機電傳動控制第五章《 交流電動機的工作原理及特性》

1、第五章第五章 交流電動機的工作原理及特性交流電動機的工作原理及特性 1. 1. 了解三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理；了解三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理； 2. 2.掌握三相異步電動機的連接方法和額定參數(shù)；掌握三相異步電動機的連接方法和額定參數(shù)； 3.3.掌握三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性；掌握三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性； 4. 4. 掌握三相異步電動機啟動、調(diào)速和制動等各種特性；掌握三相異步電動機啟動、調(diào)速和制動等各種特性；5. 5. 掌握實現(xiàn)三相異步電動機啟動、調(diào)速和制動的各種方法及它掌握實現(xiàn)三相異步電動機啟動、調(diào)速和制動的各種方法及它們的使用場所；們的使用場所； 6.

2、6. 掌握單相異步電動機的工作原理和啟動方法；掌握單相異步電動機的工作原理和啟動方法；7. 7. 了解同步電動機的結(jié)構(gòu)、工作原理、運行特性和啟動方法。了解同步電動機的結(jié)構(gòu)、工作原理、運行特性和啟動方法。5.1 5.1 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 章節(jié)內(nèi)容章節(jié)內(nèi)容5.2 5.2 三相異步電動機的額定參數(shù)三相異步電動機的額定參數(shù) 5.3 5.3 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性 5.4 5.4 三相異步電動機的啟動特性三相異步電動機的啟動特性 5.5 5.5 三相異步電動機的調(diào)速特性三相異步電動機的調(diào)速特性 5.6 5.

3、6 三相異步電動機的制動特性三相異步電動機的制動特性 5.7 5.7 單相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理單相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 5.8 5.8 同步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理同步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理51 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 一、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)一、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu) 定子：不動的部分定子：不動的部分; 轉(zhuǎn)子：旋轉(zhuǎn)部分。轉(zhuǎn)子：旋轉(zhuǎn)部分。 在定子和轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。在定子和轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。1. .定子定子 定子由定子鐵心、繞組以及機座組成。定子由定子鐵心、繞組以及機座組成。 定子鐵心由定子鐵心由0.5mm的

4、硅鋼片的硅鋼片疊壓而成，硅鋼片鐵心在疊壓后疊壓而成，硅鋼片鐵心在疊壓后成為一個整體，固定于機座上。成為一個整體，固定于機座上。 定子鐵心的硅鋼片內(nèi)圓沖有定子鐵心的硅鋼片內(nèi)圓沖有定子槽，槽中安放線圈定子槽，槽中安放線圈定子定子繞組。繞組。 三相電動機的定子繞組分為三個部分對稱地分布在定子鐵心上，三相電動機的定子繞組分為三個部分對稱地分布在定子鐵心上，稱為三相繞組，分別用稱為三相繞組，分別用AX、BY、CZ表示，其中，表示，其中，A、B、C稱為稱為首端首端，而，而X、Y、Z稱為稱為末端末端。 三相繞組接入三相交流電源，三相繞組中的電流定子在鐵心中三相繞組接入三相交流電源，三相繞組中的電流定子在鐵心

5、中產(chǎn)生產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場。 2. .轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子鐵心也是電動機磁路轉(zhuǎn)子鐵心也是電動機磁路的一部分，由硅鋼片疊壓而成。的一部分，由硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子鐵心裝在轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)子鐵心裝在轉(zhuǎn)軸上。 轉(zhuǎn)子鐵心的硅鋼片外圓沖轉(zhuǎn)子鐵心的硅鋼片外圓沖有轉(zhuǎn)子槽，槽中安放線圈有轉(zhuǎn)子槽，槽中安放線圈轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組。 轉(zhuǎn)子由鐵心與繞組組成。轉(zhuǎn)子由鐵心與繞組組成。 線繞式線繞式和和鼠籠式鼠籠式兩種電動機的轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)造雖然不同，但兩種電動機的轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)造雖然不同，但工作原理是一致的。工作原理是一致的。 轉(zhuǎn)子的作用：轉(zhuǎn)子的作用：產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，即產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，即產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。 鼠籠式：在轉(zhuǎn)子鐵心槽里鼠籠式：在

6、轉(zhuǎn)子鐵心槽里插入銅條，再將全部銅條兩端插入銅條，再將全部銅條兩端焊在兩個銅環(huán)上。焊在兩個銅環(huán)上。 由線圈繞組放由線圈繞組放入轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，并入轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，并分為三相對稱繞組，分為三相對稱繞組，與定子產(chǎn)生的磁極數(shù)與定子產(chǎn)生的磁極數(shù)相同。線繞式轉(zhuǎn)子通相同。線繞式轉(zhuǎn)子通過軸上的滑環(huán)和電刷過軸上的滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子回路中接入外在轉(zhuǎn)子回路中接入外加電阻，用以改善啟加電阻，用以改善啟動性能與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。動性能與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。 二、三相異步電動機的工作原理二、三相異步電動機的工作原理 1定子旋轉(zhuǎn)磁場定子旋轉(zhuǎn)磁場 假設(shè)每相繞組只有一個線匝，分別嵌放在定子內(nèi)圓周的假設(shè)每相繞組只有一個線匝，分別嵌放在定子內(nèi)圓周的6個凹

7、個凹槽之中?，F(xiàn)將三相繞組的末端槽之中?，F(xiàn)將三相繞組的末端X、Y、Z相連，首端相連，首端A、B、C接三接三相交流電源。三相繞組分別稱為相交流電源。三相繞組分別稱為A相、相、B相、相、C相。相。 假定定子繞組中電流的正方向規(guī)定為從首端流向末端，且假定定子繞組中電流的正方向規(guī)定為從首端流向末端，且A相繞組的電流作為參考正弦量，即相繞組的電流作為參考正弦量，即 iA的初相位為零，則三相繞組的初相位為零，則三相繞組A、B、C的電流（相序為的電流（相序為ABC）的瞬時值為：）的瞬時值為：tIi sinmA )32sin(mB tIi)34sin(mC tIi 時時01 t iB為負，電流實際方向與正方向為

8、負，電流實際方向與正方向相反，即電流從相反，即電流從Y端流到端流到B端；端； iC為正，電流實際方向與正方向為正，電流實際方向與正方向一致，即電流從一致，即電流從C端流到端流到Z端。端。 按右手螺旋法則確定三相電流產(chǎn)生按右手螺旋法則確定三相電流產(chǎn)生的合成磁場。的合成磁場。 時時62Tt iB為負，電流實際方向與正方向為負，電流實際方向與正方向相反，即電流從相反，即電流從Y端流到端流到B端；端； iA為正，電流實際方向與正方向為正，電流實際方向與正方向一致，即電流從一致，即電流從A端流到端流到X端。端。 合成磁場已從合成磁場已從t=0 瞬間所在位置瞬間所在位置順時針方向旋轉(zhuǎn)了順時針方向旋轉(zhuǎn)了 /

