電機(jī)與電氣控制技術(shù)項(xiàng)目教程課件 項(xiàng)目2 三相異步電動(dòng)機(jī)分析與控制 任務(wù)一 三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和原理分析

任務(wù)一

三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和原理分析任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和原理分析知識(shí)與能力目標(biāo)了解三相異步電動(dòng)機(jī)的類型、銘牌數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)1理解三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理與工作特性2掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性及其測(cè)試方法3子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知

子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析

子任務(wù)三三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性測(cè)取任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和原理分析異步電動(dòng)機(jī)感性認(rèn)識(shí)子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知

輸入的交流電能

轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出定子轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電磁相互作用電動(dòng)機(jī)直流交流電動(dòng)機(jī)的分類子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知控制子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知直流電動(dòng)機(jī)復(fù)勵(lì)并勵(lì)他勵(lì)串勵(lì)控制電機(jī)自整角機(jī)步進(jìn)伺服

交流電動(dòng)機(jī)是利用定子和轉(zhuǎn)子之間的電磁相互作用，將輸入的交流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出的電動(dòng)機(jī)。三相交流電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間的關(guān)系電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行通電的相數(shù)分為分為單相交流電動(dòng)機(jī)根據(jù)子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知分為繞線型鼠籠型機(jī)殼定子繞組定子鐵心接線盒端蓋軸承

轉(zhuǎn)子繞組2.

轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子鐵心

轉(zhuǎn)軸3.氣隙問(wèn)題:三相異步電動(dòng)機(jī)是如何工作的呢?1.定子部分:子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知V’VW’U’UW定子轉(zhuǎn)子子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知籠型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)籠型轉(zhuǎn)子(a)大型電動(dòng)機(jī)；

(b)中、

小型電動(dòng)機(jī)

子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知三相異步電動(dòng)機(jī)主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)示意圖子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知三相異步電動(dòng)機(jī)主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。端蓋機(jī)座三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)示意圖子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)示意圖三相異步電動(dòng)機(jī)主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。定子子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知三相異步電動(dòng)機(jī)主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。定子轉(zhuǎn)子軸承端蓋機(jī)座子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)示意圖

1.異步電動(dòng)機(jī)的定子三相異步電動(dòng)機(jī)的定子是由機(jī)座、定子鐵心和定子繞組3部分組成。定子繞組機(jī)座鐵心子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知定子鐵芯疊片

(a)

(b)定子繞組的星形和三角形連接(a)星形連接(b)三角形連接子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知2.異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸3部分組成。1)轉(zhuǎn)子鐵芯是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，由硅鋼片疊成。轉(zhuǎn)子鐵芯沖片

2)轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)軸的作用是固定轉(zhuǎn)子鐵芯和傳遞機(jī)械功率。3)轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組的作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組的不同，轉(zhuǎn)子可分為籠型轉(zhuǎn)子和繞線轉(zhuǎn)子兩種。子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知①

籠型轉(zhuǎn)子。在轉(zhuǎn)子鐵芯每個(gè)槽中穿入裸銅條，并在銅條兩端分別用兩個(gè)銅環(huán)(端環(huán))連接，形成了一個(gè)自行短路的多相對(duì)稱短路繞組。(a)(b)(c)籠型轉(zhuǎn)子(a)銅條轉(zhuǎn)子(b)鑄鋁轉(zhuǎn)子(c)鑄鋁轉(zhuǎn)子的鋁條和風(fēng)扇子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知②

繞線轉(zhuǎn)子。繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似，也是由彼此絕緣的導(dǎo)體按一定的規(guī)律連接成三相對(duì)稱繞組，極數(shù)與定子繞組的極數(shù)相同，嵌放在轉(zhuǎn)子鐵芯槽中。繞線轉(zhuǎn)子(a)繞線型轉(zhuǎn)子形狀(b)結(jié)構(gòu)示意圖子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知繞線型轉(zhuǎn)子鐵心與繞組外接電阻電刷滑環(huán)轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知轉(zhuǎn)子鐵心是由相互絕緣的硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子硅鋼片2.異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知

