【文章內(nèi)容簡介】 應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子電流 I2 ）。 通有電流 I2的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與定子磁場相互作用，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體受到電磁力 F的作用。 F對轉(zhuǎn)軸形成電磁轉(zhuǎn)矩 T， 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n順著旋轉(zhuǎn)磁場的方向轉(zhuǎn)動。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與旋轉(zhuǎn)磁場的方向一致，大小不一 三相異步電動機(jī)的工作原理 n1 I2 由右手定則判斷感應(yīng)電流 I2方向 由左手定則判斷電磁力 F的方向 n 回憶 磁場對通電直導(dǎo)體的作用力 方向的判定： 左手定則 左手定則 : 伸開左手掌 掌心迎磁場 四指指電流 姆指力方向 I F F I 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 n： nn1，永遠(yuǎn)不可能達(dá)到 n=n1 因?yàn)椋? 若 n=n1，則磁力線不能切割轉(zhuǎn)子導(dǎo) 體，則轉(zhuǎn)子電動勢、轉(zhuǎn)子電流及電磁力矩不存在，轉(zhuǎn)子不能繼續(xù)以 n1轉(zhuǎn)動。 因此，稱為 “異步”電動機(jī) 。 轉(zhuǎn)子電流是由電磁感應(yīng)產(chǎn)生，所以又稱“感應(yīng)”電動機(jī)。 三相異步電動機(jī)工作原理 （三）轉(zhuǎn)差率 轉(zhuǎn)速差： 同步轉(zhuǎn)速 n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n之差。 轉(zhuǎn)差率： 轉(zhuǎn)速差與同步轉(zhuǎn)速的比值，用 s表示。 s是分析異步電動機(jī)運(yùn)行情況的一個重要參數(shù) ： n=0,s=1，轉(zhuǎn)差率最大。 ： n接近 n1， s很小。 ： s約為 ～。 n=n1，則 s=0，稱為理想空載狀態(tài)，實(shí)際運(yùn)行中不存在。 三相異步電動機(jī)的工作原理 ： s約為 。 11nnns ?? 【 例 711】 一臺三相異步電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速 nN=1460r/min，電源頻率 f=50Hz，求該電動機(jī)的 同步轉(zhuǎn)速、磁極對數(shù)和額定運(yùn)行時的轉(zhuǎn)差率。 解 :由于額定轉(zhuǎn)速小于且接近同步轉(zhuǎn)速 查表，可知與 1460r/min最接近的的 同步轉(zhuǎn)速為 n1=1500r/min，對應(yīng)的 磁極對數(shù)為 p=2 額定運(yùn)行時的轉(zhuǎn)差率： 三相異步電動機(jī)的工作原理 0 2 701 5 0 01 4 6 01 5 0 011N .nnns ????? NSFFn1 I2 n （四）電動勢和電流 2 u2 1 u1 T 電動機(jī)定子電路中的電動勢、電流和轉(zhuǎn)子電路 中的電動勢、電流與變壓器類似 。 電動機(jī) 變壓器 定子電路與 轉(zhuǎn)子電路 由磁路連接 一次繞組與 二 次繞組 由磁路連接 三相異步電動機(jī)的工作原理 E1 每相定子繞組電動勢的有效值： E1= K1:繞組系數(shù)，稍小于 1。 N1:每相定子繞組匝數(shù)。 f1:定子外接 電源頻率。 Φ:旋轉(zhuǎn)磁場每極磁通，為磁通最大值 Φm。 忽略定子繞組的電阻和漏磁通，則： U1≈E1= 外加電壓不變，定子電路的感應(yīng)電動勢基本不 變，旋轉(zhuǎn)磁場每極磁通 Φ也 基本不變 。 三相異步電動機(jī)的工作原理 E2 轉(zhuǎn)子靜止不動 時： n=0,s=1，轉(zhuǎn)子電路相當(dāng)于變壓器的二次繞組，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢頻率 f2等于 定子外接電源頻率 f1，有效值為： E20= K2:轉(zhuǎn)子繞組系數(shù)，稍小于 1。 N1:每相轉(zhuǎn)子繞組匝數(shù)。 開始運(yùn)轉(zhuǎn)時： n升高 ,轉(zhuǎn)速差（ n1n）減小，轉(zhuǎn)差率 s減小，轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電動勢 頻率 f2降低 ： 三相異步電動機(jī)的工作原理 111112 6060 sfpnnnnnnpf ????? 轉(zhuǎn)子繞組中的 感應(yīng)電動勢隨之減小： E2==sE20 啟動： s=1， f2=f1=50Hz,轉(zhuǎn)子電動勢 E20較高。 額定運(yùn)行： s= ～， f2=～，轉(zhuǎn)子電流的頻率很低，轉(zhuǎn)子電動勢很低。 