電機(jī)與電氣控制(第2版)第七章(1)

1、電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 第第7章章 三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī) 內(nèi)容提要：內(nèi)容提要： v 本章主要介紹三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理。本章主要介紹三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理。 v 交流繞組的不同形式的連接規(guī)律和特點(diǎn)。交流繞組的不同形式的連接規(guī)律和特點(diǎn)。 v 交流感應(yīng)電勢(shì)的產(chǎn)生。交流感應(yīng)電勢(shì)的產(chǎn)生。 v 三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析。三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析。 v 三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定。三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定。 v 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系。三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系。 v 工作特性；機(jī)械特性的特點(diǎn)及變化規(guī)律。工作特性；機(jī)械特性的特點(diǎn)及變化規(guī)律。 電機(jī)與電

2、氣控制電機(jī)與電氣控制 7.1 三相異步電動(dòng)機(jī)基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)基本工作原理和結(jié)構(gòu) 7.1.1 三相異步電動(dòng)機(jī)基本工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)基本工作原理 7.1.1.1 三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生 1三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的條件三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的條件 （1）三相電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)）三相電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) （2）三相對(duì)稱電流）三相對(duì)稱電流 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.1 三相異步電動(dòng)機(jī)基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)基本工作原理和結(jié)構(gòu) 2旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生過(guò)程旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生過(guò)程 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.1 三相異步電動(dòng)機(jī)基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)基本工作原理和結(jié)構(gòu) 3旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的

3、轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向 4旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0 （又稱同步轉(zhuǎn)速）（又稱同步轉(zhuǎn)速） 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.1 三相異步電動(dòng)機(jī)基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)基本工作原理和結(jié)構(gòu) 7.1.1.3 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率S 例例7.1 一臺(tái)一臺(tái)Y2-160M-4型三相異步電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)速型三相異步電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)速 nN=1460r/min，求該電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率，求該電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率SN。 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.1 三相異步電動(dòng)機(jī)基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)基本工作原理和結(jié)構(gòu) 7.1.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.1 三相異

4、步電動(dòng)機(jī)基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)基本工作原理和結(jié)構(gòu) 7.1.2.1 定子定子 1. 定子鐵芯定子鐵芯 2. 定子繞組定子繞組 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.1 三相異步電動(dòng)機(jī)基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)基本工作原理和結(jié)構(gòu) 3. 機(jī)座機(jī)座 7.1.2.2 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 1. 轉(zhuǎn)子鐵芯轉(zhuǎn)子鐵芯 2轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.1 三相異步電動(dòng)機(jī)基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)基本工作原理和結(jié)構(gòu) 3轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.1 三相異步電動(dòng)機(jī)基本工作原理和結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)基本工作原理和結(jié)構(gòu) 7.1.2.3 氣隙氣隙 7.1.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的主

5、要指標(biāo)三相異步電動(dòng)機(jī)的主要指標(biāo) 1型號(hào)型號(hào) 2三相異步電動(dòng)機(jī)的額定值三相異步電動(dòng)機(jī)的額定值 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.2 三相交流繞組三相交流繞組 7.2.1 三相交流繞組基本術(shù)語(yǔ)三相交流繞組基本術(shù)語(yǔ) 1線圈（繞組元件）線圈（繞組元件） 2極矩極矩 3節(jié)距節(jié)距y 4機(jī)械角度與機(jī)械角度與 電角度電角度 5槽距角槽距角 6每極每相槽每極每相槽 數(shù)數(shù)q 7相帶相帶 8極相組（線圈組）極相組（線圈組） 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.2 三相交流繞組三相交流繞組 7.2.2 三相繞組的構(gòu)成原則三相繞組的構(gòu)成原則 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.2 三相交流繞組三相交流繞組 7.2.3 三相

