第5章異步電機(jī)

1、第第5章章 異步電機(jī)異步電機(jī) 河北科技大學(xué)河北科技大學(xué)電氣教研室電氣教研室 安國(guó)慶安國(guó)慶電機(jī)學(xué)電機(jī)學(xué)5.1 異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)n5.1.1 5.1.1 異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 三相異步電動(dòng)機(jī)主要由三相異步電動(dòng)機(jī)主要由定子定子和和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子兩大部分組成為了保證轉(zhuǎn)子能在定子兩大部分組成為了保證轉(zhuǎn)子能在定子內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，定、轉(zhuǎn)子之間必須有一內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，定、轉(zhuǎn)子之間必須有一定的間隙，稱為定的間隙，稱為氣隙氣隙。 籠型三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)下面是它主要部件的拆分圖。下面是它主要部件的拆分圖。1 1、按相數(shù)分：?jiǎn)蜗?、三相按相?shù)分：?jiǎn)蜗?、三? 2、按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：鼠籠式

2、、繞線式、按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：鼠籠式、繞線式1定子 ：機(jī)座、定子鐵心、定子繞組n機(jī)座：機(jī)座： 中小型異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)座中小型異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)座一般都采用鑄鐵鑄成，小一般都采用鑄鐵鑄成，小機(jī)座也有用鋁合金鑄成的。機(jī)座也有用鋁合金鑄成的。大型異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)座大大型異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)座大多采用鋼板焊接而成。機(jī)多采用鋼板焊接而成。機(jī)座上設(shè)有接線盒，用以連座上設(shè)有接線盒，用以連接繞組引線和接入電源。接繞組引線和接入電源。為了便于搬運(yùn)，在機(jī)座上為了便于搬運(yùn)，在機(jī)座上面還裝有吊環(huán)。面還裝有吊環(huán)。定子鐵芯由由0.5mm0.5mm厚厚硅鋼片疊壓而成硅鋼片疊壓而成定子鐵心為定子的導(dǎo)磁部分定子鐵心為定子的導(dǎo)磁部分定子繞組放在定子

3、鐵心內(nèi)圓槽內(nèi)放在定子鐵心內(nèi)圓槽內(nèi)為定子的導(dǎo)電部分為定子的導(dǎo)電部分（感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、流過電流）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、流過電流）2轉(zhuǎn)子：鐵芯、繞組和轉(zhuǎn)軸1 1、轉(zhuǎn)子鐵心：由硅鋼片疊成，也是磁路的一部分。、轉(zhuǎn)子鐵心：由硅鋼片疊成，也是磁路的一部分。 在轉(zhuǎn)子鐵芯每個(gè)槽中放置導(dǎo)體或繞組在轉(zhuǎn)子鐵芯每個(gè)槽中放置導(dǎo)體或繞組轉(zhuǎn)子繞組1 1）鼠籠式轉(zhuǎn)子：）鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心的每個(gè)槽內(nèi)插入一根裸導(dǎo)的每個(gè)槽內(nèi)插入一根裸導(dǎo)條，形成一個(gè)多相對(duì)稱短條，形成一個(gè)多相對(duì)稱短路繞組。路繞組。2 2）繞線式轉(zhuǎn)子：）繞線式轉(zhuǎn)子：對(duì)稱三相繞組，對(duì)稱三相繞組，一般接成星型。將三個(gè)出線端分一般接成星型。將三個(gè)出線端分別接到轉(zhuǎn)軸上三個(gè)滑環(huán)上，再

4、通別接到轉(zhuǎn)軸上三個(gè)滑環(huán)上，再通過電刷引出電流。過電刷引出電流。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸氣隙 異步電動(dòng)機(jī)的氣隙是均勻的。異步電動(dòng)機(jī)的氣隙是均勻的。 在中、小型電機(jī)中，氣隙一般為在中、小型電機(jī)中，氣隙一般為0.2-1.50.2-1.5毫米。毫米。氣隙大小對(duì)電機(jī)性能有很大的影響。氣隙大小對(duì)電機(jī)性能有很大的影響。氣隙大：磁阻大，勵(lì)磁電流大，氣隙大：磁阻大，勵(lì)磁電流大，功率因數(shù)低氣隙小：按加工可能功率因數(shù)低氣隙?。喊醇庸た赡芗皺C(jī)械安全所限制。及機(jī)械安全所限制。5.1.2 三相異步電機(jī)的工作原理三相異步電機(jī)的工作原理U2U1W2V1W1V21nn1 1、電生磁、電生磁：三相對(duì)稱繞組通三相對(duì)稱繞組通往三相對(duì)稱電流產(chǎn)生圓形旋

5、轉(zhuǎn)往三相對(duì)稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。磁場(chǎng)。2 2、磁生電、磁生電：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流。3 3、電磁力、電磁力：轉(zhuǎn)子載流（有功轉(zhuǎn)子載流（有功分量電流）體在磁場(chǎng)作用下受分量電流）體在磁場(chǎng)作用下受電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。為機(jī)械能。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速pfns160旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的電源頻率一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的電源頻率50Hz,50Hz,若該電動(dòng)機(jī)是四極電機(jī)，即電動(dòng)機(jī)的極若該電動(dòng)機(jī)是四極電機(jī)，即電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)對(duì)數(shù)=2=2，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)

6、的同步轉(zhuǎn)速 pfns160 250601500 r/min 電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速應(yīng)略小于電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速應(yīng)略小于n ns s5.1.3 異步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)異步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)n轉(zhuǎn)差率是異步電動(dòng)機(jī)的重要參數(shù)之一，在轉(zhuǎn)差率是異步電動(dòng)機(jī)的重要參數(shù)之一，在分析異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)非常有用。分析異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)非常有用。當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率約為轉(zhuǎn)差率約為2%2%5%5%。 sssnnnnns定義轉(zhuǎn)差率定義轉(zhuǎn)差率通常用百分?jǐn)?shù)表示轉(zhuǎn)差率通常用百分?jǐn)?shù)表示轉(zhuǎn)差率 %100ssnnnssnsn)1 ( 計(jì)算實(shí)例見計(jì)算實(shí)例見P159例例5-15.1.3 異步電

