电工高级交流电动机

1、高级、助理技师电工理论培训高级、助理技师电工理论培训 模块七模块七 交流电动机交流电动机高级、助理技师电工理论培训高级、助理技师电工理论培训交流电动机交流电动机主要内容主要内容 一、电机概述一、电机概述 二、三相异步电动机的结构二、三相异步电动机的结构 三、三相异步电动机的工作原理三、三相异步电动机的工作原理 四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性 五、三相异步电动机的铭牌和主要系列五、三相异步电动机的铭牌和主要系列 六、三相异步电动机的启动、调速与制动六、三相异步电动机的启动、调速与制动 七、微特电动机七、微特电动机一、电机概述一、电机概述 电机：实现能

2、量转换或信号转换的电磁装置电机：实现能量转换或信号转换的电磁装置发电机发电机电动机电动机将机械能转换为电能；将机械能转换为电能；将电能转换为机械能。将电能转换为机械能。一、电机概述一、电机概述按照电动机的类型划分：按照电动机的类型划分：二、三相异步电动机的结构二、三相异步电动机的结构三相异步电动机由两个基本部分组成：定子（固定部分）和三相异步电动机由两个基本部分组成：定子（固定部分）和转子（旋转部分），定、转子中间是空气隙。转子（旋转部分），定、转子中间是空气隙。三相异步电动机的结构示意图三相异步电动机的结构示意图二、三相异步电动机的结构二、三相异步电动机的结构1 1、定子：、定子：三相异步电

3、动机的定子主要由定子铁心、定子绕组和机座三三相异步电动机的定子主要由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。部分组成。二、三相异步电动机的结构二、三相异步电动机的结构（1 1）定子铁芯）定子铁芯 定子铁心是电动机磁路的一部分，是用定子铁心是电动机磁路的一部分，是用0.5mm0.5mm厚的硅钢厚的硅钢片冲叠而成并固定在机座内，冲片两面涂有绝缘漆，用来降片冲叠而成并固定在机座内，冲片两面涂有绝缘漆，用来降低旋转磁场在铁心中引起的涡流损耗，常用的硅钢片有低旋转磁场在铁心中引起的涡流损耗，常用的硅钢片有D22D22、D23D23等型号。沿定子铁心内圆均匀地冲有许多形状的槽，用等型号。沿定子铁心内圆均匀地冲

4、有许多形状的槽，用以嵌放定子绕组。以嵌放定子绕组。定子硅钢片定子硅钢片二、三相异步电动机的结构二、三相异步电动机的结构82.82.为了降低铁心中的（为了降低铁心中的（ ），叠片间要互相绝缘。），叠片间要互相绝缘。A A涡流损耗涡流损耗 B B空载损耗空载损耗 C C短路损耗短路损耗 D D无功损耗无功损耗A A二、三相异步电动机的结构二、三相异步电动机的结构（2 2）定子绕组）定子绕组 定子绕组定子绕组 三相异步电动机的定子绕组是由三个在空间三相异步电动机的定子绕组是由三个在空间互隔互隔120120电角度、对称排列的结构完全相同的绕组连接而成，电角度、对称排列的结构完全相同的绕组连接而成，这些

5、绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。按这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。按定子绕组在槽中的位置，可分为单层和双层绕组，定子绕组在槽中的位置，可分为单层和双层绕组，10kw10kw以下以下的小容量异步电动机常用单层同心式、链式或交叉式绕组。的小容量异步电动机常用单层同心式、链式或交叉式绕组。双层绕组的优点是可以灵活选择节距以改善电动势和磁通势双层绕组的优点是可以灵活选择节距以改善电动势和磁通势波形，因此容量较大的异步电动机都采用双层短距叠绕组或波形，因此容量较大的异步电动机都采用双层短距叠绕组或波绕组。波绕组。二、三相异步电动机的结构二、三相异步电动机的结构在三相交流异

6、步电动机定子上布置结构完全相同，在空间在三相交流异步电动机定子上布置结构完全相同，在空间位置上互差位置上互差120120电角度的三相绕组，分别通入电角度的三相绕组，分别通入（ ），则在定子与转子的空气隙间将会产生旋转磁），则在定子与转子的空气隙间将会产生旋转磁场。场。A A、直流电、直流电 B B、交流电、交流电 C C、脉动直流电、脉动直流电 D D、三相对、三相对称交流电称交流电 D D二、三相异步电动机的结构二、三相异步电动机的结构3 3机座机座 机座主要是用来固定定子铁心与前后端盖以支撑转子。机座主要是用来固定定子铁心与前后端盖以支撑转子。中、小型异步电动机一般采用铸铁机座，大型异步电

7、动机一中、小型异步电动机一般采用铸铁机座，大型异步电动机一般采用钢板焊接机座。小型及微型电动机采用铸铝机座。为般采用钢板焊接机座。小型及微型电动机采用铸铝机座。为了加强散热，小型封闭式电动机的机座外表面铸有许多均匀了加强散热，小型封闭式电动机的机座外表面铸有许多均匀分布的散热筋，以增大散热面积。分布的散热筋，以增大散热面积。二、三相异步电动机的结构二、三相异步电动机的结构C C177.177.对于对于“”接法的电动机接法的电动机, ,过载保护应选用过载保护应选用( )( )热继电器。热继电器。A A两相结构两相结构 B B三相结构三相结构 C C带断相保护装置带断相保护装置 （对于（对于“”接

