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1、第五章感应电机第1页，共92页，编辑于2022年，星期三l本章主要研究本章主要研究定、转子间靠电磁感应作用，在转子内感应电流以实现机电能量转换的感应电机。感应电机一般都用作电动机，在少数场合下，亦有用作发电机的。本章先说明空载和负载时三相感应电动机内的磁动势和磁场，然后导出感应电动机的基本方程和等效电路，最后分析它的运行特性和起动，调速等问题。第2页，共92页，编辑于2022年，星期三一、感应电机的结构一、感应电机的结构感应电机感应电机定子绕组定子绕组定子铁心定子铁心转子转子机座机座笼笼型型结构结构转子铁心转子铁心转轴转轴转子绕组转子绕组绕线型绕线型结构结构定子定子5.15.1 感应电机的结构
2、和运行状态感应电机的结构和运行状态第3页，共92页，编辑于2022年，星期三1定子定子第4页，共92页，编辑于2022年，星期三第5页，共92页，编辑于2022年，星期三风叶风叶铁心铁心绕组绕组滑环滑环轴承轴承2转子转子第6页，共92页，编辑于2022年，星期三导条导条端环端环第7页，共92页，编辑于2022年，星期三二、感应电机的运行状态二、感应电机的运行状态 n1nffe,ie,i第8页，共92页，编辑于2022年，星期三旋转磁场的转速旋转磁场的转速ns与转子转速与转子转速n之差称为转差转差之差称为转差转差n与同与同步转速步转速ns的比值称为转差率，用的比值称为转差率，用s表示，即：表示，
3、即：转差率是表征感应电机运行状态的一个基本变量。按照转差率转差率是表征感应电机运行状态的一个基本变量。按照转差率的正负和大小，感应电机有电动机、发电机和电磁制动三种运的正负和大小，感应电机有电动机、发电机和电磁制动三种运行状态行状态第9页，共92页，编辑于2022年，星期三第10页，共92页，编辑于2022年，星期三有一台有一台50Hz的感应电动机，其额定转速的感应电动机，其额定转速nN730rmin，试求该机的额定转差率，试求该机的额定转差率s=(ns-nN)/ns=750-730/750=0.02667第11页，共92页，编辑于2022年，星期三u额定功率额定功率PN(kW)：额定运行时轴
4、端输出的机械功率；：额定运行时轴端输出的机械功率；u额定电压额定电压UN(V)：额定运行时定子绕组的线电压；：额定运行时定子绕组的线电压；u额定电流额定电流IN(A)：额定电压下运行，输出功率为额定值：额定电压下运行，输出功率为额定值 时，定子绕组的线电流；时，定子绕组的线电流；u额定频率额定频率fN(Hz)：定子的电源频率；：定子的电源频率；u额定转速额定转速nN(r/min)：额定运行时转子的转速。：额定运行时转子的转速。三、额定值三、额定值第12页，共92页，编辑于2022年，星期三空载运行时，定子磁动势基本上就是产生气隙主磁场的激磁磁动势，定子电流就近似等于激磁电流。计及铁心损耗时，磁
5、场在空间滞后于磁动势以铁心损耗角。5.2三相感应电动机的磁动势和磁场三相感应电动机的磁动势和磁场一、空载运行时的磁动势和磁场一、空载运行时的磁动势和磁场1.空载运行时的磁动势空载运行时的磁动势ACBXYZ空载的情况下：空载的情况下：nn0,I20第13页，共92页，编辑于2022年，星期三2.主磁通和激磁阻抗主磁通和激磁阻抗l主磁通是通过气隙并同时与定、转子绕组相交链的磁通，它经过的磁路(称为主磁路)包括气隙、定子齿、定子轭、转子齿、转子轭等五部分。l气隙中的主磁场以同步转速旋转时，主磁通将在定子每相绕组中感生电动势第14页，共92页，编辑于2022年，星期三l若主磁路的磁化曲线用一条线性化的
6、磁化曲线若主磁路的磁化曲线用一条线性化的磁化曲线来代替，则主磁通将与激磁电流成正比；于是来代替，则主磁通将与激磁电流成正比；于是可认为可认为与与 之间具有下列关系：之间具有下列关系：第15页，共92页，编辑于2022年，星期三3.定子漏磁通和漏抗定子漏磁通和漏抗l定子漏磁通定子漏磁通将在定子绕组中感应漏磁电动势将在定子绕组中感应漏磁电动势。把。把作为负漏抗压降来处理，可得作为负漏抗压降来处理，可得第16页，共92页，编辑于2022年，星期三二、负载运行时的转子磁动势和磁动势方程二、负载运行时的转子磁动势和磁动势方程l当电动机带上负载时，转子感应电动势和电流当电动机带上负载时，转子感应电动势和电