9、3。 iA=0 iC=0 時時33Tt iC為負，電流實際方向與正方向為負，電流實際方向與正方向相反，即電流從相反，即電流從Z端流到端流到C端；端； iA為正，電流實際方向與正方向為正，電流實際方向與正方向一致，即電流從一致，即電流從A端流到端流到X端。端。 合成磁場已從合成磁場已從t=0 瞬間所在位置瞬間所在位置順時針方向旋轉(zhuǎn)了順時針方向旋轉(zhuǎn)了2 /3。 iB=0 時時24Tt 0A i iC為負，電流實際方向與正方向為負，電流實際方向與正方向相反，即電流從相反，即電流從Z端流到端流到C端。端。 iB為正，電流實際方向與正方向為正，電流實際方向與正方向一致，即電流從一致，即電流從B端流到端流

10、到Y(jié)端；端； 合成磁場已從合成磁場已從 t=0 瞬間所在位置瞬間所在位置順時針方向旋轉(zhuǎn)了順時針方向旋轉(zhuǎn)了 。 按以上分析可以證明：當(dāng)三相電流隨時間不斷變化時，合成磁按以上分析可以證明：當(dāng)三相電流隨時間不斷變化時，合成磁場也在不斷旋轉(zhuǎn)，故稱場也在不斷旋轉(zhuǎn)，故稱旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場。2旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向 A相繞組內(nèi)的電流超前相繞組內(nèi)的電流超前B相繞組內(nèi)的電流相繞組內(nèi)的電流2 /3，而，而B相繞組內(nèi)的相繞組內(nèi)的電流又超前電流又超前C相繞組內(nèi)的電流相繞組內(nèi)的電流2 /3，當(dāng)三相交流電的當(dāng)三相交流電的ABC ，旋，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向為從轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向為從ABC，即向順時針方向旋轉(zhuǎn)。，即

11、向順時針方向旋轉(zhuǎn)。 如果將定子繞組接至電源的三根導(dǎo)線中的如果將定子繞組接至電源的三根導(dǎo)線中的任意兩根線對調(diào)任意兩根線對調(diào)，例，例如，將如，將B，C兩根線對調(diào)，使兩根線對調(diào)，使B相與相與C相繞組中電流的相位對調(diào)。相繞組中電流的相位對調(diào)。 此時此時A相繞組內(nèi)的電流超前相繞組內(nèi)的電流超前C相繞組內(nèi)的電流相繞組內(nèi)的電流2 /3，而，而C相繞組相繞組內(nèi)的電流又超前內(nèi)的電流又超前B相繞組內(nèi)的電流相繞組內(nèi)的電流2 /3。 用上述同樣的分析方法可知，此時旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒆優(yōu)橛蒙鲜鐾瑯拥姆治龇椒芍藭r旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向?qū)⒆優(yōu)锳CB，即向逆時針方向旋轉(zhuǎn)，如圖所示，即與未對調(diào)前的旋轉(zhuǎn)，即向逆時針方向旋轉(zhuǎn)，如

12、圖所示，即與未對調(diào)前的旋轉(zhuǎn)方向相反。方向相反。 由此可見，要改變旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向，只要把定子繞組接到由此可見，要改變旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向，只要把定子繞組接到電源的三根導(dǎo)線中的任意兩根對調(diào)即可。電源的三根導(dǎo)線中的任意兩根對調(diào)即可。 旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。：取決于三相電流的相序。1n1n改變電機的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中兩相。改變電機的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中兩相。AiBiCimItAiCiBimIt旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向 3. .旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)與旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)與旋轉(zhuǎn)速度 在交流電動機中，旋轉(zhuǎn)磁場相對定子的旋轉(zhuǎn)速度被稱為同步速在交流電動機中，旋轉(zhuǎn)磁場相對定子的旋轉(zhuǎn)速度被

13、稱為同步速度，用度，用n0表示。表示。 磁極對數(shù)：磁極對數(shù)：定子磁場定子磁場N-S的個數(shù)，用的個數(shù)，用p表示。表示。fn600 p1：電流變化經(jīng)過一個周期（變化電流變化經(jīng)過一個周期（變化360電角度），旋轉(zhuǎn)磁場電角度），旋轉(zhuǎn)磁場在空間也旋轉(zhuǎn)了一轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)了在空間也旋轉(zhuǎn)了一轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)了360機械角度），若電流的頻率為機械角度），若電流的頻率為f，旋，旋轉(zhuǎn)磁場每分鐘將旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁場每分鐘將旋轉(zhuǎn)60f 轉(zhuǎn)，即：轉(zhuǎn)，即： 如果把定子鐵心的槽數(shù)增加如果把定子鐵心的槽數(shù)增加1倍（倍（12個槽），制成如圖所示的個槽），制成如圖所示的三相繞組。三相繞組。 每相繞組由兩個部分串聯(lián)組成，再將這三相繞組接到對稱三每相繞組由兩個

14、部分串聯(lián)組成，再將這三相繞組接到對稱三相電源使通過對稱三相電流。相電源使通過對稱三相電流。 p=2：電流變化一個周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間只轉(zhuǎn)了電流變化一個周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間只轉(zhuǎn)了1/2轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。 由此可知，當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場具有兩對磁極時，其旋轉(zhuǎn)速度僅為一對由此可知，當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場具有兩對磁極時，其旋轉(zhuǎn)速度僅為一對磁極時的一半。依次類推，當(dāng)有磁極時的一半。依次類推，當(dāng)有p對磁極時，其轉(zhuǎn)速為：對磁極時，其轉(zhuǎn)速為：pfn600 所以，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度與電流的頻率成正比而與磁極對數(shù)所以，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度與電流的頻率成正比而與磁極對數(shù)成反比。成反比。 產(chǎn)生具有產(chǎn)生具有兩對兩對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場。磁極的旋轉(zhuǎn)磁場。極對數(shù)

15、極對數(shù)2pAXX ANSSNZCZCBYBYCYABCXYZAXBZAiCiBiAiBiCimIt0t三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速分）轉(zhuǎn)/( 600pfn 2p180分）轉(zhuǎn)/( 50011p360分）轉(zhuǎn)/( 0003極對數(shù)極對數(shù)每個電流周期每個電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速)50(Hzf 1n3p120分）轉(zhuǎn)/( 0001電動機轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系電動機轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系電動機轉(zhuǎn)速（額定轉(zhuǎn)速）電動機轉(zhuǎn)速（額定轉(zhuǎn)速）:n電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致，電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致， 但但 異步異步電動機電動機0nn

16、 無轉(zhuǎn)距無轉(zhuǎn)距轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運動轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運動無轉(zhuǎn)子電動勢（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電動勢（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電流無轉(zhuǎn)子電流提示提示：如果如果1nn 4工作原理工作原理 三相異步電動機的工作原理是基于定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子電流的三相異步電動機的工作原理是基于定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子電流的相互作用。相互作用。 在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線，因而在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動割磁力線，因而在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢勢e從而產(chǎn)生從而產(chǎn)生感應(yīng)電流感應(yīng)電流i； 轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度稱轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度稱為電動機的轉(zhuǎn)速，用表為電動機的轉(zhuǎn)速，用表示示n。 轉(zhuǎn)子電流

