《電機學》ElectricalMachinery

電氣工程系第5章感應電機5.1三相感應電機的結(jié)構(gòu)和運行狀態(tài)5.2三相感應電動機的磁動勢和磁場5.3三相感應電動機的電壓方程和等效電路5.4三相感應電動機的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程5.5籠型轉(zhuǎn)子的極數(shù)、相數(shù)和參數(shù)的歸算5.6三相感應電動機參數(shù)的測定5.7三相感應電動機的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性5.8諧波磁場對三相感應電動機轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性的影響5.9三相感應電動機的工作特性第5章感應電機5.10三相感應電動機的起動，深槽和雙籠電動機5.11三相感應電動機的調(diào)速5.12三相感應電動機在定子電壓不對稱時的運行5.13單相感應電動機5.14三相感應電動機轉(zhuǎn)子電路不對稱時的運行5.15轉(zhuǎn)子一相斷線時，三相感應電動機的運行5.16三相感應發(fā)電機和感應電動機的制動，直線感應電動機感應電機一般做為電動機使用，是將交流電能轉(zhuǎn)換為機械能的一種旋轉(zhuǎn)裝置。其作用是作為原動機拖動生產(chǎn)機械。感應電機的優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、價格低廉、運行可靠、堅固耐用、運行效率較高和具有適用的工作特征。感應電機的缺點:功率因數(shù)較差。運行時，必須從電網(wǎng)里吸收落后性的無功功率，它的功率因數(shù)總是小于１，需對功率因數(shù)進行補償。不能實現(xiàn)較廣范圍的平滑調(diào)速（變頻器）5.1三相感應電機的結(jié)構(gòu)和運行狀態(tài)異步電動機定子繞組定子鐵心轉(zhuǎn)子機座籠型轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)子繞組繞線型定子1.感應電機的結(jié)構(gòu)—組成感應電機1.感應電機的結(jié)構(gòu)—認識感應電機1.感應電機的結(jié)構(gòu)—定子機座1.感應電機的結(jié)構(gòu)—定子定子鐵心和定子繞組1.感應電機的結(jié)構(gòu)—定子端蓋圓底槽定子鐵心沖片1.感應電機的結(jié)構(gòu)—定子根據(jù)線圈繞制的形狀與嵌裝布線方式不同，可分為集中式和分布式兩類。集中式繞組的繞制和嵌裝比較簡單，但效率較低，運行性能也差。目前的交流電動機定子絕大部分都是應用分布式繞組。

1.感應電機的結(jié)構(gòu)—定子繞組局部放大籠型和繞線型轉(zhuǎn)子鐵心1.感應電機的結(jié)構(gòu)—定子繞組1.感應電機的結(jié)構(gòu)—籠型轉(zhuǎn)子繞組籠型繞組是一個自行封閉的短路繞組，它由插入每個轉(zhuǎn)子槽中的導條和兩端的環(huán)形端環(huán)構(gòu)成，如果去掉鐵芯，整個繞組形如一個“圓籠”，因此，稱為籠形繞組。為節(jié)約用銅和提高生產(chǎn)效率，小型籠型電機一般都用鑄鋁轉(zhuǎn)子；對中、大型電機，由于鑄鋁質(zhì)量不容易保證，故采用銅條插入轉(zhuǎn)子槽內(nèi)、再用兩端焊上端環(huán)的結(jié)構(gòu)。

