Page1異步電機(jī)本章內(nèi)容

三相異步電動機(jī)的基本理論

三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理三相異步電機(jī)的磁場、主磁通、漏磁通和漏抗轉(zhuǎn)子靜止時的三相異步電動機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的三相異步電動機(jī)的運(yùn)行

三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)各物理量的折算三相異步電動機(jī)的等效電路及相量圖三相異步電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩Page2三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)及額定值三相異步電機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài)Page3

單相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩三相異步電動機(jī)的工作特性三相異步電動機(jī)參數(shù)的測定籠型轉(zhuǎn)子的相數(shù)、極數(shù)*本章內(nèi)容本章教學(xué)基本要求1.

了解異步電動機(jī)的基本工作原理、基本結(jié)構(gòu)和額定值。2.掌握綜合表達(dá)三相異步電動機(jī)電磁關(guān)系的基本方程、等效電路和相量圖，異步電動機(jī)的運(yùn)行原理，轉(zhuǎn)子繞組折算和頻率折算。5.了解三相異步電動機(jī)參數(shù)的測定。

Page44.熟悉異步電動機(jī)的工作特性。

6.了解籠型轉(zhuǎn)子的相數(shù)、極數(shù)。

本章教學(xué)基本要求1．熟悉三相異步電動機(jī)負(fù)載運(yùn)行時的基本電磁關(guān)系，基本方程、等效電路和相量圖，轉(zhuǎn)子繞組折算和頻率折算。2．掌握異步電動機(jī)功率與轉(zhuǎn)矩的平衡關(guān)系。重點(diǎn)：

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的基本電磁關(guān)系。難點(diǎn)：

Page5Page6提問交流電動機(jī)是將交流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種旋轉(zhuǎn)裝置。什么是交流電動機(jī)？有什么作用？其作用是作為原動機(jī)拖動生產(chǎn)機(jī)械。異步電動機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成，如圖4-1所示，定、轉(zhuǎn)子之間有氣隙，定子上內(nèi)嵌互差120°的三相對稱繞組AX、BY、CZ，將定子三相對稱繞組接入三相對稱交流電，會產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場，設(shè)磁場以同步轉(zhuǎn)速n1逆時針方向旋轉(zhuǎn)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體。Page74.1三相異步電動機(jī)的基本理論4.1.1三相異步電動機(jī)的基本工作原理

轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間存在相對運(yùn)動，若將旋轉(zhuǎn)磁場看作靜止磁場，則轉(zhuǎn)子上半部分導(dǎo)體是順時針切割靜止磁場的，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，用右手定則判定其方向如圖4-2所示，轉(zhuǎn)子上半部分導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢方向是指向紙面的，下半部分導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢方向從紙面指向外。圖4-1三相異步電動機(jī)工作原理示意圖

轉(zhuǎn)子導(dǎo)體是閉合回路，在感應(yīng)電動勢的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電流I2，方向與感應(yīng)電動勢方向一致。根據(jù)電磁力定律，轉(zhuǎn)子的載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場中要受電磁力作用，其方向由左手定則確定，如圖所示轉(zhuǎn)子上半部分導(dǎo)體受力fem向左，下半部分導(dǎo)體受力fem向右，轉(zhuǎn)子在這對力偶的作用下產(chǎn)生逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩T，從而使轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n逆時針旋轉(zhuǎn)。Page84.1.1三相異步電動機(jī)的基本工作原理

圖4-1三相異步電動機(jī)工作原理示意圖

4.1三相異步電動機(jī)的基本理論在正常情況下，異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n達(dá)不到旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速n1，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n總是略小于同步轉(zhuǎn)速n1，即與旋轉(zhuǎn)磁場異步轉(zhuǎn)動，所以稱為異步電動機(jī)，由于異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子中的電流是感應(yīng)產(chǎn)生的，故又可稱為感應(yīng)電動機(jī)。Page9圖4-1三相異步電動機(jī)工作原理示意圖

4.1.1三相異步電動機(jī)的基本工作原理

4.1三相異步電動機(jī)的基本理論（二）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)1．基本結(jié)構(gòu)圖4-2所示為三相籠型異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。它主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，定、轉(zhuǎn)子之間是氣隙。

4.1.2基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)圖4-2三相籠型異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖Page114.1三相異步電動機(jī)的基本理論轉(zhuǎn)子鐵心：

一般用0.5mm的硅鋼片疊壓而成，它是磁路的一部分。轉(zhuǎn)子繞組：

用作產(chǎn)生感應(yīng)電動勢、并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，它分籠型和繞線轉(zhuǎn)子兩種。氣隙：

中、小容量的電動機(jī)氣隙一般在0.2~1.5mm范圍。1．基本結(jié)構(gòu)Page124.1三相異步電動機(jī)的基本理論

4.1.2基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：鼠籠型異步電動機(jī)繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)1．基本結(jié)構(gòu)

圖4-3籠型轉(zhuǎn)子示意圖圖4-4繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)定轉(zhuǎn)子接線示意圖Page134.1三相異步電動機(jī)的基本理論

4.1.2基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)1．基本結(jié)構(gòu)Page144.1三相異步電動機(jī)的基本理論

4.1.2基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)1．基本結(jié)構(gòu)Page154.1三相異步電動機(jī)的基本理論

4.1.2基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)提刷裝置1．基本結(jié)構(gòu)Page164.1三相異步電動機(jī)的基本理論

4.1.2基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)1．基本結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、價格低廉、運(yùn)行可靠、堅固耐用、運(yùn)行效率較高并具有適用的工作特性。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。Page174.1三相異步電動機(jī)的基本理論

4.1.2基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)2．銘牌數(shù)據(jù)

Page184.1三相異步電動機(jī)的基本理論

4.1.2基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)①額定功率PN：指電動機(jī)在額定運(yùn)行時，軸上輸出的機(jī)械功率，單位：W或kW；②額定電壓U1N：指電動機(jī)額定運(yùn)行時，加在定子繞組上的線電壓，單位：V；③額定電流I1N：指電動機(jī)在定子繞組上加額定電壓、軸上輸出額定功率時定子繞組中線電流，單位：A。④額定頻率f1N：我國規(guī)定電網(wǎng)工頻為50Hz；2．銘牌數(shù)據(jù)

Page194.1三相異步電動機(jī)的基本理論

4.1.2基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)⑤額定轉(zhuǎn)速nN：指電動機(jī)在定子額定電壓、額定頻率下，軸上輸出額定功率時的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，單位：r/min；⑥額定功率因數(shù)cosjN：

指電動機(jī)在額定運(yùn)行時定子側(cè)的功率因數(shù)。

設(shè)hN為異步電動機(jī)的效率，額定功率如下輸入功率為：輸出功率為：輸出轉(zhuǎn)矩為：2．銘牌數(shù)據(jù)