17、與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁力電磁力F； 力在轉(zhuǎn)子的軸上形成力在轉(zhuǎn)子的軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩，且轉(zhuǎn)矩作用方向與旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方且轉(zhuǎn)矩作用方向與旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向相同，轉(zhuǎn)子受此轉(zhuǎn)矩的作用，按旋向相同，轉(zhuǎn)子受此轉(zhuǎn)矩的作用，按旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。5. .轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差率差率 S 由工作原理可知：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速由工作原理可知：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n（電動機的轉(zhuǎn)速）恒比旋轉(zhuǎn)磁（電動機的轉(zhuǎn)速）恒比旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度場的旋轉(zhuǎn)速度n0（同步速度）要小。（同步速度）要小。 轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間的轉(zhuǎn)速差是保證轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的主要因素，也轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間的轉(zhuǎn)速差是保證轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的主要因素，

18、也是是異步電動機異步電動機的由來。的由來。 定義：轉(zhuǎn)速差定義：轉(zhuǎn)速差(n0-n)與同步轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速n0的比值稱為異步電動機的轉(zhuǎn)的比值稱為異步電動機的轉(zhuǎn)差率，用表示差率，用表示S，即，即00nnnS 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率S是分析異步電動機運行特性的主要參數(shù)。是分析異步電動機運行特性的主要參數(shù)。 5.25.2 三相異步電動機的額定參數(shù)三相異步電動機的額定參數(shù) 一、一、 三相異步電動機定子繞組的接法三相異步電動機定子繞組的接法 1兩種接法兩種接法 定子繞組的首端和末端通常定子繞組的首端和末端通常都接在電動機接線盒的接線柱上，都接在電動機接線盒的接線柱上，一般按圖所示的方法排列。一般按圖所示的方法排列。 按

19、照我國電工專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：按照我國電工專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：定子繞組出線端的首端為定子繞組出線端的首端為D1、D2、D3，末端為，末端為D4、D5、D6。 三相電動機的定子繞組有三相電動機的定子繞組有星形（星形（Y型）型）和和三角形（三角形（形）形）兩兩種不同的接法。種不同的接法。星形（星形（Y型）接法型）接法三角形（三角形（形）接法形）接法星形（星形（Y型）型）接法：末端相連，接法：末端相連，首端分別接三相交流電源。首端分別接三相交流電源。三角形（三角形（型）型）接法：首末端接法：首末端相連，分別接三相交流電源。相連，分別接三相交流電源。2線電壓與相電壓線電壓與相電壓 線電壓線電壓：兩相繞組首端之間的

20、電壓，用：兩相繞組首端之間的電壓，用U1表示；表示； 相電壓相電壓：每相繞組首、尾之間的電壓，用：每相繞組首、尾之間的電壓，用U相相表示。表示。 對于星形接法：對于星形接法：相相UU31 對于三角形接法：對于三角形接法： 相相UU 13線電流與相電流線電流與相電流 線電流：電網(wǎng)的供電電流，用線電流：電網(wǎng)的供電電流，用I1 表示；表示； 相電流：每相繞組的電流，用相電流：每相繞組的電流，用I相相表示。表示。 對于星形接法對于星形接法 ：相相II 1 對于三角形接法對于三角形接法 ：相相II31 cosUIP1113 4. . 電動機的輸入功率：電動機的輸入功率：二、額定參數(shù)二、額定參數(shù) 電動機在

21、制造工廠所擬定的情況下工作時，稱為電動機的電動機在制造工廠所擬定的情況下工作時，稱為電動機的額定額定運行運行，通常用額定值來表示其運行條件，這些數(shù)據(jù)大部分都標(biāo)明在，通常用額定值來表示其運行條件，這些數(shù)據(jù)大部分都標(biāo)明在電動機的銘牌上。電動機的銘牌上。 1. 額定功率額定功率PN： 在額定運行情況下，在額定運行情況下，電動機軸上輸出的機械功率電動機軸上輸出的機械功率。 NNNPP1 輸出功率的一般表達式為：輸出功率的一般表達式為： 12PP 其中：其中： 效率；效率； P1 輸入功率輸入功率 P2輸出功率輸出功率 輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為：輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為： cosIKnP.TM222

22、559 I2轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流 2. .額定電壓額定電壓UN：在額定運行情況下，定子繞組端應(yīng)加的線電壓：在額定運行情況下，定子繞組端應(yīng)加的線電壓值。值。 如標(biāo)有兩種電壓值（例如如標(biāo)有兩種電壓值（例如220/380V），這表明定子繞組采用），這表明定子繞組采用 /Y連接時應(yīng)加的線電壓值。連接時應(yīng)加的線電壓值。即：即： 三角形接法時，定子繞組應(yīng)接三角形接法時，定子繞組應(yīng)接220V的電源電壓；的電源電壓；星形接法時，定子繞組應(yīng)接星形接法時，定子繞組應(yīng)接380的電源電壓。的電源電壓。 3. .額定頻率額定頻率f ：在額定運行情況下，定子外加電壓的頻率：在額定運行情況下，定子外加電壓的頻率（ Hz）。）。

23、 50 f 如標(biāo)有兩種電流值（例如如標(biāo)有兩種電流值（例如10.35/5.9A），則對應(yīng)于定子繞組為），則對應(yīng)于定子繞組為 /Y連接的線電流值。連接的線電流值。 4. .額定電流額定電流IN ：在額定頻率、額定電壓和軸上輸出額定功率時，：在額定頻率、額定電壓和軸上輸出額定功率時，定子的線電流值。定子的線電流值。即：即： 三角形接法時，定子電流為三角形接法時，定子電流為10.35A；星形接法時，定子電流為星形接法時，定子電流為5.9A。 5. .額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN ：在額定頻率、額定電壓和電動機軸上輸出額定：在額定頻率、額定電壓和電動機軸上輸出額定功率時，電動機的轉(zhuǎn)速。功率時，電動機的轉(zhuǎn)速。 與

24、額定轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為與額定轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)差率SN。 一般不標(biāo)在電動機銘牌上的幾個額定值如下一般不標(biāo)在電動機銘牌上的幾個額定值如下 ： 1.1.額定功率因數(shù)額定功率因數(shù) ：在額定頻率、額定電壓和電動機軸上：在額定頻率、額定電壓和電動機軸上輸出額定功率時，定子相電流與相電壓之間相位差的余弦。輸出額定功率時，定子相電流與相電壓之間相位差的余弦。Ncos 2. .額定效率額定效率 ：在額定頻率、額定電壓和電動機軸上輸出額定：在額定頻率、額定電壓和電動機軸上輸出額定功率時，電動機輸出機械功率與輸入電功率之比，其表達式為功率時，電動機輸出機械功率與輸入電功率之比，其表達式為N

