電機(jī)學(xué)異步電機(jī)演示文稿

電機(jī)學(xué)異步電機(jī)演示文稿當(dāng)前1頁，總共136頁。優(yōu)選電機(jī)學(xué)異步電機(jī)當(dāng)前2頁，總共136頁。3第十三章異步電機(jī)的基本理論

★用途：異步電機(jī)主要用作電動機(jī)，是應(yīng)用最廣泛的一種電動機(jī)，廠礦企業(yè)，交通工具，娛樂，科研，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，日常生活都離不開異步電動機(jī)。當(dāng)前3頁，總共136頁。第十三章異步電機(jī)的基本理論1、（難點(diǎn)）理解：轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢、電流的頻率，轉(zhuǎn)子磁勢與定子磁勢的關(guān)系；2、理解頻率折算、繞組繞組折算的概念；3、會畫異步電機(jī)T形等效電路，熟練計算功率、轉(zhuǎn)矩、損耗等。重點(diǎn)：當(dāng)前4頁，總共136頁。5單相感應(yīng)電動機(jī)（家用）；三相感應(yīng)電動機(jī)（大多數(shù)）；兩相感應(yīng)電動機(jī)（控制電機(jī)）?；\型感應(yīng)電動機(jī)(結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、運(yùn)行可靠。）單籠；雙籠深槽式繞線式(起動、制動、調(diào)速性能好。）☆1、按定子繞組供電電源相數(shù)分一、感應(yīng)電動機(jī)的分類2、按轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)分13.1異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)及額定值當(dāng)前5頁，總共136頁。6二、三相感應(yīng)電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1、感應(yīng)電動機(jī)總體結(jié)構(gòu)當(dāng)前6頁，總共136頁。7當(dāng)前7頁，總共136頁。8當(dāng)前8頁，總共136頁。92、定子定子由定子鐵芯、定子繞組和機(jī)座、端蓋等組成。（1）定子鐵心當(dāng)前9頁，總共136頁。10（2）定子繞組（3）機(jī)座與端蓋當(dāng)前10頁，總共136頁。113、感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子

感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組組成。（1）轉(zhuǎn)子鐵心籠型線繞式當(dāng)前11頁，總共136頁。12線繞式籠型（2）轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組的作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢、產(chǎn)生電流并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。當(dāng)前12頁，總共136頁。13籠型轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子當(dāng)前13頁，總共136頁。14籠型繞組是在轉(zhuǎn)子鐵芯的每個槽內(nèi)放一根導(dǎo)體，在伸出鐵芯的兩端用導(dǎo)電環(huán)分別將所有導(dǎo)條連接起來，形成一個自行閉合的短路繞組。繞線式繞組與定子繞組相似，其連接示意圖如下：當(dāng)前14頁，總共136頁。154、感應(yīng)電動機(jī)的氣隙

感應(yīng)電動機(jī)的氣隙比同容量的直流電機(jī)小得多，一般僅為0.2~1.5mm。氣隙大小對電動機(jī)的影響很大，氣隙過大將增大勵磁電流分量，使電動機(jī)功率因數(shù)變差；但氣隙過小將使裝配困難，運(yùn)行不可靠，磁場高次諧波分量增強(qiáng)，從而使附加損耗增強(qiáng)及起動性能變差。當(dāng)前15頁，總共136頁。16三、三相感應(yīng)電動機(jī)的額定值（1）額定功率PN［kW］：額定工況下從軸上輸出的機(jī)械功率；（2）額定電壓UN［V］：定子繞組引出端的線電壓；（3）額定電流IN［A］：定子繞組中的線電流；（4）額定頻率fN［Ｈz］：一般為50Hz；（5）額定轉(zhuǎn)速nN［r/min］：額定工況下的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。當(dāng)前16頁，總共136頁。17感應(yīng)電動機(jī)的型號及其額定數(shù)據(jù)例：Y132S-4額定值:正常運(yùn)行時的主要數(shù)據(jù)指標(biāo)UN(V)、IN(A)、PN(kW)、nN(r/min)、fN(Hz)、ηN、cosφN等異步電動機(jī)機(jī)座中心高度(mm)極數(shù)短鐵心額定電壓/額定電流/額定功率的關(guān)系△接法：Y接法：銘牌當(dāng)前17頁，總共136頁。18三相異步電動機(jī)銘牌數(shù)據(jù)型號:

磁極數(shù)(極對數(shù)p=2)例如：Y132M－4

用以表明電動機(jī)的系列、幾何尺寸和極數(shù)。機(jī)座長度代號機(jī)座中心高（mm）三相異步電動機(jī)教材表8.8.1中列出了各種電動機(jī)的系列代號。當(dāng)前18頁，總共136頁。19異步電動機(jī)產(chǎn)品名稱代號產(chǎn)品名稱異步電動機(jī)繞線式異步電動機(jī)防爆型異步電動機(jī)高起動轉(zhuǎn)矩異步電動機(jī)新代號漢字意義老代號Y異異繞異爆異起YRYBYQJ、JOJR、JROJB、JBOJQ、JQO當(dāng)前19頁，總共136頁。20接法:接線盒定子三相繞組的聯(lián)接方法。通常V1W2U1W1U2V2U2U1W2V1V2W1U1V1W1W2U2V2W2U2V2V1W1U1Y聯(lián)結(jié)W1U1V1W2U2V2聯(lián)結(jié)當(dāng)前20頁，總共136頁。21電壓:例如：380/220V、Y/是指線電壓為380V時采用Y聯(lián)結(jié)；線電壓為220V時采用

聯(lián)結(jié)。說明：一般規(guī)定，電動機(jī)的運(yùn)行電壓不能高于或低于額定值的5%。因?yàn)樵陔妱訖C(jī)滿載或接近滿載情況下運(yùn)行時，電壓過高或過低都會使電動機(jī)的電流大于額定值,從而使電動機(jī)過熱。電動機(jī)在額定運(yùn)行時定子繞組上應(yīng)加的線電壓值。三相異步電動機(jī)的額定電壓有380V，3000V,及6000V等多種。當(dāng)前21頁，總共136頁。22電流:例如：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。功率與效率:

鼠籠電機(jī)

=72~93％電動機(jī)在額定運(yùn)行時定子繞組的線電流值。額定功率是指電機(jī)在額定運(yùn)行時軸上輸出的機(jī)械功率P2，它不等于從電源吸取的電功率P1。當(dāng)前22頁，總共136頁。23注意：實(shí)用中應(yīng)選擇容量合適的電機(jī)，防止出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象。

功率因數(shù):PN三相異步電動機(jī)的功率因數(shù)較低，在額定負(fù)載時約為0.7~0.9?？蛰d時功率因數(shù)很低，只有0.2~0.3。額定負(fù)載時，功率因數(shù)最高。

額定轉(zhuǎn)速:電機(jī)在額定電壓、額定負(fù)載下運(yùn)行時的轉(zhuǎn)速。P2cosO當(dāng)前23頁，總共136頁。24如：n

N=1440轉(zhuǎn)/分

sN=0.04絕緣等級:指電機(jī)絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分為A、E、B、F、H五級，A級最低(105oC)，H級最高(180oC)。當(dāng)前24頁，總共136頁。2513.2異步電機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài)1、感應(yīng)電動機(jī)的模型磁鐵閉合線圈感應(yīng)電動機(jī)的模型當(dāng)前25頁，總共136頁。26

AXYCBZ定子三相繞組通入三相交流電方向:順時針

切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體右手定則感應(yīng)電動勢E20旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)電流I2旋轉(zhuǎn)磁場左手定則電磁力FF電磁轉(zhuǎn)矩TnF2、異步電機(jī)作為電動機(jī)狀態(tài)運(yùn)行當(dāng)前26頁，總共136頁。27同步轉(zhuǎn)速n1是由定子對稱三相繞組施以三相對稱電壓，流過三相對稱電流而產(chǎn)生的。它與電網(wǎng)頻率f1及電機(jī)極對數(shù)p的關(guān)系為：★同步轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)的氣隙磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，其大小與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體所處的氣隙磁密、轉(zhuǎn)子導(dǎo)體有效長度、及轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)的氣隙磁場的相對切割速度的關(guān)系為：★感應(yīng)電勢和電磁轉(zhuǎn)矩☆當(dāng)前27頁，總共136頁。28感應(yīng)電勢方向由右手定則確定。感應(yīng)電勢e2在閉合的轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流i2。它與旋轉(zhuǎn)磁場作用，產(chǎn)生電磁力f。電磁力的大小由：決定，方向則由左手定則確定。由于電磁力f產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩：轉(zhuǎn)子所有導(dǎo)條產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩即為該電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩：由左手定則知道，T的方向與n1相同。當(dāng)前28頁，總共136頁。29定子n1轉(zhuǎn)子YBZXACnUVW3~定子三相對稱繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)速為n1。（理由下述）轉(zhuǎn)子繞組：在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流。三相感應(yīng)電動機(jī)的工作原理☆三相感應(yīng)電動機(jī)的工作原理當(dāng)前29頁，總共136頁。30當(dāng)前30頁，總共136頁。31

旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率。由前面分析可知，電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n不可能達(dá)到與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速相等，即異步電動機(jī)如果:無轉(zhuǎn)子電動勢和轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運(yùn)動，磁通不切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條無轉(zhuǎn)矩因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速間必須要有差別?！铩镛D(zhuǎn)差率s

☆☆當(dāng)前31頁，總共136頁。32異步電動機(jī)運(yùn)行中:轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得轉(zhuǎn)差率s

