Chap-3異步電動機資料課件

Chap.3異步電動機雷廷平ltp9851@2/80一、結(jié)構(gòu)二、工作原理三、磁動勢四、電動勢五、空載運行和負載運行六、等效電路與相量圖七、功率及轉(zhuǎn)矩八、工作特性九、參數(shù)測定十、起動和調(diào)速3.1概述電機分類交流電動機電動機直流電動機鼠籠式繞線式異步機同步機他勵、異勵、串勵、復(fù)勵同步電機發(fā)電機電動機主要用途變頻調(diào)速異步電機主要用作電動機銘牌數(shù)據(jù)（1）額定功率PN：指電動機額定運行時軸端輸出的機械功率，單位一般為kW。（2）額定電壓UN：電機額定運行時定子繞組上所加的線電壓，V或kV（3）額定電流IN：定子加額定電壓，軸端輸出額定功率時的定子線電流，單位A。（4）額定頻率f1：我國工頻為50Hz。（5）額定轉(zhuǎn)速nN：額定運行時轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。3.1概述銘牌數(shù)據(jù)定子繞組接線方法3.1概述國產(chǎn)主要系列JO2系列老式，一般用途的小型籠型異步電動機，封閉風(fēng)扇冷式。Y系列取代JO系列的新系列小型通用籠型異步電動機。YR系列新系列繞線轉(zhuǎn)子異步電動機。3.1概述定子由定子鐵芯、定子繞組和機座三個主要部分組成。鐵心內(nèi)圓周槽安放定子三相對稱繞組。3.2結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子鐵芯的外圓周上槽內(nèi)安放轉(zhuǎn)子繞組。鼠籠式繞線式由槽內(nèi)導(dǎo)條和端環(huán)構(gòu)成三相對稱閉合繞組。常接成Y形，可串入電阻啟動和調(diào)速時用3.2結(jié)構(gòu)氣隙定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯之間的空間間隙3.2結(jié)構(gòu)Y180M-2型三相異步電機，PN=22kW，UN=380V，三角形聯(lián)結(jié)，IN=42.2A，fN=50Hz，nN=2940r/min，功率因數(shù)為0.89.求：（1）轉(zhuǎn)差率；（2）定子繞組的相電流；（3）輸入的有功功率；（4）效率。同步轉(zhuǎn)速為3000r/min，故轉(zhuǎn)差率：三角形聯(lián)結(jié)，故線電流是相電流的1.732倍輸入的有功功率效率：例題3.2結(jié)構(gòu)3.3工作原理旋轉(zhuǎn)磁場磁鐵閉合線圈e方向用右手定則確定f方向用左手定則確定磁場旋轉(zhuǎn)1.線圈跟著磁鐵轉(zhuǎn)→兩者轉(zhuǎn)動方向一致2.線圈比磁場轉(zhuǎn)得慢異步3.3工作原理旋轉(zhuǎn)磁場3.3工作原理旋轉(zhuǎn)磁場YBZXAC轉(zhuǎn)子定子定子繞組（三相）機座3.3工作原理旋轉(zhuǎn)磁場AYCBZ異步電機中,旋轉(zhuǎn)磁場代替了旋轉(zhuǎn)磁極(?)電流出()電流入XAXYCBZAXBYCZ合成磁場方向：向下3.3工作原理旋轉(zhuǎn)磁場XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得其它電流角度下的磁場方向：3.3工作原理旋轉(zhuǎn)磁場3.3工作原理旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。改變電機的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中兩相。3.3工作原理旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速電流頻率為

fHz，則磁場1/f秒旋轉(zhuǎn)1圈，每秒旋轉(zhuǎn)f圈。每分鐘旋轉(zhuǎn)：n1稱為同步轉(zhuǎn)速

一個電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)過360°3.3工作原理旋轉(zhuǎn)磁場——極對數(shù)AXBYCZ此種接法下，合成磁場只有一對磁極，則極對數(shù)為1。即：AXYCBZ3.3工作原理旋轉(zhuǎn)磁場——極對數(shù)C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AXBYCZ將每相繞組分成兩段，按右下圖放入定子槽內(nèi)。形成的磁場則是兩對磁極。3.3工作原理旋轉(zhuǎn)磁場——極對數(shù)極對數(shù)C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'3.3工作原理極對數(shù)和轉(zhuǎn)速的關(guān)系3.3工作原理同步轉(zhuǎn)速極對數(shù)每個電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速3.3工作原理轉(zhuǎn)速關(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）:電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致，但

