異步電動機的結構和工作原理選讀

1、第五章異步電動機前言：定義：異步電機（也叫感應電機）是一種交流旋轉電機，它的轉速除與電網頻率有關外，還隨負載而變。應用：主要作電動機使用，如：機床；水泵；家用電器；它的功率因數永遠是滯后的。5.1 異步電動機的結構和工作原理一、異步電動機的主要用途和分類 1、異步電機主要用作電動機，去拖動各種生產機械。異步電動機的 優(yōu)點 : 結構簡單、容易制造、價格低廉、運行可靠、堅固耐用、運行效率較高和具有適用的工作特征。異步電動機的 缺點 : 功率因數較差。 異步電動機運行時， 必須從電網里吸收落后性的無功功率，它的功率因數總是小于。2、異步電動機的種類很多，從不同角度看，有不同的分類法：（ 1）按定子相

2、數分有 單相異步電動機；兩相異步電動機； 三相異步電動機。（2）按轉子結構分有 繞線式異步電動機； 鼠籠式異步電動機。又包括單鼠籠異步電動機、雙鼠籠異步電動機和深槽式異步電動機。此外，根據電機定子繞組上所加電壓的大小，又有高壓異步電動機、低壓異步電動機之分。 從其它角度看， 還有高起動轉矩異步電機、 高轉差率異步電機、高轉速異步電機等等。二、異步電動機的結構第 1 頁1. 定子： 定子鐵心： 0.5mm厚硅鋼片疊壓而成 , 磁路的一部分定子繞組：電磁線制而成 , 電路一部分機 座：鑄鐵或鋼板焊接而成（1）定子鐵心 是電動機磁路的一部分，裝在機座里。為了降低定子鐵心里的鐵損耗， 定子鐵心用用 0

3、.5mm厚的硅鋼片疊壓而成的， 在硅鋼片的兩面還應途上絕緣漆。 下圖所示為定子槽 , 其中 (a) 是開口槽， 用于大、中型容量的高壓異步電動機中； (b) 是半開口槽， 用于中型 500V 以下的異步電動機中； (c) 是半閉口槽，用于低壓小型異步電動機中。（2）定子繞組 ： 高壓大、中型容量的異步電動機定子繞組常采用 Y 接，只有三根引出線，如圖 (a) 所示。對中、小容量低壓異步電動機，通常把定子三相繞組的六根出線頭都引出來， 根據需要可接成 Y 形或形，如圖(b) 所示。定子繞組用絕緣的銅（或鋁）導線繞成，嵌在定子槽內。第 2 頁（3）機座：主要是為了固定與支撐定子鐵心。如果是端蓋軸承

4、電機，還要支撐電機的轉子部分。因此，機座應有足夠的機械強度和剛度。對中、小型異步電動機，通常用鑄鐵機座。 對大型電機，一般采用鋼板焊接的機座，整個機座和座式軸承都固定在同一個底板上。2. 轉子：轉軸 : 支撐轉子轉子鐵心： 0.5mm硅鋼片疊壓而成 , 磁路一部分轉子繞組：籠型繞組鑄鋁銅條繞線式繞組 :電線繞制而成 ,Y 接 , 滑環(huán)引出 , 外接電阻（1）轉子鐵心：是電動機磁路的一部分，它用 0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。鐵心固定在轉軸或轉子支架上，整個轉子的外表呈圓柱形。（2）轉子繞組：分為籠型和繞線型兩類。1 ）籠型轉子：籠型繞組是一個自己短路的繞組。在轉子的每個槽里放上一根導體，在鐵心

