電機學(xué)電子講稿感應(yīng)電機

電機學(xué)電子講稿感應(yīng)電機第一頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.1感應(yīng)電機概述5.2轉(zhuǎn)子開路的感應(yīng)電機5.3堵轉(zhuǎn)運行的感應(yīng)電機5.4正常運行的感應(yīng)電機5.5功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程5.6參數(shù)測定5.7籠型轉(zhuǎn)子參數(shù)計算5.8電磁轉(zhuǎn)矩5.9工作特性5.10起動、制動和調(diào)速第五章感應(yīng)電機第二頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.1.1感應(yīng)電動機的分類與特點5.1.2感應(yīng)電機工作原理簡析5.1.3感應(yīng)電機的結(jié)構(gòu)5.1.4三相感應(yīng)電動機的額定值5.1感應(yīng)電機概述第三頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.1.1感應(yīng)電動機的分類與特點感應(yīng)電動機的分類1/2按定子繞組相數(shù)——有單相、兩相、三相感應(yīng)電動機按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)——有繞線型感應(yīng)電動機和鼠籠型感應(yīng)電動機；鼠籠型感應(yīng)電動機又有單鼠籠、雙鼠籠、深槽感應(yīng)電動機等。第四頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.1.1感應(yīng)電動機的分類與特點感應(yīng)電動機的特點2/2主要優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、價格便宜、運行可靠，運行效率較高，有適用的工作特性。主要缺點運行時必須從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率，使其功率因數(shù)較差；變頻調(diào)速造價較高，而其他調(diào)速方式的性能又不太好。第五頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.1.2感應(yīng)電機工作原理簡析電動狀態(tài)1/4n與ns同向，且n<ns；電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相同；電機從電網(wǎng)吸收電功率并將其轉(zhuǎn)換為機械功率由軸上輸出。第六頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.1.2感應(yīng)電機工作原理簡析發(fā)電狀態(tài)2/4n與ns同向，且n>ns；電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相反；電機從軸上吸收機械功率并轉(zhuǎn)換為電功率由定子輸出到電網(wǎng)。第七頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.1.2感應(yīng)電機工作原理簡析電磁制動狀態(tài)3/4n與ns反向；電磁轉(zhuǎn)矩與拖動轉(zhuǎn)矩方向相反，互相平衡；電機從軸上吸收機械功率，同時從電網(wǎng)吸收電功率，將它們變?yōu)闊崃可l(fā)。第八頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.1.2感應(yīng)電機工作原理簡析轉(zhuǎn)差率4/4電動狀態(tài)發(fā)電狀態(tài)電磁制動第九頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.1.3感應(yīng)電機的結(jié)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)部件演示第十頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.1.4三相感應(yīng)電動機的額定值主要額定數(shù)據(jù)1/3額定功率PN（W、kW）額定電壓UN（V）額定電壓IN（A）額定頻率fN（Hz）額定轉(zhuǎn)速nN（r/min或rpm）額定功率因數(shù)絕緣等級、防護等級、溫升第十一頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.1.4三相感應(yīng)電動機的額定值其他銘牌數(shù)據(jù)2/3絕緣等級、防護等級、溫升定子繞組聯(lián)結(jié)法（對繞線型轉(zhuǎn)子）轉(zhuǎn)子繞組聯(lián)結(jié)法、轉(zhuǎn)子額定電動勢E2N、轉(zhuǎn)子額定線電流I2N第十二頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.1.4三相感應(yīng)電動機的額定值重要關(guān)系3/3第十三頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.2.1內(nèi)部電磁量5.2.2磁動勢與磁通5.2.3感應(yīng)電動勢5.2轉(zhuǎn)子開路的感應(yīng)電動機5.2.4時-空矢量圖5.2.5電壓平衡方程5.2.6等效電路第十四頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.2.1轉(zhuǎn)子開路時感應(yīng)電動機的內(nèi)部電磁量基本約定1/3假設(shè)三相繞組完全對稱，三相電流也完全對稱。以后在無特別需要時，只需考慮其中一相，所有量都取A相的，并且下標中也不注明“A”。