第4章__交流電動(dòng)機(jī)原理及特性-1

1、按電源性質(zhì)，電動(dòng)機(jī)分為直流電動(dòng)機(jī)：直流電能機(jī)械能交流電動(dòng)機(jī)：交流電能機(jī)械能電機(jī)的可逆性同一電機(jī)既可做發(fā)電機(jī)又可做電動(dòng)機(jī)本課程討論的電機(jī)主要是電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)的用途：異步電機(jī)主要用作電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，定子繞組接到交流電源上，轉(zhuǎn)子繞組自身短路由于電磁感應(yīng)的關(guān)系，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電流從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩所以，異步電機(jī)又叫感應(yīng)電機(jī)異步電動(dòng)機(jī)的分類從不同角度看，有不同的分類法：按定子相數(shù)分：?jiǎn)蜗?；三相異步電?dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：繞線式；鼠籠式。后者又包括單鼠籠、雙鼠籠和深槽式異步電動(dòng)機(jī)此外，根據(jù)電機(jī)定子繞組上所加電壓的大小有高壓、低壓異步電動(dòng)機(jī)之分從其它角度看還有高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、高

2、轉(zhuǎn)差率、高轉(zhuǎn)速異步電機(jī)等等4.1.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)氣氣 隙隙交交流流電電機(jī)機(jī)的的主主要要結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)在定子、轉(zhuǎn)子之間在定子、轉(zhuǎn)子之間定子鐵心定子鐵心定子繞組定子繞組機(jī)機(jī) 座座定子部分定子部分（靜止）（靜止）轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 軸軸籠型籠型繞線型繞線型轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子部分RotorRotor（旋轉(zhuǎn)）（旋轉(zhuǎn)）三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)下面是它主要部件的拆分圖。下面是它主要部件的拆分圖。三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)VVWUUW定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子1定子定子又稱電樞定子鐵心定子繞組機(jī) 座定子部分又稱電樞（靜止）（1）定子鐵心（1）定子鐵心作用：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是電動(dòng)機(jī)磁路的一部

3、分，裝在機(jī)座里由內(nèi)周有槽的硅鋼片疊成為了降低定子鐵心里的鐵損耗定子鐵心用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成的在硅鋼片的兩面還應(yīng)途上絕緣漆定子鐵心內(nèi)圓上均勻開槽，安放定子繞組定子鐵心沖片定子槽(a)開口槽高壓大中型(b)半開口槽中型500V以下(c)半閉口槽低壓小型(1)層間絕緣；(2)槽楔；(3)扁銅線；(4)槽絕緣；(5)槽楔；(6)圓導(dǎo)線（2）定子繞組是電機(jī)電路部分它由三個(gè)在空間相差120電角度、結(jié)構(gòu)相同的繞組連接而成，按一定規(guī)律嵌放在定子槽中分類：?jiǎn)螌永@組雙層繞組應(yīng)用：?jiǎn)螌永@組一般用在10kW以下的電機(jī)雙層短距繞組用在較大容量的電機(jī)中定子線圈三相異步電動(dòng)機(jī)的引出線(a)三根引出線：高壓大、中型

4、容量，常采用Y接(b)六根引出線：低壓中、小容量，根據(jù)需要可接成Y形或形(a)三根引出線(b)六根引出線三相定子繞組的接法星形接法三角形接法ABCXYZAB CZX YAZBYXCA B CZX Y（3）機(jī)座（3）機(jī)座主要作用用來固定和支撐定子鐵心對(duì)于軸承裝于端蓋上的電動(dòng)機(jī) 其機(jī)座還要支撐轉(zhuǎn)子部分因此，機(jī)座應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度對(duì)中、小型異步電動(dòng)機(jī)，通常用鑄鐵機(jī)座對(duì)大型電機(jī)，一般采用鋼板焊接的機(jī)座，整個(gè)機(jī)座和座式軸承都固定在同一個(gè)底板上定子部件定子部件定子定子機(jī)座部件機(jī)座部件端蓋（前、后）端蓋（前、后）=+銘牌銘牌2空氣隙（1 1）氣隙大小的決定性因素）氣隙大小的決定性因素空氣隙的大小對(duì)異步

