第3章交流電動機

1、第第3章章 交流電動機交流電動機 3.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理3.2 三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路3.3 三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與機械特性三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與機械特性3.4 三相異步電動機的啟動方法三相異步電動機的啟動方法3.5 三相異步電動機的調(diào)速方法三相異步電動機的調(diào)速方法3.6 三相異步電動機的制動三相異步電動機的制動3.7 單相異步電動機單相異步電動機3.8 三相同步電動機三相同步電動機第第3章章 交流電動機交流電動機 交流電動機按照轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場速度（同步速度）的異同，可分為交流同步電動機與交

2、流異步電動機。同步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場速度相同，異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場速度不同。異步電動機按電源相數(shù)不同可分為三相異步電動機與單相異步電動機。三相異步電動機使用三相交流電源，它具有結(jié)構(gòu)簡單、使用和維修方便、堅固耐用等優(yōu)點，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛。 本章要求在了解三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生的基礎(chǔ)上，著重掌握三相異步電動機的工作原理、機械特性，以及啟動、調(diào)速和制動的方法；掌握單相異步電動機的工作原理和啟動方法；了解三相同步電動機的結(jié)構(gòu)特點、工作原理、機械特性及啟動方法。視頻第第3章章 交流電動機交流電動機 3.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作

3、原理3.1.1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu) 三相異步電動機主要由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，定子是靜止不動三相異步電動機主要由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，定子是靜止不動的部分，轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分，在定子與轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。的部分，轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分，在定子與轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。1軸承蓋；軸承蓋；2端蓋；端蓋；3接線盒；接線盒；4散熱片；散熱片；5定子鐵芯；定子鐵芯； 6定定子繞組；子繞組；7轉(zhuǎn)軸；轉(zhuǎn)軸；8轉(zhuǎn)子；轉(zhuǎn)子；9風(fēng)扇；風(fēng)扇；10罩殼；罩殼；11軸承；軸承；12機機座座 第第3章章 交流電動機交流電動機 3.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理3.1.1三相異步電動機

4、的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 定子定子 風(fēng)扇風(fēng)扇 冷空氣流冷空氣流 罩罩 殼（非驅(qū)動端）殼（非驅(qū)動端） 端蓋（驅(qū)動端）端蓋（驅(qū)動端）視頻第第3章章 交流電動機交流電動機 3.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理3.1.1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu) 1 1定子定子（由定子鐵芯、定子繞組與機座三部分組成）（由定子鐵芯、定子繞組與機座三部分組成） 定子鐵芯定子鐵芯是磁路的一部分，是磁路的一部分，它由它由0.5mm的硅鋼片疊壓而成，的硅鋼片疊壓而成，片與片之間是絕緣的，以減少片與片之間是絕緣的，以減少渦流損耗。定子鐵心的硅鋼片渦流損耗。

5、定子鐵心的硅鋼片的內(nèi)圓沖有定子槽，槽中安放的內(nèi)圓沖有定子槽，槽中安放線圈。硅鋼片鐵心在疊壓后成線圈。硅鋼片鐵心在疊壓后成為一個整體，固定于機座上。為一個整體，固定于機座上。 第第3章章 交流電動機交流電動機 3.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理3.1.1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu) 1 1定子定子（由定子鐵芯、定子繞組與機座三部分組成）（由定子鐵芯、定子繞組與機座三部分組成） 定子繞組定子繞組是電動機的電路是電動機的電路部分。三相電動機的定子繞組部分。三相電動機的定子繞組分為三個部分對稱地分布在定分為三個部分對稱地分布在定子鐵心上，稱為子鐵心

6、上，稱為三相繞組三相繞組，分，分別用別用AX、BY、CZ表示，其表示，其中，中，A、B、C稱為首端稱為首端，而，而X、Y、Z稱為末端稱為末端。 三相繞組接入三相交流電源，三相繞組中的電流定子鐵三相繞組接入三相交流電源，三相繞組中的電流定子鐵心中產(chǎn)生心中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場。第第3章章 交流電動機交流電動機 3.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理3.1.1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu) 2 2轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子（由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組組成）（由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組組成）轉(zhuǎn)子的作用是轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，即產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，即產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。 轉(zhuǎn)子鐵芯

7、轉(zhuǎn)子鐵芯是電動機的磁路的一部分，由硅鋼片疊壓而成。是電動機的磁路的一部分，由硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子鐵心裝在轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)子鐵心裝在轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組分為分為線繞式線繞式和和鼠籠式。鼠籠式。鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組是在是在轉(zhuǎn)子鐵心槽里插入銅轉(zhuǎn)子鐵心槽里插入銅條，再將全部銅條兩條，再將全部銅條兩端焊在兩個銅端環(huán)上端焊在兩個銅端環(huán)上而組成。而組成。金屬環(huán)鐵心銅排第第3章章 交流電動機交流電動機 3.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理3.1.1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu) 2 2轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子（由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組組成）（由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組組成）繞線式

8、轉(zhuǎn)子繞組繞線式轉(zhuǎn)子繞組是由線是由線圈繞組放入轉(zhuǎn)子鐵心槽圈繞組放入轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，并分為三相對稱繞內(nèi)，并分為三相對稱繞組，與定子產(chǎn)生的磁極組，與定子產(chǎn)生的磁極數(shù)相同。線繞式轉(zhuǎn)子通數(shù)相同。線繞式轉(zhuǎn)子通過軸上的滑環(huán)和電刷在過軸上的滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子回路中接入外加電轉(zhuǎn)子回路中接入外加電阻，用以改善啟動性能阻，用以改善啟動性能與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。交流高壓籠型異步電動機UN 690 V，2 11 kV fN 50 / 60 Hz PN 200 3000 kW 2p 2 12 交流低壓籠型異步電動機交流低壓籠型異步電動機UN 400 690 V fN 50 / 60 Hz YZR、YZ系列起重冶金用交流異步

9、電機YP 系列變頻調(diào)速電機功率從功率從 0.37315 kW變頻范圍變頻范圍 3 100 HzYG 系列輥道用電機機座號從 112315功率從 0.3250kW JR2 系列三相異步電動機第第3章章 交流電動機交流電動機 3.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理3.1.2 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理 三相異步電動機的工作原理是基于定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子三相異步電動機的工作原理是基于定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子電流的相互作用。電流的相互作用。視頻 機械負(fù)載機械負(fù)載 旋轉(zhuǎn)起來旋轉(zhuǎn)起來三相異步電動機的三相異步電動機的工作原理工作原理對稱三相繞組對稱三相繞組 通入對