5、的兩端用端環(huán)連接起來， 形成一個短路的繞組。如果把轉子鐵心拿掉， 則可看出， 剩下來的繞組形狀像個松鼠籠子， 如圖（a） 所示，因此又叫鼠籠轉子。 導條的材料有用銅的， 也有用鋁的。2）繞線型轉子：繞線型轉子的槽內嵌放有用絕緣導線組成的三相繞組，一般都聯(lián)接成 Y 形。轉子繞組的三條引線分別接到三個滑環(huán)上，用一套電刷裝置引出來， 如圖所示。這就可以把外接電阻串聯(lián)到轉子繞組回路里去，以改善電動機的啟動性能或調節(jié)電動機的轉速。與籠型轉子相比較，繞線型轉子結構稍復雜，價格稍貴，因此只在要求起動電流小，起動轉距大，或需平滑調速的場合使用。第 3 頁3. 氣隙：磁路的一部分 , 異步電動機的氣隙比同容量直

6、流電動機的氣隙小得多，在中、小型異步電動機中，氣隙一般為 0.21.5mm左右。 I m cos N 但易發(fā)生掃膛現象 I m cos N 三、異步電動機的銘牌數據三相異步電動機的銘牌上標明電機的型號、額定數據等。1、三相異步電動機的型號電機產品的型號一般采用大寫印刷體的漢語拼音字母和阿拉伯數字組成。其中漢語拼音字母是根據電機的全名稱選擇有代表意義的漢字，再用該漢字的第一個拼音字母組成。例如： Y 112S-6極數 6極短機座規(guī)格代號：中心高112mm我國生產的異步電動機種類很多，下面列出一些常見的產品系列。?Y 系列為小型鼠籠全封閉自冷式三相異步電動機。用于金屬切削機床、通用機械、礦山機械、

7、農業(yè)機械等。也可用于拖動靜止負載或慣性負載較大的機械，如壓縮機、傳送帶、磨床、錘擊機、粉碎機、小型起重機、運輸機械等。?JQ2 和 JQO2系列是高起動轉矩異步電動機， 用在起動靜止負載或慣性負載較大的機械上。 JQ2 是防護式和 JQO2是封閉式的。?JS 系列是中型防護式三相鼠籠異步電動機。第 4 頁?JR系列是防護式三相繞線式異步電動機。用在電源容量小、不能用同容量鼠籠式電動機起動的生產機械上。?JSL2 和 JRL2 系列是中型立式水泵用的三相異步電動機，其中JSL2 是鼠籠式，JRL2是繞線式。 JZ2 和 JZL2 系列是起重和冶金用的三相異步電動機，JZ2是鼠籠式， JZL2 是

8、繞線式。?JD2 和 JDO2系列是防護式和封閉式多速異步電動機。?BJO2 系列是防爆式鼠籠異步電動機。?JPZ系列是旁磁式制動異步電動機。?JZZ 系列是錐形轉子制動異步電動機。?JZT 系列是電磁調速異步電動機。其他類型的異步電動機可參閱產品目錄。? 2 、異步電動機的額定值：異步電動機的額定值包含下列內容：（1）額定功率 PN電動機在額定運行時軸上輸出的機械功率，單位是kw。（2）額定電壓 UN額定運行狀態(tài)下加在定子繞組上的線電壓，單位為V。（3）額定電流 IN指電動機在定子繞組上加額定電壓、軸上輸出額定功率時，定子繞組中的線電流，單位為A。（4）額定頻率 f指我國規(guī)定工業(yè)用電的頻率是

9、50Hz。（5）額定轉速 n指電動機定子加額定頻率的額定電壓，且軸端輸出額定功率時電機的轉速，單位為r/min。（6）額定功率因數指電動機定子加額定負載時，定子邊的功率因數。四、異步電動機的工作原理三相異步電動機定子接三相電源后，電機內便形成圓形旋轉磁動勢，圓形旋轉磁密，設其方向為逆時針轉，如圖所示。若轉子不轉，轉子鼠籠導條與旋轉磁密有相對運動，導條中有感應電動勢e，方向由右手定則確定。由于轉子導條彼此在端部短路， 于是導條中有電流， 不考慮電動勢與電流的相位差時，電流方向同電動勢方向。這樣，導條就在磁場中受力f ，用左手定則確定受力方向，如圖第 5 頁所示。轉子受力，產生轉矩 T，為電磁轉矩

