电机学电子讲稿感应电机PPT讲稿.ppt

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1、电机学电子讲稿感应电机第1页，共169页，编辑于2022年，星期一5.1 感应电机概述5.2 转子开路的感应电机5.3 堵转运行的感应电机5.4 正常运行的感应电机5.5 功率和转矩平衡方程5.6 参数测定5.7 笼型转子参数计算5.8 电磁转矩5.9 工作特性5.10 起动、制动和调速第五章 感应电机第2页，共169页，编辑于2022年，星期一5.1.1 感应电动机的分类与特点5.1.2 感应电机工作原理简析5.1.3 感应电机的结构5.1.4 三相感应电动机的额定值5.1 感应电机概述第3页，共169页，编辑于2022年，星期一5.1.1 感应电动机的分类与特点感应电动机的分类1/2按定子

2、绕组相数有单相、两相、三相感应电动机按转子结构有绕线型感应电动机和鼠笼型感应电动机；鼠笼型感应电动机又有单鼠笼、双鼠笼、深槽感应电动机等。第4页，共169页，编辑于2022年，星期一5.1.1 感应电动机的分类与特点感应电动机的特点2/2主要优点结构简单、制造方便、价格便宜、运行可靠，运行效率较高，有适用的工作特性。主要缺点运行时必须从电网吸收滞后的无功功率，使其功率因数较差；变频调速造价较高，而其他调速方式的性能又不太好。第5页，共169页，编辑于2022年，星期一5.1.2 感应电机工作原理简析电动状态1/4n与ns同向，且 n ns；电磁转矩与转向相反；电机从轴上吸收机械功率并转换为电功

3、率由定子输出到电网。第7页，共169页，编辑于2022年，星期一5.1.2 感应电机工作原理简析电磁制动状态3/4n与ns反向；电磁转矩与拖动转矩方向相反，互相平衡；电机从轴上吸收机械功率，同时从电网吸收电功率，将它们变为热量散发。第8页，共169页，编辑于2022年，星期一5.1.2 感应电机工作原理简析转差率4/4电动状态发电状态电磁制动第9页，共169页，编辑于2022年，星期一5.1.3 感应电机的结构主要结构部件演示第10页，共169页，编辑于2022年，星期一5.1.4 三相感应电动机的额定值主要额定数据1/3额定功率PN（W、kW）额定电压UN（V）额定电压IN（A）额定频率fN

4、（Hz）额定转速nN（r/min或rpm）额定功率因数绝缘等级、防护等级、温升第11页，共169页，编辑于2022年，星期一5.1.4 三相感应电动机的额定值其他铭牌数据2/3绝缘等级、防护等级、温升定子绕组联结法（对绕线型转子）转子绕组联结法、转子额定电动势E2N、转子额定线电流I2N第12页，共169页，编辑于2022年，星期一5.1.4 三相感应电动机的额定值重要关系3/3第13页，共169页，编辑于2022年，星期一5.2.1 内部电磁量5.2.2 磁动势与磁通5.2.3 感应电动势5.2 转子开路的感应电动机5.2.4 时-空矢量图5.2.5 电压平衡方程5.2.6 等效电路第14页

5、，共169页，编辑于2022年，星期一5.2.1 转子开路时感应电动机的内部电磁量基本约定1/3假设三相绕组完全对称，三相电流也完全对称。以后在无特别需要时，只需考虑其中一相，所有量都取A相的，并且下标中也不注明“A”。第15页，共169页，编辑于2022年，星期一5.2.1 转子开路时感应电动机的内部电磁量主要电磁量2/3第16页，共169页，编辑于2022年，星期一5.2.1 转子开路时感应电动机的内部电磁量正方向规定3/3第17页，共169页，编辑于2022年，星期一5.2.2 磁动势与磁通激磁磁动势1/3圆形旋转磁动势旋转方向旋转速度幅值第18页，共169页，编辑于2022年，星期一5

