電機與電氣控制章(與“繞組”有關(guān)文檔共256張)

2.1三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理

2.1.1三相異步電動機的結(jié)構(gòu)三相異步電動機的結(jié)構(gòu)主要由兩大部分組成，一是固定不動的部分(簡稱定子)，二是可以自由旋轉(zhuǎn)的部分(簡稱轉(zhuǎn)子)。定子與轉(zhuǎn)子之間有一個很小的氣隙。此外，還有機座、端蓋、

軸承、

接線盒、

風(fēng)扇等其他部分。

第1頁，共256頁。異步電動機根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組的不同結(jié)構(gòu)型式，可分為鼠籠型和繞線型兩種。鼠籠型異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組本身自成閉合回路，整個轉(zhuǎn)子形成一個堅實的整體，其結(jié)構(gòu)簡單牢固、運行可靠、價格便宜，應(yīng)用最為廣泛，小型異步電動機絕大部分屬于這類。繞線型異步電動機的結(jié)構(gòu)比鼠籠型復(fù)雜，但啟動性能較好，需要時還可以調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。圖2-1所示是三相鼠籠型異步電動機的結(jié)構(gòu)。

第2頁，共256頁。圖2-1三相鼠籠型異步電動機的結(jié)構(gòu)

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1.定子定子是用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的。主要由定子鐵心、定子繞組和機座等部分組成。鼠籠型和繞線型異步電動機的定子結(jié)構(gòu)是完全一樣的。(1)定子鐵心。定子鐵心是三相異步電動機磁路的一部分，其槽中嵌放定子繞組。由于旋轉(zhuǎn)磁場相對于定子鐵心以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，因此鐵心中的磁通是交變的。為減小由于旋轉(zhuǎn)磁場在定子鐵心中引起的渦流和磁滯損耗，定子鐵心通常采用導(dǎo)磁性能較好、厚度為0.35～0.5mm、表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊裝而成。為了嵌放定子繞組，硅鋼片的內(nèi)圓表面沖有均勻分布的槽。若鐵心直徑小于1m，則采用整圓硅鋼片疊裝；若鐵心直徑大于1m，則采用扇形硅鋼片疊裝。定子鐵心沖片和定子鐵心如圖2-2所示。

第4頁，共256頁。圖2-2定子鐵心(a)定子鐵心沖片；(b)定子鐵心

第5頁，共256頁。圖2-3定子鐵心槽形(a)半閉口槽；(b)半開口槽；(c)開口槽

第6頁，共256頁。(2)定子繞組。定子繞組是異步電動機定子的電路部分，其作用是通入三相交流電后，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。它是用高強度漆包線繞制成固定型式的線圈，嵌入定子槽內(nèi)，再按照一定的接線規(guī)律，相互連接而成。三相異步電動機的定子繞組通常有六根出線頭，根據(jù)電動機的容量和需要可接成Y形或△形。對于大、中型異步電動機，通常采用△接法；對于中、小容量異步電動機，則可按不同的要求接成Y形或△形。

第7頁，共256頁。

2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是異步電動機的轉(zhuǎn)動部分，它在定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場的作用下獲得一定的轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器或皮帶輪帶動其他機械設(shè)備做功。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸等部分組成。(1)轉(zhuǎn)子鐵心。轉(zhuǎn)子鐵心也是電動機磁路的一部分，通常由厚度為0.35～0.5mm的硅鋼片疊裝而成，鐵心固定在轉(zhuǎn)軸上或套在轉(zhuǎn)軸的支架上，整個轉(zhuǎn)子鐵心的外表面呈圓柱形。硅鋼片的外圓周表面沖有均勻分布的槽，槽的形狀如圖2-4所示。為了旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子鐵心與定子鐵心之間有一定的間隙，稱為氣隙。

通常在0.25~1.5mm之間。

第8頁，共256頁。圖2-4轉(zhuǎn)子槽形(a)雙鼠籠槽形；(b)繞線轉(zhuǎn)子槽形；(c)單鼠籠槽形

第9頁，共256頁。(2)轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，在氣隙磁場的作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。按照轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為鼠籠型和繞線型兩種。①鼠籠型轉(zhuǎn)子。鼠籠型轉(zhuǎn)子繞組是自行閉合的短路繞組。對于大、中型異步電動機，一般在轉(zhuǎn)子鐵心的每個槽中插入一根銅條，在伸出鐵心兩端的槽口處，銅條兩端分別焊在兩個銅環(huán)(端環(huán)或短路環(huán))上，構(gòu)成轉(zhuǎn)子繞組。為了節(jié)約用銅，小型及微型異步電動機一般都采用鑄鋁轉(zhuǎn)子，這時導(dǎo)條、端環(huán)以及端環(huán)上的風(fēng)葉鑄在一起，整個轉(zhuǎn)子形成一個堅實的整體，如果去掉鐵心，繞組的外形就像一個“鼠籠”，如圖2-5所示，所以稱為鼠籠型轉(zhuǎn)子。其構(gòu)成的電動機稱為鼠籠式異步電動機。

第10頁，共256頁。圖2-5鼠籠型鑄鋁轉(zhuǎn)子(a)無軸鼠籠型鑄鋁轉(zhuǎn)子；(b)鼠籠型轉(zhuǎn)子繞組

第11頁，共256頁。②繞線型轉(zhuǎn)子。繞線型轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似，是用絕緣導(dǎo)線繞制而成的，嵌于轉(zhuǎn)子槽內(nèi)，其與定子繞組形成的極對數(shù)相同，連接成Y形接法，繞組的三個出線端分別接到軸上的三個滑環(huán)上，再通過電刷引出，如圖2-6所示。繞線轉(zhuǎn)子的特點是可以通過滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子繞組回路中串人附加電阻，以改善電動機的啟動性能或調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。有的繞線型電動機還裝有短路提刷裝置，當(dāng)電動機啟動完畢后，移動手柄，電刷即被提起，同時三只滑環(huán)彼此短接，以減少電刷與滑環(huán)的摩擦損耗，

從而提高運行的可靠性。

第12頁，共256頁。圖2-6繞線型轉(zhuǎn)子電動機示意圖(a)繞線型轉(zhuǎn)子；(b)繞線轉(zhuǎn)子回路接線示意圖

第13頁，共256頁。

③.轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸一般用中碳鋼制作。轉(zhuǎn)子鐵心套在轉(zhuǎn)軸上，它支撐著轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子能在定子內(nèi)腔均勻地旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)軸的軸伸端上有鍵槽，通過鍵槽、聯(lián)軸器和生產(chǎn)機械相連，傳導(dǎo)三相電動機的輸出轉(zhuǎn)矩，

其外形如圖2-7所示。

第14頁，共256頁。圖2-7三相電動機的轉(zhuǎn)軸

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３.機座機座是電動機的外殼和支架。它的作用是固定和保護定子鐵心、定子繞組并支撐端蓋，所以要求機座具有足夠的機械強度和剛度，能承受運輸和運行過程中的各種作用力。中、小型異步電動機通常采用鑄鐵機座，定子鐵心緊貼在機座的內(nèi)壁，電動機運行時鐵心和繞組產(chǎn)生的熱量主要通過機座表面散發(fā)到空氣中去，因此，為了增加散熱面積，在機座外表面裝有散熱片。對大型異步電動機，一般采用鋼板焊接機座，此時，為了滿足通風(fēng)散熱的要求，機座內(nèi)表面與定子鐵心隔開適當(dāng)距離，

以形成空腔，

作為冷卻空氣的通道。

第16頁，共256頁。2.1.2三相異步電動機的繞組繞組是三相異步電動機進行電磁能量轉(zhuǎn)換與傳遞的關(guān)鍵部件，也是電動機結(jié)構(gòu)的核心。三相電動機的繞組是三相對稱繞組，三相繞組可接成Y形或△形接法，如圖2-8所示。相繞組由支路構(gòu)成，

支路由線圈組構(gòu)成，

線圈組由線圈構(gòu)成。

第17頁，共256頁。圖2-8三相異步電動機的繞組接線圖(a)Y形接法；(b)△形接法

第18頁，共256頁。

1.繞組的分類交流繞組可按相數(shù)、繞組層數(shù)、每極下每相繞組所占槽數(shù)、繞組形狀和繞組繞制方式來分類。（1）按相數(shù)分為:單相繞組、三相繞組和多相繞組；（2）按槽內(nèi)層數(shù)分為:單層和雙層繞組；（3）按每極下每相繞組所占槽數(shù)分為:整數(shù)槽繞組和分?jǐn)?shù)槽繞組；(4)按繞組形狀分為:疊繞組、波繞組和同心繞組，分別見圖2-9、圖2-10和圖2-11。

第19頁，共256頁。(5)按繞組裝配方式分為:成型繞組和分立繞組。(6)按繞組跨距大小分為:整距繞組(y=τ)、短距繞組(y<τ)和長距繞組(y>τ)。其中y為繞組跨距，τ為極距。

