第五章 感應電動機 2008

1、第五章第五章 感應電機的穩(wěn)態(tài)分析感應電機的穩(wěn)態(tài)分析5.1 感應電機感應電機的結(jié)構(gòu)和運行狀的結(jié)構(gòu)和運行狀態(tài)態(tài)5.2 三相感應三相感應電動機的磁動電動機的磁動勢和磁場勢和磁場5.3 三相感三相感應電動機的電應電動機的電壓方程和等效壓方程和等效電路電路5.4 感應電感應電動機的功率方動機的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程程和轉(zhuǎn)矩方程5.5 感應感應電動機參電動機參數(shù)的測定數(shù)的測定5.8 感應電動機的工作特性感應電動機的工作特性5.6 感應動機感應動機 的轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率曲線轉(zhuǎn)差率曲線本章主要研究本章主要研究定、轉(zhuǎn)子間靠電磁感應作用，在轉(zhuǎn)子內(nèi)感應電流以實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)接的感應電機。感應電機一般都用作電動機，在少數(shù)場合

2、下，亦有用作發(fā)電機的。本章先說明空載和負載時三相感應電動機內(nèi)的磁動勢和磁場，然后導出感應電動機的基本方程和等效電路，接著分析它的運行特性和起動，調(diào)速問題。 5.15.1 感應電機的結(jié)構(gòu)和運行狀態(tài)感應電機的結(jié)構(gòu)和運行狀態(tài)一、感應電機的結(jié)構(gòu)一、感應電機的結(jié)構(gòu)感應電機感應電機定子繞組定子繞組定子鐵心定子鐵心轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子機座機座籠型，籠型，結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組繞線型，繞線型，結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)定子定子二、感應電機的運行狀態(tài)二、感應電機的運行狀態(tài) 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速ns與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差稱為轉(zhuǎn)之差稱為轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)差差轉(zhuǎn)差n與同步轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速ns的比值稱為轉(zhuǎn)差的比值稱為轉(zhuǎn)差率，

3、用率，用s表示，即：表示，即： 轉(zhuǎn)差率是表征感應電機運行狀態(tài)的一個基本轉(zhuǎn)差率是表征感應電機運行狀態(tài)的一個基本變量。按照轉(zhuǎn)差率的正負和大小，感應電機變量。按照轉(zhuǎn)差率的正負和大小，感應電機有電動機、發(fā)電機和電磁制動三種運行狀態(tài)，有電動機、發(fā)電機和電磁制動三種運行狀態(tài)， s = (ns-n) / ns例題例題三、額定值三、額定值 額定功率額定功率PN：單位為千瓦：單位為千瓦(kw) 定子額定電壓定子額定電壓UN：單位為伏：單位為伏(v) 定子額定電流定子額定電流IN ：單位為安：單位為安(A) 額定頻率額定頻率fN ：我國工頻規(guī)定為：我國工頻規(guī)定為50赫赫(Hz) 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN ：單位為轉(zhuǎn)分

4、：單位為轉(zhuǎn)分(rmin)5.2 三相感應電動機的磁動勢和磁場三相感應電動機的磁動勢和磁場一、空載運行時的磁動勢和磁場一、空載運行時的磁動勢和磁場 空載運行時的磁動勢空載運行時的磁動勢 空載運行時。定子磁動勢基本上就是產(chǎn)生氣隙主磁場的激磁磁動勢，空載時的定子電流就近似等于激磁電流。計及鐵心損耗時，磁場在空間滯后于磁動勢以鐵心損耗角，如圖如圖5-6所示。所示。主磁通和激磁阻抗主磁通和激磁阻抗 氣隙中的主磁場以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，主磁氣隙中的主磁場以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，主磁通中通中m將在定子每相繞組中感生電動勢將在定子每相繞組中感生電動勢E1 主磁通是通過氣隙并同時與定、轉(zhuǎn)子繞組主磁通是通過氣隙并同時與定、

