電機學電子講稿感應電機

電機學電子講稿感應電機第1頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1感應電機概述5.2轉子開路的感應電機5.3堵轉運行的感應電機5.4正常運行的感應電機5.5功率和轉矩平衡方程5.6參數測定5.7籠型轉子參數計算5.8電磁轉矩5.9工作特性5.10起動、制動和調速第五章感應電機第2頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.1感應電動機的分類與特點5.1.2感應電機工作原理簡析5.1.3感應電機的結構5.1.4三相感應電動機的額定值5.1感應電機概述第3頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.1感應電動機的分類與特點感應電動機的分類1/2按定子繞組相數——有單相、兩相、三相感應電動機按轉子結構——有繞線型感應電動機和鼠籠型感應電動機；鼠籠型感應電動機又有單鼠籠、雙鼠籠、深槽感應電動機等。第4頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.1感應電動機的分類與特點感應電動機的特點2/2主要優(yōu)點結構簡單、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吸收滯后的無功功率，使其功率因數較差；變頻調速造價較高，而其他調速方式的性能又不太好。第5頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.2感應電機工作原理簡析電動狀態(tài)1/4n與ns同向，且n<ns；電磁轉矩與轉向相同；電機從電網吸收電功率并將其轉換為機械功率由軸上輸出。第6頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.2感應電機工作原理簡析發(fā)電狀態(tài)2/4n與ns同向，且n>ns；電磁轉矩與轉向相反；電機從軸上吸收機械功率并轉換為電功率由定子輸出到電網。第7頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.2感應電機工作原理簡析電磁制動狀態(tài)3/4n與ns反向；電磁轉矩與拖動轉矩方向相反，互相平衡；電機從軸上吸收機械功率，同時從電網吸收電功率，將它們變?yōu)闊崃可l(fā)。第8頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.2感應電機工作原理簡析轉差率4/4電動狀態(tài)發(fā)電狀態(tài)電磁制動第9頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.3感應電機的結構主要結構部件演示第10頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.4三相感應電動機的額定值主要額定數據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）額定轉速nN（r/min或rpm）額定功率因數絕緣等級、防護等級、溫升第11頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.4三相感應電動機的額定值其他銘牌數據2/3絕緣等級、防護等級、溫升定子繞組聯(lián)結法（對繞線型轉子）轉子繞組聯(lián)結法、轉子額定電動勢E2N、轉子額定線電流I2N第12頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.4三相感應電動機的額定值重要關系3/3第13頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.1內部電磁量5.2.2磁動勢與磁通5.2.3感應電動勢5.2轉子開路的感應電動機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14頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.1轉子開路時感應電動機的內部電磁量基本約定1/3假設三相繞組完全對稱，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15頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.1轉子開路時感應電動機的內部電磁量主要電磁量2/3第16頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.1轉子開路時感應電動機的內部電磁量正方向規(guī)定3/3第17頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.2磁動勢與磁通激磁磁動勢1/3圓形旋轉磁動勢旋轉方向旋轉速度幅值第18頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.2磁動勢與磁通主磁通2/3在電機中產生電磁轉矩，起能量傳遞的作用；主磁路受飽和影響比較明顯。第19頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.2磁動勢與磁通漏磁通3/3不起能量傳遞的作用，僅產生電動勢；漏磁路基本不受飽和影響。第20頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.3感應電動勢定、轉子感應電動勢有效值1/2第21頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.3感應電動勢電動勢變比（電壓比）2/2第22頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.4時-空矢量圖定、轉子相量圖和矢量圖1/3第23頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.4時-空矢量圖定、轉子時-空矢量圖2/3第24頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.4時-空矢量圖考慮鐵耗的影響3/3第25頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.5電壓平衡方程定子漏電勢的參數表達1/3第26頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.5電壓平衡方程定子（相）電壓平衡方程2/3第27頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.5電壓平衡方程轉子（相）電壓平衡方程3/3第28頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.6等效電路磁場作用的電路簡化表達1/2第29頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.6等效電路轉子開路時的等效電路2/2第30頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.1內部電磁量5.3.2轉子電壓方程5.3.3磁動勢5.3堵轉運行的感應電動機5.3.4轉子繞組歸算5.3.5基本方程式5.3.6等效電路第31頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.1內部電磁量第32頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