電機(jī)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(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理

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

軸承、

接線盒、

風(fēng)扇等其他部分。

第1頁(yè)，共256頁(yè)。異步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組本身自成閉合回路，整個(gè)轉(zhuǎn)子形成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的整體，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固、運(yùn)行可靠、價(jià)格便宜，應(yīng)用最為廣泛，小型異步電動(dòng)機(jī)絕大部分屬于這類。繞線型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)比鼠籠型復(fù)雜，但啟動(dòng)性能較好，需要時(shí)還可以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。圖2-1所示是三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。

第2頁(yè)，共256頁(yè)。圖2-1三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

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1.定子定子是用來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的。主要由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座等部分組成。鼠籠型和繞線型異步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)磁路的一部分，其槽中嵌放定子繞組。由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)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(chǎng)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(yè)，共256頁(yè)。圖2-2定子鐵心(a)定子鐵心沖片；(b)定子鐵心

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

第6頁(yè)，共256頁(yè)。(2)定子繞組。定子繞組是異步電動(dòng)機(jī)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(chǎng)。它是用高強(qiáng)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(dòng)機(jī)的定子繞組通常有六根出線頭，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的容量和需要可接成Y形或△形。對(duì)于大、中型異步電動(dòng)機(jī)，通常采用△接法；對(duì)于中、小容量異步電動(dòng)機(jī)，則可按不同的要求接成Y形或△形。

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2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，它在定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下獲得一定的轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)，通過(guò)聯(lián)軸器或皮帶輪帶動(dòng)其他機(jī)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(dòng)機(jī)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(gè)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(yè)，共256頁(yè)。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(yè)，共256頁(yè)。(2)轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，在氣隙磁場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(duì)于大、中型異步電動(dòng)機(jī)，一般在轉(zhuǎn)子鐵心的每個(gè)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(gè)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(dòng)機(jī)一般都采用鑄鋁轉(zhuǎn)子，這時(shí)導(dǎo)條、端環(huán)以及端環(huán)上的風(fēng)葉鑄在一起，整個(gè)轉(zhuǎn)子形成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的整體，如果去掉鐵心，繞組的外形就像一個(gè)“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(dòng)機(jī)稱為鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。

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

第11頁(yè)，共256頁(yè)。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(duì)數(shù)相同，連接成Y形接法，繞組的三個(gè)出線端分別接到軸上的三個(gè)滑環(huán)上，再通過(guò)電刷引出，如圖2-6所示。繞線轉(zhuǎn)子的特點(diǎn)是可以通過(guò)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(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能或調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。有的繞線型電動(dòng)機(jī)還裝有短路提刷裝置，當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)完畢后，移動(dòng)手柄，電刷即被提起，同時(shí)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(yùn)行的可靠性。

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

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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(guò)鍵槽、聯(lián)軸器和生產(chǎn)機(jī)械相連，傳導(dǎo)三相電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，

其外形如圖2-7所示。

第14頁(yè)，共256頁(yè)。圖2-7三相電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸

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

以形成空腔，

作為冷卻空氣的通道。

第16頁(yè)，共256頁(yè)。2.1.2三相異步電動(dòng)機(jī)的繞組繞組是三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行電磁能量轉(zhuǎn)換與傳遞的關(guān)鍵部件，也是電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的核心。三相電動(dòng)機(jī)的繞組是三相對(duì)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(yè)，共256頁(yè)。圖2-8三相異步電動(dòng)機(jī)的繞組接線圖(a)Y形接法；(b)△形接法

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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(lái)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(jiàn)圖2-9、圖2-10和圖2-11。

第19頁(yè)，共256頁(yè)。(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(zhǎng)距繞組(y>τ)。其中y為繞組跨距，τ為極距。

第20頁(yè)，共256頁(yè)。圖2-9疊繞組

第21頁(yè)，共256頁(yè)。圖2-10波繞組

第22頁(yè)，共256頁(yè)。圖2-11同心繞組

第23頁(yè)，共256頁(yè)。2.交流電機(jī)的定子繞組構(gòu)成原則交流電機(jī)的定子繞組大多為三相繞組。繞組是電機(jī)的主要部件，要分析交流電機(jī)的原理和運(yùn)行問(wèn)題，必須先對(duì)交流繞組的構(gòu)成和連接規(guī)律有一個(gè)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(dòng)勢(shì)和合成磁動(dòng)勢(shì)的波形要接近于正弦形，幅值要大；

第24頁(yè)，共256頁(yè)。(2)對(duì)三相繞組，各相的電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)要對(duì)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，用銅量要省；(4)絕緣要可靠，

機(jī)械強(qiáng)度、

散熱條件要好，

制造要方便。

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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(lái)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(gè)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(guò)同相電流的繞組。

第26頁(yè)，共256頁(yè)。(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(zhǎng)度，用字母τ表示，即

(用槽數(shù)表示時(shí))(2-1)或

(用長(zhǎng)度表示時(shí))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(dòng)機(jī)極數(shù)；τ為極距。

第27頁(yè)，共256頁(yè)。(5)每極每相槽數(shù)(q):指在一個(gè)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(dòng)機(jī)極數(shù)；m1為相數(shù)。

當(dāng)q等于整數(shù)時(shí)，叫整數(shù)槽繞組；

q為分?jǐn)?shù)時(shí)，叫分?jǐn)?shù)槽繞組。

第28頁(yè)，共256頁(yè)。(6)電角度:定子鐵心圓周對(duì)應(yīng)的機(jī)械角度為360°，而交流電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一對(duì)磁極繞組內(nèi)電流變化為一個(gè)周期，是360°電角度，每個(gè)極距τ為180°電角度。當(dāng)電動(dòng)機(jī)有p對(duì)磁極時(shí)，在鐵心圓周上便有p×360°電角度，只有2極電動(dòng)機(jī)，機(jī)械角度才等于電角度。故電角度與機(jī)械角度的關(guān)系為電角度=p×機(jī)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(yè)，共256頁(yè)。例2-1一臺(tái)三相24槽4極電動(dòng)機(jī)，其電角度和槽距角各是多少?