5、電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能有很大影響，空氣隙的大小對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能有很大影響，具體表現(xiàn)在：具體表現(xiàn)在：為了減少電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流，提高功率因數(shù)，空氣隙應(yīng)盡可為了減少電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流，提高功率因數(shù)，空氣隙應(yīng)盡可能的小能的小空氣隙過小，將引起裝配困難和運(yùn)行不可靠空氣隙過小，將引起裝配困難和運(yùn)行不可靠從減少附加損耗并減少高次諧波磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的磁通來看，空從減少附加損耗并減少高次諧波磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的磁通來看，空氣隙稍大一點(diǎn)也有其有利的一面氣隙稍大一點(diǎn)也有其有利的一面（2）氣隙與電機(jī)容量的關(guān)系異步電動(dòng)機(jī)的空氣隙比同容量同步電動(dòng)機(jī)小得多異步電動(dòng)機(jī)的空氣隙比同容量同步電動(dòng)機(jī)小得多在中小型異步電動(dòng)機(jī)中，空氣隙大約為在中小

6、型異步電動(dòng)機(jī)中，空氣隙大約為0.21.5mm0.21.5mm電機(jī)容量電機(jī)容量（kW）10以下以下101001001500氣隙（mm）0.200.450.500.800.851.503轉(zhuǎn) 子旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn) 軸籠型繞線型轉(zhuǎn)子部分Rotor（旋轉(zhuǎn)）（1）轉(zhuǎn)子鐵心作用：是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或電流構(gòu)成：由外周有槽的0.5mm厚硅鋼片疊成整個(gè)轉(zhuǎn)子的外表呈圓柱形安裝：鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上（2）轉(zhuǎn)子繞組分為籠型和繞線型兩類籠型轉(zhuǎn)子是一個(gè)自己短路的繞組。在轉(zhuǎn)子的每個(gè)槽里放上一根導(dǎo)體，在鐵心的兩端用端環(huán)連接起來，形成一個(gè)短路的繞組如果把轉(zhuǎn)子鐵心拿掉，剩下的繞組像個(gè)

7、松鼠籠子導(dǎo)條的材料有用銅的，也有用鋁的籠型轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子(a)銅導(dǎo)條(b)鋁導(dǎo)條（2）轉(zhuǎn)子繞組分為籠型和繞線型兩類繞線型轉(zhuǎn)子同定子繞組一樣，也分為三相，并且接成星形繞線型轉(zhuǎn)子繞線型異步電動(dòng)機(jī)接線圖外串電阻優(yōu)點(diǎn)改善電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能或調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速圖中：1-定子繞組2-轉(zhuǎn)子繞組3-集電環(huán)（滑環(huán)）4-電刷5-附加電阻A1A2B2B1C1C231452籠型電動(dòng)機(jī)與繞線型電動(dòng)機(jī)的比較籠型：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、工作可靠生產(chǎn)機(jī)械中使用最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)不能人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性繞線型：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴、維護(hù)工作量大轉(zhuǎn)子外加電阻可人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性只在要求起動(dòng)電流小，起動(dòng)轉(zhuǎn)距大或

8、需平滑調(diào)速的場(chǎng)合使用轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子風(fēng)扇風(fēng)扇=+軸承軸承轉(zhuǎn)子部件轉(zhuǎn)子部件各組成部分的作用4.1.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理1旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生2旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向3旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的級(jí)數(shù)4旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速5三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理6轉(zhuǎn)差率（1）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生（p = 1）imI0UiWiVitWiU1U2W1W2V1V2ViUi120sin120sinsinmWmVmUtIitIitIi定子三相繞組通入三相定子三相繞組通入三相交流電（星形聯(lián)接）交流電（星形聯(lián)接）（1）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生（p = 1）U1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W21n60NSNSNSt = 0t = 60t =

9、 90合成磁場(chǎng)方向向下合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)60合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)90結(jié)論：當(dāng)結(jié)論：當(dāng) p = 1時(shí)，時(shí)，電流電流變化變化一周一周，磁場(chǎng)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)360動(dòng)畫（2）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相電流的相序任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線（電路如圖）WiU1U2W1W2V1V2ViUi結(jié)論：任意結(jié)論：任意調(diào)換調(diào)換兩根兩根電源進(jìn)線電源進(jìn)線，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)（3）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)（p = 2）若定子每相繞組由兩個(gè)線圈串聯(lián)，繞組的首端之間互差60，將形成兩對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)(p = 2)（3）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)（p = 2）結(jié)論：當(dāng) p = 2時(shí)，電流變化一周，磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)180結(jié)論：當(dāng) p = 1時(shí)，電流變化一周，磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)