6、.2.2 磁动势与磁通主磁通2/3在电机中产生电磁转矩，起能量传递的作用；主磁路受饱和影响比较明显。第19页，共169页，编辑于2022年，星期一5.2.2 磁动势与磁通漏磁通3/3不起能量传递的作用，仅产生电动势；漏磁路基本不受饱和影响。第20页，共169页，编辑于2022年，星期一5.2.3 感应电动势定、转子感应电动势有效值1/2第21页，共169页，编辑于2022年，星期一5.2.3 感应电动势电动势变比（电压比）2/2第22页，共169页，编辑于2022年，星期一5.2.4 时-空矢量图定、转子相量图和矢量图1/3第23页，共169页，编辑于2022年，星期一5.2.4 时-空矢量图

7、定、转子时-空矢量图2/3第24页，共169页，编辑于2022年，星期一5.2.4 时-空矢量图考虑铁耗的影响3/3第25页，共169页，编辑于2022年，星期一5.2.5 电压平衡方程定子漏电势的参数表达1/3第26页，共169页，编辑于2022年，星期一5.2.5 电压平衡方程定子（相）电压平衡方程2/3第27页，共169页，编辑于2022年，星期一5.2.5 电压平衡方程转子（相）电压平衡方程3/3第28页，共169页，编辑于2022年，星期一5.2.6 等效电路磁场作用的电路简化表达1/2第29页，共169页，编辑于2022年，星期一5.2.6 等效电路转子开路时的等效电路2/2第30

8、页，共169页，编辑于2022年，星期一5.3.1 内部电磁量5.3.2 转子电压方程5.3.3 磁动势5.3 堵转运行的感应电动机5.3.4 转子绕组归算5.3.5 基本方程式5.3.6 等效电路第31页，共169页，编辑于2022年，星期一5.3.1 内部电磁量第32页，共169页，编辑于2022年，星期一5.3.2 转子电压平衡方程转子漏电动势1/3第33页，共169页，编辑于2022年，星期一5.3.2 转子电压平衡方程转子（相）电压平衡方程2/3第34页，共169页，编辑于2022年，星期一5.3.2 转子电压平衡方程转子内功率因数角3/3第35页，共169页，编辑于2022年，星期

9、一5.3.3 磁动势定子磁动势1/5圆形旋转磁动势旋转方向旋转速度幅值第36页，共169页，编辑于2022年，星期一5.3.3 磁动势转子磁动势2/5圆形旋转磁动势旋转方向旋转速度幅值第37页，共169页，编辑于2022年，星期一5.3.3 磁动势时-空矢量图3/5转子位置角0的存在使后续处理比较复杂第38页，共169页，编辑于2022年，星期一5.3.3 磁动势转子位置角的处理4/5不管转子位置角0的存在，将定、转子的时轴和相轴都取在同一轴线，以后就简称时轴或相轴。第39页，共169页，编辑于2022年，星期一5.3.3 磁动势磁动势平衡关系5/5第40页，共169页，编辑于2022年，星期

10、一5.3.4 转子绕组的归算归算条件1/7第41页，共169页，编辑于2022年，星期一5.3.4 转子绕组的归算磁动势平衡关系的电流表达2/7第42页，共169页，编辑于2022年，星期一5.3.4 转子绕组的归算电流归算3/7第43页，共169页，编辑于2022年，星期一5.3.4 转子绕组的归算电流比4/7第44页，共169页，编辑于2022年，星期一5.3.4 转子绕组的归算电势归算5/7第45页，共169页，编辑于2022年，星期一5.3.4 转子绕组的归算阻抗归算6/7第46页，共169页，编辑于2022年，星期一5.3.4 转子绕组的归算转子绕组归算方法总结7/7电压和电动势乘以

11、ke电流除以ki阻抗乘以(keki)第47页，共169页，编辑于2022年，星期一5.3.5 基本方程式转子绕组归算后的基本方程式组第48页，共169页，编辑于2022年，星期一5.3.6 等效电路堵转运行时的等效电路第49页，共169页，编辑于2022年，星期一5.4.1 旋转的影响5.4.2 磁动势关系5.4.3 转子频率归算5.4 正常运行的感应电动机5.4.4 基本方程式5.4.5 等效电路第50页，共169页，编辑于2022年，星期一5.4.1 转子旋转对转子电量的影响转子感应电动势的频率1/4旋转磁场相对于转子的速度转子绕组感应电动势的频率第51页，共169页，编辑于2022年，星