5、轉(zhuǎn)子繞組相交鏈的磁通，它經(jīng)過的磁路相交鏈的磁通，它經(jīng)過的磁路(稱為主磁路稱為主磁路)包括氣隙、定子齒、定子軛、轉(zhuǎn)于齒、轉(zhuǎn)包括氣隙、定子齒、定子軛、轉(zhuǎn)于齒、轉(zhuǎn)子軛等五部分子軛等五部分如如圖圖5-7所示。若主磁路的所示。若主磁路的磁化曲線用一條線性化的磁化曲線來代替，磁化曲線用一條線性化的磁化曲線來代替，則主磁通將與激磁電流成正比；于是可認則主磁通將與激磁電流成正比；于是可認為為E1與與Im之間具有下列關系：之間具有下列關系： 1111144. 4wkNfjE )(1mmmmmjXRIZIE 定子漏磁通和漏抗定子漏磁通和漏抗 定子漏磁通又可分為槽漏磁、端部漏磁和諧定子漏磁通又可分為槽漏磁、端部漏磁

6、和諧波漏磁等三部分，圖波漏磁等三部分，圖5-8a和和b分別示出了槽分別示出了槽漏磁和端部漏磁的示意圖。定子漏磁通漏磁和端部漏磁的示意圖。定子漏磁通1將在定子繞組中感應漏磁電動勢將在定子繞組中感應漏磁電動勢E1。把。把E1作為負漏抗壓降來處理，可得作為負漏抗壓降來處理，可得 121111111122NfLfXXIjE二、負載運行時的轉(zhuǎn)子磁動勢和磁動勢方程二、負載運行時的轉(zhuǎn)子磁動勢和磁動勢方程 轉(zhuǎn)子磁動勢轉(zhuǎn)子磁動勢 當電動機帶上負載時，轉(zhuǎn)子感應電動當電動機帶上負載時，轉(zhuǎn)子感應電動勢和電流的頻率勢和電流的頻率f2應為應為 轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動勢轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動勢F2相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為相對于轉(zhuǎn)

7、子的轉(zhuǎn)速為n：，：， 而轉(zhuǎn)子本身又以轉(zhuǎn)速而轉(zhuǎn)子本身又以轉(zhuǎn)速n在旋轉(zhuǎn)，因此從定子側(cè)在旋轉(zhuǎn)，因此從定子側(cè)觀察時，觀察時，F(xiàn)2在空間的轉(zhuǎn)速應為在空間的轉(zhuǎn)速應為 定子和轉(zhuǎn)子磁動勢之間的速度關系，如圖定子和轉(zhuǎn)子磁動勢之間的速度關系，如圖5-9所示。所示。圖圖5-10表示三相繞線型轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子磁動勢的空間相表示三相繞線型轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子磁動勢的空間相位。位。nsnpsfpfns 1226060ssnnnnnn )(126060)(sfnnnpnnnpfssss 轉(zhuǎn)子反應轉(zhuǎn)子反應 負載時轉(zhuǎn)子磁動勢的基波對氣隙磁場的影響，稱為轉(zhuǎn)子反應.轉(zhuǎn)子反應有兩個作用：其一是使氣隙磁場的大小和空間相位發(fā)生變化，從而引起定子感應電動

8、勢和定子電流發(fā)生變化。 轉(zhuǎn)子磁動勢的另一個作用是，它與主磁場相互作用，產(chǎn)生所需要的電磁轉(zhuǎn)矩，以帶動軸上的機械負載這兩個作用合在一起，體現(xiàn)了通過電磁感應作用，實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的機理。LmIII11 21FFL 負載時的磁動勢方程負載時的磁動勢方程 負載時，定子磁動勢負載時，定子磁動勢F1，可，可以分成兩部分：一部分是產(chǎn)生主磁通的激磁磁動勢以分成兩部分：一部分是產(chǎn)生主磁通的激磁磁動勢Fm ,另一部分是抵消轉(zhuǎn)子磁動勢的負載分量另一部分是抵消轉(zhuǎn)子磁動勢的負載分量- F2，即即 負載時電動機的激磁磁動勢是定、轉(zhuǎn)子繞組的合成負載時電動機的激磁磁動勢是定、轉(zhuǎn)子繞組的合成磁動勢。上式亦可以改寫為磁動勢。上式亦

