《電機(jī)與變壓器》課件 第4章 三相異步電動(dòng)機(jī)

第四章三相異步電動(dòng)機(jī)本章教學(xué)目標(biāo)：1.掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和銘牌2.掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理3.掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理4.掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性5.掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)6.掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速7.掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)8.了解三相異步電動(dòng)機(jī)繞組概述本章教學(xué)重點(diǎn)：

1.三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

2.三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

3.三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

4.三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)本章教學(xué)難點(diǎn)：

1.三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理

2.三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性

3.三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)：

1.已學(xué)過(guò)的電工基礎(chǔ)知識(shí)

2.具備電磁基本理論基礎(chǔ)

概述：

三相異步電動(dòng)機(jī)是交流電動(dòng)機(jī)的一種，又稱(chēng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、堅(jiān)固耐用，維修方便、成本較低、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。

被應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、航天、科研、建筑、交通及人們的生活中。

但它的功率因數(shù)較低，在應(yīng)用上受到了一定的限制。第一節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和銘牌一、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)二、三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌

一、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

1．定子

2．轉(zhuǎn)子

3．氣隙圖4-1是三相異步電動(dòng)機(jī)的外形圖和剖視圖。(a)為籠形異步電動(dòng)機(jī)外形圖；(b)為繞線型異步電動(dòng)機(jī)外形圖；(c)為籠形異步電動(dòng)機(jī)剖視圖；(d)為繞線型異步電動(dòng)機(jī)剖視圖。三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的外形三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)的外形

從電動(dòng)機(jī)外部看到：風(fēng)扇罩、風(fēng)扇、左右端蓋、銘牌、接線盒。打開(kāi)接線盒看到：接線柱和引出線。拆下風(fēng)扇罩、風(fēng)扇、端蓋，抽出轉(zhuǎn)子，可以看到：電動(dòng)機(jī)內(nèi)部定子鐵心、轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)軸、軸承等零部件。定子鐵心裝在機(jī)座里，轉(zhuǎn)子鐵心裝在軸上。定子鐵心上有線圈(繞組)，轉(zhuǎn)子鐵心里鑄有籠形鋁條。繞線型轉(zhuǎn)子鐵心中有轉(zhuǎn)子繞組。電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是：固定部分——定子；轉(zhuǎn)動(dòng)部分——轉(zhuǎn)子；其他零部件組成，如圖4-2所示。

1．定子(1)定子鐵心(2)定子繞組(3)機(jī)座、端蓋及軸承

(1)定子鐵心a.定子鐵心材料：是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，電動(dòng)機(jī)中的磁場(chǎng)是旋轉(zhuǎn)的，鐵心中每一點(diǎn)都處于反復(fù)磁化狀態(tài)，為了減少磁場(chǎng)在鐵心中引起的渦流損耗和磁滯損耗，鐵心是采用硅鋼片疊裝壓緊而成的。硅鋼片的厚度一般在0.35-0.5mm之間。鐵心是采用硅鋼片疊裝壓緊而成的。定子鐵心與機(jī)座硅鋼片疊裝壓緊對(duì)于小容量電機(jī)，由于片間的渦流電壓較小，利用硅鋼片的本身氧化層電阻即可以減小渦流損耗；對(duì)于容量較大的電機(jī)，片間渦流電壓較大，必須在硅鋼片兩面涂以絕緣漆，以減少渦流損耗。

b.定子鐵心槽形：定子鐵心內(nèi)圓上均勻分布一定形狀的槽，槽內(nèi)安放線圈(繞組)，稱(chēng)定子線圈。線圈與槽之間用絕緣物隔開(kāi)。常用的定子槽有三種形狀，如圖4-3所示。大型電機(jī)定子槽形開(kāi)口槽：其槽口寬度與槽寬相等，開(kāi)口槽適用于大、中容量的高壓異步電動(dòng)機(jī)，便于高壓成型線圈的嵌線。半開(kāi)口槽：其槽口寬度等于或大于槽寬的一半，半開(kāi)口槽適用于500V以下的中型電機(jī)，便于嵌入扁線繞成的分為雙排的成型線圈。半閉口槽：其槽口寬度小于槽寬的一半，半閉口槽適用于低壓圓銅線繞成的散嵌線圈，其優(yōu)點(diǎn)是槽口較小，齒部對(duì)主磁通磁阻小，可以減少勵(lì)磁電流。槽型的選擇與線圈的形式應(yīng)相適應(yīng)。c.定子鐵心疊片：c.定子鐵心疊片：定子鐵心的外徑小于lm時(shí)，疊片沖成整圓。定子鐵心沖片當(dāng)外徑大于lm時(shí)，沖成扇形片，疊裝時(shí)，每層接縫應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)拼成整圓，構(gòu)成定子鐵心整體。如圖4-4所示。大中型異步電動(dòng)機(jī)定子鐵心沿軸線長(zhǎng)度上每隔一定距離有一條通風(fēng)溝，以利于散熱。大中型異步電動(dòng)機(jī)定子鐵心通風(fēng)溝定子鐵心扇形沖片及模具(2)定子繞組定子繞組：成型硬繞組和散嵌軟繞組。散嵌軟繞組：多用于小容量電機(jī)，它是由高強(qiáng)度漆包圓銅線(或鋁線)繞制而成。繞線時(shí)，一般將一相線圈一次連續(xù)繞成，嵌線時(shí)，將三相線圈按一定規(guī)律依次嵌入定子槽中，即形成三相定子繞組。定子鐵心上有線圈(繞組）大、中容量電機(jī)由于電流大、電壓高，導(dǎo)線截面積大，絕緣強(qiáng)度要求高，故采用扁線繞制的成型線圈比較合適。扁線繞制的成型線圈扁線繞制的成型繞組z扁線繞制的成型線圈的嵌線散嵌繞組：可分為單層、雙層及單雙層混合繞組三種，成型硬繞組：采用雙層形式，先繞成單個(gè)線圈，包扎對(duì)地絕緣后，熱壓或冷壓成型，再嵌入定子槽中。定子線圈按一定的方式聯(lián)接起來(lái)組成定子繞組。三相繞組的六個(gè)端線都引到機(jī)座側(cè)面的接線板上，在與電源相接時(shí)，可根據(jù)情況將六個(gè)端線接成三角形或接成星形。(3)機(jī)座和端蓋定子鐵心固定在機(jī)座內(nèi)，機(jī)座起著固定定子鐵心的作用，機(jī)座應(yīng)該有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受加工、運(yùn)輸及運(yùn)行中的各種作用力，同時(shí)還要滿足通風(fēng)散熱的需要。異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)座還作為主磁路的組成部分。小型電機(jī)一般都采用鑄鐵機(jī)座；中型電機(jī)除采用鑄鐵機(jī)座外，也有采用鋼板焊接的機(jī)座；大型電機(jī)的機(jī)座都是用鋼板焊接成的。例如封閉式異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)座外殼上鑄有散熱筋，而且定子鐵心與機(jī)座緊密接觸使內(nèi)部熱量易于傳出。防護(hù)式電動(dòng)機(jī)的機(jī)座于定子鐵心之間留有一定的通風(fēng)道，使空氣疏通，帶走機(jī)內(nèi)熱量。電動(dòng)機(jī)的端蓋裝在機(jī)座兩端，它起著保護(hù)電動(dòng)機(jī)鐵心和繞組端部的作用，在中小型電動(dòng)機(jī)中它還與軸承一起支撐轉(zhuǎn)子。中小型電機(jī)鑄鐵機(jī)座2．轉(zhuǎn)子(1)籠型轉(zhuǎn)子(2)繞線型轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和軸承組成。其外形如圖4-5(a)所示。a.轉(zhuǎn)子鐵心材料：轉(zhuǎn)子鐵心是主磁路的一部分。轉(zhuǎn)子中的鐵損很小，原則上轉(zhuǎn)子鐵心用普通硅鋼片疊裝就可以。通常采用從定子沖片的內(nèi)圓沖下來(lái)的原料做轉(zhuǎn)子疊片。小功率電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心直接套壓在軸上；功率較大時(shí)，鐵心壓在轉(zhuǎn)子支架上，然后安裝在軸上。b.轉(zhuǎn)子鐵心槽形：轉(zhuǎn)子鐵心的外圓分布著放線圈或?qū)l的槽。各槽中的線圈聯(lián)接起來(lái)成為轉(zhuǎn)子繞組。繞組的形式有兩種：一種是籠型繞組，其解剖圖如圖4-5(b)所示；另一種是繞線型繞組，它們的結(jié)構(gòu)不同，但工作原理基本相同。

(1)籠型轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子鐵心的槽中，穿人一根根未包絕緣的銅條，在鐵心兩端槽的出口處用短路銅環(huán)把它們聯(lián)接起來(lái)，這個(gè)銅環(huán)稱(chēng)為端環(huán)。繞組形狀象一個(gè)籠子，故稱(chēng)籠型繞組，籠型轉(zhuǎn)子繞組不具有固定的極數(shù)，它的極數(shù)與定子繞組的極數(shù)有關(guān)。如圖4-6所示。轉(zhuǎn)子鐵心，轉(zhuǎn)子繞組和軸承

籠型轉(zhuǎn)子的幾種槽形如圖4-7所示通常采用半閉口槽，槽形的選擇主要決定于啟動(dòng)性能和運(yùn)行性能的要求。采用圖(a)所示的槽形時(shí)轉(zhuǎn)子齒壁基本上是平行的，采用圖(b)所示的則為平行槽。相對(duì)而言，在齒的最狹處寬度相同時(shí)前者齒的截面積較大。用圖(c)和(d)槽形的電動(dòng)機(jī)比用圖(a)和(b)槽形的電動(dòng)機(jī)有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但是槽形比較復(fù)雜。如需進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)矩，改善啟動(dòng)性能，則需要采用雙籠型或深槽型，如圖(e)、(f)所示。圖(g)為閉口槽，顯然閉口槽可以減少一些損耗，但漏磁較大，運(yùn)行時(shí)功率因數(shù)較低。在大功率電動(dòng)機(jī)中很少采用。

