第七章異步電動(dòng)機(jī)定稿

第七章異步電動(dòng)機(jī)定稿1應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編第1頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月2應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編電機(jī)：實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能互相轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)機(jī)械電機(jī)發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)：把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的電機(jī)。：把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電機(jī)。電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)本章主要討論異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理和特性。第2頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月3應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編第一節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理7.1.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)由靜止的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩個(gè)重要部分組成，定子和轉(zhuǎn)子之間由氣隙分開。圖7-1為三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。第3頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月4應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編圖7-1三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖(a)外形圖；(b)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖第4頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月5應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編1.定子定子由定子鐵心、定子繞組、機(jī)座和端蓋等組成。機(jī)座的主要作用是用來支撐電機(jī)各部件，因此應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，通常用鑄鐵制成。為了減少渦流和磁滯損耗，定子鐵心用0.5mm厚涂有絕緣漆的硅鋼片疊成，鐵心內(nèi)圓周上有許多均勻分布的槽，槽內(nèi)嵌放定子繞組，如圖7-2所示。

第5頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月6應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編定子繞組分布在定子鐵心的槽內(nèi)，小型電動(dòng)機(jī)的定子繞組通常用漆包線繞制，三相繞組在定子內(nèi)圓周空間彼此相隔120°，共有六個(gè)出線端，分別引至電動(dòng)機(jī)接線盒的接線柱上。三相定子繞組可以連接成星形或三角形，如圖7-3所示。其接法根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電壓和三相電源電壓而定，通常三個(gè)繞組的首端分別用U1、V1、W1表示，末端分別用U2、V2、W2表示。第6頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月7應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編圖7-2三相異步電動(dòng)機(jī)的定子第7頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月8應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編圖7-3三相定子繞組的接法(a)星形連接；(b)三角形連接第8頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月9應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等組成。轉(zhuǎn)子鐵心也用0.5mm厚硅鋼片沖成轉(zhuǎn)子沖片疊成圓柱形，壓裝在轉(zhuǎn)軸上。其外圍表面沖有凹槽，用以安放轉(zhuǎn)子繞組。異步電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子繞組形式不同，可分為繞線式和鼠籠式兩種。繞線式轉(zhuǎn)子的繞組和定子繞組一樣，也是三相繞組，繞組的三個(gè)末端接在一起（Y型），三個(gè)首端分別接在轉(zhuǎn)軸上三個(gè)彼此絕緣的銅制滑環(huán)上，再通過滑環(huán)上的電刷與外電路的變阻器相接，以便調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速或改變電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能，如圖7-4所示。第9頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月10應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編圖7-4繞線式轉(zhuǎn)子(a)轉(zhuǎn)子；(b)等效電路第10頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月11應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編圖7-5鼠籠式轉(zhuǎn)子(a)銅條轉(zhuǎn)子；(b)鑄鋁轉(zhuǎn)子第11頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月12應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編繞線式異步電動(dòng)機(jī)由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)位較高，所以通常用于起動(dòng)性能或調(diào)速要求高的場合。鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組是在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)插入銅條，兩端再用兩個(gè)銅環(huán)焊接而成的。若把鐵心拿出來，整個(gè)轉(zhuǎn)子繞組外形很像一個(gè)鼠籠，故稱鼠籠式轉(zhuǎn)子。對(duì)于中小功率的電機(jī)，目前常用鑄鋁工藝把鼠籠式繞組及冷卻用的風(fēng)扇葉片鑄在一起，如圖7-5所示。雖然繞線式異步電動(dòng)機(jī)與鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)不同，但它們的工作原理是相同的。第12頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月13應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編二、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)通入三相交流電流之后，在定子繞組中將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，此旋轉(zhuǎn)磁場將在閉合的轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出電流，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來。因此，在研究三相異步電動(dòng)機(jī)的原理之前，應(yīng)首先介紹旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生及特點(diǎn)。

第13頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月14應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編圖7-6三相定子繞組的分布第14頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月15應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編1.定子的旋轉(zhuǎn)磁場三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組是空間對(duì)稱的三相繞組，即U1-U2、V1-V2和W1-W2，空間位置相隔120°。若將它們作星形連接，如圖7-6所示，將U2、V2、W2連在一起，U1、V1、W1分別接三相對(duì)稱電源的U、V、W三個(gè)端子，就有三相對(duì)稱電流流入對(duì)應(yīng)的定子繞組，即：iU=ImsinωtiV=Imsin(ωt-120°)iW=Imsin(ωt+120°)

