机电传动控制 课件 第1-4章 概述-交流电动机的工作原理及特性

第一章概述1.1机电传动的目的和任务1.2机电传动的发展历程1.3课程内容概况22026/6/231.1机电传动的目的和任务机电传动系统：利用电动机作为动力源，驱动生产机械的系统主要功能：电动机的启动、停止、调速、反向等操作目的：通过电力系统和自动控制技术，使生产机械、生产线、车间乃至整个工厂实现自动化生产，提高生产效率和产品质量32026/6/231.1.2机电传动系统结构电力拖动部分①：通过电动机将电能转化为机械能，推动生产机械工作电气自动控制部分②：通过自动控制系统对电动机进行启动、停止、调速、反向等控制操作，确保生产过程的精确控制和高效运行42026/6/231.2机电传动的发展历程成组拖动：多台机械共享一台电动机单电动机拖动：每台机械独立驱动多电动机拖动：每个部件有独立电动机52026/6/231.2机电传动的发展历程法拉第电动机实验：1821年，形成最早的电动机雏形法拉第圆盘发电机：1831年，利用电磁感应发明了第一台真正意义上的电动机永久磁铁型旋转式交流发电机：皮克西于1832年发明62026/6/231.2.2主要电动机类型直流电动机：具有精确的调速和反向功能，广泛应用于需要高精度控制的领域交流电动机：结构简单、成本较低，常用于工业生产伺服电动机：提供高精度、高响应速度，主要用于机器人和自动化生产步进电动机：通过精确的步进控制，适用于定位要求较高的应用72026/6/231.2.3控制系统与技术发展20世纪初：利用接触器与继电器实现简单的启动、停车和调速30年代：电动机放大器控制出现，推动了机电传动系统从断续控制到连续控制的发展40年~50年代：曾用磁放大与汞整流，后被高效可控硅取代70年代：数字控制技术应用，推动了自动化和工业机器人技术的普及82026/6/231.3课程内容概况第1章：绪论第2章：变压器工作原理第3章：直流电动机第4章：交流电动机第5章：控制电动机第6章：电动控制系统第7章：PLC控制原理与应用第8章：电动机选择与应用第9章：机电传动实验第一章概述第二章变压器2.1概述2.2变压器的工作原理2.3变压器的额定值及其运行特性2.4几种特殊的变压器2.5变压器设计简要介绍112026/6/23变压器的定义变压器是一种交流电能的变换装置，能将某一数值的交流电压、电流转变为同频率的另一数值交流电压、电流，使电能传输、分配和使用，做到安全经济。2.1概述122026/6/232.1.1变压器的分类132026/6/23单相变压器:常用于单相交流电路中隔离、电压等级的变换、阻抗变换、相位变换等三相变压器:常用于输配电系统中变换电压和传输电能芯式环式低噪声壳式大容量2.1.1变压器的分类142026/6/23高频变压器高频变压器电力变压器控制变压器普通三相变压器高频逆变用变压器2.1.1变压器的分类152026/6/232.1.2变压器结构变压器的主要构成部分有：铁心、绕组、绝缘套管、油箱及其他附件等。其中铁心和绕组是变压器的主要部件。铁芯构成变压器的磁路部分，线圈绕组构成变压器的电路部分。三相油浸式电力变压器交流电压、电流所需的交流电压、电流162026/6/231）铁心铁心构成了变压器的磁路，同时又是套装绕组的骨架。铁心分为铁心柱和铁轭两部分，铁心柱上套绕组，铁轭将铁心柱连接起来形成闭合磁路。为了提高磁路的导磁性能，铁心一般用高磁导率的磁性材料--硅钢片叠装而成。硅钢片有热轧和冷轧两种，其厚度为0.35-0.5mm，两面涂以厚0.02-0.23mm的漆膜，使片与片之间绝缘。变压器铁心的结构有芯式、壳式和渐开线式等形式。172026/6/23磁化：让磁性材料中磁畴的磁矩方向变得一致。磁化曲线：铁磁性物质磁感应强度与外磁场强度之间的关系磁滞现象：铁磁材料在反复磁化过程中，B的变化始终落后于H的变化的现象磁场强度磁化强度矫顽力克服剩磁所加的磁场强度Hc182026/6/23硬磁材料

特点：矫顽力剩磁较大，磁滞回线较宽，一经磁化，磁性不易消失应用：适用于制造永久磁铁特点：矫顽磁力和剩磁都较小，磁滞回线较窄，易磁化，易退磁应用：电子设备中的电感元件，或变压器、电动机、发电机铁心，交流电磁铁、继电器、接触器矩磁材料软磁材料特点：矫顽磁力很小，两个方向剩磁都很大，接近饱和易于“翻转”，具有记忆性应用：用于计算机存储器的磁心192026/6/23磁滞损耗：铁磁体等在反复磁化过程中因磁滞现象而消耗的能量。涡流损耗：导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时，导体内的感生的电流导致的能量损耗，叫做涡流损耗。部分电磁能量不可逆转地转换为热能低矫顽力+低迟滞损失磁场强度磁化强度矫顽力202026/6/23壳式结构易于加强对绕组的机械支撑，使其能承受较大的电磁力，特别适用于通过大电流的变压器结构坚固，制造工艺复杂，高压绕组与铁芯柱的距离较近，绝缘处理较困难壳式变压器绕组和铁心结构示意图（a）单项；（b）三相212026/6/23结构比较简单，高压绕组与铁芯的距离较远，绝缘较易处理，最常用心式变压器绕组和铁心结构示意图（a）单项；（b）三相222026/6/232）绕组绕组是变压器的电路部分，它由铜或铝绝缘导线绕制而成。变压器的一次绕组（原绕组）输入电能，二次绕组（副绕组）输出电能，它们通常套装在同一个心柱上。一次和二次绕组具有不同的匝数，通过电磁感应作用，一次绕组的电能就可以传递到二次绕组，且使一、二次绕组具有不同的电压和电流。232026/6/23交流电/交变电磁场/item/%E8%B6%8B%E8%82%A4%E6%95%88%E5%BA%94/100692?fr=aladdin趋肤效应(skineffect)242026/6/23在高频电路中可用空心铜导线代替实心铜导线以节约铜材。架空输电线中心部分改用抗拉强度大的钢丝。当导体中有交流电/交变电磁场时，导体内部的电流分布不均匀，电流集中在导体的“皮肤”部分，也就是说电流集中在导体外表的薄层，越靠近导体表面，电流密度越大，导线内部实际上电流较小。结果使导体的有效电阻增加，使它的损耗功率也增加。趋肤效应(skineffect)252026/6/232.1.3变压器的符号表达

