chap03異步電機課件

異步電機的理論分析與運行特性Polyphaseinductionmachine異步電動機的特點異步電機，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與磁場同步轉(zhuǎn)速n1間存在一定差異。asynchronous優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用和維護方便，運行可靠，效率較高，價格低廉，堅固耐用。缺點：

①轉(zhuǎn)速不易調(diào)節(jié)

②鼠籠式異步電動機的起動性能較差

③功率因數(shù)滯后，激磁電流由電網(wǎng)供給異步電動機的結(jié)構(gòu)定子stator：固定部分轉(zhuǎn)子rotor：旋轉(zhuǎn)部分氣隙airgap：很小，0.2-1mm對電機性能影響很大1.定子鐵心2．定子槽形散嵌繞組成型繞組效率和功率因數(shù)較高繞組嵌線工藝復(fù)雜小容量及中型低壓電機可嵌放成型線圈大型低壓電動機絕緣放置可靠、繞組下線方便高壓電動機3．定子繞組定子繞組通常應(yīng)用雙層短距繞組，小型電機可應(yīng)用單層繞組。1.轉(zhuǎn)子鐵心2．轉(zhuǎn)子槽槽形的選擇主要決定于對運行性能和起動性能的要求。3．轉(zhuǎn)子繞組鼠籠式轉(zhuǎn)子squirrel-cagerotor：焊接，鑄鋁。斜槽形式線繞轉(zhuǎn)子繞組采用波繞組或疊繞組。設(shè)槽數(shù)Z＝24，極數(shù)2p＝4，相數(shù)m=3，則每極每相梢數(shù)q＝2，相距角a=30°4.轉(zhuǎn)軸shaft異步電機的銘牌異步電動機的額定值額定功率PN，指電動機在額定方式下運行時，轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功率（W或kW）。額定電壓UN，指電動機在額定方式運行時定子繞組應(yīng)加的線電壓（V或kV）。額定電流IN，指電動機在額定電壓和額定功率狀態(tài)下運行時，流入定子繞組的額定線電流（A）。額定頻率f，我國工業(yè)頻率為50HZ。額定轉(zhuǎn)速nN，指在額定狀態(tài)下運行時的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（r／min）。對三相電動機，額定功率：三相異步電動機的主要技術(shù)指標(biāo)是指效率、功率因數(shù)、起動性能（堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、堵轉(zhuǎn)電流和起動過程中的最小轉(zhuǎn)矩）、最大轉(zhuǎn)矩和噪聲、振動。電磁過程異步電動機定子上有三相對稱的交流繞組；三相對稱交流繞組通入三相對稱交流電流時，將在電機氣隙空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場；轉(zhuǎn)子繞組的導(dǎo)體處于旋轉(zhuǎn)磁場中；轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線，并產(chǎn)生感應(yīng)電勢，判斷感應(yīng)電勢方向。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體通過端環(huán)自成閉路，流過感應(yīng)電流。感應(yīng)電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁力，判斷電磁力的方向。電磁力作用在轉(zhuǎn)子上將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，并驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。根據(jù)以上電磁感應(yīng)原理，異步電動機也叫感應(yīng)電動機。一、電動機運行當(dāng)一對稱的三相電流通入異步電機的定子繞組時，在空氣隙中便產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線，并產(chǎn)生感應(yīng)電勢——條件。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的感應(yīng)電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，使轉(zhuǎn)子導(dǎo)體上受到一電磁力Fe，其方向與旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向相同。在電磁力的作用下形成電磁轉(zhuǎn)矩，拖動轉(zhuǎn)子順著旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)。電磁力Fe為原動力，相應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，負載力F為阻力，相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩為阻力矩。當(dāng)負載轉(zhuǎn)矩愈大時，必須有較大的轉(zhuǎn)子電流和電勢，因而必須有較大的轉(zhuǎn)差率。