7、機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)異步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)%100ssnnns5.1.4 異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和額定值異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和額定值型號(hào)實(shí)例：Y132S1-2三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)座中心高機(jī)座中心高機(jī)座號(hào)長(zhǎng)短代號(hào)機(jī)座號(hào)長(zhǎng)短代號(hào)鐵心長(zhǎng)短代號(hào)鐵心長(zhǎng)短代號(hào)極數(shù)極數(shù)異步電機(jī)的額定值額定功率額定功率PN（W，kW）輸出的機(jī)械功率輸出的機(jī)械功率定子額定電壓定子額定電壓U1N（V，kV）線電壓值線電壓值定子額定電流定子額定電流I1N（A，kA）線電流值線電流值額定頻率額定頻率fN（Hz）我國(guó)我國(guó)50Hz額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN（r/min)額定功率因數(shù)額定功率因數(shù)cosN額定效率額定效率NNNNNNIUPcos3電動(dòng)機(jī)：三相

8、異步電動(dòng)機(jī)的接法三相異步電動(dòng)機(jī)的接法 (a) 星形接法 ( b)三角形接法U1 V1 W1U2 V2 W2U1 V1 W1W2 U2 V2U1 V1 W1U2 V2 W2首端首端尾端尾端5.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本方程、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本方程、等效電路和相量圖等效電路和相量圖n5.2.1 轉(zhuǎn)子繞組開路時(shí)的繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組開路時(shí)的繞線式異步電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)子繞組開路，沒有電流通過，因此轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子繞組開路，沒有電流通過，因此轉(zhuǎn)子是靜止不動(dòng)的，此時(shí)的異步電動(dòng)機(jī)和變壓子是靜止不動(dòng)的，此時(shí)的異步電動(dòng)機(jī)和變壓器空載運(yùn)行是相似的。異步電動(dòng)機(jī)的定子繞器空載運(yùn)行是相似的。異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組相當(dāng)于變壓器的一次繞

9、組，而異步電動(dòng)機(jī)組相當(dāng)于變壓器的一次繞組，而異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于變壓器的二次繞組。的轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于變壓器的二次繞組。 1. 主磁通與定子漏磁通主磁通與定子漏磁通 主磁通主磁通同時(shí)交鏈定、轉(zhuǎn)子繞組，其路同時(shí)交鏈定、轉(zhuǎn)子繞組，其路徑為：定子鐵心徑為：定子鐵心氣隙氣隙轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心氣隙氣隙定子鐵心。主磁通起傳遞能量的作用。定子鐵心。主磁通起傳遞能量的作用。漏磁通包括：槽漏磁通、端部漏磁通和諧波漏磁通 除了主磁通以外的磁通稱為除了主磁通以外的磁通稱為漏磁通漏磁通，它包，它包括槽漏磁通、端漏磁通和高次諧波磁通。括槽漏磁通、端漏磁通和高次諧波磁通。漏磁通只起電抗壓降作用。漏磁通只起電抗壓降作用。

10、2. 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(拿單相分析拿單相分析) 轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)，主磁通以同步轉(zhuǎn)速切割定子和轉(zhuǎn)子繞組，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，可表示為： 同樣，漏磁通也在繞組中感應(yīng)漏電動(dòng)勢(shì)，與變壓器類似，漏電動(dòng)勢(shì)用漏抗壓降來表示，有： 2220EjI x =03. 勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流n在定子、轉(zhuǎn)子鐵心中產(chǎn)生在定子、轉(zhuǎn)子鐵心中產(chǎn)生磁滯磁滯和和渦流渦流損耗，損耗，即即鐵耗鐵耗。n和變壓器類似，和變壓器類似，勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流也由也由鐵耗電流鐵耗電流和和磁化電流磁化電流兩個(gè)分量組成。兩個(gè)分量組成。n鐵耗電流鐵耗電流提供鐵耗，是提供鐵耗，是有功分量有功分量；磁化電磁化電流流建立磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生磁通，是建立磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生磁通，是無功分量無功分量；

11、4. 電壓方程式和相量圖電壓方程式和相量圖向量圖見書向量圖見書P166P166圖圖5-135-135. 等效電路等效電路n與三相變壓器空載運(yùn)行時(shí)類似，空載電流即為勵(lì)磁電流同樣定義：5.2.2 轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)的異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)的異步電動(dòng)機(jī)n把繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)的三相轉(zhuǎn)子繞把繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)的三相轉(zhuǎn)子繞組短路起來，并且將轉(zhuǎn)子堵住不轉(zhuǎn)組短路起來，并且將轉(zhuǎn)子堵住不轉(zhuǎn) 。與轉(zhuǎn)子開路時(shí)運(yùn)行情況：與轉(zhuǎn)子開路時(shí)運(yùn)行情況：相同之處相同之處：轉(zhuǎn)子都不轉(zhuǎn)，：轉(zhuǎn)子都不轉(zhuǎn)，n=0n=0；不同之處不同之處：轉(zhuǎn)子繞組流有電流；：轉(zhuǎn)子繞組流有電流；主磁通主磁通n定子中的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)會(huì)在轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電定子中的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