12、期一5.4.1 转子旋转对转子电量的影响转子（相）电压平衡方程2/4转子旋转后的转子电角频率第52页，共169页，编辑于2022年，星期一5.4.1 转子旋转对转子电量的影响转子（相）电动势有效值3/4E2并非堵转时的转子（相）电势第53页，共169页，编辑于2022年，星期一5.4.1 转子旋转对转子电量的影响转子（相）漏电抗4/4为堵转时的转子（相）漏电抗值第54页，共169页，编辑于2022年，星期一5.4.2 磁动势关系转子磁动势的幅值1/5第55页，共169页，编辑于2022年，星期一5.4.2 磁动势关系转子磁动势的转向2/5假设转子A、B、C三相绕组按逆时针方向排列，当气隙磁场按

13、逆时针方向旋转时，转子感应电动势的相序为A-B-C，电流的相序也与此相同，从而转子磁动势的旋转方向也应为逆时针方向，与定子磁场的转向相同。第56页，共169页，编辑于2022年，星期一5.4.2 磁动势关系转子磁动势相对于转子的速度3/5第57页，共169页，编辑于2022年，星期一5.4.2 磁动势关系转子磁动势相对于定子的速度4/5定、转子磁动势以相同的转速沿相同的方向旋转，稳定运行时，二者在空间的相对位置始终不变。第58页，共169页，编辑于2022年，星期一5.4.2 磁动势关系磁动势平衡5/5第59页，共169页，编辑于2022年，星期一5.4.3 转子频率归算归算关系1/5第60页

14、，共169页，编辑于2022年，星期一5.4.3 转子频率归算频率归算的物理含义2/5用一个静止的“等效转子”去代替实际旋转的转子，等效转子一相绕组的电阻为实际转子一相绕组电阻的1/s倍。等效转子的电流与实际转子相同；等效转子产生的磁动势也与实际转子相同。第61页，共169页，编辑于2022年，星期一5.4.3 转子频率归算频率归算后的转子内功率因数角3/5第62页，共169页，编辑于2022年，星期一5.4.3 转子频率归算频率归算对转子磁动势的影响4/5转向、转速与折算前相同；由于电流有效值不变，幅值也不会变；由于转子回路阻抗角（2）相同，则电流相位相同，从而磁动势的空间位置不受折算影响；

15、由于转子磁动势完全不变，所以定子侧的所有物理量以及由定子传递到转子的功率也不变。第63页，共169页，编辑于2022年，星期一5.4.3 转子频率归算频率归算后转子侧的功率关系5/5第一项代表转子绕组自身电阻消耗的功率；第二项代表实际电机中通过磁场耦合在转轴上产生的总机械功率。第64页，共169页，编辑于2022年，星期一5.4.4 基本方程式频率归算和绕组归算后的基本方程式组第65页，共169页，编辑于2022年，星期一5.4.5 等效电路感应电动机的T形等效电路1/9第66页，共169页，编辑于2022年，星期一5.4.5 等效电路不同工况下的主磁通和功率因数2/9空载时，s非常小，定子电

16、流几乎就是励磁电流，功率因数很低；主磁通值最大。额定负载时，s0.05，功率因数较高（可达0.8-0.85）；由于端电压不变，定子漏阻抗压降不大，基本可认为主磁通和励磁电流都与空载时差不多。第67页，共169页，编辑于2022年，星期一5.4.5 等效电路不同工况下的主磁通和功率因数（续）3/9若因负载过大或起动阶段低速运行时，s较大，功率因数较低；定子漏阻抗压降较大，主磁通明显下降；起动瞬间或堵转时，定子额定电压降落在定、转子漏阻抗上，功率因数很低，主磁通约为空载时的一半。第68页，共169页，编辑于2022年，星期一5.4.5 等效电路以电源电压和阻抗参数表达的定子电流4/9第69页，共1