可見： 轉(zhuǎn)子電動勢的有效值和頻率都與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)。 三相異步電動機(jī)的工作原理 轉(zhuǎn)子電路除了有電阻 R2 ，還存在漏磁電感 L2，則相應(yīng)的漏磁感抗 X2為： 設(shè) n=0時，感抗為 X20，則： 則轉(zhuǎn)子電流為： 轉(zhuǎn)子電路電流 I2隨轉(zhuǎn)差率 s的增大而增大，s=1時，即 轉(zhuǎn)子靜止時， I2最大。 三相異步電動機(jī)的工作原理 220222022222)( sXRsEXREI2 ????202 sXX ?21222 22 LfsLfX ?? ?? I2和功率因數(shù) cos 2 ? 由于電路中存在感抗，因此 I2與 E2存在相位差φ2，則功率因數(shù)為： 轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)隨轉(zhuǎn)差率 s的增大而減小，s=1時， 功率因數(shù) 最低。 三相異步電動機(jī)的工作原理 22022222222222 )(C O S sXRRXRRZR?????? I1 與變壓器的電流變換原理相似，定子電流與轉(zhuǎn)子電流關(guān)系如下： 或 Ki：電流變換系數(shù)，與定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的匝數(shù)及結(jié)構(gòu)有關(guān)。 I1隨 s增大而增大。 空載： s≈0， I2很小， I1也很小。 加載： s增大 ， I2增大 ， I1也增大。 負(fù)載過大：電動機(jī)停轉(zhuǎn)（又稱堵轉(zhuǎn)）， n=0, s=1, I2和 I1達(dá)到最大值。 三相異步電動機(jī)的工作原理 i21 1KII ?i11KI ?一、轉(zhuǎn)矩特性 二、機(jī)械特性 三、運(yùn)行特性 75 三相異步電動機(jī)的特性 轉(zhuǎn)矩特性 ? 電磁轉(zhuǎn)矩對三相異步電動機(jī)的拖動性能起著極其重要的作用，直接影響著電動機(jī)的起動、調(diào)速、制動等性能。 ? 三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性就是指轉(zhuǎn)速 n與電磁轉(zhuǎn)矩Tem之間的關(guān)系。 一、轉(zhuǎn)矩特性 異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩由定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電流相互作用而產(chǎn)生。 三相異步電動機(jī)的特性 22T cos ?ΦIKT ?轉(zhuǎn)子電流 旋轉(zhuǎn)磁場 每極磁通 與電動機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù) 磁場越強(qiáng)，轉(zhuǎn)子電流越大，電磁轉(zhuǎn)矩越大 。 11111111444444 fNK.UfNK.EΦ ??2202212222022202 )(s)( 4 . 4 4)(s XRΦfNKsXRsEI???? 則電磁轉(zhuǎn)矩的另一個表達(dá)式： K：比例常數(shù)。 s：轉(zhuǎn)差率。 U1：加在定子每相繞組上的電壓。 X20：轉(zhuǎn)子靜止時每相繞組的感抗，一般為常數(shù)。 R2：每相轉(zhuǎn)子繞組的電阻。 U1和 R2是影響電動機(jī)機(jī)械特性的兩個重要因素，可人為改變其參數(shù)。 三相異步電動機(jī)的特性 220222212)(s XRsRKUT??mTmSO T s 轉(zhuǎn)矩特性曲線 T=f(s)——表示電源電壓 U1和轉(zhuǎn)子電阻 R2一定時， 電磁轉(zhuǎn)矩 T與轉(zhuǎn)差率 s的 關(guān)系。 轉(zhuǎn)矩特性曲線 （ 1） s=0，即 n=n1時， T=0：理想空載運(yùn)行。 stT1 三相異步電動機(jī)的特性 臨界轉(zhuǎn)矩 臨界轉(zhuǎn)差率 （ 2） 0 ssm， T隨 s增大而增大（ I2增加快， cos 減小慢）。 ?（ 3） ssm， T 隨 s增大而減小 （ I2增加慢， cos 減小快） ?二、機(jī)械特性 機(jī)械特性曲線 n=f(T)——表示電源電壓 U1一定時，轉(zhuǎn)速 n與電磁轉(zhuǎn)矩 T的關(guān)系 。（固有機(jī)械特性） mTmS曲線)( sfT ?曲線)( Tfn ?O T s stT1 NSNT額定轉(zhuǎn)矩 起動 轉(zhuǎn)矩 最大 轉(zhuǎn)矩 三相異步電動機(jī)的特性 轉(zhuǎn)矩特性曲線 機(jī)械特性曲線 stTO nT 1nmTmnNnNT變換 重點(diǎn)掌握 機(jī)械特性曲線上的 兩個區(qū)域 和 三個重要轉(zhuǎn)矩。 兩個區(qū)域 穩(wěn)定區(qū) 不穩(wěn)定區(qū) 三個轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 TN 最大轉(zhuǎn)矩 Tm 起動轉(zhuǎn)矩 Tst 三相異步電動機(jī)的特性 （一）穩(wěn)定區(qū)和不穩(wěn)定區(qū) 以最大轉(zhuǎn)矩 Tm為界劃分。 