.2轉子電壓平衡方程轉子漏電動勢1/3第33頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.2轉子電壓平衡方程轉子（相）電壓平衡方程2/3第34頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.2轉子電壓平衡方程轉子內功率因數角3/3第35頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.3磁動勢定子磁動勢1/5圓形旋轉磁動勢旋轉方向旋轉速度幅值第36頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.3磁動勢轉子磁動勢2/5圓形旋轉磁動勢旋轉方向旋轉速度幅值第37頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.3磁動勢時-空矢量圖3/5轉子位置角α0的存在使后續(xù)處理比較復雜第38頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.3磁動勢轉子位置角的處理4/5不管轉子位置角α0的存在，將定、轉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39頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.3磁動勢磁動勢平衡關系5/5第40頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.4轉子繞組的歸算歸算條件1/7第41頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.4轉子繞組的歸算磁動勢平衡關系的電流表達2/7第42頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.4轉子繞組的歸算電流歸算3/7第43頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.4轉子繞組的歸算電流比4/7第44頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.4轉子繞組的歸算電勢歸算5/7第45頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.4轉子繞組的歸算阻抗歸算6/7第46頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.4轉子繞組的歸算轉子繞組歸算方法總結7/7電壓和電動勢——乘以ke電流——除以ki阻抗——乘以(keki)第47頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.5基本方程式轉子繞組歸算后的基本方程式組第48頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.6等效電路堵轉運行時的等效電路第49頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.1旋轉的影響5.4.2磁動勢關系5.4.3轉子頻率歸算5.4正常運行的感應電動機5.4.4基本方程式5.4.5等效電路第50頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.1轉子旋轉對轉子電量的影響轉子感應電動勢的頻率1/4旋轉磁場相對于轉子的速度轉子繞組感應電動勢的頻率第51頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.1轉子旋轉對轉子電量的影響轉子（相）電壓平衡方程2/4轉子旋轉后的轉子電角頻率第52頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.1轉子旋轉對轉子電量的影響轉子（相）電動勢有效值3/4E2并非堵轉時的轉子（相）電勢第53頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.1轉子旋轉對轉子電量的影響轉子（相）漏電抗4/4為堵轉時的轉子（相）漏電抗值第54頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.2磁動勢關系轉子磁動勢的幅值1/5第55頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.2磁動勢關系轉子磁動勢的轉向2/5假設轉子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時，轉子感應電動勢的相序為A-B-C，電流的相序也與此相同，從而轉子磁動勢的旋轉方向也應為逆時針方向，與定子磁場的轉向相同。第56頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.2磁動勢關系轉子磁動勢相對于轉子的速度3/5第57頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.2磁動勢關系轉子磁動勢相對于定子的速度4/5定、轉子磁動勢以相同的轉速沿相同的方向旋轉，穩(wěn)定運行時，二者在空間的相對位置始終不變。第58頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.2磁動勢關系磁動勢平衡5/5第59頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.3轉子頻率歸算歸算關系1/5第60頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.3轉子頻率歸算頻率歸算的物理含義2/5用一個靜止的“等效轉子”去代替實際旋轉的轉子，等效轉子一相繞組的電阻為實際轉子一相繞組電阻的1/s倍。等效轉子的電流與實際轉子相同；等效轉子產生的磁動勢也與實際轉子相同。第61頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.3轉子頻率歸算頻率歸算后的轉子內功率因數角3/5第62頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.3轉子頻率歸算頻率歸算對轉子磁動勢的影響4/5轉向、轉速與折算前相同；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；由于轉子磁動勢完全不變，所以定子側的所有物理量以及由定子傳遞到轉子的功率也不變。第63頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.3轉子頻率歸算頻率歸算后轉子側的功率關系5/5第一項代表轉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軸上產生的總機械功率。第64頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月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65頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.5等效電路感應電動機的T形等效電路1/9第66頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.5等效電路不同工況下的主磁通和功率因數2/9空載時，s非常小，定子電流幾乎就是勵磁電流，功率因數很低；主磁通值最大。