10、360t = 0t = 60t = 120t = 180動(dòng)畫結(jié) 論：定子三相對(duì)稱繞組流過三相對(duì)稱電流時(shí)會(huì)產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)的基波氣隙磁動(dòng)勢(shì)以及基波氣隙磁密并順著三相繞組中所流過電流的相序方向以同步轉(zhuǎn)速 n1 旋轉(zhuǎn)f1 定子電流頻率；p 極對(duì)數(shù)1160fn =p（4）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)數(shù)U1U2V2W1V1W2FF1nNS定子三相繞組通入三相交流電定子三相繞組通入三相交流電旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)右手定則右手定則Blv感應(yīng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì) E2電磁力電磁力F轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 n 勻速旋轉(zhuǎn)勻速旋轉(zhuǎn)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩T感應(yīng)電流感應(yīng)電流 I2旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)大?。捍笮。?160fnp方向：順時(shí)針方向：順時(shí)針

11、左手定則左手定則Bliv動(dòng)畫動(dòng)畫（5）三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理U1U2V2W1V1W2FF1nNSv動(dòng)畫動(dòng)畫（6） 轉(zhuǎn) 差 率轉(zhuǎn)差率是異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)基本變量切割磁力線是產(chǎn)生轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流和電磁轉(zhuǎn)矩的必要條件轉(zhuǎn)子必須與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)保持一定的速度差，才可能切割磁力線旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速用 n1 表示，稱為同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速用 n 表示轉(zhuǎn)差n = n1 - n異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 n 不可能達(dá)到同步轉(zhuǎn)速 n1一般總是略小于 n1“異步”二字就是由此而來的通常把異步電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速 n1 和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 二者之差與同步轉(zhuǎn)速n1的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用 s 表示，即11(45)nns=n1(1)ns n（6） 轉(zhuǎn)

12、差 率 轉(zhuǎn)差率的大小可轉(zhuǎn)差率的大小可反映電機(jī)的各種運(yùn)行情況反映電機(jī)的各種運(yùn)行情況（ 1 ）電動(dòng)運(yùn)行異步電機(jī)處于電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的特點(diǎn)： 0 n n1 0 s 1電磁轉(zhuǎn)矩 T 與轉(zhuǎn)速 n 方向相同異步電機(jī)定子從電源吸收電功率通過轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出機(jī)械功率n1NSn n1 s n1圖5.6 異步電動(dòng)機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài)(b) 發(fā)電運(yùn)行11(45)nns=n（ 3 ）制動(dòng)運(yùn)行（電磁制動(dòng)運(yùn)行）異步電機(jī)處于制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的特點(diǎn)：n 1電磁轉(zhuǎn)矩 T 與轉(zhuǎn)速 n 方向相反異步電機(jī)定子從電源吸收電功率轉(zhuǎn)子從外部吸收機(jī)械功率兩者都將變?yōu)殡姍C(jī)內(nèi)部的損耗n1NSn圖5.6 異步電動(dòng)機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài)(c) 制動(dòng)運(yùn)行11(45

13、)nns=n10 n n0n n10 s1s0s轉(zhuǎn)差率總結(jié)可見：可見：起動(dòng)瞬間起動(dòng)瞬間：n n = 0 = 0 時(shí)，時(shí)，s s = 1= 1；理想空載理想空載運(yùn)行時(shí)：運(yùn)行時(shí)：n n = = n n1 1 時(shí)，時(shí)，s s = 0= 0；發(fā)電發(fā)電運(yùn)行時(shí)運(yùn)行時(shí) n n n n1 1 時(shí)，時(shí)，s s 0 1 1。作為作為電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行：運(yùn)行：s s 的范圍在的范圍在 0 1 0 1 之間之間電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，s s 一般很小，大約在一般很小，大約在 0.005 0.06 0.005 0.0611(45)nns=n補(bǔ)充例題補(bǔ)充例題1 1 一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，定子繞組接到頻率一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)