单相变压器星型-三角形联结的三相变压器262026/6/23基本概念2.2变压器的基本原理

272026/6/23（1）磁场的基本物理量磁动势

公式：磁路欧姆定律

公式：磁阻Rm定义：表示磁路对磁动势建立磁通所呈现的阻力公式：

282026/6/23（2）交流铁芯的基本物理量

292026/6/23（3）磁路分析

302026/6/23（4）铁芯线圈电压和电流的关系

312026/6/23N1：绕组圈数 ：输入电压（交流正弦）：输入电流：线圈电阻Φ

：主磁通（铁芯闭合） ：原边漏磁通（空气闭合）：主磁通感应电动势 ：漏磁通感应电动势左：原边N2：绕组圈数 ：输出电压：输出电流：线圈电阻 ：副边漏磁通（空气闭合）：主磁通感应电动势 ：漏磁通感应电动势Z

：负载阻抗右：副边（4）铁芯线圈电压和电流的关系322026/6/23感应电动势e

e的幅值：e的有效值：通常，线圈电阻R和漏磁通较小，因而忽略它们的电压降，所以：电压有效值 U=4.44fNBmS

（4）铁芯线圈电压和电流的关系332026/6/232.2.1基本工作方程式一般情况下，变压器都有铁心和绕组（线圈）两个主要部件。下图所示为一单相变压器原理图，两个相互绝缘的绕组套在一个共同的铁心上，它们之间只有磁耦合，没有电的联系。其中与交流电源相接的绕组称为原绕组/一次绕组，也简称原边/初级；与用电设备（负载）相接的绕组称为副绕组/二次绕组，也简称副边/次级。342026/6/232.2.1基本工作方程式电源支路:电流的正方向与电动势的正方向一致负载支路:电流的正方向与电压降的正方向一致主磁通和一次绕组漏磁通的正方向与产生它的电流的正方向符合右手螺旋定则，因此，在假定磁通的正方向时必须注意绕组的绕法感应电动势的正方向与产生它的磁通的正方向符合右手螺旋定则电生磁磁生电352026/6/232.2.1基本工作方程式可见原、副绕组感应电动势的大小正比于各自绕组的匝数，而绕组的感应电动势近似于各自的电压。改变绕组匝数比

改变电压。变压器的变压原理362026/6/232.2.1基本工作方程式空载运行变压器空载运行时电磁关系：(1)2变压器空载运行空载电流空载主磁通空载漏磁通(2)372026/6/232.2.1基本工作方程式空载运行(3)(4)(5)上式说明：有漏磁时，空载电压只是由耦合磁通（主磁通）建立；当没有漏磁时，则有在一般变压器理论中通常忽略漏磁通，不讨论作用。根据基尔霍夫定律，给出变压器初级电路的复数电压方程式：式中：X1、R1分别为初级绕组的漏抗和电阻。382026/6/232.2.1基本工作方程式负载运行变压器负载运行时电磁关系：初级电流主磁通次级电流漏磁通漏磁通变压器负载运行392026/6/232.2.1基本工作方程式负载运行I1N1≈-I2N2U1不变，Φ基本不变i1N1+i2N2=i0N1

因I0很小，所以：原边磁动势i1N1和副边磁动势i2N2共同产生的磁通，与变压器空载时的磁势i0N1产生的磁通基本相等副边磁势与原边磁势相位相反，副边磁势对原边磁势起去磁作用，原边电流和副边电流在相位上几乎相差180°402026/6/232.2.1基本工作方程式负载运行1、若把变压器设定为一个理想变压器（忽略变压器原边内阻和漏抗），变压器的功率是从电网中获得功率的，依据能量守恒定律则原副边的平均功率应相等

若忽略内阻和漏抗，原副边功率因数应相同2、变压器的阻抗变换特性可用于实现阻抗匹配

412026/6/232.2.1基本工作方程式空载

变压器输出空载电压

422026/6/232.2.1基本工作方程式负载

变压器副边输出电压432026/6/232.2.1基本工作方程式

442026/6/232.2.1基本工作方程式变压器外特性方程式推导

接有电抗器的变压器（6）（7）（8）452026/6/232.2.2等值电路变压器初级和次级电路依靠主磁通联系起来。下图所示为根据公式(8)画出的等值电路图，即用一个等值电路来代替两个相互间有磁通联系的电路。

（8）一般等值电路简化等值电路：忽略、和R1、X1'R2、X2RK、XKU0IfUfU2E2U0IfUf变压器等值电路图462026/6/232.2.3矢量图变压器空载时的矢量图变压器空载时的矢量图在上述分析的基础上，可以把变压器的各个量按照其大小和相位关系画出其矢量图，如图为变压器空载时的矢量图

UfI2(R2+Rk)jI2(X2+Xk)E2472026/6/232.2.3矢量图变压器空载时的矢量图如图变压器负载时的矢量图公式7矢量图，以主磁通作为参考矢量变压器负载时的矢量图482026/6/232.3.1变压器的额定值2.3变压器的额定值及其运行特性

492026/6/232.3.1变压器的额定值对三相变压器对单相变压器I1N=SN/U1NI2N=SN/U2N额定值之间的关系

502026/6/232.3.2变压器的功率和损耗

变压器是静止电气设备，因此在能量传递过程中没有机械损耗，故其效率比旋转电机高。大容量的电力变压器的效率可达98~99%以上，小型的电源变压器的效率大约为70~90%左右。1）线圈电阻上的功率损失—铜损2）铁芯在交变磁化下的功率损耗—铁损磁滞损耗

涡流损耗功率损耗

512026/6/232.3.3变压器的运行特性当电源电压不变时，二次侧端电压随负载电流变化的规律(即U2=f(I2)曲线)称为变压器的外特性(曲线)，若所带负载为纯阻性负载，则其特性曲线如图

522026/6/232.3.3变压器的运行特性纯电阻负载感性负载容性负载变压器二次电压的大小不仅与负载电流的大小有关，而且还与负载的功率因数有关纯电阻负载时，端电压变化较小感性负载时，变化较大，但外特性都是下降的容性负载时，外特性可能上翘532026/6/23变压器的同极性端（1）单相变压器:主磁通及原、副绕组的感应电动势都是交变的，无固定极性。（2）极性:

某一瞬间的相对极性，即任一瞬间，高压绕组的某一端点的电位为正(高电位)时，低压绕组必有一个端点的电位也为正。这两个绕组间具有相同极性的对应端点称为同极性端或同名端，在对应的两个端点旁边加黑点“·”来表示同名端。（3）同极性端可能在绕组的相同端，也可能在绕组的不同端，这取决于绕组的绕向和位置，与绕组首、尾端的标记无关。542026/6/23变压器的同极性端552026/6/232.4.1自耦变压器（调压器）2.4几种特殊的变压器（1）结构（2）自耦变压器的电路原理原副边线圈共用一部分线圈常规变压器:原/副边无电耦合自耦变压器:原/副边有电耦合自耦变压器（调压器）实物照片和电路原理图562026/6/232.4.1自耦变压器（调压器）（3）自耦变压器的容量公共绕组容量传导容量公共绕组的容量(标准容量：即通过电磁感应传输的最大功率)

串联绕组的容量为串联绕组的容量与公共绕组的容量相等572026/6/232.4.1自耦变压器（调压器）（4）自耦变压器的主要优缺点优点：额定容量相同的情况下，绕组容量较小，省材；铜耗pCu、铁耗pFe小，效率较高，体积小，重量轻。注意：原、副边有电耦合存在，注意内部绝缘与采取防过电压措施，中点接地，原、副边装避雷器。（5）自耦变压器应用可作为调压设备，或用于异步电动机的起动补偿器。582026/6/232.4.2多绕组变压器变压器副边（次级）有两个以上或原副边都有两个以上绕组的变压器称为多绕组变压器。多绕组变压器可以输出多种电压，是一种常见的控制变压器形式。

592026/6/232.4.3互感器互感器是一种用于测量的专用设备，在许多自动控制系统中用来检测信号。互感器分为电流互感器和电压互感器两种，它们的作用原理与变压器相同。使用互感器测量的目的：为了工作人员和仪表的的安全，将测量回路与高压电网隔离；

可以使用小量程的电流表、电压表分别测量大电流和高电压。602026/6/232.4.3互感器电压互感器（1）电路原理电压互感器的原边直接并联在被测的高压电路上，副边接电压表或功率表的电压线圈。其结构特点是原绕组匝数很多，副绕组匝数很少。大电压小电压612026/6/232.4.3互感器电压互感器（2）电压互感器的电压关系（3）使用注意事项☆副边绝对不许短路！☆副边接地☆副边回路接入的阻抗值不要太小，即不要并联太多的电压表

电压互感器实物和电路原理图622026/6/232.4.3互感器电流互感器（1）电路原理电流互感器的原边绕组匝数少，由一匝或几匝截面较大的导线构成，串联接入需要测量电流值的电路中。副边绕组匝数较多，线径较细，与负载（内阻抗极小的电流表或功率表的电流线圈）接成闭合回路。待测电路大电流小电流632026/6/232.4.3互感器电流互感器（2）电流关系（3）使用注意事项☆副边绝对不许开路正常工作时，电流互感器的原边电流有一小部分用于建立励磁磁场，其它大部分电流与副边电流产生的磁场互相抵消。若开路，副边无电流，原边电流全部变为励磁电流，铁芯磁感应强度很大。而电流互感器的副边电压与磁感应强度变化率成正比，因此，将输出很高的电压。高压可能击穿互感器，同时，铁芯磁通大大增大后，损耗大幅增加，可能损坏互感器。☆副边接地

电流互感器实物和电路原理图钳形电流表实物和工作原理图642026/6/232.4.4方波交流、脉冲等变压器简介交流方波变压器652026/6/232.4.4方波交流、脉冲等变压器简介脉冲变压器脉冲变压器工作原理：利用铁心的磁饱和性能把输入的交流、直流方波变成窄脉冲形输出电压的变压器。用于升高或降低脉冲电压，建立负载或信号源匹配关系，改变输出脉冲极性等。作用：信号传递、信号转换，可用于燃烧器的点火、晶闸管的触发等。传递过程：铁芯工作在不饱和状态，输入电压u1是正弦波或直流方波，当过零值（或上升下降）的瞬间，在副绕组中就感应出极陡的窄脉冲电动势e2。662026/6/232.4.4方波交流、脉冲等变压器简介波形的傅里叶级数展开

672026/6/232.4.4方波交流、脉冲等变压器简介

682026/6/232.4.4方波交流、脉冲等变压器简介

692026/6/232.5变压器设计简要介绍变压器由铁芯和线圈构成，设计的核心任务就是确定铁芯结构与线圈参数。铁芯横截面积、线圈匝数及导线截面积是其中最关键的因素。

702026/6/23作业1：有人依据变压器的经典设计理论和经验设计了一只220V/110V的变压器，原副边匝数分别为200匝和100匝，有人想将匝数减成2匝和1匝，试简要分析这是否合理可行？作业2：两台均为110/36V单相变压器，原边匝数也相同，但两台空载电流不相等，今将两台变压器原线圈顺向串联接于220V电源上，问两台变压器二次侧的空载电压是否相等，为什么？作业3：一台原副边额定电压分别为380/220V的单相变压器，如不慎将380V加在副边线圈上，会发生什么情况？作业第二章变压器/video/av48326463/?redirectFrom=h5第三章直流电机的工作原理及特性3.1

直流电机的基本结构和工作原理3.2直流电动机的机械特性3.3直流他励电动机的启动特性3.4直流他励电动机的调速特性3.5直流他励电动机的制动特性3.6串励直流电动机3.1直流电机的基本结构和工作原理

一、直流电机的工作原理右手定则：判断导体切割磁感线产生的感应电流/电动势方向左手定则：判断电流（或运动电荷）在磁场中受到的磁场力方向转动

电电

转动换向过程-+SN电刷电枢绕组换相片nSN-+nSN-+n换向点一、直流电机的工作原理SN-+nSN-+nSN-+n换向点换向过程一、直流电机的工作原理二、直流电机的基本结构磁极数－主磁极的个数磁极对数=磁极数/2

1.定子剖面图

产生主磁场 机械上支撑电机主磁极主磁极由主磁极铁心和励磁绕组组成减小电机运行时电刷与换向器间换向火花，位于相邻主磁极间，换向极的数目与主磁极相等改善电枢电流的换向性能换向极机座固定主磁极、换向极等，支撑、固定作用磁路的一部分，构成磁极间磁路，磁通通过部分称为磁轭电刷引入/出直流电压和直流电流线圈中电流大+接触面积小大电压击穿空气产生火花2.转子（电枢）结构图转子换向片转轴电枢线圈产生感应电动势产生机械转矩电枢铁心电枢绕组换向器转轴主磁路的主要部分，嵌放电枢绕组，0.5mm厚的硅钢片叠压产生电磁转矩和感应电动势3.转子硅钢冲片电枢铁芯硅钢冲片4.磁路和电枢结构磁路主磁通Φ：一对磁极下面经过电枢铁芯闭合的磁通部分漏磁通Φs：一对磁极下面经过空气隙闭合的磁通部分，漏磁通不会对电枢产生影响5.换向器图电刷换向片6.电枢元件及连接方法定义：元件就是两端分别与两片换向片连接的单匝或多匝线圈，元件是构成绕组的基本单元元件边前端接后端接末端(a)单叠绕组元件(b)单波绕组元件直流电机电枢绕组元件换向片首端电枢接线与受力前端接后端接上层边下层边电枢绕组的特点：槽数、元件数、换向片数、节距、极距当电枢每槽上、下层只有一个元件边时，电机的元件数S、换向片数K、槽数Q

