船舶電氣系統(tǒng)全套課程課件七

第三章異步電動(dòng)機(jī)§3—1．三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)§3—2．異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理§3—3．定子和轉(zhuǎn)子電路§3—4．三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性§3—5．三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)§3—6．單相異步電動(dòng)機(jī)學(xué)習(xí)第三章應(yīng)該注意的點(diǎn)第三章學(xué)習(xí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題：

1.三相異步電動(dòng)機(jī)是怎么轉(zhuǎn)動(dòng)的？

2.分析三相異步電動(dòng)機(jī)的方法是什么？

3.三相異步電動(dòng)機(jī)的性能如何？

4.單相異步機(jī)怎么工作？本章主要計(jì)算任務(wù)：利用異步電動(dòng)機(jī)電磁關(guān)系、功率平衡關(guān)系和有關(guān)特性進(jìn)行電路、能量、機(jī)械量計(jì)算。比較難理解的點(diǎn)：1.磁場(chǎng)分解與合成；2.異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)（不作為重點(diǎn)，但要求知道基本結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)）。3—1.三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)本節(jié)的主要內(nèi)容有兩部分：基本結(jié)構(gòu)：

主要了解點(diǎn)：防護(hù)結(jié)構(gòu)；組成作用；冷卻方式；名詞解釋。銘牌數(shù)據(jù)：

應(yīng)掌握額定數(shù)據(jù)：功率、電壓、電流、轉(zhuǎn)速、功率因數(shù)、絕緣等級(jí)、溫升、工作制、接法。銘牌一、基本結(jié)構(gòu)防護(hù)結(jié)構(gòu)：主要指機(jī)殼的結(jié)構(gòu)形式，有開啟式、防護(hù)式（防濺、滴）和封閉式三大類：船用電機(jī)主要是封閉式。具體參見P.252.“防護(hù)要求”和表16-1-5。冷卻方式：自冷、自扇冷、他扇冷等方式。兩大部分：定子和轉(zhuǎn)子。注意：各部分的組成作用。定子：由鐵心和繞組組成。

鐵心：是由一片片的硅鋼片加工成一定的形狀，然后疊壓成為鐵心的。

繞組：有三相，稱為三相對(duì)稱交流繞組。繞組按照一定的尺寸繞制成形，并按照一定的規(guī)律嵌放在鐵心槽中。組成(說明)電機(jī)解剖圖定子鐵心的組成鐵心由硅綱片疊成鐵心中的槽與線圈導(dǎo)體鐵心剖面圖定子繞組的組成繞組展開圖鐵心與展開線電機(jī)的接線接線盒Y形連接△形連接轉(zhuǎn)子的組成轉(zhuǎn)子：也是由鐵心和繞組組成。鐵心：是由一片片的硅鋼片加工成一定的形狀，然后疊壓成為鐵心，并套在軸上。繞組：異步機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組有繞線式繞組和鼠籠式轉(zhuǎn)子兩種。鐵心繞線式繞組鼠籠式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子繞組與定定子相似，通通常三相繞組組接成Y形，有三個(gè)輸輸出端。轉(zhuǎn)子三相繞繞組展開圖圖轉(zhuǎn)子展開鼠籠式轉(zhuǎn)子子鼠籠繞組是是特殊形式式的多相繞繞組，每根根導(dǎo)條為一相相，兩個(gè)端部部都有短路路環(huán)。有導(dǎo)條式和和鑄鋁式兩兩種。鼠籠繞組轉(zhuǎn)子展開鼠籠繞組展開圖圖名詞解釋極距τ：異步機(jī)氣隙隙存在磁場(chǎng)場(chǎng)，磁場(chǎng)中中相鄰兩個(gè)個(gè)磁極之間間的距離（（槽數(shù)）。。節(jié)距y：一個(gè)線圈兩兩個(gè)邊之間間距離（槽槽數(shù)）。每極每相槽槽數(shù)p：在一個(gè)磁極極距離的范范圍內(nèi)，分分配給每相相的槽數(shù)。。單、雙層繞繞組：每槽內(nèi)只有有一個(gè)線圈圈邊為單層層繞組；有有兩個(gè)線圈圈邊為雙層層繞組。電角度：電量所對(duì)應(yīng)應(yīng)的角度。。電角度θe=pθm（θm機(jī)械角度））。二、銘牌及及主要額定定數(shù)據(jù)銘牌1.額定功率Pn：軸上輸出機(jī)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.額定功率因因數(shù)；5.絕緣等級(jí)和和溫升；6.工作方式：：連續(xù)、短時(shí)時(shí)、重復(fù)短短時(shí)(斷續(xù)續(xù))；7.接法：星形、三角角形。注意：兩種額定電電壓與接法法分別對(duì)應(yīng)應(yīng)。第一節(jié)要點(diǎn)點(diǎn)：基本結(jié)構(gòu)（組成，防護(hù)結(jié)構(gòu)，冷卻方式））；銘牌數(shù)據(jù)?！?—2.異步電動(dòng)機(jī)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原原理本節(jié)的主要要內(nèi)容有三三部分轉(zhuǎn)動(dòng)原理：：交流三相異異步電動(dòng)機(jī)機(jī)是任何轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)：：交流三相異異步電動(dòng)機(jī)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)場(chǎng)的產(chǎn)生、、轉(zhuǎn)動(dòng)方向向、轉(zhuǎn)速大大小。轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)差率是異異步電動(dòng)機(jī)機(jī)的重要參參數(shù)之一，，應(yīng)該知道道如何計(jì)算算（不單單單是查表））。一、轉(zhuǎn)動(dòng)原原理三相對(duì)稱繞繞組通入三三相對(duì)稱交交流電，產(chǎn)生圓形旋旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，切割轉(zhuǎn)子子繞組，使使之感應(yīng)電電勢(shì)并感生生電流，電電流與旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互互作用，產(chǎn)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n小于磁場(chǎng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速n0，所以“異步”。二、旋轉(zhuǎn)磁磁場(chǎng)（圖示法）輸入：三相相對(duì)稱交流流繞組通入入三相對(duì)稱稱交流電。。結(jié)論：三相對(duì)稱交交流繞組通通入三相對(duì)對(duì)稱交流電電，在氣隙隙將產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，，轉(zhuǎn)向從超前前相轉(zhuǎn)至滯滯后相(A→B→→C→A)，轉(zhuǎn)速n0=60f/p，n0叫同步轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)二、旋轉(zhuǎn)磁磁場(chǎng)（圖示法）輸入：三相相對(duì)稱交流流繞組通入入三相對(duì)稱稱交流電。。結(jié)論：三相對(duì)稱交交流繞組通通入三相對(duì)對(duì)稱交流電電，在氣隙隙將產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，，轉(zhuǎn)向從超前前相轉(zhuǎn)至滯滯后相(A→B→→C→A)，轉(zhuǎn)速n0=60f/p，n0叫同步轉(zhuǎn)速。完成二、旋轉(zhuǎn)磁磁場(chǎng)（圖示法）輸入：三相相對(duì)稱交流流繞組通入入三相對(duì)稱稱交流電。。結(jié)論：三相對(duì)稱交交流繞組通通入三相對(duì)對(duì)稱交流電電，在氣隙隙將產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，，轉(zhuǎn)向從超前前相轉(zhuǎn)至滯滯后相(A→B→→C→A)，轉(zhuǎn)速n0=60f/p，n0叫同步轉(zhuǎn)速。返回二、旋轉(zhuǎn)磁磁場(chǎng)（解析法）注：解析法法不要求掌掌握，只提提供給大家家參考。三相電流瞬瞬時(shí)值如書書上P.27式（3-2-1），，產(chǎn)生三相相磁勢(shì)：fA=FΦcos（xπ/τ））×sinωt；fB=FΦcos（xπ/τ－120oo）×sin（ωωt－120o））；fC=FΦcos（xπ/τ＋120oo）×sin（ωωt＋120o））。利用三角函函數(shù)公式，，可以分別別分解為：：fA=0.5×FΦ[sin（ωt－xπ/τ））＋sin（ωt＋xπ/τ））]；fB=0.5×FΦ[sin（ωt－xπ/τ））＋sin（ωt＋xπ/τ－120oo）]；fC=0.5×FΦ[sin（ωt－xπ/τ））＋sin（ωt＋xπ/τ＋120oo）]。異步電動(dòng)機(jī)機(jī)氣隙磁勢(shì)勢(shì)F1為三相磁勢(shì)勢(shì)的合成（（矢量和））：F1=fA＋fB＋fC=1.5×FΦ×sin（ωt－xπ/τ）=Fmsin（ωt－xπ/τ）這是一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁磁勢(shì)（在物理學(xué)學(xué)中稱為行波）），是時(shí)空函數(shù)數(shù)，隨著時(shí)間t的變化，總可以以在空間上找到到一點(diǎn)，使sin（ωt－xπ/τ）=1。三、轉(zhuǎn)差率定義式：——書P.29，式（3-2-3）。s=(n0-n)/n0異步電動(dòng)機(jī)工作作在電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，1＞s＞0(∵n＜n0)。否則就不是電動(dòng)狀態(tài)。額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差率sn：sn=(n0-nn)/n0普通異異步電電動(dòng)機(jī)機(jī)額定定負(fù)載時(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)差率率很小小，一般般不超超過0.1，即即：sn=0.01～0.09。。只有特特殊用用途的的異步步電動(dòng)動(dòng)機(jī)（如，，起重重等用用的電電動(dòng)機(jī)機(jī)）sn才比較大大?！遪0=nn(1-sn)，將sn=0.01～0.09代入p=60f/[nn(1-sn)]，計(jì)算出出兩個(gè)個(gè)最接接近整整數(shù)的的p值（注注意必必須取取兩個(gè)個(gè)值）），然然后將將這兩兩個(gè)p值代入入n0=60f/p和sn=(n0-nn)/n0進(jìn)行驗(yàn)驗(yàn)證，，取滿滿足sn=0.01～0.09的值，，即可可求得得n0和p的確切切數(shù)值值。普通異異步機(jī)機(jī)極對(duì)對(duì)數(shù)求求解已知：：nn，求p。利用sn=0.01～0.09求解[第二二節(jié)要要點(diǎn)]：轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)原原理（（磁場(chǎng)場(chǎng)、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)）；；旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁場(chǎng)場(chǎng)(轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向、、大小小)；；轉(zhuǎn)差差率。。