1、本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容2.1 概述概述2.2 三相交流電動機三相交流電動機2.3 變壓器變壓器2.1 概概 述述v交流電機：工作電源為交流電的電機的統(tǒng)稱。交流電機：工作電源為交流電的電機的統(tǒng)稱。異步電機主要用作電動機；異步電機主要用作電動機；同步電機主要用作發(fā)電機；同步電機主要用作發(fā)電機；變壓器主要用來實現(xiàn)交流電能或交流信號的傳遞。變壓器主要用來實現(xiàn)交流電能或交流信號的傳遞。 相關(guān)圖片相關(guān)圖片交流電機交流電機旋轉(zhuǎn)的：異步電機和同步電機（交流電動機）旋轉(zhuǎn)的：異步電機和同步電機（交流電動機）靜止的：變壓器靜止的：變壓器2.2 三相交流電動機三相交流電動機v 2.2.1 三相交流電動機的繞組及電動

2、勢和磁動勢三相交流電動機的繞組及電動勢和磁動勢v 2.2.2 三相異步電動機概述三相異步電動機概述 v 2.2.3 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析 v 2.2.4 三相異步電動機的運行特性及參數(shù)測定三相異步電動機的運行特性及參數(shù)測定 v 2.2.5 三相同步電動機運行原理三相同步電動機運行原理2.2.1 三相交流電動機的繞組及電動勢和磁動勢三相交流電動機的繞組及電動勢和磁動勢v 三相交流電動機的繞組是指三相異步電動機和三相同步電三相交流電動機的繞組是指三相異步電動機和三相同步電動機的三相定子繞組，常將其稱為電樞繞組。（動機的三相定子繞組，常將其稱為電樞繞組。（照片）照片）v

3、交流電動機的繞組一般須滿足以下基本要求：交流電動機的繞組一般須滿足以下基本要求：（1）在一定導(dǎo)體數(shù)下，產(chǎn)生較大的基波電動勢及磁動勢；）在一定導(dǎo)體數(shù)下，產(chǎn)生較大的基波電動勢及磁動勢；（2）在三相繞組中，要求各相的基波電動勢及磁動勢必須）在三相繞組中，要求各相的基波電動勢及磁動勢必須對稱，并且三相阻抗相等；對稱，并且三相阻抗相等；（3）電動勢與磁動勢波形力求接近正弦波，即要求其諧波）電動勢與磁動勢波形力求接近正弦波，即要求其諧波分量盡可能?。环至勘M可能??；（4）用銅（鋁）量要少；）用銅（鋁）量要少；（5）機械強度和絕緣性能可靠，散熱條件好，制造和維修）機械強度和絕緣性能可靠，散熱條件好，制造和維修

4、方便。方便。1 1、三相交流繞組的組成、三相交流繞組的組成1）繞組的型式：）繞組的型式：v交流繞組按相數(shù)可分為單相、兩相、三相和多相交流繞組按相數(shù)可分為單相、兩相、三相和多相繞組；繞組；v按槽內(nèi)層數(shù)分為單層繞組和雙層繞組，單層繞組按槽內(nèi)層數(shù)分為單層繞組和雙層繞組，單層繞組又分為鏈式、交叉式和同心式繞組，雙層繞組又又分為鏈式、交叉式和同心式繞組，雙層繞組又分為疊繞組和波繞組；按每極每相槽數(shù)是整數(shù)還分為疊繞組和波繞組；按每極每相槽數(shù)是整數(shù)還是分數(shù)分為整數(shù)槽繞組和分數(shù)槽繞組。是分數(shù)分為整數(shù)槽繞組和分數(shù)槽繞組。2 2）交流繞組的有關(guān)基本知識：）交流繞組的有關(guān)基本知識：v （1）電角度：一對磁極范圍為）

5、電角度：一對磁極范圍為360電角度電角度v （2）槽距角）槽距角：相鄰兩槽之間的電角度距離，即：相鄰兩槽之間的電角度距離，即：v （3）每極每相槽數(shù)）每極每相槽數(shù) q：每個主極面下每相所占的槽數(shù)，即：每個主極面下每相所占的槽數(shù)，即 v （4）線圈節(jié)距）線圈節(jié)距 y：一個線圈的兩個有效邊之間所跨的距離，一個線圈的兩個有效邊之間所跨的距離，用槽數(shù)表示。用槽數(shù)表示。 v （5）相帶）相帶每個主極面下每相繞組所占有的寬度，用電每個主極面下每相繞組所占有的寬度，用電角度表示。角度表示。v 一個主極面寬度為一個主極面寬度為180，平均分配到，平均分配到m相。三相電機相。三相電機 m=3，一般采用一般采用6

6、0相帶繞組。相帶繞組。pmZq2相數(shù)相數(shù)1 1、三相交流繞組的組成、三相交流繞組的組成電機中的兩種角度之間的關(guān)系：電機中的兩種角度之間的關(guān)系：電角度電角度=磁極對數(shù)磁極對數(shù)機械角度機械角度Zp360三相單層繞組連接三相單層繞組連接v電機有電機有2個主極，個主極，12個槽，每個槽當中放置一根導(dǎo)體。個槽，每個槽當中放置一根導(dǎo)體。 極距極距 ； 每極每相槽數(shù)每極每相槽數(shù) ，整數(shù)槽繞組，且整數(shù)槽繞組，且q1，表示組成每相繞組的，表示組成每相繞組的q個線圈是嵌放在個線圈是嵌放在沿圓周分布的相鄰槽內(nèi)，這種繞組稱為沿圓周分布的相鄰槽內(nèi)，這種繞組稱為分布繞組分布繞組。三相繞組的三個首端之間應(yīng)互差三相繞組的三個

7、首端之間應(yīng)互差120 電角度。根據(jù)此電機的電角度。根據(jù)此電機的槽距角槽距角 ， 120占占4個槽。個槽。30123601231212q所以，所以，A在在1號槽，則號槽，則B相相繞組首端繞組首端B應(yīng)在應(yīng)在5號槽，號槽，C相繞組首端相繞組首端C應(yīng)在應(yīng)在9號槽。號槽。三相雙層繞組連接（一相）三相雙層繞組連接（一相）圖示是三相雙層繞組中一相繞組的連接圖。圖示是三相雙層繞組中一相繞組的連接圖。其數(shù)據(jù)為：其數(shù)據(jù)為：m=3，p=2，Z=24，極距，極距 ，槽距角槽距角 ，每極每相槽數(shù)，每極每相槽數(shù) 。6222430243602232224q圖中以一實線和一虛線表示一個槽（實線表示上圖中以一實線和一虛線表示一

8、個槽（實線表示上層圈邊，虛線表示下層圈邊層圈邊，虛線表示下層圈邊 ），按對稱要求一），按對稱要求一個上層圈邊和一個下層圈邊構(gòu)成一個線圈。個上層圈邊和一個下層圈邊構(gòu)成一個線圈。短距繞組：短距繞組：y =52 2、三相交流繞組的電動勢、三相交流繞組的電動勢v三相交流電動機中，旋轉(zhuǎn)磁場切割三相交流繞組產(chǎn)生感應(yīng)三相交流電動機中，旋轉(zhuǎn)磁場切割三相交流繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。電動勢。 1）導(dǎo)體電動勢）導(dǎo)體電動勢Ec(有效值）有效值）當磁密按正弦分布，每極磁通量當磁密按正弦分布，每極磁通量 ，所以磁密幅，所以磁密幅值值 ，所以，所以 lfB flBlvBEEmmmcmc22222 lBm2 lB2mff lfB