端環(huán)風葉鐵心繞組滑環(huán)軸承繞線型轉(zhuǎn)子通過滑環(huán)（集電環(huán)）把三相繞組引出。1.感應電機的結(jié)構(gòu)—繞線型轉(zhuǎn)子繞組籠型繞組是一個自行封閉的短路繞組。繞線型繞組屬于三相交流繞組，三個首端通過集電環(huán)和電刷引出到外部電路，用于接電阻等器件，并最終在電機外部短接。1.感應電機的結(jié)構(gòu)電生磁磁生電電磁力U2U1W2V1W1V2n2.感應電機的運行狀態(tài)—工作原理2.感應電機的運行狀態(tài)—工作原理旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速ns與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差稱為轉(zhuǎn)速差；轉(zhuǎn)速差Δn與同步轉(zhuǎn)速ns的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用s表示。轉(zhuǎn)差率是表征感應電機運行狀態(tài)的一個基本變量。按照轉(zhuǎn)差率的正負和大小，感應電機有電動機、發(fā)電機和電磁制動三種運行狀態(tài)2.感應電機的運行狀態(tài)—轉(zhuǎn)差率2.感應電機的運行狀態(tài)—運行狀態(tài)額定功率PN

(kW)

：額定運行時軸端輸出的機械功率；額定電壓UN

(V)

：額定運行時定子繞組的線電壓；額定電流IN(A)：額定電壓下運行，輸出功率為額定值時，定子繞組的線電流；額定頻率fN

(Hz)：定子的電源頻率；額定轉(zhuǎn)速nN(r/min)

：額定運行時轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。例5-13.額定值3.額定值求四極電機轉(zhuǎn)速分別等于0,1452,1500,1548r/min時的轉(zhuǎn)差率.同步轉(zhuǎn)速ns=1500r/minns1500010轉(zhuǎn)差率計算籠型和繞線型異步電機結(jié)構(gòu)區(qū)別異步電機工作原理異步電機額定值123課堂思考空載運行時，定子磁動勢基本上就是產(chǎn)生氣隙主磁場的激磁磁動勢，定子電流就近似等于激磁電流。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速→ns，轉(zhuǎn)子電流I2≈0；5.2三相感應電動機的磁動勢和磁場1、空載運行時電動機內(nèi)的磁動勢和磁場感應電機中主磁通所經(jīng)過的磁路1.空載運行時電動機內(nèi)的磁動勢和磁場端部漏磁槽漏磁1.空載運行時電動機內(nèi)的磁動勢和磁場空載時，氣隙中的主磁場以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，主磁通將在定子每相繞組中感生電動勢，其有效值為：假設磁路為線性，若主磁路的磁化曲線用一條線性化的磁化曲線來代替，則主磁通將與激磁電流成正比；于是可認為E1與磁化電流Im之間具有下列關(guān)系：激磁阻抗Zm（表征主磁路電抗和鐵耗的綜合參數(shù)）激磁電抗Xm激磁電阻Rm2.空載運行電壓方程和等效電路定子漏磁通F1s在定子繞組中產(chǎn)生的感應電動勢為定子漏感電動勢E1s，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I0成正比，與變壓器分析相似，將其看成定子電流I0在定子漏電抗x1S上的壓降，則有：所以，空載時，定子一相電路的電壓方程為

2.空載運行電壓方程和等效電路定子繞組的漏阻抗。異步電機的激磁阻抗模擬鐵芯鐵耗的激磁電阻激磁電抗，表征鐵芯線圈磁化性能的一個等效電抗定子一相繞組的漏磁電抗（定子漏抗）2.空載運行電壓方程和等效電路2.空載運行電壓方程和等效電路異步電動機的電磁關(guān)系與變壓器相似，其差別如下：1）主磁場性質(zhì)不同：異步電動機為旋轉(zhuǎn)磁場，變壓器為脈振磁場.4）由于存在氣隙,異步電動機漏抗較變壓器的大.5)異步電動機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,可認為繞組系數(shù)為1.感應電機電磁關(guān)系與變壓器電磁關(guān)系感應電機的負載運行:當電動機帶上負載時，電機的轉(zhuǎn)速將從空載轉(zhuǎn)速nS,下降到轉(zhuǎn)速n,定子磁場切割轉(zhuǎn)子繞組,轉(zhuǎn)子繞組上將產(chǎn)生三相感應電動勢和電流。轉(zhuǎn)子電動勢和電流相序:若定子旋轉(zhuǎn)磁場為正向旋轉(zhuǎn)（即從A→B→C相），則轉(zhuǎn)子感應電動勢和電流的相序是正相序。轉(zhuǎn)子磁動勢的轉(zhuǎn)向: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F2