6、單層繞組三相單層繞組 實(shí)例說(shuō)明三相單層繞組不同繞組形式的連接規(guī)律。實(shí)例說(shuō)明三相單層繞組不同繞組形式的連接規(guī)律。 例例7.2 一臺(tái)一臺(tái)Y2-90L-4型三相異步電動(dòng)機(jī)，定子槽數(shù)型三相異步電動(dòng)機(jī)，定子槽數(shù) Z1=24，2P=4，支路數(shù)，支路數(shù)a1=1，分析繞組的不同形式，分析繞組的不同形式 的連接方法和規(guī)律。的連接方法和規(guī)律。 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.2 三相交流繞組三相交流繞組 解：解： （1）計(jì)算繞組數(shù)據(jù)。）計(jì)算繞組數(shù)據(jù)。 極距：極距： （槽）（槽） 每極每相槽數(shù)：每極每相槽數(shù)： （槽）（槽） 槽距角：槽距角： a1 1 (2 )24 46ZP 11 (2)24 (43)2qZPm

7、11 3603602 2430P Z 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.2 三相交流繞組三相交流繞組 解：解： （2）各相所占槽號(hào)的劃分。）各相所占槽號(hào)的劃分。 U相：相：1、2；7、8；13、14；19、20槽槽 V相：相：5、6；11、12；17 18；23、24槽槽 W相：相：9、10；15、16；21、22；3、4槽槽 該電機(jī)為該電機(jī)為4極，每極下分為極，每極下分為3個(gè)相帶，共個(gè)相帶，共3 4=12個(gè)相個(gè)相 帶，每個(gè)相帶內(nèi)有帶，每個(gè)相帶內(nèi)有2個(gè)槽。相帶次序排列分別為：個(gè)槽。相帶次序排列分別為：U1、 W2、V1、U2、W1、V2、U1、。各相帶內(nèi)電流。各相帶內(nèi)電流 方向以方向以U相為正

8、，相為正，V、W相為負(fù)標(biāo)出，如圖相為負(fù)標(biāo)出，如圖7.11（b） 所示。所示。 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.2 三相交流繞組三相交流繞組 7.2.3.1 等元件整距繞組等元件整距繞組 v等元件整距等元件整距U相相 v繞組的連接規(guī)律繞組的連接規(guī)律 v2. 三相等元件整距三相等元件整距 v繞組展開(kāi)圖繞組展開(kāi)圖 7.2.3.2 鏈?zhǔn)嚼@組鏈?zhǔn)嚼@組 1鏈?zhǔn)芥準(zhǔn)経相繞組的相繞組的 連接規(guī)律連接規(guī)律 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.2 三相交流繞組三相交流繞組 7.2.3.2 鏈?zhǔn)嚼@組鏈?zhǔn)嚼@組 2三相鏈?zhǔn)嚼@組展開(kāi)圖三相鏈?zhǔn)嚼@組展開(kāi)圖 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.2 三相交流繞組三相交流繞組 7.

9、2.3.3 同心式繞組同心式繞組 1同心式同心式U相繞組的相繞組的 連接規(guī)律連接規(guī)律 2三相同心式繞組展三相同心式繞組展 開(kāi)圖開(kāi)圖 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.2 三相交流繞組三相交流繞組 7.2.3.4 交叉鏈?zhǔn)嚼@組交叉鏈?zhǔn)嚼@組 交叉鏈?zhǔn)嚼@組主要用于交叉鏈?zhǔn)嚼@組主要用于q=奇數(shù)（如奇數(shù)（如q=3）的）的4極或極或2極三極三 相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組中。下面以一實(shí)例說(shuō)明其連接規(guī)律。相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組中。下面以一實(shí)例說(shuō)明其連接規(guī)律。 例例7.3 一臺(tái)一臺(tái)Y2-132S-4型三相異步電動(dòng)機(jī)，型三相異步電動(dòng)機(jī)，Z1=36槽、槽、 2P=4極、極、a=1，定子采用單層交叉鏈?zhǔn)嚼@組。，定子采用單層交

10、叉鏈?zhǔn)嚼@組。 解：解： （1）計(jì)算繞組數(shù)據(jù)。）計(jì)算繞組數(shù)據(jù)。 極距：極距： （槽）（槽） 每極每相槽數(shù)：每極每相槽數(shù)： （槽）（槽） 槽距角：槽距角： 1 (2 )36 49ZP 11 (2)36 (43)3qZPm 11 3603602 3620P Z 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.2 三相交流繞組三相交流繞組 （2）磁極和相帶的劃分。將）磁極和相帶的劃分。將36槽分為槽分為4極，每極下極，每極下9槽，槽， 每極每相占每極每相占3個(gè)槽，共個(gè)槽，共3 4=12個(gè)相帶，每極下按個(gè)相帶，每極下按U1、 W2、V1、U2、W1、V2、U1、排列標(biāo)注。排列標(biāo)注。 （3）各相所占槽號(hào)的劃分。）各相所