籠型轉(zhuǎn)子是由嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的導(dǎo)電條組成，在轉(zhuǎn)子鐵心的兩端各用一個(gè)導(dǎo)電端環(huán)把所有的導(dǎo)電條連接起來(lái)。籠型轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)稱籠型電動(dòng)機(jī)?；\型轉(zhuǎn)子子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知2.異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子3.氣隙

氣隙是磁路的一部分，異步電動(dòng)機(jī)的氣隙比同容量的直流電動(dòng)機(jī)的氣隙要小得多。在中、小型異步電動(dòng)機(jī)中，氣隙一般為0.2～1.5mm左右。4.三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)（1）異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)。每臺(tái)電動(dòng)機(jī)機(jī)座上都有一塊銘牌，銘牌上面標(biāo)明了電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、額定值和有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)。子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知（2）額定電壓UN和接法。UN是指電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，定子繞組上應(yīng)加的線電壓。本例UN=380V。一般規(guī)定額定功率在3kW及以下的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)為星型連接，4kW及以上的為△系列三角形連接，三相異步電動(dòng)機(jī)繞組接線圖如圖所示。子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知三相異步電動(dòng)機(jī)繞組接線圖

（3）額定電流IN。IN是指電動(dòng)機(jī)在額定電壓下運(yùn)行，輸出功率達(dá)到額定值時(shí)，流入定子繞組的線電流，單位為安培(A)，本例中IN=15.4A。（4）額定功率PN。電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)械功率，單位是kW。子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知（5）額定轉(zhuǎn)速nN。指電動(dòng)機(jī)定子加額定電壓，且輸出額定功率時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)/分(r/min)，本例中的額定轉(zhuǎn)速為n=l440r/min。（6）額定頻率fN。fN是指加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的允許頻率，我國(guó)電網(wǎng)頻率規(guī)定為50Hz。（7）絕緣等級(jí)。電機(jī)絕緣材料能夠承受的極限溫度等級(jí)，分為A、B、E、F、H5級(jí)。子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知（8）工作方式。電動(dòng)機(jī)工作方式分為10種，較常用的3種方式如下。

①

連續(xù)工作方式用S1表示，這種工作方式允許電動(dòng)機(jī)在額定條件下長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行。

②

短時(shí)工作方式用S2表示，這種工作方式允許電動(dòng)機(jī)額定條件下只能在額定時(shí)間內(nèi)運(yùn)行。③

斷續(xù)工作方式用S3表示，它允許電動(dòng)機(jī)在額定條件下以周期性間歇方式運(yùn)行。子任務(wù)一三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知磁鐵閉合線圈子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析磁極旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)線長(zhǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度切割速度（右手定則）閉合導(dǎo)線產(chǎn)生電流

i（左手定則）通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析1.線圈跟著磁鐵轉(zhuǎn)→兩者轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致結(jié)論：異步2.線圈比磁場(chǎng)轉(zhuǎn)得慢子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析在定子槽孔中放置三相彼此獨(dú)立的繞組。AXBYCZABCZXYAXBYCZAXBYCZABCZXY定子繞組星型接法定子繞組三角形接法端子子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析AZBXCY設(shè)：電流的流入端用+

表示電流的流出端用?

表示在定子槽孔中放置三相彼此獨(dú)立的繞組。定子繞組AXBYCZiAiBiCuAuBuCiAiBiCABCXYZ+++子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組定子繞組轉(zhuǎn)子繞組AZBXCY+++設(shè)：電流的流入端用+

表示電流的流出端用?

表示子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析iAiBiCABCXYZiA=ImsintiB=Imsin(t–120

)iC=Imsin(t+120

)iAiBiC相序

A-B-C-A對(duì)稱三相電流流入對(duì)稱三相繞組。

tiO1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生及轉(zhuǎn)速子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析iA

t=0°

tiAZBXCYiA=0iB為負(fù)值iC為正值NS0°設(shè)：電流的流入端用+

表示iBiC電流的流出端用?

