實(shí)用電工學(xué) 李源生 第六章106

實(shí)用電工學(xué)李源生主編第六章

變壓器與電動(dòng)機(jī)

第六章變壓器與電動(dòng)機(jī)

在電力系統(tǒng)中，對(duì)電能的傳輸、分配和使用上，變壓器都是關(guān)鍵的電氣設(shè)備，同時(shí)變壓器在通信、廣播、電氣測(cè)量、自控系統(tǒng)、電子設(shè)備等各種電子線路中都得到了極為廣泛的應(yīng)用。

電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電氣設(shè)備。隨著電力資源的不斷開(kāi)發(fā)利用，電動(dòng)機(jī)更加廣泛、普及，各行各業(yè)中生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部件大多是由電動(dòng)機(jī)來(lái)帶動(dòng)的，其重要意義及應(yīng)用在此不再詳述。

本章首先分析了變壓器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理，然后主要介紹了三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及其運(yùn)行特性，對(duì)其起動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速控制進(jìn)行了分析。同時(shí)介紹了直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。第一節(jié)變壓器

變壓器是一種靜止的、進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換的電氣設(shè)備。它是利用電磁感應(yīng)的原理，將某一等級(jí)的交流電壓和電流轉(zhuǎn)變成同頻率另一等級(jí)電壓和電流的設(shè)備。其對(duì)電能的輸送、分配和使用具有重要意義，在電氣測(cè)量、電氣控制中都具有廣泛的應(yīng)用。

本節(jié)對(duì)一般用途的變壓器基本結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行情況作一介紹，以便掌握變壓器變電壓、變電流、變阻抗的三大作用，了解變壓器的額定值。第一節(jié)變壓器普通雙繞組變壓器的結(jié)構(gòu)型式有心式和殼式兩種。圖6-1a是心式單相變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖，其線圈環(huán)繞著鐵心柱，是應(yīng)用最多的一種結(jié)構(gòu)型式。圖6-1b是殼式單相變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖，其線圈被鐵心包圍，僅用于小功率的單相變壓器和特殊用途的變壓器。

鐵心是變壓器磁路的主體部分，是變壓器線圈的支撐骨架。鐵心由鐵心柱和鐵軛兩部分構(gòu)成，鐵心柱上裝線圈，而鐵軛則是連接兩個(gè)鐵心柱的部分，同時(shí)使磁路閉合。為了減小鐵心內(nèi)交變磁通引起的磁滯和渦流損耗，鐵心通常由表面涂有漆膜、厚度為0.35mm或0.5mm的硅鋼片沖壓成一定形狀后疊裝而成，完成變壓器一、二次側(cè)的電磁耦合任務(wù)。第一節(jié)變壓器線圈是變壓器電路的主體部分，擔(dān)負(fù)著輸入和輸出電能的任務(wù)。我們把變壓器與電源相接的一側(cè)稱(chēng)為“一次側(cè)”，相應(yīng)線圈稱(chēng)為一次繞組，其匝數(shù)用N1表示，電磁量用下標(biāo)數(shù)字“1”表示；而與負(fù)載相接的一側(cè)稱(chēng)為“二次側(cè)”，相應(yīng)線圈稱(chēng)為二次繞組，其匝數(shù)用N2表示，電磁量用下標(biāo)數(shù)字“2”表示。第一節(jié)變壓器圖6-1單相變壓器結(jié)構(gòu)示意圖圖6-2三相變壓器結(jié)構(gòu)示意圖

a)心式b)殼式1-高壓線圈2-低壓線圈第一節(jié)變壓器通常一、二側(cè)繞組的匝數(shù)不相等，匝數(shù)多的電壓較高，稱(chēng)為高壓繞組；匝數(shù)少的電壓較低，稱(chēng)為低壓繞組。為了有利于處理線圈和鐵心之間的絕緣，通?？偸菍⒌蛪豪@組安放在靠近鐵心的內(nèi)層，而高壓繞組則套在低壓繞組外面，如圖6-2所示。

變壓器的最主要部分是鐵心和線圈，兩者裝配在一起構(gòu)成變壓器的器身。器身不置于油箱中的稱(chēng)為干式變壓器。如果器身置于油箱中，稱(chēng)為油浸式變壓器，大中型變壓器的器身都浸入盛滿變壓器油的封閉油箱中。變壓器油既是冷卻介質(zhì)，又是絕緣介質(zhì)，它使鐵心和線圈不被潮濕侵蝕，并通過(guò)油的對(duì)流，對(duì)鐵心與線圈進(jìn)行散熱。

變壓器運(yùn)行時(shí)，為了使輸出電壓控制在允許的變化范圍，通過(guò)油箱頂上的分接開(kāi)關(guān)改變一次線圈匝數(shù)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。

各線圈對(duì)外線路的連接由絕緣套管引出。同時(shí)，為了使變壓器安全、可靠地運(yùn)行，還設(shè)有油箱、儲(chǔ)油柜、安全氣道、分接開(kāi)關(guān)、氣體繼電器等附件。第一節(jié)變壓器二、變壓器的工作原理

