項(xiàng)目2交流異步電動(dòng)機(jī)

項(xiàng)目2電機(jī)與控制技術(shù)1學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握三相交流異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理，理解交流電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)，并能對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行拆裝。2.掌握常用三相交流異步電動(dòng)機(jī)的繞組結(jié)構(gòu)與繞組連接，掌握三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組首尾端的測(cè)定方法。3.掌握三相交流異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理及運(yùn)行特性。4.掌握三相交流異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法及起動(dòng)原理。5.掌握三相交流異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法及制動(dòng)原理。6.掌握三相交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法與調(diào)速原理。7.掌握三相交流異步電動(dòng)機(jī)的選用、使用與維護(hù)方法。8.掌握單相交流異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、使用與維護(hù)方法。9.能夠?qū)θ?、單相交流異步電?dòng)機(jī)進(jìn)行故障檢測(cè)與排除。2任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)的拆裝項(xiàng)目2交流異步電動(dòng)機(jī)的使用任務(wù)三三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與反轉(zhuǎn)任務(wù)四三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)任務(wù)五三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速第六節(jié)單相異步電動(dòng)機(jī)的認(rèn)知第七節(jié)交流異步電動(dòng)機(jī)的維護(hù)與檢修3三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與銘牌1.三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與銘牌2.三相異步電動(dòng)機(jī)的繞組概述3.三相異步電動(dòng)機(jī)的繞組首尾端測(cè)定4電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)三相電動(dòng)機(jī)單相電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)他勵(lì)、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)串勵(lì)、復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)概述

三相異步電動(dòng)機(jī)和結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)——把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的電機(jī)。電動(dòng)機(jī)——把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電機(jī)。電機(jī)——實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能相互轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。5三相異步電動(dòng)機(jī)和結(jié)構(gòu)洗衣機(jī)、電冰箱、計(jì)算機(jī)、微波爐、玩具、打印機(jī)…電動(dòng)機(jī)的用途：討論數(shù)一數(shù)你家里有多少電動(dòng)機(jī)？生產(chǎn)機(jī)械、家電、計(jì)算機(jī)、辦公設(shè)備、汽車、坦克…。6一、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)兩部分組成——定子部分和轉(zhuǎn)子部分7三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)8（一）定子鐵心：由內(nèi)周有槽的硅鋼片疊成桶狀，槽內(nèi)嵌放三組繞組，繞組與鐵心絕緣定子繞組:一般采用漆包線繞制，分三組分布在定子鐵心槽內(nèi)機(jī)座：鑄鋼或鑄鐵端蓋三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成9三相異步電動(dòng)機(jī)和結(jié)構(gòu)定子10定子繞組彼此相隔120o，構(gòu)成對(duì)稱三相繞組，可聯(lián)結(jié)成星形或三角形。三相異步電動(dòng)機(jī)和結(jié)構(gòu)11（二）轉(zhuǎn)子鐵心：由定子鐵心沖片沖下的內(nèi)圓硅鋼片疊成，壓裝在轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)子鐵心與定子鐵心之間有空氣隙，共同組成磁路轉(zhuǎn)子繞組：嵌入轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)轉(zhuǎn)軸風(fēng)扇三相異步電動(dòng)機(jī)和結(jié)構(gòu)組成12轉(zhuǎn)子繞組籠型：鐵芯槽內(nèi)放銅條，端部用短路環(huán)形成一體?；蜩T鋁形成轉(zhuǎn)子繞組

外形象籠子繞線型：分為三相，接成星形，尾端接在一起，首端分別接在轉(zhuǎn)軸上的三個(gè)銅制滑環(huán)上，通過(guò)電刷與外電路的可變電阻器聯(lián)接，用于啟動(dòng)或調(diào)速

用于對(duì)啟動(dòng)和調(diào)速,

要求高的場(chǎng)合三相異步電動(dòng)機(jī)和結(jié)構(gòu)13三相異步電動(dòng)機(jī)和結(jié)構(gòu)籠型轉(zhuǎn)子繞線型轉(zhuǎn)子14（三）氣隙三相異步電動(dòng)機(jī)和結(jié)構(gòu)

氣隙是指異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵芯內(nèi)圓表面與轉(zhuǎn)子鐵芯外圓表面之間的間隙。

異步電動(dòng)機(jī)的氣隙是均勻的。氣隙大小對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能和參數(shù)影響較大，由于勵(lì)磁電流由電網(wǎng)供給，氣隙越大，磁路磁阻越大，勵(lì)磁電流越大，而勵(lì)磁電流屬于無(wú)功電流，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)越低，效率越低。因此，異步電動(dòng)機(jī)的氣隙大小往往為機(jī)械條件所能允許達(dá)到的最小電流，氣隙過(guò)小，裝配困難，容易出現(xiàn)掃堂。中小型異步電動(dòng)機(jī)的氣隙一般為0.2～1.5mm左右。15三相異步電動(dòng)機(jī)的16

每臺(tái)電動(dòng)機(jī)外殼上都有一塊銘牌，上面記錄著這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的基本數(shù)據(jù)，如：型號(hào)Y160L-4功率15kW電壓380V電流30.3A轉(zhuǎn)速1460r/min頻率50Hz接法△工作方式S1絕緣等級(jí)B級(jí)溫升750C重量150kg編號(hào)××電機(jī)廠出廠日期三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)17一、銘牌數(shù)據(jù)的含義（一）型號(hào)磁極數(shù)(極對(duì)數(shù)p=2)

Y160L－4

機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)（L：長(zhǎng)；M：中；S：短）機(jī)座中心高（160mm）（籠型）三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)（YR繞線型）18（二）電壓有的電動(dòng)機(jī)銘牌標(biāo)有兩種電壓值。電動(dòng)機(jī)定子繞組上應(yīng)加的線電壓有效值。

Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)的額定電壓統(tǒng)一為380V。（三）頻率所用交流電的頻率。我國(guó)電力系統(tǒng)規(guī)定為50Hz。三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)例：380/220V（Y/）是指線電壓為380V時(shí)采用Y聯(lián)結(jié)。線電壓為220V時(shí)采用聯(lián)結(jié)。19（五）電流例：

Y/

6.73/11.64A表示星形聯(lián)結(jié)下電機(jī)的線電流為6.73A；三角形聯(lián)結(jié)下線電流為11.64A。兩種接法下相電流均為6.73A。電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的線電流有效值，即額定電流。（四）功率

電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)械功率P2，又稱額定容量，它不等于從電源吸取的電功率P1。三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)

銘牌標(biāo)有兩種電壓的電動(dòng)機(jī)相應(yīng)標(biāo)有兩種電流。20（六）接法

額定電壓下，三相定子繞組的聯(lián)接方法。通常：三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)21（七）工作方式

S1：連續(xù)工作。如水泵、機(jī)床等。

S2：短時(shí)工作（工作時(shí)間短，停車時(shí)間長(zhǎng)）。如水壩閘門啟閉、機(jī)床中尾架等。

S3：斷續(xù)工作（電動(dòng)機(jī)運(yùn)行與停車交替）。如吊車、起重機(jī)等。（八）絕緣等級(jí)

電機(jī)絕緣材料能夠承受的極限溫度等級(jí)。分為A、E、B、F、H、C幾個(gè)等級(jí)。絕緣等級(jí)最高允許溫度AEFHCB三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)22（九）溫升允許電動(dòng)機(jī)繞組溫度高出周圍環(huán)境溫度的最大溫差。例：

銘牌標(biāo)的溫升75oC

，環(huán)境溫度40oC。允許的最高溫度40oC+75oC=115oC。

在選用電動(dòng)機(jī)時(shí)，除了了解銘牌數(shù)據(jù)外，還要了解其它一些數(shù)據(jù)，可從產(chǎn)品手冊(cè)和電工手冊(cè)中查到。三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)23

【例7-3-1】求Y-160L-4型電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率、額定轉(zhuǎn)矩、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩和輸入功率。

解:p=2,則：

額定轉(zhuǎn)差率：

由手冊(cè)查得Y160L-4的數(shù)據(jù)：電動(dòng)機(jī)型號(hào)滿載時(shí)Y160L-4額定功率（kW）15電流（A）轉(zhuǎn)速r/min效率（%）功率因數(shù)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩起動(dòng)電流最大轉(zhuǎn)矩額定電流額定轉(zhuǎn)矩三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)24

額定轉(zhuǎn)矩：

起動(dòng)電流：

起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：

最大轉(zhuǎn)矩：

輸入功率：

或：三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)25三相異步電動(dòng)機(jī)繞組概述26籠型異步電動(dòng)機(jī)繞組包括定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組。其中，轉(zhuǎn)子繞組為籠型繞組，它是若干根導(dǎo)條由端環(huán)在兩端短接而成。

定子繞組是一套三相對(duì)稱繞組。它由絕緣導(dǎo)線繞制而成，并按一定規(guī)律嵌入定子鐵心槽中。在異步電動(dòng)機(jī)中，定子繞組與電源相接，運(yùn)行時(shí)，它的各種參數(shù)隨電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)不斷變化，直接承受著各種不利運(yùn)行狀態(tài)的影響。故定子繞組的故障率遠(yuǎn)比轉(zhuǎn)子繞組和電機(jī)其它部件高?；\型異步電動(dòng)機(jī)定子繞組是分布繞組。即把絕緣導(dǎo)線繞成一個(gè)個(gè)的線圈，按一定規(guī)律嵌入定子槽內(nèi)，再加以適當(dāng)連接而成。