解因?yàn)槭?極電動(dòng)機(jī)，所以極對(duì)數(shù)ρ=2電角度=p×360°=2×360°=720°

第30頁(yè)，共256頁(yè)。(8)相帶：所謂相帶是指一個(gè)極相組線圈所占的范圍，以電角度表示。一般一個(gè)磁極為180°電角度，一個(gè)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(yè)，共256頁(yè)。(9)節(jié)距(也叫跨距)：指一個(gè)線圈兩個(gè)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(dòng)勢(shì)。若y<τ，則該線圈稱為短距線圈。短距線圈能提高電動(dòng)機(jī)的電磁性能和縮短線圈端部接線。多數(shù)電機(jī)采用這種線圈。若y>τ，則該線圈稱為長(zhǎng)距線圈。特殊電動(dòng)機(jī)采用這種線圈。第32頁(yè)，共256頁(yè)。(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(kāi)圖將電機(jī)定子或轉(zhuǎn)子沿軸向切開(kāi)，沿圓周方向展開(kāi),清楚表示各繞組在電機(jī)內(nèi)嵌放位置的示意圖。

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4.繞組的特點(diǎn)電機(jī)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(diǎn)。1)單層交叉式繞組(1)單層交叉式繞組的特點(diǎn)。交叉式繞組的優(yōu)點(diǎn)是線圈采用短距，使用銅量減少；缺點(diǎn)是線圈節(jié)距不盡相同，繞制不方便。第34頁(yè)，共256頁(yè)。(2)單層交叉式繞組展開(kāi)圖的畫法。上面介紹的鏈?zhǔn)嚼@組，q=2為偶數(shù)，此時(shí)屬于同一相帶的兩個(gè)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(gè)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(dòng)機(jī),因每極每相槽數(shù)q=3為奇數(shù)，所以每個(gè)相帶占3個(gè)槽，按U1、W2、V1、U2、W1、V2的順序給相帶命名，起始槽選在1號(hào)槽。分相見(jiàn)表2-1。第35頁(yè)，共256頁(yè)。表2-1單層交叉式繞組分相表

第36頁(yè)，共256頁(yè)。這時(shí)一個(gè)相帶含有三個(gè)槽，無(wú)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(duì)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(duì)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(shì)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(kāi)圖。

第37頁(yè)，共256頁(yè)。圖2-12U相單層交叉式繞組

第38頁(yè)，共256頁(yè)。圖2-13三相四極36槽單層交叉式繞組的展開(kāi)圖

第39頁(yè)，共256頁(yè)。2)雙層疊繞組(1)雙層疊繞組的特點(diǎn)。雙層疊繞組的特點(diǎn)如下：一般在容量較大的中、小型異步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的電磁性能、啟動(dòng)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(yè)，共256頁(yè)。(2)雙層疊繞組展開(kāi)圖的畫法。雙層疊繞組展開(kāi)圖的特點(diǎn)是，任何兩個(gè)相鄰的線圈，總是后一個(gè)疊加在前一個(gè)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(shuō)明畫此繞組展開(kāi)圖的步驟。第41頁(yè)，共256頁(yè)。①畫線圈邊：畫出24個(gè)槽的線圈邊，每個(gè)槽內(nèi)的上層邊用實(shí)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(gè)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(gè)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(hào)槽，則分相如表2-1所示，U相的四個(gè)相帶所占的8個(gè)槽為1、2、7、8、13、14、19、20。

第42頁(yè)，共256頁(yè)。圖2-14Ｕ相雙層短距疊式繞組第43頁(yè)，共256頁(yè)。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(hào)命名線圈號(hào)，則1號(hào)線圈的上層邊在1號(hào)槽，下層邊在1+5＝6號(hào)槽，據(jù)此可畫出U相的1、2,7、8,13、14,19、20號(hào)共8個(gè)線圈。第44頁(yè)，共256頁(yè)。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(gè)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(gè)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(kāi)圖如圖2-15所示。第45頁(yè)，共256頁(yè)。圖2-15三相四極24槽雙層短距疊繞組展開(kāi)圖

第46頁(yè)，共256頁(yè)。雙層短距疊繞組的優(yōu)點(diǎn)是端接部分較短，繞組的用銅量可減少，同時(shí)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(dòng)機(jī)的定子繞組中。它的缺點(diǎn)是線圈組之間的連線較長(zhǎng)，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(yè)，共256頁(yè)。

5.繞組的連接方法1)接線規(guī)律繞組的連接決定電機(jī)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(jī)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(gè)線圈組(極相組)串聯(lián)組成；一個(gè)線圈組(極相組)由q(每極每相槽數(shù))個(gè)線圈串聯(lián)組成。接線時(shí)，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(wèn)題容易檢查。

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

第49頁(yè)，共256頁(yè)。(4)無(wú)論是單層還是雙層繞組，同相各線圈組電動(dòng)勢(shì)的有效值是相等的，只是正負(fù)不同而已。因此，一相中的各線圈組電動(dòng)勢(shì)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(duì)數(shù)p，故每條支路就由p／a個(gè)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(yè)，共256頁(yè)。2）繞組的接線方法(1)根據(jù)電機(jī)相數(shù)、極數(shù)、并聯(lián)支路數(shù)計(jì)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(hào)。(5)根據(jù)線圈編號(hào)、