第十五頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.2.1轉(zhuǎn)子開路時感應(yīng)電動機的內(nèi)部電磁量主要電磁量2/3第十六頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.2.1轉(zhuǎn)子開路時感應(yīng)電動機的內(nèi)部電磁量正方向規(guī)定3/3第十七頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.2.2磁動勢與磁通激磁磁動勢1/3圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)速度幅值第十八頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.2.2磁動勢與磁通主磁通2/3在電機中產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，起能量傳遞的作用；主磁路受飽和影響比較明顯。第十九頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.2.2磁動勢與磁通漏磁通3/3不起能量傳遞的作用，僅產(chǎn)生電動勢；漏磁路基本不受飽和影響。第二十頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.2.3感應(yīng)電動勢定、轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢有效值1/2第二十一頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.2.3感應(yīng)電動勢電動勢變比（電壓比）2/2第二十二頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.2.4時-空矢量圖定、轉(zhuǎn)子相量圖和矢量圖1/3第二十三頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.2.4時-空矢量圖定、轉(zhuǎn)子時-空矢量圖2/3第二十四頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.2.4時-空矢量圖考慮鐵耗的影響3/3第二十五頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.2.5電壓平衡方程定子漏電勢的參數(shù)表達1/3第二十六頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.2.5電壓平衡方程定子（相）電壓平衡方程2/3第二十七頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.2.5電壓平衡方程轉(zhuǎn)子（相）電壓平衡方程3/3第二十八頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.2.6等效電路磁場作用的電路簡化表達1/2第二十九頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.2.6等效電路轉(zhuǎn)子開路時的等效電路2/2第三十頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.3.1內(nèi)部電磁量5.3.2轉(zhuǎn)子電壓方程5.3.3磁動勢5.3堵轉(zhuǎn)運行的感應(yīng)電動機5.3.4轉(zhuǎn)子繞組歸算5.3.5基本方程式5.3.6等效電路第三十一頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.3.1內(nèi)部電磁量第三十二頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.3.2轉(zhuǎn)子電壓平衡方程轉(zhuǎn)子漏電動勢1/3第三十三頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.3.2轉(zhuǎn)子電壓平衡方程轉(zhuǎn)子（相）電壓平衡方程2/3第三十四頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.3.2轉(zhuǎn)子電壓平衡方程轉(zhuǎn)子內(nèi)功率因數(shù)角3/3第三十五頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.3.3磁動勢定子磁動勢1/5圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)速度幅值第三十六頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.3.3磁動勢轉(zhuǎn)子磁動勢2/5圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)速度幅值第三十七頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.3.3磁動勢時-空矢量圖3/5轉(zhuǎn)子位置角α0的存在使后續(xù)處理比較復(fù)雜第三十八頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.3.3磁動勢轉(zhuǎn)子位置角的處理4/5不管轉(zhuǎn)子位置角α0的存在，將定、轉(zhuǎn)子的時軸和相軸都取在同一軸線，以后就簡稱時軸或相軸。第三十九頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.3.3磁動勢磁動勢平衡關(guān)系5/5第四十頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.3.4轉(zhuǎn)子繞組的歸算歸算條件1/7第四十一頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.3.4轉(zhuǎn)子繞組的歸算磁動勢平衡關(guān)系的電流表達2/7第四十二頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.3.4轉(zhuǎn)子繞組的歸算電流歸算3/7第四十三頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.3.4轉(zhuǎn)子繞組的歸算電流比4/7第四十四頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