第20頁，共256頁。圖2-9疊繞組

第21頁，共256頁。圖2-10波繞組

第22頁，共256頁。圖2-11同心繞組

第23頁，共256頁。2.交流電機的定子繞組構(gòu)成原則交流電機的定子繞組大多為三相繞組。繞組是電機的主要部件，要分析交流電機的原理和運行問題，必須先對交流繞組的構(gòu)成和連接規(guī)律有一個基本的了解。交流繞組的型式雖然各不相同，但它們的構(gòu)成原則卻基本相同，這些原則是：(1)合成電動勢和合成磁動勢的波形要接近于正弦形，幅值要大；

第24頁，共256頁。(2)對三相繞組，各相的電動勢和磁動勢要對稱，電阻、電抗要平衡；空間位置彼此互差120°電角度。(3)繞組的銅耗要小，用銅量要?。?4)絕緣要可靠，

機械強度、

散熱條件要好，

制造要方便。

第25頁，共256頁。

3.繞組的基本概念(1)線圈：構(gòu)成繞組的最基本單元，是用絕緣導(dǎo)線在繞線模上繞制出來的繞組元件?？梢杂脝卧鸦蚨嘣呀M成，嵌入槽內(nèi)部分稱為有效邊，露出鐵心兩端的稱為線圈端部，它只起連接作用，槽內(nèi)的有效邊(直線部分)才是能量轉(zhuǎn)換的部分，所以稱為有效邊。(2)線圈組(也叫極相組)：指一個磁極下同一相線圈串聯(lián)成的繞組。(3)相繞組：指將許多線圈組(每相線圈組數(shù)等于極數(shù))串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成，并流過同相電流的繞組。

第26頁，共256頁。(4)極距：指每極所占有的槽數(shù)或每極下氣隙沿圓周方向的長度，用字母τ表示，即

(用槽數(shù)表示時)(2-1)或

(用長度表示時)式中,D為定子鐵心內(nèi)徑,單位為mm；Z1為定子鐵心的總槽數(shù)；2p為電動機極數(shù)；τ為極距。

第27頁，共256頁。(5)每極每相槽數(shù)(q):指在一個極內(nèi)，其中某一相的線圈所占有的槽數(shù)。

(2-3)

式中,Z1為定子鐵心的總槽數(shù)；2p為電動機極數(shù)；m1為相數(shù)。

當(dāng)q等于整數(shù)時，叫整數(shù)槽繞組；

q為分?jǐn)?shù)時，叫分?jǐn)?shù)槽繞組。

第28頁，共256頁。(6)電角度:定子鐵心圓周對應(yīng)的機械角度為360°，而交流電機轉(zhuǎn)過一對磁極繞組內(nèi)電流變化為一個周期，是360°電角度，每個極距τ為180°電角度。當(dāng)電動機有p對磁極時，在鐵心圓周上便有p×360°電角度，只有2極電動機，機械角度才等于電角度。故電角度與機械角度的關(guān)系為電角度=p×機械角度=p×360°(2-4)(7)槽距角(α):指相鄰兩槽之間的電角度。(2-5)第29頁，共256頁。例2-1一臺三相24槽4極電動機，其電角度和槽距角各是多少?

解因為是4極電動機，所以極對數(shù)ρ=2電角度=p×360°=2×360°=720°

第30頁，共256頁。(8)相帶：所謂相帶是指一個極相組線圈所占的范圍，以電角度表示。一般一個磁極為180°電角度，一個磁極內(nèi)有三相，所以其中一相占180°/3=60°電角度，叫做60°相帶。

三相繞組的這種分布形式叫做60°相帶分布。

第31頁，共256頁。(9)節(jié)距(也叫跨距)：指一個線圈兩個邊之間相隔的槽數(shù),用字母y表示。若y=τ，則該線圈稱為整距線圈。整距線圈繞組能產(chǎn)生最大的感應(yīng)電動勢。若y<τ，則該線圈稱為短距線圈。短距線圈能提高電動機的電磁性能和縮短線圈端部接線。多數(shù)電機采用這種線圈。若y>τ，則該線圈稱為長距線圈。特殊電動機采用這種線圈。第32頁，共256頁。(10)支路(a)：指同相繞組并聯(lián)回路的多少，也叫并聯(lián)支路數(shù)。(11)匝數(shù)(N)：指繞組所含線圈圈數(shù)的多少。(12)繞組展開圖將電機定子或轉(zhuǎn)子沿軸向切開，沿圓周方向展開,清楚表示各繞組在電機內(nèi)嵌放位置的示意圖。

第33頁，共256頁。

4.繞組的特點電機的繞組形式較多，在此，以單層交叉式和雙層疊式繞組為例分析繞組的特點。1)單層交叉式繞組(1)單層交叉式繞組的特點。交叉式繞組的優(yōu)點是線圈采用短距，使用銅量減少；缺點是線圈節(jié)距不盡相同，繞制不方便。第34頁，共256頁。(2)單層交叉式繞組展開圖的畫法。上面介紹的鏈?zhǔn)嚼@組，q=2為偶數(shù)，此時屬于同一相帶的兩個線圈邊的端部分別向兩側(cè)連接(例如1向左連，2向右連)，兩個線圈的節(jié)距相等。若q為奇數(shù)，例如2p=4,Z1=36的三相電動機,因每極每相槽數(shù)q=3為奇數(shù)，所以每個相帶占3個槽，按U1、W2、V1、U2、W1、V2的順序給相帶命名，起始槽選在1號槽。分相見表2-1。第35頁，共256頁。表2-1單層交叉式繞組分相表

第36頁，共256頁。這時一個相帶含有三個槽，無法均分，因而線圈的節(jié)距也不一樣，如圖2-12所示，兩只大線圈的節(jié)距為8，即2～10槽、3～11槽，另一只小線圈的節(jié)距為7，即12～19槽。另一對磁極下，兩只大線圈的節(jié)距為8，即20～28槽、21～29槽，另一只小線圈的節(jié)距為7，即30～1槽。由于兩對極下的一相繞組線圈總是按“兩大一小”交叉布置，因此稱為交叉式繞組。從建立磁勢的效果看，交叉式繞組也屬于整距繞組。圖2-13所示為三相四極36槽單層交叉式繞組的展開圖。

第37頁，共256頁。圖2-12U相單層交叉式繞組

第38頁，共256頁。圖2-13三相四極36槽單層交叉式繞組的展開圖

第39頁，共256頁。2)雙層疊繞組(1)雙層疊繞組的特點。雙層疊繞組的特點如下：一般在容量較大的中、小型異步電動機內(nèi)采用；線圈數(shù)等于定子槽數(shù)。在雙層繞組的定子槽內(nèi)，每槽嵌放兩條線圈邊,線圈的一條線圈邊放在某一槽的下層，另一條線圈邊則放在另一槽的上層；可任意選用合適的短距繞組，改善電磁波形。使用雙層繞組后，電動機的電磁性能、啟動性能等指標(biāo)都比單層繞組好；線圈嵌線較為困難。槽內(nèi)嵌入兩組線圈邊，需要增加層間絕緣，如果處理不當(dāng)，極易造成相間短路。

第40頁，共256頁。(2)雙層疊繞組展開圖的畫法。雙層疊繞組展開圖的特點是，任何兩個相鄰的線圈，總是后一個疊加在前一個的上面，如圖2-14所示。

以m1=3,2p=4,Z1=24，并聯(lián)支路數(shù)a＝1，60°相帶，y＝5，三相雙層疊繞組為例，說明畫此繞組展開圖的步驟。第41頁，共256頁。①畫線圈邊：畫出24個槽的線圈邊，每個槽內(nèi)的上層邊用實線表示，下層邊用虛線表示。②劃分主極區(qū)域：由q=6劃分出四個主極區(qū)域N1、S1、N2、S2。③劃分相帶與分相：由每極每相槽數(shù)q＝2劃分出12個相帶,分相方法與單層繞組類似，按U1、W2、V1、U2、W1、V2的順序給相帶命名。若起始槽選在1號槽，則分相如表2-1所示，U相的四個相帶所占的8個槽為1、2、7、8、13、14、19、20。

第42頁，共256頁。圖2-14Ｕ相雙層短距疊式繞組第43頁，共256頁。④確定線圈節(jié)距：取節(jié)距為y＝5。⑤標(biāo)出U相各相帶中上層線圈邊的電流方向：按每相相鄰相帶內(nèi)線圈邊電流方向相反的規(guī)定標(biāo)出，如圖2-14所示。⑥構(gòu)成U相繞組：先將線圈邊連成線圈:因y＝5，若以線圈上層邊所在槽號命名線圈號，則1號線圈的上層邊在1號槽，下層邊在1+5＝6號槽，據(jù)此可畫出U相的1、2,7、8,13、14,19、20號共8個線圈。第44頁，共256頁。再將線圈連成線圈組：因q=2，故順著電流方向，將同一極下同一相帶的兩個線圈連成線圈組，它們可以串聯(lián)也可以并聯(lián)，最大并聯(lián)支路數(shù)amax=2p。本例要求a=1，所以將2p=4個線圈組順著電流方向串聯(lián)成一條支路，即線圈組的連接采用“尾接尾、頭接頭”的規(guī)律，由此構(gòu)成的U相繞組如圖2-14所示。⑦構(gòu)成V、W相繞組：V、W兩相繞組的構(gòu)成方法與U相繞組相同，僅空間相位依次相差120°電角度。按上述步驟構(gòu)成的三相雙層短距疊繞組展開圖如圖2-15所示。第45頁，共256頁。圖2-15三相四極24槽雙層短距疊繞組展開圖

