三相異步電機(jī)的基本工作原理課件

三相異步電機(jī)的基本工作原理1第一節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的用途和分類（一）

三相異步電機(jī)主要用作電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械，例如：風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)、機(jī)床、輕工及礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的脫粒機(jī)和粉碎機(jī)、農(nóng)副產(chǎn)品中的加工機(jī)械等等。2第一節(jié)

異步電動(dòng)機(jī)的用途和分類（三）異步電動(dòng)機(jī)能在生產(chǎn)和生活領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用，是有著眾多優(yōu)點(diǎn)：

結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行效率較高并具有適用的工作特性。3缺點(diǎn)：功率因數(shù)較差，電機(jī)在運(yùn)行過程中必須從電網(wǎng)吸收感性無功功率，因此它的功率因數(shù)總小于1。第一節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的用途和分類（四）4第一節(jié)

異步電動(dòng)機(jī)的用途和分類（五）

異步電動(dòng)機(jī)的種類很多，從不同的角度看，有不同的分類法，常見的有：按定子相數(shù)分：兩相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)5第一節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的用途和分類（六）按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：繞線型異步電動(dòng)機(jī)鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)6第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)（一）下面是它主要部件的拆分圖。

右圖是一臺(tái)三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的外形圖。7第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)（二）

三相異步電動(dòng)機(jī)的定子部分在結(jié)構(gòu)上和同步電機(jī)的定子部分完全相同。對中、小容量的低壓異步電動(dòng)機(jī)，通常定子三相繞組的六個(gè)出線頭都引出，這樣可根據(jù)需要靈活地接成“Y”形或“D”形。U1V1W1U1V1W1W2U2V2W2U2V2D聯(lián)結(jié)Y聯(lián)結(jié)89第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)（三）

三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子部分結(jié)構(gòu)類型主要有兩種：鼠籠型和繞線型。

鼠籠型轉(zhuǎn)子繞組由插入每個(gè)轉(zhuǎn)子槽中的導(dǎo)條和兩側(cè)的短路端環(huán)構(gòu)成，如果去掉轉(zhuǎn)子鐵心，剩余的轉(zhuǎn)子繞組就像一個(gè)松鼠籠子。鼠籠型轉(zhuǎn)子鐵心和繞組結(jié)構(gòu)示意圖10第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)（四）這種電機(jī)的特點(diǎn)是：可以在轉(zhuǎn)子繞組中串入附加電阻，來改善電機(jī)的起動(dòng)性能或作轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)用。下圖是三相繞線型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。繞組的三個(gè)出線端子接到固定在轉(zhuǎn)軸上的三銅環(huán)上，通過電刷引出。111213定子繞組14轉(zhuǎn)子155）額定功率因數(shù)指電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)定子側(cè)的功率因數(shù)；第三節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的額定值（一）1）額定功率（kW）指額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)軸上的輸出機(jī)械功率；2）額定電壓（V）指加在繞組上的線電壓；3）額定電流（A）指定子繞組中的線電流；4）額定頻率（Hz）我國工業(yè)用頻率為50Hz；16第三節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的額定值（二）6）額定轉(zhuǎn)速（r/min）指電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速；（Nm）7）電動(dòng)機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩計(jì)算式為..17三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)

三相異步電動(dòng)機(jī)型號Y132S－6功率3kW頻率

50Hz電壓380V電流7.2A聯(lián)結(jié)Y轉(zhuǎn)速960r/min功率因數(shù)0.76絕緣等級

B1、型號

Y132S－6Y系列異步機(jī)機(jī)座中心高度機(jī)座長度代號

2p=6→n0=1000r/min2、額定功率PN

PN=3kW→軸上輸出機(jī)械功率的額定值3、額定電壓UN

UN=380V→定子三相繞組應(yīng)施加的線電壓磁極數(shù)上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)184、額定電流IN

IN=7.2A

三相異步電動(dòng)機(jī)型號Y132S－6功率3kW頻率

50Hz電壓380V電流7.2A聯(lián)結(jié)Y轉(zhuǎn)速960r/min功率因數(shù)0.76絕緣等級

B→定子三相繞組的額定線電流5、額定功率因數(shù)λN=cosNP1N=√3UNINcosNPN=ηNP1N=√3UNINcosNηN6、額定轉(zhuǎn)速nN上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)19第三節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的額定值（三）