27定子繞組基本知識(shí)1）線圈和繞組線圈是繞組的基本單元，是用絕緣導(dǎo)線在繞組模上按一定形狀繞制而成。中小型異步電動(dòng)機(jī)定子繞組一般由多匝繞成，多數(shù)為菱形線圈和弧形線圈，如圖所示。菱形線圈常用于雙層繞組，弧形線圈常用于單層繞組。線圈的兩直角邊分別嵌在定子槽內(nèi)，直接參與電動(dòng)機(jī)的電磁過(guò)程，稱為線圈的“有效邊”；線圈在定子槽外的兩端，起到連接兩有效邊，形成一個(gè)完整的線圈，稱為線圈的“端接部分”。28繞組是由幾個(gè)線圈串成的線圈組。異步電動(dòng)機(jī)中最常見的繞組是極相線圈組，它是一個(gè)極下同一相的幾個(gè)線圈串聯(lián)成的一組線圈。2）基本要求（1）三相繞組對(duì)稱——匝數(shù)形狀對(duì)稱、分布對(duì)稱、通過(guò)的電流對(duì)稱；（2）力求獲得最大的電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)；（3）繞組的電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)的波形力求接近正弦；（4）節(jié)省用銅量；（5）繞組的絕緣和機(jī)械強(qiáng)度可靠，散熱條件好；（6）工藝簡(jiǎn)單、便于制造、安裝和檢修。293）繞組的基本概念（1）磁極對(duì)數(shù)：電動(dòng)機(jī)的主磁場(chǎng)在某一時(shí)刻沿氣隙按N、S、N、S、‥‥‥交替分布。一對(duì)磁極形成一個(gè)周期，如果沿氣隙有個(gè)周期，則有對(duì)磁極，稱磁極對(duì)數(shù)為。如，則電動(dòng)機(jī)為4極電動(dòng)機(jī)。（2）極距：表示兩個(gè)相鄰磁極軸線之間沿定子鐵心內(nèi)表面的距離。即一個(gè)磁極所占有的定子槽數(shù)。若定子的槽數(shù)為，則極距為：

30（3）線圈節(jié)距：一個(gè)線圈的兩個(gè)有效邊之間所跨的距離稱為線圈的節(jié)距。即線圈的兩有效邊之間相隔的定子槽數(shù)。y=τ叫做整（全）距繞組，線圈可以感應(yīng)出最大電動(dòng)勢(shì)。y＜τ叫做短距繞組，可以削弱部分高次諧波，減少端部導(dǎo)線及減少繞組電阻，降低銅耗，一般（雙層繞組多采用此種節(jié)距）。y

＞τ叫做長(zhǎng)距繞組。（4）每極每相槽數(shù)：每個(gè)磁極下面的導(dǎo)體平均分給各相，即每相繞組在每個(gè)磁極下所分到的定子槽數(shù)。又稱相帶寬度。每極每相所占定子槽數(shù)：式中m：——相數(shù)。31（5）電角度：每個(gè)定子槽所對(duì)應(yīng)的電角度。即相鄰兩個(gè)定子槽之間的電角度。也叫槽距角。（6）相帶：每一相繞組在每個(gè)磁極下面所占的范圍，用電角度表示稱為相帶。322.幾種常用繞組根據(jù)每個(gè)定子槽內(nèi)放置的線圈的邊數(shù)分，可分為單層繞組和雙層繞組。單層繞組是指在每槽中只放一個(gè)有效邊，電動(dòng)機(jī)的線圈總數(shù)等于定子槽數(shù)的一半，單層繞組分為鏈?zhǔn)?、交叉式和同心式繞組。單層繞組的優(yōu)點(diǎn)是元件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，嵌線方便，槽內(nèi)無(wú)層間絕緣，單層繞組為整距繞組，所以廣泛應(yīng)用于10kW以下的異步電動(dòng)機(jī)定子繞組；但該繞組的缺點(diǎn)是電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)波形較差，起動(dòng)性能較差，鐵損和噪聲較大，所以不適宜于大中型電動(dòng)機(jī)。雙層繞組是在每槽中用絕緣隔為上、下兩層，嵌放不同線圈的各一個(gè)有效邊。每個(gè)線圈的一個(gè)有效邊位于某槽上層，它的另一個(gè)有效邊則位于相距節(jié)距y的另一槽下層。這時(shí)，線圈的每個(gè)有效邊都占1/2，線圈的個(gè)數(shù)與槽數(shù)相等。在以上兩種繞組的基礎(chǔ)上，發(fā)展出了一種單雙層繞組。它是在有的槽內(nèi)只設(shè)一個(gè)有效邊，另一些槽內(nèi)有上、下兩個(gè)有效邊。這種繞組兼有單、雙層繞組的特點(diǎn)。331)單層繞組（1）單層鏈?zhǔn)嚼@組單層鏈?zhǔn)嚼@組由形狀、幾何尺寸和節(jié)距相同的線圈連接而成，整個(gè)外形如長(zhǎng)鏈。鏈?zhǔn)嚼@組的每個(gè)線圈節(jié)距相等并且制造方便；線圈端部連線較短并且省銅。主要用于q=2的4、6、8極的小型三相異步電動(dòng)機(jī)。①24槽4極單層鏈?zhǔn)嚼@組該繞組的各項(xiàng)參數(shù)為：τ=4，q=2，y=5,α=30°。每相繞組線圈的連接為：“尾接尾，頭接頭”。即第一個(gè)線圈的尾接第二個(gè)線圈的頭，以此類推，第四個(gè)線圈的頭為該相繞組的尾U2,第一個(gè)線圈的頭為該相繞組的頭U1

。24槽4極單層鏈?zhǔn)嚼@組的平面展開圖。3424槽4極鏈?zhǔn)嚼@組平面展開圖35②36槽6極單層鏈?zhǔn)嚼@組該種電動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)及各線圈的連接均與24槽4極單層鏈?zhǔn)嚼@組相同，只是多12個(gè)定子槽，每相繞組多兩個(gè)線圈，第六個(gè)線圈的頭為該相繞組的尾。這里不再多講，請(qǐng)大家根據(jù)24槽4極單層鏈?zhǔn)嚼@組自行畫出其平面展開圖

36（2）單層同心式繞組同心式繞組由幾個(gè)幾何尺寸和節(jié)距不等的線圈連成同心形狀的線圈組構(gòu)成。同心式繞組端部連線較長(zhǎng)，多適用于q=4的2極小型三相異步電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速較高。q=4的2極同心式繞組比較費(fèi)銅，端部整形也困難，使用較少。24槽2極單層同心式繞組的參數(shù)為；τ=12，q=4，y=11、9,α=15°。該繞組線圈的連接為：第一個(gè)大線圈的尾接第一個(gè)小線圈的頭，第一個(gè)小線圈的尾接第二個(gè)小線圈的尾，第二個(gè)小線圈的頭接第二個(gè)大線圈的尾，第二個(gè)大線圈的頭為該相繞組的尾U2,第一個(gè)大線圈的頭為該相繞組的頭U1

。即所謂的“頭接尾，尾接頭”。兩個(gè)同心線圈組的連接為“尾接尾”。

24槽2極單層同心式繞組平面展開圖。3738（3）單層交叉式繞組單層交叉式繞組由線圈數(shù)和節(jié)距不相同的兩種線圈組構(gòu)成，同一組線圈的形狀、幾何尺寸和節(jié)距均相同，各線圈組的端部互相交叉。交叉式繞組由兩大一小線圈交叉布置。線圈端部連線較短，有利于節(jié)省材料，并且省銅。廣泛用于q>1的且為奇數(shù)的小型三相異步電動(dòng)機(jī)。36槽4極單層交叉式繞組的參數(shù)為：τ=9，q=3，y=8、7,α=20°。該繞組線圈的連接為：雙線圈中大線圈的尾接雙線圈中小線圈的頭，雙線圈中小線圈的尾作為雙線圈的尾，第一個(gè)雙線圈的尾接第一個(gè)單線圈的尾，第一個(gè)單線圈的頭接后一個(gè)雙線圈的頭。第二個(gè)雙線圈的連接與第一個(gè)雙線圈的連接相同，第二個(gè)雙線圈的尾接第二個(gè)單線圈的尾，第二個(gè)單線圈的頭為該相繞組的尾U2，第一個(gè)雙線圈的頭為U1。即“尾接尾，頭接頭”。36槽4極單層交叉式繞組平面展開圖39402）三相雙層繞組雙層繞組是在每個(gè)槽內(nèi)放上、下兩層線圈的有效邊。即線圈的一個(gè)有效邊放在某一槽的上層，另一個(gè)有效邊則放置在相隔為y的另一槽的下層。（1）雙層繞組的特點(diǎn)：①線圈數(shù)等于槽數(shù)；②線圈數(shù)組數(shù)等于極數(shù)，也等于最大并聯(lián)支路數(shù)；③每相繞組的電動(dòng)勢(shì)等于每條支路的電動(dòng)勢(shì)。（2）雙層繞組的優(yōu)點(diǎn)：①可組成較多的并聯(lián)支路；②所有線圈的形狀和尺寸相同，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化；③可以選擇最有利的節(jié)距，使電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)波形更接近正弦波；④端部排列整齊機(jī)械強(qiáng)度高。（3）雙層繞組的缺點(diǎn)：嵌線困難，用銅量大。4142三相交流異步電動(dòng)機(jī)繞組首尾端測(cè)定

