電機(jī)學(xué)課件第五章異步電機(jī)

電機(jī)學(xué)課件第五章異步電機(jī)第一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日異步電機(jī)主要作電動(dòng)機(jī)使用。主要優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、制造容易、價(jià)格低廉、堅(jiān)固耐用，有較高的效率和相當(dāng)好的工作特性。缺點(diǎn)：目前尚不能經(jīng)濟(jì)地在較大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，以及必須從電網(wǎng)吸收滯后的無(wú)功功率。分類(lèi)：一、

基本類(lèi)型

5.1異步電機(jī)的基本類(lèi)型和基本結(jié)構(gòu)第二頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日二、基本結(jié)構(gòu)第三頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日1.定子定子鐵心：電機(jī)主磁路的組成部分，并嵌放定子繞組。由厚度為0.5mm的硅鋼片疊裝而成。為了嵌放定子繞組，在定子沖片內(nèi)圓周上均勻地沖制若干個(gè)形狀相同的槽。第四頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

定子鐵心的槽形主要有三種：半閉口槽適用于小型異步電機(jī)，其繞組是用圓導(dǎo)線繞成的。半開(kāi)口槽適用于低壓中型異步電機(jī)，其繞組是成型線圈。開(kāi)口槽適用于高壓大中型異步電機(jī)，其繞組是用絕緣帶包扎并浸漆處理過(guò)的成型線圈。第五頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

定子繞組：構(gòu)成電路部分。其作用是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、流過(guò)電流、實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。

機(jī)座：固定和支撐定子鐵心。因此要求有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。三相對(duì)稱的單層或雙層繞組。第六頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2、轉(zhuǎn)子鼠籠式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵心：電機(jī)主磁路的組成部分，并放置轉(zhuǎn)子繞組。由厚度為0.5mm的硅鋼片疊裝而成，在轉(zhuǎn)子外圓周上沖制均勻分布的形狀相同的槽。轉(zhuǎn)子繞組：構(gòu)成電路部分。有兩種結(jié)構(gòu)型式：籠型繞組和繞線型繞組。第七頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日籠型繞組：在轉(zhuǎn)子鐵心均勻分布的每個(gè)槽內(nèi)各放置一根導(dǎo)體，在鐵心兩端放置兩個(gè)端環(huán)，分別把所有的導(dǎo)體伸出槽外部分與端環(huán)聯(lián)接起來(lái)。這種籠型繞組一般為鋁澆鑄的，對(duì)中大型電機(jī)為減小損耗、提高效率，往往采用銅條焊接而成。第八頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

繞線型繞組：與定子繞組相似、極數(shù)相同的三相對(duì)稱繞組。一般接成星形。將三相繞組的三個(gè)引出線分別接到轉(zhuǎn)軸上三個(gè)滑環(huán)上，再通過(guò)電刷與外電路接通。繞線型轉(zhuǎn)子的特點(diǎn)是可以通過(guò)滑環(huán)電刷在轉(zhuǎn)子回路中接入附加電阻，以改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能、調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)軸：支撐轉(zhuǎn)子鐵心和輸出、輸入機(jī)械轉(zhuǎn)矩。第九頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日3、氣隙定、轉(zhuǎn)子之間的間隙，也是電機(jī)主磁路的組成部分。氣隙大小對(duì)異步電機(jī)的性能影響很大。為了減小電機(jī)主磁路的磁阻，降低電機(jī)的勵(lì)磁電流，提高電機(jī)的功率因數(shù)，氣隙應(yīng)盡可能小。異步電機(jī)氣隙長(zhǎng)度應(yīng)為定、轉(zhuǎn)子在運(yùn)行中不發(fā)生機(jī)械摩擦所允許的最小值。中、小型異步電機(jī)中，氣隙長(zhǎng)度一般為0.2～1.5mm。第十頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日5.2異步電機(jī)的基本工作原理一、異步電機(jī)的基本工作原理異步電機(jī)定子三相對(duì)稱繞組接在三相對(duì)稱交流電網(wǎng)上，轉(zhuǎn)子繞組對(duì)稱短路。定子繞組中流過(guò)三相對(duì)稱電流，在氣隙中產(chǎn)生基波旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。定子磁動(dòng)勢(shì)的同步轉(zhuǎn)速為定子磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)和電流的方向如圖所示。由左手定律可判定轉(zhuǎn)子所受電磁轉(zhuǎn)矩與定子磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向相同。在此電磁轉(zhuǎn)矩作用轉(zhuǎn)子與定子磁場(chǎng)同方向旋轉(zhuǎn)。第十一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日第十二頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日三、轉(zhuǎn)差率與異步電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)之間的關(guān)系二、轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速的比值第十三頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2、時(shí)，電機(jī)為發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)；時(shí)，電機(jī)為電磁制動(dòng)狀態(tài)。3、1、時(shí)，電機(jī)為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)；第十四頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日5.3異步電動(dòng)機(jī)的額定值一、額定功率（W，kW）二、額定電壓（V）三相電機(jī)為定子繞組上的額定線電壓三、額定電流（A）三相電機(jī)為定子繞組上的額定線電流四、額定頻率我國(guó)電網(wǎng)頻率為50Hz五、額定轉(zhuǎn)速額定功率、額定電壓、額定電流之間的關(guān)系為：（r/min）第十五頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日5.4轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的異步電機(jī)一、轉(zhuǎn)子開(kāi)路時(shí)第十六頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日1、電磁物理過(guò)程