異步電動機無轉(zhuǎn)矩轉(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)子電流提示：如果3.3工作原理轉(zhuǎn)差率S異步電機運行中:旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速(n1)和電動機轉(zhuǎn)速(n)之差與

n1

之比。即：電動機啟動瞬間:（轉(zhuǎn)差率最大）3.3工作原理旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)子感生電流的頻率：轉(zhuǎn)子感生電流的頻率與定子電流頻率不同3.3工作原理旋轉(zhuǎn)磁場例1：三相異步電動機p=3，電源f1=50Hz，電機額定轉(zhuǎn)速n=960r/min。求：轉(zhuǎn)差率s，轉(zhuǎn)子電動勢的頻率f2同步轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)差率：3.4磁動勢單相繞組磁動勢A相通交流電流iy

后，將產(chǎn)生一個2極磁場。根據(jù)全電流定律，每根磁力線所構(gòu)成的磁通閉合回路的磁動勢均為iyNy。略去定、轉(zhuǎn)子鐵芯中的磁阻，該磁動勢消耗在兩個氣隙中，每個氣隙中消耗的磁動勢為iyNy/2。單相繞組磁動勢3.4磁動勢單相繞組磁動勢磁動勢波形為矩形波。當線圈電流i隨時間按正弦規(guī)律交變時，矩形波的高度為矩形波的高度和正負隨時間變化，變化的快慢取決于電流的頻率。脈振磁動勢3.4磁動勢單相繞組磁動勢如何處理矩形波磁勢？為了得到所有繞組中電流共同產(chǎn)生的磁勢與磁場。兩個方法：1)各繞組矩形波磁勢相加；2)諧波分析后基波與各次諧波分別相加。對矩形波磁勢作傅里葉級數(shù)分解，得到在氣隙空間分布的正弦變化的基波磁勢與諧波磁勢。線圈磁動勢是空間分布函數(shù)3.4磁動勢單相繞組磁動勢整距線圈的磁動勢是時間和空間的函數(shù)，表示為：考慮線圈分布及距離等因素3.4磁動勢單相繞組磁動勢單相繞組磁動勢:空間位置固定，大小隨時間變化，脈振頻率與通入電流的頻率有關(guān)由一些列奇次諧波組成，基波磁動勢幅值位置與繞組軸線重合諧波幅值為基波幅值的1/v

倍，采用分布短距繞組可以降低諧波磁動勢幅值。單相繞組的磁動勢方程：3.4磁動勢三相繞組磁動勢三相繞組的基波磁動勢：三角變換3.4磁動勢三相繞組磁動勢三相基波合成磁動勢是單相的1.5倍最大幅值處于磁動勢幅值恒定位置隨時間變化按照對應(yīng)的角度變化旋轉(zhuǎn)磁動勢3.4磁動勢三相繞組磁動勢三相繞組輪流通直流電產(chǎn)生具有一定旋轉(zhuǎn)效應(yīng)的步進磁場A相B相C相3.4磁動勢三相繞組磁動勢iAwtiBwtiCwt120°240°3.4磁動勢三相繞組磁動勢三相繞組通對稱三相交流電A相電流最大時產(chǎn)生的磁場此刻C相電流產(chǎn)生磁場此刻B相電流產(chǎn)生磁場磁場抵消3.4磁動勢A相電流的磁場三相繞組磁動勢+A+A3相電流的合成磁場A相電流最大時3.4磁動勢A相電流最大時，合成磁場軸線與+A軸重合三相繞組磁動勢+A+A3相電流的合成磁場A相電流最大時3.4磁動勢三相繞組磁動勢+B+CB相電流最大時，合成磁場軸線與+B軸重合C相電流最大時，合成磁場軸線與+C軸重合3.4磁動勢三相繞組磁動勢三相合成的基波磁動勢是一個旋轉(zhuǎn)磁動勢，轉(zhuǎn)速為

旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，有時也稱為同步轉(zhuǎn)速當某相電流達最大值時，合成旋轉(zhuǎn)磁勢的幅值恰在這一相繞組軸線上。三相合成基波磁動勢的幅值為每相基波脈振磁動勢最大幅值的1.5倍，且保持不變?nèi)鄬ΨQ繞組通入三相對稱交流電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動勢其合成磁動勢矢量的端點軌跡是個圓，故稱為圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢。三相合成磁動勢為正弦分布旋轉(zhuǎn)磁動勢，轉(zhuǎn)向由超前電流相轉(zhuǎn)到滯后電流相。要改變磁場轉(zhuǎn)向，只須改變?nèi)嚯娏鞯南嘈颉?.4磁動勢3.5電動勢三相繞組電動勢定子繞組——產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)速n1轉(zhuǎn)子繞組——切割磁力線，隨定子磁場轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速n定子繞組的相電動勢有效值：繞組與旋轉(zhuǎn)磁場之間有相對運動而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢變壓器是由于磁通正弦規(guī)律變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢3.6空載運行電動勢平衡方程定子繞組感應(yīng)電動勢

E1定子漏磁通產(chǎn)生的感應(yīng)漏磁電動勢定子繞組電阻壓降定子繞組電路的電動勢平衡方程：3.6空載運行空載電流能量傳遞過程有功分量無功分量鐵損勵磁，產(chǎn)生主磁通三相空載電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場磁動勢為空載磁動勢，其基波幅值為：3.6空載運行電磁關(guān)系3.6空載運行等效電路主磁通產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢可表示為：I0I06.空載運行異步電機與變壓器的異同主磁場性質(zhì)不同：異步電機為旋轉(zhuǎn)磁場;變壓器為脈動磁場異步電機空載時;變壓器由于存在氣隙，異步電機I0為20-30%;變壓器僅為2-10%由于存在氣隙，異步電機漏抗較變壓器要大異步電機通常采用短距和分布繞組，計算式需考慮繞組系數(shù);變壓器為整距繞組，可以認為繞組系數(shù)為13.7負載運行變壓器的磁動勢平衡方程空載電流負載電流負載增加轉(zhuǎn)速降低轉(zhuǎn)差率增大轉(zhuǎn)子頻率增大轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢增大轉(zhuǎn)子電流增大電磁轉(zhuǎn)矩增大轉(zhuǎn)矩平衡3.7負載運行變壓器的磁動勢平衡方程定子側(cè)轉(zhuǎn)子側(cè)3.7負載運行定子電路電壓平衡方程轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動勢頻率轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動勢轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時的感應(yīng)電動勢？？3.7負載運行轉(zhuǎn)子繞組阻抗轉(zhuǎn)子電路的電壓平衡方程轉(zhuǎn)子電路的電流起動瞬間的電流較大，需要降壓起動3.7負載運行轉(zhuǎn)子磁動勢n2是轉(zhuǎn)子磁場相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n為轉(zhuǎn)子相對于定子的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速）所以轉(zhuǎn)子磁場的相對于定子的轉(zhuǎn)速為：繞線式繞組轉(zhuǎn)子磁場轉(zhuǎn)速：與定子磁場轉(zhuǎn)速相同，方向相同；轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場與定子旋轉(zhuǎn)磁場相對靜止；n1