10、稱三相電流通入對稱三相電流 旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場 （磁場能量）（磁場能量） 磁感線切割磁感線切割 轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組 轉(zhuǎn)子繞組中轉(zhuǎn)子繞組中 產(chǎn)生產(chǎn)生 e 和和 i 轉(zhuǎn)子繞組在磁場中轉(zhuǎn)子繞組在磁場中 受到電磁力的作用受到電磁力的作用 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來 電磁電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩感感應(yīng)應(yīng) 三相三相 交流交流 電能電能第第3章章 交流電動機交流電動機 3.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理3.1.2 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理 由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不等于同步轉(zhuǎn)速，所以把這種電動機稱為異步電動機，把轉(zhuǎn)速差（n0-n）與同步轉(zhuǎn)速n0的比值稱為異步電動機的轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率，

11、用S表示，即 通常，異步電動機在額定負(fù)載時，n 接近于n0，轉(zhuǎn)差率很小，一般為0.0150.060。轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率 :s = 100% n0n n0轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 : n=(1 s) n0 起動時起動時 n = 0，s = 1 理想空載時理想空載時 n = n0，s = 0 正常運行時正常運行時 0nn0， 1s0 額定運行時額定運行時 sN = 0.01 0.09異步電機的各種運行狀態(tài)異步電機的各種運行狀態(tài) 狀態(tài)狀態(tài) 制動狀態(tài)制動狀態(tài) 堵轉(zhuǎn)狀態(tài)堵轉(zhuǎn)狀態(tài) 電動機狀態(tài)電動機狀態(tài) 理想空載狀態(tài)理想空載狀態(tài) 發(fā)電機狀態(tài)發(fā)電機狀態(tài)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率n0 s1n = 0s = 10nn0 1s

12、0n = n0s = 0nn0s0第第3章章 交流電動機交流電動機 3.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理3.1.3 三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場1旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生 當(dāng)電動機定子繞組通以三相電流時，各相繞組中的電流都當(dāng)電動機定子繞組通以三相電流時，各相繞組中的電流都將產(chǎn)生自己的磁場。由于電流隨時間變化而變化，所以它們產(chǎn)將產(chǎn)生自己的磁場。由于電流隨時間變化而變化，所以它們產(chǎn)生的磁場也將隨時間變化而變化。三相電流產(chǎn)生的總磁場（合生的磁場也將隨時間變化而變化。三相電流產(chǎn)生的總磁場（合成磁場）不僅隨時間的變化而變化，而且是在空間旋轉(zhuǎn)的，因成

13、磁場）不僅隨時間的變化而變化，而且是在空間旋轉(zhuǎn)的，因此稱其為旋轉(zhuǎn)磁場。此稱其為旋轉(zhuǎn)磁場。視頻第第3章章 交流電動機交流電動機 3.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理3.1.3 三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場1旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生 假定定子繞組中電流假定定子繞組中電流的正方向規(guī)定為從首端流的正方向規(guī)定為從首端流向末端，且向末端，且iA的初相位為零，的初相位為零，則三相繞組則三相繞組A、B、C的電的電流（相序為流（相序為ABC）的）的瞬時值為：瞬時值為：tIi sinmA )32sin(mB tIi)34sin(mC tIi第第3章章 交流電

14、動機交流電動機 3.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理3.1.3 三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場1旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生(1) t=0 (1) t=0 時時iA=0iB為負(fù)為負(fù),電流實際方向與正方向相反電流實際方向與正方向相反,即電流從即電流從Y端流到端流到B端；端；iC為正為正,電流實際方向與正方向一致電流實際方向與正方向一致,即電流從即電流從C端流到端流到Z端。端。第第3章章 交流電動機交流電動機 3.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理3.1.3 三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場1旋轉(zhuǎn)磁場的

15、產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生(2) t=T/6 時時 iA為正為正,電流實際方向與正方向一致電流實際方向與正方向一致,即電流從即電流從A端流到端流到X端。端。iB為負(fù)為負(fù),電流實際方向與正方向相反電流實際方向與正方向相反,即電流從即電流從Y端流到端流到B端；端；iC=0第第3章章 交流電動機交流電動機 3.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理3.1.3 三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場1旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生(3) t=T/3 時時iB=0iA為正，電流從為正，電流從A端流到端流到X端。端。iC為負(fù)，電流從為負(fù)，電流從Z端流到端流到C端；端；第第3章章

16、交流電動機交流電動機 3.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理3.1.3 三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場1旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生(4) t=T/2 時時iA=0iB為正，電流從為正，電流從B端流到端流到Y(jié)端。端。iC為負(fù)，電流從為負(fù)，電流從Z端流到端流到C端；端； 按以上分析可以證明：當(dāng)三相電流隨時間不斷變化時，合成磁場也按以上分析可以證明：當(dāng)三相電流隨時間不斷變化時，合成磁場也在不斷旋轉(zhuǎn)，故稱旋轉(zhuǎn)磁場。在不斷旋轉(zhuǎn)，故稱旋轉(zhuǎn)磁場。第第3章章 交流電動機交流電動機 3.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理3.1.3

17、三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場2旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向 要改變旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方要改變旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向，只要把定子繞組接到電源向，只要把定子繞組接到電源的三根導(dǎo)線中的任意兩根對調(diào)的三根導(dǎo)線中的任意兩根對調(diào)即可。即可。三相交流電三相交流電ABC ，旋轉(zhuǎn)磁場順時針方向旋轉(zhuǎn)。，旋轉(zhuǎn)磁場順時針方向旋轉(zhuǎn)。三相交流電三相交流電ACB ，旋轉(zhuǎn)磁場逆時針方向旋轉(zhuǎn)。，旋轉(zhuǎn)磁場逆時針方向旋轉(zhuǎn)。第第3章章 交流電動機交流電動機 3.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理3.1.3 三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場3旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)及旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)