9、E22. 222mc2 2）線圈電動勢）線圈電動勢Et及短距系數(shù)及短距系數(shù)Kyccct2EEEEtccyc2cos902sin902yyEEEKEysin90yK2 2、三相交流繞組的電動勢、三相交流繞組的電動勢3）線圈組電動勢線圈組電動勢Eq及分布系數(shù)及分布系數(shù)Kq 2sin2tER ttqtsinsin222 sin2sinsin22qqqEREqEK qEq2sin2sinqqqK2 2、三相交流繞組的電動勢、三相交流繞組的電動勢 故有：故有： 繞組系數(shù)：繞組系數(shù)：其中，單層繞組的短距系數(shù)始終為其中，單層繞組的短距系數(shù)始終為1。4 4）每相繞組的電動勢）每相繞組的電動勢每相繞組的電動勢有

10、效值：每相繞組的電動勢有效值： qyNKKKmN44. 4fNKE qKfKqKfENqyq4.4422 2、三相交流繞組的電動勢、三相交流繞組的電動勢 3 3、三相交流、三相交流繞組的磁動勢繞組的磁動勢1 1）單相繞組的磁動勢單相繞組的磁動勢脈振磁動勢脈振磁動勢 當正弦交流電當正弦交流電i 通過一通過一單相集中繞組單相集中繞組時，時，產(chǎn)生的磁場的軸線與繞組產(chǎn)生的磁場的軸線與繞組的軸線重合，位置固定不變，但磁場隨時間按正弦規(guī)律脈振的軸線重合，位置固定不變，但磁場隨時間按正弦規(guī)律脈振 。其為一其為一矩形波，高度為矩形波，高度為1/2KNNi，導(dǎo)體所在位置為磁動勢方向改變的轉(zhuǎn)折點。，導(dǎo)體所在位置為

11、磁動勢方向改變的轉(zhuǎn)折點。 矩形脈振磁勢波的分解矩形脈振磁勢波的分解： 運用傅里葉級數(shù)分解成基波和一系列的高次諧波：運用傅里葉級數(shù)分解成基波和一系列的高次諧波：基波磁動勢表達式為：基波磁動勢表達式為：基波磁動勢的幅值為：基波磁動勢的幅值為：mAN121sinsinnnNIftKnxpnpNIKpNIKpNIKFN1N1mN119 . 0222xtFxtpNIKfsinsinsinsin21mN1A12 2）三相繞組的合成磁動勢）三相繞組的合成磁動勢旋轉(zhuǎn)磁動勢旋轉(zhuǎn)磁動勢三相對稱繞組中通過對稱三相交流電流三相對稱繞組中通過對稱三相交流電流三相繞組產(chǎn)生的氣隙磁動勢的基波分別為：三相繞組產(chǎn)生的氣隙磁動勢

12、的基波分別為：)120sin()120sin(sinmCmBmAtIitIitIi)120sin()120sin()120sin()120sin(sinsin11C11B11AxtFfxtFfxtFf利用三角函數(shù)變換，可得合成磁動勢的基波為：利用三角函數(shù)變換，可得合成磁動勢的基波為：C1B1A11ffff)120sin()120sin()120sin()120sin(sinsin1xtxtxtF)cos()cos(23m11xtFxtF 分分 析析：（1）當）當t=0時，合成磁動勢基波最大值出現(xiàn)在時，合成磁動勢基波最大值出現(xiàn)在x=0處；處；（2）當）當t=90時，合成磁動勢基波最大值出現(xiàn)在時，

13、合成磁動勢基波最大值出現(xiàn)在x=90處。處。 結(jié)論：結(jié)論：f1為一沿空間按正弦規(guī)律分布，幅值恒定不變，但隨著時間的推移，為一沿空間按正弦規(guī)律分布，幅值恒定不變，但隨著時間的推移，整個正弦波沿整個正弦波沿x的正方向移動的磁動勢波。由于電機的氣隙是一個圓，的正方向移動的磁動勢波。由于電機的氣隙是一個圓，故此移動的磁動勢波即為一個旋轉(zhuǎn)的磁動勢波。故此移動的磁動勢波即為一個旋轉(zhuǎn)的磁動勢波。旋轉(zhuǎn)磁動勢波的轉(zhuǎn)速為：旋轉(zhuǎn)磁動勢波的轉(zhuǎn)速為：pfn601（r/min）同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速（2極旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生示意圖極旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生示意圖） 動畫動畫結(jié)論：三相對稱電流通過結(jié)論：三相對稱電流通過三相對稱繞組時，會在電三相對

14、稱繞組時，會在電機內(nèi)產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。機內(nèi)產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。3 3）旋轉(zhuǎn)磁場）旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為：旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為：旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向與三相繞組中三相電流的相序一致。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向與三相繞組中三相電流的相序一致。min)/ r (6011pfn 改變?nèi)嗬@組中電流的改變?nèi)嗬@組中電流的相序，就可以改變旋轉(zhuǎn)相序，就可以改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向。磁場的轉(zhuǎn)向。3 3）旋轉(zhuǎn)磁場）旋轉(zhuǎn)磁場 已制成的電動機，極對數(shù)已制成的電動機，極對數(shù)p是一定的，是一定的，當電源頻率不當電源頻率不 同時，同時，電動機就有不同的同步轉(zhuǎn)速。反之，若電源頻率一電動機就有不同的同步轉(zhuǎn)速。反之，若電源頻率一 定，則不同極數(shù)的電動機，定

15、，則不同極數(shù)的電動機，其同步轉(zhuǎn)速也不同。其同步轉(zhuǎn)速也不同。 我國的工頻頻率為我國的工頻頻率為50 Hz 2極電動機（極電動機（2p=2）的同步轉(zhuǎn)速為的同步轉(zhuǎn)速為3000 r/min； 4極電動機（極電動機（2p=4）的同步轉(zhuǎn)速為的同步轉(zhuǎn)速為1500 r/min； 6極電動機（極電動機（2p=6）的同步轉(zhuǎn)速為的同步轉(zhuǎn)速為1000 r/min等。等。2.2.2 2.2.2 三相異步電動機概述三相異步電動機概述 三相異步電動機屬于旋轉(zhuǎn)交流電機，運行時其三相定子三相異步電動機屬于旋轉(zhuǎn)交流電機，運行時其三相定子繞組接三相交流電源。繞組接三相交流電源。 由電源提供的三相交流電流，在電機內(nèi)產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁由電