10、，方向與旋轉磁動勢同方向，轉子便在該方向上旋轉起來。轉子旋轉后，轉速為 n，只要 nn1（ n1 為旋轉磁動勢同步轉速），轉子導條與磁場仍有相對運動，產生與轉子不轉時相同方向的電動勢、電流及受力，電磁轉矩 T 仍舊為逆時針方向，轉子繼續(xù)旋轉，穩(wěn)定運行在 T=TL 情況下。5.2 、異步電動機的運行分析一、 三相異步電動機運行時的電磁關系 正常情況下，電機轉子總是旋轉的，但是為了分析問題的方便，在這里我們首先從轉子靜止出發(fā)進行分析。1. 轉差率定義：n1 n1 旋轉磁場的轉速 ( 同步轉速 ) n 轉s式中 nn1子的轉速當 0<n<n1 時, 即 0<s<1 時 , 電

11、機為電動運行狀態(tài) ( 電能機械能 ) 當 n>n 1 時, 即 0>s 時 , 電機為發(fā)電運行狀態(tài) ( 機械能電能 )當 n<0 時, 即 s >1 時, 電機為電磁制動運行狀態(tài) ( 機械能和電能熱能 )2. 分析 :(i 1a 的方向必與 i 2a 的方向相反 )(1) 電機運行狀態(tài) :n<n1 ,e 1 與 e2 同方向 ,i2a 與e2 同方向 ,i2aTe 與 n 同方向 ( 驅動性質 ),i1a與 i 2a 反向 i 1a 與 e1 反方向 , 因 i 1a 由 u1 產生 , 即 i 1a 與 u1 同方向 , 所以從電網吸收電能 .第 6 頁(2)

12、發(fā)電運行狀態(tài)若原動機使 n>n1 s 為負 e2 和 i 2a 反向 ( 與電機比 ) Te 反向 (T e 與 n 反方向)( 制動性質 ), 又因 i 2a 反向 i 1a 反向 i 1a 與 e1 同方向 ( 注 e1 未變 ) i 1ae1 為正輸出電能(3) 電磁制動運行狀態(tài)若 T1 驅動轉子以反方向旋轉 , 則切割方向同電動運行狀態(tài) e1,e 2,i 1a,i 2a,T e 同電機運行狀態(tài) , 因 Te 與 n1 同方向 , 但與 n 反方向 ( 制動性質 ), 所以 T1必須輸入機械功率 . 又因 e1 與 i 1a 反向 i 1a e 1 為負從電網吸收電功率 .3、 空

13、載運行時的磁動勢和磁場1）主磁通 0： 作用：傳遞能量的媒介作用；路徑：定子氣隙轉子氣隙定子。2）漏磁通 ： 不起傳遞能量的媒介作用，只起電抗壓降的作用；包括：槽部漏磁通、端部漏磁通和高次諧波。二、負載運行時的磁動勢和磁場1. 轉子電動勢的頻率： f 2 sf1 ；2.轉子繞組的感應電動勢：E2 S4.44 f 2 N 2 kw2sE2 ；3. 轉子繞組的電阻和漏抗：忽略集膚效應，認為 r 2 不變；x2S2 f 2 L22 sf1L2sx2 ；4. 轉子繞組的電流：第 7 頁正常運行時，轉子端電壓E 2 Ss E 2；U2=0， I 2r2 jsx2r2 jx 2 S有效值： I 2sE2；

14、( sx2 )r222* 結論：轉子電流 I 2 隨 S 的增加而增加。r25. 轉子繞組的功率因數：cos2r22( sx2 )2* 結論：轉子功率因數隨 S 的增加而減小。6. 轉子磁動勢的轉速： F2相對轉子速度： n260 f 260sf1sn1ppF2相對定子速度： n2n sn1nn1* F1 與 F2 相對靜止 。三、磁動勢平衡方程1. 磁動勢形式： F1 F2 F02.電流形式： I1I 0I1L四、三相感應電動機的電壓方程和等效電路1、電動勢平衡方程方程：U1E1I 1 (r1jx1 )0E 2SI 2 ( r2jx 2 S )E1I 0 (rmjx m )I 0 Z mZm