18、磁場的極數(shù)及旋轉(zhuǎn)速度 在交流電動機中，旋轉(zhuǎn)磁場相對定子的旋轉(zhuǎn)速度被稱為在交流電動機中，旋轉(zhuǎn)磁場相對定子的旋轉(zhuǎn)速度被稱為同步速度，用同步速度，用n0表示。表示。 以上討論的旋轉(zhuǎn)磁場，具有一對磁極（磁極對數(shù)用以上討論的旋轉(zhuǎn)磁場，具有一對磁極（磁極對數(shù)用p表表示）即示）即p=1。從上述分析可以看出，電流變化經(jīng)過一個周期。從上述分析可以看出，電流變化經(jīng)過一個周期（變化（變化360電角度），旋轉(zhuǎn)磁場在空間也旋轉(zhuǎn)了一轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)了電角度），旋轉(zhuǎn)磁場在空間也旋轉(zhuǎn)了一轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)了360機械角度），若電流的頻率為機械角度），若電流的頻率為f，旋轉(zhuǎn)磁場每分鐘將旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)磁場每分鐘將旋轉(zhuǎn)60f 轉(zhuǎn)，即：轉(zhuǎn)，即：fn600 第

19、第3章章 交流電動機交流電動機 3.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理3.1.3 三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場3旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)及旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)及旋轉(zhuǎn)速度 如果把定子鐵心的槽數(shù)增加如果把定子鐵心的槽數(shù)增加1倍（倍（12個槽），制成如圖所示個槽），制成如圖所示的三相繞組。再將這三相繞組接的三相繞組。再將這三相繞組接到對稱三相電源使通過對稱三相到對稱三相電源使通過對稱三相電流，便產(chǎn)生具有兩對磁極的旋電流，便產(chǎn)生具有兩對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)磁場。（a）t=0 （b）t=T/6 （c）t=T/3 （d）t=T/2第第3章章 交流電動機交流電動機 3

20、.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理3.1.3 三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場3旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)及旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)及旋轉(zhuǎn)速度 從圖可以看出，當(dāng)磁極對數(shù)為從圖可以看出，當(dāng)磁極對數(shù)為2時，電流變化半個周期，旋時，電流變化半個周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間只轉(zhuǎn)過了轉(zhuǎn)磁場在空間只轉(zhuǎn)過了 /2，即，即1/4轉(zhuǎn)，電流變化一個周期，旋轉(zhuǎn)，電流變化一個周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間只轉(zhuǎn)了轉(zhuǎn)磁場在空間只轉(zhuǎn)了1/2轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。其旋轉(zhuǎn)速度僅為一對磁極時的一半。其旋轉(zhuǎn)速度僅為一對磁極時的一半。依次類推，當(dāng)有依次類推，當(dāng)有p對磁極時，其轉(zhuǎn)速為：對磁極時，其轉(zhuǎn)速為：（a）t=0 （b）t=T/

21、6 （c）t=T/3 （d）t=T/2pfn600 第第3章章 交流電動機交流電動機 3.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理3.1.4 三相異步電動機定子繞組出線端子的連接方式三相異步電動機定子繞組出線端子的連接方式 定子繞組的首端和末端通常都接在電動機接線盒的接定子繞組的首端和末端通常都接在電動機接線盒的接線柱上，一般按圖所示的方法排列。線柱上，一般按圖所示的方法排列。 第第3章章 交流電動機交流電動機 3.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理3.1.4 三相異步電動機定子繞組出線端子的連接方式三相異步電動機定子繞組出線端子的連接方式

22、 定子繞組的首端和末端通常都接在電動機接線盒的接線定子繞組的首端和末端通常都接在電動機接線盒的接線柱上，一般按圖所示的方法排列。我國電工專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，柱上，一般按圖所示的方法排列。我國電工專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，定子三相繞組出線端的首端是定子三相繞組出線端的首端是U U1 1、V Vl l、W Wl l，末端是，末端是U U2 2、V V2 2、W W2 2。第第3章章 交流電動機交流電動機 3.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理3.1.4 三相異步電動機定子繞組出線端子的連接方式三相異步電動機定子繞組出線端子的連接方式 三相電動機的定子繞組有三相電動機的定子繞組有星形（星

23、形（Y型）型）和和三角形（形）三角形（形）兩種不同的接法，如圖所示。兩種不同的接法，如圖所示。 定子三相繞組的連接方式要根據(jù)電源的線電壓而定。如定子三相繞組的連接方式要根據(jù)電源的線電壓而定。如果接入電動機電源的線電壓等于電動機的額定相電壓（即每果接入電動機電源的線電壓等于電動機的額定相電壓（即每相繞組的額定電壓），則它的繞組應(yīng)該接成三角形；如果電相繞組的額定電壓），則它的繞組應(yīng)該接成三角形；如果電源的線電壓是電動機額定相電壓的源的線電壓是電動機額定相電壓的 倍，則它的繞組應(yīng)該接倍，則它的繞組應(yīng)該接成星形。成星形。 3第第3章章 交流電動機交流電動機 3.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理三相異

24、步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理3.1.4 三相異步電動機定子繞組出線端子的連接方式三相異步電動機定子繞組出線端子的連接方式 線電壓與相電壓線電壓與相電壓線電壓線電壓：兩相繞組首端之間的電壓，用：兩相繞組首端之間的電壓，用U1表示；表示；相電壓相電壓：每相繞組首、尾之間的電壓，用：每相繞組首、尾之間的電壓，用U相相表示表示。對于星形接法：對于星形接法：相相UU31 對于三角形接法：對于三角形接法： 相相UU 1線電流：線電流：電網(wǎng)的供電電流，用電網(wǎng)的供電電流，用I1 表示；表示；相電流：相電流：每相繞組的電流，用每相繞組的電流，用I相相表示表示。 對于星形接法對于星形接法 ：相相II 1對于三角形接法

25、對于三角形接法 ：相相II31 cosUIP1113 線電流與相電流線電流與相電流 電動機的輸入功率電動機的輸入功率第第3章章 交流電動機交流電動機 3.2 三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路3.2.1 三相異步電動機的定子電路三相異步電動機的定子電路 三相異步電動機的電磁關(guān)系同變壓器類似，定子繞組相當(dāng)三相異步電動機的電磁關(guān)系同變壓器類似，定子繞組相當(dāng)于變壓器的原繞組，轉(zhuǎn)子繞組（一般是短接的）相當(dāng)于副繞組。于變壓器的原繞組，轉(zhuǎn)子繞組（一般是短接的）相當(dāng)于副繞組。 定子繞組接上三相電源時，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，其磁力線通過定子繞組接上三相電源時，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，其磁力線通