9、可以改寫為 圖圖5-11示出了負載時定、轉(zhuǎn)子磁動勢間的關系，以示出了負載時定、轉(zhuǎn)子磁動勢間的關系，以及定子電流與激磁電流和轉(zhuǎn)于電流的關系。及定子電流與激磁電流和轉(zhuǎn)于電流的關系。mFFF 21 IIIm21kIiI.22 kNmkNmkwwi222111 5.3 三相感應電動機的電壓方程和等效電路三相感應電動機的電壓方程和等效電路一、電壓方程一、電壓方程 定子電壓方程定子電壓方程 mmijwijwijwZIEEjXRIUeEjXReIeU11111111111)()(111 轉(zhuǎn)子電壓方程轉(zhuǎn)子電壓方程 mwskNsfE 221244. 4mwkNfE 221244. 422sEEs ijwijwi

10、jweEjXReIeU11111111)( 22122222sXLsfLfXs)(2222 jsXRIEss圖圖5-12表示電壓方程相應的定、轉(zhuǎn)子的耦合電路圖表示電壓方程相應的定、轉(zhuǎn)子的耦合電路圖 )( E E )( ssssssmmXIjEEIFFFXIjEEI1222222211111111 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子定定子子二、等效電路二、等效電路 圖圖5-13表示頻率歸算后，感應電動機定、轉(zhuǎn)表示頻率歸算后，感應電動機定、轉(zhuǎn)子的等效電路圖；圖中定子和轉(zhuǎn)子的頻率均子的等效電路圖；圖中定子和轉(zhuǎn)子的頻率均為為f1，轉(zhuǎn)子電路中出現(xiàn)了一個表征機械負載，轉(zhuǎn)子電路中出現(xiàn)了一個表征機械負載的等效電阻。的等效電阻。)(22

11、2211 jXsReIeEtjwtjw)(2222 jXsRIE 頻率歸算頻率歸算圖圖5-14表示頻率和繞組歸算后定、轉(zhuǎn)子的耦表示頻率和繞組歸算后定、轉(zhuǎn)子的耦合電路圖合電路圖 。 pIkNmpIkNmww 222221119 . 029 . 02 2222112221112222 EkEkNkNEkIIkNmkNmIewwiww 221222IEmIEm22212222RImRIm 222122222121XImXIm繞組歸算繞組歸算T型等效電路和相量圖型等效電路和相量圖 根據(jù)上式即可畫出感應電動機的根據(jù)上式即可畫出感應電動機的T形等效電形等效電路，如圖路，如圖5-15 所示。圖所示。圖5-1

12、6表示與基本方程表示與基本方程相對應的相量圖相對應的相量圖 。mmmIIIZIEE)jXsR(IEE)jXR(IU2121222111111經(jīng)過歸算，感應電動機的電壓方程和磁動經(jīng)過歸算，感應電動機的電壓方程和磁動勢方程成為，勢方程成為，近似等效電路近似等效電路由此即可畫出形近似等效電路，如圖517所示。 211221211212221111,ZZcZUZZZIIZcZUZZZIIZZZZZUImmmmmmm 02121ZZZZ，近似取)(,212112 IIIZcZUImmmmZZUZcUI1115.4 感應電動機的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程感應電動機的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程一、功率方程，電磁功率和轉(zhuǎn)換功

13、率一、功率方程，電磁功率和轉(zhuǎn)換功率 感應電動機從電源輸人的電功率：感應電動機從電源輸人的電功率： 消耗于定子繞組的電阻而變成銅耗：消耗于定子繞組的電阻而變成銅耗： 消耗于定子鐵心變?yōu)殍F耗：消耗于定子鐵心變?yōu)殍F耗： 借助于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的作用，從定子通過氣隙傳送到轉(zhuǎn)子，這借助于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的作用，從定子通過氣隙傳送到轉(zhuǎn)子，這部分功率稱為電磁功率：部分功率稱為電磁功率： 寫成方程式時有：寫成方程式時有： 12111RImPcu11111cos IUmP mmFeRImP21 sRImIEmPe22212221cos eFeCuPPPP 11 正常運行時，轉(zhuǎn)差率很小，轉(zhuǎn)于中磁通的變化頻正常運行時，轉(zhuǎn)差

