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1、异步电机异步电机Induction Machines电机学电机学 第第3篇篇2011电气工程及其自动化电气工程及其自动化电气工程及其自动化电气工程及其自动化异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery2电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室1.异步电机的结构与运行状态异步电机的结构与运行状态2.三相异步电动机的磁动势和磁场（三相异步电动机的磁动势和磁场（难点难点）3.三相异步电动机的电压方程和等效电路（三相异步电动机的电压方程和等效电路（重点重点）4.异步电动机的功率方程和转矩方程（异步电动机的功率
2、方程和转矩方程（重点重点）5.笼型转子的极数和相数笼型转子的极数和相数6.异步电动机参数的测定异步电动机参数的测定7.异步电动机的转矩异步电动机的转矩-转差率曲线（转差率曲线（重点重点）8.异步电动机的工作特性异步电动机的工作特性9.异步电动机的起动、调速异步电动机的起动、调速本篇内容本篇内容异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery3电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室起起动动调调速速本篇分析思路本篇分析思路基基本本结结构构电电磁磁关关系系频频率率归归算算基基本本方方程程等等效效电电路路工工作
3、作特特性性功功率率转转矩矩绕绕组组归归算算异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery4电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室第第7 7章章 异步电机概览异步电机概览第第3篇篇 异步电机异步电机第第8 8章章 三相异步电动机的运行原理三相异步电动机的运行原理第第9 9章章 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery5电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室l
4、异步电机的作用与结构异步电机的作用与结构l异步电机的运行状态（异步电机的运行状态（重点重点）l异步电机的额定值异步电机的额定值第第7章章 异步电机概览异步电机概览异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery6电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室7.1 异步电机的用途异步电机的用途1.1.电动机电动机 结构简单、价格低廉、结构简单、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、易运行可靠、坚固耐用、易于控制。于控制。 功率因数较差功率因数较差( (必须从必须从电网吸收感性无功功率电网吸收感性无功功率) )、空载电流
5、大、起动和调速空载电流大、起动和调速性能不够理想。性能不够理想。2 2、发电机、发电机异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery7电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室1 1、按相数分：单相、三相按相数分：单相、三相2 2、按转子结构分：鼠笼式、绕线式、按转子结构分：鼠笼式、绕线式3 3、按机壳的保护方式分：防护式、封闭式、按机壳的保护方式分：防护式、封闭式、 防爆式防爆式7.2 异步电机的分类异步电机的分类异步电机异步电机 Induction MachinesElectric Machinery
6、Electric Machinery8电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室一、定子部分1 1、定子铁心：由导磁性能很好的硅钢片叠成、定子铁心：由导磁性能很好的硅钢片叠成导磁部分。导磁部分。2 2、定子绕组：放在定子铁心内圆槽内、定子绕组：放在定子铁心内圆槽内导电部分。导电部分。3 3、机座：固定定子铁心及端盖，具有较强的机械强度和刚度。、机座：固定定子铁心及端盖，具有较强的机械强度和刚度。二、转子部分1 1、转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。、转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。2 2、转子绕组：、转子绕组： 1 1）鼠笼式转子：转子铁心的每个槽内插入一根）鼠笼式
7、转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸导条，形成一个多相对称短路绕组。裸导条，形成一个多相对称短路绕组。2 2）绕线式转子：转子绕）绕线式转子：转子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。 异步电动机的气隙是均匀的。异步电动机的气隙是均匀的。三、气隙7.2 异步电机的基本结构异步电机的基本结构异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery9电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryE
8、lectric Machinery10电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室按转子结构分按转子结构分：绕线型异步电动机绕线型异步电动机鼠笼型异步电动机鼠笼型异步电动机异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery11电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室下面是它主要部件的拆分图。下面是它主要部件的拆分图。 右图是一台三相鼠笼型异步电右图是一台三相鼠笼型异步电动机的外形图。动机的外形图。异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectri
9、c Machinery12电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室鼠笼型转子鼠笼型转子铁心和绕组铁心和绕组结构示意图结构示意图三相绕线型三相绕线型转子结构图转子结构图返回异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery13电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室返回异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery14电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室例例: :7.3 异步电动机的铭牌和额定值异步电动