。幅值3.負載運行時轉(zhuǎn)子和定子的磁動勢及磁場當電動機帶上負載時，轉(zhuǎn)子感應電動勢和電流的頻率f2應為轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動勢F2

相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為n2：3.負載運行時轉(zhuǎn)子和定子的磁動勢及磁場轉(zhuǎn)子本身又以轉(zhuǎn)速n在旋轉(zhuǎn)，因此從定子側(cè)觀察時，F(xiàn)2在空間的轉(zhuǎn)速應為：（定、轉(zhuǎn)子磁動勢保持相對靜止是產(chǎn)生恒定電磁轉(zhuǎn)矩的必要條件）定、轉(zhuǎn)子磁動勢之間的速度關(guān)系為：3.負載運行時轉(zhuǎn)子和定子的磁動勢及磁場轉(zhuǎn)子磁動勢波F2氣隙磁場Bm轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子磁動勢與氣隙磁場在空間的相對位置3.負載運行時轉(zhuǎn)子和定子的磁動勢及磁場三相繞線型轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子磁動勢的空間相位關(guān)系如圖三相繞線型轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子磁動勢的空間相位關(guān)系如圖負載運行磁動勢平衡方程：負載時，定子基波旋轉(zhuǎn)磁動勢F1幅值為式中，I1為定子繞組每相電流有效值，N1為定子一相繞組串聯(lián)匝數(shù)，kw1為定子的基波繞組系數(shù)。3.負載運行時轉(zhuǎn)子和定子的磁動勢及磁場負載時，在轉(zhuǎn)子三相對稱感應電動勢作用下，又會在轉(zhuǎn)子三相繞組中產(chǎn)生對稱的轉(zhuǎn)子電流I2，從而產(chǎn)生合成的轉(zhuǎn)子基波旋轉(zhuǎn)磁動勢F2，其幅值為：式中，I2為轉(zhuǎn)子繞組每相電流有效值，N2為轉(zhuǎn)子一相繞組串聯(lián)匝數(shù)，kw2為轉(zhuǎn)子的基波繞組系數(shù)。氣隙中合成磁動勢為：3.負載運行時轉(zhuǎn)子和定子的磁動勢及磁場負載時轉(zhuǎn)子磁動勢的基波對氣隙主磁場的影響，稱為轉(zhuǎn)子反應。為了使得氣隙主磁場保持不變：定子磁動勢F1包含兩部分：一部分是用來產(chǎn)生主磁通的分量Fm；另一部分是與F2大小相等、方向相反的以抵消轉(zhuǎn)子磁動勢對主磁通影響的分量－F2。改寫3.負載運行時轉(zhuǎn)子和定子的磁動勢及磁場其中，3.負載運行時轉(zhuǎn)子和定子的磁動勢及磁場定子轉(zhuǎn)子定子繞組內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)3.負載運行時轉(zhuǎn)子和定子的磁動勢及磁場1.定子側(cè)電壓方程5.3感應電動機的電壓方程和等效電路2.轉(zhuǎn)子側(cè)電壓方程5.3感應電動機的電壓方程和等效電路根據(jù)定轉(zhuǎn)子電壓方程關(guān)系，得出感應電動機定、轉(zhuǎn)子耦合電路圖：3.等效電路根據(jù)定轉(zhuǎn)子電壓方程關(guān)系，得出感應電動機定、轉(zhuǎn)子耦合電路圖：3.等效電路用靜止的轉(zhuǎn)子代替旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子使定、轉(zhuǎn)子電路的頻率相等歸算原則：歸算前后磁動勢的大小和相位不變。如果要保持磁動勢的大小和相位不變，必須保證歸算前后轉(zhuǎn)子電流的大小和相位不變。歸算前、后轉(zhuǎn)子電流分別為：歸算前歸算后3.等效電路—頻率歸算歸算前后轉(zhuǎn)子電流的大小和相位歸算前后，轉(zhuǎn)子電流的大小和相位均未改變，磁動勢不變。3.等效電路—頻率歸算歸算后轉(zhuǎn)子電阻R2變?yōu)椋?/p>

