定子繞組展開圖

1、第三章第三章 異步電動機異步電動機31三相異步電動機的結構三相異步電動機的結構32異步電動機的轉動原理異步電動機的轉動原理33定子和轉子電路定子和轉子電路34三相異步電動機的運行特性三相異步電動機的運行特性35三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動36單相異步電動機單相異步電動機第三章小結第三章小結學習第三章應該注意的點學習第三章應該注意的點第三章學習應注意的幾個問題：第三章學習應注意的幾個問題： 1.三相異步電動機是怎么轉動的？三相異步電動機是怎么轉動的？ 2.分析三相異步電動機的方法是什么？分析三相異步電動機的方法是什么？ 3.三相異步電動機的性能如何？三相異步電動機的性能如何？ 4.單

2、相異步機怎么工作？單相異步機怎么工作？本章主要計算任務：本章主要計算任務：利用異步電動機電磁關系、功率利用異步電動機電磁關系、功率平衡關系和有關特性進行電路、能量、機械量計算。平衡關系和有關特性進行電路、能量、機械量計算。比較難理解的點：比較難理解的點：1.磁場分解與合成；磁場分解與合成；2.異步電動機異步電動機結構（不作為重點，但要求知道基本結構及其特點）。結構（不作為重點，但要求知道基本結構及其特點）。31.三相異步電動機的結構三相異步電動機的結構本節(jié)的主要內容有兩部分本節(jié)的主要內容有兩部分：l基本結構：基本結構： 主要了解點：主要了解點：防護結構；組成防護結構；組成作用；冷卻方式；名詞解

3、釋。作用；冷卻方式；名詞解釋。l銘牌數據：銘牌數據： 應掌握額定數據：應掌握額定數據：功率、電壓、功率、電壓、電流、轉速、功率因數、絕緣等級、電流、轉速、功率因數、絕緣等級、溫升、工作制、接法。溫升、工作制、接法。銘牌銘牌一、基本結構一、基本結構 防護結構：防護結構： 主要指機殼的結構形式，有開啟式、防護式主要指機殼的結構形式，有開啟式、防護式（防濺、滴）和封閉式三大類：船用電機主要是封（防濺、滴）和封閉式三大類：船用電機主要是封閉式。具體參見閉式。具體參見P.252. “防護要求防護要求”和表和表16-1-5。 冷卻方式：冷卻方式： 自冷、自扇冷、他扇冷等方式。自冷、自扇冷、他扇冷等方式。

4、兩大部分：兩大部分：定子和轉子。定子和轉子。注意：注意： 各部分的組成作用。各部分的組成作用。定子：定子： 由鐵心和繞組組成。由鐵心和繞組組成。 鐵心鐵心：是由一片片的硅鋼片加工成一定的形狀，：是由一片片的硅鋼片加工成一定的形狀，然后疊壓成為鐵心的。然后疊壓成為鐵心的。 繞組：繞組：有三相，稱為三相對稱交流繞組。繞組按有三相，稱為三相對稱交流繞組。繞組按照一定的尺寸繞制成形，并按照一定的規(guī)律嵌放在鐵照一定的尺寸繞制成形，并按照一定的規(guī)律嵌放在鐵心槽中。心槽中。 組成組成(說明說明)電機解剖圖電機解剖圖 定子鐵心的組成定子鐵心的組成鐵心由硅綱片疊成鐵心由硅綱片疊成鐵心中的槽與線圈導體鐵心中的槽與

5、線圈導體鐵心剖面圖鐵心剖面圖 定子繞組的組成定子繞組的組成繞組展開圖繞組展開圖鐵心與展開線鐵心與展開線 電機的接線電機的接線接線盒接線盒Y形連接形連接形連接形連接 轉子的組成轉子的組成轉子：轉子：也是由鐵心和繞組組成。也是由鐵心和繞組組成。 鐵心：鐵心：是由一片片的硅鋼片加工成一定的形是由一片片的硅鋼片加工成一定的形狀，然后疊壓成為鐵心，并套在軸上。狀，然后疊壓成為鐵心，并套在軸上。 繞組：繞組：異步機的轉子繞組有繞線式繞組和鼠異步機的轉子繞組有繞線式繞組和鼠籠式轉子兩種?；\式轉子兩種。鐵心鐵心繞線式繞組繞線式繞組鼠籠式轉子鼠籠式轉子 繞線式轉子繞線式轉子 轉子繞組與定子相轉子繞組與定子相似，

6、通常三相繞組接成似，通常三相繞組接成Y形，有三個輸出端。形，有三個輸出端。轉子三相繞組展開圖轉子三相繞組展開圖轉子展開轉子展開 鼠籠式轉子鼠籠式轉子 鼠籠繞組是特殊形式的鼠籠繞組是特殊形式的多相繞組，每根多相繞組，每根導條為一相導條為一相，兩個端部都有短路環(huán)。兩個端部都有短路環(huán)。 有導條式和鑄鋁式兩種。有導條式和鑄鋁式兩種。鼠籠繞組鼠籠繞組轉子展開轉子展開鼠籠鼠籠繞組展開圖繞組展開圖 名詞解釋名詞解釋極距極距：異步機氣隙存在磁異步機氣隙存在磁場，磁場中相鄰兩個磁極場，磁場中相鄰兩個磁極之間的距離（槽數）。之間的距離（槽數）。節(jié)距節(jié)距y ：一個線圈兩個邊之一個線圈兩個邊之間距離（槽數）。間距離（

7、槽數）。每極每相槽數每極每相槽數p ：在一個在一個磁極距離的范圍內，分配磁極距離的范圍內，分配給每相的槽數。給每相的槽數。單、雙層繞組：單、雙層繞組：每槽內只每槽內只有一個線圈邊為單層繞組；有一個線圈邊為單層繞組；有兩個線圈邊為雙層繞組。有兩個線圈邊為雙層繞組。電角度：電角度：電量所對應的角度。電量所對應的角度。電角度電角度e = pm（m機械角機械角度）。度）。二、銘牌及主要額定數據二、銘牌及主要額定數據銘牌銘牌1.額定功率額定功率Pn ：軸上輸出機械功率，單位軸上輸出機械功率，單位kW；2.額定電壓、電流：額定電壓、電流：線線電壓、電壓、線線電流；電流；3.額定轉速：額定轉速： 轉轉/分；

