异步电机课件

1.了解三相异步电机的基本结构、应用和分类

2.掌握三相异步电动机的基本工作原理

3.掌握转差率和额定值的计算

4.掌握异步电机的三种运行状态及其判别方法

基本结构和基本工作原理概述异步电机的基本结构异步电机的工作原理和三种运行状态异步电动机的额定值主要内容基本结构和基本工作原理界定：异步电机是一种与同步电机相对应的交流电机。因其转子转速与定子电流所产生的磁场转速不同，而称为异步电机。又因其定、转子之间没有电的直接联系，是借助于定、转子之间的电磁感应作用实现机电能量转换的，故又称为感应电机应用：主要用作电动机，是工业生产的主要动力。应用非常广泛。工业——风机、泵、压缩机、轧机、起重机、机床、轻工及矿山机械；农业——水泵、脱粒机、粉碎机和农副产品加工机械；交通——电力机车和电动汽车；日用——电扇、洗衣机、电冰箱和各种医疗机械（单相）。15.1概述基本结构和基本工作原理优点：结构简单、制造容易、价格低廉、运行可靠、使用及维护方便、坚固耐用、运行效率较高和适用的工作特性。缺点：目前还不能经济地在较大范围内实现平滑调速；需要从电网吸收感性的无功功率，以建立磁场，因而功率因数较差，总小于1。

15.1概述基本结构和基本工作原理15.2异步电机的基本结构分类：

异步电机按相数分按转子结构分单相异步电机三相异步电机基本结构和基本工作原理绕线型异步电机鼠笼型异步电机15.2异步电机的基本结构异步电机实物图：

单相异步电机三相异步电机基本结构和基本工作原理15.2异步电机的基本结构异步电机实物图：

基本结构和基本工作原理绕线型异步电机鼠笼型异步电机15.2异步电机的基本结构异步电机实物图：

基本结构和基本工作原理鼠笼型异步电机剖视图鼠笼型异步电机外部视图15.2异步电机的基本结构基本结构和基本工作原理感应电机定子绕组定子铁心

转子机座转子铁心转轴转子绕组定子结构组成气隙鼠笼型绕线型15.2异步电机的基本结构一、定子基本结构和基本工作原理10

1.定子铁心

作用—主磁路的一部分，放置定子绕组。构成—0.5mm厚的硅钢片叠成圆柱体；内圆冲有若干均匀分布的形状相同的槽15.2异步电机的基本结构定子槽形基本结构和基本工作原理11

半闭口槽—小型异步电机，绕组用圆导线绕成。半开口槽—低压中型异步电机，绕组是成型线圈。开口槽—高压大中型异步电机，绕组是用绝缘带包扎并浸漆处理过的成型线圈。15.2异步电机的基本结构一、定子基本结构和基本工作原理2.定子绕组作用—构成电路部分，感应电动势，通过电流，建立旋转磁场，以实现机电能量转换。构成—铜线圈。小型异步机采用单层；大、中型异步机采用双层短距。

15.2异步电机的基本结构基本结构和基本工作原理定子绕组联接方式

星形（Y）接法和三角形（△）接法

U1V1W1U1V1W1W2U2V2W2U2V2D联结Y联结15.2异步电机的基本结构基本结构和基本工作原理一、定子3.机座（机壳）作用—固定和支撑定子铁心，承受运行中的各种作用力，散热。

构成—铸铁或钢板焊接而成。

15.2异步电机的基本结构基本结构和基本工作原理二、转子1.转子铁心作用—主磁路的一部分，放置转子绕组。

构成—0.5mm厚的硅钢片叠成，外圆周冲有若干均匀分布的形状相同的槽。

15.2异步电机的基本结构基本结构和基本工作原理转子槽槽形的选择主要取决定于对运行性能和起动性能的要求。15.2异步电机的基本结构基本结构和基本工作原理二、转子1.转子绕组作用—构成电路部分。感应电动势、流过电流和产生电磁转矩。构成—铸铝，铜条焊接，铜绕组。结构型式—鼠笼型绕组和绕线型绕组。

鼠笼型转子绕组：由插入每个转子槽中的导条和两侧的短路端环构成，如果去掉转子铁心，剩余的转子绕组就像一个松鼠笼子。一般为铝浇铸的，对中大型电机为减小损耗、提高效率，往往采用铜条焊接而成。绕线型转子绕组：三个出线端子接到固定在转轴上的三滑环上，通过电刷引出，与外电路接通。其特点是可以在转子绕组中串入附加电阻，来改善电机的起动性能或调节转速。15.2异步电机的基本结构基本结构和基本工作原理转子绕组实物图鼠笼型转子绕组结构示意图15.2异步电机的基本结构基本结构和基本工作原理转子绕组实物图绕线型转子绕组结构示意图15.2异步电机的基本结构基本结构和基本工作原理二、转子3.转轴作用—支撑转子铁心，输出、输入机械转矩构成—钢。15.2异步电机的基本结构基本结构和基本工作原理二、转子15.2异步电机的基本结构基本结构和基本工作原理三、气隙定、转子之间的间隙，也是主磁路的组成部分。气隙大小对异步电机的性能影响很大。为了减小主磁路的磁阻，降低励磁电流，提高功率因数，气隙应尽可能小。异步电机气隙长度应为定、转子在运行中不发生机械摩擦所允许的最小值。中、小型异步电机中，气隙长度一般为0.2～1.5mm。15.2异步电机的基本结构三相异步电机主要部件拆分图基本结构和基本工作原理15.2异步电机的基本结构三相异步电机整体图基本结构和基本工作原理15.3工作原理和三种运行状态一、转动原理基本结构和基本工作原理原理—定子接三相对称电源，绕组中流过三相对称电流，气隙中建立基波旋转磁动势，产生基波旋转磁场，转速为同步速。这个同步速的气隙磁场切割转子绕组，产生感应电动势并在转子绕组中产生相应的电流；转子绕组在磁场中受到电磁力矩作用，在这个力矩驱动下，转子与磁场同方向旋转。概述—原理上类似于变压器，定子绕组相当于原绕组，转子绕组副绕组，通过电磁感应关系实现机电能量转换。所不同的是变压器的磁场为脉振磁场；异步电机气隙中的磁场为旋转磁场。两极异步电动机示意图（图中气隙磁场形象地用N、S来表示）小结—异步电动机转子转速总是低于同步转速，且与旋转磁场转向相同。改变相序可以改变转子转向。15.3工作原理和三种运行状态二、转差率基本结构和基本工作原理背景—异步电动机的转子电动势和电流取决于旋转磁场转速

