工信版电机与电气控制项目教程项目4电子课件 高教版 .ppt

YCF电机与电气控制项目教程项目4项目三相异步电动机项目三相异步电动机任务认识三相异步电动机任务认识三相异步电动机任务理解三相异步电动机的拖动方式任务理解三相异步电动机的拖动方式任务了解三相异步电动机故障的判断和处任务了解三相异步电动机故障的判断和处理方法理方法任务了解其他类型的电动机任务了解其他类型的电动机任务认识三相异步电动机任务认识三相异步电动机一、三相异步电动机的结构和工作原理一、三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构三相异步电动机是由固定不动的定子部分和可以旋转的转子部分组成。三相异步电动机是由固定不动的定子部分和可以旋转的转子部分组成。各部分器件如各部分器件如图图所示。所示。（）定子（静止部分）。（）定子（静止部分）。三相异步电动机的定子主要用来产生旋转磁场，它由机座、定子铁芯、三相异步电动机的定子主要用来产生旋转磁场，它由机座、定子铁芯、定子绕组等组成。定子绕组等组成。机座。机座。机座的作用主要用于固定和支撑定子铁芯及固定端盖，并通过两侧端机座的作用主要用于固定和支撑定子铁芯及固定端盖，并通过两侧端盖和轴承支撑转轴。中小型三相异步电动机的机座一般由铸铁或铸钢盖和轴承支撑转轴。中小型三相异步电动机的机座一般由铸铁或铸钢制成，并根据不同的冷却方式采用不同的机座形式。制成，并根据不同的冷却方式采用不同的机座形式。下一页返回任务认识三相异步电动机任务认识三相异步电动机 定子铁芯。定子铁芯。定子铁芯是电动机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。定子铁芯定子铁芯是电动机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。定子铁芯一般由一般由.厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成的，以减少涡流损耗和磁滞损耗，在铁芯的内圆冲有均匀分布的槽，成的，以减少涡流损耗和磁滞损耗，在铁芯的内圆冲有均匀分布的槽，用以嵌放定子绕组。用以嵌放定子绕组。定子铁芯槽型有以下几种，如定子铁芯槽型有以下几种，如图图所示。所示。半闭口型槽：电动机的效率和功率因数较高，但绕组嵌线和绝缘都较半闭口型槽：电动机的效率和功率因数较高，但绕组嵌线和绝缘都较困难。一般用于小型低压电动机中。困难。一般用于小型低压电动机中。半开口型槽：可嵌放成型绕组，一般用于大型、中型低压电动机。所半开口型槽：可嵌放成型绕组，一般用于大型、中型低压电动机。所谓成型绕组即绕组可事先经过绝缘处理后再放入槽内。谓成型绕组即绕组可事先经过绝缘处理后再放入槽内。开口型槽：用以嵌放成型绕组，绝缘可靠，下线方便，主要用在高压开口型槽：用以嵌放成型绕组，绝缘可靠，下线方便，主要用在高压电动机中。电动机中。上一页 下一页返回任务认识三相异步电动机任务认识三相异步电动机 定子绕组。定子绕组。定子绕组是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。它定子绕组是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。它由三个在空间互差由三个在空间互差电角度、对称排列、结构完全相同的绕组电角度、对称排列、结构完全相同的绕组连接而成，这些绕组的各个线圈都按一定规律分别嵌放在定子的各个连接而成，这些绕组的各个线圈都按一定规律分别嵌放在定子的各个槽内。定子绕组的主要绝缘项目有以下种：对地绝缘槽内。定子绕组的主要绝缘项目有以下种：对地绝缘定子绕定子绕组整体与定子铁芯间的绝缘；相间绝缘组整体与定子铁芯间的绝缘；相间绝缘各相定子绕组间的绝缘；各相定子绕组间的绝缘；匝间绝缘匝间绝缘每相定子绕组各线匝间的绝缘。每相定子绕组各线匝间的绝缘。电动机接线盒内的接线：电动机接线盒内都有一块接线板，三相绕组电动机接线盒内的接线：电动机接线盒内都有一块接线板，三相绕组的个线头排成上下两排，并规定上排个接线桩自左至右排列的编的个线头排成上下两排，并规定上排个接线桩自左至右排列的编号为（）、（）、（），下排个接线桩自左至号为（）、（）、（），下排个接线桩自左至右排列的编号为（）、（）、（），将三相绕组右排列的编号为（）、（）、（），将三相绕组接成星形接法或三角形接法。凡制造和维修时均应按这个序号排列。接成星形接法或三角形接法。凡制造和维修时均应按这个序号排列。上一页 下一页返回任务认识三相异步电动机任务认识三相异步电动机（）转子（转动部分）。（）转子（转动部分）。