第四章 交流電機

1、第四章 交流電機的工作原理及特性機電傳動控制Page 2第四章 交流電機的工作原理及特性本章主要內(nèi)容了解三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理；掌握三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性；掌握三相異步電動機的連接方法和額定參數(shù)；掌握三相異步電動機的啟動、調(diào)速和制動等各種特性；掌握實現(xiàn)三相異步電動機啟動、調(diào)速和制動的各種方法及它們的使用場所；了解單相異步電動機的工作原理和啟動方法；了解同步電動機的結(jié)構(gòu)、工作原理、運行特性和啟動方法。Page 3一、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)子兩個部分組成，定子是不動的部分，轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)三相異步電動機主要由定子和轉(zhuǎn)子兩個部分組成，定子是不動的部分

2、，轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分，在定子和轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。如圖所示。部分，在定子和轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。如圖所示。 4.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理Page 4 定子繞組是電動機的電路部分。三相定子繞組是電動機的電路部分。三相電動機的定子繞組分為三個部分對稱地分電動機的定子繞組分為三個部分對稱地分布在定子鐵心上，稱為三相繞組，分別用布在定子鐵心上，稱為三相繞組，分別用AX、BY、CZ表示，其中，表示，其中，A、B、C稱為稱為首端首端，而，而X、Y、Z稱為稱為末端末端。 三相繞組接入三相交流電源，三相繞三相繞組接入三相交流電源，三相繞組中的電流在定子鐵心中產(chǎn)生組中的電流在定子鐵心中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場旋

3、轉(zhuǎn)磁場。 4.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理Page 5(1)定子定子 定子由定子鐵心、繞組以及機座組成。定子由定子鐵心、繞組以及機座組成。 定子鐵心是磁路的一部分，它由定子鐵心是磁路的一部分，它由0.5mm的硅鋼片疊壓而成，片與片之的硅鋼片疊壓而成，片與片之間是絕緣的，以減少渦流損耗。定子鐵間是絕緣的，以減少渦流損耗。定子鐵心的硅鋼片的內(nèi)圓沖有定子槽，槽中安心的硅鋼片的內(nèi)圓沖有定子槽，槽中安放線圈，如圖所示。硅鋼片鐵心在疊壓放線圈，如圖所示。硅鋼片鐵心在疊壓后成為一個整體，固定于機座上。后成為一個整體，固定于機座上。 4.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理Page 6 機座主要用

4、于固定與支撐定子鐵心。中小型異步電動機一般采用鑄鐵機座。根據(jù)不機座主要用于固定與支撐定子鐵心。中小型異步電動機一般采用鑄鐵機座。根據(jù)不同的冷卻方式采用不同的機座型式。同的冷卻方式采用不同的機座型式。4.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理Page 7(2) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子鐵心也是電動機磁路的一部轉(zhuǎn)子鐵心也是電動機磁路的一部分，由硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子鐵心裝在分，由硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子鐵心裝在轉(zhuǎn)軸上。硅鋼片沖片如圖所示。轉(zhuǎn)軸上。硅鋼片沖片如圖所示。 轉(zhuǎn)子由鐵心與繞組組成。轉(zhuǎn)子由鐵心與繞組組成。 4.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理Page 8 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分為鼠籠式和線繞式兩種，其工作原理是一

5、致的。轉(zhuǎn)子的作用是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分為鼠籠式和線繞式兩種，其工作原理是一致的。轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生轉(zhuǎn)子產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，即產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩電流，即產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。4.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理Page 9 鼠籠式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組是在轉(zhuǎn)子鐵心槽里插入銅條，再將全部銅條兩端鼠籠式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組是在轉(zhuǎn)子鐵心槽里插入銅條，再將全部銅條兩端焊在兩個銅端環(huán)上而組成，如圖所示。焊在兩個銅端環(huán)上而組成，如圖所示。 4.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理Page 10 線繞式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組是由線繞式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組是由線圈繞組放入轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，并分為三線圈繞組放入轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，并分為三相對稱繞組，與定子產(chǎn)

6、生的磁極數(shù)相同相對稱繞組，與定子產(chǎn)生的磁極數(shù)相同。線繞式轉(zhuǎn)子通過軸上的滑環(huán)和電刷在。線繞式轉(zhuǎn)子通過軸上的滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子回路中接入外加電阻，用以改善啟轉(zhuǎn)子回路中接入外加電阻，用以改善啟動性能與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速動性能與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 4.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理Page 11二、三相異步電動機的工作原理二、三相異步電動機的工作原理 1定子旋轉(zhuǎn)磁場定子旋轉(zhuǎn)磁場 假設(shè)每相繞組只有一個線匝，分別嵌放在定子內(nèi)圓周的假設(shè)每相繞組只有一個線匝，分別嵌放在定子內(nèi)圓周的6個凹槽之中?，F(xiàn)將三相個凹槽之中?，F(xiàn)將三相繞組的末端繞組的末端X、Y、Z相連，首端相連，首端A、B、C接三相交流電源。且三相繞組分別叫做接三相交