12、會(huì)在轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)便產(chǎn)生三相對(duì)稱電流，轉(zhuǎn)子也要產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)勢(shì)便產(chǎn)生三相對(duì)稱電流，轉(zhuǎn)子也要產(chǎn)生轉(zhuǎn)子基波磁動(dòng)勢(shì)子基波磁動(dòng)勢(shì)F2F2。因此定、轉(zhuǎn)子基波旋轉(zhuǎn)磁。因此定、轉(zhuǎn)子基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)動(dòng)勢(shì)F1F1和和F2F2共同作用合成主磁通共同作用合成主磁通FmFm。 n因?yàn)檗D(zhuǎn)子堵住不轉(zhuǎn)時(shí)，因?yàn)檗D(zhuǎn)子堵住不轉(zhuǎn)時(shí)，F(xiàn)1F1和和F2F2沿氣隙圓周同沿氣隙圓周同轉(zhuǎn)向、同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，定、轉(zhuǎn)子電流的頻率是轉(zhuǎn)向、同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，定、轉(zhuǎn)子電流的頻率是相同的。相同的。 漏磁通：n轉(zhuǎn)子繞組短路時(shí)，也要產(chǎn)生轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組短路時(shí)，也要產(chǎn)生轉(zhuǎn)子繞組漏磁通，它也是由前述三種漏磁通漏磁通，它也是由前述三種漏磁通（轉(zhuǎn)子槽漏磁通、轉(zhuǎn)子端部漏磁通和

13、轉(zhuǎn)子槽漏磁通、轉(zhuǎn)子端部漏磁通和諧波漏磁通諧波漏磁通）所組成。）所組成。磁動(dòng)勢(shì)平衡分析：nF1F2Fm F1Fm （-F2）物理意義： 轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)F2F2與定子磁動(dòng)勢(shì)與定子磁動(dòng)勢(shì)F1F1作用在同一條磁路作用在同一條磁路上，它傾向于改變主磁通，破壞定子側(cè)的電壓平上，它傾向于改變主磁通，破壞定子側(cè)的電壓平衡關(guān)系。此時(shí)，定子側(cè)會(huì)自動(dòng)增加一個(gè)電流分量，衡關(guān)系。此時(shí)，定子側(cè)會(huì)自動(dòng)增加一個(gè)電流分量，用以產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)來抵消轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)的作用。用以產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)來抵消轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)的作用。 電流平衡方程式電流平衡方程式mwwwIpkNmIpkNmIpkNm111222211119 . 029 . 029 . 02

14、mwwIIkNmkNmI21112221電壓平衡方程式電壓平衡方程式 為了得到一個(gè)統(tǒng)一的等效電路，也可以類比變壓器，將為了得到一個(gè)統(tǒng)一的等效電路，也可以類比變壓器，將定轉(zhuǎn)子回路進(jìn)行繞組歸算定轉(zhuǎn)子回路進(jìn)行繞組歸算轉(zhuǎn)子繞組的歸算轉(zhuǎn)子繞組的歸算 歸算原則：歸算原則：歸算前后異步電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)歸算前后異步電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系、功率關(guān)系保持不變。系、功率關(guān)系保持不變。將轉(zhuǎn)子側(cè)折算到定子側(cè)將轉(zhuǎn)子側(cè)折算到定子側(cè)：把實(shí)際相數(shù)為把實(shí)際相數(shù)為m m2 2，每相串聯(lián)匝數(shù)為，每相串聯(lián)匝數(shù)為N N2 2，繞，繞組系數(shù)為組系數(shù)為kwkw2 2的轉(zhuǎn)子抽出來，換上一個(gè)相數(shù)的轉(zhuǎn)子抽出來，換上一個(gè)相數(shù)為為m m1 1，每相串聯(lián)匝數(shù)為

15、，每相串聯(lián)匝數(shù)為N N1 1，繞組系數(shù)為，繞組系數(shù)為kwkw1 1的的新轉(zhuǎn)子。新轉(zhuǎn)子。 （1）轉(zhuǎn)子電流的歸算 n根據(jù)歸算前后轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)保持不變 pIkNmpIkNmww222221119 . 029 . 02iwwkIIkNmkNmI22111222222211122wwikNmkNmIIk電流比電流比mwwIIkNmkNmI21112221mIII21（2）轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)的歸算 n歸算前后主磁通不變 所以2211wwekNkNk （3）轉(zhuǎn)子電阻的歸算 n根據(jù)歸算前后轉(zhuǎn)子繞組的銅損耗不變 22211122wwikNmkNmIIk2211wwekNkNk （4）轉(zhuǎn)子漏電抗的歸算 n根據(jù)歸算前后轉(zhuǎn)子繞

16、組的無功損耗不變 22211122wwikNmkNmIIk2211wwekNkNk （5）轉(zhuǎn)子漏阻抗和漏阻抗角的歸算歸算前后轉(zhuǎn)子側(cè)的功率因數(shù)沒有改變 繞組歸算后的基本方程式繞組歸算后的基本方程式等效電路5.2.3 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的異步電動(dòng)機(jī)n 1. 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)對(duì)轉(zhuǎn)子各物理量的影響轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)對(duì)轉(zhuǎn)子各物理量的影響 當(dāng)轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速 旋轉(zhuǎn)后，電機(jī)主磁通仍以同步轉(zhuǎn)速切割定子繞組，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，所以定子回路電動(dòng)勢(shì)平衡方程不變。而轉(zhuǎn)子繞組以相對(duì)速度 切割主磁通，所以轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率、大小及漏抗都將發(fā)生變化。 sssnnnn （1 1）轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)）轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)126060sfspnnpfS（

17、2）轉(zhuǎn)子漏電抗和轉(zhuǎn)子電阻n轉(zhuǎn)子電阻R2與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的大小無關(guān)，即為常數(shù) （3）轉(zhuǎn)子電流（4）轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)2. 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)snpfn1160定子磁場(chǎng)相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速nnsnpsfpfn111226060轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)速兩磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速都是ns，總相對(duì)靜止幾個(gè)速度的計(jì)算實(shí)例見書P172例5-2轉(zhuǎn)子頻率的歸算2221RssRsR轉(zhuǎn)子回路電壓方程的繞組歸算繞組折算前：繞組折算后：頻率和繞組都折算好的電路mmmmIIIjXRIEEEXjsRIEjXRIEU21121222211111)()(異步電機(jī)的T型等效電路mmmmIIIjXRIEE