10、机的铭牌和额定值异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery15电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室7.3 异步电动机的铭牌和额定值异步电动机的铭牌和额定值异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery16电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室感应电机的型号感应电机的型号Y132S1-2三相异步电动机三相异步电动机机座中心高机座中心高机座号长短代号机座号长短代号铁心长短代号铁心长短代号极数极数异步电机异步
11、电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery17电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室额定功率额定功率PN（W，kW）定子额定电压定子额定电压U1N（V，kV）定子额定电流定子额定电流I1N（A，kA）额定频率额定频率fN（Hz）额定转速额定转速nN（r/min)额定功率因数额定功率因数cosN额定效率额定效率N异步电机的额定值异步电机的额定值异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery18电机学教案，2010 南昌大学信息工程学
12、院电机教研室额定值关系有：额定值关系有：额定运行状态时加在额定运行状态时加在定子绕组上的线电压定子绕组上的线电压. .额定条件下转轴上额定条件下转轴上输出的机械功率。输出的机械功率。在额定运行状态下流在额定运行状态下流入定子绕组的线电流入定子绕组的线电流.额定运行时电额定运行时电动机的转速动机的转速.二、额定值二、额定值异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery19电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室 对中、小容量的低压异步电动机，通常定对中、小容量的低压异步电动机，通常定子三相绕组的六个出线头
13、都引出，这样可根据子三相绕组的六个出线头都引出，这样可根据需要灵活地接成需要灵活地接成“Y Y”形或形或“D D”形。形。U1 V1 W1U1 V1 W1W2 U 2 V2W2 U2 V2D联结联结Y联结联结返回异步电机的接线异步电机的接线异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery20电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室8.1 异步电动机的定子绕组及其电动势异步电动机的定子绕组及其电动势8.2 异步电动机绕组的磁动势异步电动机绕组的磁动势8.3 异步电动机的工作原理异步电动机的工作原理8.4 异
14、步电动机转子堵转时的电磁关系异步电动机转子堵转时的电磁关系8.5 异步电动机转子旋转时的电磁关系异步电动机转子旋转时的电磁关系第第8章章 三相异步电动机的三相异步电动机的 运行原理运行原理返回交流电机理论交流电机理论的共同问题的共同问题电气工程及其自动化电气工程及其自动化 电机学电机学 2011异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery22电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室主要内容主要内容l交流绕组的构成原则和分类交流绕组的构成原则和分类l三相双层绕组（三相双层绕组（难点难点）l气隙磁场正旋分
15、布时交流绕组的感应电动势（气隙磁场正旋分布时交流绕组的感应电动势（重点重点）l感应电动势中的高次谐波感应电动势中的高次谐波l通有正旋电流时单相绕组的磁动势（通有正旋电流时单相绕组的磁动势（难点难点）l通有对称三相电流时三相绕组的磁动势（通有对称三相电流时三相绕组的磁动势（重点重点）异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery23电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室分析思路分析思路三三相相交交流流绕绕组组感感应应电电动动势势脉脉振振磁磁动动势势旋旋转转磁磁动动势势异步电机异步电机 Induction
16、 MachinesElectric MachineryElectric Machinery24电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室8.1.1 交流绕组的基础知识交流绕组的基础知识1.交流绕组的构成原则交流绕组的构成原则2.交流绕组的分类交流绕组的分类3.三相交流绕组模型三相交流绕组模型4.三相交流绕组的线圈三相交流绕组的线圈5.三相交流绕组构成三相交流绕组构成6.三相交流绕组的术语三相交流绕组的术语7.三相双层叠绕组三相双层叠绕组基基本本概概念念异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery25电机
17、学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室交流绕组的构成原则交流绕组的构成原则1.电动势和磁动势的势波形要尽量接近电动势和磁动势的势波形要尽量接近正弦波正弦波，谐波，谐波含量要尽量小。含量要尽量小。2.三相绕组的电动势、磁动势要三相绕组的电动势、磁动势要对称对称，电阻、电抗要，电阻、电抗要平衡。平衡。3.绕组绕组利用率利用率要高。在绕组用铜量一定时，要获得较要高。在绕组用铜量一定时，要获得较大的基波电动势和磁动势；在电动势、磁动势要求大的基波电动势和磁动势；在电动势、磁动势要求一定时，用铜量要节省，铜耗要小。一定时，用铜量要节省，铜耗要小。4.绝缘可靠，机械强度高，散热条件好，制造方便。
18、绝缘可靠，机械强度高，散热条件好，制造方便。异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery26电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室交流绕组的分类交流绕组的分类l按绕法分类按绕法分类叠绕组叠绕组、波绕组、波绕组l按槽内层数分类按槽内层数分类单层绕组、单层绕组、双层绕组双层绕组l按相数分类按相数分类单相绕组、单相绕组、三相绕组三相绕组、多相绕组、多相绕组l按每极每相槽数分类按每极每相槽数分类整数槽绕组整数槽绕组、分数槽绕组、分数槽绕组异步电机异步电机 Induction MachinesElectric
19、 MachineryElectric Machinery27电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室三相交流绕组模型三相交流绕组模型A相轴相轴CABZYXB相轴相轴C相轴相轴ABC异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery28电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery29电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室三相交流绕组的线圈三相交流绕组的线圈节距节距