圖(h)為圓形槽，一般用圓銅條做導(dǎo)體。有時(shí)為了改善電動(dòng)機(jī)的性能，有意使轉(zhuǎn)子槽與轉(zhuǎn)軸扭斜一定角度，這種槽稱(chēng)為斜槽。(2)繞線型轉(zhuǎn)子繞線型轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞線型繞組繞線型轉(zhuǎn)子是用絕緣導(dǎo)線做成線圈，嵌入轉(zhuǎn)子槽中，再聯(lián)接成三相繞組，一般都接成星形(丫)。圖4-8所示為繞線型轉(zhuǎn)子和電刷裝置。轉(zhuǎn)子的一端裝有三個(gè)滑環(huán)，稱(chēng)集電環(huán)。轉(zhuǎn)子的一端裝有三個(gè)滑環(huán)，稱(chēng)集電環(huán)三相繞組的首端引出線分別與三個(gè)滑環(huán)相接。每個(gè)滑環(huán)上各有一個(gè)電刷，通過(guò)電刷將轉(zhuǎn)子繞組與外部電路相聯(lián)，以改善啟動(dòng)性能或調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。每個(gè)滑環(huán)上各有一組電刷，通過(guò)電刷將轉(zhuǎn)子繞組與外部電路相聯(lián)

在一般工作條件下，要求轉(zhuǎn)子繞組是短路的。在大中型繞線型電動(dòng)機(jī)中還裝有提刷短路裝置，以使電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)將轉(zhuǎn)子繞組接通外部電阻(或頻敏變阻器)，而在啟動(dòng)完畢，又不需要調(diào)速的情況下，將外部電阻等全部切除。為了消除電刷和滑環(huán)之間的機(jī)械摩擦損耗及接觸電阻損耗以提高運(yùn)行的可靠性，利用提刷裝置將轉(zhuǎn)子三相出線短接后再將電刷提起來(lái)。3．氣隙

定子、轉(zhuǎn)子之間的間隙：稱(chēng)為異步電動(dòng)機(jī)的氣隙。氣隙的大小對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)的性能影響很大。氣隙大則磁阻大，勵(lì)磁電流就大，由于異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流是取自電網(wǎng)的，增大氣隙將使氣隙中消耗的磁勢(shì)增大，導(dǎo)致電機(jī)的功率因數(shù)降低。從這一角度來(lái)考慮，氣隙應(yīng)制造得小一些，但電機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)軸有一定的撓度，氣隙太小，就可能發(fā)生定、轉(zhuǎn)子鐵心相擦的現(xiàn)象；從減少高次諧波磁勢(shì)產(chǎn)生的磁通，減少附加損耗及改善啟動(dòng)性能來(lái)考慮，則氣隙應(yīng)大一些為好。因此氣隙的大小除了考慮電性能外，還要考慮便于安裝，在運(yùn)行中不發(fā)生轉(zhuǎn)子與定子相擦的現(xiàn)象。異步電動(dòng)機(jī)的氣隙很小。對(duì)于中小型異步電動(dòng)機(jī)，一般在0.2～2.0mm之間。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌1．三相異步電動(dòng)機(jī)系列及型號(hào)2．異步電動(dòng)機(jī)外殼防護(hù)型式3．Y2、JO2系列三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌

1．三相異步電動(dòng)機(jī)系列及型號(hào)我國(guó)電機(jī)的產(chǎn)品系列型號(hào)，是根據(jù)機(jī)械工業(yè)部頒發(fā)的電工產(chǎn)品型號(hào)編制辦法和申請(qǐng)辦法指導(dǎo)性文件統(tǒng)一編制的，以免同一產(chǎn)品型號(hào)各異或不同產(chǎn)品型號(hào)重復(fù)，便于使用、制造、設(shè)計(jì)部門(mén)等進(jìn)行業(yè)務(wù)聯(lián)系，簡(jiǎn)化技術(shù)文件中有關(guān)產(chǎn)品名稱(chēng)、規(guī)格、型式等文字?jǐn)⑹觥?/p>

電機(jī)產(chǎn)品型號(hào)前些年一律采用大寫(xiě)印刷體漢語(yǔ)拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字表示。漢語(yǔ)拼音字母的選用，是從電機(jī)全名稱(chēng)中選出有代表意義的漢字，然后再取用該漢字的拼音字母，如J—交流異步的交Jiao中的J、Y—異步電動(dòng)機(jī)Yi中的Y，有些電機(jī)產(chǎn)品型號(hào)中的一些字母用英文字頭代替，S—Short短的，M—Middle中等的，L—Long長(zhǎng)的。

我國(guó)從50年代起統(tǒng)一設(shè)計(jì)生產(chǎn)的異步電動(dòng)機(jī)類(lèi)型很多，下面是一些比較常見(jiàn)的，在生產(chǎn)第一線應(yīng)用的新型號(hào)及三相異步電動(dòng)機(jī)老產(chǎn)品系列及型號(hào)：

Y、Y2-J2、JO系列是防護(hù)式的；JO2、JO3、JO4系列是封閉式的，能防止灰塵、鐵屑或其它雜物進(jìn)入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，適用于灰塵較多，水、泥飛濺的場(chǎng)所。自20世紀(jì)80年代已被Y系列產(chǎn)品所取代。自20世紀(jì)90年代起，Y2系列取代了上述產(chǎn)品，Y2系列效率高，節(jié)能，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩高，噪聲低，振動(dòng)小，運(yùn)行安全可靠。目前我國(guó)已大批量生產(chǎn)Y2系列電動(dòng)機(jī)。

YQ-JQ2和JQ02系列是高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)，用于啟動(dòng)靜止負(fù)載或負(fù)載慣性較大的機(jī)械，如壓縮機(jī)、傳送機(jī)、粉碎機(jī)等，JQ2是防護(hù)式的，JQ02是封閉式的。目前已被YQ系列取代。

Y-JS系列是中型防護(hù)式三相籠形異步電動(dòng)機(jī)，額定電壓為220V/380V、380V、3000V、6000V，額定功率從45kW到1250kW，目前已被Y系列取代。

YR-JR、JRO系列是防護(hù)式三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)，用于電源線路容量不足、不能用籠形電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的機(jī)械上。目前已被YR系列取代。YLB-JSL2和JLB2系列是中型立式(L)水泵用三相異步電動(dòng)機(jī)，JSL2為籠形轉(zhuǎn)子(S)，JRL2為繞線型轉(zhuǎn)子(R)，目前已被YLB系列取代。

YZ-JZ2和JZR2系列是起重及冶金用三相異步電動(dòng)機(jī)，JZ2為籠形轉(zhuǎn)子，JZR2為線繞型轉(zhuǎn)子。已被YZ、YZR系列取代。YD-JD2和JD02系列是防護(hù)式和封閉式多速(D)異步電動(dòng)機(jī)。目前已被YD系列取代。

YB-JB、JBS系列是隔爆式(B)籠形異步電動(dòng)機(jī)，適用于有汽油、酒精、丙酮、天然氣、煤氣等易燃易爆性氣體較多的場(chǎng)所，如礦井或某些化工廠等處。

YEP-JPZ系列是旁磁式(P)制動(dòng)(Z)異步電動(dòng)機(jī)。

YEZ-JZZ系列是錐形轉(zhuǎn)子(Z)制動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)。

YCT-JZT系列是電磁調(diào)速(T)異步電動(dòng)機(jī)。

此外，還有其它各種類(lèi)型的異步電動(dòng)機(jī)，可參閱有關(guān)產(chǎn)品目錄。

小型異步電動(dòng)機(jī)在機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用最廣泛。目前，生產(chǎn)的基本系列是Y2系列，小型異步電動(dòng)機(jī)從20世紀(jì)50年代起到90年代已經(jīng)過(guò)四次全國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)：第一次于1953年統(tǒng)一設(shè)計(jì)J、JO型，該系列采用A級(jí)絕緣材料和Dll、D12硅鋼片；第二次是1958年設(shè)計(jì)，60年代初開(kāi)始采用J2、JO2型，該系列采用E級(jí)絕緣材料和DR530、DR510硅鋼片；性能比J、JO系列有較大提高，現(xiàn)在仍在許多設(shè)備上使用。第三次是20世紀(jì)80年代設(shè)計(jì)并定型的Y系列產(chǎn)品，該系列采用B級(jí)絕緣材料和DR530、DR510硅鋼片，是JO2系列的更新?lián)Q代產(chǎn)品。與JO2系列比較，效率有所提高，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)平均為2，也有大幅度提高。體積平均減少15%，重量減少12%同。由于采用B級(jí)絕緣，溫升裕度較大。電動(dòng)機(jī)功率等級(jí)較多，與所拖動(dòng)機(jī)械相配套。Y系列電動(dòng)機(jī)符合國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）標(biāo)準(zhǔn)。

從20世紀(jì)90年代起，又設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了Y2系列三相異步電動(dòng)機(jī)，在Y系列基礎(chǔ)上更新設(shè)計(jì)，已達(dá)到國(guó)際同期先進(jìn)水平，是取代Y系列的更新?lián)Q代產(chǎn)品。Y2系列較Y系列效率高，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，采用F級(jí)絕緣（用B級(jí)考核），故溫升裕度更大，并且噪音低，電機(jī)結(jié)構(gòu)合理，體積小重量輕，外形美觀，與Y系列電動(dòng)機(jī)一樣，完全符合IEC標(biāo)準(zhǔn)。

從20世紀(jì)90年代末期起，我國(guó)就開(kāi)始實(shí)現(xiàn)從Y系列向Y2系列過(guò)渡。目前我國(guó)已大批量生產(chǎn)Y2系列電動(dòng)機(jī)。

