步電動機的機械負載增加時，為什么定子電流會隨轉(zhuǎn)子電流的增加而增加？解：異步電動機的機械負載增加時，轉(zhuǎn)速會下降，轉(zhuǎn)子電磁轉(zhuǎn)矩要增大，轉(zhuǎn)子電流增加，根據(jù)磁通勢平衡方程式，定子磁通勢要增加，因此定子電流也要跟著增加。2-27三相異步電動機在空載時功率因數(shù)約為多少？為什么會這樣低？當在額定負載下運行時，功率因數(shù)為何會提高？解：三相異步電動機在空載時功率因數(shù)約為0.2，因為空載電流主要為建立旋轉(zhuǎn)磁場的無功電流。當在額定負載下運行時，轉(zhuǎn)子輸出額定機械功率，定子從電網(wǎng)吸收的有功電功率也要增加，因此功率因數(shù)會提高。第五節(jié)三相異步電動機的功率及轉(zhuǎn)矩平衡方程式一、功率轉(zhuǎn)換及功率平衡方程式

從P1到P2是一個不斷扣除損耗的過程P1=m1U1I1cos1PCu1=m1I12r1

PFe=m1I20rm

Pem=P1?PCu1?PFe

由等效電路的轉(zhuǎn)子側(cè)可知，Pem

還可寫成三相異步電動機功率流程圖定子銅耗定子鐵耗電磁功率輸入電功率從T型等效電路可知一、功率轉(zhuǎn)換及功率平衡方程式P2=P1－pcu1－pFe－pcu2－pm－ps=P1

－(pcu1＋pFe＋pcu2＋pm＋ps)=P1－p

=P2/P1綜上可見轉(zhuǎn)子銅耗總機械功率輸出機械功率摩擦和風(fēng)阻產(chǎn)生的機械損耗附加損耗總損耗效率二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式由輸出轉(zhuǎn)矩或因:機械角速度常用:還可推導(dǎo)出輸出轉(zhuǎn)矩與負載轉(zhuǎn)距TL相等TL和T0為制動轉(zhuǎn)矩，與驅(qū)動性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩T方向相反。只有滿足轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系時，電動機才能以一定的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)?？蛰d轉(zhuǎn)矩

例4-6一臺Y聯(lián)結(jié)的6極三相異步電動機，PN=145kW，UN=380V，fN=50Hz。額定運行pcu2=3000W,cos1=0.8,pm+ps=2000W，pcu1+pFe=5000W，試求：

1)額定運行時的電磁功率Pem、額定轉(zhuǎn)差率sN、額定效率N和額定電流IN。

2)額定運行時的電磁轉(zhuǎn)矩T、額定轉(zhuǎn)矩TN和空載制動轉(zhuǎn)矩T0。解1)求Pem、sN、N和

INPem=PN+pm+ps+pcu2=(145+2+3)kW=150kW

P1=Pem+pcu1＋pFe=(150+5)kW=155kW電磁功率額定轉(zhuǎn)差率輸入功率2)求T、TN和T0

nN=n1(1－s)=1000×(1－0.02)r/min=980r/min

額定效率額定電流額定轉(zhuǎn)速電磁轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩空載轉(zhuǎn)矩2-30一臺三相異步電動機輸入功率為8.6kW,s=0.034，定子銅耗為425W，鐵耗為210W，試計算電動機的電磁功率Pem、轉(zhuǎn)差功率pCu2和總機械功率Pm。解：電磁功率：Pem=P1-pFe-pCu1=8600-210-425=7965W

轉(zhuǎn)差功率：pCu2=sPem=0.034×7965=270.81W

總機械功率Pm=Pem-pCu2=7965-270.81=7694.19W2-31有一臺Y聯(lián)結(jié)的4極繞線轉(zhuǎn)子異步電動機，PN=150kW，UN=380V，額定負載時的轉(zhuǎn)子銅耗PCu2=2210W，機械損耗Pm=3640W，雜散損耗Ps=1000W,試求額定負載時：1）電磁功率Pem、轉(zhuǎn)差率s、轉(zhuǎn)速n各為多少？2）電磁轉(zhuǎn)矩T、負載轉(zhuǎn)矩TN、空載轉(zhuǎn)矩T0各為多少？解：1）2）第六節(jié)三相異步電動機的參數(shù)測定與工作特性

我們要利用異步電動機的等效電路定量計算和分析時，必須知道等效電路中的參數(shù)。與變壓器一樣，可分別通過空載試驗和短路(堵轉(zhuǎn))試驗來測定。

一、空載試驗

試驗?zāi)康模捍_定電動機的鐵耗pFe及機械損耗pm，勵磁參數(shù)rm

和Xm

試驗方法：軸上不帶負載，電動機起動后，先在UN下運轉(zhuǎn)數(shù)分鐘，然后用調(diào)壓器將電動機的U0調(diào)到1.2UN時，開始記錄數(shù)據(jù)U0、I0、p0