其波形如圖7-7所示。第15頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月16應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編圖7-7一對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場及對(duì)應(yīng)波形(a)ωt=0;(b)ωt=120°；(c)ωt=240°；(d)ωt=360°安培定則一：用右手握住通電直導(dǎo)線，讓大拇指指向電流的方向，那么四指的指向就是磁感線的環(huán)繞方向。第16頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月17應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編由波形圖可看出，在ωt=0時(shí)刻，iU=0;iV為負(fù)值，說明iV的實(shí)際電流方向與參考方向相反，即從V2流入(用表示），從V1流出（用⊙表示）；iW為正值，說明實(shí)際電流方向與iW的參考方向相同，即從W1流入(用表示)，從W2流出（用⊙表示）。根據(jù)右手螺旋法則，可判斷出轉(zhuǎn)子鐵心中磁力線的方向是自上而下，相當(dāng)于定子內(nèi)部是N極在上，S極在下的一對(duì)磁極在工作，如圖7-7（a）所示。第17頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月18應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編當(dāng)ωt=120°時(shí)，iU為正值，電流從U1流入(用表示)，從U2流出（用⊙表示）；iV=0；iW為負(fù)值，電流從W2流入(用表示)，從W1流出（用⊙表示）。合成磁場如圖7-7（b)所示，從圖可以看出，合成磁場在空間上沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過了120°當(dāng)ωt=240°時(shí)，同理，合成磁場如圖7-7（c)所示，從圖可以看出，它又沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過了120°。ωt=360°時(shí)的磁場與ωt=0時(shí)刻相同，合成磁場沿順時(shí)針方向又轉(zhuǎn)過了120°，N、S磁極回到ωt=0時(shí)刻的位置，如圖7-7（d)所示。第18頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月19應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編綜上所述，當(dāng)三相交流電變化一周時(shí)，合成磁場在空間上正好轉(zhuǎn)過一周。若三相交流電不斷變化，則產(chǎn)生的合成磁場在空間不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，形成旋轉(zhuǎn)磁場。前面講的三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組每相只有一個(gè)線圈，定子鐵心有6個(gè)槽。則在定子鐵心內(nèi)相當(dāng)于有一對(duì)N、S磁極在旋轉(zhuǎn)。若把定子鐵心的槽數(shù)增加為12個(gè)，即每相繞組由兩個(gè)串聯(lián)的線圈構(gòu)成，相當(dāng)于把圖7-6中的空間360°分布6槽的三相繞組壓縮在180°的空間中，顯然每個(gè)線圈在空間中相隔不再是120°，而是60°，如圖7-8所示。若在U1、V1、W1三端通三相交流電，同理，在定子鐵心內(nèi)可形成兩對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，如圖7-9所示。第19頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月20應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編圖7-8四極電動(dòng)機(jī)定子繞組的結(jié)構(gòu)分布接線圖第20頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月21應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編圖7-9四極電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(a)ωt=0;(b)ωt=120°;(c)ωt=240°;(d)ωt=360°從圖7-9可以看出，在兩對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場中，電流每交變一周，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)半周。第21頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月22應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編一對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場電流每交變一次，磁場就旋轉(zhuǎn)一周。設(shè)電源的頻率為f1，即電流每秒鐘變化f1次，磁場每秒鐘轉(zhuǎn)f1圈，則旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1=f1(r/s)，習(xí)慣上用每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)來表達(dá)轉(zhuǎn)速，即n1=60f1(r/min)。兩對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，電流每變化f1次，旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)f1/2圈，即旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為n1=60f1/2(r/min)。同理在三對(duì)磁極的情況下，電流變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場僅旋轉(zhuǎn)了1/3周。第22頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月23應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編以此類推，p對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，電流每交變一次，磁場就在空間轉(zhuǎn)過1/p周，因此，轉(zhuǎn)速應(yīng)為(7-1)旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1也稱為同步轉(zhuǎn)速，由式（7-1）可知，它取決于電源頻率和旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對(duì)數(shù)。我國的工頻為50Hz，因此，同步轉(zhuǎn)速與磁極對(duì)數(shù)的關(guān)系如表7-1所示。第23頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月24應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編表7-1同步轉(zhuǎn)速與磁極對(duì)數(shù)對(duì)照表磁極對(duì)數(shù)p12345同步轉(zhuǎn)速n1/(r/min)300015001000750600第24頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月25應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向是由通入定子繞組的三相電源的相序決定的。由圖7-6可知，定子繞組中電流的相序按順序U—V—W排列，旋轉(zhuǎn)磁場按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。如果將三相電源中的任意兩相對(duì)調(diào)，例如V和W兩相互換，則定子繞組中的電流相序?yàn)閁—W—V，應(yīng)用前面講的分析方法，旋轉(zhuǎn)磁場的方向也相應(yīng)地改變?yōu)槟鏁r(shí)針方向。第25頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月26應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編2.轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)圖7-10為三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理示意圖。為簡單起見，圖中用一對(duì)磁極來進(jìn)行分析。三相定子繞組中通入交流電后，便在空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，轉(zhuǎn)子將作切割磁力線的運(yùn)動(dòng)而在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，感應(yīng)電動(dòng)勢的方向可根據(jù)右手螺旋法則來判斷。由于轉(zhuǎn)子本身為一閉合電路，所以在轉(zhuǎn)子繞組中將產(chǎn)生感應(yīng)電流，稱為轉(zhuǎn)子電流，電流方向與電動(dòng)勢的方向一致，即上面流出，下面流進(jìn)。第26頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月27應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編圖7-11三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理圖轉(zhuǎn)子電流在旋轉(zhuǎn)磁場中受到電磁力的作用，其方向可由左手定則來判斷，上面的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到向右的力的作用，下面的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到向左的力的作用。電磁力對(duì)轉(zhuǎn)子的作用稱為電磁轉(zhuǎn)矩。在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子就沿著順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來，顯然轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。左手定則（安培定則）：伸開左手,讓磁感線穿入手心(手心對(duì)準(zhǔn)N極，手背對(duì)準(zhǔn)S極)，四指指向電流方向，那么大拇指的方向就是導(dǎo)體受力方向。第27頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月28應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編雖然轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致，但轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n永遠(yuǎn)達(dá)不到旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1，即n＜n1。這是因?yàn)?，若轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速等于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速的話，則轉(zhuǎn)子與磁場間不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即轉(zhuǎn)子繞組不切割磁力線，轉(zhuǎn)子電流、電磁轉(zhuǎn)矩都將為零，轉(zhuǎn)子根本轉(zhuǎn)動(dòng)不起來，因此轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速總是低于同步轉(zhuǎn)速。正是由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速間存在一定的差值，故將這種電動(dòng)機(jī)稱為異步電動(dòng)機(jī)。又因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)是以電磁感應(yīng)原理為工作基礎(chǔ)的，所以異步電動(dòng)機(jī)又稱為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。第28頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月29應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編3、轉(zhuǎn)差率為了更清楚地分析異步電動(dòng)機(jī)的工作過程，需要引入轉(zhuǎn)差率s這個(gè)參數(shù)：轉(zhuǎn)差率是用來表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速之差的相對(duì)程度的一個(gè)物理量，其中n1-n為轉(zhuǎn)速差。當(dāng)定子繞組接通電源的瞬間，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n=0，此時(shí)s=1，轉(zhuǎn)差率最大；穩(wěn)定運(yùn)行以后，電機(jī)的轉(zhuǎn)速n比較接近同步轉(zhuǎn)速n1，此時(shí)s很小，額定轉(zhuǎn)差率約為0.01~0.08左右；空載時(shí)，s在0.005以下，若轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速，則s=0，這種情況稱為理想空載狀態(tài)。但s=0的情況在實(shí)際運(yùn)行時(shí)是不存在的。(7-2)第29頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月30應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編結(jié)論：異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向總是與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向一致的，如果旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子也隨著反轉(zhuǎn)，因此，若要改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，只需把定子繞組與三相電源連接的三根導(dǎo)線對(duì)調(diào)任意兩根以改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向即可。第30頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月31應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編例7-1一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速nN=1460r/min,電源頻率f=50Hz,求改電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速、磁極對(duì)數(shù)和額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差率。解：由于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速小于且接近同步轉(zhuǎn)速，查對(duì)照表可知，與1460r/min最接近的同步轉(zhuǎn)速為n1=1500r/min,與此對(duì)應(yīng)的磁極對(duì)數(shù)p=2，是4極電動(dòng)機(jī)。則額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差率為第31頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月32應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編補(bǔ)充：一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其極對(duì)數(shù)是2，電源頻率為工頻，若轉(zhuǎn)差率s=0.02，該電機(jī)的轉(zhuǎn)速是多少？

［解］

首先求同步轉(zhuǎn)速因?yàn)樗詎=n1(1-s)=1500×(1-0.02)=1470r/min第32頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月33應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編4.定子電路的電動(dòng)勢和電流當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組接通三相電源后，定子繞組因切割磁力線而感應(yīng)電動(dòng)勢，其有效值為

E1=4.44f1K1N1Φ(7-3)式中,f1為三相電源頻率；K1為定子繞組系數(shù)，與定子繞組結(jié)構(gòu)有關(guān)，略小于1；N1為定子每相繞組的匝數(shù)；Φ為旋轉(zhuǎn)磁場的每極磁通，通常指忽略漏磁后每極主磁通的最大值Φm。