与转子转速

之差，因此分析异步电动机转速变化时，常不直接用转速，而用转差率来表示。定义—同步速

与转子转速

之差与同步速之比值称为转差率，以

表示，即重要数据—空载转差率小于0.5%，满载转差率小于5%其中15.3工作原理和三种运行状态三、三种运行状态基本结构和基本工作原理

异步电机的转子可以是带负载机械，也可以是由原动机驱动，在不同的转子外部条件下，异步电机将运行于不同的转速和不同的转差率，对应不同的运行状态。根据转差率的正负和大小，异步电机分别对应于电动机、发电机、电磁制动三种不同的运行状态。基本结构和基本工作原理1.电动机运行（0<n<n1或1>s>0）分析：据相对运动方向，用右手定则确定e1,e2的方向；i2a与e2同方向，i1a与i2a相反方向（磁势平衡）；由左手定则确定f方向，TM方向；TM与转子转动方向一致，驱动转子运动，克服T2输出机械功率；定子上：i1a与e1方向相反，电功率e1i1a为负，表示吸收电功率。15.3工作原理和三种运行状态三、三种运行状态基本结构和基本工作原理1.电动机运行（0<n<n1或1>s>0）特点：转子侧：TM与n同转向，TM为驱动转矩，TMΩ>0，发出机械功率定子侧：e1与i1的有功电流i1a反方向，e1·i1a<0，吸收电功率吸收电功率￫发出机械功率：电动机运行基本结构和基本工作原理2.发电机运行（n>n1或s<0）分析：据相对运动方向，用右手定则确定e1,e2的方向；i2a与e2同方向，i1a与i2a相反方向（磁势平衡）；由左手定则确定f方向，TM方向；TM与转子转动方向相反，阻止转子运动，原动机克服反转矩输入机械功率；定子上：i1a与e1方向相同，电功率e1i1a为正，表示输出电功率。15.3工作原理和三种运行状态三、三种运行状态基本结构和基本工作原理2.发电机运行（n>n1或s<0）特点：转子侧：TM与n反转向，TM为制动转矩，TMΩ<0，吸收机械功率定子侧：e1与i1的有功电流i1a同方向，e1·i1a>0，发出电功率吸收机械功率￫发出电功率：发电机基本结构和基本工作原理3.电磁制动运行(n<0或s>1

)分析：据相对运动方向，用右手定则确定e1,e2的方向；i2a与e2同方向，i1a与i2a相反方向（磁势平衡）；由左手定则确定f方向，TM方向；TM与转子转动相反，阻止转子运动，为维持电机反转，必须输入机械功率；定子上：i1a与e1方向相反，电功率e1i1a为负，表示吸收电功率，且变为内部的热能。15.3工作原理和三种运行状态三、三种运行状态基本结构和基本工作原理3.电磁制动运行（n<0或s>1）特点：转子侧：TM与n反转向，TM为制动转矩，TMΩ<0，吸收机械功率定子侧：e1与i1的有功电流i1a反方向，e1·i1a<0，吸收电功率吸收电功率＋吸收机械功率￫转子电阻热损耗：电磁制动状态基本结构和基本工作原理状态发电机电磁制动n与s关系n<n10<s<1n>n1s<0n与n1反向，n<0,s>1E1的性质反电动势电源电动势反电动势T的性质电磁驱动力矩电磁阻力矩电磁阻力矩能量转换电能→机械能原动机机械能→电能电能+机械能→内部损耗（短路）电动机三、三种运行状态基本结构和基本工作原理三、三种运行状态15.4异步电动机的额定值基本结构和基本工作原理额定值5）额定功率因数指电动机在额定负载时定子侧的功率因数；1）额定功率（kW）指额定运行时转轴上的输出机械功率。2）额定电压（V）指加在绕组上的线电压；3）额定电流（A）指定子绕组中的线电流；4）额定频率（Hz）我国工业用频率为50Hz；6）额定转速（r/min）指电机额定运行时转轴的转速；15.4异步电动机的额定值基本结构和基本工作原理异步电机的铭牌铭牌：型号，额定值，绕组联结方式，生产厂家等

1.理解转子静止和旋转时的电磁关系和物理过程

2.掌握转子绕组归算（折算)的目的、原理和方法

3.掌握转子磁动势的相对转速，理解转子旋转时异步电动机定、转子磁动势保持相对静止的原因；

4.掌握归算后的基本方程式、相量图和等效电路

5.掌握空载试验和短路试验的原理、方法和参数计算

6.了解笼型异步电动机转子的极数、相数和匝数

本章基本要求三相异步电动机的运行原理概述转子静止时的异步电动机转子旋转时的异步电动机笼型转子的极数、相数和匝数异步电动机的参数测定主要内容三相异步电动机的运行原理定性分析定量计算简介：分析异步电动机运行中的电磁过程，研究各电磁量之间的相互关系，得出异步电动机的等效电路，建立定量分析异步电动机的理论基础。16.1概述三相异步电动机的运行原理异步电机与同步电机的主要联系相同点：借助于电磁感应作用传递能量不同点：同步电机的转子磁场是由通入的直流产生的；异步电机的转子磁场是由转子感应电流产生的。在对称稳态时，同步电机气隙磁场只在定子中感应电动势，为单边感应（直流电机与其类似）；异步电机气隙磁场在定、转子两边都感应电动势，为双边感应（变压器与其类似）研究对象：首先分析三相对称且稳态运行的绕线转子异步电动机，任取一相或一个量进行分析。仅考虑基波的作用，不考虑高次谐波的影响，最后对笼型电动机的一些特殊问题进行分析。规定正方向：定、转子各相电气物理量的规定正方向和变压器相同磁动势、磁通的规定正方向为由定子到转子的方向；定、转子A和a相绕组的轴线分别为＋A和＋a。规定＋A为计算空间角度的起点，假设在转子静止状态下＋A在＋a前电角度。16.1概述三相异步电动机的运行原理规定正方向16.1概述三相异步电动机的运行原理图16-1异步电机的规定正方向研究目的便于和已经熟悉的变压器进行对比，且具有实际意义，因为移相器、感应调压器就是不转的异步电动机。研究对象

两种转子静止的情况：转子绕组开路和转子堵转16.2转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理16.2转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理一、转子绕组开路转子电流为零，相当于调压器副边开路。电磁过程三相三相主要关系磁动势F0主磁通：由电动机的磁化特性确定磁动势电流电动势、主磁通电动势电流(一)磁动势电流幅值：相位：16.2转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理一、转子绕组开路图16-2磁动势与电流的相位关系(二)电动势、主磁通16.2转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理一、转子绕组开路频率：大小：

1）定子电动势

三相三相(二)电动势、主磁通16.2转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理一、转子绕组开路大小：

2）转子电动势气隙磁密转过（90°＋）空间电角度时，转子a相绕组磁链最大，当时，应落后于时轴（90°＋）电角度，而落后于计时起点。(二)电动势、主磁通16.2转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理一、转子绕组开路大小：

3）电动势比（有效匝比）：相位

1）定子电动势：定子电动势落后于定子磁链90°图16-3定子绕组A相磁链和电动势相位(二)电动势、主磁通16.2转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理一、转子绕组开路相位

2）转子电动势：转子电动势的大小是定子电动势的1/ke倍，其相位决定于转子的位置，根据这一原理，可制成移相器图16-4定、转子绕组A(a)相磁链和电动势相位(三)电动势电流16.2转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理一、转子绕组开路原理和思路：