8、法的电动机接法的电动机, ,其断相时，流过未断相绕组的其断相时，流过未断相绕组的电流与流过热继电器的电流增加的比例则不同，即流过热电流与流过热继电器的电流增加的比例则不同，即流过热继电器的电流不能反映断相后绕组的过载电流，因此，一继电器的电流不能反映断相后绕组的过载电流，因此，一般的热继电器，即使是三相的，也不能为般的热继电器，即使是三相的，也不能为”接法的电动接法的电动机提供断相保护。）机提供断相保护。） JR16-20/3DJR16-20/3D二、三相异步电动机的结构二、三相异步电动机的结构2 2、转子：、转子： 是电动机的旋转部分，用来带动机械负载转动，它主是电动机的旋转部分，用来带动机

9、械负载转动，它主要由要由转子铁芯和转子绕组转子铁芯和转子绕组两部分组成。两部分组成。二、三相异步电动机的结构二、三相异步电动机的结构2 2、转子：、转子： （1 1）转子铁芯）转子铁芯 转子铁心也是电动机磁路的一部分。所用材料与定子转子铁心也是电动机磁路的一部分。所用材料与定子一样，是由一样，是由0.5mm0.5mm厚的硅钢片叠成，整个铁心固定在转轴厚的硅钢片叠成，整个铁心固定在转轴或转子支架上，转子铁心外圆冲有均匀的槽，用以安放转或转子支架上，转子铁心外圆冲有均匀的槽，用以安放转子绕组。子绕组。转子硅钢片转子硅钢片二、三相异步电动机的结构二、三相异步电动机的结构（2 2）转子绕组：）转子绕组

10、：（转子绕组分为笼型和绕线型两种结构）（转子绕组分为笼型和绕线型两种结构） 笼型转子绕组：笼型转子绕组：是在转子铁芯槽内压进铜条，铜条两端分别是在转子铁芯槽内压进铜条，铜条两端分别焊在两个铜环上，如图（焊在两个铜环上，如图（a)a)所示，由于形状像笼子，所以得此所示，由于形状像笼子，所以得此名。为了节省铜材，现在名。为了节省铜材，现在中小型电动机一般采用铸铝转子中小型电动机一般采用铸铝转子，如，如图（图（b)b)所示，即把熔化的铝浇铸在转子铁芯的槽内，有的把风所示，即把熔化的铝浇铸在转子铁芯的槽内，有的把风扇和两个端环铸在一起。铸铝转子不仅简化了制造工艺，也降扇和两个端环铸在一起。铸铝转子不仅

11、简化了制造工艺，也降低了成本。低了成本。笼型电动机转子笼型电动机转子（a a）笼型转子；（）笼型转子；（b b）铸铝笼型转子）铸铝笼型转子二、三相异步电动机的结构二、三相异步电动机的结构绕线式转子绕组：绕线式转子绕组： 绕线式转子结构示意图绕线式转子结构示意图(a(a）绕线转子；）绕线转子；(b(b）绕线转子回路接线示意图）绕线转子回路接线示意图1 1转轴；转轴；2 2转子铁芯；转子铁芯；3 3滑环；滑环；4 4转子绕线出线头；转子绕线出线头；5 5风扇；风扇；6 6刷架；刷架；7 7电刷引线；电刷引线；8 8转子绕组转子绕组 二、三相异步电动机的结构二、三相异步电动机的结构 绕线转子绕组与定

12、子绕子相似，也是一个对称的三相绕组。绕线转子绕组与定子绕子相似，也是一个对称的三相绕组。一般采用一般采用双层绕组双层绕组。转子对称三相绕组一般接成。转子对称三相绕组一般接成星型星型，三个出，三个出线头接到转轴的三个集流环上，再通过电刷与外电路连接，这线头接到转轴的三个集流环上，再通过电刷与外电路连接，这种转子的特点是可以通过集流环和电刷在种转子的特点是可以通过集流环和电刷在转子绕组回路中窜入转子绕组回路中窜入附加电阻等元件附加电阻等元件，用以改善异步电动机的起动、制动性能及调，用以改善异步电动机的起动、制动性能及调节电动机的转速。与笼型转子相比较，其结构复杂，价格较贵，节电动机的转速。与笼型转

13、子相比较，其结构复杂，价格较贵，运行可靠性亦较差。运行可靠性亦较差。二、三相异步电动机的结构二、三相异步电动机的结构3 3、气隙、气隙 与直流电动机相比，余部电动机定、转子之间的气隙要与直流电动机相比，余部电动机定、转子之间的气隙要小得多，中小型电动机一般为小得多，中小型电动机一般为0.2-2mm0.2-2mm。由于气隙是电机磁。由于气隙是电机磁路的一部分，气隙愈大，磁阻愈大，要产生同样大小的旋转路的一部分，气隙愈大，磁阻愈大，要产生同样大小的旋转磁场，就需要较大的励磁电流，从而使异步电动机的功率因磁场，就需要较大的励磁电流，从而使异步电动机的功率因数下降。为了提高功率因数，气隙应尽可能地小。

14、但是气隙数下降。为了提高功率因数，气隙应尽可能地小。但是气隙的最小值常由制造工艺和运行的最小值常由制造工艺和运行安全可靠性等因素决定。安全可靠性等因素决定。如果从减小附加损耗和减小如果从减小附加损耗和减小高次谐波磁通来看，气隙大点比较好。高次谐波磁通来看，气隙大点比较好。二、三相异步电动机的结构二、三相异步电动机的结构154.154.国产小功率三相鼠笼式异步电动机的转子导体结构采用国产小功率三相鼠笼式异步电动机的转子导体结构采用最广泛的是（最广泛的是（ ）转子。）转子。 A. A. 铜条结构铜条结构 B. B. 铸铝铸铝 C. C. 深槽式深槽式 D. D. 铁条结构铁条结构注意：绕线式异步电