之间的关系为：S=K=Q

元件的两个导体分别位于相邻的两个磁极下方…电枢电路图82817271626152511112212231324142+-15支路1支路2无刷直流电机的工作原理有刷直流电机的工作原理晶体管代替电刷/video/av21127592/?spm_id_from=333.788.videocard.0附：无刷直流电机驱动器：功率电子器件+集成电路功能：

接收信号并控制电动机启动、停止、制动

接收位置传感器信号和正反转信号，控制逆变桥

各功率管的通断，产生连续转矩

接收速度指令和速度反馈信号，控制和调整转速提供保护和显示无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是典型的机电一体化产品。定子绕组多做成三相对称星形接法，与三相异步电机十分相似。转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。三、电磁转矩和感应电动势转子驱动转矩（Nm）转矩方向：左手定则TL:负载转矩(Nm)当T=TL时，转子以稳定转速运行φ：磁通（Wb）Ia:电枢电流（A）Kt:转矩常数转子感应电动势(V)：电动势方向：右手定则n:转子转速（r/min）Ke:电势常数四、直流电动机分类按励磁方式分为：他励、并励、串励和复励

他励电机是指电机的励磁线圈和电枢绕组是分开的，励磁电流单独提供，与电枢电流无关3.2直流电动机的机械特性

3.2.1

他励电动机的机械特性1.他励电动机的电路原理定子励磁回路转子电枢回路2026/6/231002.电枢回路电压平衡方程式感应电动势E=-NdΦ1/dt电磁转矩

T=NIBl·dΦ1=BScosωtSθ=ωtB结构参数I简化模型E=KeΦnT=KtΦIaU=E+IaRa3.他励电动机的机械特性E=KeΦnT=KtΦIaU=E+IaRa2.电枢回路电压平衡方程式4.机械特性曲线硬度转矩变化与所引起的转速变化的比值绝对硬特性硬特性软特性硬度越大越好吗0电动机正转与反转机械特性曲线2026/6/23104机械特性硬软硬度越大越好吗转速不受负载影响稳定性好对负载变化敏感安全性高根据不同需求选择合适的机械特性4.机械特性曲线硬度直流电机的参数

电机铭牌：额定电流IN：长时间运行允许输入的最大电流额定电压UN：允许输入到电机的最高端电压额定转速nN：额定输出扭矩下的最高转速额定功率PN：额定电流/电压下，电机输出功率INUNP1PNnNTNη能流方向电能机械能额定转矩：额定效率：

能量转化：电磁感应例1：并励直流电动机数据如下：额定功率：PN=2.2kW输入电压：UN=Uf=110V额定转速：nN=1500r/min效率：η=0.8电枢电阻：Ra=0.4Ω定子线圈电阻：Rf=87.2Ω计算：额定电枢电流IN额定励磁电流If额定转矩TN额定电枢电流时的电枢反电势EN例2并励直流电动机数据如下：额定功率：PN=5.5kW额定输入电压：UN=Uf=110V额定输入电流：IN=61A额定励磁电流：If=2A额定转速：nN=1500r/min电枢电阻：Ra=0.2Ω

要求：绘制机械特性曲线5.他励直流电机人为机械特性人为机械特性的调整方法：

电枢回路串电阻Rad

改变电枢电压U

改变励磁磁通Φ固有机械特性额定条件下的机械特性额定电压额定磁通电枢无外串电阻输入电功率P1

电枢铁芯损耗电枢绕组损耗机械损耗电磁功率Pe

机械功率Pm输出功率P2ΔPCuΔPFe1ΔPm直流电动机的能流图直流电机的效率并不恒定，而是随着输出功率的增加而变大转速n/r·min-1转矩T/N·mn=f(T)n0nNTN（1）电枢回路串电阻

Rad的人为机械特性特点：特性曲线变软，堵转转矩变小，电阻越大，硬度越软特性曲线如何变化？5.他励直流电机人为机械特性UNRa+Rad0（2）改变电枢电压U的人为机械特性特点：特性硬度不变，电压降低，理想空载转速变小电枢电压降低Φ=ΦNU<UNRad=0T0TLn5.他励直流电机人为机械特性2026/6/23112串电阻

变电压12Rad1=0Ω:883r/min871r/minRad2=90Ω:870r/min795r/minRad1=0Ω转速n/r·min-1转矩T/N·mn=f(T)n0Δn1Δn2Rad2=90ΩΔT12r/min75r/min机械特性硬度变软U1=130V转速n/r·min-1转矩T/N·mn=f(T)n0Δn1Δn2U2=100VΔT10r/min12r/min机械特性硬度不变U1=130V:883r/min873r/minU2=100V:685r/min673r/min测速电机直流电机转速测速电机直流电机转速5.他励直流电机人为机械特性00（3）改变磁通Φ时的人为机械特性特点：轻载弱磁，特性变软，理想空载转速变大Rad=0Φ<ΦNU=UN5.他励直流电机人为机械特性02026/6/23114Φ

0，理论上n→∞实际中，转速上升至超过设备机械强度容许的安全值时，系统极易发生”飞车”事故飞车事故导致绕组等器件甩出，定子结构发生不可逆机械损伤或破坏失效（3）改变磁通Φ时的人为机械特性注意：他励直流电动机运行中，不允许励磁电路断开或If=0措施：1）启动前先加励磁2）设置“失磁”保护根据安全需求选择合适的人为机械特性5.他励直流电机人为机械特性习题3.13直流他励电动机启动时，为什么一定要先把励磁电流加上？若忘了先合励磁绕组的电源开关就把电枢电源接通，这时会产生什么现象（试从TL＝0和TL＝TN两种情况加以分析）？当电动机运行在额定转速下，若突然将励磁绕组断开，此时又将出现什么情况？