2）如銘牌上標(biāo)有“380V、D聯(lián)結(jié)”時(shí)，表示電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)只能采用“D”聯(lián)結(jié)，但是在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中可接380V電源，繞組采用“Y”聯(lián)結(jié)，起動(dòng)完畢，恢復(fù)“D”聯(lián)結(jié)。對高壓電動(dòng)機(jī)：

定子繞組只有三根出線，只要電源電壓符合電動(dòng)機(jī)銘牌電壓值便可使用。對于中低壓電動(dòng)機(jī)：

1）如銘牌上標(biāo)有“380/220V、Y/D聯(lián)結(jié)”時(shí)，表示電源電壓為380V時(shí)，電機(jī)繞組采用“Y”聯(lián)結(jié)；電源電壓為220V時(shí)，采用“D”聯(lián)結(jié)。202.異步電機(jī)的工作原理定子繞組通入三相交流電流旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子電流與磁場作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)21三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理對稱三相繞組通入對稱三相電流旋轉(zhuǎn)磁場(磁場能量)磁場繞組切割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生e和i轉(zhuǎn)子繞組在磁場中受到電磁力的作用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)起來三相交流電能輸出機(jī)械能量上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)22.三相電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的條件旋轉(zhuǎn)磁場原理極對數(shù)的形成規(guī)律23磁鐵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)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理24BeV定子指向轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子相對B的運(yùn)動(dòng)方向上邊框感應(yīng)電動(dòng)勢方向i上邊框感應(yīng)電流方向25Bf定子指向轉(zhuǎn)子帶電導(dǎo)體在磁場中受力方向i上邊框感應(yīng)電流方向26磁極旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢導(dǎo)線長磁感應(yīng)強(qiáng)度（右手定則）閉合導(dǎo)線產(chǎn)生電流i（左手定則）通電導(dǎo)線在磁場中受力271.線圈跟著磁鐵轉(zhuǎn)→兩者轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致結(jié)論：2.線圈比磁場轉(zhuǎn)得慢異步返回28三相電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的條件旋轉(zhuǎn)磁場原理三相對稱繞組：——互差120度空間電角度。三相對稱電源：——互差120度時(shí)間電角度。29三相電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的條件旋轉(zhuǎn)磁場原理30電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的條件旋轉(zhuǎn)磁場原理31電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的條件旋轉(zhuǎn)磁場原理32電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的條件旋轉(zhuǎn)磁場原理33旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生AYCBZ異步機(jī)中,旋轉(zhuǎn)磁場代替了旋轉(zhuǎn)磁極(?)電流出()電流入X正方向：線圈首端流入末端流出34AXYCBZAXBYCZ合成磁場方向：向下35XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得其它電流角度下的磁場方向：36旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中兩相。旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向37（2）電磁轉(zhuǎn)矩的方向轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同。電磁轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向一致上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)38旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速大小

一個(gè)電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)過360°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39旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速大小

一個(gè)電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)過360°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40極對數(shù)（P）的概念A(yù)XBYCZ此種接法下，合成磁場只有一對磁極，則極對數(shù)為1。即：AXYCBZ41極對數(shù)（P）的改變C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'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。AXBYCZ42極對數(shù)C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'43極對數(shù)和轉(zhuǎn)速的關(guān)系44上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)45電流變化一周→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)一圈電流每秒鐘變化50周→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)50圈→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)3000圈電流每分鐘變化(50×60)周p=1時(shí)電流變化一周→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)半圈電流每秒鐘變化50周→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)25圈→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)1500圈電流每分鐘變化(25×60)周p=2時(shí)上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)46三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速600pfn=min）r/(p123456n0/(r/min)30001500100075060050050Hz

時(shí),不同極對數(shù)時(shí)的同步轉(zhuǎn)速如下f=表6.2.1同步轉(zhuǎn)速p為任意值時(shí)上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)47