15、 的物理意義與變壓器的相同，但由于氣隙的存在，比變壓器的小。例：已知：一臺三相異步電動機，在額定轉速下運行，nN1470r / min ，電源頻率 f150Hz ，試求： 1）轉子電流頻率f 2 ；2）定子電流產生的旋轉磁動勢以什么速度切割定子？又以什么速度切割轉子？第 8 頁3）由轉子電流產生的轉子磁動勢以什么速度切割定子？又以什么速度切割轉子？2、等效電路（1）折算折算原則 ：保持 F2 不變，只要使等效前后轉子電流的大小和相位相等即可；等效前后轉子電路的功率和損耗相等。折算方法：I2E 2Ss E 2E 2E 2jxrjsxr21sr22 S22jx 2r 2 jx 2r 2ss* 附加

16、電阻 1 s r2 的物理意義：模擬轉軸上總的機械功率； s轉子方程為： U 2E 2 I 2 ( r2 jx 2 )1sU2 I2r2s（2）轉子繞組折算說明：原則和方法與變壓器相同。'm2 N 2kw2I 2電流折算：I 211w1I2kim N k電動勢折算： E2'N 1kw1E2ke E2N 2kw2電阻和電抗折算：r2'keki r2x2'ke ki x2（3）T 型等效電路折算后的基本方程組： U 1E1I 1 (r1jx1 )'''U 2E 2I 2 ( r2'jx 2' )U 2I21ss r2'

17、I 1I 2I 0第 9 頁E1E2E1I 0 (rmjx m )T 形等效電路I 1r1X1 r2X2 I 2I 0rm1 s r2'sU 1E1E2XmU 2分析：堵轉： n0, s1, 1s r2'0，相當于短路；s空載： nn1 , s0,1s r2'，相當于開路。s（4）近似等效電路與變壓器的近似等效電路相同，但須引入一修正系數C1x1C11，對于 40kW以上，可取 C1=1。* 注意：異步電動機的等效電路與變壓器的區(qū)別。五、 感應電動機的功率方程和轉矩方程1、功率平衡和轉矩平衡（1）功率平衡關系：能量轉換：電能機械能P 1PemPmecP2pCu1pFep

18、Cu2p+pmecad電源輸入功率： P1m1U 1 I1 cos 1第10頁定子銅損：pCu1m1 I 12 r1定子鐵損：pFem1I 02rm電磁功率：PemP1p Cu 1pFem1 I 22 r2s2轉子銅損：pCu 2m1I 2r2sPem總機械功率：PmecPempCu 22 1s(1s) Pemm1 I 2r2s輸出功率：P2Pmecp mecp ad可見：P2P1pP1( pCu 1pFepCu 2pmecpad )（2）轉矩平衡關系：P2Pmec ( pmec pad ) ，即 T2 Tem T02 n -機械角速度 rad/s ；60式中：Tem電磁轉矩（驅動）；T2負載

19、轉矩（制動）；T0空載轉矩（制動）；PmecPem2 nTem116015.3三相異步電動機的機械特性一、電磁轉矩的表達式Pemm1E2 ' I 2' cos 21. 物理表達式： Temn11260m1 4 .44 f 1 N 1kw1I 2' cos 24. 44 m 1 pN 1k w1=0 I 2' cos2f122pCTI 2' aCTI 2' cos2 (CT 為轉矩常數 )第11頁說明：上式 描述了電磁轉矩與主磁通、轉子有功電流的關系。2. 參數表達式：由簡化等效電路得'U 1： I 2r2' ) 2( r1(x1

