1、第11章 單相異步電動(dòng)機(jī)及異步電機(jī)的其它運(yùn)行方式,第一節(jié) 三相電動(dòng)機(jī)在不對(duì)稱電壓下的運(yùn)行,一、不對(duì)稱運(yùn)行的分析方法,不對(duì)稱：各相電流(或電壓，電勢(shì))大小不同，或相位不依次差120 應(yīng)用對(duì)稱分量法，把不對(duì)稱三相電壓分解為正序分量、負(fù)序分量和零序分量 分別計(jì)算各序系統(tǒng)電流和轉(zhuǎn)矩，然后疊加,在對(duì)稱的三相系統(tǒng)，三相中的電壓Ua、Ub、Uc對(duì)稱，只有一個(gè)獨(dú)立變量。 Ub=2 Ua, Uc=Ua 復(fù)數(shù)算子ej120e-j240，且2ej240e-j120；3ej360ej01。 = cos120+j sin120,1、對(duì)稱系統(tǒng),2對(duì)稱分量法,分解為三個(gè)獨(dú)立的對(duì)稱系統(tǒng)，即正序系統(tǒng)、負(fù)序系統(tǒng)和零序系統(tǒng),例：

2、Ua、Ub、Uc為不對(duì)稱三相電壓,下標(biāo)“+”、“-”、“0”分別表示正序、負(fù)序和零序,對(duì)稱分量法,Ua+、Ub+、Uc+組成正序系統(tǒng),滿足約束條件 Ub+=2 Ua+, Uc+=Ua+ 正序系統(tǒng)：每相大小相等，相序?yàn)閍、b、c，彼此相位差120。,Ua-、Ub-、Uc-組成負(fù)序系統(tǒng),滿足約束條件 Ub-=Ua-, Uc-=2Ua- 負(fù)序系統(tǒng)：是每相大小相等，相序?yàn)閍、c、b，彼此相位差120。,Ua0、Ub0、Uc0組成零序系統(tǒng),滿足約束條件 Ub0=Ua0, Uc0=Ua0 零序系統(tǒng)：每相大小相等且同相位。 共同性質(zhì)：三相大小相等，彼此之間相位差相等,（1）由不對(duì)稱系統(tǒng)分解得到的正序、負(fù)序和

3、零序系統(tǒng)都是對(duì)稱系統(tǒng)。對(duì)稱系統(tǒng)容易求解。當(dāng)求得各個(gè)對(duì)稱分量后，再把各相的三個(gè)分量疊加便得到不對(duì)稱運(yùn)行情形。 （2）不同相序電流流經(jīng)電機(jī)和變壓器具有不同物理性質(zhì)，具有不同阻抗參數(shù)。 （3）對(duì)稱分量法根據(jù)疊加原理，只適用于線性參數(shù)的電路中。,3、正序等效電路,正序電壓，產(chǎn)生正序電流，建立正向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，產(chǎn)生正向轉(zhuǎn)矩，拖動(dòng)轉(zhuǎn)子同方向旋轉(zhuǎn)。 正序轉(zhuǎn)差率,4、負(fù)序等效電路,負(fù)序電壓，產(chǎn)生負(fù)序電流，建立負(fù)向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)矩，與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反。 負(fù)序轉(zhuǎn)差率,5、零序電壓與零序電流,異步電機(jī)定子繞組若接成星形，一般不接中線，則無零序電流。定子繞組接成三角形，由于在不對(duì)稱三相線電壓中沒有零序電壓 （ ）這

4、時(shí)電動(dòng)機(jī)的相電壓等于線電壓，從而零序相電壓及零序電流等于零。,不對(duì)稱運(yùn)行分析,負(fù)序?qū)\(yùn)行的影響,較小的負(fù)序電壓會(huì)產(chǎn)生較大的負(fù)序電流,例如：U1-0.05UN，I1-(5-7)0.05IN(0.250.35)IN。它與正序電流疊加，可能使某相電流大大超過額定電流。,合成轉(zhuǎn)矩小于正序轉(zhuǎn)矩，導(dǎo)致起動(dòng)性能和過載能力下降,例 11-1,正常運(yùn)行時(shí) 電磁轉(zhuǎn)矩T=343N.m 定子電流I1=84.7A 電源一相斷線（兩相運(yùn)行） 負(fù)載不變時(shí)，轉(zhuǎn)速有下降，s增大 定子電流 I=166A 急劇增大,第二節(jié) 單相異步電動(dòng)機(jī),單相異步電動(dòng)機(jī) 單相電源供電,定子兩相繞組： m 主繞組，工作繞組 a 輔助繞組，起動(dòng)繞組,