三相繞組首尾端接錯(cuò)，將造成電動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難、轉(zhuǎn)速低、振動(dòng)大、響聲大、三相電流嚴(yán)重不平衡。因此，電動(dòng)機(jī)繞組重繞或維修后繞組重接都必須進(jìn)行首尾端測(cè)定，避免出現(xiàn)新的故障或損壞電動(dòng)機(jī)。431．萬(wàn)用表或微安表判別方法之一1）首先用萬(wàn)用表電阻檔判斷出各相繞組的兩個(gè)出線端，分清三相繞組各相的兩個(gè)線頭，并進(jìn)行假設(shè)編號(hào)。按圖2-13的方法接線。2）判斷首尾端。注視萬(wàn)用表（微安檔）或微安表指針擺動(dòng)的方向，合上開關(guān)瞬間，若指針擺向大于0的一邊，則接電池正極的線頭與萬(wàn)用表（或微安表）負(fù)極所接的線頭同為首端或尾端。如指針反向擺動(dòng)，則接電池正極的線頭與萬(wàn)用表（或微安表）正極所接的線頭同為首端或尾端。3）再將電池和開關(guān)接另一相繞組的兩個(gè)線頭，進(jìn)行測(cè)試，就可正確判別各相繞組的首尾端。44452．萬(wàn)用表或微安表判別方法之二1）首先用萬(wàn)用表電阻檔判斷出各相繞組的兩個(gè)出線端，分清三相繞組各相的兩個(gè)線頭，并進(jìn)行假設(shè)編號(hào)，假設(shè)編號(hào)為U1、U2、V1、V2和W1、W2。2）按圖接線，判斷首尾端。用手轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，如萬(wàn)用表（微安檔）指針不動(dòng)，則證明假設(shè)的編號(hào)是正確的，若指針有偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明其中有一相首尾端假設(shè)編號(hào)不對(duì)，應(yīng)逐相對(duì)調(diào)重測(cè)，直至正確為止。指針不動(dòng)首尾端假設(shè)正確指針擺動(dòng)首尾端假設(shè)錯(cuò)誤463．36V低壓交流電源法1）首先用萬(wàn)用表電阻檔判斷出各相繞組的兩個(gè)出線端，分清三相繞組各相的兩個(gè)線頭，并進(jìn)行假設(shè)編號(hào)，假設(shè)編號(hào)為U1、U2、V1、V2和W1、W2。2）按圖接線。把其中任意兩相繞組串聯(lián)后再與電壓表或萬(wàn)用表的交流電壓檔連接（也可用燈泡替代電壓表或萬(wàn)用表），第三相繞組與36V低壓交流電源接通。3）判斷首尾端。通電后，若電壓表無(wú)讀數(shù)（或燈不亮），說(shuō)明連在一起的兩個(gè)線頭同為首端或尾端。電壓表有讀數(shù)（或燈亮），說(shuō)明連在一起的兩個(gè)線頭中一個(gè)是首端，另一個(gè)是尾端；任定一端為已知首端，同法可測(cè)定第三相的首尾端。47（a）有讀數(shù)（b）無(wú)讀數(shù)48三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)是利用定子繞組中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)的感應(yīng)電流相互作用而工作的。（一）定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)U1V2W1U2V1W2L1L2L3每相一頭一尾，共6個(gè)頭W2U2V2U1V1W1L1L2L3單匝線圈三相繞組相隔120o（單線圈）星形聯(lián)接三相交流電源49三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理規(guī)定

U1、V1、W1為頭，U2、V2、W2為尾

i:“+”首端流入，尾端流出。為正

i:“–”尾端流入，首端流出。為負(fù)

(尾端)eUU2U1V1V2W1W2(首端)

三相繞組示意圖+–+–+–eVeWU1V2W1U2V1W2L1L2L3()流入(?)流出50o

首端U1、V1、W1接三相電源L1、L2、L3，相序?yàn)?→2→3，三相對(duì)稱電流i1、i2、i3流入定子繞組，相位互差120o。三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理51o三相交流電在定子鐵心內(nèi)部空間產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理U1V2W1U2V1W2NS

ωt=0時(shí)：i1=0，U1U2中無(wú)電流；i2為負(fù)，方向?yàn)橛蒝2流入，從V1流出；i3為正，方向?yàn)閺腤1流入，從W2流出，三相電流產(chǎn)生N極在上S極在下的合成磁場(chǎng)i1=0

無(wú)磁場(chǎng)

i2

：為負(fù)

尾入V2，頭出

V1。i3：

為正

頭入W1，尾出W2。右手定則判斷合成磁場(chǎng)從波形看電流流向52電磁感應(yīng)條件：

導(dǎo)體做切割磁力線運(yùn)動(dòng)。E電磁感應(yīng)現(xiàn)象:一定條件下磁場(chǎng)可產(chǎn)生電流。產(chǎn)生感應(yīng)電流的方法:1、磁場(chǎng)恒定,導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)作切割磁力線運(yùn)動(dòng)。2、線圈不動(dòng),磁場(chǎng)發(fā)生變化,(讓帶磁性的物體相對(duì)線圈運(yùn)動(dòng))?！痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢罛動(dòng)磁生電V回憶53××××××××××××××××××××××××B回憶電磁感應(yīng)右手定則：

伸開右手掌掌心迎磁場(chǎng)姆指運(yùn)動(dòng)向四指電勢(shì)向E方向的判定：右手定則BVV大小的判定：

e=BlVsin54o三相交流電在定子鐵心內(nèi)部空間產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理U1V2W1U2V1W2NSU1V2W1U2V1W2NS

ωt=2π/3時(shí)：i2=0，V1V2中無(wú)電流；i3為負(fù)，方向?yàn)橛蒞2流入，從W1流出；i3為正，方向?yàn)閺腤1流入，從W2流出，合成磁場(chǎng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)120o55o三相交流電在定子鐵心內(nèi)部空間產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理U1V2W1U2V1W2NSU1V2W1U2V1W2NS

ωt=4π/3時(shí)：i3=0，W1W2中無(wú)電流；i1為負(fù)，方向?yàn)橛蒛2流入，從U1流出；i2為正，方向?yàn)閺腣1流入，從V2流出，合成磁場(chǎng)又順時(shí)針旋轉(zhuǎn)120oU1V2W1U2V1W2NS56o三相交流電在定子鐵心內(nèi)部空間產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理U1V2W1U2V1W2NSU1V2W1U2V1W2NSU1V2W1U2V1W2NS

ωt=2π時(shí)：合成磁場(chǎng)又順時(shí)針旋轉(zhuǎn)120o，與ωt=0時(shí)完全一樣U1V2W1U2V1W2NS57綜上所述:

在定子的三個(gè)空間上互差120o的線圈中分別通入在相位上互差120o的三相交流電時(shí)，能產(chǎn)生一個(gè)合成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。討論

將三根導(dǎo)線中的任意兩根對(duì)調(diào)位置，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向如何？三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向反向旋轉(zhuǎn)。58

上述定子每相只有一個(gè)繞組，放在定子鐵心的6個(gè)槽內(nèi)，形成一對(duì)N、S磁極（二極）的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。記為P=1。

若定子每相繞組由兩個(gè)線圈串聯(lián)，分別放入12個(gè)槽內(nèi)，則將形成兩對(duì)磁極（四極）的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。P=2。U1U2U1'U2'W1W2W1'W2'V1V2V1'V2'U1W1U2V1L1L2L3U1'U2'V2V1'V2'W2W1'W2'繞組的始端之間互差60°電流變化一周，磁極旋轉(zhuǎn)半個(gè)周期。三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理P=259三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

定子繞組采取不同的接法，可獲得3對(duì)（6極）、4對(duì)（8極）、5對(duì)（10極）等不同極對(duì)數(shù)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。同步轉(zhuǎn)速（n1）：

?1:電流頻率

p:旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)極對(duì)數(shù)

例如：對(duì)于50Hz的工頻電，f1=50r/min

若P=1，則轉(zhuǎn)速n1=60f1=60×50=3000r/min

若P=2，則轉(zhuǎn)速n1=60f1/2=60×50/2=1500r/min磁極對(duì)數(shù)同步轉(zhuǎn)速n1（r/min）12453300015001000750500

f1=50Hz時(shí)的同步轉(zhuǎn)速極對(duì)數(shù)越多旋轉(zhuǎn)越慢60（二）轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理定子繞組轉(zhuǎn)子繞組分析轉(zhuǎn)子中兩根導(dǎo)線討論轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向一致嗎？空隙61

定子電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速n1按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。相當(dāng)于靜止的轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子電流I2

）。通有電流I2的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與定子磁場(chǎng)相互作用，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體受到電磁力F的作用。

F對(duì)轉(zhuǎn)軸形成電磁轉(zhuǎn)矩T，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n順著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向一致，大小不一三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理n1I2由右手定則判斷感應(yīng)電流I2方向由左手定則判斷電磁力F的方向n62回憶磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)體的作用力方向的判定：左手定則左手定則:

伸開左手掌掌心迎磁場(chǎng)四指指電流姆指力方向××××××××××××××××××××××××IFFI63轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n：n<n1，永遠(yuǎn)不可能達(dá)到n=n1因?yàn)椋喝鬾=n1，則磁力線不能切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，則轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)、轉(zhuǎn)子電流及電磁力矩不存在，轉(zhuǎn)子不能繼續(xù)以n1轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，稱為“異步”電動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)子電流是由電磁感應(yīng)產(chǎn)生，所以又稱“感應(yīng)”電動(dòng)機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理64（三）轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)速差：同步轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差。轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)速差與同步轉(zhuǎn)速的比值，用s表示。s是分析異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況的一個(gè)重要參數(shù)

