电机学第篇异步电机精选文档.ppt

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1、电机学第篇异步电机电机学第篇异步电机本讲稿第一页，共一百一十五页2023/1/412023/1/4河海大学 电气学院2目目 录录 第一篇第一篇 变变 压压 器器 第一章第一章 绪绪 论论 第四篇第四篇 同同 步步 电电 机机 第三篇第三篇 异异 步步 电电 机机 第二篇第二篇 交流电机的共同问题交流电机的共同问题本讲稿第二页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院3第三篇第三篇 异异 步步 电电 机机第十章 三相异步电动机的启动和调速第十一章 单相意图电动机及异步电机的 其他运行方式其他运行方式第九章 异步电机的理论分析与工作特性本讲稿第三页，共一百一十五页2023/1/4河海大学

2、电气学院4第九章第九章 异步电机的理论分析与异步电机的理论分析与工作特性工作特性第二节第二节 异步电机的基本原理异步电机的基本原理第三节第三节 三相异步电机的等效电路三相异步电机的等效电路第四节第四节 异步电机的参数异步电机的参数第五节第五节 异步电动机的功率平衡式和转矩平衡式异步电动机的功率平衡式和转矩平衡式第六节第六节 异步电动机的机械特性异步电动机的机械特性第一节第一节 异步电机的基本结构异步电机的基本结构第七节第七节 异步电动机的工作特性异步电动机的工作特性本讲稿第四页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院5第一节第一节 异步电机的基本结构异步电机的基本结构前言 异步电机又

3、称感应电机感应电机是交流电机交流电机的一种。优点：结构简单、制造、使用和维护方便，运行可靠，效率较高、价格较低。缺点：1.调速和起动性能不佳;2.功率因数总是滞后的，增加了电力系统的无功负担。应用：总的来说：主要作为电动机使用，是当今应用最广，需要量最大的一种电机。结构：定子、转子、空气隙、端盖、轴承和机座等部件。本讲稿第五页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院6第一节第一节 异步电机的基本结构异步电机的基本结构一、定子 异步电机定子主要包括定子绕组绕组、铁芯铁芯和机座三部分。二、转子 异步电机转子主要包括转子绕组绕组、铁芯铁芯和转轴三部分。异步电机的转子结构可以分为笼型笼型和绕

4、线绕线型两大类。本讲稿第六页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院7v绕组转子异步电机本讲稿第七页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院8第一节第一节 异步电机的基本结构异步电机的基本结构三、铭牌的额定值（1）型号（2）额定功率（PN）：指电动机在额定方式下运行时，转轴上输出的机械功率。单位为W和kW。（3）额定电压（UN）：指电动机在额定方式下运行时，定子绕组应加的线电压。单位为V和kV 。本讲稿第八页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院9第一节第一节 异步电机的基本结构异步电机的基本结构（4）额定电流（IN）：指电动机在额定电压和额定功率状态下运行时，

5、流入定子绕组的线电流。单位为A。（5）额定频率（fN）：额定状态下电源的交变频率，我国的电网频率为50 Hz。（6）额定转速（nN）：指在额定状态下运行时的转子转速。单位为rpm。除上述数据外，还标出额定运行时，电机的功率因素以及相数、接线法、防护等级、绝缘等级与温升、工作方式等有关项目。本讲稿第九页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院10第二节第二节 异步电机的基本原理异步电机的基本原理一、异步电机的运行状态v当对称三相电流流入异步电机三相定子绕组v在气隙中便产生一旋转磁场，以同步速 旋转v转子绕组与其有相对运动（切割）v在闭合的转子绕组产生感应电动势和感应电流，v旋转磁场与转

6、子导体中的电流互相作用产生电磁转矩。本讲稿第十页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院11第二节第二节 异步电机的基本原理异步电机的基本原理v异步电机的转子转速 总是略低于（电动机）或略高于（发电机）旋转磁场转速v他们之间的差 ，称为转差速度v定义转差速度与同步转速的比值为转差率 ，即 本讲稿第十一页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院12第二节第二节 异步电机的基本原理异步电机的基本原理v转差率是决定异步电机运行状态的重要变量：v异步电动机的负载情况发生变化，v转子导体中的电动势电流和电磁转矩相应变化v则转子转速和转差率随之变化。本讲稿第十二页，共一百一十五页202