11、占槽號(hào)的劃分。 U相：相：1、2、3；10、11、12；19、20、21； 28、29、30槽槽 V相：相：7、8、9；16、17、18；25、26、27；34、 35、36槽槽 W相：相：13、14、15；22、23、24；31、32、 33；4、5、6槽槽 各相電流標(biāo)注正方向如圖各相電流標(biāo)注正方向如圖7.11（c）所示。）所示。 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.2 三相交流繞組三相交流繞組 （4）交叉鏈?zhǔn)剑┙徊骀準(zhǔn)経相繞組連接規(guī)律。根據(jù)相繞組連接規(guī)律。根據(jù)U相的各相帶電流相的各相帶電流 方向如圖方向如圖7.15（a）所示，連接）所示，連接U相繞組，相繞組，U1相帶內(nèi)相帶內(nèi) 任何一槽線圈邊

12、與任何一槽線圈邊與U2相帶內(nèi)任何一槽的線圈邊都可組相帶內(nèi)任何一槽的線圈邊都可組 成一個(gè)線圈，但考慮到節(jié)距應(yīng)盡可能短，故可將線圈成一個(gè)線圈，但考慮到節(jié)距應(yīng)盡可能短，故可將線圈 邊邊2-10和和3-11組成兩個(gè)連接在一起的大線圈，節(jié)距組成兩個(gè)連接在一起的大線圈，節(jié)距 y1=8；線圈邊；線圈邊12-19組成一個(gè)小線圈，節(jié)距組成一個(gè)小線圈，節(jié)距y2=7； 再將線圈邊再將線圈邊20-28和和21-29組成兩個(gè)連接在一起的大組成兩個(gè)連接在一起的大 線圈；線圈；30-1組成另一小線圈。根據(jù)已知每相支路數(shù)組成另一小線圈。根據(jù)已知每相支路數(shù) a=1，將，將U相相4個(gè)大小不同的線圈沿電流方向串聯(lián)起來(lái)，個(gè)大小不同的

13、線圈沿電流方向串聯(lián)起來(lái)， 便得便得U相繞組展開(kāi)圖，如圖相繞組展開(kāi)圖，如圖7.15（b）所示。從圖可）所示。從圖可 見(jiàn)，線圈間采用的是尾見(jiàn)，線圈間采用的是尾-尾相連，頭尾相連，頭-頭相接的連接規(guī)頭相接的連接規(guī) 律，稱為反串法。但它又是大、小線圈交叉連接，故律，稱為反串法。但它又是大、小線圈交叉連接，故 又稱為交叉鏈?zhǔn)嚼@組。又稱為交叉鏈?zhǔn)嚼@組。 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.2 三相交流繞組三相交流繞組 （5）三相交叉鏈）三相交叉鏈 式繞組展開(kāi)圖。式繞組展開(kāi)圖。 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.2 三相交流繞組三相交流繞組 7.2.3.5 三相單層繞組的特點(diǎn)三相單層繞組的特點(diǎn) 從以上的分析可

14、知，單層繞組每槽內(nèi)只有一個(gè)線圈邊，嵌從以上的分析可知，單層繞組每槽內(nèi)只有一個(gè)線圈邊，嵌 線方便，槽利用率高，不論節(jié)距如何變化，從整個(gè)磁線方便，槽利用率高，不論節(jié)距如何變化，從整個(gè)磁 場(chǎng)觀點(diǎn)來(lái)看，仍然屬于整距繞組。節(jié)距的改變僅是為場(chǎng)觀點(diǎn)來(lái)看，仍然屬于整距繞組。節(jié)距的改變僅是為 了縮短端部接線。磁場(chǎng)分布仍不變，單層繞組一般多了縮短端部接線。磁場(chǎng)分布仍不變，單層繞組一般多 用于用于10kW以下的電動(dòng)機(jī)。其特點(diǎn)是：以下的電動(dòng)機(jī)。其特點(diǎn)是： （1）線圈數(shù)等于總槽數(shù)的）線圈數(shù)等于總槽數(shù)的1/2。 （2）每相最大并聯(lián)支路數(shù)等于磁極對(duì)數(shù)，即）每相最大并聯(lián)支路數(shù)等于磁極對(duì)數(shù)，即am=P。 （3）每相線圈組數(shù)（極

