【正文】 SE2SI2三相異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 n 接近于同步轉(zhuǎn)速 。 三、定子側(cè)功率因數(shù) ： )(c o s 21 Pf??空載時(shí)定子側(cè)的功率因數(shù)很低，不超過(guò) ，接近額定負(fù)載時(shí)，定子電流中的有功電流增加，使功率因數(shù)提高，接近額定負(fù)載時(shí)，功率因數(shù)接近于 1；但是如果進(jìn)一步增大負(fù)載，由于轉(zhuǎn)差率的增大，使功率因數(shù)角增大，則功率因數(shù)減小。對(duì)中、小型異步電動(dòng)機(jī)，大約 時(shí)，效率最高。記錄定子繞組加的端電壓、定子電流 和定子輸入功率 。 ,mm xR試驗(yàn)過(guò)程 ：轉(zhuǎn)軸上不加任何負(fù)載，即電動(dòng)機(jī)處于空載運(yùn)行，把定子繞組接到額定頻率的三相對(duì)稱電源上，當(dāng)電源電壓為額定值時(shí)，讓電動(dòng)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間，使其機(jī)械損耗達(dá)到穩(wěn)定值。 NU定子加額定電壓時(shí)，根據(jù)空載試驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù) 和 ，可以算出 : 0I 0P2000010 3, IpPRIUz m???20200 Rzx ??10 xxx m ??10 RRR m ?? 空載實(shí)驗(yàn) 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 在額定電壓下直接起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)，由于最初起動(dòng)瞬間主磁通約減少到額定值的一半，功率因數(shù) cos 很低， 起動(dòng)電流相當(dāng)大而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大 。 第①種情況下需要減小起動(dòng)電流，第②種情況下需要加大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 總之，起動(dòng)必須滿足的條件是： 起動(dòng)電流要足夠??；起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要足夠大。 然而，定子串電抗器起動(dòng)，降低了起動(dòng)電流，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低得更多。 起動(dòng)電流關(guān)系 : Y △ 降壓起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低。適用于不需頻繁起動(dòng)的大容量電動(dòng)機(jī)。 頻敏變阻器靜止無(wú)觸點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，大大提高了轉(zhuǎn)子回路功率因數(shù)，既限制了起動(dòng)電流，又提高了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，應(yīng)用較為廣泛。 為了有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、使起動(dòng)過(guò)程平滑，應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路中串入多級(jí)對(duì)稱電阻，并隨著轉(zhuǎn)速的升高，逐漸切除起動(dòng)電阻。 二、繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速 ： 繞線式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路串接對(duì)稱電阻時(shí)的機(jī)械特性如圖。 轉(zhuǎn)子回路串電阻是屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法 3322221122sRRsRRsRRsR SSSN??????式中 s s s3別是轉(zhuǎn)子串入不同的電阻后的轉(zhuǎn)差率。單繞組三速電機(jī)繞組接法已經(jīng)相當(dāng)復(fù)雜，故變極調(diào)速不適宜超過(guò)三種速度。 mdpkNfEU ??? 11111 ⑴ 保持 =常數(shù) ： （ 這種方法為恒磁通控制方式） 11fE? ?? ?sRxsREfpnsRIPT M 2222222112221 236023 ??????????????????????? ??????????從基頻向下變頻調(diào)速： 為避免電機(jī)磁路過(guò)飽和，在降低電源頻率時(shí)，必須同時(shí)降低電源電壓。 由于頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié)，因此變頻調(diào)速為 無(wú)級(jí)調(diào)速，平滑性好 。 由機(jī)械特性可見，隨著 f1的降低， Tm 減小。 mT mS從基頻向上變頻調(diào)速 ： 2121121 12321fXXfpU ???? ）（?1212 1fXX Rs m ?????⑤ 頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié)，變頻調(diào)速為無(wú)級(jí)調(diào)速。 串級(jí)調(diào)速的基本原理： 前述的雙饋調(diào)速要求加在電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的電壓頻率與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)同頻率。 單相異步電動(dòng)機(jī) 一、結(jié)構(gòu) ： 定子為單相繞組（起動(dòng)和工作繞組）；轉(zhuǎn)子為鼠籠式。 由于反向轉(zhuǎn)矩的作用，合成轉(zhuǎn)矩減小，過(guò)載能力低。 