5、轉(zhuǎn)子為鼠籠式繞組,1、單相異步電動(dòng)機(jī)特點(diǎn),輔助繞組a串聯(lián)一移相元件(通常是電容器)，然后與主繞組m并聯(lián)接到單相電源 結(jié)構(gòu)上，實(shí)質(zhì)上是兩相電機(jī) Im、Ia不同相位，實(shí)質(zhì)上是兩相運(yùn)行,2、分析方法,對(duì)稱分量法 雙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)理論 交軸磁場(chǎng)理論,3、對(duì)稱分量法分析工作原理,輔助繞組開路時(shí) Ia0 對(duì)稱分量法分解成對(duì)稱分量 設(shè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)樽詀相轉(zhuǎn)向m相,3、對(duì)稱分量法分析工作原理,輔助繞組開路時(shí) 電壓分量 電流分量,4、輔助繞組開路時(shí)的轉(zhuǎn)矩,4、輔助繞組開路時(shí)的轉(zhuǎn)矩,1起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于零 當(dāng)sl時(shí)，T+T-，T0，單相電機(jī)僅一個(gè)繞組工作不能自行起動(dòng)。 2轉(zhuǎn)動(dòng)后單相電機(jī)可以在一個(gè)繞組情況下運(yùn)行 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，

6、則Z+Z-，T+T-，TO，由于有負(fù)序轉(zhuǎn)矩存在，所以其過載能力和效率均有所降低。 3理想空載狀態(tài)也達(dá)不到同步轉(zhuǎn)速 因有負(fù)序轉(zhuǎn)矩存在，即使轉(zhuǎn)軸上不帶任何負(fù)載，轉(zhuǎn)子電流也不可能為零，單相電機(jī)達(dá)不到同步轉(zhuǎn)速。,5、兩相通電時(shí)的磁勢(shì),兩相繞組的磁勢(shì) 合成磁勢(shì),6、單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),電容電動(dòng)機(jī) 電容運(yùn)行 電容起動(dòng) 雙值電容,電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī),額定負(fù)載時(shí)有接近圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，性能性能較好 起動(dòng)時(shí)橢圓度差，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小 空載有負(fù)序磁勢(shì)，空載電流大，損耗大,電容起動(dòng)電動(dòng)機(jī),合理選擇電容器和主輔繞組匝數(shù)，使起動(dòng)時(shí)氣隙磁場(chǎng)接近圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)?？梢杂休^高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，在離心力作用下斷開常閉觸點(diǎn)，自動(dòng)切斷輔

7、助電路單相運(yùn)行,雙值電容電動(dòng)機(jī),在輔助繞組回路中串接兩個(gè)并聯(lián)的電容器 運(yùn)行電容CR固定接入輔助繞組電路 起動(dòng)電容Cs在起動(dòng)時(shí)接入，起動(dòng)后靠離心開關(guān)Q斷開 電機(jī)有較好的起動(dòng)和運(yùn)行性能,6、單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),電阻起動(dòng)單相電動(dòng)機(jī),只要兩個(gè)回路的阻抗不同，Im、Ia便不同相位，從而建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩低,7、罩極電動(dòng)機(jī),罩極繞組 短路環(huán) 穿過短路環(huán)與不穿過短路環(huán)的兩部分磁場(chǎng)有時(shí)間相位差兩個(gè)磁場(chǎng)在空間和時(shí)間上不同相 合成磁場(chǎng)是橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) ，旋轉(zhuǎn)方向從未罩極部分轉(zhuǎn)向罩極部分,罩極起動(dòng)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖,罩極起動(dòng)電動(dòng)機(jī)磁通相量圖,第三節(jié) 異步發(fā)電機(jī),異步發(fā)電機(jī),發(fā)電機(jī)運(yùn)行：原

8、動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子順旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，且轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步速,異步發(fā)電機(jī)相量圖,輸入有功功率小于0，表明輸出有功功率,異步發(fā)電機(jī)運(yùn)行方式,與電網(wǎng)并聯(lián) 電壓和頻率完全取決于電網(wǎng)的電壓和頻率，與轉(zhuǎn)速無關(guān) 激磁電流（滯后的，無功性質(zhì)）由電網(wǎng)提供 原動(dòng)機(jī)輸入機(jī)械功率增大，則轉(zhuǎn)速增大，輸出有功增大,異步發(fā)電機(jī)運(yùn)行方式,單機(jī)運(yùn)行 激磁電流由并聯(lián)在端點(diǎn)上的電容器供給 電容器通常為三角形連接 電壓和頻率大小與電容值、電機(jī)轉(zhuǎn)速及負(fù)載情況有關(guān),負(fù)載增加，轉(zhuǎn)差率|s|增大，要維持f1不變，必須相應(yīng)提高轉(zhuǎn)速n； 負(fù)載感性電流增大，必須加大電容量，才能維持電壓不變,異步發(fā)電機(jī)單機(jī)電壓建起過程,1空載特性,2電容器特性,1 原