例如：：頻率為為50Hz，，p=的三相相異步步電動(dòng)動(dòng)機(jī)，，nn=275轉(zhuǎn)/分分。A.8B.9C.10D.11(若p=3000/275=10.9≈11，，錯(cuò)！)解：p=60f(1-sn)/nn=3000(0.99～～0.91)/275=10.8～9.9，，極對(duì)數(shù)數(shù)p可能取取值為為10或或11。驗(yàn)證：：p=11時(shí)，n0=272.72，sn=-0.001＜0，，不符合合要求求，p=10時(shí)，n0=300，，sn=0.0833＜0.09，符合要要求。?！啻鸢福海篊?！?—3.定子和和轉(zhuǎn)子子電路路本節(jié)的的主要要內(nèi)容容有三三部分分：定、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子電電路：：主要掌掌握：：電壓壓平衡衡方程程式、、等效效電路路。定、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子電電流關(guān)關(guān)系：：主要掌掌握：：磁勢(shì)勢(shì)平衡衡方程程式。。一、定定子電電路三相異異步電電動(dòng)機(jī)機(jī)定子子是由由三相相對(duì)稱稱交流流繞組組組成成?！摺呷嘞嗬@組組對(duì)稱稱，∴∴只需需分析析一相相。異步電電動(dòng)機(jī)機(jī)工作作時(shí)，，一相相定子子繞組組與單單相變變壓器器原邊邊繞組組相似似。定定子繞繞組通通入交交流電電流后后，將將在鐵鐵心產(chǎn)產(chǎn)生磁磁通(三相相合成成為旋旋轉(zhuǎn)磁磁通，，但對(duì)對(duì)定子子的一一相繞繞組而而言，，也是是變化化磁通通)，，同時(shí)時(shí)與定定子和和轉(zhuǎn)子子繞組組交鏈鏈的磁磁通稱稱為主主磁通通，只只與定定子交交鏈的的磁通通稱為為漏磁磁通。。主、、漏磁磁通在在定子子上分分別感感應(yīng)電電動(dòng)勢(shì)勢(shì)的情情況與與變壓壓器相相似：：E1=4.44k1f1N1Φ，其中：：k1=W1kW1，kW1是定子子的繞繞組系系數(shù)，，∵定定子繞繞組結(jié)結(jié)構(gòu)形形式與與變壓壓器不不同（（短距距、分分布）），是是一個(gè)個(gè)小于于1的的系系數(shù)。。電壓平平衡方方程式式與變變壓器器完全全相同同：U1=（R1+jX1）I1－E1=I1Z1－E1但是，必須注意：：由于異步電動(dòng)機(jī)機(jī)存在氣隙，所以以其勵(lì)磁電流大于于變壓器勵(lì)磁電流流。——P.35.+3行：I0=20%～50%In。因此，異步電動(dòng)機(jī)機(jī)的漏磁通較大，，漏抗及漏阻抗都都比變壓器大。三相定子產(chǎn)生的主主磁通是旋轉(zhuǎn)的磁磁通，以同步轉(zhuǎn)速速n0=60f1/p旋轉(zhuǎn)的。平衡方程二、轉(zhuǎn)子電路轉(zhuǎn)子電量與頻率：：∵主磁通以相對(duì)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速△n=n0－n=sn0切割轉(zhuǎn)子繞組，∴∴轉(zhuǎn)子電量的頻率率f2=p△n/60=spn0/60=sf1。轉(zhuǎn)子頻率f2是隨轉(zhuǎn)差率（或轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速）變化的量。。當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬瞬時(shí)（n=0），f2=f1。因此轉(zhuǎn)子感應(yīng)的電電動(dòng)勢(shì)及轉(zhuǎn)子電路路的漏抗分別為：：E2=4.44k2f2N2Φ和X2=2πf2L2若用n=0時(shí)的轉(zhuǎn)子電勢(shì)E20和轉(zhuǎn)子電路漏抗X20表示，則一般情況況下，異步電動(dòng)機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)子電勢(shì)和轉(zhuǎn)子子電路漏抗為：E2=4.44k2f2N2Φ=sE20和X2=2πf2L2=sX20注意：書P.43習(xí)題（作業(yè)）3––4。轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相對(duì)定子子的轉(zhuǎn)速，應(yīng)該先先求其對(duì)轉(zhuǎn)子的相相對(duì)轉(zhuǎn)速，然后求求n21=n2+n。轉(zhuǎn)子電流：I2=E2/（R22＋X22）1/2=sE20/（R22＋s2X202）1/2=E20/[（R2/s）2＋X202]1/2——此式中電量的頻率率都是f1。轉(zhuǎn)子功率因數(shù)：cosφ2=R2/（R22＋X22）1/2=R2/（R22＋s2X202）1/2。轉(zhuǎn)子電流和功率因因數(shù)等效電路異步電動(dòng)機(jī)的等效效電路不做要求電阻：R2/s=R2＋（R2/s）－R2=R2＋（1－s）R2/s由轉(zhuǎn)子電流表達(dá)式式I2=E20/[（R2/s）2＋X202]1/2可知：異步電動(dòng)機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，轉(zhuǎn)子電電路比靜止時(shí)多了了電阻（1－s）R2/s。當(dāng)s=1，這個(gè)電阻=0，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子子電路處于短路狀狀態(tài)；當(dāng)s=0，這個(gè)電阻→∞，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子電路路處于開路狀態(tài)。。