17、69页，编辑于2022年，星期一5.4.5 等效电路以电源电压和阻抗参数表达的转子电流5/9第70页，共169页，编辑于2022年，星期一5.4.5 等效电路以电源电压和阻抗参数表达的激磁电流6/9第71页，共169页，编辑于2022年，星期一5.4.5 等效电路T形等效电路的简化7/9正常运行时s很小第72页，共169页，编辑于2022年，星期一5.4.5 等效电路近似形等效电路8/9第73页，共169页，编辑于2022年，星期一5.4.5 等效电路简化等效电路9/9第74页，共169页，编辑于2022年，星期一5.5.1 电磁功率5.5.2 功率平衡关系5.5.3 转矩平衡关系5.5 功率

18、和转矩平衡方程例5-3第75页，共169页，编辑于2022年，星期一5.5.1 电磁功率定义感应电动机定子侧从电网吸收的电功率中，绝大部分将会借助于气隙旋转磁场的作用，由定子通过气隙传送到转子，这部分功率称为电磁功率。第76页，共169页，编辑于2022年，星期一5.5.2 功率平衡关系定子侧的功率平衡1/6第77页，共169页，编辑于2022年，星期一5.5.2 功率平衡关系总机械功率2/6第78页，共169页，编辑于2022年，星期一5.5.2 功率平衡关系转子侧的功率平衡3/6第79页，共169页，编辑于2022年，星期一5.5.2 功率平衡关系输入输出功率关系4/6第80页，共169页

19、，编辑于2022年，星期一5.5.2 功率平衡关系功率流图5/6第81页，共169页，编辑于2022年，星期一5.5.2 功率平衡关系电磁功率、总机械功率及转子铜耗的关系6/6转换功率转差功率第82页，共169页，编辑于2022年，星期一5.5.3 转矩平衡关系电磁转矩1/2旋转体的机械功率等于作用在旋转体的转矩与其机械角速度的乘积。所以，感应电动机的总机械功率等于电磁转矩与机械角速度的乘积。第83页，共169页，编辑于2022年，星期一5.5.3 转矩平衡关系转矩平衡方程2/2第84页，共169页，编辑于2022年，星期一例5-3正确求解思路第85页，共169页，编辑于2022年，星期一5.

20、6.1 空载试验 5.6.2 堵转试验5.6 参数测定第86页，共169页，编辑于2022年，星期一5.6.1 空载试验试验目的1/7通过空载试验获得空载特性，以确定感应电动机的铁耗和机械损耗，并计算其激磁参数Rm、Xm。第87页，共169页，编辑于2022年，星期一5.6.1 空载试验试验方法2/7先在静态下测取定子绕组电阻 R1，再让电机轴上不带任何负载，保持电源频率为额定，调节定子电压由（1.11.2）U1N 逐渐下降到 0.3U1N 左右，测取并记录若干点 U1 及其对应的空载电流 I0 和空载功率 P0。第88页，共169页，编辑于2022年，星期一5.6.1 空载试验试验结果3/7

21、第89页，共169页，编辑于2022年，星期一5.6.1 空载试验空载时输入功率分析4/7第90页，共169页，编辑于2022年，星期一5.6.1 空载试验机械损耗与铁耗的分离5/7对附加损耗的分离，一般根据经验值估计，有时甚至在空载试验中忽略该项；也可采用辅助电机试验方法来分离。第91页，共169页，编辑于2022年，星期一5.6.1 空载试验空载阻抗计算6/7第92页，共169页，编辑于2022年，星期一5.6.1 空载试验激磁阻抗计算7/7第93页，共169页，编辑于2022年，星期一5.6.2 堵转试验试验目的1/7通过堵转试验获得短路特性，以计算感应电动机的定、转子漏阻抗参数。第94