16、源提供的三相交流電流，在電機內(nèi)產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，該磁場交鏈定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組，實現(xiàn)從定子到轉(zhuǎn)子的場，該磁場交鏈定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組，實現(xiàn)從定子到轉(zhuǎn)子的能量傳遞和轉(zhuǎn)換。能量傳遞和轉(zhuǎn)換。1、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)2、三相異步電動機的額定值、三相異步電動機的額定值3、三相異步電動機的基本工作原理、三相異步電動機的基本工作原理1 1、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)分類：分類：v 異步電機按相數(shù)分為三相和單相兩類；異步電機按相數(shù)分為三相和單相兩類；v 按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可分為籠型和繞線型兩類；按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)可分為籠型和繞線型兩類；v 按機殼的保護方式可分為防護式、封閉式

17、、防爆式三類。按機殼的保護方式可分為防護式、封閉式、防爆式三類。和所有旋轉(zhuǎn)電機一樣，異步電機主要包括有固定不動的定子和所有旋轉(zhuǎn)電機一樣，異步電機主要包括有固定不動的定子部分和可以轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子部分，定、轉(zhuǎn)子之間有氣隙。部分和可以轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子部分，定、轉(zhuǎn)子之間有氣隙。1 1、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)v 機座機座：異步電動機的機座僅起固定和支撐定子鐵心的作用，一般用鑄異步電動機的機座僅起固定和支撐定子鐵心的作用，一般用鑄鐵鑄造而成。根據(jù)電動機防護方式、冷卻方式和安裝方式的不同，機鐵鑄造而成。根據(jù)電動機防護方式、冷卻方式和安裝方式的不同，機座的形式也不同。座的形式也不同。定子鐵心

18、定子鐵心：由厚由厚0.5mm的硅鋼的硅鋼 片沖片疊壓而成，鐵心內(nèi)圓有片沖片疊壓而成，鐵心內(nèi)圓有 均勻分布的槽，用以嵌放定子均勻分布的槽，用以嵌放定子 繞組，沖片上涂有絕緣漆（小繞組，沖片上涂有絕緣漆（小 型電動機也有不涂漆的），型電動機也有不涂漆的），定子鐵心定子鐵心是電動機是電動機 磁路的一部分。磁路的一部分。定子鐵心與機座 定子繞組定子繞組：是一個三相對稱繞組，是一個三相對稱繞組， 它由三個完全相同的繞組它由三個完全相同的繞組所組成，每個繞組即為一相，所組成，每個繞組即為一相， 三個繞組在空間相差三個繞組在空間相差120電角度，電角度，可根據(jù)需要接成星形或三角形?？筛鶕?jù)需要接成星形或三角形

19、。轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心：作用和定子鐵心相同，一方面作為電動機磁路一部作用和定子鐵心相同，一方面作為電動機磁路一部分，一方面用來安放轉(zhuǎn)子繞組。分，一方面用來安放轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子鐵心也是用厚轉(zhuǎn)子鐵心也是用厚0.5mm的硅的硅鋼片疊壓而成，套在轉(zhuǎn)軸上。鋼片疊壓而成，套在轉(zhuǎn)軸上。v 轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組：異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組分為繞線型與籠型兩異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組分為繞線型與籠型兩種，根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組的不同，種，根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組的不同，分為繞線轉(zhuǎn)子異步電動機與分為繞線轉(zhuǎn)子異步電動機與籠型轉(zhuǎn)子異步電動機。籠型轉(zhuǎn)子異步電動機。 （1 1）繞線型轉(zhuǎn)子繞組）繞線型轉(zhuǎn)子繞組： （2 2）籠型繞組）籠型繞組：集電環(huán)集電環(huán)電電 刷刷變

20、阻器變阻器銅排轉(zhuǎn)子銅排轉(zhuǎn)子鑄鋁轉(zhuǎn)子鑄鋁轉(zhuǎn)子繞線型轉(zhuǎn)子繞組繞線型轉(zhuǎn)子繞組與外加變阻器的聯(lián)接與外加變阻器的聯(lián)接v三相異步電動機的定、轉(zhuǎn)子之間有一氣隙。異步三相異步電動機的定、轉(zhuǎn)子之間有一氣隙。異步電動機的氣隙很小，在中小型三相異步電動機中，電動機的氣隙很小，在中小型三相異步電動機中，氣隙一般為氣隙一般為 0.22 mm。v氣隙大小對異步電動機的性能有很大影響。氣隙大小對異步電動機的性能有很大影響。v氣隙大小應(yīng)綜合機械和電磁等多種因素全盤考慮。氣隙大小應(yīng)綜合機械和電磁等多種因素全盤考慮。 包括端蓋、風扇等。包括端蓋、風扇等。v 端蓋除了防護作用外，在端蓋上還裝有軸承，用以支撐轉(zhuǎn)子軸。端蓋除了防護作用

21、外，在端蓋上還裝有軸承，用以支撐轉(zhuǎn)子軸。v 風扇則用來通風冷卻。風扇則用來通風冷卻。軸軸出線盒出線盒風罩風罩風扇風扇轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子機座機座吊環(huán)吊環(huán)軸承軸承異步電動機結(jié)構(gòu)圖異步電動機結(jié)構(gòu)圖繼續(xù)繼續(xù)第二種防護形式（防水）的等級第一種防護形式（防塵）的等級2 2、 三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)及主要系列三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)及主要系列異步電動機在銘牌上表明的主要額定值：異步電動機在銘牌上表明的主要額定值： （1）額定容量）額定容量PN 指轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功率，單位是指轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功率，單位是kW。 （2）額定電壓）額定電壓UN 指加在定子繞組上的線電壓，單位指加在定子繞組上的線電壓，單位V、kV

22、。 （3）額定電流）額定電流IN 指輸入定子繞組的線電流，單位是指輸入定子繞組的線電流，單位是A。 （4）額定轉(zhuǎn)速）額定轉(zhuǎn)速nN 單位：轉(zhuǎn)單位：轉(zhuǎn)/分（分（r/min）（5）額定頻率）額定頻率fN指電動機所接電指電動機所接電源的頻率，單位源的頻率，單位是是Hz。我國的工。我國的工頻頻率為頻頻率為50Hz。NNNNNcos3IUP （照片）（照片）（6）絕緣等級）絕緣等級 絕緣等級決定了電動機的容許溫升，有時絕緣等級決定了電動機的容許溫升，有時也不標明絕緣等級而直接標明容許溫升。也不標明絕緣等級而直接標明容許溫升。（7）接法）接法 用用Y或或表示。表示在額定運行時，定子繞組應(yīng)表示。表示在額定運行

23、時，定子繞組應(yīng)采用的聯(lián)接方式采用的聯(lián)接方式 。（8）轉(zhuǎn)子繞組的開路電壓）轉(zhuǎn)子繞組的開路電壓 指轉(zhuǎn)子接額定電壓，轉(zhuǎn)子繞組開指轉(zhuǎn)子接額定電壓，轉(zhuǎn)子繞組開路時轉(zhuǎn)子線電壓，單位是路時轉(zhuǎn)子線電壓，單位是V。（9）轉(zhuǎn)子繞組的額定電流）轉(zhuǎn)子繞組的額定電流 單位是單位是A。 若是繞線轉(zhuǎn)子異步電動機，則還應(yīng)有：若是繞線轉(zhuǎn)子異步電動機，則還應(yīng)有：v Y系列系列 是一般用途的小型籠型電動機系列，取代了原先的是一般用途的小型籠型電動機系列，取代了原先的JO2系列。系列。額定電壓為額定電壓為380V，額定頻率為，額定頻率為50Hz，功率范圍為（，功率范圍為（0.55-90）kW，同，同步轉(zhuǎn)速為（步轉(zhuǎn)速為（70-3000