稱為同步轉(zhuǎn)速。3.7負載運行磁動勢平衡方程或3.7負載運行基本方程電壓平衡方程磁動勢平衡方程電流電壓系數(shù)3.8等效電路及相量圖折算定子與轉(zhuǎn)子之間只有磁聯(lián)系，無電聯(lián)系頻率、相數(shù)、匝數(shù)、繞組系數(shù)不同基本要求：轉(zhuǎn)子磁動勢保持不變轉(zhuǎn)子回路各功率或損耗保持不變相數(shù)、匝數(shù)、繞組系數(shù)與定子繞組相同電磁本質(zhì)和能量關(guān)系保持不變3.8等效電路及相量圖頻率折算轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動勢、電流、阻抗都與頻率有關(guān)靜止的等效轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的磁動勢與實際轉(zhuǎn)子繞組的相同，包括轉(zhuǎn)速、幅值和相位角靜止的等效轉(zhuǎn)子繞組的有功功率、無功功率、銅耗等電磁性能與原轉(zhuǎn)子繞組相同串入的電阻：3.8等效電路及相量圖頻率折算3.8等效電路及相量圖頻率折算實際轉(zhuǎn)子：機械輸出、機械損耗等效的靜止轉(zhuǎn)子：附加電阻模擬機械功率的等效電阻轉(zhuǎn)子回路的電動勢平衡方程：3.8等效電路及相量圖轉(zhuǎn)子繞組折算電流折算磁動勢不變，即：相數(shù)、匝數(shù)、繞組系數(shù)與定子繞組相同電流變比電動勢折算視在功率不變，即：電壓變比3.8等效電路及相量圖轉(zhuǎn)子繞組折算阻抗折算轉(zhuǎn)子銅耗不變：相數(shù)、匝數(shù)、繞組系數(shù)與定子繞組相同阻抗變比漏磁場儲能不變：3.8等效電路及相量圖3.8等效電路及相量圖相量圖勵磁磁通定子及折算后的轉(zhuǎn)子電動勢勵磁電流折算后電流定子繞組電流定子繞組電壓3.8等效電路及相量圖等效電路的簡化3.8等效電路及相量圖鼠籠轉(zhuǎn)子問題

本章前面是以繞線型電機為例來分析的，這種電機轉(zhuǎn)子在設(shè)計制造時就確定了極對數(shù)、相數(shù)、有效匝數(shù)等數(shù)據(jù)。

對于鼠籠轉(zhuǎn)子繞組由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)條在轉(zhuǎn)子鐵心表面均勻布置，那么得到如下關(guān)系：

1）轉(zhuǎn)子極對數(shù)自動恒等于定子極對數(shù)；

2）轉(zhuǎn)子相數(shù)通常就認為等于總的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條數(shù)；

3）轉(zhuǎn)子的有效匝數(shù)：1)等效電路中為機械功率的等效電阻：當轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時，，，此時無機械功率輸出；旋轉(zhuǎn)時，，此時有機械功率輸出，即對應(yīng)的功率等于機械功率——總機械功率。小結(jié)3.8等效電路及相量圖空載時，，，轉(zhuǎn)子繞組2)旋轉(zhuǎn)的異步電動機和一臺副邊繞組接有電阻負載的變壓器相似：

時，即剛起動瞬間，相當于副邊短路的變壓器；近似開路，相當于空載運行的變壓器。3.8等效電路及相量圖小結(jié)3)機械負載的變化在等效電路中由轉(zhuǎn)差率的變化來體現(xiàn)：電動機從電源吸收更多的電功率3.8等效電路及相量圖小結(jié)4）總是滯后，所以異步電動機功率因數(shù)總是滯后的。原因是異步電動機只能從電網(wǎng)吸收感性無功功率來建立主磁場和漏磁場。勵磁電流愈大，所需感性無功亦愈多，功率因數(shù)亦愈低。5）異步電動機和變壓器有相同形式的等效電路，但是它們對應(yīng)的參數(shù)數(shù)值相差較大。3.8等效電路及相量圖小結(jié)3.9功率及轉(zhuǎn)矩功率關(guān)系3.9功率及轉(zhuǎn)矩功率關(guān)系輸入功率定子銅損定子鐵損電磁功率轉(zhuǎn)子銅耗驅(qū)動轉(zhuǎn)子的機械功率輸出功率電磁功率機械損耗附加損耗P1(電)PMP2(機)pcu1pFepcu2pm+pad

P

m3.9功率及轉(zhuǎn)矩功率流程圖定子氣隙轉(zhuǎn)子幾個重要的關(guān)系式PM：PCu2：Pm=1：s：(1-s)3.9功率及轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩關(guān)系根據(jù)機械功率關(guān)系

，在等號兩側(cè)同除于機械角速度，得轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系：

稱為空載轉(zhuǎn)矩；稱為電動機輸出轉(zhuǎn)矩。電磁轉(zhuǎn)矩3.9功率及轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩表達式其中稱為轉(zhuǎn)矩因數(shù)。