Page204.1三相異步電動機(jī)的基本理論

4.1.2基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)

銘牌上還標(biāo)有絕緣等級、溫升、工作方式、連接方法等，對繞線式異步電動機(jī)還標(biāo)有轉(zhuǎn)子繞組的額定電壓和額定電流。⑦轉(zhuǎn)子繞組額定電壓U2N：

指定子繞組加額定電壓、轉(zhuǎn)子繞組開路時，集電環(huán)間的線電壓，單位：V；⑧轉(zhuǎn)子額定電流I2N：

指電動機(jī)額定運(yùn)行、轉(zhuǎn)子短路狀態(tài)下，集電環(huán)之間流過的線電流，單位：A。2．銘牌數(shù)據(jù)

Page214.1三相異步電動機(jī)的基本理論

4.1.2基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)2．銘牌數(shù)據(jù)

異步電動機(jī)定子三相繞組有六個端點(diǎn)，高壓異步電動機(jī)定子繞組采用Y聯(lián)結(jié)，只有三根引出線。中小容量的異步電動機(jī)通常將定子三相繞組的六個端點(diǎn)引出到接線板上，用戶根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)和使用電源情況接成Y聯(lián)結(jié)或Δ聯(lián)結(jié)，如圖4-5所示。a）D接b）Y接圖4-5三相異步電動機(jī)定子繞組引出線Page224.1三相異步電動機(jī)的基本理論

4.1.2基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)Y2160L1-2系列代號設(shè)計序號機(jī)座中心高（mm）機(jī)座長度代號（S,M,L）鐵心長度代號（1,2,3）極數(shù)3．主要系列

國產(chǎn)電機(jī)型號由漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組成，大寫漢語拼音字母表示電機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)特征和使用范圍，數(shù)字表示設(shè)計序號和規(guī)格。Page234.1三相異步電動機(jī)的基本理論

4.1.2基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)Y系列為鼠籠型轉(zhuǎn)子三相異步電動機(jī)。

YR系列為繞線型轉(zhuǎn)子三相異步電動機(jī)。3．主要系列

一般用途三相異步電動機(jī)應(yīng)用最廣的產(chǎn)品是Y系列和YR系列。Page244.1三相異步電動機(jī)的基本理論

4.1.2基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)【例題4-1】

注意：變壓器的電壓比是指一、二次側(cè)相電壓之比。

已知三相異步電動機(jī)額定數(shù)據(jù)：PN=60kW，UN=380V，nN=577r/min，cosjN=0.77，hN=89%，p=5，試求該異步電動機(jī)額定輸入功率、額定定子電流、額定輸出轉(zhuǎn)矩和同步轉(zhuǎn)速。

解：額定輸入功率：額定定子電流：

額定輸出轉(zhuǎn)矩：

Page254.1三相異步電動機(jī)的基本理論

4.1.2基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)【例題4-1】

同步轉(zhuǎn)速：Page264.1三相異步電動機(jī)的基本理論

4.1.2基本結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)Page274.1三相異步電動機(jī)的基本理論

4.1.3三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率與三種運(yùn)行狀態(tài)1.轉(zhuǎn)差率：旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差稱為轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱為轉(zhuǎn)差率。是表征異步電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的一個基本變量。轉(zhuǎn)差率是異步電機(jī)的一個基本物理量，它反映了電機(jī)的各種運(yùn)行情況。電動機(jī)起動瞬間，n=0,S=1;電機(jī)理想空載時，電動機(jī)正常運(yùn)行時，其額定轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速接近，所以一般S很小，S=0.01——0.06。電機(jī)的轉(zhuǎn)速為：Page28例：一臺三相異步電動機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速

nN=975r/min，電源頻率f=50Hz?？蛰d轉(zhuǎn)差率為0.003，試求電動機(jī)的極對數(shù)、空載轉(zhuǎn)速和額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率。4.1三相異步電動機(jī)的基本理論根據(jù)S的正負(fù)和大小可以判斷異步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)Page294.1三相異步電動機(jī)的基本理論2.三相異步電動機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)差率：圖4-6異步電機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài)根據(jù)S的正負(fù)和大小可以判斷異步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理4.2.1三相異步電動機(jī)空載時的電磁關(guān)系Page30

為了便于分析，根據(jù)磁通路徑和性質(zhì)不同，異步電動機(jī)的磁通分為主磁通和漏磁通。1.主磁通：由基波旋轉(zhuǎn)磁勢所產(chǎn)生的通過氣隙，并與定、轉(zhuǎn)子繞組同時交鏈的基波磁通稱為主磁通。其路徑為：定子鐵心→氣隙→轉(zhuǎn)子鐵心→氣隙→定子鐵心。主磁通起傳遞能量的作用。一、主磁通、漏磁通和漏抗Page314.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理2.漏磁通：由定子三相電流產(chǎn)生，僅與定子繞組交鏈，稱定子漏磁通。Page32轉(zhuǎn)子漏磁通：僅與轉(zhuǎn)子繞組交鏈，也包括這三種漏磁通。4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理主磁通Fm在定子繞組每相基波感應(yīng)電動勢的有效值為定子漏磁通Fs1在定子繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為定子漏感電動勢Es1，由于漏磁通走的磁路主要是氣隙，故它基本不受磁飽和影響，只與定子電流I1成正比，與變壓器分析相似，用漏抗壓降表示。將其看成定子電流I1在定子漏電抗x1上的壓降，則，式中，，為定子漏電感。

Page334.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理3.漏抗概念與變壓器一樣，空載電流由兩部分組成：一部分產(chǎn)生主磁通Fm為無功分量ìm，另一部分反應(yīng)鐵損的鐵損電流，為有功分量ìF(xiàn)e，則，

Page344.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理二、空載電流和空載磁動勢異步電動機(jī)空載運(yùn)行時的定子電流稱為空載電流。由于ìmìfe

所以I0基本為一無功性質(zhì)電流。即空載時的定子流I0產(chǎn)生的合成磁動勢基波分量幅值為N1、kw1分別為定子每相繞組的串聯(lián)匝數(shù)和基波繞組系數(shù)。Page354.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理4.2.2空載運(yùn)行時的電壓平衡方程一、感應(yīng)電動勢與變壓器一樣,主、漏磁通在定子繞組上感應(yīng)的電動勢分別為：Page364.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理綜上所述，異步電機(jī)空載運(yùn)行時的電磁過程如下：圖：

異步電動機(jī)空載時的電磁關(guān)系

Page374.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理4.2.2空載運(yùn)行時的電壓平衡方程Page384.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理二、電壓平衡方程與等效電路與變壓器一樣，根據(jù)基爾霍夫電壓定律，可列出空載時定子每相電壓方程式：（變形的變壓器）式中，z1為定子漏阻抗，。由于E1>>I0z1，可認(rèn)為ù1≈－è1，當(dāng)電源電壓和頻率f1一定時，U1∝Fm，即主磁通Fm基本上也為一定值，與變壓器情況相同。因磁場切割轉(zhuǎn)子速度為零，則轉(zhuǎn)子電壓方程為圖