24、）r/min，外殼防護型式為，外殼防護型式為IP44和和IP23兩種，兩種，B級絕級絕緣緣。v JDO2系列系列 該系列是小型三相多速異步電動機系列。它主要用于各該系列是小型三相多速異步電動機系列。它主要用于各式機床以及起重傳動設(shè)備等需要多種速度的傳動裝置。式機床以及起重傳動設(shè)備等需要多種速度的傳動裝置。 v JR系列系列 該系列是中型防護式三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機系列，容量該系列是中型防護式三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機系列，容量為（為（45-410）kW。v YR系列系列 是一種大型三相繞線子異步電動機系列，容量為（是一種大型三相繞線子異步電動機系列，容量為（250-2500）kW，主要用于冶金工業(yè)

25、和礦山中。，主要用于冶金工業(yè)和礦山中。3 3、三相異步電動機的基本工作原理、三相異步電動機的基本工作原理當三相異步電動機的三相定子繞組接三相交流電源時，當三相異步電動機的三相定子繞組接三相交流電源時，定子繞組中流過三相對稱交流電，在電機內(nèi)產(chǎn)生按同步轉(zhuǎn)速定子繞組中流過三相對稱交流電，在電機內(nèi)產(chǎn)生按同步轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。如圖所示，磁場按順時針方向旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。如圖所示，磁場按順時針方向旋轉(zhuǎn)。 異步電動機的基本工作原理（異步電動機的基本工作原理（敘述敘述） （動畫動畫 ）1. 轉(zhuǎn)子跟著磁場轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子跟著磁場轉(zhuǎn)兩者轉(zhuǎn)動方向兩者轉(zhuǎn)動方向一致；一致； 結(jié)論：結(jié)論：2. 轉(zhuǎn)子比磁場轉(zhuǎn)得慢：轉(zhuǎn)子比磁

26、場轉(zhuǎn)得慢：1nn異步異步異步電動機的轉(zhuǎn)差率異步電動機的轉(zhuǎn)差率 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率異步電動機同步轉(zhuǎn)速異步電動機同步轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差與同步轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速n1的比值，用的比值，用s表示：表示： 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)差率s的關(guān)系為：的關(guān)系為：n=（1-s） n1v 轉(zhuǎn)差率是分析異步電動機運行狀態(tài)的一個重要參數(shù)。轉(zhuǎn)差率是分析異步電動機運行狀態(tài)的一個重要參數(shù)。狀態(tài)一：正常工作時，狀態(tài)一：正常工作時， n1 n0，0s n1 ，s0。狀態(tài)三：制動運行狀態(tài)。制動時，狀態(tài)三：制動運行狀態(tài)。制動時，n1。v 視頻：異步電動機的轉(zhuǎn)動原理視頻：異步電動機的轉(zhuǎn)動原理 11nnns異步電動機運行

27、中：異步電動機運行中：s=0.010.09根據(jù)轉(zhuǎn)差率根據(jù)轉(zhuǎn)差率s的正負和大小的正負和大小可以判斷異步電機的運行可以判斷異步電機的運行狀態(tài)狀態(tài)（1分分15秒）秒）2.2.3 2.2.3 三相異步電動機的運行分析三相異步電動機的運行分析v正常運行的三相異步電動機的轉(zhuǎn)子總是旋轉(zhuǎn)的。正常運行的三相異步電動機的轉(zhuǎn)子總是旋轉(zhuǎn)的。v為便于理解，為便于理解，以三相繞線型異步電動機為例以三相繞線型異步電動機為例，首，首先分析轉(zhuǎn)子靜止時的情形，然后再分析轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)先分析轉(zhuǎn)子靜止時的情形，然后再分析轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的情況。時的情況。1、轉(zhuǎn)子靜止時的電磁關(guān)系、轉(zhuǎn)子靜止時的電磁關(guān)系2、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的電磁關(guān)系、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的電磁關(guān)系

28、3、三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩、三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩1 1、轉(zhuǎn)子靜止時的電磁關(guān)系、轉(zhuǎn)子靜止時的電磁關(guān)系1）電磁過程）電磁過程 當三相異步電動機的定子繞組流過三相對稱電流時，在電機氣當三相異步電動機的定子繞組流過三相對稱電流時，在電機氣隙中產(chǎn)生轉(zhuǎn)向與電流相序一致的圓形旋轉(zhuǎn)磁場，該磁場同時切割定、隙中產(chǎn)生轉(zhuǎn)向與電流相序一致的圓形旋轉(zhuǎn)磁場，該磁場同時切割定、轉(zhuǎn)子繞組，并產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動勢。轉(zhuǎn)子繞組，并產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動勢。 由于轉(zhuǎn)子繞組為一個閉合回路，故而在轉(zhuǎn)子繞組中便會產(chǎn)生對稱由于轉(zhuǎn)子繞組為一個閉合回路，故而在轉(zhuǎn)子繞組中便會產(chǎn)生對稱的三相轉(zhuǎn)子電流，并在空間產(chǎn)生轉(zhuǎn)子基波旋轉(zhuǎn)磁動勢。的三相轉(zhuǎn)子

29、電流，并在空間產(chǎn)生轉(zhuǎn)子基波旋轉(zhuǎn)磁動勢。 轉(zhuǎn)子三相電流轉(zhuǎn)子三相電流I2通過轉(zhuǎn)子三相繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁勢的幅值為：通過轉(zhuǎn)子三相繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁勢的幅值為：轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為 三相異步電動機在負載運行時，旋轉(zhuǎn)磁場由定、三相異步電動機在負載運行時，旋轉(zhuǎn)磁場由定、轉(zhuǎn)子磁勢共同產(chǎn)生，即有：轉(zhuǎn)子磁勢共同產(chǎn)生，即有： 或或用電流表示的磁動勢平衡方程：用電流表示的磁動勢平衡方程： 可見，定、轉(zhuǎn)子磁勢可見，定、轉(zhuǎn)子磁勢相對于定子以相同的相對于定子以相同的轉(zhuǎn)速、按同一方向旋轉(zhuǎn)速、按同一方向旋轉(zhuǎn)，它們相對靜止。轉(zhuǎn)，它們相對靜止。pINKpINKF22N222

30、N2m235. 19 . 023轉(zhuǎn)子靜止時：轉(zhuǎn)子靜止時：f2=f121216060ffnnpp12mFFF12m()FFF mL11III1 1、轉(zhuǎn)子靜止時的電磁關(guān)系、轉(zhuǎn)子靜止時的電磁關(guān)系v旋轉(zhuǎn)磁場的磁通組成情況：旋轉(zhuǎn)磁場的磁通組成情況：v 絕大部分與定、轉(zhuǎn)子同時交鏈，稱為主磁通，用絕大部分與定、轉(zhuǎn)子同時交鏈，稱為主磁通，用m表示。電機中定、轉(zhuǎn)子之間的能量傳遞，主要是表示。電機中定、轉(zhuǎn)子之間的能量傳遞，主要是依靠這部分磁通來實現(xiàn)的；依靠這部分磁通來實現(xiàn)的；v 一小部分僅與定子繞組交鏈，然后自行閉合，該一小部分僅與定子繞組交鏈，然后自行閉合，該部分磁通稱為定子漏磁通部分磁通稱為定子漏磁通1，同理