15、动机修理装配后、要用细锉等工具去除毛注意：绕线式异步电动机修理装配后、要用细锉等工具去除毛刺，消除绕线转子电动机有一相电刷接触不良。刺，消除绕线转子电动机有一相电刷接触不良。 155.155.绕线式异步电动机修理装配后，必须对电刷进行（绕线式异步电动机修理装配后，必须对电刷进行（ ）。）。 A. A. 更换更换 B. B. 研磨研磨 C. C. 调试调试 D. D. 热处理热处理B BB B二、三相异步电动机的结构二、三相异步电动机的结构【交流电动机线圈的绝缘电阻吸收比【交流电动机线圈的绝缘电阻吸收比K1K1为为60s60s绝缘电阻值绝缘电阻值(R60s)(R60s)与与15s15s绝缘电阻值

16、绝缘电阻值(R15s)(R15s)之比值。此值应大于之比值。此值应大于1.2/1.31.2/1.3】 测量电气设备的绝缘电阻，是检查设备绝缘状态最简便测量电气设备的绝缘电阻，是检查设备绝缘状态最简便和最基本的方法。在现场普遍用兆欧表测量绝缘电阻。绝缘和最基本的方法。在现场普遍用兆欧表测量绝缘电阻。绝缘电阻值的大小常能灵敏地反应绝缘情况，能有效地发现设备电阻值的大小常能灵敏地反应绝缘情况，能有效地发现设备局部或整体受潮和脏污，以及绝缘击穿和严重过热老化等缺局部或整体受潮和脏污，以及绝缘击穿和严重过热老化等缺陷。陷。 用兆欧表测量设备的绝缘电阻，由于受介质吸收电流的用兆欧表测量设备的绝缘电阻，由于

17、受介质吸收电流的影响，兆欧表指示值随时间逐步增大，通常读取施加电压后影响，兆欧表指示值随时间逐步增大，通常读取施加电压后60s60s的数值或稳定值，作为工程上的绝缘电阻值。的数值或稳定值，作为工程上的绝缘电阻值。 二、三相异步电动机的结构二、三相异步电动机的结构104.104.交流电动机线圈的绝缘电阻吸收比在交接实验时是如何规交流电动机线圈的绝缘电阻吸收比在交接实验时是如何规定的定的? ? 额定电压为额定电压为10001000伏及以上者伏及以上者, ,在接近运行温度时绝缘电阻值、在接近运行温度时绝缘电阻值、定子线圈应不低于每千伏定子线圈应不低于每千伏1 1兆欧兆欧, ,转子线圈应不低于每千伏转

18、子线圈应不低于每千伏0.50.5兆兆欧欧; ;额定电压为额定电压为10001000伏以下者伏以下者, ,常温下绝缘电阻不应低于常温下绝缘电阻不应低于0.50.5兆欧。兆欧。10001000伏以上的电动机应测量吸收比伏以上的电动机应测量吸收比, ,吸收比应不低于吸收比应不低于1.2,1.2,有条件有条件时应分相测量。时应分相测量。交接试验交接试验- -交流耐压试验交流耐压试验三、三相异步电动机的工作原理三、三相异步电动机的工作原理（1 1）旋转磁场的产生）旋转磁场的产生（一）旋转磁场（一）旋转磁场电机是利用电与磁的相互转化和相互作用制成的。电机是利用电与磁的相互转化和相互作用制成的。旋转磁场是三

19、相异步电动机工作的基础。旋转磁场是三相异步电动机工作的基础。三、三相异步电动机的工作原理三、三相异步电动机的工作原理（1 1）旋转磁场的产生）旋转磁场的产生三、三相异步电动机的工作原理三、三相异步电动机的工作原理（1 1）旋转磁场的产生）旋转磁场的产生三、三相异步电动机的工作原理三、三相异步电动机的工作原理 极对数（极对数（p）的概念：）的概念：旋转磁场转速旋转磁场转速 n0 同步转速同步转速如何改变旋转磁场的转速？如何改变旋转磁场的转速？ 以以 Y 型接法为例，当每相绕组只型接法为例，当每相绕组只有一个线圈时，按右图放入定子槽有一个线圈时，按右图放入定子槽内，合成的旋转磁场只有一对磁极内，合

20、成的旋转磁场只有一对磁极，则极对数为，则极对数为 1。 即即 p = 1U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W1W2i3i1i2（2 2）旋转磁场的转速）旋转磁场的转速三、三相异步电动机的工作原理三、三相异步电动机的工作原理 以以 Y 型接法为例，将每相型接法为例，将每相绕组都改用两个线圈串联组成绕组都改用两个线圈串联组成。 按下图放入定子按下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对槽内。形成的磁场则是两对磁极。磁极。即即 p = 2 U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3i2W2V4U1V1W1U2V2W3U3U4V3W4i1i3 三相绕组三相绕组 四极旋转磁场四极旋转磁场三、三相异

21、步电动机的工作原理三、三相异步电动机的工作原理电流变化一周电流变化一周 旋转磁场转一圈旋转磁场转一圈电流每秒钟变化电流每秒钟变化 50 50 周周 旋转磁场转旋转磁场转 50 50 圈圈 旋转磁场转旋转磁场转 3000 3000 圈圈电流每分钟变化电流每分钟变化 (50(5060) 60) 周周p p = 1 1 时：时：电流变化一周电流变化一周 旋转磁场转半圈旋转磁场转半圈电流每秒钟变化电流每秒钟变化 50 50 周周 旋转磁场转旋转磁场转 25 25 圈圈 旋转磁场转旋转磁场转 1500 1500 圈圈电流每分钟变化电流每分钟变化 (25(2560) 60) 周周p p = 2 = 2 时