.3.4轉(zhuǎn)子繞組的歸算電勢歸算5/7第四十五頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.3.4轉(zhuǎn)子繞組的歸算阻抗歸算6/7第四十六頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.3.4轉(zhuǎn)子繞組的歸算轉(zhuǎn)子繞組歸算方法總結(jié)7/7電壓和電動勢——乘以ke電流——除以ki阻抗——乘以(keki)第四十七頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.3.5基本方程式轉(zhuǎn)子繞組歸算后的基本方程式組第四十八頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.3.6等效電路堵轉(zhuǎn)運行時的等效電路第四十九頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.1旋轉(zhuǎn)的影響5.4.2磁動勢關(guān)系5.4.3轉(zhuǎn)子頻率歸算5.4正常運行的感應(yīng)電動機5.4.4基本方程式5.4.5等效電路第五十頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.1轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)對轉(zhuǎn)子電量的影響轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢的頻率1/4旋轉(zhuǎn)磁場相對于轉(zhuǎn)子的速度轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢的頻率第五十一頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.1轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)對轉(zhuǎn)子電量的影響轉(zhuǎn)子（相）電壓平衡方程2/4轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后的轉(zhuǎn)子電角頻率第五十二頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.1轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)對轉(zhuǎn)子電量的影響轉(zhuǎn)子（相）電動勢有效值3/4E2并非堵轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)子（相）電勢第五十三頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.1轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)對轉(zhuǎn)子電量的影響轉(zhuǎn)子（相）漏電抗4/4為堵轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)子（相）漏電抗值第五十四頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.2磁動勢關(guān)系轉(zhuǎn)子磁動勢的幅值1/5第五十五頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.2磁動勢關(guān)系轉(zhuǎn)子磁動勢的轉(zhuǎn)向2/5假設(shè)轉(zhuǎn)子A、B、C三相繞組按逆時針方向排列，當氣隙磁場按逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢的相序為A-B-C，電流的相序也與此相同，從而轉(zhuǎn)子磁動勢的旋轉(zhuǎn)方向也應(yīng)為逆時針方向，與定子磁場的轉(zhuǎn)向相同。第五十六頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.2磁動勢關(guān)系轉(zhuǎn)子磁動勢相對于轉(zhuǎn)子的速度3/5第五十七頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.2磁動勢關(guān)系轉(zhuǎn)子磁動勢相對于定子的速度4/5定、轉(zhuǎn)子磁動勢以相同的轉(zhuǎn)速沿相同的方向旋轉(zhuǎn)，穩(wěn)定運行時，二者在空間的相對位置始終不變。第五十八頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.2磁動勢關(guān)系磁動勢平衡5/5第五十九頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.3轉(zhuǎn)子頻率歸算歸算關(guān)系1/5第六十頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.3轉(zhuǎn)子頻率歸算頻率歸算的物理含義2/5用一個靜止的“等效轉(zhuǎn)子”去代替實際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，等效轉(zhuǎn)子一相繞組的電阻為實際轉(zhuǎn)子一相繞組電阻的1/s倍。等效轉(zhuǎn)子的電流與實際轉(zhuǎn)子相同；等效轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁動勢也與實際轉(zhuǎn)子相同。第六十一頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.3轉(zhuǎn)子頻率歸算頻率歸算后的轉(zhuǎn)子內(nèi)功率因數(shù)角3/5第六十二頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.3轉(zhuǎn)子頻率歸算頻率歸算對轉(zhuǎn)子磁動勢的影響4/5轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速與折算前相同；由于電流有效值不變，幅值也不會變；由于轉(zhuǎn)子回路阻抗角（Ψ2）相同，則電流相位相同，從而磁動勢的空間位置不受折算影響；由于轉(zhuǎn)子磁動勢完全不變，所以定子側(cè)的所有物理量以及由定子傳遞到轉(zhuǎn)子的功率也不變。