22、页，共169页，编辑于2022年，星期一5.6.2 堵转试验试验方法2/7试验前先堵住转子使其不能旋转，保持电源频率为额定，调节定子电压由约 0.4U1N 逐渐下降，测取并记录若干点电源电压 Uk 及其对应的短路电流 Ik 和输入功率 Pk。第95页，共169页，编辑于2022年，星期一5.6.2 堵转试验试验结果3/7第96页，共169页，编辑于2022年，星期一5.6.2 堵转试验短路阻抗计算4/7第97页，共169页，编辑于2022年，星期一5.6.2 堵转试验定、转子漏阻抗计算5/7第98页，共169页，编辑于2022年，星期一5.6.2 堵转试验定、转子漏阻抗的近似计算6/7第99页

23、，共169页，编辑于2022年，星期一5.6.2 堵转试验补充说明7/7通常认为漏抗为常数，但它们随运行状况的不同会有所变化，比如起动时的漏抗只有正常运行时的0.70.85。所以短路试验时，力争测到 Ik =I1N、Ik =（23）I1N 和 Uk =U1N 三处的数据，分别算出三种状态下的参数以满足不同分析目的的需要对一般情况的分析用第一组值，计算最大转矩用第二组值，计算起动特性用第三组值。第100页，共169页，编辑于2022年，星期一5.7.1 笼型转子的极对数5.7.2 笼型转子的相数5.7.3 笼型转子的绕组参数5.7 笼型转子参数计算第101页，共169页，编辑于2022年，星期一

24、5.7.1 笼型转子的极对数转子导条感应电动势1/3第102页，共169页，编辑于2022年，星期一5.7.1 笼型转子的极对数转子导条中的电流和磁动势2/3第103页，共169页，编辑于2022年，星期一5.7.1 笼型转子的极对数转子极对数3/3第104页，共169页，编辑于2022年，星期一5.7.2 笼型转子的相数转子槽电动势星形图1/3第105页，共169页，编辑于2022年，星期一5.7.2 笼型转子的相数转子相数方法一2/3第106页，共169页，编辑于2022年，星期一5.7.2 笼型转子的相数转子相数方法二（推荐）3/3第107页，共169页，编辑于2022年，星期一5.7.

25、3 笼型转子的绕组参数笼形转子的等效电路1/4第108页，共169页，编辑于2022年，星期一5.7.3 笼型转子的绕组参数导条电流与端环电流的关系2/4第109页，共169页，编辑于2022年，星期一5.7.3 笼型转子的绕组参数一根导条与两段端环的铜耗3/4第110页，共169页，编辑于2022年，星期一5.7.3 笼型转子的绕组参数每相（一根导条）的等效电阻3/4第111页，共169页，编辑于2022年，星期一5.7.3 笼型转子的绕组参数每相（一根导条）的等效漏电抗4/4类似地，应用漏磁场储能守恒关系，可得第112页，共169页，编辑于2022年，星期一5.8.1 物理表达式5.8.2

26、 参数表达式5.8.3 实用表达式5.8 感应电动机的电磁转矩第113页，共169页，编辑于2022年，星期一5.8.1 电磁转矩的物理表达式推导过程1/3第114页，共169页，编辑于2022年，星期一5.8.1 电磁转矩的物理表达式感应电动机电磁转矩的物理表达式2/3第115页，共169页，编辑于2022年，星期一5.8.1 电磁转矩的物理表达式感应电动机的转矩常数3/3第116页，共169页，编辑于2022年，星期一5.8.2.1 参数表达式的推导5.8.2.2 Tem s曲线5.8.2.3 最大电磁转矩5.8.2.4 起动转矩和起动电流5.8.2 电磁转矩的参数表达式第117页，共16

27、9页，编辑于2022年，星期一5.8.2.1 电磁转矩参数表达式的推导转子电流1/3第118页，共169页，编辑于2022年，星期一5.8.2.1 电磁转矩参数表达式的推导电磁转矩与转子电流的关系2/3第119页，共169页，编辑于2022年，星期一5.8.2.1 电磁转矩参数表达式的推导参数表达式3/3第120页，共169页，编辑于2022年，星期一5.8.2.2 Tem-s曲线曲线形状1/3第121页，共169页，编辑于2022年，星期一5.8.2.2 Tem-s曲线变化规律2/3当转速很低，s 接近于1时，近似有转速接近 ns，s 接近于0时，近似有当转速高于同步转速，s 小于0时，为发