7、3/1/4河海大学 电气学院13 本讲稿第十三页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院14第二节第二节 异步电机的基本原理异步电机的基本原理按照转差率大小正负，电机可分为三种状态：v电动机运行v发电机运行v电磁制动1、电动机运行 转速低于同步转速 0nS0 bxn1FnFe0本讲稿第十四页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院15第二节第二节 异步电机的基本原理异步电机的基本原理2、发电机运行 发电机状态转速大于同步转速 n n0 S0本讲稿第十五页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院16第二节第二节 异步电机的基本原理异步电机的基本原理 3、电磁制动 相

8、对转速大于同步转速 n1（实际上异步电机主要作为电动机运行）bxn1FnFe0本讲稿第十六页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院17第二节第二节 异步电机的基本原理异步电机的基本原理二、异步电机的主磁通主磁通和漏磁通漏磁通主磁通：穿过气隙，与定转子绕组交链漏磁通不属于主磁通的磁通（槽、端部，谐波）本讲稿第十七页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院18第三节第三节 三相异步电机的等效电路三相异步电机的等效电路（一）转子不动时的异步电机v从电路的角度来看，转子不动时异步电机的电路方程与次级短路时的变压器的电路方程相似v变压器的初级相当于异步电机的定子绕组v次级绕组相当于

9、转子绕组。v尽管异步电机与变压器的的磁场性质、结构和运行方式不相同，但他们内部的电磁关系时相通的。v所以在研究异步电机的等效电路时所以在研究异步电机的等效电路时，可以借助变压器的可以借助变压器的电磁理论电磁理论。本讲稿第十八页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院19第三节第三节 三相异步电机的等效电路三相异步电机的等效电路 转子不动时的定、转子电路本讲稿第十九页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院20第三节第三节 三相异步电机的等效电路三相异步电机的等效电路 转子不动时的异步电机与变压器的等效异步电机与变压器的等效本讲稿第二十页，共一百一十五页2023/1/4河海大

10、学 电气学院21第三节第三节 三相异步电机的等效电路三相异步电机的等效电路1、电压平衡方程 定子绕组的电压平衡式和转子不动时转子绕组的电压平衡式分别为（与变压器类比解释各参量的意义）本讲稿第二十一页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院22第三节第三节 三相异步电机的等效电路三相异步电机的等效电路2、磁动势平衡方程 定子绕组磁动势 转子绕组磁动势 合成磁动势 磁动平衡式为本讲稿第二十二页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院23第三节第三节 三相异步电机的等效电路三相异步电机的等效电路3、绕组的归算 一般将转子方面的各物理量归算到定子方面。（1）电流的归算 根据归算前后

11、转子磁动势保持不变，即：式中 为电流变比。本讲稿第二十三页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院24第三节第三节 三相异步电机的等效电路三相异步电机的等效电路（2）电动势的归算 根据归算前后转子视在功率保持不变，即 式中 为电动势变比。本讲稿第二十四页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院25第三节第三节 三相异步电机的等效电路三相异步电机的等效电路（3）阻抗的归算 根据归算前后转子铜耗保持不变，即 式中 为阻抗变比。电阻变比也适用于转子电抗、阻抗的归算。本讲稿第二十五页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院26第三节第三节 三相异步电机的等效电路三相异步电

12、机的等效电路二、转子转动后的异步电机 1、转子转动后对转子各物理量的影响 从电路角度看，转子转动后转子频率的变化将影响转子电动 势和漏抗等参数的变化。转子电流的频率 转子电动势 转子漏抗 转子转动后转子回路电压平衡式 本讲稿第二十六页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院27第三节第三节 三相异步电机的等效电路三相异步电机的等效电路二、转子转动后的异步电机2、频率归算 由以上分析可知，转子转动后转子回路的参数频率为而定子回路参数的频率仍为 电路中频率应相同，所以进行频率归算：本讲稿第二十七页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院282.2.频率归算频率归算 本讲稿第二十