例1：一臺三相異步電動機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速n=975r/min，電源頻率f1=50Hz。試求電動機(jī)的極對數(shù)和額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率。解：根據(jù)異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系可知：n1=1000r/min,即p=3額定轉(zhuǎn)差率為當(dāng)前32頁，總共136頁。33電動電磁制動發(fā)電s<0n>n11>s>00<n<n1s>1n<0

轉(zhuǎn)差率是感應(yīng)電動機(jī)的一個基本參數(shù)，在分析異步電動機(jī)性能時有著重要的地位。起動瞬間，n=0，S=1；理想空載運(yùn)行時：n=n1，S=0

作為電動機(jī)運(yùn)行時，S的范圍在0~1之間。額定狀態(tài)下，S在0.05以下，故nN與n1很接近。小結(jié)：異步電機(jī)作為電動機(jī)運(yùn)行運(yùn)狀態(tài)特點(diǎn)轉(zhuǎn)子與電磁轉(zhuǎn)矩、旋轉(zhuǎn)磁場同轉(zhuǎn)向（0<n<n1，1>s>0）電磁轉(zhuǎn)矩是驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能當(dāng)前33頁，總共136頁。34電動電磁制動發(fā)電s<0n>n11>s>00<n<n1s>1n<0

2、異步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)行小結(jié)：異步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行運(yùn)狀態(tài)特點(diǎn)轉(zhuǎn)子與電磁轉(zhuǎn)矩反轉(zhuǎn)向、與旋轉(zhuǎn)磁場同轉(zhuǎn)向（n1<n<0，s<0）電磁轉(zhuǎn)矩是阻轉(zhuǎn)矩，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，電能回饋電網(wǎng)。

原動機(jī)拖動異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子以大于同步轉(zhuǎn)速順著磁場方向旋轉(zhuǎn)當(dāng)前34頁，總共136頁。35電動電磁制動發(fā)電s<0n>n11>s>00<n<n1s>1n<0

3、異步電機(jī)在制動狀態(tài)下運(yùn)行小結(jié)：異步電機(jī)在制動運(yùn)行運(yùn)狀態(tài)下的特點(diǎn)轉(zhuǎn)子與電磁轉(zhuǎn)矩、旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)向（n<0，s>1）電磁轉(zhuǎn)矩是阻轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的機(jī)械能和電能全部轉(zhuǎn)化為熱能

外力強(qiáng)迫異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子逆著磁場方向旋轉(zhuǎn)動當(dāng)前35頁，總共136頁。3613.3

異步電動機(jī)的電勢平衡三相異步電動機(jī)的電磁關(guān)系與變壓器類似。變壓器：變化eU1E1=4.44fN1

E2=4.44fN2E1、E2頻率相同，都等于電源頻率。異步電動機(jī)每相電路i1u1e1e

1e2e

2i2+－++++－－－－f1f21、定子繞組的電勢平衡方程當(dāng)前36頁，總共136頁。37旋轉(zhuǎn)磁場的磁通ABCXYZabcxyzn1n

f13~異步電動機(jī)：旋轉(zhuǎn)磁場切割導(dǎo)體e，

E1=4.44

f1N11kw1旋轉(zhuǎn)磁場每極磁通：(主磁通)漏磁通：當(dāng)前37頁，總共136頁。38

2、轉(zhuǎn)子繞組的電勢平衡方程式1.轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢頻率f2∵定子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對速度固定，而轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對速度隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不同而變化定子感應(yīng)電勢頻率f1轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢頻率f2

轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢頻率f2旋轉(zhuǎn)磁場切割定子導(dǎo)體和轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的速度不同當(dāng)前38頁，總共136頁。392.轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢E2E2s=4.44f2N2

1kw2=4.44sf1N2

當(dāng)轉(zhuǎn)速n=0(s=1),即轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時，f2最高（=f1)，且E2最大，有E2=4.44

f1N21kw2轉(zhuǎn)子靜止時的感應(yīng)電勢即E2s=

sE2

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的感應(yīng)電勢3.轉(zhuǎn)子感抗當(dāng)轉(zhuǎn)速n=0(s=1)時，f2最高(=f1)，且X2s(=X2σ

)最大，有X2σ=2

f1L2即X2S=

sX2σ當(dāng)前39頁，總共136頁。404.轉(zhuǎn)子繞組中的電流I2轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電流當(dāng)前40頁，總共136頁。415.轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)cos2當(dāng)前41頁，總共136頁。42轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)結(jié)論：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子電路中的各量均與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速

n有關(guān)。I2cos2s1I2,O當(dāng)前42頁，總共136頁。4313.4異步電動機(jī)的磁勢平衡※當(dāng)定子三相繞組中通過三相電流時，會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢?！瑯釉谵D(zhuǎn)子m2相繞組中流過m2相電流時，也一定會產(chǎn)生磁勢。那么轉(zhuǎn)子磁勢的大小和性質(zhì)是什么？當(dāng)前43頁，總共136頁?！?dāng)定子三相繞組中通過三相電流時，會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢

產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場

定子三相繞組通入三相交流電(星形聯(lián)接)AXBYCZ（1）.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生o當(dāng)前44頁，總共136頁。o規(guī)定i:“+”首端流入，尾端流出。i:“–”尾端流入，首端流出。AYCBZX(?)電流出()電流入當(dāng)前45頁，總共136頁。tAXYCBZAXYCBZAXYCBZ

三相電流合成磁

場的分布情況合成磁場方向向下合成磁場旋轉(zhuǎn)60°合成磁場旋轉(zhuǎn)90°600o當(dāng)前46頁，總共136頁。AAXZBCYAAXZBCY分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉(zhuǎn)的磁場

即：一個電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)過360°電角度取決于三相電流的相序（2）.旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向——從電流超前相轉(zhuǎn)向電流滯后相結(jié)論：任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線，則旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)。任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線(電路如圖)AXCZBY0to當(dāng)前47頁，總共136頁。（3）.旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)P

當(dāng)三相定子繞組按圖示排列時，產(chǎn)生一對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，即：otAXBYCZAXYCBZ當(dāng)前48頁，總共136頁。

若定子每相繞組由兩個線圈串聯(lián)

，繞組的始端之間互差60°，將形成兩對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場。C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AXBYC當(dāng)前49頁，總共136頁。極對數(shù)旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)與三相繞組的排列有關(guān)C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'0當(dāng)前50頁，總共136頁。（4）.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速工頻：

旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速取決于磁場的極對數(shù)p=1時0toAXYCBZAXYCBZAXYCBZ當(dāng)前51頁，總共136頁。p=2時0當(dāng)前52頁，總共136頁。旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0與極對數(shù)p的關(guān)系極對數(shù)每個電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1與頻率f1和極對數(shù)p有關(guān)?？梢?當(dāng)前53頁，總共136頁。※電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理AXYCBZ定子三相繞組通入三相交流電方向:順時針

切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體右手定則感應(yīng)電動勢E20旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)電流I2旋轉(zhuǎn)磁場左手定則電磁力FF電磁轉(zhuǎn)矩TnF當(dāng)前54頁，總共136頁。55※當(dāng)定子三相繞組中通過三相電流時，會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢。討論轉(zhuǎn)子磁勢：※同樣在轉(zhuǎn)子m2相繞組中流過m2相電流時，也一定會產(chǎn)生磁勢。那么轉(zhuǎn)子磁勢的大小和性質(zhì)是什么？方向:超前相轉(zhuǎn)向滯后相AXYCBZ當(dāng)前55頁，總共136頁。561、轉(zhuǎn)子頻率

定子旋轉(zhuǎn)磁場以Δn=n1-n的相對速度切割轉(zhuǎn)子繞組，因此，轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動勢E2S的頻率為：2、轉(zhuǎn)子基波磁動勢

轉(zhuǎn)子電流I2S產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動勢的基波幅值為：當(dāng)前56頁，總共136頁。57F2S相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為：而F2S相對于定子的轉(zhuǎn)速為：由此可見，在空間上F2S與F1同步旋轉(zhuǎn)、相對靜止，可矢量合成，故磁動勢平衡方程式為：但因?yàn)槎?、轉(zhuǎn)子電流的頻率不同，所以不能依此推導(dǎo)出電流關(guān)系式，即：當(dāng)前57頁，總共136頁。583、定、轉(zhuǎn)子回路的電動勢平衡方程式

可見，因?yàn)槎?、轉(zhuǎn)子的頻率不同，聯(lián)系定、轉(zhuǎn)子電流及電動勢的兩個方程式不成立。ABCXYZabcxyzn1n

f13~當(dāng)前58頁，總共136頁。59當(dāng)前59頁，總共136頁。60一、頻率折算（用靜止的轉(zhuǎn)子代替旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子）☆☆

頻率折算：轉(zhuǎn)子頻率f2用定子頻率f1來代替；即用一個等效的靜止轉(zhuǎn)子代替旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。折算原則：折算前后，轉(zhuǎn)子基波磁動勢的大小、相位、轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速都保持不變?！凑鬯闱昂?，轉(zhuǎn)子電流的有效值和相位不變。頻率折算前的轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子漏阻抗角：13.4異步電動機(jī)的磁勢平衡當(dāng)前60頁，總共136頁。61

顯然，如果將轉(zhuǎn)差率為S的實(shí)際轉(zhuǎn)子堵住，且在每相轉(zhuǎn)子中串入附加電阻：，使每相轉(zhuǎn)子電阻為：

則這個靜止的轉(zhuǎn)子的每相轉(zhuǎn)子電流和漏阻抗角為：

比較堵轉(zhuǎn)前后的轉(zhuǎn)子電流和漏阻抗角，我們很快發(fā)現(xiàn)：

因此，折算（等效）前后磁勢相同。當(dāng)前61頁，總共136頁。62綜上所述，得到以下結(jié)論：

一個以轉(zhuǎn)速n（轉(zhuǎn)差率S）旋轉(zhuǎn)的三相感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子，可以用一個靜止的轉(zhuǎn)子來代替，只要在轉(zhuǎn)子每相回路中增加一個附加電阻。