異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后后，轉(zhuǎn)子電路比靜靜止時(shí)多了這個(gè)電電阻，其實(shí)這是電電動(dòng)機(jī)機(jī)械負(fù)載在轉(zhuǎn)子一相電路中的等效。這個(gè)電阻消耗的功功率等于異步機(jī)通過軸上輸輸出的機(jī)械功率?！@就是異步電動(dòng)機(jī)機(jī)的等效電路。三、定子電流與轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子電流的關(guān)系異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后后，轉(zhuǎn)子電路的等等效電阻(1-s)R2/s增加，I2減小。當(dāng)s=1，(1-s)R2/s=0，異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，，轉(zhuǎn)子電路相當(dāng)于于處于短路狀態(tài)，，此時(shí)電流很大；；隨著n的增加，I2不斷減小，當(dāng)s=sn=0.01～0.09時(shí)，轉(zhuǎn)子電阻相當(dāng)大，，I2減小到額定值。和變壓器相似，異異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子子電流產(chǎn)生的磁勢(shì)勢(shì)也具有去磁性質(zhì)質(zhì)。磁勢(shì)的平衡方方程式如書P.31式（3-2-11）和式（3-2-12）。當(dāng)機(jī)械負(fù)載增加，，轉(zhuǎn)速降低，電阻阻R2/s減小，I2增大，去磁作用增增強(qiáng)，I1也隨之增大。由式：cosφ2=R2/(R22＋s2X202)1/2可知：當(dāng)s=1(n=0，即起動(dòng))時(shí)，異異步電動(dòng)機(jī)的功率率因數(shù)最低；額定運(yùn)行時(shí)，sn=0.01～0.09，異步機(jī)功率因數(shù)相相當(dāng)高。當(dāng)s=0時(shí)，雖然cosφ2=1，但∵I2=0，I1=I0，∴cosφ1很低。[第三節(jié)要點(diǎn)]：：電壓平衡方程（（電路）；磁勢(shì)平平衡方程；磁場(chǎng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子電流與功率因因數(shù)3—4.三相異步電動(dòng)機(jī)的的運(yùn)行特性本節(jié)的主要內(nèi)容有有三部分：電磁轉(zhuǎn)矩：主要掌握：電磁轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩各種表達(dá)式和和異步電動(dòng)機(jī)能量量關(guān)系。機(jī)械特性：機(jī)械特性是分析異步電動(dòng)機(jī)機(jī)工作的重要特性，應(yīng)該能夠根據(jù)特特性等對(duì)異步電動(dòng)動(dòng)機(jī)進(jìn)行計(jì)算和定定性分析。是本節(jié)的重點(diǎn)。工作特性：主要了解工作特性性的種類（條數(shù)））及大致形狀。一、電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩等于功率除角角速度：T=P/Ω功率流圖：功率流圖又叫能流流圖（或能量流程程圖、功率流程圖圖），說明的是功功率或能量的傳遞遞過程。電磁轉(zhuǎn)矩物理表達(dá)達(dá)式：設(shè)，異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子有m2相繞組，由主磁通通通過氣隙傳遞給給轉(zhuǎn)子的電磁功率率為：Pe=m2sE20I2cosφ2=m2s(4.44k2f1N2Ф)I2cosφ2=ΩT=sΩ0T。電磁轉(zhuǎn)矩物理表達(dá)達(dá)式：T=KTI2Фcosφ2[注意]：電磁功率還可以表表示為：Pe=m2I22R2/s，所以ΔPcu2=sPe。說明：鐵損在功率流圖中只有PFe1一項(xiàng)，并不說明轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子沒有鐵損。功率流圖說明異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子子鐵心也有鐵損產(chǎn)產(chǎn)生，但是這個(gè)損損耗是由定子勵(lì)磁磁電流提供的，能能量還沒有傳遞到到轉(zhuǎn)子，就已經(jīng)扣扣除這部分損耗了了。因此在轉(zhuǎn)子的的能量中就不應(yīng)該該再扣除轉(zhuǎn)子鐵損損。功率流圖：二、機(jī)械特性機(jī)械特性是指轉(zhuǎn)矩矩T和轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系，異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械械特性用T～s關(guān)系曲線表示。也就是說：異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械械特性是T和s之間的關(guān)系。機(jī)械特性上的關(guān)鍵鍵點(diǎn)：機(jī)械特性上的關(guān)鍵鍵點(diǎn)主要有：起動(dòng)點(diǎn)、臨界點(diǎn)、額定工作點(diǎn)和理想空載轉(zhuǎn)速點(diǎn)?！?點(diǎn)。注意：機(jī)械特性：有固有有特性和人工特性性。這部分要求：記住書上各公式，能夠求T、Tst和Tmax及轉(zhuǎn)矩實(shí)用公式等。影響機(jī)械特性的因因素影響機(jī)械特性因素主要要有：電壓、和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子電阻。電壓：最大轉(zhuǎn)矩大小變化化，但臨界轉(zhuǎn)差率率不變。轉(zhuǎn)子電阻：最大轉(zhuǎn)矩不變，但但臨界轉(zhuǎn)差率變化化。