25、 %100cos3NNNN IUPN 3. .額定負載轉(zhuǎn)矩額定負載轉(zhuǎn)矩TN ：電動機在額定轉(zhuǎn)速下輸出額定功率時軸上：電動機在額定轉(zhuǎn)速下輸出額定功率時軸上的負載載矩。的負載載矩。 4. 4.線繞式異步電動機轉(zhuǎn)子靜止時的滑環(huán)電壓和轉(zhuǎn)子的額定電流。線繞式異步電動機轉(zhuǎn)子靜止時的滑環(huán)電壓和轉(zhuǎn)子的額定電流。 通常手冊上給出的數(shù)據(jù)就是電動機的額定值。通常手冊上給出的數(shù)據(jù)就是電動機的額定值。 三、定子繞組連線方法的選用三、定子繞組連線方法的選用 定子三相繞組的連接方式（定子三相繞組的連接方式（Y形或形或 形）的選擇，和普通三相形）的選擇，和普通三相負載一樣，須視電源的線電壓而定。負載一樣，須視電源的線電壓而定

26、。 如果電源的線電壓等于電動機的額定相電壓，那么，電動機的如果電源的線電壓等于電動機的額定相電壓，那么，電動機的繞組應(yīng)該接成三角形；繞組應(yīng)該接成三角形； 如果電源的線電壓是電動機額定相電壓的如果電源的線電壓是電動機額定相電壓的 倍，那么，電動倍，那么，電動機的繞組就應(yīng)該接成星形。機的繞組就應(yīng)該接成星形。 通常電動機的銘牌上標(biāo)有符號通常電動機的銘牌上標(biāo)有符號 /Y和數(shù)字和數(shù)字220 /380 ，前者表示，前者表示定子繞組的接法，后者表示對應(yīng)于不同接法應(yīng)加的線電壓值。定子繞組的接法，后者表示對應(yīng)于不同接法應(yīng)加的線電壓值。3 例例 電源線電壓為電源線電壓為380V380V，現(xiàn)有兩臺電動機，其銘牌數(shù)據(jù)

27、如下，現(xiàn)有兩臺電動機，其銘牌數(shù)據(jù)如下，試選擇定子繞組的連接方式。試選擇定子繞組的連接方式。 1. J32-4，功率，功率1.0kW，連，連接方法接方法 /Y，電壓，電壓220/380V，電流電流4.25/2.45A，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速1420 r/min，功率因數(shù)，功率因數(shù)0.79。 2. J02-21-4，功率，功率1.1 kW，連接方法連接方法 ，電壓，電壓380V，電流，電流6.27A，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速1410 r/min，功率，功率因數(shù)因數(shù)0.79。 解：解： 1. J32-4 電動機應(yīng)接星形（電動機應(yīng)接星形（Y） 2. J02-21-4 電動機應(yīng)接成三角形（電動機應(yīng)接成三角形（ ）星形（星形（Y）

28、三角形（三角形（ ）53 三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性和機械特性 一、三相異步電動機的定子電路一、三相異步電動機的定子電路 三相異步電動機的電磁關(guān)系同變壓器類似，定子繞組相當(dāng)于變?nèi)喈惒诫妱訖C的電磁關(guān)系同變壓器類似，定子繞組相當(dāng)于變壓器的原繞組，轉(zhuǎn)子繞組（一般是短接的）相當(dāng)于副繞組。壓器的原繞組，轉(zhuǎn)子繞組（一般是短接的）相當(dāng)于副繞組。 定子繞組接上三相電源電定子繞組接上三相電源電壓（相電壓為壓（相電壓為u1）時，則有三）時，則有三相電流通過（相電流為相電流通過（相電流為i1），），定子三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，定子三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，其磁力線通過定子和轉(zhuǎn)子鐵心其磁力

29、線通過定子和轉(zhuǎn)子鐵心而閉合，這磁場不僅在轉(zhuǎn)子每而閉合，這磁場不僅在轉(zhuǎn)子每相繞組中要感應(yīng)出電動勢相繞組中要感應(yīng)出電動勢e2，而且在定子每相繞組中也要感而且在定子每相繞組中也要感應(yīng)出電動勢應(yīng)出電動勢e1 設(shè)定子和轉(zhuǎn)子每相繞組的匝數(shù)分別為設(shè)定子和轉(zhuǎn)子每相繞組的匝數(shù)分別為N1和和N2，如圖所示電路，如圖所示電路圖是三相異步電動機的一相電路圖。圖是三相異步電動機的一相電路圖。 旋轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強度沿定子與轉(zhuǎn)子間空氣隙的分布是近于按旋轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強度沿定子與轉(zhuǎn)子間空氣隙的分布是近于按正弦規(guī)律分布的，因此，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時，通過定子每相繞相的磁通也正弦規(guī)律分布的，因此，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時，通過定子每相繞相的磁通也是隨時

30、間按正弦規(guī)律變化的，是隨時間按正弦規(guī)律變化的， t sinm 定子每相繞組中產(chǎn)生的定子每相繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢為：為： tNedd11 它也是正弦量，其有效值為：它也是正弦量，其有效值為： 1111444444fN.Nf.E 式中，式中，f1為為e1的頻率。的頻率。 因為旋轉(zhuǎn)磁場和定子間的相對轉(zhuǎn)速為因為旋轉(zhuǎn)磁場和定子間的相對轉(zhuǎn)速為n0，所以，所以 6001pnf 它等于定子電流的頻率，即它等于定子電流的頻率，即 ff 1 定子每相繞組中還要產(chǎn)生定子每相繞組中還要產(chǎn)生漏磁電動勢漏磁電動勢tiLedd1L1L1 加在定子每相繞組上的電壓也分成三個分量，即加在定子每相繞組上的電壓也分成三

31、個分量，即)(dd)()(11L11111111etiLRieeRiuL 如用復(fù)數(shù)表示，則為如用復(fù)數(shù)表示，則為 )(j)()(1111111111EXIRIEERIUL 式中，式中， 和和 ( )為定子每相繞組的電阻和漏磁感抗。為定子每相繞組的電阻和漏磁感抗。1R1XL11 21LfX 由于由于R1和和X1較小，其上電壓降與電動勢較小，其上電壓降與電動勢E1比較起來，?？珊雎?，比較起來，?？珊雎?，于是于是 EU111EU 二、三相異步電動機的轉(zhuǎn)子電路二、三相異步電動機的轉(zhuǎn)子電路 旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子每相繞組中感應(yīng)出的電動勢為旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子每相繞組中感應(yīng)出的電動勢為tNedd22 其有效值為其有效值為