轉(zhuǎn)差率的概念：異步電機(jī)運(yùn)行中:轉(zhuǎn)差率為旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之差。即：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間:（轉(zhuǎn)差率最大）在正常情況下，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是略低與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）。轉(zhuǎn)差率是一個(gè)表征異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的一個(gè)基本參數(shù)。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨負(fù)載的變化而變化。48三相異步電動(dòng)機(jī)的簡單工作原理狀態(tài)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)電磁制動(dòng)n與s關(guān)系n<n10<s<1n>n1s<0n與n1反向，n<0,s>1E1的性質(zhì)反電動(dòng)勢電源電動(dòng)勢反電動(dòng)勢T的性質(zhì)電磁驅(qū)動(dòng)力矩電磁阻力矩電磁阻力矩能量轉(zhuǎn)換電能→機(jī)械能原動(dòng)機(jī)機(jī)械能→電能電能+機(jī)械能→內(nèi)部損耗（短路）49三相異步電機(jī)的等效電路三相異步電動(dòng)機(jī)與變壓器一樣，定、轉(zhuǎn)子繞組之間只有磁的耦合而無電的直接聯(lián)系。在分析異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行及計(jì)算時(shí)，也采用與變壓器相似的等效電路方法，即把定、轉(zhuǎn)子之間的電磁關(guān)系用等效電路形式來表示，以便于分析和計(jì)算。(1)當(dāng)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)(如堵轉(zhuǎn))時(shí)n＝o，s＝1，則附加電阻=0，總機(jī)械功率為零，此時(shí)異步電動(dòng)機(jī)處于短路運(yùn)行狀態(tài)，定、轉(zhuǎn)子電流均很大。(2)當(dāng)轉(zhuǎn)子趨于同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，n=n1，so，則∞等效電路近乎開路，轉(zhuǎn)子電流很小,總機(jī)械功率也很小,相當(dāng)于異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行。50(3)定子電流i1總是滯后于電源電壓Ul，因?yàn)橐⒑途S持氣隙中的主磁通和定、轉(zhuǎn)子漏磁通，需從電源吸取一定的感性無功功率，即異步電動(dòng)機(jī)的功率固數(shù)總是滯后來的。(4)當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸上所帶機(jī)械負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)速n降低，轉(zhuǎn)差率s增大，使得I2’增大，I1隨之增大，電動(dòng)機(jī)從電源吸取更多的電功率，從而實(shí)現(xiàn)由電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。(5)運(yùn)行時(shí)的異步電動(dòng)機(jī)與一臺(tái)副邊接有純電阻負(fù)載的變壓器相似。當(dāng)S＝l時(shí)，相當(dāng)于一臺(tái)副邊短路的變壓器；當(dāng)ｓ＝０時(shí)，相當(dāng)于一臺(tái)副邊開路的變壓器。(6)異步電動(dòng)機(jī)可看作是一“臺(tái)廣義的變壓器”，不僅可以變換電壓、電流和相位，而且可以變換頻率和相數(shù)，更重要的是可以進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。等效電路中，是模擬總機(jī)械功率的等效電阻，當(dāng)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)，S＝1，此時(shí)無機(jī)械功率輸出；而當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)軸上帶有機(jī)械負(fù)載時(shí)，（0＜ｓ＜１），此時(shí)有機(jī)械功率輸出。三相異步電機(jī)的等效電路51(7)異步電動(dòng)機(jī)與變壓器古相同的等效電路形式，但參數(shù)相差較大。它們的參數(shù)范圍如表所示。52（3）電磁轉(zhuǎn)矩T的大小

T∝Φ，I2cos2

T=kΦI2cosφ2

T∝U1p2轉(zhuǎn)子軸上輸出的轉(zhuǎn)矩為:

T2=T－T0≈T上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)表明：三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由主磁通與轉(zhuǎn)子電流的有功分量I2相互作用產(chǎn)生的。說明：電磁轉(zhuǎn)矩與電源參數(shù)（Ｕ1、f1）、結(jié)構(gòu)參數(shù)（R、X、m、p）和運(yùn)行參數(shù)（s）有關(guān)。53三、實(shí)用表達(dá)式工程上常根據(jù)電機(jī)的額定功率、額定轉(zhuǎn)速、過載能力來求出實(shí)用表達(dá)式。方法是：將Tm和sm代入即可得到機(jī)械特性方程式。利用電磁轉(zhuǎn)矩除以最大可得電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用表達(dá)式：（3）電磁轉(zhuǎn)矩T的大小54（三）功率關(guān)系

P2=P1－P0輸入的電功率:P1=√3U1I1cos1輸出的機(jī)械功率:P2=T22πn60=T2T2=9.55PN

nN空載損耗:

P0=PCu+PFe+PMe電動(dòng)機(jī)的效率:η=P2/P1100%上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)電磁功率554.8.1功率平衡和轉(zhuǎn)矩平衡4.8三相異步電動(dòng)機(jī)的功率平衡、轉(zhuǎn)矩平衡異步電動(dòng)機(jī)的功率和損耗有：一、功率平衡輸入功率定子鐵損電磁功率機(jī)械功率輸出功率定子銅損轉(zhuǎn)子銅損56在等效電路上表示功率和損耗：57兩個(gè)重要關(guān)系式

可見，從氣隙傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率分為兩部分，一小部分變?yōu)檗D(zhuǎn)子銅損耗，絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)榭倷C(jī)械功率。轉(zhuǎn)差率越大，轉(zhuǎn)子銅損耗就越多，電機(jī)效率越低。因此正常運(yùn)行時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率均很小。58機(jī)械功率59固有特性人為特性

在額定電壓、額定頻率，定子和轉(zhuǎn)子電路不外串參數(shù)時(shí)的在改變電壓、頻率及定子電路、轉(zhuǎn)子電路參數(shù)時(shí)的n=f(T)T=f(s)

轉(zhuǎn)矩特性三相異步機(jī)的T與s之間的關(guān)系機(jī)械特性三相異步機(jī)n與T之間的關(guān)系T=f(s)n=f(T)T=f(s)n=f(T)三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)60二、三相異步機(jī)的起動(dòng)起動(dòng)電流：中小型鼠籠式電機(jī)起動(dòng)電流為額定電流的5~7倍。定子電流原因：起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條切割磁力線速度很大。轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢轉(zhuǎn)子電流大電流使電網(wǎng)電壓降低影響其他負(fù)載工作頻繁起動(dòng)時(shí)造成熱量積累電機(jī)過熱影響：61T=kTsR2U1p2R22+(sX2)

2

和

n=(1－s)n0（一）固有特性10n0Tn0轉(zhuǎn)矩特性機(jī)械特性TsTNTNSNnNTsTMSMTMnMT上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)62n0Tn0機(jī)械特性TsTNnNTMnMNMSN、M、S代表三個(gè)重要的工作狀態(tài)1、額定狀態(tài)2、臨界狀態(tài)3、起動(dòng)狀態(tài)上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)63機(jī)械特性0ABCDA點(diǎn)n＝n1，M=0;理想空載運(yùn)行點(diǎn)B點(diǎn)n＝nN，M=MN;額定運(yùn)行點(diǎn)C點(diǎn)n＝nlj，M=Mmax;電磁轉(zhuǎn)矩最大點(diǎn)D點(diǎn)n＝0，M=Mq;起動(dòng)點(diǎn)64（1）額定狀態(tài)

在額定UN下，以額定nN

運(yùn)行，輸出額定PN

時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上輸出的轉(zhuǎn)矩n0Tn0機(jī)械特性

TsTNnNTMnMMS額定狀態(tài)說明了電動(dòng)機(jī)長期運(yùn)行能力T2=9.55PN

nNN上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)653、起動(dòng)狀態(tài)

TS體現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)的能力。若TS>TL電機(jī)能起動(dòng)，否則將起動(dòng)不了。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù):TS

TNKS=Y系列:

KS=1.6～2.2n0Tn0機(jī)械特性TsTNnNTMnMNMS上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)66（二）人為特性（1）降低定子電壓時(shí)的人為特性n0nMUN0.9UN0.81TM0.81TS上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)67（2）增加轉(zhuǎn)子電阻時(shí)的人為特性n0R2R2+RTS

+△T

轉(zhuǎn)子串聯(lián)合適的電阻:

TS→TM第六章異步電動(dòng)機(jī)上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)68（三）機(jī)械特性的軟硬

硬特性：負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化不大。硬特性軟特性

不同場合應(yīng)選用不同的電機(jī)。如金屬切削，選硬特性電機(jī)；重載起動(dòng)則選軟特性電機(jī)。軟特性：負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)速下降較快上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)69

電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負(fù)載的變化而自動(dòng)調(diào)整，這種能力稱為自適應(yīng)負(fù)載能力。（四）電動(dòng)機(jī)的自適應(yīng)負(fù)載能力電動(dòng)機(jī)工作在特性曲線的哪一點(diǎn)上？應(yīng)當(dāng)運(yùn)行于與負(fù)載機(jī)械特性的交點(diǎn)上。

上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)70穩(wěn)定工作區(qū)aMfM<Mfna‘MM’＝Mf’系統(tǒng)平衡在a‘點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行71n0nT工作段

