異步電機原理

1、關(guān)于異步電機原理第一張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月交流電動機電動機直流電動機鼠籠式繞線式異步機同步機他勵、并勵、串勵、復勵電動機的分類7.1 異步電動機的主要結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)與基本工作原理第二張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 7.1.1異步電動機的主要用途和分類 一、異步電機主要用作電動機，去拖動各種生產(chǎn)機械。 異步電動機的優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、價格低廉、運行可靠、堅固耐用、運行效率較高和具有適用的工作特征。 異步電動機的缺點:功率因數(shù)較差。異步電動機運行時，必須從電網(wǎng)里吸收落后性的無功功率，它的功率因數(shù)總是小于。調(diào)速性能不夠好。 第三張，PPT共一百九十六頁，

2、創(chuàng)作于2022年6月 異步電動機運行時，定子繞組接到交流電源上，轉(zhuǎn)子繞組自身短路，由于電磁感應的關(guān)系，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生電動勢、電流，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。所以，異步電機又叫感應電機。二、異步電動機的種類很多，從不同角度看，有不同的分類法：（1）按定子相數(shù)分有 單相異步電動機； 兩相異步電動機； 三相異步電動機。（2）按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分有 繞線式異步電動機； 鼠籠式異步電動機。后者又包括單鼠籠異步電動機、雙鼠籠異步電動機和深槽式異步電動機。此外，根據(jù)電機定子繞組上所加電壓的大小，又有高壓異步電動機、低壓異步電動機之分。從其它角度看，還有高起動轉(zhuǎn)矩異步電機、高轉(zhuǎn)差率異步電機、高轉(zhuǎn)速異步電機等等。第四張，PP

3、T共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月異步電機也可作為異步發(fā)電機使用。單機使用時，常用于電網(wǎng)尚未到達的地區(qū)，又找不到同步發(fā)電機的情況，或用于風力發(fā)電等特殊場合上。在異步電動機的電力拖動中，異步電機回饋制動時，即運行在異步發(fā)電機狀態(tài)。第五張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月7.1.2 三相異步機的結(jié)構(gòu)YBZXAC轉(zhuǎn)子定子定子繞組（三相）機 座轉(zhuǎn)子：在旋轉(zhuǎn)磁場作用下， 產(chǎn)生感應電動勢或 電流。三相定子繞組：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn) 磁場。線繞式鼠籠式鼠籠轉(zhuǎn)子 第六張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第七張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 異步電動機在結(jié)構(gòu)上也是由定子、轉(zhuǎn)子、氣隙組成

4、。第八張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三相繞線式異步電動機結(jié)構(gòu)圖第九張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 一、異步電動機的定子： 異步電動機的定子是由機座、定子鐵心和定子繞組三個部分組成的。 1、定子鐵心：是電動機磁路的一部分，裝在機座里。為了降低定子鐵心里的鐵損耗，定子鐵心用用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成的，在硅鋼片的兩面還應途上絕緣漆。下圖所示為定子槽,其中(a)是開口槽，用于大、中型容量的高壓異步電動機中；(b)是半開口槽，用于中型500V以下的異步電動機中；(c)是半閉口槽，用于低壓小型異步電動機中。第十張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第十一張，P

5、PT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第十二張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第十三張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第十四張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第十五張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第十六張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第十七張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 2、定子繞組： 高壓大、中型容量的異步電動機定子繞組常采用Y接，只有三根引出線，如圖(a)所示。對中、小容量低壓異步電動機，通常把定子三相繞組的六根出線頭都引出來，根據(jù)需要可接成Y形或形，如圖(b)所示。定子繞組用絕緣的銅（或鋁）導線繞成，嵌在定

6、子槽內(nèi)。第十八張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月定子繞組第十九張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 3、機座：主要是為了固定與支撐定子鐵心。如果是端蓋軸承電機，還要支撐電機的轉(zhuǎn)子部分。因此，機座應有足夠的機械強度和剛度。對中、小型異步電動機，通常用鑄鐵機座。對大型電機，一般采用鋼板焊接的機座，整個機座和座式軸承都固定在同一個底板上。 二、氣隙： 第二十張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月異步電動機的氣隙是均勻的。氣隙大小對異步電動機的運行性能和參數(shù)影響較大，由于勵磁電流由電網(wǎng)供給，氣隙越大，勵磁電流也就越大，而勵磁電流又屬于無功性質(zhì)，它要影響電網(wǎng)的功率因數(shù)，因此

7、異步電動機的氣隙往往以機械條件所能允許達到的最小數(shù)值。異步電動機的氣隙比同容量直流電動機的氣隙小得多，氣隙一般為0.21.5mm左右。在中、小型異步電動機中，中小型一般為0.11mm第二十一張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三、異步電動機的轉(zhuǎn)子： 異步電動機的轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成的 。 1、轉(zhuǎn)子鐵心：是電動機磁路的一部分，它用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上，整個轉(zhuǎn)子的外表呈圓柱形。 2、轉(zhuǎn)子繞組：分為籠型和繞線型兩類。 1）籠型轉(zhuǎn)子：籠型繞組是一個自己短路的繞組。在轉(zhuǎn)子的每個槽里放上一根導體，在鐵心的兩端用端環(huán)連接起來，形成一個短路的繞組。

8、如果把轉(zhuǎn)子鐵心拿掉，則可看出，剩下來的繞組形狀像個松鼠籠子，如圖（a) 所示，因此又叫鼠籠轉(zhuǎn)子。導條的材料有用銅的，也有用鋁的。第二十二張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 如果用的是銅料，就需要把事先做好的裸銅條插入轉(zhuǎn)子鐵心上的槽里，再用銅端環(huán)套在伸了兩端的銅條上，最后焊在一起，如圖(b)所示。如果用的是鑄鋁，就連同端環(huán)、風扇一次鑄成，如圖(c)所示 ?；\型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、是一種經(jīng)濟、耐用的電機，所以應用極廣。第二十三張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十四張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 2）繞線型轉(zhuǎn)子：繞線型轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)嵌放有用絕緣導線組成的三