22、：时：三、三相异步电动机的工作原理三、三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的同步转速三相异步电动机的同步转速600pf1n =min）r/ (p123456n0/(r/min)300015001000750600500 f 1= 50 Hz 时时,不同极对数时的同步转速如下不同极对数时的同步转速如下:同步转速同步转速p 为任意值时：为任意值时：三、三相异步电动机的工作原理三、三相异步电动机的工作原理188.188.有一台三相交流电机的极对数为有一台三相交流电机的极对数为8,8,当接通三相电源后当接通三相电源后, ,所所产生的旋转磁场转速为产生的旋转磁场转速为( )( )转转/ /分。分。A

23、A1500 B1500 B1000 C1000 C750 D750 D375 375 min37585060600rpfn=D D三、三相异步电动机的工作原理三、三相异步电动机的工作原理旋转方向：旋转方向：取决于三相电流的相序。取决于三相电流的相序。旋转磁场是沿着：旋转磁场是沿着：U1V1W1L1L2L3U1U2V1V2W1W2i3i1i2i1U1， i2V1， i3W1（3 3）旋转磁场的转向）旋转磁场的转向三、三相异步电动机的工作原理三、三相异步电动机的工作原理旋转磁场是沿着：旋转磁场是沿着：U1W1V1L1L2L3U1U2V1V2W1W2i2i1i3i1U1， i2W1， i3V1任意对

24、调两根电源进线，磁场反转。任意对调两根电源进线，磁场反转。三、三相异步电动机的工作原理三、三相异步电动机的工作原理改变三相异步电动机的电源相序是为了使电动机改变三相异步电动机的电源相序是为了使电动机( )( )。A A 改变旋转方向改变旋转方向 B B 改变转速改变转速 C C 改变功率改变功率 D D 降压启动降压启动A A三、三相异步电动机的工作原理三、三相异步电动机的工作原理（二）（二） 转子转动原理转子转动原理 当电动机定子绕组通入三相交流电流产生旋转磁场，在当电动机定子绕组通入三相交流电流产生旋转磁场，在右图中以旋转的磁极右图中以旋转的磁极N N、S S表示，转子绕组用一个闭合线圈来

25、表示，转子绕组用一个闭合线圈来表示。表示。 旋转磁场以旋转磁场以n0n0速度逆时针速度逆时针方向旋转，磁力线切割转子绕方向旋转，磁力线切割转子绕组，转子绕组中产生感应电动组，转子绕组中产生感应电动势势e e，其方向用右手定则来确定。，其方向用右手定则来确定。旋转磁场逆时针方向旋转，则旋转磁场逆时针方向旋转，则转子绕组顺时针方向切割磁力转子绕组顺时针方向切割磁力线。线。三、三相异步电动机的工作原理三、三相异步电动机的工作原理60.60.感生电动势的方向可根据感生电动势的方向可根据( )( )定律来确定，大小根定律来确定，大小根据据( )( )定律来确定。定律来确定。楞次楞次法拉第电磁感应法拉第电

26、磁感应三、三相异步电动机的工作原理三、三相异步电动机的工作原理 电磁力产生电磁转矩，使转子以电磁力产生电磁转矩，使转子以n n速速度与旋转磁场相同的方向转动起来。但度与旋转磁场相同的方向转动起来。但转子的速度转子的速度n n不可能与旋转磁场的转速不可能与旋转磁场的转速n0n0相等，如果两者速度相等，方向又相相等，如果两者速度相等，方向又相同，则转子与旋转磁场之间就没有相对同，则转子与旋转磁场之间就没有相对运动，磁力线就不切割转子绕组，转子运动，磁力线就不切割转子绕组，转子绕组中就没有感应电动势和电流，电磁绕组中就没有感应电动势和电流，电磁转矩也就不会产生，所以，异步电动机转矩也就不会产生，所以

27、，异步电动机的转速一定低于旋转磁场的转速，两者的转速一定低于旋转磁场的转速，两者不同步，这就是异步电动机名称的由来。不同步，这就是异步电动机名称的由来。由于它是靠感应电动势和电流而工作，由于它是靠感应电动势和电流而工作，因此又叫感应电动机。因此又叫感应电动机。三、三相异步电动机的工作原理三、三相异步电动机的工作原理综上所述，三相异步电动机的工作原理是综上所述，三相异步电动机的工作原理是: : 由定子绕组通入三相交流电源而产生旋转磁场，在转子由定子绕组通入三相交流电源而产生旋转磁场，在转子绕组上产生感应电动势和电流，转子电流与旋转磁场相互作绕组上产生感应电动势和电流，转子电流与旋转磁场相互作用产

28、生电磁力，从而形成电磁转矩，转子就转动起来。用产生电磁力，从而形成电磁转矩，转子就转动起来。通常把旋转磁场的转速通常把旋转磁场的转速n n0 0与转子转速与转子转速n n的差值称为转差，转的差值称为转差，转差与差与n n0 0的比值称为转差率，用的比值称为转差率，用s s表示表示 转差率转差率 :起动时起动时: n = 0， s = 1额定运行时额定运行时: s = 0.01 0.09 00nnns=三、三相异步电动机的工作原理三、三相异步电动机的工作原理39.39.决定三相异步电动机转速的因素是决定三相异步电动机转速的因素是( )( )。 A A电压、电流、磁通电压、电流、磁通 B B绕组磁

