異步電機(jī)的啟動(dòng)和制動(dòng).ppt

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1、第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,7.1 異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)與工作原理,7.1.1 異步電動(dòng)機(jī)主要用途與分類,1、主要用途：作為電力拖動(dòng)系統(tǒng)的原動(dòng)機(jī)，如工業(yè)方面，拖動(dòng)中子型扎鋼設(shè)備，金屬切削機(jī)床，輕工機(jī)械，礦山機(jī)械等。農(nóng)業(yè)方面：拖動(dòng)水泵，脫粒機(jī)等。民用電器方面：電扇，洗衣機(jī)，粉碎機(jī)等。,2、特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，價(jià)格低廉，運(yùn)行可靠，堅(jiān)固耐 用，運(yùn)行效率較高。 缺點(diǎn)：功率因數(shù)較差（1）（從電網(wǎng)吸收落后的無功率） （注：同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)是可調(diào)的，可使=1、或領(lǐng)先）,,此外，還有高壓異步機(jī)、低壓異步機(jī)；高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、高 轉(zhuǎn)差率、高轉(zhuǎn)速等。異步電動(dòng)機(jī)還可作為發(fā)電機(jī)使用，或用 于風(fēng)力發(fā)電等特

2、殊場合。給邊遠(yuǎn)山區(qū)等無電區(qū)提供電力。,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,,圖7.1是一臺鼠籠式三相異步機(jī)的結(jié)構(gòu)圖,7.1.2、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)： （針對無換向器的三相異步機(jī)）,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,圖7.2是一臺鼠籠式三相異步機(jī)的定子鐵心,圖7.3是三相異步機(jī)的定子槽結(jié)構(gòu),,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,圖7.7是一臺鼠籠式三相異步機(jī)的轉(zhuǎn)子外形圖,,7.1.3、異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式：,根據(jù)不同的冷卻方式和保護(hù)方式、,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,,7.1.4、異步機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)：,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,例：Y系列三相異機(jī)表示如下：

3、 Y 1 0 0 L 1 - 2,1、型號：采用大寫的印刷體漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組成， 其中漢語拼音字母是根據(jù)電機(jī)的全名稱選擇有代表意義的漢 字，再用該漢字的第一個(gè)拼音字母組成。,我國生產(chǎn)的常見產(chǎn)品系列：P212-213,,2、額定值：包括： （1）額定功率PN：額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)械功率（KW）（P2） （2）額定電壓UN：額定運(yùn)行時(shí)加到定子繞組上的線電壓。（V） （3）額定電流IN：指電動(dòng)機(jī)加 f1的UN，軸輸出PN時(shí)，定子繞組 中的線電流。（A） （4）額定f1：我國規(guī)定為50HZ。（定子），（轉(zhuǎn)子為f2） （5）額定轉(zhuǎn)速nN：指電動(dòng)機(jī)加 f1的UN，軸輸出PN時(shí)

4、的轉(zhuǎn)速(r/min) （6）額定功率因數(shù)cos: 指電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)，定子邊的功率因數(shù)。 （7）絕緣等級與溫升：絕緣等級：是指絕緣材料的耐熱能力， 分B、E、F、.,溫升是指電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)高出周圍環(huán)境溫 度值。我國規(guī)定：環(huán)境溫度為40。允許溫升越高，說明絕緣材料的耐熱能力越好. 電機(jī)的線負(fù)荷若高的話，可縮小電機(jī)的體積。,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,此外，銘牌上還標(biāo)明了工作方式，連接方法等， 對繞線式異步電機(jī)還有轉(zhuǎn)子參數(shù)等等。,,對高壓電機(jī)，往往只有三根引出線。只要電源電壓符合電 動(dòng)機(jī)銘牌電壓值，便可使用。,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,,7.1.5、異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