7、流電源。且三相繞組分別叫做A、B、C相繞組。如圖所示。相繞組。如圖所示。4.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理Page 12 假定定子繞組中電流的正方向規(guī)定為從首端流向末端，且假定定子繞組中電流的正方向規(guī)定為從首端流向末端，且A相繞組的電流作為參考正相繞組的電流作為參考正弦量，即弦量，即 iA的初相位為零，則三相繞組的初相位為零，則三相繞組A、B、C的電流（相序為的電流（相序為ABC）的瞬時的瞬時值為：值為：tIi sinmA )32sin(mB tIi)34sin(mC tIi 如圖所示是這些電流隨時間變化的曲線。如圖所示是這些電流隨時間變化的曲線。4.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作

8、原理Page 13 時時62Tt iB為負，電流實際方向與正方向相反，即電流從為負，電流實際方向與正方向相反，即電流從Y端流到端流到B端；端； iA為正，電流實際方向與正方向一致，即電流從為正，電流實際方向與正方向一致，即電流從A端流到端流到X端。端。 此時的合成磁場如圖（此時的合成磁場如圖（b）所示，合成磁場已從所示，合成磁場已從t=0 瞬間所在位置順時針瞬間所在位置順時針方向旋轉(zhuǎn)了方向旋轉(zhuǎn)了 /3。 iC=04.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理Page 14 時時33Tt iC為負，電流實際方向與正方向相反，即電流從為負，電流實際方向與正方向相反，即電流從Z端流到端流到C端；端； i

9、A為正，電流實際方向與正方向一致，即電流從為正，電流實際方向與正方向一致，即電流從A端流到端流到X端。端。 此時的合成磁場如圖（此時的合成磁場如圖（c）所所示，合成磁場已從示，合成磁場已從t=0 瞬間所在位瞬間所在位置順時針方向旋轉(zhuǎn)了置順時針方向旋轉(zhuǎn)了2 /3。 iB=04.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理Page 15 時時24Tt 0A i iC為負，電流實際方向與正方向相反，為負，電流實際方向與正方向相反，即電流從即電流從Z端流到端流到C端；端； iB為正，電流實際方向與正方向一致，即電為正，電流實際方向與正方向一致，即電流從流從B端流到端流到Y(jié)端。端。 此時的合成磁場如圖（此時的

10、合成磁場如圖（d）所示，合所示，合成磁場已從成磁場已從 t=0 瞬間所在位置順時針方瞬間所在位置順時針方向旋轉(zhuǎn)了向旋轉(zhuǎn)了 。4.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理Page 16 時時01 t iB為負，電流實際方向與正方向相反，即電流從為負，電流實際方向與正方向相反，即電流從Y端流到端流到B端；端； iC為正，電流實際方向與正方向一致，即電流從為正，電流實際方向與正方向一致，即電流從C端流到端流到Z端。端。 按右手螺旋法則確定三相電流按右手螺旋法則確定三相電流產(chǎn)生的合成磁場，如圖（產(chǎn)生的合成磁場，如圖（a）箭頭所箭頭所示。示。 iA=04.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理Page 1

11、7 按以上分析可以證明：當三相電流隨時間不斷變化時，合成磁場也在不斷旋轉(zhuǎn)，故按以上分析可以證明：當三相電流隨時間不斷變化時，合成磁場也在不斷旋轉(zhuǎn)，故稱稱旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場。(動畫動畫)2旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向 A相繞組內(nèi)的電流超前相繞組內(nèi)的電流超前B相繞組內(nèi)的電流相繞組內(nèi)的電流2 /3，而，而B相繞組內(nèi)的電流又超前相繞組內(nèi)的電流又超前C相繞組相繞組內(nèi)的電流內(nèi)的電流2 /3，當三相交流電的當三相交流電的ABC ，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向為從旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向為從ABC，即向順即向順時針方向旋轉(zhuǎn)。時針方向旋轉(zhuǎn)。 也可以從磁勢合成的角度分析旋轉(zhuǎn)磁場的形成也可以從磁勢合成的角度分析旋轉(zhuǎn)磁場的形

12、成:單相繞組正弦電流產(chǎn)生的磁勢可以分解為兩個向相反方向旋轉(zhuǎn)的圓形旋轉(zhuǎn)磁勢。單相繞組正弦電流產(chǎn)生的磁勢可以分解為兩個向相反方向旋轉(zhuǎn)的圓形旋轉(zhuǎn)磁勢。 (動動畫畫)三相對稱交流繞組通過三相對稱交流電流時，三個反向旋轉(zhuǎn)磁勢在空間錯開三相對稱交流繞組通過三相對稱交流電流時，三個反向旋轉(zhuǎn)磁勢在空間錯開120電角電角度相互抵消，三個正向旋轉(zhuǎn)磁勢在空間同相位，合成一個圓形旋轉(zhuǎn)磁勢。度相互抵消，三個正向旋轉(zhuǎn)磁勢在空間同相位，合成一個圓形旋轉(zhuǎn)磁勢。 (動畫動畫)4.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理Page 18 此時此時A相繞組內(nèi)的電流超前相繞組內(nèi)的電流超前C相繞組內(nèi)的電流相繞組內(nèi)的電流2 /3，而，而C相