32、 2222444444SfN.Nf.E 式中，式中，f2為轉(zhuǎn)子電動勢為轉(zhuǎn)子電動勢e2或轉(zhuǎn)子電流或轉(zhuǎn)子電流i2相對于旋轉(zhuǎn)磁場的頻率相對于旋轉(zhuǎn)磁場的頻率. 因為旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子間的相對轉(zhuǎn)速為因為旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子間的相對轉(zhuǎn)速為 n0-n1000026060Sfpnnnn)nn(pf 在在 n=0 ，即，即S=1時，轉(zhuǎn)子電動勢為時，轉(zhuǎn)子電動勢為 2120444Nf.E 為轉(zhuǎn)子最大電動勢為轉(zhuǎn)子最大電動勢202SEE 可見轉(zhuǎn)子電動勢可見轉(zhuǎn)子電動勢E2與轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)。有關(guān)。 和定子電流一樣，轉(zhuǎn)子電流也要產(chǎn)生漏磁通，從而在轉(zhuǎn)子每相和定子電流一樣，轉(zhuǎn)子電流也要產(chǎn)生漏磁通，從而在轉(zhuǎn)子每相繞組中還要產(chǎn)生漏磁電動

33、勢。繞組中還要產(chǎn)生漏磁電動勢。tiLedd2L2L2 因此，對于轉(zhuǎn)子每相電路，有因此，對于轉(zhuǎn)子每相電路，有 tiLRieRiedd)(2L222L2222 如用復(fù)數(shù)表示，則為如用復(fù)數(shù)表示，則為 22222222j)(XIRIERIEL 式中，式中，R2和和X2轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻和漏磁感抗轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻和漏磁感抗 L21L22222LSfLfX L21202LfX 202SXX 在在 n=0 ，即，即 S=1 時，轉(zhuǎn)子感抗為時，轉(zhuǎn)子感抗為為轉(zhuǎn)子最大感抗為轉(zhuǎn)子最大感抗 可見轉(zhuǎn)子感抗可見轉(zhuǎn)子感抗E2與轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)。有關(guān)。 轉(zhuǎn)子每相電路的電流為轉(zhuǎn)子每相電路的電流為 220222022222

34、2)SX(RSEXREI 可見轉(zhuǎn)子電流可見轉(zhuǎn)子電流I2也與轉(zhuǎn)差率也與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)。當(dāng)有關(guān)。當(dāng)S增大，即轉(zhuǎn)速增大，即轉(zhuǎn)速n降低時，降低時，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對轉(zhuǎn)速增加，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體被磁力線切割的速度轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對轉(zhuǎn)速增加，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體被磁力線切割的速度提高，于是提高，于是E2增加，增加，I2也增加。也增加。 三、轉(zhuǎn)矩特性三、轉(zhuǎn)矩特性 電磁轉(zhuǎn)矩是三相異步電動機最重要的物理量之一。機械特性是電磁轉(zhuǎn)矩是三相異步電動機最重要的物理量之一。機械特性是它的主要特性。它的主要特性。22mcos IKT 22022212444)SX(RNf.SI 所以所以220222222022212)SX(RUSRK)SX

35、(RUSRKT 因為因為轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性 式中，式中，K與電動機結(jié)構(gòu)參數(shù)、電源頻率有關(guān)的一個常數(shù)；與電動機結(jié)構(gòu)參數(shù)、電源頻率有關(guān)的一個常數(shù)； U1 、U定子繞組電壓，電源電壓；定子繞組電壓，電源電壓； R2轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻；轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻； X20 電動機不動（電動機不動（S=1）時轉(zhuǎn)子每相繞組的感抗。）時轉(zhuǎn)子每相繞組的感抗。22222222222)(cosSXRRXRR 四機械特性四機械特性 在異步電動機中，轉(zhuǎn)速在異步電動機中，轉(zhuǎn)速 n=(1-S)n0，為了符合習(xí)慣畫法，可將，為了符合習(xí)慣畫法，可將曲線換成轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系曲線，即稱為異步電動機的機械特曲線換成轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系曲

36、線，即稱為異步電動機的機械特性。性。 1固有機械特性固有機械特性 異步電動機在異步電動機在額定電壓和額定頻率下，用規(guī)定的接線方式，額定電壓和額定頻率下，用規(guī)定的接線方式，定子和轉(zhuǎn)子電路中不串聯(lián)任何電阻或電抗時的機械特性定子和轉(zhuǎn)子電路中不串聯(lián)任何電阻或電抗時的機械特性稱為固有稱為固有（自然）機械特性。（自然）機械特性。 根據(jù)根據(jù) 2202222)SX(RUSRT 00nnnS 0010 S,nn,T 電動機處于理想空載工作點，此時電動機的轉(zhuǎn)速為理想電動機處于理想空載工作點，此時電動機的轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)速。空載轉(zhuǎn)速。理想工作點理想工作點額定工作點額定工作點臨界工作點臨界工作點啟動工作點啟動工作點p

37、fnn600 NNN,2SSnnTT 電動機額定工作點。此時電動機額定工作點。此時額定轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)差率為額定轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)差率為 NnPTNN55. 9 0N0NnnnS 式中式中: PN電動機的額定功率；電動機的額定功率； nN電動機的額定轉(zhuǎn)速，一般電動機的額定轉(zhuǎn)速，一般 SN電動機的額定轉(zhuǎn)差率，一般電動機的額定轉(zhuǎn)差率，一般 TN電動機的額定轉(zhuǎn)矩。電動機的額定轉(zhuǎn)矩。0N)985. 094. 0(nn 015. 006. 0N S額定工作點額定工作點 1, 0,3st SnTT 將將S=1代入轉(zhuǎn)矩公式中，可得代入轉(zhuǎn)矩公式中，可得2202222stXRURKT 電壓降低，啟動轉(zhuǎn)矩會明顯減小電壓降低

38、，啟動轉(zhuǎn)矩會明顯減小轉(zhuǎn)子電阻適當(dāng)增大，啟動轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子電阻適當(dāng)增大，啟動轉(zhuǎn)矩會增大；會增大；而若增大轉(zhuǎn)子電抗則會使啟動而若增大轉(zhuǎn)子電抗則會使啟動轉(zhuǎn)矩大為減小。轉(zhuǎn)矩大為減小。 通常把在固有機械特性上啟動轉(zhuǎn)矩通常把在固有機械特性上啟動轉(zhuǎn)矩Tst與額定轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩TN之比之比 st=Tst/TN 稱為啟動能力系數(shù)，是衡量異步電動機啟動能力的一稱為啟動能力系數(shù)，是衡量異步電動機啟動能力的一個重要數(shù)據(jù)。個重要數(shù)據(jù)。 2 . 10 . 1st 啟動工作點啟動工作點 mmmax,4SSnnTT 令令 0 dndT得臨界轉(zhuǎn)差率得臨界轉(zhuǎn)差率 202m/ XRS 再將再將Sm代入轉(zhuǎn)矩公式中得代入轉(zhuǎn)矩公式中得202m