進(jìn)一步討論：靜止的轉(zhuǎn)子不能輸出機(jī)械功率，但多了一個附加電阻，而轉(zhuǎn)子電流不變，所以附加了一個電功率。分析證明（后述）：附加電阻上消耗的電功率等于實(shí)際的電動機(jī)輸出的機(jī)械功率。因此，頻率折算不僅對磁勢是等效的，對功率而言也是等效的。頻率折算前后的等效電路如下：當(dāng)前62頁，總共136頁。63R1R2R1SX2σR2頻率折算前頻率折算后X1σX1σX2σ當(dāng)前63頁，總共136頁。64當(dāng)前64頁，總共136頁。65二、繞組折算☆1、電流折算：根據(jù)磁勢關(guān)系不變原則繞組折算方法：

用等效的轉(zhuǎn)子繞組（）代替實(shí)際的轉(zhuǎn)子繞組（）。折算的原則是：(1)磁勢平衡關(guān)系不變;

(2)功率平衡關(guān)系不變。當(dāng)前65頁，總共136頁。662、電勢折算：折算前后，磁通保持不變——3、阻抗折算：折算前后，有功功率不變——對漏電抗也有類似的結(jié)論：當(dāng)前66頁，總共136頁。67折算后的轉(zhuǎn)子電路方程式：因此，最后得到經(jīng)過兩次折算后的基本方程組：

當(dāng)前67頁，總共136頁。68三、感應(yīng)電動機(jī)的等值電路

1、T形等值電路R1T形等值電路R1R'2R'2當(dāng)前68頁，總共136頁。69

T型等值電路是由基本方程組推導(dǎo)的，它可以精確反映電機(jī)的電磁規(guī)律。（1）空載時

因此，轉(zhuǎn)子回路可以看做開路，則空載等值電路為：

圖中有一個很大的Xm，所以功率因數(shù)cos0很低。當(dāng)前69頁，總共136頁。70（2）堵轉(zhuǎn)或剛啟動時，由于：

因此，勵磁支路回路可以看做斷開，則此時等值電路為：

其中：

分別稱為感應(yīng)電動機(jī)的短路電阻和短路電抗。Rk當(dāng)前70頁，總共136頁。712、簡化等值電路T形等值電路簡化等值電路R1R'2RmR1當(dāng)前71頁，總共136頁。72四、感應(yīng)電動機(jī)的相量圖當(dāng)前72頁，總共136頁。73【例1】一臺四極鼠籠式三相異步電動機(jī)，額定數(shù)據(jù)和每相參數(shù)為：PN=10kW，U1N=380V，△接法，nN=1455r/min；r1=1.26，x1=2.25，xm=80.3。求額定運(yùn)行時的定子線電流、功率因素、輸入功率及效率。解：同步轉(zhuǎn)速：額定轉(zhuǎn)差率：當(dāng)前73頁，總共136頁。74勵磁阻抗：轉(zhuǎn)子阻抗：轉(zhuǎn)子阻抗與Zm并聯(lián)：總阻抗：當(dāng)前74頁，總共136頁。75由于△接法，相、線電壓相同，設(shè)相電壓相量為：則額定運(yùn)行時定子相電流為：功率因素：輸入功率：定子線電流有效值為：效率：當(dāng)前75頁，總共136頁。76【例2】一臺繞線式三相異步電動機(jī)，額定數(shù)據(jù)和每相參數(shù)為：50Hz，U1N=380V，Y接法，nN=1450r/min；r1=0.4，m1=m2=3;試求：（1）滿載時的轉(zhuǎn)差率；（2）依據(jù)等值電路計算；解（1）由nN可知

（3）滿載時轉(zhuǎn)子每相感應(yīng)電勢E2s及頻率f2。所以額定轉(zhuǎn)差率：當(dāng)前76頁，總共136頁。77（2）勵磁阻抗：轉(zhuǎn)子阻抗：轉(zhuǎn)子阻抗與Zm并聯(lián)：總阻抗：當(dāng)前77頁，總共136頁。78由于Y接法，相電壓為220V，設(shè)相電壓相量為：則額定運(yùn)行時定子相（線）電流為：勵磁電流分量：各電流有效值：負(fù)載電流分量：當(dāng)前78頁，總共136頁。79根據(jù)有效匝數(shù)比為3.7，則：轉(zhuǎn)子電流有效值：（3）轉(zhuǎn)子每相電勢折算值：當(dāng)前79頁，總共136頁。80