機(jī)械特性變化，起起動(dòng)轉(zhuǎn)矩同時(shí)發(fā)生生變化。三、工作特性定義：工作特性是指在電壓和頻率都為額定時(shí)，轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差率、定子電流、定子功率率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩矩、效率等6個(gè)量隨負(fù)載功功率變化化的特性性?！咧恢挥泄ぷ髯鲿r(shí)負(fù)載載功率才才變化，，∴稱為為工作特特性。工作特性性主要了解解各條曲線線形狀及變化原因因。尤其是是效率、定子電流流和定子功率率因數(shù)3條。要求知道道：為什么效率在0.75Pn時(shí)最高，定子電流流和功率因數(shù)數(shù)在起動(dòng)、、空載、、半載、、額定負(fù)負(fù)載等情情況下的的大小。。異步電動(dòng)動(dòng)機(jī)工作作特性主主要有：：轉(zhuǎn)速、、轉(zhuǎn)差率率、定子子電流、、定子功功率因數(shù)數(shù)、電磁磁轉(zhuǎn)矩和和效率特特性等6條（隨P2變化而變變化）。。條件是：電源電電壓U1、頻率f1保持恒定定。[第四四節(jié)要點(diǎn)點(diǎn)]：：機(jī)械械特性（（曲線，，點(diǎn)，影影響，直直線段））；電磁磁轉(zhuǎn)矩（（影響因因素，典典型轉(zhuǎn)矩矩，公式式）。工作特性性曲線10KW電機(jī)的特特性§3—5.三相異步步電動(dòng)機(jī)機(jī)的起動(dòng)動(dòng)本節(jié)的主主要內(nèi)容容有三部部分：起動(dòng)性能能：主要掌握握：對(duì)電電動(dòng)機(jī)的的起動(dòng)要要求和異異步電動(dòng)動(dòng)機(jī)的起起動(dòng)性能能。起動(dòng)方法法：主要掌握握：異步步電動(dòng)機(jī)機(jī)起動(dòng)方方法及其其特點(diǎn)。。是本節(jié)重重點(diǎn)。高起動(dòng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩鼠籠籠式電動(dòng)動(dòng)機(jī)：主要掌握握：高起起動(dòng)轉(zhuǎn)矩矩鼠籠式式異步電電動(dòng)機(jī)改改善起動(dòng)動(dòng)性能的的原理。。一、起動(dòng)動(dòng)性能對(duì)電動(dòng)機(jī)機(jī)的起動(dòng)要求求：生產(chǎn)設(shè)備備對(duì)電動(dòng)動(dòng)機(jī)起動(dòng)動(dòng)的要求求主要有有3點(diǎn)：：1.起動(dòng)電流流?。?；2.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩矩大；3.起動(dòng)時(shí)間間短。異步電動(dòng)動(dòng)機(jī)的起起動(dòng)性能能：1.起動(dòng)電流流大：是額定定電流的的4～～7倍倍；2.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩矩不大：僅為額額定轉(zhuǎn)矩矩的1.0～2.2倍。。起動(dòng)電流流大容易易造成對(duì)對(duì)電網(wǎng)的的沖擊，，影響其其它設(shè)備備的正常常運(yùn)行；；起動(dòng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩不大大，起動(dòng)動(dòng)時(shí)不僅僅使起動(dòng)動(dòng)時(shí)間增增加，生生產(chǎn)效率率降低，，而且可可能克服服不了電電動(dòng)機(jī)的的阻轉(zhuǎn)矩矩（至少少應(yīng)為額額定轉(zhuǎn)矩矩的1.1倍倍才能順順利起動(dòng)動(dòng)）。。結(jié)論：異步電動(dòng)動(dòng)機(jī)起動(dòng)動(dòng)性能有有時(shí)不能能滿足生生產(chǎn)設(shè)備備要求。。二、起動(dòng)動(dòng)方法異步機(jī)起起動(dòng)方法法有：1.全全壓(直接)起動(dòng)；；2.降降壓起起動(dòng)。為了提高高異步機(jī)的的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩矩，在電源容量量允許時(shí)時(shí)鼠籠式通常采用用全壓起動(dòng)。繞線式則不允許全壓起動(dòng)動(dòng)(注意其其原因)。降壓起動(dòng)動(dòng)：是在起動(dòng)動(dòng)時(shí)降低低異步電電動(dòng)機(jī)電電源電壓壓，等到到電動(dòng)機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)速升升高到一一定值（（或接近近額定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，此此時(shí)電動(dòng)動(dòng)機(jī)起動(dòng)動(dòng)電流已已大大減減小）后后，再將將電源電電壓增加加到額定定電壓。。鼠籠式異異步電動(dòng)動(dòng)機(jī)降壓壓起動(dòng)方方法主要要有：1.定子繞組組串電阻阻或電抗抗器降壓起動(dòng)動(dòng)；2.Y-△降壓起動(dòng)動(dòng)；3.自耦變壓壓器降壓起動(dòng)動(dòng)。繞線式異異步電動(dòng)動(dòng)機(jī)起動(dòng)動(dòng)方法主主要有：：1.轉(zhuǎn)子回路路串電阻阻起動(dòng)；2.轉(zhuǎn)子回路路串頻敏敏電阻起動(dòng)?！荒苋珘簤浩饎?dòng)的的原因是是轉(zhuǎn)子為為線繞式式，抗擊擊起動(dòng)電電流的沖沖擊能力力小。鼠籠式異異步機(jī)串串電阻或或電抗降降壓起動(dòng)動(dòng)方法：起動(dòng)時(shí)將將起動(dòng)電電阻或電電抗串接接在定子子電路中中，起動(dòng)動(dòng)結(jié)束后后將起動(dòng)動(dòng)電阻或或電抗切切除。