电动机的转动部分，用来产生旋转力矩，从而拖动生产机械旋转。它电动机的转动部分，用来产生旋转力矩，从而拖动生产机械旋转。它主要由转子铁芯和转子绕组组成。主要由转子铁芯和转子绕组组成。转子铁芯。转子铁芯。转子铁芯既是磁路的一部分，又要用来安放转子绕组。所用材料由转子铁芯既是磁路的一部分，又要用来安放转子绕组。所用材料由.厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的孔，厚的硅钢片冲制、叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的孔，用来安置转子绕组。通常用定子铁芯冲落后的硅钢片内圆来冲制转子用来安置转子绕组。通常用定子铁芯冲落后的硅钢片内圆来冲制转子铁芯。一般小型异步电动机的转子铁芯直接压装在转轴上，大、中型铁芯。一般小型异步电动机的转子铁芯直接压装在转轴上，大、中型异步电动机（转子直径为）的转子铁芯则借助于异步电动机（转子直径为）的转子铁芯则借助于转子支架压在转轴上。转子支架压在转轴上。上一页 下一页返回任务认识三相异步电动机任务认识三相异步电动机 转子绕组。转子绕组。转子绕组用来切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转子绕组用来切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。它分为鼠笼形转子和绕线式转子。转矩而使电动机旋转。它分为鼠笼形转子和绕线式转子。鼠笼形转子的转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环鼠笼形转子的转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环组成。若去掉转子铁芯，整个绕组的外形就像一个鼠笼，故称为笼形组成。若去掉转子铁芯，整个绕组的外形就像一个鼠笼，故称为笼形绕组，如绕组，如图图所示。小型笼形电动机采用铸铝转子绕组来转动，所示。小型笼形电动机采用铸铝转子绕组来转动，如如图图所示。对于所示。对于 以上的电动机采用铜条和铜端环焊以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成。鼠笼转子又可分为阻抗型转子、单鼠笼形转子、双鼠笼形转接而成。鼠笼转子又可分为阻抗型转子、单鼠笼形转子、双鼠笼形转子和深槽式转子，其启动转矩等特性各有不同。子和深槽式转子，其启动转矩等特性各有不同。上一页 下一页返回任务认识三相异步电动机任务认识三相异步电动机绕线式转子的绕线转子绕组与定子绕组相似，也是一个对称的三相绕绕线式转子的绕线转子绕组与定子绕组相似，也是一个对称的三相绕组，一般接成星形，个出线头接到转轴的个集电环上，再通过电组，一般接成星形，个出线头接到转轴的个集电环上，再通过电刷与外电路连接，如刷与外电路连接，如图图所示。其结构较复杂，故绕线式电动机所示。其结构较复杂，故绕线式电动机的应用不如鼠笼式电动机广泛。但通过集电环和电刷在转子绕组回路的应用不如鼠笼式电动机广泛。但通过集电环和电刷在转子绕组回路中串入附加电阻等元件，用以改善异步电动机的启动、制动及调速性中串入附加电阻等元件，用以改善异步电动机的启动、制动及调速性能，故在要求一定范围内进行平滑调速的设备，如在吊车、电梯、空能，故在要求一定范围内进行平滑调速的设备，如在吊车、电梯、空气压缩机等上面采用。气压缩机等上面采用。（）其他附件。（）其他附件。其他附件主要包括端盖、轴承、轴承端盖及风扇等。端盖主要起支撑其他附件主要包括端盖、轴承、轴承端盖及风扇等。端盖主要起支撑作用；轴承连接转动部分与不动部分；轴承端盖主要起保护轴承的作作用；轴承连接转动部分与不动部分；轴承端盖主要起保护轴承的作用；风扇是用来冷却电动机的。用；风扇是用来冷却电动机的。上一页 下一页返回任务认识三相异步电动机任务认识三相异步电动机三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理三相异步电动机是利用定子绕组中的三相交流电源所产生的旋转磁场三相异步电动机是利用定子绕组中的三相交流电源所产生的旋转磁场与转子绕组内的感应电流相互作用而工作的。与转子绕组内的感应电流相互作用而工作的。（）旋转磁场。（）旋转磁场。所谓旋转磁场，就是一种极性和大小不变且以一定转速旋转的磁场。所谓旋转磁场，就是一种极性和大小不变且以一定转速旋转的磁场。旋转磁场的产生。旋转磁场的产生。三相异步电动机的定子铁芯槽内放有对称的三相绕组，三相绕组做星三相异步电动机的定子铁芯槽内放有对称的三相绕组，三相绕组做星形连接，如形连接，如图图所示。