5、： 如圖7.8所示：,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,,,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后，轉(zhuǎn)速為n，只要nn1，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條與磁場仍有 相對運(yùn)動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)相同方向的電動(dòng)勢，電流 及電磁力，電磁轉(zhuǎn)矩T仍舊為逆時(shí)針方向，轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)， 穩(wěn)定運(yùn)行在 T=TL 情況下。,載流導(dǎo)體在磁場中受力的作用f方向用左手定則 產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩T便是電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)磁 通勢同方向，轉(zhuǎn)子便在該方向旋轉(zhuǎn)起來。,定子接三相電源后電機(jī)內(nèi)形成圓形旋轉(zhuǎn)磁通勢（方向 為逆時(shí)針轉(zhuǎn)）由于轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁密有相對運(yùn)動(dòng)，所以轉(zhuǎn)子 導(dǎo)條中有感應(yīng)電勢e（方向由右手定則確定） 由于轉(zhuǎn)子導(dǎo) 體端部短接即閉合，所以轉(zhuǎn)子有電流（方向同e的方向）,7.2.1 規(guī)定正方

6、向：,（a）中：磁通勢，磁通和磁密是從定子出來進(jìn)入轉(zhuǎn)子為正方向。 定、轉(zhuǎn)子空間坐標(biāo)軸的縱軸都選在A相繞組的軸線處，A1（定）A2（轉(zhuǎn)）為簡單起見，設(shè)+A1與+A2兩軸重疊在一起。,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,正常運(yùn)行的異步機(jī)轉(zhuǎn)子總是旋轉(zhuǎn)的，但是為了便于理解， 先從轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行分析，最后再分析轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的情況。 先討論繞線式：,7.2 三相異步機(jī)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子繞組開路時(shí)的電磁關(guān)系：,圖7.9，轉(zhuǎn)子繞組開路時(shí)三相繞線式異步機(jī)的正方向。,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,7.2.2 磁通及磁通勢：,一、勵(lì)磁磁通勢： 三相異步機(jī)的定子繞組接到三相對稱電源上，定子繞組就會(huì) 有三相對稱電流，將產(chǎn)生合成旋轉(zhuǎn)磁通勢F

7、0。其特點(diǎn)為:,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,若把時(shí)間參考軸+j與空間坐標(biāo)軸+A1 +A2三者重疊在一起，則如圖(c),圖(a)為時(shí)間相量圖.,圖(b)為空間向量圖.,而三相繞組的 F合已在第六章中講述(如圖6.28)。,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,轉(zhuǎn)子開路的三相異步電動(dòng)機(jī)，相當(dāng)于一臺付邊開 路的三相變壓器，其中定子繞組是原繞組，轉(zhuǎn)子繞組 是付繞組，只是異步電機(jī)定，轉(zhuǎn)子鐵心中多了一個(gè)空 氣隙磁路而已。,,,,,,二、主磁通與定子漏磁通：,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,主磁通：勵(lì)磁磁通勢F0產(chǎn)生的磁通，通過氣隙同時(shí)鏈著定、轉(zhuǎn)子兩個(gè)繞組的磁通叫 (氣隙每極主磁通用1表示),漏磁通：不

8、鏈轉(zhuǎn)子而只鏈定子繞組本身的磁通叫定子繞組漏磁通, 用s1表示.,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,7.2.3 感應(yīng)電動(dòng)勢,設(shè)每極主磁通1在定、轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值分 別為E1和E2，則： E1 = 4.44f 1w1kw11 E2 = 4.44f 1w2kw21,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,7.2.4 勵(lì)磁電流：,其向量如圖7.12,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,7.2.5 電壓方程式：,根據(jù)圖7.9（b）所示正方向，定子一相回路的電壓方程式為：,其相量圖如7.13,綜上所述，異步電機(jī) 轉(zhuǎn)子開路時(shí)的電壓 方程式以及相量圖,與三相變壓器付

9、邊繞組開路時(shí)的情況完全一樣。,,于是定子一相電壓平衡等式為：,7.2.6 等值電路：,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,三相異步機(jī)轉(zhuǎn)子開路時(shí)的等值電路與三相變壓器空載時(shí)一樣。,其等值電路為（P219 圖7.14）,,7.3 三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)的電磁關(guān)系：,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,1、磁通勢：,7.3.1 磁通勢與磁通,圖中轉(zhuǎn)子短路、并堵轉(zhuǎn)，定子接額定電壓，各量的正方向如圖。,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,轉(zhuǎn)速：相對于轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速。,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,,轉(zhuǎn)向：逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,轉(zhuǎn)速：相對于定子繞組的角頻率為1 ，用機(jī)械轉(zhuǎn)速表示為n1,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,,