7、流的频率的频率f2 应为应为l转子电流产生的旋转磁动势转子电流产生的旋转磁动势F2 相对于转子的相对于转子的转速为转速为n2：1.转子磁动势转子磁动势第17页，共92页，编辑于2022年，星期三转子本身转子本身又以转速又以转速n在旋转，因此从定子侧观察时，在旋转，因此从定子侧观察时，F2在空间的转速在空间的转速应为应为第18页，共92页，编辑于2022年，星期三有一台有一台50HZ、三相、四极的感应电动机转子的转差率、三相、四极的感应电动机转子的转差率s=5%，试求：，试求：（1）转子电流的频率；）转子电流的频率；（2）转子磁动势相对于转子的转速；）转子磁动势相对于转子的转速；（3）转子磁动势
8、在空间的转速。）转子磁动势在空间的转速。解解(1)转子电流的频率转子电流的频率 f2=sf1=0.0550=2.5Hz(2)转子磁动势相对于转子的转速转子磁动势相对于转子的转速 n2=60f2/p=(602.5)/2=75r/min(3)转子磁动势在空间的转速转子磁动势在空间的转速 n2+n=n2+ns(1-s)=1500r/min第19页，共92页，编辑于2022年，星期三负载时转子磁动势的基波对气隙磁场的影响，称为转子反应。转子反应有两个作用：l使气隙磁场的大小和空间相位发生变化，从而引起定子感应电动势和定子电流发生变化。l它与主磁场相互作用，产生所需要的电磁转矩，以带动轴上的机械负载。2
9、.转子反应转子反应第20页，共92页，编辑于2022年，星期三磁动势平衡关系磁动势平衡关系转子磁动势转子磁动势F2与定子磁动势与定子磁动势F1相对静止，得到合成磁动势相对静止，得到合成磁动势F1+F2负载时负载时空载时空载时电动机从空载到负载，电动机从空载到负载，定子绕组的感应电动势的变化很小定子绕组的感应电动势的变化很小，差不多和电源，差不多和电源电压相平衡。所以，可以近似认为电压相平衡。所以，可以近似认为于是于是第21页，共92页，编辑于2022年，星期三式中式中m1、m2为定子、转子的相数；为定子、转子的相数；Im为对应于励磁磁动势的励磁电流。为对应于励磁磁动势的励磁电流。励磁电流负载电
10、流异步电动机的电流比3.3.负载时的磁动势方程负载时的磁动势方程第22页，共92页，编辑于2022年，星期三4.4.转子漏磁通和转子漏抗转子漏磁通和转子漏抗转子频率为转子频率为f2时的转子漏抗时的转子漏抗转子静止时的转子漏抗转子静止时的转子漏抗第23页，共92页，编辑于2022年，星期三5.3 三相感应电动机的电压方程和等效电路一、电压方程旋转时异步电动机的电路异步电动机负载时的基本方程式列出如下异步电动机负载时的基本方程式列出如下定子电压平衡方程：定子电压平衡方程：电动势方程：电动势方程：第24页，共92页，编辑于2022年，星期三转子电压平衡方程：转子电压平衡方程：磁动势平衡方程：磁动势平
11、衡方程：第25页，共92页，编辑于2022年，星期三定子定子转子转子定子绕定子绕组内组内转子绕转子绕组内组内旋转时异步电动机的电路第26页，共92页，编辑于2022年，星期三二、等效电路二、等效电路1.频率归算频率归算异步电机中，由于转子是旋转的，随着转速不同，转子电动势的频率是不同的，异步电机中，由于转子是旋转的，随着转速不同，转子电动势的频率是不同的，这为问题的分析带来了麻烦，因此需要将不同的转速变换到一个特定的转速下这为问题的分析带来了麻烦，因此需要将不同的转速变换到一个特定的转速下研究问题。研究问题。频率归算频率归算保持整个电磁系统的电磁性能不变，把一种频率的参数和物理量保持整个电磁系
12、统的电磁性能不变，把一种频率的参数和物理量换算成另一种频率的参数和物理量。在这里，就是用一个具有定子频率而等效换算成另一种频率的参数和物理量。在这里，就是用一个具有定子频率而等效于转子的电路去代换实际转子电路。于转子的电路去代换实际转子电路。所谓所谓“等效等效”是指：是指：1）进行代换后，转子电路对定子电路的电磁效应不变。）进行代换后，转子电路对定子电路的电磁效应不变。2）等效的转子电路的电磁性能（有功功率、无功功率、铜耗等）必须）等效的转子电路的电磁性能（有功功率、无功功率、铜耗等）必须和实际转子电路一样。和实际转子电路一样。第27页，共92页，编辑于2022年，星期三静止转子电路中电流静止