異步電動機(jī)空載時等效電路根據(jù)空載時電壓方程，可畫出異步電動機(jī)空載時的等效電路如圖所示。Page394.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page40盡管異步電動機(jī)的電磁關(guān)系與變壓器相似，但它們之間還是有差別的：4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理1）主磁場性質(zhì)不同：異步電動機(jī)為旋轉(zhuǎn)磁場，變壓器為脈動磁場.4）由于存在氣隙,異步電動機(jī)漏抗較變壓器的大。5)異步電動機(jī)通常采用短距和分布繞組，計算時需考慮繞組系數(shù)，變壓器則為整距集中繞組，可認(rèn)為繞組系數(shù)為1。Page411負(fù)載時的電磁關(guān)系4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理4.2.3三相異步電動機(jī)的負(fù)載運(yùn)行Page424.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理1電磁關(guān)系4.2.3三相異步電動機(jī)的負(fù)載運(yùn)行轉(zhuǎn)差率:指氣隙中旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速的比值，即轉(zhuǎn)差率是異步電動機(jī)的重要參數(shù)，當(dāng)電動機(jī)作電動運(yùn)行時，0<s≤1。Page434.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理2轉(zhuǎn)子各量與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系4.2.3三相異步電動機(jī)的負(fù)載運(yùn)行Page444.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理2轉(zhuǎn)子各量與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系（1）轉(zhuǎn)子電動勢的頻率轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電勢、電流頻率與定子電流頻率相同；負(fù)載時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n，而氣隙中旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為n1，兩者轉(zhuǎn)向相同，轉(zhuǎn)速差為Δn=(n1-n)，則旋轉(zhuǎn)磁場以(n1-n)切割轉(zhuǎn)子繞組。故而轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電勢和電流的頻率為：可見，轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時即起動時，頻率高，轉(zhuǎn)子電抗大。

正常運(yùn)行時，s=(0.015~0.06)，f2小，一般1～3Hz，轉(zhuǎn)子鐵心中主磁通的交變頻率很低，可略。理想空載時

（2）轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢E2s。因為，電動機(jī)額定運(yùn)行時，額定轉(zhuǎn)差率一般在sN=0.015~0.06之間，所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子電流頻率很低，感應(yīng)電動勢也很小。Page454.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理2轉(zhuǎn)子各量與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的感應(yīng)電動勢:轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時的感應(yīng)電動勢:二者關(guān)系為:起動時，轉(zhuǎn)子電勢大，正常時，電勢小。（4）轉(zhuǎn)子電流Page464.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理2轉(zhuǎn)子各量與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系（3）轉(zhuǎn)子繞組的漏阻抗電抗與頻率正比于,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子漏電抗:∵異步電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組自成閉路，處于短路狀態(tài)，此時端電勢U2為零，因此

轉(zhuǎn)子電流為:當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時,轉(zhuǎn)差率增大,轉(zhuǎn)子電流也增大.Page474.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理2轉(zhuǎn)子各量與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系（5）轉(zhuǎn)子繞組的功率因數(shù)轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)

結(jié)論：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子電路中的各量均與轉(zhuǎn)差率

s有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速n有關(guān)。O4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page49例：三相異步電動機(jī)，p=2，n=1440r/min，轉(zhuǎn)子R2=0.02，X2=0.08，E2=20V，f1=50Hz。4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理起動時I2（st）額定轉(zhuǎn)速下的I2（N）Page504.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理例2：某三相異步電動機(jī)，極對數(shù)p=2，定子繞組三角形聯(lián)結(jié)，接于50Hz、380V的三相電源上工作，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=91N·m時，測得I1l

=30A，P1=16kW，n=1470r/min，求該電動機(jī)帶此負(fù)載運(yùn)行時的s

、P2

、?

和cosφ。解：Page514.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理3定、轉(zhuǎn)子磁動勢平衡方程關(guān)系

轉(zhuǎn)子磁勢

由于轉(zhuǎn)子繞組也是一對稱的多相繞組，∴轉(zhuǎn)子繞組中流過電流時也會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。下面分析轉(zhuǎn)子磁勢的轉(zhuǎn)向。（1）轉(zhuǎn)子磁勢的轉(zhuǎn)向

若定子磁場逆時間轉(zhuǎn)，則它在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電勢，電流的相序為A2—B2—C2，且由于旋轉(zhuǎn)磁場總是從超前電流相轉(zhuǎn)向滯后電流相，故轉(zhuǎn)子磁勢的轉(zhuǎn)向也是逆時針，即二者同方向。Page524.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理（2）轉(zhuǎn)子磁勢的轉(zhuǎn)速左圖，定、轉(zhuǎn)子磁勢轉(zhuǎn)速關(guān)系?！ㄗ哟艅軫1的轉(zhuǎn)速，相對于定子結(jié)論：無論轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速如何變化，F(xiàn)1和F2總是相對靜止的。Page534.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理負(fù)載運(yùn)行時，氣隙中的合成旋轉(zhuǎn)磁場，是由定子繞組磁動勢和轉(zhuǎn)子繞組磁動勢共同產(chǎn)生的，這一點(diǎn)和變壓器相似。由于定、轉(zhuǎn)子磁動勢在空間相對靜止，因此可以合并為一個合成磁動勢，即Fm（3）轉(zhuǎn)子磁勢的幅值一般說，定、轉(zhuǎn)子級數(shù)必須相同，但相數(shù)可以不同，設(shè)轉(zhuǎn)子的相數(shù)為m2，則轉(zhuǎn)子基波磁勢的幅值為轉(zhuǎn)子繞組流過三相或多相對稱電流時產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢.例：一臺三相八極異步電動機(jī)，額定轉(zhuǎn)差率sN=0.04，額定頻率f1N=50Hz，試求：（1）該異步電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速、額定轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子頻率；（2）若電動機(jī)在額定運(yùn)行時，突然將電源相序改變，反接瞬間的轉(zhuǎn)差率。解（1）同步轉(zhuǎn)速：額定轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)子頻率：Page544.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理（2）突然將電源相序改變，則同步轉(zhuǎn)速n1=－750r/min：反接瞬間的轉(zhuǎn)差率：Page554.2.4三相異步電動機(jī)的基本方程式、等效電路與相量圖一、三相異步電動機(jī)的基本方程式4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理1.磁勢平衡方程式Page564.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理

上式為以電流形式表示的磁勢平衡方程式，表明了定、轉(zhuǎn)子電路相互間的影響及依存。Page57前式可寫成：根據(jù)基爾霍夫電壓定律可寫出定、轉(zhuǎn)子側(cè)負(fù)載時電動勢平衡方程2.電壓平衡方程式4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page58