在理想空載情況下，無阻力轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩為零、轉(zhuǎn)子繞組中無需有電流和電勢，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速便達到同步轉(zhuǎn)速。在實際的電動機運行情況下，因拖動著機械負載，電磁轉(zhuǎn)矩必須要克服負載阻力轉(zhuǎn)矩，故電動機的轉(zhuǎn)子必須有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)差率。結(jié)論：異步電動機的轉(zhuǎn)速常在同步轉(zhuǎn)速以下。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速在0≤n＜n1范圍內(nèi)，即在1≥s＞0范圍內(nèi)。從定子角度，定子上的電流有功分量與定子電勢方向相反，電功率為負值，說明定子從電網(wǎng)吸收電功率。導(dǎo)體上所受到的電磁力的方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反；這時機械功率為輸入，電功率為輸出，外施力F為原動力，電磁力Fe為阻力——發(fā)電機運行。結(jié)論：異步電機作為發(fā)電機運行，轉(zhuǎn)速需大于同步轉(zhuǎn)速，即n＞n1，s＜0。三、電磁制動轉(zhuǎn)子在外力拖動下使其旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向相反，則旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的相對轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速。電磁力的方向與外施力方向相反，所起的作用是制動作用。定子從電網(wǎng)吸收電功率,外力供給機械功率,都轉(zhuǎn)變?yōu)殡姍C內(nèi)部的損耗——電磁制動狀態(tài)。電機的n應(yīng)取負值，相對轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，即n＜0，s＞l。例如，當(dāng)起重機下放重物時，如不采取任何措施，重物將加速下墜。這時如使電機運行在制動狀態(tài)，由電磁轉(zhuǎn)矩制止了轉(zhuǎn)子的加速。小 結(jié)重點掌握：異步電機的基本作用原理。異步運行的基本條件：異步電機轉(zhuǎn)子與基波旋轉(zhuǎn)磁場之間存在有相對運動，在閉合的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將出現(xiàn)感應(yīng)電勢、電流，于是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，其相對運動狀況用轉(zhuǎn)差率s來表示。s是反映異步電機運行狀態(tài)和負載情況的一個基本變量。主磁通和漏磁通一、主磁通mutualleakageφm主磁通——由基波磁勢產(chǎn)生，是每極的基波磁通量。交鏈定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組，實現(xiàn)能量的傳遞。以同步速旋轉(zhuǎn)主磁通途經(jīng)五段磁路：空氣隙、定子齒、轉(zhuǎn)子齒、定子軛和轉(zhuǎn)子軛。空氣隙、定子齒、轉(zhuǎn)子齒、定子軛、轉(zhuǎn)子軛二、漏磁通leakageflux漏磁通——除去主磁通以外的磁通。漏磁通包含三個部分：槽漏磁通、端部漏磁通和諧波漏磁通（按路徑區(qū)分）。槽漏磁通和端部漏磁通。僅只交鏈定子繞組，與轉(zhuǎn)子繞組沒有互感作用，不傳遞能量。諧波漏磁通——由高次諧波磁勢所產(chǎn)生的諧波磁通，穿過空氣隙，交鏈轉(zhuǎn)子繞組并在其中感應(yīng)電勢，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩（無用）。（氣隙總磁通—氣隙基波磁通）橫穿定子槽交鏈定子繞組端部定子的槽漏磁通和端部漏磁通，只交鏈定子繞組，與轉(zhuǎn)子繞組沒有互感作用，不傳遞能量。諧波漏磁通諧波磁場極對數(shù)，旋轉(zhuǎn)速度在定子繞組上的感應(yīng)電勢頻率仍為基波頻率，與其它定子漏磁通感應(yīng)的電勢頻率一樣，歸為定子漏磁通。諧波磁場在轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電勢基波磁場在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電勢頻率為與變壓器比較變壓器： 主磁通，脈動磁通，φm表示振幅 原、副繞組靜止，磁通幅值按正弦變化，產(chǎn)生感應(yīng)電勢。異步電機： 主磁通，旋轉(zhuǎn)磁通，沿氣隙按正弦分布且以同步速旋轉(zhuǎn) 主磁通與轉(zhuǎn)子有相對運動，（磁通幅值不變化），轉(zhuǎn)子中交鏈磁鏈變化，產(chǎn)生感應(yīng)電勢。三相異步電動機的等效電路

induction-motorequivalentcircuit轉(zhuǎn)子靜止時的異步電機分析前提：把異步電機的磁通分成主磁通和漏磁通，并把諧波磁通歸并到漏磁通假設(shè)：氣隙中只有基波磁通，定、轉(zhuǎn)子繞組上只感應(yīng)有基波電勢漏磁感應(yīng)電勢用漏抗壓降表示轉(zhuǎn)子靜止時的電路表示正方向按變壓器慣例轉(zhuǎn)子靜止時的異步電機