的物理意義：等效總的機械功率的等效電阻。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后定、轉(zhuǎn)子的電路圖以及經(jīng)過頻率歸算以后的定、轉(zhuǎn)子的電路圖為：

3.等效電路—頻率歸算3.等效電路—頻率歸算—等效電路用一個相數(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）。繞組歸算原則：保持歸算前后電動機磁動勢平衡關(guān)系不變，即F2的大小以及與F1之間的空間位置不變。歸算前、后轉(zhuǎn)子電動勢變化：折算前折算后3.等效電路—繞組歸算折算前、后轉(zhuǎn)子電流變化：定、轉(zhuǎn)子電流之間存在（磁動勢平衡方程）3.等效電路—繞組歸算歸算前、后轉(zhuǎn)子阻抗的變化：頻率和繞組歸算后異步電動機的等效電路如圖：3.等效電路—繞組歸算3.等效電路—繞組歸算—等效電路頻率和繞組折算后的基本方程為：3.等效電路—歸算后基本方程異步電動機相量圖如下圖：3.等效電路—T型等效電路與向量圖異步電動機相量圖

3.等效電路—型近似等效電路3.等效電路—總結(jié)分析功率分析5.4感應電動機功率方程和轉(zhuǎn)矩方程在等效電路上表示功率和損耗定子側(cè)：1.功率方程、電磁功率和轉(zhuǎn)換功率轉(zhuǎn)子側(cè)：1.功率方程、電磁功率和轉(zhuǎn)換功率從氣隙傳遞到轉(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械功率。轉(zhuǎn)差率越大，轉(zhuǎn)子銅損耗就越多，電機效率越低。因此正常運行時電機的轉(zhuǎn)差率均很小。異步電機功率圖如下圖所示：1.功率方程、電磁功率和轉(zhuǎn)換功率1.功率方程、電磁功率和轉(zhuǎn)換功率功率圖2.轉(zhuǎn)矩方程和電磁轉(zhuǎn)矩例題分析--例5-3簡化已知一臺三相50HZ繞線式異步電動機，額定電壓U1N=380V，額定功率PN=100KW，額定轉(zhuǎn)速nN=950r/min，在額定轉(zhuǎn)速下運行時，機械摩擦損耗pm=1KW，忽略附加損耗，當電動機額定運行時，求：（1）額定轉(zhuǎn)速差（2）電磁功率Pe（3）轉(zhuǎn)子銅耗pcu2解：（1）（2）(3)例題分析感應電機空載運行和負載運行時磁場感應電機繞組折算和頻率折算及等效電路感應電機功率方程和轉(zhuǎn)矩方程123課堂思考電機的相數(shù)：交流電機定、轉(zhuǎn)子相數(shù)可以相等，也可以不相等；繞線式轉(zhuǎn)子相數(shù)在設計時已經(jīng)確定；對于兩極電機，籠型轉(zhuǎn)子繞組一根導條即為一相，每根導條中流過電流的相位不同。電機的極數(shù)：交流電機定、轉(zhuǎn)子極數(shù)必須相等，否則電機無法工作；繞線式定、轉(zhuǎn)子極數(shù)在設計時已經(jīng)確定；籠型轉(zhuǎn)子極數(shù)會和定子極數(shù)自動匹配相等。5.5籠型轉(zhuǎn)子的極數(shù)、相數(shù)和參數(shù)的歸算籠型轉(zhuǎn)子導條端環(huán)籠型轉(zhuǎn)子電機BmE2I2F2·······+++++++ψ290°2極2極nsns籠型轉(zhuǎn)子的極數(shù)自動與定子極數(shù)相匹配?；\型轉(zhuǎn)子電機的極數(shù)特點：所有導條在兩頭被端環(huán)短路，整個結(jié)構(gòu)對稱。Q2：轉(zhuǎn)子導條數(shù)或槽數(shù)。極對數(shù)：自動與定子磁場的極對數(shù)相匹配，p2＝p1＝p。相數(shù)：m2＝Q2/p。匝數(shù)：N2＝1/2。繞組：kp2＝1，kd2＝1，kw2＝1。導條端環(huán)SN籠型轉(zhuǎn)子電機1.空載試驗:

確定電動機的激磁參數(shù)、鐵耗和機械損耗。三相交流調(diào)壓器5.6三相異步電動機的參數(shù)測定空載特性的測量軸上不帶負載,f=fN,n≈ns調(diào)節(jié)電壓：(1.1-1.3)UN→0.3UN記錄：U10，I10，P10AVWW可調(diào)交流電源1.空載實驗1.空載實驗--鐵耗和機械損耗分離激磁電阻空載阻抗空載電抗直接測量R0+jX01.空載實驗--數(shù)據(jù)處理堵轉(zhuǎn)實驗特性的測量過程中保持電機不轉(zhuǎn)(s=1)調(diào)節(jié)電壓從0開始緩慢上升，觀察定子電流，等于額定電流時，讀取電壓，電流，功率。確定電動機的漏阻抗AVWW可調(diào)交流電源2.堵轉(zhuǎn)實驗

短路特性Rk+jXk2.堵轉(zhuǎn)實驗2.堵轉(zhuǎn)實驗—數(shù)據(jù)處理方法5.7感應電動機的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性1、機械特性表達式物理表達式表明：三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩是由主磁通與轉(zhuǎn)子電流的有功分量相互作用產(chǎn)生的；增大轉(zhuǎn)子電流的有功分量可以增大電磁轉(zhuǎn)矩，提高電機帶負載能力。1.機械特性表達式—參數(shù)表達式參數(shù)表達式異步電機轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)差率特性曲線如下圖所示：2.轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率特性（曲線）最大電磁轉(zhuǎn)矩由可得，

代入電磁轉(zhuǎn)矩的計算公式可得最大電磁轉(zhuǎn)矩稱為臨界轉(zhuǎn)差率正號時對應電動機狀態(tài)，負號時對應發(fā)電機狀態(tài)。3.最大轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩

S=1，代入電磁轉(zhuǎn)矩表達式得：3、繞線式電動機，轉(zhuǎn)子回路電阻越大，起動轉(zhuǎn)矩先增后減。1、起動轉(zhuǎn)矩與電源電壓平方成正比；2、頻率越高，起動轉(zhuǎn)矩越?。宦┛乖酱?，起動轉(zhuǎn)矩越?。?.起動轉(zhuǎn)矩電動機在額定電壓和額定頻率下，按規(guī)定的接線，定、轉(zhuǎn)子電路不外接阻抗時的機械特性。sn0nNsNnmsm10TNTstTmTemABCD起動點A:

最大轉(zhuǎn)矩點B:

額定運行點C

同步運行點D5.固有機械特性snsm10TLUN0TstTmaxTemn1A0.8UN0.64Tst0.64Tmax6.人為機械特性—降低電壓R2+Rs3Tst2sm2R2+Rs2Tst1sm1R2+Rs110TstTmTems

n0n1smR26.人為機械特性—轉(zhuǎn)子串電阻轉(zhuǎn)子電阻對Te-s曲線的影響如果FLASH無畫面，則右擊鼠標選擇播放6.人為機械特性—轉(zhuǎn)子串電阻10TmTemsms