9、相繞組，一般都聯(lián)接成Y形。轉(zhuǎn)子繞組的三條引線分別接到三個滑環(huán)上，用一套電刷裝置引出來，如圖所示。這就可以把外接電阻串聯(lián)到轉(zhuǎn)子繞組回路里去，以改善電動機的啟動性能或調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。 與籠型轉(zhuǎn)子相比較，繞線型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)稍復雜，價格稍貴，因此只在要求起動電流小，起動轉(zhuǎn)距大，或需平滑調(diào)速的場合使用。第二十五張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月定子stator轉(zhuǎn)子Rotor定子繞組通過電流定子鐵心導磁作用機座機械支撐機械部分、絕緣部分、冷卻部分、保護部分（如：轉(zhuǎn)軸、軸承、風扇、絕緣工件）電磁部分繞組鐵心導磁作用繞線型鼠籠型導電作用第二十六張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月7.1.4

10、 異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動機的銘牌上標明電機的型號、額定數(shù)據(jù)等。1 異步電動機的型號： 電機產(chǎn)品的型號一般采用大寫印刷體的漢語拼音字母和阿拉伯數(shù)字組成。其中漢語拼音字母是根據(jù)電機的全名稱選擇有代表意義的漢字，再用該漢字的第一個拼音字母組成。例如Y系列三相異步電動機表示如下：第二十七張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月異步電動機 極數(shù) Y 100 L 1 2 鐵心長度代號 機座中心高 機座長度代號小型異步電機：第二十八張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月產(chǎn)品代號：表示異步電機規(guī)格代號：表示中心高355mm、中機座、2號鐵心長、4極中型異步電機第二十九張，PPT共一百九

11、十六頁，創(chuàng)作于2022年6月產(chǎn)品代號：表示異步電機規(guī)格代號：表示功率630KW、10極、定子鐵心外徑1180mm大型異步電機第三十張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月我國生產(chǎn)的異步電動機種類很多，下面列出一些常見的產(chǎn)品系列。Y系列為小型鼠籠全封閉自冷式三相異步電動機。用于金屬切削機床、通用機械、礦山機械、農(nóng)業(yè)機械等。也可用于拖動靜止負載或慣性負載較大的機械，如壓縮機、傳送帶、磨床、錘擊機、粉碎機、小型起重機、運輸機械等。JQ2 和JQO2系列是高起動轉(zhuǎn)矩異步電動機，用在起動靜止負載或慣性負載較大的機械上。JQ2 是防護式和JQO2是封閉式的。JS系列是中型防護式三相鼠籠異步電動機。J

12、R系列是防護式三相繞線式異步電動機。用在電源容量小、不能用同容量鼠籠式電動機起動的生產(chǎn)機械上。JSL2 和JRL2系列是中型立式水泵用的三相異步電動機，其中JSL2 是鼠籠式，JRL2是繞線式。第三十一張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月JZRL2 和JZS2系列是起重和冶金用的三相異步電動機，JZSL2是鼠籠式，JZRL2是繞線式。JD2 和JDO2系列是防護式和封閉式多速異步電動機。BJO2 系列是防爆式鼠籠異步電動機。JPZ系列是旁磁式制動異步電動機。JZZ系列是錐形轉(zhuǎn)子制動異步電動機。JZT系列是電磁調(diào)速異步電動機。其他類型的異步電動機可參閱產(chǎn)品目錄。第三十二張，PPT共一百

13、九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月2 異步電動機的額定值：異步電動機的額定值包含下列內(nèi)容：（1）額定功率 PN 指電動機在額定運行時軸上輸出的機械功率，單位是kw。（2）額定電壓 UN 指額定運行狀態(tài)下加在定子繞組上的線電壓，單位為V。（3）額定電流IN 指電動機在定子繞組上加額定電壓、軸上輸出額定功率時，定子繞組中的線電流，單位為A。（4）額定頻率f 指我國規(guī)定工業(yè)用電的頻率是50Hz。第三十三張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（5）額定轉(zhuǎn)速n 指電動機定子加額定頻率的額定電壓，且軸端輸出額定功率時電機的轉(zhuǎn)速，單位為r/min 。（6）額定功率因數(shù) 指電動機加額定負載時，定子邊的功率

14、因數(shù)。第三十四張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十五張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三相異步電動機的接線方法CZBXYA定子繞組在接線盒中布置定子繞組的Y型連接ZXYCBA定子繞組的型連接CBAZXY第三十六張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三相異步電機的定子可接成Y或D有時銘牌上標“電壓380/220，Y/”表示：電壓=380V時，應接成Y電壓=220V時，應接成第三十七張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 如果電動機定子繞組有六根引出線，并已知其首、末端，分幾種情況討論。（1）當電動機銘牌上標明“電壓380/220V，接法Y/”時，這種情

15、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，則接成接。（2）當電動機銘牌上標明“電壓380V，接法時”時，則只有這一種接法。但是在電動機起動過程中，可以接成Y接，接在380V電源上，起動完畢，恢復接法。對有些高壓電動機，往往定子繞組有三根引出線，只在電源電壓符合電動機銘牌電壓值，便可使用。第三十八張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月7.1.5 異步電動機的工作原理工作原理：三相異步電動機定子接三相電源后，電機內(nèi)便形成圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢，圓形旋轉(zhuǎn)磁密，設其方向為逆時針轉(zhuǎn)，如圖所示。若轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子鼠籠導條與旋轉(zhuǎn)磁密有相對運動

16、，導條中有感應電動勢e，方向由右手定則確定。由于轉(zhuǎn)子導條彼此在端部短路，于是導條中有電流，不考慮電動勢與電流的相位差時，電流方向同電動勢方向。這樣，導條就在磁場中受力f，用左手定則確定受力方向，如圖所示。第三十九張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三相異步電動機的工作原理(物理模型解釋）nNSTfn1fn總是n1定子合成磁場是旋轉(zhuǎn)的，n1轉(zhuǎn)子繞組感應出電動勢第四十張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)子受力，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩T，為電磁轉(zhuǎn)矩，方向與旋轉(zhuǎn)磁動勢同方向，轉(zhuǎn)子便在該方向上旋轉(zhuǎn)起來。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后，轉(zhuǎn)速為n，只要nn1（n1為旋轉(zhuǎn)磁動勢同步轉(zhuǎn)速），轉(zhuǎn)子導條與磁場仍有相對運動，產(chǎn)生

