第四篇-感應(yīng)電機(jī)

第四篇感應(yīng)電機(jī)單位：南京郵電大學(xué)聯(lián)系方式：wufx@電機(jī)學(xué)課程組第四篇感應(yīng)電機(jī)1

第十二章三相感應(yīng)電機(jī)概述1第十三章三相感應(yīng)電機(jī)的基本理論2第十四章三相感應(yīng)電機(jī)的運(yùn)行特性3第十二章感應(yīng)電機(jī)概述感應(yīng)電機(jī)亦稱(chēng)異步電機(jī)，一般用作電動(dòng)機(jī)，在少數(shù)場(chǎng)合下，亦有用作發(fā)電機(jī)的。感應(yīng)電機(jī)在工業(yè)中應(yīng)用極廣，單相感應(yīng)電機(jī)多用于醫(yī)療和家用電器。感應(yīng)電機(jī)主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、價(jià)格便宜、運(yùn)行安全可靠。感應(yīng)電機(jī)主要缺點(diǎn)是空載電流大，功率因數(shù)恒為滯后。第十二章感應(yīng)電機(jī)概述第一節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)：將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；發(fā)電機(jī)狀態(tài)：將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能；電磁制動(dòng)狀態(tài)：轉(zhuǎn)子輸入的機(jī)械能和電源輸入的電能均轉(zhuǎn)換為熱能。感應(yīng)電機(jī)有3種運(yùn)行狀態(tài)通常用對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)差率來(lái)區(qū)分感應(yīng)電機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài)。第十二章感應(yīng)電機(jī)概述第一節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)

轉(zhuǎn)差率是表征感應(yīng)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的一個(gè)基本變量。轉(zhuǎn)差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱(chēng)為轉(zhuǎn)差率，用s表示，按照轉(zhuǎn)差率的正負(fù)和大小，感應(yīng)電機(jī)有電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電磁制動(dòng)三種運(yùn)行狀態(tài)。異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子可以是帶負(fù)載機(jī)，也可以是由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，在不同的轉(zhuǎn)子外部條件下，異步電機(jī)將運(yùn)行于不同的轉(zhuǎn)速和不同的轉(zhuǎn)差率，對(duì)應(yīng)不同的運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)轉(zhuǎn)差率的正負(fù)、大小，異步電機(jī)分別對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電磁制動(dòng)等三種不同運(yùn)行狀態(tài)。第一節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)0<n<n1

1>s>0：電動(dòng)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)子側(cè)：Tem與n同轉(zhuǎn)向，Tem為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，TemΩ>0，發(fā)出機(jī)械功率定子側(cè)：E1與I1的有功電流I1a反方向，E1·I1a<0，吸收電功率此時(shí)，吸收電功率?發(fā)出機(jī)械功率：電動(dòng)機(jī)2.n>n1

s<0：發(fā)電機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)子側(cè)：Tem與n反轉(zhuǎn)向，Tem為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，TemΩ<0，吸收機(jī)械功率定子側(cè)：E1與I1的有功電流I1a同方向，E1·I1a>0，發(fā)出電功率此時(shí)，吸收機(jī)械功率?發(fā)出電功率：發(fā)電機(jī)3.n<0

s>1：電磁制動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)子側(cè)：Tem與n反轉(zhuǎn)向，Tem為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，TemΩ<0，吸收機(jī)械功率定子側(cè)：E1與I1的有功電流I1a反方向，E1·I1a<0，吸收電功率此時(shí)，吸收電功率＋吸收機(jī)械功率?轉(zhuǎn)子電阻熱損耗：電磁制動(dòng)狀態(tài)。。。。。第一節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)第十二章感應(yīng)電機(jī)概述三相感應(yīng)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)定子：由鐵心、繞組、機(jī)座和端蓋等部件組成。轉(zhuǎn)子：由鐵心、繞組和轉(zhuǎn)軸等幾部分組成。轉(zhuǎn)子繞組有籠型和繞線(xiàn)型兩種。定、轉(zhuǎn)子之間的空氣隙：為減少勵(lì)磁電流，提高功率因數(shù)，應(yīng)盡可能減小氣隙。第二節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)第十二章感應(yīng)電機(jī)概述圖12-2定子鐵芯和槽型第二節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)