從異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩物理表達式可以看出：電磁轉(zhuǎn)矩T

的大小與氣隙每極磁通量、轉(zhuǎn)子每相電流以及轉(zhuǎn)子功率因數(shù)三者有關(guān)。3.9功率及轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩表達式3.9功率及轉(zhuǎn)矩機械特性的參數(shù)表達式電機的簡化等效電路的等效電流3.9功率及轉(zhuǎn)矩機械特性的參數(shù)表達式如果給出U1、f1

及阻抗參數(shù)，根據(jù)

上式機械特性的參

數(shù)表達式畫出曲線

便為“T-s”

曲線——機械特性曲線。3.9功率及轉(zhuǎn)矩固有機械特性曲線三相異步電動機在電壓、頻率為額定不變，定轉(zhuǎn)子回路不串任何電路元件條件下的機械特性，稱為固有機械（自然）特性。曲線1為電源正序時的；曲線2為電源負序時的曲線。機械特性曲線位于坐標的三個象限：第Ⅰ象限：0<s<=1電動狀態(tài)；第Ⅱ象限：s<0發(fā)電狀態(tài)；第Ⅳ象限：s>1電動機工作在一種電磁制動狀態(tài)。D點（n=0，T=Ts）為堵轉(zhuǎn)點，或者說叫起動點。C點（nm，Tm）為電磁轉(zhuǎn)矩最大點；B點為額定運行；A點（n=n1，T=0）為理想空載運行點；3.9功率及轉(zhuǎn)矩固有機械特性曲線實際額定電磁轉(zhuǎn)矩求解中，通常用額定輸出功率PN和額定轉(zhuǎn)速nN來求解轉(zhuǎn)矩：3.9功率及轉(zhuǎn)矩機械特性——額定電磁轉(zhuǎn)矩點（TN,nN）3.9功率及轉(zhuǎn)矩機械特性————最大電磁轉(zhuǎn)矩點（Tm,nm）3.9功率及轉(zhuǎn)矩機械特性————最大電磁轉(zhuǎn)矩點（Tm,nm）式中：“＋”號適用于電動機狀態(tài)；“－”適用于發(fā)電機狀態(tài)。

一般情況下，數(shù)值遠小于的數(shù)值，可以忽略的影響，這樣上面兩式可簡化為1）與電壓的平方成正比，而和無關(guān)；2）與轉(zhuǎn)子回路總電阻大小無關(guān)，而和轉(zhuǎn)子回路總電阻的大小成正比；3）過載能力最大電磁轉(zhuǎn)矩與額定電磁轉(zhuǎn)矩的比值：

3.9功率及轉(zhuǎn)矩機械特性————最大電磁轉(zhuǎn)矩點（Tm,nm）3.9功率及轉(zhuǎn)矩機械特性————堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩點（Tm,nm）電動機堵轉(zhuǎn)時，即n=0,s=1時的電磁轉(zhuǎn)矩稱為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，也稱起動轉(zhuǎn)矩：

堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)定義：堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與與額定電磁轉(zhuǎn)矩的比值，即：與電壓的平方成正比；漏電抗越大，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩越?。?/p>

當電動機拖動負載穩(wěn)態(tài)運行時，電磁轉(zhuǎn)矩T和負載轉(zhuǎn)矩TL總是大小相等方向相反。如圖所示，這時電機運行在“a”或者“b”點都沒有什么問題。

現(xiàn)在由于某種原因引起波動，當波動消失后，理論分析和實踐都發(fā)現(xiàn)電機在“a”點繼續(xù)保持穩(wěn)定運行，但是不能在“b”點保持穩(wěn)定運行。3.9功率及轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定運行理論分析很容易得到，當電機的機械特性和負載特性配合，滿足：那么電機就能穩(wěn)定運行；反之，電機就不能穩(wěn)定運行。3.9功率及轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定運行所謂三相異步電動機的人為機械特性，是指認為降低電機的定子電源電壓、頻率或者在繞線式轉(zhuǎn)子回路中串附加電阻后獲得的異步電動機機械特性。