13、转子电路中电流下面考虑两种转子电路下面考虑两种转子电路（1）静止；（）静止；（2）以转差率）以转差率s旋转的转子；旋转的转子；以转差率以转差率s旋转的转子旋转的转子从旋转磁动势幅值的计算公式中可以看出，若保持两者电流幅值相等，从旋转磁动势幅值的计算公式中可以看出，若保持两者电流幅值相等，则可以使两者产生的旋转磁动势幅值为相等。则可以使两者产生的旋转磁动势幅值为相等。x2指50Hz下的电抗值。若将转子改为静止以后，同时修改转子电阻和电抗值，则可以保证转子转子电流幅值不变。第28页，共92页，编辑于2022年，星期三转子真实电阻为转子真实电阻为r2，但在等效静止转子中电阻为，但在等效静止转子中电阻
14、为r2/s，出现了一个附加电，出现了一个附加电阻。阻。变压器模型第29页，共92页，编辑于2022年，星期三2绕组归算绕组归算经过频率归算以后，异步电机变成了变压器模型。后面的处理过程与变压器经过频率归算以后，异步电机变成了变压器模型。后面的处理过程与变压器的处理过程完全一致，只是需要注意要在转子产生的磁场中要考虑三相的合的处理过程完全一致，只是需要注意要在转子产生的磁场中要考虑三相的合成磁场。成磁场。用一个假想的转子绕组替代真实的转子绕组，它与定子绕组具有相同用一个假想的转子绕组替代真实的转子绕组，它与定子绕组具有相同的参数。的参数。假想转子绕组和真实绕组需要产生同样的旋转磁动势。假想转子绕
15、组和真实绕组需要产生同样的旋转磁动势。假想绕组流过假想电流所产生的磁动势。真实转子绕组流过真实转子绕组所产生的磁动势。第30页，共92页，编辑于2022年，星期三电压比电压比第31页，共92页，编辑于2022年，星期三由转子铜耗和漏磁通储能不变由转子铜耗和漏磁通储能不变转子铜耗不变转子铜耗不变由漏磁通储能不变由漏磁通储能不变计算出参数归算关系为计算出参数归算关系为第32页，共92页，编辑于2022年，星期三第33页，共92页，编辑于2022年，星期三3异步电动机的等效电路异步电动机的等效电路经过归算，感应电动机的电压方程和磁动势方程成为经过归算，感应电动机的电压方程和磁动势方程成为第34页，共
16、92页，编辑于2022年，星期三几种异步电动机的典型运行情况几种异步电动机的典型运行情况1、空载运行、空载运行2、额度负载下运行、额度负载下运行转子电路基本上是电阻性的，功率因数较高。转子电路基本上是电阻性的，功率因数较高。3、起动时的情况、起动时的情况附加电阻为零，起动电流很大，功率因数较低。附加电阻为零，起动电流很大，功率因数较低。4、异步发电运行、异步发电运行转差率为负，附加电阻也为负值。表示从转差率为负，附加电阻也为负值。表示从转子轴上输入转子轴上输入（而不是输出）机械（而不是输出）机械功率。功率。5、电磁制动状态运行、电磁制动状态运行附加电阻为负值，表示从附加电阻为负值，表示从转子轴
17、上输入转子轴上输入（而不是输出）机械功率。（而不是输出）机械功率。第35页，共92页，编辑于2022年，星期三4等效电路的简化等效电路的简化第36页，共92页，编辑于2022年，星期三定子绕组为三角形接法，试求额定负载时的定子电流、转子电流、励定子绕组为三角形接法，试求额定负载时的定子电流、转子电流、励磁电流、功率因数、输入功率和效率。磁电流、功率因数、输入功率和效率。例例5-15-1一台一台2对极的三相异步电动机，有关数据如下：对极的三相异步电动机，有关数据如下：相/7W=mr相/4.42W=x相/12.12W=r第37页，共92页，编辑于2022年，星期三解：解：电机额定运行时转差率为电机
18、额定运行时转差率为电机转子电阻（含负载等效电阻）为电机转子电阻（含负载等效电阻）为（1）用）用T形等效电路计算形等效电路计算第38页，共92页，编辑于2022年，星期三转子支路阻抗为：转子支路阻抗为：励磁支路阻抗为：励磁支路阻抗为：转子支路和励磁支路并联阻抗为：转子支路和励磁支路并联阻抗为：定子支路和（转子支路和励磁支路并联）的串联阻抗为：定子支路和（转子支路和励磁支路并联）的串联阻抗为：第39页，共92页，编辑于2022年，星期三设设 ，定子电流，定子电流定子线电流有效值定子线电流有效值定子功率因数定子功率因数定子输入功率定子输入功率第40页，共92页，编辑于2022年，星期三转子电流转子电