31、也存在轉(zhuǎn)子漏，同理也存在轉(zhuǎn)子漏磁通磁通2 。 1 1、轉(zhuǎn)子靜止時的電磁關(guān)系、轉(zhuǎn)子靜止時的電磁關(guān)系m2N21m2N22m1N11m1N1144. 4 j21j44. 4 j21jNKfNKENKfNKE2 2）電動勢平衡關(guān)系）電動勢平衡關(guān)系設(shè)設(shè)主磁通主磁通m瞬時值表達式為：瞬時值表達式為：tsinmm)90sin(cos)90sin(cos2mm2N2m2N221mm1N1m1N11tEtNKdtdNKetEtNKdtdNKem2N212m1N11m1N11m1N1m1144. 444. 42222NKfENKfNKfNKEEv 漏磁通漏磁通所經(jīng)過的路徑主要為非鐵磁材料，其磁阻為常數(shù)，所經(jīng)過的路

32、徑主要為非鐵磁材料，其磁阻為常數(shù)，漏電感也為常數(shù)，即漏磁通與產(chǎn)生該磁通的電流成正比且漏電感也為常數(shù)，即漏磁通與產(chǎn)生該磁通的電流成正比且同相位。同相位。 2 2）電動勢平衡關(guān)系）電動勢平衡關(guān)系設(shè)定子繞組電流為：設(shè)定子繞組電流為： tIisin211tILdtdiLdtdecos2111111)90sin()90sin(2m111tEtIL 該漏感電動勢的有效值：該漏感電動勢的有效值：111111m11222IXILILEE相量形式：相量形式：111jXIE222jXIE2 2）電動勢平衡關(guān)系）電動勢平衡關(guān)系定、轉(zhuǎn)子電路的電動勢方程為：定、轉(zhuǎn)子電路的電動勢方程為： 2222222111111111

33、1111)j(0)j(jZIEXRIEZIEXRIEXIRIEU2為轉(zhuǎn)子電流滯后于轉(zhuǎn)子電動勢的相位角為轉(zhuǎn)子電流滯后于轉(zhuǎn)子電動勢的相位角 222arctanRX按照漏感電動勢類似的處理方法，定子電動勢可按照漏感電動勢類似的處理方法，定子電動勢可用阻抗電壓降表示為：用阻抗電壓降表示為：mmmmmm1jZIXIRIE考慮到主磁通在鐵芯中引起的鐵耗，所以不能考慮到主磁通在鐵芯中引起的鐵耗，所以不能單純地只引入一個電抗，還應(yīng)引入一個電阻；單純地只引入一個電抗，還應(yīng)引入一個電阻；勵磁電阻勵磁電阻Rm是對應(yīng)于定子鐵耗的等效電阻。是對應(yīng)于定子鐵耗的等效電阻。 3 3）轉(zhuǎn)子繞組的折算）轉(zhuǎn)子繞組的折算v 正常運行

34、的異步電動機的定、轉(zhuǎn)子之間只有磁的耦合而沒正常運行的異步電動機的定、轉(zhuǎn)子之間只有磁的耦合而沒有電的聯(lián)系。有電的聯(lián)系。v 將異步電動機中電和磁之間的相互關(guān)系，用一個純電路的將異步電動機中電和磁之間的相互關(guān)系，用一個純電路的形式來表示，將使分析計算大為簡化。這種表示異步電動形式來表示，將使分析計算大為簡化。這種表示異步電動機在正常運行時的電磁關(guān)系的電路稱為機在正常運行時的電磁關(guān)系的電路稱為等效電路。等效電路。v 為了得到異步電動機的等效電路，需進行轉(zhuǎn)子繞組折算。為了得到異步電動機的等效電路，需進行轉(zhuǎn)子繞組折算。v 轉(zhuǎn)子繞組折算：轉(zhuǎn)子繞組折算：在保持折算前后電機的電磁及能量轉(zhuǎn)換關(guān)在保持折算前后電機的

35、電磁及能量轉(zhuǎn)換關(guān)系不變的前提下，用一個相數(shù)系不變的前提下，用一個相數(shù)m2=m1、每相串聯(lián)匝數(shù)、每相串聯(lián)匝數(shù)N2=N1、繞組系數(shù)、繞組系數(shù)KN2=KN1的等效轉(zhuǎn)子繞組代替原來的轉(zhuǎn)子的等效轉(zhuǎn)子繞組代替原來的轉(zhuǎn)子繞組。繞組。 3 3）轉(zhuǎn)子繞組的折算）轉(zhuǎn)子繞組的折算v各物理量的折算值與實際值的關(guān)系為各物理量的折算值與實際值的關(guān)系為 ：（1）轉(zhuǎn)子電流）轉(zhuǎn)子電流pINKmpINKmF9 . 029 . 0221N1122N222mi221N112N222KIINKmNKmI2N221N1122iNKmNKmIIK滿足電流關(guān)系：滿足電流關(guān)系：12mIII1m2()III 或或電流變比電流變比3 3）轉(zhuǎn)子繞組

36、的折算）轉(zhuǎn)子繞組的折算（2）轉(zhuǎn)子電動勢）轉(zhuǎn)子電動勢（3）轉(zhuǎn)子阻抗）轉(zhuǎn)子阻抗e2N21N122KNKNKEE22222221RImRIm2ie222N221N111222212222RKKRNKmNKmmmRImImRtan22222RXRX2ie2222XKKXRRXj222ie2XRZKKZ電動勢變比電動勢變比由于：由于：和和4 4）基本方程式、等效電路和相量圖）基本方程式、等效電路和相量圖v 將轉(zhuǎn)子繞組上的各量經(jīng)過折算后，得異步電動機的基本方將轉(zhuǎn)子繞組上的各量經(jīng)過折算后，得異步電動機的基本方程式為：程式為：mm121m2122222211111111j)j(IZEEEIIIZIXRIEIX

37、REIZEU基本方程式基本方程式4 4）基本方程式、等效電路和相量圖）基本方程式、等效電路和相量圖等效電路等效電路4 4）基本方程式、等效電路和相量圖）基本方程式、等效電路和相量圖相量圖相量圖2 2、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的電磁關(guān)系、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的電磁關(guān)系1 1）電動勢平衡關(guān)系）電動勢平衡關(guān)系 定子側(cè)：定子側(cè)： 轉(zhuǎn)子側(cè)：轉(zhuǎn)子側(cè)：ZIEU1112s2s2s2ss222s)j(0IZEIXRE其中：其中：1111111126060)(60)(sfpnnnnnnnnpnnpf2m12N2m22N22s44. 444. 4sEsfNKfNKE22122s222sXLsfLf X2 2、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的電磁關(guān)系、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動