18、EXjsRIEjXRIEU21121222211111)()(異步電機(jī)向量圖mmmmIIIjXRIEEEXjsRIEjXRIEU21121222211111)()(T型等效電路的計(jì)算實(shí)例見書P177例5-3近似的等效電路將勵(lì)磁支路移動(dòng)到輸入端為修正系數(shù)mmmjXRjXRZZ11111近似的等效電路mmmjXRjXRZZ11111實(shí)際的異步電機(jī)簡(jiǎn)化的等效電路大型的異步電機(jī)書書P175圖圖5-25有錯(cuò)有錯(cuò)5.3 籠型轉(zhuǎn)子的極數(shù)和相數(shù)籠型轉(zhuǎn)子的極數(shù)和相數(shù) 籠型轉(zhuǎn)子由兩個(gè)端環(huán)并聯(lián)了許多導(dǎo)條籠型轉(zhuǎn)子由兩個(gè)端環(huán)并聯(lián)了許多導(dǎo)條n極數(shù)：總是與感生它的氣隙磁場(chǎng)的極數(shù)相同極數(shù)：總是與感生它的氣隙磁場(chǎng)的極數(shù)相同 n

19、相數(shù)：籠型轉(zhuǎn)子的相數(shù)，取決于一對(duì)極下有多少根相數(shù)：籠型轉(zhuǎn)子的相數(shù)，取決于一對(duì)極下有多少根不同相位的導(dǎo)條。不同相位的導(dǎo)條。 pQm22若pQ2整數(shù)各個(gè)導(dǎo)條中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相位均不相同，有多少根導(dǎo)條就有多少相 22Qm 5.4 異步電動(dòng)機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程異步電動(dòng)機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程n5.4.1 異步電動(dòng)機(jī)的功率方程異步電動(dòng)機(jī)的功率方程1R1X2R2X21Rss1U1I0I2ImRmX1cupFep2cup1PeP P異步電動(dòng)機(jī)各種功率計(jì)算公式11111cosIUmP 1)輸入功率輸入功率2)定子繞組的銅耗定子繞組的銅耗12111RImpCu3)鐵耗鐵耗mmFeRImp214)電磁功率電磁功率F

20、ecueppPp115)轉(zhuǎn)子銅耗轉(zhuǎn)子銅耗22212RImpuCsRImIEmPe22212221cos6)總機(jī)械功率總機(jī)械功率異步電動(dòng)機(jī)各種功率計(jì)算公式用電磁功率表示時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組銅損耗總機(jī)械功率也可改寫成 eeuCPsPsPp)1 (2將電磁功率按比例分配異步電機(jī)總的功率方程異步電動(dòng)機(jī)功率流程圖異步電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算實(shí)例見書P179例5-45.4.2 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩方程異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩方程02TTTeppT0=0pPTe22PT02pPP 602 n其中=機(jī)械角速度5.4.3 異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩兩邊同除以電磁轉(zhuǎn)矩兩邊同除以電磁轉(zhuǎn)矩TeePsP)1 ( ss )1 ( 602

21、ssn 其中同步角速度sessePnsRImsnRssImnPPT60260)1 (2)1 (602222122215.5 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定感應(yīng)電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定n異步電機(jī)參數(shù)有兩種：異步電機(jī)參數(shù)有兩種：勵(lì)磁參數(shù)勵(lì)磁參數(shù)和和短路參數(shù)短路參數(shù)勵(lì)磁參數(shù)：勵(lì)磁參數(shù)：Rm、Xm、Zm，需空載試驗(yàn)測(cè)定需空載試驗(yàn)測(cè)定短路參數(shù)：短路參數(shù)：Rk、 Xk、 Zk，短路試驗(yàn)測(cè)定短路試驗(yàn)測(cè)定21RR21XX21ZZ5.5.1 空載試驗(yàn)空載試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康脑囼?yàn)?zāi)康模簻y(cè)定勵(lì)磁電阻測(cè)定勵(lì)磁電阻R Rm m、勵(lì)磁電抗、勵(lì)磁電抗X Xm m、鐵耗、鐵耗p pFeFe、機(jī)械損耗、機(jī)械損耗p p試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法：試驗(yàn)時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)軸空載

22、，用三相調(diào)壓器使定子端電壓試驗(yàn)時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)軸空載，用三相調(diào)壓器使定子端電壓(1.1(1.11.3)1.3)U UN N開始，逐漸降低電壓，直到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速開始，逐漸降低電壓，直到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生明顯下降，空載電流明顯回升為止。在這個(gè)過程發(fā)生明顯下降，空載電流明顯回升為止。在這個(gè)過程中，記錄電動(dòng)機(jī)的端電壓中，記錄電動(dòng)機(jī)的端電壓U U1 1、空載電流、空載電流I I0 0、空載損耗、空載損耗p p0 0、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速n n。空載特性曲線由于空載運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子電流小，轉(zhuǎn)由于空載運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子電流小，轉(zhuǎn)子銅耗可以忽略不計(jì)。在這種情子銅耗可以忽略不計(jì)。在這種情況下況下:ppRImPFe1210110 ppRImPFe12

23、10110定義10P為鐵耗和機(jī)械損耗之和現(xiàn)想辦法把鐵耗和機(jī)械損耗分離！10P=機(jī)械損耗的求法 n在在p10的兩項(xiàng)損耗中，機(jī)械的兩項(xiàng)損耗中，機(jī)械損耗損耗p與電壓與電壓U1無關(guān)，在電無關(guān)，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化不大時(shí)，可以動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化不大時(shí)，可以認(rèn)為是常數(shù)。認(rèn)為是常數(shù)。pFe可以近似可以近似認(rèn)為與磁密的平方成正比，認(rèn)為與磁密的平方成正比，因而可近似認(rèn)為與電壓的平因而可近似認(rèn)為與電壓的平方成正比。故方成正比。故p0與與U12的關(guān)的關(guān)系曲線近似為一直線。系曲線近似為一直線。 ppRImPFe121011010P=因此該直線與縱軸的交點(diǎn)即為機(jī)械損耗因此該直線與縱軸的交點(diǎn)即為機(jī)械損耗激磁參數(shù)的計(jì)算2020100