國(guó)家經(jīng)貿(mào)委1999年發(fā)布了《淘汰落后生產(chǎn)能力……目錄》，明確規(guī)定2002年底起停止生產(chǎn)熱軋硅鋼片。

Y3系列三相異步電動(dòng)機(jī)是貫徹國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，用冷軋硅鋼片為導(dǎo)磁材料的基本系列電機(jī)，Y3系列電機(jī)效率指標(biāo)滿足最低能效標(biāo)準(zhǔn)GB18613，即達(dá)到歐洲eff2效率標(biāo)準(zhǔn)。電阻基準(zhǔn)溫度為95℃，符合最新IEC文件及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB755.2－2003《旋轉(zhuǎn)電機(jī)（牽引電機(jī)除外）確定損耗和效率的實(shí)驗(yàn)方法》，其主要性能達(dá)到國(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品的先進(jìn)水平。

2004年2月國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)公告批準(zhǔn)《Y3系列（IP55）三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件（機(jī)座號(hào)63－355）》自2004年6月1日起實(shí)施。

2．異步電動(dòng)機(jī)外殼防護(hù)型式異步電動(dòng)機(jī)的外殼防護(hù)型式，按國(guó)際電工委員會(huì)(1EC)標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)異步電動(dòng)機(jī)常用防護(hù)型式有IPll、IP22、IP23、IP44、IP54、IP55幾種。它們各自的外形見(jiàn)圖4-9所示。

圖4—9(a)是IPll，它相當(dāng)于我國(guó)1965年國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的開(kāi)啟式，能防止直徑大于50mm的固體異物落人機(jī)殼；能防止人體大面積觸及殼內(nèi)帶電或運(yùn)動(dòng)部件，能防止垂直滴水進(jìn)入機(jī)殼。圖4—9(b)是IP22、IP23、它相當(dāng)于1965年國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的防護(hù)式，能防止直徑大于12mm的固體異物落入機(jī)殼；能防止手指觸及殼內(nèi)帶電及運(yùn)動(dòng)部件，其中IP22能防止與鉛垂線成15°角范圍內(nèi)滴水進(jìn)入機(jī)殼，而IP23能防止與鉛垂線成60°角范圍內(nèi)的滴水。圖4—9(c)是IP44，它相當(dāng)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的封閉式，它不受任何方向上的濺水影響，能防止直徑lmm的固體進(jìn)入機(jī)殼。

依據(jù)使用環(huán)境散熱條件，選用電機(jī)防護(hù)型式，IPll、IP22、IP23散熱好，防護(hù)能力差，多用于設(shè)備環(huán)境條件較好的場(chǎng)合，IP44防護(hù)能力強(qiáng)，散熱較差，受環(huán)境影響小，IP54、IP55更優(yōu)于IP44。

3．Y2、J02系列三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌標(biāo)出該電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，了解銘牌上數(shù)據(jù)的意義，才能正確選擇、使用和維修電動(dòng)機(jī)。圖4－10是一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌：

型

號(hào)Y2-132S-4功

率5.5kW電

壓380V電

流頻

率50Hz轉(zhuǎn)

速1440r／min接

法△工作方式連續(xù)S1絕緣等級(jí)F防護(hù)形式IP54(封閉式)重

量xxKg產(chǎn)品編號(hào)XXXX電機(jī)廠圖4—10三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌

(1)型號(hào)Y2系列三相異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)由三部分組成，即產(chǎn)品代號(hào)、規(guī)格代號(hào)及特殊環(huán)境代號(hào)。例如型號(hào)（Y2-132S-4）各符號(hào)表示的意義如下：

中心高度越大，電動(dòng)機(jī)容量越大，因此三相異步電動(dòng)機(jī)按容量分類(lèi)與中心高度有關(guān)。中心高度在80～315mm為小型，中心高度在315～630mm為中型，630mm以上為大型。在同樣的中心高度下，機(jī)座長(zhǎng)則鐵心長(zhǎng)，相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)容量較大。

Y2系列電動(dòng)機(jī)是我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的更新?lián)Q代產(chǎn)品，它具有效率高、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振動(dòng)小、防護(hù)性能好、安全可靠、外形美觀等優(yōu)點(diǎn)。各種參數(shù)符合國(guó)際電工委員會(huì)(1EC)標(biāo)準(zhǔn)。

Y2系列異步電動(dòng)機(jī)用于轉(zhuǎn)速和其他性能無(wú)特殊要求的機(jī)械上。如車(chē)床、通用機(jī)械、礦山機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械。由于它的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，也可以用于靜止負(fù)載或負(fù)載慣性較大的機(jī)械上。如壓縮機(jī)、水泵、粉碎機(jī)等。Y2系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表4－1。

(2)額定功率表示電動(dòng)機(jī)在額定工作狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，允許從轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率。單位是瓦(W)或千瓦(kW)。

(3)額定電壓指電動(dòng)機(jī)定子繞組規(guī)定使用的線電壓，單位是伏(V)或千伏(kV)。如銘牌上有兩個(gè)電壓值，則表示定子繞組在兩種不同接法時(shí)的線電壓。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)分為220V，380V，3000V，6000V和10000V。其中3000V以上的電動(dòng)機(jī)很少。(4)接法指電動(dòng)機(jī)在額定電壓下定子三相繞組的連接方法。若銘牌寫(xiě)D聯(lián)結(jié)，額定電壓寫(xiě)380V，表明電動(dòng)機(jī)額定電壓為380V時(shí)應(yīng)接D聯(lián)結(jié)。若電壓寫(xiě)成380V/220V，接法寫(xiě)Y/D，表明電源線電壓為380V時(shí)應(yīng)接成Y聯(lián)結(jié)；電源線電壓為220V時(shí)應(yīng)接D聯(lián)結(jié)。

我國(guó)多數(shù)地區(qū)，低壓電線電壓為380V。電動(dòng)機(jī)定子繞組接線如圖4-11所示。

(5)額定電流表示電動(dòng)機(jī)在額定情況下運(yùn)行時(shí)電源輸人電動(dòng)機(jī)的線電流。單位是A(安)。如果銘牌上標(biāo)有兩個(gè)電流值，表示定子繞組在兩種不同接法時(shí)的線電流。

(6)額定頻率指輸人電動(dòng)機(jī)交流電的頻率，單位是Hz(赫)。國(guó)際上有50Hz和60Hz兩種標(biāo)準(zhǔn)頻率。我國(guó)交流電的頻率(工頻)是50Hz。

(7)額定轉(zhuǎn)速表示電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行情況下的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。

(8)絕緣等級(jí)與溫升絕緣等級(jí)表示電動(dòng)機(jī)所用絕緣材料的耐熱等級(jí)。

E級(jí)絕緣的允許極限溫度為120℃，B級(jí)絕緣為130℃，F(xiàn)級(jí)絕緣為155℃。溫升表示電動(dòng)機(jī)發(fā)熱時(shí)允許升高的溫度。例如，溫升80℃，意為將環(huán)境溫度定為40℃則電動(dòng)機(jī)溫度可再升高80℃，即不可超過(guò)120℃，否則電動(dòng)機(jī)就要縮短使用壽命。

(9)定額也稱(chēng)工作期限或運(yùn)行方式，指運(yùn)行持續(xù)的時(shí)間，分為連續(xù)運(yùn)行、短時(shí)運(yùn)行、斷續(xù)運(yùn)行三種，分別用S1、S2、S3表示。

連續(xù)運(yùn)行（S1）的電動(dòng)機(jī)可按銘牌規(guī)定的各項(xiàng)額定值，長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行；

短時(shí)運(yùn)行（S2）的電動(dòng)機(jī)只能在規(guī)定的時(shí)間限值內(nèi)運(yùn)行，時(shí)間限制為10，30，60和90min四種；

斷續(xù)運(yùn)行（S3）的電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行于一系列完全相同的周期條件下，周期的時(shí)間為10min，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載持續(xù)率有15％，25％，40％，60％四種。如標(biāo)明25％表示電動(dòng)機(jī)在10min為一個(gè)周期內(nèi)運(yùn)行25％時(shí)間，停車(chē)75％時(shí)間。第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理一、異步電動(dòng)機(jī)的基本原理二、三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生三、三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理一、異步電動(dòng)機(jī)的基本原理

一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)：圖4-12是一個(gè)裝有手柄的馬蹄形磁鐵，在它的兩極間放著一個(gè)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的，由許多銅條組成的導(dǎo)體。銅條兩端分別用金屬環(huán)短接，與籠型相似，稱(chēng)為籠型轉(zhuǎn)子，磁鐵和轉(zhuǎn)子之間沒(méi)有機(jī)械聯(lián)系，當(dāng)用手搖手柄使馬蹄形磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，籠型轉(zhuǎn)子就會(huì)跟著它一起旋轉(zhuǎn)。

理論分析：

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)導(dǎo)體和磁場(chǎng)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，即導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在圖4-12中，當(dāng)馬蹄形磁鐵沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)(從右向左看)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與磁場(chǎng)就有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也相當(dāng)于磁鐵不動(dòng)，轉(zhuǎn)子逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，于是導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。由于導(dǎo)體(銅條)兩端被金屬短路環(huán)短接而成閉合回路，因此在導(dǎo)體中就有感應(yīng)電流通過(guò)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向可按右手螺旋定則判斷，如圖4-13所示。當(dāng)導(dǎo)體在S極范圍內(nèi)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向由外向里進(jìn)入紙里，用‘×′表示。N極范圍內(nèi)的導(dǎo)體，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的方向由紙面向外指向讀者，用“·”表示。運(yùn)動(dòng)方向瞬時(shí)間與磁感線平行的兩根導(dǎo)體無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。