38、時的電磁關(guān)系1 1）電動勢平衡關(guān)系）電動勢平衡關(guān)系 定子側(cè)：定子側(cè)： 轉(zhuǎn)子側(cè)：轉(zhuǎn)子側(cè)：ZIEU1112s2s2s2ss222s)j(0IZEIXRE轉(zhuǎn)子電流：轉(zhuǎn)子電流：s222s2sjXREI2s22arctanRX轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角：轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角：2 2、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的電磁關(guān)系、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的電磁關(guān)系2 2）定、轉(zhuǎn)子磁動勢關(guān)系）定、轉(zhuǎn)子磁動勢關(guān)系轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動勢的幅值轉(zhuǎn)磁動勢的幅值 ：pINKF2s2N2m235. 1轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢相對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢相對轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)速為：轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)速為：11226060snpfspfn轉(zhuǎn)子磁動勢相對定轉(zhuǎn)子磁動勢相對定子的轉(zhuǎn)速為：子的轉(zhuǎn)速為

39、：1112)1 (nnssnnnm21FFFn轉(zhuǎn)子磁動勢和定子磁動勢轉(zhuǎn)子磁動勢和定子磁動勢相對于定子仍以相同的轉(zhuǎn)相對于定子仍以相同的轉(zhuǎn)速、按同一方向旋轉(zhuǎn)，定、速、按同一方向旋轉(zhuǎn)，定、轉(zhuǎn)子磁動勢相對靜止。轉(zhuǎn)子磁動勢相對靜止。n轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)磁場也轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)磁場也是由定、轉(zhuǎn)子磁動勢共同是由定、轉(zhuǎn)子磁動勢共同產(chǎn)生。產(chǎn)生。 3 3）轉(zhuǎn)子繞組頻率的折算）轉(zhuǎn)子繞組頻率的折算v為了得到異步電動機旋轉(zhuǎn)時的等效電路，除了要為了得到異步電動機旋轉(zhuǎn)時的等效電路，除了要進行繞組折算外，還要進行頻率折算。進行繞組折算外，還要進行頻率折算。v轉(zhuǎn)子頻率折算轉(zhuǎn)子頻率折算在不影響定子邊各物理量的前在不影響定子邊各物理量

40、的前提下，使等效轉(zhuǎn)子中的頻率與定子的頻率相等；提下，使等效轉(zhuǎn)子中的頻率與定子的頻率相等；即用一個等效的靜止的轉(zhuǎn)子代替實際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。即用一個等效的靜止的轉(zhuǎn)子代替實際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。 2222222s222s2sjjjIXsREsXREsXREI2sI2I頻率為頻率為f2頻率為頻率為f13 3）轉(zhuǎn)子繞組頻率的折算）轉(zhuǎn)子繞組頻率的折算轉(zhuǎn)子電阻由轉(zhuǎn)子電阻由 R2變?yōu)樽優(yōu)?sR2相當于是在轉(zhuǎn)子電路中串入一個相當于是在轉(zhuǎn)子電路中串入一個附加電阻附加電阻 21Rss附加電阻的物理含義：是異步附加電阻的物理含義：是異步電動機機械功率的一個等效電電動機機械功率的一個等效電阻，電路中該等效電阻上的功阻，電路中該等效

41、電阻上的功率與實際旋轉(zhuǎn)的異步電動機具率與實際旋轉(zhuǎn)的異步電動機具有的機械功率等效。有的機械功率等效。j2222XsRIE4 4）基本方程式、等效電路和相量圖）基本方程式、等效電路和相量圖基本方程式基本方程式mm121m212222222111111111j)j(IZEEEIIIRssZIXsRIEIXREIZEU4 4）基本方程式、等效電路和相量圖）基本方程式、等效電路和相量圖等效電路等效電路2I1jxmxm1IRjx2s2R1-s1EE2=U1R1ImR2T形等效電路形等效電路簡化等效電路簡化等效電路例題例題2-24 4）基本方程式、等效電路和相量圖）基本方程式、等效電路和相量圖相量圖相量圖3

42、 3、三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩、三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩1 1）三相異步電動機的功率關(guān)系）三相異步電動機的功率關(guān)系11CuFeemPppP2emCumecPpP2mecmecadPppP11111cosIUmP mmFeCuRImpRImp2112111,222122222 RImRImpCu22222212emRRPm Im Iss222 2212211mecssPm IRm IRss2CuempsP(1)mecemPs P1 1）三相異步電動機的功率關(guān)系）三相異步電動機的功率關(guān)系1 1）三相異步電動機的功率關(guān)系）三相異步電動機的功率關(guān)系空載損耗，用空載損耗，用p0表示表示:admec0

43、pppadmeccu2Fecu1pppppp三相異步電動機內(nèi)部的總損耗：三相異步電動機內(nèi)部的總損耗： )(admeccu2Fecu1221pppppPpPP功率平衡方程功率平衡方程 ：221222222122122 ,1cumecemcumecpm IRPpRsPm IRm IRss所以由式P得 頻率折算后，必需引入電阻頻率折算后，必需引入電阻 的物理意義的物理意義1rsRs異步電動機的特性中兩個重要的公式異步電動機的特性中兩個重要的公式：說明說明：轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)差s越大，電磁功率消耗在轉(zhuǎn)子銅耗中的比重就越大，越大，電磁功率消耗在轉(zhuǎn)子銅耗中的比重就越大，電動機效率就越低，所以異步電動機一般都運行在電動

44、機效率就越低，所以異步電動機一般都運行在s=0.020.06的范圍內(nèi)。的范圍內(nèi)。 只要知道了異步電動機的轉(zhuǎn)子銅耗和轉(zhuǎn)速，就可求出電磁功只要知道了異步電動機的轉(zhuǎn)子銅耗和轉(zhuǎn)速，就可求出電磁功率率Pem和總機械功率和總機械功率Pmec。emmecemcu2)1 (PsPsPp1）電磁轉(zhuǎn)矩）電磁轉(zhuǎn)矩T: 使電動機旋轉(zhuǎn)2）空載制動轉(zhuǎn)矩）空載制動轉(zhuǎn)矩T0：機械損耗和附加損耗所引起3）反作用轉(zhuǎn)矩）反作用轉(zhuǎn)矩T2 ：電動機所拖動的負載電動機的轉(zhuǎn)矩平衡方程式電動機的轉(zhuǎn)矩平衡方程式：T=T2+T0 異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩等于電磁功率除以同步角速度，異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩等于電磁功率除以同步角速度，也等于總機械功率除以

45、轉(zhuǎn)子的機械角速度也等于總機械功率除以轉(zhuǎn)子的機械角速度。mecememem1(1)1Ps PPPTs電磁功率電磁功率Pem和電磁轉(zhuǎn)矩和電磁轉(zhuǎn)矩T的關(guān)系的關(guān)系 ：3 3） 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩同步旋轉(zhuǎn)角速度：同步旋轉(zhuǎn)角速度： 上式說明，電磁轉(zhuǎn)矩是由氣隙磁場與轉(zhuǎn)子電流的有功分量上式說明，電磁轉(zhuǎn)矩是由氣隙磁場與轉(zhuǎn)子電流的有功分量相互作用而產(chǎn)生的。相互作用而產(chǎn)生的。CT為三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩常數(shù)為三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩常數(shù)22m1N11122211emcos2232cos3INKffpIEpPT22mT22m1N1coscos23ICINpKpfp1112例題例題2-32.2.4 2.2.4 三相異步電動機的