第46頁，共256頁。雙層短距疊繞組的優(yōu)點是端接部分較短，繞組的用銅量可減少，同時由于amax=2p，故可得到較多的并聯(lián)支路數(shù)，因此常用于額定電壓、額定電流不太大的中、小型交流電動機的定子繞組中。它的缺點是線圈組之間的連線較長，且極數(shù)越多連線也越多，繞組端部的綁扎與固定不容易。

第47頁，共256頁。

5.繞組的連接方法1)接線規(guī)律繞組的連接決定電機內(nèi)部產(chǎn)生磁極數(shù)量的多少和磁極排列是否正確,從而決定電機轉(zhuǎn)速的快慢和能否旋轉(zhuǎn)?，F(xiàn)以三相60°相帶的單層及雙層繞組的構(gòu)成及接線為例,介紹繞組的連接規(guī)律。規(guī)律如下:(1)接線思路：每相繞組由a條支路并聯(lián)組成；每條支路由若干個線圈組(極相組)串聯(lián)組成；一個線圈組(極相組)由q(每極每相槽數(shù))個線圈串聯(lián)組成。接線時，先把線圈接成“線圈組”，然后接成“支路”，再接成“相繞組”，這樣目的明確，層次分明，出現(xiàn)問題容易檢查。

第48頁，共256頁。(2)每個線圈組的q個線圈必須串聯(lián)。每個線圈組的q個線圈，依次相距一個槽距角，處于同一磁極下的不同磁場位置中，因而感應(yīng)電動勢的相位是不同的，即同一時刻的電動勢大小是不等的。若把線圈并聯(lián)起來，則相當(dāng)于線圈本身短路，形成內(nèi)部環(huán)流而使線圈過熱燒毀。所以這q個線圈任何情況下都不能并聯(lián)而只能彼此串聯(lián)。(3)對60°相帶而言，單層繞組每相有p個線圈組，雙層繞組每相有2p個線圈組。

第49頁，共256頁。(4)無論是單層還是雙層繞組，同相各線圈組電動勢的有效值是相等的，只是正負不同而已。因此，一相中的各線圈組電動勢可以串聯(lián)也可以并聯(lián)。(5)同相各線圈組之間究竟是串聯(lián)還是并聯(lián)，這完全取決于并聯(lián)支路數(shù)a。只要知道了并聯(lián)支路數(shù)，每條支路串聯(lián)的線圈組數(shù)就不難算出。單層繞組中，每相繞組的線圈組數(shù)等于極對數(shù)p，故每條支路就由p／a個線圈組組成。雙層繞組每相的線圈組數(shù)是2p，則每條支路的串聯(lián)線圈組數(shù)為2p/a。(6)線圈組之間，按順著電流方向的原則串聯(lián)。(7)三相繞組的首端(和末端)在空間上依次相差120°電角度。第50頁，共256頁。2）繞組的接線方法(1)根據(jù)電機相數(shù)、極數(shù)、并聯(lián)支路數(shù)計算極距、槽距角、每極每相槽數(shù)。(2)根據(jù)相帶確定分相表。(3)根據(jù)極距確定跨距。(4)根據(jù)分相表、跨距確定組成相繞組的線圈編號。(5)根據(jù)線圈編號、

線圈內(nèi)電流方向依次接線。

第51頁，共256頁。例2-2一臺三相交流電動機，m1＝3，2p=4，Z1＝36，a=1,60°相帶繞組，試分析三相單層交叉式繞組各相的接線順序。

解(1)計算極距τ、槽距角α、每極每相槽數(shù)q:第52頁，共256頁。(3)相繞組的構(gòu)成。兩個大線圈的節(jié)距為8，小線圈的節(jié)距為7，根據(jù)分相表和節(jié)距，相繞組的構(gòu)成如下：U相由(2～10)、(3～11)、(12～19)、(20～28)、(21～29)、(30～1)六個線圈構(gòu)成。V相由(8～16)、(9～17)、(18～25)、(26～34)、(27～35)、(36～7)六個線圈構(gòu)成。W相由(14～22)、(15～23)、(24～31)、(32～4)、(33～5)、(6～13)六個線圈構(gòu)成。

第53頁，共256頁。(4)接線。U相繞組的接線：2作為U相繞組的首端U1，順著電流方向串聯(lián)成一條支路。10和3、11和19、12和20、28和21、29和1相連。30是U相繞組的末端U2。接線如下：

第54頁，共256頁。(d)VW相通電3三相異步電動機的啟動(3)相繞組：指將許多線圈組(每相線圈組數(shù)等于極數(shù))串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成，并流過同相電流的繞組。圖2-31延邊三角形啟動原理圖機械損耗和附加損耗第165頁，共256頁。其啟動轉(zhuǎn)矩較小，只適用于空載或輕載啟動場合。第56頁，共256頁。Tem<0,電機處于發(fā)電機狀態(tài)。式中,Ist/IN為電動機的啟動電流倍數(shù)。但是，查找這些電動機的參數(shù)顯然是困難的。第111頁，共256頁。每改變一次通電方式叫一拍，三拍是指改變?nèi)瓮姺绞綖橐粋€通電循環(huán)。2)罩極電動機如果三相繞組通入負序電流，則電流出現(xiàn)正的最大值的順序是U→W→V。可以用單匝或多匝組成，嵌入槽內(nèi)部分稱為有效邊，露出鐵心兩端的稱為線圈端部，它只起連接作用，槽內(nèi)的有效邊(直線部分)才是能量轉(zhuǎn)換的部分，所以稱為有效邊。V、W兩相繞組的首端和U相繞組的首端依次相差120°和240°電角度，根據(jù)槽距角α=20°，應(yīng)依次相差六個槽，即V相繞組的首端在8號槽，W相繞組的首端在14號槽。V、W兩相繞組的接線方式和U相繞組的接線方式相同，只是線圈的組成和槽號不同。第55頁，共256頁。V相繞組的接線：W相繞組的接線：

第56頁，共256頁。

例2-3一雙層疊繞組，m1=3，2p=4，Z1＝24，60°相帶，試分析各相繞組的接線順序。

解(1)極距、槽距角、每極每相槽數(shù)、分相同例2-2。(2)相繞組的構(gòu)成。取節(jié)距y=5，根據(jù)分相表和節(jié)距，相繞組的構(gòu)成如下:U相由(1～6)、(2～7)、(7～12)、(8～13)、(13～18)、(14～19)、(19～24)、(20～1)八個線圈構(gòu)成。V相由(5～10)、(6～11)、(11～16)、(12～17)、(17～22)、(18～23)、(23～4)、(24～5)八個線圈構(gòu)成。W相由(9～14)、(10～15)、(15～20)、(16～21)、(21～2)、(22～3)、(3～8)、(4～9)八個線圈構(gòu)成。第57頁，共256頁。(3)接線。U相繞組的接線：1作為U相繞組的首端U1。順著電流方向串聯(lián)成一條支路。6和2、7和13、8和12、7和13、18和14、19和1、20和24相連。19是U相繞組的末端U2。

接線如下：

V、W兩相繞組的首端和U相繞組的首端依次相差120°和240°電角度，根據(jù)槽距角α=30°，應(yīng)依次相差四個槽，即V相繞組的首端在5號槽，W相繞組的首端在9號槽。

第58頁，共256頁。V、W兩相繞組的接線方式和U相繞組的接線方式相同，只是線圈的組成和槽號不同。V相繞組的接線:

W相繞組的接線:第59頁，共256頁。3）三相繞組引出線的連接繞組引出線連接正確與否,決定電機能否正常運轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速是否正確,對電機的應(yīng)用意義重大。按GB1971—1980規(guī)定，異步電動機繞組出線端的標(biāo)志由英文字母和數(shù)字組成。繞組線端不論是終端還是中間各抽頭，均以數(shù)字緊接繞組字母的方法標(biāo)記，如U1、U2、U3。繞組進線端(起頭)用U1、V1、W1表示，出線端(終端)用U2、V2、W2表示，N表示中性端。

常見的三相異步電動機繞組出線端接法如圖2-16所示，可根據(jù)需要接成星形(Y)或三角形(△)，也可將六個出線端接入控制電路中實現(xiàn)星形和三角形的換接。