答案：直流他励电动机启动前必须先加励磁电流，是为了产生主磁通Ф。若忘了先合励磁绕组的电源开关就把电枢电源接通会产生的现象是：（1）当TL＝0时此时，虽然没有励磁电流但是电动机内部的主磁极上仍会有剩磁（T＝KtФIa），当接通电枢电源时，电磁转矩不等于0，而TL＝0，故电动机会转动，但是电动机转速会不断上升，最后发生“飞车”。（2）当TL＝TN时此时，电动机内部同样由于主磁极上有剩磁，而产生电磁转矩。如果此时的电磁转矩大于负载转矩，电动机则会转动；如果此时的电磁转矩小于负载转矩，电动机则不会转动，且由于此时反电动势E等于0，因此电枢电流Ia会很大，可能会损坏电枢绕组。当电动机运行在额定转速下，突然将励磁绕组断开，电动机主磁通Ф迅速减小，同时电枢电流会急剧增大。如果此时的电磁转矩大于负载转矩，电动机则会继续转动；如果此时的电磁转矩小于负载转矩，电动机则会慢慢减速直至停止。2026/6/231170串电阻

变电压变磁通转速n/r·min-1转矩T/N·mn=f(T)n0nNTN机械特性变软堵转转矩减小特性硬度不变堵转转矩减小机械特性变软轻载转速增大123123稳定易控轻载转速堵转转矩他励直流电机启动、调速、制动中都需要控制机械特性变频PWM伺服复杂机电传动系统5.他励直流电机人为机械特性他励直流电动机数据如下：

额定功率PN=6.5kW额定输入电压：UN=220V额定输入电流：IN=34.4A额定转速nN=1500r/min电枢电阻Ra=0.242Ω

计算：绘制固有机械特性曲线电枢附加电阻3Ω时的人为机械特性例3:（3.10）解（1）解：（2）3.3直流他励电动机的启动特性启动瞬间的特点转速为零堵转转矩启动点在机械特性曲线上的位置例：一台实验型无轨电车他励直流牵引电机额定参数如下，额定功率PN=10kW额定/励磁电压UN=Uf=400V额定转速nN=1500r/min额定效率ηN=0.8电枢电阻Ra=0.8Ω励磁回路电阻Rf=82.7Ω计算：额定电枢电流IaN与直接启动电流Ist（1）启动瞬间

n=0，E=0，直接启动时电流很大（3）启动需求：启动转矩足够大，能短时间启动（2）工程中他励直流电机不允许直接启动启动电流不太大，保护电气系统Ist=(1.5~2.0)INTst>TLIst=UN/Ra=(10~20)IN如何启动1.他励直流电机启动要求2.他励直流电机的启动方法控制启动电流的方法：降压/串电阻Ist=U/RaU=UN

（1）降压启动转速n/r·min-1转矩T/N·mn0nNTLnNU启动时U<UN

ab：降压启动，控制启动电流

Ta>TL动力矩，转子加速abcdbc：由于惯性，转速不能突变

Tc>TL动力矩，转子加速c

d：额定转矩下额定转速运行

TN=TL合力=0，启动结束0启动时：（2）电枢回路外串启动电阻Ist=U/(Ra+

Rst)

Rst>

0切除启动电阻保证电机输出额定转矩时工作在额定转速启动后：转速n/r·min-1转矩

T/N·mn0nNTLnNRIst=U/Ra2.他励直流电机的启动方法控制启动电流的方法：降压/串电阻0Tst运行特性外串Rst启动过程：abcdab：外串电阻，控制启动电流

Tst>TL动力矩，转子加速bc：切除电阻，转速不能突变

Tc>TL动力矩，转子加速c

d：额定转矩下额定转速运行

TN=TL合力=0，启动结束Tc可实现限流启动2.他励直流电机的启动方法控制启动电流的方法：降压/串电阻（2）电枢回路外串启动电阻abcd转速n/r·min-1转矩T/N·mn0nNTLnNRTst0启动特性降压启动串电阻启动启动电压167V

限流：2A≈1.7IN启动电阻90Ω（内阻20Ω）

限流：2A≈1.7IN2A220V2A167V2.他励直流电机的启动方法0-1098r/min约5秒0-1098r/min约10秒测速电机直流电机转速转速n/r·min-1转矩T/N·mn0nNTLnNRTst0转速n/r·min-1转矩T/N·mn0nNTLnNUab220V167VTst0控制启动电流的方法：降压/串电阻启动实验：额定电压220V额定电流1.2A加速区间宽启动过程较慢如何加快启动过程2.他励直流电机的启动方法运行特性abcd转速n/r·min-1转矩T/N·mn0nNTLnNRTst0启动特性控制启动电流的方法：降压/串电阻（2）电枢回路外串启动电阻1212加速转矩较大加速转矩较小nTn0n3n2n1T1T2TL01234567启动加速区间外串三段电阻启动过程(1.6~2.0)TN(1.1~1.2)TN2.他励直流电机的启动方法nN启动更快冲击更小电阻越多越好吗控制启动电流的方法：降压/串电阻（2）电枢回路外串启动电阻快速启动低速重载驱动牵引平稳启动特性稍软无轨电车根据不同需求选择启动特性2.他励直流电机的启动方法降压串电阻速度变化速度调节1.速度调节与速度变化①②3.4直流他励电动机的调速特性

一定的负载下，人为改变参数而引起的转速改变系统参数恒定，负载发生变化而引起的转速改变Δv不同原因不变因素变化因素同一结果速度调节：速度变化：1.速度调节与速度变化3.4直流他励电动机的调速特性速度调节曲线速度变化曲线nnB多条特性曲线外部负载恒定单条特性曲线外部负载变化参数变化负载不变参数不变负载变化3.4他励直流电动机的调速特性1、速度调节与速度变化2.调速方法改变电枢电阻Ra调速改变电枢电压U调速改变主磁通Φ调速机械特性函数调速特性硬度：转速抵御负载变化的能力3.4他励直流电动机的调速特性UNRa+Rad（1）改变电枢电路外串电阻Rad调速R1

R4

电阻增加2.调速方法nDFnEnAnCBCEDTA0TLn1234AB：由于惯性，转速不突变T=KtΦIaE=KeΦn阻力矩，减速BC：(U-E)增大，电流增大与负载平衡调速特点：（1）机械特性硬度软（2）一般为有级调速（3）恒转矩，耗能大3.4他励直流电动机的调速特性（2）改变电枢电压调速U1

U4

电压降低TA0TLn1234nAnBBnCCnDDEBE：由于惯性，转速不突变T=KtΦIaE=KeΦn动力矩，加速EA：(U-E)减小，电流减小与负载平衡调速特点