1.啟動(dòng)時(shí)：n=0,s=1，轉(zhuǎn)差率最大。2.穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)：n接近n1，s很小。3.額定運(yùn)行時(shí)：s約為0.01～0.08。

5.若n=n1，則s=0，稱為理想空載狀態(tài)，實(shí)際運(yùn)行中不存在。三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理4.空載時(shí)：s約為0.005以下。65

【例7-1-1】一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速nN=1460r/min，電源頻率f=50Hz，求該電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速、磁極對(duì)數(shù)和額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差率。

解:由于額定轉(zhuǎn)速小于且接近同步轉(zhuǎn)速查表，可知與1460r/min最接近的的同步轉(zhuǎn)速為n1=1500r/min，對(duì)應(yīng)的磁極對(duì)數(shù)為p=2額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差率：三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理66n1I2n（四）電動(dòng)勢(shì)和電流2u21u1T

電動(dòng)機(jī)定子電路中的電動(dòng)勢(shì)、電流和轉(zhuǎn)子電路中的電動(dòng)勢(shì)、電流與變壓器類似。電動(dòng)機(jī)變壓器定子電路與轉(zhuǎn)子電路由磁路連接一次繞組與二次繞組由磁路連接三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理671.定子電路的電動(dòng)勢(shì)E1每相定子繞組電動(dòng)勢(shì)的有效值：E1=4.44K1N1f1Φ

K1:繞組系數(shù)，稍小于1。

N1:每相定子繞組匝數(shù)。

f1:定子外接電源頻率。

Φ:旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每極磁通，為磁通最大值Φm。

忽略定子繞組的電阻和漏磁通，則：U1≈E1=4.44K1N1f1Φ外加電壓不變，定子電路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)基本不變，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每極磁通Φ也基本不變。三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理682.轉(zhuǎn)子電路的電動(dòng)勢(shì)E2轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)時(shí)：n=0,s=1，轉(zhuǎn)子電路相當(dāng)于變壓器的二次繞組，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頻率f2等于定子外接電源頻率f1，有效值為：E20=4.44K2N2f1Φ

K2:轉(zhuǎn)子繞組系數(shù)，稍小于1。

N1:每相轉(zhuǎn)子繞組匝數(shù)。

開始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)：n升高,轉(zhuǎn)速差（n1-n）減小，轉(zhuǎn)差率s減小，轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頻率f2降低：三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理69轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨之減?。篍2=4.44K2N2sf1Φ=sE20

啟動(dòng)：s=1，f2=f1=50Hz,轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)E20較高。

額定運(yùn)行：s=0.01～0.08，f2=0.5～0.4，轉(zhuǎn)子電流的頻率很低，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)很低?？梢姡恨D(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)的有效值和頻率都與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)。三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理70轉(zhuǎn)子電路除了有電阻R2

，還存在漏磁電感L2，則相應(yīng)的漏磁感抗X2為：設(shè)n=0時(shí)，感抗為X20，則：則轉(zhuǎn)子電流為：

轉(zhuǎn)子電路電流I2隨轉(zhuǎn)差率s的增大而增大，s=1時(shí)，即轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，I2最大。三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理3.轉(zhuǎn)子電路電流I2和功率因數(shù)cos

271由于電路中存在感抗，因此I2與E2存在相位差φ2，則功率因數(shù)為：

轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)隨轉(zhuǎn)差率s的增大而減小，s=1時(shí)，功率因數(shù)最低。三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理724.定子電路電流I1與變壓器的電流變換原理相似，定子電流與轉(zhuǎn)子電流關(guān)系如下：或

Ki：電流變換系數(shù)，與定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的匝數(shù)及結(jié)構(gòu)有關(guān)。

I1隨s增大而增大。

空載：s≈0，I2很小，I1也很小。加載：s增大，I2增大，I1也增大。

負(fù)載過(guò)大：電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)（又稱堵轉(zhuǎn)），n=0,s=1,I2和I1達(dá)到最大值。三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理73三相異步電動(dòng)機(jī)的特性一、轉(zhuǎn)矩特性二、機(jī)械特性三、運(yùn)行特性74三相異步電動(dòng)機(jī)的特性轉(zhuǎn)矩特性電磁轉(zhuǎn)矩對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)性能起著極其重要的作用，直接影響著電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)等性能。三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性就是指轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩Tem之間的關(guān)系。75一、轉(zhuǎn)矩特性

異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩由定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電流相互作用而產(chǎn)生。三相異步電動(dòng)機(jī)的特性轉(zhuǎn)子電流旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每極磁通與電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)磁場(chǎng)越強(qiáng)，轉(zhuǎn)子電流越大，電磁轉(zhuǎn)矩越大。76

則電磁轉(zhuǎn)矩的另一個(gè)表達(dá)式：

K：比例常數(shù)。

s：轉(zhuǎn)差率。U1：加在定子每相繞組上的電壓。

X20：轉(zhuǎn)子靜止時(shí)每相繞組的感抗，一般為常數(shù)。

R2：每相轉(zhuǎn)子繞組的電阻。

U1和R2是影響電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的兩個(gè)重要因素，可人為改變其參數(shù)。三相異步電動(dòng)機(jī)的特性77OTs轉(zhuǎn)矩特性曲線T=f(s)——表示電源電壓U1和轉(zhuǎn)子電阻R2一定時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)差率s的關(guān)系。

轉(zhuǎn)矩特性曲線（1）s=0，即n=n1時(shí)，

T=0：理想空載運(yùn)行。1三相異步電動(dòng)機(jī)的特性臨界轉(zhuǎn)矩臨界轉(zhuǎn)差率（2）0<

s<sm，T隨s增大而增大（I2增加快，cos

減小慢）。（3）s>sm，T隨s增大而減小（I2增加慢，cos

減小快）78二、機(jī)械特性機(jī)械特性曲線n=f(T)——表示電源電壓U1一定時(shí)，轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩T的關(guān)系。（固有機(jī)械特性）OTs1額定轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩三相異步電動(dòng)機(jī)的特性

轉(zhuǎn)矩特性曲線

機(jī)械特性曲線OT變換79

重點(diǎn)掌握機(jī)械特性曲線上的兩個(gè)區(qū)域和三個(gè)重要轉(zhuǎn)矩。兩個(gè)區(qū)域穩(wěn)定區(qū)不穩(wěn)定區(qū)三個(gè)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩TN最大轉(zhuǎn)矩Tm起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst三相異步電動(dòng)機(jī)的特性80（一）穩(wěn)定區(qū)和不穩(wěn)定區(qū)以最大轉(zhuǎn)矩Tm為界劃分。1.工作于穩(wěn)定區(qū)電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡T=TL=Ta，電動(dòng)機(jī)以轉(zhuǎn)速na勻速運(yùn)行于a點(diǎn)。

若TL由Ta增大到Tb。由于慣性轉(zhuǎn)速仍為naT<TLnT=TL穩(wěn)定運(yùn)行于b點(diǎn)硬特性：負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化不大，運(yùn)行特性好T到達(dá)b點(diǎn)三相異步電動(dòng)機(jī)的特性O(shè)T不穩(wěn)定區(qū)穩(wěn)定區(qū)81OT2.工作于不穩(wěn)定區(qū)TL工作點(diǎn)沿曲線下移nTn停轉(zhuǎn)（堵轉(zhuǎn)）TL工作點(diǎn)沿曲線上移nT進(jìn)入穩(wěn)定區(qū)

缺點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)工作于不穩(wěn)定區(qū)，電磁轉(zhuǎn)矩不能自動(dòng)適應(yīng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化，不能穩(wěn)定運(yùn)行三相異步電動(dòng)機(jī)的特性不穩(wěn)定區(qū)82（二）三個(gè)重要轉(zhuǎn)矩1.額定轉(zhuǎn)矩TN施加額定電壓，以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，輸出額定功率時(shí)，軸上輸出的轉(zhuǎn)矩。OT由轉(zhuǎn)軸功率P=Tω得：?jiǎn)挝唬害兀簉ad/s；PN：kWn：r/min；TN：N·m電動(dòng)機(jī)應(yīng)工作于額定工作點(diǎn)，允許短期過(guò)載運(yùn)行三相異步電動(dòng)機(jī)的特性額定工作點(diǎn)832.最大轉(zhuǎn)矩Tm電動(dòng)機(jī)能夠提供的極限轉(zhuǎn)矩。

轉(zhuǎn)子軸上機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2不能大于Tm

，否則將造成堵轉(zhuǎn)(停車)。OT

堵轉(zhuǎn)時(shí)電流一般為額定電流的4～7倍，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可能會(huì)將電機(jī)燒毀，因此應(yīng)避免堵轉(zhuǎn)。

允許電機(jī)瞬間過(guò)載能力的參數(shù)：一般三相異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)為λ=1.8～2.2。三相異步電動(dòng)機(jī)的特性最大轉(zhuǎn)矩84

3.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst接通電源起動(dòng)瞬間n=0，s=1時(shí)的轉(zhuǎn)矩。OT

Tst<TL：電動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)，，與堵轉(zhuǎn)情況相同，應(yīng)立即切斷電源。