靜止時轉(zhuǎn)子每相感應(yīng)電勢：

滿載（額定運(yùn)行）時轉(zhuǎn)子每相感應(yīng)電勢及頻率：當(dāng)前80頁，總共136頁。8113.6三相異步電動機(jī)的功率平衡及轉(zhuǎn)矩平衡方程一、功率平衡方程式定子繞組從電源吸收的有功功率P1為：其中，扣除定子繞組的銅耗 及定子鐵心的鐵耗

后，為進(jìn)入轉(zhuǎn)子的電磁功率PM。當(dāng)前81頁，總共136頁。82當(dāng)前82頁，總共136頁。83P1pCu1pFePMpCu2PΩ

總機(jī)械功率PΩ必須克服機(jī)械損耗pΩ及附加損耗pΔ后，才是從軸上輸出的機(jī)械功率P2，即：總損耗pΩpΔP2當(dāng)前83頁，總共136頁。84P1pCu1pFePMpCu2PΩpΩpΔP2則，感應(yīng)電動機(jī)的效率為：轉(zhuǎn)子銅耗、總機(jī)械功率、電磁功率之間的關(guān)系：當(dāng)前84頁，總共136頁。85則，感應(yīng)電動機(jī)的效率為：轉(zhuǎn)子銅耗、總機(jī)械功率、電磁功率之間的關(guān)系：功率流程圖:PMPΩ當(dāng)前85頁，總共136頁。86二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式nTT2T0空載制動轉(zhuǎn)矩負(fù)載制動轉(zhuǎn)矩總負(fù)載轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩當(dāng)前86頁，總共136頁。87【例3】一臺三相異步電動機(jī)，額定數(shù)據(jù)為：PN=10kW，U1N=380V，定子△接法，四極，50Hz。I1N=20.5A。額定運(yùn)行時，定子銅耗pcu1=570W，轉(zhuǎn)子銅耗pcu2=302W，鐵耗pFe=285W，機(jī)械損耗p=70W，附加損耗190W。試計算滿載運(yùn)行時：（1）額定轉(zhuǎn)速（2）額定輸出轉(zhuǎn)矩（3）電磁轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩解：同步轉(zhuǎn)速：當(dāng)前87頁，總共136頁。88電磁功率：額定轉(zhuǎn)差率：額定轉(zhuǎn)速：額定輸出轉(zhuǎn)矩：當(dāng)前88頁，總共136頁。89電磁轉(zhuǎn)矩：空載轉(zhuǎn)矩：或：當(dāng)前89頁，總共136頁。9013.7

異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和機(jī)械特性一、電磁轉(zhuǎn)矩

轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下,受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)矩之總和。常數(shù)，與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)旋轉(zhuǎn)磁場每極磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)當(dāng)前90頁，總共136頁。9113.7

異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和機(jī)械特性一、電磁轉(zhuǎn)矩

轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下,受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)矩之總和。常數(shù)，與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)旋轉(zhuǎn)磁場每極磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)當(dāng)前91頁，總共136頁。13.7

異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和機(jī)械特性一、電磁轉(zhuǎn)矩

轉(zhuǎn)子回路的功率因數(shù)轉(zhuǎn)矩常數(shù)當(dāng)前92頁，總共136頁。

參數(shù)表達(dá)式由近似等效電路得：電磁轉(zhuǎn)矩

參數(shù)表達(dá)式：當(dāng)前93頁，總共136頁。94由公式可知電磁轉(zhuǎn)矩公式1.T與定子每相繞組電壓成正比。U1T2.當(dāng)電源電壓U1一定時，T是s的函數(shù)。3.

的大小對T有影響。繞線式異步電動機(jī)可外接電阻來改變轉(zhuǎn)子電阻

，從而改變轉(zhuǎn)距。當(dāng)前94頁，總共136頁。95二、機(jī)械特性O(shè)TS根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式得特性曲線：OT1當(dāng)前95頁，總共136頁。96電動機(jī)在額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)矩。1.額定轉(zhuǎn)矩TN三個重要轉(zhuǎn)矩OT額定轉(zhuǎn)矩(N?m)如某普通機(jī)床的主軸電機(jī)(Y132M-4型)的額定功率為7.5kw,額定轉(zhuǎn)速為1440r/min,則額定轉(zhuǎn)矩為當(dāng)前96頁，總共136頁。2.最大轉(zhuǎn)矩Tmax