（a）（b）（c）（d）（a）定子鐵芯（b）開(kāi)口槽（c）半開(kāi)口槽（d）半閉口槽第十二章感應(yīng)電機(jī)概述圖12-3籠型轉(zhuǎn)子繞組實(shí)物照片第二節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)第十二章感應(yīng)電機(jī)概述第二節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖12-4繞線(xiàn)型感應(yīng)電機(jī)示意圖第十二章感應(yīng)電機(jī)概述第三節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)的額定值感應(yīng)電機(jī)的額定值有：額定功率PN

——指電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)械功率，單位是W或kW。額定電壓UN——指電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，定子繞組應(yīng)加的線(xiàn)電壓，單位為V。額定電流IN——指電機(jī)在額定電壓下運(yùn)行，輸出功率達(dá)到額定功率時(shí)，流入定子繞組的線(xiàn)電流，單位為A。

額定頻率fN

——指加于定子邊的電源頻率。我國(guó)工頻規(guī)定為50Hz。額定轉(zhuǎn)速nN

——指額定運(yùn)行時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位r/min。

此外，還有功率因數(shù)、效率、溫升及繞線(xiàn)式電機(jī)的轉(zhuǎn)子額定電壓等。第四篇感應(yīng)電機(jī)1

第十二章三相感應(yīng)電機(jī)概述1第十三章三相感應(yīng)電機(jī)的基本理論2第十四章三相感應(yīng)電機(jī)的運(yùn)行特性3要求：掌握異步電機(jī)穩(wěn)態(tài)分析的基本方法---等效電路法異步電動(dòng)機(jī)分析中，主要涉及四個(gè)量-----（輸入能量的）電端口：電壓與電流；（輸出能量的）機(jī)械端口：功率和轉(zhuǎn)速

（或轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速）。第十三章三相感應(yīng)電機(jī)的基本理論實(shí)際中要解決的問(wèn)題：主要是已知異步電動(dòng)機(jī)電壓與輸出功率求解電流、轉(zhuǎn)速的問(wèn)題；或已知電壓和轉(zhuǎn)速求電流和功率等問(wèn)題。第十三章三相感應(yīng)電機(jī)的基本理論1）設(shè)法用靜止轉(zhuǎn)子等效旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，以便借用變壓器的分析方法；仿照變壓器的思路得到等效電路

為了得到等效電路的過(guò)程，主要解決以下三個(gè)問(wèn)題：

2）在氣隙磁場(chǎng)作用下，定轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電勢(shì)之間的關(guān)系，引入電壓變比；3）定轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁勢(shì)如何合成，引入電流變比。1）定、轉(zhuǎn)子繞組電流、電動(dòng)勢(shì)及端電壓的正方向；

3）磁動(dòng)勢(shì)、磁通密度從定子內(nèi)圓出來(lái)進(jìn)入氣隙為正（定子鐵心內(nèi)圓表面N極為正）。2）繞組軸線(xiàn)的正方向：與電流、電動(dòng)勢(shì)成右手螺旋關(guān)系,并假設(shè)轉(zhuǎn)子A相繞組軸線(xiàn)與定子A相繞組軸線(xiàn)相同；