線圈內(nèi)電流方向依次接線。

第51頁(yè)，共256頁(yè)。例2-2一臺(tái)三相交流電動(dòng)機(jī)，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(jì)算極距τ、槽距角α、每極每相槽數(shù)q:第52頁(yè)，共256頁(yè)。(3)相繞組的構(gòu)成。兩個(gè)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(gè)線圈構(gòu)成。V相由(8～16)、(9～17)、(18～25)、(26～34)、(27～35)、(36～7)六個(gè)線圈構(gòu)成。W相由(14～22)、(15～23)、(24～31)、(32～4)、(33～5)、(6～13)六個(gè)線圈構(gòu)成。

第53頁(yè)，共256頁(yè)。(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(yè)，共256頁(yè)。(d)VW相通電3三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)(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(guò)同相電流的繞組。圖2-31延邊三角形啟動(dòng)原理圖機(jī)械損耗和附加損耗第165頁(yè)，共256頁(yè)。其啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，只適用于空載或輕載啟動(dòng)場(chǎng)合。第56頁(yè)，共256頁(yè)。Tem<0,電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。式中,Ist/IN為電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流倍數(shù)。但是，查找這些電動(dòng)機(jī)的參數(shù)顯然是困難的。第111頁(yè)，共256頁(yè)。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€(gè)通電循環(huán)。2)罩極電動(dòng)機(jī)如果三相繞組通入負(fù)序電流，則電流出現(xiàn)正的最大值的順序是U→W→V?？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。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(gè)槽，即V相繞組的首端在8號(hào)槽，W相繞組的首端在14號(hào)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(hào)不同。第55頁(yè)，共256頁(yè)。V相繞組的接線：W相繞組的接線：

第56頁(yè)，共256頁(yè)。

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(gè)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(gè)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(gè)線圈構(gòu)成。第57頁(yè)，共256頁(yè)。(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(gè)槽，即V相繞組的首端在5號(hào)槽，W相繞組的首端在9號(hào)槽。

第58頁(yè)，共256頁(yè)。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(hào)不同。V相繞組的接線:

W相繞組的接線:第59頁(yè)，共256頁(yè)。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(jī)能否正常運(yùn)轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速是否正確,對(duì)電機(jī)的應(yīng)用意義重大。按GB1971—1980規(guī)定，異步電動(dòng)機(jī)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(jìn)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(jiàn)的三相異步電動(dòng)機(jī)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(gè)出線端接入控制電路中實(shí)現(xiàn)星形和三角形的換接。

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

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

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

第63頁(yè)，共256頁(yè)。圖2-18三相對(duì)稱交流電流的波形

三相對(duì)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(fù)。電流的流入端用符號(hào)○表示，

流出端用⊙表示。

×第64頁(yè)，共256頁(yè)。第37頁(yè)，共256頁(yè)。電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品型號(hào)是為了便于使用、制造、設(shè)計(jì)等部門進(jìn)行業(yè)務(wù)聯(lián)系和簡(jiǎn)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(hào)。第94頁(yè)，共256頁(yè)。第72頁(yè)，共256頁(yè)。圖2-13三相四極36槽單層交叉式繞組的展開(kāi)圖三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理隨后W相通電，U、V相不通電，轉(zhuǎn)子又順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)30°,又使齒3、1與CC′極對(duì)齊。在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串入電阻后，使電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性發(fā)生變化，最大轉(zhuǎn)矩不變，但最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的臨界轉(zhuǎn)差率sm改變，如圖2-38所示。第26頁(yè)，共256頁(yè)。第132頁(yè)，共256頁(yè)。第114頁(yè)，共256頁(yè)。解額定轉(zhuǎn)差率sN:對(duì)稱三相交流電流通入對(duì)稱三相繞組時(shí)，便產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。下面選取各相電流出現(xiàn)最大值的幾個(gè)瞬間進(jìn)行分析。在圖2-17中，當(dāng)ωt=0°時(shí)，U相電流達(dá)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(fù)，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(jiàn)，合成磁場(chǎng)的軸線正好位于U相繞組的軸線上。

××第65頁(yè)，共256頁(yè)。當(dāng)ωt=120°時(shí)，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(fù)，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(jiàn)，此時(shí)合成磁場(chǎng)的軸線正好位于V相繞組的軸線上，磁場(chǎng)方向已從ωt=0°時(shí)的位置沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)了120°。當(dāng)ωt=240°和ωt=360°時(shí)，合成磁場(chǎng)的位置分別如圖2-17(c)、(d)所示。當(dāng)ωt=360°時(shí)，合成磁場(chǎng)的軸線正好位于U相繞組的軸線上，磁場(chǎng)方向從起始位置逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)了360°，

即電流變化一個(gè)周期，

合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一周。

××第66頁(yè)，共256頁(yè)。由此可見(jiàn)，對(duì)稱三相交流電流通入對(duì)稱三相繞組所形成的磁場(chǎng)是一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。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(fù)序電流，則電流出現(xiàn)正的最大值的順序是U→W→V。通過(guò)圖解法分析可知，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向也為U→W→V。