15、相組數(shù)）等于磁極對(duì)數(shù)）每相線圈組數(shù)（極相組數(shù)）等于磁極對(duì)數(shù)P。 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.2 三相交流繞組三相交流繞組 7.2.4 三相雙層繞組三相雙層繞組 例例7.4 已知一臺(tái)三相交流電機(jī)定子繞組數(shù)據(jù)如下：已知一臺(tái)三相交流電機(jī)定子繞組數(shù)據(jù)如下： Z1=36，2P=4極，極，a=1，y 7 /9。試分析三相雙。試分析三相雙 層短距疊繞組的連接規(guī)律，并畫(huà)出三相繞組展開(kāi)圖。層短距疊繞組的連接規(guī)律，并畫(huà)出三相繞組展開(kāi)圖。 解：解： （1）計(jì)算繞組數(shù)據(jù)。）計(jì)算繞組數(shù)據(jù)。 極距：極距： （槽）（槽） 每極每相槽數(shù)：每極每相槽數(shù)： （槽）（槽） 槽距角：槽距角： 節(jié)距：節(jié)距： 1 (2 )36 4

16、9ZP 11 (2)36 (43)3qZPm 11 3603602 3620P Z 7979 97y 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.2 三相交流繞組三相交流繞組 （2）相帶及各相槽號(hào)的劃分。相帶的劃分和各相槽號(hào)的）相帶及各相槽號(hào)的劃分。相帶的劃分和各相槽號(hào)的 劃分與劃分與36槽槽4極交叉鏈?zhǔn)嚼@組相同。不過(guò)單層繞組極交叉鏈?zhǔn)嚼@組相同。不過(guò)單層繞組U1 相帶內(nèi)只能與相帶內(nèi)只能與U2相帶內(nèi)線圈邊組成一個(gè)線圈，而雙層相帶內(nèi)線圈邊組成一個(gè)線圈，而雙層 繞組不受此限制，而是同一線圈上層邊在繞組不受此限制，而是同一線圈上層邊在U1相帶，下相帶，下 層邊可以在層邊可以在U2相帶，也可以在相帶，也可以在V1

17、相帶某一槽，具體相帶某一槽，具體 在哪一槽，這要由在哪一槽，這要由y來(lái)決定。可見(jiàn)，雙層繞組每一槽上、來(lái)決定?？梢?jiàn)，雙層繞組每一槽上、 下層可能屬于同一相的兩個(gè)不同線圈邊，也可能不屬下層可能屬于同一相的兩個(gè)不同線圈邊，也可能不屬 于同一相的線圈邊，因此，層間電壓較高，故需可靠于同一相的線圈邊，因此，層間電壓較高，故需可靠 的層間絕緣。的層間絕緣。 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.2 三相交流繞組三相交流繞組 （3）U相雙層疊繞組連接規(guī)律。相雙層疊繞組連接規(guī)律。U相繞組的槽號(hào)（上層）相繞組的槽號(hào)（上層）1、2、3； 10、11、12；19、20、21；28、29、30槽。根據(jù)線圈節(jié)槽。根據(jù)線圈節(jié)

