【文章內(nèi)容簡介】 不存在機械摩擦損耗，也基本上不存在氣隙。所以三相異步電動機的空載電流比變壓器的空載電流大的多。在大、中型容量的異步電動機中，I0占額定電流的10%～35%；在小容量的電動機中，則占35%～50%，甚至60%。因此空載時，異步電動機的漏抗壓降占額定電壓的2%～5%，%。二、三相異步電動機的負(fù)載運行 三相異步電動機的負(fù)載運行時，由于負(fù)載轉(zhuǎn)距的影響，實際轉(zhuǎn)速低于理想同步轉(zhuǎn)速，若負(fù)載轉(zhuǎn)距不變，電機穩(wěn)定運行時個物理量的關(guān)系如下：（一）、轉(zhuǎn)子繞組的各電磁量：；正常運行時，；：；：忽略集膚效應(yīng)，認(rèn)為不變不變； ；：正常運行時，轉(zhuǎn)子端電壓U2=0， ；有效值：；結(jié)論：轉(zhuǎn)子電流I2隨S的增加而增加。：結(jié)論：轉(zhuǎn)子功率因數(shù)隨S的增加而減小。：相對轉(zhuǎn)子速度：相對定子速度：結(jié)論：與相對靜止。（二）、磁動勢平衡方程：：**定性分析方程的物理意義：（三）、電動勢平衡方程： ，但由于氣隙的存在，比變壓器的小。第 118 課時課題:三相異步電動機的工作特性與電磁轉(zhuǎn)矩特性教學(xué)目的和要求: 了解三相異步電動機的工作特性，掌握三相異步電動機工作特性中的功率因數(shù)特性、效率特性與電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式。重點與難點:重點與難點是定性分析工作特性中的功率因數(shù)特性、效率特性與電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式。教學(xué)方法:繪圖說明，簡單推正，結(jié)論分析。預(yù)復(fù)習(xí)任務(wù): 電動機效率的計算與電磁轉(zhuǎn)矩的計算。一、三相異步電動機的工作特性工作特性指：額定電壓和額定頻率下，的關(guān)系。它可以由電機參數(shù)計算出來也可以試驗測試出來。1． 轉(zhuǎn)差率特性 空載時，P2=0, I2≈0, ≈0 , , s≈0, n≈n1負(fù)載時，負(fù)載電流增加， 所以 一般s(～) n=(1s)n1=(～ ) n1, n=f(p2)是一條下降曲線。2． 效率特性 空載時，P2=0, =0負(fù)載時，負(fù)載小損耗增加緩慢，效率快速上升，直到不變損耗=可變損耗，效率達(dá)到最大。，負(fù)載繼續(xù)增加，兩個銅耗增加很快，使效率下降。 異步電動機效率70%，效率通常在（1/4 ～3/4）PN時達(dá)到最大。3． 功率因數(shù)特性 空載時，定子電流基本上是勵磁電流，它是無功電流，所以空載功率因數(shù)非常低。負(fù)載時，隨著輸出功率增加，定子電流有功分量加大，在額定負(fù)載左右達(dá)到最大值。超過額定負(fù)載后，轉(zhuǎn)差變大，4． 轉(zhuǎn)矩特性 因為轉(zhuǎn)速變化很小。5． 定子電流特性 空載時，P2=0, I2≈0, 負(fù)載時，負(fù)載電流增加， 定子電流增加。 I1 T2 η S P2 異步電動機工作特性圖二、三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)距特性（一）、物理表達(dá)式物理表達(dá)式描述了電磁轉(zhuǎn)矩與磁通、轉(zhuǎn)子有功電流的關(guān)系，即式中， 稱為異步電動機轉(zhuǎn)矩常數(shù)(二)、 參數(shù)表達(dá)式參數(shù)表達(dá)式描述了電磁轉(zhuǎn)矩與參數(shù)的的關(guān)系，即 因為： 所以 得上式討論 曲線,即轉(zhuǎn)矩特性：其他參數(shù)一定， 分析：異步電動機轉(zhuǎn)差率s在0～1之間，但實際上s在0～sm（臨界轉(zhuǎn)差率）時， 穩(wěn)定；s在1～sm之間，不穩(wěn)定；，s=sm，處于臨界狀態(tài)。 電磁制動狀態(tài) 電動機狀態(tài) 發(fā)電機狀態(tài) Tem TN Tmax Tst +∞ S=1 Sm SN 0 ∞ Tmax 轉(zhuǎn)矩特性三個特征轉(zhuǎn)矩①額定轉(zhuǎn)矩TN：額定負(fù)載時 **注：的單位為kW。②最大電磁轉(zhuǎn)矩Tmax： 特點：⑴Tmax與成正比；而Sm與無關(guān)；⑵Tmax與轉(zhuǎn)子電阻無關(guān)；而Sm與轉(zhuǎn)子電阻有關(guān)；⑶f1一定時，越大， Tmax越小。