第60頁，共256頁。圖2-16三相異步電動機繞組引出線端子和接法(a)三相繞組6個線端;(b)Y形接法;(c)△形接法

第61頁，共256頁。2.1.3三相異步電動機的工作原理1.三相異步電動機的工作原理圖2-17所示為用圖解法分析旋轉(zhuǎn)磁場的電機繞組結(jié)構(gòu)圖。圖中交流電機的定子上嵌放著對稱的三相繞組U1—U2、V1—V2、W1—W2。

第62頁，共256頁。圖2-17用圖解法分析旋轉(zhuǎn)磁場ωt=0°時;(b)ωt=120°時;(c)ωt=240°時;(d)ωt=360°時

第63頁，共256頁。圖2-18三相對稱交流電流的波形

三相對稱電流波形如圖2-18所示。假定電流從繞組首端流入為正，末端流出為負。電流的流入端用符號○表示，

流出端用⊙表示。

×第64頁，共256頁。第37頁，共256頁。電動機產(chǎn)品型號是為了便于使用、制造、設(shè)計等部門進行業(yè)務(wù)聯(lián)系和簡化技術(shù)文件中產(chǎn)品名稱、規(guī)格、型式等敘述而引用的一種代號。第94頁，共256頁。第72頁，共256頁。圖2-13三相四極36槽單層交叉式繞組的展開圖三相異步電動機的工作原理隨后W相通電，U、V相不通電，轉(zhuǎn)子又順時針轉(zhuǎn)過30°,又使齒3、1與CC′極對齊。在電動機轉(zhuǎn)子回路中串入電阻后，使電動機的機械特性發(fā)生變化，最大轉(zhuǎn)矩不變，但最大轉(zhuǎn)矩時的臨界轉(zhuǎn)差率sm改變，如圖2-38所示。第26頁，共256頁。第132頁，共256頁。第114頁，共256頁。解額定轉(zhuǎn)差率sN:對稱三相交流電流通入對稱三相繞組時，便產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。下面選取各相電流出現(xiàn)最大值的幾個瞬間進行分析。在圖2-17中，當(dāng)ωt=0°時，U相電流達到正最大值，電流從首端U1流入，用表示，從末端U2流出，用⊙表示；V相和W相電流均為負，因此電流均從繞組的末端流入，首端流出，故末端V2和W2應(yīng)填上，首端V1和W1應(yīng)填上⊙，如圖2-17(a)所示。從圖可見，合成磁場的軸線正好位于U相繞組的軸線上。

××第65頁，共256頁。當(dāng)ωt=120°時，V相電流為正的最大值，因此V相電流從首端V1流入，用表示，從末端V2流出，用⊙表示。U相和W相電流均為負，則U1和W1端為流出電流，用⊙表示，而U2和W2為流入電流，用表示，如圖2-17(b)所示。由圖可見，此時合成磁場的軸線正好位于V相繞組的軸線上，磁場方向已從ωt=0°時的位置沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)了120°。當(dāng)ωt=240°和ωt=360°時，合成磁場的位置分別如圖2-17(c)、(d)所示。當(dāng)ωt=360°時，合成磁場的軸線正好位于U相繞組的軸線上，磁場方向從起始位置逆時針方向旋轉(zhuǎn)了360°，

即電流變化一個周期，

合成磁場旋轉(zhuǎn)一周。

××第66頁，共256頁。由此可見，對稱三相交流電流通入對稱三相繞組所形成的磁場是一個旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)的方向從U→V→W，正好和電流出現(xiàn)正的最大值的順序相同，即由電流超前相轉(zhuǎn)向電流滯后相。如果三相繞組通入負序電流，則電流出現(xiàn)正的最大值的順序是U→W→V。通過圖解法分析可知，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向也為U→W→V。

第67頁，共256頁。綜上分析可知，三相異步電動機轉(zhuǎn)動的基本工作原理是：(1)三相對稱繞組中通入三相對稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場，其轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速(n1)。（2-6）

式中：f為電源頻率，單位為Hz；p為電機極對數(shù)。(2)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流。第68頁，共256頁。(3)轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在磁場中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)使電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)速(n)小于同步轉(zhuǎn)速(n1)。異步電動機的轉(zhuǎn)速不可能達到定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，即同步轉(zhuǎn)速，因為如果達到同步轉(zhuǎn)速，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場之間沒有相對運動，隨之在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中不能感應(yīng)出電勢和電流，也就不能產(chǎn)生推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電磁力。因此，異步電動機的轉(zhuǎn)速總是低于同步轉(zhuǎn)速，即兩種轉(zhuǎn)速之間總是存在差異，異步電動機因此而得名。又因為異步電動機轉(zhuǎn)子電流是通過電磁感應(yīng)作用產(chǎn)生的，所以又稱為感應(yīng)電動機。第69頁，共256頁。(4)異步電動機的旋轉(zhuǎn)方向始終與旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向一致，而旋轉(zhuǎn)磁場的方向又取決于異步電動機的三相電流相序，因此，三相異步電動機的轉(zhuǎn)向與電流的相序一致。要改變轉(zhuǎn)向，只要改變電流的相序即可，即任意對調(diào)電動機的兩根電源線，便可使電動機反轉(zhuǎn)。

第70頁，共256頁。

2．轉(zhuǎn)差率同步轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差(n1-n)和同步轉(zhuǎn)速n1的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用字母s表示，即(2-7)

轉(zhuǎn)差率s是異步電動機的一個基本物理量，它反映異步電動機的各種運行情況。對異步電動機而言，當(dāng)轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動(如啟動瞬間)時，n=0，此時轉(zhuǎn)差率s=1；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速(空載運行)時，n1≈n，此時轉(zhuǎn)差率s≈0。由此可見，作為異步電動機，轉(zhuǎn)速在0～n1范圍內(nèi)變化，其轉(zhuǎn)差率s在0～1范圍內(nèi)變化。第71頁，共256頁。異步電動機負載越大，轉(zhuǎn)速就越慢，其轉(zhuǎn)差率就越大；反之，負載越小，轉(zhuǎn)速就越快，其轉(zhuǎn)差率就越小。故轉(zhuǎn)差率直接反映了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的快慢或電動機負載的大小。異步電動機的轉(zhuǎn)速可由式(2-7)推算:n=(1-s)n1

(2-8)在正常運行范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)差率的數(shù)值很小，一般在0.01～0.06之間，即異步電動機的轉(zhuǎn)速很接近同步轉(zhuǎn)速。

第72頁，共256頁。

3．異步電機的三種運行狀態(tài)根據(jù)轉(zhuǎn)差率的大小和正負，異步電機有三種運行狀態(tài)。（1）電動機運行狀態(tài)。當(dāng)定子繞組接至電源，轉(zhuǎn)子就會在電磁轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，電磁轉(zhuǎn)矩即為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，其轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同，如圖2-19(a)所示，此時電機從電網(wǎng)取得的電功率轉(zhuǎn)變成機械功率，由轉(zhuǎn)軸傳輸給負載。電動機的轉(zhuǎn)速范圍為n1>n>0，其轉(zhuǎn)差率范圍為0<s≤1。第73頁，共256頁。（2）發(fā)電機運行狀態(tài)。異步電機定子繞組仍接至電源，該電機的轉(zhuǎn)軸不再接機械負載，而用一臺原動機拖動異步電機的轉(zhuǎn)子以大于同步轉(zhuǎn)速(n>n1)并順旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)，如圖2-19(b)所示。顯然，此時電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，起著制動作用，為制動轉(zhuǎn)矩。為克服電磁轉(zhuǎn)矩的制動作用而使轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，并保持n>n1，電機必須不斷從原動機吸收機械功率，把機械功率轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵龅碾姽β?，因此稱為發(fā)電機運行狀態(tài)。此時,n>n1，則轉(zhuǎn)差率s<0。第74頁，共256頁。（3）電磁制動狀態(tài)。異步電機定子繞組仍接至電源，如果用外力拖著電機逆著旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動,如圖2-19(c)所示，則此時電磁轉(zhuǎn)矩與電機旋轉(zhuǎn)方向相反，起制動作用。電機定子仍從電網(wǎng)吸收電功率，同時轉(zhuǎn)子從外力吸收機械功率，這兩部分功率都在電機內(nèi)部以損耗的方式轉(zhuǎn)化成熱能消耗掉。這種運行狀態(tài)稱為電磁制動運行狀態(tài)。此種情況下，n為負值，即n<0，則轉(zhuǎn)差率s>1。由此可知，區(qū)分這三種運行狀態(tài)的依據(jù)是轉(zhuǎn)差率s的大?。寒?dāng)0<s≤1時為電動機運行狀態(tài)；當(dāng)-∞<s<0時為發(fā)電機運行狀態(tài)；

當(dāng)1<s<+∞時為電磁制動運行狀態(tài)。

第75頁，共256頁。圖2-19異步電動機的三種運行狀態(tài)(a)電動機(0<s≤1);(b)發(fā)電機(-∞<s<0);(c)電磁制動(1<s<+∞)第76頁，共256頁。綜上所述，異步電機可以作電動機運行，也可以作發(fā)電機運行，還可以作電磁制動運行，但一般作電動機運行，異步發(fā)電機很少使用，電磁制動是異步電機在完成某一生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的短時運行狀態(tài)。例如，起重機下放重物時，為了安全、平穩(wěn)，需限制下放速度時，就使異步電動機短時處于電磁制動狀態(tài)。有關(guān)異步電動機的電磁制動狀態(tài)，將在2.5節(jié)中詳細講述。