F0∝I0，E1∝，但磁动势F0与主磁通却是非线性关系，不易用解析式表示。为了跳过非线性的磁场问题，把磁场的问题转化成电路的问题，和变压器一样，引入一个激磁参数Zm，直接把I0与E1联系起来，这个参数称为激磁阻抗。(三)电动势电流16.2转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理一、转子绕组开路表达式：激磁参数物理意义：

Zm＝rm＋jxm——激磁阻抗；rm——激磁电阻或铁耗等效电阻

xm——激磁电抗。讨论：1）xm是对应于气隙主磁通的电抗，与气隙大小、电源频率、绕组匝数、主磁路铁心材料、尺寸以及磁路饱和程度有关。气隙大，磁导小，激磁电流大，故气隙越小越好。2）尽管激磁阻抗的物理意义与变压器的相似，但在数值大小上和变压器的相差较大，尤其是激磁电抗。变压器的主磁通几乎不经过气隙，主磁路的磁导大，激磁电抗大，相应的激磁电流就小，其标么值为0.01—0.1；而异步电动机的主磁通两次经过气隙，主磁路的磁导小，激磁电抗小，相应的激磁电流就大，其标么值为0.2—0.5。(四)方程式、相量图和等效电路16.2转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理一、转子绕组开路方程式：相量图：图16-5异步电动机转子绕组开路时的相量概述转子静止时的异步电动机转子旋转时的异步电动机笼型转子的极数、相数和匝数异步电动机的参数测定主要内容三相异步电动机的运行原理16.2转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、转子绕组短路转子被外力固定不动，相当于调压器副边短路，称为异步电动机的堵转。定、转子基波磁动势同转向、同转速旋转，两者相对静止(一)磁动势分析定子三相转子三相磁动势平衡：16.2转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、转子绕组短路

与空间电角度为(90º+),和转子的具体位置()无关。定、转子之间没有电路上的联系，转子对定子的影响是通过转子磁动势的作用实现的。转子a相相轴的位置不影响磁动势的分析结果，为简便，将定、转子相轴与时间轴重合。时空相矢图：1）定子A相相轴与时轴重合，转子a相相轴在定子A相相轴前16.2转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、转子绕组短路时空相矢图：2）定子A相相轴、转子a相相轴与时轴重合16.2转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、转子绕组短路电流形式的磁动势关系和电流比：定子电流由激磁分量和负载分量组成；前者产生气隙磁密；后者产生的磁动势用来抵消转子磁动势，消除转子磁动势对气隙主磁通的影响。电流比：16.2转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、转子绕组短路(二)电动势分析定子三相转子三相16.2转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、转子绕组短路(二)电动势分析漏抗物理意义：任一相的漏抗由三相决定。定子漏抗是由定子三相对称电流联合产生的定子漏磁通在定子每一相中引起的电抗；转子漏抗是由转子三相对称电流联合产生的转子漏磁通在转子每一相中引起的电抗；16.2转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、转子绕组短路(三)转子绕组的归算定、转子简仅有磁的联系，没有电路上的直接联系。要进行归算：用一个等效的转子（相数为m1，有效匝数为w1kw1）代替实际的转子，同时，保持电磁关系和能量转换关系不变。16.2转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、转子绕组短路(三)转子绕组的归算归算的条件：1）主磁通不变；2）转子磁动势不变；

3）转子有功损耗和无功功率不变。1、电动势的归算2、电流的归算16.2转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、转子绕组短路(三)转子绕组的归算3、阻抗的归算16.2转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、转子绕组短路(四)归算后的方程式、相量图和等效电路1、方程式16.2转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、转子绕组短路(四)归算后的方程式、相量图和等效电路2、相量图16.2转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、转子绕组短路3、等效电路(四)归算后的方程式、相量图和等效电路16.2转子静止时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、转子绕组短路讨论：1）转子静止、转子绕组开路，转子无反磁动势，定子电流很小，U1≈E1＝4.44f1W1kw1Φm,Φm决定于外加电源电压的大小。2）转子静止、转子绕组短路，转子有电流，有反磁动势，定子电流很大，抵消反磁动势。U1≈I1(Z1+Z2′)≈2I1Z1≈2E,Φm为空载时的一半。3）x1*≈x2*=0.08~0.12，I1*≈U1*/(x1*+x2*)=1/(0.16~0.24)=4~7。堵转实验一般在降压情况下进行。16.2转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理一、磁动势分析(一)转子电流的频率定子三相转子三相(二)转子磁动势相对于转子的速度16.2转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理一、磁动势分析(三)转子磁动势相对于定子的速度不论转子静止还是旋转，定、转子基波磁动势都以同步转速相当于定子旋转，两者相对静止，这是各类旋转电机产生平均转矩，实现机电能量转换的必要条件之一。16.2转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、电动势分析定子三相转子三相16.2转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、电动势分析16.2转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理二、电动势分析16.2转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理三、转子的频率归算——等效静止转子等效条件：转子电流大小和相位不变等效静止时旋转时数值关系:16.2转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理三、转子的频率归算——等效静止转子相数和匝数归算后16.2转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理四、基本方程式、相量图和等效电路基本方程式:16.2转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理四、基本方程式、相量图和等效电路相量图:16.2转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理四、基本方程式、相量图和等效电路T型等效电路:16.2转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理四、基本方程式、相量图和等效电路准确变换等效电路基本方程式:16.2转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理四、基本方程式、相量图和等效电路准确变换等效电路:（小容量）16.2转子旋转时的异步电动机三相异步电动机的运行原理四、基本方程式、相量图和等效电路简化等效电路:（大容量）C=1概述转子静止时的异步电动机转子旋转时的异步电动机笼型转子的极数、相数和匝数异步电动机的参数测定主要内容三相异步电动机的运行原理16.4笼型转子的极数、相数和匝数三相异步电动机的运行原理由绕线转子异步电动机分析得到的基本方程式、相量图和等效电路完全适用于笼型异步电动机。笼型转子的相数、极数和匝数如何确定？定、转子极数相等是旋转电机产生平均转矩的必要条件。绕线式转子有明显的相数和极数，且设计制造与定子相同16.4笼型转子的极数、相数和匝数三相异步电动机的运行原理一、笼型转子的极对数在空间按正弦分布的主磁场bδ相对于定子转速为n1，以n1′=n1-n=sn1的相对转速切割转子导条。在导条产生感应电动势ec，且ec与bδ成正比，故ec与bδ