29、极对数和电流频率以及转差率大小绕组磁极对数和电流频率以及转差率大小 C C电动机的负荷电动机的负荷 pfsnsn60)1()1(0=B B四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性222244. 4kNfE=2f2k（一）转子电路各量的分析（一）转子电路各量的分析（1 1）转子电动势与转子电流频率）转子电动势与转子电流频率与变压器类似，转子绕组中感应电动势与变压器类似，转子绕组中感应电动势E E2 2的有效值为：的有效值为：转子电流频率；转子电流频率；转子绕组系数。转子绕组系数。1000026060)(sfpnnnnnnpf=四、三相异步电动机的电磁转矩与机械

30、特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性222244. 4kNfE=4.44sf=4.44sf1 1N N2 2 K K2 2=SE=SE2020四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性（4 4）转子功率因数）转子功率因数转子电路为感性电路，其转子电流总是滞后于转子电势转子电路为感性电路，其转子电流总是滞后于转子电势 角度，所以转子电路功率因数为：角度，所以转子电路功率因数为：上式说明，上式说明，转子电路的功率因数随转差率的增大而下降。转子电路的功率因数随转差率的增大而下降。220

31、222222)(cossXRRZR=四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性22cosIcTT=（二）三相异步电动机的电磁转矩（二）三相异步电动机的电磁转矩式中式中 c cT T异步电动机的转矩常数，与电动机自身异步电动机的转矩常数，与电动机自身的结构有关；的结构有关； 磁极平均磁通，在电源电压和频率一定磁极平均磁通，在电源电压和频率一定时，其值为常量。时，其值为常量。电磁转矩与转差率之间的关系电磁转矩与转差率之间的关系 称为电动机的称为电动机的转矩特性，转矩特性，)(sfT =四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性11

32、1144.4UNfU121122212044. 4UkUNNkNfE=由于：由于：22022221)(sXRsRUcTT=所以：所以：C CT T为常量，为常量，电磁转矩与电源电压平方有关。电源电压波电磁转矩与电源电压平方有关。电源电压波动对异步电动机的电磁转矩影响很大。动对异步电动机的电磁转矩影响很大。四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性22022221)(sXRsRUcTT=20E转矩特性曲线转矩特性曲线在电源电压和频率一定时，则在电源电压和频率一定时，则 、 及均为常数。及均为常数。因而，电磁转矩仅与转差率有关。因而，电磁转矩仅与转差率有关。59.

33、59.异步电动机在负载不变时异步电动机在负载不变时, ,假定转速高假定转速高, ,则转差偏则转差偏( (),),转子受到电磁转矩变转子受到电磁转矩变( (),),迫使转速降低迫使转速降低, ,假定转速偏低假定转速偏低, ,则转差偏则转差偏( (),),转子受到的电磁转距变转子受到的电磁转距变( (),),迫使转迫使转速升高速升高, ,结果使转子转速稳定。结果使转子转速稳定。 20X小小小小大大大大四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性图图5.10异步电动机的转矩曲线异步电动机的转矩曲线四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械

34、特性不同转子电阻时的转矩曲线不同转子电阻时的转矩曲线 因鼠笼式电动机的转子电阻因鼠笼式电动机的转子电阻 很小，所以很小，所以 SmSm也很小。对于也很小。对于绕线式电动机，由于可以外绕线式电动机，由于可以外接电阻，因而可以改变转子接电阻，因而可以改变转子回路电阻从而改变回路电阻从而改变 SmSm，利用，利用这一原理可以调节绕线式电这一原理可以调节绕线式电动机的转速。动机的转速。2R在电机结构一定时，最大在电机结构一定时，最大转矩只与电源电压有关转矩只与电源电压有关四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性( (三）三相异步电动机的机械特性三）三相异步电动机的机

35、械特性电动机的机械特性就是指电动机的转速和电动机的电磁转电动机的机械特性就是指电动机的转速和电动机的电磁转矩之间的关系。矩之间的关系。)(Tfn =三相异步电动机的机械特性曲线三相异步电动机的机械特性曲线 研究机械特性的目的是为了分研究机械特性的目的是为了分析电动机的运行性能。右图中，析电动机的运行性能。右图中，BC BC 为不稳定运行阶段，为不稳定运行阶段，AB AB 为稳为稳定运行区。在稳定区，若电动机定运行区。在稳定区，若电动机拖动的负载发生变化，电动机能拖动的负载发生变化，电动机能适应负载的变化而自动调节达到适应负载的变化而自动调节达到稳定运行。稳定运行。四、三相异步电动机的电磁转矩与

36、机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性三相异步电动机的人为机械特性：三相异步电动机的人为机械特性：1 1、降低电源电压的人为机械特性、降低电源电压的人为机械特性最大转矩最大转矩T Tm m及起动转矩及起动转矩T Tstst均均与与 成正比，成正比，s sm m和和n n1 1与与U U1 1无无关关( (即保持不变即保持不变) ) 四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性三相异步电动机的人为机械特性：三相异步电动机的人为机械特性：2 2、转子电路串电阻的人为机械特性、转子电路串电阻的人为机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机

37、的电磁转矩与机械特性三相异步电动机的人为机械特性：三相异步电动机的人为机械特性：3 3、定子电路串电阻的人为机械特性、定子电路串电阻的人为机械特性定子串电阻起动后，定子端电定子串电阻起动后，定子端电压由压由U U1 1降低到降低到U U/ /1 1时，电动机参时，电动机参数保持不变，则起动电流与定数保持不变，则起动电流与定子绕组端电压成正比，于是有子绕组端电压成正比，于是有U U1 1/U/U/ /1 1=I=I1Q1Q/I/I1Q1Q=K=Ku u 三相异步电动机定子串电阻降压起动的目的是减少启动电流。三相异步电动机定子串电阻降压起动的目的是减少启动电流。 ( ) ( ) 四、三相异步电动机