轉(zhuǎn)子軸上機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2不能大于Tmax，否則將造成堵轉(zhuǎn)(停車)。電機(jī)帶動最大負(fù)載的能力。令：求得臨界轉(zhuǎn)差率OTTmax將sm代入轉(zhuǎn)矩公式，可得與U1無關(guān)與r2成正比與xσ成反比當(dāng)前97頁，總共136頁。2.最大轉(zhuǎn)矩Tmax電機(jī)帶動最大負(fù)載的能力。OTTmax最大轉(zhuǎn)矩與電網(wǎng)電壓的平方成正比；最大轉(zhuǎn)矩近似于漏電抗反比最大轉(zhuǎn)矩的位置可以由轉(zhuǎn)子電阻的大小來調(diào)整；最大轉(zhuǎn)矩的值與轉(zhuǎn)子電阻值沒有關(guān)系。當(dāng)U1一定時，Tmax為定值(2)sm與R2有關(guān)，R2smn。繞線式電機(jī)改變轉(zhuǎn)子附加電阻R′2可實(shí)現(xiàn)調(diào)速。當(dāng)前98頁，總共136頁。過載系數(shù)(能力)一般三相異步電動機(jī)的過載系數(shù)為工作時必須使T2

<Tmax，否則電機(jī)將停轉(zhuǎn)。電機(jī)嚴(yán)重過熱而燒壞。當(dāng)前99頁，總共136頁。1003.起動轉(zhuǎn)矩Tst電動機(jī)起動時的轉(zhuǎn)矩。起動時n=0時，s=1(2)Tst與R2有關(guān)，適當(dāng)使

R2Tst。對繞線式電機(jī)改變轉(zhuǎn)子附加電阻

R′2,可使Tst=Tmax

。Tst體現(xiàn)了電動機(jī)帶載起動的能力。

若

Tst

>T2電機(jī)能起動，否則不能起動。OTTst起動能力當(dāng)前100頁，總共136頁。1014.電動機(jī)的運(yùn)行分析電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負(fù)載的變化而自動調(diào)整，這種能力稱為自適應(yīng)負(fù)載能力。

自適應(yīng)負(fù)載能力是電動機(jī)區(qū)別于其它動力機(jī)械的重要特點(diǎn)（如：柴油機(jī)當(dāng)負(fù)載增加時，必須由操作者加大油門，才能帶動新的負(fù)載）。此過程中，n、sE2,I2

I1電源提供的功率自動增加。T2sT2>TT=T2nT

T′2達(dá)到新的平衡T2常用特性段TO當(dāng)前101頁，總共136頁。1025.U1和R2變化對機(jī)械特性的影響(1)

U1變化對機(jī)械特性的影響UTmTstT2TO當(dāng)前102頁，總共136頁。103(2)R2變化對機(jī)械特性的影響TOR2Tstn硬特性：負(fù)載變化時，轉(zhuǎn)速變化不大，運(yùn)行特性好。軟特性：負(fù)載增加時轉(zhuǎn)速下降較快，但起動轉(zhuǎn)矩大，起動特性好。當(dāng)前103頁，總共136頁。104(2)R2變化對機(jī)械特性的影響

不同場合應(yīng)選用不同的電機(jī)。如金屬切削，選硬特性電機(jī)；重載起動則選軟特性電機(jī)。TOR2Tstn硬特性：負(fù)載變化時，轉(zhuǎn)速變化不大，運(yùn)行特性好。軟特性：負(fù)載增加時轉(zhuǎn)速下降較快，但起動轉(zhuǎn)矩大，起動特性好。當(dāng)前104頁，總共136頁。105作業(yè)：P226計算題

13-1;13-4;13-10;簡答題13-14;13-25當(dāng)前105頁，總共136頁。第14章三相異步電動機(jī)的起及速度調(diào)節(jié)動14.1異步電動機(jī)起動性能起動問題：起動電流大，起動轉(zhuǎn)矩小。

一般中小型鼠籠式電機(jī)起動電流為額定電流的5~7倍;電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的(1.0~2.2)倍。大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響鄰近負(fù)載的工作頻繁起動時造成熱量積累，使電機(jī)過熱后果：原因：起動：

n=0，s=1,接通電源。起動時，n=0，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線速度很大，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢轉(zhuǎn)子電流定子電流

當(dāng)前106頁，總共136頁。10714.2起動方法(1)直接起動

二、三十千瓦以下的異步電動機(jī)一般都采用直接起動。(2)降壓起動：星形-三角形(Y－)換接起動自耦降壓起動（適用于鼠籠式電動機(jī)）(3)轉(zhuǎn)子串電阻起動（適用于繞線式電動機(jī)）以下介紹降壓起動和轉(zhuǎn)子串電阻起動。當(dāng)前107頁，總共136頁。108設(shè)：電機(jī)每相阻抗為1.降壓起動(1)Y－換接起動

降壓起動時的電流為直接起動時的+－

起動U1U2V1V1W1W2+－正常運(yùn)行U1U2V1V2W1W2當(dāng)前108頁，總共136頁。109(a)僅適用于正常運(yùn)行為三角形聯(lián)結(jié)的電機(jī)。

(b)Y－起動Y－換接起動適合于空載或輕載起動的場合Y-換接起動應(yīng)注意的問題正常運(yùn)行UlU1W2V2W1+＿U2V1UP

起動+＿Ul+＿U1W2V2W1U2V1當(dāng)前109頁，總共136頁。110(2)自耦降壓起動L1L3L2FUQQ2下合：接入自耦變壓器，降壓起動。Q2上合：切除自耦變壓器，全壓工作。合刀閘開關(guān)QQ2