同相位。每根导条功率因数角为ψ2，导条中电流ic波滞后于ec波ψ2角。转子磁动势F2亦为正弦波，以转速n1相对于定子旋转。笼型转子无特定的极数，其极数始终等于定子的极数。16.4笼型转子的极数、相数和匝数三相异步电动机的运行原理二、笼型转子的相数设转子总导条数为Z2(即转子槽数)，极对数为p，则相邻两根导条之间相差的空间电角度为α2＝p·360º/Z2，这也是相邻两根转子导条电动势(电流)的相位相差的电角度。同相位的电流构成一相。导条分布均匀，一对磁极范围内的导条数为Z2/p,若Z2/p为整数，则相数m2＝Z2/p；若Z2/p不为整数，则相数m2＝Z2。W2=1/2(每相串联匝数：每对极每相只有一个导体）kw1=1(无短距和分布）三、笼型绕组的匝数和绕组因数16.5异步电动机的参数测定三相异步电动机的运行原理一、空载试验1、目的：测定铁耗pfe、机械损耗pm和激磁参数Zm＝rm＋jxm利用等效电路计算异步电动机的运行特性，应首先知道其参数。这些参数(r1,x1,r2′,x2′,rm,xm)可通过空载和短路（堵转）两个试验求得。2、方法和步骤：电机轴上不带负载，定子接到额定频率的三相对称电源上，通过三相调压器对电机供电，使定子端电压从(1.1～1.3)UN开始，逐渐降低电压，空载电流逐渐减少，直到电动机转速发生明显下降，空载电流开始明显回升为止。记录电动机的相电压U1、空载相电流I0、空载损耗p0。绘制空载特性曲线。16.5异步电动机的参数测定三相异步电动机的运行原理一、空载试验3、空载特性图4、分析计算1）铁耗和机械损耗的确定空载时，转子电流小，转子铜耗可忽略不计。定子输入功率消耗在定子铜耗m1I02r1、铁耗pfe、机械损耗pm上。

p0=m1I02r1+pfe+pmr1可由电桥测出，记下室温，折算到75ºC。从输入功率p0中扣除定子铜耗，得铁耗pfe和机械损耗pm之和p0′

：

p0′

=p0-m1I02Rr1=pfe+pmec16.5异步电动机的参数测定三相异步电动机的运行原理一、空载试验4、分析计算1）铁耗和机械损耗的确定损耗分离：在p0′中，机械损耗pm与电压U1无关。pfe可近似认为与磁密的平方成正比，因而可近似认为与电压的平方成正比。故p0′与U12的关系曲线近似为一直线。其延长线与纵轴交点即为机械损耗pm，从而得到铁耗pfe。

pfe

∝

Bδ2∝Φm2∝E12∝U1216.5异步电动机的参数测定三相异步电动机的运行原理一、空载试验4、分析计算2）激磁参数的确定（额定电压）16.5异步电动机的参数测定三相异步电动机的运行原理二、短路(堵转)试验1、目的：测定短路阻抗、转子电阻和定、转子漏抗。2、方法和步骤：将转子堵住，在定子端施加电压，从0.4UN开始逐渐降低，记录定子相电压Uk、定子相电流Ik、定子端输入功率Pk，作出短路特性Ik=f(Uk)，pk=f(Uk)。根据短路特性曲线，取额定电流点的Uk(相电压)、Ik(相电流)、pk(三相短路损耗)。16.5异步电动机的参数测定三相异步电动机的运行原理二、短路(堵转)试验3、堵转阻抗特性图4、分析计算1）堵转时的等效电路

堵转阻抗特性图堵转时的等效电路16.5异步电动机的参数测定三相异步电动机的运行原理4、分析计算2）短路参数计算（额定电流）二、短路(堵转)试验1.掌握异步电动机的功率传递关系及功率平衡方程2.掌握电磁功率、总机械功率和转子铜耗之间的关系3.掌握转距平衡方程以及电磁转距与电磁功率和总机械功率之间的关系4.掌握异步电动机电磁转距的三种表达式和机械特性5.熟悉异步电动机的运行特性及其特点本章基本要求异步电动机的功率、转矩和运行特性异步电动机的功率关系异步电动机的转矩关系三相异步电动机的工作特性主要内容异步电动机的功率、转矩和运行特性异步电动机的功率、转矩和运行特性主磁场:能量传递的媒介无功漏磁场：电抗压降不参与机电能量转换内部损耗有功机械能实现机电能量转换热能17.1异步电动机的功率关系异步电动机的功率、转矩和运行特性T型等效电路表示的功率平衡关系17.1异步电动机的功率关系异步电动机的功率、转矩和运行特性功率表达式名称符号计算公式输入电功率

P1

定子绕组铜耗

pCu1

pCu1=m1I12r1

铁耗

pFe

pFe=m1Im2rm，在正常运行时，异步电动机的转速接近同步转速，转子电流频率很低(0.5～2)Hz，转子铁耗可以忽略，因此异步电动机的铁耗可近似认为等于定子铁耗。电磁功率

PM

PM=

P1-pCu1-pFe=pCu2+PΩ=m2I22r2／s

=m1I2′2r2′／s借助于气隙中旋转磁场由定子传递给转子的功率转子绕组铜耗pCu2

pCu2=m2I22r2

=m1I2′2r2′=sPM17.1异步电动机的功率关系异步电动机的功率、转矩和运行特性功率表达式名称符号计算公式总机械损耗

PΩ

PΩ=m2I22r2(1-s)／s

=m1I2′2r2′(1-s)／s=

(1-s)PM机械损耗

pm包括轴承摩擦损耗和通风损耗，主要与转速有关附加损耗

pad

定、转子开槽和谐波磁动势产生。难以准确计算，通常估算约为电机额定功率的0.5%～3%。输出机械功率P2

P2=PΩ-(pm+pad)=P1

-pCu1-pFe-pCu2-pm-pad

转子轴上输出的机械功率17.1异步电动机的功率关系异步电动机的功率、转矩和运行特性功率流程图几个重要的关系式P1(电)PMP2(机)pcu1pFepcu2pm+pad

P

PM：pcu2：PΩ=1：s：(1-s)17.1异步电动机的功率关系异步电动机的功率、转矩和运行特性小结从气隙传递到转子的电磁功率分为两部分，一小部分（s）变为转子铜损耗，绝大部分（1－s）转变为总机械功率。转差率越大，转子铜损耗就越多，电机效率越低。因此正常运行时电机的转差率均很小。起动瞬间，pCu2=PM，电磁功率全部转为转子铜耗。效率

η=(P2／P1)×100％

17.2异步电动机的转矩关系异步电动机的功率、转矩和运行特性一、转矩关系异步电机作为电动机运行时，从电网吸取电能转换为轴上的机械能，能量的转换是通过气隙磁场与转子电流相互作用产生电磁转矩而实现的。旋转体的转矩等于旋转体的机械功率除以它的机械角速度。17.2异步电动机的转矩关系异步电动机的功率、转矩和运行特性一、转矩关系