20、x2' ) 2s'2r2'2 r 2'Pemm1 I 2sm1 pU 1 s可得： Tem2f1'212 f 1r 1r2(x1 x2' )2ps* 結論： Tem 與電源參數、電機參數和運行參數的關系 。二、轉矩 - 轉差率特性1. 轉矩特性：其他參數一定，Temf (s)分析：異步電動機轉差率s 在 01 之間，但實際上 s 在 0sm（臨界轉差率）時，dTem 0 穩(wěn)定； s 在 1sm之間， dTem 0 不穩(wěn)定； dTem 0 ，s=sm，處于dsdsds臨界狀態(tài)。電磁制動狀態(tài)電動機狀態(tài)發(fā)電機狀態(tài)TemTNTmaxTst+S=1Sm S

21、N 0- Tmax第12頁2. 三個特征轉矩額定轉矩 TN：額定負載時PN9.55PN103 ()TNnNN mN* 注：PN的單位為。kW最大電磁轉矩 Tmax：Tmaxm1 pU 12m1 pU12r12x2 ) 2 4 f1 (x1x2 )4 f1 r1(x1smr2r2r12x2 ) 2x1x2(x1特點： Tmax與U 12 成正比；而 Sm與 U 12 無關； Tmax與轉子電阻無關；而Sm與轉子電阻有關； f 1 一定時， x1x2 越大， T max越小。Tmax一般為 1.6 2.5 ，越大，過載 過載能力（最大轉矩倍數） kMTN能力越強。起動轉矩 Tstn=0, S=1

22、，得 Tstm1 pU12 r22 f1 ( r1r2 ) 2( x1x2 )2 當轉子回路電阻為： r2rstx1x2時，起動轉矩達到最大電磁轉矩。起動轉矩倍數 ： kstTst， kst ， Tst ，起動能力強。TNJO 2： 1.0 1.8 ；Y：1.4 2.2 ；特殊電機： 4.0 以上。3、歸一化轉矩 - 轉差率表達式Tem2Tmaxsmsssm第13頁此表達式主要用于求機械特性曲線。5.4感應電動機的工作特性一、定義：指在額定電壓和頻率下，電動機的轉速n(s) 、輸出轉矩 T2 、定子電流 I 1、功率因數 cos1、效率 與輸出功率 P2 之間的關系。二、轉速特性n f ( P

23、2 )或 s f ( P2 )由 Pcu2Cu 2'' 2em 得 s= Pm1 r2 I 2= s Pm1E2' I 2'cos 2Pemn f ( P2 ) 是一條稍向下傾斜的曲線。三、輸出轉矩特性T2f (P2 )異步電動機的輸出轉矩：T2P2P22 n60T2f (P2 ) 是一條過原點稍向上翹的曲線。四、定子電流特性I 1f (P2 )由I1I0(I2) 知，空載時： I 20,I1I 0，很??；負載時， P2 增加， I 2' 也增加， I 1 也增加。五、定子功率因數特性cos 1f (P2 )空載： cos 1 很??；負載時，隨P2 ，

24、cos 1 。六、效率特性f ( P2 )第14頁P2P根據 =1P1P2P空載時， P2=0，=0；負載時，隨著 P2 的增加， 也增加， 當負載增大到可變損耗與不變損耗相等時， 最大；負載繼續(xù)增大，銅損增加很快，反而下降。* 說明：電機在額定負載附近的 cos 1 和 較高，希望在 PN 附近運行。sI1T2cos 1P2異步電動機工作特性圖5.5三相異步電動機參數的測定一、短路 ( 堵轉 ) 實驗短路試驗又叫堵轉試驗， 即把繞線式異步電機的轉子繞組短路，并把轉子卡住，不使其旋轉，鼠籠式電機轉子本身已短路。實驗過程 : 從 0.4U1 開始 , 逐漸降低電壓。記錄定子繞組加的端電壓、定子電