同變壓器等效電路推導(dǎo)方法一樣，根據(jù)異步電機(jī)電壓及磁勢平衡方程式得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的等效電路如圖如下：4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page59

由于轉(zhuǎn)子電路中電勢的大小及頻率均不相等，故定、轉(zhuǎn)子電路之間不能直接連接起來而得到等效電路。同變壓器類似為了得到異步電機(jī)等效電路，須進(jìn)行折算，即頻率和繞組電勢折算。轉(zhuǎn)子繞組頻率折算的目的：

把定、轉(zhuǎn)子兩個不同頻率的電路轉(zhuǎn)換成同一頻率的電路。方法：就是用一個等效的轉(zhuǎn)子電路代替實際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng),而等效的轉(zhuǎn)子回路應(yīng)與定子電路有相同的頻率。由于轉(zhuǎn)子靜止時

，故需將實際轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子折算到轉(zhuǎn)子不動時的轉(zhuǎn)子回路（進(jìn)行這種折算純屬電路需要，它不應(yīng)該變定子電流大小和相位，輸入及輸出功率和各種損耗大小。）1．頻率折算Page604.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理4.2.5三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)各物理量的折算Page611．頻率折算4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理4.2.4三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)各物理量的折算由前知：看起來好像是一種簡單的數(shù)學(xué)變換，但二者物理意義不同：前者代表轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的實際情況，頻率為，后者代表轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)換為不動時的等效情況，頻率為，其圖如下Page624.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page634.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理與變壓器相似，異步電動機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間沒有電的聯(lián)系，只有磁的耦合。為了工程計算方便，在不改變電動機(jī)的電磁性能的條件下，將無電的聯(lián)系的定、轉(zhuǎn)子電路變換成純電路的等效電路，需進(jìn)行轉(zhuǎn)子繞組的折算。轉(zhuǎn)子繞組折算方法：用一個相數(shù)為m1、匝數(shù)為N1kw1的繞組，代替原來的轉(zhuǎn)子繞組（轉(zhuǎn)子繞組原來的相數(shù)為m2，匝數(shù)為N2kw2）。繞組折算原則：保持折算前后電動機(jī)磁動勢平衡關(guān)系不變，即F2的大小以及與F1之間的空間位置不變。

Page642．繞組折算4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理1）轉(zhuǎn)子電動勢折算。折算前轉(zhuǎn)子電動勢為折算后轉(zhuǎn)子電動勢為則轉(zhuǎn)子電動勢折算值為式中，ke為電動勢比，。Page652．繞組折算4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理2）轉(zhuǎn)子電流折算。根據(jù)折算前后電動機(jī)磁動勢平衡關(guān)系不變的原則，應(yīng)有則轉(zhuǎn)子電流折算值為式中，ki為異步電動機(jī)的電流比，。定、轉(zhuǎn)子電流之間存在。Page662．繞組折算4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理3）轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子電抗、轉(zhuǎn)子漏阻抗折算。轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子電抗、轉(zhuǎn)子漏阻抗折算值分別為Page672．繞組折算4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理異步電動機(jī)經(jīng)轉(zhuǎn)子頻率和繞組折算后，得負(fù)載運(yùn)行時的基本方程為Page684-14頻率和繞組折算后異步電動機(jī)的等效電路

等效1．等效電路4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理4.2.6三相異步電動機(jī)的等效電路及相量圖異步電動機(jī)負(fù)載運(yùn)行時的“T”形等效電路如圖4-15所示。Page691．等效電路4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理它和變壓器接純電阻負(fù)載時的等效電路相似?！冸娮?）當(dāng)異步電動機(jī)空載（理想空載）時：等效電路中的轉(zhuǎn)子回路相當(dāng)于開路，轉(zhuǎn)子電流為因此功率因數(shù)很低。Page704.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理由T型等效電路可以得出如下結(jié)論：2）當(dāng)異步電動機(jī)額定運(yùn)行時轉(zhuǎn)子電流主要由決定，轉(zhuǎn)子電路基本上為純電阻性電路，故定子側(cè)的功率因數(shù)較高。一般為0.8～0.85。且永遠(yuǎn)滯后。Page714.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理3）當(dāng)異步電動機(jī)起動（或堵轉(zhuǎn)）瞬間：電動機(jī)沒有輸出，相當(dāng)于短路，這時就是前面所分析的起動瞬間情況，定、轉(zhuǎn)子電流都很大。Page724.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理4）附加電阻不能用電感或電容來代替。5）在等效電路中負(fù)載的變化是用轉(zhuǎn)差率s來體現(xiàn)的。

為了簡化計算，將T形等效電路中的勵磁支路左移到輸入端，使電路簡化成單純的并聯(lián)電路。圖4-16異步電動機(jī)簡化等效值電路Page73勵磁支路左移問題：能否與變壓器一樣將勵磁支路去掉？等效電路的簡化4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理

“T”形等效電路可作出異步電動機(jī)的時空相量圖如圖4-17所示。圖4-17異步電動機(jī)的時空相量圖

異步機(jī)對電網(wǎng)是感性負(fù)載。一般取主磁通為參考相量。Page742.相量圖4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page754.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page764.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理4.2.7三相異步電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩

1.功率平衡方程和轉(zhuǎn)換效率Page774.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理

1.功率平衡方程和轉(zhuǎn)換效率由等效電路圖——轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)角Page78

1.功率平衡方程和轉(zhuǎn)換效率4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理

1.功率平衡方程和轉(zhuǎn)換效率定子側(cè)的功率平衡方程為

轉(zhuǎn)子側(cè)的功率平衡方程為式中，U1為定子相電壓，I1為定子相電流，cosj1為定子功率因數(shù)，r1為定子電阻。cosj2為轉(zhuǎn)子功率因數(shù)，r2為轉(zhuǎn)子電阻，pad為附加損耗（又稱雜散損耗）一般很難用公式計算，通常根據(jù)經(jīng)驗估算，對大型異步電動機(jī)約為0.5%PN；對中、小型異步電動機(jī)約為1%~3%PN。

Page794.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理圖4-18三相異步電動機(jī)的功率流程圖Page80

1.功率平衡方程和轉(zhuǎn)換效率4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理三相異步電動機(jī)的效率為

式中，∑p為異步電動機(jī)的總損耗，即Page81

1.功率平衡方程和轉(zhuǎn)換效率4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T為總機(jī)械功率Pm除以轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度W，即轉(zhuǎn)矩平衡方程為式中，T2=P2/W為電動機(jī)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩（N·m）；T0=(pm+pad)/

W為電動機(jī)的空載轉(zhuǎn)矩（N·m）。Page822.轉(zhuǎn)矩平衡方程4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理電磁轉(zhuǎn)矩：（轉(zhuǎn)子獲得的總機(jī)械轉(zhuǎn)矩）2.轉(zhuǎn)矩平衡方程