13、八页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院29第三节第三节 三相异步电机的等效电路三相异步电机的等效电路转动时的电路(频率归算前)转动时的电路(频率归算后)本讲稿第二十九页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院30第三节第三节 三相异步电机的等效电路三相异步电机的等效电路3、基本方程转子参数经频率归算后还应进行绕组归算，归算后异步电动机转子转动后的基本方程为本讲稿第三十页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院31第三节第三节 三相异步电机的等效电路三相异步电机的等效电路4、等效电路 根据上式可画出异步电机的 型等效电路本讲稿第三十一页，共一百一十五页2023

14、/1/4河海大学 电气学院32第三节第三节 三相异步电机的等效电路三相异步电机的等效电路4、向量图与接有纯电阻负载时的变压器向量图类似。异步电机的模拟电阻压降相当于变压器的次级侧电压，其余部分没什么区别。本讲稿第三十二页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院33第四节第四节 异步电机的参数异步电机的参数异步电机的参数异步电机的参数 基本方程式、等效电路图和向量图基本方程式、等效电路图和向量图分析交流电机普遍方法。通过等效电路可以算出电机的电流、功率、功率因数、效率以及转矩。本讲稿第三十三页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院34第四节第四节 异步电机的参数异步电机的参

15、数v两种参数励磁参数:决定于电机主磁路的饱和程度.是一种非线性参数.短路参数:基本上与电机的饱和程度无关,是一种线性参数.v测定方法：两种试验空载试验短路试验本讲稿第三十四页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院35一一 空载试验与励磁参数的确定空载试验与励磁参数的确定(一)空载试验:v在UN、fN下,轴上不带负载。v将电动机运转一段时间(30min)使其机械损耗达到稳定值,v然后调节电源电压从(1.101.20)UN开始,逐渐降低到可能达到的最低电压值(约0.3UN).v测量79点,每次记录端电压,空载电流,空载功率和转速.v根据记录数据,绘制电动机的空载特性曲线.本讲稿第三十五

16、页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院36一一 空载试验与励磁参数的确定空载试验与励磁参数的确定(二)机械损耗和铁耗的分离本讲稿第三十六页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院37一一 空载试验与励磁参数的确定空载试验与励磁参数的确定本讲稿第三十七页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院38二二 短路试验及短路参数之确定短路试验及短路参数之确定（1）短路试验:v短路指T形电路中的附加电阻 的状态.vn=0,因此必须在电动机堵转情况下进行.故短路试验也称为堵转试验.v试验方法一般从I1=1.2IN（或：U1=0.4UN）开始,逐步降低电压.到I1=0.3IN

17、 测量57点,每次记录端电压,定子短路电流和短路功率,测量定子绕组的电阻.根据记录数据,绘制异步电动机的短路特性I1s=f(U1),p1s=f(U1)本讲稿第三十八页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院39二二 短路试验及短路参数之确定短路试验及短路参数之确定v（2）短路参数的确定 (与变压器相同)v由于 励磁支路开路:v全部输入功率都变成定子铜耗与转子铜耗.本讲稿第三十九页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院40二、异步电机的等效电路及其简化二、异步电机的等效电路及其简化令根据T型等效电路，可写出如下两个方程式。联立求解得本讲稿第四十页，共一百一十五页2023/1

18、/4河海大学 电气学院41二、异步电机的等效电路及其简化二、异步电机的等效电路及其简化 和 都很复杂，式中 是一个复系数在异步电机中，略去 则复数系数变成实数，即本讲稿第四十一页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院42第四节第四节 异步电机的参数异步电机的参数 求转子电流的较准确近似等效电路求定子电流的较准确近似等效电路本讲稿第四十二页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院43第四节第四节 异步电机的参数异步电机的参数异步电机的简化等效电路（c=1）本讲稿第四十三页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院44第五节第五节 异步电机的功率平衡式和异步电机的功率