13、繞組內(nèi)的電流又超前相繞組內(nèi)的電流又超前B相相繞組內(nèi)的電流繞組內(nèi)的電流2 /3，用上述同樣的分析方法可知，此時旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒆優(yōu)椋蒙鲜鐾瑯拥姆治龇椒芍?，此時旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒆優(yōu)锳CB，即向逆時針方向旋轉(zhuǎn)，如圖所示，即與未對調(diào)前的旋轉(zhuǎn)方向相反。即向逆時針方向旋轉(zhuǎn)，如圖所示，即與未對調(diào)前的旋轉(zhuǎn)方向相反。 由此可見，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的三根導線中的由此可見，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的三根導線中的任意兩根對調(diào)即可。任意兩根對調(diào)即可。 4.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理Page 192. .旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)與旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)與

14、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)速度被稱為同步速度，用在交流電動機中，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表示）即表示）即p=1。 從上述分析可以看出，電流變化經(jīng)過一個周期（變化從上述分析可以看出，電流變化經(jīng)過一個周期（變化360電角度），旋轉(zhuǎn)磁場在空間電角度），旋轉(zhuǎn)磁場在空間也旋轉(zhuǎn)了一轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)了也旋轉(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)。轉(zhuǎn)。fn600 4.1 三相異步電動機的

15、基本結(jié)構(gòu)和工作原理Page 20 如果將定子繞組接至電源的三根導線中的任意兩根線對調(diào)，例如，將如果將定子繞組接至電源的三根導線中的任意兩根線對調(diào)，例如，將B，C兩根線對兩根線對調(diào)，使調(diào)，使B相與相與C相繞組中電流的相位對調(diào)，如圖所示。相繞組中電流的相位對調(diào)，如圖所示。4.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理Page 21 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），制成如圖所示的三相繞組。個槽），制成如圖所示的三相繞組。 其中，每相繞組由兩個部分串聯(lián)組成，再將這三相繞組接到對稱三相電源使通過對稱其中，每相繞組由兩個部分串聯(lián)組成，再將這三相繞組接到對稱三相電源使通過對

16、稱三相電流，便產(chǎn)生具有兩對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場。如圖所示。三相電流，便產(chǎn)生具有兩對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場。如圖所示。4.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理Page 22 從圖可以看出，對應(yīng)于不同時刻，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)到不同位置，此情況下電流變從圖可以看出，對應(yīng)于不同時刻，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)到不同位置，此情況下電流變化半個周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間只轉(zhuǎn)過了化半個周期，旋轉(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)磁場在轉(zhuǎn)，電流變化一個周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間只轉(zhuǎn)了空間只轉(zhuǎn)了1/2轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。(動畫動畫) 由此可知，當旋轉(zhuǎn)磁場具有兩對磁極（由此可知，當旋轉(zhuǎn)磁場具有兩對磁極（p=2）時，其旋轉(zhuǎn)速度僅為一

17、對磁極時的一時，其旋轉(zhuǎn)速度僅為一對磁極時的一半。依次類推，當有半。依次類推，當有p對磁極時，其轉(zhuǎn)速為：對磁極時，其轉(zhuǎn)速為：pfn600 所以，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度與電流的頻率成正比而與磁級對數(shù)成反比。所以，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度與電流的頻率成正比而與磁級對數(shù)成反比。4.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理Page 233感應(yīng)工作原理感應(yīng)工作原理 三相異步電動機的工作原理是基于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。定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子電流的相互作用。 假設(shè)定子只有一對磁極，轉(zhuǎn)子只有一假設(shè)定子只有一對磁極，轉(zhuǎn)子只有一匝繞組。匝繞組。 在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，轉(zhuǎn)子導體切割磁力線（其方

18、向與旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向相反）在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，轉(zhuǎn)子導體切割磁力線（其方向與旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向相反），因而在導體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，因而在導體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢e從而產(chǎn)生感應(yīng)電流從而產(chǎn)生感應(yīng)電流i。根據(jù)安培電磁力定律，轉(zhuǎn)子電流與根據(jù)安培電磁力定律，轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁力旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁力F（其方向用左手定則決定），這力在轉(zhuǎn)子的軸上形成電磁其方向用左手定則決定），這力在轉(zhuǎn)子的軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，且轉(zhuǎn)矩作用方向與旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向相同，轉(zhuǎn)子受此轉(zhuǎn)矩的作用，按旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)矩，且轉(zhuǎn)矩作用方向與旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向相同，轉(zhuǎn)子受此轉(zhuǎn)矩的作用，按旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)起來。旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)起來。

19、轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度稱為電動機的轉(zhuǎn)速，用轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度稱為電動機的轉(zhuǎn)速，用n表示。表示。4.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理Page 244. .轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差率差率 S 由工作原理可知：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速由工作原理可知：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n（電動機的轉(zhuǎn)速）恒比旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度電動機的轉(zhuǎn)速）恒比旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度n0（同步同步速度）要小。因為如果兩種速度相等時，轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場沒有速度）要小。因為如果兩種速度相等時，轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場沒有相對運動相對運動，轉(zhuǎn)子導體不切割，轉(zhuǎn)子導體不切割磁力線，因此，不能產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子將不能繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。因此，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間的磁力線，因此，不能產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子將不能繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。因此，轉(zhuǎn)

