感应电机-4课件

第八节感应电动机的工作特性一、工作特性输出功率变化时，电动机转速变化的曲线称为转速特性。1、转速特性在额定电压和额定频率下，电动机的

及效率η与输出功率P2的关系曲线，称为感应电动机的工作特性。负载时：空载时：10kW电机转速特性和定子电流特性负载时：空载时：输出功率变化时，电动机定子电流的变化曲线称为定子电流特性。2、定子电流特性10kW电动机的转速特性和定子电流特性负载时：空载时：输出功率变化时，电磁转矩的变化曲线。4、转矩特性感应电动机负载时：空载时：输出功率变化时，电动机效率的变化曲线

称为效率特性。5、效率特性一般，电动机的最大效率发生在。这一范围内，额定效率约在74％～94％之间，容量越大，一般越高。感应电动机二、工作特性的求取结果：方法：改变负载P2，记录不同负载时条件：方法：先用空载试验测出电动机的铁耗pFe、机械损耗pΩ，并用电桥测出定子电阻R1。然后进行负载试验，求取不同负载下电动机输出功率与转速、定子电流、功率因数、转矩和效率的关系。用直接负载法测取工作特性从而：或第九节感应电动机的起动、深槽和双笼电动机定义：异步电动机与电源接通以后，如果电动机的起动转矩大于负载转矩，则转子从静止开始转动，转速逐渐升高至稳定运行，这个过程称为起动。起动性能1．起动电流:一般直接起动起动电流约为额定电流的7倍。2．起动转矩:直接起动转矩约为额定转矩的0.9～2倍。3．起动时间。4．绕组发热。起动要求1.减少起动电流，并使起动转矩满足负载要求；2．起动方法应可靠、正确，起动设备应简单、经济，便于操作。3．起动过程中，功率损耗应尽量小。起动方法：笼型电动机的起动有直接起动和降压起动两种；绕线型电动机的起动采用转子串接电阻起动。1、直接起动一、笼型感应电动机的起动起动方法：利用闸刀开关或接触器等将电动机直接接到具有额定电压的电源上。S=1，所以笼形感应电动机的启动电流就是额定电压下的堵转电流。特点：主要优点是简单、方便、经济，起动过程快；缺点是起动电流大。适用对象：适用于中、小型笼型异步电动机的起动。当电源容量相对于电动机的功率足够大时，应尽量采用直接起动。原则：电动机能否直接起动，受电网容量、电网允许干扰程度、电动机容量和单位时间内起动次数等影响。2、降压起动起动原理：利用起动设备将电压降低后加到异步电动机的定子绕组上，以限制起动电流。待起动过程结束后，再去掉起动设备，恢复全压供电，使电动机进入正常运行。同时，由于，故起动转矩也相应减小。具体方法主要有三种：

(1)Y-△起动；(2)自耦降压起动;

(3)定子电路串联电阻（电抗器）降压起动.比较起动转矩：Y-△起动：定子绕组Y接设起动时定子每相等效阻抗为，电源线电压，当绕组接成星形（Y）形时，其线电流为：当绕组接成三角形（△）形时，其线电流为：故两种联结方式下线电流之比为：因为：星三角起动时起动电流和起动转矩的比较而Y接时定子绕组相电压只有△形联结时的电网电压，电压比，则加在电机上电压为降压起动与直接起动相比：2）自耦变压器减压起动起动运行定子绕组自耦变压器降压起动接法自耦变压器方法：利用自耦变压器将电动机在起动过程中的端电压降低，随转速升高，提高端电压，直到正常运行时退出自耦变压器。特点：电动机的起动电流和起动转矩减小，是低电压下的直接起动。适用对象：适用于容量较大的或正常运行时联成星形不能采用星三角起动器的笼型电动机。3）定子串电抗器或电阻起动串联电抗器起动与直接起动相比：串电抗器起动：直接起动：串电抗起动等效电路方法：定子电路串入电阻或电抗器限制起动电流，待转速升高、电流下降后，再除去串接的电阻或电抗器，使电动机在额定电压下工作。适用对象：不频繁起动的电动机。2、转子串频敏变阻器起动频敏变阻器每相阻抗：绕线型感应电动机转子串频敏变阻器频敏变阻器实际上是一个特殊的三相铁心电感线圈，铁心由铸铁或厚钢板构成。由于铁心中的涡流损耗大，故频敏变阻器的等效电阻比普通的电感线圈的电阻大得多，且与电流频率的高低有关（频率愈高，铁心的涡流损耗愈大，其等效电阻也愈大）。:包括绕组电阻和代表铁心损耗的等效电阻（铁心损耗包括涡流损耗和与频率大小有关的磁滞损耗）；绕线型感应电动机转子串频敏变阻器起动时：起动过程中：起动过程中电动机可以近似地得到恒转矩起动特性，从而实现电动机的无级起动。起动完毕后，频敏变阻器应短路切除。1、深槽笼型异步电动机关注槽底导体1；和槽口导体2；其中均流过电流i。起动时，s＝1，∴f2=f1说明：越靠近槽底，漏抗X越大。起动时，f2=f1,转子频率很高，电流分配将主要地决定于漏电抗。在由气隙主磁通所感应的相同的电势的作用下，导条中靠近槽底处的电流密度将很小。深槽感应电机的集肤效应三、深槽和双笼感应电动机2、双笼感应电机正常运行时，转子电流频率很低，漏抗减小，上、下笼的漏阻抗中电阻起主要作用，下笼电阻较小，电流主要集中在下笼，产生电机的工作转矩。