26、過定子和轉(zhuǎn)子鐵心而閉合，這磁場不僅在轉(zhuǎn)子每相繞組中要感應(yīng)定子和轉(zhuǎn)子鐵心而閉合，這磁場不僅在轉(zhuǎn)子每相繞組中要感應(yīng)出電動勢出電動勢e2，而且在定子每相繞組中也要感應(yīng)出電動勢，而且在定子每相繞組中也要感應(yīng)出電動勢e1。第第3章章 交流電動機交流電動機 3.2 三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路3.2.1 三相異步電動機的定子電路三相異步電動機的定子電路 設(shè)定子和轉(zhuǎn)子每相繞組的匝數(shù)分別為設(shè)定子和轉(zhuǎn)子每相繞組的匝數(shù)分別為N1和和N2，旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強度沿定子與轉(zhuǎn)子間空氣隙的分布是近于按正弦規(guī)的磁感應(yīng)強度沿定子與轉(zhuǎn)子間空氣隙的分布是近于按正弦規(guī)律分布的，因此，當(dāng)

27、其旋轉(zhuǎn)時，通過定子每相繞相的磁通也律分布的，因此，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時，通過定子每相繞相的磁通也是隨時間按正弦規(guī)律變化的是隨時間按正弦規(guī)律變化的。t sinm 定子每相繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：定子每相繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為： tNedd11 它也是正弦量，其有效值為：它也是正弦量，其有效值為： 1111444444fN.Nf.E 式中，式中，f1為為e1的頻率的頻率,它等于定子電流的頻率，即它等于定子電流的頻率，即 ff 1第第3章章 交流電動機交流電動機 3.2 三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路3.2.1 三相異步電動機的定子電路三相異步電動機的定子電路定子每相

28、繞組中還要產(chǎn)生漏磁電動勢定子每相繞組中還要產(chǎn)生漏磁電動勢tiLedd1L1L1 加在定子每相繞組上的電壓也分成三個分量，即加在定子每相繞組上的電壓也分成三個分量，即)(dd)()(11L11111111etiLRieeRiuL 如用復(fù)數(shù)表示，則為如用復(fù)數(shù)表示，則為 )(j)()(1111111111EXIRIEERIUL 由于由于R1和和X1較小，其上電壓降與電動勢較小，其上電壓降與電動勢E1比較起來，常比較起來，?？珊雎裕谑强珊雎?，于是 EU111EU 第第3章章 交流電動機交流電動機 3.2 三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路3.2.2 三相異步電動機的

29、轉(zhuǎn)子電路三相異步電動機的轉(zhuǎn)子電路 旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子每相繞組中感應(yīng)出的電動勢為旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子每相繞組中感應(yīng)出的電動勢為tNedd22 其有效值為其有效值為 2222444444SfN.Nf.E 因為旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子間的相對轉(zhuǎn)速為因為旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子間的相對轉(zhuǎn)速為 n0-n1000026060Sfpnnnn)nn(pf 在在 n=0 ，即，即S=1時，轉(zhuǎn)子電動勢為時，轉(zhuǎn)子電動勢為 2120444Nf.E 為轉(zhuǎn)子最大電動勢為轉(zhuǎn)子最大電動勢202SEE 可見轉(zhuǎn)子電動勢可見轉(zhuǎn)子電動勢E2與轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)。有關(guān)。第第3章章 交流電動機交流電動機 3.2 三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路三相異步電動機的定

30、子電路和轉(zhuǎn)子電路3.2.2 三相異步電動機的轉(zhuǎn)子電路三相異步電動機的轉(zhuǎn)子電路 和定子電流一樣，轉(zhuǎn)子電流也要產(chǎn)生漏磁通，從而在轉(zhuǎn)和定子電流一樣，轉(zhuǎn)子電流也要產(chǎn)生漏磁通，從而在轉(zhuǎn)子每相繞組中還要產(chǎn)生漏磁電動勢。子每相繞組中還要產(chǎn)生漏磁電動勢。tiLedd2L2L2 tiLRieRiedd)(2L222L2222 L21L22222LSfLfX 202SXX L21202LfX 為轉(zhuǎn)子最大感抗為轉(zhuǎn)子最大感抗 可見轉(zhuǎn)子感抗可見轉(zhuǎn)子感抗X2與轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)。有關(guān)。因此，對于轉(zhuǎn)子每相電路，有因此，對于轉(zhuǎn)子每相電路，有 如用復(fù)數(shù)表示，則為如用復(fù)數(shù)表示，則為 22222222j)(XIRIERIEL 式

31、中，式中，R2和和X2轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻和漏磁感抗轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻和漏磁感抗 第第3章章 交流電動機交流電動機 3.2 三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路3.2.2 三相異步電動機的轉(zhuǎn)子電路三相異步電動機的轉(zhuǎn)子電路所以，轉(zhuǎn)子每相電路的電流為所以，轉(zhuǎn)子每相電路的電流為 2202220222222)SX(RSEXREI 可見轉(zhuǎn)子電流可見轉(zhuǎn)子電流I2也與轉(zhuǎn)差率也與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)。當(dāng)有關(guān)。當(dāng)S增大，即轉(zhuǎn)速增大，即轉(zhuǎn)速n降低時，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對轉(zhuǎn)速增加，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體被磁降低時，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對轉(zhuǎn)速增加，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體被磁力線切割的速度提高，于是力線切割的速度提高，于是

32、E2增加，增加，I2也增加。也增加。 22222222j)(XIRIERIEL 因因 為為 視頻視頻第第3章章 交流電動機交流電動機 3.2 三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路3.2.2 三相異步電動機的轉(zhuǎn)子電路三相異步電動機的轉(zhuǎn)子電路 由于轉(zhuǎn)子有漏磁通由于轉(zhuǎn)子有漏磁通 L2，相應(yīng)的感抗為，相應(yīng)的感抗為X 2，因此，因此， I2比比E2滯后滯后? 2角，因而轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)為角，因而轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)為視頻視頻功率因數(shù)也與轉(zhuǎn)差率功率因數(shù)也與轉(zhuǎn)差率S S有關(guān)。有關(guān)。當(dāng)當(dāng)S S很小時，很小時，當(dāng)當(dāng)S S增大時，增大時，X X2 2也增大，于是也增大，于是COSC