19、平衡式和 转矩平衡式转矩平衡式一、功率平衡式 本节将用有效电路来分析异步电动机的能量关系见右图输入电功率定子铜耗定子铁耗转子铜耗总的机械功率 异步电动机的各种损耗总的机械功率又称内功率。本讲稿第四十四页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院45第五节第五节 异步电机的功率平衡式和异步电机的功率平衡式和 转矩平衡式转矩平衡式异步电动机的功率流程图异步电动机总的功率式正常运转的时候转子铁芯中磁通的变化的频率很低，仅有13Hz,所以转子铁耗可以略去不计。本讲稿第四十五页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院46第五节第五节 异步电机的功率平衡式和异步电机的功率平衡式和 转矩平

20、衡式转矩平衡式两个重要关系两个重要关系：因为电磁功率：转子铜耗：机械功率：所以：又叫转差功率本讲稿第四十六页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院47第五节第五节 功率平衡式和转矩平衡式功率平衡式和转矩平衡式二、转矩平衡式旋转电机的机械功率：电机的转矩与它的机械角速度乘积.总机械功率除以转子角速度 得到转矩平衡式，即式中 ：为电动机轴上的输出机械转矩，即负载转矩；：为电动机轴上的总机械转矩:Tem，即电磁转矩；为电动机空载(制动)转矩；本讲稿第四十七页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院48第五节第五节 功率平衡式和转矩平衡式功率平衡式和转矩平衡式三、关于电磁转矩电磁

21、转矩与功率式中 或 为电机的同步角速度：注意：比较下式含义：具体例子详见书 例（9-1）本讲稿第四十八页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院49第六节第六节 异步电机的机械特性异步电机的机械特性 称为异步电动机的电磁转矩-转差率曲线，简称T-s曲线，又称为机械特性曲线，它是异步电动机最主要的特性。一、电磁转矩表达式 本讲稿第四十九页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院50第六节第六节 异步电机的机械特性异步电机的机械特性二、T-sT-s曲线曲线由上式可画出T-s曲线如右：该曲线是按电动机运行方式导出按照转差率划分电机有三种状态：1、T0，T与n方相同，为电动机电动机

22、状态。2、T0,nn0，T与n方向相反,制动转矩，为发电机发电机状态。3、T0,T与n方向相反，为制动制动状态。本讲稿第五十页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院51第六节第六节 异步电机的机械特性异步电机的机械特性v为什么异步电机起动电流大，起动转矩并不大？v可参书P157 图9-20本讲稿第五十一页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院52第六节第六节 异步电机的机械特性异步电机的机械特性二、最大转矩 1.临界转差率与最大转矩求最大转矩可用 ,由此求得产生最大转矩时的转差率 ：临界转差率，其中“”号，电动机取“+”号，发电机去“-”号。代入转矩表达式，求得最大转矩

23、为本讲稿第五十二页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院53第六节第六节 异步电机的机械特性异步电机的机械特性2.过载能力由此得到以下几点结论：由此得到以下几点结论：本讲稿第五十三页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院54第六节第六节 异步电机的机械特性异步电机的机械特性本讲稿第五十四页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院55第六节第六节 异步电机的机械特性异步电机的机械特性三、异步电机稳定运行范围电动机的稳定运行条件为对恒转矩负载，本讲稿第五十五页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院56第六节第六节 异步电机的机械特性异步电机的机械特性四

24、、电磁转矩简化计算公式（从略）1.对大型电机2.实用公式 本讲稿第五十六页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院57第七节第七节 异步电动机的工作特性异步电动机的工作特性异步电动机的工作特性定义：本讲稿第五十七页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院58第七节第七节 异步电动机的工作特性异步电动机的工作特性（1）转速特性：（2）定子电流特性：本讲稿第五十八页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院59第七节第七节 异步电动机的工作特性异步电动机的工作特性（3）功率因数特性(*)：本讲稿第五十九页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院60第七节第七节

25、 异步电动机的工作特性异步电动机的工作特性（4）电磁转矩特性：本讲稿第六十页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院61（5）效率特性：v v异步电动机的效率为v损耗：v vP2增加时，效率上升得很快；v当不变损耗=可变损耗时,效率达到最大值；v随后负载继续增加，可变损耗增加很快，效率就要降低。v电动机容量越大,效率就愈高.第七节第七节 异步电动机的工作特性异步电动机的工作特性本讲稿第六十一页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院62第十章第十章 三相异步电机的启动和调速三相异步电机的启动和调速 第一节第一节第一节第一节 起动电流和起动转矩起动电流和起动转矩起动电流和起动