表示O（1）圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析

t

t=60°iAZBXCYNS60°iC

=0iB為負(fù)值iA為正值iAiBiCO（1）圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析

t=90°AZBXCYNS90°iA為正值iB為負(fù)值iC為負(fù)值

tiiAiBiCO子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析（1）圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生

t=180°AZBXCYiA=0iB為正值iC為負(fù)值180°NS

tiiAiBiCO（1）圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析

t=0°AZBXCYNS0°N

t=180

AZBXCYS180°

t=90°AZBXCYNS90°

t=60AZBXCYNS60°（1）圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析空間相差120o角的三相繞組，通入對(duì)稱三相電流時(shí)，產(chǎn)生的是一對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，當(dāng)電流經(jīng)過(guò)一個(gè)周期變化時(shí)，磁場(chǎng)也沿著順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)了一周(在空間旋轉(zhuǎn)的角度為360o)。綜上分析可以得出：子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析

tiiAiBiCOABCXYZiAiC90

60°0

AZBXCYNS0°AZBXCYNS60°相序

A-C-B-AAZBXCYNS90°iB（2）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析改變流入三相繞組的電流相序，就能改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向；改變了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向，也就改變了三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。綜上分析可以得出：子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)

p與三相定子繞組的連接方式有關(guān)—電源的頻率—磁極對(duì)數(shù)若f1=50Hz，p=1，n1=3000r/min；p=2，n1=1500r/min；p=3，n1=1000r/min。（3）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)

p（4）

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n1n1的單位：轉(zhuǎn)/每分子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析???SN

n1ne(i)Ff轉(zhuǎn)子導(dǎo)體旋轉(zhuǎn)磁極形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速也稱為同步轉(zhuǎn)速?；\型轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下也轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，其轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向相同。2.三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理及轉(zhuǎn)差率（1）工作原理子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析（1）工作原理

三相異步電動(dòng)機(jī)定子接三相電源后，電機(jī)內(nèi)便形成圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，圓形旋轉(zhuǎn)磁密，設(shè)其方向?yàn)槟鏁r(shí)針轉(zhuǎn)。若轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子鼠籠導(dǎo)條與旋轉(zhuǎn)磁密有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)條中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e，方向由右手定則確定。由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)條彼此在端部短路，于是導(dǎo)條中有電流，不考慮電動(dòng)勢(shì)與電流的相位差時(shí)，電流方向同電動(dòng)勢(shì)方向。這樣，導(dǎo)條就在磁場(chǎng)中受力f，用左手定則確定受力方向。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

右手定則

左手定則電動(dòng)勢(shì)

電磁力、電磁轉(zhuǎn)矩子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析異步電機(jī)的工作原理旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子電流與磁場(chǎng)作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析

（2）異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率同步轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差(n1-n)和同步轉(zhuǎn)速n1的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用字母s表示，即

轉(zhuǎn)差率s是異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)基本物理量，它反映異步電動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)行情況。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速(空載運(yùn)行)時(shí)，n≈n1，此時(shí)轉(zhuǎn)差率s≈0，轉(zhuǎn)差率最小。子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析

對(duì)異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載情況下，一般s=0.01～0.06，s=0為理想空載情況，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率是0<s<l。在正常運(yùn)行范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)差率的數(shù)值很小，一般在0.01～0.06之間，即異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速很接近同步轉(zhuǎn)速。異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載越大，轉(zhuǎn)速就越低，其轉(zhuǎn)差率就越大；反之，負(fù)載越小，轉(zhuǎn)速就越高，其轉(zhuǎn)差率就越小。故轉(zhuǎn)差率直接反映了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的高低或電動(dòng)機(jī)負(fù)載的大小。子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析（2）異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率AYCBZXn1n旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n＝(1-s)n1子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析n=(1–s)n1轉(zhuǎn)差率0<s