通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中會(huì)受到磁場(chǎng)對(duì)它的作用力，稱(chēng)為電磁力，受力方向用左手定則判定。因此，在圖4-12中S極范圍內(nèi)導(dǎo)體受力方向是向左的，而N極范圍內(nèi)導(dǎo)體的受力方向是向右的。這一對(duì)力形成順時(shí)針?lè)较虻牧兀谑寝D(zhuǎn)子在這個(gè)力矩的作用下沿順時(shí)針?lè)较?即磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向)旋轉(zhuǎn)起來(lái)。

如果磁鐵的旋轉(zhuǎn)方向改變了，按著上述的方法同樣可以確定轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向也會(huì)隨之發(fā)生改變。可見(jiàn)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向與磁鐵旋轉(zhuǎn)方向相同。從實(shí)驗(yàn)中知道，磁鐵的旋轉(zhuǎn)，實(shí)質(zhì)是磁場(chǎng)在旋轉(zhuǎn)，即旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)使轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，而這載流導(dǎo)體又在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。這就是異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的基本原理。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的電流是靠電磁感應(yīng)產(chǎn)生的，這種電動(dòng)機(jī)又稱(chēng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。二、三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生1．三相定子繞組的最簡(jiǎn)接線2．電流通過(guò)三相繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的分析

1．三相定子繞組的最簡(jiǎn)接線圖4-14是一個(gè)簡(jiǎn)單的產(chǎn)生兩極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的定子繞組示意圖。三相繞組U1-U2，V1-V2，W1-W2在空間互差120°，成星形聯(lián)接，即將三個(gè)繞組的尾端接在一起。圖4-14(b)是三相繞組聯(lián)接原理圖。

通過(guò)繞組的三相交流電波形如圖4-14(c)所示。相序?yàn)閁-V-W，且iU初相位為0，即有

2．電流通過(guò)三相繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的分析電流通入三相繞組，繞組周?chē)统霈F(xiàn)磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)按一定規(guī)律分布在定轉(zhuǎn)子鐵心和氣隙中，并繞著中心軸在空間不停地旋轉(zhuǎn)，但定子繞組是靜止不動(dòng)的。定子繞組流通對(duì)稱(chēng)的三相電流，電流的大小、方向隨時(shí)間作周期性的變化，

提供一種分析問(wèn)題的思維方法：就是對(duì)變化量的研究，變成對(duì)某一瞬間不變量的研究。從對(duì)各瞬間不變量的研究結(jié)果，推斷變化量的變化規(guī)律。規(guī)定電流從繞組首端U1、V1、W1流人，末端U2、V2、W2流出時(shí)為正值；電流從繞組末端流人，從首端流出時(shí)為負(fù)值，或者說(shuō)，當(dāng)某一時(shí)刻某相電流為正值時(shí)，電流是從該相繞組的首端進(jìn)入，末端流出的。根據(jù)這個(gè)規(guī)定，來(lái)分析在圖4—14(c)中不同瞬間三個(gè)繞組中三相電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)。當(dāng)t=0的瞬間iU=0表示繞組U1-U2中電流為零，此時(shí)無(wú)電流通過(guò)。則iV為負(fù)值表示電流從V2流入，從VI流出。則iw為正值表示電流從Wl流人，從W2流出。將繞組的分布示意圖畫(huà)成剖面圖，如圖4-15所示。用“×”表示電流流人紙面，用“⊙”表示電流流出紙面，再用右手安培定則判斷電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，一并畫(huà)于圖中，可見(jiàn)磁場(chǎng)的方向指向。

依次畫(huà)出幾個(gè)時(shí)刻的磁場(chǎng)，當(dāng)t變化時(shí)，磁場(chǎng)的指向是不同的?？梢钥吹?，當(dāng)電流變化周期時(shí)，一對(duì)磁極的磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過(guò)了半周，可以推知電流再經(jīng)過(guò)

周期磁場(chǎng)又轉(zhuǎn)過(guò)半周，即電流經(jīng)過(guò)一個(gè)周期變化時(shí)，磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過(guò)一周。如果電流周而復(fù)始地通過(guò)繞組，磁場(chǎng)就會(huì)連續(xù)旋轉(zhuǎn)?？梢酝浦ㄗ尤嗬@組通以三相交流電時(shí)，就在繞組周?chē)臻g產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。三、三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速1．同步轉(zhuǎn)速與電源頻率的關(guān)系2．同步轉(zhuǎn)速與磁極對(duì)數(shù)的關(guān)系3．同步轉(zhuǎn)速數(shù)學(xué)表達(dá)式

1．同步轉(zhuǎn)速與電源頻率的關(guān)系異步電動(dòng)機(jī)是定子繞組接通三相交流電源，在電動(dòng)機(jī)的氣隙中就產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。這個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速稱(chēng)之為同步轉(zhuǎn)速。同步轉(zhuǎn)速是由電源頻率以及定子繞組的磁極對(duì)數(shù)決定的。若定子繞組形成一對(duì)磁極，當(dāng)電流變化一個(gè)周期時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一周。交流電的頻率為f，即每分鐘變化60f次，那么旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每分鐘要轉(zhuǎn)60f周，n1=60f(r/min)。也就是說(shuō)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比關(guān)系。同步轉(zhuǎn)速與磁極對(duì)數(shù)又有什么關(guān)系呢?上面討論了一對(duì)磁極(p=1)時(shí)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，如果定子繞組由六組線圈組成，每一相繞組有兩組線圈，每組線圈在空間相隔60°排列，如圖4-16所示。

2．同步轉(zhuǎn)速與磁極對(duì)數(shù)的關(guān)系

三相繞組接成星形，通過(guò)三相交流電，三相繞組中的電流波形和圖4-13完全相同，如圖4-17所示。這時(shí)由三相交流電產(chǎn)生的磁場(chǎng)有四個(gè)磁極，即磁極對(duì)數(shù)p=2，當(dāng)電流變化半個(gè)周期時(shí)，磁場(chǎng)只轉(zhuǎn)過(guò)90°，即周。可以推理，電流變化一個(gè)周期，磁場(chǎng)只能轉(zhuǎn)半周。磁極對(duì)數(shù)增多了，磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速反而降低了?？梢愿淖兝@組的分布，使其產(chǎn)生三對(duì)、四對(duì)磁極，它的轉(zhuǎn)速就要變到一對(duì)磁極時(shí)的這就是說(shuō)，磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速與磁極對(duì)數(shù)成反比關(guān)系。3．同步轉(zhuǎn)速數(shù)學(xué)表達(dá)式

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速與電流頻率f與磁極對(duì)數(shù)p的關(guān)系可用下面數(shù)學(xué)表達(dá)式表示。式中

n1—磁場(chǎng)每分鐘轉(zhuǎn)速，單位為r/min；

p

—磁極對(duì)數(shù)。

我國(guó)交流電頻率的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)是50Hz，所以，一對(duì)磁極時(shí)，磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速即同步轉(zhuǎn)速為n1=3000r/min；兩對(duì)磁極，n1=1500r/min；三對(duì)磁極，n1=1000r/min。如果交流電頻率發(fā)生變化，同步轉(zhuǎn)速也將隨之變化。因此，改變電源的頻率可以改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。

四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理1．轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)2．轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和方向3．轉(zhuǎn)差率s

1．轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)

定子繞組通入三相交流電，在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，假定磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向是順時(shí)針?lè)较颍鐖D4-18所示。開(kāi)始通電時(shí)，轉(zhuǎn)子是靜止的，與磁場(chǎng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。相當(dāng)于轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子上部的導(dǎo)條相當(dāng)于向左做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用右手定則判斷，方向由紙面向外；

轉(zhuǎn)子下部的導(dǎo)條相當(dāng)于向右做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向垂直紙面向里。

所有轉(zhuǎn)子導(dǎo)條又是被短路的，因此導(dǎo)條內(nèi)有感應(yīng)電流流過(guò)，這樣轉(zhuǎn)子導(dǎo)條又成為通電導(dǎo)體，在磁場(chǎng)中又受到電磁力的作用，作用力的方向用左手定則來(lái)判斷。

轉(zhuǎn)子上部導(dǎo)條受力方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颍虏繉?dǎo)條受力方向也為順時(shí)針?lè)较颉?/p>

所以轉(zhuǎn)子在上下力偶矩的作用下就順時(shí)針旋轉(zhuǎn)起來(lái)了。2．轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和方向

轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速：三相交流電產(chǎn)生的是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向相同，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一般要小于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，(也可以大于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速)，這樣才能使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，能時(shí)時(shí)切割磁感線而受到電磁力的作用。否則，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條不切割磁感線，就不能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因而也就沒(méi)有感應(yīng)電流通過(guò)，就不受力的作用，力矩將無(wú)法產(chǎn)生，轉(zhuǎn)子也就不能轉(zhuǎn)動(dòng)了。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速必須小于磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速——即小于同步轉(zhuǎn)速。異步電動(dòng)機(jī)的名稱(chēng)就是因此而得的。

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向：

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向是由旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向決定的。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向取決于電源的相序。

對(duì)調(diào)三相電源線中的任意兩相電源線，電動(dòng)機(jī)就可反轉(zhuǎn)。利用一只倒順開(kāi)關(guān)就能使異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制，如圖4-19所示。如開(kāi)關(guān)S向上合，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；開(kāi)關(guān)S往下合，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制線路a接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制線路b3．轉(zhuǎn)差率s

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差稱(chēng)為轉(zhuǎn)差即，轉(zhuǎn)差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱(chēng)為轉(zhuǎn)差率s，即異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n，最小是0，最大為同步轉(zhuǎn)速。n=0時(shí)，s=1;n=n1時(shí)，s=0，可見(jiàn)轉(zhuǎn)差率s值在0～1之間。轉(zhuǎn)差率的大小對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的其他參數(shù)有直接影響。一般三相異步電動(dòng)機(jī)在空載時(shí)，s約在0.005以下；在額定工作狀態(tài)時(shí)，s約在0.02～0.06之間。