26、转矩起动电流和起动转矩 第二节第二节第二节第二节 谐波转矩及其对起动的影响谐波转矩及其对起动的影响谐波转矩及其对起动的影响谐波转矩及其对起动的影响 第三节第三节第三节第三节 笼型异步电动机的起动笼型异步电动机的起动笼型异步电动机的起动笼型异步电动机的起动 第四节第四节第四节第四节 笼型异步电动机的调速笼型异步电动机的调速笼型异步电动机的调速笼型异步电动机的调速 第五节第五节第五节第五节 绕线转子异步电动机的起动和调速绕线转子异步电动机的起动和调速绕线转子异步电动机的起动和调速绕线转子异步电动机的起动和调速本讲稿第六十二页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院63第一节第一节 起动电

27、流和起动转矩起动电流和起动转矩定义：异步电动机的起动是指电机从静止状态加速到稳态转速的整个过程，它包括最初起动状态和加速过程。主要指标：起动电流和起动转矩希望：起动电流小、起动转矩大实际：起动电流大、起动转矩不大（不宜说起动转矩小）本讲稿第六十三页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院64第一节第一节 起动电流和起动转矩起动电流和起动转矩起动时 ，定子电流很大（额定电流的57倍）最初起动转子功率因数很小：所以转矩不大：本节内容：怎样尽可能使：起动电流小、起动转矩大本讲稿第六十四页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院65第二节第二节 谐波转矩及其对起动的影响谐波转矩及其

28、对起动的影响*异步电机的气隙中除了存在基波磁场之外，还有一系列谐波磁场，这些谐波磁场对电机有多方面的影响。一、异步电机的一、异步电机的高次空间谐波磁场高次空间谐波磁场产生的主要原因产生的主要原因1、绕组分布非正弦引起的谐波磁场 (1)实际磁势阶梯分布，含有谐波，其中5、7次较强 (2)高次谐波中，次较强，因其与基波绕组系统相同。谐波可写成与定子齿数有关的谐波，故常称为定子绕组齿谐波。本讲稿第六十五页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院66第二节第二节 谐波转矩及其对起动的影响谐波转矩及其对起动的影响*、定、转子齿槽存在引起磁导齿谐波定、转子铁芯的内圈和外圈上有齿槽存在，引起气隙磁

29、导不均匀，面对齿部磁导较大，面对槽口磁导较小，即使气隙磁动势按正弦分布，由于齿槽磁导变化也会引起谐波磁场，为与绕组谐波相区别，称由磁导变化引起的谐波为磁导齿谐波。本讲稿第六十六页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院67第二节第二节 谐波转矩及其对起动的影响谐波转矩及其对起动的影响*二、高次谐波磁场产生的谐波转矩及其二、高次谐波磁场产生的谐波转矩及其对起动的影响对起动的影响由高次谐波磁场所产生的谐波转矩，按性质可分为异步附加转距和同步附加转矩。、异步附加转矩v异步电机是由定子旋转磁场与由该磁场感应的转子电流所产生的转子磁场相互作用所产生的转矩，其中只有极对数相同的那些磁场才会产生异

30、步转矩。v 异步谷本讲稿第六十七页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院68第二节第二节 谐波转矩及其对起动的影响谐波转矩及其对起动的影响*、同步附加转矩v同步附加转矩是由独立电源的极对数相同的两个磁场，以相同转速且同方向旋转而产生的转矩。如果不是同步旋转，其平均转矩等于零。v 如：定、转子齿谐波独立，有可能形成同步附加转矩本讲稿第六十八页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院69第二节第二节 谐波转矩及其对起动的影响谐波转矩及其对起动的影响*三、削弱和消除附加谐波转矩的措施（）绕组采用分布和适当短距以减弱绕组谐波磁场，特别是对次谐波和次谐波。（）斜槽是削弱齿谐波作用的