17、與轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時相同方向的電動勢、電流及受力，電磁轉(zhuǎn)矩T仍舊為逆時針方向，轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，穩(wěn)定運行在T=TL情況下。記為異步電動機轉(zhuǎn)差率：第四十一張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 1、只要感應電動機的定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子繞組形成閉合回路，電動機就會旋轉(zhuǎn)。 2、轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度n始終小于磁場的旋轉(zhuǎn)速度n1。 3、轉(zhuǎn)子速度n與磁場速度n1的轉(zhuǎn)差n，與磁場速度n1的比值叫轉(zhuǎn)差率s。很小，S =0.010.05結(jié)論：第四十二張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月注意：在正常情況下，異步電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是略低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）。轉(zhuǎn)差率是一個表征異步電動機運行狀態(tài)的一個基本

18、參數(shù)。感應電動機的轉(zhuǎn)速隨負載的變化而變化。第四十三張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三相異步電機的3種運行狀態(tài)第四十四張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十五張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月7.2 異步電動機的運行分析正常情況下，電機轉(zhuǎn)子總是旋轉(zhuǎn)的，但是為了分析問題的方便，在這里我們首先從轉(zhuǎn)子靜止出發(fā)進行分析。轉(zhuǎn)子靜止的2種情況：(1)轉(zhuǎn)子繞組開路：有感應電勢，不能形成轉(zhuǎn)子電流無電磁力(2)轉(zhuǎn)子繞組不開路有感應電勢、形成轉(zhuǎn)子電流、受電磁力；但轉(zhuǎn)子被堵死不能轉(zhuǎn)(堵轉(zhuǎn))第四十六張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 7.2 三相異步電動機轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)

19、子繞組開路時的電磁關(guān)系7.2.1 正方向的規(guī)定： 第四十七張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月7.2.2 磁通及磁動勢：1、勵磁磁動勢：我們給異步電動機通入對稱的三相交流電時，根據(jù)我們前面所學的可知將會在氣隙中會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)的氣隙磁場，這個旋轉(zhuǎn)的磁場會同時切割定轉(zhuǎn)子繞組，這樣，在兩個繞組內(nèi)會產(chǎn)生相應的感應電動勢，但是由于轉(zhuǎn)子繞組是開路的所以，沒有電流，即沒有磁動勢，由此可見，在這種情況下，整個氣隙磁場全部是由定子繞組內(nèi)的三相對稱電流產(chǎn)生，為此，定子磁動勢又叫做勵磁磁動勢，定子電流亦叫做勵磁電流。 第四十八張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月而由于整個分析過程是完全對稱的，所

20、以我們在分析時僅以A相為例來進行講解。下面我們來看一下由電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的磁動勢的特點：1）幅值：2）轉(zhuǎn)向：逆時針轉(zhuǎn)向。A1B1C13）轉(zhuǎn)速：相對于定子繞組以角頻率旋轉(zhuǎn)。4）瞬間位置：正如前面所分析的，當A相電流達到正最大 時，他所對應的磁動勢也達到正最大。第四十九張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)的三相異步電機，相當于一臺副邊開路的三相變壓器，其中定子繞組是原繞組，轉(zhuǎn)子繞組是副繞組，只是在磁路中，異步電機定、轉(zhuǎn)子鐵心中多了一個空氣隙磁路而已。2）主磁通和漏磁通：主磁通：同時鉸鏈定子、轉(zhuǎn)子、氣隙構(gòu)成閉和回路的磁通，氣隙里每極主磁通量用1 表示漏磁通：只鉸鏈定子繞組就形成

21、閉和回路，叫定子漏磁通，用 表示。第五十張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月如圖所示：第五十一張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十二張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 由于氣隙是均勻的，勵磁磁動勢F0產(chǎn)生的主磁通1所對應的氣隙磁密是一個在氣隙中旋轉(zhuǎn)、在空間按正弦分布的磁密。用空間向量表示為 ， 的位置在其最大值處， 為是氣隙磁密的最大值。氣隙里每極主磁通為：氣隙磁密和勵磁磁動勢同方向，這是因為磁動勢達到最大值時，該處的磁密也為最大。（在不考慮磁滯、渦流的影響下） 第五十三張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 7.2.3 感應電動勢:我們以知旋轉(zhuǎn)磁

22、場同時切割定轉(zhuǎn)子繞組,在定轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)將會產(chǎn)生感應電動勢E1,E2,根據(jù)我們前面所學的知識可知:定子、轉(zhuǎn)子每相電動勢之比叫電壓變化，用ke表示，即:第五十四張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 的相位關(guān)系： 我們已知感應電動勢總是滯后于產(chǎn)生他的磁通900，而在轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，且轉(zhuǎn)子繞組開路的情況下，定子和轉(zhuǎn)子是被同一個磁通所鉸鏈，所以，很顯然，兩個感應電動勢之間是同相位的。7.2.4 勵磁電流：和前面分析變壓器的情況是一樣的，勵磁電流也是由Ioa 和Ior兩分量組成。第五十五張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 有功分量Ioa很小，因此 領先 一個不大的角度。在時間空間向量圖上，

23、與 相位相同， 與 相位一樣， 和 領先 一個不大的角度。 第五十六張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月+j+A1, +A1+j+A1, +A1第五十七張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月7.2.5 電壓方程式： 從前面的圖中，我們可以得到相應的電動勢平衡方程式，但是在這里需要注意的一點是：定子繞組的漏磁通在定子繞組內(nèi)也會產(chǎn)生一個電動勢，我們稱之為定子漏電動勢，用 表示，所以，電壓方程式為：第五十八張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月式中 是定子一相繞組的漏阻抗。上式用相量表示時，與三相變壓器副繞組開路時的情況，完全一樣。第五十九張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2

24、022年6月7.2.6 等值電路： 與三相變壓器空載時一樣，異步電動機也能找出并聯(lián)或串聯(lián)的等值電路。已知：于是，電壓平衡等式為 第六十張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月作成電路圖：轉(zhuǎn)子回路電壓方程式：第六十一張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第六十二張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第六十三張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月異步電動機電磁關(guān)系與變壓器十分相似，但它們之間存在差異：（1）主磁場性質(zhì)不同，異步電動機氣隙中為旋轉(zhuǎn)磁場，而變壓器為脈振磁場（2）由于異步電機存在氣隙，主磁路磁阻大，同變壓器相比，建立同樣的磁通所需勵磁電流大。（3）由于氣隙的