第六十三頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.3轉(zhuǎn)子頻率歸算頻率歸算后轉(zhuǎn)子側(cè)的功率關(guān)系5/5第一項代表轉(zhuǎn)子繞組自身電阻消耗的功率；第二項代表實際電機中通過磁場耦合在轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生的總機械功率。第六十四頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.4基本方程式頻率歸算和繞組歸算后的基本方程式組第六十五頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.5等效電路感應(yīng)電動機的T形等效電路1/9第六十六頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.5等效電路不同工況下的主磁通和功率因數(shù)2/9空載時，s非常小，定子電流幾乎就是勵磁電流，功率因數(shù)很低；主磁通值最大。額定負載時，s≈0.05，功率因數(shù)較高（可達0.8-0.85）；由于端電壓不變，定子漏阻抗壓降不大，基本可認為主磁通和勵磁電流都與空載時差不多。第六十七頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.5等效電路不同工況下的主磁通和功率因數(shù)（續(xù)）3/9若因負載過大或起動階段低速運行時，s較大，功率因數(shù)較低；定子漏阻抗壓降較大，主磁通明顯下降；起動瞬間或堵轉(zhuǎn)時，定子額定電壓降落在定、轉(zhuǎn)子漏阻抗上，功率因數(shù)很低，主磁通約為空載時的一半。第六十八頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.5等效電路以電源電壓和阻抗參數(shù)表達的定子電流4/9第六十九頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.5等效電路以電源電壓和阻抗參數(shù)表達的轉(zhuǎn)子電流5/9第七十頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.5等效電路以電源電壓和阻抗參數(shù)表達的激磁電流6/9第七十一頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.5等效電路T形等效電路的簡化7/9正常運行時s很小第七十二頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.5等效電路近似Γ形等效電路8/9第七十三頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.4.5等效電路簡化等效電路9/9第七十四頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.5.1電磁功率5.5.2功率平衡關(guān)系5.5.3轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系5.5功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程例5-3第七十五頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.5.1電磁功率定義感應(yīng)電動機定子側(cè)從電網(wǎng)吸收的電功率中，絕大部分將會借助于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的作用，由定子通過氣隙傳送到轉(zhuǎn)子，這部分功率稱為電磁功率。第七十六頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.5.2功率平衡關(guān)系定子側(cè)的功率平衡1/6第七十七頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.5.2功率平衡關(guān)系總機械功率2/6第七十八頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.5.2功率平衡關(guān)系轉(zhuǎn)子側(cè)的功率平衡3/6第七十九頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.5.2功率平衡關(guān)系輸入輸出功率關(guān)系4/6第八十頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.5.2功率平衡關(guān)系功率流圖5/6第八十一頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.5.2功率平衡關(guān)系電磁功率、總機械功率及轉(zhuǎn)子銅耗的關(guān)系6/6轉(zhuǎn)換功率轉(zhuǎn)差功率第八十二頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.5.3轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系電磁轉(zhuǎn)矩1/2旋轉(zhuǎn)體的機械功率等于作用在旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)矩與其機械角速度的乘積。所以，感應(yīng)電動機的總機械功率等于電磁轉(zhuǎn)矩與機械角速度的乘積。