46、運行特性及參數(shù)測定三相異步電動機的運行特性及參數(shù)測定1 1、三相異步電動機的工作特性、三相異步電動機的工作特性異步電動機的工作特性異步電動機的工作特性：指在額定電壓、額定頻率下，電動機指在額定電壓、額定頻率下，電動機的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速n（或轉(zhuǎn)差率（或轉(zhuǎn)差率s）、定子電流）、定子電流I1、功率因數(shù)、功率因數(shù) 、電磁轉(zhuǎn)、電磁轉(zhuǎn)矩矩T、效率、效率與輸出功率與輸出功率P2的關(guān)系曲線，即：的關(guān)系曲線，即：n（s）、）、 、 I1、 T、=f（P2）。）。 1cos1cos三相異步電動機的工作特性曲線圖三相異步電動機的工作特性曲線圖 1 1、 三相異步電動機的工作特性三相異步電動機的工作特性1 1）轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速

47、特性 n=f（P2） sPem=pcu21n=f（P2）是一根是一根對橫軸稍微下降的曲線，與并勵直流電動對橫軸稍微下降的曲線，與并勵直流電動機的轉(zhuǎn)速調(diào)整特性相似機的轉(zhuǎn)速調(diào)整特性相似。P2n221221222 coscuempm IRsPm EI考慮：考慮：轉(zhuǎn)差率特性轉(zhuǎn)差率特性s = f（P2）的特點）的特點空載時電流很小，隨著負載電流增大，電機的輸入電流增大?？蛰d時電流很小，隨著負載電流增大，電機的輸入電流增大。12()mIII 電流電流I1P22cosf P功率因數(shù)功率因數(shù)cos 1 空載時，定子電流基本上是勵磁電流，功率因數(shù)很低，空載時，定子電流基本上是勵磁電流，功率因數(shù)很低， 僅為僅為0

48、.1-0.2。 隨著負載的增加，定子電流的有功分量增加，功率因數(shù)逐隨著負載的增加，定子電流的有功分量增加，功率因數(shù)逐 漸上升，在額定負載附近，功率因數(shù)達最大值。漸上升，在額定負載附近，功率因數(shù)達最大值。 超過額定負載后，由于轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)超過額定負載后，由于轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)差增大，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)下降較多，使定子差增大，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)下降較多，使定子 電流中與之平衡的無功分量也增大，功率電流中與之平衡的無功分量也增大，功率因數(shù)反而有所下降。因數(shù)反而有所下降。 轉(zhuǎn)速的變換范圍很小，從空載到滿載，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速的變換范圍很小，從空載到滿載，轉(zhuǎn)速變化不大，變化不大，可以認為可以認為T2 2與與P2 2成正比。成正比。

49、 異步電動機的輸出轉(zhuǎn)矩異步電動機的輸出轉(zhuǎn)矩22PT T2 2= =f（P2 2）近似）近似為一直線。而為一直線。而T = =T2 2+ +T0 0，因，因T0 0近似不變，所以近似不變，所以T = =f（P2 2）也近似為一直線。也近似為一直線。電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩TP2P各種類型的電動機，其效率各種類型的電動機，其效率特性形狀是完全相同的。特性形狀是完全相同的。效率效率 u直接負載法直接負載法：利用負載實驗，計算工作特性，：利用負載實驗，計算工作特性，適用于中小容量的異步電動機；適用于中小容量的異步電動機；u參數(shù)計算法參數(shù)計算法：在電動機參數(shù)已知的情況下，：在電動機參數(shù)已知的情況下，利用等效電路

50、，通過迭代方法，計算工作特利用等效電路，通過迭代方法，計算工作特性和運行數(shù)據(jù)。性和運行數(shù)據(jù)。2 2、三相異步電動機的參數(shù)測定、三相異步電動機的參數(shù)測定要計算工作特性，要計算工作特性， 事先要知道電機參數(shù)，事先要知道電機參數(shù)， 通過做空載和短路通過做空載和短路試驗，試驗， 可以求出可以求出 、 、 、 、 和和 。1RrR1X2XmRmX1 1） 空載試驗空載試驗方法：方法：電動機空載、定子繞組接額定頻率的三相對稱電源，改電動機空載、定子繞組接額定頻率的三相對稱電源，改變定子端電壓的大小可測得對應(yīng)的空載電流變定子端電壓的大小可測得對應(yīng)的空載電流I0 0和空載輸入功率和空載輸入功率P0 0測定：測

51、定：相電壓相電壓U1、空載相電流、空載相電流I0、空載、空載輸入總功率輸入總功率P0。計算：計算：畫出畫出 和和01()If U01()Pf U P0=P0- pcu1= pmec+pFe I0、P0U10U1NP0I0空載時，空載時，I2 2=0=0，從，從T型等效電路來看，型等效電路來看，相當于轉(zhuǎn)子開路，所以：相當于轉(zhuǎn)子開路，所以：X0=Xm+X1 pFeFe的大小近似地與外施電壓的平方成正比的大小近似地與外施電壓的平方成正比 Pmecmec則與電壓則與電壓U1 1無關(guān)無關(guān) , ,近似為常值；近似為常值； 關(guān)系曲線基本是一條直線；延長直線與縱軸相交，交點以下部分， 即為機械損耗機械損耗Pm

52、ec,額定電壓時的鐵耗額定電壓時的鐵耗即可從圖中對應(yīng)的 點求取。201()Pf U21NU根據(jù)空載試驗，測得額定電壓時的根據(jù)空載試驗，測得額定電壓時的I0 0、P0 0與與pFeFe值，即可算出值，即可算出1000021022000UZIPRm IXZR式中式中: : U1 1相電壓；相電壓； I0 0相電流相電流； 210FempRm I勵磁電阻勵磁電阻21U0P1PFePmec0mecpU1N22 2）短路）短路 ( (堵轉(zhuǎn)）堵轉(zhuǎn)）試驗試驗試驗時，將轉(zhuǎn)子堵住不動，這時試驗時，將轉(zhuǎn)子堵住不動，這時s =1 1，則在等效電路中的附，則在等效電路中的附加電阻加電阻 相當于轉(zhuǎn)子電路本身短接，相當于

53、轉(zhuǎn)子電路本身短接，堵轉(zhuǎn)試驗也稱為堵轉(zhuǎn)試驗也稱為短路試驗，短路試驗，求得的參數(shù)也就稱之為求得的參數(shù)也就稱之為短路參數(shù)短路參數(shù)。10rsRs試驗時，定子仍加額定頻率的三相對稱電壓，求得不同電壓下的定子相電流Ik和輸入功率Pk，即可畫出短路特性，短路特性，Ik=f（U1）和）和Pk=f（U1）0PK、IKPKIKUK從等效電路可知，因為從等效電路可知，因為 Zm Z2 ，短路試驗時，短路試驗時，可以認為勵磁支路開路，可以認為勵磁支路開路，Im=0，鐵耗忽略不計。，鐵耗忽略不計。輸入功率全部消耗在定、轉(zhuǎn)子的銅耗上輸入功率全部消耗在定、轉(zhuǎn)子的銅耗上。221 111222212121 1kkPm I Rm