8、分；4.額定功率因數；額定功率因數；5.絕緣等級和溫升；絕緣等級和溫升；6.工作方式：工作方式：連續(xù)、短時、重復短時連續(xù)、短時、重復短時(斷續(xù)斷續(xù))；7.接法：接法：星形、三角形。星形、三角形。 注意：注意：兩種額定電壓與接法分別對應。兩種額定電壓與接法分別對應。第一節(jié)要點：第一節(jié)要點：基本結構基本結構（組成組成，防防護結構護結構，冷冷卻方式）卻方式）；銘牌數據銘牌數據。 32.異步電動機的轉動原理異步電動機的轉動原理 本節(jié)的主要內容有三部分本節(jié)的主要內容有三部分l 轉動原理：轉動原理： 交流三相異步電動機是任何轉動的。交流三相異步電動機是任何轉動的。l 旋轉磁場：旋轉磁場： 交流三相異步電動

9、機旋轉磁場的產生、轉動方向、交流三相異步電動機旋轉磁場的產生、轉動方向、轉速大小。轉速大小。l 轉差率：轉差率： 轉差率是異步電動機的重要參數之一，應該知道轉差率是異步電動機的重要參數之一，應該知道如何計算（不單單是查表）。如何計算（不單單是查表）。一、轉動原理一、轉動原理 三相對稱繞組通入三相三相對稱繞組通入三相對稱交流電，對稱交流電，產生圓形旋轉產生圓形旋轉磁場磁場，切割轉子繞組，使之，切割轉子繞組，使之感應電勢并感生電流，電流感應電勢并感生電流，電流與旋轉磁場相互作用，產生與旋轉磁場相互作用，產生電磁轉矩，使轉子轉動。電磁轉矩，使轉子轉動。 轉子轉速轉子轉速n 小于磁場轉小于磁場轉速速n

10、 0 ，所以，所以“異步異步”。 二、旋轉磁場（二、旋轉磁場（圖示法圖示法）輸入：三相對稱交流繞組通入三相對稱交流電。輸入：三相對稱交流繞組通入三相對稱交流電。結論：結論：三相對稱交流繞組通入三相對稱交流繞組通入三相對稱交流電，在氣隙將產三相對稱交流電，在氣隙將產生生圓形圓形旋轉磁場，旋轉磁場，轉向從超前轉向從超前相轉至滯后相相轉至滯后相(AB C A)，轉速轉速n 0= 60 f / p，n 0 叫叫同步同步轉速轉速。旋轉旋轉二、旋轉磁場（二、旋轉磁場（圖示法圖示法）輸入：三相對稱交流繞組通入三相對稱交流電。輸入：三相對稱交流繞組通入三相對稱交流電。結論：結論：三相對稱交流繞組通入三相對稱交

11、流繞組通入三相對稱交流電，在氣隙將產三相對稱交流電，在氣隙將產生生圓形圓形旋轉磁場，旋轉磁場，轉向從超前轉向從超前相轉至滯后相相轉至滯后相(AB C A)，轉速轉速n 0= 60 f / p，n 0 叫叫同步同步轉速轉速。完成完成二、旋轉磁場（二、旋轉磁場（圖示法圖示法）輸入：三相對稱交流繞組通入三相對稱交流電。輸入：三相對稱交流繞組通入三相對稱交流電。結論：結論：三相對稱交流繞組通入三相對稱交流繞組通入三相對稱交流電，在氣隙將產三相對稱交流電，在氣隙將產生生圓形圓形旋轉磁場，旋轉磁場，轉向從超前轉向從超前相轉至滯后相相轉至滯后相(AB C A)，轉速轉速n 0= 60 f / p，n 0 叫

12、叫同步同步轉速轉速。返回返回二、旋轉磁場（二、旋轉磁場（解析法解析法）注：解析法不要求掌握，只提供給大家參考注：解析法不要求掌握，只提供給大家參考。 三相電流瞬時值如書上三相電流瞬時值如書上P.27式（式（3-2-1），產生三相磁勢：），產生三相磁勢： fA= Fcos（x/） sint ； fB= Fcos（x/ 120 ） sin（t 120）； fC= Fcos（x/ 120 ） sin（t 120）。利用三角函數公式，可以分別分解為：利用三角函數公式，可以分別分解為： fA=0.5Fsin（t x/）sin（t x/）； fB=0.5Fsin（t x/）sin（t x/120 ） ；

13、fC=0.5Fsin（t x/）sin（t x/120 ） 。異步電動機氣隙磁勢異步電動機氣隙磁勢F1為三相磁勢的合成（矢量和）：為三相磁勢的合成（矢量和）： F1= fA fB fC =1.5Fsin（t x/） = Fm sin（t x/）這是一個旋轉磁勢（在物理學中稱為行波），是時空函數，隨著時間這是一個旋轉磁勢（在物理學中稱為行波），是時空函數，隨著時間t 的變化，總可以在空間上找到一點，使的變化，總可以在空間上找到一點，使sin（t x/）=1。三、轉差率三、轉差率定義式：定義式： 書書P.29，式（，式（3-2-3）。 s = (n0 - n) / n0 異步電動機工作在異步電動機

14、工作在電動狀態(tài)時電動狀態(tài)時，1s0 (nn0)。否則就不是。否則就不是電動狀態(tài)。電動狀態(tài)。額定負載時的轉差率額定負載時的轉差率sn ： sn = (n0 - nn) / n0 普通異步電動機額定普通異步電動機額定負載時的負載時的轉差率很小轉差率很小，一般，一般不超過不超過0.1，即：，即：sn=0.010.09。只有特殊用途的異只有特殊用途的異步電動機步電動機（如，起重等用的電動機）（如，起重等用的電動機）sn才比較大才比較大。 n0=nn(1-sn)，將，將sn=0.010.09代入代入p=60f/nn(1-sn)，計算出兩個最接近整數的計算出兩個最接近整數的p 值（注意必須取兩個值），然后