24、1110100110RZXXXImPRRRIUZZZmmm2 2從接下來講的短路試驗(yàn)測(cè)得的1X 10XXXm若已知鐵耗則2101ImpRFem5.5.2 短路試驗(yàn)短路試驗(yàn)n1. 試驗(yàn)?zāi)康脑囼?yàn)?zāi)康模簻y(cè)定短路阻抗：測(cè)定短路阻抗Zk、短路電阻、短路電阻Rk和和 短路電抗短路電抗Xk。n2. 試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法：將轉(zhuǎn)子堵住，在定子端施加電壓，從：將轉(zhuǎn)子堵住，在定子端施加電壓，從0.4UN開始逐漸降低，記錄定子繞組端電壓開始逐漸降低，記錄定子繞組端電壓Uk、定、定子電流子電流Ik、定子端輸入功率、定子端輸入功率Pk，作出異步電機(jī)的短，作出異步電機(jī)的短路特性路特性Ik=f(Uk)，Pk=f(Uk)短路特性曲

25、線22212111211121kkkKkkkkRZXXXImPRRRIUZZZ對(duì)于大、中型異步電動(dòng)機(jī)，可近似22121kkRRRXXX5.6 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率曲線異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率曲線n5.6.1 異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式212112112XXjsRRUZZUI2212112）（XXsRRUI2212112）（XXsRRUI2212212211602XXsRRsRUnmTse221221122112XXsRRfsRpUm6022221sensRImT 代入見P180公式（5-70）pfns160代入1. Tem與與U12成正比。成正比。2. f1

26、Tem 。3. 漏電抗漏電抗Xk Tem。由公式可以看到：5.6.2 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率曲線異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率曲線 T Te e- -s s曲線曲線( (Te=fTe=f( (s s) ) )在電壓U1、頻率f1為常數(shù)時(shí)，電機(jī)的參數(shù)可以認(rèn)為是常數(shù)，電磁轉(zhuǎn)矩僅與s有關(guān)221221122112XXsRRfsRpUmeT 1. 最大轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)差率最大轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)差率 221221122112XXsRRfsRpUmeT令dsdTe=0221212mXX RRs）（此時(shí)對(duì)應(yīng)的自變量稱為臨界轉(zhuǎn)差率2212111211maxXXRR2pUm21Tf稱為最大轉(zhuǎn)矩號(hào)中的正號(hào)對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，負(fù)號(hào)對(duì)應(yīng)于

27、發(fā)電機(jī)狀態(tài) 通常2212111211maxXXRR2pUm21Tf21R1);aNstkUUU2stNakNakaNkstIkZUkZkUZUII1122222111111astNstNaastNastNstNstkIIkkIIkIIII222211aNNaNstNstkUUkUUTT若電壓降低為原來的啟動(dòng)電流與啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低為原來直接啟動(dòng)時(shí)的ak121ak結(jié)論：結(jié)論：5.8.3 繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)n 1. 轉(zhuǎn)子回路串電阻啟動(dòng)轉(zhuǎn)子回路串電阻啟動(dòng) 方法：繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的端頭接到滑方法：繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的端頭接到滑環(huán)上經(jīng)電刷引出，可接入外加電阻

28、。環(huán)上經(jīng)電刷引出，可接入外加電阻。轉(zhuǎn)子回路串電阻啟動(dòng)的優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)子回路串電阻啟動(dòng)的優(yōu)勢(shì) 轉(zhuǎn)子回路串附加電阻，一方面可以增加起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子回路串附加電阻，一方面可以增加起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，另一方面可以減小起動(dòng)電流。當(dāng)轉(zhuǎn)子回路中串入另一方面可以減小起動(dòng)電流。當(dāng)轉(zhuǎn)子回路中串入電阻后，最大轉(zhuǎn)矩不變，但最大轉(zhuǎn)矩所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)電阻后，最大轉(zhuǎn)矩不變，但最大轉(zhuǎn)矩所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率隨串入電阻的增加而增大。因此，串入適當(dāng)差率隨串入電阻的增加而增大。因此，串入適當(dāng)電阻，使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大轉(zhuǎn)矩。電阻，使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子回路串電阻啟動(dòng)所串的電阻值轉(zhuǎn)子回路串電阻啟動(dòng)所串的電阻值221212mXX RRs）（令=1stR=22121X

29、XR-2R221RXX歸算回二次側(cè)stR=iestkkR 繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)串電阻的啟動(dòng)性能好，因繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)串電阻的啟動(dòng)性能好，因此在對(duì)啟動(dòng)性能要求較高的場(chǎng)合，例如卷?yè)P(yáng)機(jī)、起重機(jī)此在對(duì)啟動(dòng)性能要求較高的場(chǎng)合，例如卷?yè)P(yáng)機(jī)、起重機(jī)中，大多采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。中，大多采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較高缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較高 有級(jí)轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)RST1RST23 M3Q1 Q2Qc (R20)b (R21)n0TnOa (R22)T2 T1a1a2TLb1b2c1c2p隨速度的上升總保持較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)隨速度的上升總保持較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，縮短啟動(dòng)時(shí)間，且過程平滑。矩，縮短