14、率很小，轉(zhuǎn)于中磁通的變化頻率很低，通常僅率很低，通常僅13Hz，所以轉(zhuǎn)子鐵耗一般可略，所以轉(zhuǎn)子鐵耗一般可略去不計。因此，從傳送到轉(zhuǎn)子的電磁功率中扣除去不計。因此，從傳送到轉(zhuǎn)子的電磁功率中扣除轉(zhuǎn)子銅耗后，可得轉(zhuǎn)換為機械能的總機械功率轉(zhuǎn)子銅耗后，可得轉(zhuǎn)換為機械能的總機械功率(即即轉(zhuǎn)換功率）轉(zhuǎn)換功率） 用電磁功率表示時，上式亦可改寫成用電磁功率表示時，上式亦可改寫成 從從P中再扣除轉(zhuǎn)子的機械損耗中再扣除轉(zhuǎn)子的機械損耗p和雜散損耗和雜散損耗p，可得轉(zhuǎn)子軸上輸出的機械功率可得轉(zhuǎn)子軸上輸出的機械功率P2，即，即 圖圖5-18表示相應的功率圖。表示相應的功率圖。22212Cuen22212CuRss1ImP

15、PPRImPPsPsPPneCu)1(,2 )(2 ppPPnn二、轉(zhuǎn)矩方程和電磁轉(zhuǎn)矩二、轉(zhuǎn)矩方程和電磁轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)矩方程轉(zhuǎn)矩方程 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 22020,PTppTPTTTTnee222222222221coscos21wmmweseekNpmCICIkNpmTPPT 例題例題 1X1R 2X 2R mR21Rss mX1U10I2I10IIm一、空載試驗等效電路02 ImRRR10mXXX1010XXXm一、空載試驗一、空載試驗 空載試驗的目的是確定電動機的激磁參數(shù)空載試驗的目的是確定電動機的激磁參數(shù)Rm、Xm，以及鐵耗以及鐵耗pFe和機械損耗和機械損耗p. 如圖如圖)(110UfP )

16、(110UfI 1010,PI1UOl鐵耗和機械損耗鐵耗和機械損耗 分離分離 如圖如圖FeP P1210103RIP 21UO空載功率減去定子銅耗，即得鐵耗和機械損耗兩項之和 ppRImPFe1210110鐵耗與電壓的平方成正比機械損耗與電壓無關R1用萬用表測5.5 感應電動機參數(shù)的測定 參數(shù)計算參數(shù)計算 激磁電阻激磁電阻 空載電抗空載電抗 激磁電抗激磁電抗 ppRImPFe12101110XXXm2101ImpRFem20210220200RIURZX 計算所采用的值是在額定電壓下的值二、堵轉(zhuǎn)試驗 短路特性短路特性kI1kP1kkPI11,1U)(1Uf 短路特性短路特性kkPI11,計算所

17、采用的值是在額定電流下的值1R 1X 2X2R mRmX堵轉(zhuǎn)實驗等效電路kI11U 短路特性短路特性短路短路 參數(shù)計算參數(shù)計算 堵轉(zhuǎn)堵轉(zhuǎn)(1)時的等效電路如圖所示時的等效電路如圖所示kkmmkkkkkkkkkjXRXXjRjXRjXjXRZRZXImPRIUZ )()( , ,222211222111111R 1X 2X2R mRmX22222222212222221)()( XXRXXXRXXXXXRXRRRmmmkmmk參數(shù)計算 堵轉(zhuǎn)(1)時的等效電路1R 1X 2X2R mRmX002100121XXXXXXXXXRRRkikikk)(20022XXXRXXkkkikI11U221212

18、kkmXXXRRRZZ大型感應電動機5.6 感應電動機的轉(zhuǎn)矩感應電動機的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率曲線轉(zhuǎn)差率曲線一、轉(zhuǎn)矩一、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率特性轉(zhuǎn)差率特性 如圖如圖525所示所示 2212212211cXXsRcRsRUmTse 感應電動機的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率曲線2212212211XcXsRcRsRUmTse-0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1.01.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 Tes電動機發(fā)電機smTmax二、二、最大轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 起動轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩)()()(max2121122121121121222121222XXUmcXXRRcUmTXXRcXXRcRss

19、sm 2212212211)()(cXXcRRRUmTsst )()()(max2121122121121121222121222XXUmcXXRRcUmTXXRcXXRcRsssm-0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1.01.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 TessmTmax臨界轉(zhuǎn)差率正比與轉(zhuǎn)子電阻Tmax正比與電壓的平方 感應電機的最大轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，感應電機的最大轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，與定、轉(zhuǎn)子漏抗之和近似成反比；與定、轉(zhuǎn)子漏抗之和近似成反比； 最大轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)子電阻值無關，臨界轉(zhuǎn)差最大轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)子電阻值無關，臨界轉(zhuǎn)差則與轉(zhuǎn)于電阻則與轉(zhuǎn)于電阻 2成正