15、值（注意必須取兩個值），然后將這兩個將這兩個p 值代入值代入n0=60f/p和和sn=(n0-nn)/n0進行驗證，取滿足進行驗證，取滿足sn=0.010.09的值，即可求得的值，即可求得n0和和p 的確切數值。的確切數值。普通異步機極對數求解普通異步機極對數求解已知：已知：nn ，求，求p。利用。利用sn=0.010.09 求解求解 第二節(jié)要點第二節(jié)要點 ：轉動原理（磁場、轉）；旋轉磁場：轉動原理（磁場、轉）；旋轉磁場( (轉轉向、大小向、大小) )；轉差率。；轉差率。 例如：例如： 頻率為頻率為50Hz，p= 的三相異步電動機，的三相異步電動機，nn=275轉轉/分。分。 A.8 B.9

16、C.10 D.11 (若若p=3000/275=10.911，錯！，錯！)解：解：p=60f(1-sn)/nn=3000(0.990.91)/275=10.89.9，極對數，極對數p可能可能取值為取值為10 或或11。驗證：驗證：p=11時，時，n0=272.72，sn=-0.0010，不符合，不符合要求，要求，p=10時，時，n0=300，sn=0.08330.09，符合要求。，符合要求。答案：答案：C 。33.定子和轉子電路定子和轉子電路 本節(jié)的主要內容有三部分本節(jié)的主要內容有三部分： 定、轉子電路：定、轉子電路： 主要掌握：電壓平衡方程式、等效電路。主要掌握：電壓平衡方程式、等效電路。

17、定、轉子電流關系：定、轉子電流關系： 主要掌握：磁勢平衡方程式。主要掌握：磁勢平衡方程式。一、定子電路一、定子電路 三相異步電動機定子是由三相對稱交流繞組組成。三相異步電動機定子是由三相對稱交流繞組組成。三相繞組對稱，三相繞組對稱，只需分析一相。只需分析一相。 異步電動機工作時，一相定子繞組與單相變壓器原邊異步電動機工作時，一相定子繞組與單相變壓器原邊繞組相似。定子繞組通入交流電流后，將在鐵心產生磁通繞組相似。定子繞組通入交流電流后，將在鐵心產生磁通(三相合成為旋轉磁通，但對定子的一相繞組而言，也是變三相合成為旋轉磁通，但對定子的一相繞組而言，也是變化磁通化磁通)，同時與定子和轉子繞組交鏈的磁

18、通稱為主磁通，同時與定子和轉子繞組交鏈的磁通稱為主磁通，只與定子交鏈的磁通稱為漏磁通。主、漏磁通在定子上分只與定子交鏈的磁通稱為漏磁通。主、漏磁通在定子上分別感應電動勢的情況與變壓器相似：別感應電動勢的情況與變壓器相似：E1=4.44k1f1N1，其，其中：中： k1=W1kW1，kW1是定子的繞組系數，是定子的繞組系數，定子繞組結構定子繞組結構形式與變壓器不同（短距、分布），是一個小于形式與變壓器不同（短距、分布），是一個小于1 的系數。的系數。電壓平衡方程式與變壓器完全相同：電壓平衡方程式與變壓器完全相同： U1=（R1+jX1）I1E1=I1Z1 E1 但是，必須注意：由于異步電動機存在

19、氣隙，所但是，必須注意：由于異步電動機存在氣隙，所以其勵磁電流大于變壓器勵磁電流。以其勵磁電流大于變壓器勵磁電流。P.35.+3行：行：I0=20%50% In。因此，異步電動機的漏磁通較大，。因此，異步電動機的漏磁通較大，漏抗及漏阻抗都比變壓器大。漏抗及漏阻抗都比變壓器大。 三相定子產生的主磁通是旋轉的磁通，以同步轉三相定子產生的主磁通是旋轉的磁通，以同步轉速速n0= 60 f1 / p旋轉的。旋轉的。 平衡方程平衡方程二、轉子電路二、轉子電路 轉子電量與頻率：轉子電量與頻率： 主磁通以相對轉速主磁通以相對轉速n = n 0 n = sn 0 切割轉子繞組，切割轉子繞組，轉子電量的頻率轉子電

20、量的頻率f2=pn/60=spn0 /60=sf1。轉子頻率。轉子頻率f2是是隨轉差率（或轉速）變化的量。當電動機起動瞬時（隨轉差率（或轉速）變化的量。當電動機起動瞬時（n=0），），f2=f1。因此轉子感應的電動勢及轉子電路的漏抗分別為：因此轉子感應的電動勢及轉子電路的漏抗分別為： E2=4.44k2f2N2 和和 X2=2f2L2 若用若用n=0時的轉子電勢時的轉子電勢E20和轉子電路漏抗和轉子電路漏抗X20表示，則表示，則一般情況下，異步電動機轉子電勢和轉子電路漏抗一般情況下，異步電動機轉子電勢和轉子電路漏抗為：為： E2=4.44k2f2N2= sE20 和和 X2=2f2L2 = s

21、X20注意：書注意：書P. 43 習題（作業(yè)）習題（作業(yè)）3 4。 轉子磁場相對定子的轉速，應該先求其對轉子的相對轉子磁場相對定子的轉速，應該先求其對轉子的相對轉速，然后求轉速，然后求n n21=n=n2+n+n。轉子電流轉子電流： I2= E2/（R22X22）1/2 = sE20 /（R22s2X202）1/2 = E20 / （R2 / s）2X202 1/2 此式中電量的頻率都是此式中電量的頻率都是f 1 。轉子功率因數轉子功率因數 ： cos2=R2/（R22X22）1/2= R2 /（R22s2X202）1/2 。 轉子電流和功率因數轉子電流和功率因數 等效電路等效電路異步電動機的