18、 距距y=7，故，故1號(hào)槽上層邊與號(hào)槽上層邊與8號(hào)槽下層邊組成一個(gè)線圈，號(hào)槽下層邊組成一個(gè)線圈，2號(hào)槽上號(hào)槽上 層邊與層邊與9號(hào)槽下層邊組成一個(gè)線圈，號(hào)槽下層邊組成一個(gè)線圈，3號(hào)槽上層邊與號(hào)槽上層邊與10號(hào)槽下層號(hào)槽下層 邊組成一個(gè)線圈，將這邊組成一個(gè)線圈，將這q(q=3)個(gè)線圈沿電流方向串起來(lái)構(gòu)成一個(gè)線圈沿電流方向串起來(lái)構(gòu)成一 個(gè)線圈組，其余以此類推。將個(gè)線圈組，其余以此類推。將10、11、12；19、20、21； 28、29、30號(hào)槽線圈分別構(gòu)成另外三個(gè)線圈組?？梢?jiàn)，雙層繞號(hào)槽線圈分別構(gòu)成另外三個(gè)線圈組?？梢?jiàn)，雙層繞 組的每相線圈組數(shù)等于磁極個(gè)數(shù)組的每相線圈組數(shù)等于磁極個(gè)數(shù)2P，這，這4個(gè)

19、線圈組可以串聯(lián)也可個(gè)線圈組可以串聯(lián)也可 并聯(lián)，若全部并聯(lián)，可得每相最大并聯(lián)支路數(shù)并聯(lián)，若全部并聯(lián)，可得每相最大并聯(lián)支路數(shù)am=2P=4，稱作，稱作 4路進(jìn)火。若兩兩線圈組串聯(lián)后再并聯(lián)，得每相支路數(shù)路進(jìn)火。若兩兩線圈組串聯(lián)后再并聯(lián)，得每相支路數(shù)a=2，稱，稱 作作2路進(jìn)火，如圖路進(jìn)火，如圖7.17（1）中（）中（b）所示。根據(jù)例）所示。根據(jù)例7.4已知已知 a=1，將，將U相相4個(gè)線圈組沿著電流方向全部串起來(lái)，便得個(gè)線圈組沿著電流方向全部串起來(lái)，便得U相繞組相繞組 展開(kāi)圖，如圖展開(kāi)圖，如圖7.16（b）所示。）所示。1條支路稱作單路進(jìn)火，如圖條支路稱作單路進(jìn)火，如圖 7.17（1）中（）中（a）

20、所示。展開(kāi)圖中，實(shí)線表示槽中上層邊，虛）所示。展開(kāi)圖中，實(shí)線表示槽中上層邊，虛 線表示下層邊。線表示下層邊。 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.2 三相交流繞組三相交流繞組 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.2 三相交流繞組三相交流繞組 （4）三相雙層短距繞組展開(kāi)圖。）三相雙層短距繞組展開(kāi)圖。 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.2 三相交流繞組三相交流繞組 （5）圓形接線參考圖。）圓形接線參考圖。 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.3 交流繞組的感應(yīng)電勢(shì)交流繞組的感應(yīng)電勢(shì) 7.3.1 線圈感應(yīng)電勢(shì)線圈感應(yīng)電勢(shì) 1導(dǎo)體電勢(shì)導(dǎo)體電勢(shì)Ec1 2整距線圈電勢(shì)整距線圈電勢(shì) 3短距線圈電勢(shì)短距線圈電勢(shì)Ey

21、 4短距系數(shù)短距系數(shù)KP 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.3 交流繞組的感應(yīng)電勢(shì)交流繞組的感應(yīng)電勢(shì) 7.3.2 線圈組電勢(shì)線圈組電勢(shì)Eq和分布系數(shù)和分布系數(shù)Kd 1采用集中繞組時(shí)線圈組電勢(shì)采用集中繞組時(shí)線圈組電勢(shì) 2若采用分布繞組時(shí)線圈組電勢(shì)若采用分布繞組時(shí)線圈組電勢(shì)Eq 3分布系數(shù)分布系數(shù) 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.3 交流繞組的感應(yīng)電勢(shì)交流繞組的感應(yīng)電勢(shì) 7.3.3 每相電勢(shì)每相電勢(shì)E1 1單層繞組匝數(shù)單層繞組匝數(shù)N1的計(jì)算的計(jì)算 2雙層繞組匝數(shù)雙層繞組匝數(shù)N1的計(jì)算的計(jì)算 3定子繞組每相電勢(shì)定子繞組每相電勢(shì)E1 4轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組每相電勢(shì)轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組每相電勢(shì)E2 電