19、流 和励磁电流和励磁电流效率效率第41页，共92页，编辑于2022年，星期三（2）用近似等效电路计算）用近似等效电路计算负载支路阻抗负载支路阻抗励磁支路阻抗励磁支路阻抗第42页，共92页，编辑于2022年，星期三转子电流（即负载电流）转子电流（即负载电流）励磁电流励磁电流定子电流定子电流定子线电流有效值定子线电流有效值定子功率因数定子功率因数第43页，共92页，编辑于2022年，星期三定子输入功率定子输入功率效率效率第44页，共92页，编辑于2022年，星期三5.4 5.4 感应电动机的功率方程和转矩方程感应电动机的功率方程和转矩方程一、功率转换过程一、功率转换过程功率关系能量转换关系第45页
20、，共92页，编辑于2022年，星期三二、功率方程式二、功率方程式U1定子相电压；定子相电压；I1定子相电流；定子相电流；定子功率因数角；定子功率因数角；转子功率因数角；转子功率因数角；第46页，共92页，编辑于2022年，星期三电磁功率分析电磁功率分析输入功率定子铜耗定子铁耗电磁功率输入功率定子铜耗定子铁耗电磁功率电磁功率转子铜耗总机械功率电磁功率转子铜耗总机械功率总机械功率机械损耗功率附加损耗功率输出机械功率总机械功率机械损耗功率附加损耗功率输出机械功率第47页，共92页，编辑于2022年，星期三总机械功率总机械功率电磁功率：转子铜耗：总机械功率电磁功率：转子铜耗：总机械功率等于多少？等于多
21、少？第48页，共92页，编辑于2022年，星期三三、转矩方程式三、转矩方程式式中式中电动机输出的机械转矩；电动机输出的机械转矩；机械损耗转机械损耗转矩；矩；附加损耗转矩；附加损耗转矩；空载转矩；空载转矩；电磁转矩。电磁转矩。异步电机总的机械转矩（电磁转矩）为：异步电机总的机械转矩（电磁转矩）为：第49页，共92页，编辑于2022年，星期三四、电磁转矩公式四、电磁转矩公式转矩常数转矩常数第50页，共92页，编辑于2022年，星期三电动机的机械损耗电动机的机械损耗，额定负载时的附加损耗，额定负载时的附加损耗，试计算各种功率和转矩。试计算各种功率和转矩。解解定子和转子的铜耗、及定子铁耗定子和转子的铜
22、耗、及定子铁耗一台一台2对极的三相异步电动机，有关数据如下：对极的三相异步电动机，有关数据如下：相/7W=mr相/4.42W=x相/12.12W=r第51页，共92页，编辑于2022年，星期三同步角速度同步角速度转子机械角速度转子机械角速度总机械功率总机械功率电磁功率电磁功率负载转矩负载转矩空载转矩空载转矩电磁转矩电磁转矩或者或者第52页，共92页，编辑于2022年，星期三异步电机中有两种参数：异步电机中有两种参数：（1）空载励磁参数：励磁电阻、励磁电抗、励磁阻抗）空载励磁参数：励磁电阻、励磁电抗、励磁阻抗（2）堵转参数：定子电阻、定子漏抗、转子电阻、转子电抗）堵转参数：定子电阻、定子漏抗、转
23、子电阻、转子电抗5.5 5.5 感应电动机参数的测定感应电动机参数的测定第53页，共92页，编辑于2022年，星期三1、空载试验、空载试验试验条件：试验条件：（1）轴上不带任何负载；）轴上不带任何负载；（2）异步电动机在额定频率下运行；）异步电动机在额定频率下运行；（3）电压从）电压从1.11.3倍额定值逐渐降倍额定值逐渐降低，直到转速发生明显的变化（转差低，直到转速发生明显的变化（转差率明显增大）率明显增大）获得数据：获得数据：端电压、空载电流、空载功率、转速端电压、空载电流、空载功率、转速一、空载试验及空载时参数的确定一、空载试验及空载时参数的确定空载特性曲线第54页，共92页，编辑于20
24、22年，星期三2、励磁参数与铁耗及机械损耗的确定、励磁参数与铁耗及机械损耗的确定异步电机空载时，输入功率补偿定子铜异步电机空载时，输入功率补偿定子铜耗、铁耗、机械损耗：耗、铁耗、机械损耗：铁耗正比于电压平方，做出铁耗与机械铁耗正比于电压平方，做出铁耗与机械损耗之和与电压平方的曲线损耗之和与电压平方的曲线；延长该曲线与纵轴的相交，该交点延长该曲线与纵轴的相交，该交点所对应的只就为机械损耗值；所对应的只就为机械损耗值；剩余部分就是铁耗值；剩余部分就是铁耗值；第55页，共92页，编辑于2022年，星期三异步电机空载时，转差率近似为零，负载引起异步电机空载时，转差率近似为零，负载引起的附加电阻为无穷大
25、，等效电路开路：的附加电阻为无穷大，等效电路开路：第56页，共92页，编辑于2022年，星期三二、堵转试验及堵转时参数的确定二、堵转试验及堵转时参数的确定1、堵转试验、堵转试验异步电机堵转时，转差率异步电机堵转时，转差率s1，附，附加电阻为零，转子短路：加电阻为零，转子短路：实验条件：实验条件：电压从电压从0.4倍额定值逐渐降低倍额定值逐渐降低获得数据：获得数据：堵转电压、堵转电流、堵转功率堵转电压、堵转电流、堵转功率忽略励磁支路，忽略定子中的铁耗，机械损耗为零。输入功率完全用忽略励磁支路，忽略定子中的铁耗，机械损耗为零。输入功率完全用于抵消定转子铜耗。于抵消定转子铜耗。第57页，共92页，编