39、ax2XUKT 通常把在固有機械特性上最大電磁轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比通常把在固有機械特性上最大電磁轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比 max=Tmax/TN稱為電動機的過載能力系數(shù)。它表征了電動機能夠承稱為電動機的過載能力系數(shù)。它表征了電動機能夠承受沖擊負載的能力大小，是電動機的又一個重要運行參數(shù)。受沖擊負載的能力大小，是電動機的又一個重要運行參數(shù)。 鼠籠式異步電動機鼠籠式異步電動機 2 . 28 . 1m 線繞式異步電動機線繞式異步電動機8 . 25 . 2m 臨界工作點臨界工作點2人為機械特性人為機械特性 由上述分析可知：異步電動機的機械特性與電動機的參數(shù)有關(guān)，由上述分析可知：異步電動機的機械特性與電動機的參

40、數(shù)有關(guān)，也與外加電源電壓、電源頻率有關(guān)，將關(guān)系式中的參數(shù)人為地加以也與外加電源電壓、電源頻率有關(guān)，將關(guān)系式中的參數(shù)人為地加以改變而獲得的特性稱為異步電動機的人為機械特性。改變而獲得的特性稱為異步電動機的人為機械特性。 改變改變定子電壓定子電壓U、定子電源頻率定子電源頻率f、定子電路串入電阻或電抗定子電路串入電阻或電抗、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子電路串入電阻或電抗子電路串入電阻或電抗等，都可得到異步電動機的人為機械特性。等，都可得到異步電動機的人為機械特性。 （1）降低電動機電源電壓時的人為特性）降低電動機電源電壓時的人為特性 Nmax2202222st202max0m0202m0260TTXRURKTXUKTnn

41、nXRSpfn 0n不變不變mS不變不變maxT隨著電壓的減小而大大地減小隨著電壓的減小而大大地減小stT隨著電壓的減小而大大地減小隨著電壓的減小而大大地減小 定子繞組外加電壓為定子繞組外加電壓為0.8UN:Tb=0.64Tmax 定子繞組外加電壓為定子繞組外加電壓為UN: Ta=Tmax 定子繞組外加電壓為定子繞組外加電壓為0.5UN:Tc=0.25Tmax電壓愈低，人為特性曲線電壓愈低，人為特性曲線愈往左移。愈往左移。 三相交流異步電動機對電三相交流異步電動機對電網(wǎng)的波動非常敏感。網(wǎng)的波動非常敏感。 運行時，如電壓運行時，如電壓降低太多，會大大降降低太多，會大大降低它的過載能力與啟低它的過

42、載能力與啟動轉(zhuǎn)矩，甚至使電動動轉(zhuǎn)矩，甚至使電動機發(fā)生帶不動負載或機發(fā)生帶不動負載或者根本不能啟動的現(xiàn)者根本不能啟動的現(xiàn)象。象。NN22NNmmax98. 07 . 02TTUUTT 例如，電動機運行在額定負載例如，電動機運行在額定負載 TN 下，即使下，即使 m=2 ，若電網(wǎng)電壓，若電網(wǎng)電壓下降到下降到 70%UN ，則由于這時，則由于這時 此外，電網(wǎng)電壓下降此外，電網(wǎng)電壓下降 ，在負載不變的條件下，將使電動機轉(zhuǎn)，在負載不變的條件下，將使電動機轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率速下降，轉(zhuǎn)差率S 增大，電流增加，引起電動機發(fā)熱甚至燒壞。增大，電流增加，引起電動機發(fā)熱甚至燒壞。電動機也會停轉(zhuǎn)電動機也會停轉(zhuǎn)（2）定子

43、電路接入電阻或電抗時的人為特性）定子電路接入電阻或電抗時的人為特性 在電動機定子電路中外串電阻或電抗后，電動機端電壓為電源在電動機定子電路中外串電阻或電抗后，電動機端電壓為電源電壓減去定子外串電阻上或電抗上的壓降，致使定子繞組相電壓降電壓減去定子外串電阻上或電抗上的壓降，致使定子繞組相電壓降低低,這種情況下的人為特性與降低電源電壓時的相似這種情況下的人為特性與降低電源電壓時的相似.。（3）改變定子電源頻率時的人為特性）改變定子電源頻率時的人為特性 fKfXTTXRURKTXUKTnnnXRSpfn1,26020Nmax2202222st202max0m0202m0注意到：注意到： 一般變頻調(diào)速

44、采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，一般變頻調(diào)速采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，即希望最大轉(zhuǎn)矩保持為恒值，為此在即希望最大轉(zhuǎn)矩保持為恒值，為此在改變頻率的同時，電源電壓也要作相改變頻率的同時，電源電壓也要作相應(yīng)的變化，使應(yīng)的變化，使 U/f =C ，這在實質(zhì)上，這在實質(zhì)上是使電動機氣隙磁通保持不變。是使電動機氣隙磁通保持不變。 fn 0fS/1m fT/1st 不不變變maxT 因此，改變電源頻率的機械特性因此，改變電源頻率的機械特性如圖所示：如圖所示：lint4-20.swf（4）轉(zhuǎn)子電路串電阻時的人為特性）轉(zhuǎn)子電路串電阻時的人為特性 在三相線繞式異步電動機的轉(zhuǎn)在三相線繞式異步電動機的轉(zhuǎn)子電路中串入電阻后，轉(zhuǎn)子電路中子電路中串

45、入電阻后，轉(zhuǎn)子電路中的電阻為的電阻為2r2RR NrrstmrmTTXRRURRKTXUKTnnnXRRSpfnmax220222222202max0020220)()(260 NrrstmrmTTXRRURRKTXUKTnnnXRRSpfnmax220222222202max0020220)()(260 0n不變不變maxT不變不變mS隨著串接電阻的增加而增大隨著串接電阻的增加而增大 此時的人為特性將是一根比固有特性較軟的一條曲線。此時的人為特性將是一根比固有特性較軟的一條曲線。 stT電阻在一定的范圍內(nèi)時，增加電阻在一定的范圍內(nèi)時，增加 54 三相異步電動機的啟動特性三相異步電動機的啟動特

46、性 采用電動機拖動生產(chǎn)機械，對電動機啟動的主要要求如下。采用電動機拖動生產(chǎn)機械，對電動機啟動的主要要求如下。 （1）有足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，保證生產(chǎn)機械能正常啟動。一般場）有足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，保證生產(chǎn)機械能正常啟動。一般場合下希望啟動越快越好，以提高生產(chǎn)效率。即要求合下希望啟動越快越好，以提高生產(chǎn)效率。即要求電動機的啟動轉(zhuǎn)電動機的啟動轉(zhuǎn)矩大于負載轉(zhuǎn)矩矩大于負載轉(zhuǎn)矩，否則電動機不能啟動。，否則電動機不能啟動。 （2）在滿足啟動轉(zhuǎn)矩要求的前提下，啟動電流越小越好。因為）在滿足啟動轉(zhuǎn)矩要求的前提下，啟動電流越小越好。因為過大啟動電流的沖擊，對于電網(wǎng)和電動機本身都是不利的。過大啟動電流的沖擊，對于電網(wǎng)和電