20、y1=：整距线圈：整距线圈节距节距y1：长距线圈：长距线圈叠绕组线圈叠绕组线圈波绕组线圈波绕组线圈y1y1异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery30电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室叠绕组线圈叠绕组线圈多匝线圈多匝线圈单匝线圈单匝线圈散散嵌嵌线线圈圈成成型型线线圈圈异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery31电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室三相交流绕组构成三相交流绕组构成1个线圈个线圈
21、(Nc匝匝)1个线圈组个线圈组(q个线圈个线圈)1相绕组相绕组(2p个线圈组个线圈组)单匝线圈单匝线圈(2根导体根导体)1根导体根导体AXNc=4q=32p=21相绕组总匝数相绕组总匝数2pqNc极相组极相组异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery32电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室三相交流绕组的术语三相交流绕组的术语l相数：相数：m=3l槽数：槽数：Q=36l极数：极数：2p=4l极距：极距：=Q/2p=9（槽）（槽）l每极每相槽数：每极每相槽数：q=Q/2mp=/m=3（槽）（槽）l机
22、械角度：实际几何角度机械角度：实际几何角度l电角度：电角度：电角度电角度=p机械角度机械角度l槽距机械角度：槽距机械角度：0=360/Q=10l槽距电角度：槽距电角度：=p360/Q=20异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery33电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室三相交流绕组的术语三相交流绕组的术语(2)l相带：相带：每极下每相每极下每相所占的区域。（所占的区域。（180/3=60）将将360度圆周分成六等分，每等分占度圆周分成六等分，每等分占60度，称为度，称为60度相带度相带。这种分法
23、可以保证三相感应电动势对称，。这种分法可以保证三相感应电动势对称，且合成电动势较大，是常用的方法。且合成电动势较大，是常用的方法。也可以将也可以将360度圆周分成三等分，每等分占度圆周分成三等分，每等分占120度，度，称为称为120度相带度相带，但这种分法获得的电动势较小，但这种分法获得的电动势较小，不常用。不常用。l槽电动势星形图：把电枢上各槽内导体感应电动势槽电动势星形图：把电枢上各槽内导体感应电动势用矢量表示，所构成的星状图。用矢量表示，所构成的星状图。异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery34电机学
24、教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室槽电动势星形图与绕组相带槽电动势星形图与绕组相带60相带绕组相带绕组异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery35电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室槽电动势星形图与绕组相带槽电动势星形图与绕组相带60相带绕组相带绕组120相带绕组相带绕组异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery36电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室三相双层叠绕组三相双层叠绕组l已
25、知：已知：相数：相数：m=3槽数：槽数：Q=36极数：极数：2p=4极距：极距：=9节距：节距：y1=8每极每相槽数：每极每相槽数：q=3槽距电角度：槽距电角度：=20l求：求：画出三相双层叠绕组展开图画出三相双层叠绕组展开图异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery37电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室l画出电枢铁心画出电枢铁心与与36个定子槽个定子槽（可选）。（可选）。l画出槽电动势画出槽电动势星形图，按星形图，按60度相带度相带分相分相。三相双层叠绕组三相双层叠绕组异步电机异步电机 In
26、duction MachinesElectric MachineryElectric Machinery38电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室三相双层叠绕组三相双层叠绕组异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery39电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室XAA并联支路数并联支路数a(不同于直流机的不同于直流机的a=)123101112192021282930101112123282930192021AXXa=1电压高电流小电压高电流小a=2a=4电压低电流大电压低电流大每条并联支
27、路总匝数每条并联支路总匝数N2pqNc /a101112123282930192021异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery40电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室三相双层叠绕组三相双层叠绕组(y1=7,a=2)异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery41电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室三相双层叠绕组三相双层叠绕组(3相全图相全图)异步电机异步电机 Induction MachinesE
28、lectric MachineryElectric Machinery42电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室1.正弦分布正弦分布的气隙磁场的气隙磁场2.一根导体的感应电动势一根导体的感应电动势3.单匝整距线圈的感应电动势单匝整距线圈的感应电动势4.一个一个整距线圈整距线圈的感应电动势（的感应电动势（Nc匝）匝）5.一个一个短距线圈短距线圈的感应电动势（的感应电动势（y1）6.一个短距一个短距线圈组线圈组的感应电动势（的感应电动势（q个线圈）个线圈）7.一相绕组一相绕组的感应电动势（的感应电动势（2p个线圈组）个线圈组）8.三相绕组三相绕组的感应电动势的感应电动势8.1.2 气