22、機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.4 三相異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行三相異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行 7.4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)與變壓器的異同三相異步電動(dòng)機(jī)與變壓器的異同 1二者相似之處二者相似之處 2二者的主要區(qū)別二者的主要區(qū)別 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.4 三相異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行三相異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行 7.4.2 轉(zhuǎn)子不動(dòng)（轉(zhuǎn)子開(kāi)路）時(shí)的空載運(yùn)行轉(zhuǎn)子不動(dòng)（轉(zhuǎn)子開(kāi)路）時(shí)的空載運(yùn)行 1空載運(yùn)行的物理情況空載運(yùn)行的物理情況 2. 空載運(yùn)行時(shí)定子、轉(zhuǎn)子電壓平衡關(guān)系空載運(yùn)行時(shí)定子、轉(zhuǎn)子電壓平衡關(guān)系 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.4 三相異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行三相異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行 7.4.3 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)（轉(zhuǎn)子繞組

23、短路）時(shí)的空載運(yùn)行轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)（轉(zhuǎn)子繞組短路）時(shí)的空載運(yùn)行 三相定子繞組通以三相對(duì)稱電流，形成一旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割定三相定子繞組通以三相對(duì)稱電流，形成一旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割定 子、轉(zhuǎn)子繞組而產(chǎn)生電勢(shì)子、轉(zhuǎn)子繞組而產(chǎn)生電勢(shì)E1、E2，由于轉(zhuǎn)子繞組短路，由于轉(zhuǎn)子繞組短路 I2 0，I2便產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩便產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩T，用以克服空載轉(zhuǎn)矩，用以克服空載轉(zhuǎn)矩T0，因轉(zhuǎn)差，因轉(zhuǎn)差 n2(n2= n0 n)很小，很小，E2 0，I2 0，可見(jiàn)，這與轉(zhuǎn)子，可見(jiàn)，這與轉(zhuǎn)子 開(kāi)路時(shí)空載運(yùn)行相似，其基本方程式也相似。開(kāi)路時(shí)空載運(yùn)行相似，其基本方程式也相似。 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.5 三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行 7

24、.5.1 轉(zhuǎn)子各物理量與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系轉(zhuǎn)子各物理量與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系 1轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子電勢(shì)的頻率轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子電勢(shì)的頻率f2 2轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)每相電勢(shì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)每相電勢(shì)E2s 3轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的電抗轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的電抗X2s 4轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子電流I2s 5轉(zhuǎn)子功率因數(shù)轉(zhuǎn)子功率因數(shù)cos 2 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.5 三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行 7.5.2 磁勢(shì)平衡方程式磁勢(shì)平衡方程式 1轉(zhuǎn)子繞組磁極數(shù)轉(zhuǎn)子繞組磁極數(shù) 2轉(zhuǎn)子繞組相數(shù)轉(zhuǎn)子繞組相數(shù)m2 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.5 三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行 3定子、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)相對(duì)靜止定子、轉(zhuǎn)子

25、磁勢(shì)相對(duì)靜止 4定子、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)平衡方程式定子、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)平衡方程式 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.5 三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行 7.5.3 電勢(shì)平衡方程式電勢(shì)平衡方程式 7.5.4 負(fù)載運(yùn)行時(shí)的等值電路負(fù)載運(yùn)行時(shí)的等值電路 1頻率折算頻率折算 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.5 三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行 2繞組折算繞組折算 （1）電流的折算值。）電流的折算值。 （2）電勢(shì)折算值。）電勢(shì)折算值。 （3）阻抗的折算值）阻抗的折算值 3等值電路等值電路 4異步電動(dòng)機(jī)的向量圖異步電動(dòng)機(jī)的向量圖 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.6 三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定三

26、相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定 7.6.1 三相異步電動(dòng)機(jī)空載試驗(yàn)三相異步電動(dòng)機(jī)空載試驗(yàn) 1空載試驗(yàn)的目的空載試驗(yàn)的目的 測(cè)空載時(shí)測(cè)空載時(shí)I0、P0，求得異步電，求得異步電 動(dòng)機(jī)的激磁參數(shù)動(dòng)機(jī)的激磁參數(shù)rm、Xm、Zm， 機(jī)械損耗機(jī)械損耗Pj和鐵耗和鐵耗PFe。 2試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.6 三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定 3空載損耗空載損耗 空載狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流很小，轉(zhuǎn)子銅耗可忽略不計(jì)空載狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流很小，轉(zhuǎn)子銅耗可忽略不計(jì)(PCu2 0)，因，因 此，從電網(wǎng)吸收來(lái)的功率此，從電網(wǎng)吸收來(lái)的功率P0完全消耗在定子銅耗完全消耗在定子銅耗PCu1、鐵耗、鐵