26、辑于2022年，星期三从异步电机堵转时的等效电路可知从异步电机堵转时的等效电路可知根据不同的电机极对数、功率根据不同的电机极对数、功率等级可以将电抗值分离。等级可以将电抗值分离。第58页，共92页，编辑于2022年，星期三5.6 5.6 三相异步电动机的转矩与转差率的关系三相异步电动机的转矩与转差率的关系异步电机中电磁转矩计算为异步电机中电磁转矩计算为在近似等效电路中在近似等效电路中所以得到电磁转矩计算公式为所以得到电磁转矩计算公式为第59页，共92页，编辑于2022年，星期三电磁转矩随着转差率变化时，存在最大值：电磁转矩随着转差率变化时，存在最大值：临界转差临界转差 率率sm 最大转矩最大转
27、矩第60页，共92页，编辑于2022年，星期三第61页，共92页，编辑于2022年，星期三讨论讨论l感感应电应电机的最大机的最大转转矩与矩与电电源源电压电压的平方成正比，与定、的平方成正比，与定、转转子漏抗之子漏抗之和近似成反比；和近似成反比；l最大最大转转矩的大小与矩的大小与转转子子电电阻阻值值无关，无关，临临界界转转差率差率则则与与转转子子电电阻成正比：阻成正比：转转子子电电阻增大阻增大时时，临临界界转转差率增大，但最大差率增大，但最大转转矩保持不矩保持不变变，此，此时时曲曲线线的最大的最大值值将向左偏移将向左偏移,l起起动转动转矩随矩随转转子子电电阻阻值值的增加而增加，直到达到最大的增加
28、而增加，直到达到最大转转矩矩为为止。止。第62页，共92页，编辑于2022年，星期三1.00.80.60.40.20300250200150100500转子电阻变化时的转子电阻变化时的Te-s曲线曲线1111111第63页，共92页，编辑于2022年，星期三机械特性机械特性(转矩转矩-转速特性转速特性)第64页，共92页，编辑于2022年，星期三5.9 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动1 起动性能起动性能 起动起动起动起动问题：问题：起动电流大，起动转矩小起动电流大，起动转矩小起动电流大，起动转矩小起动电流大，起动转矩小。一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的一般中小型鼠笼式电机起动
29、电流为额定电流的5 7 倍倍;电动机的起动电动机的起动转矩为额定转矩的转矩为额定转矩的转矩为额定转矩的转矩为额定转矩的(1.02.2)(1.02.2)倍。倍。倍。倍。大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作频繁起动时造成热量积累，使电机过热频繁起动时造成热量积累，使电机过热后果：后果：后果：后果：原因：原因：原因：原因：起动：起动：起动：起动：n=n=0 0，s=1,=1,接通电源。接通电源。接通电源。接通电源。起动时起动时，n=0，转子导体切割磁力线速度很大，转子导体切割磁力线速度很大，转子感应电势转子感应电势转子电流转子电流定子电流定子电流 第65页
30、，共92页，编辑于2022年，星期三2 起动方法起动方法(1)(1)直接起动直接起动直接起动直接起动 二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。(2)降压起动：降压起动：星形星形-三角形三角形(Y )换接起动换接起动自耦降压起动自耦降压起动（适用于鼠笼式电动机）（适用于鼠笼式电动机）（适用于鼠笼式电动机）（适用于鼠笼式电动机）(3)转子串电阻起动转子串电阻起动（适用于绕线式电动机）（适用于绕线式电动机）（适用于绕线式电动机）（适用于绕线式电动机）以下介绍降压起动和转子串电阻起动。以下介绍降压起动和转子串电阻起动。第66页，共92页，编辑于2