第33頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月34應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編在忽略定子繞組本身的阻抗壓降及漏磁通之后，可認(rèn)為感應(yīng)電動(dòng)勢與外加電壓的有效值近似相等，即U1≈E1，因此有（7-4）上式說明旋轉(zhuǎn)磁場的磁通量與外加電壓的有效值成正比，若外加電壓不變，則每極主磁通的最大值為一定值。第34頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月35應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編2.轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動(dòng)勢E2當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速n=0，轉(zhuǎn)差率s=1。此時(shí)轉(zhuǎn)子不動(dòng)，轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于變壓器的二次繞組，其感應(yīng)電動(dòng)勢可用式（7-4）來求得E20=4.44f20K2N2Φ=4.44f1K2N2Φ(7-5)式中,K2為轉(zhuǎn)子繞組系數(shù)，與轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)有關(guān)，略小于1；f20為起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子繞阻的頻率，與定子頻率f1相等。第35頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月36應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編當(dāng)電機(jī)起動(dòng)并以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速差(n1-n)=sn1不斷減小，旋轉(zhuǎn)磁場相對(duì)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度下降了s倍，此時(shí)的轉(zhuǎn)子感應(yīng)電頻率隨之降低，應(yīng)為（7-6）第36頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月37應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編故轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢為E2=4.44f2K2N2Φ=4.44sf1K2N2Φ=sE20(7-7)由于轉(zhuǎn)差率小于1，所以轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢在起動(dòng)時(shí)E20值最大。當(dāng)電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行以后，轉(zhuǎn)差率s很小，轉(zhuǎn)子頻率f2很低，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢E2也就很低。第37頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月38應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編3.轉(zhuǎn)子電流I2和功率因素cosφ轉(zhuǎn)子繞組的阻抗Z2=R2+jX2，其中R2是轉(zhuǎn)子繞組本身的電阻，固定不變；X2卻和頻率f2有關(guān)，即X2=2πf2L2=2πsf1L2=sX20(7-8)式中，L2為轉(zhuǎn)子繞組電感值；X20為轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的感抗。轉(zhuǎn)子電流為(7-9)第38頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月39應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編式（7-9）說明轉(zhuǎn)子電流I2與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)，轉(zhuǎn)子電流I2隨轉(zhuǎn)差率s的增大而增加。由于轉(zhuǎn)子電路中有感抗存在，所以電流I2比感應(yīng)電動(dòng)勢E2要滯后相位角φ2，轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)為

(7-10)式(7-10)表明，cosφ2隨s的增大而減小。當(dāng)轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)，功率因數(shù)最低。

第39頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月40應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編4、定子電路電流I1定子電流和轉(zhuǎn)子電流之間的關(guān)系與變壓器相似，即：（7-11）則式中Ki為異步電動(dòng)機(jī)的電流變換系數(shù)，與定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的結(jié)構(gòu)有關(guān)。第40頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月41應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編式(7-11)說明，定子電流隨轉(zhuǎn)子電流的變化而變化。當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，n=0，s=1，相當(dāng)于變壓器二次繞組短路，所以電流I1、I2都很大。此時(shí)定子電流I1為異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，約為額定電流的5~7倍。當(dāng)電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，s≈0，轉(zhuǎn)子電流I2很小，定子電流I1也很小，由于電動(dòng)機(jī)定子、轉(zhuǎn)子之間有氣隙，磁阻很大，電動(dòng)機(jī)的空載定子電流比變壓器的空載電流要大得多，一般約為額定電流的20%～40%。當(dāng)電動(dòng)機(jī)加上負(fù)載后，電動(dòng)機(jī)要減速，轉(zhuǎn)差率s增大，轉(zhuǎn)子電流I2也增大，定子電流I1隨之增大。第41頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月42應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的特性由異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)可知，異步電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子是兩個(gè)相互獨(dú)立的電路，它們之間沒有電的直接聯(lián)系，只有磁的聯(lián)系。這與變壓器非常相似，定子繞組相當(dāng)于變壓器的原邊，轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于變壓器的副邊,因此，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況可以用與變壓器相似的方法進(jìn)行分析。下面首先介紹一些與異步電動(dòng)機(jī)相關(guān)的參數(shù)。第42頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月43應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編一、轉(zhuǎn)矩特性前面講過，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流和旋轉(zhuǎn)磁場相互作用而產(chǎn)生的，磁場越強(qiáng)，轉(zhuǎn)子電流越大，則電磁轉(zhuǎn)矩也越大，可以證明電磁轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的有功分量和旋轉(zhuǎn)磁場的每極磁通成正比，即T=KTΦI2cosφ2(7-12)式中，CT為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)，與電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)；Φ為旋轉(zhuǎn)磁場的每極磁通，單位為Wb；電流的單位為A，所以電磁轉(zhuǎn)矩的單位為N·m。第43頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月44應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編旋轉(zhuǎn)磁場的磁通Φ可通過式(7-3)求得轉(zhuǎn)子電流I2可由式（7-9）和式（7-7）求得第44頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月45應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編將上兩式及式(7-10)代入式（7-12），可得式中K是與電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和電源頻率有關(guān)的常數(shù)，轉(zhuǎn)子每相的電阻和靜止時(shí)的感抗通常也是常數(shù)。因此，當(dāng)電源電壓一定時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩為轉(zhuǎn)差率的函數(shù)，即T=f（s），其曲線稱為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線，如圖7-11所示。

（7-13）第45頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月46應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編圖7-13三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性第46頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月47應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編從三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線可以看出，當(dāng)s=0，即n=n1時(shí)，T=0,這是理想的空載狀態(tài)，隨著s的增大，T也開始增大（這時(shí)I2增加得快，而cosφ2減小得快