，當U0

↓→0.4UN。此間記錄79組數(shù)據(jù)。作空載特性曲線I0=f(U0)、p0=f(U0)三相異步電動機空載試驗接線圖

一、空載試驗1．鐵耗和機械損耗的分離

要求出勵磁電阻rm，需知鐵耗。變壓器有p0≈pFe，但異步電動機的鐵耗pFe求取要復(fù)雜得多。p0m1I02r1+pFe+pm

pFe+pm=p0-m1I02r1與U02成正比與U0無關(guān)因所以用右圖方法分離pFe和pm，注意在曲線上取U02=UN2對應(yīng)的pFeN。鐵耗和機械損耗的分離圖2．勵磁參數(shù)的確定

空載時，I20，根據(jù)空載時的等效電路，在空載特性上查得U0=UN時的I0和p0

，及鐵、機耗分離的pFeN?？蛰d阻抗空載電阻空載電抗勵磁電抗勵磁電阻注意上述式中的電壓、電流均為一相的值

空載等效電路短路試驗求取

二、短路試驗試驗?zāi)康模捍_定三相異步電動機的短路參數(shù)。載電阻為零的情況下進行的。調(diào)節(jié)調(diào)壓器使短路電壓Uk從零↑，當短路電流Ik達到1.2IN時，開始記錄數(shù)據(jù)Uk

、Ik、短路損耗pk

。調(diào)節(jié)Uk

↓→

Ik↓，至Ik=0.3IN，測量57點。由這些數(shù)據(jù)畫出短路特性曲線Ik=f(Uk)、pk=f(Uk)試驗接線：與空載時相同，但要注意更換儀表量程。試驗方法：短路試驗是在轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)，即s=1及等效負

短路特性曲線

二、短路試驗參數(shù)計算：由短路特性查出Ik=IN時的短路電壓Uk

和短路損耗pk，即可計算。短路阻抗

短路電阻短路電抗一般假設(shè)注意上述式中的電壓、電流均為一相的值

因為短路電壓較低，磁通較小,鐵耗較小，故短路損耗pk近似即銅耗pCu。

三、工作特性三相異步電動機的工作特性是指U1=UN和f1=fN及定、轉(zhuǎn)子繞組不串任何阻抗條件下,通過負載試驗測得的相關(guān)曲線。轉(zhuǎn)速特性n=f(P2)定子電流特性I1=f(P2)功率因數(shù)特性cos1=f(P2)

轉(zhuǎn)矩特性T=f(P2)效率特性=f(P2)

空載時P2=0，I20，I1=I0，隨著P2↑→n↓→I2

↑→I1↑三、工作特性P2=0時，nn’0，P2↑→n↓，轉(zhuǎn)速特性是一條稍微下降的曲線1.轉(zhuǎn)速特性：n=f（P2）2.定子電流特性：I1=f（P2）異步電動機的工作特性曲線3.

轉(zhuǎn)矩特性T

=f（P2）空載時P2=0，T=T0；隨著P2↑,T2成正比↑?？紤]到P2↑，n稍有↓，故T2=f(P2)隨著P2↑略向上偏離直線。則T=f(P2)在T2=f(P2)上平移T0三、工作特性空載P2=0,η=0，P2↑→η↑電流開始↑，可變損耗上升較慢，直到當可變損耗等于不變損耗時，η最高。若負載再增大,銅耗增加很快,η反而下降

。5.效率特性：η

=f（P2）注意：選用電動機時應(yīng)使電動機容量與負載相匹配。如果選得過小，電動機運行時過載。其溫升過高影響壽命甚至損壞電機。選得太大，將出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象。異步電動機的工作特性曲線4.功率因數(shù)特性：cosφ1==f（P2）