串電阻：起動(dòng)時(shí)功功率因數(shù)數(shù)較大，，但耗能能也較大大；串電抗：不耗能，，但起動(dòng)動(dòng)時(shí)功率率因數(shù)低低?！饎?dòng)動(dòng)電流和和轉(zhuǎn)矩都都降低。。鼠籠式異異步電動(dòng)動(dòng)機(jī)Y-△降壓起動(dòng)動(dòng)方法：起動(dòng)時(shí)將將定子繞繞組接成成Y形，轉(zhuǎn)速速升高后后再接成成△形。起動(dòng)動(dòng)電流和和轉(zhuǎn)矩都都降低為為△形時(shí)的1/3。。適用場(chǎng)合合：1.正常工作作時(shí)定子子為△形連接鼠鼠籠式異異步電動(dòng)動(dòng)機(jī)；；2.空載或輕輕載起動(dòng)動(dòng)。Y/△△連接起動(dòng)線路路鼠籠式異異步電動(dòng)動(dòng)機(jī)自耦耦變壓器器降壓起起動(dòng)方法：起動(dòng)時(shí)將將定子繞繞組通過過自耦變變壓器降降壓，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速升高高后再直直接接電電源。特點(diǎn)：起動(dòng)電流和轉(zhuǎn)矩都降低為全壓起起動(dòng)時(shí)的的1/k2?？蛇x用不不同變比比適合不不同場(chǎng)合合。適用：重載起動(dòng)動(dòng)（比半半載略重重，比額額定負(fù)載載輕）。。繞線式異異步電動(dòng)動(dòng)機(jī)的起起動(dòng)方法：轉(zhuǎn)子繞組組通過滑滑環(huán)和電電刷引出出電機(jī)，，并與三三相變阻阻器連接接。起動(dòng)動(dòng)時(shí)，變變阻器的的電阻最最大，接接通電源源后逐漸漸減小三三相變阻阻器電阻阻直至三三相變阻阻器電阻阻為零，，起動(dòng)結(jié)結(jié)束。適用：帶額定負(fù)負(fù)載起動(dòng)動(dòng)。開始起動(dòng)動(dòng)繞線式異異步電動(dòng)動(dòng)機(jī)的起起動(dòng)方法：轉(zhuǎn)子繞組組通過滑滑環(huán)和電電刷引出出電機(jī)，，并與三三相變阻阻器連接接。起動(dòng)動(dòng)時(shí)，變變阻器的的電阻最最大，接接通電源源后逐漸漸減小三三相變阻阻器電阻阻直至三三相變阻阻器電阻阻為零，，起動(dòng)結(jié)結(jié)束。適用：帶額定負(fù)負(fù)載起動(dòng)動(dòng)。起動(dòng)完成成繞線式異異步電動(dòng)動(dòng)機(jī)的起起動(dòng)方法：轉(zhuǎn)子繞組組通過滑滑環(huán)和電電刷引出出電機(jī)，，并與三三相變阻阻器連接接。起動(dòng)動(dòng)時(shí)，變變阻器的的電阻最最大，接接通電源源后逐漸漸減小三三相變阻阻器電阻阻直至三三相變阻阻器電阻阻為零，，起動(dòng)結(jié)結(jié)束。適用：帶額定負(fù)負(fù)載起動(dòng)動(dòng)。返回三、高起動(dòng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩鼠籠籠式異步步電動(dòng)機(jī)機(jī)高轉(zhuǎn)差率率鼠籠式式異步機(jī)機(jī)：由于轉(zhuǎn)子子電阻增增大，起起動(dòng)轉(zhuǎn)矩矩增大。。因此，，如果鼠鼠籠式異異步電動(dòng)動(dòng)機(jī)的鼠鼠籠導(dǎo)體體采用電電阻率高高的材料料制造，，將可以以增大起起動(dòng)轉(zhuǎn)矩矩。由繞繞線式異異步機(jī)機(jī)機(jī)械特性性可知，，轉(zhuǎn)子電電阻增大大，額定定運(yùn)行時(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)差差率增大大，因此此這種電電機(jī)稱為為高轉(zhuǎn)差差率異步步電動(dòng)機(jī)機(jī)。高轉(zhuǎn)差率率異步機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻阻大，額定運(yùn)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的銅損增加加，效率降低低?！m適用于于起重機(jī)械械。集膚效應(yīng)應(yīng)又叫趨膚、集表、趨表效應(yīng)應(yīng)。它是高高轉(zhuǎn)差率率鼠籠式式異步電電動(dòng)機(jī)工工作的主要依據(jù)據(jù)。集膚效應(yīng)應(yīng)：是指交流流電流在在導(dǎo)體中中流動(dòng)時(shí)時(shí)，由于于電抗的的作用使使電流往往導(dǎo)體表表面集中中的現(xiàn)象象。此時(shí)相當(dāng)于導(dǎo)體有效截面面積減小小，電阻增大大。集(趨)膚(表表)效應(yīng)應(yīng)深槽式鼠鼠籠異步步電動(dòng)機(jī)機(jī)工作原原理：：如果將將鼠籠籠轉(zhuǎn)子子制造造成深深槽式式，在在電動(dòng)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，由由于轉(zhuǎn)子頻頻率高高集膚膚效應(yīng)應(yīng)明顯顯，轉(zhuǎn)子子實(shí)際際電阻阻較大大，可可得到到較大大的起起動(dòng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩；；當(dāng)起動(dòng)結(jié)結(jié)束后后，由于于轉(zhuǎn)子頻頻率很很低集集膚效效應(yīng)不不明顯顯，轉(zhuǎn)子子實(shí)際際電阻阻小，，從而而降低低正常常運(yùn)行行時(shí)的的轉(zhuǎn)子子銅損損?！獧C(jī)機(jī)械械特性性如圖圖所示示。機(jī)械特特性(高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差率率)結(jié)構(gòu)：：雙鼠鼠籠異異步機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)子子有兩兩套鼠鼠籠繞繞組，，內(nèi)籠籠電阻阻小，，外籠籠電阻阻大。。