28、电机运行状态，曲线的变化规律与电动状态相似。当s 大于1时，为电磁制动状态，电磁转矩基本与转差率成反比。第122页，共169页，编辑于2022年，星期一5.8.2.2 Tem-s曲线感应电动机的机械特性3/3主要用于拖动相关的问题，如起动、制动、调速等稳定运行区 U1=C1 f1=C2 R 2=C3 n=f(Tem)第123页，共169页，编辑于2022年，星期一5.8.2.3 最大电磁转矩临界转差率及最大电磁转矩表达式1/4第124页，共169页，编辑于2022年，星期一5.8.2.3 最大电磁转矩近似处理2/4通常有 ，并取c 1第125页，共169页，编辑于2022年，星期一5.8.2.

29、3 最大电磁转矩主要特点3/4临界转差率与电压、极对数无关，与转子电阻及电源频率有关；最大转矩与转子电阻无关，而与电压平方成正比，与频率平方成反比，与极对数成正比，与定转子漏阻抗成反比；第126页，共169页，编辑于2022年，星期一5.8.2.3 最大电磁转矩过载能力4/4第127页，共169页，编辑于2022年，星期一5.8.2.4 起动转矩和起动电流起动转矩（s=1时）1/2起动转矩倍数第128页，共169页，编辑于2022年，星期一5.8.2.4 起动转矩和起动电流起动电流（s=1时）2/2起动电流倍数第129页，共169页，编辑于2022年，星期一5.8.3 电磁转矩的实用表达式推导

30、过程1/2第130页，共169页，编辑于2022年，星期一5.8.3 电磁转矩的实用表达式使用方法2/2由铭牌数据或产品目录得到PN、nN 和 kT，算出TN、Tmax 和 sN，代入实用公式得到 sm，在 Tmax 和 sm 都知道后，实用公式便成了电磁转矩与转差率之间的关系，可用于感应电机机械特性相关的估算。也可推出第131页，共169页，编辑于2022年，星期一5.9 感应电动机的工作特性工作特性的含义1/6在给感应电动机加上额定频率的额定电压情况下，电动机的转速（转差率）、电磁转矩、定子电流、功率因数以及效率随输出功率变化的关系，称为感应电动机的工作特性。第132页，共169页，编辑于

31、2022年，星期一5.9 感应电动机的工作特性转速（或转差）特性的物理解释2/6空载时，输出功率为0，此时转子电流很小，转差率几乎为0，转速接近同步转速。随着负载的增大，转子电流增大，转子铜耗与电磁功率也增大，但前者与转子电流平方成正比，而后者近似与转子电流成正比，所以转差率也增大。一般感应电动机sN=0.02-0.05。第133页，共169页，编辑于2022年，星期一5.9 感应电动机的工作特性定子电流特性的物理解释3/6空载时，转子电流几乎为0，定子电流基本上全是激磁电流。随着负载的增大，转速下降，转子电流增大，从而使定子电流也增大。第134页，共169页，编辑于2022年，星期一5.9

32、感应电动机的工作特性转矩特性的物理解释4/6从空载到额定负载之间，电动机的转速变化很小，而空载转矩可认为不变，故转矩特性近似为直线。第135页，共169页，编辑于2022年，星期一5.9 感应电动机的工作特性功率因数特性的物理解释5/6空载运行时，定子电流基本为励磁电流，主要是无功的磁化电流，此时功率因数很低（约为0.1-0.2）。加负载后，随着输出功率增大，定子电流中的有功分量也增大，使功率因数逐渐提高，通常在额定负载附近达到最大值；继续增大负载使转差增长较快，转子频率增大使转子内功率因数角增大，因此功率因数又呈下降趋势。第136页，共169页，编辑于2022年，星期一5.9 感应电动机的工