第67頁(yè)，共256頁(yè)。綜上分析可知，三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的基本工作原理是：(1)三相對(duì)稱繞組中通入三相對(duì)稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，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(jī)極對(duì)數(shù)。(2)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流。第68頁(yè)，共256頁(yè)。(3)轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用，從而形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速(n)小于同步轉(zhuǎn)速(n1)。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不可能達(dá)到定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，即同步轉(zhuǎn)速，因?yàn)槿绻_(dá)到同步轉(zhuǎn)速，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，隨之在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中不能感應(yīng)出電勢(shì)和電流，也就不能產(chǎn)生推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電磁力。因此，異步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)因此而得名。又因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電流是通過(guò)電磁感應(yīng)作用產(chǎn)生的，所以又稱為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。第69頁(yè)，共256頁(yè)。(4)異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向始終與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向一致，而旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向又取決于異步電動(dòng)機(jī)的三相電流相序，因此，三相異步電動(dòng)機(jī)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(duì)調(diào)電動(dòng)機(jī)的兩根電源線，便可使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。

第70頁(yè)，共256頁(yè)。

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(dòng)機(jī)的一個(gè)基本物理量，它反映異步電動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)行情況。對(duì)異步電動(dòng)機(jī)而言，當(dāng)轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動(dòng)(如啟動(dòng)瞬間)時(shí)，n=0，此時(shí)轉(zhuǎn)差率s=1；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速(空載運(yùn)行)時(shí)，n1≈n，此時(shí)轉(zhuǎn)差率s≈0。由此可見(jiàn)，作為異步電動(dòng)機(jī)，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(yè)，共256頁(yè)。異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載越大，轉(zhuǎn)速就越慢，其轉(zhuǎn)差率就越大；反之，負(fù)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(dòng)機(jī)負(fù)載的大小。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可由式(2-7)推算:n=(1-s)n1

(2-8)在正常運(yùn)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速很接近同步轉(zhuǎn)速。

第72頁(yè)，共256頁(yè)。

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

當(dāng)1<s<+∞時(shí)為電磁制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。

第75頁(yè)，共256頁(yè)。圖2-19異步電動(dòng)機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài)(a)電動(dòng)機(jī)(0<s≤1);(b)發(fā)電機(jī)(-∞<s<0);(c)電磁制動(dòng)(1<s<+∞)第76頁(yè)，共256頁(yè)。綜上所述，異步電機(jī)可以作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，也可以作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，還可以作電磁制動(dòng)運(yùn)行，但一般作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，異步發(fā)電機(jī)很少使用，電磁制動(dòng)是異步電機(jī)在完成某一生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的短時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。例如，起重機(jī)下放重物時(shí)，為了安全、平穩(wěn)，需限制下放速度時(shí)，就使異步電動(dòng)機(jī)短時(shí)處于電磁制動(dòng)狀態(tài)。有關(guān)異步電動(dòng)機(jī)的電磁制動(dòng)狀態(tài)，將在2.5節(jié)中詳細(xì)講述。

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

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

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

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

壓延機(jī)等。

第81頁(yè)，共256頁(yè)。4)按運(yùn)行工作制分類工作制是對(duì)電動(dòng)機(jī)各種負(fù)載(包括空載、停機(jī)、斷能等)的持續(xù)時(shí)間和先后次序的說(shuō)明。(1)連續(xù)工作制(S1)：電動(dòng)機(jī)在銘牌規(guī)定的額定值條件下，能保證長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行。(2)短期工作制(S2)：電動(dòng)機(jī)在銘牌規(guī)定的條件下，只能在限定的時(shí)間內(nèi)短時(shí)運(yùn)行。該時(shí)間不足以達(dá)到熱穩(wěn)定，隨之即停機(jī)并斷電足夠時(shí)間，使電動(dòng)機(jī)再度冷卻到與冷卻介質(zhì)溫度之差在2℃以內(nèi)。

短時(shí)運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)有四種：10min、30min、60min和90min。

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

第83頁(yè)，共256頁(yè)。5)按防護(hù)型式分類(1)開(kāi)啟式:電動(dòng)機(jī)除必要的支承結(jié)構(gòu)外，對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)及帶電部分沒(méi)有專門的保護(hù)。(2)防護(hù)式:電動(dòng)機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)和帶電部分有必要的機(jī)械保護(hù)，但不明顯地妨礙通風(fēng)。按其通風(fēng)口防護(hù)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(jìn)入電動(dòng)機(jī)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(jìn)入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部。

第84頁(yè)，共256頁(yè)。(3)封閉式：電動(dòng)機(jī)機(jī)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(dòng)機(jī)機(jī)殼結(jié)構(gòu)能夠阻止具有一定壓力的水進(jìn)入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部。(5)水密式：當(dāng)電動(dòng)機(jī)浸沒(méi)在水中時(shí)，電動(dòng)機(jī)機(jī)殼的結(jié)構(gòu)能夠防止水進(jìn)入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部。(6)潛水式：電動(dòng)機(jī)在規(guī)定的水壓下，能長(zhǎng)期在水中運(yùn)行。(7)隔爆式：電動(dòng)機(jī)機(jī)殼的結(jié)構(gòu)能阻止電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的氣體爆炸傳遞到電動(dòng)機(jī)外部，避免引起電動(dòng)機(jī)外部的燃燒性氣體爆炸。

第85頁(yè)，共256頁(yè)。6)按使用環(huán)境分類電動(dòng)機(jī)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(yè)，共256頁(yè)。