：（1）机械特性硬度不变

（2）nN以下的无级调速（3）属于恒转矩调速2.调速方法3.4他励直流电动机的调速特性2.调速方法串电阻

变电压12Rad1=0Ω:883r/min871r/minRad2=90Ω:870r/min795r/minRad1=0Ω转速n/r·min-1转矩T/N·mn=f(T)n0Δn1Δn2Rad2=90ΩΔT12r/min75r/min机械特性硬度变软U1=130V转速n/r·min-1转矩T/N·mn=f(T)n0Δn1Δn2U2=100VΔT10r/min12r/min机械特性硬度不变U1=130V:883r/min873r/minU2=100V:685r/min673r/min测速电机直流电机转速测速电机直流电机转速002026/6/23137例题：有一他直流电机，电枢电阻欧，空载速转/分，当负转矩为时，转速为转/分。如在同样负载转矩条件下，给电机电枢串接一个欧的外接电阻，求此时机的转速是多少？改变电枢电路外串电阻Rad调速2.调速方法3.4他励直流电动机的调速特性改变电枢电压调速例题：一台他励直流电机额定功率P

N=96kW，额定电压U

N=440V，

I

N=250A，n

N=500r/min，R

a=0.078Ω。计算：电压降至U=340V时的转速？2.调速方法3.4他励直流电动机的调速特性（3）改变主磁通Φ调速弱磁调速额定运行时磁路基本饱和，磁通增加有限，故一般只能降低磁通调速的特点

：（1）机械特性硬度软（2）nN以上无级调速（3）轻载恒功率调速降速：c-d-b

nc

nb升速：b-e-c

nb

ncnanbncn01n02abecdΦ2Φ1Tnn00ΦNn=f(T)ΦN<Φ1<Φ22.调速方法3.4他励直流电动机的调速特性Φ

0，理论上n→∞实际中，转速上升至超过设备机械强度容许的安全值时，易发生飞车飞车事故导致绕组等器件甩出，定子结构发生不可逆机械损伤或破坏失效注意：他励直流电动机运行中，不允许励磁电路断开或If=0根据安全需求选择合适的调速特性If:2.3A1.4AnN:855r/min~945r/min2.调速方法3.4他励直流电动机的调速特性（3）改变主磁通Φ调速2026/6/23141例题：一台他励直流电机额定功率P

N=96kW，额定电压U

N=440V，电流I

N=250A，转速n

N=500r/min，R

a=0.078Ω。计算：励磁磁通减弱至0.8ϕ

时，求解磁通减弱后电机的转速？改变主磁通φ调速2.调速方法3.4他励直流电动机的调速特性1.制动概念与作用：制动转矩：与旋转方向相反的转矩为制动转矩。作用：使电力拖动系统快速减速、停车或匀速下降重物。2.电机的运动状态：电动状态：电动机产生的电磁转矩T和旋转方向n相同，电磁转矩T是动力矩；电动状态是将电能转变为机械能；由于电机的正、反转，电动状态位于第一、第三象限。制动状态：电磁转矩T与转速n方向相反，电磁转矩T是阻力矩；在制动状态时，电动机工作在发电状态，它将机械能转变为电能全部消耗掉或大部分回馈给电网；制动状态位于第二、第四象限。3.5直流他励电动机的制动特性3.电动与制动状态图示电动状态制动状态转动方向与力矩方向相同转动方向与力矩方向相反4.电动制动方式反馈制动：电机正常接法时，因外部作用，电机实际转速大于理想空载转速反接制动：他励电机电枢电压或电枢电势在外部作用下改变方向（电源反接制动、倒拉反接制动）能耗制动：外施电枢电压降为零，将电枢串接附加电阻，机械能带动电机发电，转换成热量消耗

反馈制动1.位能负载产生的反馈制动只有摩擦负载，没有外部刹车2.电枢电压突然降低的反馈制动U1U23.卷扬机下放重物时的反馈制动改变电枢电压极性，电机反转，在T+TL作用下重物加速下降，电枢电势E增加，电枢电流Ia=(U-E)/(Ra+Rad)减小，电机转矩T=KtΦIa减小电机转矩负载转矩(位能负载)U>E卷扬机下放重物时反馈制动特性曲线U<E|n|>|-n0|Ia改变方向T与TL方向相反力矩平衡点卷扬机下放重物时反馈制动特性曲线反馈制动状态下，附加电阻越大，电机转速越高

反接制动1.电源反接制动

电源反接制动原理注意:电枢电压反向瞬间，电流很大，电枢回路应接入限流电阻Rad；低速时电枢电流仍较大，所以转矩较大，速度为零时应切断电源，否则电机反转。电源反接制动原理图示电源反接制动机械特性nf大于n0下降速度较快，Rad越大，速度越快反接：反向转矩转速下降反接制动过程电源反接制动机械特性反接制动期间，电枢电势与电源电压串联相加，为限制电枢电流，必须串接足够大的限流电阻生产机械要求迅速减速、停车和反向的场合以及要求经常正反转的机械上2.倒拉反接制动（1）倒拉反接制动产生的条件他励电动机拖动位能性负载，电枢回路串入较大的限流电阻Rad，特性曲线由1变为2；

（2）倒拉反接制动原理（3）倒拉反接制动过程倒拉反接制动原理图示倒拉反接制动机械特性曲线可以获得低速负载大小估计不准时，系统有可能速度上升阶段达到稳定机械特性硬度小，速度稳定性差倒拉反接制动机械特性曲线

能耗制动1.能耗制动产生的条件切除电源(

U=0串接)，电枢回路串入限流电阻Rad

（Rad>0

）2.能耗制动的原理3.能耗制动的过程4.反抗转矩时的能耗制动的机械特性曲线5.位能负载的能耗制动的原理图示6.位能负载能耗制动的机械特性曲线6.位能负载能耗制动的机械特性曲线7.他励直流电动机各种运动状态下的机械特性曲线3.6串励直流电动机1.结构特点：励磁绕组与电枢绕组串联2.电路原理：3.串励电动机的机械特性其中：