14、，定子繞組接到頻率f f1 150Hz50Hz的三相對(duì)稱電源上，已知額定轉(zhuǎn)速的三相對(duì)稱電源上，已知額定轉(zhuǎn)速n nN N=960r/min=960r/min。求：求：1 1）該電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)）該電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)2 2）額定轉(zhuǎn)差率）額定轉(zhuǎn)差率3 3）轉(zhuǎn)速）轉(zhuǎn)速n=950r/minn=950r/min、 n=1000r/minn=1000r/min、 n=1040r/minn=1040r/min時(shí)的時(shí)的轉(zhuǎn)差率。轉(zhuǎn)差率。4.1.3 額定數(shù)據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌銘牌上標(biāo)明電機(jī)的型號(hào)、額定數(shù)據(jù)等三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)額定功率 PN ：指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)軸端輸出的機(jī)械功率，單位為W或k

15、W額定電壓 UN：指電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，加在定子繞組上的線電壓，單位為V額定電流 IN ：指電動(dòng)機(jī)在額定電壓下軸端輸出額定功率時(shí)，定子繞組中的線電流，單位為A額定功率 PN、額定電壓 UN、額定電流 IN之間關(guān)系為式中，N為交流電動(dòng)機(jī)的額定效率NNNNN3cosPU I三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)額定頻率 fN ：我國(guó)規(guī)定電網(wǎng)的頻率為50Hz，除出口電動(dòng)機(jī)外，國(guó)內(nèi)通用的異步電動(dòng)機(jī)的額定頻率都是50Hz額定功率因數(shù) cosN：指電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)定子側(cè)的功率因數(shù)額定轉(zhuǎn)速 nN ：指電動(dòng)機(jī)在額定頻率、額定電壓下，且軸端輸出額定功率時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，單位為 r/min此外，銘牌上還標(biāo)明定子繞組接法、絕緣等級(jí)、

16、防護(hù)等級(jí)、冷卻方式和重量等三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)對(duì)于繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，還要標(biāo)明轉(zhuǎn)子繞組接法轉(zhuǎn)子額定電壓 E2N指定子繞組加額定電壓，轉(zhuǎn)子繞組開路時(shí)集電環(huán)間的線電壓轉(zhuǎn)子額定電流 I2N指額定運(yùn)行狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子繞組短路時(shí)集電環(huán)之間流過的線電流根據(jù)電機(jī)的銘牌進(jìn)行定子接線如果電動(dòng)機(jī)定子繞組有六根引出線，并已知其首、末端，分幾種情況討論當(dāng)電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)明“電壓380/220V，接法Y/”時(shí)，這種情況下，究竟是接成Y或，要看電源電壓（線電壓）的大小。如果電源電壓為380V，則接成Y接；電源電壓為220V時(shí)，則接成接當(dāng)電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)明“電壓380V，接法時(shí)”時(shí)，則只有這一種接法。但是在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中，可

17、以接成Y接，接在380V電源上，起動(dòng)完畢，恢復(fù)接法對(duì)有些高壓電動(dòng)機(jī)，往往定子繞組有三根引出線，只在電源電壓符合電動(dòng)機(jī)銘牌電壓值，便可使用鐵心長(zhǎng)度代號(hào)：鐵心長(zhǎng)度代號(hào)：L；M；S異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)電機(jī)產(chǎn)品的型號(hào)一般采用大寫印刷體的漢語拼音字母電機(jī)產(chǎn)品的型號(hào)一般采用大寫印刷體的漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組成。其中漢語拼音字母是根據(jù)電機(jī)的和阿拉伯?dāng)?shù)字組成。其中漢語拼音字母是根據(jù)電機(jī)的全名稱選擇有代表意義的漢字，再用該漢字的第一個(gè)全名稱選擇有代表意義的漢字，再用該漢字的第一個(gè)拼音字母組成。例如拼音字母組成。例如Y Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)表示如下：系列三相異步電動(dòng)機(jī)表示如下： Y 2 - 100 Y 2 - 1