1.變壓器的空載運(yùn)行

變壓器的一次繞組施加額定電壓，二次繞組開(kāi)路(不接負(fù)載)的情況，稱(chēng)為空載運(yùn)行。圖6-3是普通雙繞組單相變壓器空載運(yùn)行的示意圖，為了分析方便，把一、二側(cè)線圈分別畫(huà)在兩個(gè)鐵心柱上。

當(dāng)一次繞組接電源電壓1，一次繞組中通過(guò)的電流稱(chēng)為空載電流，用符號(hào)表示。建立變壓器鐵心中的磁場(chǎng)，故又稱(chēng)為勵(lì)磁電流。由于變壓器鐵心由硅鋼片疊成，而且是閉合的，即氣隙很小，因此建立工作磁通(主磁通)Φ所需的勵(lì)磁電流并不大，其有效值約為一次繞組額定電流(長(zhǎng)期連續(xù)工作允許通過(guò)的最大電流)的2.5％～10％。由物理學(xué)知識(shí)可知，主磁通在一次繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

＝－j4.44N1fΦm

式中，f是電源頻率；Φm是主磁通的最大值。第一節(jié)變壓器圖6-3變壓器的空載運(yùn)行第一節(jié)變壓器第一節(jié)變壓器第一節(jié)變壓器圖6-4變壓器的負(fù)載運(yùn)行第一節(jié)變壓器第一節(jié)變壓器第一節(jié)變壓器

3.變壓器的阻抗變換作用

在電子線路中，常利用變壓器的阻抗變換功能來(lái)達(dá)到阻抗匹配的目的。

在圖6-5a中，負(fù)載阻抗接在變壓器二次側(cè)，而圖a中虛線框起的部分可以用一個(gè)等效的阻抗來(lái)代替，如圖6-5b所示。所謂等效，就是在電源相同情況下，電源輸入圖a和圖b電路的電壓、電流和功率保持不變。

第一節(jié)變壓器圖6-5變壓器的阻抗變換作用第一節(jié)變壓器第一節(jié)變壓器

第一節(jié)變壓器

第一節(jié)變壓器

第一節(jié)變壓器

第一節(jié)變壓器第一節(jié)變壓器

第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)

交流電機(jī)主要分為同步電機(jī)和異步電機(jī)兩大類(lèi)，同步電機(jī)主要用作發(fā)電機(jī)，而異步電機(jī)則主要用作電動(dòng)機(jī)。大部分機(jī)械用異步電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，異步電動(dòng)機(jī)的用電量約為總用電量的2/3，且具有運(yùn)行可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，所以異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用是極為廣泛的。

一、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)包括兩大部分：固定不動(dòng)的定子和可以旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。圖6-6所示為三相異步電動(dòng)機(jī)的外形結(jié)構(gòu)圖。定子和轉(zhuǎn)子之間有很小的空氣隙，氣隙一般為0.2～1.5mm，氣隙的大小對(duì)電動(dòng)機(jī)性能影響很大。

第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)圖6-6三相異步電動(dòng)機(jī)外形結(jié)構(gòu)圖1-定子繞組2-軸承蓋3-軸4-軸承5-定子鐵心6-定子外殼7-轉(zhuǎn)子鐵心8-轉(zhuǎn)子導(dǎo)體9-端環(huán)10-冷卻風(fēng)扇11-機(jī)座第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)1.定子：由機(jī)座（外殼）、定子鐵心和定子繞組組成。機(jī)座起固定與支撐定子鐵心的作用，一般用鑄鐵鑄造而成；定子鐵心一般由厚0.5mm的硅鋼片疊壓而成，鐵心內(nèi)圓有均勻分布的槽，用來(lái)嵌放定子繞組；定子繞組是一個(gè)三相對(duì)稱(chēng)繞組，由三相完全相同的繞組所組成，每個(gè)繞組為一相，三個(gè)繞組相差1200電角度。三相繞組的三個(gè)首端和三個(gè)末端都引出接于機(jī)座上的接線盒內(nèi)，可根據(jù)需要接成星形或三角形。

2.轉(zhuǎn)子：由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成。轉(zhuǎn)子鐵心其作用與定子鐵心相同，一方面作為電動(dòng)機(jī)磁路的一部，另一方面用來(lái)安放轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子鐵心也是用硅鋼片疊壓而成，套在轉(zhuǎn)軸上；轉(zhuǎn)子繞組分為繞線轉(zhuǎn)子型與籠型兩種。電動(dòng)機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組的不同，可分為繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)與籠型異步電動(dòng)機(jī)。

3.其他部分：包括端蓋、風(fēng)扇、軸承等。端蓋除了起保護(hù)作用外，在端蓋上還裝有軸承，用來(lái)支撐轉(zhuǎn)子軸。風(fēng)扇則是用于通風(fēng)散熱。