当给三相定子绕组接通三相交流电源时，所示。当给三相定子绕组接通三相交流电源时，不同的时刻在绕组中通入电流的方向是不同的。三相交流电及两极旋不同的时刻在绕组中通入电流的方向是不同的。三相交流电及两极旋转磁场的产生如转磁场的产生如图图所示。所示。上一页 下一页返回任务认识三相异步电动机任务认识三相异步电动机若各相电流的瞬时表达式为：若各相电流的瞬时表达式为：旋转磁场的转速和转向。旋转磁场的转速和转向。由以上分析可以看出，当只有一对磁极的旋转磁场，三相电流随着时由以上分析可以看出，当只有一对磁极的旋转磁场，三相电流随着时间变化经过一个周期时，旋转磁场在空间上相应地转过间变化经过一个周期时，旋转磁场在空间上相应地转过，即电流变化一个周期旋转磁场转过圈。因此，电流每秒钟变化即电流变化一个周期旋转磁场转过圈。因此，电流每秒钟变化（即频率）次，则旋转磁场每秒钟转过（即频率）次，则旋转磁场每秒钟转过圈。圈。上一页 下一页返回任务认识三相异步电动机任务认识三相异步电动机当有两对磁极，三相电流随着时间变化经过一个周期时，旋转磁场在当有两对磁极，三相电流随着时间变化经过一个周期时，旋转磁场在空间上转过空间上转过，即电流变化一个周期旋转磁场转过圈。，即电流变化一个周期旋转磁场转过圈。由此类推，当旋转磁场具有对磁极时，电流变化一个周期，其旋转由此类推，当旋转磁场具有对磁极时，电流变化一个周期，其旋转磁场就在空间上转过圈。由于交流电源每秒钟变化次，所磁场就在空间上转过圈。由于交流电源每秒钟变化次，所以磁极对数为的旋转磁场的转速为：以磁极对数为的旋转磁场的转速为：该转速被称为同步转速，单位为。同时，磁场旋转方向与该转速被称为同步转速，单位为。同时，磁场旋转方向与电流相序一致。电流相序为时，磁场顺时针方向旋转；电电流相序一致。电流相序为时，磁场顺时针方向旋转；电流相序为时，磁场逆时针方向旋转。流相序为时，磁场逆时针方向旋转。我们可以看到，若使旋转磁场逆时针方向旋转，则只需把三根电源线我们可以看到，若使旋转磁场逆时针方向旋转，则只需把三根电源线的任意两根对调（如、对调）即可。的任意两根对调（如、对调）即可。上一页 下一页返回任务认识三相异步电动机任务认识三相异步电动机（）三相异步电动机的工作原理。（）三相异步电动机的工作原理。当向三相定子绕组中通入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步当向三相定子绕组中通入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速转速沿定子和转子内圆空间做顺时针方向旋转的旋转磁场。由于沿定子和转子内圆空间做顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以旋转磁场以的转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体的转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。由于转子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，则判定）。由于转子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，在转子导体中将产生与感应电动势方向一致的感应电流。转子的载流在转子导体中将产生与感应电动势方向一致的感应电流。转子的载流导体在定子旋转磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）导体在定子旋转磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。电磁力对转轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转，即。电磁力对转轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转，即电动机旋转方向与旋转磁场方向电动机旋转方向与旋转磁场方向相同，且其转速总是稍低于同相同，且其转速总是稍低于同步转速步转速，故被称为三相异步电动机。转子的转动原理如，故被称为三相异步电动机。转子的转动原理如图图所示。所示。上一页 下一页返回任务认识三相异步电动机任务认识三相异步电动机二、三相异步电动机的铭牌数据二、三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的机座上都有一块铭牌，看懂铭牌是正确使用电动机三相异步电动机的机座上都有一块铭牌，看懂铭牌是正确使用电动机的先决条件。