第八十三頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.5.3轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系轉(zhuǎn)矩平衡方程2/2第八十四頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一例5-3正確求解思路第八十五頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.6.1空載試驗5.6.2堵轉(zhuǎn)試驗5.6參數(shù)測定第八十六頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.6.1空載試驗試驗?zāi)康?/7通過空載試驗獲得空載特性，以確定感應(yīng)電動機的鐵耗和機械損耗，并計算其激磁參數(shù)Rm、Xm。第八十七頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.6.1空載試驗試驗方法2/7先在靜態(tài)下測取定子繞組電阻R1，再讓電機軸上不帶任何負載，保持電源頻率為額定，調(diào)節(jié)定子電壓由（1.1—1.2）U1N逐漸下降到0.3U1N左右，測取并記錄若干點U1及其對應(yīng)的空載電流I0和空載功率P0。第八十八頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.6.1空載試驗試驗結(jié)果3/7第八十九頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.6.1空載試驗空載時輸入功率分析4/7第九十頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.6.1空載試驗機械損耗與鐵耗的分離5/7對附加損耗的分離，一般根據(jù)經(jīng)驗值估計，有時甚至在空載試驗中忽略該項；也可采用輔助電機試驗方法來分離。第九十一頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.6.1空載試驗空載阻抗計算6/7第九十二頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.6.1空載試驗激磁阻抗計算7/7第九十三頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.6.2堵轉(zhuǎn)試驗試驗?zāi)康?/7通過堵轉(zhuǎn)試驗獲得短路特性，以計算感應(yīng)電動機的定、轉(zhuǎn)子漏阻抗參數(shù)。第九十四頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.6.2堵轉(zhuǎn)試驗試驗方法2/7試驗前先堵住轉(zhuǎn)子使其不能旋轉(zhuǎn)，保持電源頻率為額定，調(diào)節(jié)定子電壓由約0.4U1N逐漸下降，測取并記錄若干點電源電壓Uk及其對應(yīng)的短路電流Ik和輸入功率Pk。第九十五頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.6.2堵轉(zhuǎn)試驗試驗結(jié)果3/7第九十六頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.6.2堵轉(zhuǎn)試驗短路阻抗計算4/7第九十七頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.6.2堵轉(zhuǎn)試驗定、轉(zhuǎn)子漏阻抗計算5/7第九十八頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.6.2堵轉(zhuǎn)試驗定、轉(zhuǎn)子漏阻抗的近似計算6/7第九十九頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.6.2堵轉(zhuǎn)試驗補充說明7/7通常認為漏抗為常數(shù)，但它們隨運行狀況的不同會有所變化，比如起動時的漏抗只有正常運行時的0.7~0.85。所以短路試驗時，力爭測到Ik=I1N、Ik=（2~3）I1N和Uk=U1N三處的數(shù)據(jù)，分別算出三種狀態(tài)下的參數(shù)以滿足不同分析目的的需要——對一般情況的分析用第一組值，計算最大轉(zhuǎn)矩用第二組值，計算起動特性用第三組值。第一百頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.7.1籠型轉(zhuǎn)子的極對數(shù)5.7.2籠型轉(zhuǎn)子的相數(shù)5.7.3籠型轉(zhuǎn)子的繞組參數(shù)5.7籠型轉(zhuǎn)子參數(shù)計算第一百零一頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.7.1籠型轉(zhuǎn)子的極對數(shù)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條感應(yīng)電動勢1/3第一百零二頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.7.1籠型轉(zhuǎn)子的極對數(shù)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中的電流和磁動勢2/3第一百零三頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.7.1籠型轉(zhuǎn)子的極對數(shù)轉(zhuǎn)子極對數(shù)3/3第一百零四頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.7.2籠型轉(zhuǎn)子的相數(shù)轉(zhuǎn)子槽電動勢星形圖1/3第一百零五頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.7.2籠型轉(zhuǎn)子的相數(shù)轉(zhuǎn)子相數(shù)——方法一2/3第一百零六頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.7.2籠型轉(zhuǎn)子的相數(shù)轉(zhuǎn)子相數(shù)——方法二（推薦）3/3第一百零七頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