一、電壓平衡式以下標(biāo)l和2區(qū)別定子和轉(zhuǎn)子電路的各物理量，各種數(shù)量均取每相值。從電路分析角度來看，轉(zhuǎn)子不動時的異步電機的電路方程與次級側(cè)短路時的變壓器的電路方程相似二、磁勢平衡式轉(zhuǎn)子繞組是一對稱多相繞組，與定子繞組有相同極數(shù)。繞線式轉(zhuǎn)子有明顯的相數(shù)和極對數(shù)，設(shè)計轉(zhuǎn)子繞組時，必須使轉(zhuǎn)子極數(shù)等于定子極數(shù)。否則，沒有平均電磁轉(zhuǎn)矩。鼠籠轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子有鼠籠加端環(huán)組成。所有導(dǎo)條在兩頭被端環(huán)短路，整個結(jié)構(gòu)是對稱的，實質(zhì)上是一個對稱的多相繞組。鼠籠轉(zhuǎn)子的極數(shù)恒等于定子繞組的極數(shù)在轉(zhuǎn)子不動時，定、轉(zhuǎn)子電勢有相同頻率，由轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的基波旋轉(zhuǎn)磁勢與由定子電流所產(chǎn)生的基波旋轉(zhuǎn)磁勢有相同轉(zhuǎn)速，沒有相對運動。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁勢對定子旋轉(zhuǎn)磁勢產(chǎn)生去磁作用，二者共同作用在主磁路中產(chǎn)生主磁通，決定于定子電勢ElE1受到定子電壓平衡支配，決定了基波磁通φm，從而決定了激磁電流Im。當(dāng)轉(zhuǎn)子有電流時，定子電流應(yīng)包含兩個分量由定子電流所產(chǎn)生的磁勢也包含兩個分量第一項用以產(chǎn)生基波磁通；第二項為負載分量，用以抵消轉(zhuǎn)子磁勢去磁作用，它與轉(zhuǎn)子磁勢大小相等方向相反設(shè)定子繞組有m1相，磁勢的振幅轉(zhuǎn)子繞組有m2相，磁勢振幅激磁磁勢靜止時：f1=f2（磁勢速度為同步速一致），磁勢平衡式三、繞組歸算轉(zhuǎn)子繞組的歸算——把實際相數(shù)為m2、繞組匝數(shù)為N2、繞組系數(shù)為kw2的轉(zhuǎn)子繞組，歸算成與定子繞組有相同相數(shù)、相同匝數(shù)和相同繞組系數(shù)的轉(zhuǎn)子繞組。在進行歸算時，有電壓變比、電流變比和阻抗變比。(一)電流的歸算根據(jù)歸算前后轉(zhuǎn)子磁勢應(yīng)保持不變?yōu)闂l件(二)電勢的歸算根據(jù)歸算前后轉(zhuǎn)子視在功率保持不變?yōu)闂l件(三)阻抗的歸算根據(jù)歸算前后轉(zhuǎn)子上的銅耗保持不變?yōu)闂l件根據(jù)歸算前后轉(zhuǎn)子功率因數(shù)保持不變?yōu)闂l件磁勢平衡四、等效電路

single-phaseequivalentcircuit參數(shù)的物理意義rm——鐵耗等效電阻core-lessresistancexm——magnetizingreactance定子每相繞組與主磁通對應(yīng)的電抗，隨的、鐵芯的飽和不同而變化。異步電機中，磁通由三相聯(lián)合產(chǎn)生；變壓器中，磁通由一相繞組產(chǎn)生