1. 工作于穩(wěn)定區(qū) 電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡T=TL=Ta，電動機(jī)以轉(zhuǎn)速 na勻速運(yùn)行于 a點(diǎn)。 若 TL由 Ta增大到 Tb。 由于慣性轉(zhuǎn)速仍為 na TTL n T=TL 穩(wěn)定運(yùn)行于 b點(diǎn) 硬特性： 負(fù)載變化時，轉(zhuǎn)速變化不大，運(yùn)行特性好 T 到達(dá) b點(diǎn) 三相異步電動機(jī)的特性 stTO nT 1nmTmnanaTabTbnb不穩(wěn)定區(qū) 穩(wěn)定區(qū) anmTstTO nT aT1nmnbT2. 工作于不穩(wěn)定區(qū) TL 工作點(diǎn)沿曲線下移 n T n 停轉(zhuǎn)（堵轉(zhuǎn)） TL 工作點(diǎn)沿曲線上移 n T 進(jìn)入穩(wěn)定區(qū) 缺點(diǎn)： 電動機(jī)工作于不穩(wěn)定區(qū)，電磁轉(zhuǎn)矩不能自動適應(yīng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化，不能穩(wěn)定運(yùn)行 三相異步電動機(jī)的特性 不穩(wěn)定區(qū) （二）三個重要轉(zhuǎn)矩 TN 施加額定電壓，以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，輸出額定功率時，軸上輸出的轉(zhuǎn)矩。 NnmTstTO nT NT1n由轉(zhuǎn)軸功率 P=Tω得： 單位： ω： rad/s； PN： kW n： r/min； TN： Nm 電動機(jī)應(yīng)工作于額定工作點(diǎn)，允許短期過載運(yùn)行 三相異步電動機(jī)的特性 額定工作點(diǎn) NNN3NNNN 955060210ω nPnPPT???? Tm 電動機(jī)能夠提供的極限轉(zhuǎn)矩。 轉(zhuǎn)子軸上機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩 T2 不能大于 Tm ，否則將造成堵轉(zhuǎn) (停車 )。 NnmTstTO nT NT1n 堵轉(zhuǎn)時電流一般為額定電流的 4～ 7倍，時間過長，可能會將電機(jī)燒毀，因此應(yīng)避免堵轉(zhuǎn)。 允許電機(jī)瞬間過載能力的參數(shù)： 一般三相異步電動機(jī)的過載系數(shù)為 λ=～ 。 三相異步電動機(jī)的特性 最大轉(zhuǎn)矩 NmTT?? Tst 接通電源起動瞬間 n=0， s=1時的轉(zhuǎn)矩。 NnmTstTO nT NT1n TstTL： 電動機(jī)不能起動，與堵轉(zhuǎn)情況相同，應(yīng)立即切斷電源。 TstTL：電動機(jī)的工作點(diǎn)沿機(jī)械特性曲線從底部很快進(jìn)入穩(wěn)定區(qū)。 表示起動能力的參數(shù)： 一般三相籠型異步電動機(jī)：λst=～ 。繞線型電動機(jī)可顯著提高起動能力。 三相異步電動機(jī)的特性 起動轉(zhuǎn)矩 Nstst TT??三相異步電動機(jī)的特性 【 例 721】 已知兩臺異步電動機(jī)的額定功率都 是 ，其中一臺額定轉(zhuǎn)速為 2900r/min，過載系 數(shù) ，另一臺額定轉(zhuǎn)速 960r/min，過載系數(shù) ， 求它們的額定轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩？ 解 :第一臺電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩： 最大轉(zhuǎn)矩： 第二臺電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩： 最大轉(zhuǎn)矩： 功 率 相 同 ， 轉(zhuǎn) 速 低 的 轉(zhuǎn) 矩 大 Nm118Nm2 9 0 0559 5 5 0ω9 5 5 0N11N1N ..PT ???Nm839Nm11822λ 111m ...TT N ????Nm754Nm960 5595509550N22N2N ..nPT ???Nm109Nm75402λ 222m ???? ..TT N（三）影響機(jī)械特性的兩個重要因素 U1和 R2（人為機(jī)械特性） 、同一轉(zhuǎn)速 n(s) ， T與 U1的平方成正比 電磁轉(zhuǎn)矩公式： 75%UN 50%UN Tst 1nnT O Tm mn U1↓機(jī)械特性左移 ,最大轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩下降 。 U1對電磁轉(zhuǎn)矩影響顯著 ,U1 則 n ，會導(dǎo)致電流增大，引起電動機(jī)過熱，甚至使TmTL而造成堵轉(zhuǎn) 三相異步電動機(jī)的特性 UN 220222221 )(s XRsRKUT??，轉(zhuǎn)子電路 R2對機(jī)械特性的影響 R2?，則 Tst