3.9功率及轉(zhuǎn)矩人為機械特性

這些人為機械特性很重要，因為在改善電機的起動性能和調(diào)速場合經(jīng)常用到。0

0.20.40.60.21.03002502001501005003.9功率及轉(zhuǎn)矩人為機械特性轉(zhuǎn)子電阻變化時的TM-s曲線s3.9功率及轉(zhuǎn)矩實用公式但實際使用中，某些參數(shù)不易知道，我們可以根據(jù)電動機銘牌上的一些數(shù)據(jù)推導(dǎo)機械特性實用簡化公式（忽略定子電阻）。其中令3.9功率及轉(zhuǎn)矩實用公式最后可得實用公式：由于其中3.9功率及轉(zhuǎn)矩實用公式

根據(jù)銘牌上給出PN、額定轉(zhuǎn)速nN和過載能力用轉(zhuǎn)矩實用表達式作出T-s曲線或進行轉(zhuǎn)矩計算。2)利用求出最大電磁轉(zhuǎn)矩；1)利用和求出額定電磁轉(zhuǎn)矩3)根據(jù)，求出

其中。這樣就可利用實用式來計算實際問題了。三相異步電動機的工作特性是指在額定電壓和額定頻率下，電動機的轉(zhuǎn)速n、定子電流I1、功率因數(shù)cos、輸出轉(zhuǎn)矩T2

、效率

η

與輸出功率P2的關(guān)系曲線3.10工作特性工作特性nP2＝0I2≈0pCu2≈0s→0n→n1

P2↑I2↑pCu2↑↑Pm↑s↑n↓是一條稍向下傾斜的曲線，且特性較硬。

3.10工作特性轉(zhuǎn)速特性P2＝0I2′≈0I1≈Im＝I0=(0.2~0.5)I1NP2↑I’2↑I1↑是一條上升曲線。3.10工作特性定子電流特性P2＝0I1≈Im＝