29、隙磁场正弦分布时交气隙磁场正弦分布时交 流绕组的感应电动势流绕组的感应电动势重点，记忆重点，记忆异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery43电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室分析思路分析思路单单根根导导体体电电动动势势单单匝匝线线圈圈电电动动势势一一个个线线圈圈电电动动势势线线圈圈组组电电动动势势相相绕绕组组电电动动势势异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery44电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电
30、机教研室两极同步两极同步发电机模型发电机模型正弦分布的气隙磁场正弦分布的气隙磁场异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery45电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室Ot360180e1一根导体的感应电动势一根导体的感应电动势异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery46电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室Ot360180e1同步转速同步转速 synchronous speed极对数极对数123同步转
31、速同步转速300015001000f=50Hz异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery47电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室Ot360180e1一根导体电动势的有效值一根导体电动势的有效值bO2B1Bav异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery48电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室E”1整距整距线圈的感应电动势线圈的感应电动势y1=E”1E1E1-E”1Ec1NS一个整距线圈如果有一个整距
32、线圈如果有Nc匝：匝：异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery49电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室E”1短距短距线圈的感应电动势线圈的感应电动势y1E”1E1E1NS一个一个短距短距线圈如果有线圈如果有Nc匝：匝：-E”1Ec1基波节距因数基波节距因数pitch factor异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery50电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室线圈组线圈组的感应电动势的感应电动势
33、集中线圈集中线圈q个线圈个线圈分布线圈分布线圈q个线圈个线圈异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery51电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室线圈组的感应电动势线圈组的感应电动势基波分布因数基波分布因数distribution factor基波绕组因数基波绕组因数winding factor异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery52电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室一相绕组的感应电动势一相绕
34、组的感应电动势一个线圈组有一个线圈组有qNC匝：匝：一相绕组每支路有一相绕组每支路有N匝：匝：l双层绕组：双层绕组：N=2pqNC /al单层绕组：单层绕组：N=pqNC /a异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery53电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室三相绕组的感应电动势三相绕组的感应电动势三角形联结：三角形联结：星形联结：星形联结：异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery54电机学教案，2010 南昌大
35、学信息工程学院电机教研室与变压器的对比与变压器的对比变压器相电动势：变压器相电动势：交流电机相电动势：交流电机相电动势：符号符号含义含义符号符号含义含义变压器变压器N1一相绕组的一相绕组的实际实际匝数匝数m主磁通主磁通幅值幅值交流电机交流电机NkN1一相绕组的一相绕组的等效等效匝数匝数1每极每极磁通量磁通量感应电动势中感应电动势中的高次谐波的高次谐波*电气工程及其自动化电气工程及其自动化电机学（补充）电机学（补充）2011异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery56电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电
36、机教研室1.高次谐波电动势的高次谐波电动势的计算计算2.高次谐波电动势的高次谐波电动势的危害危害3.高次谐波电动势的高次谐波电动势的抑制抑制8.1.3 感应电动势中的高次谐波感应电动势中的高次谐波* *异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery57电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室高次谐波电动势的计算高次谐波电动势的计算bOb1bb3b5异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery58电机学教案，2010 南昌大
37、学信息工程学院电机教研室高次谐波电动势的计算高次谐波电动势的计算相电动势：相电动势：线电动势：线电动势：连接：连接：连接：连接：abcEa3Eb3Ec3I3交流发电机一般采用交流发电机一般采用异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery59电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室高次谐波电动势的危害高次谐波电动势的危害l使发电机的电动势使发电机的电动势波形变坏波形变坏，影响供电质量；，影响供电质量；l使发电机使发电机附加损耗增加附加损耗增加，效率降低，温升增高；，效率降低，温升增高；l使感应电动机产生