在式的两边同时除以机械角速度得：即：或T2——负载转矩，电动机轴上的输出机械转矩TM——电磁转矩Tm——机械损耗转矩；Tad——附加损耗转矩；T0=Tm+Tad——空载制动转矩17.2异步电动机的转矩关系异步电动机的功率、转矩和运行特性一、转矩关系电磁转矩机械运动角速度旋转磁场运动角速度17.2异步电动机的转矩关系异步电动机的功率、转矩和运行特性一、转矩关系电磁转矩从转子方面看，它等于总机械功率除以转子机械角速度；从定子方面看，它又等于电磁功率除以定子旋转磁场的同步机械角速度。17.2异步电动机的转矩关系异步电动机的功率、转矩和运行特性二、电磁转矩的基本（物理）表达式阐述产生电磁转矩的根本原因；分析直接与电磁转矩相关的物理量。磁动势表示的电磁转矩17.2异步电动机的转矩关系异步电动机的功率、转矩和运行特性二、电磁转矩的基本（物理）表达式磁动势表示的电磁转矩17.2异步电动机的转矩关系异步电动机的功率、转矩和运行特性二、电磁转矩的基本（物理）表达式磁动势表示的电磁转矩17.2异步电动机的转矩关系异步电动机的功率、转矩和运行特性二、电磁转矩的基本（物理）表达式磁动势表示的电磁转矩异步电机的电磁转矩是两个磁动势相互作用的结果；它们极对数相等，其轴线在空间不重合，即空间夹角不等于零度或180º。17.2异步电动机的转矩关系异步电动机的功率、转矩和运行特性二、电磁转矩的基本（物理）表达式电流表示的电磁转矩CM′是与电机结构有关的常数17.2异步电动机的转矩关系异步电动机的功率、转矩和运行特性二、电磁转矩的基本（物理）表达式电流表示的电磁转矩CM是与电机结构有关的常数异步电动机的功率关系异步电动机的转矩关系三相异步电动机的工作特性主要内容异步电动机的功率、转矩和运行特性17.2异步电动机的转矩关系异步电动机的功率、转矩和运行特性三、电磁转矩的参数表达式和TM－s曲线电磁转矩的物理表达式表明了转矩产生的条件和根本原因；其具有明显的物理意义。但不能反映外加电压、转差率和电机参数对转矩的影响。电磁转矩的参数表达式可以实现上述目的。电磁转矩的参数表达式17.2异步电动机的转矩关系异步电动机的功率、转矩和运行特性三、电磁转矩的参数表达式和TM－s曲线电磁转矩与电源参数（Ｕ1、f1）、结构参数（r、x、m1、p）和运行参数（s）有关。当电源参数和结构参数不变时，电磁转矩仅与运行参数转差率（s）有关。1.TM与U12成正比。2.f1↑→TM↓3.漏电抗xk↑→TM

↓电磁转矩的参数表达式17.2异步电动机的转矩关系异步电动机的功率、转矩和运行特性三、电磁转矩的参数表达式和TM－s曲线电磁转矩（TM

）与转差率（s）的关系曲线称为转矩－转差率曲线，简称TM－s曲线。转差率用转速n表示，则称为异步电动机的机械特性。TM－s曲线17.2异步电动机的转矩关系异步电动机的功率、转矩和运行特性三、电磁转矩的参数表达式和TM－s曲线电动机状态：0＜S≤1，即0

≤n

＜n1；第Ⅰ象限，TM>

0

。发电机状态：S＜0，即n

>

n1；第Ⅲ象限，形状与电动机相同，TM＜

0

。电磁制动状态：S>1，即

n

＜0

；第Ⅰ象限，为电动机转矩曲线的延长线。三种运行状态的TM－s曲线17.2异步电动机的转矩关系异步电动机的功率、转矩和运行特性三、电磁转矩的参数表达式和TM－s曲线起动点：s=1，即

n

=0，Tst为最初起动转矩。上升段：近似双曲线。n↑→s

↓。s较大

(1~sm)→r2′/s较小,(x1+Cx2′)>>(r1+Cr2′/s),忽略(r1+Cr2′/s),TM

∝1/s最大值点：s=sm，TM=Tmax下降段：近似直线。s较小

(0~sm)→r2′/s较大,r1和(x1+Cx2)可忽略,分母只有(Cr2′/s)2，约去分子中的r2′/s，TM

∝s。同步点：s=0，即

n

=n1,

TM=0

。异步电动机TM－s曲线形状分析17.2异步电动机的转矩关系异步电动机的功率、转矩和运行特性三、电磁转矩的参数表达式和TM－s曲线由于存在集肤效应和漏磁路饱和的影响，异步电机的参数不为常数，定、转子漏抗与定、转子电流有关，转子电阻与转子频率有关；而定、转子电流和转子频率都决定于转差率，所以转差率不同，电机的参数也不同。通常对正常运行、最大转矩和起动三种情况采用不同的参数值分别进行计算。参数说明17.2异步电动机的转矩关系异步电动机的功率、转矩和运行特性三、电磁转矩的参数表达式和TM－s曲线两个重要的转矩衡量异步电动机性能的重要指标，对电机的运行具有特别重要的意义最大转矩Tmax正号用于电动机；负号用于发电机17.2异步电动机的转矩关系异步电动机的功率、转矩和运行特性三、电磁转矩的参数表达式和TM－s曲线最大转矩Tmax17.2异步电动机的转矩关系异步电动机的功率、转矩和运行特性三、电磁转矩的参数表达式和TM－s曲线最大转矩Tmax17.2异步电动机的转矩关系异步电动机的功率、转矩和运行特性三、电磁转矩的参数表达式和TM－s曲线最大转矩Tmax1、与成正比；与无关。2、越大，越大；与无关。8、最大转矩与额定转矩之比称为过载能力:（一般为1.8～2.5，起重，冶金电动机为2.7～3.7）5、和都近似与漏抗成反比。6、对于恒转矩负载，临界转差率为稳定运行的分界点。稳定运行范围是7、稳定运行判据是如图17-5所示如图17-6所示4、近似与成正比。3、越大，与就越小。如图17-7所示17.2异步电动机的转矩关系异步电动机的功率、转矩和运行特性三、电磁转矩的参数表达式和TM－s曲线最初起动转矩Tst结论：当其它参数一定时1、最初起动转矩与电源电压平方成正比；2、频率越高，起动转矩越小；漏抗越大，最初起动转矩越小；3、绕线式电动机，转子回路电阻越大，最初起动转矩先增后减。4、起动转矩倍数如图17-5所示如图17-6所示（一般为1.0～2.0，起重，冶金电动机为2.8～4.0）17.2异步电动机的转矩关系异步电动机的功率、转矩和运行特性四、电磁转矩的实用表达式采用电磁转矩参数表达式进行计算，必须通过实验求出参数。在工业企业中，希望不用参数，而用产品目录中的额定功率PN、额定转速nN和过载能力km来计算TM－s曲线，这可用转矩的实用表达式来计算。实用表达式17.2异步电动机的转矩关系异步电动机的功率、转矩和运行特性四、电磁转矩的实用表达式实用表达式17.2异步电动机的转矩关系异步电动机的功率、转矩和运行特性四、电磁转矩的实用表达式TM－s曲线的计算步骤已知电机的额定功率、额定转速、过载能力17.2异步电动机的转矩关系异步电动机的功率、转矩和运行特性四、电磁转矩的实用表达式TM－s曲线的计算已知电机的额定功率、额定转速、过载能力、某一电磁转矩和其对应的转差率额定负载附近的TM－s曲线的计算(sN≥s＞0)在额定负载范围内运行时的转差率很。故可将其忽略。17.3三相异步电动机的工作特性异步电动机的功率、转矩和运行特性三相异步电动机的工作特性是指在额定电压和额定频率下，电动机的转速n、定子电流I1、功率因数cos、输出转矩T2