⑷過載能力（或最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)） ～，越大，過載能力越強。③起動轉(zhuǎn)矩Tst n=0, S=1，得 當(dāng)轉(zhuǎn)子回路電阻為：時，起動轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大電磁轉(zhuǎn)矩。 起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)：，↑，↑，起動能力強。 JO2：～；Y：～；特殊電機：。（1）電源電壓、頻率一定時，認(rèn)為參數(shù)不變， 電磁轉(zhuǎn)矩只與轉(zhuǎn)差率有關(guān)，曲線如右圖示。（）（2） s=1起動時，電抗起主要作用，R2/s相對較小。（3）s接近零時，R2/s相對較大起主要作用.（4） s等于零時，到同步速n=n1時,Tem=01． 最大電磁轉(zhuǎn)矩 令得： 正號為電動機，負(fù)號為發(fā)電機通常，電阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電抗值，上式簡化為：討論：（1）頻率一定時，最大轉(zhuǎn)矩與電源電壓平方成正比。 （2）最大轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電阻無關(guān)，但出現(xiàn)最大電磁轉(zhuǎn)矩時得轉(zhuǎn)差率s與成比例。利用這個特點，可以在轉(zhuǎn)子繞組（繞線式）中串電阻改變轉(zhuǎn)差率（速度）。 (3) 頻率一定，最大轉(zhuǎn)矩與漏抗成反比。 （4）電機過載能力 kM=～，它是電機的重要性能指標(biāo)之一。2． 起動轉(zhuǎn)矩令s=1 得 對于繞線式電機，轉(zhuǎn)子回路可以串電阻，使電機起動時獲得最大轉(zhuǎn)矩，起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù) （～ ）3. 異步電動機性能指標(biāo)包括：經(jīng)濟指標(biāo)：效率、功率因數(shù)技術(shù)指標(biāo)：最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)(～)、起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)（～）、起動電流倍數(shù)（4～7）第 120 課時課題:三相異步電動機的機械特性教學(xué)目的和要求: 三相異步電動機的機械特性的含義，掌握三相異步電動機固有機械特性和人為機械特性曲線的特點。重點與難點:重點是分析兩種人為機械特性曲線上的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。難點是理解機械特性方程的參數(shù)變化。教學(xué)方法:繪圖說明，簡單推正，結(jié)論分析。預(yù)復(fù)習(xí)任務(wù): 課后歸納固有機械特性中的四個關(guān)鍵點、人為機械特性的特點。一、固有機械特性在額定條件下（電壓、頻率、接線方式）電機的固有T－n特性曲線對于曲線如下頁圖，它由四個特殊點決定：T=0，n=n0(S=0),電動機處于理想空載點，電動機轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)速n0.T=TN,n=nN(S=SN),為電動機額定工作點。這時：SN=( n0 nN)/ n0 ， TN =PN為電機額定功率（W）, nN電機額定轉(zhuǎn)速（r/min）, SN額定轉(zhuǎn)差率S＝~T＝Tst n＝0（S＝1）起動工作點:對于起動轉(zhuǎn)矩Tst受如下條件的影響：（1）電源電壓，U影響較大， U波動，T平方關(guān)系變化（2）轉(zhuǎn)子電阻R2合適 Tst有較大值（3）電感X20大,Tst下降一般用起動能力系數(shù)λst來表示電動機起動能力的好壞。 n0nS0nNSNSmnm01TNTstTmax λst=Tst/TN（一般λst≥ 1）異步電機工作的條件是起動Tst≥負(fù)載TL當(dāng)T＝Tmax S＝Sm n=nm，在臨界工作點，這時Tmax＝KU2/2 X20， Sm＝R2/ X20由于T， Tmax∝U2 ，所以電源波動對扭矩最大值影響很大。在電機工作過程中：負(fù)載變化（沖擊）不能Tmax。以過載能力系數(shù)λm來表示：λm=Tm/TN一般，鼠籠式為：λm =～線繞式為：λm =～二、人為機械特性：人為地改變異步電動機定子電壓U電源頻率f定子極對數(shù)P、定子回路電阻或電抗、轉(zhuǎn)子回路電阻或電抗中的一個或多個參數(shù)，所獲得的機械特性，稱為人為機械特性。 