例4-1Y2-160M1-2型，11kW異步電動(dòng)機(jī)，電源頻率為50Hz，轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)速為2930r/min，求額定轉(zhuǎn)差率?解：兩極的異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)差率第三節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理一、繞組的電動(dòng)勢(shì)與電抗二、定子電路與轉(zhuǎn)子電路特性一、繞組的電動(dòng)勢(shì)與電抗1．定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2．漏電抗

1．定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(1)定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(2)轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(1)定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以轉(zhuǎn)速，沿定子圓內(nèi)內(nèi)旋轉(zhuǎn)，而定子繞組是靜止不動(dòng)的。

定子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其頻率也與電源頻率一樣，也為f1。

假設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度沿圓周氣隙是按正弦分布的，即某一時(shí)刻沿氣隙圓周上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可用正弦函數(shù)來(lái)描述。

定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為式中E1——定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值（V）；

K1——定子繞組的繞組系數(shù)(K1＜1)；

N1——每相定子繞組的匝數(shù)；

f1——定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頻率（HZ）；

Φm——旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每極磁通最大值（Wb）。

(2)轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子繞組也要切割磁場(chǎng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2。由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為n1，所以轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)轉(zhuǎn)速為n1-n，所以轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率f2為

因?yàn)?/p>

故

n1-n=snl，代入上式所以當(dāng)電動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)，n=0，即s=1，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間相對(duì)速度最大，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)被轉(zhuǎn)子繞組切割得最快，所以此時(shí)f2最高，f2=f1。當(dāng)帶額定負(fù)載時(shí)，s=0.02～0.06。當(dāng)f1=50Hz時(shí)，則f2=1～3Hz?？梢?jiàn)滿載時(shí)轉(zhuǎn)子電流頻率是很低的。同定子繞組相似，可以推出轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2的大小，即

(4-5)當(dāng)n=0，s=1時(shí)，將轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小記為E20，則

(4-６)此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，而且是一個(gè)不變的量。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)時(shí)，E2即隨轉(zhuǎn)差率s而變化，即

E2=sE20

(4-7)當(dāng)電動(dòng)機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)差率達(dá)到額定值，即sN。此時(shí)

E2=sNE20(4-8)2．漏電抗

主磁通：它穿過(guò)的路徑是定子鐵心一氣隙一轉(zhuǎn)子鐵心一氣隙一定子鐵心，形成閉合回路，它既交鏈定子繞組，又交鏈轉(zhuǎn)子繞組。

定子漏磁通：只交鏈定子繞組不交鏈轉(zhuǎn)子繞組。稱(chēng)為定子繞組漏磁通。由于它產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1L，其有效值為

E1L=I1X1L

(4-9)

轉(zhuǎn)子漏磁通：只交鏈轉(zhuǎn)子繞組不交鏈定子繞組，稱(chēng)為轉(zhuǎn)子繞組漏磁通。

它在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2L，其有效值為

E2L=I2X2L

(4-10)X2的大小與轉(zhuǎn)子漏電感有關(guān)。即

(4-11)可以看出，當(dāng)轉(zhuǎn)子不動(dòng)s=1時(shí)漏電抗最大，為當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，漏電抗為

(4-11)由此得出可以看出轉(zhuǎn)子繞組的阻抗在啟動(dòng)瞬間最大,隨著轉(zhuǎn)速的增加(即s下降)而減小。

二、定子電路與轉(zhuǎn)子電路特性1．定子電路2．轉(zhuǎn)子電路

1．定子電路定子繞組加上電源電壓后，將產(chǎn)生主磁通，由于主磁通的變化又要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，對(duì)電源來(lái)講，

具有反電動(dòng)勢(shì)的性質(zhì)，因而電源中有一個(gè)分量，來(lái)與它平衡。此外，定子繞組還有電阻R1，漏電抗X1，當(dāng)電流

流過(guò)時(shí)，將產(chǎn)生電阻壓降和漏電抗壓降。加在定子繞組上的外加電壓，大部分用來(lái)平衡定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，一小部分用在電阻及漏電抗的電壓降上。這樣就有定子電路電壓平衡方程式為

(4-13)

但由于R1、X1很小，所以電阻壓降及漏電抗壓降同外加電壓U1相比可以忽略，因而近似認(rèn)為

這就是說(shuō)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與外加電壓

在數(shù)值上近似相等，在方向上近似反相位，

相對(duì)抗。在數(shù)值上小于U1，而又接近U1。一般E1=(0.85～0.95)U1．2．轉(zhuǎn)子電路(1)轉(zhuǎn)子電流與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系(2)功率因數(shù)與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系

(1)轉(zhuǎn)子電流與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系在轉(zhuǎn)子繞組方面感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，具有電源電動(dòng)勢(shì)的性質(zhì)，由它產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，

的有效值為

(4-14)

轉(zhuǎn)子電流的大小與轉(zhuǎn)差s的大小有關(guān)。當(dāng)s=0時(shí)，I2=0；它的物理意義是：當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)差率為0，轉(zhuǎn)子不切割磁感線，轉(zhuǎn)子沒(méi)有電流。當(dāng)s變化時(shí)，起初由于s較小，(4-14)式的X20可以忽略，因而近似認(rèn)為可見(jiàn)I2與s是成正比的。當(dāng)s增加到一定數(shù)值時(shí)，

值變小，此時(shí)不能忽略X20了，電流

的增長(zhǎng)就變慢了。當(dāng)s接近于1時(shí)，

值接近于

值。X20是一個(gè)不變的值，所以

變化不大，近于常數(shù)，達(dá)到最大值。據(jù)此，可以畫(huà)出

隨s變化的曲線，如圖4-20所示。(2)功率因數(shù)與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系由于轉(zhuǎn)子電路中漏電抗X2的存在，使轉(zhuǎn)子電流i2滯后于轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2一個(gè)角度φ2，因此轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)cosφ2為

(4-15)

可見(jiàn)，cosφ2也與s的大小有關(guān)。當(dāng)s很小時(shí)，sX20也很小，式(4-15)分母中sX20也可以忽略，cosφ2接近于1。即正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)功率因數(shù)較高。

隨著s增大，式(4-15)分母

增加較快，因此cosφ2減小較快，即電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子功率因數(shù)很低.對(duì)于整臺(tái)電動(dòng)機(jī)而言,其功率因數(shù)應(yīng)為定子的功率因數(shù)cosφ1,但它與轉(zhuǎn)子功率因數(shù)cosφ2相互影響,成為整機(jī)的功率因數(shù).如圖4-20所示。從以上分析可知，轉(zhuǎn)子的電動(dòng)勢(shì)、電流、頻率、電抗及功率因數(shù)等，都與轉(zhuǎn)差率s密切相關(guān)。

綜上所述，異步電動(dòng)機(jī)的定子電路與轉(zhuǎn)子電路是由主磁通Φ聯(lián)系起來(lái)的，這和變壓器的一次繞組與二次繞組的關(guān)系是相同的。但定子電路與轉(zhuǎn)子電路兩邊的電動(dòng)勢(shì)、電流的頻率不同，變壓器的一次繞組與二次繞組的電動(dòng)勢(shì)、電流的頻率卻是相同的。定子與轉(zhuǎn)子之間只有磁的聯(lián)系，能量從定子繞組通過(guò)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)經(jīng)氣隙傳給轉(zhuǎn)子繞組。畫(huà)出下面的等效電路聯(lián)系圖，如圖4-21所示。可以形象地說(shuō)明定子電路與轉(zhuǎn)子電路的關(guān)系。

例4-2一臺(tái)四極異步電動(dòng)機(jī)，電源電壓頻率50Hz轉(zhuǎn)子電路參數(shù)為R2=0.02Ω，X20=0.08Ω，定子和轉(zhuǎn)子電路每相電動(dòng)勢(shì)的變換比E1/E20=10，當(dāng)E1=200V時(shí)，求(1)轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組每相E20、I20和cosφ20；(2)額定轉(zhuǎn)速，n=1425r/min時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組每相的E2、I2和cosφ20

解

:

(1)轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子功率因數(shù)(2)在額定轉(zhuǎn)速時(shí)同步轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)差率

由以上計(jì)算可以看出，這臺(tái)電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)的電流約為額定電流的5倍，啟動(dòng)時(shí)的功率因數(shù)很低。第四節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性一、三相異步電動(dòng)機(jī)的效率特性二、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性三、三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置，運(yùn)行時(shí)既有電磁運(yùn)動(dòng)，又有機(jī)械運(yùn)動(dòng)，

電磁運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)在電壓(電動(dòng)勢(shì))、電流及旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)上。機(jī)械運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n和軸上的電磁轉(zhuǎn)矩T的關(guān)系上，n和T的關(guān)系就是電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。表示機(jī)械特性的兩個(gè)物理量n和T與電源電壓、電流等有密切關(guān)系。一、三相異步電動(dòng)機(jī)的效率特性1．異步電動(dòng)機(jī)的輸入功率P1和輸出功率P22．異步電動(dòng)機(jī)的效率與效率特性

1．異步電動(dòng)機(jī)的輸入功率P1和輸出功率P2

異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，輸入的是從電源得到的電功率，輸出機(jī)械功率。異步電動(dòng)機(jī)軸上輸出的有用機(jī)械功率P2總是小于從電源輸入的電功率P1。按三相電路電功率的計(jì)算方法，電源輸入電動(dòng)機(jī)的功率P1為

(4-19)

異步電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部損耗:在定子方面存在銅損耗和鐵損耗。從輸入功率P1中減去這兩項(xiàng)損耗，就是傳到轉(zhuǎn)子中的電磁功率Pem。在轉(zhuǎn)子方面，轉(zhuǎn)子繞組也存在銅損耗和鐵損耗。還有通風(fēng)、軸承摩擦等機(jī)械損耗。由于轉(zhuǎn)子電流頻率很低，轉(zhuǎn)子鐵損耗通常忽略不計(jì)。