20、子與旋轉(zhuǎn)磁場之間的轉(zhuǎn)速差是保證轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的主要因素，也是轉(zhuǎn)速差是保證轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的主要因素，也是異步電動機異步電動機的由來。的由來。 定義：轉(zhuǎn)速差定義：轉(zhuǎn)速差(n0-n)與同步轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速n0的比值稱為異步電動機的轉(zhuǎn)差率，用表示的比值稱為異步電動機的轉(zhuǎn)差率，用表示S，即即00nnnS 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率S是分析異步電動機運行特性的主要參數(shù)。是分析異步電動機運行特性的主要參數(shù)。 4.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理Page 25一、一、 三相異步電動機定子繞組的接法三相異步電動機定子繞組的接法 1兩種接法兩種接法 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定子繞組的首端

21、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。排列。 按照我國電工專業(yè)標準規(guī)定：按照我國電工專業(yè)標準規(guī)定：定子繞組出線端的首端為定子繞組出線端的首端為D1、D2、D3，末端為，末端為D4、D5、D6。4.2 三相異步電動機的額定參數(shù)Page 26 三相電動機的定子繞組有三相電動機的定子繞組有星形（星形（Y型）型）和和三角形（形）三角形（形）兩種不同的接法，如圖所兩種不同的接法，如圖所示。示。4.2 三相異步電動機的額定參數(shù)Page 272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

22、、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 13線電流與相電流線電流與相電流 線電流：電網(wǎng)的供電電流，用線電流：電網(wǎng)的供電電流，用I1 表示；表示； 相電流：每相繞組的電流，用相電流：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對于三角形接法對于三角形接法 ：相相II31 cosUIP1113 4. . 電動機的輸入功率電動機的輸入功率4.2 三相異步電動機的額定參數(shù)Page 28二、二、定子繞組連線方法的選用定子繞組連線方法的選用 定子三相繞組的連接

23、方式（定子三相繞組的連接方式（Y形或形或 形）的選擇，和普通三相負載一樣，須視電源的形）的選擇，和普通三相負載一樣，須視電源的線電壓而定。線電壓而定。 如果電源的線電壓等于電動機的額定相電壓，那么，電動機的繞組應(yīng)該接成三角形；如果電源的線電壓等于電動機的額定相電壓，那么，電動機的繞組應(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如果電源的線電壓是電動機額定相電壓的 倍，那么，電動機的繞組就應(yīng)該接成星倍，那么，電動機的繞組就應(yīng)該接成星形。形。 通常電動機的銘牌上標有符號通常電動機的銘牌上標有符號 /Y和數(shù)字和數(shù)字220 /380 ，前者表示定子繞組的接法，后，前者表示定子繞組的接法，后者

24、表示對應(yīng)于不同接法應(yīng)加的線電壓值。者表示對應(yīng)于不同接法應(yīng)加的線電壓值。34.2 三相異步電動機的額定參數(shù)Page 29 例例 電源線電壓為電源線電壓為380V，現(xiàn)有兩臺電動機，其銘牌數(shù)據(jù)如下，試選擇定子繞組的連，現(xiàn)有兩臺電動機，其銘牌數(shù)據(jù)如下，試選擇定子繞組的連接方式。接方式。 1. J32-4，功率，功率1.0kW，連接方法，連接方法 /Y，電壓，電壓220/380V，電流，電流4.25/2.45A，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速1420 r/min，功率因數(shù)，功率因數(shù)0.79。 2. J02-21-4，功率，功率1.1 kW，電壓，電壓380V，電流，電流6.27A，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速1410 r/min，功率因數(shù)功

25、率因數(shù)0.79 解：解： J32-4 電動機應(yīng)接星形（電動機應(yīng)接星形（Y），如圖），如圖(a) 所示。所示。 J02-21-4 電動機應(yīng)接成三角形（電動機應(yīng)接成三角形（ ），如圖），如圖 (b)所示。所示。4.2 三相異步電動機的額定參數(shù)Page 304.2 三相異步電動機的額定參數(shù)Page 31三、三、額定參數(shù)額定參數(shù) 電動機在制造工廠所擬定的情況下工作時，稱為電動機的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額定運行，通常用額定值，通常用額定值來表示其運行條件，這些數(shù)據(jù)大部分都標明在電動機的銘牌上。來表示其運行條件，這些數(shù)據(jù)大部分都標明在電動機的銘牌上。 1. 額定功率額定