n0n1Tm’xstsm’6.人為機械特性—定子串電抗7.計算和繪制Te-s曲線的MATALAB程序MATALAB應用說明程序說明：轉(zhuǎn)速范圍0-ns范圍內(nèi)均分取15個點，利用循環(huán)語句計算轉(zhuǎn)差率s和電磁轉(zhuǎn)矩Te數(shù)組，最后繪制曲線。8.以最大轉(zhuǎn)矩為基值時，Te-s曲線的表達式電動機額定數(shù)據(jù)：最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)Tmax/TN臨界轉(zhuǎn)差率smTe-s曲線的近似表達式實用，易記8.以最大轉(zhuǎn)矩為基值時，Te-s曲線的表達式公式推導近似公式的應用根據(jù)額定數(shù)據(jù)根據(jù)一般數(shù)據(jù)額定運行時的簡化5.8諧波磁場對三相感應電動機轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率的影響除了基波磁場外，三相感應電動機的氣隙中還有一系列高次空間諧波磁場，它們與轉(zhuǎn)子中的感應電流相互作用，將產(chǎn)生一系列諧波轉(zhuǎn)矩（也稱寄生轉(zhuǎn)矩）。低速時，寄生轉(zhuǎn)矩可能達到較大的數(shù)值，并直接影響到電動機的起動。寄生轉(zhuǎn)矩可分為異步轉(zhuǎn)矩和同步轉(zhuǎn)矩。1.異步寄生轉(zhuǎn)矩異步寄生轉(zhuǎn)矩：對于籠型繞組，該轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁動勢，恒與感生它的諧波磁場具有相同的極數(shù)、在空間具有同樣的轉(zhuǎn)速，因而在任何轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下，此電流與感生它的諧波磁場相互作用，總能得到一定的平均轉(zhuǎn)矩。這種由諧波磁場的感應作用所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩，稱為異步寄生轉(zhuǎn)矩。由于諧波磁動勢相對幅值為所以諧波次數(shù)越高、諧波的繞組因數(shù)越小，諧波的相對幅值就越小。故通常高于7次的高次諧波（齒諧波除外），可不予考慮。2.同步寄生轉(zhuǎn)矩定子的基波（或v1次諧波）磁場切割轉(zhuǎn)子導條，導條中產(chǎn)生感應電流I2，I2不僅會產(chǎn)生一個與定子磁場同極數(shù)、同轉(zhuǎn)速的基波（或v1次諧波）磁場，還會產(chǎn)生一系列其他的諧波磁場。若I2產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁場中有一個μ1次諧波，它與定子的另一個非感生它的v2次諧波磁場次數(shù)相等，即則在某個特定的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時，這兩個磁場在空間具有相同的轉(zhuǎn)速（即保持相對靜止），并產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，類似于同步電機中的情況，這種轉(zhuǎn)矩稱為同步寄生轉(zhuǎn)矩。小結(jié)3.削弱寄生轉(zhuǎn)矩的方法要削弱寄生轉(zhuǎn)矩，應減小諧波磁場：（1）采用短距繞組削弱5次和7次諧波，以削弱異步寄生轉(zhuǎn)矩（2）將轉(zhuǎn)子槽斜過一個定子齒距，使定子齒諧波磁場不能在轉(zhuǎn)子導條中感生電動勢和電流，從而削弱齒諧波產(chǎn)生的寄生轉(zhuǎn)矩；（3）在小型感應電動機中，定子采用半閉口槽，轉(zhuǎn)子采用半閉口槽或閉口槽，減小齒諧波磁場；（4）適當選擇定、轉(zhuǎn)子的槽配合，使定子的諧波次數(shù)與轉(zhuǎn)子的諧波次數(shù)沒有相等的機會，消除同步寄生轉(zhuǎn)矩。5.9感應電機的工作特性1、轉(zhuǎn)速特性n=?(P2)轉(zhuǎn)速特性n=?(P2)如圖所示為一略微下降的曲線。2、轉(zhuǎn)矩特性T2=?(P2)3、定子電流特性I1=?(P2)異步電動機空載轉(zhuǎn)速n≈ns轉(zhuǎn)速n略降負載P2增大轉(zhuǎn)子感應電勢E2s增大轉(zhuǎn)子電流I2s增大電磁轉(zhuǎn)矩T增大平衡負載242016128401210864201.000.950.900.850.800.750返回5.9感應電機的工作特性4、效率特性h=?(P2)5、定子功率因數(shù)特性cosj1=?(P2)