各轉(zhuǎn)矩也可分別表示為式中，W1為同步角速度，。Page834.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理

說明：電磁轉(zhuǎn)矩等于電磁功率除以同步角速度，也等于總機(jī)械功率除以轉(zhuǎn)子的機(jī)械角速度。

Page844.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page854.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page864.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page874.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page884.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理2.電磁功率Page894.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理3.定子銅耗：4.鐵耗5.轉(zhuǎn)子銅耗6.機(jī)械損耗和附加損耗7.由上例子知道：P1=11382W，則電機(jī)效率

【例題3】

注意：變壓器的電壓比是指一、二次側(cè)相電壓之比。

一臺三相異步電動機(jī)，額定電壓U1=380V，額定頻率f1N=50Hz，額定功率PN=7.5kW，額定轉(zhuǎn)速nN=962r/min，定子Δ聯(lián)結(jié)，額定功率因數(shù)cosjN=0.83，定子銅損pCu1=470W，鐵損pFe=234W，空載損耗p0=125W，試求：（1）額定轉(zhuǎn)差率；（2）轉(zhuǎn)子電流頻率；（3）轉(zhuǎn)子銅損；（4）效率；（5）定子電流。解：（1）額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)差率為：

額定轉(zhuǎn)速nN=962r/min，同步轉(zhuǎn)速n1=1000r/min。

Page904.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理（2）轉(zhuǎn)子電流頻率（3）轉(zhuǎn)子銅損總機(jī)械功率為：轉(zhuǎn)子銅損為：（4）效率（5）定子電流

Page91【例題3】

4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page924.2.8三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理1.物理表達(dá)式Tem異步電動機(jī)就是由于轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場的相互作用而產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩，從而使電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。已知Page934.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page944.2.8三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理2.電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式電磁功率電磁轉(zhuǎn)矩Page954.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)差率特性注：在T-S曲線中，有兩個數(shù)值對電動機(jī)運(yùn)行特性特別重要。最大轉(zhuǎn)矩、起動轉(zhuǎn)矩。Page964.2.8三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速（機(jī)械）特性#曲線幾個特殊運(yùn)行點(diǎn)Page974.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理令那么（正號對應(yīng)于電動機(jī)狀態(tài)，負(fù)號對應(yīng)于發(fā)電機(jī)狀態(tài)）近似值為考慮到實際電機(jī)，可忽略。（1）最大電磁轉(zhuǎn)矩（臨界運(yùn)行點(diǎn)）轉(zhuǎn)差率的函數(shù)Page984.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理結(jié)論：Page994.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理∴轉(zhuǎn)子回路串入電阻，可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。自然特性：轉(zhuǎn)子不串電阻的機(jī)械特性。人為機(jī)械特性：轉(zhuǎn)子串電阻的機(jī)械特性。Page1004.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page1014.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理（2）起動轉(zhuǎn)矩。Page1024.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理表明：Page1034.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理（3）額定運(yùn)行點(diǎn)（TN,nN）（4）同步運(yùn)行點(diǎn)（理想空載點(diǎn)）：此時n=n1,s=0。因轉(zhuǎn)子電流I2=0，定子電流I1=I0，所以電磁轉(zhuǎn)矩Tem=0。

例：三相異步電動機(jī)，額定功率PN=10kW，額定轉(zhuǎn)速nN=1450r/min，啟動能力Tst/TN=1.2，過載系數(shù)=1.8。（1）額定轉(zhuǎn)矩TN（2）啟動轉(zhuǎn)矩Tst（3）最大轉(zhuǎn)矩Tm4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page1054.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理

三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性可分為兩個運(yùn)行區(qū)域：穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域；不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域。（注：穩(wěn)定條件上冊講過）n0TnOTNnNTsTMnMPage1064.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理n0TnOTNnNTsTMnMPage1074.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理求：額定轉(zhuǎn)速時的電磁轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、起動電流和起動轉(zhuǎn)矩。解：1.額定轉(zhuǎn)速時電磁轉(zhuǎn)矩Page1082.最大轉(zhuǎn)矩3.起動電流：4.起動轉(zhuǎn)矩4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page1094.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page1104.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page1113.機(jī)械特性的實用表達(dá)式

工程實際中，要利用參數(shù)表達(dá)式計算異步電動機(jī)的機(jī)械特性，就需要知道定、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)參數(shù)，但一般電機(jī)的產(chǎn)品目錄往往不提供這些結(jié)構(gòu)參數(shù)?！鄬嶋H中就用機(jī)械特性實用表達(dá)式進(jìn)行近似計算。其推導(dǎo)過程如下由4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page112忽略R1，得實用表達(dá)式該式簡單易記，是估算機(jī)械特性的一個好方法。4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page113于是：可建立機(jī)械特性4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page114解：1）求最大轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)速根據(jù)即：4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page115求得：2）求起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)根據(jù)實用公式：則：∴4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page1163）求75%TN負(fù)荷時的轉(zhuǎn)速求得：對應(yīng)轉(zhuǎn)速：4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page1174.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理4.2.9三相異步電動機(jī)的人工機(jī)械特性

固有機(jī)械特性：指在UN，fN下，按規(guī)定的接線方式接線，定子及轉(zhuǎn)子回路不外接電阻（或電抗）時的機(jī)械特性。

人為機(jī)械特性：指人為地改變電源參數(shù)或電動機(jī)參數(shù)而得到的機(jī)械特性。Page1184.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理1.降低定子電壓的人為機(jī)械特性∴特性如圖。特點(diǎn)：1）降壓后，同步轉(zhuǎn)速不變。2）降壓后，成比例下降，3）降壓后，Page1194.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理2.定子繞組串對稱電抗的人為機(jī)械特性特點(diǎn)：2）串電抗后，最大轉(zhuǎn)矩Tmax下降，臨界轉(zhuǎn)差率<Page1203.轉(zhuǎn)子繞組串電阻時的人為機(jī)械特性4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理轉(zhuǎn)子串入對稱三相電阻的方法應(yīng)用于繞線式異步電動機(jī)的起動和調(diào)速Page121特點(diǎn)：2）轉(zhuǎn)子串電阻后，線性段斜率增大，特性變軟。

除了上述人工機(jī)械特性外，三相異步電動機(jī)在改變定子頻率、改變極對數(shù)以及轉(zhuǎn)子回路串頻敏電抗等條件下也可以獲得相應(yīng)的人工機(jī)械特性。有關(guān)內(nèi)容在其他課程專門研究。4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理異步電動機(jī)的工作特性，能反映異步電動機(jī)的運(yùn)行情況，是合理選擇、使用電動機(jī)的依據(jù)。