38、的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性三相异步电动机的人为机械特性（解释题）三相异步电动机的人为机械特性（解释题）: : 指可以用改变的电源参数如电压指可以用改变的电源参数如电压U U和频率和频率f f；可以改变的；可以改变的电动机参数如极对数电动机参数如极对数p p，定子电路串电阻或电抗，转子电路，定子电路串电阻或电抗，转子电路串电阻或电抗等人为的方法来改变电动机的机械特性的方法。串电阻或电抗等人为的方法来改变电动机的机械特性的方法。pfsnsn60)1()1(0=四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性（四）典型负载的机械特性，各负载

39、转矩与转速之间（四）典型负载的机械特性，各负载转矩与转速之间的关系的关系 负载的机械特性分为三大类，即负载的机械特性分为三大类，即恒转矩负载恒转矩负载、恒功率负恒功率负载、泵类和通风机负载载、泵类和通风机负载。其中恒转矩负载又分为。其中恒转矩负载又分为反抗性恒转反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载矩负载和位能性恒转矩负载两种。两种。 1 1、恒转矩型机械特性、恒转矩型机械特性 所谓恒转矩负载特性，是指负载转矩所谓恒转矩负载特性，是指负载转矩T TL L与其转速与其转速n n无关的无关的机械特性。其特点是机械特性。其特点是负载转矩为常数负载转矩为常数，是因摩擦、非弹性体，是因摩擦、非弹性体的压缩、

40、拉伸与扭转等作用所产生的负载转矩。属于这一类的压缩、拉伸与扭转等作用所产生的负载转矩。属于这一类特性的生产机械有金属切削机床的进给机构、起重机械的提特性的生产机械有金属切削机床的进给机构、起重机械的提升机构、皮带运输机等。根据负载转矩方向变化的情况，恒升机构、皮带运输机等。根据负载转矩方向变化的情况，恒转矩特性负载可分为转矩特性负载可分为反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载。四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性（1 1）反抗性恒转矩负载特性）反抗性恒转矩负载特性 反抗性恒转矩负载的转矩作用方向随转动方向的改变而反抗性恒转矩

41、负载的转矩作用方向随转动方向的改变而改变。改变。它的方向恒与运动方向相反，它的方向恒与运动方向相反，运动方向发生改变时，运动方向发生改变时，负载转矩的方向也会随着改变，因而它总是阻碍运动的。摩负载转矩的方向也会随着改变，因而它总是阻碍运动的。摩擦性负载就是典型的反抗性恒转矩负载，所以反抗性恒转矩擦性负载就是典型的反抗性恒转矩负载，所以反抗性恒转矩负载也称摩擦转矩负载。属于这一类特性的生产机械有金属负载也称摩擦转矩负载。属于这一类特性的生产机械有金属切削机床的进给机构、皮带运输机等。切削机床的进给机构、皮带运输机等。 由转矩正方向的约定可知，反抗转由转矩正方向的约定可知，反抗转矩恒与转速矩恒与转

42、速n n取相同的符号，即取相同的符号，即n n为正方为正方向时向时T TL L为正，特性曲线在第一象限；为正，特性曲线在第一象限；n n为反方向时为反方向时TLTL为负，特性曲线在第三象为负，特性曲线在第三象限，如右图所示。限，如右图所示。 反抗性恒转矩负载特性反抗性恒转矩负载特性 四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性（2 2）位能性恒转矩负载特性）位能性恒转矩负载特性 位能转矩的位能转矩的作用方向恒定作用方向恒定，与运动方向无关，它在某方，与运动方向无关，它在某方向阻碍运动，而在相反方向便促进运动。卷扬机起吊重物时向阻碍运动，而在相反方向便促进运动。卷

43、扬机起吊重物时由于重力的作用方向始终朝向地心，所以，由它产生的负载由于重力的作用方向始终朝向地心，所以，由它产生的负载转矩永远作用在使重物下降的方向，当电动机拖动重物上升转矩永远作用在使重物下降的方向，当电动机拖动重物上升时，时，T TL L与与n n方向相反；当重物下降时，方向相反；当重物下降时，T TL L与与n n方向相同。不管方向相同。不管n n是正向还是反向是正向还是反向T TL L都不变，特性曲线在第一、四象限，如都不变，特性曲线在第一、四象限，如下图所示。不难理解，在运动方程中，反抗转矩下图所示。不难理解，在运动方程中，反抗转矩T TL L的符号总的符号总是正的；位能转矩是正的；

44、位能转矩T TL L的符号有时为正，有时为负。的符号有时为正，有时为负。四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性2nCTL=2 2、离心机型机械特性、离心机型机械特性凡是按离心力原理工作的凡是按离心力原理工作的机械，如离心式鼓风机、水泵机械，如离心式鼓风机、水泵等，它们的负载转矩等，它们的负载转矩T TL L与转速与转速n n的平方成正比，即，的平方成正比，即， C C为常数。为常数。 另外，像离心式鼓风机另外，像离心式鼓风机这一类型的机械在实际工作时，这一类型的机械在实际工作时，除了主要是通风机性质的负载除了主要是通风机性质的负载特性外，轴上还有一定的摩擦