25、存在，加之繞組結(jié)構(gòu)的不同，異步電動機的漏磁通較大，其所對應的漏抗也較變壓器大。（4）異步電機通常采用短距和分布繞組，故計算電動機時需考慮繞組系數(shù)，而變壓器則為整距、集中繞組。第六十四張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月7.3 三相異步電動機轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時的電磁關(guān)系 堵轉(zhuǎn):即堵住轉(zhuǎn)子讓轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,實際上就是對轉(zhuǎn)子進行了短路.下面,我們就來詳細的分析一下,當轉(zhuǎn)子被短路情況下的電機的電磁關(guān)系.7.3.1 磁動勢和磁通:1 磁動勢:異步電動機轉(zhuǎn)子被短路的這種情況和變壓器副邊短路的情況類似.第六十五張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月定子轉(zhuǎn)子第六十六張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2

26、022年6月 現(xiàn)在,轉(zhuǎn)子被短路,所以,當在定子繞組內(nèi)通入三相對稱電流后,產(chǎn)生的沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)的磁場,不僅在定子繞組內(nèi)產(chǎn)生磁動勢,在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)也會產(chǎn)生磁動勢,下面我們就來詳細的進行分析.一、轉(zhuǎn)子側(cè)磁動勢的特點：在三相對稱的轉(zhuǎn)子 繞組里流過三相對稱電流時，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子空間旋轉(zhuǎn)磁動勢 的特點：1）幅值：2）轉(zhuǎn)向：假設氣隙旋轉(zhuǎn)磁密是逆時針方向旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感應產(chǎn)生的電動勢及電流的相序第六十七張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月就應為A2B2C2。3）轉(zhuǎn)速：相對于轉(zhuǎn)子繞組為注意：現(xiàn)在定轉(zhuǎn)子被同一個磁通所鉸鏈，所以，產(chǎn)生的電流的頻率是相等的。4）瞬間位置：當A相電流達到正的最大值時，與他相對

27、應的磁動勢也達到正的幅值。與副邊短路的三相變壓器一樣，當異步電機轉(zhuǎn)子繞組短路時，定子邊電流不再是 ，用 表示。由定子電流產(chǎn)生的氣隙空間旋轉(zhuǎn)磁動勢用 表示，叫定子旋轉(zhuǎn)磁動勢。定子旋轉(zhuǎn)磁動勢的特點與轉(zhuǎn)子繞組開路時一樣，僅幅值不同。第六十八張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 轉(zhuǎn)于繞組短路的三相異步電機，作用在磁路上的磁動勢有兩個：一為定子旋轉(zhuǎn)磁動勢 ；一為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢。由于它們的旋轉(zhuǎn)方向相同，轉(zhuǎn)速又相等，只是一前一后地旋轉(zhuǎn)著，我們稱它們?yōu)橥叫D(zhuǎn)。 既然它們是同步旋轉(zhuǎn)，又作用在同一個磁路上，把它們按向量的關(guān)系加起來，得到合成的磁動勢仍用 表示。即:第六十九張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作

28、于2022年6月這個合成的旋轉(zhuǎn)磁動勢 ，才是產(chǎn)生氣隙每極主磁通 的磁動勢。主磁通 在定、轉(zhuǎn)子相繞組里感應電動勢 和2）漏磁通：在這種情況下,除了定子側(cè)的漏磁通外,轉(zhuǎn)子側(cè)有電流也要產(chǎn)生漏磁通,表現(xiàn)為注意，變壓器中的主磁通是脈振磁通， 是它的最大振幅。在異步電動機中，氣隙里主磁通的卻是旋轉(zhuǎn)磁通，它對應的磁密波沿氣隙圓周方向是正弦分布，以同步速相對于定子在旋轉(zhuǎn)， 表示氣隙里每極的磁通量。第七十張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 7.3.2 定轉(zhuǎn)子回路方程: 根據(jù)前面的分析可知:式中: 是轉(zhuǎn)子繞組的漏阻抗. 轉(zhuǎn)子相電流為:第七十一張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月式中 是轉(zhuǎn)子繞

29、組回路的功率因數(shù)角.顯然，上式中的轉(zhuǎn)子側(cè)的感應電動勢和電流、電抗等的頻率都是 ，轉(zhuǎn)子電流在相位上滯后與電動勢 時間電角度。根據(jù)定、轉(zhuǎn)子磁動勢合成關(guān)系，有改寫成 第七十二張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月從上面的分析我們可以看出，當轉(zhuǎn)子側(cè)電流不為零時，他也會產(chǎn)生一個磁動勢，而定子側(cè)的磁動勢此時變成了 ，這就可以認為定子旋轉(zhuǎn)磁動勢里包含著兩個分量：一個分量是大小等于 ，而方向與 相反，用 表示。它的作用是抵消轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢對主磁通的影響；另一個分量就是勵磁磁動勢 。它是用來產(chǎn)生氣隙旋轉(zhuǎn)磁密的。由于這種情況下定子磁動勢已變?yōu)?了，定子繞組里的電流也就變?yōu)?了。第七十三張，PPT共一百九十

30、六頁，創(chuàng)作于2022年6月定子回路的電壓方程式為：7.3.3 轉(zhuǎn)子繞組的折合（折算）： 從前面的分析我們可以看出，分別對定轉(zhuǎn)子進行分析太過麻煩，異步電動機定、轉(zhuǎn)子之間沒有電路上的聯(lián)結(jié)，只有磁路的聯(lián)系，這點和變壓器的情況相類似 ，所以在這里我們?nèi)圆捎谜鬯愕姆椒?，把轉(zhuǎn)子折算到定子側(cè)，用一個新轉(zhuǎn)子，它的相數(shù)、每相串聯(lián)匝數(shù)以及繞組系數(shù)都分別和定子的一樣（三相、 ）第七十四張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 但是關(guān)鍵的一點是：要保證轉(zhuǎn)子側(cè)在折算前后對整個磁場的影響不能發(fā)生改變，即折算前后轉(zhuǎn)子的總視在功率、有功功率、轉(zhuǎn)子的銅耗和漏磁場儲能均保持不變。簡單的說就是轉(zhuǎn)子側(cè)的磁動勢沒有改變，不影響定