原理：：起動(dòng)動(dòng)時(shí)，，由于于集膚膚效應(yīng)應(yīng)明顯顯，外外籠起起主要要作用用使起起動(dòng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩大大；正正常工工作時(shí)時(shí)，集集膚效效應(yīng)不不明顯顯，內(nèi)內(nèi)籠起起主要要作用用，可可在一一定程程度上上減少少銅損損。雙鼠籠籠異步步電動(dòng)動(dòng)機(jī)雙籠結(jié)結(jié)構(gòu)機(jī)械特特性高起動(dòng)動(dòng)轉(zhuǎn)矩矩異步步電動(dòng)動(dòng)機(jī)特特點(diǎn)與與用途途主要特特點(diǎn)：1.起起動(dòng)動(dòng)轉(zhuǎn)矩矩大；；2.額額定定轉(zhuǎn)差差率大大，銅銅損大大。不論是是深槽槽式鼠鼠籠異異步機(jī)機(jī)或是是雙鼠鼠籠異異步機(jī)機(jī)，正正常運(yùn)運(yùn)行時(shí)時(shí)轉(zhuǎn)子子的漏漏抗都都比普普通鼠鼠籠式式異步步機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子漏漏抗大大。因因此，，它們們的臨臨界轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差率率和額額定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差率率都比比普通通機(jī)大大，額額定運(yùn)運(yùn)行時(shí)時(shí)的銅銅損也也相對(duì)對(duì)較大大，效效率相相對(duì)較較低。。主要用用途：起重設(shè)設(shè)備、、要求求起動(dòng)動(dòng)轉(zhuǎn)矩矩大的的其它它設(shè)備備。船船上：：空壓壓機(jī)、、分油油機(jī)、、容積積泵等等電機(jī)機(jī)。例：某船有有一臺(tái)臺(tái)分油油機(jī)用用異步步電動(dòng)動(dòng)機(jī)燒燒毀，，因銘銘牌燒燒壞，，后用用一臺(tái)臺(tái)功率率相同同的鼠鼠籠異異步電電動(dòng)機(jī)機(jī)更換換，通通電起起動(dòng)時(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)熔斷斷器不不到1分分鐘鐘就熔熔斷，，維修修人員員檢查查不出出故障障，試試問其其原因因可能能是（（））。。A.電機(jī)絕絕緣低低B.機(jī)械故故障C.電機(jī)質(zhì)質(zhì)量差差D.采用普普通鼠鼠籠電電機(jī)[第五五節(jié)要要點(diǎn)]：起起動(dòng)性性能，，要求求；；方法法：直直接（（條件件），，降壓壓（方方法、、目的的）；；特殊殊鼠籠籠式：：（高高轉(zhuǎn)差差率，，深槽槽、雙雙鼠籠籠———原原理理）。。實(shí)例分分析答案是是：D§3—6.單相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)本節(jié)的主要內(nèi)容容有三部分：?jiǎn)蜗嗝}振磁場(chǎng)：主要知道單相脈脈振磁場(chǎng)的特點(diǎn)點(diǎn)。機(jī)械特性：分析單相磁場(chǎng)作作用下異步電動(dòng)動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性性。起動(dòng)方法：掌握單相異步電電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)原原理和方法。單相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)的用途很廣，，主要用在小功率電氣設(shè)備備的動(dòng)力拖動(dòng)和家用電器等。一、單相異步電電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)單相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)只有一個(gè)工作作繞組，通入單單相電源后，在在單相繞組中只只流過單相正弦弦電流，它所產(chǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)不是是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，而而是在空間不旋旋轉(zhuǎn)的正弦脈動(dòng)磁場(chǎng)（下面說明）。。由于沒有旋轉(zhuǎn)磁磁場(chǎng)，所以，單單相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)沒有自起動(dòng)能力力。但借助于外力力，比如用手將將轉(zhuǎn)子向某一個(gè)個(gè)方向拔動(dòng)一下下，則電動(dòng)機(jī)就就在該方向上自自行加速并達(dá)到到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。與此相似，如果果三相異步電動(dòng)動(dòng)機(jī)斷相（也稱缺相，電電源斷或繞組斷斷），同樣也不能自行起動(dòng)。而若是在運(yùn)行過程中發(fā)生生斷相，雖能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，但如處于重載載時(shí)發(fā)生斷相，，則將迫使s變大(Δn↑)，造成大電流運(yùn)行，以保持轉(zhuǎn)矩的的平衡，I1>I1N。若無過載保護(hù)，，就會(huì)燒毀電機(jī)的繞組。關(guān)于磁場(chǎng)的分析析三相對(duì)稱交流繞繞組通入三相對(duì)對(duì)稱交流電，在在氣隙中將產(chǎn)生生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向?yàn)閺某跋嗟綔笙?，轉(zhuǎn)速n0=60f1/p(轉(zhuǎn)/分)，或：f1/p(轉(zhuǎn)/秒)。