正方向的規(guī)定第十三章三相感應(yīng)電機(jī)的基本理論第一節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)的空載運(yùn)行一、空載電流和空載磁動(dòng)勢(shì)空載運(yùn)行時(shí)，定子磁動(dòng)勢(shì)基本上就是產(chǎn)生氣隙主磁場(chǎng)的激磁磁動(dòng)勢(shì)，定子電流就近似等于激磁電流。計(jì)及鐵心損耗時(shí)，磁場(chǎng)在空間滯后于磁動(dòng)勢(shì)鐵心損耗角。空載電流空載磁動(dòng)勢(shì)的基波幅值第十三章三相感應(yīng)電機(jī)的基本理論第一節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)的空載運(yùn)行二、定子主磁通和漏磁通主磁通是通過(guò)氣隙并同時(shí)與定、轉(zhuǎn)子繞組相交鏈的磁通，它經(jīng)過(guò)的磁路(稱(chēng)為主磁路)包括氣隙、定子齒、定子軛、轉(zhuǎn)子齒、轉(zhuǎn)子軛等五部分。在工程分析中，通常把電機(jī)內(nèi)磁通分成主、漏磁通來(lái)處理。是因?yàn)椋?.主磁通產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換；2.主磁路是非線(xiàn)性磁路，受飽和影響較大，而漏磁路主要經(jīng)空氣而閉合，基本不受飽和影響。把二者分開(kāi)處理，對(duì)電機(jī)分析帶來(lái)很大方便。基本電磁關(guān)系示意圖類(lèi)比變壓器的空載運(yùn)行，說(shuō)說(shuō)它們的異同。第一節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)的空載運(yùn)行與變壓器比較變壓器： 主磁通，脈動(dòng)磁通，Φm表示振幅 原、副繞組靜止，磁通幅值按正弦變化，產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)異步電機(jī)： 主磁通，旋轉(zhuǎn)磁通，沿氣隙按正弦分布且以同步速旋轉(zhuǎn) 主磁通與轉(zhuǎn)子有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，（磁通幅值不變化），轉(zhuǎn)子中交鏈磁鏈變化，產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。第十三章三相感應(yīng)電機(jī)的的基本理論第一節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)的空載運(yùn)行二、定子主磁通和漏磁通

定子漏磁通又可分為槽漏磁、端部漏磁和諧波漏磁等三部分。

定子漏磁通在定子繞組中感應(yīng)漏磁電動(dòng)勢(shì)。把它作為負(fù)漏抗壓降來(lái)處理，可得：

和變壓器一、二次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的推導(dǎo)類(lèi)似，得定、轉(zhuǎn)子每相電動(dòng)勢(shì)有效值的大?。喝⒅鞔磐ㄔ诙ㄞD(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)四、電動(dòng)勢(shì)平衡方程

——

定子一相繞組的漏阻抗

與變壓器分析時(shí)一樣，如果用勵(lì)磁電流在參數(shù)上的壓降表示，則：——激磁阻抗；定子一相電動(dòng)勢(shì)平衡式為：轉(zhuǎn)子回路開(kāi)路，轉(zhuǎn)子回路電動(dòng)勢(shì)平衡方程：四、電動(dòng)勢(shì)平衡方程

第十三章三相感應(yīng)電機(jī)的基本理論第一節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)的空載運(yùn)行五、相量-矢量圖圖13-4

三相感應(yīng)電機(jī)空載時(shí)的相量-矢量圖需要注意：繪圖時(shí)一定要分清相量圖和矢量圖。相量圖中每個(gè)相量都是某一相的時(shí)間相量，矢量圖中矢量則是空間矢量，多是三相合成矢量。為方便交流電機(jī)的研究，可以繪成統(tǒng)一的相量-矢量圖。ACBXYZA相相軸A相時(shí)軸第十三章三相感應(yīng)電機(jī)的的基本理論當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶上負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流的頻率應(yīng)為：第二節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行一、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)子反應(yīng)轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為：轉(zhuǎn)子本身又以轉(zhuǎn)速n在旋轉(zhuǎn)，因此從定子側(cè)觀察時(shí)，在空間的轉(zhuǎn)速應(yīng)為：

所示時(shí)－空向量圖對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子軸線(xiàn)位于定子軸線(xiàn)前方空間電角度的情況。分析發(fā)現(xiàn)

與之間的夾角為，空間電角度（為轉(zhuǎn)子回路的功率因數(shù)角）和轉(zhuǎn)子的具體位置()無(wú)關(guān)。為了分析問(wèn)題的簡(jiǎn)化，把軸和軸人為的重合。轉(zhuǎn)子位置角及其折合分析表明：轉(zhuǎn)子磁勢(shì)的大小和空間位置分別取決于轉(zhuǎn)子電流的大小和轉(zhuǎn)子繞組功率因數(shù)角，而與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。第十三章三相感應(yīng)電機(jī)的的基本理論第二節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行一、負(fù)載運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)及轉(zhuǎn)子反應(yīng)負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)的基波對(duì)氣隙磁場(chǎng)的影響，稱(chēng)為轉(zhuǎn)子反應(yīng)。轉(zhuǎn)子反應(yīng)有兩個(gè)作用：

1.使氣隙磁場(chǎng)的大小和空間相位發(fā)生變化，從而引起定子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和定子電流發(fā)生變化。