20、比：成正比： 2增大增大 時，時，增大，增大，但但max保持不變，此時保持不變，此時曲線的最大值將向曲線的最大值將向左偏移左偏移,如圖如圖5-26所示。所示。轉(zhuǎn)子電阻變化時的Te-s曲線maxT1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 300250200150100 50 02R2R 2R 2R 2222RRRR 起動轉(zhuǎn)矩臨界轉(zhuǎn)差率正比與轉(zhuǎn)子電阻起動轉(zhuǎn)矩等于最大轉(zhuǎn)矩當轉(zhuǎn)子電阻為2R )()()(max2121122121121121222121222XXUmcXXRRcUmTXXRcXXRcRsssm電壓變化-0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1.01.0 0.8 0.6 0.4 0.

21、2 0 TesTmax正比與電壓的平方三、轉(zhuǎn)矩三、轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速特性(機械特性機械特性) 把轉(zhuǎn)矩把轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率曲線轉(zhuǎn)差率曲線T。= f(s)的縱、橫坐標對的縱、橫坐標對調(diào)，井利用調(diào)，井利用n=ns(1-s)把轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)換為對應的轉(zhuǎn)速把轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)換為對應的轉(zhuǎn)速n,就可以得到轉(zhuǎn)矩就可以得到轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速特性n= f()如圖如圖5-27所示所示。 例題例題5.8 感應電動機的工作特性感應電動機的工作特性一、工作特性一、工作特性 在額定電壓和額定頻率下，電動機的轉(zhuǎn)速在額定電壓和額定頻率下，電動機的轉(zhuǎn)速n、電磁轉(zhuǎn)、電磁轉(zhuǎn)矩矩、定于電流、定于電流I1、功率因數(shù)、功率因數(shù)cos1效率效率與輸出功率與輸出功

22、率P2的關系曲線的關系曲線n, ，I1, cos1, = f(P2) 稱為感應電動機稱為感應電動機的工作特性。的工作特性。 圖圖5-28表示一臺表示一臺10kW的三相感應電動機的轉(zhuǎn)速特性的三相感應電動機的轉(zhuǎn)速特性和定子電流特性電磁轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)和效率特性和定子電流特性電磁轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)和效率特性如圖如圖5-29所示所示。 由于感應電動機的效率和功率因數(shù)都在額定負載附由于感應電動機的效率和功率因數(shù)都在額定負載附近達到最大值，因此選用電動機時應使電動機的容量與負近達到最大值，因此選用電動機時應使電動機的容量與負載相匹配，以使電動機經(jīng)濟、合理和安全地使用。載相匹配，以使電動機經(jīng)濟、合理和安全地使用。

23、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 ；(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。spfn1601、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 1雙繞組變極雙繞組變極2 2單繞組變極單繞組變極2、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通常希望電動機的主磁通 m m保持不保持不變變，因為增大m將引

24、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)控制方式恒壓頻比時的機械特性恒壓頻比時的機械特性sm21 0TstTmTems n0n1smr2Tst23、改變外施電壓調(diào)速負載轉(zhuǎn)矩負載轉(zhuǎn)矩T保持不變保持不變 當外施電壓U1下降為額定值的x倍時，s增加原有值的1/x2倍。 例：當U1從UN降低至0.8UN時，轉(zhuǎn)差率便由原來的s1=ab，增加至s2ac，s2應為s1的1/0.821.56倍。 普通鼠籠式異步電動機額定轉(zhuǎn)差率很小，設s0.04則s20.0625，電動機的轉(zhuǎn)速便