二、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

三相異步電動(dòng)機(jī)是利用分布在定子圓周上的三相繞組中通入三相交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電流相互作用而轉(zhuǎn)動(dòng)的。第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)圖6-7定子繞組示意圖a)繞組接線原理圖b)定子三相繞組示意圖第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生

如圖6-7所示的三相異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心中放置有三相對(duì)稱(chēng)繞組U1U2、V1V2與W1W2，各相在定子內(nèi)腔中的位置互差1200電角度(因?yàn)榇艠O對(duì)數(shù)p=1，所以在圖中空間角度與電角度是等同的)，三相繞組如圖連成星形，即各相的末端U2、V2、W2連在一起，各相的首端U1、V1、W1分別接在三相電源上。則三相對(duì)稱(chēng)電流可表示為

iU=Imsinωt

iV=Imsin(ωt-1200)

iW=Imsin（ωt-2400）

其波形如圖6-8所示。第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)圖6-8三相對(duì)稱(chēng)電流第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)設(shè)電流正值時(shí)是從繞組的首端流進(jìn)，末端流出；電流負(fù)值時(shí)則反向流動(dòng)。

三相繞組通入三相電流后，每個(gè)繞組均產(chǎn)生各自的交變磁場(chǎng)，在空間形成合成磁場(chǎng)。在這里對(duì)高次諧波產(chǎn)生的磁場(chǎng)，不作分析，僅取一次基波分析，則有如圖6-9所示的四個(gè)瞬時(shí)合成磁場(chǎng)。

當(dāng)ωt＝0時(shí)，iU＝00時(shí)，iV<O，即電流從末端V2流進(jìn)，而從首端V1流出；iW>0，即電流從W1流進(jìn)，由W2流出，如圖6-9a所示。用右手螺旋定則確定三個(gè)線圈中電流產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)方向。這是一對(duì)磁極的的磁場(chǎng)，其合成磁場(chǎng)N、S兩極的位置如圖所示，即按圖所示的繞組分布方式，產(chǎn)生了極對(duì)數(shù)P=1的兩極磁場(chǎng)。第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)圖6-9三相電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（p=1）ωt=00瞬間的磁場(chǎng)b）ωt=1200瞬間的磁場(chǎng)c）ωt=2400瞬間的磁場(chǎng)d）ωt=3600瞬間的磁場(chǎng)第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)

第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)

4.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)原理

圖6-10是兩極三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理示意圖。設(shè)磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子與磁場(chǎng)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。即相當(dāng)于磁場(chǎng)不動(dòng)、轉(zhuǎn)子導(dǎo)體以順時(shí)針?lè)较蚯懈畲帕€，于是在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其方向由右手定則確定，如圖6-10所示。由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的兩端由端環(huán)連通，形成閉合的轉(zhuǎn)子電路，在轉(zhuǎn)子電路中便產(chǎn)生了感應(yīng)電流。載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受電磁力F的作用(電磁力的方向用左手定則確定)形成一電磁轉(zhuǎn)矩T，在此轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子便沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，其轉(zhuǎn)速用表示。第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)圖6-10轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)原理圖第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)

第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)

圖6-11三相異步電動(dòng)機(jī)的每相電路第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)

第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)

第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)

第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)

第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)

第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)

第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)

第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)

式（6-25）反映了三相異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩T與定子相電壓、頻率、電動(dòng)機(jī)參數(shù)及轉(zhuǎn)差率s之間的關(guān)系。

2.三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的函數(shù)關(guān)系，即n=f(T)曲線，或者轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系T＝f(s)，它們相互間的關(guān)系在坐標(biāo)上形成的曲線即為機(jī)械特性曲線。式（6-25）實(shí)際上就是一個(gè)機(jī)械特性曲線的方程，進(jìn)行描點(diǎn)繪制即可得到圖6-12所示三相異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性曲線。研究機(jī)械特性的目的是為了分析電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能。第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)圖6-12三相異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性曲線第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)

第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)

第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)

第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)

第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)

圖6-13異步電動(dòng)機(jī)降低電壓時(shí)的人為機(jī)械特性第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)由圖可知，當(dāng)電動(dòng)機(jī)在某一負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，若降低定子電壓，將使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低。轉(zhuǎn)差率增大，轉(zhuǎn)子電流因此增大，從而引起定子電流的增大。若電動(dòng)機(jī)電流超過(guò)額定值，則電動(dòng)機(jī)最終溫升將超過(guò)允許值，導(dǎo)致使用壽命減小，甚至使電動(dòng)機(jī)燒毀。若降壓過(guò)多，則可能導(dǎo)致最大轉(zhuǎn)矩小于總的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，造成堵轉(zhuǎn)事故。

2）轉(zhuǎn)子電路中串接對(duì)稱(chēng)電阻時(shí)的人為機(jī)械特性

對(duì)于三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，其他條件都與固有特性時(shí)一樣，在三相轉(zhuǎn)子電路中分別串聯(lián)上大小相等的電阻，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速不變，最大轉(zhuǎn)矩不變，而臨界轉(zhuǎn)差率則隨著串入電阻的增大而增大，故人為機(jī)械特性為一組通過(guò)同步點(diǎn)的曲線族，如圖6-14所示。