），，但到達(dá)最大值Tm以后，隨著s的上升，T反而減小（這時(shí)I2增加的慢，而cosφ2減小得快

），最大轉(zhuǎn)矩又稱為臨界轉(zhuǎn)矩，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率為臨界轉(zhuǎn)差率sm。第47頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月48應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編二、機(jī)械特性轉(zhuǎn)矩特性T=f（s）表示了電源電壓一定時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)差率s的關(guān)系，但在實(shí)際中，為了更清楚地說明轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，一般用n=f(T)曲線來描述異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。根據(jù)式（7-13）和式（7-2）可畫出n=f(T)機(jī)械特性曲線，如圖7-14所示。與圖7-13比較可以看出，圖7-14是在圖7-13的基礎(chǔ)上把轉(zhuǎn)差率換成了轉(zhuǎn)速，并把坐標(biāo)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)了90°。它直接反映了電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。圖中的Tst為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，TN為額定轉(zhuǎn)矩，nN為額定轉(zhuǎn)速。第48頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月49應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編圖7-14三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性額定工作點(diǎn)穩(wěn)定區(qū)不穩(wěn)定區(qū)第49頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月50應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編1.穩(wěn)定區(qū)和不穩(wěn)定區(qū)由圖7-14可知，以臨界轉(zhuǎn)差率sm對(duì)應(yīng)的臨界轉(zhuǎn)速nm為界，曲線分為兩個(gè)不同特征的區(qū)域。上邊為穩(wěn)定區(qū)，下邊為不穩(wěn)定區(qū)。在穩(wěn)定區(qū)（nm＜n＜n1），電磁轉(zhuǎn)矩與電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩保持平衡，因此電動(dòng)機(jī)勻速運(yùn)行。若負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化，則電磁轉(zhuǎn)矩自動(dòng)調(diào)整，最后達(dá)到新的平衡狀態(tài)使電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。例如，圖7-15所示是一個(gè)自適應(yīng)過程的曲線圖，設(shè)當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為Ta時(shí)，電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行于a點(diǎn)，此時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩也等于Ta，第50頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月51應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編轉(zhuǎn)速為na；若負(fù)載轉(zhuǎn)矩改變?yōu)門b，由于慣性，速度不能突變，負(fù)載改變后的最初的電磁轉(zhuǎn)矩仍為Ta，則由于T＞TL，電機(jī)加速，工作點(diǎn)上移，電磁轉(zhuǎn)矩減小，直到過渡過程到達(dá)b點(diǎn)，電磁轉(zhuǎn)矩等于Tb，轉(zhuǎn)速不再上升，電機(jī)便運(yùn)行于b點(diǎn)，電機(jī)在新的轉(zhuǎn)速下開始穩(wěn)定運(yùn)行，完成一次自適應(yīng)調(diào)節(jié)過程。同理，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時(shí)，其過程相反，電機(jī)也可以自動(dòng)調(diào)節(jié)達(dá)到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。第51頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月52應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編圖7-15自適應(yīng)過程曲線圖第52頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月53應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編在不穩(wěn)定區(qū)(0＜n＜nm)，恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的電機(jī)在任意點(diǎn)上均無法穩(wěn)定運(yùn)行，因?yàn)槿绻?fù)載有所增加，電磁轉(zhuǎn)矩會(huì)立即小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，引起轉(zhuǎn)速急劇下降，又進(jìn)一步使電磁轉(zhuǎn)矩變小，即轉(zhuǎn)速進(jìn)一步下降，造成電機(jī)停轉(zhuǎn)（堵轉(zhuǎn)）；而假如負(fù)載減少，電機(jī)會(huì)因電磁轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩而升速，升速繼續(xù)造成電磁轉(zhuǎn)矩增大，進(jìn)一步升速的結(jié)果是使電機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定工作區(qū)。從圖7-15可以看出，電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定區(qū)的轉(zhuǎn)速隨電磁轉(zhuǎn)矩的變化較小，曲線較平穩(wěn)。該段曲線越平穩(wěn)，則負(fù)載變化對(duì)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的影響越小，這種機(jī)械特征稱為硬特性。第53頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月54應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編2.三個(gè)重要的轉(zhuǎn)矩（1）額定轉(zhuǎn)矩TN。額定轉(zhuǎn)矩是指電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載的情況下，其軸上輸出的轉(zhuǎn)矩。由于電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，其電磁轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，所以可以用額定電磁轉(zhuǎn)矩來表示額定輸出轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩可以通過電機(jī)銘牌上的額定功率和額定轉(zhuǎn)速求得，由P=Tω得（7-14）第54頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月55應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編式中,ω為電機(jī)的角速度，單位為rad/s；PN為額定輸出功率，單位為kW，nN的單位為r/min，則T的單位為N·m。為了保證電機(jī)在運(yùn)行時(shí)安全可靠，不輕易停車，應(yīng)使電機(jī)的帶負(fù)載能力留有一定的余量，所以額定轉(zhuǎn)矩一般只能為最大轉(zhuǎn)矩的一半左右。第55頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月56應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編(2)最大轉(zhuǎn)矩Tm。最大轉(zhuǎn)矩是指電動(dòng)機(jī)所能提供的極限轉(zhuǎn)矩，它是對(duì)應(yīng)于臨界轉(zhuǎn)差率的臨界轉(zhuǎn)矩，可用數(shù)學(xué)方法求得。對(duì)式（7-13）求s的導(dǎo)數(shù)，令其等于零，即則（7-15）第56頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月57應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編將上式代入式（7-13），可得（7-16）前面說過，最大轉(zhuǎn)矩是穩(wěn)定區(qū)與不穩(wěn)定區(qū)的分界點(diǎn)，故電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的工作點(diǎn)不能下滑超過此點(diǎn)，否則電機(jī)將停轉(zhuǎn)（堵轉(zhuǎn)）。電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)的電流很大，一般可達(dá)額定電流的4~7倍，將造成電機(jī)的溫度升高超過允許值，若不立即采取措施，就會(huì)燒毀電機(jī)。因此，電機(jī)在運(yùn)行中應(yīng)避免出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)，一旦出現(xiàn)，立即切斷電源并卸掉過多負(fù)載。第57頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月58應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編通常用最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比來描述電機(jī)的過載情況，這個(gè)比值稱為過載系數(shù)，用λ表示，即過載系數(shù)是衡量電機(jī)短時(shí)過載能力和穩(wěn)定運(yùn)行的一個(gè)重要參數(shù)，通常在1.8～2.2之間。在電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)中可以查到。第58頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月59應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編（3）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是指電動(dòng)機(jī)剛接通電源以后，電機(jī)尚未轉(zhuǎn)動(dòng)起來，n=0,S=1,電機(jī)對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst，如果啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，即Tst<TL,則電動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)，這時(shí)與堵轉(zhuǎn)情況一樣，電動(dòng)機(jī)的電流達(dá)到最大，容易過熱，因此當(dāng)發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)時(shí)，應(yīng)立即斷開電源停止啟動(dòng)，在減輕負(fù)載或排除故障后再重新啟動(dòng)。第59頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月60應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編從圖7-13可以看出，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于額定轉(zhuǎn)矩，它決定了該電機(jī)的起動(dòng)能力。只要電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)就可加速，沿機(jī)械特性曲線上升，越過最大轉(zhuǎn)矩到達(dá)穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。顯然，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大，電機(jī)的起動(dòng)能力就越強(qiáng)，起動(dòng)所需的時(shí)間也就越短。反之，若起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則電機(jī)不能起動(dòng)。異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)能力用起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值來表示，用λst表示，即

第60頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月61應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編一般鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)能力較差，在0.8～2.2之間，所以有時(shí)采用輕載起動(dòng)。繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子可以通過滑環(huán)外接的電阻器來調(diào)節(jié)起動(dòng)能力。起動(dòng)能力也是選用電機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)。第61頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月62應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編

［例7-2］

已知兩臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)額定功率都是5.5kW，但轉(zhuǎn)速不同。其中n1N=2900r/min，過載系數(shù)是2.2，n2N=960r/min，過載系數(shù)是2.0，求它們的額定轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩。

解：根據(jù)式（7-14）可知第一臺(tái)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為：第62頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月63應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編最大轉(zhuǎn)矩為第二臺(tái)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為最大轉(zhuǎn)矩為此例說明，電動(dòng)機(jī)的輸出功率相同，轉(zhuǎn)速不同，則轉(zhuǎn)速低的轉(zhuǎn)矩較大第63頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月64應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編3.影響機(jī)械特性兩個(gè)重要因素U1和R2由式可以看出，最大轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，因此，電源電壓的波動(dòng)對(duì)機(jī)械特性的影響極大，而臨界轉(zhuǎn)差率卻與電源電壓無關(guān)，即臨界轉(zhuǎn)速與電源電壓也無關(guān)。因此，當(dāng)電源電壓升高時(shí)，Tm、Tst增大，nm不變，機(jī)械特性曲線右移，如圖7-16所示?？梢姡娫措妷涸龃髸r(shí)，機(jī)械特性曲線變硬。為了保證電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行，要求電源電壓的波動(dòng)不超過規(guī)定電壓的5%。第64頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月65應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編圖7-16電源電壓對(duì)機(jī)械特性的影響70%UNUN第65頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月66應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編(2).轉(zhuǎn)子電阻對(duì)機(jī)械特性的影響轉(zhuǎn)子電阻的改變會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的臨界轉(zhuǎn)差率和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而最大轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電阻無關(guān)，其中sm與R2成正比。因此，當(dāng)R2增大時(shí)，sm也增大，nm降低，Tm保持不變，機(jī)械特性曲線下移，如圖7-17所示?？梢?，轉(zhuǎn)子電阻增大時(shí)，機(jī)械特性曲線變軟。當(dāng)R2=X2時(shí)，sm=1，這時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于最大轉(zhuǎn)矩，達(dá)最大值。利用轉(zhuǎn)子電阻增大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也增大的特性，可以在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)增加轉(zhuǎn)子電阻，以提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。繞線式異步電動(dòng)機(jī)就是利用這一原理進(jìn)行起動(dòng)的。第66頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月67應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編圖7-17轉(zhuǎn)子電阻對(duì)機(jī)械特性的影響第67頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月68應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編三、運(yùn)行特性