33、作特性效率特性的物理解释6/6在正常运行范围内，转速和主磁通的变化都较小，机械损耗和铁耗的和称为不变损耗。定、转子铜耗与其电流平方成正比，杂散损耗也受负载的影响，三者之和称为可变损耗。不变损耗与可变损耗相等时效率最大。一般感应电动机的最大效率发生在（0.71.1）PN，额定效率约为74%94%，并随容量增大而增大。第137页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.1 起动5.10.2 制动5.10.3 调速5.10 起动、制动和调速第138页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.1.1 起动的一般要求5.10.1.2 笼型感应电动机起动5.10.1.3 绕线型感应电动机起动5

34、.10.1.4 深槽和双鼠笼感应电动机5.10.1 起动第139页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.1.1 起动的一般要求1/2起动转矩大起动电流小设备简单，操作方便价格便宜便于维护第140页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.1.1 起动的一般要求感应电动机的起动电流2/2第141页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.1.2 笼型感应电动机起动直接起动1/2起动电流大，但起动转矩并不大。对一般笼型电动机有以下关系第142页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.1.2 笼型感应电动机起动降压起动2/2起动方法相电压起动电流线电流起动转矩直接起动U

35、1NIstNILTst自耦变压U1N/kIstN /kIL/k2Tst /k2Y/DU1N/30.5IstN /30.5IL/3Tst /3第143页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.1.3 绕线型感应电动机起动转子回路串电阻起动转子回路串入适当的电阻，不仅可使起动电流减小，而且由于转子内功率因数提高使电流有功分量增大，起动转矩也可增大。当串入电阻后转子回路总电阻为下值时可使起动转矩达到最大转矩。第144页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.1.4 深槽和双鼠笼感应电动机集肤效应1/4槽底部分股线所交链的漏磁通比槽口部分要多，所以槽底部分股线的漏抗比槽口部分大，使槽口

36、的电流密度比槽底的大，又称“挤流效应”或“趋肤效应”。第145页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.1.4 深槽和双鼠笼感应电动机集肤效应的影响因素2/4集肤效应的强弱与磁场交变频率和槽形尺寸有关频率越高、槽形越深，集肤效应越明显。当集肤效应达到一定程度，使电流集中在导条上部，相当于导条的有效截面积减小，相应增大有效电阻。应用时变电磁场理论可证明对高度h超过1.5cm的铜导条，在频率为50Hz时，由集肤效应引起的导条电阻增大系数为h（cm）。第146页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.1.4 深槽和双鼠笼感应电动机深槽感应电动机3/4为了利用集肤效应，转子槽形深而窄，

37、槽深与槽宽之比约为1012。起动时，转子频率较高，集肤效应使转子有效电阻增大，既限制了起动电流，又提高了起动转矩。正常运行时，转子频率很低，集肤效应基本消失，此时电动机的工作特性接近于一般的笼型转子电机。第147页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.1.4 深槽和双鼠笼感应电动机双鼠笼感应电动机4/4上笼（起动笼）导条截面小，用黄铜或铝、青铜等电阻率较高的材料，电阻大；下笼（工作笼）导条截面大，用电阻率较低的紫铜制成，电阻较小。上、下笼可以相互独立，也可具有公共端环。起动时电流主要在上笼，可产生较大的起动转矩；正常运行时电流主要在下笼。第148页，共169页，编辑于2022年，星期

38、一5.10.2.1 能耗制动 5.10.2.2 反接制动 5.10.2.3 回馈制动5.10.2 制动第149页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.2.1 能耗制动 将正在运行的感应电动机的定子绕组从电网断开，接到一个直流电源上，由直流电流在气隙中建立一个静止磁场。从正在旋转的转子来看，该磁场是向反方向旋转的，因此由它感应于转子中的电流所产生的电磁转矩方向应为反方向，阻碍转子旋转。此时转子动能消耗在转子铜耗和铁耗中，故称能耗制动。第150页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.2.2 反接制动速度反向的反接制动（正接反转）1/2第151页，共169页，编辑于2022年，星