31、一个有效方法。（）选择合理的定、转子槽配合，可消除或削弱齿谐波转矩。（）减少气隙磁导变化削弱磁导齿谐波，如定、转子采用半闭口槽，小电机转子用闭口槽等。（）增大气隙能有效地削弱高次谐波和齿谐波磁场，随之减少附加转矩，但是增大气隙使励磁电流增加，功率因数下降，一般不采用。本讲稿第六十九页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院70第三节第三节 笼型异步电动机的起动笼型异步电动机的起动一台异步电动机采用什么起动方法，需要看供电系统的容量、负载的性质以及用户对起动的要求而定。就负载情况而言，可归纳为以下三种典型情况：v重载起动，起动时有比较大的阻力距；v轻载或空载起动，起动时阻力距很小；v风

32、机类负载：负载起动时最初时阻力距很小，随转速上升，负载转矩几乎按转速平方上升。三种典型负载起动特性00.20.40.81.0sT1230.6本讲稿第七十页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院71第三节第三节 笼型异步电动机的起动笼型异步电动机的起动v一、直接起动v把全部电源电压直接加到电动机的定子绕组，也称全压起动。v主要问题：起动电流较大，造成电网电压下降，影响其它用电设备v一般规定，异步电动机的功率低于7.5kW时允许直接起动。如果功率大于7.5kW，而电源总容量较大，能符合下式要求者，电动机也允许直接起动v简单估算：S电机(0.20.3)S变压器,可以直接起动本讲稿第七十一

33、页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院72第三节第三节 笼型异步电动机的起动笼型异步电动机的起动v二、电阻减压或电抗减压起动v在电源端串入电阻、或电抗v串电阻：损耗增加v串电抗：起动功率因数更低本讲稿第七十二页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院73第三节第三节 笼型异步电动机的起动笼型异步电动机的起动三、自耦变压器自耦变压器起动起动v对自耦变压器（Tr）：设变比为k,则：本讲稿第七十三页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院74第三节第三节 笼型异步电动机的起动笼型异步电动机的起动v对电机：v直接起动时：电压U1，电流Ist，起动转矩为Tstv经Tr后

34、，电压：U2U1/k v加在电机上，电机电流正比减小，为v该电流再经Tr,其原方电路再降k倍，即为：v电机转矩正比电机上电压平方：本讲稿第七十四页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院75第三节第三节 笼型异步电动机的起动笼型异步电动机的起动v结论：v自耦变的变比为v电机电压为原来的v电机电流为原来的v电机从源吸取的电流为原来的本讲稿第七十五页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院76第三节第三节 笼型异步电动机的起动笼型异步电动机的起动四、星三角（YD）起动正常运行：D起动：Y v直接起动：电压U1，电流Ist，起动转矩为TstvY起动，电压：v电机电流正比减小，为v

35、线电流：即从电源吸取的电流：v电机转矩正比电机上电压平方：v所以，相当于变比为 的自耦变起动本讲稿第七十六页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院77五、五、深槽转子深槽转子异步电机起动异步电机起动 槽底比槽口股线的漏电抗大。导条中电流密度j的分布自上而下逐步地减小，如图b所示。电流大部分集中到导条的上部，这种现象称为电流的集肤效应。由于这一效应，从而增加了起动转矩与限制了起动电流第三节第三节 笼型异步电动机的起动笼型异步电动机的起动本讲稿第七十七页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院78v六、双笼转子异步电机起动第三节第三节 笼型异步电动机的起动笼型异步电动机的起动

36、本讲稿第七十八页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院79第四节第四节 笼型异步电动机的调速笼型异步电动机的调速异步电动机的转速根据负载的要求，人为地或自动地进行调节，称为调速。异步电动机的转速公式是因此，异步电动机的调速有以下几种方法：（1）改变供电电源的频率 ；（2）改变电动机的极对数 ；（3）改变转差率 ；改变转差率可以由改变外施电压、转子回路串电阻或电动势等。本讲稿第七十九页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院80第四节第四节 笼型异步电动机的调速笼型异步电动机的调速一、变频调速改变电源频率，改变同步转速，使转速变化。特点特点：v调速范围宽、精度高、效率较高，