38、有害的使感应电动机产生有害的附加转矩附加转矩和损耗；和损耗；l对附近的通讯线路产生对附近的通讯线路产生电磁干扰电磁干扰；l可能引起输电线路的可能引起输电线路的过电压过电压。异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery60电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室高次谐波电动势的抑制高次谐波电动势的抑制l改善发电机改善发电机设计方案设计方案，使磁极磁场沿，使磁极磁场沿电枢表面尽量呈正弦波规律分布；电枢表面尽量呈正弦波规律分布；l发电机三相绕组采用发电机三相绕组采用连接连接；l采用采用短距绕组短距绕组；l采
39、用采用分布绕组分布绕组。异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery61电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室短距绕组削弱高次谐波短距绕组削弱高次谐波y1=y1=4/55次谐波电动势最大次谐波电动势最大5次谐波电动势为零次谐波电动势为零异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery62电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室短距绕组削弱高次谐波短距绕组削弱高次谐波为了同时兼顾削弱为了同时兼顾削弱5次和次和7次
40、谐波电动势，一般取：次谐波电动势，一般取：y15/6异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery63电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室短距绕组削弱高次谐波短距绕组削弱高次谐波kyy1/18/95/64/5110.9850.9660.951510.6430.25907-1-0.3420.2590.588异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery64电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室分布绕组削弱高次
41、谐波分布绕组削弱高次谐波kqq1234110.9660.960.958510.2590.2170.20571-0.259-0.177-0.158异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery65电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室1.前期知识回顾前期知识回顾2.本节分析的前提条件本节分析的前提条件3.一个整距线圈的磁动势（一个整距线圈的磁动势（Nc匝）匝）4.一个整距线圈组的磁动势（一个整距线圈组的磁动势（q个线圈）个线圈）5.一个短距线圈组的磁动势（一个短距线圈组的磁动势（y1 0异步电机异步电机
42、 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery147电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室转子磁动势与气隙磁场转子磁动势与气隙磁场转子磁动势转子磁动势F2气隙磁场气隙磁场BmX2= 0转子磁动势转子磁动势F2气隙磁场气隙磁场BmX2 0异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery148电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室定子方：定子方：f1转子方：转子方：f2ns三相感应电动机三相感应电动机的内部电磁关系的内部电磁关系异
43、步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery149电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室三相感应电动机三相感应电动机的磁动势平衡方程式的磁动势平衡方程式异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery150电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室磁动势平衡方程式磁动势平衡方程式的电流表达式的电流表达式转子反应转子反应异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElec
44、tric Machinery151电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室异步电动机的时异步电动机的时-空矢量图空矢量图异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery152电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室l三相异步电动机的电压方程三相异步电动机的电压方程l三相异步电动机的等效电路三相异步电动机的等效电路频率归算频率归算、绕组归算、绕组归算精确等效电路、相量图、近似等效电路、简化精确等效电路、相量图、近似等效电路、简化等效电路等效电路三相异步电动机的基本方程三相异步电动机的基本方程和等
45、效电路和等效电路补充补充异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery153电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室三相异步电动机的电压方程三相异步电动机的电压方程异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery154电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室转子方物理量分析转子方物理量分析转子静止时：转子静止时：n=0，s=1，f2=f1E2=4.44f1N2kw2m，X2=2f1L2转子旋转时：转子旋转时：n0，
46、sU1U1R”2R2R2R2TmaxR2R”2TmaxU12smR2重点重点0Tes1异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery192电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室异步电动机的起动转矩异步电动机的起动转矩绕线型转子绕线型转子异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery193电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室电磁转矩的几种计算公式电磁转矩的几种计算公式简化简化定义定义基本基本参数参数异步电机异