18、00 L 1 - 2L 1 - 2異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)序號(hào)：設(shè)計(jì)序號(hào)：1；2；3機(jī)座中心高機(jī)座中心高(mm)極數(shù)：極數(shù)：2；4機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)：機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)：1-長(zhǎng)；長(zhǎng)；2-短短常見的國(guó)產(chǎn)異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品系列Y系列為小型鼠籠全封閉自冷式三相異步電動(dòng)機(jī)。用于金屬切削機(jī)床、通用機(jī)械、礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等。也可用于拖動(dòng)靜止負(fù)載或慣性負(fù)載較大的機(jī)械，如壓縮機(jī)、傳送帶、磨床、錘擊機(jī)、粉碎機(jī)、小型起重機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械等JQ2 和 JQO2系列是高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)，用在起動(dòng)靜止負(fù)載或慣性負(fù)載較大的機(jī)械上。JQ2 是防護(hù)式，JQO2是封閉式的JS系列是中型防護(hù)式三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)JR系列是防護(hù)式三相繞線式異步電動(dòng)

19、機(jī)。用在電源容量小、不能用同容量鼠籠式電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械上常見的國(guó)產(chǎn)異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品系列JSL2 和 JRL2系列是中型立式水泵用的三相異步電動(dòng)機(jī)，其中JSL2 是鼠籠式，JRL2是繞線式JZ2 和 JZR2系列是起重和冶金用的三相異步電動(dòng)機(jī)，JZ2是鼠籠式，JZR2是繞線式JD2 和 JDO2系列是防護(hù)式和封閉式多速異步電動(dòng)機(jī)BJO2 系列是防爆式鼠籠異步電動(dòng)機(jī)JPZ系列是旁磁式制動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)JZZ系列是錐形轉(zhuǎn)子制動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)JZT系列是電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)其他類型的異步電動(dòng)機(jī)可參閱產(chǎn)品目錄4.1.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路1等效電路和基本方程式（1）等效電路（2）基本方程式11IR11E2

20、2IR22E)(1三相系統(tǒng)U)(I三三相相系系統(tǒng)統(tǒng)1)(I多相系統(tǒng)多相系統(tǒng)21F2F0F01EsE2s2111w1022w20E = -j4.44f N kE= -j4.44f N k111E= -jI X2222jsXRjXRZ2ss6011121160p(n - n)n - npnf = sfn512100mmmE = - I (R + jX)= - I Z()120F + F = F(5 -18)102F = F +(-F )( 5 -19)021IkIIi. ., ,; ;, ,: : :主磁通的影響主磁通的影響用來抵消轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)對(duì)用來抵消轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)對(duì)即即它用平衡轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)它用平衡轉(zhuǎn)子

21、磁動(dòng)勢(shì)另一個(gè)是負(fù)載分量，另一個(gè)是負(fù)載分量，產(chǎn)生氣隙主磁通產(chǎn)生氣隙主磁通由它由它一個(gè)是勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)一個(gè)是勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)個(gè)分量個(gè)分量定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)包括兩定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)包括兩表明表明0F2F4 4、電動(dòng)勢(shì)平衡方程、電動(dòng)勢(shì)平衡方程根據(jù)基爾霍夫電壓定律可寫出定、轉(zhuǎn)子側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程：根據(jù)基爾霍夫電壓定律可寫出定、轉(zhuǎn)子側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程：111111111U = -E + I R + jI X = -E + I Z222222220ssss= E - I R - jI X= E + I Z:kEE:e之之比比稱稱為為電電動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)比比與與轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子不不轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)電電動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)其其中中21221121wwekNkNEEk（

22、1）等效電路異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)情況下經(jīng)過轉(zhuǎn)子頻率、轉(zhuǎn)子繞組折算之后得到的T形等效電路如下圖所示：1 - 定子2 - 轉(zhuǎn)子 - 折算值1jX1RmRmjX21sRs2jX2R0I1I1U12EE2I圖5.19 三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí) T 形等效電路（2）基本方程式和上圖所對(duì)應(yīng)基本方程式為：11111()UEI RjX 10()mmEIRjX 120III21EE222()(552)RIjXs222221()sEIRRjXs簡(jiǎn)化等效電路把勵(lì)磁支路移到輸入端混聯(lián)支路 并聯(lián)支路T 形等效電路 簡(jiǎn)化等效電路圖5.22 三相異步電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)化等效電路1jX1RmRmjX21sRs2jX2R1I1U0I2I1R1