、效率η与输出功率P2的关系曲线在已知等效电路各参数、机械损耗、附加损耗的情况下，给定一系列的转差s，可以由计算得到工作特性。对于已制成的异步电动机，其工作特性也可以通过试验求得。17.3三相异步电动机的工作特性异步电动机的功率、转矩和运行特性一、转速特性P2＝0I2≈0pCu2≈0s→0n→n1

P2↑I2↑pCu2↑↑PM↑s↑n↓是一条稍向下倾斜的曲线。且特性较硬。

如图所示17.3三相异步电动机的工作特性异步电动机的功率、转矩和运行特性二、定子电流特性P2＝0I2′≈0I1≈Im＝

I0=(0.2~0.5)I1NP2↑I2↑I1↑是一条上升曲线。三、功率因数特性P2＝0I1≈Im＝

I0P2↑I2a↑I1a↑s↑n↓I1r↑如图所示如图所示17.3三相异步电动机的工作特性异步电动机的功率、转矩和运行特性四、转矩特性五、功率因数特性P2较小↑η↑是一条稍微上翘的曲线。转速变化不大,且有点下降,故P2较大↑η↓当可变损耗=不变损耗时，有最大效率。对于中小型电动机，在（3/4~1）额定负载时，取得最大效率。 如图所示图17－5最大转矩与电源电压的关系异步电动机的功率、转矩和运行特性ssm10TmaxU1TNTstTM0.49Tst0.49Tmax0.7U1返回异步电动机的功率、转矩和运行特性返回0

0.20.40.60.21.0300250200150100500图17-6转子电阻变化时的TM-s曲线异步电动机的功率、转矩和运行特性返回图17-7异步电动机的稳定运行区域异步电动机的功率、转矩和运行特性返回感应电动机的1.掌握三相异步电动机直接起动的特点2.掌握三相笼型异步电动机的起动方法3.掌握起动电流、起动转矩和电机端电压之间的关系4.掌握绕线转子异步电动机的起动方法5.了解深槽型和双笼型电动机的起动原理本章基本要求三相异步电动机的起动异步电动机的起动性能笼型异步电动机的起动绕线转子异步电动机的起动具有高起动转矩的笼型异步电动机主要内容三相异步电动机的起动18.1异步电动机的起动性能起动过程，又简称起动：三相异步电动机定子绕组接入电网，电动机从静止状态开始转动，直至过渡到稳定运行状态的过程。起动时电动机内部的电磁状况与正常运行时不同。起动性能：最初起动电流倍数Ist/IN;

最初起动转矩倍数Tst/TN;

起动时间起动中功率消耗起动设备的简单性和可靠性；起动的过渡时间三相异步电动机的起动18.1异步电动机的起动性能起动性能的要求：

1)起动电流小,即最初起动电流倍数(Ist/IN)小,减小对电网的冲击

2)起动转矩大,即最初起动转矩倍数(Tst/TN)大

3)起动时间短,即具有足够的加速转矩

4)起动过程功率损耗小

5)起动设备简单,操作方便可靠三相异步电动机的起动18.1异步电动机的起动性能一、最初起动电流三相异步电动机的起动起动时,由简化等效电路可得忽略电阻,在额定电压下起动,最初起动电流的大小只受短路阻抗的限制，而其值很小，故最初起动电流很大。18.1异步电动机的起动性能一、最初起动电流三相异步电动机的起动大起动电流的影响：1）在线路上产生较大的压降，影响线路上其他用电设备的正常运行。2）在线路和电机中产生较大的损耗，引起发热。3）在电机绕组端部产生较大的电磁力，频繁起动时易损坏绕组端部。故要求最初起动电流小问题：异步电动机空载起动和带负载起动，它们的最初起动电流有何关系？18.1异步电动机的起动性能二、最初起动转矩三相异步电动机的起动稳定：加速：18.2笼型异步电动机的起动一、全压起动（直接起动）三相异步电动机的起动优点：设备简单，操作方便，起动转矩较降压起动时大利用闸刀开关或接触器将电动机直接接到额定电压上的起动方式缺点：起动电流大，使线路电压下降，影响其他负载正常工作，受供电变压器容量的限制，须足够大的电源适用条件：小容量电动机带轻载起动。经常起动的电动机，起动时引起的母线电压降不大于10%，偶尔起动的电动机，此压降不大于15%。18.2笼型异步电动机的起动一、全压起动（直接起动）三相异步电动机的起动原因：从等效电路看，起动瞬时s=1，异步电动机为短路运行，而短路阻抗小，故起动电流大；从电磁转矩的物理表达式看，因起动时转子的功率因数很低（转子漏抗远大于转子电阻），因此转子电流的有功分量并不大，同时起动时的主磁通较正常工作时小（主磁通约减少为额定值的一半），故起动转矩不大。特点：起动电流很大(Ist/IN＝4～7);起动转矩并不很大(Tst/TN＝1～2);18.2笼型异步电动机的起动一、全压起动（直接起动）三相异步电动机的起动不适用的情况：①变压器与电动机容量之比不足够大；②起动转矩不能满足要求。措施：①减小起动电流；②加大起动转矩。降低起动电流的方法：①降低电源电压；②加大定子边电抗或电阻；③加大转子边电阻或电抗。增加起动转矩的方法：适当加大转子电阻。18.2笼型异步电动机的起动二、降压起动三相异步电动机的起动降压起动——起动时，施加低于额定值的电压，以减少起动电流。待电动机的转速趋于稳定后，再切换到额定电压下运行。作用：限制起动电流，起动转矩按电压的平方而下降。应用：适用于电源容量不够大，对起动转矩要求不高（如空载或轻载）的场合，如风机、离心泵电机等。方法：电抗器起动自耦变压器起动“星－三角”（Y-△）起动“延边三角形”起动三相异步电动机的起动

起动时，电抗器接入定子电路；起动后，切除电抗器，进入正常运行。电抗器起分压的作用。定子绕组中串联电阻也能降低起动电流，但起动能耗较大，只用于小容量电机中。若端电压降为电网电压的k（k

<1），则起动电流降为直接起动的k

倍；起动转矩降为直接起动的k2

倍。二、降压起动1、电抗器起动18.2笼型异步电动机的起动18.2笼型异步电动机的起动二、降压起动三相异步电动机的起动2、自耦变压器起动（补偿器起动）

起动时，自耦变压器降压供电；起动后，切除自耦变压器，全压供电。电动机的起动转矩、起动电流为全压直接起动的1/kA2。优点：与电抗器起动相比，同样的电流产生较大的电磁转矩，效果好缺点：起动设备费用较高应用：容量较大的电机18.2笼型异步电动机的起动二、降压起动三相异步电动机的起动2、自耦变压器起动（补偿器起动）18.2笼型异步电动机的起动二、降压起动三相异步电动机的起动3、“星－三角”（Y-△）起动