異步電動機空載運行時，由于空載電流中主要是無功電流分量，此時功率因數(shù)很低，cosj1=cosj0≈0.2左右；隨著負載P2增大→定子電流I1有功電流分量增大→功率因數(shù)提高，直至P2=PN，功率因數(shù)達最高cosj1=cosj1max。特性曲線如下圖所示：5.9感應電機的工作特性0.10.80.60.40.20100806040200246810125.9感應電機的工作特性起動：電動機接通電源后由靜止狀態(tài)加速到穩(wěn)定運行狀態(tài)的過程。對電動機的起動性能要求

起動電流小,起動轉(zhuǎn)矩大。異步電動機直接起動特點起動電流大（S=1）(用近似等效電路，若忽略激磁電流Im)5.9三相感應電動機的起動、深槽和雙籠電動機異步電動機直接起動特點起動轉(zhuǎn)矩不大原因：5.10三相感應電動機起動、深槽和雙籠電動機1.籠型異步電動機起動1、直接起動Tst=1-2TNIst=5-7IN,優(yōu)點:方法簡單缺點:沖擊電流大2、降壓起動降低電源電壓，以減小起動電流，但同時起動轉(zhuǎn)矩也減小。適用范圍:起動轉(zhuǎn)矩要求不高的場合。常用降壓方法:星三角變換;自耦變壓器法。1.籠型異步電動機起動（1）Y-△降壓起動?直接起動：U1LI1Y起動：U1L結(jié)論：Tst和Ist都下降為直接起動的1/3；優(yōu)點：Y-△降壓起動多用于空載或輕載起動；缺點：只適用于?接法電機，電壓下降倍數(shù)不變。1.籠型異步電動機起動—降壓起動1.籠型異步電動機起動—降壓起動（2）自耦變壓器起動流過電機繞組的電流：設N1/N2=K加在電機繞組上的電壓:結(jié)論：Tst和Ist都下降為直接起動的1/K2。優(yōu)點：不受電機接線方式的影響；缺點：體積大，價格高，需維護。則2.繞線型感應電機的起動1）轉(zhuǎn)子串電阻起動

優(yōu)點：既可增大Tst，又可降低Ist

；（見機械特性圖）注意：串太大的電阻反而會使起動轉(zhuǎn)矩下降；問題：需要逐段切除所串電阻，控制設備復雜。2.繞線型感應電機的起動2）轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動頻敏變阻器的結(jié)構(gòu)及特點：厚鋼板或鐵板上繞有三相對稱繞組，渦流大，等效電阻與頻率成正比。工作原理：起動時n=0，s=1，f2=sf1=f1比較大，頻敏變阻器等效電阻R大→Ist小，Tst大。n↑→s↓→f2↓→R↓，相當于逐漸切除所串電阻，使T

保持較大值。起動結(jié)束后將頻敏變阻器切除。優(yōu)點：隨著轉(zhuǎn)速的上升，轉(zhuǎn)子回路所串電阻自動減小，使得整個起動過程都有較大的起動轉(zhuǎn)矩和較小的起動電流。2.繞線型感應電機的起動2、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動線繞式異步電動機轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、價格便宜、維護方便，能自動操作等優(yōu)點，因此目前獲得了十分廣泛的應用3.深槽和雙籠電動機普通籠型異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低、運行穩(wěn)定等優(yōu)點，但起動性能差；繞線型異步電動機能通過轉(zhuǎn)子串電阻改善起動性能，但結(jié)構(gòu)復雜、成本高；為了使籠型異步電動機結(jié)構(gòu)簡單又有良好的起動性能，通過改進電動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)，采用特殊槽形的轉(zhuǎn)子，制成了深槽式和雙籠型異步電動機。思考3.深槽和雙籠電動機1、深槽式異步電動機