26、功率PN： 在額定運行情況下，在額定運行情況下，電動機軸上輸出的機械功率電動機軸上輸出的機械功率。 NNNPP1 輸出功率的一般表達式為：輸出功率的一般表達式為： 12PP 其中：其中： 效率效率 P1 輸入功率輸入功率P2輸出功率輸出功率 輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為：輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為： cosIKnP.TM222559 I2為轉(zhuǎn)子電流為轉(zhuǎn)子電流 4.2 三相異步電動機的額定參數(shù)Page 32 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)加的線電壓值。：在額定運行情況下，定子繞組端應(yīng)加的線電壓值。 如標有兩種電壓值（例如如標有兩種電壓值（例如220/380V），這表明

27、定子繞組采用），這表明定子繞組采用 /Y連接時應(yīng)加的線電連接時應(yīng)加的線電壓值。壓值。即：即： 三角形接法時，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：在額定運行情況下，定子外加電壓的頻率。的頻率。 一般為一般為 Hz50 f4.2 三相異步電動機的額定參數(shù)Page 33 一般不標在電動機銘牌上的幾個額定值如下一般不標在電動機銘牌上的幾個額定值如下 ： 1.1.額定功率因數(shù)額定功率因數(shù) ：在額定頻率、額定電壓和電動機軸上輸出額定

28、功率：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位差的余弦。時，定子相電流與相電壓之間相位差的余弦。Ncos 2. .額定效率額定效率 ：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：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，其表達式為輸出機械功率與輸入電功率之比，其表達式為N %100cos3NNNN IUPN 3. .額定負載轉(zhuǎn)矩額定負載轉(zhuǎn)矩TN ：電動機在額定轉(zhuǎn)速下輸出額定功率時軸上的負載載矩。：電動機在額定轉(zhuǎn)速下輸出額定功率時軸上的負載載矩。4.2 三相異步電動機的額定參數(shù)Page 34 如標有兩種電流值

29、（例如如標有兩種電流值（例如10.35/5.9A），則對應(yīng)于定子繞組為），則對應(yīng)于定子繞組為 /Y連接的線電流值。連接的線電流值。 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時，定子的線電流值。：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。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出額定功率時，電動機的轉(zhuǎn)：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。速。 與額定轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為與

30、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。 4.2 三相異步電動機的額定參數(shù)55. 9/cos32112NNNNNNNNNNNNnTTPUIPPP各額定參數(shù)的關(guān)系各額定參數(shù)的關(guān)系:Page 35一、三相異步電動機的定子電路一、三相異步電動機的定子電路 定子繞組接上三相電源電壓（相電壓定子繞組接上三相電源電壓（相電壓為為u1）時，則有三相電流通過（相電流為）時，則有三相電流通過（相電流為i1），定子三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場），定子三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強度近似按正弦規(guī)律分布，因此磁場的磁感應(yīng)強度近似按正弦規(guī)律分布，因此，通過定子每相繞相的磁通也是隨時間按正弦，通過定子每

31、相繞相的磁通也是隨時間按正弦規(guī)律變化，規(guī)律變化， 4.3 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性磁場分布與定子感生電動勢產(chǎn)生磁場分布與定子感生電動勢產(chǎn)生:t sinm Page 36 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，如圖所示電路圖是三相異步電動機的，如圖所示電路圖是三相異步電動機的一相電路圖。一相電路圖。 4.3 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性 其磁力線通過定子和轉(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)出電動其磁力線通過定子和轉(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)出電動勢勢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

32、繞組中也要感應(yīng)出電動勢e1 。Page 37 定子每相繞組中產(chǎn)生的定子每相繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢為：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； 為旋轉(zhuǎn)磁場的每極磁通量。為旋轉(zhuǎn)磁場的每極磁通量。 因為旋轉(zhuǎn)磁場和定子間的相對轉(zhuǎn)速為因為旋轉(zhuǎn)磁場和定子間的相對轉(zhuǎn)速為n0，所以，所以 6001pnf 它等于定子電流的頻率，即它等于定子電流的頻率，即 ff 1 定子每相繞組中還要產(chǎn)生定子每相繞組中還要產(chǎn)生漏磁電動勢漏磁電動勢tiLedd1L1L1 4.3 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特

33、性Page 38 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 如用復數(shù)表示，則為如用復數(shù)表示，則為 )(j)()(1111111111EXIRIEERIUL 式中，式中， 和和 ( )為定子每相繞組的電阻和漏磁感抗。為定子每相繞組的電阻和漏磁感抗。1R1XL11 21LfX 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，?？珊雎裕谑潜容^起來，?？珊雎裕谑?EU111EU 4.3 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性Page 39二、三相異步電動機的轉(zhuǎn)子電

34、路二、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 式中，式中，f2為轉(zhuǎn)子電動勢為轉(zhuǎn)子電動勢e2或轉(zhuǎn)子電流或轉(zhuǎn)子電流i2相對于旋轉(zhuǎn)磁場的頻率相對于旋轉(zhuǎn)磁場的頻率. 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22044. 4fNE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

35、有關(guān)。有關(guān)。4.3 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性Page 40 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。電動勢。tiLedd2L2L2 因此，對于轉(zhuǎn)子每相電路，有因此，對于轉(zhuǎn)子每相電路，有 tiLRieRiedd)(2L222L2222 如用復數(shù)表示，則為如用復數(shù)表示，則為 ) )j jX X( (R RI I) )E E( (R RI IE E2 22 22 2L L2 22 22 22 2 式中，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 L