30、啟動(dòng)時(shí)間，且過程平滑。2. 轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器啟動(dòng)轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器啟動(dòng)n所謂所謂頻敏變阻器頻敏變阻器實(shí)際上就是一個(gè)只有一次繞組的實(shí)際上就是一個(gè)只有一次繞組的三相芯式變壓器。其渦流損耗與鐵心中磁通變化三相芯式變壓器。其渦流損耗與鐵心中磁通變化的頻率的平方成正比，當(dāng)頻率越大時(shí)，等效電阻的頻率的平方成正比，當(dāng)頻率越大時(shí)，等效電阻越大，所以稱為頻敏變阻器。越大，所以稱為頻敏變阻器。 啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)時(shí)f2 高，電阻大，高，電阻大， TST 大，大， IST 小。小。 正常運(yùn)行時(shí)正常運(yùn)行時(shí) f2 低，電阻低，電阻小，自動(dòng)切除變阻器。小，自動(dòng)切除變阻器。轉(zhuǎn)子串頻敏電阻啟動(dòng)的接線圖n避免了逐段切除啟動(dòng)電阻后

31、所引起的轉(zhuǎn)矩沖避免了逐段切除啟動(dòng)電阻后所引起的轉(zhuǎn)矩沖擊，整個(gè)啟動(dòng)過程中轉(zhuǎn)矩曲線是很平滑的。擊，整個(gè)啟動(dòng)過程中轉(zhuǎn)矩曲線是很平滑的。頻敏變阻器是一種靜止的無觸點(diǎn)變阻器，其頻敏變阻器是一種靜止的無觸點(diǎn)變阻器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料和加工要求低，使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料和加工要求低，使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)方便。維護(hù)方便。5.8.4 改善啟動(dòng)性能的籠型三相異步電動(dòng)機(jī)改善啟動(dòng)性能的籠型三相異步電動(dòng)機(jī)1. 深槽型異步電動(dòng)機(jī)深槽型異步電動(dòng)機(jī) 槽深槽深 h 與槽寬與槽寬 b 之比為：之比為：h / b = 8 12漏電抗小漏電抗小漏電抗大漏電抗大增大增大電流密度電流密度 起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)時(shí)，f2 高，高， 漏電抗大，電流的集

32、漏電抗大，電流的集 膚效應(yīng)使導(dǎo)條的等效膚效應(yīng)使導(dǎo)條的等效 面積減小，即面積減小，即 R2 ， 使使 TST 。 運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行時(shí)， f2 很低，很低， 漏電抗很小，集膚效漏電抗很小，集膚效 應(yīng)消失，應(yīng)消失，R2 。2. 雙籠型三相異步電動(dòng)機(jī)雙籠型三相異步電動(dòng)機(jī)電阻大電阻大漏抗小漏抗小電阻小電阻小漏抗大漏抗大上籠上籠（外籠）（外籠）下籠下籠（內(nèi)籠）（內(nèi)籠） 起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)時(shí)， f2 高，高， 漏抗大，起主要作用，漏抗大，起主要作用， I2 主要集中在外籠，主要集中在外籠， 外籠外籠 R2 大大 TST 大。大。 外籠外籠 起動(dòng)籠。起動(dòng)籠。 運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行時(shí)， f2 很低很低 ， 漏抗很小，漏抗很小，R

33、2 起主要作用，起主要作用， I2 主要集中在內(nèi)籠。主要集中在內(nèi)籠。 內(nèi)籠內(nèi)籠 工作籠。工作籠。5.9 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速1. 改變磁極對(duì)數(shù)改變磁極對(duì)數(shù) p2. 改變轉(zhuǎn)差率改變轉(zhuǎn)差率 s 3. 改變電源頻率改變電源頻率 f1(變頻調(diào)速變頻調(diào)速)調(diào)速方法：調(diào)速方法： n = (1 s) n0 = (1 s)60 f1 p 有級(jí)調(diào)速。有級(jí)調(diào)速。無級(jí)調(diào)速。無級(jí)調(diào)速。5.9.1 異步電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速n變極調(diào)速時(shí)，極對(duì)數(shù)的改變必須在定子繞組變極調(diào)速時(shí)，極對(duì)數(shù)的改變必須在定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組上同時(shí)進(jìn)行。由于籠型轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)子繞組上同時(shí)進(jìn)行。由于籠型轉(zhuǎn)子繞組本身沒有固

34、定的極數(shù)，它的極數(shù)隨定子繞組本身沒有固定的極數(shù)，它的極數(shù)隨定子繞組的極數(shù)而改變，所以僅改變定子繞組的極數(shù)的極數(shù)而改變，所以僅改變定子繞組的極數(shù)即可，因此變極多速異步電動(dòng)機(jī)都采用籠型即可，因此變極多速異步電動(dòng)機(jī)都采用籠型轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子。pfns160n實(shí)際應(yīng)用中，定子實(shí)際應(yīng)用中，定子繞組極對(duì)數(shù)的改變繞組極對(duì)數(shù)的改變一般都是通過一套一般都是通過一套定子繞組、幾種不定子繞組、幾種不同的接線方式來實(shí)同的接線方式來實(shí)現(xiàn)的，稱為現(xiàn)的，稱為單繞組單繞組雙速變極調(diào)速三相雙速變極調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)。5.9.1 異步電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速5.9.2 異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速p

35、fns160在變頻調(diào)速時(shí)，希望主磁通在變頻調(diào)速時(shí)，希望主磁通m m保持不變。若主保持不變。若主磁通大于正常運(yùn)行時(shí)的主磁通，則磁路過飽和而磁通大于正常運(yùn)行時(shí)的主磁通，則磁路過飽和而使勵(lì)磁電流增大，功率因數(shù)降低；若主磁通小于使勵(lì)磁電流增大，功率因數(shù)降低；若主磁通小于正常運(yùn)行時(shí)的主磁通，則電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩下降。正常運(yùn)行時(shí)的主磁通，則電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩下降。在忽略定子漏阻抗的情況下，有 為了使變頻時(shí)m維持不變，則U1f1應(yīng)為定值。mwkNfjE111144. 41Upfns160變頻調(diào)速同時(shí)希望電機(jī)過載能力不變變頻調(diào)速同時(shí)希望電機(jī)過載能力不變但有時(shí)和希望磁通不變是一對(duì)矛盾。但有時(shí)和希望磁通不變是一對(duì)矛盾。n若要