2、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)第十七頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日定子繞組的漏阻抗。與變壓器類(lèi)似，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可以用阻抗壓降來(lái)代替：為異步電機(jī)的激磁阻抗為模擬鐵芯鐵耗的激磁電阻為激磁電抗為定子繞組的漏抗第十八頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日3、電動(dòng)勢(shì)比由于轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)，定子磁動(dòng)勢(shì)切割轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與切割定子的轉(zhuǎn)速相同，因此轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)以及電流的頻率也為轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速為：轉(zhuǎn)向與定子相同，因此定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)靜止

二、轉(zhuǎn)子短路時(shí)

1、定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)靜止如異步電機(jī)的極對(duì)數(shù)為p，電源頻率為，定子磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速為：第十九頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日

2、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)與定、轉(zhuǎn)子繞組軸線間的夾角無(wú)關(guān)設(shè)轉(zhuǎn)子a相繞組中的電動(dòng)勢(shì)和電流分別為：

為轉(zhuǎn)子相繞組的功率因數(shù)角則：2）設(shè)轉(zhuǎn)子a相軸線順旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的方向轉(zhuǎn)過(guò)角度，如圖所示

1）第二十頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日為轉(zhuǎn)子的空間坐標(biāo)，為定子的空間坐標(biāo)，兩者的關(guān)系為：兩者時(shí)間坐標(biāo)之間的關(guān)系為：a相繞組中的電動(dòng)勢(shì)和電流分別為：轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)過(guò)角度后，第二十一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日在新的坐標(biāo)系中轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)為：代入定、轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系之間的關(guān)系可得：即轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)與定、轉(zhuǎn)子繞組之間的相對(duì)位置無(wú)關(guān)第二十二頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日3、轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)電磁物理過(guò)程第二十三頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日4、電動(dòng)勢(shì)平衡方程式轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)的定、轉(zhuǎn)子電路圖第二十四頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日5、磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式由定子的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式可知：當(dāng)電源電壓不變時(shí)，氣隙中的主磁通也基本不變，因此定、轉(zhuǎn)子的合成磁動(dòng)勢(shì)也基本不變，與轉(zhuǎn)子繞組開(kāi)路時(shí)定子繞組的磁動(dòng)勢(shì)基本相等。第二十五頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日各磁動(dòng)勢(shì)分別為：由磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式可得：為定子磁動(dòng)勢(shì)中的磁勵(lì)分量為定子磁動(dòng)勢(shì)中的負(fù)載分量第二十六頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日為異步電機(jī)的電流比用電流形式表示的磁動(dòng)勢(shì)方程式為第二十七頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日6、轉(zhuǎn)子繞組的折算