一、能耗制動(dòng)： 三相異步電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)速為 n ,如果突然切斷三相交流電源，同時(shí)把直流電通入它的定子繞組，結(jié)果，電源切換后的瞬間，三相異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)形成了一個(gè)不旋轉(zhuǎn)的空間固定磁動(dòng)勢(shì)，它相對(duì)于旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子來(lái)說(shuō)變成了一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì) ,旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針，轉(zhuǎn)速大小為 n 。系統(tǒng)原來(lái)貯存的動(dòng)能主要被電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為電能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，故稱之為 能耗制動(dòng) 。 LT?LT 如果電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小的反抗性恒轉(zhuǎn)矩或拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行，如果進(jìn)行反接制動(dòng)停車，則必須在降速到 n ＝ 0時(shí)切斷電源并停車，否則電動(dòng)機(jī)將會(huì)反向起動(dòng)。如果所串的電阻超過(guò)某一數(shù)值則會(huì)使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，稱之為倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。 正向回饋制動(dòng)運(yùn)行 ：通過(guò)將一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能并回饋回電源的現(xiàn)象。 反向回饋制動(dòng)運(yùn)行： 當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，電源為負(fù)相序（ A、 C、 B）時(shí)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于第 IV象限，如圖中的 B點(diǎn)，電磁轉(zhuǎn)矩 T＞ 0，轉(zhuǎn)速 n＜ 0,稱為反向回饋制動(dòng)運(yùn)行。從節(jié)能的觀點(diǎn)看問(wèn)題，反向回饋制動(dòng)下放重物比能耗制動(dòng)下放重物要好。若負(fù)載大小不變，轉(zhuǎn)子回路串入電阻后，轉(zhuǎn)速絕對(duì)值加大，如圖中的 C點(diǎn)；串入電阻越大，轉(zhuǎn)速絕對(duì)值越高。 整個(gè)回饋制動(dòng)過(guò)程中，始終有 n＞ ， 轉(zhuǎn)差率 1n011 ??? n nns 轉(zhuǎn)子邊送過(guò)來(lái)的電磁功率，除了定子繞組上銅耗外，其余的回饋 給電源了。但是 倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)負(fù)載向電動(dòng)機(jī)送入的機(jī)械功率是靠著負(fù)載貯存的位能的減少，是位能性負(fù)載倒過(guò)來(lái)拉著電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn) 。一些頻繁正、反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械，為了迅速改變轉(zhuǎn)向，提高生產(chǎn)率，經(jīng)常采用反接制動(dòng)停車接著反向起動(dòng)的方法。反接制動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)電源相序?yàn)樨?fù)序，（ b）圖為拖動(dòng)反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載， 反接制動(dòng)的同時(shí)轉(zhuǎn)子回路串入較大電阻時(shí)的反接制動(dòng)機(jī)械特性。 顯然 T與 n反方向，電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)， T為制動(dòng)性的阻轉(zhuǎn)矩。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ：凸極定子，工作繞組為集中繞組，極靴表面開槽，小極部分罩 — 短路環(huán)（即為罩極繞組）； 工作特點(diǎn) ：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩很小，只適用于小型風(fēng)扇、電動(dòng)模具及電唱機(jī)中，容量一般在 30～ 40瓦以下； 轉(zhuǎn)向 ：由未罩部分轉(zhuǎn)向被罩部分。 設(shè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 n ，則對(duì)正、反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而言，轉(zhuǎn)差率 s+及 s 為： sn nns ????11 snnns ??????? 211三、單相異步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) ： 轉(zhuǎn)子 靜止時(shí)，合成轉(zhuǎn)矩為 0，即單相異步電動(dòng)機(jī)無(wú)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 通過(guò)改變逆變角的大小，就能改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率 S。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，繞線式異步電動(dòng)機(jī)組成的雙饋調(diào)速系統(tǒng)，得到了許多人的重視。 升高電源電壓是不允許的，因此升高頻率向上調(diào)速時(shí)，只能保持電壓為 UN 不變，頻率越高，磁通 Φ m 越低，是一種降低磁通升速的方法，類似他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)弱磁升速情況。 