Tst>TL：電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)沿機(jī)械特性曲線從底部很快進(jìn)入穩(wěn)定區(qū)。表示起動(dòng)能力的參數(shù)：

一般三相籠型異步電動(dòng)機(jī)：λst=0.8～2.2。繞線型電動(dòng)機(jī)可顯著提高起動(dòng)能力。三相異步電動(dòng)機(jī)的特性起動(dòng)轉(zhuǎn)矩85三相異步電動(dòng)機(jī)的特性

【例7-2-1】已知兩臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)的額定功率都是5.5kW，其中一臺(tái)額定轉(zhuǎn)速為2900r/min，過(guò)載系數(shù)2.2，另一臺(tái)額定轉(zhuǎn)速960r/min，過(guò)載系數(shù)2.0，求它們的額定轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩？

解:第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩：最大轉(zhuǎn)矩：第二臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩：最大轉(zhuǎn)矩：功

率

相

同

，

轉(zhuǎn)

速

低

的

轉(zhuǎn)

矩

大86（三）影響機(jī)械特性的兩個(gè)重要因素U1和R2（人為機(jī)械特性）1.R2一定、同一轉(zhuǎn)速n(s)，T與U1的平方成正比電磁轉(zhuǎn)矩公式：75%UN50%UNTstTOTm

U1↓機(jī)械特性左移,最大轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降。

U1對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩影響顯著,U1

則n

，會(huì)導(dǎo)致電流增大，引起電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，甚至使Tm<TL而造成堵轉(zhuǎn)三相異步電動(dòng)機(jī)的特性UN872.U1一定，轉(zhuǎn)子電路R2對(duì)機(jī)械特性的影響

R2，則Tst↑，但Tm不變，有可能達(dá)到Tst=Tm。TOR2R2'>R2R2斜率增大，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變軟。三相異步電動(dòng)機(jī)的特性

繞線型異步電動(dòng)機(jī)可以采用加大轉(zhuǎn)子電路電阻的辦法來(lái)增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。88三、運(yùn)行特性在

U1和f1為額定值時(shí)，定子電流、定子電路的功率因數(shù)、電動(dòng)機(jī)效率與電動(dòng)機(jī)輸出機(jī)械功率之間的關(guān)系。用3條曲線表示。（一）I1=f(P2)曲線

I1隨P2的增大而增大，原理類似于變壓器。但空載電流I10比變壓器大得多，約為額定電流的20%～40%。三相異步電動(dòng)機(jī)的特性P2OI1I100.2I1ηPN89

空載時(shí)功率因數(shù)很低，約為0.2，加載后功率因數(shù)提高，一般為0.7～0.9。三相異步電動(dòng)機(jī)的特性P2OI1I100.80.2ηPN（二)

=f(P2)曲線90（三）η=f(P2)曲線空載：P2=0，則η=0。加負(fù)載：P2↑，η快速↑，之后PCu迅速↑，則η↓，ηmax=80%～90%三相異步電動(dòng)機(jī)的特性P2OI10.8ηPN△PCu:銅損?！鱌Fe:鐵損?！鱌m:機(jī)械損。91歸納三相異步電動(dòng)機(jī)的特性P2OI1I100.8η0.2I1PN

三相異步電動(dòng)機(jī)在其額定負(fù)載70%～100%時(shí)運(yùn)行，其功率和效率都比較高，因此應(yīng)使它盡量運(yùn)行在滿載或接近滿載的狀態(tài)。盡量避免輕載或空載運(yùn)行的時(shí)間。92三相異步電動(dòng)機(jī)的使用一、起動(dòng)二、調(diào)速三、制動(dòng)93三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)投入運(yùn)行的第一步，就是要使靜止的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)就是把電動(dòng)機(jī)定子繞組與電源接通，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速?gòu)牧汩_始到穩(wěn)定運(yùn)行為止的這一過(guò)程。生產(chǎn)中，異步電動(dòng)機(jī)要經(jīng)常起動(dòng)、停車（制動(dòng)），因此它的起動(dòng)性能對(duì)生產(chǎn)有著直接的影響。衡量異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能的好壞要從起動(dòng)電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)過(guò)程的平滑性、起動(dòng)時(shí)間及經(jīng)濟(jì)性等方面來(lái)考慮，其中最主要的是：

(1)電動(dòng)機(jī)應(yīng)有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

(2)在保證一定大小的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的前提下，起動(dòng)電流越小越好。941.起動(dòng)電流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的瞬間電流叫起動(dòng)電流。異步電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)的最初瞬間，n=0，s=1，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的相對(duì)轉(zhuǎn)速最大，因而轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。假定額定轉(zhuǎn)差率為sN=0.05，那么剛起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子的電動(dòng)勢(shì)可從式（2-12）E2=sNE20求出

這說(shuō)明，剛起動(dòng)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是額定轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)的20倍。這樣大的電動(dòng)勢(shì)加在閉合的轉(zhuǎn)子繞組上，將產(chǎn)生一個(gè)很大的電流I2Q，即

實(shí)際上I2Q達(dá)不到轉(zhuǎn)子額定電流的20倍，這是因?yàn)閯偲饎?dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流的頻率f2=f1，這時(shí)轉(zhuǎn)子的感抗也達(dá)到最大值X20。起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電流達(dá)到最大值，這樣大的轉(zhuǎn)子電流反映到定子繞組，定子電流隨轉(zhuǎn)子電流改變而相應(yīng)變化，所以起動(dòng)時(shí)定子電流也達(dá)到最大值。一般電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流可達(dá)額定電流值的4～7倍。起動(dòng)電流與額定電流之比IQ/IN稱為起動(dòng)電流倍數(shù)，是表示電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能的重要指標(biāo)之一。952.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩由轉(zhuǎn)矩T=KTΦI2cosφ2的關(guān)系可知，籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流雖大，但由于起動(dòng)時(shí)定子繞組阻抗壓降變大，電源電壓為定值，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將減小，主磁通Φm將減?。晦D(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)很低，故起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大，一般起動(dòng)系數(shù)只有0.8～2。如果起動(dòng)轉(zhuǎn)矩過(guò)小，則帶負(fù)載起動(dòng)就很困難，即使可以起動(dòng)，但勢(shì)必造成起動(dòng)過(guò)程過(guò)長(zhǎng)，使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱?？梢姡@樣大的起動(dòng)電流，一方面使電源和線路上產(chǎn)生很大的壓降，影響其他用電設(shè)備的正常運(yùn)行，使電燈亮度減弱，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，欠電壓繼電保護(hù)裝置動(dòng)作而將正在運(yùn)行的電氣設(shè)備斷電等；另一方面電流很大對(duì)頻繁起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，引起電動(dòng)機(jī)發(fā)熱。故常采取一些措施來(lái)減小起動(dòng)電流，增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。從以上分析可以看出，要限制起動(dòng)電流，可以采取降壓或增大電動(dòng)機(jī)參數(shù)的起動(dòng)方法。為了增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可適當(dāng)加大轉(zhuǎn)子的電阻。下面將介紹三相異步電動(dòng)機(jī)幾種常用的起動(dòng)方法。96一、起動(dòng)起動(dòng)問題為額定電流的4～7倍。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩?。恨D(zhuǎn)子電流很大定子電流，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)三相異步電動(dòng)機(jī)的使用起動(dòng)電流大：

n=0，s=1，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線速度很大

已知T=KTφI2cosφ，由于功率因數(shù)很低，所以起動(dòng)轉(zhuǎn)矩很低，起動(dòng)系數(shù)約為0.8～2。

把電動(dòng)機(jī)定子繞組與電源接通，使轉(zhuǎn)子由靜止加速到以一定轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行。97大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響鄰近負(fù)載的工作頻繁起動(dòng)時(shí)造成熱量積累，使電機(jī)過(guò)熱后果：要采取措施減小起動(dòng)電流，增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩三相異步電動(dòng)機(jī)的使用起動(dòng)方法直接起動(dòng)降壓起動(dòng)自耦降壓起動(dòng)Y－換接起動(dòng)軟起動(dòng)繞線型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)98（一）直接起動(dòng)將額定電壓直接加到定子繞組上使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。

優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，起動(dòng)過(guò)程短。但需電網(wǎng)容量允許。（1）查閱電力部門的規(guī)定

判斷一臺(tái)電動(dòng)機(jī)是否可以直接起動(dòng)：（2）滿足經(jīng)驗(yàn)公式：容量小于4kW的三相異步電動(dòng)機(jī)可直接起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的使用熔斷器M3～QS用開關(guān)QS直接起動(dòng)L3L1L299例題2-2有一臺(tái)22kW籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，其起動(dòng)電流是額定電流的6倍，問接在容量為150kVA的變壓器上能否直接起動(dòng)？變壓器容量多少時(shí)可以直接起動(dòng)？是電動(dòng)機(jī)額定功率的多少倍？解：根據(jù)

＞2.45

所以不能直接起動(dòng)。

時(shí)，可以直接起動(dòng)。

倍，約占變壓器容量的5%。100（二）降壓起動(dòng)

在起動(dòng)時(shí)，適當(dāng)降低定子繞組上的電壓，待穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，再將電壓恢復(fù)到額定值。目前常用的3種降壓起動(dòng)方法：1.Y－換接起動(dòng)QS運(yùn)行(△)Q起動(dòng)(Y)L1L2L3