33、OS?2 2減??；減小；當(dāng)當(dāng)S S接近于接近于1 1時，時， 。第第3章章 交流電動機交流電動機 3.2 三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路3.2.3 三相異步電動機的額定參數(shù)三相異步電動機的額定參數(shù) 當(dāng)電動機在制造工廠所擬定的情況下工作時，稱為電動機的額定運行，當(dāng)電動機在制造工廠所擬定的情況下工作時，稱為電動機的額定運行，通常用額定值來表示其運行條件，這些數(shù)據(jù)大部分都標(biāo)明在電動機的銘牌通常用額定值來表示其運行條件，這些數(shù)據(jù)大部分都標(biāo)明在電動機的銘牌上。因此使用電動機時，必須看懂銘牌。電動機的鋁牌上通常標(biāo)有下列數(shù)上。因此使用電動機時，必須看懂銘牌。電動機的鋁牌

34、上通常標(biāo)有下列數(shù)據(jù)。據(jù)。n（1）型號）型號n（2）額定功率）額定功率PNn（3）額定電壓）額定電壓UNn（4）額定頻率）額定頻率fn（5）額定電流）額定電流INn（6）額定轉(zhuǎn)速）額定轉(zhuǎn)速nNn（7）工作方式）工作方式n（8）溫升）溫升n（9）電動機重量）電動機重量第第3章章 交流電動機交流電動機 3.2 三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路3.2.3 三相異步電動機的額定參數(shù)三相異步電動機的額定參數(shù)1. 額定功率額定功率PN： NNNPP1 輸出功率的一般表達(dá)式為：輸出功率的一般表達(dá)式為： 12PP 其中：其中： 輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為：輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩的

35、關(guān)系為： cosIKnP.TM222559 效率，效率， P1 輸入功率，輸入功率， P2輸出功率輸出功率 ，I2為轉(zhuǎn)子電流為轉(zhuǎn)子電流 ，第第3章章 交流電動機交流電動機 3.2 三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路3.2.3 三相異步電動機的額定參數(shù)三相異步電動機的額定參數(shù)2. .額定電壓額定電壓UN：在額定運行情況下，定子繞組端應(yīng)加的線：在額定運行情況下，定子繞組端應(yīng)加的線電壓值。電壓值。 如標(biāo)有兩種電壓值（例如如標(biāo)有兩種電壓值（例如220/380V），這表明定子繞），這表明定子繞組采用組采用 /Y連接時應(yīng)加的線電壓值。連接時應(yīng)加的線電壓值。即：即： 三角形

36、接法時，定子繞組應(yīng)接三角形接法時，定子繞組應(yīng)接220V的電源電壓；的電源電壓；星形接法時，定子繞組應(yīng)接星形接法時，定子繞組應(yīng)接380的電源電壓。的電源電壓。 3. 額定頻率額定頻率f ：在額定運行情況下，定子外加電壓的頻率：在額定運行情況下，定子外加電壓的頻率（f=50 Hz）。）。 第第3章章 交流電動機交流電動機 3.2 三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路3.2.3 三相異步電動機的額定參數(shù)三相異步電動機的額定參數(shù) 如標(biāo)有兩種電流值（例如如標(biāo)有兩種電流值（例如10.35/5.9A），則對應(yīng)于定子），則對應(yīng)于定子繞組為繞組為 /Y連接的線電流值。連接的線電流

37、值。 4. 額定電流額定電流IN ：在額定頻率、額定電壓和軸上輸出額定功率：在額定頻率、額定電壓和軸上輸出額定功率時，定子的線電流值。時，定子的線電流值。即：即： 三角形接法時，定子電流為三角形接法時，定子電流為10.35A； 星形接法時，定子電流為星形接法時，定子電流為5.9A。5. .額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN ：在額定頻率、額定電壓和電動機軸上輸：在額定頻率、額定電壓和電動機軸上輸出額定功率時，電動機的轉(zhuǎn)速。出額定功率時，電動機的轉(zhuǎn)速。與額定轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為與額定轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)差率SN。 第第3章章 交流電動機交流電動機 3.2 三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路

38、三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路3.2.3 三相異步電動機的額定參數(shù)三相異步電動機的額定參數(shù) 6.6.額定功率因數(shù)額定功率因數(shù)COS?N ：在額定頻率、額定電壓和：在額定頻率、額定電壓和電動機軸上輸出額定功率時，定子相電流與相電壓之間相電動機軸上輸出額定功率時，定子相電流與相電壓之間相位差的余弦。位差的余弦。 7. .額定效率額定效率N ：在額定頻率、額定電壓和電動機軸上：在額定頻率、額定電壓和電動機軸上輸出額定功率時，電動機輸出機械功率與輸入電功率之比，輸出額定功率時，電動機輸出機械功率與輸入電功率之比，其表達(dá)式為：其表達(dá)式為：%100cos3NNNN IUPN 8. .額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩額定負(fù)

39、載轉(zhuǎn)矩TN ：電動機在額定轉(zhuǎn)速下輸出額定功：電動機在額定轉(zhuǎn)速下輸出額定功率時軸上的負(fù)載載矩。率時軸上的負(fù)載載矩。【例例】Y180M-2 型三相異步電動機，型三相異步電動機，PN =22 kW,UN = 380 V，三角形聯(lián)結(jié)，三角形聯(lián)結(jié)，IN = 42.2 A， N = 0.89，fN = 50 Hz，nN = 2 940 r/min。求額定運行時的：。求額定運行時的：(1) 轉(zhuǎn)差率；轉(zhuǎn)差率；(2) 定子繞組的相電流；定子繞組的相電流； (3) 輸入有功功率；輸入有功功率； (4) 效率。效率。解：解：(1) 由型號知由型號知 2p = 2，即即 p = 1， 因此因此 n0 = 3 000

40、r/min，故，故sN = n0nN n0= 3 0002 940 3 000= 0.02 (2) 由于由于定子三相繞組為三角形聯(lián)結(jié)，故相電流為定子三相繞組為三角形聯(lián)結(jié)，故相電流為 I1P =IN 342.2 3= A = 24.4 A(3) 輸入有功功率輸入有功功率P1N = 3 UNIN N = 1.73238042.20.89 W = 24719.2 W = 24.72 kW (4) 效率效率 N = 100% PNP1N= 100% = 89 % 2224.72第第3章章 交流電動機交流電動機 3.2 三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路3.2.4 三相