異步電動(dòng)機(jī)在不同的負(fù)載下工作時(shí)，它的運(yùn)行特性如圖7-18所示。在電源電壓及頻率不變的情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、定子電流、定子電路的功率因數(shù)和電動(dòng)機(jī)的效率與電動(dòng)機(jī)輸出功率之間的關(guān)系稱為異步電動(dòng)機(jī)的工作特性。這里僅介紹I1=f(P2)、cosφ1=f(P2)和η=f(P2)三條曲線。第68頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月69應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編圖7-19三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性曲線第69頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月70應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編1.

定子電流工作特性曲線I1=f(P2)異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速最接近同步轉(zhuǎn)速，這時(shí)轉(zhuǎn)子電流很小，約為零，定子電流為勵(lì)磁電流I10(空載電流)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)加上負(fù)載后，隨輸出功率P2的增加，轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)子電流增大，定子電流也隨之增大?？蛰d電流約為額定電流的20%～40%。2.

功率因數(shù)工作特性曲線cosφ1=f（P2）異步電動(dòng)機(jī)的定子功率因數(shù)空載時(shí)很低，通常只有0.2～0.3，額定運(yùn)行時(shí)約為0.7～0.9。因此，選用電動(dòng)機(jī)的容量時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)載情況正確選用，使其盡量在功率因數(shù)較高的情況下運(yùn)行，以達(dá)到節(jié)能的目的。第70頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月71應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編3.

效率工作特性曲線η=f（P2）電動(dòng)機(jī)的效率η是指輸出功率P2與輸入功率P1的比值，即式中Pm為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械損耗。第71頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月72應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編當(dāng)電動(dòng)機(jī)的輸出功率增大時(shí)，鐵損、機(jī)械損耗都為常數(shù)，開始時(shí)銅損很小，效率增大很快；后來因銅損增加速度較快，所以效率開始減小。從圖7-16可以看出，效率最大出現(xiàn)在額定功率的80%左右。因此在選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)充分估計(jì)負(fù)載的情況，盡量讓電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載或接近額定負(fù)載的狀態(tài)下運(yùn)行。第72頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月73應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編第三節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的使用每臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)的外殼上都有一塊銘牌，上面標(biāo)示著這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，使使用者正確選用和維護(hù)電機(jī)。表7-2為某一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)。第73頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月74應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編表7-2異步電動(dòng)機(jī)的銘牌三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y160L—4聯(lián)結(jié)△

功率15kW工作方式S1

電壓380V絕緣等級(jí)B電流30.3A溫升75℃轉(zhuǎn)速1460r/min重量150kg頻率50Hz編號(hào)

××電機(jī)廠出廠日期第74頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月75應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編銘牌數(shù)據(jù)的含義如下：1.型號(hào)型號(hào)表示電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式、機(jī)座號(hào)和極數(shù)。例如Y160L4中，Y表示鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)（YR表示繞線式異步電動(dòng)機(jī)）；160表示機(jī)座中心高為160mm；L表示長機(jī)座(S表示短機(jī)座，M表示中機(jī)座)；4表示4極電動(dòng)機(jī)。第75頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月76應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編2.電壓UN額定電壓是電動(dòng)機(jī)定子繞組應(yīng)加線電壓的額定值，有些異步電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)有220/380V，相應(yīng)的接法為△/Y。它說明當(dāng)電源線電壓為220V時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子繞組應(yīng)接成△型；當(dāng)電源線電壓為380V時(shí)，應(yīng)接成Y型。

3、頻率：該頻率是指電機(jī)所用交流電源的頻率，我國電力系統(tǒng)頻率為50Hz4.額定轉(zhuǎn)速nN額定轉(zhuǎn)速是指電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速。第76頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月77應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編5.額定電流IN額定電流是指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)，定子繞組的線電流有效值。6、聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)是指電動(dòng)機(jī)在額定電壓下，三相定子繞組應(yīng)采用的聯(lián)結(jié)方法，通常有Y型和△兩種。7.工作方式根據(jù)發(fā)熱條件可分為三種：S1表示連續(xù)工作方式，允許電機(jī)在額定負(fù)載下連續(xù)長期運(yùn)行；S2表示短時(shí)工作方式，在額定負(fù)載下只能在規(guī)定時(shí)間短時(shí)運(yùn)行；S3表示斷續(xù)工作方式，可在額定負(fù)載下按規(guī)定周期性重復(fù)短時(shí)運(yùn)行。第77頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月78應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編8. 絕緣等級(jí)絕緣等級(jí)是由電動(dòng)機(jī)所用的絕緣材料決定的。按耐熱程度不同，將電動(dòng)機(jī)的絕緣等級(jí)分為A、E、B、F、H、C等幾個(gè)等級(jí)，它們?cè)试S的最高溫度如表7-3所示。

表7-3電動(dòng)機(jī)的絕緣等級(jí)絕緣等級(jí)AEBFHC最高允許溫度105°120°130°155°180°＞180°

第78頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月79應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編9.溫升溫升是指在規(guī)定的環(huán)境溫度下，電動(dòng)機(jī)各部分允許超出的最高溫度。通常規(guī)定的環(huán)境溫度是40℃，如果電機(jī)銘牌上的溫升為70℃，則允許電機(jī)的最高溫度可以是40+70=110℃。顯然,電動(dòng)機(jī)的溫升取決于電機(jī)的絕緣材料的等級(jí)。電機(jī)在工作時(shí)，所有的損耗都會(huì)使電機(jī)發(fā)熱，溫度上升。在正常的額定負(fù)載范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)的溫度是不會(huì)超出允許溫升的，絕緣材料可保證電機(jī)在一定期限內(nèi)可靠工作。如果超載，尤其是故障運(yùn)行，則電機(jī)的溫升超過允許值，電機(jī)的壽命將受到很大的影響。第79頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月80應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編在選用電機(jī)時(shí)，除了要看電機(jī)上的銘牌數(shù)據(jù)外，還要了解電機(jī)的其他技術(shù)數(shù)據(jù)，通?？稍诋a(chǎn)品資料中查到，表7-4給出一例。表7-4異步電動(dòng)機(jī)Y160M—4的技術(shù)數(shù)據(jù)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kW

滿載時(shí)起動(dòng)電流起動(dòng)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩

Y160L一4

l5電流／A轉(zhuǎn)速／(r／min)效率／％功率因數(shù)額定電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩30.3146088.50.857.02.02.2第80頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月81應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編