25、由0.96n1，下降到0.9375n1，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)速方法。感應電動機降壓時的人為機械特性感應電動機降壓時的人為機械特性snsm10TLUN0TstTmaxTemn1A0.8UN0.64Tst0.64Tmax3、線繞轉(zhuǎn)子異步電動機調(diào)速1.1.在轉(zhuǎn)子回路中接入變阻器調(diào)速在轉(zhuǎn)子回路中接入變阻器調(diào)速 線繞轉(zhuǎn)子異步電機轉(zhuǎn)子回路中接入變阻器可以改變異步電動機的機械特性2.2.串級調(diào)速串級調(diào)速 線繞轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子回路中接入附加電勢實現(xiàn)調(diào)速轉(zhuǎn)子回路串電阻時的機械特性轉(zhuǎn)子回路串電阻時的機械特性r2+Rs3Tst2sm2r2+Rs2Tst1sm1r2+Rs11 0TstTm

26、Tems n0n1smr21.1.在轉(zhuǎn)子回路中接入變阻器調(diào)速在轉(zhuǎn)子回路中接入變阻器調(diào)速機械特性變軟部分功率消耗在轉(zhuǎn)子串聯(lián)的電阻上，效率降低。部分功率消耗在轉(zhuǎn)子串聯(lián)的電阻上，效率降低。當負載轉(zhuǎn)矩保持不變，接入變阻器后轉(zhuǎn)子電流及轉(zhuǎn)子電流的功率因數(shù)均保持不變，定子電流及輸入功率也保持不變，而轉(zhuǎn)速下降，導致轉(zhuǎn)子銅耗增大，輸出功率下降，效率也隨之降低。機械特性變軟,負載變化時轉(zhuǎn)速將發(fā)生顯著變化.恒轉(zhuǎn)矩srrrssrrsr2222,即：2.2.串級調(diào)速串級調(diào)速 當轉(zhuǎn)子回路串入與轉(zhuǎn)子電勢sE2頻率相同而相位相反的附加電勢Ef后，轉(zhuǎn)子電流I22 222 222xsrEsEIf感應電動機的轉(zhuǎn)矩感應電動機的轉(zhuǎn)矩-

27、轉(zhuǎn)差率曲線轉(zhuǎn)差率曲線 sn0nNsNnmsm10TNTstTmaxTemABCD定子串接電抗器時的機械特性定子串接電抗器時的機械特性1 0TmTemsms n0n1Tmxstsm籠型繞組籠型繞組返回導條導條端環(huán)端環(huán)返回返回風葉風葉鐵心鐵心繞組繞組滑環(huán)滑環(huán)軸承軸承返回定子繞組定子繞組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子軸承端蓋轉(zhuǎn)子繞組定子繞組定子繞組出線盒集電環(huán)返回感應電動機的空載磁動勢和磁場mF返回A CB X Y Z mBeaFsnn感應電機中主磁通所經(jīng)過的磁路返回返回端部漏磁端部漏磁槽漏磁槽漏磁定轉(zhuǎn)子磁動勢之間的速度關系定轉(zhuǎn)子磁動勢之間的速度關系返回snssnn )(snn 返回轉(zhuǎn)子磁動勢波轉(zhuǎn)子磁動勢波F2氣

28、隙磁場氣隙磁場Bm轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子22ie22ieeTn轉(zhuǎn)子磁動勢波轉(zhuǎn)子磁動勢波F2氣隙磁場氣隙磁場Bm轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子eTn轉(zhuǎn)子磁動勢與氣隙磁場在空間的相對位置轉(zhuǎn)子磁動勢與氣隙磁場在空間的相對位置定定,轉(zhuǎn)子磁動勢的空間矢量圖和定轉(zhuǎn)子磁動勢的空間矢量圖和定,轉(zhuǎn)子電流相量圖轉(zhuǎn)子電流相量圖返回1F)( mBsn2F 1ImFmI 2I 2I290 nABCXYZsnxax5-12感應電動機定，轉(zhuǎn)子耦合電路圖感應電動機定，轉(zhuǎn)子耦合電路圖返回1f1R 1X2R n 1U 1I 1E 2E sI2 2sX2f 2Es5-13頻率歸算后感應電動機的定，轉(zhuǎn)子電路圖頻率歸算后感應電動機的定，轉(zhuǎn)子電路圖1f返回1R 1X2R