47、步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery194电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室不稳定不稳定运行区运行区稳定运行区稳定运行区9.2.2 异步电动机的机械特性异步电动机的机械特性根据：根据：nns（1-s）Tef（s） nf（Te）TenOnsTeTL稳定运行条件：稳定运行条件：感应电动机的稳定运行区感应电动机的稳定运行区域：从同步点到最大电磁域：从同步点到最大电磁转矩一段。转矩一段。异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machin
48、ery195电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室机械特性机械特性异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery196电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室9.2.3 异步电动机的工作特性异步电动机的工作特性前提条件前提条件U1U1N，f1fN 工作特性工作特性转速特性：转速特性：nf(P2)定子电流特性：定子电流特性：I1f(P2)功率因数特性：功率因数特性：cos1f(P2)电磁转矩特性：电磁转矩特性：Tef(P2)效率特性：效率特性：f(P2)P2Onf(P2)I1f(P2)I10
49、cos1f(P2)Tef(P2)T0f(P2)异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery197电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室异步电动机工作特性的求取异步电动机工作特性的求取1.直接负载法直接负载法：利于负载实验，计算工：利于负载实验，计算工作特性，适用于中小容量的感应电动作特性，适用于中小容量的感应电动机；机；2.参数计算法参数计算法：在电动机参数已知的情：在电动机参数已知的情况下，利用等效电路，通过迭代方法，况下，利用等效电路，通过迭代方法，计算工作特性和运行数据。计算工作特性和运行数据
50、。异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery198电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室异步电动机的主要性能指标异步电动机的主要性能指标l额定效率额定效率N（75%95%）l额定功率因数额定功率因数cosN（0.750.92）l最大转矩倍数最大转矩倍数kT（1.63.0）l起动转矩倍数起动转矩倍数kst（1.63.0）l起动电流倍数起动电流倍数i*st（5.07.0）异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery199
51、电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室分析题分析题一台异步电动机，过载能力一台异步电动机，过载能力kT=1.6。当电网电压下降。当电网电压下降15时，问异时，问异步电机能否正常运行？步电机能否正常运行？U1 15U185UNT2TeU12TmaxkTTN可正常运行可正常运行异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery200电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室l空载试验空载试验T20，nns，s0l堵转试验堵转试验T2很大，很大，n=0，s=19.3 异步电动机参数的测定异步电动机参数
52、的测定目的：目的：确定等确定等效电路效电路中的各中的各个参数个参数异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery201电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室l试验目的试验目的确定激磁参数确定激磁参数Rm、Xm，铁耗，铁耗pFe、机械损耗机械损耗p。l试验方法试验方法ffN转轴上不带任何机械负载，转轴上不带任何机械负载，nnsU1=（1.11.2）UN0.3UN9.3.1 空载试验空载试验异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Mach
53、inery202电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室空载试验空载试验1.测量测量R12.逐点测量逐点测量U1、I10、P103.分离：分离：pFe、p+p+p 注：注：异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery203电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室空载试验原理空载试验原理通过堵转试验求得通过堵转试验求得异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery204电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电
54、机教研室l试验目的试验目的确定转子电阻确定转子电阻R2 ，定转子漏电抗，定转子漏电抗X1、 X2。l试验方法试验方法转子固定不动转子固定不动I1k=(2.53.5）IN0.3IN注意：电流超过额定值注意：电流超过额定值时，通电时间要短，避时，通电时间要短，避免绕组过热被烧坏。免绕组过热被烧坏。9.3.2 短路试验（堵转试验）短路试验（堵转试验）异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery205电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室逐点测量：逐点测量：U1、I1k、P1k堵转试验原理堵转试验原理s1，
55、对应的等效电路为：，对应的等效电路为：异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery206电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室 对大型感应电动机，对大型感应电动机，Zm很大，忽略很大，忽略Im，认为激磁支路开路，这时：认为激磁支路开路，这时：堵转试验原理堵转试验原理异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery207电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室堵转试验原理堵转试验原理对中小型感应电动机：对中小型感
56、应电动机：忽略忽略Rm异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery208电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室堵转试验原理堵转试验原理转子方参数均转子方参数均为归算后的值为归算后的值异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery209电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室注意：感应电动机的注意：感应电动机的漏抗与运行状态有关漏抗与运行状态有关RkXkZkOU1异步电机异步电机 Induction Machi