［例］

一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)如下：PN=7.5kW，UN=380V，Y接法，nN=1440r/min，ηN=87.5%，cosφ=0.85，Ist/IN=7.0，起動(dòng)能力=2.2，λ=2.2。試求：（1）額定電流IN；（2）額定轉(zhuǎn)差率sN；（3）起動(dòng)電流Ist；（4）額定轉(zhuǎn)矩TN；（5）最大轉(zhuǎn)矩Tm；（6）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst。第81頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月82應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編

［解］

（1）電動(dòng)機(jī)的輸入功率為額定電流（2）因nN=1440r/min，可知電動(dòng)機(jī)的n1=1500r/min，極對(duì)數(shù)p=2，則額定轉(zhuǎn)差率為：第82頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月83應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編（3）因Ist/IN=7.0，則起動(dòng)電流為Ist=7.0IN=7×15.4=107.8A（4）額定轉(zhuǎn)矩（5）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst=2.2×TN=2.2×49.7=109.3N·m（6）最大轉(zhuǎn)矩Tm=λTN=2.2×49.7=109.3N·m

第83頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月84應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編二、三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇1.類型選擇選擇電動(dòng)機(jī)的種類應(yīng)首先使電動(dòng)機(jī)滿足生產(chǎn)設(shè)備的需求，然后再考慮結(jié)構(gòu)、價(jià)格、可靠性、維修等方面的問題。異步電動(dòng)機(jī)有鼠籠式和繞線式兩種。鼠籠式的優(yōu)點(diǎn)明顯多于繞線式，所以一般多選用鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)。第84頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月85應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜，維修方便等優(yōu)點(diǎn)，采用傳統(tǒng)的調(diào)速方法起動(dòng)，但調(diào)速性能較差，可以用于沒有特殊要求（調(diào)速要求不嚴(yán)）的場合，比如各種泵、通風(fēng)機(jī)、普通機(jī)床等設(shè)備上。應(yīng)盡量采用籠型異步電動(dòng)機(jī)。繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)電流小，并可在一定范圍內(nèi)平滑調(diào)速，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高，使用和維護(hù)部方便，所以只有在起動(dòng)負(fù)載大和有一定調(diào)速要求時(shí)才采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，例如某些起重機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、軋鋼機(jī)、鍛壓機(jī)等。第85頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月86應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編2.額定功率的選擇選擇電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)盡可能使得電動(dòng)機(jī)得到充分利用，以降低設(shè)備成本。電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)根據(jù)負(fù)載情況合理選擇。負(fù)載情況包含兩方面的內(nèi)容：一是負(fù)載的大?。欢秦?fù)載的工作方式，電動(dòng)機(jī)有連續(xù)、短時(shí)、斷續(xù)三種工作方式。第86頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月87應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編1)

連續(xù)工作制在負(fù)載恒定，連續(xù)工作的情況下，電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于負(fù)載功率，如泵、通風(fēng)機(jī)等。因此，電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)按下式來選擇：式中,PL為負(fù)載功率；η1為生產(chǎn)機(jī)械的效率；η2為電動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械之間的傳動(dòng)效率。直接連接時(shí)，η2=1；皮帶連接時(shí)，η2=0.95。（7-18）第87頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月88應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編［例7-5］一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)皮帶拖動(dòng)的通風(fēng)機(jī)，通風(fēng)機(jī)的功率為6kW，轉(zhuǎn)速為1440r/min，效率為0.6，選擇電動(dòng)機(jī)的額定功率。［解］由于是皮帶拖動(dòng)，所以η2=0.95，則因而可選擇11kW的電動(dòng)機(jī)。第88頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月89應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編2)短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)按給定時(shí)間工作，工作時(shí)間短，停機(jī)時(shí)間長，如水壩的閘門、機(jī)床的刀庫等。為了充分利用電動(dòng)機(jī)的容量，允許電動(dòng)機(jī)短時(shí)過載，所以電動(dòng)機(jī)的功率可以小于負(fù)載功率，但必須考慮電動(dòng)機(jī)的過載能力。我國規(guī)定短時(shí)工作制的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間有10min、30min、60min、90min四種。有專門的短時(shí)工作制的電機(jī)，其額定功率和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間相對(duì)應(yīng)。這種工作方式下的額定功率可用下式計(jì)算（7-18）第89頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月90應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編3)

斷續(xù)周期工作制斷續(xù)工作方式是指電動(dòng)機(jī)重復(fù)短時(shí)工作，工作時(shí)間與停歇時(shí)間交替出現(xiàn)。我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)斷續(xù)工作周期T為10min，其中包括工作時(shí)間t1和停歇時(shí)間t2。把工作時(shí)間與工作周期的比值稱為持續(xù)率，即標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)率有15%、25%、40%和60%，如不特殊說明，則為25%。選擇這類電動(dòng)機(jī)的額定功率時(shí)，應(yīng)該考慮電動(dòng)機(jī)的負(fù)載持續(xù)率。專用于斷續(xù)工作方式的異步電動(dòng)機(jī)有YZ和YZR兩個(gè)系列。第90頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月91應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編3.額定電壓的選擇電動(dòng)機(jī)的額定電壓應(yīng)根據(jù)所使用場所的電源電壓和電動(dòng)機(jī)的功率來決定，一般三相電動(dòng)機(jī)都選用額定電壓為380V,單相電動(dòng)機(jī)都選用額定電壓為220V，所需功率大于100kW時(shí)，可根據(jù)當(dāng)?shù)仉娫辞闆r和技術(shù)條件考慮選用3000V或6000V的高壓電動(dòng)機(jī)。第91頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月92應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編4.額定轉(zhuǎn)速的選擇容量、電壓相同的電機(jī)，轉(zhuǎn)速不一定相同。由式（7-14）TN=9550PN/nN可知，額定功率相同時(shí)，轉(zhuǎn)速越高，轉(zhuǎn)矩越小，它的體積也越小，重量越輕，價(jià)格越便宜，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也較高。轉(zhuǎn)速越低的電機(jī)，轉(zhuǎn)矩越大，價(jià)格越貴。所以選用電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)該考慮實(shí)際需要及財(cái)力情況。一般情況下，較多選用1500r/min的異步電動(dòng)機(jī)（4極）。第92頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月93應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編5.結(jié)構(gòu)的選擇電動(dòng)機(jī)的外形結(jié)構(gòu)有開啟式、防護(hù)式、封閉式和防爆式等幾種，應(yīng)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境進(jìn)行選擇。開啟式：在機(jī)構(gòu)上無特殊防護(hù)裝置，通風(fēng)散熱好，價(jià)格便宜，適用于干燥無灰塵的場所；防護(hù)式：在機(jī)殼或端蓋處有通風(fēng)孔，一般可防雨防濺及防止雜物進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，但不能防塵、防潮，適用于灰塵不多且干燥的場所；封閉式：外殼嚴(yán)密封閉，能防止潮氣和灰塵進(jìn)入，適用于潮濕、多塵或含有酸性氣體的場所。防爆式：整個(gè)電機(jī)全部密封，適用于有爆炸性氣體的場所，如在石油、化工企業(yè)及礦井中。第93頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月94應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編三、三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)接通電源，使電機(jī)的轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)到轉(zhuǎn)子以一定速度穩(wěn)定運(yùn)行的過程稱為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程。電動(dòng)機(jī)在實(shí)際使用時(shí)，因?yàn)橐?jīng)常起動(dòng)和停車，所以電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)問題是一個(gè)非常重要的問題。第94頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月95應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的要求，一般從以下幾個(gè)方面來考慮：（1）