——定子漏抗，由定子三相電流聯(lián)合產(chǎn)生的漏磁通，在定子每一相上引起的電抗。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的異步電動機一、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)對轉(zhuǎn)子各物理量的影響轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后，轉(zhuǎn)子繞組的電勢和電流的頻率與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速有關(guān)——取決于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的相對速度。轉(zhuǎn)子電勢和電流的頻率（轉(zhuǎn)子頻率，與轉(zhuǎn)差率成正比，又稱為轉(zhuǎn)差頻率）為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后，由轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子基波旋轉(zhuǎn)磁勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)子基波旋轉(zhuǎn)磁勢相對于定子的轉(zhuǎn)速為由轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子基波旋轉(zhuǎn)磁勢和由定子電流所產(chǎn)生的定子基波旋轉(zhuǎn)磁勢沒有相對運動。（磁勢平衡式不變）二、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后的基本方程式電壓平衡式轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢與轉(zhuǎn)差率成正比對籠型轉(zhuǎn)子來說，由于每個導(dǎo)條中電流相位均不一樣，所以，每個導(dǎo)條即為一相，相數(shù)等于導(dǎo)條數(shù)即轉(zhuǎn)子槽數(shù)；每相串聯(lián)匝數(shù)為半匝即1/2。頻率f2=sf1頻率f1歸算繞組歸算——轉(zhuǎn)子繞組的相數(shù)、每相有效串聯(lián)匝數(shù)與定子繞組一樣；頻率歸算——使轉(zhuǎn)子繞組的頻率與定子繞組一致。三、頻率歸算頻率歸算——用一等效的轉(zhuǎn)子電路替代實際轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子電路，使與定子電路有相同頻率。（轉(zhuǎn)子靜止）保持頻率歸算后的轉(zhuǎn)子電流的大小和相位不變，可保持磁勢平衡不變，保持定子電流的大小和相位不變．保持了損耗和功率不變。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的實際情形頻率歸算后的等效轉(zhuǎn)子折算為定子頻率的轉(zhuǎn)子電勢等效電路電阻的物理意義在實際轉(zhuǎn)動的電機中，在轉(zhuǎn)子回路中并無此項電阻，但有機械功率輸出。在頻率歸算后的轉(zhuǎn)子電路中，因已等效成靜止轉(zhuǎn)子，沒有機械功率輸出，但卻串入附加電阻，其電功率為電功率模擬軸上的機械功率。進一步討論不論靜止或者旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)子磁勢總以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，即轉(zhuǎn)子磁勢的轉(zhuǎn)速不變，大小相位又沒有變，故電機的磁勢平衡依然維持。靜止的轉(zhuǎn)子不再輸出機械功率，即電機的功率平衡中少了一大塊機械功率。靜止的轉(zhuǎn)子中多了一個附加電阻，而電流有沒有變，所以多了一個電阻功率。分析證明：附加電阻上消耗的電功率等于電機輸出的機械功率四、T形等效電路各參數(shù)的物理意義：定子繞組的電阻r1、漏抗x1轉(zhuǎn)子繞組歸算后的電阻r’2、漏抗x’2定子鐵耗的等效電阻對應(yīng)主磁通的勵磁電抗等效機械負載的附加電阻四、T形等效電路等效機械負載的附加電阻分析不同的運行情況空載：轉(zhuǎn)速接近同步速，s->0，附加電阻->，轉(zhuǎn)子處于開路；功率因數(shù)滯后，且很小。額定負載：sN=5%，附加電阻為19r’2，轉(zhuǎn)子回路接近電阻性；功率因數(shù)較高（0.8-0.85）滯后。啟動開始：轉(zhuǎn)子處于堵轉(zhuǎn)，s=1，附加電阻=0，轉(zhuǎn)子回路處于短路；啟動電流很大，功率因數(shù)滯后，且較小。發(fā)電機狀態(tài)：轉(zhuǎn)速大于同步速，s<0，附加電阻<0，表明機械功率為負；輸入機械功率——發(fā)電機。電磁制動狀態(tài)：轉(zhuǎn)向與磁場同步速相反，s>1，機械功率<0，吸收機械功率。同時吸收電功率，對機械運行起制動作用。五、相量圖從轉(zhuǎn)子電流I2’出發(fā)異步電機的參數(shù)

equivalent-circuitparameters基本參數(shù)：r1,x1,r2,x2,rm,xm運行參數(shù)：s—轉(zhuǎn)差率fractionalslip空載試驗 No-loadtest試驗條件 額定電源頻率f1

轉(zhuǎn)子空載，相當(dāng)于等效電路轉(zhuǎn)子側(cè)開路 額定電壓UN測量 激磁電流(excitingcurrent) i0

空載損耗(no-loadlosses) p0計算 激磁參數(shù)rm、xm

鐵耗pFe和機械耗pmec空載試驗 No-loadtest分析

短路試驗 Blocked-rotortest試驗條件 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 額定電流Ik=IN測量 電壓 Uk