額定負載時，s≈0.05，功率因數較高（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67頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.5等效電路不同工況下的主磁通和功率因數（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；起動瞬間或堵轉時，定子額定電壓降落在定、轉子漏阻抗上，功率因數很低，主磁通約為空載時的一半。第68頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.5等效電路以電源電壓和阻抗參數表達的定子電流4/9第69頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.5等效電路以電源電壓和阻抗參數表達的轉子電流5/9第70頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.5等效電路以電源電壓和阻抗參數表達的激磁電流6/9第71頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月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72頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.5等效電路近似Γ形等效電路8/9第73頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.5等效電路簡化等效電路9/9第74頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.5.1電磁功率5.5.2功率平衡關系5.5.3轉矩平衡關系5.5功率和轉矩平衡方程例5-3第75頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.5.1電磁功率定義感應電動機定子側從電網吸收的電功率中，絕大部分將會借助于氣隙旋轉磁場的作用，由定子通過氣隙傳送到轉子，這部分功率稱為電磁功率。第76頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.5.2功率平衡關系定子側的功率平衡1/6第77頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.5.2功率平衡關系總機械功率2/6第78頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.5.2功率平衡關系轉子側的功率平衡3/6第79頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.5.2功率平衡關系輸入輸出功率關系4/6第80頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.5.2功率平衡關系功率流圖5/6第81頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.5.2功率平衡關系電磁功率、總機械功率及轉子銅耗的關系6/6轉換功率轉差功率第82頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.5.3轉矩平衡關系電磁轉矩1/2旋轉體的機械功率等于作用在旋轉體的轉矩與其機械角速度的乘積。所以，感應電動機的總機械功率等于電磁轉矩與機械角速度的乘積。第83頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.5.3轉矩平衡關系轉矩平衡方程2/2第84頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月例5-3正確求解思路第85頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.6.1空載試驗5.6.2堵轉試驗5.6參數測定第86頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.6.1空載試驗試驗目的1/7通過空載試驗獲得空載特性，以確定感應電動機的鐵耗和機械損耗，并計算其激磁參數Rm、Xm。第87頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月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及其對應的空載電流I0和空載功率P0。第88頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.6.1空載試驗試驗結果3/7第89頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.6.1空載試驗空載時輸入功率分析4/7第90頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月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，一般根據經驗值估計，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91頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.6.1空載試驗空載阻抗計算6/7第92頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.6.1空載試驗激磁阻抗計算7/7第93頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.6.2堵轉試驗試驗目的1/7通過堵轉試驗獲得短路特性，以計算感應電動機的定、轉子漏阻抗參數。第94頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.6.2堵轉試驗試驗方法2/7試驗前先堵住轉子使其不能旋轉，保持電源頻率為額定，調節(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及其對應的短路電流Ik和輸入功率Pk。第95頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.6.2堵轉試驗試驗結果3/7第96頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.6.2堵轉試驗短路阻抗計算4/7第97頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.6.2堵轉試驗定、轉子漏阻抗計算5/7第98頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.6.2堵轉試驗定、轉子漏阻抗的近似計算6/7第99頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.6.2堵轉試驗補充說明7/7通常認為漏抗為常數，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三處的數據，分別算出三種狀態(tài)下的參數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，計算最大轉矩用第二組值，計算起動特性用第三組值。