恒磁通變頻調(diào)速是屬于為 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式 ?？梢?，在這種調(diào)速方式下，最大轉(zhuǎn)矩為常數(shù)，并且不同頻率的各條機(jī)械特性是平行的，硬度相同。 四、變 頻 調(diào) 速 改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)電源頻率，可以改變旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的同步轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)速的目的。 22 c o s ?ICT mT ??注意： 調(diào)速過(guò)程轉(zhuǎn)子電流維持在額定值，即 222222)( XsRREIs ???222222)( XsREINN??NII 22 ?因 因此 常數(shù)?2c o s ?２Ｐ＝４ Ａ １ Ｘ１ Ａ ２ Ｘ ２ Ｎ Ｓ Ｎ Ｓ Ｓ ２Ｐ＝２ Ｎ Ｓ 結(jié)論： 此種變極連接方法適用于恒功率負(fù)載變極調(diào)速。當(dāng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻的增大而減小。 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為 ： )1(60)1( 11 spfsnn ????（ 1） 改變轉(zhuǎn)差率 s調(diào)速 ，包括降低電源電壓、繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻等方法； （ 3）改變電機(jī)供電電源頻率。起動(dòng)時(shí)串入全部電阻，隨著轉(zhuǎn)速上升逐級(jí)切除所串電阻。 頻敏變阻器是利用鐵心渦流損耗隨頻率變化而變化的原理改變起動(dòng)電阻的。 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩關(guān)系 : 31??SsII31??SsTT特點(diǎn)： 3. 自耦變壓器降壓起動(dòng) 優(yōu)點(diǎn)： 自耦變壓器起動(dòng)不受電動(dòng)機(jī)繞組連接的影響，可以根據(jù)需要選擇分接頭，比較靈活。 Y一 ? 起動(dòng)： 適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組為三角形接線的電動(dòng)機(jī)。顯然此時(shí)的電抗器起到了分壓的作用。 ?? ??????? RRUIIss])()[(232212211221??? ???????RRfRpUTs所以，降低起動(dòng)電流的方法有：①降低電源電壓；②加大定子邊電抗或電阻；③加大轉(zhuǎn)子邊電阻或電抗。 2?? ? NNIs IIKI 7~4??Ns TT )~(? 一般地說(shuō)， 容量在 以下的小容量鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)都可直接起動(dòng)。記錄電動(dòng)機(jī)的端電壓、空載電流、空載功率 P。根據(jù)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，畫出異步電動(dòng)機(jī)的短路特性 、 NUU ?KI1 KP11R)( 11 UfI K ? )( 11 UfP K ? 根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)，可以算出短路阻抗、短路電阻和短路電抗。一般來(lái)說(shuō)，電動(dòng)機(jī)的容量越大，效率越高。 20 TTT ???? 22 TP ??? 20 PTT0TT?2P2P ?????? pP pPP 212 1?)( 2Pf?? 空載時(shí)， = 0， ＝ 0，隨著輸出功率的增加，效率也增加。因此，隨著 P2 的增加，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 下降，轉(zhuǎn)差率 s 增大。方法是： NmmNmssssk ??21 故有： ssssTTmmm?? 2Nmm TkT ?NNNN nPTT 95502 ??11 n nnS NN ??)1( 2 ??? mmNm kkss以上為已知額定工作點(diǎn)的計(jì)算公式 因三相異步電動(dòng)機(jī)在額定范圍運(yùn)行時(shí) ,它的轉(zhuǎn)差率很小 ,即有 ssTTmm2?則有 Nmm sks 2? 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性 異步電動(dòng)機(jī)的工作特性是指 ， 時(shí)電動(dòng)機(jī)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。 ? ?2212211221)()(23xxRRfRpUTs ????????繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)滑環(huán)，可以把三相對(duì)稱電阻串入轉(zhuǎn)子回路而后三相再短路。 對(duì)應(yīng) n =0， S =1的電磁轉(zhuǎn)矩，用 可見， TS 與電壓平方成正比，而且轉(zhuǎn)子電阻在一定范圍內(nèi)越大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大，漏電抗越大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越小。 過(guò)載能力 (最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) )： 最大電磁轉(zhuǎn)矩與額定電磁轉(zhuǎn)矩的比值，或稱最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，用 km表示。 （ 2）在 S＜ 0范圍內(nèi)， n＞ n 1 ，特性在第Ⅱ 象限，電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)值，是制動(dòng)性轉(zhuǎn)矩，電磁功率也是負(fù)值，是 發(fā)電狀態(tài) ，機(jī)械特性在 S＜ 0 和 S＞ 0 兩個(gè)范圍內(nèi)近似對(duì)稱。 三、電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式：