电流较小时，为双曲线；

负载较重，电枢电流较大，磁路饱和，近似于直线特性较软，适用于牵引机车等运输机械不运行空载运行，此时转速过高4.串励电动机的起动和调速

起动：加起动电阻

调速：可改变的参数---电枢电压，励磁电流调速方法—串接电阻，并联电位器

反转：不能只改变电源极性；

改变电枢或励磁绕组的接线极性；第四章交流电动机的工作原理及特性4.1三相异步电动机的结构和工作原理4.2三相异步电动机的定子电路和转子电路4.3三相异步电动机的转矩与机械特性4.4三相异步电动机的启动特性4.5三相异步电动机的调速特性4.6三相异步电动机的制动特性4.7单相异步电机同步电机4.8同步电机1692026/6/23和谐号复兴号核心技术知识产权国际标准引领发展三相异步电机驱动高速列车1702026/6/23直流电机调速驱动效率低，但调速简便转速由什么因素决定定子转子三相异步电机驱动效率高，但调速复杂1712026/6/234.1.1三相异步电动机的结构和工作原理4.1三相异步电动机的结构和工作原理1722026/6/231）定子组成：铁芯--电动机磁路的一部分，由0.5mm的硅钢片叠压而成，片与片之间是绝缘的，以减少涡流损耗绕组--电动机的电路部分，由许多线圈连接而成机座--用于固定和支撑定子铁芯端盖定子铁芯硅钢片转子铁芯硅钢片定子线圈转子线圈1732026/6/232）转子组成：铁芯--电动机磁路的一部分，转子铁芯、气隙与定子铁芯构成电动机的完整磁路绕组--多采用鼠笼式，它是在转子铁芯槽里插入铜条，再将全部铜条两端焊在两个铜端环上而组成鼠笼式绕组转子外形1742026/6/23绕线式绕线式由线圈组成绕组放入转子铁芯槽里转子绕组一般是联接成星形的三相绕组，转子绕组组成的磁极数与定子相同绕线式转子通过轴上的滑环和电刷在转子回路中加入外加电阻，用以改善启动性能与调节转速转子绕组滑环转轴电刷变阻器1752026/6/23小结：三相异步电动机定子定子

铁心定子

绕组机座端盖转子转轴转子

铁心转子

绕组笼型转

子绕组绕线型

转子绕组1762026/6/23转子换向片转轴电枢线圈提问：直流电动机如何产生电磁转矩？1772026/6/234.1.2三相异步电动机的旋转磁场定子绕组通过三相交变电流三相电流波形和瞬时值如下：iUiViWiUiViW相位间隔120°三相电流随时间不断变化什么现象？1782026/6/234.1.2三相异步电动机的旋转磁场iUiViW规定：流入为正+流出为负-iUiViWBYACZXAXYCBZAXYCBZAXYCBZAXYCBZ1792026/6/234.1.2三相异步电动机的旋转磁场1、旋转磁场的形成当电动机定子绕组通以三相电流时，各相绕组中的电流都将产生磁场。由于电流随时间变化，它们产生的磁场也将随时间变化，而三相电流产生的总磁场（合成磁场）不随时间变化，而且是在空间旋转，故称为旋转磁场。iUiViW嵌放情况iUiViW星形连接图1802026/6/23iU=0，iV<0，iW>0ωt=0°AYCBZX1812026/6/23iU>0，iV=0，iW<0ωt=120°AXYCBZ1822026/6/23iU<0，iV>0，iW=0ωt=240°AXYCBZA1832026/6/23iU=0，iV<0，iW>0ωt=360°AYCBZX1842026/6/234.1.2三相异步电动机的旋转磁场定子绕组通以三相电流产生随时间变化的磁场旋转磁场的旋转方向是U-V-W顺时针方向旋转AXYCBZ改变旋转方向t=0t=T/6t=T/3t=T/2U=0>0>0=0<0<0=0>0>0=0<0<0VW任意两相相序互换1852026/6/23两级旋转磁场逆时针旋转iUiViW1862026/6/233、旋转磁场的极数与旋转速度产生四级旋转磁场的定子绕组iUiViW1872026/6/23C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'ωt=0°iU=0，iV＜0，iW＞01882026/6/23iW=0，iU>0，iV<0ωt=60°30°电流变化60°，磁场旋转30°1892026/6/23iV=0，iU>0，iW<0ωt=120°电流变化120°，磁场旋转60°1902026/6/23iU=0，iV<0，iW>0ωt=360°电流变化一个周期，旋转磁场在空间转了180°1912026/6/23iUiViW四级旋转磁场逆时针旋转1922026/6/23具有一对磁极（磁极对数用p表示）即p=1。从上述分析可以得出，电流变化经过一个周期（变化360电角度），旋转磁场在空间也旋转了一转（转了360机械角度），若电流的频率为f，旋转磁场每分钟将旋转60f转，则n0为：n0=60f当旋转磁场具有两对磁极（p=2）时，其旋转速度仅为一对磁场时的一半，即每分钟60f/2转。依此类推，当有p对磁极时，其转速为旋转磁场的旋转速度（即同步转速）n0与电流的频率成正比而与磁极对数成反比。标准工业频率（即电流频率）为50Hz。旋转磁场不仅可以由三相电流来获得，任何两相以上的多相电流，流过相应的多相绕组，都能产生旋转磁场1932026/6/234.1.3三相异步电动机的工作原理（a）定子绕组与电源的连接NSn0F（b）工作原理1942026/6/234.1.3三相异步电动机的工作原理三相异步电动机是基于定子旋转磁场（定子绕组内三相电流所产生的合成磁场）和转子电流（转子绕组内的电流）的相互作用使转子旋转。转子与旋转磁场之间的转差率是保证转子旋转的主要因素。1952026/6/234.1.3三相异步电动机的工作原理转差率：由于转子转速不等于同步转速，所以把这种电动机称为异步电动机，而把转速差(n0-n)与同步转速n0的比值称为异步电动机的转差率，用S表示。在这种电动机中，转子电流的产生和电能的传递是基于电磁感应现象，所以异步电动机又称为感应电动机。1962026/6/234.1.4定子绕组线端连接方式1.定子三相绕组，须视电源的线电压，接为Y形或△形。2.通常电动机的铭牌上标有符号“Δ/Y”和数字220/380，前者表示定子绕组的接法，后者表示对应于不同接法应加的线电压值3.如果电源的线电压等于电动机的额定相电压（即每相绕组的额定电压），那么绕组应该接成三角形；4.如果电源的线电压是电动机额定相电压的倍，那么，它的绕组就应该接成星形。1972026/6/23出线端的排列三相三角形型连接三相星型连接1982026/6/23星形连接三角形连接1992026/6/23Y90S-41.1kW△/Y220/380V4.67/2.7A1400r/min功率因数0.79电动机定子绕组的连接Y112M-44.0kW△/Y380/660V8.8/5.1A1400r/min功率因数0.822002026/6/23课堂思考题:有一台三相异步电动机，其nN＝1470r/min，电源频率为50Hz。设在额定负载下运行，试求：定子旋转磁场对定子的转速；定子旋转磁场对转子的转速；转子旋转磁场对转子的转速；转子旋转磁场对定子的转速；转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速。提示：转子旋转磁场在空间的转速总是等于同步转速n0，即转子旋转磁场与定子旋转磁场在空间始终保持相对静止。n0n0-nNn0-nNn002012026/6/234.2三相异步电动机的定子电路和转子电路等效电路图假设转子为线绕绕组定子、转子电路的感应电动势2022026/6/234.2三相异步电动机的定子电路和转子电路n=0定子电路转子电路2032026/6/234.2.1定子电路分析m1：定子绕组相数，等于3N1：定子相绕组的圈数u1：相电压i1：相电流f1：u1的频率定子每相的磁通（由旋转磁场产生）：定子相绕组的感应电动势：有效值：（与变压器相似）2042026/6/234.2.1定子电路分析R1:定子线圈电阻X1:定子漏磁感抗（LL1:定子漏电感）漏磁通产生的漏磁电动势：定子电压方程： 由于R1和LL1很小，则上式可写为：