23、jX簡(jiǎn)化等效電路設(shè)簡(jiǎn)化等效電路的勵(lì)磁電流為 轉(zhuǎn)子電流為 由簡(jiǎn)化等效電路圖可以很方便地算出：0I2I1011(557)()()mmUIRRj XX122112(558)()()UIRRj XXs簡(jiǎn)化等效電路實(shí)際應(yīng)用表明對(duì)于大中型電機(jī)用簡(jiǎn)化等效電路算出的定、轉(zhuǎn)子電流及勵(lì)磁電流與用圖5.19 所示 T 形等效電路算出的值相當(dāng)接近但對(duì)小容量異步電動(dòng)機(jī)，其誤差稍大4.1.5三相 異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩1 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率難點(diǎn)2 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩難點(diǎn)1. 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率三相異步電動(dòng)機(jī)（感應(yīng)電動(dòng)機(jī)）穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)定子繞組從電源輸入的電功率為式中，U1 定子繞組相電壓I1 定子繞組相電流 功率因數(shù)定

24、子銅損耗 pCu1 為式中，R1 定子繞組每相電阻11 113cos(421)PU I1cos2Cu1113(422)pI R電動(dòng)機(jī)的鐵損耗 pFe一小部分消耗在磁路的鐵心中即磁滯和渦流損耗稱為鐵損耗 pFe正常運(yùn)行情況下的異步電動(dòng)機(jī)由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速再加上轉(zhuǎn)子鐵心和定子鐵心材料都是由硅鋼片疊成所以轉(zhuǎn)子鐵損耗 pFe2 很小，可忽略不計(jì)因此，電動(dòng)機(jī)的鐵損耗只有定子鐵損耗 pFe12FeFe103(561)mppI R電磁功率 PM因?yàn)槎ā⑥D(zhuǎn)子之間沒有電路上的直接聯(lián)系PM 是通過電磁感應(yīng)向轉(zhuǎn)子電路傳送的所以稱為電磁功率從圖4.14所示的等效電路可以看出：傳輸給轉(zhuǎn)子回路的電磁功率等于轉(zhuǎn)子回路

25、全部電阻上的損耗M1Cu1FePPpp222213()sIRRs2223(424)RIs轉(zhuǎn)子銅損耗 pCu2與機(jī)械功率Pm轉(zhuǎn)子繞組銅損耗 pCu2 為傳輸給電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的機(jī)械功率 Pm機(jī)械功率 Pm 實(shí)際上就是mMCu2PPp222(1)3sIRsM(1)(566)s P2Cu2223pI RM(565)sP等效電阻 上的功率21sRs22M23RPIs22222233RII Rs222M3I RsP222(1)3RsIs電磁功率、轉(zhuǎn)子銅損耗和機(jī)械功率之間的關(guān)系從上式可以看出電磁功率、轉(zhuǎn)子銅損耗和機(jī)械功率之間存在一定的比例關(guān)系即2Cu222M3(565)pI RsPmMCu2M(1)(566)

26、PPps PMCu2m:1: :(1)(567)PpPss機(jī)械損耗 pm附加損耗 ps三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)存在著軸承以及風(fēng)扇等摩擦阻轉(zhuǎn)矩它也要損耗一部分功率這部分功率為機(jī)械損耗，用 pm 表示由于異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子開槽和諧波磁動(dòng)勢(shì)的存在還要產(chǎn)生一些附加損耗，用 ps 表示對(duì)中小型異步電動(dòng)機(jī)，滿載時(shí) ps 可達(dá)額定輸出功率的1% 3%對(duì)于大型異步電動(dòng)機(jī)，ps 約為額定輸出功率的0.5%電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上輸出的功率 P2三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上輸出的功率 P2 P2 = Pm （pmps） (5-68)通過以上分析可知三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)從電源輸入電功率 P1到轉(zhuǎn)軸上輸出功率 P2 的傳遞過程為 P2 =

27、PM pCua2 （pmps） = P1 pCu1 pFe pCu2 （pmps） (5-69)異步電動(dòng)機(jī)的功率和損耗有：異步電動(dòng)機(jī)的功率和損耗有：輸入功率輸入功率1 11 11 11 1c co os sI I3 3U UP P定子鐵損定子鐵損mm2 20 0F Fe eR R3 3I Ip p電磁功率電磁功率s sR R3 3I Ip pp pP PP P 2 2 2 22 2F Fe ec cu u1 11 1M M機(jī)械功率機(jī)械功率MCuMmPsRssIpPP)1 (1322 22輸出功率輸出功率smmppPP2定子銅損定子銅損1 12 21 1c cu u1 1R R3 3I Ip p