36、21L22222LSfLfX L21202LfX 202SXX 在在 n=0 ，即，即 S=1 時，轉(zhuǎn)子感抗為時，轉(zhuǎn)子感抗為為轉(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)。4.3 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性Page 41轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子每相電路的電流為每相電路的電流為 2202220222222)SX(RSEXREI 可見轉(zhuǎn)子電流I2也與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)。當S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)子導體被磁力線切割的速度提高，于是E2增加，I2也增加。 轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)：轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)：4.3 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性220

37、222222222)(cossXRRXRR結(jié)論：轉(zhuǎn)子結(jié)論：轉(zhuǎn)子電路的感生電動勢、感生電流、功率因數(shù)以及電機轉(zhuǎn)矩均電路的感生電動勢、感生電流、功率因數(shù)以及電機轉(zhuǎn)矩均與轉(zhuǎn)差率有關(guān)，即與轉(zhuǎn)差率有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速有關(guān)。與轉(zhuǎn)速有關(guān)。Page 42三、轉(zhuǎn)矩特性三、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的物理量之一。機械特性是它電磁轉(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。的主要特性。22mcos IKT 22022212)(44. 4SXRNfSI所以所以220222222022212)()(SXRUSRKSXRESRKT因為因為轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性 式中，

38、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）時轉(zhuǎn)子每相繞組的感抗，的感抗，4.3 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性 1111444444fN.Nf.E 2202222)(cossXRRL21202LfX Page 43四機械特性四機械特性 在異步電動機中，轉(zhuǎn)速在異步電動機中，轉(zhuǎn)速 n=(1-S)n0，為了符合習慣畫法，可將曲線換成轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之，為了符合習慣畫法，可將曲線換成轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩

39、之間的關(guān)系曲線，即稱為異步電動機的機械特性。間的關(guān)系曲線，即稱為異步電動機的機械特性。 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)定的接線方式，定子和轉(zhuǎn)子電路中不串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) 00nnnS 三相異步電動機的固有機械特性曲線如圖所示。三相異步電動機的固有機械特性曲線如圖所示。220222222022212)SX(RUSRK)SX(RUSRKT 4.3 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性Page

40、44 從特性曲線上可以看出，其上有四個從特性曲線上可以看出，其上有四個特殊點可以決定特性曲線的基本形狀和異特殊點可以決定特性曲線的基本形狀和異步電動機的運行性能，這四個特殊點是：步電動機的運行性能，這四個特殊點是： 0010 S,nn,T 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)速。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)速。4.3 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性Page 45 NNN,2SSnnTT 電動機額定工作點。此時額定轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)電動機額定工作點。此時額定轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)差率為差率為 NnPTNN55. 9 0N0NnnnS 式中式中: PN電動機的額定功

41、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。0N)985. 094. 0(nn 015. 006. 0N S4.3 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性Page 46 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)。4.3 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性 通常把在固有機械特性上

42、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 作為衡量異步電作為衡量異步電動機啟動能力的一個重要數(shù)據(jù)。一般動機啟動能力的一個重要數(shù)據(jù)。一般 2 . 10 . 1st Page 47 mmmax,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 4.3 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性Page 48 通常把在固有機械特性上最大電磁轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比通常把在

43、固有機械特性上最大電磁轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比Nmaxm/TT 稱為電動機的過載能力系數(shù)。它表征了電動機能夠承受沖擊負載的能力大小，是電稱為電動機的過載能力系數(shù)。它表征了電動機能夠承受沖擊負載的能力大小，是電動機的又一個重要運行參數(shù)。動機的又一個重要運行參數(shù)。 鼠籠式異步電動機鼠籠式異步電動機 2 . 28 . 1m 線繞式異步電動機線繞式異步電動機8 . 25 . 2m 4.3 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性Page 492人為機械特性人為機械特性 由上述分析可知：異步電動機的機械特性與電動機的參數(shù)有關(guān)，也與外加電由上述分析可知：異步電動機的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

44、率有關(guān)，將關(guān)系式中的參數(shù)人為地加以改變而獲得的特性稱為異源電壓、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的特性稱為異步電動機的人為機械特性。步電動機的人為機械特性。 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)子電路串入電轉(zhuǎn)子電路串入電阻或電抗阻或電抗等，都可得到異步電動機的人為機械特性。等，都可得到異步電動機的人為機械特性。4.3 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性Page 50 （1）降低電動機電源電壓時的人為特性）降低電動機電源電壓時的人為特性 Nmax2202222st202max0m0202m0260TTXRURK

45、TXUKTnnnXRSpfn 0n不變不變mS不變不變maxT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stT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：4.3 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性Page 51 如當定子繞組外加電壓為如當定子繞組外加電壓為UN、0.8UN、0.5UN時，轉(zhuǎn)子輸出最大轉(zhuǎn)矩分別時，轉(zhuǎn)子輸出最大轉(zhuǎn)矩分別為為Ta=Tmax、 Ta=0.64Tmax和和Ta=0.25Tmax ?？梢?，電壓愈低，人為特性曲線?？梢?，電壓愈低，人為特性曲線愈往左移。愈往左移。 4.3 三相異步電動機的轉(zhuǎn)