1）折算的定義將轉(zhuǎn)子繞組用一個(gè)與定子繞組具有相同相數(shù)、相同的匝數(shù)和相同的繞組系數(shù)的等效繞組來(lái)代替。2）折算原則

折算前后磁動(dòng)勢(shì)不變，功率、損耗不變。3）方法a）電流的折算折算前后磁動(dòng)勢(shì)不變第二十八頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日經(jīng)過(guò)繞組折算后的磁動(dòng)勢(shì)平衡方程式為：b)電動(dòng)勢(shì)的折算第二十九頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日c)阻抗的折算折算前后功率、損耗不變同理，漏抗的折算為：第三十頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日總結(jié)：第三十一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日7、折算后的基本方程式第三十二頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日繞組折算后的定、轉(zhuǎn)子電路圖第三十三頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日根據(jù)基本方程式可得轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的等效電路為如下：8、轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的T型等效電路第三十四頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日5.5轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的異步電機(jī)及其等效電路一、轉(zhuǎn)子繞組的電動(dòng)勢(shì)和電流轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為：，轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流的頻率為：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和漏抗分別為：第三十五頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日二、定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)仍然相對(duì)靜止定子電流的頻率為，定子磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為n，轉(zhuǎn)子電流的頻率為，則轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)的相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為：轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)速為則轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)速為：因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)仍然相對(duì)靜止。第三十六頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日三、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)電磁物理過(guò)程第三十七頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日四、頻率折算用靜止的轉(zhuǎn)子代替旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子使定、轉(zhuǎn)子電路的頻率相等。折算原則：折算前后磁動(dòng)勢(shì)的大小和相位不變。如果要保持磁動(dòng)勢(shì)的大小和相位不變，必須保證折算前后電流的大小和相位不變。折算前轉(zhuǎn)子電流為：等式右邊分子、分母同除以s可得第三十八頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日折算前后轉(zhuǎn)子電流的大小和相位因此轉(zhuǎn)子電流的大小和相位均未改變，磁動(dòng)勢(shì)不變。轉(zhuǎn)子回路的電阻由變?yōu)榈谌彭?yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日的物理意義：模擬總的機(jī)械功率的模擬電阻。五、等效電路轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)后定、轉(zhuǎn)子的電路圖以及經(jīng)過(guò)頻率折算以后的定、轉(zhuǎn)子的電路圖為：第四十頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)的定、轉(zhuǎn)子電路圖經(jīng)過(guò)頻率折算后的的定、轉(zhuǎn)子電路圖第四十一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日c)經(jīng)過(guò)繞組折算后定、轉(zhuǎn)子電路第四十二頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日經(jīng)過(guò)頻率折算、繞組折算后，異步電機(jī)的基本方程式為：第四十三頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日由此可得異步電機(jī)的T型等效電路：第四十四頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日六、相量圖已知、和，作出異步電動(dòng)機(jī)的相量圖。第四十五頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日由此可得異步電機(jī)的T型等效電路：第四十六頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日5.6異步電機(jī)等效電路的簡(jiǎn)化由T型等效電路可得：定子電流為定子電壓為校正系數(shù)。第四十七頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日根據(jù)定子電動(dòng)勢(shì)平衡方程式可得：經(jīng)過(guò)整理后可得其中：第四十八頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日于是可得異步電機(jī)的г形等效電路第四十九頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日由于當(dāng)電機(jī)容量大于100kW時(shí)，，等效電路又可以簡(jiǎn)化為：第五十頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日5.7異步電機(jī)的參數(shù)測(cè)定

一、通過(guò)空載實(shí)驗(yàn)測(cè)定激磁參數(shù)1、空載實(shí)驗(yàn)