36、求過載能力不變則）（211211max4pUmTXXfNNTTT21121maxXXf 43pUkfLLfXX）（）（21212NNkTfpUkTfpU21212 12 14343NN1111TTffUU下面分析三種典型負(fù)載變頻調(diào)速時(shí)下面分析三種典型負(fù)載變頻調(diào)速時(shí)電壓的調(diào)節(jié)方式電壓的調(diào)節(jié)方式n1. 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 11NN1111ffTTffUU且在忽略定子漏阻抗的情況下，有且在忽略定子漏阻抗的情況下，有111114.44wmUEf N k這樣恰好這樣恰好mm 主磁通變大，磁路易飽和，引起勵(lì)磁電流變大，功率因數(shù)降低；鐵耗增加，效率降低。主磁通變小，最大轉(zhuǎn)矩減小常數(shù)11fU恒壓頻比調(diào)速法特

37、別適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的情況恒壓頻比調(diào)速法特別適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的情況主磁通變大變小都不好主磁通變大變小都不好若要求過載能力不變2. 恒功率負(fù)載恒功率負(fù)載 TP 若要求過載能力不變NN1111TTffUU11NNffnnTT功率恒定，則：111111ffffff即加到電動(dòng)機(jī)上的電壓必須隨頻率的開方成比變化 很顯然，這種變頻調(diào)速方式的主磁通前后發(fā)生了改變！3. 風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載 n風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的特點(diǎn)是其轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的特點(diǎn)是其轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的平方成正比變化。平方成正比變化。若要求過載能力不變NN1111TTffUU21121111ffffff 即加到電動(dòng)機(jī)上的電壓必須隨頻率的平方

38、成正比變化 很顯然，這種變頻調(diào)速方式的主磁通前后也發(fā)生了改變！大連理工大學(xué)電氣工程系 變頻器變頻器 大連理工大學(xué)電氣工程系 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：(1) 一體化的通用變頻器和電動(dòng)機(jī)的組合可以提供最大效率。一體化的通用變頻器和電動(dòng)機(jī)的組合可以提供最大效率。(2) 變速驅(qū)動(dòng)，輸出功率范圍寬（如從變速驅(qū)動(dòng)，輸出功率范圍寬（如從 120 W7.5 kW）。）。(3) 在需要的時(shí)候，通用變頻器可以方便地從電動(dòng)機(jī)上移走。在需要的時(shí)候，通用變頻器可以方便地從電動(dòng)機(jī)上移走。 (4) 高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 電機(jī)變頻器一體化產(chǎn)品電機(jī)變頻器一體化產(chǎn)品 5.9.3 異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速n特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)的臨

39、界轉(zhuǎn)差率不變。電動(dòng)機(jī)的電磁特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)的臨界轉(zhuǎn)差率不變。電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩（包括最大轉(zhuǎn)矩）與定子繞組電壓的平方成轉(zhuǎn)矩（包括最大轉(zhuǎn)矩）與定子繞組電壓的平方成正比。正比。 且降壓調(diào)速時(shí)容易引起電動(dòng)機(jī)過熱！且降壓調(diào)速時(shí)容易引起電動(dòng)機(jī)過熱！212mRsXX）（211211max4pUmTXXfn0TnOnMUNTLTLTLU1n0TnOnMUNU15.9.4 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速n1. 轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時(shí)，為保持Te不變：221221122112XXsRRfsRpUmeT則需 不變：sR212N2sRRsR轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：初期投

40、資小、方法簡(jiǎn)單、調(diào)：初期投資小、方法簡(jiǎn)單、調(diào)速范圍較寬廣；速范圍較寬廣；缺點(diǎn)缺點(diǎn)：串入電阻越大，能量損耗越：串入電阻越大，能量損耗越大，且機(jī)械特性斜率加大，動(dòng)態(tài)精大，且機(jī)械特性斜率加大，動(dòng)態(tài)精度變差，主要用于起重機(jī)等場(chǎng)合。度變差，主要用于起重機(jī)等場(chǎng)合。注意：注意：一般串電阻啟動(dòng)用的變阻器一般串電阻啟動(dòng)用的變阻器都是短時(shí)工作的。而調(diào)速用的變阻都是短時(shí)工作的。而調(diào)速用的變阻器應(yīng)為長(zhǎng)期工作的。器應(yīng)為長(zhǎng)期工作的。2. 轉(zhuǎn)子回路串級(jí)調(diào)速轉(zhuǎn)子回路串級(jí)調(diào)速n為了克服轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)為了克服轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速效率低這一缺點(diǎn)，可速效率低這一缺點(diǎn)，可采用串級(jí)調(diào)速方式，不采用串級(jí)調(diào)速方式，不串電阻，而采用電力電串電阻，而采

41、用電力電子線路串入一個(gè)電勢(shì)，子線路串入一個(gè)電勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)等效替代串電該電動(dòng)勢(shì)等效替代串電阻的壓降，以提高電機(jī)阻的壓降，以提高電機(jī)效率。效率。n由控制器控制逆變器，把直流轉(zhuǎn)換為和電源具有相同頻由控制器控制逆變器，把直流轉(zhuǎn)換為和電源具有相同頻率的交流回饋給交流電源。逆變器的電壓可看成是加在率的交流回饋給交流電源。逆變器的電壓可看成是加在轉(zhuǎn)子回路的附加電動(dòng)勢(shì)，控制逆變器的移相角，就相當(dāng)轉(zhuǎn)子回路的附加電動(dòng)勢(shì)，控制逆變器的移相角，就相當(dāng)于改變串接在轉(zhuǎn)子回路的電動(dòng)勢(shì)，也就可以改變電動(dòng)機(jī)于改變串接在轉(zhuǎn)子回路的電動(dòng)勢(shì)，也就可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。的轉(zhuǎn)速。 近年來常見的晶閘管串級(jí)調(diào)速方法近年來常見的晶閘管串級(jí)調(diào)速