39、期一5.10.2.2 反接制动转矩反向的反接制动（反接正转）2/2第152页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.2.2 回馈制动第153页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.3.1 变极调速5.10.3.2 变频调速5.10.3.3 变转差率调速5.10.3 调速第154页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.3.1 变极调速改变定子极对数的方法1/2在定子上布置两套极对数不同的独立绕组；用同一套定子绕组，通过改变它的联结方法，得到不同的极对数；在定子上布置两套极对数不同的独立绕组，而每套绕组本身又可通过改变联结方法得到不同的极对数。第155页，共169页，编

40、辑于2022年，星期一5.10.3.1 变极调速变极调速的特点2/2只能有级调速一般只用在笼型感应电动机中调速效率高电流反向变极法只能倍极比调速，基本已淘汰；新的单绕组变极理论可以非倍极比调速，甚至可作到单绕组三速、四速电机第156页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.3.2 变频调速基本要求1/7在基频以下时，尽量保持磁通不变；在基频以上时，应当保持电压不变。第157页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.3.2 变频调速基频以下恒电压/频率比变频调速机械特性2/7第158页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.3.2 变频调速基频以下恒电压/频率比变频调速特

41、点3/7最大转矩处的转速降落基本是常数；最大转矩随频率下降略有下降，当频率较低时下降得比较明显，需要进行低频补偿；可无级调速，调速精度较高，调速范围宽，调速效率高。第159页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.3.2 变频调速基频以下恒电动势/频率比变频调速机械特性4/7第160页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.3.2 变频调速基频以下恒电动势/频率比变频调速特点5/7最大转矩处的转速降落保持为常数；最大转矩不随频率变化；可无级调速，调速精度高，调速范围宽，调速效率高。第161页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.3.2 变频调速基频以上恒电压变频调速机

42、械特性6/7第162页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.3.2 变频调速基频以上恒电压变频调速特点7/7最大转矩处的转速降落基本为常数；最大转矩基本与频率的平方成反比；出现最大转矩时的转差率基本与频率成反比；通常频率不会上调太多。第163页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.3.3 变转差率调速改变定子电压调速的机械特性1/5第164页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.3.3 变转差率调速改变定子电压调速的特点2/5最大转矩基本与电压平方成正比；出现最大转矩时的转差率保持不变；对恒转矩负载来说，调速范围较小；对泵类负载可增大调速范围，但有可能出现过电流的

43、问题。第165页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.3.3 变转差率调速改变转子电阻调速的机械特性3/5第166页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.3.3 变转差率调速改变转子电阻调速的特点4/5只适用于绕线型转子；最大转矩基本保持不变；出现最大转矩时的转差率基本与转子电阻成正比；负载轻时调速范围很小；转子回路电流很大，调速平滑性不好；调速时效率很低，转差功率全消耗在转子回路中。第167页，共169页，编辑于2022年，星期一5.10.3.3 变转差率调速串级调速的特点5/5调速原理类似于转子回路串电阻调速；只适用于绕线型转子；将转差功率回馈给电网，调速效率较高；变流

44、装置带来功率因数、谐波等问题。第168页，共169页，编辑于2022年，星期一一一台台三三相相感感应应电电动动机机，已已知知PN28kW，fN50Hz，U1N380V，nN950r/min，cosN0.88（滞滞后后），Ist/I1N=6，Tst/TN=2.1，kT2.4，定定子子绕绕组组D接接法法，在在额额定定运运行行时时pcu11400W、pFe800W、p1000W、p186W，带恒转矩负载。带恒转矩负载。试试求求：（1）额额定定运运行行时时的的s、f2、pcu2、Pe、Te、P1、和和I1；（2）采采用用Y/D起起动动法法时时的的起起动动电电流流和和起起动动转转矩矩；（3）其其他他条条件件不不变变、电电网网电电压压下下降降到到0.8 UN时时的的最最大大转矩为多少？此时电动机能否稳定运行？转矩为多少？此时电动机能否稳定运行？第169页，共169页，编辑于2022年，星期一