空載實(shí)驗(yàn)的目的：測(cè)定勵(lì)磁電阻、勵(lì)磁電抗、鐵耗和機(jī)械損耗。2、空載特性曲線第五十一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日第五十二頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日3、機(jī)械損耗與鐵耗的分離空載時(shí)電機(jī)的損耗有：定子繞組的銅耗，定子鐵芯的鐵耗，機(jī)械損耗，和附加（雜散）損耗，故機(jī)械損耗的大小僅與轉(zhuǎn)速有關(guān)，實(shí)驗(yàn)時(shí)轉(zhuǎn)速基本不變，因此機(jī)械損耗可以看成常數(shù)。與磁密的平方成正比，而，也即與電壓的平方成正比。第五十三頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出曲線，與縱軸的交點(diǎn)即為機(jī)械損耗。第五十四頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日4、計(jì)算激磁阻抗空載時(shí)，,轉(zhuǎn)子支路可看成開(kāi)路，因此激磁電阻公式中各項(xiàng)均為每相的值。第五十五頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日二、通過(guò)短路實(shí)驗(yàn)測(cè)定短路參數(shù)1、短路實(shí)驗(yàn)（堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)）2、堵轉(zhuǎn)時(shí)的等效電路和短路特性第五十六頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日由于，激磁支路可看成開(kāi)路，則等效電路可簡(jiǎn)化如下：3、短路特性第五十七頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日第五十八頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日4、短路參數(shù)的計(jì)算由等效電路可得：注意：公式中的功率、電壓和電流均為一相的值。第五十九頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日5.9電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩平衡方程式、異步電機(jī)的功率和損耗1、輸入功率2、定子銅耗3、定子鐵耗4、電磁功率5、轉(zhuǎn)子銅耗6、總的機(jī)械功率7、機(jī)械損耗8、附加損耗第六十頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日各種功率和損耗在T型等效電路的反映第六十一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日二、功率平衡方程式

電磁功率、轉(zhuǎn)子銅耗和總的機(jī)械功率之間的關(guān)系為由功率平衡方程式兩邊同時(shí)除以角速度Ω第六十二頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日其中：代入電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式可得：第六十三頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日5.10電磁轉(zhuǎn)矩的三種表達(dá)式、物理表達(dá)式由電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式代入上式可得：式中為轉(zhuǎn)矩常數(shù)。第六十四頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日異步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與一個(gè)極距范圍內(nèi)的最大磁通成正比，與轉(zhuǎn)子電流成正比，與轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)成正比，也即與轉(zhuǎn)子電流中的有功分量成正比。第六十五頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日二、參數(shù)表達(dá)式由簡(jiǎn)化的等效電路可知：代入電磁功率的計(jì)算公式中1、參數(shù)表達(dá)式第六十六頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日電磁轉(zhuǎn)矩2、電機(jī)的機(jī)械特性或第六十七頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日由參數(shù)表達(dá)式可做出異步電機(jī)的機(jī)械特性如下圖所示：第六十八頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日a)起動(dòng)時(shí)，，。將s=1代入電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式可得起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)b)額定運(yùn)行時(shí)，c)同步時(shí)，d)當(dāng)，電機(jī)處于發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。e)當(dāng)，電機(jī)處于電磁制動(dòng)狀態(tài)。第六十九頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日f(shuō))最大電磁轉(zhuǎn)矩由可得，代入電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式可得稱為臨界轉(zhuǎn)差率，正號(hào)時(shí)對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，負(fù)號(hào)時(shí)對(duì)應(yīng)發(fā)電機(jī)狀態(tài)。第七十頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日由于