第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)圖6-14轉(zhuǎn)子回路串入電阻時(shí)的人為機(jī)械特性第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)

第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)第三節(jié)直流電動(dòng)機(jī)

與交流電動(dòng)機(jī)相比，直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、運(yùn)行維護(hù)較困難。但直流電動(dòng)機(jī)具有調(diào)速性能好、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、過(guò)載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在起動(dòng)和調(diào)速要求較高的場(chǎng)合，如大型機(jī)床、軋鋼機(jī)、起重機(jī)及船舶、紡織等行業(yè)的機(jī)械中，仍得到廣泛應(yīng)用。下面簡(jiǎn)單介紹一下直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。

一、直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

直流電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩個(gè)基本部分組成，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖6-15所示。第三節(jié)直流電動(dòng)機(jī)圖6-15直流電機(jī)的剖面示意圖1-電樞鐵心2-主磁極3-勵(lì)磁繞組4-電樞齒5-換向極繞組6-換向極鐵心7-電樞槽8-底座9-電樞繞組10-極靴11-機(jī)座第三節(jié)直流電動(dòng)機(jī)1.定子部分

定子是直流電動(dòng)機(jī)的靜止部分，其主要由主磁極、換向磁極、機(jī)座、電刷裝置等組成。

（1）主磁極主磁極由磁極鐵心和勵(lì)磁繞組組成，磁極鐵心由1～1.5mm厚的低碳鋼板沖片疊壓鉚接而成。磁極極靴沿氣隙表面成弧形，使極下氣隙磁通密度分布更接近正弦波。當(dāng)在勵(lì)磁線圈中通入直流電流后，便產(chǎn)生主磁場(chǎng)。主磁極可以有一對(duì)、兩對(duì)或更多對(duì)，它是用螺桿固定在機(jī)座上。

（2）換向磁極換向磁極也是由鐵心和換向磁極繞組組成，位于兩主磁極之間，是比較小的磁極。其作用是產(chǎn)生附加磁場(chǎng)，以改善電機(jī)的換向條件，使電刷與換向片之間的火花減小。換向磁極繞組總是與電樞繞組串聯(lián)。換向極鐵心通常都用厚鋼板疊制而成，在小功率的直流電機(jī)中也有不裝換向磁極的。

（3）電刷裝置電刷將旋轉(zhuǎn)的電樞與固定不動(dòng)的外電路相連，把直流電流引入或?qū)⒅绷鞲袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)引出。它與換向器之間既要有緊密的接觸，又要有良好的相對(duì)滑動(dòng)。電刷裝置由電刷及彈簧、刷握、刷桿座等組成，利用彈簧把電刷壓在轉(zhuǎn)子的換向器上。

（4）機(jī)座機(jī)座由鑄鋼或厚鋼板制成，用來(lái)安裝主磁極和換向磁極等部件和保護(hù)電動(dòng)機(jī)，它既是電機(jī)的外殼，又是電機(jī)磁路的一部分。在機(jī)座的兩邊各有一個(gè)端蓋，端蓋的中心處裝有軸承，用以支持轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸。第三節(jié)直流電動(dòng)機(jī)2.轉(zhuǎn)子部分

直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子又稱(chēng)為電樞，其主要由電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等組成。

（1）電樞鐵心電樞鐵心通常用0.55mm厚且表面涂有絕緣的硅鋼片疊壓而成，其表面均勻開(kāi)槽，用來(lái)嵌放電樞繞組。電樞鐵心也是直流電機(jī)主磁路的一部分。

（2）電樞繞組電樞繞組由許多相同的線圈組成，按一定規(guī)律嵌放在電樞鐵心的槽內(nèi)，并與換向器聯(lián)接。其作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩。

（3）換向器換向器又稱(chēng)整流子，是直流電機(jī)的特有裝置。它由許多梯形銅片組成，片間用云母或者其他墊片絕緣。外表呈圓柱形，裝在轉(zhuǎn)軸上。每一換向銅片按一定規(guī)律與電樞繞組的線圈連接。在換向器的表面壓著電刷，使旋轉(zhuǎn)的電樞繞組與靜止的外電路相通，其作用是將直流電動(dòng)機(jī)輸入的直流電流轉(zhuǎn)換成電樞繞組內(nèi)的交變電流，進(jìn)而產(chǎn)生恒定方向的電磁轉(zhuǎn)矩。

3.氣隙

氣隙是電機(jī)磁路的重要部分。轉(zhuǎn)子要旋轉(zhuǎn)，定子與轉(zhuǎn)子之間必須要有氣隙，故稱(chēng)工作氣隙。一般小型電機(jī)的氣隙為0.7～5mm，大型電機(jī)為5～10mm。由于氣隙磁阻遠(yuǎn)大于鐵心磁阻，對(duì)電機(jī)性能有很大的影響，所以在拆裝直流電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)予以重視。第三節(jié)直流電動(dòng)機(jī)二、直流電動(dòng)機(jī)的工作原理