41、異步電動機的功率傳遞三相異步電動機的功率傳遞三相異步電動機的功率傳遞可用圖示的能流圖來說明。三相異步電動機的功率傳遞可用圖示的能流圖來說明。三相異步電動機從電源吸收到定子中的功率P1為11113cosPI U P1進(jìn)入定子后，一小部分功率消耗在定進(jìn)入定子后，一小部分功率消耗在定子的繞組電阻上，稱為定子銅損耗子的繞組電阻上，稱為定子銅損耗PCu1，另，另一部分損耗是定子鐵芯的磁滯和渦流引起的一部分損耗是定子鐵芯的磁滯和渦流引起的損耗，稱為定子鐵損耗損耗，稱為定子鐵損耗PFe。剩下的有功功。剩下的有功功率率Pe通過氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的耦合傳遞給轉(zhuǎn)子回通過氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的耦合傳遞給轉(zhuǎn)子回路，這部分稱為電磁功

42、率。路，這部分稱為電磁功率。e2223cosPI U第第3章章 交流電動機交流電動機 3.2 三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路三相異步電動機的定子電路和轉(zhuǎn)子電路3.2.4 三相異步電動機的功率傳遞三相異步電動機的功率傳遞 當(dāng)當(dāng)Pe進(jìn)入轉(zhuǎn)子后，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生銅損進(jìn)入轉(zhuǎn)子后，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生銅損耗耗PCu2 ，因轉(zhuǎn)子頻率為，因轉(zhuǎn)子頻率為f2=Sf1很低，所以轉(zhuǎn)很低，所以轉(zhuǎn)子鐵損耗很小，可忽略。因此，從電磁功率子鐵損耗很小，可忽略。因此，從電磁功率中減去轉(zhuǎn)子銅損耗中減去轉(zhuǎn)子銅損耗PCu2后，就是轉(zhuǎn)子上所產(chǎn)后，就是轉(zhuǎn)子上所產(chǎn)生的全部機械功率生的全部機械功率Pm。總機械功率?？倷C械功率Pm不能全不能

43、全部輸出，尚需扣除機械損耗部輸出，尚需扣除機械損耗Pm和成因比較和成因比較復(fù)雜的附加損耗復(fù)雜的附加損耗Ps，剩余的就是電動機軸，剩余的就是電動機軸上輸出的機械功率上輸出的機械功率P2，三相異步電動機銘牌，三相異步電動機銘牌上所標(biāo)的就是上所標(biāo)的就是P2的額定值。的額定值。Cu1Fe1Cu2msPPPPPP 21PPP1211PPPPP3.3.1 轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性 電磁轉(zhuǎn)矩（以下簡稱轉(zhuǎn)矩）是三相異步電動機最重要電磁轉(zhuǎn)矩（以下簡稱轉(zhuǎn)矩）是三相異步電動機最重要的物理量之一。機械特性是它的主要特性。的物理量之一。機械特性是它的主要特性。22mcos IKT 22022212444)SX(RNf.SI 所

44、以所以220222222022212)SX(RUSRK)SX(RUSRKT 因為因為轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性 式中，式中，K與電動機結(jié)構(gòu)參數(shù)、電源頻率有關(guān)的一個常數(shù)；與電動機結(jié)構(gòu)參數(shù)、電源頻率有關(guān)的一個常數(shù)； U1 、U定子繞組電壓，電源電壓；定子繞組電壓，電源電壓； R2轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻；轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻； X20 電動機不動（電動機不動（S=1）時轉(zhuǎn)子每相繞組的感抗。）時轉(zhuǎn)子每相繞組的感抗。3.3.2 機械特性機械特性 在異步電動機中，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系在異步電動機中，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系n-T曲線，即曲線，即n=f(T)稱為異步電動機的機械特性。它有固有機械特性和人稱為異步電動機的機械特性

45、。它有固有機械特性和人為機械特性之分。為機械特性之分。 1固有機械特性固有機械特性 異步電動機在異步電動機在額定電壓和額定頻率下，用規(guī)定的接線方額定電壓和額定頻率下，用規(guī)定的接線方式，定子和轉(zhuǎn)子電路中不串聯(lián)任何電阻或電抗時的機械特性式，定子和轉(zhuǎn)子電路中不串聯(lián)任何電阻或電抗時的機械特性稱為固有（自然）機械特性。稱為固有（自然）機械特性。根據(jù)根據(jù) 2202222)SX(RUSRT 00nnnS 三相異步電動機的固有機械特性三相異步電動機的固有機械特性曲線如圖所示。曲線如圖所示。 0010 S,nn,T 電動機處于理想空載工作點，電動機處于理想空載工作點，此時電動機的轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)此時電動機的轉(zhuǎn)速

46、為理想空載轉(zhuǎn)速。速。 NNN,2SSnnTT 電動機額定工作點。此時額定電動機額定工作點。此時額定轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)差率為轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)差率為 NnPTNN55. 9 0N0NnnnS N0(0.94 0.95)nn式中式中: PN電動機的額定功率；電動機的額定功率； nN電動機的額定轉(zhuǎn)速，一般電動機的額定轉(zhuǎn)速，一般 SN電動機的額定轉(zhuǎn)差率，一般電動機的額定轉(zhuǎn)差率，一般 TN電動機的額定轉(zhuǎn)矩。電動機的額定轉(zhuǎn)矩。015. 006. 0N S 1, 0,3st SnTT電動機的啟動工作點。電動機的啟動工作點。 將將S=1代入轉(zhuǎn)矩公式中，可得代入轉(zhuǎn)矩公式中，可得2202222stXRURKT 可見，異步電動