10、2、漏磁通：,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,同樣，轉(zhuǎn)子電流I2也要產(chǎn)生漏磁通，表現(xiàn)的電抗為x2（一相）， 同定子，x2 = 常數(shù).,定子電流所產(chǎn)生的漏磁通，表現(xiàn)的漏電抗仍為x1，由于漏 磁路一般是線性的，所以x1為常數(shù)。,以上說x1、x2為常數(shù)是指一般情況，但當(dāng)電動(dòng)機(jī)是直接 起動(dòng)時(shí)，由于起動(dòng)電流很大，約為（47）IN ，這時(shí)定、轉(zhuǎn) 子的漏磁路也會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，使x1、x2變小。,在異步電動(dòng)機(jī)里，把磁通分為主磁通和漏磁通的方法與變 壓器的分析方法是一樣的。但要注意：變壓器中的主磁通是 脈振磁通，m是它的最大振幅；在異步機(jī)中，氣隙里主磁通 1卻是旋轉(zhuǎn)磁通，它對應(yīng)的磁密波沿氣隙圓周方向按正弦分 布，以同步

11、速n1相對于定子在旋轉(zhuǎn)。,,7.3.2 定、轉(zhuǎn)子回路方程：,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,轉(zhuǎn)子：,,定子：,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,回路電壓方程式：,,7.3.3、轉(zhuǎn)子繞組的折合：,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,異步機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間沒有電的聯(lián)接，只有磁的聯(lián)系。這與變壓器類似。,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,,從（7-6）式可見，異步機(jī)定，轉(zhuǎn)子之間本來沒有電路上的直接聯(lián)系，經(jīng)過上述變換，把復(fù)雜的相數(shù)，匝數(shù)和繞組系數(shù)統(tǒng)統(tǒng)消掉后，剩下來的只是電流之間的聯(lián)系。這種聯(lián)系是一種存在于等效電路上的聯(lián)系。,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,,利用折合關(guān)系（7-3）式變?yōu)椋?第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,,折合前后功率關(guān)系也不變。,第七章 異步

12、電動(dòng)機(jī)原理,例如，轉(zhuǎn)子里的銅耗為：,轉(zhuǎn)子里的無功功率為：,,7.3.4、基本方程式、等值電路和相量圖： （轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)子繞組短路時(shí)）,(3) 相量圖如7.19,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,(1) 基本方程式 :,(2) 等值電路如圖7.18,,值得注意的問題： 異步機(jī)定、轉(zhuǎn)子的漏阻抗標(biāo)值都是比較小 的，如果在它的定子繞組加上額定電壓，這時(shí) 定、轉(zhuǎn)子的電流很大，大約為（47）IN。如 果長期工作在此狀態(tài)，則有可能將電機(jī)燒壞。,為了測量異步機(jī)的參數(shù)，采用轉(zhuǎn)子繞組短 路并堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，為使電機(jī)不過流，可在定子 繞組上的電壓不能大。,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,,7.4 三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的電磁關(guān)系：

13、,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,7.4.1、轉(zhuǎn)差率：,n1-n 轉(zhuǎn)差率 s： s = n1,正常運(yùn)行的異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n接近于同步轉(zhuǎn)速n1， s很小,一般 s = 0.010.05,,當(dāng)異步機(jī)轉(zhuǎn)子以n恒速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子回路的電壓方程式為：,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,7.4.2、轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢：,, 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上的頻率(也叫轉(zhuǎn)差頻率)為：,正常運(yùn)行的異步機(jī), f 2 約為0.52.5HZ, 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢為:,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,Pn2 P(n1- n) P n1 n1- n f 2 = = = = f 1s 60 60 60 n1,E2s 4.44f 2W2Kw2