起动时，接成星形；起动后，接成三角形。应用：正常运行为三角形接法，且三相绕组首尾六个端子全部引出。多用于空载或轻载起动起动转矩、起动电流为全压直接起动的1/3，相当于kA＝31/2的自耦变压器。优点：起动设备简单，经济可靠18.2笼型异步电动机的起动二、降压起动三相异步电动机的起动3、“星－三角”（Y-△）起动

正常运行AZBYXC

起动ABCXYZ18.2笼型异步电动机的起动二、降压起动三相异步电动机的起动3、“星－三角”（Y-△）起动设：电机每相阻抗为三相异步电动机的起动18.2笼型异步电动机的起动鼠笼型电动机降压起动的方法，主要目的是限制起动电流，但同时起动转矩也不同程度的降低了，因此只适用于轻空载起动。18.3绕线转子异步电动机的起动三相异步电动机的起动

降压起动，在降低起动电流的同时，也不同程度的降低了起动转矩；故通常只适合空载或轻载起动。对于带重载起动的大容量电动机，则要求在减少起动电流的同时，增加起动转矩；降压起动不能满足上述要求；而绕线转子异步电动机转子串适当电阻起动，可以满足上述要求，它既可减少起动电流又可增加起动转矩。方法：①转子串电阻分级起动；②转子串频敏变阻器起动最初起动转矩等于最大转矩时，转子每相串入的电阻为18.3绕线转子异步电动机的起动三相异步电动机的起动一、转子串电阻分级起动1．起动时，全部电阻均串入转子回路，随着转速的上升，电磁转矩将减小。2．为了缩短起动时间，随转速上升分级切除部分电阻，使在整个起动过程中电动机保持有较大的电磁转矩。3．待起动完毕后，转子绕组便被短路，转入正常运行。18.3绕线转子异步电动机的起动三相异步电动机的起动一、转子串电阻分级起动电阻分级切除，产生电流和转矩的冲击，对电机和生产机械不利。18.3绕线转子异步电动机的起动三相异步电动机的起动二、转子串频敏变阻器起动起动时，S2断开，转子串入频敏变阻器,S1闭合，电机通电开始起动。频敏变阻器是一铁损很大的三相电抗器。线圈匝数很少，因此线圈漏阻抗很小;铁心用较厚的铁板或钢板叠，且铁心中磁密取得较高，励磁电流较大，等效铁耗电阻很大，激磁电抗相对较小。主要是等效铁耗电阻起作用。18.3绕线转子异步电动机的起动三相异步电动机的起动二、转子串频敏变阻器起动频敏变阻器利用铁心涡流损耗随转子频率而变的原理来改变电阻。起动时，转子回路频率高（f2＝f1

），涡流损耗大，电阻大，这样限制了起动电流，提高了起动转矩；随着转速升高，转子回路频率下降，电阻也随之减小，起自行逐渐减少转子电阻的作用使得在整个起动过程中都保持着较大的起动转矩。18.4具有高起动转矩的笼型异步电动机三相异步电动机的起动加大起动转矩的方法是增大转子电阻。对于绕线转子异步电动机，则可在转子回路内串电阻。而对于鼠笼式异步电动机，只有设法加大鼠笼本身的电阻值，这类电动机有高转差率鼠笼式异步电动机、双鼠笼式异步电动机和深槽式鼠笼异步电动机笼型异步电动机具有结构简单、价格低廉和运行可靠的优点，而绕线转子异步电动机具有起动性能良好的优点，双鼠笼式异步电动机和深槽式鼠笼异步电动机是将两者的优点相结合的产物共同特点：具有笼型异步电动机相似的结构；可利用起动过程中转子频率的变化改变转子电流的分布，从而满足起动时转子电阻增大，而在到达正常运行的过程中转子电阻自行减少的要求。18.4具有高起动转矩的笼型异步电动机三相异步电动机的起动一、深槽型异步电动机定子：同普通鼠笼电动机转子：槽深而窄漏抗：和槽底部分的导体交链的漏磁较多，而和槽口部分的导体交链的漏磁很少，对应于槽底部分导体的漏抗要远远大于槽口部分导条的漏抗。转子槽型深而窄，转子漏抗相对普通电机的要大等效截面18.4具有高起动转矩的笼型异步电动机三相异步电动机的起动一、深槽型异步电动机1、起动时转子频率较高（f2=f1），转子漏抗大于其电阻值，转子电流的大小主要决定于转子漏抗的大小。槽底部分电抗大，电流小，槽口部分电抗小，电流大—电流的集肤效应。电流的不均匀分布使槽导体的有效面积减小—集肤效应使槽导体电阻增加。转速越低，转子电流频率越高，集肤效应越突出转子电流集肤效应明显，转子导条的电阻值明显增加，集肤效应同时使槽漏磁通有所减少，转子漏抗也有所减少，二者均促使起动转矩增大。因此起动时起动电流较小，起动转矩却较大。18.4具有高起动转矩的笼型异步电动机三相异步电动机的起动一、深槽型异步电动机2、起动过程中随着转速的提高，集肤效应逐渐减弱，转子电阻随转速慢慢减小，因此既限制了起动电流，同时在整个起动过程中都有较大的电磁转矩3、正常运行时转子电流的频率很低，槽导体的漏抗比电阻小得多，槽中电流将依电阻而均匀分布，转子电阻恢复到固有的直流电阻。4、缺点：由于槽深而窄，转子漏抗较普通鼠笼式转子漏抗大——功率因数及过载能力有所降低。18.4具有高起动转矩的笼型异步电动机三相异步电动机的起动二、双笼型异步电动机定子：同普通鼠笼电动机转子：两套鼠笼。外笼：ρ大，黄铜或青铜，截面小，∴r2外大→起动笼内笼：ρ小，紫铜，截面大，∴r2内小→运行笼内笼交链的漏磁通比外笼多，漏抗大