9、始剩磁Ur在電容器上產(chǎn)生電容電流，對(duì)電機(jī)勵(lì)磁 2 勵(lì)磁增大后，電壓上升，勵(lì)磁電流再增大正反饋 3 達(dá)到交點(diǎn)A，為穩(wěn)定運(yùn)行工作點(diǎn),第四節(jié)異步電機(jī)的制動(dòng)運(yùn)行,異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng),制動(dòng)在原有旋轉(zhuǎn)方向上產(chǎn)生一個(gè)反方向的轉(zhuǎn)矩（如加速停轉(zhuǎn)、減速運(yùn)行、恒速等） 異步電動(dòng)機(jī)有四種制動(dòng)方法： 能耗制動(dòng) 回饋制動(dòng) 反接制動(dòng) 正接反轉(zhuǎn)制動(dòng)。,1、能耗制動(dòng),原理：電動(dòng)機(jī)的定子繞組從電源切斷后，將其中任意兩端接上直流電源從而在空氣隙中建立一靜止的磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)著的轉(zhuǎn)子切割磁場(chǎng)感應(yīng)電勢(shì)，由于轉(zhuǎn)子繞組是一閉合電路，便產(chǎn)生電流和電磁轉(zhuǎn)矩。該電磁轉(zhuǎn)矩的作用方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反，起到制動(dòng)作用。 轉(zhuǎn)子機(jī)械動(dòng)能變?yōu)殂~耗而迅速耗掉，達(dá)到迅速

10、停車的目的，稱為能耗制動(dòng)。 能耗制動(dòng)在高速時(shí)效果較好。,2、回饋制動(dòng)（發(fā)電機(jī)制動(dòng)）,例如，當(dāng)電車下坡時(shí)，重力的作用將使車速增大。一旦轉(zhuǎn)速nn1，電機(jī)就由原來的電動(dòng)機(jī)狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)行，這時(shí)電機(jī)的有功電流和電磁轉(zhuǎn)矩方向都將倒轉(zhuǎn)，從而制止了轉(zhuǎn)速進(jìn)一步增加，起到了制動(dòng)作用。由于電流方向倒轉(zhuǎn)，電功率回送到電網(wǎng)，故稱為回饋制動(dòng)。 情況：起重設(shè)備在負(fù)載降落時(shí)，如高速，則發(fā)電制動(dòng)，以限制下降速度。,3、反接制動(dòng)（正轉(zhuǎn)反接）,工作原理：利用換接開關(guān)改變定子電流的相序，使旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向倒轉(zhuǎn)，換接后的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向相反（s=2），電機(jī)便處于制動(dòng)狀態(tài)，使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速迅速下降。 情況：震動(dòng)和沖擊較大，

11、不宜用于精度要求高的場(chǎng)合。用于可逆轉(zhuǎn)的傳動(dòng)系統(tǒng)。,4、正接反轉(zhuǎn)制動(dòng),正接反轉(zhuǎn)制動(dòng)：指電動(dòng)機(jī)的定子接線仍保持電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的接法不變，如轉(zhuǎn)子在外力推動(dòng)下強(qiáng)迫了反向旋轉(zhuǎn)，這時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩是一制動(dòng) 轉(zhuǎn)矩。 主要用于以線繞轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的起重機(jī)械中。,當(dāng)需下放重物時(shí)，可再增大轉(zhuǎn)子附加電阻，使平衡點(diǎn)落于負(fù)轉(zhuǎn)速區(qū)。例如圖中d點(diǎn)，轉(zhuǎn)子將在反方向旋轉(zhuǎn)。重物下降所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是原動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài),改變附加電阻大小可控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速 當(dāng)起重機(jī)械提升重物時(shí)，當(dāng)電機(jī)處于平衡狀態(tài)時(shí)，將以某一轉(zhuǎn)速a點(diǎn)穩(wěn)速運(yùn)行。改變轉(zhuǎn)子附加電阻可控制提升速度，如b點(diǎn)所示。 如需重物懸空后不動(dòng)，則應(yīng)增加轉(zhuǎn)于附加電阻以改變機(jī)械特性，使電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相交于c點(diǎn)，這時(shí)n0。 當(dāng)需下放重物時(shí)，可再增大轉(zhuǎn)子附加電阻，使平衡點(diǎn)落于負(fù)