22、等異步電動機的等效電路不做要求效電路不做要求電阻：電阻：R2 / s = R2 （R2 / s） R2 = R2 （1 s）R2 / s 由轉子電流表達式由轉子電流表達式I2 = E20 / （R2 / s）2X202 1/2可知：異步電動可知：異步電動機轉動后，轉子電路比靜止時多了電阻機轉動后，轉子電路比靜止時多了電阻（1 s）R2 / s 。當。當s = 1，這個電阻這個電阻 = 0 ，相當于轉子電路處于短路狀態(tài)；當，相當于轉子電路處于短路狀態(tài)；當s = 0，這個電阻，這個電阻 ，相當于轉子電路處于開路狀態(tài)。，相當于轉子電路處于開路狀態(tài)。 異步電動機轉動后，轉子電路比異步電動機轉動后，轉子

23、電路比靜止時多了這個電阻，其實這是電動靜止時多了這個電阻，其實這是電動機機機械負載機械負載在轉子在轉子一相電路一相電路中的等效中的等效。這個電阻消耗的功率這個電阻消耗的功率等于等于異步機通過異步機通過軸上輸出的軸上輸出的機械功率機械功率。 這就是這就是異步電動機的等效電路。異步電動機的等效電路。三、定子電流與轉子電流的關系三、定子電流與轉子電流的關系 異步電動機轉動后，轉子電路的等效電阻異步電動機轉動后，轉子電路的等效電阻(1-s)R2/s 增加，增加， I2減小減小。當。當s =1，(1-s)R2/s = 0 ，異步電動機起動，轉子電路相，異步電動機起動，轉子電路相當于處于短路狀態(tài)，此時電流

24、很大；隨著當于處于短路狀態(tài)，此時電流很大；隨著n 的增加，的增加，I2不斷不斷減小，當減小，當s =sn=0.010.09 時時，轉子電阻相當大，轉子電阻相當大，I2減小到額減小到額定值。定值。 和變壓器相似，異步電動機的轉子電流產生的磁勢也具和變壓器相似，異步電動機的轉子電流產生的磁勢也具有去磁性質。磁勢的平衡方程式如書有去磁性質。磁勢的平衡方程式如書P. 31 式（式（3-2-11）和式）和式（3-2-12）。）。 當機械負載增加，轉速降低，電阻當機械負載增加，轉速降低，電阻R2/s 減小，減小， I2增大，增大，去磁作用增強，去磁作用增強， I1也隨之增大。也隨之增大。由式：由式：cos

25、2=R2/(R22s2X202)1/2可可知：知： 當當s = 1 (n=0，即起動，即起動) 時，異時，異步電動機的功率因數最低；步電動機的功率因數最低；額定額定運行時，運行時， sn=0.010.09，異步機，異步機功率因數相當高。功率因數相當高。當當s = 0 時，雖時，雖然然cos2 =1，但，但I 2 = 0，I1 =I0 ， cos1很低很低。 第三節(jié)要點第三節(jié)要點 ：電壓平衡方程（電路）；磁勢平衡方：電壓平衡方程（電路）；磁勢平衡方程；磁場轉速程；磁場轉速 。 轉子電流與功率因數轉子電流與功率因數34.三相異步電動機的運行特性三相異步電動機的運行特性 本節(jié)的主要內容有三部分本節(jié)的

26、主要內容有三部分： 電磁轉矩電磁轉矩： 主要掌握：電磁轉矩各種表達式和異步電動機能量關系。主要掌握：電磁轉矩各種表達式和異步電動機能量關系。 機械特性機械特性： 機械特性機械特性是分析異步電動機工作的是分析異步電動機工作的重要特性重要特性，應該能夠，應該能夠根據特性等對異步電動機進行計算和定性分析。根據特性等對異步電動機進行計算和定性分析。是本節(jié)的是本節(jié)的重點重點。 工作特性工作特性： 主要了解工作特性的種類（條數）及大致形狀。主要了解工作特性的種類（條數）及大致形狀。一、電磁轉矩一、電磁轉矩轉矩等于功率除角速度：轉矩等于功率除角速度：T=P/功率流圖：功率流圖：功率流圖又叫能流圖（或能量流程

27、圖、功率流程功率流圖又叫能流圖（或能量流程圖、功率流程圖），說明的是功率或能量的傳遞過程。圖），說明的是功率或能量的傳遞過程。電磁轉矩物理表達式：電磁轉矩物理表達式：設，異步電動機轉子有設，異步電動機轉子有m2相繞組，由相繞組，由主磁通通過氣隙傳遞給轉子的電磁功率為：主磁通通過氣隙傳遞給轉子的電磁功率為：Pe=m2sE20I2cos2 = m2s(4.44k2f1N2)I2cos2 =T =s0T。電磁轉矩物理表達式：電磁轉矩物理表達式： T=KT I2 cos2注意注意：電磁功率還可以表示為：電磁功率還可以表示為： Pe=m2I22R2 / s ，所以，所以Pcu2 = s Pe。說明：說明

28、：鐵損在鐵損在功率功率流圖中只有流圖中只有PFe1一一項，并不說明轉子項，并不說明轉子沒有鐵損。沒有鐵損。 功率流圖說明功率流圖說明異步電動機的轉子鐵心也有鐵損產生，但是這個損異步電動機的轉子鐵心也有鐵損產生，但是這個損耗是由定子勵磁電流提供的，能量還沒有傳遞到轉耗是由定子勵磁電流提供的，能量還沒有傳遞到轉子，就已經扣除這部分損耗了。因此在轉子的能量子，就已經扣除這部分損耗了。因此在轉子的能量中就不應該再扣除轉子鐵損。中就不應該再扣除轉子鐵損。功率流圖：功率流圖：二、機械特性二、機械特性 機械特性是指轉矩機械特性是指轉矩T 和轉速和轉速 n 之間的關系，之間的關系，異步電動機的機械異步電動機的