起动时，转子频率较高，转子的漏阻抗中漏抗起主要作用，下笼漏抗较大，下笼电流很小，电流多挤集于上笼，而上笼的电阻较大，因此上笼可产生较大的起动转矩。双笼感应电动机的转子上笼称为起动笼，下笼称为工作笼。上笼：起动笼，截面积小，用电阻系数较大的黄铜或铝青铜制成，电阻较大。下笼：工作笼，截面积大，用电阻系数较小的紫铜制成，电阻较小。上笼的电阻大、漏抗小；而下笼的电阻小、漏抗大。起动时，f2高，集肤效应显著，漏抗起主要作用，电流多被挤到上笼，而上笼电阻大，可产生较大启动转矩，所以上笼又称为起动笼，机械特性对应1。正常运行时，f2小，漏抗成分甚微，上、下笼电流分配主要取决于电阻，电阻起主要作用。转子电流流入电阻小的下笼，所以下笼又称工作笼，机械特性对应2

。1与2叠加得合成机械特性3，双笼型转子异步电机具有较好的起动特性。双笼电动机的等效电路双笼电动机的Te—s曲线第十节感应电动机调速定义：所谓调速，就是指电动机在同一负载下能得到不同的转速，以满足实际需要。方法：由转速公式，表明改变电动机转速的三种可能：2、变频调速--改变电源频率1、变极调速--改变极对数3、变转差率调速--改变转差率适用于笼型电动机调速适用于绕线型电动机调速4极电机一相绕组的接法4极电机改为2极电机时一相绕组的接法一、变极调速原理：由于，极对数减小一半，旋转磁场的同步转速提高一倍，转子转速也近似提高一倍。变频调速装置调速方式：1.在应保持的比值近似不变，即两者成比例同时调节--这是恒转矩调速。

2.在，应保持，这是恒功率调速。不变，则必须忽略定子漏阻抗压降：1、恒转矩调速变频调速时，一般要求基本保持不变。保持，则调速中将基本保持不变，最大转矩保持不变,称为恒转矩调速。恒转矩调速是从额定转速往下调。恒转矩调速时感应电机Te—n曲线2、恒功率调速恒功率调速一般用于频率f1从50Hz往上调，转矩将随频率的上升而下降。但转速的上升幅度要大于电压的上升幅度。恒功率调速必须保证，即在调速前后保持输出功率不变，应保持适用对象：广泛应用于起重设备中。方法：在绕线型电动机的转子电路中接入调速电阻（和起动电阻一样接入）。特点：改变调速电阻大小，可得到平滑调速。设备简单，投资少，但能量损耗大。电动机的机械特性变软，负载变化时电动机的转速将发生显著变化。R2+Rs3Tst2sm2R2+Rs2Tst1sm1R2+Rs110TstTmTe0n1smR23.改变转差率来调速s