14、14.44 s f 1 W2 Kw21sE2,式中： ( Kw2 1）（稱基波繞組系數(shù)）,,轉(zhuǎn)子漏抗 ：X2S = sX2 (X2中的頻率為f 2 ) ( X2為轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子漏電抗,其對應(yīng)的f 2 = f 1 ),由上述可見,當(dāng)轉(zhuǎn)子以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí),X2S是個(gè)常數(shù), 它與s成正比。正常運(yùn)行的異步電機(jī),X2SX2,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,請注意: E2并不是異電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)真正的電動(dòng)勢.因?yàn)槎罗D(zhuǎn)時(shí),氣隙 主磁通1的大小要發(fā)生變化(這在以后再說明). 上式中的 E2 4.44 f 1 W2 Kw2 1 其中1是電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)氣隙里每極磁通量,認(rèn)為是常數(shù).,,7.4.3 定,轉(zhuǎn)子磁通勢用磁通勢

15、關(guān)系:,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理, 特點(diǎn):,,3、合成磁通勢：,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,60 f 2 則： n2 = P,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,n1- n s = n1,60 f 2 60 sf 1 已知： n2 = = = sn 1 P P,,I0通常有多大呢？ 對于一般的異步機(jī)來說，大約為（2050）% IN 。,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,7.4.4 轉(zhuǎn)子繞組f 2的折合：,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,依據(jù)這二個(gè)概念，我們將轉(zhuǎn)子回路的電壓方程式,轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)角:,,下面來分析，這兩個(gè)有效值相等的電流I2S和I2的頻率關(guān)系：,第七章 異步

16、電動(dòng)機(jī)原理,圖7.21（a ）為異步電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子一相的電路 其轉(zhuǎn)子電路的頻率為f 2 。,,異步機(jī)轉(zhuǎn)子電路進(jìn)行了頻率折合后（并考慮到相數(shù)、 匝數(shù)及繞組系數(shù)都折合到定子邊）轉(zhuǎn)子回路的電壓方程式為：,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,這樣，原來電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢的關(guān)系,又可用電流的關(guān)系來表示。 即：,,7.4.5、 基本方程式，等值電路和時(shí)空向量圖,根據(jù)上面五個(gè)基本方程式,便可畫出等值電路和時(shí)空向量圖,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,與異步機(jī)轉(zhuǎn)子繞組短路并將轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)相比較，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 時(shí)的基本方程式只有轉(zhuǎn)子繞組回路的電壓方程式有所不同， 其余都一樣，即為：,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,、當(dāng)空載時(shí)，轉(zhuǎn)子的

17、轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速n1，s很小，r2/s，I2可認(rèn)為等于零，這時(shí)定子電流I1就是勵(lì)磁電流I0，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)很低。,、當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于額定狀態(tài)時(shí)，s0.05，r2/s約為r2的 20倍左右，等值電路轉(zhuǎn)子邊呈電阻性，功率因數(shù)COS2較高， 這時(shí)定子邊的COS1也較高，可達(dá)0.80.85,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,根據(jù)上述五個(gè)基本方程式畫出異步機(jī)的時(shí)間空間 向量圖如圖7.23,,7.4.6、 鼠籠轉(zhuǎn)子,如鼠籠轉(zhuǎn)子有m2根鼠籠條，則相數(shù)為m2，每相繞組匝數(shù) 為1/2，繞組系數(shù)為1。,鼠籠轉(zhuǎn)子異步機(jī)電磁關(guān)系與繞線式相同，也采用折合算法， 等值電路及時(shí)空間向量圖的方法分析。道理一樣，方法相同， 僅僅失合系

18、數(shù)的數(shù)值不同而已。,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,鼠籠轉(zhuǎn)子每相鄰兩根導(dǎo)條電動(dòng)勢/電流相位相差的電角度與它們空間相差的電角度是相同的，導(dǎo)條是均勻分布的，一對磁極范圍內(nèi)有m2根鼠籠條，轉(zhuǎn)子就感應(yīng)產(chǎn)生m2相對稱的感應(yīng)電動(dòng)勢和電流。,,7.5、三相異步機(jī)的功率與轉(zhuǎn)矩,電磁功率減去轉(zhuǎn)子繞組的銅耗 Pcu2, 就是傳輸給電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的機(jī)械功率，用Pm表示,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,7.5.1、功率關(guān)系：,,p m表示機(jī)械損耗，即軸承及風(fēng)阻等磨擦阻轉(zhuǎn)矩。 PS為附加損耗，是定轉(zhuǎn)子齒槽及諧波磁勢所產(chǎn)生的損耗。 PS一般不易計(jì)算，往往根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算： 大型機(jī)：PS = 0.5% 小型機(jī)：PS =（13）% PN 或更大