31、子邊。 根據(jù)定、轉(zhuǎn)子磁通勢的關(guān)系： 可以寫成第七十五張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月令這樣可得第七十六張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月簡化為： 而折算前后的電流的關(guān)系為：第七十七張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 電流變比式中 是轉(zhuǎn)子繞組的相數(shù)，只有繞線式三相異步電動機轉(zhuǎn)子繞組是三相，鼠籠式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組一般不是三相，而是 相。 經(jīng)過折算，從表面上看，好像定、轉(zhuǎn)子之間真的在電路上有了聯(lián)系。 第七十八張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 這樣，我們就可以對相關(guān)的量進行折算。 于是轉(zhuǎn)子回路的電壓方程式 ：第七十九張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于

32、2022年6月于是折合后轉(zhuǎn)子漏阻抗與折合前轉(zhuǎn)子漏阻抗的關(guān)系為：折合前后的功率關(guān)系不變。例如轉(zhuǎn)子里的銅損耗，用折合后的關(guān)系表示為：第八十張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月折合前后的無功功率也不變。例如轉(zhuǎn)子漏抗上的無功功率，用折合后的關(guān)系式表示為即折算后的量我們?nèi)坑谩啊眮肀硎?第八十一張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 7.3.4 基本方程式、等值電路和相量圖： 整理可的基本方程式：第八十二張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第八十三張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第八十四張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月異步電動機定、轉(zhuǎn)子的漏阻抗標么

33、值都是比較小的，如果在它的定子繞組加上額定電壓，這時定、轉(zhuǎn)子的電流都很大，大約是額定電流的47倍。這就是異步電動機加額定電壓直接起動而轉(zhuǎn)速等于零的瞬間情況。如果使電動機長期工作在這種狀態(tài)，則有可能將電機燒壞。有時為了測量異步電動機的參數(shù)，采用轉(zhuǎn)子繞組短路并堵轉(zhuǎn)實驗。為了不使電動機定轉(zhuǎn)子過電流，必須把加在定子繞組上的電壓降低，以限制定、轉(zhuǎn)子繞組中的電流。第八十五張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第八十六張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月7.4 三相異步電動機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的電磁關(guān)系 前面我們分析了轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)、開路和轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)、短路情況下的異步電動機的工作原理，下面我們來看一下轉(zhuǎn)子

34、旋轉(zhuǎn)時將會是怎樣的電磁關(guān)系。7.4.1 轉(zhuǎn)差率 當轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速 開始旋轉(zhuǎn)時，此時顯然，氣隙磁場不再以同步轉(zhuǎn)速 切割轉(zhuǎn)子繞組，同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之間有一個同方向的相對運動，即此時的氣隙磁場是以一個 在切割轉(zhuǎn)子繞組：第八十七張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月nNSTfn1f第八十八張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月s是一個沒有量綱的數(shù)，它的大小也能反映電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。例如 時， ; 時， ； 時s為負；電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向與氣隙旋轉(zhuǎn)磁密 的轉(zhuǎn)向相反時，s1。一般：7.4.2 轉(zhuǎn)子電動勢： 當異步電動機轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速 恒速運轉(zhuǎn)時，此時一些相應的物理量將要結(jié)合轉(zhuǎn)差率發(fā)生相應的變化轉(zhuǎn)子回

35、路的電壓方程式為：第八十九張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 此時在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感應產(chǎn)生的感應電動勢和感應電流及其他一些相關(guān)的參數(shù)的頻率發(fā)生了變化。因為現(xiàn)在切割速度為：表現(xiàn)在電動機轉(zhuǎn)子上的頻率 為：為此轉(zhuǎn)子頻率也叫轉(zhuǎn)差頻率。正常運行的異步電動機，轉(zhuǎn)子頻率約為0.52.5Hz。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子繞組中感應電動勢為：第九十張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月上式說明了當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，每相感應電動勢與轉(zhuǎn)差率s成正比。 轉(zhuǎn)子漏抗 是對應轉(zhuǎn)子頻率時的漏電抗。它與轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子漏電抗 (對應于頻率 )的關(guān)系為： 第九十一張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月正常運行的異步電動機，7.

36、4.3 定、轉(zhuǎn)子磁動勢及磁動勢關(guān)系 下面對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，定、轉(zhuǎn)子繞組電流產(chǎn)生的空間合成磁動勢進行分析。1定于磁動勢 ： 前面我們以多次詳細的介紹了，在這里不在重復。2、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢 ：（1）幅值：第九十二張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）轉(zhuǎn)向：由于現(xiàn)在的氣隙磁場在切割轉(zhuǎn)子繞組時僅是切割速度發(fā)生了變化，而它的旋轉(zhuǎn)方向并沒有發(fā)生改變，所以此時是以 的速度沿逆時針方向切割轉(zhuǎn)子繞組，因此：產(chǎn)生電流的相序仍然是 由轉(zhuǎn)子電流入產(chǎn)生的三相合成旋轉(zhuǎn)磁動勢的轉(zhuǎn)向，相對于轉(zhuǎn)子繞組而言，仍為逆時針方向旋轉(zhuǎn)。（3）轉(zhuǎn)速：第九十三張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（4）瞬間位置：當轉(zhuǎn)子繞組

37、哪相電流達正最大值時，正好位于該相繞組的軸線上。3合成磁動勢：搞清楚了定、轉(zhuǎn)子三相合成旋轉(zhuǎn)磁動勢的特點后，現(xiàn)在希望站在定子繞組的角度上看定、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢（1）幅值：關(guān)于定、轉(zhuǎn)子磁勢的幅值，不因站在定子上看而有什么改變，仍為前面分析的結(jié)果。（2）轉(zhuǎn)向：二者的轉(zhuǎn)向相對于定子都為逆時針方向旋轉(zhuǎn)。 第九十四張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 （3）轉(zhuǎn)速：相對與定子繞組而言，定子磁動勢 的轉(zhuǎn)速為 ，而轉(zhuǎn)子我們分開看：首先轉(zhuǎn)子磁動勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為而轉(zhuǎn)子本身又是以轉(zhuǎn)速n 旋轉(zhuǎn)，為此站在定子繞組上看轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢的轉(zhuǎn)速為于是，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢相對于定子繞組的轉(zhuǎn)速為： 第九十五張，PPT共一百九