37、且能无极调速；v但是需要专用的变频电源，应用上受到一定限制。v发展最快。1.变频调速的基本要求主磁通 保持不变，因为 增大将引起磁路过饱和，励磁电流大大增加，减小将使最大转矩、过载能力下降。如略去异步电动机定子阻抗压降，则本讲稿第八十页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院81第四节第四节 笼型异步电动机的调速笼型异步电动机的调速 为要使保持 不变，随频率变化，电动势也将随之按正比例变化，即 恒磁通变频调速机械特性本讲稿第八十一页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院82第四节第四节 笼型异步电动机的调速笼型异步电动机的调速对于恒功率调速，就是调频后保持输出功率不变，即

38、 即于是定子的端电压大小与频率之间的关系为 即这种调速方法，最大转矩将随频率上升而下降。本讲稿第八十二页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院83第四节第四节 笼型异步电动机的调速笼型异步电动机的调速2.变频器的基本构成整流器逆变器控制电路中间直流环节M控制指令运行指令ACDCACAC3变频器的基本构成本讲稿第八十三页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院84第四节第四节 笼型异步电动机的调速笼型异步电动机的调速二、变极调速 电源频率保持不变、改变定子绕组的极对数，也可能改变同步转速，从而改变转子转速。变极电机定子绕组的绕制方法有：v双绕组变极；v单绕组变极。本讲稿第八

39、十四页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院85第四节第四节 笼型异步电动机的调速笼型异步电动机的调速三、改变外施电压调速 调压调速是一种比较简单的调速方法，控制电路价格较低。但是低速时转子铜耗较大，效率较低。本讲稿第八十五页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院86第五节第五节 绕线转子异步电动机的绕线转子异步电动机的 起动和调速起动和调速笼型转子异步电动机：v转子结构简单、成本低、运行可靠，v但是其转子参数很难调整，v为了改善起动特性和调速特性，大容量的异步电动机可采用绕线转子异步电动机。本讲稿第八十六页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院87第五节第

40、五节 绕线转子异步电动机的绕线转子异步电动机的 起动和调速起动和调速一、绕线转子异步电动机的起动v如果既要限制起动电流，又要较大的起动转矩v增大起动时的转子电阻可以大大改善起动性能，v绕线转子电动机起动时转子绕组通过集电环和电刷与外接起动变阻器相连接。本讲稿第八十七页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院88第五节第五节 绕线转子异步电动机的绕线转子异步电动机的 起动和调速起动和调速 起动变阻器的取值：v并非越大越好，应取一个合理的数值。v根据异步电动机的机械特性，当 时，起动转矩等于最大转矩，设 为起动变阻器的电阻值，则 本讲稿第八十八页，共一百一十五页2023/1/4河海大学

41、电气学院89第五节第五节 绕线转子异步电动机的绕线转子异步电动机的 起动和调速起动和调速 频敏电阻（略）频敏电阻（略）本讲稿第八十九页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院90第五节第五节 绕线转子异步电动机的绕线转子异步电动机的 起动和调速起动和调速二、绕线转子异步电动机的调速 1.在转子回路中接入调速电阻转子回路中接入调速阻，增大转子的转差率，转速下降。曲线1是固有机械特性曲线2、3是接入附加电阻（R串3R串2）曲线4是恒转矩的负载特性转速分别为：n1、n2、n3显然：n3n21,这种运行状态为反接制动。二、正接反转制动 正接反转制动是指定子接线保持原接法不变，如转子在外力推动下迫使反向旋转，这时电磁转矩是一制动转矩。这种制动的方法主要用于绕线转子电机作起重用。本讲稿第一百一十四页，共一百一十五页2023/1/4河海大学 电气学院115第四节第四节 异步电机的制动运行异步电机的制动运行三、能耗制动 能耗制动是在电机断电后，立即在定子两相绕组通入直流励磁电流，产生制动转矩，使电机迅速停转。四、回馈制动 回馈制动通常用以限制电机转速，当转子转速超过同步转速，则电磁转矩变为制动转矩，电机由原来电动机状态变为发电机状态，故又称发电机制动。本讲稿第一百一十五页，共一百一十五页