19、些,轉(zhuǎn)軸上真正輸出的功率: P2 = Pm- p m- pS （7-11） p0 = p m + pS,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,,所以： P2 = P1- pcu1- pFe- pcu2- pm- pS PM= P1- pcu1- pFe,（P243）圖7.24將異步機(jī)功率流程圖形象地表示出來了。,通常異步運(yùn)行時(shí),電磁功率，轉(zhuǎn)子回路銅耗和機(jī)械功率 三者之間的定量關(guān)系是： PM ：pcu2 ：Pm = 1 ：S ：（1-s） （7-12）,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,此式說明：若電磁功率一定，轉(zhuǎn)差率S越小， 轉(zhuǎn)子回路銅耗越小，機(jī)械功率越大。,,7.5.2、轉(zhuǎn)矩關(guān)系：,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,

20、由（7-11） P2 = PM - P0 都除以 即為： T2 = T - T0,,7.5.3、電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式：,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,當(dāng)1的單位為Wb，I2的單位為 A 時(shí)，則T的單位為 N.m 。,,7.6、 三相異步機(jī)的機(jī)械特性：,7.6.1、機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式：,在異步機(jī)的等值電路中，由于勵(lì)磁阻抗比定、轉(zhuǎn)子漏阻抗 大很多，可把 T 型等值電路（圖7.23，P233）勵(lì)磁阻抗這一 段電路認(rèn)為是開路來計(jì)算I2 ，誤差很小。,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,異步機(jī)的機(jī)械特性: 即 U1、f1和參數(shù)固定的條件下，電磁轉(zhuǎn)矩 T與 n 或S的函數(shù)關(guān)系。,,將 I2表達(dá)式代入上面電磁轉(zhuǎn)矩公式中得

21、：,只要固定U1、 f 1及阻抗等參數(shù)，則T只是 s 的函數(shù) 即T = f （s）曲線便為機(jī)械特性的 T - s 曲線,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,7.6.2、固有機(jī)械特性：,1、固有機(jī)械特性曲線： 即U1、 f 1均為額定值，定、轉(zhuǎn)子回路不串入任何電路元件 時(shí)的機(jī)械特性，叫固有機(jī)械特性.,如圖7.25 ( T S ) 或（T n）,曲線2為負(fù)相序曲線,曲線1為正電源相序,由圖可見：固有機(jī)械特性曲線的特點(diǎn)：,1）、在0S1即n1n0的范圍內(nèi)，特性曲線在第一象限， T與n都為正，即同方向，從正方向規(guī)定判斷，與n1同方 向，電動(dòng)機(jī)工作在這范圍內(nèi)是電動(dòng)狀態(tài)。,,2）、在S0范

22、圍內(nèi)，nn1，特性在第二象限，T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)。在此范圍內(nèi)的曲線 與S0時(shí)近似對稱。,,3）、在S1范圍內(nèi)，n0，特性在第三象限， T0，也是一種制動(dòng)狀態(tài)。,,,2、最大電磁轉(zhuǎn)矩：,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,正、負(fù)最大電磁轉(zhuǎn)矩可從參數(shù)表達(dá)式求得：,臨界轉(zhuǎn)差率（最大轉(zhuǎn)矩所對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率）為：,,說明:異步機(jī)處于發(fā)電和電動(dòng)機(jī)狀態(tài)的最大電磁轉(zhuǎn)矩絕對值可近似認(rèn)為相等，臨界轉(zhuǎn)差率也近似認(rèn)為相等，機(jī)械特性具有對稱性。,通常=1.62.2 冶金起重用=2.22.8,注意：異步機(jī)不能長期工作在最大轉(zhuǎn)矩處，因?yàn)殡娏鬟^大溫升起出額定值，將會(huì)燒毀電機(jī)，同時(shí)最大轉(zhuǎn)矩處運(yùn)行也不穩(wěn)定。