短路損耗(blocked-rotorlosses) pk計算 短路參數(shù)r1+r2’、x1+x2’短路試驗 blocked-rotortest分析

等效電路的簡化

approximativeequivalentcircuit異步電動機近似等效電路變壓器： 激磁阻抗大，rm=1-5,xm=10—50

漏抗小，約為0.014-0.08異步電機： 存在氣隙，激磁阻抗較小，標(biāo)幺值rm=0.08-0.35,xm=2-5

漏抗較大，x1,x2約為0.07-0.15近似計算轉(zhuǎn)子電流近似計算定子電流簡化等效電路較大容量電機，xm>>x1，c1。異步電機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡

powerbalanceandtorquebalance

異步電動機的功率流程輸入電功率：

P1=m1U1I1cos1

在定子繞組中產(chǎn)生定子銅耗：

pcu1=m1I12r1旋轉(zhuǎn)磁場在定轉(zhuǎn)子鐵心中產(chǎn)生鐵耗轉(zhuǎn)子鐵心與磁場相對轉(zhuǎn)速為sn1很小，忽略轉(zhuǎn)子鐵耗定子鐵心與磁場相對轉(zhuǎn)速為n1較大，鐵耗主要為定子鐵耗：

pFe=m1Im2rm通過氣隙磁場感應(yīng)到轉(zhuǎn)子繞組的功率稱為電磁功率：

PM=P1-pcu1-pFe

電磁功率首先提供轉(zhuǎn)子銅耗：pcu2=m1I’22r’2

剩余的電磁功率全部轉(zhuǎn)化為機械功率：Pi=m1I’22r’2(1-s)/s

機械功率一部分克服機械損耗pmec

和附加損耗pad

其余功率為輸出的機械功率 P2=Pi-pmec-pad異步電動機的功率平衡方程：

輸入電功率電磁功率總機械功率輸出功率定子銅耗鐵耗轉(zhuǎn)子銅耗機械損耗附加損耗異步電動機的功率平衡式功率分別電磁功率（通過基波旋轉(zhuǎn)磁場傳遞到轉(zhuǎn)子）

PM=P1-pcu1-pFe總的機械功率（內(nèi)功率）

Pi=PM-pcu2軸上的輸出功率

P2=Pi-pmec-pad電磁功率PM異步電動機轉(zhuǎn)矩平衡由功率平衡式兩邊除以轉(zhuǎn)子機械角速度Ω得到T2——負載轉(zhuǎn)矩，電動機軸上的輸出機械轉(zhuǎn)矩T——電磁轉(zhuǎn)矩，電動機軸上的總的機械轉(zhuǎn)矩Tmec——機械損耗轉(zhuǎn)矩；Tad——附加損耗轉(zhuǎn)矩；T0=Tmec+Tad——空載制動轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩T機械運動角速度旋轉(zhuǎn)磁場運動角速度異步電動機的機械特性

Induction-machinetorque-slipcurve一、電磁轉(zhuǎn)矩torque由基波磁場所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T，它等于內(nèi)功率Pi除以轉(zhuǎn)子角速度內(nèi)功率Pi=電磁功率PM-轉(zhuǎn)子銅耗pcu2電磁轉(zhuǎn)矩的兩種表示式與氣隙磁通和轉(zhuǎn)子電流的有功分量的乘積成正比二、機械特性T—s曲線n1>n>=00<s<=1T>0電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向一致驅(qū)動轉(zhuǎn)矩---電動機Motor

s<0n>n1T<0電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反制動轉(zhuǎn)矩---發(fā)電機Generators>1n<0T>0電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反制動轉(zhuǎn)矩---制動運行Breaking

起動點T-S曲線的

定性分析10s理想空載T=0n=n1s=0I2’=0負載后，出現(xiàn)轉(zhuǎn)差s，n<n1負載后，出現(xiàn)轉(zhuǎn)差s，n<n1S很小時，T與s近似正比變化S增大后，T隨s增大而減小最大轉(zhuǎn)矩maximumtorqueTmax臨界轉(zhuǎn)差率：產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)差率最大轉(zhuǎn)矩+對應(yīng)電動機-對應(yīng)發(fā)電機性質(zhì)：與U平方成正比，隨電源頻率增大而減小與定轉(zhuǎn)子漏抗之和成反比，發(fā)電機時Tmax稍大與轉(zhuǎn)子電阻無關(guān)