第七十一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日結(jié)論：成反比。3、最大電磁轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)差率均近似與2、最大電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電阻無(wú)關(guān)，臨界轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子電阻成正比；1、最大電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，臨界轉(zhuǎn)差率與電壓無(wú)關(guān)；過(guò)載倍數(shù)第七十二頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日3、異步電機(jī)的人為機(jī)械特性1）降低電源電壓的人為特性最大電磁轉(zhuǎn)矩Tm和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst與定子電壓的平方成正比，臨界轉(zhuǎn)差率sm與定子電壓無(wú)關(guān)，同步轉(zhuǎn)速不變。第七十三頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2）轉(zhuǎn)子串電阻的人為特性轉(zhuǎn)子串電阻時(shí)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速以及最大電磁轉(zhuǎn)矩不變，臨界轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子回路的總電阻成正比。第七十四頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日3)定子電路串對(duì)稱電阻或電抗定子電路串對(duì)稱電阻或電抗時(shí)異步電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速不變，但最大電磁轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)差率均減小。第七十五頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日三、實(shí)用表達(dá)式由參數(shù)表達(dá)式可推得：第七十六頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日如果已知異步電機(jī)的，則可以計(jì)算出代入實(shí)用表達(dá)式可得第七十七頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日第十一節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的工作特性工作特性的定義：定、轉(zhuǎn)子回路不串附加阻抗時(shí)的1、轉(zhuǎn)差率特性空載時(shí)，。

額定負(fù)載時(shí)，2、效率特性第七十八頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日空載時(shí)，當(dāng)不變損耗等于可變損耗時(shí)效率達(dá)到最大。3、功率因數(shù)特性空載時(shí)，，主要為無(wú)功分量，因此空載時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)很低，只有0.2左右。負(fù)載時(shí)，分量，故功率因數(shù)隨負(fù)載的增大而增加。4、轉(zhuǎn)矩特性隨輸出功率的增大而減小，微微上翹。第七十九頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日5、定子電流特性空載時(shí)，負(fù)載時(shí)，，大約額定電流的20－40%。隨輸出功率的增加而增大。第八十頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日第八十一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日第十二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能1、起動(dòng)電流異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流大第八十二頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)時(shí)起動(dòng)時(shí)的等效電路如圖所示第八十三頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日由于，所以所以異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大，第八十四頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日二、鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法1、直接起動(dòng)起動(dòng)電流大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也最大。特點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。

適用于小容量電動(dòng)機(jī)輕載起動(dòng)。異步電動(dòng)機(jī)能否直接起動(dòng)，決定于電源的容量，對(duì)于經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)時(shí)引起的母線壓降不大于10%，對(duì)于偶爾起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)時(shí)引起的母線壓降不大于15%，應(yīng)選擇直接起動(dòng)。第八十五頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2、降壓起動(dòng)1）定子串電抗起動(dòng)第八十六頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日如果已知a，根據(jù)等效電路可得特點(diǎn)：起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。起動(dòng)電流與電壓成一次方關(guān)系降低，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電壓成平方倍降低。第八十七頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2）用Y－Δ起動(dòng)器電路圖第八十八頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日b.起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩第八十九頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日第九十頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日c.起動(dòng)特點(diǎn)價(jià)格便宜，操作方便。起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩均降為直接起動(dòng)時(shí)三分之一。適用于正常運(yùn)行為Δ接，輕載或空載起動(dòng)。第九十一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日3)用自耦變壓器起動(dòng)電路圖第九十二頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日b.起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩如果自耦變壓器的變比為a，則降低起動(dòng)時(shí)的相電壓和全壓時(shí)的相電壓之比為：降壓起動(dòng)直接起動(dòng)第九十三頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日降低起動(dòng)時(shí)的相電流和全壓時(shí)的相電流之比為：由于自耦變壓器的原邊電流為副邊電流的a分之一，故降低起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流（線電流）和直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流（線電流）之比為：第九十四頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日c.起動(dòng)特點(diǎn)起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩均按平方倍的降低。由于自耦變壓器（補(bǔ)償器）一般有三個(gè)抽頭（55%，64%，73%或40%，60%，80%），因此可根據(jù)起動(dòng)時(shí)的負(fù)載情況和電源的容量靈活選擇。但自耦補(bǔ)償器較貴。適用于不是經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。第九十五頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日三、改善起動(dòng)性能的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)1、深槽式異步電動(dòng)機(jī)深槽式異步電動(dòng)機(jī)的槽深和槽寬之比為10－12，槽深而窄。槽中的導(dǎo)體可看成是無(wú)數(shù)根與槽底平行的導(dǎo)體并聯(lián)而成。第九十六頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日對(duì)于槽底的導(dǎo)體1，其電感為：而對(duì)于靠近槽口的導(dǎo)體2的電感為：由于，所以，導(dǎo)體的電抗也即越靠近槽底，導(dǎo)體的漏抗越大。第九十七頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日起動(dòng)時(shí)，，轉(zhuǎn)子的漏抗遠(yuǎn)大于電阻，因此電流沿槽的分布決定于電抗，而槽底的遠(yuǎn)大于槽口的電抗，因此電流沿槽深的分布如圖所示，槽底小，而槽口大。此現(xiàn)象稱為集膚效應(yīng)，或擠流效應(yīng)，趨表效應(yīng)。起動(dòng)完畢時(shí)，轉(zhuǎn)子的漏抗很小，電流的分布主要決定于電阻，因此電流沿槽深均勻分布，集膚效應(yīng)基本消失。第九十八頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2、雙鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)上籠：起動(dòng)籠。黃銅或鋁青銅。下籠：運(yùn)行籠。紫銅。第九十九頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日起動(dòng)時(shí)，運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子電抗很小，電流主要從電阻較小的下籠流過(guò)。第一百頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日雙籠式異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性如下圖所示：1為上籠的機(jī)械特性，2為下籠的機(jī)械特性，3為雙籠式異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。第一百零一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日四、繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法――轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的等效電路為：第一百零二頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日轉(zhuǎn)子串電阻后起動(dòng)電流減小，但轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)增大，故起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：增大。一般來(lái)說(shuō)，所串電阻越大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大，但不絕對(duì)。繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的機(jī)械特性如圖所示：第一百零三頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日當(dāng)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩最大。第一百零四頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串兩級(jí)電阻起動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性第一百零五頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日第十三節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)、反接制動(dòng)1、轉(zhuǎn)速反向的反接制動(dòng)第一百零六頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日機(jī)械特性如圖所示對(duì)應(yīng)于A點(diǎn)，轉(zhuǎn)差率。第一百零七頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2、兩相反接的反接制動(dòng)