第100頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.7.1籠型轉子的極對數5.7.2籠型轉子的相數5.7.3籠型轉子的繞組參數5.7籠型轉子參數計算第101頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.7.1籠型轉子的極對數轉子導條感應電動勢1/3第102頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.7.1籠型轉子的極對數轉子導條中的電流和磁動勢2/3第103頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.7.1籠型轉子的極對數轉子極對數3/3第104頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.7.2籠型轉子的相數轉子槽電動勢星形圖1/3第105頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.7.2籠型轉子的相數轉子相數——方法一2/3第106頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.7.2籠型轉子的相數轉子相數——方法二（推薦）3/3第107頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.7.3籠型轉子的繞組參數籠形轉子的等效電路1/4第108頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.7.3籠型轉子的繞組參數導條電流與端環(huán)電流的關系2/4第109頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.7.3籠型轉子的繞組參數一根導條與兩段端環(huán)的銅耗3/4第110頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.7.3籠型轉子的繞組參數每相（一根導條）的等效電阻3/4第111頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.7.3籠型轉子的繞組參數每相（一根導條）的等效漏電抗4/4類似地，應用漏磁場儲能守恒關系，可得第112頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.8.1物理表達式5.8.2參數表達式5.8.3實用表達式5.8感應電動機的電磁轉矩第113頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.8.1電磁轉矩的物理表達式推導過程1/3第114頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.8.1電磁轉矩的物理表達式感應電動機電磁轉矩的物理表達式2/3第115頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.8.1電磁轉矩的物理表達式感應電動機的轉矩常數3/3第116頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.8.2.1參數表達式的推導5.8.2.2Tem–s曲線5.8.2.3最大電磁轉矩5.8.2.4起動轉矩和起動電流5.8.2電磁轉矩的參數表達式第117頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.8.2.1電磁轉矩參數表達式的推導轉子電流1/3第118頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.8.2.1電磁轉矩參數表達式的推導電磁轉矩與轉子電流的關系2/3第119頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.8.2.1電磁轉矩參數表達式的推導參數表達式3/3第120頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.8.2.2Tem-

s曲線曲線形狀1/3第121頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.8.2.2Tem-

s曲線變化規(guī)律2/3當轉速很低，s接近于1時，近似有轉速接近ns，s接近于0時，近似有當轉速高于同步轉速，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)，電磁轉矩基本與轉差率成反比。第122頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.8.2.2Tem-

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

=C1

f1=C2R2∑=C3n=f(Tem)第123頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.8.2.3最大電磁轉矩臨界轉差率及最大電磁轉矩表達式1/4第124頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.8.2.3最大電磁轉矩近似處理2/4通常有，并取c≈1第125頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.8.2.3最大電磁轉矩主要特點3/4臨界轉差率與電壓、極對數無關，與轉子電阻及電源頻率有關；最大轉矩與轉子電阻無關，而與電壓平方成正比，與頻率平方成反比，與極對數成正比，與定轉子漏阻抗成反比；第126頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.8.2.3最大電磁轉矩過載能力4/4第127頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.8.2.4起動轉矩和起動電流起動轉矩（s=1時）1/2起動轉矩倍數第128頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.8.2.4起動轉矩和起動電流起動電流（s=1時）2/2起動電流倍數第129頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.8.3電磁轉矩的實用表達式推導過程1/2第130頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.8.3電磁轉矩的實用表達式使用方法2/2由銘牌數據或產品目錄得到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矩與轉差率之間的關系，可用于感應電機機械特性相關的估算。也可推出第131頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.9感應電動機的工作特性工作特性的含義1/6在給感應電動機加上額定頻率的額定電壓情況下，電動機的轉速（轉差率）、電磁轉矩、定子電流、功率因數以及效率隨輸出功率變化的關系，稱為感應電動機的工作特性。第132頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.9感應電動機的工作特性轉速（或轉差）特性的物理解釋2/6空載時，輸出功率為0，此時轉子電流很小，轉差率幾乎為0，轉速接近同步轉速。隨著負載的增大，轉子電流增大，轉子銅耗與電磁功率也增大，但前者與轉子電流平方成正比，而后者近似與轉子電流成正比，所以轉差率也增大。