28、轉(zhuǎn)子銅損轉(zhuǎn)子銅損MsP 2 2 2 22 22 22 22 2c cu u2 2R R3 3I IR R3 3I Ip p三相異步電動(dòng)機(jī)的功率流程圖Pm機(jī)械功率PM電磁功率P1輸入電功率P2輸出機(jī)械功率11 113cosPU I定子銅損耗2Cu1113pI R鐵損耗2FeFe103mppI R22M1Cu1Fe23RPPppIs2mMCu222M13(1)sPPpIRs Ps2Cu222M3pI RsP轉(zhuǎn)子銅損耗p0 = pmps空載損耗2mms()PPpp在等效電路上表示功率和損耗在等效電路上表示功率和損耗：1R1X2R2X21Rss1U1I0I2ImRmX1cupFep1P2cupMPmP

29、直流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)運(yùn)行的功率流程圖P1 = U IaPM = Ea Ia = TP2 = T2pCua = Ia2 Rap0 = pmpFe輸出機(jī)械功率電磁功率輸入電功率電樞回路總銅損耗空載損耗例題4-1例題4-1 一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)額定功率 PN = 75 kW，額定電壓 UN = 380 V額定轉(zhuǎn)速 nN = 1 486 r/min，定子 形聯(lián)結(jié)已知定子每相電阻 R1 = 0.077 96 ，每相漏電抗 X1 = 0.301 4 勵(lì)磁電阻 Rm = 0.798 ，勵(lì)磁電抗 Xm = 16.96 轉(zhuǎn)子每相電阻 = 0.046 2 ，每相漏電抗 = 0.655 2 試用 T 形等效電路計(jì)算額定負(fù)載

30、運(yùn)行時(shí)：（1）定子電流；（2）輸入功率；（3）電磁功率；（4）轉(zhuǎn)子電流；（5）定子銅損耗；（6）鐵損耗；（7）轉(zhuǎn)子銅損耗；（8）機(jī)械功率。2R2X例題4-1解：額定轉(zhuǎn)差率為式中，n1 為同步轉(zhuǎn)速，判斷為 n1 = 1 500 r/minT 形等效電路各部分阻抗的計(jì)算1N11 500 1 4860.009 3331 500nnsn22N20.046 20.655 20.009 3334.950.655 24.993 7.54ZRsjXjjmmm0.79816.9616.98 87.3ZRjXj例題4-1m2m2m216.98 87.34.993 7.54/ /0.79816.964.950.65

31、5 284.78 94.844.575 22.9118.53 71.934.2141.781Z ZZZjjZZj1m2/ /0.077 960.301 44.2141.7814.2922.082 44.77 25.88ZZZZjjj例題4-1（1）定子相電流為定子線電流為（2）輸入功率為11380 0= 79.66 (-25.88 ) A4.77 25.88UIZL13379.66 =138 AII11 113cos3 380 79.66 cos25.88=81.7 kWPU I 例題4-1定子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：勵(lì)磁電流為（3）轉(zhuǎn)子電流為10m364.4= 21.46 A16.98EIZ111138

32、0 079.66 ( 25.88 )0.311 3 75.5=16.07j18.89380 = 364.4 2.97VEUI Z 1110.077 960.301 40.311 3 75.5ZRjXj21222364.4 2.97= 72.98 ( 4.57 ) A4.993 7.54EEIZZ 例題4-1（4）電磁功率為（5）定子銅損耗為（6）鐵損耗為222M2N0.046 233 72.98W = 79.1 kW0.009 333RPIs 22Cu11133 79.660.077 96W =1 484 WpI R 2Fe0m33 21.460.798 =1 103 WpI R 2例題4-1（7）轉(zhuǎn)子銅損耗為（8）機(jī)械功率22Cu22233 72.980.046 2 = 738.2 WpIR 2Nm22N21310.009 3333 72.980.046 2 = 78.36 kW0.009 333sPIRs 2. 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩式中， Pm 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率T 電磁轉(zhuǎn)矩 軸角速度上式兩邊同除以m(570)PT2mS()(568)PPppms2m