.7.3籠型轉(zhuǎn)子的繞組參數(shù)籠形轉(zhuǎn)子的等效電路1/4第一百零八頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.7.3籠型轉(zhuǎn)子的繞組參數(shù)導(dǎo)條電流與端環(huán)電流的關(guān)系2/4第一百零九頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.7.3籠型轉(zhuǎn)子的繞組參數(shù)一根導(dǎo)條與兩段端環(huán)的銅耗3/4第一百一十頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.7.3籠型轉(zhuǎn)子的繞組參數(shù)每相（一根導(dǎo)條）的等效電阻3/4第一百一十一頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.7.3籠型轉(zhuǎn)子的繞組參數(shù)每相（一根導(dǎo)條）的等效漏電抗4/4類似地，應(yīng)用漏磁場儲能守恒關(guān)系，可得第一百一十二頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.8.1物理表達式5.8.2參數(shù)表達式5.8.3實用表達式5.8感應(yīng)電動機的電磁轉(zhuǎn)矩第一百一十三頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.8.1電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達式推導(dǎo)過程1/3第一百一十四頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.8.1電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達式感應(yīng)電動機電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達式2/3第一百一十五頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.8.1電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達式感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)矩常數(shù)3/3第一百一十六頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.8.2.1參數(shù)表達式的推導(dǎo)5.8.2.2Tem–s曲線5.8.2.3最大電磁轉(zhuǎn)矩5.8.2.4起動轉(zhuǎn)矩和起動電流5.8.2電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達式第一百一十七頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.8.2.1電磁轉(zhuǎn)矩參數(shù)表達式的推導(dǎo)轉(zhuǎn)子電流1/3第一百一十八頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.8.2.1電磁轉(zhuǎn)矩參數(shù)表達式的推導(dǎo)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電流的關(guān)系2/3第一百一十九頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.8.2.1電磁轉(zhuǎn)矩參數(shù)表達式的推導(dǎo)參數(shù)表達式3/3第一百二十頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.8.2.2Tem-

s曲線曲線形狀1/3第一百二十一頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.8.2.2Tem-

s曲線變化規(guī)律2/3當轉(zhuǎn)速很低，s接近于1時，近似有轉(zhuǎn)速接近ns，s接近于0時，近似有當轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速，s小于0時，為發(fā)電機運行狀態(tài)，曲線的變化規(guī)律與電動狀態(tài)相似。當s大于1時，為電磁制動狀態(tài)，電磁轉(zhuǎn)矩基本與轉(zhuǎn)差率成反比。第一百二十二頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.8.2.2Tem-

s曲線感應(yīng)電動機的機械特性3/3主要用于拖動相關(guān)的問題，如起動、制動、調(diào)速等穩(wěn)定運行區(qū)U1

=C1

f1=C2R2∑=C3n=f(Tem)第一百二十三頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.8.2.3最大電磁轉(zhuǎn)矩臨界轉(zhuǎn)差率及最大電磁轉(zhuǎn)矩表達式1/4第一百二十四頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.8.2.3最大電磁轉(zhuǎn)矩近似處理2/4通常有，并取c≈1第一百二十五頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.8.2.3最大電磁轉(zhuǎn)矩主要特點3/4臨界轉(zhuǎn)差率與電壓、極對數(shù)無關(guān)，與轉(zhuǎn)子電阻及電源頻率有關(guān)；最大轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電阻無關(guān)，而與電壓平方成正比，與頻率平方成反比，與極對數(shù)成正比，與定轉(zhuǎn)子漏阻抗成反比；第一百二十六頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.8.2.3最大電磁轉(zhuǎn