下面以型电动机为例，来说明铭牌数据的先决条件。下面以型电动机为例，来说明铭牌数据的含义。的含义。型号型号指的是三相异步电动机，为绕线式异步电动机，为防爆型指的是三相异步电动机，为绕线式异步电动机，为防爆型异步电动机，为高启动转矩异步电动机；指的是机座中心异步电动机，为高启动转矩异步电动机；指的是机座中心高度为；指的是机座长度代号；指的是磁极数（极）高度为；指的是机座长度代号；指的是磁极数（极），。，。上一页 下一页返回任务认识三相异步电动机任务认识三相异步电动机额定功率额定功率额定功率是指电动机在制造厂所规定的额定情况下运行时，其输出端额定功率是指电动机在制造厂所规定的额定情况下运行时，其输出端的机械功率，单位一般为。的机械功率，单位一般为。对三相异步电机，其额定功率为：对三相异步电机，其额定功率为：式中：式中：和和分别为额定情况下的效率和功率因数。分别为额定情况下的效率和功率因数。上一页 下一页返回任务认识三相异步电动机任务认识三相异步电动机额定电压额定电压额定电压是指电动机额定运行时，外加于定子绕组上的线电压，单位额定电压是指电动机额定运行时，外加于定子绕组上的线电压，单位为。为。一般规定电动机的工作电压不应高于或低于额定值的。当工作电一般规定电动机的工作电压不应高于或低于额定值的。当工作电压高于额定值时，磁通将增大，将使励磁电流大大增加，电流大于额压高于额定值时，磁通将增大，将使励磁电流大大增加，电流大于额定电流时会使绕组发热。同时，由于磁通的增大，铁损耗也增大，使定电流时会使绕组发热。同时，由于磁通的增大，铁损耗也增大，使定子铁芯过热；当工作电压低于额定值时，引起输出转矩减小，转速定子铁芯过热；当工作电压低于额定值时，引起输出转矩减小，转速下降，电流增加，也使绕组过热，这对电动机的运行也是不利的。下降，电流增加，也使绕组过热，这对电动机的运行也是不利的。我国生产的系列中、小型异步电动机，其额定功率在我国生产的系列中、小型异步电动机，其额定功率在 以上的，以上的，额定电压为，绕组为三角形连接。额定功率在额定电压为，绕组为三角形连接。额定功率在 及以下及以下的，额定电压为，绕组为的，额定电压为，绕组为连接（即电源线电连接（即电源线电压为时，电动机绕组为星形连接；电源线电压为时，压为时，电动机绕组为星形连接；电源线电压为时，电动机绕组为三角形连接）。电动机绕组为三角形连接）。上一页 下一页返回任务认识三相异步电动机任务认识三相异步电动机额定电流额定电流额定电流是指电动机在额定电压和额定输出功率状态下运行时，其定额定电流是指电动机在额定电压和额定输出功率状态下运行时，其定子绕组的线电流，单位为。子绕组的线电流，单位为。当电动机空载时，转子转速接近于旋转磁场的同步转速，两者之间相当电动机空载时，转子转速接近于旋转磁场的同步转速，两者之间相对转速很小，所以转子电流近似为零，这时定子电流几乎为建立旋转对转速很小，所以转子电流近似为零，这时定子电流几乎为建立旋转磁场的励磁电流。当输出功率增大时，转子电流和定子电流都随着相磁场的励磁电流。当输出功率增大时，转子电流和定子电流都随着相应增大。应增大。额定频率额定频率额定频率是指输入电动机的交流电源的频率（即电网交流电的频率），额定频率是指输入电动机的交流电源的频率（即电网交流电的频率），单位为。国际上有和两种标准，我国一般采用单位为。国际上有和两种标准，我国一般采用的频率。的频率。上一页 下一页返回任务认识三相异步电动机任务认识三相异步电动机额定转速额定转速额定转速是指电动机在额定电压和额定频率下，输出端有额定功率输额定转速是指电动机在额定电压和额定频率下，输出端有额定功率输出时转子的转速，单位为。由于生产机械对转速的要求不出时转子的转速，单位为。由于生产机械对转速的要求不同，需要生产不同磁极数的异步电动机，因此有不同的转速等级。最同，需要生产不同磁极数的异步电动机，因此有不同的转速等级。最常用的是个磁极的异步电动机，即。常用的是个磁极的异步电动机，即。接法接法这是指定子三相绕组的接法。一般鼠笼式电动机的接线盒中有根引这是指定子三相绕组的接法。一般鼠笼式电动机的接线盒中有根引出线，标有、和。其中：出线，标有、和。其中：、是第一相绕组的两端；、是第二相绕组的两端；、是第一相绕组的两端；、是第二相绕组的两端；、是第三相绕组的两端。是第三相绕组的两端。上一页 下一页返回任务认识三相异步电动机任务认识三相异步电动机如果、分别为三相绕组的始端（头），则、如果、分别为三相绕组的始端（头），则、是相应的末端（尾）。这个引出线端在接电源之前，相互间必是相应的末端（尾）。