25、流和定子輸入功率。 試驗時，還應量測定子繞組每相電阻的大小。根據試驗的數據，畫出異步電動機的短路特性。根據測得的數據，可以算出短路阻抗、短路電阻和短路電抗。第15頁二、空載實驗實驗目的 ：測勵磁阻抗、機械損耗pm 、鐵心損耗 pFe。試驗過程 ：轉軸上不加任何負載， 即電動機處于空載運行， 把定子繞組接到額定頻率的三相對稱電源上，當電源電壓為額定值時，讓電動機運行一段時間，使其機械損耗達到穩(wěn)定值。 用調壓器改變加在電動機定子繞組上的電壓，使其從（ 1.1 1.3 ）U1 開始，逐漸降低電壓 ，直到電動機的轉速發(fā)生明顯的變化為止。記錄電動機的端電壓、空載電流、空載功率 P。和轉速 n ，并畫成曲

26、線。5.6三相異步電動機的起動，制動和調速一、 三相異步電動機的起動（一）基本概念1. 起動定義：電動機接到電源上，從靜止狀態(tài)到穩(wěn)定運行狀態(tài)的過程；2. 起動電流： n=0,S=1 時的電流。U 1U 1I stZk(r1 r2 )2( x1 x2 ) 2第16頁起動電流倍數： k iI st5 7I N2r2Pem( st )m1I stsm123. 起動轉矩： n=0，s=1 時的電磁轉矩。 TstI st r21114. 起動電流大的原因：此時處于短路。5. 起動轉矩不大的原因： 1）m 減少；使 Tst 不大。2） cos2 減小；6. 起動要求：起動電流盡量小，以減小對電網的沖擊；起

27、動轉矩盡量大，以縮短起動時間；起動設備簡單，可靠。（二）鼠籠式異步電動機的起動1. 直接起動優(yōu)點：設備簡單，操作方便；缺點：起動電流大，須足夠大的電源；適用條件：小容量電動機帶輕載的情況起動。* 如何判斷是否能起動 ：起動電流；起動轉矩；二者必須同時滿足。一般地說，容量在 7.5kw 以下的小容量鼠籠式異步電動機都可直接起動。2. 降壓起動如果電源容量不夠大， 可采用降壓起動。 即起動時， 降低加在電動機定子繞組電壓，起動時電壓小于額定電壓， 待電動機轉速上升到一定數值后， 再使電動機承受額定電壓，可限制起動電流。第17頁* 適用：容量大于 20kW并帶輕載的情況。 定子回路串電抗器起動1I

28、st； Tst1I stk2 Tstk式中： k 為電動機端電壓之比，且k>1。用Y-起動適用條件：正常工作時定子繞組三角形接法且三相繞組首尾六個端子全部引出來的電動機才能采用。I stY1I st；TstY1Tst33 自耦補償器（自耦變壓器）起動第18頁1；1I stk 2 I stTstk 2 Tst優(yōu)點：一般有三個抽頭，有不同的選者。缺點：設備費用較高。* 比較三種起動方法的優(yōu)缺點。（三）、繞線式異步電動機的起動轉子：一般均接成 Y 形，正常三相繞組通過滑環(huán)短接， 若轉子繞組直接短接情況下起動，與鼠籠一樣， Ist 大， Tst 不大。1. 在轉子回路串起動變阻器起動在轉子回路中

29、串入多級對稱電阻， 起動時，隨著轉速的升高， 逐級切除起動電阻。一般取最大加速轉矩 T1=(0.7 0.85)T m，切換轉矩 T2=(1.1 1.2)T N。 優(yōu)點：只要在轉子回路串入適當的電阻，既可減少起動電流，又可增加起動轉矩。第19頁適用條件：電動機在重載情況下的起動場合。2. 在轉子回路串接頻敏變阻器起動頻敏變阻器是一鐵損耗很大的三相電抗器， 在起動過程中， 能自動、無級的減小電阻保持轉矩近似不變，使起動過程平穩(wěn)、迅速。結構簡單，運行可靠，維護方便，應用廣泛。（四）深槽和雙籠感應電動機說明：主要利用 集膚效應（趨膚效應）原理工作，即起動過程自動改變轉子電阻。1、深槽式異步電動機結構：