第77頁，共256頁。2.1.4三相異步電動機的分類和銘牌1.三相異步電動機的分類1)按結(jié)構(gòu)尺寸分類(1)大型電動機：電動機機座中心高度大于630mm，或者16號機座及以上，或定子鐵心外徑大于990mm者，稱為大型電動機。(2)中型電動機:電動機機座中心高度在355～630mm之間，或者11～15號機座，或定子鐵心外徑在560～990mm之間者，稱為中型電動機。(3)小型電動機:電動機機座中心高度在80～315mm，或者10號及以下機座，或定子鐵心外徑在125～560mm之間者，稱為小型電動機。

第78頁，共256頁。2)按轉(zhuǎn)速分類(1)恒轉(zhuǎn)速電動機:有普通籠型、特殊籠型(深槽式、雙籠、高啟動轉(zhuǎn)矩式)和繞線轉(zhuǎn)子電動機。(2)調(diào)速電動機:有交流換向器調(diào)速電動機等。一般采用三相并勵式的繞線轉(zhuǎn)子電動機(轉(zhuǎn)子控制電阻、轉(zhuǎn)子控制勵磁)。(3)變速電動機:有變極電動機、單繞組多速電動機、特殊籠型電動機和滑差電動機等。

第79頁，共256頁。3)按機械特性分類(1)普通籠型異步電動機:適用于小容量、轉(zhuǎn)差率變化小的恒速運行的場所，如鼓風(fēng)機、離心泵、車床等低啟動轉(zhuǎn)矩和恒負載的場合。(2)深槽鼠籠型電動機:適用于中等容量、啟動轉(zhuǎn)矩比普通籠型異步電動機稍大的場所。(3)雙籠型異步電動機:啟動轉(zhuǎn)矩較大，但最大轉(zhuǎn)矩稍小。適用于傳送帶、壓縮機、粉碎機、攪拌機、往復(fù)泵等需要啟動轉(zhuǎn)矩較大的恒速負載。

第80頁，共256頁。(4)特殊雙籠型異步電動機：采用高阻抗導(dǎo)體材料制成，特點是啟動轉(zhuǎn)矩大，最大轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)差率較大，可實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。適用于沖床、切斷機等設(shè)備。(5)繞線轉(zhuǎn)子異步電動機：適用于啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動電流小的設(shè)備，如傳送帶、壓縮機、

壓延機等。

第81頁，共256頁。4)按運行工作制分類工作制是對電動機各種負載(包括空載、停機、斷能等)的持續(xù)時間和先后次序的說明。(1)連續(xù)工作制(S1)：電動機在銘牌規(guī)定的額定值條件下，能保證長期連續(xù)運行。(2)短期工作制(S2)：電動機在銘牌規(guī)定的條件下，只能在限定的時間內(nèi)短時運行。該時間不足以達到熱穩(wěn)定，隨之即停機并斷電足夠時間，使電動機再度冷卻到與冷卻介質(zhì)溫度之差在2℃以內(nèi)。

短時運行的持續(xù)時間標(biāo)準(zhǔn)有四種：10min、30min、60min和90min。

第82頁，共256頁。(3)斷續(xù)周期性工作制(S3)：電動機在銘牌規(guī)定的額定值下，按一系列相同的工作周期運行，每一周期包括一段恒定負載運行時間和一段停機并斷能時間，這種工作制中每一周期的啟動電流對電動機溫升無顯著的影響。額定負載時間與整個周期之比，稱為負載持續(xù)率，用百分?jǐn)?shù)表示。標(biāo)準(zhǔn)的負載持續(xù)率有：15％、25％、40％，一個周期規(guī)定為10min。

第83頁，共256頁。5)按防護型式分類(1)開啟式:電動機除必要的支承結(jié)構(gòu)外，對于轉(zhuǎn)動及帶電部分沒有專門的保護。(2)防護式:電動機內(nèi)轉(zhuǎn)動和帶電部分有必要的機械保護，但不明顯地妨礙通風(fēng)。按其通風(fēng)口防護結(jié)構(gòu)不同，又分為三種類型：網(wǎng)罩式、防滴式和防濺式。防滴式與防濺式不同，防滴式能防止垂直下落的固體或液體進入電動機內(nèi)部，而防濺式能防止與垂線成60°角范圍內(nèi)任何方向的液體或固體進入電動機內(nèi)部。

第84頁，共256頁。(3)封閉式：電動機機殼結(jié)構(gòu)能夠阻止殼內(nèi)外空氣自由交換，但并不要求完全密封。(4)防水式：電動機機殼結(jié)構(gòu)能夠阻止具有一定壓力的水進入電動機內(nèi)部。(5)水密式：當(dāng)電動機浸沒在水中時，電動機機殼的結(jié)構(gòu)能夠防止水進入電動機內(nèi)部。(6)潛水式：電動機在規(guī)定的水壓下，能長期在水中運行。(7)隔爆式：電動機機殼的結(jié)構(gòu)能阻止電動機內(nèi)部的氣體爆炸傳遞到電動機外部，避免引起電動機外部的燃燒性氣體爆炸。

第85頁，共256頁。6)按使用環(huán)境分類電動機按使用環(huán)境可分為普通型、濕熱型、干熱型、船用型、化工型、高原型和戶外型。

第86頁，共256頁。

2.三相異步電動機的型號電動機產(chǎn)品型號是為了便于使用、制造、設(shè)計等部門進行業(yè)務(wù)聯(lián)系和簡化技術(shù)文件中產(chǎn)品名稱、規(guī)格、型式等敘述而引用的一種代號。三相異步電動機的產(chǎn)品型號是以漢語拼音大寫字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組成的。電動機產(chǎn)品型號主要包括產(chǎn)品代號、設(shè)計序號、規(guī)格代號和特殊環(huán)境代號等，產(chǎn)品代號表示電動機的類型，用大寫漢語拼音字母表示，如Y表示異步電動機，T表示同步電動機。設(shè)計序號表示電動機的設(shè)計順序，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。規(guī)格代號用中心高、機座長度、鐵心長度、功率、電壓或轉(zhuǎn)數(shù)表示。特殊環(huán)境代號詳見有關(guān)電機手冊。舉例說明如下：

第87頁，共256頁。(1)小型異步電動機。

其型號意義如下：

第88頁，共256頁。(2)大型異步電動機。

其型號意義如下：

第89頁，共256頁。

3.三相異步電動機的銘牌銘牌是電動機使用和維修的依據(jù)。必須按銘牌上所寫額定值和要求去使用和維修。通常電動機銘牌上要標(biāo)出電動機型號、額定功率、額定電壓、額定電流、額定頻率、額定效率、額定轉(zhuǎn)速、額定功率因數(shù)、轉(zhuǎn)子電壓、轉(zhuǎn)子電流、絕緣等級、溫升、防護等級、噪聲等級等，除此之外，還要標(biāo)出標(biāo)準(zhǔn)編號、工作制或定額、出廠編號、出廠單位、出廠日期，等等。圖2-20所示是某廠的三相異步電動機銘牌。

第90頁，共256頁。圖2-20三相異步電動機銘牌

第91頁，共256頁。現(xiàn)將銘牌額定數(shù)據(jù)解釋如下：(1)額定功率PN:表示電動機在額定電壓、額定頻率和額定負載時，轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功率，單位用kW表示。通常使負載處于PN的75％～100％時電動機效率和功率因數(shù)較高。如果電動機實際輸出功率P遠遠小于額定功率PN時，電動機的效率和功率因數(shù)均較低，這時電動機處于“大馬拉小車”狀態(tài)，是不合理的運行方式。相反電動機實際輸出功率P遠遠大于額定功率PN時，電動機處于過載運行，相當(dāng)于“小馬拉大車”狀態(tài)，電動機因轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)子銅耗增大，電動機繞組嚴(yán)重過熱，

電動機會因溫升過高被燒毀。

第92頁，共256頁。對于三相異步電動機，其額定功率為

（2-9）

式中，ηN為電動機的額定效率；cosφN為電動機的額定功率因數(shù)；UN單位為V；IN單位為A；PN單位為kW。對380V的低壓異步電動機，其和cosφN和ηN的乘積大致在0.8左右，代入式（2-9）計算得IN≈2PN