这个引出线端在接电源之前，相互间必须正确连接。连接方法有星形（）连接和三角形（须正确连接。连接方法有星形（）连接和三角形（）连接两种，）连接两种，如如图图所示。所示。额定效率额定效率额定效率是指电动机在额定情况下运行时的效率，是额定输出功率与额定效率是指电动机在额定情况下运行时的效率，是额定输出功率与额定输入功率的比值。额定输入功率的比值。即：即：三相异步电动机的额定效率三相异步电动机的额定效率为为。上一页 下一页返回任务认识三相异步电动机任务认识三相异步电动机.额定功率因数额定功率因数因为电动机是电感性负载，定子相电流比相电压滞后一个夹角，因为电动机是电感性负载，定子相电流比相电压滞后一个夹角，就是三相异步电动机的功率因数。就是三相异步电动机的功率因数。三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载时为三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载时为.，而，而在轻载和空载时更低，空载时只为在轻载和空载时更低，空载时只为.。因此，必须正确选。因此，必须正确选择电动机的容量，防止择电动机的容量，防止“大马拉小车大马拉小车”，并力求缩短空载的时间，并力求缩短空载的时间.工作方式工作方式工作方式是反映三相异步电动机运行情况的，可分为三种基本方式：工作方式是反映三相异步电动机运行情况的，可分为三种基本方式：连续运行、短时运行和断续运行。连续运行、短时运行和断续运行。上一页返回任务理解三相异步电动机的拖动方式任务理解三相异步电动机的拖动方式一、三相异步电动机的功率和转矩一、三相异步电动机的功率和转矩功率转换过程功率转换过程三相异步电动机带负载时，由电源供给的、从定子绕组输入电动机的三相异步电动机带负载时，由电源供给的、从定子绕组输入电动机的功率为功率为，的一小部分消耗于定子电阻上的铜损耗的一小部分消耗于定子电阻上的铜损耗，还有，还有一小部分消耗于定子铁芯中的铁损耗一小部分消耗于定子铁芯中的铁损耗，余下的大部分电功率借助，余下的大部分电功率借助于气隙旋转磁场由定子传送到转子，这部分功率就是三相异步电动机于气隙旋转磁场由定子传送到转子，这部分功率就是三相异步电动机的电磁功率的电磁功率。它和直流电动机中的电磁功率稍有不同。前者是靠。它和直流电动机中的电磁功率稍有不同。前者是靠电磁作用而传递的功率，后者是由电磁作用而转换的功率。电磁作用而传递的功率，后者是由电磁作用而转换的功率。下一页返回任务理解三相异步电动机的拖动方式任务理解三相异步电动机的拖动方式三相异步电动机中的电磁功率传送到转子以后，必有电流在转子绕组三相异步电动机中的电磁功率传送到转子以后，必有电流在转子绕组内通过，在转子电阻上又发生了转子铜损耗内通过，在转子电阻上又发生了转子铜损耗。在气隙旋转磁场。在气隙旋转磁场传递电磁功率的过程中，与转子铁芯存在着相对运动，旋转磁场切割传递电磁功率的过程中，与转子铁芯存在着相对运动，旋转磁场切割转子铁芯，理应引起转子铁芯中的铁损耗，但实际上由于三相异步电转子铁芯，理应引起转子铁芯中的铁损耗，但实际上由于三相异步电动机在正常运行时，转差率很小，即气隙旋转磁场与转子铁芯的相对动机在正常运行时，转差率很小，即气隙旋转磁场与转子铁芯的相对运动很小，以致转子铁芯中磁通变化频率很低，通常仅运动很小，以致转子铁芯中磁通变化频率很低，通常仅，所以转子的铁损耗可以忽略不计。这样从定子传递到转子的电磁，所以转子的铁损耗可以忽略不计。这样从定子传递到转子的电磁功率仅须扣除转子的铜损耗，便是使转子产生旋转运动的总机械功率功率仅须扣除转子的铜损耗，便是使转子产生旋转运动的总机械功率。总机械功率包含了机械损耗、附加损耗和输出净。总机械功率包含了机械损耗、附加损耗和输出净机械功率机械功率。这个三相异步电动机功率和能量转换的关系，可形象。这个三相异步电动机功率和能量转换的关系，可形象地用功率图来表示，如地用功率图来表示，如图图所示。所示。上一页 下一页返回任务理解三相异步电动机的拖动方式任务理解三相异步电动机的拖动方式功率方程式功率方程式根据上述功率转换过程，可建立如下功率方程式。电源输入功率：根据上述功率转换过程，可建立如下功率方程式。电源输入功率：考虑定子铜损耗和铁损耗，则电磁功率为：考虑定子铜损耗和铁损耗，则电磁功率为：考虑转子铜损耗，转子的总机械功率为：考虑转子铜损耗，转子的总机械功率为：净输出功率为：净输出功率为：上一页 下一页返回任务理解三相异步电动机的拖动方式任务理解三相异步电动机的拖动方式电磁转矩电磁转矩（）电磁转矩的物理表达式。（）电磁转矩的物理表达式。