46、矩特性和機械特性Page 52 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，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，甚至使電動機發(fā)生帶不動負載或者根本會大大降低它的過載能力與啟動轉(zhuǎn)矩，甚至使電動機發(fā)生帶不動負載或者根本不能啟動的現(xiàn)象。不能啟動的現(xiàn)象。NN22NNmmax98. 07 . 02TTUUTT 例如，電動機運行在額定負載例如，電動機運行在額定負載 TN 下，即使下，即使 m=2 ，若電網(wǎng)電壓下降到，若電網(wǎng)電壓下降到 70%UN ，則由于這時則由于這時 若電網(wǎng)若電網(wǎng)電壓下降電壓下降 ，在負載不變的條件下，將使

47、電動機轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率，在負載不變的條件下，將使電動機轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率S 增增大大，定子電流，定子電流增加，引起電動機發(fā)熱甚至燒壞。增加，引起電動機發(fā)熱甚至燒壞。電動機將會電動機將會停轉(zhuǎn)停轉(zhuǎn)4.3 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性（2）定子電路接入電阻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或電抗后，電動機端電壓為電源電壓減去定子外串電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阻上或電抗上的壓降，致使定子繞組相電壓降低,這種情況下的人為特性與降低電源電壓這種情況下的人為特性與降低

48、電源電壓時的相似時的相似.。Page 53（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 fKfXTTXRURKTXUKTnnnXRSpfn1,26020Nmax2202222st202max0m0202m0注意到：注意到： 一般變頻調(diào)速采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，即希一般變頻調(diào)速采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，即希望最大轉(zhuǎn)矩保持為恒值，為此在改變頻率望最大轉(zhuǎn)矩保持為恒值，為此在改變頻率的同時，電源電壓也要作相應(yīng)的變化，使的同時，電源電壓也要作相應(yīng)的變化，使 U/f =C ，這在實質(zhì)上是使電動機氣隙磁，這在實質(zhì)上是使電動機氣隙磁通保持不變。通保持不變。 fn 0fS/1m fT/1st 不不變變maxT

49、 因此，改變電源頻率的機械特性如圖所示因此，改變電源頻率的機械特性如圖所示4.3 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性Page 54（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，轉(zhuǎn)子電路中的電阻為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2r2RR 4.3 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性Page 55 Nmax2202222st202max0m0202m0260TTXRURKTXUKTnnnXRSpfn 0n不變不變maxT不變不變mS隨著串接電阻的增加而增大隨著串接電阻的增加而增大， 此時此時的人為特性將是

50、的人為特性將是一條比固有特性軟一條比固有特性軟的一的一條曲線。條曲線。4.3 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性：當：當轉(zhuǎn)子電阻適當增大時，啟動轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子電阻適當增大時，啟動轉(zhuǎn)矩會增大。會增大。stTPage 56 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。一般場合下希望啟動越快）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。即要求電動機的啟動轉(zhuǎn)矩大于負載轉(zhuǎn)矩，否則電動機不能啟越好，以提高生產(chǎn)效率。即要求電動機的啟動轉(zhuǎn)矩大于負載轉(zhuǎn)矩，否則電動

51、機不能啟動。動。 （2）在滿足啟動轉(zhuǎn)矩要求的前提下，啟動電流越小越好。因為過大啟動電流的）在滿足啟動轉(zhuǎn)矩要求的前提下，啟動電流越小越好。因為過大啟動電流的沖擊，對于電網(wǎng)和電動機本身都是不利的。沖擊，對于電網(wǎng)和電動機本身都是不利的。 （3）要求啟動平滑，即要求啟動時加速平滑，以減小對生產(chǎn)機械的沖擊。）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。 （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。4.4 三相異步電動機的啟動特性Page 57 其中，（其中，（1）和（）和

52、（2）兩條是衡量電動機啟動性能的主要技術(shù)指標。）兩條是衡量電動機啟動性能的主要技術(shù)指標。 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： a. 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)子處于靜止狀態(tài)，定子旋轉(zhuǎn)磁場以最快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)子電的相對速度（即同步轉(zhuǎn)速）切割轉(zhuǎn)子導體，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流，從而引起很大的定子電流 b.啟動轉(zhuǎn)矩小啟動轉(zhuǎn)矩小 NstT).(T51

53、80 啟動時啟動時 ，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。 1 S2202222XRRcos ststmstcosIKT22 4.4 三相異步電動機的啟動特性Page 58 異步電動機的固有啟動特性如圖所示：異步電動機的固有啟動特性如圖所示： 顯然，異步電動機的這種啟動性能和生產(chǎn)機械的要求是相矛盾的，為了解決這些矛顯然，異步電動機的這種啟動性能和生產(chǎn)機械的要求是相矛盾的，為了解決這些矛盾，必須根據(jù)具體情況，采取不同的啟動方法。盾，必須根據(jù)具體情況，采取不同的啟動方法。4.4 三相異步電動機的啟動特性Page 59一、一、 鼠籠式異步電動機的啟動方法