特點：轉(zhuǎn)子槽深而窄。轉(zhuǎn)子頻率愈高，槽高愈大，集膚效應愈強。

槽漏磁動勢分布：下部漏抗大；上部漏抗小。

起動時，轉(zhuǎn)子電流頻率高，漏抗較大，且遠大于電阻。產(chǎn)生集膚效應,上部電流密度大,相當于導條有效截面積減小,電阻增大；

正常運行時，轉(zhuǎn)子電流頻率很低,漏抗與電阻差值不大；電流均勻分布,集膚效應消失.電阻恢復正常。3.深槽和雙籠電動機2、雙籠型異步電動機特點：上籠和下籠采用的材質(zhì)不同，上籠電阻較大，下籠電阻較小。起動時,上籠起主要作用，電阻大，產(chǎn)生較大電磁轉(zhuǎn)矩。正常運行時,下籠起主要作用,電阻小，產(chǎn)生工作轉(zhuǎn)矩。5.11三相感應電動機的調(diào)速由異步電動機的轉(zhuǎn)速公式可知，異步電動機有下列三種基本調(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（如改變定子繞組的端電壓或改變定、轉(zhuǎn)子繞組的電阻或電抗）。1.變極調(diào)速調(diào)速原理

對籠型感應電機,改變電動機定子的極對數(shù)，可以改變旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子繞組的極對數(shù)，改變同步轉(zhuǎn)速。而電動機工作時，轉(zhuǎn)速接近于同步轉(zhuǎn)速，故可以實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速的改變。1.變極調(diào)速變極原理

4極2極1.變極調(diào)速1變極調(diào)速一般只用于籠型轉(zhuǎn)子電機，且轉(zhuǎn)速幾乎成倍變化，調(diào)速平滑性差；2變極以后必須將定子任意兩相對調(diào)，以保持轉(zhuǎn)向不變。2.變頻調(diào)速調(diào)速原理

通過變頻設備改變電動機電源頻率。改變頻率，可以改變電動機的同步轉(zhuǎn)速，電動機一般工作于同步轉(zhuǎn)速附近，故可以改變電動機的工作速度。基頻fN：額定頻率頻率控制方案基頻向下調(diào)速基頻向上調(diào)速2.變頻調(diào)速電壓隨頻率調(diào)節(jié)的規(guī)律頻率改變將影響磁路的飽和程度、勵磁電流、功率因數(shù)、鐵損及過載能力的大小。為了保持變頻率前、后過載能力不變，要求下式成立：2.變頻調(diào)速此條件下變頻調(diào)速，電機的主磁通和過載能力不變。此條件下變頻調(diào)速，電機的過載能力不變，但主磁通發(fā)生變化。對恒轉(zhuǎn)矩負載對恒功率負載變頻器的基本構(gòu)成、原理普通變頻器電流型電壓型脈沖寬度調(diào)制(PWM)變頻器調(diào)壓,調(diào)頻交流直流交流用等幅值的不同寬度的脈沖來等效一些想要的波形。

2.變頻調(diào)速—機械特性保持U1/f1=常數(shù),對于同一轉(zhuǎn)矩T,在變頻時，轉(zhuǎn)速降近似不變，50HZ以下，變頻的人為特性基本上是一族平行直線。變頻調(diào)速的對象絕大多數(shù)是籠型電動機。保持常數(shù)的變頻調(diào)速機械特性3.變轉(zhuǎn)差率調(diào)速調(diào)速原理

改變轉(zhuǎn)子電阻，即改變電動機機械特性，從而改變機械特性和負載特性的交點，交點對應坐標發(fā)生改變，即拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行速度發(fā)