38、十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 可見，轉(zhuǎn)子磁動勢和定子磁動勢的轉(zhuǎn)速在空間總是等于同步轉(zhuǎn)速，始終保持相對靜止，即定、轉(zhuǎn)子磁勢之間沒有相對運動！所以，感應電機在任何異步轉(zhuǎn)速下均能產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩，并實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。所以：合成的總磁動勢，仍用 來表示。即 這種情況下的合成磁動勢，與前面介紹過的兩種情況下的勵磁磁動勢，就實質(zhì)來說都一樣，都是產(chǎn)生氣隙每極主磁通的勵磁磁動勢。就大小來說，不一定都一樣大。 第九十六張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第九十七張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 7.4.4 轉(zhuǎn)子繞組頻率的折合: 通過對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的分析可知,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后,轉(zhuǎn)子頻率的大小僅僅影

39、響轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢相對于轉(zhuǎn)子本身的轉(zhuǎn)速 ,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢相對于定子的轉(zhuǎn)速永遠為同步轉(zhuǎn)速,與轉(zhuǎn)子電流的頻率無關(guān),另外,定轉(zhuǎn)子之間是通過磁動勢相聯(lián)系的,所以只要保持轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢的大小不變,至于電流的頻率是多少無所謂.根據(jù)這個概念,我們對下式進行變換:第九十八張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月同時，在頻率變換的過程中，除了電流有效值保持不變外，轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)角 也沒有發(fā)生任何變化。即在上式的推導過程中，并沒做任何的假設，結(jié)果證明了兩個電流 和 的有效值以及初相角完全相等,但此時的頻率以從變成 ,下面我們來分析一下這兩個有效值相等的電流和它們的頻率如何。第九十九張，PPT共一百九十六頁

40、，創(chuàng)作于2022年6月由此可見,頻率折算是用一個靜止的電阻為 的等效轉(zhuǎn)子去代替電阻為R2的實際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子,等效轉(zhuǎn)子將與實際轉(zhuǎn)子具有相同的轉(zhuǎn)子磁動勢.第一百張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 此時，轉(zhuǎn)子電路雖然經(jīng)過這種變換，但是從定子邊看轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢并沒有發(fā)現(xiàn)任何不同，兩個情況下產(chǎn)生的磁通勢的幅值大小是完全一樣的，這就是轉(zhuǎn)子電路的頻率折算，即：把轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時實際頻率為f2的電路，變成了轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，頻率為f1的電路。 而把上式得到的電阻的形式再進行變形，可以分解成，很明顯和轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時相比，轉(zhuǎn)子側(cè)多了一個電阻。第一百零一張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 注意:它的電動勢為轉(zhuǎn)子

41、不轉(zhuǎn)時 （注意不是轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時的電動勢），轉(zhuǎn)子回路的電阻變成 ，漏電抗變成 。對其中轉(zhuǎn)子回路電阻來說，除了原來轉(zhuǎn)子繞組本身電阻 外，相當于多串一個大小為 的電阻,由等效電路可見.而這個電阻很重要！ 第一百零二張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百零三張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 我們知道在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時有機械能產(chǎn)生，在經(jīng)過了頻率折算后，得到轉(zhuǎn)子側(cè)的頻率和定子側(cè)的頻率相等，而我們知道在轉(zhuǎn)子靜止轉(zhuǎn)子短路的情況下，我們得到兩側(cè)的頻率相等的情況，能量是不能憑空消失的，所以，顯然，此時我們是用一個靜止的轉(zhuǎn)子電阻來代替旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子電阻，即用在靜止的轉(zhuǎn)子上消耗的電功率來等值代替旋轉(zhuǎn)的

42、時候產(chǎn)生的機械能。 再考慮把轉(zhuǎn)子繞組的相數(shù)、匝數(shù)以及繞組系數(shù)都折合到定子邊，轉(zhuǎn)子回路的電壓方程式則變?yōu)?：第一百零四張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 當異步電動機轉(zhuǎn)子電路進行了頻率折合后， 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢的幅值可寫成: 再考慮轉(zhuǎn)子繞組的相數(shù)、匝數(shù)折合， 為:第一百零五張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 這樣一來，定、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢的關(guān)系 ，又可寫 : 7.4.5 基本方程式、等值電路和時間空間向量圖 : 與異步電動機轉(zhuǎn)子繞組短路并把轉(zhuǎn)子堵住不轉(zhuǎn)時相比較，在基本方程式中，只有轉(zhuǎn)子繞組回路的電壓方程式有所差別，其他幾個方程式都一樣?？梢姡檬剑?-10）代替式（7-7），

43、就能得到異步電動機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的基本方程式，為:第一百零六張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百零七張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 這樣就可以畫出相應的等值電路:第一百零八張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月從等效電路圖上我們可以看出，轉(zhuǎn)子電路中多了一個表征機械負載的等效電阻 ，而在這個電阻上消耗的電功率在數(shù)值上剛好和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的機械功率相等。第一百零九張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 當異步電動機空載時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速接近同步速，轉(zhuǎn)差率s很小， 趨于， 電流可認為等于零,這時定子電流就是勵磁電流,電動機的功率因數(shù)很低。 當電動機運行于額定負載時

44、，轉(zhuǎn)差率 約為 的20倍左右，等值電路里轉(zhuǎn)子邊呈電阻性，功率因數(shù) 較高。這時定子邊的功率因數(shù) 也比較高，可達0.80.85.第一百一十張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月由于異步電動機定子漏阻抗不大,異步電動機從空載到額定負載運行時，由于定于電壓不變，主磁通1基本上也是固定的數(shù)值。因此勵磁電流也差不多是個常數(shù)。但是，當異步電動機剛起動時，轉(zhuǎn)速n0（s=1），這時定子電壓全部降落在定、轉(zhuǎn)子的漏阻抗上，這樣，定、轉(zhuǎn)子漏阻抗上的電壓降近似為定子電壓一半左右。也就是說，近似是的一半左右，氣隙主磁通1也將變?yōu)榭蛰d時的一半左右,這樣,根據(jù)上述五個基本方程式畫出的異步電動機時間空間相量圖，與三相變