自適應(yīng)負(fù)載能力是電動(dòng)機(jī)區(qū)別于其它動(dòng)力機(jī)械的重要特點(diǎn)。

a點(diǎn)→TL↑→n↓→I2↑→T↑直至新的平衡I1↑→P1↑TLaTL’→a'點(diǎn)a'上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)72三相異步機(jī)的起動(dòng)方法：（1）直接起動(dòng)。（2）降壓起動(dòng)。Y－

定子串電抗器轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)。（繞線式）軟啟動(dòng)器/變頻啟動(dòng)。自耦變壓器73三相異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)

對于電動(dòng)機(jī)來說最簡單、最直接的起動(dòng)方法就是我們大家能最先想到的直接起動(dòng)法。由機(jī)械特性出發(fā)，我們知道如果在額定電壓下直接起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)，由于最初起動(dòng)瞬間主磁通約減少到額定值的一半，功率因數(shù)很低，造成了起動(dòng)電流相當(dāng)大而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大的結(jié)果。74起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大有什么影響呢？很顯然，電機(jī)的起動(dòng)是非常吃力的，Ts≥

l.1-1.2Tl的條件下，電動(dòng)機(jī)才能正常起動(dòng)。一般地說，如果異步電動(dòng)機(jī)輕載和空載起動(dòng)，直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩就夠大了，但是如果是重載起動(dòng)例如，且要求起動(dòng)過程快時(shí)，某些異步電動(dòng)機(jī)例如繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩就不夠大了。若變壓器額定容量相對不夠大時(shí)，電動(dòng)機(jī)短時(shí)較大的起動(dòng)電流，會(huì)使變壓器輸出電壓短時(shí)下降幅度較大，超過了正常規(guī)定值，例如U＞10％或更嚴(yán)重。這樣一來，影響了幾個(gè)方面：（1）起動(dòng)電動(dòng)機(jī)本身，由于電壓太低起動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降很多當(dāng)負(fù)載較重時(shí)，可起動(dòng)不了。（2）影響由同一臺(tái)配電變壓器供電的其他負(fù)載，比如說電燈會(huì)變暗，數(shù)控設(shè)備可能失常，重載的異步電動(dòng)機(jī)可能停轉(zhuǎn)等。75Y－起動(dòng)：正常運(yùn)行AZBYXC

起動(dòng)ABCXYZ設(shè)：電機(jī)每相阻抗為實(shí)例幻燈片9276AZBYXC正常運(yùn)行UPABCXYZ起動(dòng)UP'（2）Y－起動(dòng)應(yīng)注意的問題：（1）僅適用于正常接法為三角形接法的電機(jī)。所以降壓起動(dòng)適合于空載或輕載起動(dòng)的場合Y－起動(dòng)。77例4:三相異步電動(dòng)機(jī)，電源電壓=380V，三相定子繞組接法運(yùn)行，額定電流IN=20A，啟動(dòng)電流Ist/IN=7，求：（1）接法時(shí)的啟動(dòng)電流Ist

（2）若啟動(dòng)時(shí)改為Y接法，求IstY（1）Ist=7IN=720=140A解：（2）IstY=Ist/3=140/3=47A78方法：和電源相接的任意兩相互換，就可實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)ABCM3~電源ABCM3~電源79(b)自耦變壓器減壓起動(dòng)M3~Ul′降壓比為:KA=Ul′UNUl′=KAUNKAIs定子電壓：定子電流：

KAIsKAIsKA線路電流：KA2IsIsa=KA2Is※自耦變壓器降壓起動(dòng)的起動(dòng)電流為：Tsa=KA2Ts※自耦變壓器降壓起動(dòng)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：UN上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)80※自耦變壓器降壓起動(dòng)的特點(diǎn)：①定子繞組接法不變，改變定子繞組的電壓；②降壓比KA可調(diào):0.5、0.65、0.8、0.55、0.64、①Isa＜Imax（線路中允許的最大電流）；②Tsa＞TL

否則不能采用此法?！x擇KA的方法：

KA2Is＜ImaxKA2Ts＞TL※自耦變壓器降壓起動(dòng)的使用條件：需要兩者均滿足上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)81定子串接電抗器起動(dòng)：