从三相异步电动机的基本原理出发，可推出电动机电磁转矩的物理表从三相异步电动机的基本原理出发，可推出电动机电磁转矩的物理表达式为：达式为：式中：为电动机的电磁转矩，单位为式中：为电动机的电磁转矩，单位为；为与电动机结构有；为与电动机结构有关的常数；关的常数；为旋转磁场每极磁通，即主磁通，单位为；为旋转磁场每极磁通，即主磁通，单位为；为转子电流有功分量的有效值，单位为；为转子电流有功分量的有效值，单位为；为转子电路功为转子电路功率因数。率因数。式表明三相异步电动机的电磁转矩与主磁通成正比，与转子电式表明三相异步电动机的电磁转矩与主磁通成正比，与转子电流的有功分量成正比，物理意义十分明确，故被称为电磁转矩的物理流的有功分量成正比，物理意义十分明确，故被称为电磁转矩的物理表达式。表达式。上一页 下一页返回任务理解三相异步电动机的拖动方式任务理解三相异步电动机的拖动方式（）电磁转矩的参数表达式（）电磁转矩的参数表达式用实验法和数学分析法还可以得到三相异步电动机电磁转矩公式的另用实验法和数学分析法还可以得到三相异步电动机电磁转矩公式的另一个表达式，即：一个表达式，即：式中：为由电动机结构决定的常数；为电动机定子相电压有效式中：为由电动机结构决定的常数；为电动机定子相电压有效值，单位为；值，单位为；为电动机定子电源频率，单位为；为电动为电动机定子电源频率，单位为；为电动机转差率；机转差率；为电动机转子每相绕组的电阻值，单位为为电动机转子每相绕组的电阻值，单位为；为；为电动机转子静止时的每相漏电抗，单位为电动机转子静止时的每相漏电抗，单位为。上一页 下一页返回任务理解三相异步电动机的拖动方式任务理解三相异步电动机的拖动方式（）电磁转矩的实用表达式。（）电磁转矩的实用表达式。在实际应用中，电机手册和产品目录中给出的是电动机的额定功率在实际应用中，电机手册和产品目录中给出的是电动机的额定功率、额定转速、额定转速 及过载能力及过载能力 等，而不直接给出电动机的内部参等，而不直接给出电动机的内部参数。为此将电磁转矩的参数表达式进行简化，得出电磁转矩的实用表数。为此将电磁转矩的参数表达式进行简化，得出电磁转矩的实用表达式为：达式为：式中：式中：为最大转矩，单位为为最大转矩，单位为；为临界转差率，为临界转差率，和和 可用下述方法求得：可用下述方法求得：上一页 下一页返回任务理解三相异步电动机的拖动方式任务理解三相异步电动机的拖动方式忽略空载电磁转矩，将忽略空载电磁转矩，将，代入式可得：代入式可得：式中：式中：为额定转差率，为额定转差率，；为电动机过载能力为电动机过载能力二、三相异步电动机的机械特性二、三相异步电动机的机械特性三相异步电动机在额定状态下，电动机的转速、定子电流三相异步电动机在额定状态下，电动机的转速、定子电流、电、电磁转矩及功率因数磁转矩及功率因数与输出功率与输出功率具有一系列关系，下面具有一系列关系，下面将对这种关系进行介绍。将对这种关系进行介绍。上一页 下一页返回任务理解三相异步电动机的拖动方式任务理解三相异步电动机的拖动方式当负载增加时，为了可以带动负载，电动机需要提供更大的能量，因当负载增加时，为了可以带动负载，电动机需要提供更大的能量，因此输出功率随之增加，提供的电功率也需要增加，因为定子此输出功率随之增加，提供的电功率也需要增加，因为定子为额定电压，所以定子电流也需要增加；而此时，为了提供更大为额定电压，所以定子电流也需要增加；而此时，为了提供更大的电磁转矩，以便带动负载，那么需要转速下降，有更大的转速的电磁转矩，以便带动负载，那么需要转速下降，有更大的转速差，才会由电磁感应现象产生更大的电磁转矩。另外由于有更多的电差，才会由电磁感应现象产生更大的电磁转矩。另外由于有更多的电能去转换为机械能，所以电动机的功率因数也增加了。当负载减少时，能去转换为机械能，所以电动机的功率因数也增加了。当负载减少时，以上物理量的方向与上述描述相反。以上物理量的方向与上述描述相反。三相异步电动机的机械特性是指在一定条件下，电动机转速与电磁转三相异步电动机的机械特性是指在一定条件下，电动机转速与电磁转矩之间的关系，把电磁转矩作为横坐标，把转子转速作为纵坐标，将矩之间的关系，把电磁转矩作为横坐标，把转子转速作为纵坐标，将它绘成曲线如它绘成曲线如图图所示。这就是三相异步电动机的机械特性曲所示。这就是三相异步电动机的机械特性曲线。线。上一页 下一页返回任务理解三相异步电动机的拖动方式任务理解三相异步电动机的拖动方式机械特性曲线分析机械特性曲线分析在电动机的（）曲线上有两个运行区、三个重要转矩点。在电动机的（）曲线上有两个运行区、三个重要转矩点。（）稳定运行区和不稳定运行区。（）稳定运行区和不稳定运行区。以最大转矩以最大转矩 为界，三相异步电动机的机械特性曲线分为两个区，为界，三相异步电动机的机械特性曲线分为两个区，上边部分为稳定运行区，下边部分为不稳定运行区。