I0P2↑I2a↑I1a↑s↑n↓I1r↑3.10工作特性功率因數(shù)特性3.10工作特性轉(zhuǎn)矩特性是一條稍微上翹的曲線。轉(zhuǎn)速變化不大,且有點下降,故3.10工作特性效率特性P2較小↑η↑P2較大↑η↓當可變損耗=不變損耗時，有最大效率。對于中小型電動機，在（3/4~1）額定負載時，取得最大效率。 3.11參數(shù)測定空載實驗通過空載試驗可測得勵磁參數(shù)（Rm、Xm、Zm）、鐵損PFe、機械損耗pm。額定電壓下，空載下運行一段時間——機械損耗穩(wěn)定定子電壓從（1.1~1.2）UN開始下調(diào)，至轉(zhuǎn)速有明顯變化測量此時的相電壓U1、空載電流I0、空載功率P0、電機轉(zhuǎn)速nP0=P1+P2繪制P0=f(U1)和I0=f(U1)曲線3.11參數(shù)測定空載實驗——功率平衡n≈n1s≈0f2≈0E2≈0I2≈0PCu2≈0附加損耗：轉(zhuǎn)子的橫向電流等≈0機械損耗pm：僅與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速有關(guān)鐵損pFe：僅與電壓的平方成正比空載開路用電橋測量堵轉(zhuǎn)試驗測定3.11參數(shù)測定空載實驗——勵磁參數(shù)3.11參數(shù)測定短路實驗電動機轉(zhuǎn)子堵住不轉(zhuǎn)動時進行，故又稱堵轉(zhuǎn)試驗。堵轉(zhuǎn)實驗可測得短路參數(shù)（rk、xk、Zk）、定轉(zhuǎn)子銅損。量程變大一般應(yīng)從U1=(0.3~0.4)UN開始，監(jiān)視電流表讀數(shù)，逐漸將壓，使電流為額定值為止，然后再逐漸降低電壓，同時記錄定子端電壓Uk、定子相電流Ik和輸入的三相功率Pk。作短路特性Ik=?(Uk)、Pk=?(Uk)。堵轉(zhuǎn)試驗時，要保證額定電壓還是額定電流？3.11參數(shù)測定短路實驗電機堵轉(zhuǎn)外加電壓低短路電阻大中型100kW以下3.12起動復(fù)習(xí)——機械特性起動點同步點額定運行點最大轉(zhuǎn)矩點3.12起動復(fù)習(xí)——固有特性0IsIsTnT0mTNTnmnN定子端電壓降低轉(zhuǎn)子電路內(nèi)串入對稱電阻3.12起動復(fù)習(xí)——人為機械特性R2U11.起動電流倍數(shù)2.起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)3.起動時間4.起動時能量消耗與發(fā)熱5.起動設(shè)備的簡單性和可靠性6.起動中的過渡過程3.12起動起動性能起動：從靜止不動加速到工作轉(zhuǎn)速的過程要求：在起動時有較大的起動轉(zhuǎn)矩（Tst>1.1TL），較小的起動電流（Ist<Imax）,起動時間短3.12起動起動性能3.12起動起動性能要求：有足夠的起動轉(zhuǎn)矩，使電動機盡快加速縮短起動過程，避免長時間繞組過熱；滿足起動轉(zhuǎn)矩時，盡量降低起動電流，減少對電源的影響。原則措施：籠型電動機可直接起動；降壓（自耦、Y-△、定子串電抗）轉(zhuǎn)子串電阻（籠型：深槽和雙籠。繞線型：串(頻敏)電阻）制約起動的因素：供電系統(tǒng)的容量、負載的性質(zhì)、起動的頻繁程度3.12起動起動性能供電容量比異步電動機的容量大得多，起動電流所造成的電壓降不致影響同一電網(wǎng)上的其它電氣設(shè)備的正常工作，對非頻繁起動——允許電動機在額定電壓下直接起動。供電變壓器的容量與異步電動機容量相差不是很大，則應(yīng)采取降壓措施以限制起動電流。3.12起動供電系統(tǒng)對起動方式的影響1)起動時有大的負載阻力，需較大的起動轉(zhuǎn)矩2)起動時負載阻力小，只需很小的起動轉(zhuǎn)矩3)起動初期負載阻力小，隨著轉(zhuǎn)速增加轉(zhuǎn)矩增加——變轉(zhuǎn)矩負載，如流體負載。3.12起動負載性質(zhì)對起動方式的要求直接起動，當電網(wǎng)容量足夠大。3.12起動全壓起動降壓起動——起動時，施加低于額定電壓的電壓。電動機的轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速后，再切換到額定電壓下運行。包括：自耦變壓器、Y-△、延邊三角形、串電抗起動3.12起動降壓起動作用：限制起動電流起動轉(zhuǎn)矩按電壓的平方而下降.應(yīng)用：適用于對起動轉(zhuǎn)矩要求不高的場合，如風(fēng)機、離心泵電機等設(shè)在額定電壓下直接起動時，起動電流為Ist。自耦變壓器的變比為KA電網(wǎng)供給的起動電流比直接起動時減小到倍3.12起動自耦變壓器降壓起動適用于在正常運行時定子繞組按三角形連接的電機。三角形連接直接起動時起動電流星形連接起動，起動電流起動電流和轉(zhuǎn)矩均減少為1/33.12起動Y-?降壓起動3.12起動延邊三角形換接降壓起動3.12起動電網(wǎng)供給的起動電流減少至原來的K倍，而電機的起動轉(zhuǎn)矩減少為原來的K2(與前面同)，但損耗增加定子回路串電阻、電抗起動3.12起動大中型電機起動大中型電機起動，存在兩種矛盾：降低起動電流的同時，不減小轉(zhuǎn)矩采用繞線式電機，轉(zhuǎn)子串電阻。既增大起動轉(zhuǎn)矩，又減小起動電流。常用的方法：轉(zhuǎn)子串電阻或轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器。3.12起動轉(zhuǎn)子回路串電阻、電抗起動3.12起動轉(zhuǎn)子回路串頻敏電阻

頻敏變阻器特點：磁路較飽和，電抗較小，鐵耗隨頻率變化

額定轉(zhuǎn)速附近時，近似全部切斷串聯(lián)電阻3.12起動起動方法定子相壓相對值起動電流相對值起動轉(zhuǎn)矩相對值起動設(shè)備全壓111最簡單自耦1/KA1/KA21/KA2較復(fù)雜Y-△1/√31/31/3簡單定子串電抗K（K<1）K2K2一般轉(zhuǎn)子串電阻1繞線式電機降壓起動方式比較3.12起動3.12起動3.12起動3.13調(diào)速調(diào)速方法（1）改變定子繞組的極對數(shù)P；（2）改變電源的頻率f1；（3）改變電動機的轉(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f＝sf1