（2-10）

式中，PN單位為kW；IN單位為A。由此可估算其額定電流。

第93頁，共256頁。(2)額定頻率fN:電動機電源頻率在符合電動機銘牌要求時的頻率，叫電動機的額定頻率，我國工頻為50Hz，國外有60Hz的，頻率的大小對電動機性能有很大影響，尤其國外60Hz的電動機，通常不能直接使用在國內(nèi)50Hz電源上。第94頁，共256頁。(3)額定電壓UN：是指施加在三相電動機定子繞組上的線電壓，國內(nèi)電源電壓有10kV、6kV、3kV、380V、220V等。一般中、小型三相異步電動機額定電壓為380V，要求電源電壓波動不可超過±5％的額定電壓，比如380V時，電壓波動范圍應(yīng)在399～361V之間。電源電壓過低，電動機啟動困難(因啟動轉(zhuǎn)矩與電壓的二次方成正比)，甚至不能啟動；電源電壓過高會使電動機過熱，

甚至燒毀電動機。

第95頁，共256頁。(4)額定電流IN:是指當(dāng)電動機在額定狀態(tài)下運行時，定子繞組的線電流。電動機運行時定子線電流不可超過電動機銘牌上標(biāo)出的額定電流，否則說明電動機過載了，電動機溫升將超限，這時要分析過載原因，及時處理。(5)額定轉(zhuǎn)速nN:電動機接入額定電壓、額定頻率和額定負載時，電動機轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)速稱為額定轉(zhuǎn)速，單位為r/min。電動機過載時的轉(zhuǎn)速比nN低，空載時的轉(zhuǎn)速要比nN高些。(6)絕緣等級及溫升:電動機的絕緣等級取決于所用絕緣材料的耐熱等級，按材料的耐熱有A、E、B、F、H級五種常見的規(guī)格，C級不常用。第96頁，共256頁。表2-2電動機絕緣等級、極限溫度與溫升

第97頁，共256頁。電動機運行時所產(chǎn)生的損耗變成熱能，使繞組溫度升高，繞組絕緣最熱點的溫度不可超過極限工作溫度，比如電動機是F級絕緣等級，絕緣最熱點溫度不可超過155℃，否則電動機絕緣老化加速，縮短電動機絕緣壽命，甚至燒毀電動機。電動機運行時由于發(fā)熱，繞組溫度高于環(huán)境溫度，我國環(huán)境溫度規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)是40℃，所以電動機的溫升應(yīng)是繞組絕緣最高允許溫度減去環(huán)境溫度再減去熱點溫差所得的值。比如F級絕緣的溫升為：155-40-15=100K(電阻法)；又如B級絕緣等級溫升為：130-40-10=80K。

繞組溫升限度與測量方法有關(guān)，常用的測量方法有溫度計法、電阻法和埋置檢溫計法。

第98頁，共256頁。(7)繞組接線方式：三相繞組每相有兩個端頭，三相共6個端頭，可以接成△連接和Ｙ連接，也有每相中間有抽頭的，這樣每三相共有9個端頭，可以接成△連接、Ｙ連接、沿邊三角形連接和雙速電動機繞組接線。具體如何連接，一定要按銘牌指示操作，否則電動機不能正常運行，甚至燒毀。

第99頁，共256頁。如果把△連接誤接成Ｙ連接，由于電源電壓不變，則每相繞組承受的相電壓降到原來的0.58倍(即降低到原來的1/)，對于UN=380V，△連接的電動機，相電壓也是380V，但誤接成Ｙ連接后，其相電壓變?yōu)? ，電動機啟動轉(zhuǎn)矩和電磁轉(zhuǎn)矩將降低為原來的1/3。設(shè)原電動機啟動轉(zhuǎn)矩為100N·m，現(xiàn)變成0.33×100=33N·m，會造成電動機啟動困難、發(fā)熱或不能啟動。但對于負載率低于30％的電動機，將△連接改為Ｙ連接時，由于鐵損耗和勵磁電流的降低，因此電動機效率和功率因數(shù)有所提高，對節(jié)能有利。如將Ｙ連接誤接成△連接，則因相電壓增加為原來的倍，磁密和勵磁電流增加，將使電動機因過熱而燒毀。

第100頁，共256頁。(8)轉(zhuǎn)子電壓：對于繞線轉(zhuǎn)子異步電動機，轉(zhuǎn)子電壓是指轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)子繞組開路時，對定子施加額定電壓，在集電環(huán)上所測出的轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電壓。用這種方法也可判別繞組重繞時，線圈匝數(shù)是否有誤，以及并聯(lián)支路數(shù)是否正確。(9)轉(zhuǎn)子電流：當(dāng)電動機在額定負載下正常運轉(zhuǎn)時，將轉(zhuǎn)子繞組出線端短接后，轉(zhuǎn)子繞組中流動的電流稱為轉(zhuǎn)子電流。

銘牌上的轉(zhuǎn)子電流是額定轉(zhuǎn)子電流。

第101頁，共256頁。(10)額定功率因數(shù)cosφN：當(dāng)電動機在額定狀態(tài)下運行時，定子相電壓與相電流之間的相位差cosφN，稱為額定功率因數(shù)。(11)額定效率ηN:電動機在額定工作狀態(tài)下，輸出功率P2與輸入功率P1的比值，稱為電動機的額定效率ηN，用百分?jǐn)?shù)表示，即(2-11)(12)標(biāo)準(zhǔn)編號:標(biāo)準(zhǔn)編號是指電動機產(chǎn)品按此標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，其技術(shù)數(shù)據(jù)能達到這個標(biāo)準(zhǔn)的要求。

第102頁，共256頁。(13)電動機定額或工作制:電動機的定額是指由制造廠按照GB755—87標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件，在電動機銘牌上標(biāo)定的全部電氣量和機械量的數(shù)值以及運行的持續(xù)時間和順序。按此常用的定額分為連續(xù)定額、短時定額和斷續(xù)定額。全部按定額的運行稱為“額定運行”。(14)出廠編號:每個制造廠為了區(qū)別每種規(guī)格和每臺電動機，便于記錄各臺電動機的情況，建立檔案，因此要給每臺電動機進行出廠編號。

第103頁，共256頁。2.2三相異步電動機的運行特性

2.2.1三相異步電動機的空載運行1.空載運行時的電磁關(guān)系三相異步電動機定子繞組接在對稱的三相電源上，轉(zhuǎn)子軸上不帶機械負載時的運行，稱為空載運行。為便于分析，根據(jù)磁通經(jīng)過的路徑和性質(zhì)的不同，異步電動機的磁通可分為主磁通和漏磁通兩大類。

第104頁，共256頁。(1)主磁通：當(dāng)三相異步電動機定子繞組通入三相對稱交流電時，將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢，該磁動勢產(chǎn)生的磁通絕大部分穿過氣隙，并同時交鏈于定、轉(zhuǎn)子繞組，這部分磁通稱為主磁通，用Φ0表示。其路徑為：定子鐵心→氣隙→轉(zhuǎn)子鐵心→氣隙→定子鐵心，構(gòu)成閉合磁路，如圖2-21(a)所示。

主磁通同時交鏈定、轉(zhuǎn)子繞組并在其中分別產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。轉(zhuǎn)子繞組為三相或多相短路繞組，在電動勢的作用下，轉(zhuǎn)子繞組中有電流通過。轉(zhuǎn)子電流與定子磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)異步電動機的能量轉(zhuǎn)換，即將電能轉(zhuǎn)化為機械能從電機軸上輸出，從而帶動負載做功，因此，主磁通是能量轉(zhuǎn)換的媒介。

第105頁，共256頁。圖2-21主磁通和漏磁通(a)主磁通和槽漏磁通;(b)端部漏磁通

第106頁，共256頁。(2)漏磁通:除主磁通外的磁通稱作漏磁通，用Φσ表示，它包括定、轉(zhuǎn)子繞組的槽部漏磁通和端部漏磁通，如圖2-21(a)、(b)所示。漏磁通沿磁阻很大的空氣隙形成閉合回路，空氣中的磁阻較大，所以它比主磁通小很多。漏磁通僅在定子繞組上產(chǎn)生漏電動勢，因此不能起能量轉(zhuǎn)換的媒介作用，只起電抗壓降的作用。

第107頁，共256頁。(3)空載電流和空載磁動勢:異步電動機空載運行時的定子電流稱為空載電流，用I0表示。當(dāng)異步電動機空載運行時，定子三相繞組有空載電流I0通過，三相空載電流將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁動勢，稱為空載磁動勢，用F0表示，其基波幅值為..(2-12)

式中，m1為定子繞組相數(shù)；N1為定子繞組匝數(shù)；kw1為定子繞組系數(shù)；p為電機極對數(shù)。第108頁，共256頁。

2.空載運行時的電壓平衡方程(1)主、漏磁通感應(yīng)的電動勢。主磁通在定子繞組中感應(yīng)的電動勢為

(2-13)式中，f1為電源頻率。

定子漏磁通在定子繞組中感應(yīng)的漏磁電動勢可用漏抗壓降的形式表示，

即

(2-14)