54、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降壓啟動兩種方法，采用什么啟動方法，要根據(jù)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。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)或接觸器直接接入電源，在額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，在額定電壓下進行啟動。定電壓下進行啟動。 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，因此，在什么情況下采用直直接啟動的條件：由于直

55、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、動力部門都有規(guī)定，主要取決于電動機的功率與供電變壓器的容接啟動，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。量之比值。 4.4 三相異步電動機的啟動特性Page 60 一般在有獨立變壓器供電（即變壓器供動力用電）的情況下，若電動機啟動頻一般在有獨立變壓器供電（即變壓器供動力用電）的情況下，若電動機啟動頻繁時，電動機功率小于變壓器容量的繁時，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

56、%時也允許直接啟動。如時也允許直接啟動。如果沒有獨立的變壓器供電（即與照明共用電源）的情況下，電動機啟動比較頻繁，則果沒有獨立的變壓器供電（即與照明共用電源）的情況下，電動機啟動比較頻繁，則常按經(jīng)驗公式來估算，滿足下列關(guān)系則可直接啟動。常按經(jīng)驗公式來估算，滿足下列關(guān)系則可直接啟動。 電電動動機機功功率率電電源源總總?cè)萑萘苛款~額定定電電流流啟啟動動電電流流 443NstII4.4 三相異步電動機的啟動特性Page 61 例例5.2：有一臺要求經(jīng)常啟動的鼠籠式異步電動機，其：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

57、器（電源）容量為560kVA，且有照明負載，問可否直接啟動？同樣，且有照明負載，問可否直接啟動？同樣的的Ist/IN 比值，功率為多大的電動機則不允許直接啟動？比值，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. 45604356 可算出，額定功率大于可算出，額定功率大于24kW的電動機不允許直接啟動。的電動機不允許直接啟動。 4.4 三相異步電動機的啟動特性Page 622電阻或電抗器降壓啟動電阻或電抗器降壓啟動 異步電動機采用定

58、子串電阻或電抗器的降壓啟動原理接線圖如圖所示。異步電動機采用定子串電阻或電抗器的降壓啟動原理接線圖如圖所示。 啟動時，接觸器啟動時，接觸器1KM斷開，斷開，KM閉閉合，將啟動電阻串入定子電路，使啟動合，將啟動電阻串入定子電路，使啟動電流減??；電流減?。?待轉(zhuǎn)速上升到一定程度后再將待轉(zhuǎn)速上升到一定程度后再將1KM閉合，閉合，Rst被短接，電動機接上全部電壓被短接，電動機接上全部電壓而趨于穩(wěn)定運行。而趨于穩(wěn)定運行。 4.4 三相異步電動機的啟動特性Page 63 啟動轉(zhuǎn)矩隨定子電壓的平方下降，故它只適用于空載或輕載啟動的場合；啟動轉(zhuǎn)矩隨定子電壓的平方下降，故它只適用于空載或輕載啟動的場合； 不經(jīng)濟

59、，在啟動過程中，電阻器上消耗能量大，不適用于經(jīng)常啟動的電動不經(jīng)濟，在啟動過程中，電阻器上消耗能量大，不適用于經(jīng)常啟動的電動機，若采用電抗器代替電阻器，則所需設(shè)備費較貴，且體積大。機，若采用電抗器代替電阻器，則所需設(shè)備費較貴，且體積大。 特點：特點： 4.4 三相異步電動機的啟動特性Page 643Y- 降壓啟動降壓啟動 Y- 降壓啟動的接線圖如圖所示降壓啟動的接線圖如圖所示: 啟動時，定子繞組接成星形；待轉(zhuǎn)速上升到一定程度后再將定子繞組接成三角形，啟動時，定子繞組接成星形；待轉(zhuǎn)速上升到一定程度后再將定子繞組接成三角形，電動機啟動過程完成而轉(zhuǎn)入正常運行。電動機啟動過程完成而轉(zhuǎn)入正常運行。 設(shè)設(shè)U

60、1為電源線電壓，為電源線電壓，IstY及及Ist 為定為定子繞組分別接成星形及三角形的啟動電子繞組分別接成星形及三角形的啟動電流（線電流），流（線電流），Z為電動機在啟動時每為電動機在啟動時每相繞組的等效阻抗。則有相繞組的等效阻抗。則有ZUIstY31 ZUIst/31 所以所以 3 ststYII 4.4 三相異步電動機的啟動特性Page 65 Y- 降壓啟動方法的特點：降壓啟動方法的特點： 設(shè)備簡單、經(jīng)濟、啟動電流??；設(shè)備簡單、經(jīng)濟、啟動電流小； 啟動轉(zhuǎn)矩小，且啟動電壓不能按實際需要調(diào)節(jié)，故只適用于空載或輕載啟動的啟動轉(zhuǎn)矩小，且啟動電壓不能按實際需要調(diào)節(jié)，故只適用于空載或輕載啟動的場合；場