三相異步電動(dòng)機(jī)定子串電抗器起動(dòng)，起動(dòng)時(shí)電抗器接入定子電路；起動(dòng)后，切除電抗器，進(jìn)入正常運(yùn)行。顯然此時(shí)的電抗器起到了分壓的作用。三相異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，其每相等值電路如圖（a）所示，電源電壓直接加在短路阻抗上。定子邊串入電抗X起動(dòng)時(shí)，每相等值電路如圖（b）所示，82轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)：對于單純?yōu)榱讼拗破饎?dòng)電流、增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的繞線式異步電動(dòng)機(jī)，可以采用轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)。所謂頻敏，就是對頻率敏感；

其實(shí)，頻敏電阻器就是一組電感器，對頻率高的電壓阻抗大，頻率低的電壓阻抗小。

繞線轉(zhuǎn)子式電機(jī)剛起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動(dòng)，定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子繞組相對高速切割磁場，產(chǎn)生高頻率幅度亦很高的感生電壓，轉(zhuǎn)子回路的頻敏電阻器呈現(xiàn)高阻抗，降低起動(dòng)電流；轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來以后，隨著轉(zhuǎn)差率的降低，轉(zhuǎn)子繞組切割磁場的相對速度降低，轉(zhuǎn)子感生電壓頻率及幅度亦降低；頻敏電阻器呈現(xiàn)低阻抗；起動(dòng)完成后，轉(zhuǎn)差率接近于0，轉(zhuǎn)子感生電壓頻率亦接近于0，頻敏電阻器阻抗接近于0，相當(dāng)于短接轉(zhuǎn)子繞組，電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。83如圖所示：接觸器觸點(diǎn)K斷開時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入頻敏變阻器起動(dòng)。起動(dòng)過程結(jié)束后，接觸器觸點(diǎn)K再閉合，切除頻敏變阻器，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行。84二、轉(zhuǎn)子串電阻分級起動(dòng)：為了使整個(gè)起動(dòng)過程中盡量保持較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、繞線式異步電動(dòng)機(jī)可以采用逐級切除起動(dòng)電阻的轉(zhuǎn)子串電阻分級起動(dòng)。85制動(dòng)方法：

1.抱閘：加機(jī)械抱閘四、三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)反接制動(dòng)時(shí)，定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)速很大。為限制電流，在制動(dòng)時(shí)要在定子或轉(zhuǎn)子中串電阻。即切割磁力線的速度很大，造成，引起。注意：3.能耗制動(dòng)4.發(fā)電反饋制動(dòng)2.反接制動(dòng)：停車時(shí)，將電動(dòng)機(jī)接電源的意兩相反接，使電動(dòng)機(jī)由原來的旋轉(zhuǎn)方向反過來，以達(dá)制動(dòng)的目的；86三相異步電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)速為n,如果突然切斷電動(dòng)機(jī)的三相交流電源，同時(shí)把直流電通入它的定于繞組，例如開關(guān)K1打開、K2閉合，結(jié)果，電源切換后的瞬間，三相異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)形成了一個(gè)不旋轉(zhuǎn)的空間固定磁動(dòng)勢，空間固定不轉(zhuǎn)的磁動(dòng)勢相對于旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子來說變成了一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢,旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針，轉(zhuǎn)速大小為n。正如三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)狀態(tài)下一樣，

轉(zhuǎn)子與空間磁動(dòng)勢有相對運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子繞組則感應(yīng)電動(dòng)勢，產(chǎn)生電流；進(jìn)而轉(zhuǎn)子受到電磁轉(zhuǎn)矩T。T的方向與磁動(dòng)勢相對于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向是一樣的，即轉(zhuǎn)子受到順時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩T。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，受到的轉(zhuǎn)矩為順時(shí)針方向，顯然T與n反方向，電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，T為制動(dòng)性的阻轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)速n＝0時(shí)，上述制動(dòng)停車過程中，系統(tǒng)原來貯存的動(dòng)能消耗了，這部分能量主要被電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為電能消耗在轉(zhuǎn)子回路中。因此，上述過程亦稱之為能耗制動(dòng)過程。