)矩過載能力4/4第一百二十七頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.8.2.4起動轉(zhuǎn)矩和起動電流起動轉(zhuǎn)矩（s=1時）1/2起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)第一百二十八頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.8.2.4起動轉(zhuǎn)矩和起動電流起動電流（s=1時）2/2起動電流倍數(shù)第一百二十九頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.8.3電磁轉(zhuǎn)矩的實用表達式推導(dǎo)過程1/2第一百三十頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.8.3電磁轉(zhuǎn)矩的實用表達式使用方法2/2由銘牌數(shù)據(jù)或產(chǎn)品目錄得到PN、nN和kT，算出TN、Tmax和sN，代入實用公式得到sm，在Tmax和sm都知道后，實用公式便成了電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率之間的關(guān)系，可用于感應(yīng)電機機械特性相關(guān)的估算。也可推出第一百三十一頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.9感應(yīng)電動機的工作特性工作特性的含義1/6在給感應(yīng)電動機加上額定頻率的額定電壓情況下，電動機的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)差率）、電磁轉(zhuǎn)矩、定子電流、功率因數(shù)以及效率隨輸出功率變化的關(guān)系，稱為感應(yīng)電動機的工作特性。第一百三十二頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.9感應(yīng)電動機的工作特性轉(zhuǎn)速（或轉(zhuǎn)差）特性的物理解釋2/6空載時，輸出功率為0，此時轉(zhuǎn)子電流很小，轉(zhuǎn)差率幾乎為0，轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速。隨著負載的增大，轉(zhuǎn)子電流增大，轉(zhuǎn)子銅耗與電磁功率也增大，但前者與轉(zhuǎn)子電流平方成正比，而后者近似與轉(zhuǎn)子電流成正比，所以轉(zhuǎn)差率也增大。一般感應(yīng)電動機sN=0.02-0.05。第一百三十三頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.9感應(yīng)電動機的工作特性定子電流特性的物理解釋3/6空載時，轉(zhuǎn)子電流幾乎為0，定子電流基本上全是激磁電流。隨著負載的增大，轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)子電流增大，從而使定子電流也增大。第一百三十四頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.9感應(yīng)電動機的工作特性轉(zhuǎn)矩特性的物理解釋4/6從空載到額定負載之間，電動機的轉(zhuǎn)速變化很小，而空載轉(zhuǎn)矩可認為不變，故轉(zhuǎn)矩特性近似為直線。第一百三十五頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.9感應(yīng)電動機的工作特性功率因數(shù)特性的物理解釋5/6空載運行時，定子電流基本為勵磁電流，主要是無功的磁化電流，此時功率因數(shù)很低（約為0.1-0.2）。加負載后，隨著輸出功率增大，定子電流中的有功分量也增大，使功率因數(shù)逐漸提高，通常在額定負載附近達到最大值；繼續(xù)增大負載使轉(zhuǎn)差增長較快，轉(zhuǎn)子頻率增大使轉(zhuǎn)子內(nèi)功率因數(shù)角增大，因此功率因數(shù)又呈下降趨勢。第一百三十六頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.9感應(yīng)電動機的工作特性效率特性的物理解釋6/6在正常運行范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速和主磁通的變化都較小，機械損耗和鐵耗的和稱為不變損耗。定、轉(zhuǎn)子銅耗與其電流平方成正比，雜散損耗也受負載的影響，三者之和稱為可變損耗。不變損耗與可變損耗相等時效率最大。一般感應(yīng)電動機的最大效率發(fā)生在（0.7~1.1）PN，額定效率約為74%~94%，并隨容量增大而增大。第一百三十七頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.10.1起動5.10.2制動5.10.3調(diào)速5.10起動、制動和調(diào)速第一百三十八頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.10.1.1起動的一般要求5.10.1.2籠型感應(yīng)電動機起動5.10.1.3繞線型感應(yīng)電動機起動5.10.1.4深槽和雙鼠籠感應(yīng)電動機5.10.1起動第一百三十九頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.10.1.1起動的一般要求1/2起動轉(zhuǎn)矩大起動電流小設(shè)備簡單，操作方便價格便宜便于維護第一百四十頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.10.1.1起動的一般要求感應(yīng)電動機的起動電流2/2第一百四十一頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.10.1.2籠型感應(yīng)電動機起動直接起動1/2起動電流大，但起動轉(zhuǎn)矩并不大。