起動(dòng)電流應(yīng)盡可能小,Ist≤（4～7）IN。（2）

起動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)盡可能大，Tst≥(1.1～1.2)TL。（3）

起動(dòng)的時(shí)間應(yīng)盡可能短。（4）

轉(zhuǎn)速的提升應(yīng)盡可能平穩(wěn)。（5）

起動(dòng)方法應(yīng)方便、可靠，起動(dòng)設(shè)備應(yīng)簡單、經(jīng)濟(jì)，易維護(hù)修理。

第95頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月96應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編前三項(xiàng)較為重要。異步電動(dòng)機(jī)剛接通電源瞬間，轉(zhuǎn)速為零，旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差很大，因此轉(zhuǎn)子電流非常大，相應(yīng)定子電流也很大，我們把這時(shí)的定子電流稱為起動(dòng)電流。由于起動(dòng)過程非常短，一般為幾秒到幾十秒，且隨著轉(zhuǎn)速的上升，起動(dòng)電流不斷減小，所以如果不是頻繁起動(dòng)，起動(dòng)電流造成的電機(jī)發(fā)熱問題并不大，對(duì)電機(jī)的正常運(yùn)行沒有影響。但大的起動(dòng)電流會(huì)引起電源電壓的下降，影響接在同一電源上的其他設(shè)備的正常工作，比如使日光燈變暗、電機(jī)堵轉(zhuǎn)甚至停轉(zhuǎn)等。第96頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月97應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編為解決起動(dòng)電流造成的不良影響，對(duì)容量較大的電機(jī)應(yīng)采取一定的起動(dòng)方法。鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法有直接起動(dòng)和減壓起動(dòng)兩種。第97頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月98應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編1.直接起動(dòng)直接起動(dòng)又稱為全壓起動(dòng)，起動(dòng)時(shí)，將電機(jī)的額定電壓通過刀開關(guān)或接觸器直接接到電動(dòng)機(jī)的定子繞組上進(jìn)行起動(dòng)。直接起動(dòng)最簡單，不需附加的起動(dòng)設(shè)備，起動(dòng)時(shí)間短。只要電網(wǎng)容量允許，應(yīng)盡量采用直接起動(dòng)。但這種起動(dòng)方法起動(dòng)電流大，一般只允許小功率的異步電動(dòng)機(jī)（PN≤4kW）進(jìn)行直接起動(dòng)；對(duì)大功率的異步電動(dòng)機(jī)，應(yīng)采取降壓起動(dòng)，以限制起動(dòng)電流。第98頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月99應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編2.減壓起動(dòng)通過起動(dòng)設(shè)備將電機(jī)的額定電壓降低后加到電機(jī)的定子繞組上，以限制電機(jī)的起動(dòng)電流，待電機(jī)的轉(zhuǎn)速上升到穩(wěn)定值時(shí)，再使定子繞組承受全壓，從而使電機(jī)在額定電壓下穩(wěn)定運(yùn)行，這種起動(dòng)方法稱為減壓起動(dòng)。前面講過，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，所以當(dāng)定子端電壓下降時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大大減小。這說明降壓起動(dòng)適用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的場合，如果電機(jī)必須采用降壓起動(dòng)，則應(yīng)輕載或空載起動(dòng)。常用的減壓起動(dòng)方法有下面三種。第99頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月100應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編

1.Y-△降壓起動(dòng)這種起動(dòng)方法適用于電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)接法為三角形的異步電動(dòng)機(jī)。電機(jī)起動(dòng)時(shí)，定子繞組接成星形，起動(dòng)完畢后，電動(dòng)機(jī)切換為三角形。圖7-21Y-△降壓起動(dòng)控制線路起動(dòng)運(yùn)行第100頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月101應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編圖7-21是一個(gè)Y-△降壓起動(dòng)控制線路，起動(dòng)時(shí)，電源開關(guān)QS閉合，控制電路先使得KM2閉合，電機(jī)星形起動(dòng)，定子繞組由于采用了星形結(jié)構(gòu)，其每相繞阻上承受的電壓比正常接法時(shí)下降了。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速上升到穩(wěn)定值時(shí)，控制電路再控制KM1閉合，于是定子繞組換成三角形接法，電機(jī)開始穩(wěn)定運(yùn)行。定子繞組每相阻抗為

|Z|

，電源電壓為U1，則采用△連接直接起動(dòng)時(shí)的線電流為第101頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月102應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編采用Y連接降壓起動(dòng)時(shí)，每相繞組的線電流為：則（7-20）由式（7-20）可以看出，采用Y-△降壓起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流比直接起動(dòng)時(shí)下降了1/3。電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，由于電源電壓下降了

，所以起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也減小了1/3。以上分析表明，這種起動(dòng)方法確實(shí)使電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流減小了，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也下降了，因此，這種起動(dòng)方法是以犧牲起動(dòng)轉(zhuǎn)矩來減小起動(dòng)電流的，只適用于允許輕載或空載起動(dòng)的場合。第102頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月103應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編2.自耦變壓器降壓起動(dòng)

這種起動(dòng)方法是指起動(dòng)時(shí)，定子繞組接三相自耦變壓器的低壓輸出端，起動(dòng)完畢后，切掉自耦變壓器并將定子繞組直接接上三相交流電源，使電動(dòng)機(jī)在額定電壓下穩(wěn)定運(yùn)行。圖7-22自耦變壓器減壓起動(dòng)控制線路第103頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月104應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編圖7-22為自耦變壓器的降壓起動(dòng)線路，自耦變壓器的原邊接電源電壓，副邊接接觸器KM1。起動(dòng)時(shí)，電源開關(guān)閉合，先通過控制電路使得KM1閉合，接通自耦變壓器的副邊，則定子繞組所加電壓低于額定電壓，電機(jī)開始起動(dòng)。當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速上升到一定速度時(shí)，KM1斷開,KM2閉合，切除自耦變壓器，電機(jī)開始穩(wěn)定運(yùn)行。第104頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月105應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編自耦降壓起動(dòng)時(shí)，定子繞阻所加電壓下降為額定電壓的1/K（K為自耦變壓器的變比），起動(dòng)電流也下降了1/K，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩則下降為直接起動(dòng)時(shí)的1/K2。自耦變壓器體積大，而且成本高，所以這種起動(dòng)方法適用于容量較大的或正常運(yùn)行繞組接法為Y形，不能采用Y-△方法起動(dòng)的三相異步電動(dòng)機(jī)。起動(dòng)用的自耦變壓器又叫做起動(dòng)補(bǔ)償器，通常每相有三個(gè)抽頭，供用戶選擇不同等級(jí)的輸出電壓，分別為原輸出電壓的40%、60%、80%，可以根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行選擇。第105頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月106應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編（3）軟起動(dòng)軟起動(dòng)是指，起動(dòng)時(shí)通過軟起動(dòng)器（一種晶閘管調(diào)壓裝置）使電壓從某一較低值逐漸上升至額定值，起動(dòng)后再用旁路接觸器KM使電動(dòng)機(jī)投入正常運(yùn)行。圖FU1中是普通熔斷器，而FU2是快速熔斷器，保護(hù)軟起動(dòng)器用的。M3~軟起動(dòng)器L1L2L3QSFU1FU2KM第106頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月107應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編RRR滑環(huán)電刷定子轉(zhuǎn)子起動(dòng)時(shí)將適當(dāng)?shù)腞串入轉(zhuǎn)子電路中，起動(dòng)后將R短路。起動(dòng)電阻