有效值(与变压器初级相似)

：

2052026/6/234.2.2转子电路分析转子电流的频率

当n=0（电机启动或者堵转时），f2达到最大值，f2=f1(变压器)n=0时：2062026/6/234.2.2转子电路分析转子电路电压方程：

eL2:转子漏磁电动势LL2:转子漏电感i2:转子电流R2:转子电阻转子电路电压方程的复数：

X2：转子漏磁感抗

n=0时：

2072026/6/234.2.2转子电路分析转子每相的电流有效值：

转子电路的功率因数为2082026/6/234.2.3转子等效电路(频率折算)等效为静止的电路转子磁动势F2（I2

）大小保持不变--对定子的影响不变转子有功功率、损耗、转矩等保持不变静止时，转子电流频率f2等于定子频率f1

将转子频率f2等效折算为定子频率f12092026/6/234.2.3转子等效电路(频率折算)2102026/6/234.2.3转子等效电路(频率折算)：从电源输送到定子

电路的电功率

：定子铜损，R1：定子铁损，定子涡流损耗：电磁功率：转子铜损，又称为转差功率，R2：总机械功率：机械损耗：电动机输出机械功率U1--定子绕组线电压I1

--定子绕组线电流cosφ1--定子绕组功率因数2112026/6/234.2.3转子等效电路(频率折算)电磁转矩T电磁功率磁极对数2122026/6/234.2.3转子等效电路(频率折算)

总机械功率Pm

输出转矩T2输入功率与输出功率的比值，称为电动机的效率，即转速单位电磁功率总机械功率转子铜损电磁转矩2132026/6/234.2.4三相异步电动机的额定值铭牌：额定功率：PN,电机轴的额定输出功率额定电压：UN,定子绕组的线电压额定频率：f,电源频率额定电流：IN,额定功率输出时的定子线电流额定转速：nN,额定功率输出时的转子转速2142026/6/234.2.4三相异步电动机的额定值鼠笼型转子的级数和相数额定功率因数：额定功率输出时的定子相电压和相电流之间相位差的余弦额定效率ηN:额定负载扭矩TN：额定功率和转速下的电机轴输出扭矩2152026/6/234.3三相异步电动机的转矩与机械特性4.3.1三相异步电动机的转矩转矩由旋转磁场的每极磁通φ与转子相互作用而产生，转矩方程为：式中，—仅与电动机结构有关的常数。2162026/6/234.3.1三相异步电动机的转矩代入式中，

K—与电动机结构参数、电源频率有关的常数；

U1，U—定子绕组相电压，电源相电压；

R2—转子每相绕组的电阻；

X20—电动机不动（n=0）时转子每相绕组的感抗。2172026/6/234.3.2三相异步电动机的机械特性T-S曲线：电磁转矩T和转差率S的关系T=f(S)n-T曲线：在异步电动机中，转速n=(1-S)n0，为了符合习惯画法，可将T-S曲线转换成转速与转矩之间的关系n-T曲线，即n=f(T)称为异步电动机的机械特性，与直流电机类似，它也有固有机械特性和人为机械特性。2182026/6/23空载额定临界启动1、固有机械特性2192026/6/23异步电动机在额定电压和额定频率下，用规定的接线方式，定子和转子电路中不串联任何电阻或电抗时的机械特性称为固有（自然）机械特性。从特性曲线上可以看出，其上有四个特殊点可以决定特性曲线的基本形状和异步电动机的运行性能，这四个特殊点是：（1）T=0，n=n0（S=0），电动机处于理想空载工作点，此时电动机的转速为理想空载转速n0。（2）T=TN，n=nN（S=SN），为电动机额定工作点。此时额定转矩和额定转差率为2202026/6/23（3）T=Tst，n=0（S=1），为电动机的启动工作点。将S=1代入，可得（4）T=Tmax，n=nm（S=Sm），为电动机的临界工作点。

欲求转矩的最大值，可令dT/dS=0，得临界转差率再将Sm代入式，即可得λst=Tst/TN启动转矩/额定转矩2212026/6/23过载能力系数：电动机在固有机械特性上最大电磁转矩与额定转矩之比

转矩—转差率特性的实用表达式（规格化转矩—转差率特性）：2222026/6/232、人为机械特性1）降低电动机电源电压时的人为机械特性电磁转矩T对电源电压极为敏感2232026/6/232、人为机械特性2）定子电路接入电阻或电抗时的人为特性随着转速上升，电流减小，电阻压降减小，定子绕组端电压的分压自动增大，使最大转矩变大2242026/6/232、人为机械特性3）改变定子电源频率时的人为特性2252026/6/232、人为机械特性3）改变定子电源频率时的人为特性2262026/6/232、人为机械特性4）转子电路串联电阻时的人为特性提高启动转矩2272026/6/234.4变压器的基本原理采用电动机拖动生产机械，对电动机启动的主要要求如下：（1）有足够大的启动转矩，保证生产机械能正常启动。一般场合下希望启动越快越好，以提高生产效率。电动机的启动转矩要大于负载转矩，否则电动机不能启动。（2）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。（3）要求启动平滑，即要求启动时平滑加强，以减少对生产机械的冲击。（4）启动设备安全可靠，力求结构简单，操作方便。（5）启动过程中的功率损耗越小越好。

其中，（1）和（2）两条是衡量电动机启动性能的主要技术指标。2282026/6/23启动电流很大功率因数很小2292026/6/234.4.1鼠笼式异步电动机的启动方法直接启动（全压启动） 有独立变压器供动力电启动频繁：20%容量不频繁：30%容量 无独立变压器供动力电，启动频繁2302026/6/234.4.1鼠笼式异步电动机的启动方法直接启动（全压启动）供电方式电动机启动情况供电网络允许电压供电变压器容量/kVA1001803