起動(dòng)：閉合電源開關(guān)QS，Q扳到起動(dòng)位置（Y），所加電壓為額定值的1/3。

穩(wěn)定：Q扳到運(yùn)行位置（△），電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。三相異步電動(dòng)機(jī)的使用101可見：換接起動(dòng)時(shí)的電流為直接起動(dòng)時(shí)的1/3。由于T∝U、I2，所以起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為直接起動(dòng)的1/3設(shè)：電機(jī)每相阻抗為Y－換接起動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，工作可靠。

缺點(diǎn)：只適用于正常工作時(shí)△聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)。容量在4kW以上的三相異步電動(dòng)機(jī)均設(shè)計(jì)成△接法。三相異步電動(dòng)機(jī)的使用1022.自耦降壓起動(dòng)用自耦變壓器起動(dòng)（自耦變壓器接成Y型）。

起動(dòng)：Q扳到起動(dòng)位置。電源通過(guò)變壓器接到定子繞組。

穩(wěn)定：Q扳到運(yùn)行位置，定子繞組直接與電源相聯(lián)。

定子電壓降為直接起動(dòng)的1/K，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩降為直接起動(dòng)的1/K2（K為變壓比）優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)電壓可根據(jù)需要選擇。

缺點(diǎn)：只適合于功率較大和不能采用Y-起動(dòng)的場(chǎng)合。三相異步電動(dòng)機(jī)的使用L1L3L2FU1QSM3～運(yùn)行起動(dòng)Q起動(dòng)補(bǔ)償器1033.軟起動(dòng)M3～QSL3L1L2軟起動(dòng)器KMFU1FU2

通過(guò)軟起動(dòng)器使電壓從某一較低值逐漸上升至額定值，起動(dòng)后再用KM使電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。電磁開關(guān)

軟起動(dòng)器：一種晶閘管調(diào)壓裝置。

優(yōu)點(diǎn)：上升時(shí)間可調(diào)。電磁轉(zhuǎn)矩變化平穩(wěn)。具有節(jié)能和保護(hù)功能。廣泛應(yīng)用于水泵、壓縮機(jī)、傳送帶等設(shè)備中。三相異步電動(dòng)機(jī)的使用104不同起動(dòng)方法比較三相異步電動(dòng)機(jī)的使用

軟起動(dòng)：斜坡曲線和上升時(shí)間可調(diào)，電磁轉(zhuǎn)矩變化平穩(wěn)，還具有節(jié)能和保護(hù)功能。105（三）繞線型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)QSL1L3L2

起動(dòng)：將起動(dòng)變阻器調(diào)最大，接通電源后，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升高逐漸減小電阻。

三相異步電動(dòng)機(jī)的使用

穩(wěn)定：轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)，把變阻器短接，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行。轉(zhuǎn)子

繞組定子

繞組電刷

滑環(huán)起動(dòng)

電阻

方法一：轉(zhuǎn)子加電阻的方法。

106起動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)子電路中增加電阻，轉(zhuǎn)子電流I2↓，定子電流I1↓。R2R'2>R2R2-TTst

-

R2選得適當(dāng)，轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)既可以降低起動(dòng)電流，又可以增加起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

常用于起動(dòng)頻繁、要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大的生產(chǎn)機(jī)械上。三相異步電動(dòng)機(jī)的使用T'stTOnTstn1107轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)

頻敏變阻器是用厚鋼板做鐵心的三相電抗器。它是一個(gè)三相鐵心線圈，通常接成星形。其鐵心不用硅鋼片而用厚鋼板疊成。鐵心中產(chǎn)生渦流損耗和一部分磁滯損耗，鐵心損耗相當(dāng)于一個(gè)等值電阻，其線圈又是一個(gè)電抗，故電阻和電抗都隨頻率變化而變化，故稱頻敏變阻器，它與繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組相接，起動(dòng)時(shí)，s=1，f2=f1=50Hz，這時(shí)頻敏變阻器的鐵心損耗大，等效電阻大，即限制了起動(dòng)電流，增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，又提高了轉(zhuǎn)子回路的功率因數(shù)。隨著轉(zhuǎn)速n升高，s下降，f2減小，鐵心損耗和等效電阻也隨之減小，相當(dāng)于逐漸切除轉(zhuǎn)子電路所串的電阻。起動(dòng)結(jié)束時(shí)，n=nN，f2=sN，f1≈(1～3)Hz，就可以切除頻敏變阻器。108三相異步電動(dòng)機(jī)的使用方法二：采用頻敏變阻器起動(dòng)。頻敏變阻器頻敏變阻器：用厚鋼板做鐵心的三相電抗器。當(dāng)轉(zhuǎn)子電流頻率變化時(shí)，在鐵心中產(chǎn)生渦流，鐵心發(fā)熱耗能，效果相當(dāng)于電阻的作用，電阻和線圈本身電感隨轉(zhuǎn)子頻率的降低而自動(dòng)減小。

起動(dòng)后需切除頻敏變阻器。109

【例7-4-1】Y280S-4籠型異步電動(dòng)機(jī)的額定功率為75kW，額定轉(zhuǎn)速1480r/min，起動(dòng)系數(shù)Tst/TN=1.9，負(fù)載轉(zhuǎn)矩200N.m，電動(dòng)機(jī)由額定容量為320kVA、輸出電壓380V的三相電力變壓器供電。求：（1）電動(dòng)機(jī)能否直接起動(dòng)？（2）電動(dòng)機(jī)能否用Y-?換接起動(dòng)？（3）如采用有40%、60%、80%的三個(gè)抽頭的起動(dòng)補(bǔ)償器起動(dòng)，應(yīng)選用哪個(gè)抽頭？

解:（1）電動(dòng)機(jī)額定功率占變壓器容量比值：三相異步電動(dòng)機(jī)的使用110查資料得籠型異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)的參考數(shù)據(jù)：供電方式起動(dòng)情況動(dòng)力與照明混合供電網(wǎng)絡(luò)允許電壓降動(dòng)力專用允許額定功率和供電變壓器容量比值經(jīng)常起動(dòng)不經(jīng)常起動(dòng)2%4%10%4%8%20%

所以不能直接起動(dòng)。

（2）額定轉(zhuǎn)矩：

起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：

若采用Y-△換接起動(dòng)，則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可以采用。三相異步電動(dòng)機(jī)的使用111（3）用40%、60%、80%抽頭降壓，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩分別為：

采用40%的抽頭不能起動(dòng)，采用80%的抽頭起動(dòng)電流較大，應(yīng)采用60%的抽頭。三相異步電動(dòng)機(jī)的使用112三相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)的方法有多種，但無(wú)論采用哪一種方法，其原理都是調(diào)換兩根電動(dòng)機(jī)與電源的連接線，使電動(dòng)機(jī)定子繞組產(chǎn)生反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生反轉(zhuǎn)力矩，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)。產(chǎn)生反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方法在學(xué)習(xí)任務(wù)2的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)一節(jié)中已經(jīng)講過(guò)。常見的實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)的方法主要有兩種：一種是直接改變電源的兩根接線，使其產(chǎn)生反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)；另一種方法是通過(guò)電氣控制器件，根據(jù)實(shí)際需要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。一種是通過(guò)按鈕和交流接觸器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的控制電路，將在項(xiàng)目5學(xué)習(xí)任務(wù)2中做詳細(xì)的介紹。另一種是由倒順開關(guān)完成的實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的控制電路，該電路在建筑工地的升降機(jī)、食堂的和面機(jī)中應(yīng)用較多。當(dāng)?shù)鬼橀_關(guān)旋到正轉(zhuǎn)位置時(shí)電動(dòng)機(jī)完成正轉(zhuǎn)，倒順開關(guān)旋到倒轉(zhuǎn)位置時(shí)，通過(guò)開關(guān)內(nèi)的線路連接，改變了兩根電源接線，則電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，這種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但電機(jī)沖擊較大。113雙重聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制電路114異步電動(dòng)機(jī)的其它起動(dòng)方法除以上介紹的幾種常用起動(dòng)方法外，還由其它幾種起動(dòng)方法。1.定子串接電抗器或電阻的降壓起動(dòng)方法：起動(dòng)時(shí)，將電抗器或電阻接入定子電路；起動(dòng)后，切除電抗器或電阻，進(jìn)入正常運(yùn)行。三相異步電動(dòng)機(jī)定子邊串入電抗器或電阻起動(dòng)時(shí)，定子繞組實(shí)際所加電壓降低，從而減小起動(dòng)電流。但定子邊串電抗器（功率因數(shù)降低）起動(dòng)時(shí)，串電阻起動(dòng)時(shí)，能耗較大（功率損耗較大—熱量），實(shí)際應(yīng)用不多。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理與特性一節(jié)中已作過(guò)介紹。115延邊三角形起動(dòng)延邊三角形降壓起動(dòng)介于自耦調(diào)壓器起動(dòng)與Y-Δ起動(dòng)方法之間。方法：每相定子繞組都連接為兩個(gè)繞組，起動(dòng)時(shí)，每相繞組的一個(gè)繞組接成Δ形，另一個(gè)繞組接Δ形的三個(gè)結(jié)點(diǎn)，使三角形的邊長(zhǎng)向外延伸，所以稱為延邊三角形。從外形看，又像Y形連接。實(shí)際上，中間為三角形連接，外圍為星形連接，由于部分繞組采用了Y形連接，從而降低了起動(dòng)電壓，減小了起動(dòng)電流。起動(dòng)后，自動(dòng)將每相的兩個(gè)繞組線圈串聯(lián)，接成Δ形連接，進(jìn)入正常運(yùn)行。延邊三角形可采用不同的抽頭比，來(lái)滿足不同負(fù)載特性的要求。延邊三角形起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省金屬，質(zhì)量輕；缺點(diǎn)是內(nèi)部接線復(fù)雜。籠型異步電動(dòng)機(jī)除了可在定子繞組上想辦法減壓起動(dòng)外，還可以通過(guò)改變轉(zhuǎn)子的電阻參數(shù)來(lái)改善起動(dòng)性能，這類電動(dòng)機(jī)主要有深槽式和雙籠式。116三、制動(dòng)