54、 IRm IRRm I RI2I1= Ik 定子電阻定子電阻R1可直接測得，于是：可直接測得，于是：R2=Rk - R1 對大中型電動機，可以認為：對大中型電動機，可以認為：1212kXXX因短路參數(shù)受磁路飽和的影響，它的數(shù)值是隨電流數(shù)值的不因短路參數(shù)受磁路飽和的影響，它的數(shù)值是隨電流數(shù)值的不同而不同的，因此，應(yīng)該根據(jù)計算目的不同，選取不同的短同而不同的，因此，應(yīng)該根據(jù)計算目的不同，選取不同的短路電流進行計算。路電流進行計算。22260.67280.57kkpXXpXX當當 PN小于小于1000kW的小的小型電動機型電動機1221221 12kkkkkkkkkUZIPRRRm IXXXZRff

55、xtFxtFxtFf)cos(21)cos(21sinsin1111 單相異步電動機單相異步電動機一、工作原理一、工作原理單相異步電動機工作時，定子單相繞組接單相交流電源，單相單相異步電動機工作時，定子單相繞組接單相交流電源，單相電流通過單相繞組會產(chǎn)生脈振磁動勢，從而產(chǎn)生脈振磁場。電流通過單相繞組會產(chǎn)生脈振磁動勢，從而產(chǎn)生脈振磁場。v 兩旋轉(zhuǎn)方向正好相反的旋轉(zhuǎn)磁動勢兩旋轉(zhuǎn)方向正好相反的旋轉(zhuǎn)磁動勢“f+”與與“f-”，產(chǎn)生的旋，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，分別作用于電動機轉(zhuǎn)子，產(chǎn)生方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)磁場，分別作用于電動機轉(zhuǎn)子，產(chǎn)生方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩T+和和T-。 111nnnssnnnnnnnnnns22

56、)(2)(1111111電磁轉(zhuǎn)矩具有以下特點：電磁轉(zhuǎn)矩具有以下特點：v （1）當）當n=0時（即起動時），時（即起動時），s+= s-=1，合成電磁轉(zhuǎn)矩，合成電磁轉(zhuǎn)矩T= T+ +T-=0，電動機無起動轉(zhuǎn)矩；，電動機無起動轉(zhuǎn)矩；v （2）當電動機在某種外轉(zhuǎn)矩作用下起動起來后，正向旋）當電動機在某種外轉(zhuǎn)矩作用下起動起來后，正向旋轉(zhuǎn)時，正向轉(zhuǎn)矩大于反向轉(zhuǎn)矩；反向旋轉(zhuǎn)時，反向轉(zhuǎn)矩大轉(zhuǎn)時，正向轉(zhuǎn)矩大于反向轉(zhuǎn)矩；反向旋轉(zhuǎn)時，反向轉(zhuǎn)矩大于正向轉(zhuǎn)矩。即電動機在運行時，合成電磁轉(zhuǎn)矩不再為零，于正向轉(zhuǎn)矩。即電動機在運行時，合成電磁轉(zhuǎn)矩不再為零，且合成轉(zhuǎn)矩的方向與電動機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相同。且合成轉(zhuǎn)矩的方向與電動機

57、轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相同。v 異步電動機能否運行取決于起動轉(zhuǎn)矩，其轉(zhuǎn)向也取決于起異步電動機能否運行取決于起動轉(zhuǎn)矩，其轉(zhuǎn)向也取決于起動時的旋轉(zhuǎn)方向。動時的旋轉(zhuǎn)方向。v 只要能解決單相異步電動機的起動問題，其便可與三相異只要能解決單相異步電動機的起動問題，其便可與三相異步電動機一樣帶負載運行。步電動機一樣帶負載運行。二、起動方法二、起動方法v 1、分相起動、分相起動v 2、罩極起動、罩極起動2.2.5 2.2.5 三相同步電動機運行原理三相同步電動機運行原理pfnn11601 1、基本結(jié)構(gòu)、基本結(jié)構(gòu)2 2、工作原理、工作原理3 3、相量圖、相量圖4 4、功率和轉(zhuǎn)矩、功率和轉(zhuǎn)矩5 5、功角特性和矩角特性、

58、功角特性和矩角特性6 6、勵磁調(diào)節(jié)和、勵磁調(diào)節(jié)和U U形曲線形曲線7 7、同步補償機、同步補償機8 8、三相同步電動機的起動問題、三相同步電動機的起動問題2.2.5 2.2.5 三相同步電動機運行原理三相同步電動機運行原理1 1、三相同步電動機的基本結(jié)構(gòu)、三相同步電動機的基本結(jié)構(gòu)凸極式轉(zhuǎn)子凸極式轉(zhuǎn)子隱極式轉(zhuǎn)子隱極式轉(zhuǎn)子2 2、三相同步電動機的工作原理、三相同步電動機的工作原理多極電機多極電機兩極電機兩極電機2 2、三相同步電動機的工作原理、三相同步電動機的工作原理電動機電動機發(fā)電機發(fā)電機理想空載理想空載：功角功角3 3、相量圖、相量圖以凸極同步電動機為對象，利用以凸極同步電動機為對象，利用雙反

59、應(yīng)理論雙反應(yīng)理論進行分析。進行分析。交軸交軸直軸直軸3 3、相量圖、相量圖a1aqaqaqqadadadd11000ffRIEEFIEFIIUEFIU1）三相同步電動機的電磁關(guān)系：）三相同步電動機的電磁關(guān)系：IIIIcossin1q1da1aqad01RIEEEEU2 2）定子每相電路）定子每相電路的電動勢平衡方程：的電動勢平衡方程：aqqaqaddadjjXIEXIE2 2）定子每相電路的電動勢平衡方程：）定子每相電路的電動勢平衡方程：qqdd0qqdda10a1aqqadd0a11aqqadd01jjjj)(j)(jjjjXIXIEXIXIRIERIXXIXXIERIXIXIXIEU忽略忽

60、略Ra3 3）相量圖）相量圖隱極同步電動機的相量圖：隱極同步電動機的相量圖：4 4、三相同步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩、三相同步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩（與異步電動機類似）（與異步電動機類似）02TTT5 5、功角特性和矩角特性、功角特性和矩角特性2sin)11(23sin3cossin)11(3sin3dq21d10dq21d10emXXUXUEXXUXUEP 2sin)11(23sin3dq1211d101emXXUXUEPT6 6、勵磁調(diào)節(jié)與、勵磁調(diào)節(jié)與U U形曲線形曲線v同步電動機可一邊輸出機械功率，一邊向電網(wǎng)提同步電動機可一邊輸出機械功率，一邊向電網(wǎng)提供感性的無功功率。這樣，便可有效地提高電網(wǎng)的供