異步電動機(jī)的工作特性是指電動機(jī)在額定電壓U1N、額定頻率?1N運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n、定子電流I1、定子功率因數(shù)cosj1、電磁轉(zhuǎn)矩T、效率h隨輸出功率P2的變化曲線。

Page1224.2.10三相異步電動機(jī)的工作特性4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理定性分析n=?(P2)：

轉(zhuǎn)速特性n=?(P2)如圖曲線1所示為一略微下降的曲線。異步電動機(jī)空載轉(zhuǎn)速n≈n1轉(zhuǎn)速n略降負(fù)載P2增大轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢E2s增大轉(zhuǎn)子電流I2s增大電磁轉(zhuǎn)矩T增大平衡負(fù)載（1）轉(zhuǎn)速特性n=?(P2)

Page1234.2.10三相異步電動機(jī)的工作特性4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page1244.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理異步電動機(jī)空載轉(zhuǎn)速n≈n1轉(zhuǎn)差率s≈0轉(zhuǎn)子電流I2ˊ≈0I1≈I0較小轉(zhuǎn)速n下降負(fù)載P2增大轉(zhuǎn)子電流I2ˊ增大定子電流I1增大補(bǔ)償轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生磁動勢的影響磁動勢平衡定性分析I1=?(P2)：定子電流特性I1=?(P2)如圖曲線2所示為一條由I0開始逐漸上升的曲線。（2）定子電流特性I1=?(P2)

Page1254.2.10三相異步電動機(jī)的工作特性4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page1264.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理異步電動機(jī)空載cosj1=cosj0≈0.2很低定子電流I1有功電流分量增大負(fù)載P2增大cosj1提高功率因數(shù)最高cosj1=cosj1max轉(zhuǎn)差率s增大轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢與電流相位角j2增大P2=PNP2＞PNcosj1減小定子功率因數(shù)特性cosj1=?(P2)如圖曲線所示的曲線。定性分析cosj1=?(P2)：（3）定子功率因數(shù)特性cosj1=?(P2)

Page1274.2.10三相異步電動機(jī)的工作特性4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page128（3）定子功率因數(shù)特性cosj1=?(P2)

4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理異步電動機(jī)空載輸出轉(zhuǎn)矩T2=0轉(zhuǎn)速n略降P2∝T2負(fù)載P2增大T2隨P2增大輸出轉(zhuǎn)矩特性T2=?(P2)如圖曲線4所示為一條過原點(diǎn)的近似直線的曲線。定性分析T2=?(P2)：（4）輸出轉(zhuǎn)矩特性T2=?(P2)

Page1294.2.10三相異步電動機(jī)的工作特性4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page130（4）輸出轉(zhuǎn)矩特性T2=?(P2)

的關(guān)系為轉(zhuǎn)矩特性。4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理異步電動機(jī)空載輸出功率P2=0效率h=0h增大負(fù)載P2增大h最大h

=h

max

h反而下降異步電動機(jī)P2=0.75P2繼續(xù)增大效率特性

h=?(P2)如圖曲線5所示的曲線。定性分析h=?(P2)：（5）效率特性h=?(P2)

Page1314.2.10三相異步電動機(jī)的工作特性4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page132（5）效率特性h=?(P2)

4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page133（5）效率特性h=?(P2)

4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理對中、小型異步電動機(jī)，工作特性可用直接負(fù)載法測出，對大容量異步電動機(jī)由于受設(shè)備等因數(shù)的限制，工作特性的取得可通過空載、短路試驗測出電動機(jī)參數(shù)，再利用等效電路計算求得。Page1344.2.10三相異步電動機(jī)的工作特性4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理在異步機(jī)選型時，為了獲得較高的運(yùn)行效率和功率因數(shù)，應(yīng)盡量避免“大馬拉小車”的現(xiàn)象，即異步電動機(jī)的容量與負(fù)載匹配。對已出現(xiàn)“大馬拉小車”的場合，可通過外加變頻器調(diào)整電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，使電動機(jī)運(yùn)行在高效、節(jié)能狀態(tài)。Page1354.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理4.2.11三相異步電動機(jī)參數(shù)測定

為了利用等效電路對異步電機(jī)進(jìn)行分析計算，就需知道等效電路的參數(shù)。

同變壓器一樣，對已制成的異步電機(jī)可以通過空載和短路（堵轉(zhuǎn)）試驗來測定參數(shù)。4.2.11三相異步電動機(jī)參數(shù)測定

1．空載試驗試驗接線圖（2）方法和步驟：1)軸上不帶負(fù)載；2）定子接額定頻率的三相對稱電源上，通過三相調(diào)壓器對電機(jī)供電，使定子端電壓從(1.1～1.3)UN開始；3）逐漸降低電壓，空載電流逐漸減少，直到電動機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生明顯下降，空載電流開始明顯回升為止。4）記錄電動機(jī)的相對應(yīng)的電壓U1、空載電流I0、空載損耗p0。5）繪制空載特性曲線。Page1364.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理（1）目的：測定鐵耗pFe、機(jī)械損耗pmec和激磁參數(shù)Zm，Rm，Xm。圖4-24試驗接線圖接線圖是用二功率法測取功率，所以兩個功率表P1、P2的讀數(shù)之和為空載功率，即有P0=P1+P2。圖4-25電動機(jī)空載特性注意試驗時一定要含U1N這一點(diǎn)。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)作出P0=?(U1)和I0=?(U1)曲線，如圖4-25所示。Page1374.2.11三相異步電動機(jī)參數(shù)測定

1．空載試驗4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理

由于電動機(jī)空載時，轉(zhuǎn)速n≈n1，轉(zhuǎn)子電流I2≈0，轉(zhuǎn)子銅損pCu≈0，可忽略轉(zhuǎn)子銅損，這時電動機(jī)的空載損耗為：在輸入功率P0中扣除定子銅損后，剩下的功率為P0′，則有：上式中有三部分：鐵損、機(jī)械損耗和附加損耗，其中機(jī)械損耗pm只與轉(zhuǎn)速大小有關(guān)，而與電壓U1大小無關(guān)。Page1381．空載試驗4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理（3）鐵耗和機(jī)械損耗的確定鐵損pFe和附加損耗pad則與磁通的平方成正比，即與U12成正比。若想精確測得勵磁參數(shù)，還需將鐵損和空載時的附加損耗分離。一般可近似認(rèn)為：Page1391．空載試驗4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理作P0′=?(U12)曲線故P0′對的關(guān)系曲線基本上是一直線。延長此直線與縱軸交點(diǎn)即為pm，從而得到pFe+pad，虛線之下是pm。當(dāng)U1=0，即不加電壓，pFe+pad=0根據(jù)電壓U1=U1N時，測得的空載試驗數(shù)據(jù)P0和I0可計算參數(shù)：式中U1N、I0分別為額定相電壓和相電流；P0為測得的三相功率；P0、I0應(yīng)取額定電壓所對應(yīng)的數(shù)據(jù)。Page1401．空載試驗4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理式中r1為定子電阻，可用電橋測得；x1為定子漏電抗，可從堵轉(zhuǎn)試驗測得。空載時，轉(zhuǎn)速n≈n1，轉(zhuǎn)差率s≈0，“T”形等效電路中的附加電阻，轉(zhuǎn)子可認(rèn)為開路，這樣就有：Page1411．空載試驗4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理從等效電路上看，短路試驗是在電動機(jī)轉(zhuǎn)子堵住不轉(zhuǎn)動的條件下進(jìn)行的，故又稱堵轉(zhuǎn)試驗。圖4-25試驗接線圖試驗接線與空載試驗相同如圖4-25所示，只是電流表和功率表的電流線圈量程要變大，對于繞線轉(zhuǎn)子，應(yīng)將轉(zhuǎn)子繞組短路。（1）目的：可測得短路參數(shù)（rk、xk、zk）、定、轉(zhuǎn)子銅損。Page1424.2.9三相異步電動機(jī)參數(shù)測定

