【正文】 勞動所不易或不能完成的生產(chǎn)任務(wù)， 因此，在現(xiàn)代社會中，電能的應(yīng)用已遍及各行各業(yè)中。在電力工業(yè)中，發(fā)電機和變壓器是電站和變電所的主要設(shè)備。如在機械工業(yè)、冶金工業(yè)、化學工業(yè)中，機床、電鏟、軋鋼機、電車、抽水機、鼓風機等都要用大大小小的電動機來拖動； 在自動控制技術(shù)中。 不論是旋轉(zhuǎn)電機的能量轉(zhuǎn)換，還是控制電機的信號變換，都是通過電磁感應(yīng)作用而實現(xiàn)的，因此分析電機內(nèi)部的電磁過程及其所表現(xiàn)的特性時，要應(yīng)用有關(guān)電和磁的規(guī)律，如電路第一、第二定律，全電流定律，電磁感應(yīng)定律和電磁力定律等。 電機是隨著生產(chǎn)發(fā)展而產(chǎn)生和發(fā)展的，而電機的發(fā)展反過來又促進社會生產(chǎn)力的不斷提高。在由電氣化時代進入原子能、計算機及自動化時代的今天，不僅對廠家提出了諸如性能良好、運行可靠、單位容量的重量輕、體積小等方面越來越多的要求，而且隨著自動控制系統(tǒng)和計算裝置的發(fā)展，在旋轉(zhuǎn)電機的理論基礎(chǔ)上，發(fā)展出多種高精度、快響應(yīng)的控制電機，成為電機學科的一個獨立分支。 由于當前科學技術(shù)突飛猛進，因此使電機在制造上也朝著大型、巨型發(fā)展。在應(yīng)用上由于計算機技術(shù)迅速發(fā)展，將會出現(xiàn)由機器人工作到無人工廠，以計算機作為這些工廠的“中樞神經(jīng)”，使實現(xiàn)無人化成為可能。在理論上，在電機中應(yīng)用了控制技術(shù)，是電機具有更良好的特性，使各類電機成為各種機電系統(tǒng)中一種及其重要的元件。它是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及國民經(jīng)濟各部門中應(yīng)用最為廣泛而且需要量最大的一種電機。人們的日常生活中，異步電機的應(yīng)用也日益廣泛，如電風扇、洗衣機、電冰箱、空調(diào)機等家用電器中，都用到單相異步電機。 異步電動機之所以得到廣泛應(yīng)用， 其原因在于和其它各種電動機比較，它具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運行可靠、價格低廉等一系列優(yōu)點，特別是和同容量的直流電動機相比，異步電動機的重量約為直流電動機的一半，而其價格僅為直流電動機的 1/3。 但是由于大多數(shù)的生產(chǎn)機械并不要求大范圍的平滑調(diào)速，而電網(wǎng)的功率因數(shù)又可以采取其他辦法來進行補償， 而且 近一二十年來，以電力電子器件和微型計算機為基礎(chǔ)發(fā)展起來的異步電動機交流調(diào)速系統(tǒng)，使異步電動機的調(diào)速性能得以改 善 ， 使 其用途更加廣泛。 從節(jié)約能源、保 護環(huán)境出發(fā)，發(fā)展高效率異步電動機是目前的國際發(fā)展趨勢。 沈陽航空工業(yè)學院北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 我國加入 WTO以后，電機行業(yè)面臨國際社會的巨大競爭壓力和挑戰(zhàn)。 1．美國高效電動機 據(jù)美國能源署統(tǒng)計， 1994年美國用于生產(chǎn)過程中的電動機系統(tǒng)耗能 6790億 ，相當于美國全年用電量的 23%和公寓用電量 的 63%。按平均值估算，通過電動機效率升級，每年可節(jié)電 246億 ，約占電動機能耗的 %，通過電動機系統(tǒng)節(jié)能，每年可節(jié)電 606 億 ，行業(yè)產(chǎn)品研究開發(fā)的重點， 1997 年10月 24 日生效的“ Enerey Policy Act of 1992”，簡稱 EPACT，更是一法律的形式在全美強制推行高效電動機。西門子公司對高效電動機的開發(fā)和生產(chǎn)十分重視，至 2021 年底，已全部淘汰 fff3 電動機。第二，西門子公司除了生產(chǎn)歐洲高效電動機之外，還生產(chǎn)出口美國的 EPACT 電 動機，且在機座號 56~200 范圍內(nèi)。我國的基本系列 Y1和 Y2 系列均與德國 DIN42673 相對應(yīng)，電壓和頻率也與歐洲的一致。 