<

sN=0.01~0.06轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（2）異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率s[例]

已知n=975r/m，f1=50Hz。求：p、s、f2。[解]p=3子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析異步電機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài)根據(jù)轉(zhuǎn)差率的大小和正負(fù),異步電機(jī)有三種運(yùn)行狀態(tài)機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茈娔芎蜋C(jī)械能變成內(nèi)能電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能能量關(guān)系制動(dòng)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)速外力使電機(jī)快速旋轉(zhuǎn)外力使電機(jī)沿磁場(chǎng)反方向旋轉(zhuǎn)定子繞組接對(duì)稱狀態(tài)電動(dòng)電磁制動(dòng)發(fā)電實(shí)現(xiàn)子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析異步電動(dòng)機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài)(a)電動(dòng)機(jī)(0<s≤1);(b)發(fā)電機(jī)(-∞<s<0);(c)電磁制動(dòng)(1<s<+∞)子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析【例】一臺(tái)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，額定功率PN=55kW，電網(wǎng)頻率為50Hz，額定電壓UN=380V，額定效率ηN=0.79，額定功率因數(shù)cosφN=0.89，額定轉(zhuǎn)速nN=570r／min，試求其同步轉(zhuǎn)速n1、極對(duì)數(shù)p、額定電流IN和額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率sN。解因電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速，所以同步轉(zhuǎn)速為600r／min。電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)即該電動(dòng)機(jī)為10極電機(jī)。

子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析額定電流

轉(zhuǎn)差率

子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析（1）功率平衡

三相異步電動(dòng)機(jī)以轉(zhuǎn)速n穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，從電源輸入的電功率為：

定子銅損耗為:正常情況下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近于同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子回路鐵耗很小，可忽略，因此只計(jì)定子回路的鐵耗。3.三相異步電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩平衡方程式及工作特性子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析（1）功率平衡

定子鐵耗為:從等值電路看，傳輸給轉(zhuǎn)子回路的電磁功率等于轉(zhuǎn)子回路全部電阻的消耗。

電磁功率也可表示為：子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析3.三相異步電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩平衡方程式及工作特性

轉(zhuǎn)子繞組中的銅損耗為：這樣電磁功率減去轉(zhuǎn)子銅耗，剩下的就是電機(jī)轉(zhuǎn)軸上總的機(jī)械功率，用表示，即：電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生軸承以及風(fēng)阻等摩擦阻轉(zhuǎn)矩，這也要損耗一部分功率，把這部分功率叫做機(jī)械損耗，用表示，當(dāng)然除了這些損耗外，還有一些附加損耗等，因此，輸出功率為：子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析3.三相異步電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩平衡方程式及工作特性（1）功率平衡所以整個(gè)功率傳遞過(guò)程中的功率關(guān)系為：

從以上功率關(guān)系定量分析中看出，異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)電磁功率、轉(zhuǎn)子回路銅損耗和機(jī)械功率三者之間的關(guān)系是：子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析3.三相異步電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩平衡方程式及工作特性（1）功率平衡重要公式：電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，由定子經(jīng)氣隙傳遞到轉(zhuǎn)子側(cè)的電磁功率有一小部分轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)子的銅損耗，其余大部分轉(zhuǎn)變?yōu)榭偟臋C(jī)械功率。子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析3.三相異步電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩平衡方程式及工作特性（1）功率平衡功率變換過(guò)程

定子銅耗輸入功率電磁功率電動(dòng)機(jī)的總機(jī)械功率軸上輸出的機(jī)械功率子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析轉(zhuǎn)子銅耗定子鐵耗機(jī)械損耗附加損耗（2）轉(zhuǎn)矩平衡機(jī)械功率除以軸的角速度Ω就是電磁轉(zhuǎn)矩，即：