31、022年，星期三设：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为1.)1.)降压起动降压起动降压起动降压起动(1)Y(1)Y 换接起动换接起动换接起动换接起动 降压起动时的电流降压起动时的电流为直接起动时的为直接起动时的+起动起动U1U2V1V1W1W2+正常正常运行运行U1U2V1V2W1W2第67页，共92页，编辑于2022年，星期三Y Y 起动器接线简图起动器接线简图起动器接线简图起动器接线简图L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1动触点动触点Y动触点动触点静触点第68页，共92页，编辑于2022年，星期三Y Y 起动器接线简图起动器接线简图起动器接线简图起动
32、器接线简图Y Y起动起动起动起动L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1 起动起动UPU1+Ul+U2V1V2W1W2第69页，共92页，编辑于2022年，星期三Y Y 起动器接线简图起动器接线简图起动器接线简图起动器接线简图 工作工作L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2 正常正常运行运行Ul+U1V1V2W1W2第70页，共92页，编辑于2022年，星期三(a)仅适用于正常运行为三角形联结的电机。(b)Y 起动起动Y 换接起动适合于空载或轻载起动的场合Y-Y-换接起动应注意的问题换接起动应注意的问题换接起动应
33、注意的问题换接起动应注意的问题 正常正常运行运行UlU1W2V2W1+U2V1UP 起动起动+Ul+U1W2V2W1U2V1第71页，共92页，编辑于2022年，星期三(2)(2)自耦降压起动自耦降压起动自耦降压起动自耦降压起动L1L3L2FUQ Q Q2 2下合：下合：下合：下合：接入自耦变接入自耦变接入自耦变接入自耦变 压器，降压压器，降压压器，降压压器，降压 起动。起动。起动。起动。Q Q2 2上合：上合：上合：上合：切除自耦变切除自耦变切除自耦变切除自耦变 压器，全压压器，全压压器，全压压器，全压 工作。工作。工作。工作。合刀闸开关合刀闸开关合刀闸开关合刀闸开关QQQ2 自耦降压起动适
34、合于容量较大的或正常运行时自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成联成联成联成 Y Y形不能采用形不能采用形不能采用形不能采用Y Y 起动的鼠笼式异步电动机。起动的鼠笼式异步电动机。起动的鼠笼式异步电动机。起动的鼠笼式异步电动机。第72页，共92页，编辑于2022年，星期三RRR滑环滑环电刷电刷定子转子起动时将适当的起动时将适当的起动时将适当的起动时将适当的R R 串入转子电路中，起动后将串入转子电路中，起动后将串入转子电路中，起动后将串入转子电路中，起动后将R R 短路。短路。短路。短路。起动电阻 2 2.绕
35、线式电动机转子电路串电阻起动绕线式电动机转子电路串电阻起动绕线式电动机转子电路串电阻起动绕线式电动机转子电路串电阻起动第73页，共92页，编辑于2022年，星期三 若若若若R R2 2选得选得选得选得适当适当适当适当，转子电路串电阻起动既可以降低，转子电路串电阻起动既可以降低，转子电路串电阻起动既可以降低，转子电路串电阻起动既可以降低起动电流，又可以增加起动转矩。起动电流，又可以增加起动转矩。起动电流，又可以增加起动转矩。起动电流，又可以增加起动转矩。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。
36、R2 Tst TO转子电路串电阻起动的特点转子电路串电阻起动的特点转子电路串电阻起动的特点转子电路串电阻起动的特点第74页，共92页，编辑于2022年，星期三1 变频调速变频调速(无级调速无级调速)f=50Hz逆变器逆变器逆变器逆变器M3 整流器整流器整流器整流器f f1 1、U U1 1可调可调可调可调+变频调速方法变频调速方法恒转距调速（恒转距调速（f1f1N）频率调节范围：频率调节范围：频率调节范围：频率调节范围：0.50.5几几几几百赫兹百赫兹百赫兹百赫兹三种电气三种电气调速方法调速方法5.10 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速第75页，共92页，编辑于2022年，星期三2 变
