【正文】 考慮電動勢與電流的相位差時，電流方向同電動勢方向。 （ 5）額定轉(zhuǎn)速 n 指電動機定子加額定頻率的額定電壓，且軸端輸出額定功率時電機的轉(zhuǎn)速，單位為 r/min 。 淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系 N?cos二、異步電動機的額定值 ： 異步電動機的額定值包含下列內(nèi)容： （ 1）額定功率 PN 指電動機在額定運行時軸上輸出的機械功率，單位是kw。 ? JPZ系列是旁磁式制動異步電動機。 ? JSL2 和 JRL2系列是中型立式水泵用的三相異步電動機，其中 JSL2 是鼠籠式，JRL2是繞線式。 JQ2 是防護式和 JQO2是封閉式的。 ? Y系列為小型鼠籠全封閉自冷式三相異步電動機。 淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系 三相異步電動機的銘牌上標(biāo)明電機的型號、額定數(shù)據(jù)等。 淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系 2）繞線型轉(zhuǎn)子：繞線型轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)嵌放有用絕緣導(dǎo)線組成的三相繞組，一般都聯(lián)接成 Y形。在轉(zhuǎn)子的每個槽里放上一根導(dǎo)體，在鐵心的兩端用端環(huán)連接起來，形成一個短路的繞組。 轉(zhuǎn)子鐵心 ：是電動機磁路的一部分，它用 鋼片疊壓而成。 定子繞組 ： 高壓大、中型容量的異步電動機定子繞組常采用 Y接，只有三根引出線，如圖 (a)所示。如果是端蓋軸承電機，還要支撐電機的轉(zhuǎn)子部分。 定子鐵心 ：是電動機磁路的一部分，裝在機座里。 此外，根據(jù)電機定子繞組上所加電壓的大小，又有高壓異步電動機、低壓異步電動機之分。異步電動機運行時，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。淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系 第五章 異步電動機 異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理 異步電動機的運行分析 三相異步電動機的機械特性 三相異步電動機參數(shù)的測定 三相異步電動機的工作特性 單相異步電動機 三相異步電動機的起動、制動與調(diào)速 淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系 異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理 異步電動機的主要用途和分類 一、異步電機主要用作電動機，去拖動各種生產(chǎn)機械。 二、異步電動機的種類很多，從不同角度看，有不同的分類法： （ 1）按定子相數(shù)分有 ① 單相異步電動機；② 兩相異步電動機； ③ 三相異步電動機。從其它角度看，還有高起動轉(zhuǎn)矩異步電機、高轉(zhuǎn)差率異步電機、高轉(zhuǎn)速異步電機等等。為了降低定子鐵心里的鐵損耗，定子鐵心用用 的硅鋼片疊壓而成的，在硅鋼片的兩面還應(yīng)途上絕緣漆。因此，機座應(yīng)有足夠的機械強度和剛度。對中、小容量低壓異步電動機，通常把定子三相繞組的六根出線頭都引出來，根據(jù)需要可接成 Y形或△形，如圖 (b)所示。鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上，整個轉(zhuǎn)子的外表呈圓柱形。如果把轉(zhuǎn)子鐵心拿掉，則可看出，剩下來的繞組形狀像個松鼠籠子，如圖（ a) 所示，因此又叫鼠籠轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子繞組的三條引線分別接到三個滑環(huán)上，用一套電刷裝置引出來，如圖所示。 一、異步電動機的型號 ： 電機產(chǎn)品的型號一般采用大寫印刷體的漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組成。用于金屬切削機床、通用機械、礦山機械、農(nóng)業(yè)機械等。 ? JS系列是中型防護式三相鼠籠異步電動機。 JZ2 和 JZL2系列是起重和冶金用的三相異步電動機， JZ2是鼠籠式， JZL2是繞線式。 ? JZZ系列是錐形轉(zhuǎn)子制動異步電動機。 （ 2）額定電壓 UN 指額定運行狀態(tài)下加在定子繞組上的線電壓，單位為V。 （ 6）額定功率因數(shù) 指電動機定子加額定負(fù)載時，定子邊的功率因數(shù)。這樣，導(dǎo)條就在磁場中受力 f，用左手定則確定受力方向，如圖所示。 轉(zhuǎn)子未轉(zhuǎn)動時， 。電機的轉(zhuǎn)速為： 1)1( nsn ?? 額定運行時，轉(zhuǎn)差率一般在 ~，即電機轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速?？梢姡呻娏鳟a(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的磁動勢的特點是： 1）幅值： 2）轉(zhuǎn)向：逆時針轉(zhuǎn)向。 主磁通和漏磁通： 主磁通 ：同時交鏈定子、轉(zhuǎn)子、氣隙構(gòu)成閉和回路的磁通，氣隙里每極主磁通量用 Φ1 表示； 漏磁通 ：只交鏈定子繞組就形成閉合回路，用 表示 。