式中Ω1為同步角速度（用機(jī)械角表示），故對(duì)功率表達(dá)式進(jìn)行變形可得：T0為空載轉(zhuǎn)矩，為輸出轉(zhuǎn)矩，子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析例題一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù)為PN=11KW，UN=380V，nN=1459r/min，f1=50Hz，Pmec=110W，Pad=30W，求額定運(yùn)行時(shí)（1）轉(zhuǎn)差率SN;（2）電磁功率Pem；（3）電磁轉(zhuǎn)矩TN；（4）轉(zhuǎn)子銅耗Pcu2；（5）輸出轉(zhuǎn)矩T2N；（6）空載轉(zhuǎn)矩T0。子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析解（1）(2)Pw=PN+Pmec+Pad=11000+110+30=11140W;Pem=Pw/(1-s)=11140/(1-0.027)=11449W(3)(4)(5)(6)子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析（3）三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性異步電動(dòng)機(jī)的工作特性是指在額定電壓和額定頻率運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n、輸出轉(zhuǎn)矩T2、定子電流I1、功率因數(shù)

、效率η與輸出功率P2之間的關(guān)系曲線?？蛰d時(shí)P2=0，s≈0，n≈n1。因此隨著輸出功率P2的增加，轉(zhuǎn)速特性n=f（P2）是一條稍微下降的曲線。1）轉(zhuǎn)速特性n=f（P2）三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性曲線

子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析2）轉(zhuǎn)矩特性T2=f（P2）空載時(shí)P2=0，T2=0；由空載到滿載時(shí)，n變化很小，故T2=f（P2）可以近似看成一條直線。

三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性曲線

子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析3）定子電流特性I1=f（P2）子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析4）定子功率因數(shù)特性

=

f（P2）空載時(shí)定子電流主要是無(wú)功勵(lì)磁電流，因此功率因數(shù)很低。負(fù)載運(yùn)行時(shí)，隨負(fù)載的增加，功率因數(shù)逐漸上升，額定負(fù)載附近，功率因數(shù)最高。子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析5）效率特性η=f（P2）空載時(shí)，P2=0，η=0，帶負(fù)載時(shí)隨著輸出功率P2的增加效率η也增加。當(dāng)負(fù)載增大到使可變損耗等于不變損耗時(shí)效率最高。對(duì)于中小型異步電動(dòng)機(jī)最高效率出現(xiàn)在0.75PN。子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析4.三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指在定子電壓、頻率和參數(shù)固定的條件下，電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速（或轉(zhuǎn)差率）之間的函數(shù)關(guān)系。異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線

子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析sT1OTstTmsmabcsNTNT與U12成正比轉(zhuǎn)矩特性

T=f(s)（1）固有機(jī)械特性曲線

三相異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)在額定電壓和額定頻率下，按規(guī)定的接線方式接線，定子和轉(zhuǎn)子電路不外接電阻或電抗時(shí)的機(jī)械特性。

固有機(jī)械特性

子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析nOn0TabcTstTmnNTNdT2=TN(在d點(diǎn))機(jī)械特性曲線

n=f(T)1）額定轉(zhuǎn)矩TNP2：電動(dòng)機(jī)軸上的輸出功率P2單位：瓦(W)n單位：轉(zhuǎn)每分(r/min)T單位：?！っ?N·m)子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析不同電源電壓的轉(zhuǎn)矩特性由dT/ds=0,得Sm=

–—R2X20sm=

–—R2X20取正值sm—稱為臨界轉(zhuǎn)差率代入

T

的表達(dá)式

U12求得最大轉(zhuǎn)矩Tmax2）最大轉(zhuǎn)矩TmaxnOn0TaTstTmaxnNTNdU1子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析d.sm=R2/X20不同轉(zhuǎn)子電阻的轉(zhuǎn)矩特性結(jié)論：a.Tmax

U12b.Tmax與R2無(wú)關(guān)c.過(guò)載系數(shù)