37、极调速变极调速(有级调速有级调速)变频调速方法可实现无级平滑调速变频调速方法可实现无级平滑调速,调速性调速性能优异，因而正获得越来越广泛的应用。能优异，因而正获得越来越广泛的应用。A1X1A2X2iiP=2A1A2X1X2NNSS第76页，共92页，编辑于2022年，星期三A1X1A2X2iiP=1 采用变极调速方法的电动机称作双速电机，采用变极调速方法的电动机称作双速电机，由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床等机床上。等机床上。A1A2X1X2SN第77页，共9
38、2页，编辑于2022年，星期三To8.6.3 变转差率调速变转差率调速(无级调速无级调速)变转差率调速是绕线式电动机特有的一种调变转差率调速是绕线式电动机特有的一种调速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种提升、起重设备中。提升、起重设备中。nnTLTLs sTso第78页，共92页，编辑于2022年，星期三5.10三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动8.7.1 能耗制动能耗制动制动方法制动方法机械制动机械制动电气制动电气制动能耗制动能耗制动反接制动反接制动发电反
39、馈制动发电反馈制动 在断开三相电源的同时，给电动机其中两相在断开三相电源的同时，给电动机其中两相绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的转距（制动转距），使转子迅速停止转动。转距（制动转距），使转子迅速停止转动。第79页，共92页，编辑于2022年，星期三nF转子转子T n0=08.7.2 反接制动反接制动 停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两
40、相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。子迅速停止转动。子迅速停止转动。子迅速停止转动。MM33+-运转运转制动制动RP第80页，共92页，编辑于2022年，星期三MM33运转运转制动制动nF转子转子T n08.7.3 发电反馈制动发电反馈制动 当电动机转子的转速大于旋转磁
41、场的转速当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，旋转磁场产生的电磁转距作用方向发生变时，旋转磁场产生的电磁转距作用方向发生变化，由驱动转距变为制动转距。电动机进入制化，由驱动转距变为制动转距。电动机进入制第81页，共92页，编辑于2022年，星期三动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网。电能回送给电网。nF转子转子T n0n n0第82页，共92页，编辑于2022年，星期三 单相异步电动机主要应用于电动工具、洗衣机、电单相异步电动机主要应用于电动工具、洗衣机、电单相异步电动机主要应用于电动工具、洗衣机、电单相异步电动机主要应用于电动工具、
42、洗衣机、电冰箱、空调、电风扇等小功率电器中。单相异步电动机冰箱、空调、电风扇等小功率电器中。单相异步电动机冰箱、空调、电风扇等小功率电器中。单相异步电动机冰箱、空调、电风扇等小功率电器中。单相异步电动机的的的的定子中放置单相绕组定子中放置单相绕组定子中放置单相绕组定子中放置单相绕组,转子一般用鼠笼式转子一般用鼠笼式。定子绕组中通入单相交流电后定子绕组中通入单相交流电后定子绕组中通入单相交流电后定子绕组中通入单相交流电后,形成脉动磁场，若形成脉动磁场，若形成脉动磁场，若形成脉动磁场，若不采取措施，将无法获得所需的起动转矩。不采取措施，将无法获得所需的起动转矩。不采取措施，将无法获得所需的起动转矩
43、。不采取措施，将无法获得所需的起动转矩。定子定子绕组转子AA NS5.11.1 单相异步电动机的工作原理单相异步电动机的工作原理5.11 单相异步电动机单相异步电动机第83页，共92页，编辑于2022年，星期三 定子绕组产生的脉动磁场定子绕组产生的脉动磁场，可用，可用正、反两个正、反两个旋转磁场合成来等效。即旋转磁场合成来等效。即 +-m=+-=t O第84页，共92页，编辑于2022年，星期三脉动磁场的分解脉动磁场的分解脉动磁场的分解脉动磁场的分解 +-+-第85页，共92页，编辑于2022年，星期三正反向旋转磁场的合成转矩特性正反向旋转磁场的合成转矩特性正反向旋转磁场的合成转矩特性正反向旋