從電動(dòng)機(jī)的輸入功率P1，中減去定子、轉(zhuǎn)子所有損耗之后，才是電動(dòng)機(jī)的輸出功率P2。即

P2=P1-Δp

電動(dòng)機(jī)在銘牌上表示的額定功率，指的是電動(dòng)機(jī)在額定電壓下軸上輸出的機(jī)械功率。

2．異步電動(dòng)機(jī)的效率與效率特性輸出功率P2與輸入功率P1之比，稱(chēng)為異步電動(dòng)機(jī)的效率，通常用百分?jǐn)?shù)表示。即

(4-20)

如果用電動(dòng)機(jī)銘牌上的數(shù)值，線電壓、線電流值來(lái)計(jì)算輸出功率。

根據(jù)三相電功率的計(jì)算可知，不論電動(dòng)機(jī)是星形連接還是三角形連接，都有

(4-21)式中

UX—線電壓，單位為V；

Ix—線電流，單位為A；

P2—輸出功率，單位為W。功率因數(shù)cosφ

的

φ角仍是相電壓、相電流間的相位差。

例4-3一臺(tái)Y2-160M-4型三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定功率為11kW、額定電壓為380V，額定電流為22.3A，功率因數(shù)為0．85，那么這臺(tái)電動(dòng)機(jī)輸入功率是多大呢?損失功率又是多少呢?效率為多少呢?解

:根據(jù)輸入功率的計(jì)算公式可得：損失功率為效率為效率特性曲線:異步電動(dòng)機(jī)在負(fù)載小的時(shí)候效率很低，負(fù)載增加時(shí)效率隨之增高。通常負(fù)載為(0.75～0.8)PN時(shí)效率最高。圖4-22是異步電動(dòng)機(jī)效率特性曲線。目前一般異步電動(dòng)機(jī)的額定效率約為75％～92％，容量愈大額定效率愈高。在選擇和使用電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)注意電動(dòng)機(jī)的額定功率要稍大于所拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載的實(shí)際功率。以避免所謂“大馬拉小車(chē)”現(xiàn)象。例4-4某三相異步電動(dòng)機(jī)的額定功率PN=l0kW，從電源取得的功率P=11.5kW，求其效率是多少?又知其功率因數(shù)=0.88，采用星形接法，接到線電壓Ul=380V電源上使用，滿載時(shí)，求其通過(guò)電動(dòng)機(jī)的額定電流是多少?

例4-5某臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)額定功率為10kW，效率為86％，額定電流為20.7A，采用星形接法，額定電壓為380V，求其額定功率因數(shù)?二、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性1．電磁轉(zhuǎn)矩2．轉(zhuǎn)矩特性

1．電磁轉(zhuǎn)矩

(1)轉(zhuǎn)子功率因數(shù)對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩的影響

(2)電壓、頻率、轉(zhuǎn)差率對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩的影響異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電流I2受到氣隙合成磁場(chǎng)的電磁力作用而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩稱(chēng)電磁轉(zhuǎn)矩，它使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。電磁轉(zhuǎn)矩的大小和轉(zhuǎn)子電流的大小、氣隙磁場(chǎng)的強(qiáng)弱有直接關(guān)系。轉(zhuǎn)子電流愈大，氣隙磁場(chǎng)愈強(qiáng)，電磁轉(zhuǎn)矩也愈大。異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩還和轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)大小有關(guān)系。

(1)轉(zhuǎn)子功率因數(shù)對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩的影響

轉(zhuǎn)子功率因數(shù)cosφ2對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩的影響如圖4-23所示。

圖中(a)是假設(shè)轉(zhuǎn)子電路為純電阻性的，即cosφ2=1。為了直觀，圖中合成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)用虛線所示的磁極表示，用右手定則可以確定轉(zhuǎn)子導(dǎo)條感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2的方向，如導(dǎo)條中外層記號(hào)所示。由于cosφ2=1,i2與e2同相位，所以i2與e2的方向一致，如導(dǎo)條中內(nèi)層記號(hào)所示。明確了電流方向，即可用左手定則判斷各導(dǎo)條的受力方向，如圖中箭頭所示，可以看出cosφ2=1時(shí)作用在所有導(dǎo)條上的力產(chǎn)生的合成轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子順n1的方向向同一方向旋轉(zhuǎn)。圖4-23(b)是假設(shè)轉(zhuǎn)子電路為純電感性的，即cosφ2=0，此時(shí)i2較e2滯后90°。各導(dǎo)條中電流方向有些同電動(dòng)勢(shì)方向不同，如圖所示，這種情況下，作用于轉(zhuǎn)子各導(dǎo)條的力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩恰好互相抵消，合成轉(zhuǎn)矩為零，轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖4-23(c)所示為實(shí)際情況，轉(zhuǎn)子電路既不是純電阻性的，也不是純電感性的，i2落后于e2一個(gè)φ2角度，即0°<φ2<90°，0<cosφ2<1。此時(shí)各導(dǎo)條所受電磁力而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，有一部分互相抵消，剩下部分仍使轉(zhuǎn)子順nl的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。顯然，在同樣的電流和磁通作用下，這時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩比cosφ2=1時(shí)的轉(zhuǎn)矩小。

從以上定性分析可見(jiàn)，異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T除與氣隙合成磁場(chǎng)的強(qiáng)弱Φm、轉(zhuǎn)子電流的大小I2有關(guān)以外，還要受到轉(zhuǎn)子功率因數(shù)cosφ2的影響。通過(guò)數(shù)學(xué)分析，異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上的電磁轉(zhuǎn)矩

(4-22)

式中

T—電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，單位是牛·米(N·m)；

Φm—?dú)庀吨泻铣纱艌?chǎng)的每極磁通，單位是韋伯(Wb)；

I2—轉(zhuǎn)子中每相繞組中的電流，單位是安培(A)；

cosφ2—轉(zhuǎn)子中每相繞組的功率因數(shù)；

Km—轉(zhuǎn)矩常數(shù)，它取決于電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，如電動(dòng)機(jī)極數(shù)，導(dǎo)條數(shù)等式(4-22)稱(chēng)為機(jī)械特性的物理表達(dá)式。上式說(shuō)明，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)子電流I2，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)cosφ2及旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的主磁通Φm成正比關(guān)系。(2)電壓、頻率、轉(zhuǎn)差率對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩的影響進(jìn)一步推導(dǎo)、找出電磁轉(zhuǎn)矩與電壓、頻率、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以及電動(dòng)機(jī)參數(shù)之間的關(guān)系。由此看出I2、cosφ2都與s有關(guān)，所以T也與s

有關(guān)。

因此，將I2、cosφ2、Φ式代入式(4-22)中得T——異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，單位是N·m；

U1

——定子繞組相電壓有效值，單位是V；

f1——定子電源頻率，單位是Hz；

s——電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率；

R2——轉(zhuǎn)子繞組一相電阻，單位是Ω；

X20——轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)一相感抗，單位是Ω；

K——與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的比例常數(shù)。意思是將這些常數(shù)并為常數(shù)K。2．轉(zhuǎn)矩特性外加電壓U，和電源頻率并不變時(shí)，上式中只有s是變量，其余均為常數(shù)，當(dāng)s

很小時(shí)，

可以忽略，則T隨s的增加而增大。當(dāng)s較大時(shí)，則

，R2可以忽略，則T隨s的增大而減小。

所以，s從0變到1之間，T將出現(xiàn)一個(gè)最大值。如果將s的具體數(shù)值代人上式即可得T隨s變化的曲線如圖4-24所示。我們可得到如下結(jié)論：①最大轉(zhuǎn)矩Tmax的大小與轉(zhuǎn)子電路電阻R2無(wú)關(guān)。②產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的臨界轉(zhuǎn)差率sm與外加電壓無(wú)關(guān)，而與轉(zhuǎn)子電路電阻R2有關(guān)，即。當(dāng)R2增加時(shí)，Tmax不變，但sm增加了。如圖4-25所示。

由式(4-24)還可看出，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變即轉(zhuǎn)差率s不變時(shí)，在給定電源頻率f1的情況下，電磁轉(zhuǎn)矩正比于相電壓的平方，即

電源電壓的波動(dòng)對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩的影響很大，如果電壓下降10％，電磁轉(zhuǎn)矩將下降1-0.92=19％。如圖4-26所示，定子電路外加電壓不等時(shí)的轉(zhuǎn)矩特性曲線。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1．機(jī)械轉(zhuǎn)矩對(duì)物體做功的功率2．異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線

1．機(jī)械轉(zhuǎn)矩對(duì)物體做功的功率(1)輸出功率與機(jī)械轉(zhuǎn)矩的關(guān)系(2)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩的實(shí)用計(jì)算式(1)輸出功率與機(jī)械轉(zhuǎn)矩的關(guān)系力矩能使物體轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)物體具有轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能，力矩就對(duì)物體做了功。做功的計(jì)算：假設(shè)力垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，也垂直于轉(zhuǎn)軸。在很小一段時(shí)間Δt內(nèi)，力使物體轉(zhuǎn)過(guò)弧長(zhǎng)Δs，轉(zhuǎn)過(guò)的角度Δθ，如圖4-27所示。根據(jù)力對(duì)物體做功的定義W=Fs，故有

W=Fs=F·Δs=FrΔθ=TΔθ(4-26)

Δt時(shí)間內(nèi)的平均功率為

(4-26)式中Ω—為旋轉(zhuǎn)的平均角速度，單位是弧度/秒(rad/s)。

由此可知，旋轉(zhuǎn)機(jī)械的機(jī)械功率等于轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的乘積，對(duì)電動(dòng)機(jī)而言，就有

P2=T2Ω(4-28)當(dāng)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩T2----用牛米(N·m)作單位;旋轉(zhuǎn)角速度Ω，用弧度/秒(rad/s)作單位時(shí);輸出功率P2的單位是W。(2)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩的實(shí)用計(jì)算式在電動(dòng)機(jī)技術(shù)中計(jì)算轉(zhuǎn)矩時(shí)P2的單位是kW;轉(zhuǎn)速n的單位是r/min。將計(jì)算公式簡(jiǎn)化，在額定狀態(tài)下轉(zhuǎn)矩公式為式中