2.它與主磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生所需要的電磁轉(zhuǎn)矩，以帶動(dòng)軸上的機(jī)械負(fù)載。這兩個(gè)作用合在一起，通過(guò)電磁感應(yīng)作用，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。用靜止轉(zhuǎn)子代替旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，且定轉(zhuǎn)子相軸合二為一以后，在時(shí)空相矢圖中肯定有和、和、和都相互重合的關(guān)系。這樣就有：二、負(fù)載時(shí)磁動(dòng)勢(shì)方程根據(jù)，就可得：簡(jiǎn)化后有：二、負(fù)載時(shí)磁動(dòng)勢(shì)方程令為電流比，則第十三章三相感應(yīng)電機(jī)的基本理論三、負(fù)載時(shí)電壓方程定子電壓方程：第二節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行第十三章感應(yīng)電機(jī)的基本理論轉(zhuǎn)子電壓方程：轉(zhuǎn)子短接時(shí)端電壓為零，故轉(zhuǎn)子繞組電壓關(guān)系為三、負(fù)載時(shí)電壓方程第二節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行用串入電阻的靜止等效轉(zhuǎn)子替代實(shí)際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，二者有相同的轉(zhuǎn)子反應(yīng)。第十三章感應(yīng)電機(jī)的基本理論頻率歸算一、頻率歸算第三節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)的基本方程和等效電路物理意義用一個(gè)頻率與定子相等的等效轉(zhuǎn)子代替實(shí)際轉(zhuǎn)子。第十三章感應(yīng)電機(jī)的基本理論二、繞組歸算第三節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)的基本方程和等效電路定轉(zhuǎn)子每相電動(dòng)勢(shì)變比：第十三章感應(yīng)電機(jī)的基本理論二、繞組歸算第三節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)的基本方程和等效電路繞組歸算歸算的原則用一個(gè)與定子相同相數(shù)、匝數(shù)和繞組因數(shù)的等效繞組代替實(shí)際的轉(zhuǎn)子繞組。保持歸算前后電機(jī)內(nèi)部的電磁關(guān)系和功率傳遞關(guān)系不變。第十三章感應(yīng)電機(jī)的基本理論三、基本方程組第三節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)的基本方程和等效電路第十三章感應(yīng)電機(jī)的基本理論與基本方程完全等效的T型等效電路：四、等效電路和相量圖第三節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)的基本方程和等效電路圖13-6T型等效電路第十三章三相感應(yīng)電機(jī)的基本理論工程實(shí)際中，可應(yīng)用簡(jiǎn)化等效電路進(jìn)行計(jì)算。第三節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)的基本方程和等效電路圖13-7簡(jiǎn)化等效電路第十三章三相感應(yīng)電機(jī)的基本理論相量圖第三節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)的基本方程和等效電路相量圖的優(yōu)點(diǎn)是可以比較直觀看到電機(jī)中各電磁量的大小和相位關(guān)系。而等效電路則是便于計(jì)算。圖13-8三相感應(yīng)電機(jī)相量圖第十三章感應(yīng)電機(jī)的基本理論一、功率方程第四節(jié)感應(yīng)電機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程功率方程其中第十三章三相感應(yīng)電機(jī)的基本理論第四節(jié)感應(yīng)電機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程圖13-9感應(yīng)電機(jī)功率圖根據(jù)功率平衡方程可以畫(huà)出功率流程圖：其中：電機(jī)的效率為：第十三章三相感應(yīng)電機(jī)的基本理論二、轉(zhuǎn)矩方程和電磁轉(zhuǎn)矩第四節(jié)感應(yīng)電機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程轉(zhuǎn)矩方程為：電磁轉(zhuǎn)矩為：第十三章感應(yīng)電機(jī)的基本理論籠型繞組的相數(shù)、匝數(shù)和繞組因數(shù)第五節(jié)籠型轉(zhuǎn)子的參數(shù)籠型轉(zhuǎn)子兩根相鄰導(dǎo)條中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的相位差即為兩根導(dǎo)條之間空間電角度差，若轉(zhuǎn)子總導(dǎo)條數(shù)為，則兩相鄰導(dǎo)條中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的位差為：把籠型繞組看作為相的對(duì)稱(chēng)多相繞組，對(duì)籠型轉(zhuǎn)子有：第十三章感應(yīng)電機(jī)的基本理論一、空載試驗(yàn)第六節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)參數(shù)測(cè)定試驗(yàn)?zāi)康?確定電動(dòng)機(jī)的激磁參數(shù)、鐵耗和機(jī)械損耗。改變電壓，測(cè)量、。從上式中減去定子銅耗：在下頁(yè)畫(huà)出了曲線(xiàn)。空載時(shí)從電源吸收的功率：注意到，右側(cè)的曲線(xiàn)近似一條直線(xiàn)。其原因機(jī)械損耗和電壓無(wú)關(guān)，只要電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不變或變化很小，就認(rèn)為是常數(shù)；而鐵耗和附加損耗可與磁密的平方成正比，近似的和電動(dòng)機(jī)的端電壓的平方成正比。這樣根據(jù)圖中的虛線(xiàn)很容易把和分離出來(lái)機(jī)械損耗和鐵耗的測(cè)定：曲線(xiàn)