45、壓器帶純電阻負載運行時的相量圖相似。第一百一十一張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月7.4.6 鼠籠轉(zhuǎn)子: 鼠籠轉(zhuǎn)子每相鄰兩根導條電動勢(電流)的相位相差的電角度與他們空間相差的電角度是相同的,導條是均勻分布的.若一對磁極范圍內(nèi)有m2根導條,轉(zhuǎn)子就感應產(chǎn)生m2相對稱的感應電動勢和電流.若一對磁極范圍內(nèi)的導條數(shù)不為整數(shù),則取m2等于轉(zhuǎn)子槽數(shù). 對于鼠籠轉(zhuǎn)子的整個分析過程和前面我們所用的方法相同,所以,在這里我們不在進行詳細的分析.第一百一十二張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月7.5 三相異步電動機的功率與轉(zhuǎn)矩7.5.1 功率關(guān)系: 當三相異步電動機以轉(zhuǎn)速n穩(wěn)定運行時，從電源

46、輸入的功率為 :定子銅損耗 為:第一百一十三張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 在正常情況下，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速接近與同步轉(zhuǎn)速，所以轉(zhuǎn)子回路的鐵耗很小，我們給予忽略，因此只計定子回路的鐵耗： 從等值電路看出，傳輸給轉(zhuǎn)子回路的電磁功率等于轉(zhuǎn)子回路全部電阻上的損耗。電磁功率也可表示為 ：第一百一十四張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 轉(zhuǎn)子繞組中的銅損耗為： 這樣電磁功率減去轉(zhuǎn)子銅耗，剩下的就是等效電阻上的損耗，而此損耗實際上是電機轉(zhuǎn)軸上總的機械功率，用 表示。 電動機在運行時，會產(chǎn)生軸承以及風阻等摩擦阻轉(zhuǎn)矩，這也要損耗一部分功率，把這部分功率叫做機械損耗，用 表示。第一百一十五張，

47、PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 當然除了這些損耗外，還有一些附加損耗等， 這樣，輸出功率為： 所以整個功率傳遞過程中的功率關(guān)系為： 功率流程圖：第一百一十六張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 從以上功率關(guān)系定量分析中看出，異步電動機運行時電磁功率、轉(zhuǎn)子回路銅損耗和機械功率三者之間的定量關(guān)系是：7.5.2 轉(zhuǎn)矩關(guān)系： 機械功率 除以軸的角速度就是電磁轉(zhuǎn)矩 ，即：第一百一十七張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 式中1為同步角速度（用機械角表示），對功率表達式進行變形：T0是空載轉(zhuǎn)矩 7.5.3 電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達式：電磁功率除以同步機械角速度 得電磁轉(zhuǎn)矩：第一百

48、一十八張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百一十九張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 式中 ： 是一常數(shù)，叫轉(zhuǎn)矩系數(shù)。 第一百二十張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月例：第一百二十一張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百二十二張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百二十三張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百二十四張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百二十五張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百二十六張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百二十七張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2

49、022年6月7.6 三相異步電動機的機械特性 三相異步電動機的機械特性是指在定子電壓、頻率和參數(shù)固定的條件下，電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速 （或轉(zhuǎn)差率 ）之間的函數(shù)關(guān)系。7.6.1 機械特性的參數(shù)表達式:已知:第一百二十八張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月異步機等值電路中，由于勵磁阻抗比定、轉(zhuǎn)子漏阻抗大很多，把T型等值電中勵磁阻抗這一段電路前移來計算 ，誤差很小,故:代入上面電磁轉(zhuǎn)矩公式中去，得到:第一百二十九張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 這就是機械特性的參數(shù)表達式。固定 、及阻抗等參數(shù)， 畫成曲線便為Ts曲線。7.6.2 固有機械特性什么是固有機械特性？ 三相異步電動機的固

50、有機械特性是指電動機在額定電壓和額定頻率下，按規(guī)定的接線方式接線，定子和轉(zhuǎn)子電路不外接電阻或電抗時的機械特性。第一百三十張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月1 固有機械特性曲線第一百三十一張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月從圖上我們可以看出相異步電動機固有機械特性不是一條直線，它具有以下特點：（1）在0S1，即0 nn1的范圍內(nèi)，特性在第象限，電磁轉(zhuǎn)矩T和轉(zhuǎn)速n都為正，從正方向規(guī)定判斷，T與n同方向，如圖所示。電動機工作在這范圍內(nèi)是電動狀態(tài)。這也是我們分析的重點.第一百三十二張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 （2）在s0范圍內(nèi)， ，特性在第象限，電磁轉(zhuǎn)矩為負

51、值，是制動性轉(zhuǎn)矩，電磁功率也是負值，是發(fā)電狀態(tài)，如圖左上部所示,機械特性在 S0和s0兩個范圍內(nèi)近似對稱。（3）在s1范圍內(nèi)，nO，特性在第象限，T0，也是一種制動狀態(tài)，如圖右下部所示。在第象限電動狀態(tài)的特性上，B點為額定運行點，其電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速均為額定值。A點， T=0,為理想空載運行點。C點是電磁轉(zhuǎn)矩最大點。D點n=0，轉(zhuǎn)矩為TS，是起動點（見圖 ）。第一百三十三張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百三十四張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三相異步電動機的固有機械特性sn0nNsNnmsm10TNTstTmaxTABCD第一百三十五張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于

52、2022年6月2 幾個特殊點將s1代入式中，得到起動轉(zhuǎn)矩為:第一百三十六張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月從式中看出，TSt與電壓平方成正比，而且轉(zhuǎn)子電阻越大，起動轉(zhuǎn)矩越大，漏電抗越大，起動轉(zhuǎn)矩越小。 起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù):起動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值稱為起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，用 表示， 電動機起動時，只有TSt大于(1.11.2)倍的負載轉(zhuǎn)矩才可順利起動。一般異步電動機起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 。 第一百三十七張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 （2）最大轉(zhuǎn)矩點B: 正、負最大電磁轉(zhuǎn)矩可以從參數(shù)表達式求得，令 :得到最大電磁轉(zhuǎn)矩:最大轉(zhuǎn)矩對應的轉(zhuǎn)差率稱為臨界轉(zhuǎn)差率第一百三十八張，PPT共一百九十六頁