式中，X1稱為定子漏電抗，它是對應(yīng)于定子漏磁通的電抗。

第109頁，共256頁。(2)空載時的電壓平衡方程式。設(shè)定子繞組上外加電壓為U1，相電流為I0，主磁通Φ0在定子繞組中感應(yīng)的電動勢為E1，定子漏磁通在定子每相繞組中感應(yīng)的電動勢為E1σ，定子每相電阻為R1，類似于變壓器空載時的一次側(cè)，根據(jù)基爾霍夫第二定律，可列出電動機空載時每相的定子電壓方程式:.....(2-15)式中，Z1為定子繞組的漏阻抗，Z1=R1+jX1。

第110頁，共256頁。2.2.2三相異步電動機的負載運行所謂負載運行,是指異步電動機的定子繞組接入對稱三相電壓，轉(zhuǎn)子帶上機械負載時的運行狀態(tài)。

1.負載運行時的電磁關(guān)系異步電動機空載運行時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子電流I2≈0，轉(zhuǎn)子磁動勢F2≈0，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢E2≈0。當(dāng)異步電動機帶上機械負載時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下降，定子旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組的相對速度Δn=n1-n增大，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢E2和轉(zhuǎn)子電流I2增大。

..第111頁，共256頁。

2.旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子繞組的作用轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時，氣隙旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)速n1切割轉(zhuǎn)子繞組，當(dāng)轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)后，旋轉(zhuǎn)磁場就以n1-n的相對速度切割轉(zhuǎn)子繞組，因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n變化時，轉(zhuǎn)子繞組各電磁量將隨之變化。(1)轉(zhuǎn)子電動勢的頻率。感應(yīng)電動勢的頻率正比于導(dǎo)體與磁場的相對切割速度，則轉(zhuǎn)子電動勢的頻率為式中，s為電機轉(zhuǎn)差率，f1為電源頻率，為一定值，故轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢的頻率f2與轉(zhuǎn)差率s成正比。第112頁，共256頁。當(dāng)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)(如啟動瞬間)時，n=0，s=1,則f2=f1，即轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢頻率與定子感應(yīng)電動勢頻率相等；當(dāng)轉(zhuǎn)子接近同步轉(zhuǎn)速(如空載運行)時，n≈n1,s≈0,則f2≈0。異步電動機在額定情況運行時，轉(zhuǎn)差率很小，通常在0.01～0.06之間，若電網(wǎng)頻率為50Hz，則轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢頻率僅在0.5～3Hz之間，所以異步電動機在正常運行時，轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢的頻率很低。第113頁，共256頁。(2)轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動勢。由上述討論可知，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢E2s大小為(2-17)式中，N2為轉(zhuǎn)子繞組匝數(shù)；kw2為轉(zhuǎn)子繞組系數(shù)，計算時應(yīng)與具體諧波相對應(yīng)。若轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，則其感應(yīng)電動勢頻率f2=f1，故此時感應(yīng)電動勢E2大小為(2-18)第114頁，共256頁。把式(2-16)和式(2-18)代入式(2-17)，

得

(2-19)當(dāng)電源電壓U1一定時，Φ0就一定，故E2為常數(shù)，則E2s∝s，即轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢與轉(zhuǎn)差率s成正比。當(dāng)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)差率s=1，主磁通切割轉(zhuǎn)子的相對速度最快，此時轉(zhuǎn)子電動勢最大。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增加時，轉(zhuǎn)差率將隨之減小。因正常運行時轉(zhuǎn)差率很小，故轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢也就很小。第115頁，共256頁。（3）轉(zhuǎn)子繞組的漏阻抗。由于電抗與頻率成正比，因此轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)子繞組漏電抗X2s為X2s=2πf2L2=2πsf1L2=sX2

(2-20)式中，X2為轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時的漏電抗；L2為轉(zhuǎn)子繞組的漏電感。顯然，X2是個常數(shù)，故轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)子繞組漏電抗也正比于轉(zhuǎn)差率s。同樣，在轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)(如啟動瞬間)時，s=1，轉(zhuǎn)子繞組漏電抗最大。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，漏電抗隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的升高而減小，

即轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)得越快，

轉(zhuǎn)子繞組中的漏電抗越小。

第116頁，共256頁。（4）轉(zhuǎn)子繞組的電流和功率因數(shù)。轉(zhuǎn)子繞組中除了有漏抗X2s外，還存在電阻R2，由于異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組正常運行時處于短接狀態(tài)，其端電壓U2=0，因此轉(zhuǎn)子繞組電動勢平衡方程為

(2-21)轉(zhuǎn)子每相電流I2為

.(2-22)

第117頁，共256頁。其有效值為

(2-23)轉(zhuǎn)子繞組的功率因數(shù)為

(2-24)上式說明，轉(zhuǎn)子繞組電流I2和轉(zhuǎn)子回路功率因數(shù)與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)。當(dāng)s=0時，I2=0，cosφ2=1；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降低時，轉(zhuǎn)差率s增大，轉(zhuǎn)子電流隨之增大，而cosφ2則減小。第118頁，共256頁。綜上所述，轉(zhuǎn)子各電磁量除R2外，其余各量均與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)，因此轉(zhuǎn)差率s是異步電動機的一個重要參數(shù)。

轉(zhuǎn)子各電磁量隨轉(zhuǎn)差率變化的情況如圖2-22所示。

圖2-22轉(zhuǎn)子各電磁量與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系

第119頁，共256頁。例2-4一臺三相異步電動機接到50Hz的交流電源上，其額定轉(zhuǎn)速nN=1455r／min，試求：(1)該電動機的極對數(shù)p；(2)額定轉(zhuǎn)差率sN；(3)額定轉(zhuǎn)速運行時，轉(zhuǎn)子電動勢的頻率。

解(1)因異步電動機額定轉(zhuǎn)差率很小，故可根據(jù)電動機的額定轉(zhuǎn)速nN=1455r／min，直接判斷出最接近nN的氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速n1=1500r／min，則第120頁，共256頁。(2)(3)第121頁，共256頁。

3.電動勢平衡方程在定子電路中，主電動勢E1、漏磁電動勢E1σ、定子繞組電阻壓降RI1與外加電源電壓U1相平衡，此時定子電流為I1。在轉(zhuǎn)子電路中，因轉(zhuǎn)子為短路繞組，故主電動勢E2s、漏磁電動勢E2σ和轉(zhuǎn)子繞組電阻壓降R2I2相平衡。因此，可寫出負載時定子、轉(zhuǎn)子的電動勢平衡方程式為........(2-25)第122頁，共256頁。2.2.3三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩異步電動機運行時，定子從電網(wǎng)吸收電功率，轉(zhuǎn)子向拖動的機械負載輸出機械功率。電動機在實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的過程中，必然會產(chǎn)生各種損耗。根據(jù)能量守恒定律，輸出功率應(yīng)等于輸入功率減去總損耗。1.輸入功率

由電網(wǎng)供給電動機的功率稱為輸入功率，

其計算公式為

式中,U1、I1、cosφ1分別為定子的線電壓、線電流和功率因數(shù)。

(2-26)第123頁，共256頁。

2.定子銅損耗定子電流流過定子繞組時，電流I1在定子繞組電阻R1上的功率損耗稱為定子銅損耗，其計算式為

(2-27)

3.定子鐵損耗旋轉(zhuǎn)磁場在定子鐵心中還將產(chǎn)生鐵損耗(因轉(zhuǎn)子頻率很低，一般為1～3Hz，故轉(zhuǎn)子鐵損耗很小，可忽略不計)，其值可看作勵磁電流I0在勵磁電阻上所消耗的功率

(2-28)第124頁，共256頁。

4.電磁功率因此從輸入功率P1中扣除定子銅損耗PCu2和定子鐵損耗PFe，剩余的功率便是由氣隙磁場通過電磁感應(yīng)關(guān)系,由定子傳遞到轉(zhuǎn)子側(cè)的電磁功率Pem，即

Pem=P1-(PCu2+PFe)(2-29)第125頁，共256頁。

5.轉(zhuǎn)子銅損耗轉(zhuǎn)子電流流過轉(zhuǎn)子繞組時，電流I2在轉(zhuǎn)子繞組電阻R2上的功率損耗稱為轉(zhuǎn)子銅損耗，

其計算式為

(2-30)式中，I2′為轉(zhuǎn)子折算到定子后的轉(zhuǎn)子電流，R2′為轉(zhuǎn)子折算到定子后的轉(zhuǎn)子電阻。

第126頁，共256頁。

6.總機械功率

傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率扣除轉(zhuǎn)子銅損耗后為電動機的總機械功率PMEC，即

(2-31)由以上可知，由定子經(jīng)空氣隙傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率有一小部分轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)子銅損耗，其余絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)榭倷C械功率。

第127頁，共256頁。

7.機械損耗和附加損耗電動機運行時，由軸承及風(fēng)阻等摩擦所引起損耗叫機械損耗Pmec。由定、轉(zhuǎn)子開槽和諧波磁場引起的損耗叫附加損耗Pad。電動機的附加損耗很小，一般在大型異步電動機中，Pad約為電動機額定功率的0.5％；而在小型異步電動機中，滿載時，Pad可達電動機額定功率的1％～3％或更大些。第128頁，共256頁。