42、方法5.10 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)M33Q15.10.1能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)1. 制動(dòng)原理制動(dòng)原理 制動(dòng)前制動(dòng)前 Q1 合上，合上，Q2 斷開，斷開， M 為電動(dòng)狀態(tài)。為電動(dòng)狀態(tài)。 制動(dòng)時(shí)制動(dòng)時(shí) Q1 斷開，斷開，Q2 合上。合上。 定子定子: U I1 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子: n E2 I2 M 為制動(dòng)狀態(tài)。為制動(dòng)狀態(tài)。nUQ2 RbI1FFT T動(dòng)能消耗在轉(zhuǎn)子銅耗中5.10.2 異步電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)n反接制動(dòng)方法：反接制動(dòng)方法：正轉(zhuǎn)反接和正接反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)反接和正接反轉(zhuǎn)。1.正轉(zhuǎn)反接制動(dòng)正轉(zhuǎn)反接制動(dòng) 異步電動(dòng)機(jī)本來工作在正向電動(dòng)狀態(tài)，將異步電動(dòng)機(jī)本來工作在正向電動(dòng)狀態(tài)，將

43、定子兩相繞組的出線頭對(duì)調(diào)后再接到電源，這定子兩相繞組的出線頭對(duì)調(diào)后再接到電源，這就是定子兩相反接的反接制動(dòng)。就是定子兩相反接的反接制動(dòng)。 為了使反接制動(dòng)時(shí)電流不致過大，繞線式為了使反接制動(dòng)時(shí)電流不致過大，繞線式異步機(jī)，應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路中串入制動(dòng)電阻；籠型異步機(jī)，應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路中串入制動(dòng)電阻；籠型異步機(jī)，應(yīng)在定子繞組電路中串聯(lián)限流電阻。異步機(jī)，應(yīng)在定子繞組電路中串聯(lián)限流電阻。 TLTLOnT1 n02n0 bacd曲線2為轉(zhuǎn)子串入制動(dòng)電阻后的特性曲線，b-c為制動(dòng)段到到 c 點(diǎn)時(shí)，若未切斷電源，點(diǎn)時(shí)，若未切斷電源，M 將可能反向起動(dòng)。將可能反向起動(dòng)。2. 正接反轉(zhuǎn)制動(dòng)正接反轉(zhuǎn)制動(dòng)n異步電動(dòng)機(jī)定子電源正

44、向連異步電動(dòng)機(jī)定子電源正向連接，其定子磁動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)方向接，其定子磁動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)方向?yàn)闉閚1正向旋轉(zhuǎn)，但由于轉(zhuǎn)子正向旋轉(zhuǎn)，但由于轉(zhuǎn)子回路串有較大的電阻，在轉(zhuǎn)回路串有較大的電阻，在轉(zhuǎn)軸上帶有較大的位能性負(fù)載軸上帶有較大的位能性負(fù)載(下放重物下放重物)，電機(jī)起動(dòng)時(shí)電，電機(jī)起動(dòng)時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩磁轉(zhuǎn)矩Te與負(fù)載轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2方向方向相反，在相反，在T2作用下，電動(dòng)機(jī)作用下，電動(dòng)機(jī)反向旋轉(zhuǎn)反向旋轉(zhuǎn)。On T 1n02bcTLad 制動(dòng)運(yùn)制動(dòng)運(yùn) 行狀態(tài)行狀態(tài)3e1. 機(jī)車下坡或下放重物時(shí)的回饋制動(dòng)機(jī)車下坡或下放重物時(shí)的回饋制動(dòng)n機(jī)車先下坡，當(dāng)機(jī)車先下坡，當(dāng)nns時(shí)，異步電機(jī)處于發(fā)時(shí)，異步電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，電磁轉(zhuǎn)矩

45、電機(jī)狀態(tài)，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的方向與電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)相反，成為制狀態(tài)時(shí)相反，成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 2. 變極或變頻調(diào)速過程中的回饋制動(dòng)變極或變頻調(diào)速過程中的回饋制動(dòng)TnOf1 f1f1 f1TLabcdTnOTLabcd變頻調(diào)速，頻率突降時(shí)的bc段 變極調(diào)速，極數(shù)突增時(shí)的bc段pfns1605.11 單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)n定子上一般有兩個(gè)繞定子上一般有兩個(gè)繞組：起動(dòng)繞組、工作組：起動(dòng)繞組、工作繞組，兩繞組在空間繞組，兩繞組在空間上相距上相距90度電角度。度電角度。轉(zhuǎn)子是籠型結(jié)構(gòu)。起轉(zhuǎn)子是籠型結(jié)構(gòu)。起動(dòng)繞組只在起動(dòng)時(shí)接動(dòng)繞組只在起動(dòng)時(shí)接入，起動(dòng)完畢從電源入，起動(dòng)完畢從電源斷開。斷開。單相交流電所建立的磁動(dòng)勢(shì)為脈振磁動(dòng)勢(shì)單相交流電所建立的磁動(dòng)勢(shì)為脈振磁動(dòng)勢(shì)n雙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)理論：雙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)理論： 脈振磁場(chǎng)可以認(rèn)為是由兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)合成脈振磁場(chǎng)可以認(rèn)為是由兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)合成的，幅值大小相等，同步轉(zhuǎn)速相同，但旋的，幅值大小相等，同步轉(zhuǎn)速相同，但旋轉(zhuǎn)方向相反。轉(zhuǎn)方向相反。 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為零：?jiǎn)蜗喈惒诫妱?dòng)機(jī)不能自行啟動(dòng) 運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)向取決于啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)向取決于啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向 若初始方向n0,則合成轉(zhuǎn)矩為正，電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)；若初始