對一般籠型電動機有以下關(guān)系第一百四十二頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.10.1.2籠型感應(yīng)電動機起動降壓起動2/2起動方法相電壓起動電流線電流起動轉(zhuǎn)矩直接起動U1NφIstNILTst自耦變壓U1Nφ/kIstN/kIL/k2Tst/k2Y/DU1Nφ/30.5IstN/30.5IL/3Tst/3第一百四十三頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.10.1.3繞線型感應(yīng)電動機起動轉(zhuǎn)子回路串電阻起動轉(zhuǎn)子回路串入適當?shù)碾娮瑁粌H可使起動電流減小，而且由于轉(zhuǎn)子內(nèi)功率因數(shù)提高使電流有功分量增大，起動轉(zhuǎn)矩也可增大。當串入電阻后轉(zhuǎn)子回路總電阻為下值時可使起動轉(zhuǎn)矩達到最大轉(zhuǎn)矩。第一百四十四頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.10.1.4深槽和雙鼠籠感應(yīng)電動機集膚效應(yīng)1/4槽底部分股線所交鏈的漏磁通比槽口部分要多，所以槽底部分股線的漏抗比槽口部分大，使槽口的電流密度比槽底的大，又稱“擠流效應(yīng)”或“趨膚效應(yīng)”。第一百四十五頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.10.1.4深槽和雙鼠籠感應(yīng)電動機集膚效應(yīng)的影響因素2/4集膚效應(yīng)的強弱與磁場交變頻率和槽形尺寸有關(guān)——頻率越高、槽形越深，集膚效應(yīng)越明顯。當集膚效應(yīng)達到一定程度，使電流集中在導(dǎo)條上部，相當于導(dǎo)條的有效截面積減小，相應(yīng)增大有效電阻。應(yīng)用時變電磁場理論可證明——對高度h超過1.5cm的銅導(dǎo)條，在頻率為50Hz時，由集膚效應(yīng)引起的導(dǎo)條電阻增大系數(shù)為h（cm）。第一百四十六頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.10.1.4深槽和雙鼠籠感應(yīng)電動機深槽感應(yīng)電動機3/4為了利用集膚效應(yīng)，轉(zhuǎn)子槽形深而窄，槽深與槽寬之比約為10~12。起動時，轉(zhuǎn)子頻率較高，集膚效應(yīng)使轉(zhuǎn)子有效電阻增大，既限制了起動電流，又提高了起動轉(zhuǎn)矩。正常運行時，轉(zhuǎn)子頻率很低，集膚效應(yīng)基本消失，此時電動機的工作特性接近于一般的籠型轉(zhuǎn)子電機。第一百四十七頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.10.1.4深槽和雙鼠籠感應(yīng)電動機雙鼠籠感應(yīng)電動機4/4上籠（起動籠）導(dǎo)條截面小，用黃銅或鋁、青銅等電阻率較高的材料，電阻大；下籠（工作籠）導(dǎo)條截面大，用電阻率較低的紫銅制成，電阻較小。上、下籠可以相互獨立，也可具有公共端環(huán)。起動時電流主要在上籠，可產(chǎn)生較大的起動轉(zhuǎn)矩；正常運行時電流主要在下籠。第一百四十八頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.10.2.1能耗制動5.10.2.2反接制動5.10.2.3回饋制動5.10.2制動第一百四十九頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.10.2.1能耗制動將正在運行的感應(yīng)電動機的定子繞組從電網(wǎng)斷開，接到一個直流電源上，由直流電流在氣隙中建立一個靜止磁場。從正在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子來看，該磁場是向反方向旋轉(zhuǎn)的，因此由它感應(yīng)于轉(zhuǎn)子中的電流所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向應(yīng)為反方向，阻礙轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。此時轉(zhuǎn)子動能消耗在轉(zhuǎn)子銅耗和鐵耗中，故稱能耗制動。第一百五十頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.10.2.2反接制動速度反向的反接制動（正接反轉(zhuǎn)）1/2第一百五十一頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.10.2.2反接制動轉(zhuǎn)矩反向的反接制動（反接正轉(zhuǎn)）2/2第一百五十二頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.10.2.2回饋制動第一百五十三頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.10.3.1變極調(diào)速5.10.3.2變頻調(diào)速5.10.3.3變轉(zhuǎn)差率調(diào)速5.10.3調(diào)速第一百五十四頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.10.3.1變極調(diào)速改變定子極對數(shù)的方法1/2在定子上布置兩套極對數(shù)不同的獨立繞組；用同一套定子繞組，通過改變它的聯(lián)結(jié)方法，得到不同的極對數(shù)；在定子上布置兩套極對數(shù)不同的獨立繞組，而每套繞組本身又可通過改變聯(lián)結(jié)方法得到不同的極對數(shù)。第一百五十五頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.10.3.1變極調(diào)速變極調(diào)速的特點2/2只能有級調(diào)速一般只用在籠型感應(yīng)電動機中調(diào)速效率高電流反向變極法只能倍極比調(diào)速，基本已淘汰；新的單繞組變極理論可以非倍極比調(diào)速，甚至可作到單繞組三速、四速電機第一百五十六頁，共一百六十九頁，編輯于2023年，星期一5.10.3.2變頻調(diào)速基本要求1/7在基頻以下時，盡量保持磁通不變；在基頻以上時，應(yīng)當保持