圖6-16為直流電動(dòng)機(jī)的工作原理示意圖，如圖所示，電刷A、B兩端外接直流電源U，電流從電源的正極經(jīng)電刷A與換向片1流入電動(dòng)機(jī)線圈，然后再經(jīng)換向片2與電刷B流回電源的負(fù)極，線圈中電流的方向?yàn)閍→b→c→d。根據(jù)電磁力定律（），線圈邊ab與cd在磁場(chǎng)中分別受到電磁力的作用，其方向可用左手定則確定，如圖6-16所示。第三節(jié)直流電動(dòng)機(jī)圖6-16直流電動(dòng)機(jī)工作原理第三節(jié)直流電動(dòng)機(jī)

此電磁力形成的電磁轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。當(dāng)電樞從圖6-16所示的位置轉(zhuǎn)過(guò)900時(shí)，這時(shí)線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度為0，因而電樞旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩消失，但由于機(jī)械慣性，電樞仍能繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，使電刷A、B分別與換向片2、1接觸，于是線圈中又有電流通過(guò)。此時(shí)電流從電源正極流出，經(jīng)過(guò)電刷A、換向片2、線圈到換向片1，經(jīng)電刷B流回電源負(fù)極，線圈中電流的方向?yàn)閐→c→b→a。此時(shí)導(dǎo)體ab中的電流改變了方向，同時(shí)導(dǎo)體ab已由N極下轉(zhuǎn)到S極下，用左手定則判斷電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩的方向未變，電樞仍按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。這就是直流電動(dòng)機(jī)的基本原理。

換向器可以使電刷A始終與經(jīng)過(guò)N極面下的導(dǎo)體相連，電刷B始終與經(jīng)過(guò)S極面下的導(dǎo)體相連。通過(guò)換向器和電刷的作用，把直流電動(dòng)機(jī)電刷間的直流電流轉(zhuǎn)變成線圈內(nèi)的交變電流，以確保電動(dòng)機(jī)沿恒定方向旋轉(zhuǎn)。所以換向器是直流電機(jī)中改變電流方向的關(guān)鍵部件。

電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的生產(chǎn)設(shè)備常常需要作正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)，例如電力機(jī)車(chē)的前行和倒退等，這就要求電動(dòng)機(jī)能正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。圖6-16所示的直流電動(dòng)機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)需要獲得一個(gè)逆時(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)矩，由電磁力定律（）和左手定則可知電磁力的方向取決于磁場(chǎng)極性和導(dǎo)體中電流的方向，所以直流電動(dòng)機(jī)獲得反轉(zhuǎn)的方法有兩個(gè)：一是改變磁場(chǎng)極性；二是改變電源電壓的極性使流過(guò)導(dǎo)體的電流方向改變。應(yīng)該注意：兩者只能改變其一，否則直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向不發(fā)生變化。

第三節(jié)直流電動(dòng)機(jī)第四節(jié)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種特殊運(yùn)行方式的控制電動(dòng)機(jī)，它通過(guò)專(zhuān)用電源把電脈沖按一定順序供給定子各相控制繞組，在氣隙中產(chǎn)生類(lèi)似于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的脈沖磁場(chǎng)。每輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)就移動(dòng)一步。因此，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱(chēng)為脈沖電動(dòng)機(jī)，在數(shù)字控制系統(tǒng)中作執(zhí)行元件。

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)種類(lèi)很多，按相數(shù)可分為單相、兩相、三相和多相等形式，按其運(yùn)動(dòng)方式分有旋轉(zhuǎn)型和直線型，通常使用的旋轉(zhuǎn)型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又可分為反應(yīng)式、永磁式、感應(yīng)式。下面以應(yīng)用較多的三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為例，介紹其結(jié)構(gòu)和工作原理。

一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

圖6-17為三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。其定子、轉(zhuǎn)子鐵心均由硅鋼片疊壓而成。定子上均勻分布6個(gè)磁極，每?jī)蓚€(gè)相對(duì)的磁繞有同一相繞組，三相控制繞組U、V、W接成星形，繞組接線如圖6-17所示。轉(zhuǎn)子是四個(gè)均勻分布的齒，齒寬等于定子極靴的寬度，轉(zhuǎn)子上沒(méi)有繞組。第四節(jié)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)圖6-17三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖第四節(jié)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)二、工作原理

1.單三拍控制三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理

圖6-18是單三拍控制方式的三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理圖。單三拍控制中的“單”是指每次只有一相控制繞組通電。從一相通電切換到另一相通電稱(chēng)為一拍，“三拍”是指一個(gè)循環(huán)中共有三次切換?！叭唷敝付ㄗ訛槿嗫刂评@組。其工作原理為：