在稳定运行区，上边部分为稳定运行区，下边部分为不稳定运行区。在稳定运行区，电磁转矩随的减小而增加。当电动机工作在稳定运行区上某一点电磁转矩随的减小而增加。当电动机工作在稳定运行区上某一点时，电磁转矩正好与轴上的负载转矩平衡（忽略空载损耗转矩）时，电磁转矩正好与轴上的负载转矩平衡（忽略空载损耗转矩）而保持匀速转动。如果负载转矩变化，电磁转矩将自动适应其而保持匀速转动。如果负载转矩变化，电磁转矩将自动适应其变化并达到新的平衡而继续稳定运行。如变化并达到新的平衡而继续稳定运行。如图图所示，设电动机所示，设电动机稳定运行在点，此时的电磁转矩，转速为。如果稳定运行在点，此时的电磁转矩，转速为。如果增大到，在最初瞬间由于机械惯性的作用，电动机的转速仍为增大到，在最初瞬间由于机械惯性的作用，电动机的转速仍为，电磁转矩不能立即改变，故。，电磁转矩不能立即改变，故。上一页 下一页返回任务理解三相异步电动机的拖动方式任务理解三相异步电动机的拖动方式当转速下降时，工作点沿特性曲线下移，电磁转矩随之增大，直至当转速下降时，工作点沿特性曲线下移，电磁转矩随之增大，直至，时，将不再降低，电动机将稳定运行在特性曲，时，将不再降低，电动机将稳定运行在特性曲线的点，即在较低的转速下达到新的平衡。同理，当负载转矩线的点，即在较低的转速下达到新的平衡。同理，当负载转矩减小时，工作点上移，电动机又可自动调节到较高的转速下稳定运行。减小时，工作点上移，电动机又可自动调节到较高的转速下稳定运行。由此可见，电动机在稳定运行区时，其电磁转矩及转速的大小都取决由此可见，电动机在稳定运行区时，其电磁转矩及转速的大小都取决于它所拖动的机械负载。于它所拖动的机械负载。在不稳定运行区，电磁转矩随的减小而减小。当电动机工作在不在不稳定运行区，电磁转矩随的减小而减小。当电动机工作在不稳定运行区时，电磁转矩不能自动适应负载转矩的变化，因而不能稳稳定运行区时，电磁转矩不能自动适应负载转矩的变化，因而不能稳定运行。例如，负载转矩增大，使转速降低，工作点将沿特性定运行。例如，负载转矩增大，使转速降低，工作点将沿特性曲线下移，电磁转矩反而减小，电动机转速越来越低，直到停转（堵曲线下移，电磁转矩反而减小，电动机转速越来越低，直到停转（堵转）；而当负载转矩减小时，电动机转速又会越来越高，直至进转）；而当负载转矩减小时，电动机转速又会越来越高，直至进入稳定区运行。入稳定区运行。上一页 下一页返回任务理解三相异步电动机的拖动方式任务理解三相异步电动机的拖动方式（）三个重要转矩点。（）三个重要转矩点。额定转矩。额定转矩。额定转矩是电动机在额定电压下，以额定转速运行，输出额定功率时，额定转矩是电动机在额定电压下，以额定转速运行，输出额定功率时，电动机轴上输出的转矩。因为电动机转轴上的输出功率等于角速度电动机轴上输出的转矩。因为电动机转轴上的输出功率等于角速度和转矩的乘积，即和转矩的乘积，即故故式中：式中：为额定转矩，单位为为额定转矩，单位为；为额定功率，单位为为额定功率，单位为；为额定机械角速度，单位为；为额定机械角速度，单位为；为额定转速，为额定转速，单位为。单位为。上一页 下一页返回任务理解三相异步电动机的拖动方式任务理解三相异步电动机的拖动方式 最大转矩。最大转矩。最大转矩最大转矩 是电动机能够提供的极限转矩。由于它是机械特性上稳是电动机能够提供的极限转矩。由于它是机械特性上稳定运行区和不稳定运行区的分界点，故电动机运行中的机械负载不可定运行区和不稳定运行区的分界点，故电动机运行中的机械负载不可超过最大转矩，否则电动机的转速越来越低，很快导致堵转。三相异超过最大转矩，否则电动机的转速越来越低，很快导致堵转。三相异步电动机堵转时电流很大，一般达到额定电流的倍，这样大的步电动机堵转时电流很大，一般达到额定电流的倍，这样大的电流如果长时间通过定子绕组，会使电动机过热，甚至烧毁。因此，电流如果长时间通过定子绕组，会使电动机过热，甚至烧毁。因此，三相异步电动机在运行中应避免出现堵转，一旦出现堵转应立即切断三相异步电动机在运行中应避免出现堵转，一旦出现堵转应立即切断电源，并卸掉过重的负载。电源，并卸掉过重的负载。上一页 下一页返回任务理解三相异步电动机的拖动方式任务理解三相异步电动机的拖动方式 启动转矩。启动转矩。电动机在接通电源启动的最初瞬间，时的转矩称为启电动机在接通电源启动的最初瞬间，时的转矩称为启动转矩。如果启动转矩小于负载转矩，动转矩。如果启动转矩小于负载转矩，则电动机，则电动机不能启动。这时情况与电动机堵转情况一样，电流很大并引起电动机不能启动。这时情况与电动机堵转情况一样，电流很大并引起电动机过热。