47、動機本身都是不利的。 （3）要求啟動平滑，即要求啟動時加速平滑，以減小對生產(chǎn)機）要求啟動平滑，即要求啟動時加速平滑，以減小對生產(chǎn)機械的沖擊。械的沖擊。 （4）啟動設(shè)備安全可靠，力求結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。）啟動設(shè)備安全可靠，力求結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。 （5）啟動過程中的功率損耗越小越好。）啟動過程中的功率損耗越小越好。 其中，（其中，（1）和（）和（2）兩條是衡量電動機啟動性能的主要技術(shù)指）兩條是衡量電動機啟動性能的主要技術(shù)指標(biāo)。標(biāo)。 異步電動機本身的啟動特性為：異步電動機本身的啟動特性為： a. 定子電流大，定子電流大，Ist=(57)IN 異步電動機在接入電網(wǎng)啟動的瞬時，由于轉(zhuǎn)子處于靜止?fàn)顟B(tài)，異

48、步電動機在接入電網(wǎng)啟動的瞬時，由于轉(zhuǎn)子處于靜止?fàn)顟B(tài)，定子旋轉(zhuǎn)磁場以最快的相對速度（即同步轉(zhuǎn)速）切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在定子旋轉(zhuǎn)磁場以最快的相對速度（即同步轉(zhuǎn)速）切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出很大的轉(zhuǎn)子電勢和轉(zhuǎn)子電流，從而引起很大的定轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出很大的轉(zhuǎn)子電勢和轉(zhuǎn)子電流，從而引起很大的定子電流子電流 b.啟動轉(zhuǎn)矩小啟動轉(zhuǎn)矩小 NstT).(T5180 啟動時啟動時 ，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)，轉(zhuǎn)子功率因數(shù) 很低，因很低，因而啟動轉(zhuǎn)矩而啟動轉(zhuǎn)矩 卻不大。卻不大。 1 S2202222XRRcos ststmstcosIKT22 異步電動機的固有啟動特性：異步電動機的固有啟動特性： 顯然，異步電動機的這種啟動性能

49、和生產(chǎn)機械的要求是相矛盾顯然，異步電動機的這種啟動性能和生產(chǎn)機械的要求是相矛盾的，為了解決這些矛盾，必須根據(jù)具體情況，采取不同的啟動方法。的，為了解決這些矛盾，必須根據(jù)具體情況，采取不同的啟動方法。一、一、 鼠籠式異步電動機的啟動方法鼠籠式異步電動機的啟動方法 鼠籠式異步電動機有鼠籠式異步電動機有直接啟動直接啟動和和降壓啟動降壓啟動兩種方法，采用什么兩種方法，采用什么啟動方法，要根據(jù)實際情況而定。啟動方法，要根據(jù)實際情況而定。 1直接啟動（全壓啟動）直接啟動（全壓啟動） 直接啟動就是將電動機的定子繞組通過閘刀開關(guān)或接觸器直接直接啟動就是將電動機的定子繞組通過閘刀開關(guān)或接觸器直接接入電源，在額定

50、電壓下進行啟動。接入電源，在額定電壓下進行啟動。 特點：電動機定子繞組的工作電壓和啟動電壓相等。特點：電動機定子繞組的工作電壓和啟動電壓相等。 直接啟動的條件：由于直接啟動的啟動電流很大，因此，在直接啟動的條件：由于直接啟動的啟動電流很大，因此，在什么情況下采用直接啟動，有關(guān)供電、動力部門都有規(guī)定，主要取什么情況下采用直接啟動，有關(guān)供電、動力部門都有規(guī)定，主要取決于電動機的功率與供電變壓器的容量之比值。決于電動機的功率與供電變壓器的容量之比值。 一般在有獨立變壓器供電（即變壓器供動力用電）的情況下，一般在有獨立變壓器供電（即變壓器供動力用電）的情況下，若電動機啟動頻繁時，電動機功率小于變壓器容

51、量的若電動機啟動頻繁時，電動機功率小于變壓器容量的20%時允許直時允許直接啟動；接啟動； 若電動機不經(jīng)常啟動，電動機功率小于變壓器容量的若電動機不經(jīng)常啟動，電動機功率小于變壓器容量的30%時也時也允許直接啟動。如果沒有獨立的變壓器供電（即與照明共用電源）允許直接啟動。如果沒有獨立的變壓器供電（即與照明共用電源）的情況下，電動機啟動比較頻繁，則常按經(jīng)驗公式來估算，滿足下的情況下，電動機啟動比較頻繁，則常按經(jīng)驗公式來估算，滿足下列關(guān)系則可直接啟動。列關(guān)系則可直接啟動。 電動機功率電動機功率電源總?cè)萘侩娫纯側(cè)萘款~定電流額定電流啟動電流啟動電流 443NstII 例例5.2：有一臺要求經(jīng)常啟動的鼠籠式

52、異步電動機，其：有一臺要求經(jīng)常啟動的鼠籠式異步電動機，其 PN=20kW, Ist/IN=6.5 ，如果供電變壓器（電源）容量為，如果供電變壓器（電源）容量為560kVA，且，且有照明負載，問可否直接啟動？同樣的有照明負載，問可否直接啟動？同樣的Ist/IN 比值，功率為多大的電比值，功率為多大的電動機則不允許直接啟動？動機則不允許直接啟動？ 解：根據(jù)經(jīng)驗公式算出解：根據(jù)經(jīng)驗公式算出 5675720456043.II.kWkVANst 滿足上述關(guān)系，故允許直接啟動。滿足上述關(guān)系，故允許直接啟動。 kWNPkVA. 45604356 可算出，額定功率大于可算出，額定功率大于24kW的電動機不允許

53、直接啟動。的電動機不允許直接啟動。 2電阻或電抗器降壓啟動電阻或電抗器降壓啟動 啟動時，接觸器啟動時，接觸器1KM斷開，斷開，KM閉合，閉合，將啟動電阻串入定子電路，使啟動電流減將啟動電阻串入定子電路，使啟動電流減?。恍?； 待轉(zhuǎn)速上升到一定程度后再將待轉(zhuǎn)速上升到一定程度后再將1KM閉閉合，合，Rst被短接，電動機接上全部電壓而趨于被短接，電動機接上全部電壓而趨于穩(wěn)定運行。穩(wěn)定運行。 適用于空載或輕載的場合適用于空載或輕載的場合 啟動轉(zhuǎn)矩隨定子電壓的平方下降啟動轉(zhuǎn)矩隨定子電壓的平方下降 。 不經(jīng)濟不經(jīng)濟 在啟動過程中，電阻器上消耗能量大，不適用于經(jīng)常啟動的電動機，若采在啟動過程中，電阻器上消耗能