第十三章感應(yīng)電機(jī)的基本理論一、空載試驗(yàn)第六節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)參數(shù)測(cè)定參數(shù)計(jì)算：激磁電阻：空載電抗：激磁電抗：第十三章感應(yīng)電機(jī)的基本理論一、堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)第六節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)參數(shù)測(cè)定目的：確定感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的漏阻抗。圖13-12

等效電路

圖13-11堵轉(zhuǎn)特性第十三章感應(yīng)電機(jī)的基本理論一、堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)第六節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)參數(shù)測(cè)定參數(shù)計(jì)算：常見(jiàn)籠型和繞線(xiàn)型感應(yīng)電機(jī)的計(jì)算式：第四篇感應(yīng)電機(jī)1

第十二章三相感應(yīng)電機(jī)概述1第十三章三相感應(yīng)電機(jī)的基本理論2第十四章三相感應(yīng)電機(jī)的運(yùn)行特性3第十四章三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性11轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性如圖14-1所示。第一節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率曲線(xiàn)一、轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性在額定電壓和額定頻率下，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系就稱(chēng)為轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性。第十四章三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性

圖14-1

轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)差率特性曲線(xiàn)第一節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率曲線(xiàn)圖中ｓ<０，為發(fā)電機(jī)狀態(tài)；０<ｓ<l為電動(dòng)機(jī)狀態(tài)；ｓ＞l，為電磁制動(dòng)狀態(tài)。第十四章三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性1最大轉(zhuǎn)矩和過(guò)載能力第一節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率曲線(xiàn)二、最大轉(zhuǎn)矩和過(guò)載能力最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力，一般感應(yīng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力約為1.8~2.2。最大轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)差率第十四章三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性1111第一節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率曲線(xiàn)三、起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流第十四章三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性討論感應(yīng)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，與定、轉(zhuǎn)子漏抗之和近似成反比。最大轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)子電阻值無(wú)關(guān)，臨界轉(zhuǎn)差率則與轉(zhuǎn)子電阻成正比：轉(zhuǎn)子電阻增大時(shí)，臨界轉(zhuǎn)差率增大，但最大轉(zhuǎn)矩保持不變，此時(shí)Ｔｅ－ｓ曲線(xiàn)的最大值將向左偏移，如圖14-2所示。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)子電阻值的增加而增加，直到達(dá)到最大轉(zhuǎn)矩為止。討論第一節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率曲線(xiàn)第十四章三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性1111111.00.20

3002502001501005001111第一節(jié)三相感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率曲線(xiàn)圖14-2

轉(zhuǎn)子電阻變化時(shí)的Te-s曲線(xiàn)第十四章三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性

工程中將感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨電磁轉(zhuǎn)矩的變化曲線(xiàn)成為機(jī)械特性。電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性與負(fù)載機(jī)械特性的交點(diǎn)稱(chēng)為電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)。兩者之間的關(guān)系如圖14-3所示。

一、機(jī)械特性及電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件第二節(jié)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和工作特性第十四章三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性1111第二節(jié)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和工作特性

圖14-3

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性第十四章三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性在額定電壓和額定頻率下，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、效率、輸出轉(zhuǎn)矩T2