TN—電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，單位是N·m；

PN—電動(dòng)機(jī)的額定功率，單位是kW；

nN—電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，單位是r/min。

例4-6已知甲乙兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，額定功率都是55kW，額定轉(zhuǎn)速分別為980r/min和2960r/min，求它們的額定轉(zhuǎn)矩。解:根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式由計(jì)算結(jié)果可知，額定功率相同的電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速低者轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)速高者轉(zhuǎn)矩小。2．異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線(1)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線(2)電動(dòng)機(jī)從啟動(dòng)到正常運(yùn)行的過(guò)程分析(3)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性參數(shù)(4)異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的改變(1)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線異步電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，分析輸出轉(zhuǎn)矩T和轉(zhuǎn)速n的關(guān)系，常將如圖4-24異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩特性曲線順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，且將轉(zhuǎn)差率s轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)速n即可以得到電磁轉(zhuǎn)矩T與電機(jī)轉(zhuǎn)速n的關(guān)系曲線，稱(chēng)為異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線。可以表示為n=f(T)，如圖4-28所示。電動(dòng)機(jī)在旋轉(zhuǎn)時(shí)，作用在軸上的有兩種轉(zhuǎn)矩，一種是電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T，一種是生產(chǎn)機(jī)械作用在軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL，(其它如摩擦轉(zhuǎn)矩忽略不計(jì))，當(dāng)T=TL時(shí)，電動(dòng)機(jī)便以某種相應(yīng)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行；如果當(dāng)T>TL時(shí)，電動(dòng)機(jī)則提高轉(zhuǎn)速；當(dāng)T<TL時(shí)，電動(dòng)機(jī)將降低轉(zhuǎn)速。(2)電動(dòng)機(jī)從啟動(dòng)到正常運(yùn)行過(guò)程的分析如圖4-29所示，電動(dòng)機(jī)在接通三相電源時(shí)的啟動(dòng)瞬間，即n＝0時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩TST。這時(shí)，如果電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩TST<TL，電動(dòng)機(jī)將無(wú)法啟動(dòng)，稱(chēng)為堵轉(zhuǎn)；穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)：如果TST>TL，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n將不斷上升，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T也將從TST開(kāi)始沿著機(jī)械特性曲線的CB段上升，經(jīng)過(guò)最大轉(zhuǎn)矩Tmax后又沿著曲線BD段逐漸減小。到達(dá)T=TL時(shí)，電動(dòng)機(jī)以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速n運(yùn)行在A點(diǎn)。當(dāng)軸上的機(jī)械負(fù)載增大(如車(chē)床切削量加大)時(shí)，增大到T'L時(shí)，電動(dòng)機(jī)減速，在曲線BD段，隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的下降電磁轉(zhuǎn)矩增加，當(dāng)T增加到與T'L相等時(shí)，電動(dòng)機(jī)達(dá)到新的平衡，此時(shí)電動(dòng)機(jī)以n′的轉(zhuǎn)速在A″點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。

當(dāng)軸上的機(jī)械負(fù)載增大(如車(chē)床切削量加大)時(shí)，增大到T’L時(shí)，電動(dòng)機(jī)減速，在曲線BD段，隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的下降電磁轉(zhuǎn)矩增加，當(dāng)T增加到與T’L相等時(shí)，電動(dòng)機(jī)達(dá)到新的平衡，此時(shí)電動(dòng)機(jī)以n′的轉(zhuǎn)速在A″點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。

當(dāng)軸上負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL減小到T”L時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增加，此時(shí)，電動(dòng)機(jī)以較高的轉(zhuǎn)速n’”運(yùn)行在A’”點(diǎn)上，BD這一運(yùn)行區(qū)域稱(chēng)為電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。這一區(qū)域的特點(diǎn)是，當(dāng)負(fù)載增加，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速減小，當(dāng)負(fù)載減小，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)增加．可以自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)：

當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過(guò)其最大轉(zhuǎn)矩Tmax時(shí)．電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速將很快下降，直到停轉(zhuǎn)。CB這一段為不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。如果電動(dòng)機(jī)工作在CB段的a點(diǎn)，轉(zhuǎn)速為na，當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)速na要下降，轉(zhuǎn)矩Ma要減小。由于轉(zhuǎn)矩變小，使轉(zhuǎn)速還要下降，如此下去，直到停轉(zhuǎn)為止。如果當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作在a點(diǎn)時(shí)負(fù)載減小，則轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)矩增加，轉(zhuǎn)速更高。T經(jīng)過(guò)最大值以后，則隨轉(zhuǎn)速的升高而減小，減到A″點(diǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)以n″穩(wěn)定運(yùn)行。所以說(shuō)CB段為不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。

實(shí)際應(yīng)用中的電動(dòng)機(jī)，由于電源電壓波動(dòng)及負(fù)載變化，電磁轉(zhuǎn)矩T和負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的變化是不可避免的，因此，實(shí)際上電動(dòng)機(jī)不可能在不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)運(yùn)行。穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)轉(zhuǎn)速n曲線較平緩，負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化不大，這樣的機(jī)械特性稱(chēng)之為硬機(jī)械特性。一般金屬切削機(jī)床就需要這樣硬特性的電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。(3)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性參數(shù)

在機(jī)械特性曲線上有三個(gè)轉(zhuǎn)矩，是應(yīng)用和選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)該注意的。①額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩TN是指電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下工作時(shí)，軸上輸出的最大允許轉(zhuǎn)矩。②最大轉(zhuǎn)矩與過(guò)載系數(shù)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于最大轉(zhuǎn)矩Tmax，而且不許太接近Tmax，否則，電動(dòng)機(jī)略一過(guò)載，電動(dòng)機(jī)便停轉(zhuǎn).

把最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值稱(chēng)作過(guò)載系數(shù)，其表達(dá)式為（4-30）

一般的電動(dòng)機(jī)，其過(guò)載系數(shù)在1.8～2.5之間，特殊用途的電動(dòng)機(jī)，如冶金、起重機(jī)械所用的電動(dòng)機(jī)，其過(guò)載系數(shù)可達(dá)到2.5～3.4或更大。③啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與啟動(dòng)能力電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩TST是指電動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)瞬間(n=0,s=1)的轉(zhuǎn)矩。啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比可表征啟動(dòng)能力，用啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)來(lái)表示：

空載或輕載啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)能力為1.0～1.8，一般的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)能力為1．5～2．4，在重負(fù)荷下啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，要求有大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，故啟動(dòng)能力可達(dá)2.6～3.0。

(4)異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的改變電源頻率f1不變，影響啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大小的只有電源電壓U1，和轉(zhuǎn)子電路中的電阻R2，如果R2增大，在一定范圍內(nèi)功率因數(shù)可提高，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大，其特性如圖4-30所示。這種方法只有在繞線型電動(dòng)機(jī)中才能采用。

異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)電阻以后的機(jī)械特性稱(chēng)為人工機(jī)械特性。

電動(dòng)機(jī)負(fù)載增大時(shí)，轉(zhuǎn)速下降較多，人工機(jī)械特性為軟機(jī)械特性。從圖4-30可知，串接電阻后，最大轉(zhuǎn)矩Tmax沒(méi)有變化，但對(duì)應(yīng)的sm值發(fā)生了位移，使機(jī)械特性曲線變陡。當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸上負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)有較大的變化，因此可以利用改變轉(zhuǎn)子電路電阻的方法，在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

串聯(lián)電阻后，繞線型異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大了。當(dāng)阻值足夠大時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到最大值Tmax。所以，可以在轉(zhuǎn)子回路采用串接電阻的方法來(lái)提高異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以提高啟動(dòng)能力?；\形電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路不能串接電阻，因此不能得到相應(yīng)的人工機(jī)械特性曲線。

可以得出下面的結(jié)論：

(1)在穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)，負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化很小，屬于硬機(jī)械特性。

(2)異步電動(dòng)機(jī)有較大的過(guò)載能力。

(3)外加電源電壓變化時(shí)，轉(zhuǎn)矩有較大的變化，轉(zhuǎn)速也隨之變化。

(4)在一定范圍內(nèi)增大轉(zhuǎn)子電路電阻R2，可以使啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大。

例4-7有一臺(tái)籠形異步電動(dòng)機(jī)，其額定功率為40kW，額定轉(zhuǎn)速為1450r/min，過(guò)載系數(shù)為2.4，試求其額定轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩。解:根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩公式，可求其額定轉(zhuǎn)矩根據(jù)第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能二、籠形異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法三、繞線型異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法四、改善啟動(dòng)性能的籠形三相異步電動(dòng)機(jī)五、晶閘管電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器簡(jiǎn)介啟動(dòng)過(guò)程：電動(dòng)機(jī)從接通電源開(kāi)始，轉(zhuǎn)速?gòu)牧阍黾拥綄?duì)應(yīng)負(fù)載下的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速(或額定轉(zhuǎn)速)的過(guò)程稱(chēng)為啟動(dòng)過(guò)程，簡(jiǎn)稱(chēng)啟動(dòng)。為了使電動(dòng)機(jī)能夠轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，并很快地達(dá)到額定轉(zhuǎn)速正常工作，要求電動(dòng)機(jī)具有足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；又希望啟動(dòng)電流不要過(guò)大，以免電網(wǎng)產(chǎn)生過(guò)大的電壓降,而影響接在同一電網(wǎng)上其它電機(jī)和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。啟動(dòng)電流過(guò)大時(shí)，使電動(dòng)機(jī)本身受到過(guò)大的電磁力沖擊，如果啟動(dòng)頻繁，還有使繞組過(guò)熱的危險(xiǎn)。總是希望在啟動(dòng)電流比較小的情況下，能獲得較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在生產(chǎn)中，異步電動(dòng)機(jī)要經(jīng)常啟動(dòng)、停車(chē)(即制動(dòng))，因此它的啟動(dòng)性能對(duì)生產(chǎn)有著直接的影響。一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能1．啟動(dòng)電流2．啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩3．對(duì)異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能的要求