工作時(shí)，各相繞組按一定順序先后通電，當(dāng)U相繞組通電時(shí)，V和W相繞組都不通電，由于磁通具有走磁阻最小路徑的特點(diǎn)，所以轉(zhuǎn)子齒1和3與定子極U、U’對(duì)齊(負(fù)載轉(zhuǎn)矩為零時(shí))，如圖6-18a所示；當(dāng)U相脈沖結(jié)束，接著V相接入脈沖時(shí)，由于相同原因，轉(zhuǎn)子齒2和4的軸線與定子極V和V’軸線對(duì)齊，則轉(zhuǎn)子將逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)300機(jī)械角度，如圖6-18b所示。當(dāng)V相脈沖結(jié)束，隨后W相繞組通入脈沖時(shí)，轉(zhuǎn)子齒3和1的軸線與w和w’極軸線對(duì)齊，轉(zhuǎn)子再逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)300，如圖6-18c所示。如此循環(huán)往復(fù)按U→V→W→U的順序通電，氣隙中產(chǎn)生脈沖式的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子就會(huì)一步一步的按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，每步轉(zhuǎn)過(guò)300，該角度稱(chēng)為步距角，用表示。單三拍運(yùn)行方式容易造成失步，且由于單一控制繞組吸引轉(zhuǎn)子，也容易使轉(zhuǎn)子在平衡位置附近產(chǎn)生振蕩，運(yùn)行穩(wěn)定性較差，較少使用。

電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于電源電脈沖的頻率，頻率越高，轉(zhuǎn)速越快。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向則取決于定子繞組輪流通電的順序。若電動(dòng)機(jī)通電順序改為U—W—V—U，則電動(dòng)機(jī)為順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。定子繞組的通電順序及頻率大小，一般由數(shù)字邏輯電路或計(jì)算機(jī)軟件來(lái)控制。第四節(jié)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)圖6-18單三拍控制三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理圖a)U相通電b)V相通電c)W相通電第四節(jié)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)第四節(jié)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

2.雙三拍控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理

三相雙三拍運(yùn)行的通電按UV→VW→WU→UV進(jìn)行，反向時(shí)按UW→WV→VU→UW順序通電。每次有兩相控制繞組同時(shí)通電，如圖6-19所示。步距角不變，仍為＝300。

圖6-19雙三拍運(yùn)行工作原理圖a)U、V兩相通電b)V、W兩相通電第四節(jié)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

圖6-20三相六拍運(yùn)行工作原理圖A)U相通電b)U、V兩相通電c)V相通電

第四節(jié)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)第四節(jié)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制

本節(jié)主要分析三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速控制。

一、電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制

電動(dòng)機(jī)從接通電源開(kāi)始，轉(zhuǎn)速由零上升到額定值的過(guò)程稱(chēng)為起動(dòng)過(guò)程。在生產(chǎn)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)要經(jīng)常起動(dòng)與停車(chē)，因此電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能將對(duì)生產(chǎn)與使用有直接的影響。

電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)瞬間，轉(zhuǎn)子電流相當(dāng)大，從而使定子電流也增大。起動(dòng)電流往往達(dá)到額定電流的4～7倍。若電動(dòng)機(jī)不是頻繁起動(dòng)，則起動(dòng)電流對(duì)電動(dòng)機(jī)本身的熱影響尚不大，但是大的起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)供電將造成沖擊，使線路上產(chǎn)生很大的電壓降，這會(huì)使在一同線路上的其他負(fù)載不能正常工作。為了避免起動(dòng)電流的不良影響，對(duì)不同情況應(yīng)采用不同的起動(dòng)方法，以盡可能減小起動(dòng)電流。

1.籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法

籠型異步電動(dòng)機(jī)不能在轉(zhuǎn)子回路中串接電阻，起動(dòng)方法只有直接起動(dòng)與減壓起動(dòng)兩種。

第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制

圖6-21籠型異步電動(dòng)機(jī)定子串電阻減壓起動(dòng)第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制

第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制

第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制

圖6-22三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)a)電路圖b)機(jī)械特性第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制2）為了加速起動(dòng)過(guò)程，當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到b點(diǎn)時(shí)，接觸器KM1觸點(diǎn)閉合，切除起動(dòng)電阻Rst1，由于機(jī)械慣性，轉(zhuǎn)速在切除電阻的瞬間不變，工作點(diǎn)從b點(diǎn)過(guò)渡到曲線3的最大轉(zhuǎn)矩c點(diǎn)，并沿特性曲線3上升。

3）按上述過(guò)程，當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行到d點(diǎn)時(shí)，KM2觸點(diǎn)閉合，切除Rst2，從d點(diǎn)過(guò)渡到e點(diǎn)、……、f點(diǎn)、g點(diǎn)，直到切除全部電阻，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在固有機(jī)械特性曲線1上，經(jīng)h點(diǎn)直到i點(diǎn)，T=TL，系統(tǒng)平衡，最后穩(wěn)定運(yùn)行在i點(diǎn)。此時(shí)應(yīng)用提刷裝置把電刷提起，將三個(gè)集電環(huán)短接。