29、0 n 1U 1I 1E 2E 2I111,kwNm111,kwNm21Rss 2X1f 2E圖5-14 頻率和繞組歸算后感應電動機的定，轉(zhuǎn)子電路圖頻率和繞組歸算后感應電動機的定，轉(zhuǎn)子電路圖1R 1X返回2R 0 n 1U 1I 1E 12EE 2I111,kwNm111,kwNm21Rss 2X感應電動機的感應電動機的T形等效電路形等效電路1R返回 1X 2X 2R mR 1I 2I21Rss 1U mImX 21EE異異步步電電動動機機相相量量圖圖 返回 形近似等效電路形近似等效電路2Rc 1R 返回2 Rc 1X21Rssc mZc 1U 1I 2I mI感應電動機的功率圖感應電動機的功

30、率圖返回1PeP P2P1CuP2CuPFeP PP返回轉(zhuǎn)子電阻變化時的轉(zhuǎn)子電阻變化時的Te-s曲線曲線maxT返回1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 300250200150100 50 012R22R32R42R12223242RRRR 感應電動機的轉(zhuǎn)矩感應電動機的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速特性n返回snAeT02TT eT0感應電動機的感應電動機的返回)(,21PfIn kwP /224201612 8 4 01210 8 6 4 2 01.000.950.900.850.800.750AI1%ssnnn1Is)(,21PfIn 感應電動機的感應電動機的1cos, NeTT返回0.10.

31、80.60.40.20100 80 60 40 20 02 4 6 8 10 12 NeTT1cos )(,cos,21PfTe % kwP /2 例例5-2有一臺有一臺50HZ、三相、四極的感應電動機，、三相、四極的感應電動機，若轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差率若轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差率s=5%，試求：（，試求：（1)轉(zhuǎn)子電流的頻率；轉(zhuǎn)子電流的頻率；(2)轉(zhuǎn)子磁動勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)子磁動勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；(3)轉(zhuǎn)子磁動勢在轉(zhuǎn)子磁動勢在空間的轉(zhuǎn)速?？臻g的轉(zhuǎn)速。 解解 (1)轉(zhuǎn)子電流的頻率轉(zhuǎn)子電流的頻率 f2=sf1=0.0550Hz=2.5Hz (2)轉(zhuǎn)子磁動勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子磁動勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 n2=60f2

32、/p=(602.5)/2=75r/min (3)由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速nns(1-s)1500(1-0.05)rmin=1425rmin，所以轉(zhuǎn)子磁動勢在空間的轉(zhuǎn)速應，所以轉(zhuǎn)子磁動勢在空間的轉(zhuǎn)速應為為(1425+75)rmin1500rmin，即為同步轉(zhuǎn)，即為同步轉(zhuǎn)速速例例51 有一臺有一臺50Hz的感應電動機，的感應電動機，其額定轉(zhuǎn)速其額定轉(zhuǎn)速nN730rmin，試求，試求該機的額定轉(zhuǎn)差率該機的額定轉(zhuǎn)差率 解解s = (ns-nN) /ns = 750-730/750=0.02667 例例53 有一臺三相四極的籠型感應電動機，額定功率PNl0kW，額定電壓UN380V(三角形聯(lián)結(jié))，定子每

33、相電阻R1=1.33,漏抗X12.43，轉(zhuǎn)子電阻的歸算值R2=1.12，漏抗歸算值X2=4.4，激磁阻抗Rm7，Xm90，電動機的機械損耗p=100W，額定負載時的雜散損耗p=100W。試求額定負載時電動機的轉(zhuǎn)速，電磁轉(zhuǎn)矩，輸出轉(zhuǎn)矩，定子和轉(zhuǎn)子相電流，定子功率因數(shù)和電動機的效率。AAAAjjZZZZZUIIjjjZZZZZZjjXRZjjjXsRZsmmmmmmmmN871947113432947118513532743233138008513532778226309074143555278590162873555278590907162873544354403201210320221111222222.:).(.)(.).).(.1定定子子線線電電流流為為為為于于是是定定子子相相電電流流的的并并聯(lián)聯(lián)值值是是：與與激激磁磁阻阻抗抗：效效阻阻抗抗為為：試試探探值值），則則轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子的的等等設設額額定定負負載載時時的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差差率率功功率率）定定子子電電流流和和定定子子輸輸入入（解解 定子功率因數(shù)為：定子功率因數(shù)為：（2）轉(zhuǎn)子電流和激磁電流）轉(zhuǎn)子電流和激磁電流 （3）定，轉(zhuǎn)子損耗）定，轉(zhuǎn)子損耗（4）輸出功率和效率）輸出功率和