2.三相異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品型號(hào)是為了便于使用、制造、設(shè)計(jì)等部門進(jìn)行業(yè)務(wù)聯(lián)系和簡(jiǎn)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(hào)。三相異步電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品型號(hào)是以漢語(yǔ)拼音大寫字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組成的。電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品型號(hào)主要包括產(chǎn)品代號(hào)、設(shè)計(jì)序號(hào)、規(guī)格代號(hào)和特殊環(huán)境代號(hào)等，產(chǎn)品代號(hào)表示電動(dòng)機(jī)的類型，用大寫漢語(yǔ)拼音字母表示，如Y表示異步電動(dòng)機(jī)，T表示同步電動(dòng)機(jī)。設(shè)計(jì)序號(hào)表示電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)順序，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。規(guī)格代號(hào)用中心高、機(jī)座長(zhǎng)度、鐵心長(zhǎng)度、功率、電壓或轉(zhuǎn)數(shù)表示。特殊環(huán)境代號(hào)詳見(jiàn)有關(guān)電機(jī)手冊(cè)。舉例說(shuō)明如下：

第87頁(yè)，共256頁(yè)。(1)小型異步電動(dòng)機(jī)。

其型號(hào)意義如下：

第88頁(yè)，共256頁(yè)。(2)大型異步電動(dòng)機(jī)。

其型號(hào)意義如下：

第89頁(yè)，共256頁(yè)。

3.三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌銘牌是電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)銘牌上要標(biāo)出電動(dòng)機(jī)型號(hào)、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(jí)、溫升、防護(hù)等級(jí)、噪聲等級(jí)等，除此之外，還要標(biāo)出標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)、工作制或定額、出廠編號(hào)、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(dòng)機(jī)銘牌。

第90頁(yè)，共256頁(yè)。圖2-20三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌

第91頁(yè)，共256頁(yè)?，F(xiàn)將銘牌額定數(shù)據(jù)解釋如下：(1)額定功率PN:表示電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率和額定負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率，單位用kW表示。通常使負(fù)載處于PN的75％～100％時(shí)電動(dòng)機(jī)效率和功率因數(shù)較高。如果電動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出功率P遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于額定功率PN時(shí)，電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)均較低，這時(shí)電動(dòng)機(jī)處于“大馬拉小車”狀態(tài)，是不合理的運(yùn)行方式。相反電動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出功率P遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定功率PN時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于過(guò)載運(yùn)行，相當(dāng)于“小馬拉大車”狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)因轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)子銅耗增大，電動(dòng)機(jī)繞組嚴(yán)重過(guò)熱，

電動(dòng)機(jī)會(huì)因溫升過(guò)高被燒毀。

第92頁(yè)，共256頁(yè)。對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定功率為

（2-9）

式中，ηN為電動(dòng)機(jī)的額定效率；cosφN為電動(dòng)機(jī)的額定功率因數(shù)；UN單位為V；IN單位為A；PN單位為kW。對(duì)380V的低壓異步電動(dòng)機(jī)，其和cosφN和ηN的乘積大致在0.8左右，代入式（2-9）計(jì)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(yè)，共256頁(yè)。(2)額定頻率fN:電動(dòng)機(jī)電源頻率在符合電動(dòng)機(jī)銘牌要求時(shí)的頻率，叫電動(dòng)機(jī)的額定頻率，我國(guó)工頻為50Hz，國(guó)外有60Hz的，頻率的大小對(duì)電動(dòng)機(jī)性能有很大影響，尤其國(guó)外60Hz的電動(dòng)機(jī)，通常不能直接使用在國(guó)內(nèi)50Hz電源上。第94頁(yè)，共256頁(yè)。(3)額定電壓UN：是指施加在三相電動(dòng)機(jī)定子繞組上的線電壓，國(guó)內(nèi)電源電壓有10kV、6kV、3kV、380V、220V等。一般中、小型三相異步電動(dòng)機(jī)額定電壓為380V，要求電源電壓波動(dòng)不可超過(guò)±5％的額定電壓，比如380V時(shí)，電壓波動(dòng)范圍應(yīng)在399～361V之間。電源電壓過(guò)低，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難(因啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電壓的二次方成正比)，甚至不能啟動(dòng)；電源電壓過(guò)高會(huì)使電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，

甚至燒毀電動(dòng)機(jī)。

第95頁(yè)，共256頁(yè)。(4)額定電流IN:是指當(dāng)電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，定子繞組的線電流。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)定子線電流不可超過(guò)電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)出的額定電流，否則說(shuō)明電動(dòng)機(jī)過(guò)載了，電動(dòng)機(jī)溫升將超限，這時(shí)要分析過(guò)載原因，及時(shí)處理。(5)額定轉(zhuǎn)速nN:電動(dòng)機(jī)接入額定電壓、額定頻率和額定負(fù)載時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)速稱為額定轉(zhuǎn)速，單位為r/min。電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)的轉(zhuǎn)速比nN低，空載時(shí)的轉(zhuǎn)速要比nN高些。(6)絕緣等級(jí)及溫升:電動(dòng)機(jī)的絕緣等級(jí)取決于所用絕緣材料的耐熱等級(jí)，按材料的耐熱有A、E、B、F、H級(jí)五種常見(jiàn)的規(guī)格，C級(jí)不常用。第96頁(yè)，共256頁(yè)。表2-2電動(dòng)機(jī)絕緣等級(jí)、極限溫度與溫升

第97頁(yè)，共256頁(yè)。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)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(diǎn)的溫度不可超過(guò)極限工作溫度，比如電動(dòng)機(jī)是F級(jí)絕緣等級(jí)，絕緣最熱點(diǎn)溫度不可超過(guò)155℃，否則電動(dòng)機(jī)絕緣老化加速，縮短電動(dòng)機(jī)絕緣壽命，甚至燒毀電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)由于發(fā)熱，繞組溫度高于環(huán)境溫度，我國(guó)環(huán)境溫度規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)是40℃，所以電動(dòng)機(jī)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(diǎn)溫差所得的值。比如F級(jí)絕緣的溫升為：155-40-15=100K(電阻法)；又如B級(jí)絕緣等級(jí)溫升為：130-40-10=80K。