53、，創(chuàng)作于2022年6月 一般情況下， 值不超過 的5%，可以忽略。這樣一來，有: 也就是說，異步發(fā)電機狀態(tài)和電動機狀態(tài)的最大電磁轉(zhuǎn)矩絕對值可近似認為相等，臨界轉(zhuǎn)差率也近似認為相等，機械特性具有對稱性。第一百三十九張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月過載倍數(shù):最大電磁轉(zhuǎn)矩與額定電磁轉(zhuǎn)矩的比值即最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，又稱過載能力，用表示為 一般三相異步電動機=1.62.2,起重、冶金用的異步電動機=2.22.8。 第一百四十張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百四十一張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 3.穩(wěn)定運行問題: 從三相異步電動機機械特性上看，當 ， 機械特性下

54、斜，拖動恒轉(zhuǎn)矩負載和泵類負載運行時均能穩(wěn)定運行。當 ，機械特性上翹，拖動恒轉(zhuǎn)矩負載不能穩(wěn)定運行。拖動泵類負載時，滿足 處 的條件，即可以穩(wěn)定運行。但是由于這時候轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)差率大，轉(zhuǎn)子電動勢 比正常運行時大很多，造成轉(zhuǎn)子電流、定子電流均很大，不能長期運行。因此三相異步電動機穩(wěn)定運行在 范圍內(nèi)，長期穩(wěn)定運行在 范圍內(nèi)。第一百四十二張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 7.6.3 人為機械特性:從機械特性表達式上我們可以看出我們可以通過改變一些參數(shù)使得特性曲線更滿足用戶的需要,這樣就得到了我們的人為機械特性曲線. 1)降低定子端電壓的人為機械特性: 除了自變量與因變量外，保持其它量都不變，

55、只改變定子電壓的大小，研究這種情況下的機械特性。由于異步電機的磁路在額定電壓下已有點飽和了，故不宜再升高電壓。下面討論只降低定子端電壓時的人為機械特性。 第一百四十三張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月從表達式上可以看出,異步電機的同步轉(zhuǎn)速與電壓無關(guān)不同電壓的人為機械性，都得通過 點。我們知道，電磁轉(zhuǎn)矩T與 成正比，為此最大轉(zhuǎn)矩 以及起動轉(zhuǎn)矩TS都要隨 的降低而按 的平方減小。而最大轉(zhuǎn)矩對應的轉(zhuǎn)差率 不變。如圖所示。問題:拖動額定負載的異步電動機能否長期處于低壓下運行？半載或輕載呢？ 第一百四十四張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三相異步電動機降壓時的人為機械特性0.64

56、Tmax0.64Tstsnsm10TLUN0TstTmaxTn1A0.8UN0.25Tmax0.25Tst0.5UN第一百四十五張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月2、定子串接電阻時的機械特性1 0Tsms n0n1Rsm第一百四十六張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月3、定子串接電抗器時的機械特性1 0TmTsms n0n1Tmxstsm第一百四十七張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月4轉(zhuǎn)子回路串入三相對稱電阻的人為機械特性: 繞線式三相異步電動機通過滑環(huán)，可以把 三相對稱電阻串入轉(zhuǎn)子回路而后三相再短路。第一百四十八張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月

57、 從機械特性的表達式上可以看出,最大電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子每相電阻值無關(guān)，即轉(zhuǎn)子串入電阻后，Tm不變。看出，臨界轉(zhuǎn)差率: 轉(zhuǎn)子回路串電阻并不改變同步轉(zhuǎn)速.轉(zhuǎn)子回路串三 相對稱電阻后的人為機械特性圖所示。 從圖看出，轉(zhuǎn)子回路稍串入一些電阻，可以增大 起動轉(zhuǎn)矩，串的電阻合適時， 第一百四十九張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月r2+Rs3Tst2sm2r2+Rs2Tst1sm1r2+Rs11 0TstTmTs n0n1smr2第一百五十張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月但是若串入轉(zhuǎn)子回路的電阻再增加，則 1了。因此轉(zhuǎn)子回路串電阻增大起動轉(zhuǎn)矩并非是電阻越大越好，而是有一個限度，如圖所示

58、。 除了上面兩種方法,還可以改變定子電源頻率,這種方法我們異步電動機起動與調(diào)速方法中介紹。 7.6.4 機械特性的實用公式: 1 實用公式: 實際應用時，三相異步電機的參數(shù)不易得到， 這樣我們用前面的機械特性表達式就很不方便,所以,在實際工程中,第一百五十一張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 若利用異步電機產(chǎn)品目錄中給出的數(shù)據(jù)，找出異步電動機的機械特性公式，即便是粗糙些，但也很有用，這就是實用公式。下面我們進行一下推導。第一百五十二張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月已知: 代入上式,于是上式變?yōu)?第一百五十三張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月式中:其中 大約

59、在0.10.2范圍內(nèi)，上式中，顯然在任何s值時，都有而q 2可忽略，這樣上式可簡化為第一百五十四張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 這就是三相異步電動機機械特性的實用公式。2實用公式的使用: 從實用公式看出，必須先知道最大轉(zhuǎn)矩及臨界轉(zhuǎn)差率才能計算。而額定輸出轉(zhuǎn)矩可以通過額定功率和額定轉(zhuǎn)速計算，在實際應用中，忽略空載轉(zhuǎn)矩，近似認為 。過載能力可從產(chǎn)品目錄中查到，故 便可確定。 下面再推導一下臨界轉(zhuǎn)差率 的計算公式。第一百五十五張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 若用額定工作點的 和 ，將其代入上式 此式使用時，額定工作點的數(shù)據(jù)是已知的。 第一百五十六張，PPT共一百九十六

60、頁，創(chuàng)作于2022年6月若使用實用公式時，不知道額定工作點數(shù)據(jù)，更多的情況是在人為機械特性上運行（機械特性照樣可以用實用公式計算），但該特性上沒有額定運行點，這時可用如下公式： 異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩實用公式很簡單，使用起來也較方便，應該記住。同時最大轉(zhuǎn)矩對應的轉(zhuǎn)差率 的公式也應記住。第一百五十七張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于2022年6月當三相異步電動機在額定負載范圍內(nèi)運行時，它的轉(zhuǎn)差率小于額定轉(zhuǎn)差率 這就是說忽略s/ ，式子變成為 : 經(jīng)過以上簡化，使三相異步電動機的機械特性呈線性變化關(guān)系，使用起來更為方便。但是，上式只能用于轉(zhuǎn)差率在 的范圍內(nèi)。第一百五十八張，PPT共一百九十六頁，創(chuàng)作于