1．啟動(dòng)電流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)電流叫啟動(dòng)電流。剛啟動(dòng)時(shí)s=1，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子相對(duì)轉(zhuǎn)速最大，因而轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。假定額定轉(zhuǎn)差率為sN=0.05，那么剛啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)可從E2=sNE20求出這樣大的電動(dòng)勢(shì)加在閉合的轉(zhuǎn)子繞組上，將產(chǎn)生一個(gè)很大的電流I2ST即

實(shí)際上I2ST達(dá)不到轉(zhuǎn)子額定電流的20倍，剛啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流的頻率f2=f1，這時(shí)轉(zhuǎn)子的感抗也達(dá)到最大值X20。啟動(dòng)時(shí)定子電流很大。一般達(dá)到額定電流的4～7倍?？捎勉Q形電流表測(cè)啟動(dòng)電流。如JO2系列電動(dòng)機(jī)為5.5～7.0倍不等，容量大的較小，極數(shù)多的較小。啟動(dòng)電流與額定電流之比IST/IN稱(chēng)為啟動(dòng)電流倍數(shù)，是表示電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能的重要指標(biāo)之一。

大的啟動(dòng)電流是不利的，主要危害是：①使線路產(chǎn)生很大的電壓降，致使電動(dòng)機(jī)的輸入電壓下降太多，造成啟動(dòng)困難；同時(shí)還要影響同一線路上其他負(fù)載的正常工作；由于電壓降低，電磁轉(zhuǎn)矩下降，可能使正在工作的電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，甚至可能燒壞電動(dòng)機(jī)；使正在啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)造成啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩太小而不能啟動(dòng)。②使電動(dòng)機(jī)繞組銅損耗過(guò)大，發(fā)熱嚴(yán)重，頻繁啟動(dòng)，更進(jìn)一步加速電動(dòng)機(jī)絕緣物的老化。③繞組端部受電磁力的沖擊，有發(fā)生變形的趨勢(shì)。

2．啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流很大，但啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不太大。因?yàn)閱?dòng)時(shí)s=1，

f2＝f1，轉(zhuǎn)子漏電抗X20>>R2，cosφ2很低，盡管I2很大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩TST=KtΦI2cosφ2,也不太大，僅為額定轉(zhuǎn)矩的1～2倍。

J02系列電動(dòng)機(jī)TST/TN為1.0～1.8，容量大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)較小，10kW以下的大于1.4。如果啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩過(guò)小，則帶負(fù)載啟動(dòng)就很困難，或雖可啟動(dòng)，但勢(shì)必造成啟動(dòng)過(guò)程過(guò)長(zhǎng)，使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱。

提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的意義：在于縮短啟動(dòng)時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

減少啟動(dòng)電流的意義：在于減少啟動(dòng)時(shí)功率損耗和對(duì)供電線路的電壓降。

3．對(duì)異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能的要求①產(chǎn)生足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。②啟動(dòng)電流盡可能不致過(guò)大。③啟動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單、可靠、經(jīng)濟(jì)，操作方法簡(jiǎn)便。二、籠形異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法1．直接啟動(dòng)2．降壓?jiǎn)?dòng)

1．直接啟動(dòng)

籠形異步電動(dòng)機(jī)最簡(jiǎn)單的啟動(dòng)方法就是直接啟動(dòng)，又叫全壓?jiǎn)?dòng)，如圖4-31所示。

直接啟動(dòng)裝置：三相閘刀開(kāi)關(guān)、鐵殼開(kāi)關(guān)或電磁開(kāi)關(guān)。

直接啟動(dòng)方法的優(yōu)點(diǎn)：是啟動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，啟動(dòng)迅速；

直接啟動(dòng)方法的缺點(diǎn)：是啟動(dòng)電流大。

當(dāng)電源容量(即變壓器容量)足夠大，而電動(dòng)機(jī)容量較小時(shí)，這種方法是可以采用的，不至于由于某臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)使電源電壓有較大的波動(dòng)。有的規(guī)定：用電單位若有單獨(dú)動(dòng)力變壓器，則在電動(dòng)機(jī)頻繁啟動(dòng)時(shí)，允許直接啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)容量不應(yīng)超過(guò)變壓器容量的20％；不經(jīng)常啟動(dòng)時(shí)，不超過(guò)30％。若只有獨(dú)立變壓器(即動(dòng)力與照明共用變壓器)，允許直接啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的最大容量應(yīng)以啟動(dòng)時(shí)造成的電壓降落不超過(guò)額定電壓的10％為原則，即線電壓為380V，啟動(dòng)時(shí)電壓不應(yīng)低于342V。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力

這樣，當(dāng)電源電壓下降15％時(shí)，電網(wǎng)中正在工作的電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩將變?yōu)椋?/p>

(電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比)=1.156TN(即為額定轉(zhuǎn)矩的1.156倍)這時(shí)拖動(dòng)額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩的其他電動(dòng)機(jī)尚不致于停轉(zhuǎn)，不過(guò)轉(zhuǎn)速略有下降。

一般情況下，電源的容量能否允許電動(dòng)機(jī)在額定電壓下直接啟動(dòng)，可以用下面經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定：式中

IST—啟動(dòng)電流，單位是A；

IN—額定電流，單位是A；

SN—電源變壓器的額定容量，單位是kV·A；

PN—電動(dòng)機(jī)額定功率，單位是kW。如果計(jì)算結(jié)果不能滿足上式時(shí)，應(yīng)采用降壓?jiǎn)?dòng)。一般情況，10kW以上電動(dòng)機(jī)不宜直接啟動(dòng)，應(yīng)采用降壓?jiǎn)?dòng)。IST/IN可從產(chǎn)品樣本中查出。

一般直接啟動(dòng)條件是P電動(dòng)機(jī)/S變壓器≤4％，并且線路不太長(zhǎng)，啟動(dòng)不頻繁，周?chē)?fù)載允許的情況下可直接啟動(dòng)。在實(shí)際使用中，只要允許采用直接啟動(dòng)，則優(yōu)先考慮采用直接啟動(dòng)。

例4-8有一臺(tái)22kW籠形三相異步電動(dòng)機(jī)，其啟動(dòng)電流是額定電流的6倍，問(wèn)接在150kVA的電網(wǎng)上能否直接啟動(dòng)?變壓器容量多少時(shí)可以直接啟動(dòng)?是電動(dòng)機(jī)額定功率的多少倍?

解:

根據(jù)所以不許直接啟動(dòng)。

2．降壓?jiǎn)?dòng)(1)電阻(電抗)降壓?jiǎn)?dòng)法(2)啟動(dòng)補(bǔ)償器(自耦變壓器)啟動(dòng)法(3)星三角啟動(dòng)法*(4)延邊三角形啟動(dòng)法

利用啟動(dòng)設(shè)備將電源電壓適當(dāng)降低后加到電動(dòng)機(jī)定子繞組上啟動(dòng)，以限制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流，等電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速升高后，再使電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓恢復(fù)到額定值，這種啟動(dòng)過(guò)程稱(chēng)降壓?jiǎn)?dòng)。

在電源容量不夠大時(shí)采用。降壓?jiǎn)?dòng)既要保證有足夠的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩又要減小啟動(dòng)電流，還要避免啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

一般啟動(dòng)電流限制在額定電流的2～2.5倍范圍內(nèi)。降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩將大為下降。僅適用于空載或輕載啟動(dòng)。

常用的降壓?jiǎn)?dòng)有以下四種方法：

(1)電阻(電抗)降壓?jiǎn)?dòng)法這種啟動(dòng)法就是在定子繞組線路中串聯(lián)適當(dāng)?shù)淖冏杵?或電抗器)，其原理接線圖如4-32所示。先合上開(kāi)關(guān)S1，此時(shí)，啟動(dòng)電流在電阻器R(或電抗器X)上產(chǎn)生電壓降，定子繞組間的電壓低于電源電壓，待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高后，再把開(kāi)關(guān)S2合上，使電阻R(或電抗X)短接，線電壓全部加在定子繞組上，電動(dòng)機(jī)就正常工作了。串入電阻器降壓?jiǎn)?dòng)，要在電阻上消耗大量的電能，不能用于經(jīng)常啟動(dòng)的場(chǎng)合，但其有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。電阻降壓?jiǎn)?dòng)一般用于低壓電機(jī)。用電抗器代替電阻器啟動(dòng)，雖無(wú)上述缺點(diǎn)但設(shè)備費(fèi)用較高。電抗降壓?jiǎn)?dòng)通常用于高壓電機(jī)。

降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)的電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與全壓?jiǎn)?dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。假設(shè)降壓?jiǎn)?dòng)電流I’ST=KIST,K<1，則有U’=KU1，而轉(zhuǎn)矩正比于加于電機(jī)上電壓的平方即降壓?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)矩T’ST=K2TST所以當(dāng)K=0.6時(shí)，

由此可見(jiàn)，串聯(lián)電阻(電抗)使啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大幅度下降。磁控式啟動(dòng)器簡(jiǎn)介磁控式啟動(dòng)器是從定子串電抗器啟動(dòng)衍生出來(lái)的。用三相飽和電抗器串在交流電動(dòng)機(jī)定子繞組實(shí)現(xiàn)降壓是兩者共同點(diǎn)。磁控式啟動(dòng)器的主要特點(diǎn)在于其電抗值可控。啟動(dòng)開(kāi)始時(shí)，電抗器的電抗值較大，在啟動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)反饋調(diào)節(jié)使電抗值逐漸減小，直至軟啟動(dòng)完成后被交流接觸器短路切除。磁控式啟動(dòng)器電抗值的調(diào)節(jié)是通過(guò)直流勵(lì)磁電流改變鐵