87能耗制動(dòng)：（1）能耗制動(dòng)基本原理：如圖所示：88反接制動(dòng):反接制動(dòng)過程:處于正向電動(dòng)運(yùn)行的三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)，當(dāng)改變?nèi)嚯娫吹南嘈驎r(shí)，電動(dòng)機(jī)便進(jìn)入了反接制動(dòng)過程.反接制動(dòng)過程中，電動(dòng)機(jī)電源相序?yàn)樨?fù)序，如圖所示:89五、三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速1.改變極對數(shù)有級調(diào)速。2.改變轉(zhuǎn)差率無級調(diào)速調(diào)速方法：包括降低電源電壓、繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻等方法；3.改變頻率901。變極調(diào)速U1U2U3U4U1U2U3U4××××(a)p=2(b)p=1SSNNSN上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)91（二）變轉(zhuǎn)差率調(diào)速（1）變壓調(diào)速:UNn0Tn0sMTL上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)92（三）變頻調(diào)速

U、f可變M3~3~整流電路逆變電路50Hz控制電路n0Tn0fNf1＜fN

直流動(dòng)畫演示f2＜f1上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)無級調(diào)速93（2）轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速:R2R2+RCn0Tn0TMM3~3~RCTL上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)94返回95以單相橋式逆變電路為例說明最基本的工作原理逆變電路的基本工作原理圖5-1逆變電路及其波形舉例負(fù)載a)b)tS1S2S3S4iouoUduoiot1t2S1~S4是橋式電路的4個(gè)臂，由電力電子器件及輔助電路組成。96逆變電路的基本工作原理S1、S4閉合，S2、S3斷開時(shí)，負(fù)載電壓uo為正。S1、S4斷開，S2、S3閉合時(shí)，負(fù)載電壓uo為負(fù)。直流電交流電974.基本概念1.旋轉(zhuǎn)磁場的方向由相序決定、改變相序就可改變?nèi)喈惒诫姍C(jī)的轉(zhuǎn)向.2.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，與極對數(shù)成反比.3.空間電角度、空間角度、時(shí)間電角度.4.旋轉(zhuǎn)磁場的幅值.5.轉(zhuǎn)差與轉(zhuǎn)差率.98小結(jié)與討論旋轉(zhuǎn)磁場形成的條件？異步？同步速度？速度？異步電機(jī)地運(yùn)行原理？轉(zhuǎn)差？轉(zhuǎn)差率？空間角度？空間電角度？時(shí)間電角度?極對數(shù)？99小結(jié)與討論旋轉(zhuǎn)磁場形成的條件？異步？同步速度？速度？異步電機(jī)的運(yùn)行原理？轉(zhuǎn)差？轉(zhuǎn)差率？空間角度？空間電角度？極對數(shù)？定子：三相對稱繞組分別加入三相對稱電源：100小結(jié)與討論旋轉(zhuǎn)磁場形成的條件？異步？同步速度？速度？異步電機(jī)地運(yùn)行原理？轉(zhuǎn)差？轉(zhuǎn)差率？空間角度？空間電角度？極對數(shù)？轉(zhuǎn)子速度與磁場速度不相等相對切割運(yùn)動(dòng)101小結(jié)與討論旋轉(zhuǎn)磁場形成的條件？異步？同步速度？速度？異步電機(jī)地運(yùn)行原理？轉(zhuǎn)差？轉(zhuǎn)差率？空間角度？空間電角度？極對數(shù)？旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度與頻率、極對數(shù)有關(guān)方向：取決于相序。102小結(jié)與討論旋轉(zhuǎn)磁場形成的條件？異步？同步速度？速度？異步電機(jī)地運(yùn)行原理？轉(zhuǎn)差？轉(zhuǎn)差率？空間角度？空間電角度？極對數(shù)？定子——三相對稱繞組——旋轉(zhuǎn)磁場。切割轉(zhuǎn)子繞組——感生電動(dòng)勢——感生電流。磁場--轉(zhuǎn)子電流作用——電磁轉(zhuǎn)矩運(yùn)行。103小結(jié)與討論旋轉(zhuǎn)磁場形成的條件？異步？同步速度？速度？異步電機(jī)地運(yùn)行原理？轉(zhuǎn)差？轉(zhuǎn)差率？空間角度？空間電角度？極對數(shù)？轉(zhuǎn)子速度與同步速度之差轉(zhuǎn)差率：相對比104小結(jié)與討論旋轉(zhuǎn)磁場形成的條件？異步？同步速度？速度？異步電機(jī)地運(yùn)行原理？轉(zhuǎn)差？轉(zhuǎn)差率？空間角度？空間電角度？時(shí)間電角度？極對數(shù)？空間角度：圓周===空間電角度：1對磁極極距===時(shí)間電角度：1個(gè)周期時(shí)間===105小結(jié)與討論