30、定子：與普通鼠籠電動機一樣；h轉子：槽深而窄 ,10 12工作原理：同雙鼠籠式異步電動機。* 雙籠型異步電動機的起動性能比深槽式好， 但深槽式結構簡單， 制造成本低。二者共同的缺點是功率因數和過載能力低。第20頁2、雙鼠籠式異步電動機結構定子：與普通鼠籠電動機一樣；轉子：有兩套鼠籠上層籠：大，黃銅或青銅，截面小，r 2 上大起動籠下層籠：小，紫銅，截面大， r 2 下小工作籠漏磁通分布情況：由于縫隙的存在，下>上，即 x2 下>x2 上。運行原理起動時， s=1，f 2 最大，轉子漏抗 x2 大，電流分布取決于x2，x2 下>x2 上，轉子電流集中于上籠（趨膚效應）- 起動籠

31、起主要作用，又 r 2 上大 cos2 Tst ；正常運行： sN=0.01 0.06 ，很小 f 2S 很小 x2 很小電流取決于r 2，r 2 下小電流分布在下籠，此時漏抗 x2 小， cos 2 Tem 優(yōu)缺點 優(yōu)點：較大的 Tst 和較小 Ist ；缺點：漏抗較大，其功率因數、 最大轉矩和過載能力較普通的籠型電動機小。二、三相異步電動機的制動當電磁轉矩和轉速的方向相反時， 電動機處于制動狀態(tài)， 根據轉矩和轉速的不同情況，又可分為：回饋制動、反接制動、到拉反轉及能耗制動等。1、能耗制動：三相異步電動機處于電動運行狀態(tài)的轉速為 n , 如果突然切斷三相交流電源，同時把直流電通入它的定子繞組

32、，結果，電源切換后的瞬間，三相異步電動機內形成了一個不旋轉的空間固定磁動勢， 它相對于旋轉的轉子來說變成了一個旋轉磁動勢 , 旋轉方向為順時針，轉速大小為 n 。轉子繞組則感應電動勢，產生電流；進而轉子受到電磁轉矩 T 。第21頁顯然 T 與 n 反方向，電動機處于制動運行狀態(tài)，T 為制動性的阻轉矩。轉速n0 時，磁通勢與轉子相對靜止，T0，減速過程才完全終止。系統(tǒng)原來貯存的動能主要被電動機轉換為電能消耗在轉子回路中，故稱之為能耗制動。2、反接制動：處于正向電動運行的三相繞線式異步電動機， 當改變三相電源的相序時， 電動機便進入了反接制動過程。反接制動過程中，電動機電源相序為負序， （b）圖為

33、拖動反抗性恒轉矩負載，反接制動的同時轉子回路串入較大電阻時的反接制動機械特性。 電動機的運行點從 A BC ，到 C 點后，可以準確停車。如果電動機拖動負載轉矩較小的反抗性恒轉矩或拖動位能性恒轉矩負載運行，如果進行反接制動停車， 則必須在降速到 n 0 時切斷電源并停車， 否則電第22頁動機將會反向起動。 三相異步電動機反接制動停車比能耗制動停車速度快， 但能量損失較大。一些頻繁正、反轉的生產機械，為了迅速改變轉向，提高生產率，經常采用反接制動停車接著反向起動的方法。3、倒拉反轉運行 :拖動位能性恒轉矩負載運行的三相繞線式異步電動機， 若在轉子回路內串入一定值的電阻， 電動機轉速可以降低。 如