27、耗PFe和和 機(jī)械損耗機(jī)械損耗Pj上，從上，從P0中扣除中扣除PCu1便得：便得： 4激磁參數(shù)的計(jì)算激磁參數(shù)的計(jì)算 00Cu1jFe PPPpp 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.6 三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定 7.6.2 三相異步電動(dòng)機(jī)短路試驗(yàn)三相異步電動(dòng)機(jī)短路試驗(yàn) 1短路試驗(yàn)的目的短路試驗(yàn)的目的 2短路試驗(yàn)方法短路試驗(yàn)方法 3短路參數(shù)的計(jì)算短路參數(shù)的計(jì)算 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.7 三相異步電動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式三相異步電動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式 7.7.1 功率平衡關(guān)系功率平衡關(guān)系 1異步電動(dòng)機(jī)的功率及損耗異步電動(dòng)機(jī)的功率及損耗 2功率平衡關(guān)系功率平衡

28、關(guān)系 3功率間的關(guān)系功率間的關(guān)系 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.7 三相異步電動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式三相異步電動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式 7.7.2 異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系 例例7.5 一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù)為一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù)為PN=11kW，UN=380V， nN=1459r/min，f1=50Hz，Pj=110W，Ps=30W，求額，求額 定運(yùn)行時(shí)：定運(yùn)行時(shí)： （1）轉(zhuǎn)差率）轉(zhuǎn)差率SN；（；（2）電磁功率）電磁功率PM；（；（3）電磁轉(zhuǎn)矩）電磁轉(zhuǎn)矩TN； （4）轉(zhuǎn)子銅耗）轉(zhuǎn)子銅耗PCu2；（；（5）輸出轉(zhuǎn)矩）輸出轉(zhuǎn)矩T2；（；（6）空載轉(zhuǎn)矩）空載轉(zhuǎn)矩

29、T0。 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.7 三相異步電動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式三相異步電動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式 解：解： （1） （2） (kW) （3） (Nm) （4） (kW) （5） (Nm) （6） 0N N 0 15001459 0.0273 1500 nn S n NjS 2w M 110.110.03 11.453 1110.0273 PPP P P SS 3 NM0 9.55/9.55 11.453 10 /15007.292TPn Cu2NM 0.0273 11.4530.313PS P 3 2NN 9.55/9.55 11 10 /145972.001TPn 3 00

30、N 9.55 /9.55 (0.110 0.030) 10 /1459 0.916TP n 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.7 三相異步電動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式三相異步電動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式 7.7.3 異步電動(dòng)機(jī)的工作特性異步電動(dòng)機(jī)的工作特性 異步電動(dòng)機(jī)的工作特性是指定子電壓異步電動(dòng)機(jī)的工作特性是指定子電壓, 條件下，條件下，n、I1、 cos 1、T及及n的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。 1轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速特性 2定子電流特性定子電流特性 2 0Cu21222 2 00M122222 1 coscos nnPm I rI rn S nnPm E IE 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.7 三相

31、異步電動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式三相異步電動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式 7.7.3 異步電動(dòng)機(jī)的工作特性異步電動(dòng)機(jī)的工作特性 異步電動(dòng)機(jī)的工作特性是指定子電壓異步電動(dòng)機(jī)的工作特性是指定子電壓, 條件下，條件下，n、I1、 cos 1、T及及n的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。 1轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速特性 2定子電流特性定子電流特性 3轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性 4功率因數(shù)特性功率因數(shù)特性 5效率特性效率特性 2 0Cu21222 2 00M122222 1 coscos nnPm I rI rn S nnPm E IE 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.8 三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性 7.8.1 電磁轉(zhuǎn)矩的物