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

第98頁(yè)，共256頁(yè)。(7)繞組接線方式：三相繞組每相有兩個(gè)端頭，三相共6個(gè)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(gè)端頭，可以接成△連接、Ｙ連接、沿邊三角形連接和雙速電動(dòng)機(jī)繞組接線。具體如何連接，一定要按銘牌指示操作，否則電動(dòng)機(jī)不能正常運(yùn)行，甚至燒毀。

第99頁(yè)，共256頁(yè)。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(lái)的0.58倍(即降低到原來(lái)的1/)，對(duì)于UN=380V，△連接的電動(dòng)機(jī)，相電壓也是380V，但誤接成Ｙ連接后，其相電壓變?yōu)? ，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和電磁轉(zhuǎn)矩將降低為原來(lái)的1/3。設(shè)原電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為100N·m，現(xiàn)變成0.33×100=33N·m，會(huì)造成電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難、發(fā)熱或不能啟動(dòng)。但對(duì)于負(fù)載率低于30％的電動(dòng)機(jī)，將△連接改為Ｙ連接時(shí)，由于鐵損耗和勵(lì)磁電流的降低，因此電動(dòng)機(jī)效率和功率因數(shù)有所提高，對(duì)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(lái)的倍，磁密和勵(lì)磁電流增加，將使電動(dòng)機(jī)因過(guò)熱而燒毀。

第100頁(yè)，共256頁(yè)。(8)轉(zhuǎn)子電壓：對(duì)于繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子電壓是指轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)子繞組開(kāi)路時(shí)，對(duì)定子施加額定電壓，在集電環(huán)上所測(cè)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(shí)，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(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將轉(zhuǎn)子繞組出線端短接后，轉(zhuǎn)子繞組中流動(dòng)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(yè)，共256頁(yè)。(10)額定功率因數(shù)cosφN：當(dāng)電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的額定效率ηN，用百分?jǐn)?shù)表示，即(2-11)(12)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào):標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)是指電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品按此標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，其技術(shù)數(shù)據(jù)能達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

第102頁(yè)，共256頁(yè)。(13)電動(dòng)機(jī)定額或工作制:電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)定的全部電氣量和機(jī)械量的數(shù)值以及運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間和順序。按此常用的定額分為連續(xù)定額、短時(shí)定額和斷續(xù)定額。全部按定額的運(yùn)行稱為“額定運(yùn)行”。(14)出廠編號(hào):每個(gè)制造廠為了區(qū)別每種規(guī)格和每臺(tái)電動(dòng)機(jī)，便于記錄各臺(tái)電動(dòng)機(jī)的情況，建立檔案，因此要給每臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行出廠編號(hào)。

第103頁(yè)，共256頁(yè)。2.2三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性

2.2.1三相異步電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行1.空載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組接在對(duì)稱的三相電源上，轉(zhuǎn)子軸上不帶機(jī)械負(fù)載時(shí)的運(yùn)行，稱為空載運(yùn)行。為便于分析，根據(jù)磁通經(jīng)過(guò)的路徑和性質(zhì)的不同，異步電動(dòng)機(jī)的磁通可分為主磁通和漏磁通兩大類。

第104頁(yè)，共256頁(yè)。(1)主磁通：當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組通入三相對(duì)稱交流電時(shí)，將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，該磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的磁通絕大部分穿過(guò)氣隙，并同時(shí)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(shí)交鏈定、轉(zhuǎn)子繞組并在其中分別產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。轉(zhuǎn)子繞組為三相或多相短路繞組，在電動(dòng)勢(shì)的作用下，轉(zhuǎn)子繞組中有電流通過(guò)。轉(zhuǎn)子電流與定子磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)換，即將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能從電機(jī)軸上輸出，從而帶動(dòng)負(fù)載做功，因此，主磁通是能量轉(zhuǎn)換的媒介。

第105頁(yè)，共256頁(yè)。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(yè)，共256頁(yè)。(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(dòng)勢(shì)，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(yè)，共256頁(yè)。(3)空載電流和空載磁動(dòng)勢(shì):異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)的定子電流稱為空載電流，用I0表示。當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，定子三相繞組有空載電流I0通過(guò)，三相空載電流將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，稱為空載磁動(dòng)勢(shì)，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(jī)極對(duì)數(shù)。第108頁(yè)，共256頁(yè)。

2.空載運(yùn)行時(shí)的電壓平衡方程(1)主、漏磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)。主磁通在定子繞組中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)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(duì)應(yīng)于定子漏磁通的電抗。

第109頁(yè)，共256頁(yè)。(2)空載時(shí)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(dòng)勢(shì)為E1，定子漏磁通在定子每相繞組中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)為E1σ，定子每相電阻為R1，類似于變壓器空載時(shí)的一次側(cè)，根據(jù)基爾霍夫第二定律，可列出電動(dòng)機(jī)空載時(shí)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(yè)，共256頁(yè)。2.2.2三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載運(yùn)行所謂負(fù)載運(yùn)行,是指異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組接入對(duì)稱三相電壓，轉(zhuǎn)子帶上機(jī)械負(fù)載時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。

1.負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，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(dòng)勢(shì)F2≈0，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2≈0。當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)帶上機(jī)械負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下降，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組的相對(duì)速度Δn=n1-n增大，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2和轉(zhuǎn)子電流I2增大。