54、量大，不適用于經(jīng)常啟動的電動機，若采用電抗器代替電阻器，則所需設(shè)備費較貴，且體積大。用電抗器代替電阻器，則所需設(shè)備費較貴，且體積大。2202222stXRURKT 3Y- 降壓啟動降壓啟動 啟動時，定子繞組接成星形；啟動時，定子繞組接成星形； 待轉(zhuǎn)速上升到一定程度后待轉(zhuǎn)速上升到一定程度后再將定子繞組接成三角形，電再將定子繞組接成三角形，電動機啟動過程完成而轉(zhuǎn)入正常動機啟動過程完成而轉(zhuǎn)入正常運行。運行。 設(shè)設(shè)U1為電源線電壓為電源線電壓 IstY 定子繞組分別接成星形定子繞組分別接成星形 Ist 三角形的啟動電流（線電流）三角形的啟動電流（線電流） Z電動機在啟動時每相繞組的等效阻抗電動機在啟動

55、時每相繞組的等效阻抗ZUI31stY ZUI1st3 所以所以 3 ststYII Y- 降壓啟動方法的特點：降壓啟動方法的特點： 設(shè)備簡單、經(jīng)濟、啟動電流??；設(shè)備簡單、經(jīng)濟、啟動電流?。?啟動轉(zhuǎn)矩小，啟動轉(zhuǎn)矩小，且啟動電壓不能按實際需要調(diào)節(jié)，故只適用于且啟動電壓不能按實際需要調(diào)節(jié)，故只適用于空載或輕載啟動的場合；空載或輕載啟動的場合； 只適用于正常運行時定子繞組接線為只適用于正常運行時定子繞組接線為 的異步電動機。的異步電動機。3ststYTT啟動轉(zhuǎn)矩4自耦變壓器降壓啟動自耦變壓器降壓啟動 自耦變壓器啟動時自耦變壓器啟動時的一相電路。的一相電路。11212 NNUUK12KUU 而變壓器原邊

56、電流而變壓器原邊電流 I1=KI2=K2Ist ，即此時電網(wǎng)供電電流，即此時電網(wǎng)供電電流I1是直是直接啟動時電流接啟動時電流Ist的的K2倍。倍。即即I2=KIstY形形 特點：特點： 與與Y- 降壓啟動時情況一樣，只是在降壓啟動時情況一樣，只是在Y- 降壓啟動時的降壓啟動時的 為定值，而自耦變壓器啟動時的為定值，而自耦變壓器啟動時的K是可調(diào)節(jié)的，這就是此種啟動方是可調(diào)節(jié)的，這就是此種啟動方法優(yōu)于法優(yōu)于Y-啟動方法之處，當(dāng)然它的啟動轉(zhuǎn)矩也是全壓啟動時的啟動方法之處，當(dāng)然它的啟動轉(zhuǎn)矩也是全壓啟動時的K2倍。倍。 變壓器的體積大、重量重、價格高、維修麻煩，且啟動時自變壓器的體積大、重量重、價格高、

57、維修麻煩，且啟動時自耦變壓器處于耦變壓器處于過電流過電流（超過額定電流）狀態(tài)下運行，因此，不適于（超過額定電流）狀態(tài)下運行，因此，不適于啟動頻繁的電動機。啟動頻繁的電動機。二、線繞式異步電動機的啟動方法二、線繞式異步電動機的啟動方法 鼠籠式異步電動機的鼠籠式異步電動機的啟動轉(zhuǎn)矩小，啟動電流大啟動轉(zhuǎn)矩小，啟動電流大，因此不能滿足，因此不能滿足某些生產(chǎn)機械需要某些生產(chǎn)機械需要高啟動轉(zhuǎn)矩低啟動電流高啟動轉(zhuǎn)矩低啟動電流的要求。的要求。 線繞式異步電動機由于能在轉(zhuǎn)子電路中線繞式異步電動機由于能在轉(zhuǎn)子電路中串電阻串電阻，因此，因此具有較大具有較大的啟動轉(zhuǎn)矩和較小的啟動電流的啟動轉(zhuǎn)矩和較小的啟動電流，即具有

58、較好的啟動特性。，即具有較好的啟動特性。 在轉(zhuǎn)子電路中串電阻的啟動方法常用的有兩種：在轉(zhuǎn)子電路中串電阻的啟動方法常用的有兩種：逐級切除啟動電逐級切除啟動電阻法阻法和和頻敏變阻器頻敏變阻器啟動法。啟動法。 1逐級切除啟動電阻法逐級切除啟動電阻法 采用逐極切除啟動電阻的方法，其目的和啟動過程與他勵直流采用逐極切除啟動電阻的方法，其目的和啟動過程與他勵直流電動機采用逐級切除啟動電阻的方法相似，主要是為了使整個啟動電動機采用逐級切除啟動電阻的方法相似，主要是為了使整個啟動過程中電動機能保持過程中電動機能保持較大的加速轉(zhuǎn)矩較大的加速轉(zhuǎn)矩。9點啟動結(jié)束很難實現(xiàn)理想的啟動要求，增加附加設(shè)備費用，不是很好的方

59、法 2頻敏變阻器啟動法頻敏變阻器啟動法 頻敏變阻器實質(zhì)上是一個鐵心損耗很大的三相電抗器，頻敏變阻器實質(zhì)上是一個鐵心損耗很大的三相電抗器，鐵心由一定厚度的幾塊實心鐵板或鋼板疊成，一般做成三鐵心由一定厚度的幾塊實心鐵板或鋼板疊成，一般做成三柱式，每柱上繞有一個線圈，三相線圈連成星形，然后接柱式，每柱上繞有一個線圈，三相線圈連成星形，然后接到線繞式異步電動機的轉(zhuǎn)子電路中，到線繞式異步電動機的轉(zhuǎn)子電路中， 優(yōu)點：能自動平滑調(diào)節(jié)啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩，結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，無需經(jīng)常維護。缺點：功率因數(shù)低，啟動轉(zhuǎn)矩增大受限制。適用：啟動轉(zhuǎn)矩不大，經(jīng)常正反轉(zhuǎn)。如冶金、化工等傳動設(shè)備頻敏變阻器相當(dāng)于電阻R和電抗X的

60、并聯(lián)電路 啟動開始時， ，轉(zhuǎn)子電流的頻率（ 高，鐵損大（鐵損與 成正比），相當(dāng)于 大，且 ，所以， 也很大，即等效阻抗大，從而限制了啟動電流限制了啟動電流。另一方面由于啟動時鐵損大，頻敏變阻器從轉(zhuǎn)子取出的有功電流也較大，從而提高提高了轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)，增大增大了啟動轉(zhuǎn)矩啟動轉(zhuǎn)矩10S,n)Sff222fRX2fX 這種電阻和電抗對頻率的“敏感”作用，就是“頻敏”變阻器名稱的由來 隨著轉(zhuǎn)速的逐步上升，轉(zhuǎn)子頻率 逐漸下降，從而使鐵損減少，感應(yīng)電勢也減少，即由R和X組成的等效阻抗逐漸減少，這就相當(dāng)于啟動過程中自動逐漸切除電阻和電抗。當(dāng)轉(zhuǎn)速 時， 很小， R和X近似為零，這相當(dāng)于轉(zhuǎn)子被短路，啟動完畢