在起動(dòng)過(guò)程中電阻分三次切除，故稱(chēng)為三級(jí)起動(dòng)。在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩始終保持較大，最適合重載起動(dòng)的設(shè)備，例如起重機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、吊車(chē)等。缺點(diǎn)是需要的起動(dòng)設(shè)備以及控制環(huán)節(jié)較多，同時(shí)起動(dòng)電阻要消耗一部分能量。第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制

第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制圖6-23三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制

第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制

第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制圖6-24能耗制動(dòng)的機(jī)械特性a)電路圖b)機(jī)械特性能耗制動(dòng)的機(jī)械特性曲線如圖6-24b所示，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)工作在曲線1的a點(diǎn)，當(dāng)定子繞組改接直流電源時(shí)，由于慣性，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速反向，電動(dòng)機(jī)工作在第二象限曲線2的b點(diǎn)，并從b點(diǎn)沿曲線2減速至坐標(biāo)原點(diǎn)O。第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制對(duì)于繞線式轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子回路還應(yīng)串入制動(dòng)電阻，限制轉(zhuǎn)子電流。此時(shí)的機(jī)械特性如圖6-24b中曲線3所示，電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)從b’點(diǎn)減速至n＝0。

對(duì)于能耗制動(dòng)的異步電動(dòng)機(jī)，既要求有較大的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，又要求定、轉(zhuǎn)子回路中電流不能太大。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般取定子勵(lì)磁電流為電動(dòng)機(jī)額定電流的1～2倍，通過(guò)調(diào)節(jié)直流電路串入的變阻器獲得。

第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制

圖6-25倒拉反接制動(dòng)機(jī)械特性第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制

第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制圖6-26兩相反接制動(dòng)的機(jī)械特性對(duì)于繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，定子兩相反接制動(dòng)時(shí)在轉(zhuǎn)子電路中串入電阻，則工作點(diǎn)由a點(diǎn)移到人為機(jī)械特性d點(diǎn)，轉(zhuǎn)速沿圖中線3迅速下降。顯然，這時(shí)可以獲得比較大的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，所以改變制動(dòng)電阻的數(shù)值可以調(diào)節(jié)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小。第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制

定子兩相反接制動(dòng)控制線路將在下章中介紹。

電源反接制動(dòng)和倒拉反接制動(dòng)迅速，效果好。但將電網(wǎng)的輸入電能和負(fù)載輸入的機(jī)械能全部消耗在轉(zhuǎn)子回路的電阻上，能量損耗大。電源反接制動(dòng)適用于經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)的機(jī)械。倒拉反接制動(dòng)適用于起重設(shè)備，它能獲得任意低的速度來(lái)下放重物，安全性好。

第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制

圖6-27變極原理示意圖a)順向串聯(lián)2=4b)反向串聯(lián)2=2c)反接并聯(lián)2=4通常利用改變定子繞組的接法來(lái)改變極數(shù)，這種電動(dòng)機(jī)也稱(chēng)多速電動(dòng)機(jī)。多速電動(dòng)機(jī)均采用籠型轉(zhuǎn)子，這是因?yàn)榛\型轉(zhuǎn)子的極數(shù)能自動(dòng)地與定子極數(shù)相適應(yīng)。第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制定子繞組通過(guò)改變接法達(dá)到變極的原理是：三相繞組中的一相繞組如圖6-27所示，每相繞組都可以看成是由1和2兩個(gè)半繞組所組成的。圖6-27a表示兩個(gè)半繞組頭尾順向串聯(lián)，觀察電流流向可知，可形成4極磁場(chǎng)。在圖2-27b中，兩個(gè)半相繞組頭與頭或尾與尾反向串聯(lián)，則形成2極磁場(chǎng)。圖2-27c中兩個(gè)半相繞組頭尾并聯(lián)，也形成2極磁場(chǎng)。所以，只要將兩個(gè)半相繞組中的任一個(gè)半相繞組電流反向，極數(shù)就可以成倍增加或減少。

單繞組雙速異步電動(dòng)機(jī)用得較多的接線方法有兩種，一種是繞組從單星形(每相只有一條支路)改接成雙星形(每相有兩條支路)寫(xiě)作Y／YY，如圖6-28所示。另一種是從三角形改接成雙星形，寫(xiě)作△／YY，如圖6-29所示。兩圖中三相電源變極前從1、2、3端輸入，4、5、6端不用，變極后從4、5、6端輸入，1、2、3端連接到一起。這兩種接法都能使電動(dòng)機(jī)極數(shù)減小一半，但不同的接線方式電動(dòng)機(jī)輸出是不同的。第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制圖6-28Y／YY接法變極調(diào)速圖6-29△／YY接法變極調(diào)速如變極前后電源電壓不變，繞組每相額定電流為不變，變極前后電動(dòng)機(jī)的效率、功率因數(shù)不變，接成星形時(shí)，相電流等于線電流，所以Y／YY變極前后的輸出功率分別為所以由于Y聯(lián)結(jié)時(shí)極對(duì)數(shù)是YY聯(lián)結(jié)時(shí)的兩倍，同步轉(zhuǎn)速增加一倍，轉(zhuǎn)速也近似增加一倍，而電磁轉(zhuǎn)矩為第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制