此时应立即断开电源、停止启动，在减轻负载或排除故障后重过热。此时应立即断开电源、停止启动，在减轻负载或排除故障后重新启动。新启动。如果启动转矩大于负载转矩，即如果启动转矩大于负载转矩，即，则电动机的工作点会沿，则电动机的工作点会沿着（）着（）曲线从底部上升，电磁转矩逐渐增大，导致转速曲线从底部上升，电磁转矩逐渐增大，导致转速越来越高，很快越过最大转矩，然后随着的升高，又逐渐减越来越高，很快越过最大转矩，然后随着的升高，又逐渐减小，直到小，直到时，电动机以某一转速稳定运行。由此可见，只要时，电动机以某一转速稳定运行。由此可见，只要三相异步电动机的启动转矩大于负载转矩，一经启动，便迅速进入机三相异步电动机的启动转矩大于负载转矩，一经启动，便迅速进入机械特性的稳定区运行。械特性的稳定区运行。上一页 下一页返回任务理解三相异步电动机的拖动方式任务理解三相异步电动机的拖动方式三相异步电动机启动转矩的大小，反映了电动机带负载启动的能力。三相异步电动机启动转矩的大小，反映了电动机带负载启动的能力。在工程上，常用启动转矩与额定转矩之比（启动转矩系数在工程上，常用启动转矩与额定转矩之比（启动转矩系数）作）作为三相异步电动机启动能力指标。一般三相笼形异步电动机的启动转为三相异步电动机启动能力指标。一般三相笼形异步电动机的启动转矩系数矩系数为为。绕线式转子异步电动机转子绕组可。绕线式转子异步电动机转子绕组可通过滑环外接电阻来提高其启动能力。启动能力的大小可在电动机技通过滑环外接电阻来提高其启动能力。启动能力的大小可在电动机技术数据中查出。术数据中查出。固有机械特性固有机械特性三相异步电动机的固有机械特性是指电动机工作在额定电压和额定频三相异步电动机的固有机械特性是指电动机工作在额定电压和额定频率下，定子绕组按规定方式连接，定子和转子电路不外接电阻等其他率下，定子绕组按规定方式连接，定子和转子电路不外接电阻等其他电路元件时，由电动机本身固有的参数所决定的机械特性。电路元件时，由电动机本身固有的参数所决定的机械特性。上一页 下一页返回任务理解三相异步电动机的拖动方式任务理解三相异步电动机的拖动方式将若干值代入电磁转矩实用表达式中，算出对应的值，将若干值代入电磁转矩实用表达式中，算出对应的值，画出的（）画出的（）曲线，曲线，图图所示为三相异步电动机的固有所示为三相异步电动机的固有机械特性。注意在点绘固有机械特性时，至少要包括同步点（，机械特性。注意在点绘固有机械特性时，至少要包括同步点（，）、额定点（，）、最大转矩点（，）、额定点（，）、最大转矩点（，）及启动点及启动点（，）等几个特殊运行点。（，）等几个特殊运行点。人为机械特性人为机械特性人为机械特性是指人为地改变三相异步电动机定子电压、电源频人为机械特性是指人为地改变三相异步电动机定子电压、电源频率率、定子极对数、定子回路电阻或电抗及转子回路电阻或电抗、定子极对数、定子回路电阻或电抗及转子回路电阻或电抗中的一个或多个参数后所获得的机械特性。下面定性讨论降低定子绕中的一个或多个参数后所获得的机械特性。下面定性讨论降低定子绕组端电压时和转子回路串三相对称电阻时的人为机械特性的特点。分组端电压时和转子回路串三相对称电阻时的人为机械特性的特点。分析时，先定性画出固有机械特性，然后就人为机械特性的同步点、最析时，先定性画出固有机械特性，然后就人为机械特性的同步点、最大转矩点、启动点与固有机械特性进行比较，看有何变化，再通过这大转矩点、启动点与固有机械特性进行比较，看有何变化，再通过这个特殊运行点定性地画出人为机械特性。个特殊运行点定性地画出人为机械特性。上一页 下一页返回任务理解三相异步电动机的拖动方式任务理解三相异步电动机的拖动方式（）降低定子端电压时的人为机械特性。（）降低定子端电压时的人为机械特性。如果三相异步电动机的其他条件都与固有机械特性一样，仅降低定子如果三相异步电动机的其他条件都与固有机械特性一样，仅降低定子端电压所获得的人为机械特性，称为减压人为机械特性，其特点端电压所获得的人为机械特性，称为减压人为机械特性，其特点如下：如下：由同步转速由同步转速 可知，减压后同步转速不变，即不同可知，减压后同步转速不变，即不同的人为机械特性都通过固有机械特性的同步点。的人为机械特性都通过固有机械特性的同步点。由由 可知，三相异步电动机的电磁转矩与定子端电压可知，三相异步电动机的电磁转矩与定子端电压 成正比，所以减压后，最大转矩成正比，所以减压后，最大转矩 随随成比例下降；但成比例下降；但 或或 （），跟固有机械特性时一样。不同时的），跟固有机械特性时一样。不同时的人为机械特性的最大转矩点的变化规律如人为机械特性的最大转矩点的变化规律如图图所示。所示。上一页 下