（不考慮磁滯、渦流的影響） ?B? ?B??B?lB ??? ?21?三、感應(yīng)電動勢 : 旋轉(zhuǎn)磁場同時切割定轉(zhuǎn)子繞組 ,在定、轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)將會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E E2。 OI? ?I?OI? OF? ?B??I? OI? OF?五、電壓方程式： 從前面的圖中，我們可以得到相應(yīng)的電動勢平衡方程式，但是在這里需要注意的一點是：定子繞組的漏磁通在定子繞組內(nèi)也會產(chǎn)生一個電動勢，我們稱之為定子漏電動勢，用 表示， 所以，電壓方程式為： ?1E? ?? 101 xIjE ?? ???11011 ERIEU ???? ???? ?10101 xIjRIE ??? ???? )( 1101 ?jxRIE ???? ??101 ZIE ?? ??? 式中 Z1=R1+j 為定子一相繞組的漏阻抗。 三相異步電動機轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時的電磁關(guān)系 在三相對稱的轉(zhuǎn)子繞組里流過三相對稱電流 時，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子空間旋轉(zhuǎn)磁動勢 的特點： 1）幅值： 2）轉(zhuǎn)向：假設(shè)氣隙旋轉(zhuǎn)磁密是逆時針方向旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生的電動勢及電流的相序就應(yīng)為 A2— B2— C2。 既然它們是同步旋轉(zhuǎn)，又作用在同一個磁路上，把它們按向量的關(guān)系加起來，得到合成的磁動勢仍用 表示。在異步電動機中，氣隙里主磁通的卻是旋轉(zhuǎn)的，它對應(yīng)的磁密波沿氣隙圓周方向是正弦分布的，以同步轉(zhuǎn)速相對于定子旋轉(zhuǎn)， 表示氣隙里每極的磁通量。 根據(jù)定、轉(zhuǎn)子磁動勢合成關(guān)系，有： 或改寫成： 2?12 ff ? 2?021 FFF ??? ?? 可見，當(dāng)轉(zhuǎn)子側(cè)電流不為零時，它也會產(chǎn)生一個磁動勢，而此時定子側(cè)的磁動勢此時變成了 ，這就可以認(rèn)為定子旋轉(zhuǎn)磁動勢里包含著兩個分量：一個分量是大小等于 ，而方向與 相反，用 表示，它的作用是抵消轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢對主磁通的影響；另一個分量就是勵磁磁動勢 。 1N 1Nk 但是關(guān)鍵的一點是：要保證轉(zhuǎn)子側(cè)在折算前后對整個磁場的影響不能發(fā)生改變，即折算前后轉(zhuǎn)子的總視在功率、有功功率、轉(zhuǎn)子的銅耗和漏磁場儲能均保持不變。 經(jīng)過折算，從表面上看，好像定、轉(zhuǎn)子之間真的在電路上有了聯(lián)系。 淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系 四、基本方程式、等值電路和相量圖： 整理可得 基本方程式 為： )( 11111 ?jxrIEU ???? ???)(01 mm jxrIE ??? ??021222221)(IIIxjrIEEE???????????????????由此可畫出其 等值電路、相量圖 為： 淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系 三相異步電動機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的電磁關(guān)系 一、轉(zhuǎn)差率 ： 當(dāng)轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速 開始旋轉(zhuǎn)時，氣隙磁場不再以同步轉(zhuǎn)速 切割轉(zhuǎn)子繞組，同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之間有一個同方向的相對運動，即此時的氣隙磁場是以一個 切割轉(zhuǎn)子繞組： n 1nnn ?111nnns ??s是一個沒有量綱的數(shù)，它的大小也能反映電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。 定子磁動勢 ： 同前 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢 ： （ 1） 幅值 ： 1F?2F?sN IpkNF2222 22423?? （ 2） 轉(zhuǎn)向 ：由于現(xiàn)在的氣隙磁場在切割轉(zhuǎn)子繞組時僅是切割速度發(fā)生了變化，而它的旋轉(zhuǎn)方向并沒有發(fā)生改變，所以此時是以 的速度沿逆時針方向切割轉(zhuǎn)子繞組，因此產(chǎn)生電流的相序仍然是 ， 由轉(zhuǎn)子電流入產(chǎn)生的三相合成旋轉(zhuǎn)磁動勢的轉(zhuǎn)向，相對于轉(zhuǎn)子繞組而言，仍為逆時針方向旋轉(zhuǎn)。 （ 3） 轉(zhuǎn)速 ：相對與定子繞組而言，定子磁動勢 的轉(zhuǎn)為 ，而轉(zhuǎn)子我們分開看，首先轉(zhuǎn)子磁動勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為 ，而轉(zhuǎn)子本身又是以轉(zhuǎn)速 n 旋轉(zhuǎn)，為此站在定子上看轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢的轉(zhuǎn)速則為 于是，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢相對于定子繞組的轉(zhuǎn)速為： 1F? 1n2nnn ?2nsnnn ??? 121111 nnnnnn ????0F?021 FFF ??? ?? 可見，轉(zhuǎn)子磁動勢和定子磁動勢的轉(zhuǎn)速在空間總是等于同步轉(zhuǎn)速，始終保持相對靜止，即 定、轉(zhuǎn)子磁勢之間沒有相對運動！所以，感應(yīng)電機在任何異步轉(zhuǎn)速下均能產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩，并實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。 sR2 而把上式得到的電阻的形式再進行變形，分解成 ， 很明顯和轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時相比，轉(zhuǎn)子側(cè)多了一個電阻。 rssrsr ??? 此時，轉(zhuǎn)子電路雖然經(jīng)過這種變換，但是從定子邊看轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢并沒有發(fā)現(xiàn)任何不同，兩個情況下產(chǎn)生的磁通勢的幅值大小是完全一樣的，這就是轉(zhuǎn)子電路的頻率折算，即：把轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時實際頻率為f2的電路，變成了轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)、頻率為 f1的電路。 2)1( rs s?2r?2I?? 異步電動機空載時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率 s很小， /s趨于 ∞ ，電流 可認(rèn)為等于零 ,這時定子電流就是勵磁電流 ,電動機的功率因數(shù)很低。但是，當(dāng)異步電動機剛起動時，轉(zhuǎn)速 n＝ 0（ s=1），這時定子電壓全部降落在定、轉(zhuǎn)子的漏阻抗上，已知定、轉(zhuǎn)子漏阻抗 ，這樣，定、轉(zhuǎn)子漏阻抗上的電壓降近似為定子電壓一半左右。 淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系 三相異步電動機的機械特性 三相異步電動機的機械特性是指在定子電壓、頻率和參數(shù)固定的條件下，電磁轉(zhuǎn)矩 T 與轉(zhuǎn)速 （或轉(zhuǎn)差率 ）之間的函數(shù)關(guān)系。 二、固有機械特性 : 固有機械特性曲線 : 固有機械特性曲線 從圖上可以看出相異步電動機固有機械特性不是一條直線，它具有以下特點： （ 1）在 0≤S≤1，即 n 1＜ n≤0 的范圍內(nèi)，特性在第 Ⅰ 象限，電磁轉(zhuǎn)矩 T 和轉(zhuǎn)速 n 都為正，從正方向規(guī)定判斷， T 與 n 同方向。A點， n = n 1 ， T =0,為理想空載運行點； C點是電磁轉(zhuǎn)矩最大點， D點 n =0，轉(zhuǎn)矩為 TS，為起動點（見圖 ）。 起動轉(zhuǎn)矩： 對應(yīng) n =0， S =1的電磁轉(zhuǎn)矩，用 Ts 表示。 TKNsT TTK ?TK淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系 三、人為機械特性： 從機械特性表達(dá)式上可以看出：可以通過改變一些參數(shù)使得特性曲線更滿足用戶的需要 ,這樣就得到了異步電動機的人為機械特性曲線。從表達(dá)式上可以看出 ,最大電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子每相電阻值無關(guān)，即轉(zhuǎn)子串入電阻后， Tm 不變。 若用額定工作點的 和 ，將其代入上式可得： Ns NTNmmNssss ??21? )1(2 ??? ??Nm ss故有： 淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系 異步電動機的工作特性是指 ， 時電動機的轉(zhuǎn)速 n、定子電流 ,功率因數(shù) ， 電磁轉(zhuǎn)矩 T、效率 η 等與輸出功率 P2的關(guān)系。因此，隨著 P2 的增加，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 下降，轉(zhuǎn)差率 s 增大。 電動機空載時， ，隨著負(fù)載增加， 增大，由于機械角速度 Ω變化不大，電磁轉(zhuǎn)矩 T 隨 的變化近似地為一條直線。如果負(fù)載繼續(xù)增大，效率反而要降低。記錄定子繞組加的端電壓、定子電流 和定子輸入功率 。即： 22211113,kkkkkkKkrzxIPrIUz???? ?? 2121 , xxxrrr kk ??????221k