8.機械功率總機械功率PMEC減去機械損耗Pmec和附加損耗Pad，才是電動機轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功率P2，即

P2=PMEC-(Pmec+Pad)(2-32)可見異步電動機運行時，從電源輸入電功率P1到轉(zhuǎn)軸上輸出功率P2的全過程為

(2-33)式中，∑P為電動機的總損耗。

式(2-33)為三相異步電動機的功率平衡方程。

第129頁，共256頁。圖2-23異步電動機功率流程圖

第130頁，共256頁。

9.轉(zhuǎn)矩平衡由動力學(xué)可知，旋轉(zhuǎn)體的機械功率等于作用在旋轉(zhuǎn)體上的轉(zhuǎn)矩與其機械角速度Ω的乘積，Ω=2πn/60(rad/s)。將式(2-32)的兩邊同除以轉(zhuǎn)子機械角速度Ω，便得到穩(wěn)態(tài)時異步電動機的轉(zhuǎn)矩平衡方程式:即

(2-34)

第131頁，共256頁。式中，Tem=PMEC/Ω為電動機電磁轉(zhuǎn)矩，為驅(qū)動性質(zhì)轉(zhuǎn)矩；T2=P2/Ω為電動機軸上輸出的機械負載轉(zhuǎn)矩，為制動性質(zhì)轉(zhuǎn)矩；T0=(Pmec+Pad)/Ω為機械損耗和附加損耗的轉(zhuǎn)矩，即空載轉(zhuǎn)矩，它也為制動性質(zhì)轉(zhuǎn)矩。式(2-34)為三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩平衡方程，它說明電動機電磁轉(zhuǎn)矩Tem與輸出機械轉(zhuǎn)矩T2和空載轉(zhuǎn)矩T0相平衡。第132頁，共256頁。

從式(2-34)可推得

(2-35)式中，Ω1為同步機械角速度，Ω1=2πn1/60(rad/s)。由此可知，電磁轉(zhuǎn)矩從轉(zhuǎn)子方面看，它等于總機械功率除以轉(zhuǎn)子機械角速度；從定子方面看，它又等于電磁功率除以同步機械角速度。

第133頁，共256頁。

例2-5一臺PN=7.5kW、UN=380V、nN=962r/min的6極三相異步電動機，定子三角形連接，額定負載時cosφN=0.827，PCu1=470W，PFe=234W，Pmec=45W，Pad=80W，試求額定負載時的轉(zhuǎn)差率sN、轉(zhuǎn)子頻率f2、轉(zhuǎn)子銅損耗PCu2、定子電流I1以及負載轉(zhuǎn)矩T2、空載轉(zhuǎn)矩T0和電磁轉(zhuǎn)矩Tem。

解額定轉(zhuǎn)差率sN:第134頁，共256頁。轉(zhuǎn)子頻率f2:f2=sNf1×50=1.9Hz轉(zhuǎn)子銅損PCu2:定子電流I1:第135頁，共256頁。轉(zhuǎn)矩Tem、T2和T0:

第136頁，共256頁。2.2.4三相異步電動機的工作特性異步電動機的工作特性是指在額定電壓和額定頻率運行時，電動機的轉(zhuǎn)速n、輸出轉(zhuǎn)矩T2、定子電流I1、功率因數(shù)cosφ1、效率η與輸出功率P2之間的關(guān)系。工作特性可以通過電動機直接加負載試驗得到。圖2-24所示為三相異步電動機的工作特性曲線。下面分別加以說明。第137頁，共256頁。圖2-24三相異步電動機的工作特性曲線

第138頁，共256頁。1.轉(zhuǎn)速特性n=f(P2)空載時，P2=0，轉(zhuǎn)子電流很小，n≈n1,即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速。負載時，隨著P2的增大，轉(zhuǎn)子電流也增大，轉(zhuǎn)速n則降低,但下降不多。額定運行時，轉(zhuǎn)差率很小，一般sN≈0.01～0.06，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速nN=(1-sN)n1=(0.99～0.94)n1，與同步轉(zhuǎn)速n1接近，故轉(zhuǎn)速特性n=f(P2)是一條稍向下傾斜的曲線。第139頁，共256頁。T2=f(P2)

異步電動機的輸出轉(zhuǎn)矩

(2-36)空載時，P2=0，T2=0；負載時，隨著輸出功率P2的增加，轉(zhuǎn)速略有下降，故由式(2-36)可知，T2的上升速度略快于P2的上升速度，故T2=f(P2)為一條過零點稍向上翹的曲線。由于從空載到滿載，n變化很小，故T2=f(P2)可近似看成一條直線。第140頁，共256頁。

3.定子電流特性I1=f(P2)電動機空載時，P2=0，定子電流I1=I0。負載時，隨著輸出功率P2的增加，轉(zhuǎn)子電流增大，于是定子電流的負載分量也隨之增大，所以I1隨P2的增大而增大。

第141頁，共256頁。

4.定子功率因數(shù)特性cosφ1=f(P2)三相異步電動機運行時需要從電網(wǎng)吸收感性無功功率來建立磁場，所以異步電動機的功率因數(shù)總是滯后的?？蛰d時，定子電流主要是無功勵磁電流，因此功率因數(shù)很低，通常不超過0.2。負載運行時，隨著負載的增加，轉(zhuǎn)子電流和定子電流的有功分量增加，使功率因數(shù)逐漸上升，在額定負載附近，功率因數(shù)最高。當(dāng)超過額定負載后，由于轉(zhuǎn)差率s迅速增大，使轉(zhuǎn)子功率因數(shù)下降cosφ2，于是轉(zhuǎn)子電流無功分量增大，相應(yīng)的定子無功分量電流也增大，因此定子功率因數(shù)cosφ1反而下降，如圖2-24所示。第142頁，共256頁。5.效率特性η=f(P2)根據(jù)公式可知，電動機空載時，P2=0，η=0。當(dāng)負載運行時，隨著輸出功率P2的增加，效率η也在增加。在正常運行范圍內(nèi)因主磁通和轉(zhuǎn)速變化很小，故鐵損耗PFe和機械損耗Pmec可認(rèn)為是不變損耗。而定、轉(zhuǎn)子銅損耗PCu1和PCu2、附加損耗Pad隨負載而變，稱為可變損耗。當(dāng)負載增大到使可變損耗等于不變損耗時，效率達最高。若負載繼續(xù)增大，則與電流平方成正比的定、轉(zhuǎn)子銅損耗增加很快，故效率反而下降，如圖2-24所示。一般在(0.7～1.0)PN范圍內(nèi)效率最高。

(2-37)第143頁，共256頁。2.2.5三相異步電動機的機械特性

1.物理表達式由式(2-35)和電磁功率表達式以及轉(zhuǎn)子電動勢公式，可推得電磁轉(zhuǎn)矩物理表達式：

(2-38)式中，CT為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，對于已制成的電動機，CT為一常數(shù)。

第144頁，共256頁。2.參數(shù)表達式

(2-39)式中，p為磁極對數(shù)、U1為定子相電壓、f1電源頻率、R1和X1為定子每相繞組電阻和漏抗、R2′和X2′為折算定子側(cè)的轉(zhuǎn)子電阻和漏抗、s為轉(zhuǎn)差率。當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)差率s(或轉(zhuǎn)速n2)變化時，可由式(2-39)算出相應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩Tem，因而可以作出圖2-25所示的機械特性曲線。

Tem>0,電機處于電動機狀態(tài)；Tem<0,電機處于發(fā)電機狀態(tài)。

第145頁，共256頁。圖2-25三相異步電機的機械特性曲線第146頁，共256頁。（1）異步電動機最大轉(zhuǎn)矩（Tm）和電動機的過載能力（λT）。在機械特性曲線上，轉(zhuǎn)矩有兩個最大值，一個出現(xiàn)在電動狀態(tài)，另一個出現(xiàn)在發(fā)電狀態(tài)。最大轉(zhuǎn)矩Tm和對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率sm(稱為臨界轉(zhuǎn)差率)可以通過式(2-39)對s求導(dǎo)并令dTem/ds=0求得。通常R1<<(X1+X2′)，可以近似認(rèn)為(2-40)(2-41)

式中，“+”號對應(yīng)電動機狀態(tài)；“-”號對應(yīng)發(fā)電機狀態(tài)。

第147頁，共256頁。最大電磁轉(zhuǎn)矩對電動機來說具有重要意義。一般電動機都具有一定的過載能力，以保證電動機不會因短時過載而停轉(zhuǎn)。顯然，最大電磁轉(zhuǎn)矩愈大，電動機短時過載能力愈強，因此把最大電磁轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比稱為電動機的過載能力，用λT表示，即

(2-42)

λＴ是表征電動機運行性能的重要參數(shù)，一般電動機的過載能力λＴ～。它反映了電動機短時過載能力的大小。

第148頁，共256頁。（2）異步電動機啟動轉(zhuǎn)矩（Tst）和啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)（kst）。啟動