..第111頁(yè)，共256頁(yè)。

2.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子繞組的作用轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)，氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(chǎng)就以n1-n的相對(duì)速度切割轉(zhuǎn)子繞組，因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n變化時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組各電磁量將隨之變化。(1)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)的頻率。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率正比于導(dǎo)體與磁場(chǎng)的相對(duì)切割速度，則轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)的頻率為式中，s為電機(jī)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(dòng)勢(shì)的頻率f2與轉(zhuǎn)差率s成正比。第112頁(yè)，共256頁(yè)。當(dāng)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)(如啟動(dòng)瞬間)時(shí)，n=0，s=1,則f2=f1，即轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頻率與定子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頻率相等；當(dāng)轉(zhuǎn)子接近同步轉(zhuǎn)速(如空載運(yùn)行)時(shí)，n≈n1,s≈0,則f2≈0。異步電動(dòng)機(jī)在額定情況運(yùn)行時(shí)，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(dòng)勢(shì)頻率僅在0.5～3Hz之間，所以異步電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率很低。第113頁(yè)，共256頁(yè)。(2)轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。由上述討論可知，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(jì)算時(shí)應(yīng)與具體諧波相對(duì)應(yīng)。若轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，則其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頻率f2=f1，故此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2大小為(2-18)第114頁(yè)，共256頁(yè)。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(shí)，Φ0就一定，故E2為常數(shù)，則E2s∝s，即轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)差率s成正比。當(dāng)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)差率s=1，主磁通切割轉(zhuǎn)子的相對(duì)速度最快，此時(shí)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)最大。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增加時(shí)，轉(zhuǎn)差率將隨之減小。因正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)差率很小，故轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也就很小。第115頁(yè)，共256頁(yè)。（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(shí)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(shí)的漏電抗；L2為轉(zhuǎn)子繞組的漏電感。顯然，X2是個(gè)常數(shù)，故轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)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(dòng)瞬間)時(shí)，s=1，轉(zhuǎn)子繞組漏電抗最大。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(yè)，共256頁(yè)。（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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組正常運(yùn)行時(shí)處于短接狀態(tài)，其端電壓U2=0，因此轉(zhuǎn)子繞組電動(dòng)勢(shì)平衡方程為

(2-21)轉(zhuǎn)子每相電流I2為

.(2-22)

第117頁(yè)，共256頁(yè)。其有效值為

(2-23)轉(zhuǎn)子繞組的功率因數(shù)為

(2-24)上式說(shuō)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(shí)，I2=0，cosφ2=1；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降低時(shí)，轉(zhuǎn)差率s增大，轉(zhuǎn)子電流隨之增大，而cosφ2則減小。第118頁(yè)，共256頁(yè)。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(dòng)機(jī)的一個(gè)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(yè)，共256頁(yè)。例2-4一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)接到50Hz的交流電源上，其額定轉(zhuǎn)速nN=1455r／min，試求：(1)該電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)p；(2)額定轉(zhuǎn)差率sN；(3)額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)的頻率。

解(1)因異步電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)差率很小，故可根據(jù)電動(dòng)機(jī)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(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速n1=1500r／min，則第120頁(yè)，共256頁(yè)。(2)(3)第121頁(yè)，共256頁(yè)。

3.電動(dòng)勢(shì)平衡方程在定子電路中，主電動(dòng)勢(shì)E1、漏磁電動(dòng)勢(shì)E1σ、定子繞組電阻壓降RI1與外加電源電壓U1相平衡，此時(shí)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(dòng)勢(shì)E2s、漏磁電動(dòng)勢(shì)E2σ和轉(zhuǎn)子繞組電阻壓降R2I2相平衡。因此，可寫出負(fù)載時(shí)定子、轉(zhuǎn)子的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式為........(2-25)第122頁(yè)，共256頁(yè)。2.2.3三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，定子從電網(wǎng)吸收電功率，轉(zhuǎn)子向拖動(dòng)的機(jī)械負(fù)載輸出機(jī)械功率。電動(dòng)機(jī)在實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，必然會(huì)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(dòng)機(jī)的功率稱為輸入功率，

其計(jì)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(yè)，共256頁(yè)。

2.定子銅損耗定子電流流過(guò)定子繞組時(shí)，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(jì)算式為

(2-27)

3.定子鐵損耗旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(jì))，其值可看作勵(lì)磁電流I0在勵(lì)磁電阻上所消耗的功率

(2-28)第124頁(yè)，共256頁(yè)。

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(chǎng)通過(guò)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(yè)，共256頁(yè)。

5.轉(zhuǎn)子銅損耗轉(zhuǎn)子電流流過(guò)轉(zhuǎn)子繞組時(shí)，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(jì)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(yè)，共256頁(yè)。

6.總機(jī)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(dòng)機(jī)的總機(jī)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(jī)械功率。

第127頁(yè)，共256頁(yè)。

7.機(jī)械損耗和附加損耗電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，由軸承及風(fēng)阻等摩擦所引起損耗叫機(jī)械損耗Pmec。由定、轉(zhuǎn)子開(kāi)槽和諧波磁場(chǎng)引起的損耗叫附加損耗Pad。電動(dòng)機(jī)的附加損耗很小，一般在大型異步電動(dòng)機(jī)中，Pad約為電動(dòng)機(jī)額定功率的0.5％；而在小型異步電動(dòng)機(jī)中，滿載時(shí)，Pad可達(dá)電動(dòng)機(jī)額定功率的1％～3％或更大些。第128頁(yè)，共256頁(yè)。

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

P2=PMEC-(Pmec+Pad)(2-32)可見(jiàn)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的全過(guò)程為