3、繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)?第107頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月108應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編3.轉(zhuǎn)子串電阻降壓起動(dòng)在分析轉(zhuǎn)子電阻R2對(duì)機(jī)械特性的影響時(shí)已經(jīng)知道，轉(zhuǎn)子電阻增大不但會(huì)減小轉(zhuǎn)子電流，從而減小定子電流（起動(dòng)電流），而且可以提高電磁轉(zhuǎn)矩（起動(dòng)轉(zhuǎn)矩），顯然這種起動(dòng)方式可以滿足起動(dòng)的兩方面要求，應(yīng)該廣泛使用。但由于鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻是固定的，不能改變，所以鼠籠式電機(jī)不能采用此種起動(dòng)方法。繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子從各相滑環(huán)處可外接變阻器，可以很方便地改變轉(zhuǎn)子電阻來改善電機(jī)的起動(dòng)性能，所以繞線式電機(jī)都采用此種起動(dòng)方案。第108頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月109應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編圖7-19為轉(zhuǎn)子串電阻的起動(dòng)電路圖，起動(dòng)時(shí)，將變阻器調(diào)到最大，電源開關(guān)閉合，轉(zhuǎn)子串電阻開始起動(dòng)運(yùn)行。隨著轉(zhuǎn)速的上升，不斷減小轉(zhuǎn)子電阻，當(dāng)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時(shí)，短接轉(zhuǎn)子電阻，使電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。第109頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月110應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編圖7-25轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)控制線路圖第110頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月111應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編

若R2選得適當(dāng)，轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)既可以降低起動(dòng)電流，又可以增加起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。常用于要求起動(dòng)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(dòng)的特點(diǎn)第111頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月112應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編

繞線式電機(jī)還可以采用轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器進(jìn)行起動(dòng)，這種起動(dòng)方式不需切除頻敏變阻器，因?yàn)轭l敏變阻器本身具有阻值隨轉(zhuǎn)子頻率變化的特性。起動(dòng)時(shí)，因轉(zhuǎn)子感應(yīng)電的頻率最高，所以頻敏變阻器的電阻最大；隨轉(zhuǎn)速上升，轉(zhuǎn)子頻率下降，頻敏變阻器的阻值也下降；電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子頻率非常低，故頻敏變阻器的阻值非常小，不會(huì)影響電機(jī)的正常運(yùn)行。第112頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月113應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編

［例7-4］

已知一臺(tái)鼠籠異步電動(dòng)機(jī)，PN=75kW，△連接運(yùn)行，UN=380V，IN=126A，cosφN=0.88，nN=1480r/min，Tst/TN=1.9，Ist/IN=5.0，負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=200N·m，現(xiàn)要求電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)Tst≥1.1TL，Ist＜240A，問：（1）

電動(dòng)機(jī)能否直接起動(dòng)？（2）

電動(dòng)機(jī)能否采用Y-△起動(dòng)？（3）

若采用三個(gè)抽頭的自耦變壓器起動(dòng)，則應(yīng)用40%、60%、80%中的哪個(gè)抽頭？第113頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月114應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編

［解］

（1）一般來說，7.5kW以上的電動(dòng)機(jī)不能采用直接起動(dòng)法，也可以進(jìn)行以下計(jì)算。電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst=1.9×TN=1.9×483.95=920N·m又1.1TL=1.1×100=110N·m因Tst＞1.1TL,故直接起動(dòng)電Ist=5IN=5×126=630A流遠(yuǎn)大于本題要求的240A。因此，本題的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩雖然滿足要求，但起動(dòng)電流卻大于供電系統(tǒng)要求的最大電流，不能采用直接起動(dòng)。第114頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月115應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編（2）采用Y-△起動(dòng)方式，則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)為起動(dòng)電流起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩都滿足要求，故可以采用Y-△起動(dòng)。第115頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月116應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編（3）采用40%、60%、80%自耦降壓起動(dòng)，起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩分別為抽頭：40%抽頭：Tst1=(0.4)2×Tst=(0.4)2×920=147N·m<200N·mIst1=(0.4)2×Ist=(0.4)2×630=100.8A60%抽頭：Tst2=(0.6)2×Tst=331N·m>200N·mIst2=(0.6)2×Ist=226.8A第116頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月117應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編80%抽頭：Tst3=(0.8)2×Tst=589N·m>200N·mIst3=(0.8)2×Ist=403.2A從以上結(jié)果可以看出，80%抽頭的起動(dòng)電流大于起動(dòng)要求，應(yīng)選用60%的抽頭較為合適。第117頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月118應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編1、變頻調(diào)速(無級(jí)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)速方法二、調(diào)速調(diào)速是指在電動(dòng)機(jī)負(fù)載不變的情況下人為地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。第118頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月119應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編2、變極調(diào)速(有級(jí)調(diào)速)

變頻調(diào)速方法可實(shí)現(xiàn)無級(jí)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第119頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月120應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編A1X1A2X2ii??P=1采用變極調(diào)速方法的電動(dòng)機(jī)稱作雙速電機(jī)，由于調(diào)速時(shí)其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對(duì)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第120頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月121應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編To3、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速

(無級(jí)調(diào)速)

變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線式電動(dòng)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第121頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月122應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編五、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)因?yàn)槿喈惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是由旋轉(zhuǎn)磁場的方向決定的，而旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向取決于定子繞組中通入三相電流的相序。因此，要改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向非常容易，只要將電動(dòng)機(jī)三相供電電源中的任意兩相對(duì)調(diào)，這時(shí)接到電動(dòng)機(jī)定子繞組的電流相序被改變，旋轉(zhuǎn)磁場的方向也被改變，電動(dòng)機(jī)就實(shí)現(xiàn)了反轉(zhuǎn)。1.反轉(zhuǎn)第122頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月123應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編2.制動(dòng)1）能耗制動(dòng)電動(dòng)機(jī)定子繞組切斷三相電源后迅速接通直流電源。感應(yīng)電流與直流電產(chǎn)生的固定磁場相互作用，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，起到制動(dòng)作用。特點(diǎn)：是制動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)，但需要額外的直流電源。第123頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月124應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編圖7-31能耗制動(dòng)示意圖(a)接線圖；(b)原理示意圖第124頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月125應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編2）反接制動(dòng)電動(dòng)機(jī)停車時(shí)將三相電源中的任意兩相對(duì)調(diào)，使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場改變方向，電磁轉(zhuǎn)矩方向也隨之改變，成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。注意：當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近為零時(shí)，要及時(shí)斷開電源防止電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。特點(diǎn)：簡單，制動(dòng)效果好，但由于反接時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)加快，因而電流較大。對(duì)于功率較大的電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)必須在定子電路（鼠籠式）或轉(zhuǎn)子電路（繞線式）中接入電阻，用以限制電流。第125頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月126應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編圖7-32反接制動(dòng)示意圖(a)接線圖；(b)原理圖第126頁，課件共150頁，創(chuàng)作于2023年2月127應(yīng)用科技學(xué)院胡機(jī)秀編