電動機效率不斷提高是電動機產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代的過程，同時而是一個國家電機工業(yè)綜合水平的一種標志。電動機效率提高 1%可節(jié)約 億 電能。電機制造廠要改進電機設(shè)計和生產(chǎn)工藝，批量生產(chǎn)高效率電動機；同時要采用有效措施，大力擁護積極采用高效率電動機。同步電機的轉(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)的頻率之間存在一種嚴格不變的關(guān)系，異步電機則不然，并無此種關(guān)系。這種異 步電機的定子繞組接上電源以后，由電源供給勵磁電流建立磁場，依靠電磁感應(yīng)作用，使轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，以實現(xiàn)電機能量轉(zhuǎn)換。 三相異步電動機的工作原理 三相異步電動機工作原理：當電機的定子繞組接通三相電源后，在定子內(nèi)的空間便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。由于磁場按順時鐘方向旋轉(zhuǎn)，相對于磁場不動，按照右手定則，可確定轉(zhuǎn)子上半部導(dǎo)線的感應(yīng)電動勢方向是進去的。在此感應(yīng)電動勢的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)線內(nèi)就有電流通過，稱為轉(zhuǎn)子電流。這些電磁力對轉(zhuǎn)軸形成一個轉(zhuǎn)矩，稱為電磁轉(zhuǎn)矩，其作用方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向一致，因此轉(zhuǎn)子就順著旋轉(zhuǎn)磁場的向轉(zhuǎn)動起來。 三相異步電動機轉(zhuǎn)動后，由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速總比旋轉(zhuǎn)磁場的速度小一些（所謂異步就是這個意思）因而它們之間的相對切割總是存在的，也就是轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電流與轉(zhuǎn)子在磁 場中受力作用總是存在的，所以三相異步電動機始終轉(zhuǎn)動而不會停止 三相異步電動機主要由靜止的定子和轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子兩大部分組成。圖 。 Y、△ 接線 三相電動機的三相定子繞組每相繞組都有兩個引出線頭。規(guī)定第一相繞組首端用 D1表示，末端用 D4 表示； 第二相繞組首端用 D2表示，末端用 D5 表示；第三相繞組首末端分別用 D3和 D6 來表示。三相定子繞組 的六根端頭可將三相定子繞組接成星形或三角形，星形接法是將三相繞組的末端并聯(lián)起來， 即將 D D D6三個接線柱用銅片連結(jié)在一起，而將三相繞組首端分別接入三相交流 電源，即將 D D D3分別接入 A、 B、 C相電源。即在接線板上將接線柱 D1 和 D D2和 D D3 和 D5 分別用銅片連接起來，再分別接入三相電源 ，如圖 所示 。三相定子繞組的首末端是生產(chǎn)廠家事先設(shè)定好的，絕不可任意顛倒，但可將三相繞組沈陽航空工業(yè)學院北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 的首末端一起顛倒，例如將三相繞組的末端 D D D6 倒過來作為首端，而將 DD D3 作為末端，但絕不可單獨將一相繞組的首末端顛倒，否則將產(chǎn)生接 線錯誤。 圖 異步電動機定子接線示意圖 沈陽航空工業(yè)學院北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 3 繞線式三相異步電動機參數(shù)的測定 、轉(zhuǎn)子冷態(tài)電阻的確定 將電機在室內(nèi)放置一段時間，用溫度計測量電機繞組端部或鐵心的溫度。記錄此時的溫度和測量繞組的直流電阻，此阻值即為冷態(tài)電阻。調(diào)節(jié)電阻 R使電流分別調(diào)至 26mA、 30mA、 32mA 實驗時調(diào)節(jié)電流源使實驗電流不超過電機額定電流的 10%(為了防止因?qū)嶒炿娏鬟^大而引起繞組的溫度上升 )。讀完后，先打開開關(guān) 2S 再打開開關(guān) 1S 。 