34、果所串的電阻超過某一數值則會使電動機反轉，稱之為倒拉反轉制動運行狀態(tài)。倒拉反轉制動運行是轉差率 s 1 的一種穩(wěn)態(tài)，其功率關系與反接制動過程一樣，電磁功率 0，機械功率 0。但是倒拉反轉運行時負載向電動機送入的機械功率是靠著負載貯存的位能的減少，是位能性負載倒過來拉著電動機反轉。4、回饋制動運行：回饋制動運行分為正向回饋制動運行和反向回饋制動運行。（1）正向回饋制動運行：通過將一部分機械能轉換為電能并回饋回電源的現象。電動機運行在第 II 象限 B-C 段機械特性上時， n 0,T 0。轉子邊送過來的電磁功率， 除了定子繞組上銅耗外， 其余的回饋給電源了。 這時的三相異步電動機實際上是一臺發(fā)電

35、機。第23頁（ 2）反向回饋制動運行：當三相異步電動機拖動位能性恒轉矩負載， 電源為負相序 （A、 C、 B ）時，電動機運行于第 IV 象限，如圖中的 B 點，電磁轉矩 T0，轉速 n 0, 稱為反向回饋制動運行。起重機高速下放重物時， 經常采用反向回饋制動運行方式。 若負載大小不變，轉子回路串入電阻后，轉速絕對值加大，如圖中的 C點；串入電阻越大，轉速絕對值越高。反向回饋制動運行時， 電動機是一臺發(fā)電機， 它把從負載位能減少而輸入的機械功率轉變?yōu)殡姽β剩?然后回送給電網。 從節(jié)能的觀點看問題， 反向回饋制動第24頁下放重物比能耗制動下放重物要好。三、三相異步電動機的調速1.異步電動機特點：

36、結構簡單，價格便宜，運行可靠，維護方便。2.轉速公式： n (1 S) n160 f1 (1 S)p3.調速方法：變極調速；變頻調速；改變轉差率S 調速。4.調速性能：調速范圍；調速的穩(wěn)定性；調速的平滑性；調速的經濟性。（一）變極調速基本思路：可以采用兩套繞組， 但為了提高材料的利用率， 一般采用單繞組變極，即通過改變一套繞組的連接方式而得到不同極對數的磁動勢， 以實現變極調速。1. 變極原理SNSNa1x1a2x2A X2p=4NSa1x1a2x2AX2p=22. 變極繞組的連接方法：第25頁 YY(2pp) ；順串 Y反串 Y（2pp）；YY(2pp) 。說明：變極前后，三相繞組的相序發(fā)生

37、改變，為保證電動機的轉向不變，須對調定子兩相繞組的出線端。3. 變極前后轉矩和功率的變化設定子繞組相電壓為 U X ，相電流為 I1 ，則輸出功率為 p23U X I 1 cos變極前后兩種極對數下，、 cos不變，并近似認為 PPP ，則em21得：PemUXI1U XI 1 pTemn11YYY(2p p) ；Y 接時繞組相電流為： I ；YY接時繞組相電流為： 2I ；則變極前后電磁轉矩之比為： TYU X I (2 p)1TYYU X (2I ) p結論：此種變極連接方法適用于恒轉矩負載變極調速。 YY(2pp) ；同步角速度之比：p12 p2YY接相電壓為： 3U X，相電流為： I ；YY接相電壓為： U X ，相電流為： 2I ，則兩種極對數下輸出功率之比為：P2T3U X I 2 p1366P2YYTYY YYU X 2Ip20.82結論：此種變極連接方法適用于恒功率負載變極調速。* 說明：變極調速方法簡單、運行可靠、機械特性較硬，但只能實現有極調速。單繞組三速電機繞組接法已經相當復雜，故變極調速不適宜超過三種速度。（二）變頻調速1. 概述第26頁異步電動機的轉速：n60 f1S(1 ) ；當轉差率 S 變化不大時， n 近似正比p于頻率 f1 ，可見改變電源頻率就可改變異步電動機的轉速。單調頻， U1 不變， f1 m Tem (Tmax )