nT0+TL转子外加电阻调速串极调速在转子回路中接入一个转差频率的功率变换装置，将转子一部分能量回馈到电网，即能达到转子串电阻一样的调速性能，又能将电机效率保持较高。转差功率的传递为单方向，只能由转子反馈给电网，所以电动机只能在低于同步速的范围内进行调整。转子带变频器的调速系统整流逆变感应电动机3）改变变频器输出电压相序，把sf1从0增大，电机在超同步转速下运行。2）时，变频器向转子输出直流，电机为同步电动机运行。1）时，转子转差功率由变频器回馈给电源，调节变频器的输出频率调转速，调转子电流幅值和相位，改变定子边功率因数。即绕线型电机，定转子两边均由交流电源供电。双馈电机感应电动机双馈电机调速交—交变频器感应电动机几种调速方法的对比调速方法主要优点主要缺点变极调速调速成本低有级调速运行性能稍差变频调速无极调速运行性能好调速成本高变R2调速调速成本低操作简单损耗大调速范围小双馈电机调速范围大，性能好，无极调速，节能调速成本高控制复杂第十一节单相感应电动机一、结构特点5、转子都是普通的笼型转子。4、在电容起动的单相电机中，工作绕组占定子总槽数的2／3，起动绕组占1／3。3、定子内径较小，嵌线比较困难，故大多采用单层绕组。2、定子上通常装有两个绕组，即工作绕组和起动绕组。1、铁心除罩极电机一般具有凸出的磁极外，其余与普通三相电机类似。工作绕组起动绕组裂相起动电动机二、工作原理和等效电路1、双旋转磁场理论单相电机定子主绕组接电源，主绕组产生一个脉振磁动势；将脉振磁动势分解为大小相同、转向相反、转速相同的正向旋转磁动势Ff和反向旋转磁动势Fb；若磁路为线性，把Ff和Fb产生的磁场与转子作用后产生的效果叠加起来，就得到原来脉振磁动势所产生磁场与转子作用的结果。正向旋转磁动势Ff反向旋转磁动势Fb脉振磁动势单相电机定子主绕组接同电源，主绕组产生一个脉振磁动势；靠单个主绕组无法产生起动电磁转矩，但起动后电机又能连续旋转。单相感应电机的Te—s曲线正向转矩合成转矩反向转矩电机转矩：对于反向旋转磁场：对于正向旋转磁场：转子转速为n：2、等效电路1）S=1时正向转矩合成转矩反向转矩单相感应电动机的等效电路图2）S＜1时正向转矩合成转矩反向转矩单相感应电动机的等效电路图正向转矩合成转矩反向转矩单相感应电动机的等效电路图3）正常运行时，S很小，气隙合成磁场接近于圆形旋转磁场，影响不大。电机参数和电源已知时：单相感应电动机的等效电路图三、起动方法1）裂相电动机：靠起动绕组的电阻增大以造成“裂相”作用的电动机。1、裂相起动——起动绕组和工作绕组阻抗角不相同，电流相位也不相同，相当于两相电机。裂相起动电机分三种：工作绕组起动绕组裂相起动电动机3）电容运行电动机：如果电动机起动完毕后，起动绕组不断开，一直接入电容运行。2）电容起动电动机：为了增加起动转矩，可在起动绕组回路中串入一个电容C，使起动绕组电流超前工作绕组相位较大，气隙旋转磁场椭圆度小，起动转矩大。起动后断开电容。工作绕组起动绕组裂相起动电动机起动电流与工作电流电容起动T—S曲线为了获得所需的起动转矩，单相异步电动机的定子进行了特殊设计。常用的单相异步电动机有电容分相式异步电动机和罩极式异步电动机。他们都采用鼠笼式转子，但定子结构不同。电容分相式异步电动机电容分相式异步电动机的定子中放置有两个绕组，一个是工作绕组A–A'，另一个是起动绕组B–B',两个绕组在空间相隔90º。起动时，B–B'绕组经电容接电源，两个绕组的电流相位相差近90º，即可获得所需的旋转磁场。定子铁心做成凸极式，每个极上装有工作绕组，在磁极极靴的一边开有一个小槽，槽内嵌有短路铜环，把部分磁极罩起来。铜环也叫罩极线圈，电机叫罩极电机。2、罩极起动工作绕组罩极线圈变化比变化超前，产生气隙移动磁场。

当电流i流过定子绕组时，产生了一部分磁通1，同时产生的另一部分磁通与短路环作用生成了磁通2。由于短路环中感应电流的阻碍作用，使得2在相位上滞后1，从而在电动机定子极掌上形成一个向短路环方向移动的磁场，使转子获得所需的起动转矩。

罩极式单相异步电动机起动转矩较小，转向不能改变，常用于电风扇、吹风机中；电容分相式单相异步电动机的起动转矩大，转向可改变，故常用于洗衣机等电器中。第十二节感应发电机和直线感应电动机一、感应发电机当时，,转子导体切割旋转磁场的方向与电动机相反,转子感应电动势和电流有功分量也随之反向，发电机运行。1、并联电网上时的工作原理感应电机定转子耦合电路示意图接在电网上运行的感应电机,用原动机驱动电机转子，1）空载临界2）负载运行2、单机运行时感应发电机电压的建立1）电机必须有剩磁；2）负载必须是电容性负载，或定子输出并电容；3）负载电容或并联电容要大于临界电容。单机运行时感应电动机的自激临界电容线空载特性电容线负载感应发电机建