29、機械特性用特性用Ts關系曲線關系曲線表示。表示。也就也就是說：是說：異步電動機的機械特性是異步電動機的機械特性是T和和s之間的關系。之間的關系。機械特性上的關鍵點：機械特性上的關鍵點： 機械特性上的關鍵點主要有：機械特性上的關鍵點主要有：起動點起動點、臨界點臨界點、額定工作點額定工作點和和理想空載轉速點理想空載轉速點。 4點。點。注意：注意：機械特機械特性：有固有特性：有固有特性和人工特性。性和人工特性。 這部分這部分要求要求：記住書上各：記住書上各公式公式，能夠，能夠求求T、Tst和和Tmax及及轉矩實用公式轉矩實用公式等等。 影響機械特性的因素影響機械特性的因素影響影響機械特性因素主要有：

30、電壓、和轉子電阻。機械特性因素主要有：電壓、和轉子電阻。 電壓：電壓：最大轉矩大最大轉矩大小變化，但臨界轉差率小變化，但臨界轉差率不變。不變。 轉子電阻：轉子電阻：最大轉最大轉矩不變，但臨界轉差率矩不變，但臨界轉差率變化。變化。 機械特性變化，起機械特性變化，起動轉矩同時發(fā)生變化。動轉矩同時發(fā)生變化。三、工作特性三、工作特性定義：定義：工作特性是指在工作特性是指在電壓電壓和和頻率頻率都為都為額定額定時，時，轉速轉速、轉差率轉差率、定子電流定子電流、定子功率因數定子功率因數、電磁轉矩電磁轉矩、效率效率等等6個量個量隨負載功率變化的特性。隨負載功率變化的特性。只有工作時負載只有工作時負載功率才變化

31、，功率才變化，稱為工作特性。稱為工作特性。 工作特性工作特性主要了解主要了解各條曲線各條曲線形狀形狀及及變化原因變化原因。尤。尤其是其是效率效率、定子電流定子電流和和定子功率因數定子功率因數 3 條。條。 要求知道要求知道：為什么為什么效率在效率在0.75Pn時最高時最高，定子電定子電流流和和功率因數功率因數在起動、空載、半載、額定負載等情況在起動、空載、半載、額定負載等情況下的大小。下的大小。 異步電動機工作特異步電動機工作特性主要有：轉速、轉差性主要有：轉速、轉差率、定子電流、定子功率、定子電流、定子功率因數、電磁轉矩和效率因數、電磁轉矩和效率特性等率特性等6條（隨條（隨P2變變化而變化）

32、?；兓?條件是條件是：電源電壓：電源電壓U1、頻率、頻率f 1保持恒定保持恒定。 第四節(jié)要點第四節(jié)要點 ：機械特性（曲線，點，影響，直線：機械特性（曲線，點，影響，直線段）；電磁轉矩（影響因素，典型轉矩，公式）。段）；電磁轉矩（影響因素，典型轉矩，公式）。 工作特性曲線工作特性曲線10KW電機的特性電機的特性35.三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 本節(jié)的主要內容有三部分本節(jié)的主要內容有三部分： 起動性能起動性能： 主要掌握：對電動機的起動要求和異步電動機的起動性能。主要掌握：對電動機的起動要求和異步電動機的起動性能。 起動方法起動方法： 主要掌握：異步電動機起動方法及其特點。主

33、要掌握：異步電動機起動方法及其特點。是本節(jié)重點是本節(jié)重點。 高起動轉矩鼠籠式電動機高起動轉矩鼠籠式電動機： 主要掌握：高起動轉矩鼠籠式異步電動機改善起動性能的主要掌握：高起動轉矩鼠籠式異步電動機改善起動性能的原理。原理。一、起動性能一、起動性能 對電動機的對電動機的起動要求起動要求： 生產設備對電動機起動的要求主要有生產設備對電動機起動的要求主要有3點：點：1. 起動電流起動電流小小 ；2. 起動轉矩大；起動轉矩大；3. 起動時間短。起動時間短。 異步電動機的起動性能異步電動機的起動性能 ：1. 起動電流大起動電流大 ：是額定電流的：是額定電流的 4 7 倍；倍； 2. 起動轉矩不大起動轉矩不

34、大：僅為額定轉矩的：僅為額定轉矩的 1. 0 2.2 倍。倍。 起動電流大容易造成對電網的沖擊，影響其它設備的正起動電流大容易造成對電網的沖擊，影響其它設備的正常運行；起動轉矩不大，起動時不僅使起動時間增加，生產常運行；起動轉矩不大，起動時不僅使起動時間增加，生產效率降低，而且可能克服不了電動機的阻轉矩（至少應為額效率降低，而且可能克服不了電動機的阻轉矩（至少應為額定轉矩定轉矩 的的1.1倍才能順利起動）倍才能順利起動） 。結論：結論：異步電動機起動性能有時不能滿足生產設備要求。異步電動機起動性能有時不能滿足生產設備要求。二、起動方法二、起動方法異步機起動方法有異步機起動方法有：1. 全壓全壓

35、(直接直接)起動；起動；2. 降壓起動。降壓起動。 為了提高為了提高異步機的異步機的起動轉矩，在起動轉矩，在電源容量允許時電源容量允許時鼠籠式鼠籠式通通常采用常采用全壓全壓起動。起動。繞線式繞線式則則不允許不允許全壓起動全壓起動(注意其原因注意其原因)。 降壓起動：降壓起動：是在起動時降低異步電動機電源電壓，等到電是在起動時降低異步電動機電源電壓，等到電動機轉速升高到一定值（或接近額定轉速，此時電動機起動動機轉速升高到一定值（或接近額定轉速，此時電動機起動電流已大大減?。┖?，再將電源電壓增加到額定電壓。電流已大大減小）后，再將電源電壓增加到額定電壓。 鼠籠式異步電動機降壓起動方法主要有：鼠籠式