Sk與轉(zhuǎn)子電阻近似成正比臨界轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子電阻的關(guān)系轉(zhuǎn)子電阻增大最大轉(zhuǎn)矩不變過載能力最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)：最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比普通電機km=1.8—2.5，在有特殊要求時也可特殊制造成km=2.8—3.0。穩(wěn)態(tài)運行范圍．當(dāng)T＞TL時，加速轉(zhuǎn)矩TJ為正值，電動機加速。．當(dāng)T＜TL，TJ為負值，電動機減速。．當(dāng)T＝TL時，TJ=0，轉(zhuǎn)速才能維持不變，電動機處于平衡狀態(tài)。電機在運行時會受到外界因素的擾動(或由于電路的原因使T發(fā)生變化，或由于機械的原因使TL發(fā)生變化)，破壞了穩(wěn)態(tài)平衡，使轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。穩(wěn)定——若擾動因素消除后，電動機的轉(zhuǎn)速仍然能恢復(fù)到原有的狀態(tài)。不穩(wěn)定——若擾動因素消除后，電動機的轉(zhuǎn)速不能恢復(fù)到原有的狀態(tài)。穩(wěn)定的概念s<sks>sk隨著轉(zhuǎn)速的增加，電磁轉(zhuǎn)矩減少，能保持穩(wěn)定運行隨著轉(zhuǎn)速的增加，電磁轉(zhuǎn)矩隨之增大，不能保持穩(wěn)定運行臨界轉(zhuǎn)差率sk穩(wěn)定運行條件電磁轉(zhuǎn)矩的簡化計算條件：略去r1，取c1=1由產(chǎn)品目錄數(shù)據(jù)計算Tmax和sk的步驟通常產(chǎn)品目錄給出額定功率PN和額定轉(zhuǎn)速nN和過載能力km。1．

由PN和nN求出額定轉(zhuǎn)矩602NNNnPTp=2．

由TN和km可求出最大轉(zhuǎn)矩Tmax＝kmTN3．

由nN可求出sN=11nnnsNN-=4．

把s=sN，T=TN代入到求出sk。異步電動機的工作特性異步電動機的工作特性條件：外施電源電壓 U和頻率f保持不變特性： 轉(zhuǎn)速n、輸出轉(zhuǎn)矩T2、定子電流I1、定子功率因數(shù)cos1、效率等與輸出功率P2的關(guān)系曲線。典型的工作特性曲線定性：轉(zhuǎn)速隨輸出增加略有下降負載轉(zhuǎn)矩近似與輸出功率成正比定子電流隨負載增加效率和功率因數(shù)隨負載有不同的變化電動機的運行特性條件：額定電壓、額定頻率掌握滿載時：轉(zhuǎn)速有下降，效率和功率因數(shù)均較高輕載時：轉(zhuǎn)速較高，效率和功率因數(shù)均較低啟動時：功率因數(shù)很低一、轉(zhuǎn)速特性：硬特性電動機穩(wěn)態(tài)運行時必須滿足轉(zhuǎn)矩平衡T=T0+T2

空載時，T2＝0，T＝T0，只需較小轉(zhuǎn)子電勢產(chǎn)生較小轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生較小的電磁轉(zhuǎn)矩——空載轉(zhuǎn)速很接近同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差很小。

隨著負載增大，為維持轉(zhuǎn)矩平衡需較大電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)差率隨之增大，但變化不大。 （如SN=0.01~0.05）二、負載轉(zhuǎn)矩特性在正常運行范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速變化不大（硬特性），負載轉(zhuǎn)矩與輸出功率近似為直線。三、定子電流特性隨著負載增加，I2’相應(yīng)增大，定子電流I1也相應(yīng)增大。I2’與輸出功率P2不成正比，I1與輸出功率呈非線性關(guān)系。四、功率因數(shù)特性空載運行時，電流是激磁電流，其主要成分是磁化電流（無功分量），功率因數(shù)很低，cos10.2負載后時，轉(zhuǎn)子電流增大。2=arctg(sx2/r2)