47、機的啟動轉(zhuǎn)矩可見，異步電動機的啟動轉(zhuǎn)矩Tst與與U、 R2及及X20有關(guān)。有關(guān)。 當(dāng)施加在定子每相繞組上的電壓降低時，啟動轉(zhuǎn)矩會明當(dāng)施加在定子每相繞組上的電壓降低時，啟動轉(zhuǎn)矩會明顯減??；顯減小；當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻適當(dāng)增大時，啟動轉(zhuǎn)矩會增大；當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻適當(dāng)增大時，啟動轉(zhuǎn)矩會增大；而若增而若增大轉(zhuǎn)子電抗則會使啟動轉(zhuǎn)矩大為減小。大轉(zhuǎn)子電抗則會使啟動轉(zhuǎn)矩大為減小。 通常把在固有機械特性上啟動轉(zhuǎn)矩通常把在固有機械特性上啟動轉(zhuǎn)矩Tst與額定轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩TN之比之比 st=Tst/TN 作為衡量異步電動機啟動能力的一個重要數(shù)據(jù)。一作為衡量異步電動機啟動能力的一個重要數(shù)據(jù)。一般般 2 . 10 . 1st mmma

48、x,4SSnnTT 電動機的臨界工作點。欲求轉(zhuǎn)電動機的臨界工作點。欲求轉(zhuǎn)矩的最大值，可令矩的最大值，可令 0 dndT得臨界轉(zhuǎn)差率得臨界轉(zhuǎn)差率 202m/ XRS 再將再將Sm代入轉(zhuǎn)矩公式中，即可得代入轉(zhuǎn)矩公式中，即可得202max2XUKT 通常把在固有機械特性上最大電磁轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩通常把在固有機械特性上最大電磁轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比之比 稱為電動機的過載能力系數(shù)。稱為電動機的過載能力系數(shù)。Nmaxm/TT 鼠籠式異步電動機鼠籠式異步電動機 m2.0 2.2線繞式異步電動機線繞式異步電動機m2.5 3.02人為機械特性人為機械特性 由上述分析可知：異步電動機的由上述分析可知：異步電動機的機械特

49、性與電動機的參數(shù)有關(guān)，也與機械特性與電動機的參數(shù)有關(guān)，也與外加電源電壓、電源頻率有關(guān)，將關(guān)外加電源電壓、電源頻率有關(guān)，將關(guān)系式中的參數(shù)人為地加以改變而獲得系式中的參數(shù)人為地加以改變而獲得的特性稱為人為機械特性。的特性稱為人為機械特性。 改變改變定子電壓定子電壓U、定子電源頻率定子電源頻率f、定子電路串入電阻或電抗定子電路串入電阻或電抗、轉(zhuǎn)子電路轉(zhuǎn)子電路串入電阻或電抗串入電阻或電抗等，都可得到異步電等，都可得到異步電動機的人為機械特性。動機的人為機械特性。 Nmax2202222st202max0m0202m0260TTXRURKTXUKTnnnXRSpfn （1）降低電動機電源電壓時的人為特性

50、）降低電動機電源電壓時的人為特性 Nmax2202222st202max0m0202m0260TTXRURKTXUKTnnnXRSpfn n0不變不變Sm不變不變Tmax隨著電壓的減小而大大地減小隨著電壓的減小而大大地減小Tst隨著電壓的減小而大大地減小隨著電壓的減小而大大地減小改變電源電壓時的人為特性如圖所示：改變電源電壓時的人為特性如圖所示：電壓愈低電壓愈低,人為特人為特性曲線愈往左移。性曲線愈往左移。 視頻視頻 由于異步電動機對電網(wǎng)電壓的波動非常敏感，運行時，如由于異步電動機對電網(wǎng)電壓的波動非常敏感，運行時，如電壓降低太多，會大大降低它的過載能力與啟動轉(zhuǎn)矩，甚至使電壓降低太多，會大大降低

51、它的過載能力與啟動轉(zhuǎn)矩，甚至使電動機發(fā)生帶不動負(fù)載或者根本不能啟動的現(xiàn)象。電動機發(fā)生帶不動負(fù)載或者根本不能啟動的現(xiàn)象。NN22NNmmax98. 07 . 02TTUUTT 例如，電動機運行在額定負(fù)載例如，電動機運行在額定負(fù)載 TN 下，即使下，即使 m=2 ，若，若電網(wǎng)電壓下降到電網(wǎng)電壓下降到 70%UN ，則由于這時，則由于這時 此外，電網(wǎng)電壓下降此外，電網(wǎng)電壓下降 ，在負(fù)載不變的條件下，將使電，在負(fù)載不變的條件下，將使電動機轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率動機轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率S 增大，電流增加，引起電動機發(fā)熱增大，電流增加，引起電動機發(fā)熱甚至燒壞。甚至燒壞。電動機會停轉(zhuǎn)電動機會停轉(zhuǎn)（2）定子電路接入電阻

52、或電抗時的人為特性）定子電路接入電阻或電抗時的人為特性 在電動機定子電路中外串電阻在電動機定子電路中外串電阻或電抗后，電動機端電壓為電源電或電抗后，電動機端電壓為電源電壓減去定子外串電阻上或電抗上的壓減去定子外串電阻上或電抗上的壓降，致使定子繞組相電壓降低壓降，致使定子繞組相電壓降低,這這種情況下的人為特性與降低電源電種情況下的人為特性與降低電源電壓時的相似壓時的相似.。 Nmax2202222st202max0m0202m0260TTXRURKTXUKTnnnXRSpfn （3）改變定子電源頻率時的人為特性）改變定子電源頻率時的人為特性 fKfXTTXRURKTXUKTnnnXRSpfn1,

53、26020Nmax2202222st202max0m0202m0注意到：注意到： 一般變頻調(diào)速采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，一般變頻調(diào)速采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，即使電動機氣隙磁通保持不變，為此即使電動機氣隙磁通保持不變，為此需使需使 U/f =C 。 fn 0fS/1m fT/1st 不不變變maxT（4）轉(zhuǎn)子電路串電阻時的人為特性）轉(zhuǎn)子電路串電阻時的人為特性 在三相線繞式異步電動機的轉(zhuǎn)子電路中串入電阻后，在三相線繞式異步電動機的轉(zhuǎn)子電路中串入電阻后，轉(zhuǎn)子電路中的電阻為轉(zhuǎn)子電路中的電阻為R2+R2rn0不變不變 Tmax不變不變Sm隨著串接電阻的增加而增大隨著串接電阻的增加而增大此時的人為特性將是一根比固有特性較軟