Tmax/

TN

1.82.2sm與U1無(wú)關(guān)3）臨界轉(zhuǎn)差率Smn0n0TaTmaxR2sm子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析起動(dòng)瞬間n=0，s=1U1↓→Tst↓↓R2↑→Tst↑負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2>Tst，不能起動(dòng),可空載或輕載起動(dòng)。負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2<Tst，可帶負(fù)載起動(dòng)。

st

Tst

TN一般

st1.02.2起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)4）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析固有機(jī)械特性曲線從圖上可以看出三相異步電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性不是一條直線，它具有以下特點(diǎn)：（2）在S＜0范圍內(nèi)，n＞n

1

，特性在第Ⅱ象限，電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)值，是制動(dòng)性轉(zhuǎn)矩，電磁功率也是負(fù)值，是發(fā)電狀態(tài)。（3）在S

＞1范圍內(nèi)，n＜O，特性在第Ⅳ象限，T＞0，也是一種制動(dòng)狀態(tài)，在第Ⅰ象限電動(dòng)狀態(tài)的特性上。子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析（1）在0≤S≤1，即n1>n>0的范圍內(nèi)，特性在第Ⅰ象限，電磁轉(zhuǎn)矩T和轉(zhuǎn)速n都為正，電動(dòng)機(jī)工作在這范圍內(nèi)是電動(dòng)狀態(tài)。固有機(jī)械特性曲線子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析（2）人為機(jī)械特性從機(jī)械特性表達(dá)式上可以看出：可以通過(guò)改變一些參數(shù)使得特性曲線更滿足用戶的需要,這樣就得到了異步電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性曲線。（1）降低定子端電壓的人為機(jī)械特性：從表達(dá)式上可以看出：異步電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速與電壓無(wú)關(guān)，電磁轉(zhuǎn)矩T與U12

成正比，為此最大轉(zhuǎn)矩以及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩都要隨U1

的降低而按U1

的平方減小。而最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率Sm不變。子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析降低定子電壓U1時(shí)的人為機(jī)械特性（2）轉(zhuǎn)子回路串入三相對(duì)稱電阻的人為機(jī)械特性(只適用于繞線式轉(zhuǎn)子):子任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理分析轉(zhuǎn)子回路串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性子任務(wù)三三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性測(cè)取1.實(shí)訓(xùn)目的用直接負(fù)載法測(cè)取三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的工作特性。2.預(yù)習(xí)要點(diǎn)1)異步電動(dòng)機(jī)的工作特性指哪些特性？2)工作特性的測(cè)定方法。3.實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目1)判斷定子繞組的首末端。2)空載實(shí)訓(xùn)。3)堵轉(zhuǎn)實(shí)訓(xùn)。4)負(fù)載實(shí)訓(xùn)。子任務(wù)三三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性測(cè)取4.實(shí)訓(xùn)設(shè)備1)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，電壓380/220V(Y/Δ)。2)直流和交流電壓表、電流表、轉(zhuǎn)速表、功率因數(shù)表。3)三相可調(diào)電阻器(900)。4)旋轉(zhuǎn)指示燈、并網(wǎng)開關(guān)、同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電源。子任務(wù)三三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性測(cè)取5.實(shí)訓(xùn)電路及操作步驟（1）判定定子繞組的首末端

圖2-19

判定定子繞組首末端實(shí)訓(xùn)接線圖

按照如圖2-19所示接線，其中W5或W6接黑表筆，W2或W3接紅表筆，加電瞬間若指針正偏，那么接黑表筆的那端與接電源正極W4的那端為同名端，若指針?lè)雌珓t為異名端。子任務(wù)三三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性測(cè)?。?）空載實(shí)驗(yàn)圖2-20

三相籠型異步電動(dòng)機(jī)空載實(shí)訓(xùn)接線圖

子任務(wù)三三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性測(cè)?。?）空載實(shí)驗(yàn)序號(hào)U(V)I(A)P(W)cosφUUVUVWUWUU0IUIVIWI0PⅠPⅡP0cosφ0

表2-1空載實(shí)訓(xùn)測(cè)量數(shù)據(jù)表

子任務(wù)三三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性測(cè)?。?）堵轉(zhuǎn)實(shí)訓(xùn)