一般感應電動機sN=0.02-0.05。第133頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.9感應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，轉速下降，轉子電流增大，從而使定子電流也增大。第134頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.9感應電動機的工作特性轉矩特性的物理解釋4/6從空載到額定負載之間，電動機的轉速變化很小，而空載轉矩可認為不變，故轉矩特性近似為直線。第135頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.9感應電動機的工作特性功率因數特性的物理解釋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)增大負載使轉差增長較快，轉子頻率增大使轉子內功率因數角增大，因此功率因數又呈下降趨勢。第136頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.9感應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，轉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137頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.10.1起動5.10.2制動5.10.3調速5.10起動、制動和調速第138頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.10.1.1起動的一般要求5.10.1.2籠型感應電動機起動5.10.1.3繞線型感應電動機起動5.10.1.4深槽和雙鼠籠感應電動機5.10.1起動第139頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.10.1.1起動的一般要求1/2起動轉矩大起動電流小設備簡單，操作方便價格便宜便于維護第140頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.10.1.1起動的一般要求感應電動機的起動電流2/2第141頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.10.1.2籠型感應電動機起動直接起動1/2起動電流大，但起動轉矩并不大。對一般籠型電動機有以下關系第142頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.10.1.2籠型感應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矩直接起動U1NφIstNILTst自耦變壓U1Nφ/kIstN/kIL/k2Tst/k2Y/DU1Nφ/30.5IstN/30.5IL/3Tst/3第143頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.10.1.3繞線型感應電動機起動轉子回路串電阻起動轉子回路串入適當的電阻，不僅可使起動電流減小，而且由于轉子內功率因數提高使電流有功分量增大，起動轉矩也可增大。當串入電阻后轉子回路總電阻為下值時可使起動轉矩達到最大轉矩。第144頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.10.1.4深槽和雙鼠籠感應電動機集膚效應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”或“趨膚效應”。第145頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.10.1.4深槽和雙鼠籠感應電動機集膚效應的影響因素2/4集膚效應的強弱與磁場交變頻率和槽形尺寸有關——頻率越高、槽形越深，集膚效應越明顯。當集膚效應達到一定程度，使電流集中在導條上部，相當于導條的有效截面積減小，相應增大有效電阻。應用時變電磁場理論可證明——對高度h超過1.5cm的銅導條，在頻率為50Hz時，由集膚效應引起的導條電阻增大系數為h（cm）。第146頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.10.1.4深槽和雙鼠籠感應電動機深槽感應電動機3/4為了利用集膚效應，轉子槽形深而窄，槽深與槽寬之比約為10~12。起動時，轉子頻率較高，集膚效應使轉子有效電阻增大，既限制了起動電流，又提高了起動轉矩。正常運行時，轉子頻率很低，集膚效應基本消失，此時電動機的工作特性接近于一般的籠型轉子電機。第147頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.10.1.4深槽和雙鼠籠感應電動機雙鼠籠感應電動機4/4上籠（起動籠）導條截面小，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，可產生較大的起動轉矩；正常運行時電流主要在下籠。第148頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月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149頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.10.2.1能耗制動將正在運行的感應電動機的定子繞組從電網斷開，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。從正在旋轉的轉子來看，該磁場是向反方向旋轉的，因此由它感應于轉子中的電流所產生的電磁轉矩方向應為反方向，阻礙轉子旋轉。此時轉子動能消耗在轉子銅耗和鐵耗中，故稱能耗制動。第150頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.10.2.2反接制動速度反向的反接制動（正接反轉）1/2第151頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.10.2.2反接制動轉矩反向的反接制動（反接正轉）2/2第152頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.10.2.2回饋制動第153頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.10.3.1變極調速5.10.3.2變頻調速5.10.3.3變轉差率調速5.10.3調速第154頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.10.3.1變極調速改變定子極對數的方法1/2在定子上布置兩套極對數不同的獨立繞組；用同一套定子繞組，通過改變它的聯(lián)結方法，得到不同的極對數；在定子上布置兩套極對數不同的獨立繞組，而每套繞組本身又可通過改變聯(lián)結方法得到不同的極對數。第155頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.10.3.1變極調速變極調速的特點2/2只能有級調速一般只用在籠型感應電動機中調速效率高電流反向變極法只能倍極比調速，基本已淘汰；新的單繞組變極理論可以非倍極比調速，甚至可作到單繞組三速、四速電機第156頁，課件共169頁，創(chuàng)作于2023年2月5.10.3.2變頻調速基本要求1/7在基頻以下時，盡量保持磁通不變；在基頻以上時，應當保持電壓