輕載時，s很小，2很小，cos21，轉(zhuǎn)子電流的主要成分是有功電流 隨著負載的增大，定子電流的增長主要是有功分量增加，cos1迅速增大。當(dāng)負載較大（增大到一定程度）時，s增大，2增大，轉(zhuǎn)子電流的無功分量增加較快，定子的無功電流隨之增大，cos1反趨于減小。在某一負載時有最大功率因數(shù)，設(shè)計電機時，通常使在額定負載或略低于額定負載時有最大功率因數(shù)。五、效率特性效率隨負載而變化的規(guī)律決定于損耗的分配比例機械損耗pmech

：與轉(zhuǎn)速有關(guān)鐵耗pFe

：與磁通密度有關(guān)。異步電機的轉(zhuǎn)速基本不變，如電源電壓和頻率保持不變，則機械損耗與鐵耗基本保持不變——合稱為不變損耗。銅耗正比于負載電流的平方，定、轉(zhuǎn)子銅耗合稱為可變損耗?？蛰d時，P2＝0，=0。

隨著P2增大，效率迅速增大，直到某一負載時，其可變損耗等于不變損耗，效率達到最大。

負載再增加，銅耗急劇增大，效率反而降低。設(shè)計時最大效率在0.7-1范圍內(nèi)，且在此范圍內(nèi)效率變化不大異步電動機的起動、

調(diào)速和制動異步電動機的起動性能1. 起動電流倍數(shù)2. 起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)3. 起動時間4. 起動時能量消耗與發(fā)熱5. 起動設(shè)備的簡單性和可靠性6. 起動中的過渡過程一、起動電流和起動轉(zhuǎn)矩起動：從禁止不動到加速到工作轉(zhuǎn)速的過程要求：在起動時有較大的起動轉(zhuǎn)矩（倍數(shù)），較小的起動電流（倍數(shù)）啟動過渡過程短對電網(wǎng)的沖擊小1.鼠籠式異步電動機最初起動電流：最初起動轉(zhuǎn)矩由簡化等效電路例10-1：Ist=4.92IN，Tst=1.81TN，cos2=0.47要求：有足夠的啟動轉(zhuǎn)矩，使電動機盡快加速縮短啟動過程，避免長時間繞組過若；滿足啟動轉(zhuǎn)矩時，盡量降低啟動電流，減少對電源的影響。原則措施：籠型電動機可降壓啟動；其它如深槽、雙籠轉(zhuǎn)子形式。采用繞線型電機，且可以轉(zhuǎn)子串電阻啟動。變頻或軟啟動2．線繞轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子回路中通過集電環(huán)串入附加電阻，限制起動電流，提高起動轉(zhuǎn)矩。起動結(jié)束后把附加電阻切除，使正常運行有較高效率。線繞轉(zhuǎn)子電機啟動性能好二、制約起動的因素供電系統(tǒng)的容量負載的性質(zhì)起動的頻繁程度1.供電系統(tǒng)的變壓器容量