44、转磁场的合成转矩特性合成转矩(正向正向)起动转矩起动转矩为零为零(反向反向)正正转转转转反反第86页，共92页，编辑于2022年，星期三.F鼠笼式转子导条及电流 当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据右手螺旋定则和左手定则，可知转子导条左、右手螺旋定则和左手定则，可知转子导条左、右手螺旋定则和左手定则，可知转子导条左、右手螺旋定则和左手定则，可知转子导条左、右受力大小相等方向相反，所以没有起动转矩。右受力大小相等方向相反，所以没有起动转矩。右受力大小相等方向相反，所以没有起动转矩。右受力大
45、小相等方向相反，所以没有起动转矩。AA第87页，共92页，编辑于2022年，星期三 为了获得所需的起动转矩，单相异步电动为了获得所需的起动转矩，单相异步电动为了获得所需的起动转矩，单相异步电动为了获得所需的起动转矩，单相异步电动机的机的机的机的定子进行了特殊设计。定子进行了特殊设计。定子进行了特殊设计。定子进行了特殊设计。常用的单相异步电常用的单相异步电常用的单相异步电常用的单相异步电动机有电容分相式异步电动动机有电容分相式异步电动动机有电容分相式异步电动动机有电容分相式异步电动机和罩极式异步电机和罩极式异步电机和罩极式异步电机和罩极式异步电动机。他们都采用鼠笼式转子，但定子结构不动机。他们都
46、采用鼠笼式转子，但定子结构不动机。他们都采用鼠笼式转子，但定子结构不动机。他们都采用鼠笼式转子，但定子结构不同。同。同。同。5.11.2 电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机 电容分相式异步电动机的定子中放置有两个电容分相式异步电动机的定子中放置有两个电容分相式异步电动机的定子中放置有两个电容分相式异步电动机的定子中放置有两个绕组，一个是工作绕组绕组，一个是工作绕组绕组，一个是工作绕组绕组，一个是工作绕组 AA AA，另一个是起动绕，另一个是起动绕，另一个是起动绕，另一个是起动绕组组组组 BB ,BB ,两个绕组在空间相隔两个绕组在空间相隔两个绕组在空间相隔两个绕组在空间相隔9090。起动
47、时，。起动时，。起动时，。起动时，B BB B 绕组经电容接电源，两个绕组的电流相位相绕组经电容接电源，两个绕组的电流相位相绕组经电容接电源，两个绕组的电流相位相绕组经电容接电源，两个绕组的电流相位相差近差近差近差近9090，即可获得所需的旋转磁场。，即可获得所需的旋转磁场。，即可获得所需的旋转磁场。，即可获得所需的旋转磁场。第88页，共92页，编辑于2022年，星期三电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机iASABBA iB设两相电流为设两相电流为两相电流两相电流两相电流两相电流正弦波形如图所示。正弦波形如图所示。工作绕组工作绕组iBiAO起动绕组起
48、动绕组第89页，共92页，编辑于2022年，星期三ABBAABBAABBA两相旋转磁场两相旋转磁场动画450900iBiAO第90页，共92页，编辑于2022年，星期三S SABBiAiBA 12实现正反转的电路实现正反转的电路实现正反转的电路实现正反转的电路 改变电容改变电容改变电容改变电容C C的串联位置，可使的串联位置，可使的串联位置，可使的串联位置，可使单相异步电动机反转。单相异步电动机反转。单相异步电动机反转。单相异步电动机反转。将开关将开关S合在位置合在位置1，电容，电容C与与B绕组串联，电流绕组串联，电流 iB较较iA超前近超前近90；当；当将将S切换到位置切换到位置2，电容，电
49、容C与与A绕组串联，电流绕组串联，电流iA 较较iB 超超前近前近90。这样就改变了旋转磁。这样就改变了旋转磁场的转向，从而实现电动机的场的转向，从而实现电动机的反转。反转。电动机转子转动起来后，利用电动机转子转动起来后，利用电动机转子转动起来后，利用电动机转子转动起来后，利用离心力将开关离心力将开关离心力将开关离心力将开关S S断开断开断开断开(S(S是离心开是离心开是离心开是离心开关关关关)，使起动绕组，使起动绕组，使起动绕组，使起动绕组BBBB断电。断电。断电。断电。MM 第91页，共92页，编辑于2022年，星期三5.11.2 罩极式单相异步电机罩极式单相异步电机i 1 2定子绕组鼠笼式转子短路环极掌(极靴)第92页，共92页，编辑于2022年，星期三