54、的一條曲線。此時的人為特性將是一根比固有特性較軟的一條曲線。 3.4 三相異步電動機的啟動特性三相異步電動機的啟動特性 采用電動機拖動生產(chǎn)機械，對電動機啟動的主要要求如下：采用電動機拖動生產(chǎn)機械，對電動機啟動的主要要求如下：（1）有足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，保證生產(chǎn)機械能正常啟動。一）有足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，保證生產(chǎn)機械能正常啟動。一般場合下希望啟動越快越好，以提高生產(chǎn)效率。即要般場合下希望啟動越快越好，以提高生產(chǎn)效率。即要求電動機的啟動轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，否則電動機不能求電動機的啟動轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，否則電動機不能啟動。啟動。（2）在滿足啟動轉(zhuǎn)矩要求的前提下，啟動電流越小越好。）在滿足啟動轉(zhuǎn)矩要求的前提下

55、，啟動電流越小越好。因為過大啟動電流的沖擊，對于電網(wǎng)和電動機本身都因為過大啟動電流的沖擊，對于電網(wǎng)和電動機本身都是不利的。是不利的。 （3）要求啟動平滑，即要求啟動時加速平滑，以減小對生）要求啟動平滑，即要求啟動時加速平滑，以減小對生產(chǎn)機械的沖擊。產(chǎn)機械的沖擊。 （4）啟動設(shè)備安全可靠，力求結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。）啟動設(shè)備安全可靠，力求結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。（5）啟動過程中的功率損耗越小越好。）啟動過程中的功率損耗越小越好。異步電動機本身的啟動特性為：異步電動機本身的啟動特性為： n 定子電流大，定子電流大，Ist=(57)IN 異步電動機在接入電網(wǎng)啟動的瞬時，由于轉(zhuǎn)子處于靜止異步電動機在接入電網(wǎng)

56、啟動的瞬時，由于轉(zhuǎn)子處于靜止?fàn)顟B(tài)，定子旋轉(zhuǎn)磁場以最快的相對速度（即同步轉(zhuǎn)速）切割狀態(tài)，定子旋轉(zhuǎn)磁場以最快的相對速度（即同步轉(zhuǎn)速）切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出很大的轉(zhuǎn)子電勢和轉(zhuǎn)子電流，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出很大的轉(zhuǎn)子電勢和轉(zhuǎn)子電流，從而引起很大的定子電流。從而引起很大的定子電流。 n 啟動轉(zhuǎn)矩小啟動轉(zhuǎn)矩小啟動時啟動時,S=1,Tst=（0.81.5）TN 轉(zhuǎn)子功率因數(shù)轉(zhuǎn)子功率因數(shù)很低，因而啟動轉(zhuǎn)矩很低，因而啟動轉(zhuǎn)矩 卻不大。卻不大。 2202222XRRcos ststmstcosIKT22 3.4.1 鼠籠式異步電動機的啟動方法鼠籠式異步電動機的啟動方法 鼠籠式異步電動機有直接啟動和

57、降壓啟動兩種方法，采鼠籠式異步電動機有直接啟動和降壓啟動兩種方法，采用什么啟動方法，要根據(jù)實際情況而定。用什么啟動方法，要根據(jù)實際情況而定。1直接啟動（全壓啟動）直接啟動（全壓啟動） 直接啟動就是將電動機的定子繞組通過閘刀開關(guān)或接觸直接啟動就是將電動機的定子繞組通過閘刀開關(guān)或接觸器直接接入電源，在額定電壓下進(jìn)行啟動。器直接接入電源，在額定電壓下進(jìn)行啟動。 特點：電動機定子繞組的工作電壓和啟動電壓相等。特點：電動機定子繞組的工作電壓和啟動電壓相等。 直接啟動的條件：由于直接啟動的啟動電流很大，因直接啟動的條件：由于直接啟動的啟動電流很大，因此，在什么情況下采用直接啟動，有關(guān)供電、動力部門都有此，

58、在什么情況下采用直接啟動，有關(guān)供電、動力部門都有規(guī)定，主要取決于電動機的功率與供電變壓器的容量之比值。規(guī)定，主要取決于電動機的功率與供電變壓器的容量之比值。 一般在有獨立變壓器供電（即變壓器供動力用電）的情一般在有獨立變壓器供電（即變壓器供動力用電）的情況下，若況下，若電動機啟動頻繁時，電動機功率小于變壓器容量的電動機啟動頻繁時，電動機功率小于變壓器容量的20%時允許直接啟動時允許直接啟動； 若電動機不經(jīng)常啟動，電動機功率小于變壓器容量的若電動機不經(jīng)常啟動，電動機功率小于變壓器容量的30%時也允許直接啟動。時也允許直接啟動。如果沒有獨立的變壓器供電（即與照明共如果沒有獨立的變壓器供電（即與照明

59、共用電源）的情況下，電動機啟動比較頻繁，則常按經(jīng)驗公式來用電源）的情況下，電動機啟動比較頻繁，則常按經(jīng)驗公式來估算，滿足下列關(guān)系則可直接啟動。估算，滿足下列關(guān)系則可直接啟動。 電動機功率電動機功率電源總?cè)萘侩娫纯側(cè)萘款~定電流額定電流啟動電流啟動電流 443NstII 例：有一臺要求經(jīng)常啟動的鼠籠式異步電動機，其例：有一臺要求經(jīng)常啟動的鼠籠式異步電動機，其 PN=20kW, Ist/IN=6.5 ，如果供電變壓器（電源）容量為，如果供電變壓器（電源）容量為560kVA，且有照明負(fù)載，問可否直接啟動？同樣的，且有照明負(fù)載，問可否直接啟動？同樣的Ist/IN 比比值，功率為多大的電動機則不允許直接啟

60、動？值，功率為多大的電動機則不允許直接啟動？ 例：有一臺要求經(jīng)常啟動的鼠籠式異步電動機，其例：有一臺要求經(jīng)常啟動的鼠籠式異步電動機，其 PN=20kW, Ist/IN=6.5 ，如果供電變壓器（電源）容量為，如果供電變壓器（電源）容量為560kVA，且有照明負(fù)載，問可否直接啟動？同樣的，且有照明負(fù)載，問可否直接啟動？同樣的Ist/IN 比值，比值，功率為多大的電動機則不允許直接啟動？功率為多大的電動機則不允許直接啟動？ 解：根據(jù)經(jīng)驗公式算出解：根據(jù)經(jīng)驗公式算出 5675720456043.II.kWkVANst 滿足上述關(guān)系，故允許直接啟動。滿足上述關(guān)系，故允許直接啟動。 kWNPkVA. 4