(2-33)式中，∑P為電動(dòng)機(jī)的總損耗。

式(2-33)為三相異步電動(dòng)機(jī)的功率平衡方程。

第129頁(yè)，共256頁(yè)。圖2-23異步電動(dòng)機(jī)功率流程圖

第130頁(yè)，共256頁(yè)。

9.轉(zhuǎn)矩平衡由動(dòng)力學(xué)可知，旋轉(zhuǎn)體的機(jī)械功率等于作用在旋轉(zhuǎn)體上的轉(zhuǎn)矩與其機(jī)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(jī)械角速度Ω，便得到穩(wěn)態(tài)時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩平衡方程式:即

(2-34)

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

從式(2-34)可推得

(2-35)式中，Ω1為同步機(jī)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(jī)械功率除以轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度；從定子方面看，它又等于電磁功率除以同步機(jī)械角速度。

第133頁(yè)，共256頁(yè)。

例2-5一臺(tái)PN=7.5kW、UN=380V、nN=962r/min的6極三相異步電動(dòng)機(jī)，定子三角形連接，額定負(fù)載時(shí)cosφN=0.827，PCu1=470W，PFe=234W，Pmec=45W，Pad=80W，試求額定負(fù)載時(shí)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(fù)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(yè)，共256頁(yè)。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(yè)，共256頁(yè)。轉(zhuǎn)矩Tem、T2和T0:

第136頁(yè)，共256頁(yè)。2.2.4三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性異步電動(dòng)機(jī)的工作特性是指在額定電壓和額定頻率運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)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(guò)電動(dòng)機(jī)直接加負(fù)載試驗(yàn)得到。圖2-24所示為三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性曲線。下面分別加以說(shuō)明。第137頁(yè)，共256頁(yè)。圖2-24三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性曲線

第138頁(yè)，共256頁(yè)。1.轉(zhuǎn)速特性n=f(P2)空載時(shí)，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(fù)載時(shí)，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(yùn)行時(shí)，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(yè)，共256頁(yè)。T2=f(P2)

異步電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩

(2-36)空載時(shí)，P2=0，T2=0；負(fù)載時(shí)，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(guò)零點(diǎn)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(yè)，共256頁(yè)。

3.定子電流特性I1=f(P2)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，P2=0，定子電流I1=I0。負(fù)載時(shí)，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(fù)載分量也隨之增大，所以I1隨P2的增大而增大。

第141頁(yè)，共256頁(yè)。

4.定子功率因數(shù)特性cosφ1=f(P2)三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)需要從電網(wǎng)吸收感性無(wú)功功率來(lái)建立磁場(chǎng)，所以異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)總是滯后的?？蛰d時(shí)，定子電流主要是無(wú)功勵(lì)磁電流，因此功率因數(shù)很低，通常不超過(guò)0.2。負(fù)載運(yùn)行時(shí)，隨著負(fù)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(fù)載附近，功率因數(shù)最高。當(dāng)超過(guò)額定負(fù)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(wú)功分量增大，相應(yīng)的定子無(wú)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(yè)，共256頁(yè)。5.效率特性η=f(P2)根據(jù)公式可知，電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，P2=0，η=0。當(dāng)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，隨著輸出功率P2的增加，效率η也在增加。在正常運(yùn)行范圍內(nèi)因主磁通和轉(zhuǎn)速變化很小，故鐵損耗PFe和機(jī)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(fù)載而變，稱為可變損耗。當(dāng)負(fù)載增大到使可變損耗等于不變損耗時(shí)，效率達(dá)最高。若負(fù)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(yè)，共256頁(yè)。2.2.5三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

1.物理表達(dá)式由式(2-35)和電磁功率表達(dá)式以及轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)公式，可推得電磁轉(zhuǎn)矩物理表達(dá)式：

(2-38)式中，CT為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，對(duì)于已制成的電動(dòng)機(jī)，CT為一常數(shù)。

第144頁(yè)，共256頁(yè)。2.參數(shù)表達(dá)式

(2-39)式中，p為磁極對(duì)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率s(或轉(zhuǎn)速n2)變化時(shí)，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(jī)械特性曲線。

Tem>0,電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)；Tem<0,電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。

第145頁(yè)，共256頁(yè)。圖2-25三相異步電機(jī)的機(jī)械特性曲線第146頁(yè)，共256頁(yè)。（1）異步電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（Tm）和電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力（λT）。在機(jī)械特性曲線上，轉(zhuǎn)矩有兩個(gè)最大值，一個(gè)出現(xiàn)在電動(dòng)狀態(tài)，另一個(gè)出現(xiàn)在發(fā)電狀態(tài)。最大轉(zhuǎn)矩Tm和對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率sm(稱為臨界轉(zhuǎn)差率)可以通過(guò)式(2-39)對(duì)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(hào)對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)；“-”號(hào)對(duì)應(yīng)發(fā)電機(jī)狀態(tài)。

第147頁(yè)，共256頁(yè)。最大電磁轉(zhuǎn)矩對(duì)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)具有重要意義。一般電動(dòng)機(jī)都具有一定的過(guò)載能力，以保證電動(dòng)機(jī)不會(huì)因短時(shí)過(guò)載而停轉(zhuǎn)。顯然，最大電磁轉(zhuǎn)矩愈大，電動(dòng)機(jī)短時(shí)過(guò)載能力愈強(qiáng)，因此把最大電磁轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比稱為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力，用λT表示，即

(2-42)

λＴ是表征電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能的重要參數(shù)，一般電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力λＴ～。它反映了電動(dòng)機(jī)短時(shí)過(guò)載能力的大小。

第148頁(yè)，共256頁(yè)。（2）異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩（Tst）和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)（kst）。啟動(dòng)