只有三相對(duì)稱才能產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。若三相不對(duì)稱，則產(chǎn)生橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。若是單相電流，產(chǎn)生的是脈振磁場(chǎng)。脈振磁場(chǎng)的分析析：可以采用““雙旋轉(zhuǎn)理論”，分解為正、、反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁磁場(chǎng)。脈振磁場(chǎng)場(chǎng)就是這兩個(gè)旋旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)共同作作用的結(jié)果。雙旋轉(zhuǎn)理論根據(jù)第二節(jié)的分分析，單相脈振磁勢(shì)可以利用三角函函數(shù)的公式分解解為：fA=0.5FΦ[sin(ωt-xπ/τ)＋sin(ωt+xπ/τ)]其中，0.5FΦsin(ωt-xπ/τ)和0.5FΦsin(ωt+xπ/τ)分別為正、反兩兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，，其幅值一樣、、轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向相反。這就就是雙旋轉(zhuǎn)理論。脈振磁場(chǎng)與正反反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的的關(guān)系如下圖所所示。單相脈振磁場(chǎng)fA=Fφsinωtcos(xπ/τ)=fA＋＋fA－=0.5Fφsin(ωt-xπ/τ)+0.5Fφsin(ωt+xπ/τ)fA是一個(gè)脈振磁場(chǎng)，，∵兩個(gè)分量幅幅值相同，轉(zhuǎn)向向相反，合成后后空間位置x不變，但大小和和方向隨時(shí)間不不斷變化。式中中：x是空間(位置)坐標(biāo)，原點(diǎn)在在A-X的軸線上。開始脈振單相脈振磁場(chǎng)fA=Fφsinωtcos(xπ/τ)=fA＋＋fA－=0.5Fφsin(ωt-xπ/τ)+0.5Fφsin(ωt+xπ/τ)fA是一個(gè)脈振磁場(chǎng)，，∵兩個(gè)分量幅幅值相同，轉(zhuǎn)向向相反，合成后后空間位置x不變，但大小和和方向隨時(shí)間不不斷變化。式中中：x是空間(位置)坐標(biāo)，原點(diǎn)在在A-X的軸線上。停止脈振返回初態(tài)單相脈振磁場(chǎng)fA=Fφsinωtcos(xπ/τ)=fA＋＋fA－=0.5Fφsin(ωt-xπ/τ)+0.5Fφsin(ωt+xπ/τ)fA是一個(gè)脈振磁場(chǎng)，，∵兩個(gè)分量幅幅值相同，轉(zhuǎn)向向相反，合成后后空間位置x不變，但大小和和方向隨時(shí)間不不斷變化。式中中：x是空間(位置)坐標(biāo)，原點(diǎn)在在A-X的軸線上。單相脈振磁場(chǎng)的特點(diǎn)：1.轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，單單相脈振磁場(chǎng)無無驅(qū)動(dòng)力矩；2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，單單相脈振磁場(chǎng)可可產(chǎn)生一定的驅(qū)驅(qū)動(dòng)力矩，保持持轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)行。關(guān)于單相異步電電動(dòng)機(jī)的結(jié)論：：1.單相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)不能自行起動(dòng)動(dòng)，應(yīng)采取其它它方法才能起動(dòng)動(dòng)。2.單相異步機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電磁磁轉(zhuǎn)矩比較小，，轉(zhuǎn)差率較大，，電機(jī)電流較大大。單相脈振磁場(chǎng)與與單相異步電動(dòng)動(dòng)機(jī)特點(diǎn)單相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)機(jī)械特性是其正正、反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁場(chǎng)單獨(dú)的機(jī)機(jī)械特性的合成成特性。由于兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)幅值值一樣、轉(zhuǎn)速相相同、轉(zhuǎn)向相反反，所以兩條機(jī)械特性以原點(diǎn)對(duì)稱，合成的單相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)的機(jī)械特性是是一條過原點(diǎn)的特性。所以，，單相異步電動(dòng)動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為零。將機(jī)械特性轉(zhuǎn)90°后的樣子子二、單相異步電電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特特性三、起動(dòng)方法起動(dòng)分析：必須使單相異步步機(jī)氣隙產(chǎn)生旋旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)（或或至少是移動(dòng)的的磁場(chǎng)），才能能切割轉(zhuǎn)子繞組組，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。而要在氣氣隙產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁磁場(chǎng)則至少需要要