1.掌握各种调速方法的基本原理2.理解各种调速方法的特点3.了解各种调速方法的应用本章基本要求三相异步电动机的调速概述变极调速变频调速不改变同步转速的调速方法主要内容三相异步电动机的调速19.1概述调速的必要性：工艺、效率、质量、节能环保等的要求异步电动机优点：结构简单、制造容易、坚固耐用、价格便宜、运行可靠、维护方便、运行效率高、转动惯量小、动态响应快、使用环境和结构发展不受限制缺点：不易实现性能高、简单可靠、操作方便、价格低廉、范围宽、连续平滑的调速三相异步电动机的调速19.1概述直流电动机优点：易实现性能高、操作方便、范围宽、连续平滑的调速缺点：存在机械换向器和电刷，结构复杂、成本高、可靠性低、转动惯量大、寿命短、维护麻烦、使用环境和结构发展受限，难以向高转速、高电压、大容量方向发展小结直流电动机以复杂的机械结构换取了简单的电量形式和控制方法；异步电动机以复杂的电量形式和控制方法换取了简单坚固的机械结构三相异步电动机的调速19.1概述发展趋势随着电力电子技术的进步和计算机控制技术的发展以及现代控制理论的应用，使异步电动机调速系统在调速性能、可靠性及成本等方面与直流电动机相媲美，逐渐取代直流调速系统转速表达式三相异步电动机的调速19.1概述调速方法三相异步电动机的调速1）改变同步转速n1改变极对数：变极调速（笼型）改变电源频率：变频调速（改变转差率）2）不改变同步转速n1改变电源电压：调压调速转子串电阻调速（绕线式）转子串附加电动势调速：串级调速机械调速：通过改变齿轮比进行调速电气调速：通过改变电机的电气量和参数进行调速19.2变极调速基本原理三相异步电动机的调速倍极比调速：变速比为2:l非倍极比调速：变速比不为2:l，如：3:2，4:3分类定子绕组形式一套绕组：改变接法

两套绕组：不同极对数，改变接法（体积增大，用料增多，成本增高）19.2变极调速适用范围三相异步电动机的调速笼型：转子极对数能自动地随着定子极对数的改变而改变一、变极原理

极数决定于定子绕组的联接方式，改变其联接，可变极A1X1和A2X2顺向串联形成四极磁场；

A1X1和A2X2反向串联或反向并联，A2X2反向，形成两极磁场A1X1A2X2A1X1A2X2A1X1A2X219.2变极调速三相异步电动机的调速一、变极原理

19.2变极调速三相异步电动机的调速二、倍极比电机的转向在由少极对数变为倍极对数时，相序发生了改变；为了使两种极对数时转子有同样的转向。变极时应把接至电源的B、C两相对调19.2变极调速三相异步电动机的调速特点：转速几乎成倍变化,为有级调速，平滑性较差；但方法简单，具有较硬的机械特性,稳定性好,可用于恒功率和恒转矩负载应用：车、铣、镗、磨、钻床、风机和水泵等19.3变频调速三相异步电动机的调速基本原理基本要求主磁通：主磁通Φm保持不变。若主磁通大于正常运行时的主磁通，则磁路过饱和而使励磁电流增大，功率因数降低；若主磁通小于正常运行时的主磁通，则电机转矩下降，得不到充分利用。改变频率的同时，必须调节电压，根据不同负载要求，配以不同的U1/f1协调控制方式19.3变频调速三相异步电动机的调速基本要求过载能力：维持不变

19.3变频调速三相异步电动机的调速电压与频率的关系恒转矩调速：此条件下变频调速，电机的主磁通和过载能力不变。恒功率调速：此条件下变频调速，电机的过载能力不变，但主磁通发生变化。相反，主磁通不变（U1／f1为定值），过载能力发生变化。19.3变频调速三相异步电动机的调速特点优点：调速范围大；转速稳定性好；频率可以连续调节，为无级调速，平滑性好，变频时电压按不同规律变化可实现恒转矩调速或恒功率调速，以适应不同负载的要求。这是异步电机调速发展的方向缺点：控制装置价格较贵19.4不改变同步转速的调速方法三相异步电动机的调速一、改变电源电压调速基本原理：当外加电压改变时，如果转差率不变，电机的电磁转矩将随外加电压的平方而变化，机械特性随外加电压的改变而变化19.4不改变同步转速的调速方法三相异步电动机的调速一、改变电源电压调速1）对恒转矩负载，调速范围窄；电压不能过低，否则可能停转。不宜采用2）对风机、泵类负载，调速范围较大；当转差率大于临界转差率时，仍能稳定运行，但要注意电动机过电流的问题。特点：三相异步电动机的调速二、转子串电阻调速基本原理转子回路串入电阻后，改变了机械特性

三相异步电动机的调速分析:恒转矩时，定、转子电流、输入功率、气隙磁场和电磁功率都不会发生改变，即与转子回路串入电阻大小无关。但由于调速电阻的增加，损耗增加，效率降低，不经济。由于比较简单，在中、小容量的绕线转子异步电动机中常用，例如桥式起重机19.4不改变同步转速的调速方法三相异步电动机的调速二、转子串电阻调速特点：1）只适用于三相绕线型异步电动机2）调速范围不大，负载小时，调速范围就更小3）效率很低，在恒转矩调速时，转子回路所串电阻越大，转速越低，效率也更低4）调速的平滑性较差，为有级调速19.4不改变同步转速的调速方法三相异步电动机的调速三、转子串附加电动势调速（串级调速）基本原理：在绕线转子电动机的转子回路串接一个与转子电动势同频率的附加电动势。通过改变附加电动势的幅值和相位，可实现调速。这里只分析相位相同或相反两种情况。通过调节转子回路的电动势或电流的大小，从而达到改变转矩和转速的目的。19.4不改变同步转速的调速方法三相异步电动机的调速三、转子串附加电动势调速（串级调速）基本原理：19.4不改变同步转速的调速方法三相异步电动机的调速三、转子串附加电动势调速（串级调速）串入相位相反的附加电动势；转子电动势整流成为直流。转子经整流器输出的功率通过逆变器和变压器回馈给电网。改变逆变器的触发角，可改变逆变器两端电压，也就是改变了附加电动势的大小，从而实现调速的目。当附加电动势增加时，转速下降，当附加电动势为零时，电动机转速最高，电动机的转速只能在同步速以下变化。基本原理：19.4不改变同步转速的调速方法三相异步电动机的调速三、转子串附加电动势调速（串级调速）1）转子吸收的功率，可以回馈一部分给电网，效率高于串电阻调速2）设备费用较高，线路较复杂3）适合于高电压、大容量绕线式异步电动机拖动风机、泵类负载等要求调速不高的场合。如不可逆轧钢机、矿井提升机等特点：例题三相异步电动机的调速01.了解异步发电机的运行原理2.了解异步电机的三种制动方法3.了解移相器和感应调压器的基本原理4.了解单相异步电动机基本原理和起动方法本章基本要求异步电机的其它运行方式、单相异步电动机异步发电机异步电机的制动运行移相器和感应调压器单相异步电动机主要内容异步电机的其它运行方式、单相异步电动机20.1异步发电机异步电机的其它运行方式、单相异步电动机运行方式：电动机(0<s<1)，发电机(s<0)，电磁制动(1<s)，移相器或感应调压器(s＝1)一、异步发电机的电磁关系(s<0)1．方程式20.1异步发电机异步电机的其它运行方式、单相异步电动机一、异步发电机的电磁关系(s<0)2．相量图与s的正负无关转子有功电流与转子电动势反相位；转子无功电流总是落后于转子电势90°输入功率为负,表示是输出功率20.1异步发电机异步电机的其它运行方式、单相异步电动机一、异步发电机的电磁关系(s<0)3．等效电路（与电动机相同）其对应的压降为一负值，意味着转子绕组所