的外加電勢3.13調(diào)速變極調(diào)速單繞組雙速電機：一套定子繞組具備兩種極對數(shù)而得到兩個不同同步轉(zhuǎn)速；三速或四速電機：定子內(nèi)放兩套獨立的繞組；A1X1A2X2A1X1A2X2A1X1A2X2單繞組雙速電機原理：

A1X1和A2X2串聯(lián)形成四極磁場；

A1X1和A2X2串聯(lián)，A2X2反向，形成兩極磁場；變極調(diào)速的注意事項：（1）為獲得恒定的平均轉(zhuǎn)矩，定、轉(zhuǎn)子繞組的極對數(shù)必須保持一致。因此一般只適用于鼠籠式異步機。（2）在改變繞組接法時，要保證變極后三相繞組的對稱以及基波磁勢的轉(zhuǎn)向不變。（3）變極調(diào)速是一個有級調(diào)速。極數(shù)變換后，節(jié)距、相帶、氣隙磁密都要變化，電機的額定轉(zhuǎn)矩和額定容量都要變化。3.13調(diào)速變極調(diào)速3.13調(diào)速改變轉(zhuǎn)差率——調(diào)壓調(diào)速

由異步電動機的機械特性參數(shù)表達式可知，因此這種調(diào)速方式有以下特點：1）對恒轉(zhuǎn)矩負載，電壓不能降得過低，否則電機可能會停轉(zhuǎn)，且其調(diào)速范圍也較窄；2）對風(fēng)機、泵類負載，其調(diào)速范圍較大，當轉(zhuǎn)差率大于最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的臨界轉(zhuǎn)差率時，異步電動機仍能穩(wěn)定運行，但是要注意電動機過電流的問題。3.13調(diào)速改變轉(zhuǎn)差率——轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速

這種調(diào)速方式屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速性質(zhì)，從圖中看出增大轉(zhuǎn)子回路的電阻，曲線向下移動，恒轉(zhuǎn)矩負載下，轉(zhuǎn)差率增大，從而達到調(diào)速的目的。對恒轉(zhuǎn)矩負載而言，這種調(diào)速方法下，一定有以下這個關(guān)系：3.13調(diào)速改變轉(zhuǎn)差率——轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速方法特點：1）這種調(diào)速方法的調(diào)速范圍不大，特別負載小時，調(diào)速范圍就更?。?）調(diào)速時效率很低，在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時，轉(zhuǎn)子回路所串電阻越大，轉(zhuǎn)速越低，效率也更低；3）調(diào)速的平滑性較差；4）機械特性軟；5）這種調(diào)速方法只能用于三相繞線型異步電動機。3.13調(diào)速改變轉(zhuǎn)差率——串級調(diào)速在轉(zhuǎn)子回路接入一個轉(zhuǎn)差頻率的附加電動勢，改變附加電動勢的大小和相位將轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)換為機械能加以利用，或者送回電網(wǎng)。既有較高的效率，又能達到調(diào)速的目的?！壵{(diào)速的原理：有超同步、亞同步和改善功率因數(shù)三種控制形式。3.13調(diào)速變頻調(diào)速如果電源頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié)，則電動機轉(zhuǎn)速可以連續(xù)、平滑調(diào)節(jié)。要求：氣隙磁通量基本保持不變；磁路的飽和程度不變；激磁電流和電動機的功率因數(shù)可以保持基本不變。電動機的最大轉(zhuǎn)矩保持不變；3.13調(diào)速變頻調(diào)速電壓方程：降低電源頻率，必須同時減小電源電壓。（1）保持E1/f1不變，降頻調(diào)速——恒磁通的控制方式TSf1f2f3f1>f2>f3電磁轉(zhuǎn)矩不變屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速3.13調(diào)速變頻調(diào)速（1）保持E1/f1不變調(diào)速的優(yōu)點機械特性硬，調(diào)速范圍寬；低速運行穩(wěn)定性好；無級調(diào)速平滑性好；正常負載時，轉(zhuǎn)