45、特性外，轴上还有一定的摩擦转矩转矩T T0 0，所以，实际通风机的，所以，实际通风机的机械特性应为机械特性应为 20nCTTL=四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性3 3、恒功率型机械特性、恒功率型机械特性此类机械的负载转矩与转速此类机械的负载转矩与转速n n成反比，如图所示。例如车床加工，成反比，如图所示。例如车床加工，在粗加工时，切削量大，负载阻力在粗加工时，切削量大，负载阻力大，开低速；在精加工时，切削量大，开低速；在精加工时，切削量小，负载阻力小，开高速。当选择小，负载阻力小，开高速。当选择这样的方式加工时，不同转速下，这样的方式加工时，不同转速

46、下，切削功率基本不变。切削功率基本不变。 除了上述几种类型的生产机械外，除了上述几种类型的生产机械外，还有一些生产机械具有各自的转矩特还有一些生产机械具有各自的转矩特性，如带曲柄连杆机构的生产机械，性，如带曲柄连杆机构的生产机械，它们的负载转矩它们的负载转矩T TL L是随时间作无规律是随时间作无规律的随机变化的，等等。的随机变化的，等等。= =四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性（五）机电传动系统稳定运行的条件（五）机电传动系统稳定运行的条件 通过上述分析可知，不同性质的负载具有不同的通过上述分析可知，不同性质的负载具有不同的特性，而电动机也有其自身的

47、特性。为了使系统能特性，而电动机也有其自身的特性。为了使系统能够可靠稳定的运行，合理选配电动机的机械特性与够可靠稳定的运行，合理选配电动机的机械特性与负载机械特性是至关重要的。负载机械特性是至关重要的。 四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性为了分析方便，习惯上将为了分析方便，习惯上将电动机的机械特性曲线电动机的机械特性曲线n=f(Tn=f(TM M) )和和生产机械特性曲线生产机械特性曲线n=f(Tn=f(TL L) )画在同一个画在同一个T Tn n坐标平面上坐标平面上，如，如图图2.92.9所示，图中曲线所示，图中曲线1 1为电动机的机械特性，曲线为

48、电动机的机械特性，曲线2 2为负载为负载机械特性（恒转矩型）。稳态时系统应处于匀速运动状态，机械特性（恒转矩型）。稳态时系统应处于匀速运动状态，此时电动机轴上的拖动转矩此时电动机轴上的拖动转矩T TM M和折算到电动机轴上的负载转和折算到电动机轴上的负载转矩矩T TL L大小相等，方向相反，相互平衡。大小相等，方向相反，相互平衡。从从T Tn n坐标平面上来看，这意味坐标平面上来看，这意味着电动机的机械特性曲线和生产着电动机的机械特性曲线和生产机械特性曲线必然有交点，此交机械特性曲线必然有交点，此交点即为拖动系统的平衡点，如图点即为拖动系统的平衡点，如图中的交点中的交点a a和和b b。四、三

49、相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性交点交点a a和和b b是否都是系统稳定运行点呢？是否都是系统稳定运行点呢？先来分析交点先来分析交点a a的情况。实际的系统在运行中总会出现干扰，的情况。实际的系统在运行中总会出现干扰，例如电源的波动或负载的变化，现假设负载转矩突然增加了例如电源的波动或负载的变化，现假设负载转矩突然增加了TTL L，则，则T TL L变为变为T TL L，这时，电动机来不及反应，转速仍工作，这时，电动机来不及反应，转速仍工作在原来的在原来的a a点，其转矩为点，其转矩为T TM M，于是，于是T TM MTTL L，由拖动系统运动方，由拖动

50、系统运动方程可知，系统要减速，即程可知，系统要减速，即n n要下降，电动机的工作点从转移要下降，电动机的工作点从转移到到点，此时系统又处于平衡状态，在该点稳定运行。点，此时系统又处于平衡状态，在该点稳定运行。当干扰消除当干扰消除(T(TL L=0)=0)后，后，T TM MT TL L迫使电机加速，转速迫使电机加速，转速n n上升，系上升，系统重新回到原来的运行点统重新回到原来的运行点a a稳定稳定运行；反之，若运行；反之，若T TL L突然减小，突然减小，n n上升，当干扰消除后，也能回到上升，当干扰消除后，也能回到a a点稳定运行，所以点稳定运行，所以a a点是系统的点是系统的稳定工作点。

51、稳定工作点。 四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性现在再来分析现在再来分析b b点的情况，在点的情况，在b b点运行时，若点运行时，若T TL L突然增加，突然增加，n n要下降，随着要下降，随着n n的下降的下降T TM M要进一步减小，直至要进一步减小，直至n n等于等于0 0，电，电动机停转；反之，若动机停转；反之，若T TL L突然减小，突然减小，n n上升，随着上升，随着n n的上升的上升T TM M要进一步增大，促使要进一步增大，促使n n进一步上升，直至超过进一步上升，直至超过B B点进入点进入ABAB段段的的a a点工作。所以，点工作。所

52、以，b b点不是系统的稳定平衡点点不是系统的稳定平衡点。由此可见，。由此可见，对于恒转矩负载，电动机的对于恒转矩负载，电动机的n n增加时，必须具有向下倾斜增加时，必须具有向下倾斜的机械特性，系统才能稳定运行，若特性上翘，便不能稳的机械特性，系统才能稳定运行，若特性上翘，便不能稳定运行。定运行。四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性从以上分析可以得到机电传动系统稳定运行的充分必要条从以上分析可以得到机电传动系统稳定运行的充分必要条件：件：（1 1）电动机的机械特性曲线和生产机械的特性曲线有交点）电动机的机械特性曲线和生产机械的特性曲线有交点（即拖动系统的平