2．短路（堵轉(zhuǎn)）試驗4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理Page1432．短路試驗4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理（2）方法和步驟：

1）將轉(zhuǎn)子堵?。?）定子加電壓，（使定子電流達(dá)到1.25I1N）從0.4UN開始逐漸降低（若加額定電壓，短路電流

達(dá)（4～7）I1N；3）記錄定子相電壓Uk、定子相電流Ik、定子端輸入功率Pk；4）根據(jù)試驗數(shù)據(jù)作出短路特性Ik=?(Uk)、Pk=?(Uk)如圖所示。（3）短路特性漏磁磁路主要是空氣部分的磁阻而空氣的磁導(dǎo)為常數(shù)，式中rk=r1+r2′為短路電阻，從而有：Page1442．短路試驗4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理（4）根據(jù)定子電流

時的短路電壓Uk和短路損耗pk，并利用電動機(jī)短路時（即s=1）的等效電路（見右圖），可得對于大、中型異步電動機(jī)，一般可近似認(rèn)為：Page1454.2.9三相異步電動機(jī)參數(shù)測定

2．短路試驗4.2三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理起動性能起動：

n=0，s=1,接通電源。電動機(jī)從接通電源到開始轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速逐漸增高，一直到達(dá)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速為止，這一過程稱為起動過程。起動過程的時間雖然只有幾秒至幾十秒但對電網(wǎng)電壓及電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩影響很大。

異步電動機(jī)的起動性能包括：起動電流、起動轉(zhuǎn)矩、起動時間、起動的可靠性。其中最重要的是起動電流和起動轉(zhuǎn)矩。

4.3三相異步電動機(jī)的起動

對電動機(jī)起動的一般要求(1)起動轉(zhuǎn)矩盡量大些

Tst＞TL

Tst≥(1.1~1.2)TL(2)

起動電流在允許范圍內(nèi)

異步電動機(jī)的實際起動情況起動電流大：Ist=scIN=(5.5～7)IN

起動轉(zhuǎn)矩小：Tst=stTN=(1.6～2.2)TN

。

4.3三相異步電動機(jī)的起動

不利影響①大的Ist使電網(wǎng)電壓降低，影響自身及其他負(fù)載工作。②頻繁起動時造成熱量積累，易使電動機(jī)過熱。

(3)起動所需的設(shè)備簡單、經(jīng)濟(jì)，操作方便。

4.3三相異步電動機(jī)的起動

Page1494.3.1三相籠型異步電動機(jī)的起動

4.3三相異步電動機(jī)的起動

1.直接起動利用刀閘或交流接觸器把電機(jī)定子繞組接電源上(1)小容量的電動機(jī)（PN≤7.5kW）(2)電動機(jī)容量滿足如下要求：優(yōu)點(diǎn)：操作方便，簡單經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)：起動電流大（4～7IN）Page150

4.3三相異步電動機(jī)的起動

2.降壓起動

降壓起動方式是指在起動過程中降低其定子繞組端的外施電壓，起動結(jié)束后，再將定子繞組的兩端電壓恢復(fù)到額定值。

這種方法雖然能達(dá)到降低起動電流的目的，但起動轉(zhuǎn)矩也減小很多，故此法一般只適用于電動機(jī)的空載或輕載啟動，具體方法包括：

U1Ist，但Tst。適用于輕載起動。4.3.1.籠型異步電動機(jī)的起動(1)定子串聯(lián)電阻或電抗減壓起動M3~3~RSS1FUS2起動運(yùn)行

4.3三相異步電動機(jī)的起動

如圖：串電阻（電抗）起動時，開關(guān)S2開。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到一定值時，切除電阻（電抗）由于電阻耗能大，多采用串電抗降壓起動。評價：這種起動方法不受電動機(jī)定子繞組接法形式的限制，但由于起動電阻的存在，將使設(shè)備體積增大，電能損耗大，目前已較少采用。適用于：正常運(yùn)行為△聯(lián)結(jié)的電動機(jī)。(2)星形－三角形降壓起動（Y－

起動）3~UNS1FUS2U1U2V1V2W1W2

4.3三相異步電動機(jī)的起動

起動時，S2投向Y接，起動后投向接。適用于：正常運(yùn)行為△聯(lián)結(jié)的電動機(jī)。(2)星形－三角形降壓起動（Y－

起動）3~UNS1FUS2U1U2V1V2W1W2Y起動

4.3三相異步電動機(jī)的起動

(2)星形－三角形降壓起動（Y－

起動）運(yùn)行S23~UNS1FUU1U2V1V2W1W2

定子相電壓比U1YU1△UN

3UN==13UU(2)（Y－

起動）設(shè)電機(jī)電壓U，每相漏阻抗Z，

、Y接時的起動電流Page156∴只能用在輕載或空載起動。(2)（Y－

起動）

4.3三相異步電動機(jī)的起動

(3)自耦變壓器降壓起動TA3~UNS1FUS2M3~

4.3三相異步電動機(jī)的起動

有2～3個抽頭3~UNS1FUS2TAM3~起動(3)自耦變壓器降壓起動

4.3三相異步電動機(jī)的起動

(3)自耦變壓器降壓起動TA3~UNS1FUS2M3~運(yùn)行

4.3三相異步電動機(jī)的起動

Page160

4.3三相異步電動機(jī)的起動

設(shè)自耦變壓器的變比為k。評價：（1）比Y－

起動強(qiáng)。（∵不同

抽頭，k可選擇）∴具有靈活性。

（2）不經(jīng)濟(jì)（起動設(shè)備費(fèi)用高）起動結(jié)束，要切除k，否則燒毀。(3)自耦變壓器降壓起動

三相繞線形異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子中有三相繞組，可以通過滑環(huán)和電刷串接外加電阻。在前面分析轉(zhuǎn)子串電阻的人為機(jī)械特性時已知：適當(dāng)增加轉(zhuǎn)子串接電阻，可以減小啟動電流并提高電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩，繞線形異步電動機(jī)正是利用了這一特性。按照繞線形異步電動機(jī)啟動過程中轉(zhuǎn)子串接裝置的不同，有串電阻起動和串頻敏電阻器起動兩種方法。4.3.2繞線式異步電動機(jī)的起動

4.3三相異步電動機(jī)的起動

RRR滑環(huán)電刷定子轉(zhuǎn)子起動時將適當(dāng)?shù)腞串入轉(zhuǎn)子電路中，起動后將R短路。起動電阻

1.轉(zhuǎn)子串電阻分級起動?