空載時P2=0，I1=I0，用于建立旋轉(zhuǎn)磁場，cos1<0.2很低,P2↑→I2的有功分量↑→

I1的有功分量也↑→

cos1↑。接近P2N時，cos1最高。超過P2N時，s較大，sX2↑→無功分量↑→cos1趨于下降。

2-32三相異步電動機與變壓器一樣：空載損耗近似于鐵耗，短路損耗近似于銅耗嗎？如何分離鐵耗和機耗？解：三相異步電動機與變壓器一樣：短路損耗近似于銅耗；但是與變壓器不同：空載損耗不近似于鐵耗。因為三相異步電動的空載電流較大，空載銅耗不能像變壓器那樣忽略不計，同時三相異步電動機還存在機械損耗?？蛰d損耗減去空載銅耗就是鐵耗與機耗之和。而鐵耗與磁通的平方成正比，磁通的大小由電壓大小決定，所以鐵耗與電壓的平方成正比，而機耗與轉(zhuǎn)速有關(guān)（空載試驗轉(zhuǎn)速基本不變），與電壓的平方無關(guān)。以電壓的平方為橫坐標，鐵耗與機耗之和為縱坐標，點繪鐵耗與機耗之和與電壓平方的關(guān)系曲線（直線），延長直線到縱坐標，縱坐標上的截距即為機械損耗，鐵耗和機耗就此分離。第七節(jié)三相異步電動機的運行維護和故障分析對電動機進行監(jiān)視和維護，是保證電動機穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟地運行的重要措施。這不僅可以減少故障的發(fā)生，還能有效地延長電動機的使用壽命，提高效益。同時，對電動機運行中出現(xiàn)的故障準確、迅速地找出原因和故障點并排除故障，更是尤為重要。

一、三相異步電動機起動前的準備工作

對新安裝或停用三個月以上的電動機，在通電使用之前必須做以下檢查，檢查合格后方能通電運行。

1.安裝檢查檢查電動機端蓋螺釘、地腳螺釘、與聯(lián)軸器連接的螺釘是否堅固；聯(lián)軸器中心有無偏移；電動機轉(zhuǎn)動是否靈活，有無非正常摩擦、竄動或異常聲響等。檢查電動機外殼是否良好接地。2.絕緣電阻檢查

對于額定電壓為380V及以下的電動機，用500V以上絕緣電阻表檢查電動機的絕緣電阻，包括各相之間的絕緣電阻和各相繞組對地的絕緣電阻，其電阻值不應(yīng)小于10MΩ。

3.電源電壓、繞組接法檢查

檢查繞組的接法、電源電壓與銘牌數(shù)據(jù)是否相符；檢查供電電源的電壓是否穩(wěn)定，一般電壓波動不超過額定電壓的+10%和-5%。

4.起動設(shè)備、保護設(shè)備檢查

檢查起動設(shè)備、保護設(shè)備規(guī)格是否與電動機配套；接線是否正確；設(shè)備外殼是否良好接地。二、起動過程中的注意事項

1)合上電源起動后，應(yīng)密切注意電動機的狀態(tài)。若電動機不轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速很低，則必須迅速切斷電源，以免燒毀電動機。斷電后，查明電動機不能起動的原因，排除故障后再重新起動。

2)電動機起動后，觀察電動機、傳動機構(gòu)、生產(chǎn)設(shè)備的狀態(tài)是否正常，電流表、電壓表是否正常。如有異常，應(yīng)立即斷電停機，檢查后排除故障再重新起動。

3)注意限制電動機的起動次數(shù)，不宜過于頻繁。因起動電流很大，若連續(xù)起動次數(shù)太多，則可能損壞繞組。三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機起動時注意觀察是否串入起動電阻，起動結(jié)束后是否切除。

4)同一變壓器供電的幾臺電動機應(yīng)避免同時起動。最好按容量從大到小逐一起動，否則同時起動的大電流使電網(wǎng)電壓嚴重下跌，不但不利于電動機起動，還會影響電網(wǎng)對其他電氣設(shè)備的正常供電。三、三相異步電動機運行中的監(jiān)視

通過耳、眼、鼻、手感覺器官和安裝相應(yīng)的監(jiān)視儀表對電動機運行時的電流、電壓、溫度、振動和噪聲情況進行監(jiān)視，并判斷電動機運行是否正常。如果出現(xiàn)不正常現(xiàn)象應(yīng)立即停機，檢查和排除故障。電動機正常運行中監(jiān)視內(nèi)容包括：

1)監(jiān)視電動機各部位的溫升不超過允許限值。

2)監(jiān)視電流不超過額定值。

3)監(jiān)視電源電壓不超過規(guī)定范圍。

4)注意電動機的氣味、振動和噪聲。

5)經(jīng)常檢查軸承發(fā)熱、漏油情況，及時定期更換潤滑油(脂)。

6)保持電動機清潔，防止異物進入電動機內(nèi)部。

出現(xiàn)以下嚴重故障情況時，應(yīng)立即停機處理：

1)人身觸電事故。

2)電動機冒煙。

3)電動機劇烈振動。4)電動機軸承劇烈發(fā)熱。

5)電動機轉(zhuǎn)速迅速下降，溫度迅速上升。

四、三相異步電動機的定期維護

異步電動機定期維修是消除故障隱患、防止故障發(fā)生的重要措施。電動機的維修分為月維修和年維修，俗稱小修和大修。