采取措施使電動(dòng)機(jī)迅速停機(jī)。制動(dòng)方法機(jī)械制動(dòng)：(利用電磁抱閘實(shí)現(xiàn))電氣制動(dòng)（利用反向電磁轉(zhuǎn)矩）能耗制動(dòng)

反接制動(dòng)機(jī)械制動(dòng)：

起動(dòng)時(shí)：電磁抱閘線圈同時(shí)通電，電磁鐵吸合，使抱閘打開。斷電時(shí)：抱閘線圈同時(shí)斷電，在彈簧作用下，抱閘把轉(zhuǎn)子緊緊抱住，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。三相異步電動(dòng)機(jī)的使用117（一）能耗制動(dòng)

切斷電源后，把轉(zhuǎn)子及拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能在轉(zhuǎn)子電路中以熱能形式迅速消耗掉的制動(dòng)方法。三相異步電動(dòng)機(jī)的使用M3～QS運(yùn)轉(zhuǎn)制動(dòng)+-RPU1V1W1L1L2L3118M3～QS運(yùn)轉(zhuǎn)制動(dòng)+-RPU1V1W1L1L2L3

停機(jī)時(shí)，QS從“運(yùn)行”合向“制動(dòng)”，V、W繞組通直流電，可判定轉(zhuǎn)子電流與固定磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為逆時(shí)針，稱制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)后，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩消失。三相異步電動(dòng)機(jī)的使用優(yōu)點(diǎn)：制動(dòng)平穩(wěn)，消耗電能少。缺點(diǎn)：需直流電。119（二）反接制動(dòng)改變電動(dòng)機(jī)三相電流的相序，使電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)的方法。

M3～QS運(yùn)轉(zhuǎn)制動(dòng)U1V1W1L1L2L3RR三相異步電動(dòng)機(jī)的使用優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，停機(jī)迅速。缺點(diǎn)：機(jī)械沖擊和耗能大。接電源3根導(dǎo)線對(duì)調(diào)2根，轉(zhuǎn)速接近零時(shí)切斷電源。

120回饋制動(dòng)發(fā)生在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n超過(guò)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速n1的時(shí)候，如當(dāng)起重機(jī)下放重物時(shí)，重物拖動(dòng)轉(zhuǎn)子，或多速電動(dòng)機(jī)由高速向低速轉(zhuǎn)換過(guò)程（如變極調(diào)速電動(dòng)機(jī)，剛將磁極對(duì)數(shù)p加倍時(shí),磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速立即減半,但由于慣性,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速只能逐漸下降），出現(xiàn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超過(guò)同步轉(zhuǎn)速的狀態(tài)，即n>n1，此時(shí)轉(zhuǎn)子繞組切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向與原電動(dòng)狀態(tài)相反，則轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流方向也隨之相反，電磁轉(zhuǎn)矩方向也反了，即由轉(zhuǎn)向相同變?yōu)檗D(zhuǎn)向相反，成為制動(dòng)力矩，轉(zhuǎn)子電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電流和轉(zhuǎn)矩的方向都發(fā)生了變化，轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使重物受到制動(dòng)而勻速下降。此時(shí)電動(dòng)機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔莛佀碗娋W(wǎng)，所以稱回饋制動(dòng)。實(shí)際上這時(shí)的電動(dòng)機(jī)已轉(zhuǎn)入發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。（三）回饋制動(dòng)121二、調(diào)速負(fù)載不變的情況下，人為地改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。三種方法調(diào)速改變磁極對(duì)數(shù)p改變電源頻率f1改變轉(zhuǎn)差率s三相異步電動(dòng)機(jī)的使用122（一）變極調(diào)速U1U2U'1U'2iiP=2··U1U'1U2U'2··NNSS

改變定子繞組接線，可以改變極對(duì)數(shù)，從而改變轉(zhuǎn)速。三相繞組中的U相繞組中的兩個(gè)繞組串聯(lián)。三相異步電動(dòng)機(jī)的使用123U1U2U1’U2’ii??U1··U1’U2U2’SNP=1三相繞組中的U相繞組中的兩個(gè)繞組并聯(lián)。

缺點(diǎn)：由于p只能成倍變化，因此不能實(shí)現(xiàn)平滑無(wú)極調(diào)速，只用在對(duì)調(diào)速性能要求不高的場(chǎng)合，如銑床、鏜床、磨床等機(jī)床。

優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。三相異步電動(dòng)機(jī)的使用124（二）變頻調(diào)速

改變電源頻率，可以得到平滑的調(diào)速。變頻調(diào)速，要保證T不變→需磁通量不變。因?yàn)椋害祄≈U/4.44f/N

所以：需保證U/f比值不變專用變頻設(shè)備——晶閘管變頻器f=50Hz逆變器M3~整流器f可調(diào)U/f不變+–~

優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速,機(jī)械特性硬度基本不變，因而正獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。三相異步電動(dòng)機(jī)的使用交流交流直流125（三)變轉(zhuǎn)差率調(diào)速

轉(zhuǎn)子電路中串入調(diào)速電阻，通常只用于繞線型電動(dòng)機(jī)。設(shè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL：轉(zhuǎn)子電路電阻為Ra，運(yùn)行于a點(diǎn)，轉(zhuǎn)速na。

若TL不變，將Ra增大為Rb，工作點(diǎn)移至b點(diǎn)，轉(zhuǎn)速nb，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。

優(yōu)點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單，調(diào)速平滑。缺點(diǎn)：能耗較大，使機(jī)械特性變軟。三相異步電動(dòng)機(jī)的使用RaRb

＞RaTonn1nbTLnaab126單相異步電動(dòng)機(jī)一、電容分相式電動(dòng)機(jī)二、罩極式電動(dòng)機(jī)1271.定義

主要應(yīng)用于電動(dòng)工具、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)、電風(fēng)扇等小功率電器中。

與三相異步電動(dòng)機(jī)相仿，轉(zhuǎn)子一般是籠型的。單相異步電動(dòng)機(jī)概述使用單相交流電源的異步電動(dòng)機(jī)。

2.用途

3.工作原理128

定子繞組通入的是單相交流電，產(chǎn)生的是空間位置不變、大小和方向隨時(shí)間做正弦變化的脈動(dòng)磁場(chǎng)。SN

由于脈動(dòng)磁場(chǎng)不能旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)，單相異步電動(dòng)機(jī)

4.特點(diǎn)

常用方法：電容分相式和罩極式兩種。

必須采取措施：再產(chǎn)生一個(gè)與此脈動(dòng)磁場(chǎng)頻率相同、相位不同、在空間相差一個(gè)角度的另一個(gè)脈動(dòng)磁場(chǎng)與其合成。129一、電容分相式電動(dòng)機(jī)iUU1U2V1V2iVC+-u

C的作用：

iU滯后iV接近90o，即把單相交流電變?yōu)閮上嘟涣麟?，產(chǎn)生兩個(gè)脈動(dòng)磁場(chǎng)。單相異步電動(dòng)機(jī)C與V繞組串聯(lián)后與U繞組并聯(lián)在電源上φVφU130U1V1兩個(gè)脈動(dòng)磁場(chǎng)合成一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)450900iViUOU1V1U1V1單相異步電動(dòng)機(jī)131（2）轉(zhuǎn)子啟動(dòng)后，轉(zhuǎn)速上升到一定數(shù)值，利用離心開關(guān)將分相電容從電路中斷開，脈動(dòng)磁場(chǎng)產(chǎn)生的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩能使轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。電容分相式電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行過(guò)程：（1）在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，轉(zhuǎn)子順著一個(gè)方向啟動(dòng)。電容分相式電動(dòng)機(jī)也可反向運(yùn)行：iUU1U2V1V2iVC+-uS正轉(zhuǎn)：開關(guān)S向上扳，C與V繞組串聯(lián)。反轉(zhuǎn)：開關(guān)S向下扳，C與U繞組串聯(lián)。洗衣機(jī)中的電動(dòng)機(jī)即為此原理。單相異步電動(dòng)機(jī)n132二、罩極式電動(dòng)機(jī)定子繞組鼠籠式轉(zhuǎn)子單相異步電動(dòng)機(jī)短路環(huán)

定子作成凸極式，極面上開小槽，嵌入短路銅環(huán)，罩住部分磁極。133單相異步電動(dòng)機(jī)

電流i流過(guò)定子繞組產(chǎn)生磁通1，同時(shí)另一部分磁通與短路環(huán)作用生成磁通2

。由于短路環(huán)中感應(yīng)電流的阻礙作用，使2在相位上滯后1。這樣兩個(gè)時(shí)間上有相位差，空間上相隔一定角度的脈動(dòng)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。~~i12定子繞組鼠籠式轉(zhuǎn)子短路環(huán)短路環(huán)134單相異步電動(dòng)機(jī)能在單相交流電源上使用，但效率、功率因數(shù)和過(guò)載能力都較低，因此目前只生產(chǎn)1KW以下的小容量單相異步電動(dòng)機(jī)。