關(guān)于人為機械特性的分析，主要是分析四個公式：同步轉(zhuǎn)速公式 臨界轉(zhuǎn)差率公式 最大轉(zhuǎn)矩公式 起動轉(zhuǎn)矩公式 降低定子端電壓的人為機械特性 根據(jù)公式，U1下降，nSm不變，Tm、Tst與U12成正比例降低。2．轉(zhuǎn)子回路串對稱三相電阻的人為機械特性 根據(jù)上述四個公式：n1,Tm不變，Sm隨Rp的增大面增大（Nm下降），Tst開始隨Rp的增大而增大；當(dāng)Rp增大到Rp2時Tst2 = Tm, Rp繼續(xù)增大，Tst開始減小，如圖中的Rp3時Tst3減小到Tst1與Tst2之間，Sm大于1?？梢姡娮鑂p越大，線性段特性越軟。第 222 課時課題:三相異步電動機起動教學(xué)目的和要求: 掌握籠型與繞線式異步電動機的起動方式與特點，學(xué)會根據(jù)負(fù)載的工作情況選擇起動方式。重點與難點:重點與難點是區(qū)分籠型與繞線式異步電動機的起動方法。教學(xué)方法:以對起動的要求為切入點，提出問題的解決辦法，以多媒體課件為依托，繪圖說明，簡單推正，結(jié)論分析，應(yīng)用介紹。預(yù)復(fù)習(xí)任務(wù): 課后歸納異步電動機的起動方法及其特點。起動：轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)到穩(wěn)定運行的過程。起動要求：足夠大的起動轉(zhuǎn)矩 盡可能小的起動電流 轉(zhuǎn)速平滑上升 起動設(shè)備簡便經(jīng)濟 起動過程的功率損耗盡可能小一、直接起動（全壓起動） 就是起動時，電動機直接加電網(wǎng)電壓，這時起動電流比較大所以不是所有的電機都可能這樣使用。一般的，當(dāng)有獨立的變壓器供動力電時且電機功率30%變壓器功率時（頻繁）、電機功率20%變壓器功率時（不頻繁） 可以直接起動。起動電流大：（1）使電網(wǎng)電壓降低，前端供電變壓器的輸出電壓下降很大，可能超過額定允許值，一方面由于TST與電壓的平方成正比，TST下降更多，負(fù)載重時可能不能起動，另一方面影響同一供電變壓器的其它負(fù)載，電燈變暗，重載的電動機可能停轉(zhuǎn)；（2）繞組過熱，起動時間長、頻繁時發(fā)熱更嚴(yán)重，加速絕緣老化，大電流沖擊下繞組受電磁力作用易變形，甚至發(fā)生短路故障。二、降壓起動（一）鼠籠式異步電動機的起動方法 使加在電動機定子繞組上的相電壓U1Ф低于電源相電壓UNФ U1Ф =IST′(R+XL) UNФ = IST (R+XL) U1Ф/ UNФ = IST′/ IST =1/K TST′/ TST = 1/K2特點：1）適用于空載起動（輕載）2）電阻耗能（電抗器太貴，體積大）,適用于較小容量的電動機。 2. 自耦變壓器降壓起動 自耦變壓器用作起動補償器。 一、二次電壓比為K ，K = U1/U2 = N1/N2 U1 = UNФ 電源相電壓 U2 = U1Ф 定子繞組相電壓 所以，U1Ф = UNФ/K 全壓起動時電流IST = UNФ/ZK 減壓是相電流IST2 = U1Ф/ZK = UNФ/KZK = IST/K 自耦變壓器的一次電流IST1 = IST2/K = IST/K2U1Ф = UNФ/K TST′= TST/K2特點：在相同的起動電流下，從電網(wǎng)吸取的電流減小，即T相同時，I下降自耦變壓器副邊有多個抽頭，所以起動電壓可選 起動設(shè)備多且體積大，成本比較高不適于頻繁起動（過電流工作）有一定的起動轉(zhuǎn)矩（適用輕載）用在不能Y－Δ起動的場合，（Y形接法工作的電機） 3. Y－Δ起動 只適用于定子繞組在正常工作時為三解形聯(lián)接的三相異步電動機。 Y起動時，電動機在相電壓UNФ =UN/起動ISTY = IST = UN/ZKΔ起動時，電動機在相電壓UNФ =UN（線電壓） 設(shè)每相繞組起動電流為UNФ/ZK那么，線電流為ISTΔ =UNФ/ZK =UN/ZKISTY / ISTΔ = （UN/ZK）/（UN/ZK）=1/3TSTY / TST = 1/3 說明：起動電流I是直接起動的1/3；起動扭矩T是直接起動的1/3特點：起動電流小，所需設(shè)備簡單力矩小，適于空載起動（輕載）有專門的Y－△起動器(二)、繞線式電動機的起動方法繞線電機由于轉(zhuǎn)子繞組可在起動時串聯(lián)電阻改善特性所以有比較大的起動轉(zhuǎn)矩和比較小的起動電流。對于重載和頻繁起動的生產(chǎn)機械，三相鼠籠式異步電動機難以滿足要求時，才選用三相繞線式異步電動機。因為，繞線式異步電動機與鼠籠式異步電動機相比較，結(jié)構(gòu)