機(jī)械特性第一百零八頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日對(duì)應(yīng)于B點(diǎn)，轉(zhuǎn)差率第一百零九頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日對(duì)應(yīng)于以上兩種情況，轉(zhuǎn)差率總的機(jī)械功率第一百一十頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日二、反向回饋制動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶位能性負(fù)載進(jìn)行反接制動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時(shí)，如果不斷開(kāi)電源，電機(jī)在負(fù)載轉(zhuǎn)矩以及電磁轉(zhuǎn)矩的作用下反向起動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速反向加速至－時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩為0，但在負(fù)載轉(zhuǎn)矩的作用下，電動(dòng)機(jī)繼續(xù)加速，直至E點(diǎn)，電機(jī)進(jìn)入反向回饋制動(dòng)狀態(tài)。總的機(jī)械功率回饋制動(dòng)實(shí)際上是發(fā)電機(jī)狀態(tài)。第一百一十一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日三、能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)電路圖第一百一十二頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日機(jī)械特性第一百一十三頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日第十四節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為因此異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的方法有：1．改變同步轉(zhuǎn)速調(diào)速1）變極調(diào)速2）變頻調(diào)速2．改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速1）降壓調(diào)速2）轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速第一百一十四頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日、變極調(diào)速倍極比2/4

4/8非倍比4/6

6/81、變極原理

第一百一十五頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2、變極繞組的聯(lián)接方法（a）Y接，2p對(duì)極，A、B、C接電源（b）YY接，p對(duì)極，A1、B1、C1接電源1)Y/YY第一百一十六頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2）Δ/YY接法(a)Δ接，2p對(duì)極，A、B、C接電源（b）YY接，p對(duì)極，A1、B1、C1接電源第一百一十七頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日3、變極前后轉(zhuǎn)矩、功率的變化設(shè)定子相電壓為、相電流為，輸出功率為另設(shè)變極前后電機(jī)的效率η、功率因數(shù)不變，且電磁轉(zhuǎn)矩第一百一十八頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日1)Y/YY此方法適用于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。2)Δ/YY接法Δ接時(shí)相電壓為，Y接時(shí)的相電壓則為此方法近似為恒功率調(diào)速。第一百一十九頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日A