36、異步電動機降壓起動方法主要有：1. 定子繞組串定子繞組串電阻或電抗器電阻或電抗器降壓起動；降壓起動；2. Y-降壓起動；降壓起動；3. 自耦變壓器自耦變壓器降降壓起動。壓起動。 繞線式異步電動機起動方法主要有：繞線式異步電動機起動方法主要有：1. 轉子回路串電阻轉子回路串電阻起動；起動；2. 轉子回路串頻敏電阻轉子回路串頻敏電阻起動。起動。 不能全壓起動的不能全壓起動的原因是轉子為線繞式，抗擊起動電流的沖擊能力小原因是轉子為線繞式，抗擊起動電流的沖擊能力小。 鼠籠式異步機串電阻或電抗降壓起動鼠籠式異步機串電阻或電抗降壓起動方法：方法：起動時將起動電阻或起動時將起動電阻或電抗串接在定子電路中，起

37、電抗串接在定子電路中，起動結束后將起動電阻或電抗動結束后將起動電阻或電抗切除。切除。串電阻串電阻：起動時功率因數較起動時功率因數較大，但耗能也較大；大，但耗能也較大；串電抗串電抗：不耗能，但起動時不耗能，但起動時功率因數低。功率因數低。 起動電流起動電流和轉矩都降低。和轉矩都降低。 鼠籠式異步電動機鼠籠式異步電動機Y-Y-降壓起動降壓起動 方法：方法：起動時將定子繞組起動時將定子繞組接成接成Y形，轉速升高后再接成形，轉速升高后再接成形。起動電流和轉矩都降低形。起動電流和轉矩都降低為為形時的形時的1/3。 適用場合：適用場合：1.正常工作時正常工作時定子為定子為形連接鼠籠式異步電形連接鼠籠式異步

38、電動機動機 ；2.空載或輕載起動?？蛰d或輕載起動。Y / 連接連接起動線路起動線路 鼠籠式異步電動機自耦變壓器降壓起動鼠籠式異步電動機自耦變壓器降壓起動 方法：方法：起動時將定子繞起動時將定子繞組通過自耦變壓器降壓，轉組通過自耦變壓器降壓，轉速升高后再直接接電源。速升高后再直接接電源。 特點：特點：起動起動電流電流和和轉矩轉矩都都降低降低為全壓起動時的為全壓起動時的1/k2。可選用不同變比適合不同場可選用不同變比適合不同場合。合。 適用：適用：重載起動（比半重載起動（比半載略重，比額定負載輕）。載略重，比額定負載輕）。 繞線式異步電動機的起動繞線式異步電動機的起動方法：方法：轉子繞組通過滑環(huán)和

39、電刷引出電機，并與三相轉子繞組通過滑環(huán)和電刷引出電機，并與三相變阻器連接。起動時，變阻器的電阻最大，接通電源變阻器連接。起動時，變阻器的電阻最大，接通電源后逐漸減小三相變阻器電阻直至三相變阻器電阻為零，后逐漸減小三相變阻器電阻直至三相變阻器電阻為零，起動結束。起動結束。 適用：適用：帶額定負載起動。帶額定負載起動。開始開始起動起動 繞線式異步電動機的起動繞線式異步電動機的起動方法：方法：轉子繞組通過滑環(huán)和電刷引出電機，并與三相轉子繞組通過滑環(huán)和電刷引出電機，并與三相變阻器連接。起動時，變阻器的電阻最大，接通電源變阻器連接。起動時，變阻器的電阻最大，接通電源后逐漸減小三相變阻器電阻直至三相變阻器

40、電阻為零，后逐漸減小三相變阻器電阻直至三相變阻器電阻為零，起動結束。起動結束。 適用：適用：帶額定負載起動。帶額定負載起動。起動起動完成完成 繞線式異步電動機的起動繞線式異步電動機的起動方法：方法：轉子繞組通過滑環(huán)和電刷引出電機，并與三相轉子繞組通過滑環(huán)和電刷引出電機，并與三相變阻器連接。起動時，變阻器的電阻最大，接通電源變阻器連接。起動時，變阻器的電阻最大，接通電源后逐漸減小三相變阻器電阻直至三相變阻器電阻為零，后逐漸減小三相變阻器電阻直至三相變阻器電阻為零，起動結束。起動結束。 適用：適用：帶額定負載起動。帶額定負載起動。返回返回三、三、高起動轉矩鼠籠式異步電動機高起動轉矩鼠籠式異步電動機

41、 高轉差率鼠籠式異步機：高轉差率鼠籠式異步機： 由于轉子電阻增大，起動轉矩增大。因此，如果由于轉子電阻增大，起動轉矩增大。因此，如果鼠籠式異步電動機的鼠籠導體采用電阻率高的材料制鼠籠式異步電動機的鼠籠導體采用電阻率高的材料制造，將可以增大起動轉矩。由繞線式異步機機械特性造，將可以增大起動轉矩。由繞線式異步機機械特性可知，轉子電阻增大，額定運行時的轉差率增大，因可知，轉子電阻增大，額定運行時的轉差率增大，因此這種電機稱為高轉差率異步電動機。此這種電機稱為高轉差率異步電動機。 高轉差率異步機高轉差率異步機轉子電阻大轉子電阻大，額定運行時轉子的，額定運行時轉子的銅損增加銅損增加，效率降低效率降低。

42、適用于適用于起重機械起重機械。 集膚效應又叫集膚效應又叫趨膚趨膚、集表集表、趨表效應趨表效應。它是高轉差率鼠籠式。它是高轉差率鼠籠式異步電動機工作的異步電動機工作的主要依據主要依據。 集膚效應：集膚效應：是指交流電流在是指交流電流在導體中流動時，由于電抗的作用導體中流動時，由于電抗的作用使電流往導體表面集中的現(xiàn)象。使電流往導體表面集中的現(xiàn)象。此時此時相當于相當于導體導體有效截面積減小有效截面積減小，電阻增大電阻增大。 集集( (趨趨) )膚膚( (表表) )效應效應 深槽式鼠籠異步電動機深槽式鼠籠異步電動機 工作原理：工作原理：如果將鼠籠轉如果將鼠籠轉子制造成深槽式，在電動機子制造成深槽式，在