1．轉(zhuǎn)子串電阻分級起動

在這種起動方式中，由于電阻是常數(shù)，所以為了獲取較平滑的起動過程，將起動電阻分為幾級，在起動過程中逐級切除。右圖是繞線形異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻起動的原理圖。

工作情況為：

合開關(guān)Q后，接觸器KM1，KM2，KM3的主觸點(diǎn)斷開，全部電阻接入電路，對應(yīng)的機(jī)械特性曲線為右圖中曲線1，從a點(diǎn)開始起動，轉(zhuǎn)速逐漸升高。當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到b點(diǎn)時，令KM1閉合，R1被短接，由于電阻減小而轉(zhuǎn)速不能突變，特性曲線瞬間過渡到曲線2上的c點(diǎn)并沿曲線2繼續(xù)加速。

1．轉(zhuǎn)子串電阻分級起動當(dāng)加速到f點(diǎn)時，令KM3閉合，R1,R2,R3被短接，由于電阻減小而轉(zhuǎn)速不能突變，特性曲線瞬間過渡到固有機(jī)械特性曲線上的g點(diǎn)并沿固有機(jī)械特性曲線繼續(xù)加速，直到穩(wěn)定運(yùn)行，起動過程結(jié)束。當(dāng)加速到d點(diǎn)時，令KM2閉合，R1,R2被短接，R3仍串入電路，由于電阻減小而轉(zhuǎn)速不能突變，特性曲線瞬間過渡到曲線3上的e點(diǎn)并沿曲線3繼續(xù)加速。Page165

4.3三相異步電動機(jī)的起動

1．轉(zhuǎn)子串電阻分級起動缺點(diǎn)：1費(fèi)用高；2轉(zhuǎn)子串電阻功率損耗大；3電阻逐級切除、操作維護(hù)不變，且易對生產(chǎn)機(jī)械造成沖擊。

Page166

4.3三相異步電動機(jī)的起動

2.轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動頻敏變阻器：鐵心由幾片或十幾片較厚（30～50mm）的鋼板疊成，并在鐵心柱上繞有線圈的電抗器，其結(jié)構(gòu)如圖所示。它是一個鐵耗很大的三相電抗器，如果忽略繞組的電阻和漏抗時，其一相的等效電路如下圖所示。當(dāng)有交流電通過頻敏變阻器時，渦流損耗大，

Rm由于頻敏變阻器的磁密取得較高，鐵芯處于飽和狀態(tài)，勵磁電流較大，則較?。欢F芯較厚，滯渦流損耗較大，則較大。XmPage167轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動的三相繞線式異步電動機(jī)接線原理圖如圖所示，起動開始，開關(guān)K斷開，電動機(jī)轉(zhuǎn)子串入頻敏變阻器起動。電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到穩(wěn)定值后，開關(guān)K接通，切除頻敏變阻器，電動機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行。2.轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動起動過程分析：Page168這就相當(dāng)于起動過程中電阻的無級切除。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到接近于穩(wěn)定值時，將頻敏電阻器短接，起動過程結(jié)束?？梢姡l敏變阻器的電阻是自動變化（由大?。┬。?.轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動綜上所述，繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻分級起動或轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器適用于大、中容量電動機(jī)的重載起動。但轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動具有結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，運(yùn)動可靠，維護(hù)方便，能自動操作等優(yōu)點(diǎn)，目前已獲廣泛應(yīng)用，而轉(zhuǎn)子串分級變阻器起動對于大容量電動機(jī)、要求級數(shù)較多，故設(shè)備投資較大，維護(hù)不太方便。

Page169沿各點(diǎn)槽高度電流密度4.2.3高起動性能的特殊鼠籠式異步電動機(jī)1.深槽式異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：轉(zhuǎn)子槽深且窄。轉(zhuǎn)子繞組為銅條繞組。槽深h與槽寬b之比為：h/b=8~12槽底漏磁通多，漏抗大槽口漏磁通少，漏抗小。電流分布與各小支路的漏抗成反比的分布，如圖。這種現(xiàn)象稱集膚效應(yīng)。

4.3三相異步電動機(jī)的起動

Page170起動過程分析：1.深槽式異步電動機(jī)這種電機(jī)與普通籠型電機(jī)相比機(jī)械強(qiáng)度弱。Page1712.雙鼠籠異步電動機(jī)4.2.3高起動性能的特殊鼠籠式異步電動機(jī)上籠：電阻大，截面積小，電阻率大，黃銅；漏抗小下籠：電阻小，截面積大，電阻率小，紫銅；漏抗大。下籠——工作籠。Page172

4.3三相異步電動機(jī)的起動

Page173

4.3三相異步電動機(jī)的起動

解：(1)異步電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩Page174

4.3三相異步電動機(jī)的起動

Page175例：有一臺鼠籠式三相異步電動機(jī)

＝28

,△接，

＝380

,

＝58

,cos

＝0.88,

＝1455

,起動電流倍數(shù)

＝6，起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)

＝1.1,過載倍數(shù)

＝2.3。供電變壓器要求起動電流≤150

，負(fù)載起動轉(zhuǎn)矩為73.5

。請選擇一個合適的降壓起動方法，寫出必要的計算數(shù)據(jù)。若采用自耦變壓器降壓起動，抽頭有55%、64%、73%三種，需要算出用哪個抽頭；若采用定子邊串接電抗起動，需要算出電抗的具體數(shù)值；能用ㄚ－△起動方法時，不用其他方法。解:電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩為

＝9550

＝9550×

＝183.78（

）正常起動要求起動轉(zhuǎn)矩不小于

，大小為

＝1.1

＝1.1×73.5＝80.85（

）

4.3三相異步電動機(jī)的起動

Page176首先，校核是否能采用ㄚ－△起動方法：ㄚ－△起動時的起動電流為

＝

＝

×6×58＝116（

）

＜

＝150

ㄚ－△起動時的起動轉(zhuǎn)矩為

＝

＝

×1.1×183.78＝67.39（

）

＜

,不能采用ㄚ－△起動。最后校核是否能采用自耦變壓器起動：抽頭為55%