自耦降壓起動適合于容量較大的或正常運(yùn)行時聯(lián)成Y形不能采用Y－起動的鼠籠式異步電動機(jī)。當(dāng)前110頁，總共136頁。111RRR滑環(huán)電刷定子轉(zhuǎn)子起動時將適當(dāng)?shù)腞串入轉(zhuǎn)子電路中，起動后將R短路。起動電阻

2.繞線式電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串電阻起動?當(dāng)前111頁，總共136頁。112

若R2選得適當(dāng)，轉(zhuǎn)子電路串電阻起動既可以降低起動電流，又可以增加起動轉(zhuǎn)矩。常用于要求起動轉(zhuǎn)矩較大的生產(chǎn)機(jī)械上。R2-TTst

-TO轉(zhuǎn)子電路串電阻起動的特點(diǎn)當(dāng)前112頁，總共136頁。113例1:1)解:

一臺Y225M-4型的三相異步電動機(jī)，定子繞組△型聯(lián)結(jié)，其額定數(shù)據(jù)為：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cosN=0.88，Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：

1)額定電流IN?2)額定轉(zhuǎn)差率sN?3)額定轉(zhuǎn)矩TN、最大轉(zhuǎn)矩Tmax、和起動轉(zhuǎn)矩TN。當(dāng)前113頁，總共136頁。114

2）由nN=1480r/min，可知p=2（四極電動機(jī)）3）當(dāng)前114頁，總共136頁。115解：在上例中(1)如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩為510.2N?m,試問在U=UN和U′=0.9UN兩種情況下電動機(jī)能否起動？（2）采用Y-換接起動時，求起動電流和起動轉(zhuǎn)矩。又當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為起動轉(zhuǎn)矩的80%和50%時，電動機(jī)能否起動？(1)在U=UN時

Tst=551.8N?m>510.2N.m不能起動(2)Ist=7IN=784.2=589.4A

在U′=0.9UN時能起動例2:當(dāng)前115頁，總共136頁。116在80%額定負(fù)載時不能起動在50%額定負(fù)載時可以起動(3)當(dāng)前116頁，總共136頁。117例3:對例8.5.1中的電動機(jī)采用自耦變壓器降壓起動，設(shè)起動時加到電動機(jī)上的電壓為額定電壓的64%，求這時的線路起動電流Ist′′和電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩Tst′。解：設(shè)電動機(jī)的起動電壓為U'，電動機(jī)的起動電流為Ist依據(jù)變壓器的一次、二次側(cè)電壓電流關(guān)系，可求得線路起動電流Ist′′。當(dāng)前117頁，總共136頁。118當(dāng)前118頁，總共136頁。119采用自耦降壓法起動時，若加到電動機(jī)上的電壓與額定電壓之比為x，則線路起動電流Ist"為電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)距Tst′為結(jié)論：當(dāng)前119頁，總共136頁。1201變頻調(diào)速(無級調(diào)速)f=50Hz逆變器M3~整流器f1、U1可調(diào)+–~變頻調(diào)速方法恒轉(zhuǎn)距調(diào)速（f1<f1N）恒功率調(diào)速（f1>f1N）頻率調(diào)節(jié)范圍：0.5~幾百赫茲三種電氣調(diào)速方法14.6三相異步電動機(jī)的調(diào)速當(dāng)前120頁，總共136頁。1212、變極調(diào)速(有級調(diào)速)

變頻調(diào)速方法可實(shí)現(xiàn)無級平滑調(diào)速,調(diào)速性能優(yōu)異，因而正獲得越來越廣泛的應(yīng)用。A1X1A2X2iiP=2··A1A2X1X2··NNSS當(dāng)前121頁，總共136頁。122A1X1A2X2ii??P=1采用變極調(diào)速方法的電動機(jī)稱作雙速電機(jī)，由于調(diào)速時其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對調(diào)速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床等機(jī)床上。A1··A2X1X2SN當(dāng)前122頁，總共136頁。123To3、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速

(無級調(diào)速)

變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線式電動機(jī)特有的一種調(diào)速方法。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速平滑、設(shè)備簡單投資少，缺點(diǎn)是能耗較大。這種調(diào)速方式廣泛應(yīng)用于各種提升、起重設(shè)備中。nn'??TLTLs

′s??Tso當(dāng)前123頁，總共136頁。124作業(yè)：P25414-1;14-8當(dāng)前124頁，總共136頁。125

單相異步電動機(jī)主要應(yīng)用于電動工具、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)、電風(fēng)扇等小功率電器中。單相異步電動機(jī)的定子中放置單相繞組,轉(zhuǎn)子一般用鼠籠式。定子繞組中通入