43、電動機起起動動時，由于時，由于轉子頻率高集膚效轉子頻率高集膚效應明顯應明顯，轉子實際電阻較大，轉子實際電阻較大，可得到較大的起動轉矩；當可得到較大的起動轉矩；當起起動結束后動結束后，由于，由于轉子頻率很低轉子頻率很低集膚效應不明顯集膚效應不明顯，轉子實際電，轉子實際電阻小，從而降低正常運行時的阻小，從而降低正常運行時的轉子銅損。轉子銅損。 機械特性如機械特性如圖所示。圖所示。機械特性機械特性( (高轉差率高轉差率) ) 結構：雙鼠籠異步機轉結構：雙鼠籠異步機轉子有兩套鼠籠繞組，內籠電子有兩套鼠籠繞組，內籠電阻小，外籠電阻大。阻小，外籠電阻大。 原理：起動時，由于集原理：起動時，由于集膚效應明顯

44、，外籠起主要作膚效應明顯，外籠起主要作用使起動轉矩大；正常工作用使起動轉矩大；正常工作時，集膚效應不明顯，內籠時，集膚效應不明顯，內籠起主要作用，可在一定程度起主要作用，可在一定程度上減少銅損。上減少銅損。 雙鼠籠異步電動機雙鼠籠異步電動機雙籠結構雙籠結構機械特性機械特性 高起動轉矩異步電動機特點與用途高起動轉矩異步電動機特點與用途主要特點主要特點： 1. 起動轉矩大；起動轉矩大； 2. 額定轉差率大，銅損大。額定轉差率大，銅損大。 不論是深槽式鼠籠異步機或是雙鼠籠異步機，正常運不論是深槽式鼠籠異步機或是雙鼠籠異步機，正常運行時轉子的漏抗都比普通鼠籠式異步機轉子漏抗大。因此，行時轉子的漏抗都比

45、普通鼠籠式異步機轉子漏抗大。因此，它們的臨界轉差率和額定轉差率都比普通機大，額定運行它們的臨界轉差率和額定轉差率都比普通機大，額定運行時的銅損也相對較大，效率相對較低。時的銅損也相對較大，效率相對較低。主要用途主要用途： 起重設備、要求起動轉矩大的其它設備。船上：空壓起重設備、要求起動轉矩大的其它設備。船上：空壓機、分油機、容積泵等電機。機、分油機、容積泵等電機。 例：例：某船有一臺分油機用異步電動機燒毀，因銘某船有一臺分油機用異步電動機燒毀，因銘牌燒壞，后用一臺功率相同的鼠籠異步電動機更換，牌燒壞，后用一臺功率相同的鼠籠異步電動機更換，通電起動時發(fā)現(xiàn)熔斷器不到通電起動時發(fā)現(xiàn)熔斷器不到 1 分

46、鐘就熔斷，維修人員分鐘就熔斷，維修人員檢查不出故障，試問其原因可能是（檢查不出故障，試問其原因可能是（ ）。）。 A. 電機絕緣低電機絕緣低 B. 機械故障機械故障 C. 電機質量差電機質量差 D. 采用普通鼠籠電機采用普通鼠籠電機 第五節(jié)要點第五節(jié)要點 ：起動性能，要求：起動性能，要求 ；方法：直接（條件），；方法：直接（條件），降壓（方法、目的）；特殊鼠籠式：（高轉差率，深槽、雙降壓（方法、目的）；特殊鼠籠式：（高轉差率，深槽、雙鼠籠鼠籠 原理）原理） 。 實例分析實例分析答案是：答案是： D36.單相異步電動機單相異步電動機 本節(jié)的主要內容有三部分本節(jié)的主要內容有三部分： 單相脈振磁場單

47、相脈振磁場： 主要知道單相脈振磁場的特點。主要知道單相脈振磁場的特點。 機械特性機械特性： 分析單相磁場作用下異步電動機的機械特性。分析單相磁場作用下異步電動機的機械特性。 起動方法起動方法： 掌握單相異步電動機的起動原理和方法。掌握單相異步電動機的起動原理和方法。 單相異步電動機的用途很廣，主要用在單相異步電動機的用途很廣，主要用在小功率電氣小功率電氣設備設備的動力拖動和的動力拖動和家用電器家用電器等。等。一、單相異步電動機的起動一、單相異步電動機的起動 單相異步電動機只有一個工作繞組，通入單相電源后，單相異步電動機只有一個工作繞組，通入單相電源后，在單相繞組中只流過單相正弦電流，它所產生的

48、磁場不是旋在單相繞組中只流過單相正弦電流，它所產生的磁場不是旋轉磁場，而是在空間不旋轉的轉磁場，而是在空間不旋轉的正弦脈動磁場正弦脈動磁場（下面說明）（下面說明） 。 由于沒有旋轉磁場，所以，單相異步電動機由于沒有旋轉磁場，所以，單相異步電動機沒有自起動沒有自起動能力能力。但借助于外力，比如用手將轉子向某一個方向拔動一。但借助于外力，比如用手將轉子向某一個方向拔動一下，則電動機就在該方向上自行加速并達到穩(wěn)定轉速。下，則電動機就在該方向上自行加速并達到穩(wěn)定轉速。 與此相似，如果三相異步電動機與此相似，如果三相異步電動機斷相斷相（也稱缺相，電源（也稱缺相，電源斷或繞組斷），同樣也斷或繞組斷），同樣