對起動方式的影響供電容量比異步電動機的容量大得多，起動電流所造成的電壓降落不致影響同一電網(wǎng)上的其它電氣設(shè)備的正常工作，對非頻繁起動——允許電動機在額定電壓下直接起動。供電變壓器的容量與異步電動機容量相差不是很大，則應(yīng)采取降壓措施以限制起動電流。2.負載性質(zhì)對起動方式的要求1：起動時有大的負載阻力，需較大的起動轉(zhuǎn)矩2：起動時負載阻力小，只需很小的起動轉(zhuǎn)矩3：起動初期負載阻力小，隨著轉(zhuǎn)速增加轉(zhuǎn)矩增加——變轉(zhuǎn)矩負載，如流體負載。三、鼠籠式電動機的降壓起動降壓起動——起動時，施加低于額定電壓的電壓。電動機的轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速后，再切換到額定電壓下運行。作用： 限制起動電流 起動轉(zhuǎn)矩按電壓的平方而下降應(yīng)用： 適用于對起動轉(zhuǎn)矩要求不高的場合，如風(fēng)機、離心泵電機等。1.自耦變壓器降壓起動設(shè)在額定電壓下直接起動時，起動電流為Ist。自耦變壓器的變比為ka起動時電壓降低到1/ka倍，電動機的起動電流相應(yīng)減小到1/ka倍。電網(wǎng)供給的起動電流比直接起動時減小到倍2.丫-起動適用于在正常運行時定子繞組按三角形連接的電機。起動時，使定子繞組為星形連接，待轉(zhuǎn)速上升到額定轉(zhuǎn)速后，再換接成三角形連接。三角形連接直接起動時起動電流星形連接起動，起動電流起動電流和轉(zhuǎn)矩均減少為1/33.延邊三角形換接降壓起動四、線繞轉(zhuǎn)子異步電動機的起動如sk=1，則起動轉(zhuǎn)矩等于最大轉(zhuǎn)矩起動變阻器的電阻值r’1．起動開始時，使全部電阻均串入轉(zhuǎn)子回路，隨著轉(zhuǎn)速的上升，電磁轉(zhuǎn)矩將減小。2．為了縮短起動時間，通常隨轉(zhuǎn)速上升分級切除部分電阻，使在整個起動過程中電動機保持有較大的電磁轉(zhuǎn)矩。3．待起動完畢后，轉(zhuǎn)子繞組便被短路，轉(zhuǎn)入正常運行。頻敏變阻器：三相電感線圈電阻值隨頻率的減小而自動減小起動初時，f2=f1，渦流損耗大，等效鐵耗電阻也大；隨著起動過程，f2=sf1，減小，轉(zhuǎn)子電流頻率降低，渦流損耗減小，等效鐵耗電阻減小。隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的升高，逐漸減少電阻異步電動機的調(diào)速與制動一、異步電動機調(diào)速方法異步電動機的轉(zhuǎn)速(1)改變供電電源的頻率f；(2)改變電動機的極對數(shù)p——籠型轉(zhuǎn)子電機；(3)改變轉(zhuǎn)差率s：改變外施電壓U；在轉(zhuǎn)子回路中引入外加電阻；在轉(zhuǎn)子回路中引入附加電勢。其它：電磁調(diào)速、齒輪減速等二、變頻調(diào)速改變供電電源的頻率，可以改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，為無級調(diào)速變頻調(diào)速時，通常希望電動機的主磁通m保持不變，因為增大m將引起磁路過分飽和，激磁電流大大增加，功率因素降低。如m太小，則電機容量得不到充分利用。在改變頻率的同時，必須調(diào)節(jié)電壓，可根據(jù)不同負載要求，配以不同的U1/f1協(xié)調(diào)控制方式三、變極調(diào)速定子繞組需有特殊的繞法，使繞組的極對數(shù)能隨外部接線的改變而改變。屬于分級調(diào)速，具有兩種不同轉(zhuǎn)速的電動機稱為雙速電動機。（轉(zhuǎn)子為鼠籠式）變極電機定子繞組的繞制有兩種方法：

1．雙繞組變極

2．單繞組變極1．雙繞組變極定子上有兩套極對數(shù)不同相互獨立的繞組，每次運行只用其中一套繞組設(shè)計較方便，但材料利用率較差，很少使用。2．單繞組變極一套定子繞組，通過不同接法構(gòu)成不同極對數(shù)。變極電動機為鼠籠式轉(zhuǎn)子，它可以隨著定子極對數(shù)的改變而自動改變極對數(shù)。變極前后的氣隙磁密、轉(zhuǎn)矩

和功率關(guān)系額定轉(zhuǎn)矩近似與氣隙磁密成正比四、改變外施電壓調(diào)速負載轉(zhuǎn)矩T保持不變當(dāng)外施電壓U1下降為額定值的x倍時，s增加原有值的1/x2倍。例：當(dāng)U1從UN降低至0.8UN時，轉(zhuǎn)差率便由原來的s1=ab，增加至s2＝ac，s2應(yīng)為s1的1/0.82＝1.56倍。普通鼠籠式異步電動機額定轉(zhuǎn)差率很小，設(shè)s＝0.04．則s2＝0.062，電動機的轉(zhuǎn)速便由0.96n1，下降到0.938n1，調(diào)速范圍很小。帶恒轉(zhuǎn)矩負載時不適宜采用調(diào)壓調(diào)速