B

C

4、變極前后的相序設(shè)p對(duì)極時(shí)A、B、C三相在空間互差電角度，變極前后三相繞組在空中的相位關(guān)系如下所示：

2P對(duì)極0

P對(duì)極0

由于三相合成磁場(chǎng)是由電流超前相的相軸轉(zhuǎn)向電流滯后相的相軸，如果變極后繞組的相序不變，則三相合成磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向改變。為了保證變極前后磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向不變，在改變繞組的接法的同時(shí)，還需要將三相中的任意兩相對(duì)調(diào)。5、調(diào)速特點(diǎn)適用于鼠籠式轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)方法簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠、機(jī)械特性較硬。有級(jí)調(diào)速，級(jí)數(shù)有限。第一百二十頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日二、變頻調(diào)速1、調(diào)速原理由可知，轉(zhuǎn)速近似與頻率成正比。如果頻率連續(xù)可調(diào)，則轉(zhuǎn)速也連續(xù)可調(diào)。2、變頻時(shí)的磁通和最大電磁轉(zhuǎn)矩如果希望變頻調(diào)速時(shí)的主磁通保持不變，由可知：如欲保持主磁通不變，需保持第一百二十一頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日最大電磁轉(zhuǎn)矩第一百二十二頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日假設(shè)變頻后的各物理量變?yōu)?，變頻前后額定電磁轉(zhuǎn)矩之比為：3、調(diào)速方式恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速調(diào)速前后如果則調(diào)速過(guò)程中，主磁通不變。過(guò)載倍數(shù)也不變。第一百二十三頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日b.恒功率調(diào)速若電機(jī)的負(fù)載為恒功率負(fù)載，則調(diào)速電磁功率不變，即：1）若令主磁通不變，即，則電機(jī)的過(guò)載能力與頻率成正比第一百二十四頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日2）若令過(guò)載能力不變，，則4、調(diào)速特點(diǎn)調(diào)速范圍大，平滑性好，機(jī)械特性較硬，無(wú)級(jí)調(diào)速，且可按不同的負(fù)載性質(zhì)實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速?？刂蒲b置較貴。第一百二十五頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日三、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速由異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性可知，異步電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電阻無(wú)關(guān)，而臨界轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子電阻成正比。因此，轉(zhuǎn)子回路所串電阻越大，電機(jī)的轉(zhuǎn)速越低。第一百二十六頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日轉(zhuǎn)子串電阻時(shí)的轉(zhuǎn)子回路的等效電路如下所示：由等效電路可知，當(dāng)電機(jī)帶額定負(fù)載，轉(zhuǎn)子回路不串電阻時(shí)的電流為：第一百二十七頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日當(dāng)轉(zhuǎn)子回路串入電阻時(shí)轉(zhuǎn)子電流為：令，則有：轉(zhuǎn)子回路的功率因數(shù)為：第一百二十八頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日電磁轉(zhuǎn)矩因此轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。調(diào)速特點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單、可靠、設(shè)備價(jià)格低廉，效率低。改進(jìn)的方法：采用串級(jí)調(diào)速第一百二十九頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日~~~~串級(jí)調(diào)速原理第一百三十頁(yè)，共一百四十二頁(yè)，2022年，8月28日四、降壓調(diào)速改變電源電壓的機(jī)械特性如圖所示：由于降低電源電壓時(shí)，臨界轉(zhuǎn)差率不變，最大電磁轉(zhuǎn)矩與電壓成平方倍降低，因此，調(diào)速范圍小，實(shí)用價(jià)值低。降壓調(diào)速可與變頻調(diào)速結(jié)合使用。對(duì)于恒功率和恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速范圍有限，風(fēng)機(jī)或泵類(lèi)負(fù)載調(diào)速范圍較大，但定、轉(zhuǎn)子電流大。第一百三十一頁(yè)，