表 31定子繞組電阻測量數(shù)據(jù) 定子繞組Ⅰ 定子繞組Ⅱ 定子繞組Ⅲ ）（ mAI 26 30 32 26 30 32 26 30 32 )(VU )(?R 定子繞組平均)(1?R 沈陽航空工業(yè)學院北方科技學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 表 32轉(zhuǎn)子繞組電阻測量數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)子繞組Ⅰ 轉(zhuǎn)子繞組Ⅱ 轉(zhuǎn)子繞組Ⅲ ）（ mAI 26 30 32 26 30 32 26 30 32 )(VU )(?R 23 轉(zhuǎn)子繞組平均電阻)(2 ?R 將 31 和 32 得出的平均電阻值代入公式 refR =???00 75TT（ ? 為冷態(tài)溫度）。計算數(shù)據(jù)如表 33所示。用一個小的螺絲刀插入測功機上端的小孔中使電機轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)，然后將調(diào)壓器退至零。 圖 合上三相交流電源，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使之升壓使電流到 倍額定電流，再逐漸降低電壓，在這個過程中讀取電壓、電流、功率共讀取 7組數(shù)據(jù)，測量數(shù)據(jù)如表 34所示。 圖 因為 s=ssn nn ? 100% ，當異步電動機堵轉(zhuǎn)時 0?n 所以 s=1，代表機械負載的附加電阻 012 ?? ‘Rss，相當于電路短路狀態(tài)，其等效電路如圖 所示。239。239。239。21 EE 磁動勢方程式 ??? ?? mIII 39。 ?m??mI?? 39。2 EEsRI??239。2I39。2 XIj? 圖 向量圖 由于 ‘＞＞ 2ZZm ，可認為勵磁支路開路，則 0?mI ，則鐵耗可忽略不計。 39。2 ?? ，所以 KKKK RImRRImp 21139。（式中 機額定狀態(tài)的一組取實驗數(shù)據(jù)中接近電動、 KK pIU 111 ） ???? 1KK IUZ ???? 1 KKK ImpR ?????? 5 8 3 122 KKK RZX 式中 39。2 RRR K 式中 39。對于大、中型異步電動機，可認為 239。2 ? )108()642( 39。因為我用的饒線式三相異步電動機額定功率 WPN 100? ，額定轉(zhuǎn)數(shù) min/1420 rnN ? 因為額定轉(zhuǎn)數(shù)略小于同步轉(zhuǎn)數(shù)，所以我用的電動機同步轉(zhuǎn)數(shù) min/1500 rnS ? 又因為 sn = pf60所以我用的電動機極數(shù)為 2。2 KXX 、 ??? KXX 。2121 RRXX 、 ‘ 都知道了，根據(jù)公式 22 RZX ?? 得： ?????? RXZ?????? 8 3 8 039。239。實驗電路圖和堵轉(zhuǎn)實驗一樣，但是不對電動機進行堵轉(zhuǎn)，如圖 所示。 表 35繞線式三相異步電動機空載實驗數(shù)據(jù) )(VU )(AI )(WP min)/(rn UVU VWU WUU 1U UI VI WI 10I ⅠP ⅡP 10p 70 1486 1481 1480 1480 1475 1462 1446 1403 根據(jù)表 35 中記錄的數(shù)據(jù)，繪制出電動機的空載特性曲線 )( 110 UfI ? ，)( 110 Ufp ? ，如圖 所示。上 式可 以簡 化 為me chFe ppRImp ??? 121110 ,由于鐵 耗可認為與磁密的平方成正比，則與端電壓平方成正比，故須繪制鐵耗與機械損耗之和與端電壓平方值的曲線 )( 21Ufpp me chFe ?? ，如圖 所示。 因為 s=ssn nn ? 100% ，電動機空載時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速非常接近，即 snn?所以轉(zhuǎn)差率 0?s ， T 形等效電路中代表機械負載的附加電阻 ??? ‘21 Rss，轉(zhuǎn)子相當于開路狀態(tài)，等效電路如圖 。239。239。239。21 EE 磁動勢方程式 ??? ?? mIII 39。 ?m??? 1E 11 RI?11 XIj??1U1???? mII 1?1E 圖 空載時 繞線式三相異步電動機 向量圖 根據(jù)等效電路圖計算，可得勵磁參數(shù)如下： （式中 機額定狀態(tài)的一組取