23、,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,一般，r12不超過（X1+X2）2的5%，可忽略r1的影響，故有：,,3、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：,(一般KT = 0.81.2）,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,起動(dòng)時(shí)，n=0，s=1時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩稱為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。,電動(dòng)機(jī)順利啟動(dòng)的條件：TS（1.11.2）TL,（7-17）,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,4、穩(wěn)定運(yùn)行問題：,從機(jī)械特性可得：, 在0SSm段：機(jī)械特性下斜，拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩和泵類負(fù)載運(yùn) 行時(shí)均能穩(wěn)定運(yùn)行。, 在0SSN段：能長期穩(wěn)定運(yùn)行,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,7.6.3、人為機(jī)械特性：,從機(jī)械特性參數(shù)表達(dá)式（7-14） 除自變量和因變量外，保持其它量都不變，只改變U1的機(jī)械

24、特性。,1、降低定子端電壓的人為機(jī)械特性：,由圖可見，同步轉(zhuǎn)速n1與電壓U1 的大小無關(guān)。這就是說，不同電壓U1 的人為機(jī)械特性是一組通過n1；而轉(zhuǎn) 矩與U12成正比且sm與電壓無關(guān)的曲線。,,請見（7-14）式,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,2、定子回路串接三相對稱電阻的人為機(jī)械特性：,其它量不變的條件下，僅僅改變異步機(jī)定子回路電阻得 圖7.28的人為機(jī)械特性.,由圖可見n1不變，Tm，TS，Sm都 隨定子回路電阻值增大而減小，因?yàn)殡娮枭舷挠泄β省?,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,3、定子回路串三相對稱電抗的人為機(jī)械特性：,與串電阻相似，n1不變，Tm，TS ，sm 均減小，只是電抗不消耗有功功率。

25、,既然與串電阻相似，所以這里不詳細(xì)講，請看下面第4種人為特性。,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,4、轉(zhuǎn)子回路串入三相對稱電阻的人為機(jī)械特性：,（針對繞線式轉(zhuǎn)子）其人為機(jī)械特性如圖7.31,特點(diǎn)： 、n1不變 、Tm不變 、smr2（r2+R） r2 ：轉(zhuǎn)子一相總電阻 R ：外串電阻,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,由圖可見，轉(zhuǎn)子回路串電阻，可增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，串的 電阻合適時(shí)，可使：,Ts = Tm,即：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為最大轉(zhuǎn)矩,,2、如何使用實(shí)用公式：,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,在額定工作點(diǎn)時(shí)對應(yīng)SN，TN,7.6.4、機(jī)械特性的實(shí)用公式：,1、實(shí)用公式：,（通常額定工作點(diǎn)的數(shù)據(jù)是已知的）,,當(dāng)三相異步機(jī)在額定負(fù)載

26、范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)：,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,若額定工作點(diǎn)不知道，而異步機(jī)是工作在人為機(jī)械特 性上某一點(diǎn)，這時(shí)可將此點(diǎn)的T和s代入式（7-18）找出sm。,因?yàn)榇藭r(shí)ssN 而（sN=0.010.05),,7.7、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性及其測試方法：,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理, 求工作特性的方法： 可通過直接給異步機(jī)帶負(fù)載測試 可利用等值電路計(jì)算而得,三相異步機(jī)的工作特性：,即 U1 = UN，f 1 = f N 時(shí)，n，I1、COS1、T、等與輸出功率功率P2的關(guān)系。,圖7.30為異步機(jī)的工作特性曲線。,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,7.7.1、工作特性分析：,空載時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n接近于n1，隨著負(fù)載的增

27、加， n 略微，此時(shí)轉(zhuǎn)子E2S，I2S，以產(chǎn)生大的電磁 轉(zhuǎn)矩來平衡負(fù)載轉(zhuǎn)矩. 因此，隨著P2，n，s， 如圖中一下降的轉(zhuǎn)速特性曲線。,1、轉(zhuǎn)速特性：n=f（P2）,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,2、定子電流特性I1= f （P2）,空載時(shí)，I2差不多為0， 定子電流為I0（勵(lì)磁電流）， 隨著P2，n，I2，I1。,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,3、定子邊功率因數(shù) COS1= f （P2）,運(yùn)行時(shí)必須從電網(wǎng)中吸取無功功率，所以它的功率因數(shù)永 遠(yuǎn)小于1，空載時(shí)，COS1很低，不超過0.2；當(dāng)P2，定子中 電流有功分量增加，使COS1，接近額定負(fù)載時(shí)，COS1最 高。如果負(fù)載進(jìn)一步增大，由于s使2，結(jié)果使C