53、衡点）；（即拖动系统的平衡点）；（2 2）当转速大于平衡点所对应的转速时，应有）当转速大于平衡点所对应的转速时，应有T TM MTTTL L。只有满足上面两个条件的平衡点，才是拖动系统的稳定只有满足上面两个条件的平衡点，才是拖动系统的稳定平衡点，即只有这样的特性配合，系统在受外界干扰后，平衡点，即只有这样的特性配合，系统在受外界干扰后，才具有恢复到原平衡状态的能力而进入稳定运行。才具有恢复到原平衡状态的能力而进入稳定运行。 四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性NNNnPT9550=下面介绍异步电动机机械特性曲线上的三个特征转矩。下面介绍异步电动机机械特性

54、曲线上的三个特征转矩。（1 1）额定转矩）额定转矩T TN N 电动机在额定状态下运行的转矩，可由铭牌上的电动机在额定状态下运行的转矩，可由铭牌上的P PN N和和 n nN N求得求得 四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性（2 2）最大转矩）最大转矩TmTm 当电动机负载增大而过载时，电磁转矩接近于最大转矩，当电动机负载增大而过载时，电磁转矩接近于最大转矩，此时应当保证电动机稳定运行，不因短时过载而停转此时应当保证电动机稳定运行，不因短时过载而停转( (但长但长时间过载也会造成电动机过热损坏时间过载也会造成电动机过热损坏) )。因此，要求电动机要。因此

55、，要求电动机要有一定的过载能力。电动机的过载能力可用下式表示：有一定的过载能力。电动机的过载能力可用下式表示：NmmTT=一般三相异步电动机的过载一般三相异步电动机的过载能力在能力在1.81.82.22.2范围内。范围内。T Tm m四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性59.579,min1450,40=mNNTrnKWP124.124.有一台三相鼠笼式异步电动机，额定功率有一台三相鼠笼式异步电动机，额定功率=NP4040千瓦，转速为千瓦，转速为14501450转转/ /分，最大转矩为分，最大转矩为579.59579.59牛牛米，则过载系数为：（米，则过

56、载系数为：（ ）。）。 A.1.2 B.1.8 C.2.2 D.2.8A.1.2 B.1.8 C.2.2 D.2.8NmmNNNTTnPT=,9550C C四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性（3 3）起动转矩）起动转矩 起动转矩为电动机起动瞬间起动转矩为电动机起动瞬间(n=0,s=1)(n=0,s=1)的转矩。只有在的转矩。只有在起动转矩大于负载转矩时，异动电动机才能起动。起动转矩起动转矩大于负载转矩时，异动电动机才能起动。起动转矩大，起动迅速。因此，应用起动转矩倍数大，起动迅速。因此，应用起动转矩倍数 K KSTST来反映异步电来反映异步电动机起动能

57、力。动机起动能力。NststTTK= 一般三相异步电动机的一般三相异步电动机的 K KSTST=1.0=1.02.22.2。四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性综上所述，三相交流异步电动机有如下主要特点：综上所述，三相交流异步电动机有如下主要特点： 异步电动机有较硬的机械特性，即随着负载异步电动机有较硬的机械特性，即随着负载的变化而转速变化较小；异步电动机有较大的过的变化而转速变化较小；异步电动机有较大的过载能力和起动能力；电源电压的波动对异步电动载能力和起动能力；电源电压的波动对异步电动机的工作影响较大。机的工作影响较大。四、三相异步电动机的电磁转矩与

58、机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性17. 17. 电动机从空载到额定负载时，转速下降不多，称为电动机从空载到额定负载时，转速下降不多，称为( () )特性，转速下降较多，称为特性，转速下降较多，称为( () )特性。特性。189.189.三相鼠笼型异步电动机运行时三相鼠笼型异步电动机运行时, ,发生转子绕组断条后发生转子绕组断条后, ,将会产生的故障现象是将会产生的故障现象是( () )。A A产生强烈的火花产生强烈的火花 B B转速下降转速下降, , 噪声异常噪声异常C C转速下降转速下降, ,电流表指针来回摆动电流表指针来回摆动D D转速下降转速下降, ,三相电流不平衡三相电流

59、不平衡 硬机械硬机械软机械软机械C C四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性89.89.当异电电动机的机械负载减小时当异电电动机的机械负载减小时, ,它的转速它的转速( (),),电电枢反电动势枢反电动势( (),),电枢电流电枢电流( () )。上升上升增大增大减小减小四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性四、三相异步电动机的电磁转矩与机械特性2n18.18.负载的机械特性有哪几种？负载转矩与转速之间各有负载的机械特性有哪几种？负载转矩与转速之间各有什么关系？什么关系？负载的机械特性分为三大类，即恒转矩负载、恒功率负载、负载的机械特性分为三大类，即恒转矩

60、负载、恒功率负载、泵类和通风机负载。其中恒转矩负载又分为反抗性恒转矩负泵类和通风机负载。其中恒转矩负载又分为反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载两种。载和位能性恒转矩负载两种。反抗性恒转矩负载转矩大小不变而与转速的方向永远相反。反抗性恒转矩负载转矩大小不变而与转速的方向永远相反。而位能性恒转矩负载大小不变方向也不变，当电机正转时，而位能性恒转矩负载大小不变方向也不变，当电机正转时，负载转矩与转速方向相反；当电机反转时，负载转矩与转速负载转矩与转速方向相反；当电机反转时，负载转矩与转速方向相同。方向相同。恒功率负载转矩的大小与转速之间成反比。恒功率负载转矩的大小与转速之间成反比。(T(TL L=K