32、理表達(dá)式電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式 7.8.2 電磁轉(zhuǎn)矩參數(shù)表達(dá)式電磁轉(zhuǎn)矩參數(shù)表達(dá)式 上式雖然物理概念十分清楚，但對(duì)于鼠籠上式雖然物理概念十分清楚，但對(duì)于鼠籠 式異步電動(dòng)機(jī)由于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)原因式異步電動(dòng)機(jī)由于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)原因I2很難測(cè)很難測(cè) 量，故計(jì)算很不方便。同時(shí)物理表達(dá)式不量，故計(jì)算很不方便。同時(shí)物理表達(dá)式不 能直接表達(dá)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系，實(shí)際計(jì)算能直接表達(dá)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系，實(shí)際計(jì)算 中需知道中需知道T與電機(jī)參數(shù)之間的關(guān)系。與電機(jī)參數(shù)之間的關(guān)系。 T22 cosTCI 22 112112 2222 01212012k ()()() mU r SmU r S T rr SXXrrSX 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電

33、氣控制 7.8 三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性 7.8.3 最大電磁轉(zhuǎn)矩最大電磁轉(zhuǎn)矩Tm 22 1111 m 2222 00 111211k 2() 2 mUmU T rrXXrrX 2 11 m 0k 2 mU T X 22 m2112 /()SrrXX m2k /SrX 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.8 三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性 7.8.4 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Ts 7.8.5 轉(zhuǎn)矩實(shí)用表達(dá)式轉(zhuǎn)矩實(shí)用表達(dá)式 22 112112 s 2222 012120kk ()() mU rmU r T rrXXrX mmm 2 ()() T TSSS S m mm 2

34、 ()() T T SSS S 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.8 三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性 7.8.6 異步電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性 1固有機(jī)械特性曲線固有機(jī)械特性曲線 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.8 三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性 7.8.6 異步電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性 2三相異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行三相異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 7.8 三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性 7.8.7 人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性 人為機(jī)械特性是指人為地改變電動(dòng)機(jī)參數(shù)或電源參數(shù)所得人為機(jī)械特性是指人為地改變電

35、動(dòng)機(jī)參數(shù)或電源參數(shù)所得 到的機(jī)械特性。到的機(jī)械特性。 v降低定子電壓降低定子電壓U1的人為機(jī)械特性的人為機(jī)械特性 1. 2. 轉(zhuǎn)子回路串電阻的人為機(jī)械特性轉(zhuǎn)子回路串電阻的人為機(jī)械特性 電機(jī)與電氣控制電機(jī)與電氣控制 本本 章章 小小 結(jié)結(jié) 1三相異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，堅(jiān)固耐用，三相異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，堅(jiān)固耐用， 便于維護(hù)而被廣泛應(yīng)用。但它需從電網(wǎng)吸收一滯后無(wú)便于維護(hù)而被廣泛應(yīng)用。但它需從電網(wǎng)吸收一滯后無(wú) 功電流激磁，因而電網(wǎng)功率因數(shù)降低了。功電流激磁，因而電網(wǎng)功率因數(shù)降低了。 2三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的條件是：三相對(duì)稱繞三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的條件是：三相對(duì)稱繞 組通以三相對(duì)稱電流，其轉(zhuǎn)向取決于三相電流的相序，組通以三相對(duì)稱電流，其轉(zhuǎn)向取決于三相電流的相序， 其轉(zhuǎn)速；異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速其轉(zhuǎn)速；異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n總是小于同步轉(zhuǎn)速總是小于同步轉(zhuǎn)速n0， 而又接近同步轉(zhuǎn)速，其轉(zhuǎn)差率的范圍是而又接近同步轉(zhuǎn)速，其轉(zhuǎn)差率的范圍是0S1。 3三相交流繞組分為單層繞組與雙層繞組。單層繞組的三相交流繞組分為單層繞組與雙層繞組。單層繞組的 線圈數(shù)等于線圈數(shù)等于1/2槽數(shù)；線圈組數(shù)等于磁極對(duì)數(shù)槽數(shù)；線圈組數(shù)等于磁極對(duì)數(shù)P，最，最 大并聯(lián)支路數(shù)。而雙層繞組線圈數(shù)等于槽數(shù)；線圈組大并聯(lián)支路數(shù)。而雙層繞組線圈數(shù)等于槽數(shù)；線圈組