28、OS1。,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,4、電磁轉(zhuǎn)矩特性T = f （P2）,空載時(shí)： T = T0,穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)： T = T2 + T0,隨著負(fù)載，P2，而變化不大， T 隨P2的變化近似為一直線,,P = Pcu1+ PFe + Pcu2 + P0,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,空載時(shí)，P2=0，=0， 隨著P2，， 當(dāng)不變損耗=可變損耗時(shí), 最大. 對中小型電機(jī)P2=0.75PN時(shí)最大。 通常電動(dòng)機(jī)容量越大， 。,5、效率特性= f （P2）,（ PFe+P0 ） :為不變損耗,（Pcu1+PcU2）：可變損耗,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,7.7.2、用試驗(yàn)法測三相異步機(jī)的工作特性：,2、直接負(fù)載試

29、驗(yàn). 測量不同負(fù)載下的輸入功率P1，定子電流I1，， 即可算出各種工作特性。,如果用試驗(yàn)法能測出異步機(jī)的參數(shù)以及測出機(jī)械損耗和附加損耗（計(jì)算），利用異步機(jī)的等值電路，也能間接計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的工作特性。,1、通過電動(dòng)機(jī)的空載試驗(yàn)測出：定子電阻，Pfe和Pm,,7.8、三相異步機(jī)的參數(shù)測定：,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,7.8.1、短路（堵轉(zhuǎn)）試驗(yàn)：,為了用等值電路計(jì)算工作特性，應(yīng)先知道其參數(shù)。,短路實(shí)驗(yàn)即將轉(zhuǎn)子繞組短路，并將轉(zhuǎn)子卡住，不 讓旋轉(zhuǎn)。為使實(shí)驗(yàn)時(shí)不出現(xiàn)過流，可使加到定子的電 壓降低，一般從U1=0.4UN開始，以后逐漸降低電壓。, 具體方法： 和變壓器一樣，可通過做空載和短路兩個(gè)試驗(yàn)， 就

30、能求異步機(jī)的r1，X1，r2，X2，rm 和 Xm 來。,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,試驗(yàn)時(shí)記錄，加在定子端電壓U1，定子電流I1K和定子輸入功率P1K ， 同時(shí)還要測量定子繞組每相r1。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出短路特性。 I1K= f （U1），P1K= f （U1）,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,rK=r1+r2 （r1先已測得） XK=X1+X2,即：P1K=3I12r1+3I2 2r2, I0 = 0 I2 = I1 = I1K,所以：P1K=3I1K2（r1+r2）,又因n = 0，故Pm = 0，定子全部的輸入功率P1K都損耗在定，轉(zhuǎn)子電阻上。,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,7.8.2、空

31、載試驗(yàn)：,實(shí)驗(yàn)時(shí)轉(zhuǎn)軸上不加任何負(fù)載（空載），把電機(jī)定 子繞組接到f N的三相對稱電源上，當(dāng)U=UN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)態(tài)值。用調(diào)壓器將電動(dòng)機(jī)端電壓從（1.11.3）U開始，逐漸降低電壓，直到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生明顯變化為止。記錄U1，I0，P0 和 n，并畫出曲線，即空載特性.,由于空載，I2很小，Pcu2很小，可忽略. 此時(shí)， 定子輸入的功率P0消耗在定子銅耗3I02r1，PFe和Pm 及空載附加損耗PS中。,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,即P0 = 3I02r1+PFe+Pm+PS,這樣可畫出： P0 = f（U12）曲線 如圖7.33（P257）,令：P0 = P0 - 3I02r1= PFe + PS + Pm,,由空載試驗(yàn)可算出：,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,X0=Xm+X1 （X1從短路實(shí)驗(yàn)中測出）,,第七章 異步電動(dòng)機(jī)原理,作業(yè): 7.2 ; 7.5 ; 7.10,,