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，正反轉(zhuǎn)不能用開關(guān)控制，常用于電風(fēng)扇、吹風(fēng)機(jī)中。單相異步電動(dòng)機(jī)135異步電動(dòng)機(jī)的選擇一、類型的選擇二、容量（額定功率）的選擇三、額定電壓的選擇四、額定轉(zhuǎn)速的選擇五、結(jié)構(gòu)的選擇136一、類型的選擇異步電動(dòng)機(jī)籠型：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，維護(hù)方便。沒有特殊要求，盡量選用籠型。例如：水泵、風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、壓縮機(jī)等線饒型：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)電流小，可平滑調(diào)速，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，使用維護(hù)不便。用于起動(dòng)負(fù)載大和有一定調(diào)速要求的場(chǎng)合。例如：起重機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、軋鋼機(jī)、鍛壓機(jī)等異步電動(dòng)機(jī)的選擇137單相異步電動(dòng)機(jī)（用于只有單相交流電源或需小功率的場(chǎng)合）需正反轉(zhuǎn)：電容分相式單方向轉(zhuǎn)動(dòng)：罩極式例如：家用電器、醫(yī)療器械特種異步電動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)低速機(jī)械工作：力矩電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象：伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)機(jī)械做直線運(yùn)動(dòng)：直線電動(dòng)機(jī)用于特殊要求的場(chǎng)合異步電動(dòng)機(jī)的選擇138二、容量（額定功率）的選擇

功率選得過(guò)大不經(jīng)濟(jì)，功率選得過(guò)小電動(dòng)機(jī)容易因過(guò)載而損壞。

應(yīng)按電動(dòng)機(jī)的三種工作方式選擇電動(dòng)機(jī)頻率：連續(xù)、短時(shí)和斷續(xù)。（一）連續(xù)工作制（S1）所選功率為：PL：生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載功率。η1：生產(chǎn)機(jī)械本身的效率。η2：電動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械之間的傳動(dòng)效率直接連接：η2=1，皮帶傳動(dòng)：η2=0.95。異步電動(dòng)機(jī)的選擇139（二）短時(shí)工作制（S2）所選功率為：PL：生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載功率。η1：生產(chǎn)機(jī)械本身的效率。η2：電動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械之間的傳動(dòng)效率。λ=Tm/TN：電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)。異步電動(dòng)機(jī)的選擇當(dāng)電動(dòng)機(jī)在恒定負(fù)載下按給定運(yùn)行時(shí)間而未達(dá)熱穩(wěn)定時(shí)即行停機(jī)，使電動(dòng)機(jī)再度冷卻的工作方式。140（三)斷續(xù)工作制（S3）運(yùn)行的每一周期包括一段恒定運(yùn)行時(shí)間t1和一段停歇時(shí)間t2，工作時(shí)間t1與工作周期T=t1+t2的比值稱為負(fù)載持續(xù)率，我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)率有15%、25%、40%和60%。

專門的電動(dòng)機(jī)為YZ和YZR系列。同一型號(hào)電動(dòng)機(jī)，負(fù)載持續(xù)率越小、其額定功率越大。

實(shí)際上，電動(dòng)機(jī)所帶負(fù)載是經(jīng)常變化的。用計(jì)算方法難以確定電動(dòng)機(jī)的功率，實(shí)際上常采用類比法，通過(guò)調(diào)查研究進(jìn)行選擇。異步電動(dòng)機(jī)的選擇一種周期重復(fù)短時(shí)運(yùn)行的方式。141三、額定電壓的選擇

三相電動(dòng)機(jī)都選用額定電壓380V，單相電動(dòng)機(jī)選用220V。四、額定轉(zhuǎn)速的選擇

轉(zhuǎn)速高的電動(dòng)機(jī)體積小，價(jià)格低。但轉(zhuǎn)速是由生產(chǎn)機(jī)械的生產(chǎn)工藝要求決定的，因此全面考慮各種因素，選擇合適轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)。通常采用1500r/min的異步電動(dòng)機(jī)（四極）。所需功率大于100kW時(shí)，可采用3000V和6000V的高壓電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)的選擇142五、結(jié)構(gòu)的選擇根據(jù)工作環(huán)境的條件選擇不同的結(jié)構(gòu)型式。異步電動(dòng)機(jī)的選擇

開啟式：在結(jié)構(gòu)上無(wú)特殊防護(hù)裝置，通風(fēng)散熱好，價(jià)格便宜，適用于干燥無(wú)灰塵的場(chǎng)所。

防護(hù)式：可防雨、防鐵屑等雜物掉入電機(jī)內(nèi)部，但不能防塵、防潮。適用于灰塵不多且較干燥的場(chǎng)所。

封閉式：外殼嚴(yán)密封閉，能防止潮氣和灰塵進(jìn)入，適用于潮濕、多塵或含酸性氣體的場(chǎng)所。

防爆式：整個(gè)電機(jī)全部密封，適用于有爆炸性氣體的場(chǎng)所。如石油、化工和礦井中。143三相異步電動(dòng)機(jī)的使用與維護(hù)1.異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行前的準(zhǔn)備及起動(dòng)1）異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行前的檢查項(xiàng)目（1）電動(dòng)機(jī)絕緣電阻測(cè)定：（2）檢查電源是否符合要求：（3）檢查電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、保護(hù)設(shè)備是否符合要求：檢查內(nèi)容有起動(dòng)設(shè)備接線是否正確；電動(dòng)機(jī)所配熔絲規(guī)格是否合適；電動(dòng)機(jī)外殼是否可靠接地。（4）檢查電動(dòng)機(jī)安裝是否符合規(guī)定：以上項(xiàng)目檢查無(wú)誤后，方可通電運(yùn)行。2）異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)注意事項(xiàng)（1）合閘后應(yīng)密切監(jiān)視電動(dòng)機(jī)有無(wú)異常：（2）一般電動(dòng)機(jī)連續(xù)起動(dòng)次數(shù)不能過(guò)多：（3）注意起動(dòng)電動(dòng)機(jī)與電源容量的配合：1442．異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行中的監(jiān)視和維護(hù)對(duì)正常運(yùn)行的異步電動(dòng)機(jī)，應(yīng)監(jiān)視它運(yùn)行中的電壓、電流、溫度及可能出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，并針對(duì)具體情況進(jìn)行處理。1）電動(dòng)機(jī)電壓的監(jiān)視運(yùn)行中：異步電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行，電壓應(yīng)不高于額定電壓10%；不低于額定電壓5%；三相電壓有效值相差也不應(yīng)超過(guò)額定值的5%，否則應(yīng)減載或調(diào)整電源。2）電動(dòng)機(jī)電流監(jiān)視3）電動(dòng)機(jī)溫升監(jiān)視1454）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中故障現(xiàn)象的監(jiān)視對(duì)運(yùn)行中的異步電動(dòng)機(jī)，應(yīng)經(jīng)常觀察它的外殼有無(wú)裂紋，螺絲是否有脫落或松動(dòng)、電動(dòng)機(jī)有無(wú)異響或振動(dòng)等。監(jiān)視時(shí)，要特別注意電動(dòng)機(jī)有無(wú)冒煙和異味出現(xiàn)，若聞到焦糊味或看到冒煙，必須立即停機(jī)檢查處理。對(duì)軸承部分，要注意它的溫度和響聲。溫度升高，響聲異常則可能是軸承缺油或磨損。聯(lián)軸器傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，若中心校正不好，會(huì)在運(yùn)行中發(fā)出響聲，并伴隨著發(fā)生電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和聯(lián)軸節(jié)螺栓膠墊的迅速磨損。這時(shí)應(yīng)重新校正中心線。皮帶傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)注意皮帶不應(yīng)過(guò)松而導(dǎo)致打滑，但也不能過(guò)緊而使電動(dòng)機(jī)軸承過(guò)熱。在發(fā)生以下嚴(yán)重故障情況時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)處理：（1）人身觸電事故；（2）電動(dòng)機(jī)冒煙；（3）電動(dòng)機(jī)劇烈振動(dòng)；（4）電動(dòng)機(jī)軸承劇烈發(fā)熱；（5）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速突然下降。溫度迅速升高。146三相異步電動(dòng)機(jī)的常見故璋147三相異步電動(dòng)機(jī)的檢修定期小修是對(duì)電動(dòng)機(jī)的一般清理和檢查，應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行，小修內(nèi)容包括：1）清擦電動(dòng)機(jī)外殼，除掉運(yùn)行中積累的污垢；2）測(cè)量電動(dòng)機(jī)絕緣電阻，測(cè)后注意重新接好線，擰緊接線頭螺絲；3）檢查電動(dòng)機(jī)端蓋，地腳螺絲是否緊固；4）檢查電動(dòng)機(jī)接地線是否可靠；5）檢查電動(dòng)機(jī)與負(fù)載機(jī)械間傳動(dòng)裝置是否良好；6）拆下軸承蓋，檢查潤(rùn)滑油是否變臟、干涸，及時(shí)加油和換油。處理完畢后，注意上好端蓋及緊固螺絲；7）檢查電動(dòng)機(jī)附屬起動(dòng)和保護(hù)設(shè)備是否完好；8）檢查電動(dòng)機(jī)風(fēng)扇是否損壞、松動(dòng)；9）電動(dòng)機(jī)電源接線與絕緣是否良好。小修要是發(fā)現(xiàn)問