由此可見(jiàn)，定子繞組從Y聯(lián)結(jié)改為YY聯(lián)結(jié)后，極對(duì)數(shù)減少一半，轉(zhuǎn)速增加一倍，輸出功率增大一倍，而輸出轉(zhuǎn)矩基本不變。Y/YY聯(lián)結(jié)方法稱(chēng)為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，適用于拖動(dòng)起重機(jī)、電梯等恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的調(diào)速。

而對(duì)于△／YY聯(lián)結(jié)，假設(shè)條件不變，則其變極前后的輸出功率分別為

則

另外

以上公式說(shuō)明改接前后，電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)減半，轉(zhuǎn)速增加一倍，功率近似保持不變，而轉(zhuǎn)矩近似減小一半，因此△／YY變極調(diào)速被稱(chēng)為恒功率調(diào)速，適用于車(chē)床等恒功率負(fù)載。

變極調(diào)速因?yàn)檗D(zhuǎn)速幾乎是成倍變化，所以調(diào)速的平滑性差，但它在每個(gè)轉(zhuǎn)速等級(jí)上都具有較硬的機(jī)械特性，穩(wěn)定性好。多用于對(duì)調(diào)速要求不高且不需要平滑調(diào)速的場(chǎng)合。

第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制2.變頻調(diào)速

變頻調(diào)速是通過(guò)改變電源頻率從而使電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速發(fā)生變化以達(dá)到調(diào)速的目的。

由定子電壓平衡方程式≈可知，若變頻時(shí)電源電壓保持額定值不變，則當(dāng)下降時(shí)，主磁通增加，電動(dòng)機(jī)磁路將進(jìn)入飽和區(qū)域，從而導(dǎo)致空載電流和鐵心損耗的急劇增大，電動(dòng)機(jī)溫升過(guò)高，這是不允許的。為此，變頻時(shí)為保持主磁通不變，必須同時(shí)調(diào)節(jié)電源電壓，使=常數(shù)，以期獲得良好的調(diào)速性能。

變頻調(diào)速的機(jī)械特性如圖6-30所示。圖中曲線1是電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性，曲線2為降低頻率即時(shí)的人為機(jī)械特性，曲線3為頻率更低時(shí)的人為機(jī)械特性，其最大轉(zhuǎn)矩變小。原因在于：由于保持=常數(shù)，當(dāng)頻率較低時(shí)，電源電壓也很低，則此時(shí)定子電阻的壓降已不能再忽略，而使、、、下降更嚴(yán)重，最大轉(zhuǎn)矩變小。第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制圖6-30變頻調(diào)速機(jī)械特性曲線4是從基頻向上調(diào)節(jié)頻率，因不能按比例升高電壓，只能保持不變，因此增大，減小，轉(zhuǎn)速增大。所以在基頻以上調(diào)速，最大轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩都變小。第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制變頻調(diào)速具有調(diào)速范圍廣、速度可連續(xù)可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，適用于高速傳動(dòng)、車(chē)輛傳動(dòng)、風(fēng)機(jī)、水泵類(lèi)負(fù)載和各種恒轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)，在惡劣環(huán)境中使用也有其優(yōu)越性。

變頻調(diào)速目前使用的是由普通晶閘管、GTR、GTO、IGBT等電力電子器件組成的變頻器。近年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、矢量控制技術(shù)以及無(wú)速度傳感器技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，高性能、高效率的變頻調(diào)速器已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

3.改變轉(zhuǎn)差率s調(diào)速

改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速方法很多，定子調(diào)壓調(diào)速、繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、轉(zhuǎn)子串附加電動(dòng)勢(shì)調(diào)速(串級(jí)調(diào)速)等。變轉(zhuǎn)差率調(diào)速的特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速不變。這里僅介紹繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制圖6-31繞線轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速機(jī)械特性第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制由圖6-14可知，繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻后同步轉(zhuǎn)速不變，最大轉(zhuǎn)矩不變，但臨界轉(zhuǎn)差率增大，機(jī)械特性運(yùn)行段的斜率變大。圖6-31為繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速機(jī)械特性圖，當(dāng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，且時(shí)，轉(zhuǎn)子回路不串附加電阻時(shí)，電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在a點(diǎn),轉(zhuǎn)速為。當(dāng)轉(zhuǎn)子串入時(shí)，轉(zhuǎn)子電流減小，電磁轉(zhuǎn)矩T減小，電動(dòng)機(jī)減速，轉(zhuǎn)差率s增大，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)、轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩均增大，直到b點(diǎn)，為止，電動(dòng)機(jī)將穩(wěn)定運(yùn)行在b點(diǎn)，轉(zhuǎn)速為，顯然。當(dāng)串入轉(zhuǎn)子回路電阻為、時(shí)，電動(dòng)機(jī)最后將分別穩(wěn)定運(yùn)行于c點(diǎn)與d點(diǎn)，獲得和轉(zhuǎn)速。所串附加電阻越