49、也不能自行起動不能自行起動。而若是在。而若是在運行過程中運行過程中發(fā)生斷相發(fā)生斷相，雖能繼續(xù)轉動雖能繼續(xù)轉動，但如處于重載時發(fā)生斷相，則將，但如處于重載時發(fā)生斷相，則將迫使迫使s變變大大(n)，造成，造成大電流運行大電流運行，以保持轉矩的平衡，以保持轉矩的平衡，I1I1N。若無過載保護，就會。若無過載保護，就會燒毀電機燒毀電機的繞組。的繞組。 關于磁場的分析關于磁場的分析 三相對稱交流繞組通入三相對稱交流電，在氣隙三相對稱交流繞組通入三相對稱交流電，在氣隙中將產生圓形旋轉磁場。中將產生圓形旋轉磁場。旋轉磁場轉向旋轉磁場轉向為從超前相到為從超前相到滯后相滯后相，轉速轉速n0= 60f1/p(轉轉

50、/分分)，或：，或：f1/p(轉轉/秒秒)。 只有只有三相對稱三相對稱才能產生才能產生圓形旋轉圓形旋轉磁場。若三相磁場。若三相不不對稱對稱，則產生，則產生橢圓形旋轉橢圓形旋轉磁場。若是磁場。若是單相電流單相電流，產生，產生的是的是脈振磁場脈振磁場。 脈振磁場的分析：可以采用脈振磁場的分析：可以采用“雙旋轉理論雙旋轉理論”，分，分解為正、反兩個旋轉磁場。脈振磁場就是這兩個旋轉解為正、反兩個旋轉磁場。脈振磁場就是這兩個旋轉磁場共同作用的結果。磁場共同作用的結果。 雙旋轉理論雙旋轉理論 根據第二節(jié)的分析，單相根據第二節(jié)的分析，單相脈振磁勢脈振磁勢可以利用三角可以利用三角函數的公式分解為：函數的公式分

51、解為： fA=0.5Fsin(t-x/)sin(t+x/)其中，其中，0.5Fsin(t-x/)和和0.5Fsin(t+x/)分別分別為正、反兩個旋轉磁場，其幅值一樣、轉速相同、轉為正、反兩個旋轉磁場，其幅值一樣、轉速相同、轉向相反。這就是向相反。這就是雙旋轉理論雙旋轉理論。 脈振磁場與正反向旋轉磁場的關系如下圖所示。脈振磁場與正反向旋轉磁場的關系如下圖所示。 單相脈振磁場單相脈振磁場fA = Fsint cos(x/) = fAfA =0.5 Fsin(t - x/) + 0.5 Fsin(t + x/) fA是一個脈振磁場，是一個脈振磁場，兩兩個分量幅值相同，轉向相反，個分量幅值相同，轉向

52、相反，合成后空間位置合成后空間位置 x 不變，但不變，但大小和方向隨時間不斷變化。大小和方向隨時間不斷變化。式中：式中：x 是空間是空間(位置位置)坐標，坐標，原點在原點在A-X的軸線上。的軸線上。開始脈振開始脈振 單相脈振磁場單相脈振磁場fA = Fsint cos(x/) = fAfA =0.5 Fsin(t - x/) + 0.5 Fsin(t + x/) fA是一個脈振磁場，是一個脈振磁場，兩兩個分量幅值相同，轉向相反，個分量幅值相同，轉向相反，合成后空間位置合成后空間位置 x 不變，但不變，但大小和方向隨時間不斷變化。大小和方向隨時間不斷變化。式中：式中：x 是空間是空間(位置位置)

53、坐標，坐標，原點在原點在A-X的軸線上。的軸線上。停止脈振停止脈振返回初態(tài)返回初態(tài) 單相脈振磁場單相脈振磁場fA = Fsint cos(x/) = fAfA =0.5 Fsin(t - x/) + 0.5 Fsin(t + x/) fA是一個脈振磁場，是一個脈振磁場，兩兩個分量幅值相同，轉向相反，個分量幅值相同，轉向相反，合成后空間位置合成后空間位置 x 不變，但不變，但大小和方向隨時間不斷變化。大小和方向隨時間不斷變化。式中：式中：x 是空間是空間(位置位置)坐標，坐標，原點在原點在A-X的軸線上。的軸線上。單相脈振磁場的特點：單相脈振磁場的特點： 1. 轉子靜止時，單相脈振磁場無驅動力矩

54、；轉子靜止時，單相脈振磁場無驅動力矩； 2. 轉子轉動時，單相脈振磁場可產生一定的驅轉子轉動時，單相脈振磁場可產生一定的驅動力矩，保持轉子繼續(xù)旋轉運行。動力矩，保持轉子繼續(xù)旋轉運行。關于單相異步電動機的結論：關于單相異步電動機的結論： 1. 單相異步電動機不能自行起動，應采取其它方單相異步電動機不能自行起動，應采取其它方法才能起動。法才能起動。 2. 單相異步機轉動時產生的電磁轉矩比較小，轉單相異步機轉動時產生的電磁轉矩比較小，轉差率較大，電機電流較大。差率較大，電機電流較大。 單相脈振磁場與單相異步電動機特點單相脈振磁場與單相異步電動機特點 單相異步電動機的機械特性單相異步電動機的機械特性是

55、其正、反兩個旋轉磁場單獨的是其正、反兩個旋轉磁場單獨的機械特性的合成特性。機械特性的合成特性。 由于兩由于兩個旋轉磁場幅值一樣、個旋轉磁場幅值一樣、轉速相同、轉向相反，所以轉速相同、轉向相反，所以兩條兩條機械特性機械特性以原點對稱以原點對稱，合成的合成的單單相異步電動機的機械特性是一條相異步電動機的機械特性是一條過原點過原點的特性。所以，單相異步的特性。所以，單相異步電動機電動機起動轉矩為零起動轉矩為零。將機將機械特械特性轉性轉90后的后的樣子樣子二、單相異步電動機的機械特性二、單相異步電動機的機械特性三、起動方法三、起動方法起動分析：起動分析： 必須使單相異步機氣隙產生旋轉的磁場（或至必須使單相異步機氣隙產生旋轉的磁場（或至少是移動的磁場），才能切割轉子繞組，產生驅動少是移動的磁場），才能切割轉子