、電磁轉(zhuǎn)矩Te、定子電流、功率因數(shù)與輸出功率P2的關(guān)系曲線(xiàn)稱(chēng)為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作特性。圖14-4（a）表示一臺(tái)10kW的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性和定子電流特性。電磁轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)和效率特性如圖14-4（b）所示。由于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)都在額定負(fù)載附近達(dá)到最大值，因此選用電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)使電動(dòng)機(jī)的容量與負(fù)載相匹配，以使電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)、合理和安全地使用。二、機(jī)械特性及電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件第二節(jié)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和工作特性第十四章三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性感應(yīng)電動(dòng)機(jī)接通電源后，從靜止?fàn)顟B(tài)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)程叫做起動(dòng)過(guò)程，簡(jiǎn)稱(chēng)起動(dòng)。性能要求（1）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，以便加快起動(dòng)過(guò)程；（2)起動(dòng)電流小，以免電網(wǎng)電壓波動(dòng)，影響其他電氣設(shè)備的正常工作；（3）起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單、可靠、操作方便。一、三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)第三節(jié)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和制動(dòng)第十四章三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性常用起動(dòng)方法（1）直接起動(dòng)（2）降壓起動(dòng)（3）繞線(xiàn)型電機(jī)起動(dòng)Y-△起動(dòng)自耦合變壓器起動(dòng)直接起動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大缺點(diǎn)：起動(dòng)電流大。第三節(jié)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和制動(dòng)第十四章三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性降壓起動(dòng)適用于正常運(yùn)行時(shí)△接電機(jī)Ist為△接時(shí)的1/3，Tst為△接時(shí)的1/3適用于空、輕載下起動(dòng)的電機(jī)Y-△起動(dòng)自耦合變壓器起動(dòng)不受繞組接線(xiàn)方式的限制起動(dòng)時(shí)Ist降為1/Ka2,Tst也降為1/Ka2設(shè)備較貴第三節(jié)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和制動(dòng)第十四章三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性圖14-5Y-△降壓起動(dòng)原理圖

圖14-6自耦變壓器降壓起動(dòng)原理圖第三節(jié)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和制動(dòng)第十四章三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性繞線(xiàn)型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)降低起動(dòng)電流提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩所需外串電阻為：特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)特性好，適用于起動(dòng)困難的機(jī)械，如吊車(chē)、 鏟土機(jī)等。缺點(diǎn)：電機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)不方便，價(jià)格也比較高。第三節(jié)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和制動(dòng)第十四章三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性

圖14-7

轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)接線(xiàn)原理圖

第三節(jié)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和制動(dòng)串頻敏變阻器

頻敏變阻器特點(diǎn)：磁路較飽和，電抗較小，鐵耗隨頻率變化隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的逐漸上升轉(zhuǎn)子繞組中的電流頻率逐漸降低頻敏變阻器鐵心中的損耗逐漸減小，反映鐵耗的電阻跟著減小。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，頻率極低，Rm和Xm很小，相當(dāng)于將起動(dòng)電阻全部切除。第十四章三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)，是靠與轉(zhuǎn)向相反的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩來(lái)實(shí)現(xiàn)的，若制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為電磁轉(zhuǎn)矩，則稱(chēng)為電磁制動(dòng)。反接制動(dòng)：將正在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)下運(yùn)行的感應(yīng)電機(jī)供電電源相序改變，即將定子三根供電線(xiàn)中任意兩根對(duì)調(diào)，則因定子電流相序改變，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向改變，這時(shí)電動(dòng)機(jī)將在電磁制動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行，稱(chēng)為反接制動(dòng)。方法

二、三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電磁制動(dòng)第三節(jié)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和制動(dòng)回饋制動(dòng)：即發(fā)電機(jī)制動(dòng)。當(dāng)感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)同步轉(zhuǎn)速時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相反為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，這時(shí)感應(yīng)電機(jī)吸收機(jī)械能，但不是把它變?yōu)闊崮芟脑谵D(zhuǎn)子上，而是送回電源。能耗制動(dòng)：將正在運(yùn)行的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子繞組從交流電源斷開(kāi)后，給定子加上一個(gè)單相直流勵(lì)磁，在氣隙中產(chǎn)生一個(gè)靜止不動(dòng)的磁場(chǎng)。第十四章三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性原理

起動(dòng)時(shí)為了增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小起動(dòng)電流，轉(zhuǎn)子電阻大些為好；正常運(yùn)行時(shí)，為了減小轉(zhuǎn)子銅耗，使電機(jī)有較高的效率，轉(zhuǎn)子電阻小些為好。除了繞線(xiàn)型感應(yīng)電機(jī)可以通過(guò)改變轉(zhuǎn)子外串電阻的方法來(lái)滿(mǎn)足上述要求外，利用集膚效應(yīng)原理深槽和雙籠感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子參數(shù)也有類(lèi)似性質(zhì)，可以兼顧起動(dòng)和運(yùn)行性能。第四節(jié)深槽和雙籠感應(yīng)電機(jī)集膚效應(yīng)將導(dǎo)條看成許多單元導(dǎo)體的并聯(lián)；

越接近槽口的導(dǎo)體所交鏈的漏磁通越少，即漏抗?。唤咏鄣椎膯卧?，漏抗大；導(dǎo)體電流密度分布不均，產(chǎn)生把電流向槽口排擠的“趨表效應(yīng)”；電機(jī)轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)子電流頻率越高，趨表效應(yīng)越突出；導(dǎo)體的導(dǎo)電高度縮小，轉(zhuǎn)子電阻增加；電流高度第十四章三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性雙籠感應(yīng)電動(dòng)機(jī)雙籠感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上有上下兩套繞組，在同樣的導(dǎo)條電流下，下籠交鏈的漏磁總要比上籠多得多，故下籠的漏抗比上籠大得多。起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子頻率較高，轉(zhuǎn)子的漏阻抗中漏抗起主要作用，因此上，下籠導(dǎo)條中電流分配主要取決于其漏抗。下籠漏抗大，使得下籠電流小，電流多集于上籠，由于上籠電阻大，故上籠能產(chǎn)生較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。起動(dòng)時(shí)，上籠起主要作用，所以上籠稱(chēng)起動(dòng)籠。第三節(jié)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和制動(dòng)第十四章三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性

正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子頻率很低，漏抗減小，上，下籠的漏阻抗中電阻起主要作用，上，下籠導(dǎo)條中電流分配主要取決于其電阻。下籠電阻較小，而使得下籠電流大，產(chǎn)生電機(jī)的工作轉(zhuǎn)矩。正常工作時(shí)，下籠起主要作用，所以下籠成工作籠。第三節(jié)深槽和雙籠感應(yīng)電機(jī)雙籠感應(yīng)電動(dòng)機(jī)第五節(jié)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

要求電動(dòng)機(jī)具有幾種轉(zhuǎn)速；在一定的范圍內(nèi)可以連續(xù)調(diào)速；調(diào)速的方法：（1）改變定子繞組的極對(duì)數(shù)P；（2）改變電源的頻率f1；（3）改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率；改變定子繞組的端電壓；改變定子繞組的外加電阻或電抗；轉(zhuǎn)子回路加電阻或電抗；轉(zhuǎn)子回路引進(jìn)f＝sf的外加電勢(shì)一、變極調(diào)速單繞組雙速電機(jī)：一套定子繞組具備兩種極對(duì)數(shù)而得到兩個(gè)不同同步轉(zhuǎn)速；雙繞組三速或四速電機(jī)：定子內(nèi)放兩套獨(dú)立的繞組；A1X1A2X2A1X1A2X2A1X1A2X2單繞組雙速電機(jī)原理：

A1X1和A2X2串聯(lián)形成四極磁場(chǎng)；

A1X1和A2X2串聯(lián)，A2X2反向，形成兩極磁場(chǎng)；變極調(diào)速的注意點(diǎn)：（1）為獲得恒定的平均轉(zhuǎn)矩，定、轉(zhuǎn)子繞組的極對(duì)數(shù)必須保持一致。因此一般只適用于鼠籠式異步機(jī)。（2）在改變繞組接法時(shí)，要保證變極后三相繞組的對(duì)稱(chēng)以及基波磁勢(shì)的轉(zhuǎn)向不變。（3）變極調(diào)速是一個(gè)有級(jí)調(diào)速。極數(shù)變換后，節(jié)距、相帶、氣