57、nesElectric MachineryElectric Machinery210电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室注意：感应电动机的注意：感应电动机的漏抗与运行状态有关漏抗与运行状态有关运行状态运行状态额定运行额定运行起动状态起动状态最大转矩最大转矩漏磁路特征漏磁路特征近似不饱和近似不饱和饱和饱和较饱和较饱和电压、电流电压、电流特征特征U*11I*11U*11I*157U*11I*123定转子定转子漏抗特征漏抗特征大大小小较小较小异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery211电机学教案，
58、2010 南昌大学信息工程学院电机教研室1.感应电动机的起动感应电动机的起动2.感应电动机的调速感应电动机的调速3.感应电动机的制动感应电动机的制动(略略)9.4 三相异步电动机的三相异步电动机的 起动、调速与制动起动、调速与制动异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery212电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室l起动方法起动方法直接起动直接起动电枢回路串电阻器起动电枢回路串电阻器起动降压起动降压起动l调速方法调速方法改变电枢电压调速改变电枢电压调速改变电枢电阻调速改变电枢电阻调速改变励磁电阻调
59、速改变励磁电阻调速l制动方法制动方法能耗制动、反接制动、回馈制动能耗制动、反接制动、回馈制动复习：直流电动机的复习：直流电动机的起动、调速、制动起动、调速、制动异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery213电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室l笼型感应电动机的起动笼型感应电动机的起动直接起动直接起动Y-D起动起动自耦变压器起动自耦变压器起动l绕线型感应电动机的起动绕线型感应电动机的起动转子回路串电阻器起动转子回路串电阻器起动l改善起动性能的其它方法改善起动性能的其它方法9.4.1 异步电动机的
60、起动方法异步电动机的起动方法异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery214电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室l起动转矩倍数起动转矩倍数要大要大kstTst /TN l起动电流倍数起动电流倍数要小要小i*stIst /I1N 异步电动机起动的基本要求异步电动机起动的基本要求异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery215电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室l起动电流倍数起动电流倍数很大很大（57
61、倍）倍）l起动转矩倍数起动转矩倍数不大不大（12倍）倍）异步电动机起动时的特点异步电动机起动时的特点异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery216电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室l操作操作：直接合闸：直接合闸l优点优点：操作简单，不需附加起：操作简单，不需附加起动设备。动设备。l缺点缺点：起动电流倍数大，对电：起动电流倍数大，对电机和电网的冲击大。机和电网的冲击大。笼型异步电动机的直接起动笼型异步电动机的直接起动异步电机异步电机 Induction MachinesElectric Mac
62、hineryElectric Machinery217电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室l操作操作：三角形连接的定子绕组，：三角形连接的定子绕组，在起动时改接为星形。在起动时改接为星形。l优点优点：操作、设备简单，可有效：操作、设备简单，可有效降低起动电流倍数。降低起动电流倍数。l缺点缺点：起动转矩倍数同时减小，：起动转矩倍数同时减小，只适合轻载起动。只适合轻载起动。笼型异步电动机笼型异步电动机Y-降压起动降压起动异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery218电机学教案，2010 南昌大学信
63、息工程学院电机教研室CBA笼型异步电动机笼型异步电动机Y-降压起动降压起动ABCQ1Q2Y异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery219电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室l操作操作：感应电动机的定子绕组，在起：感应电动机的定子绕组，在起动时通过自耦变压器与电源相连。动时通过自耦变压器与电源相连。l优点优点：降压灵活，不受绕组连接方式：降压灵活，不受绕组连接方式的限制。的限制。l缺点缺点：需专用自耦变压器，设备复杂、：需专用自耦变压器，设备复杂、价格高。价格高。笼型异步电动机笼型异步电动机的自
64、耦变压器降压起动的自耦变压器降压起动异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery220电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室CBAQ1ABC笼型异步电动机笼型异步电动机的自耦变压器降压起动的自耦变压器降压起动异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery221电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室绕线型异步电动机绕线型异步电动机转子回路串电阻起动转子回路串电阻起动CBARst异步电机异步电机 Inducti
65、on MachinesElectric MachineryElectric Machinery222电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室绕线型异步电动机绕线型异步电动机转子回路串电阻起动转子回路串电阻起动优点：优点：R2 I2 Ist R2 cos2 Tst 缺点：缺点：绕线型转子结构复杂、价格高。绕线型转子结构复杂、价格高。0Tes1TL异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery223电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室绕线型异步电动机转子绕线型异步电动机转子回路串频敏变阻器起
66、动回路串频敏变阻器起动用途：用途：绕线型异步电动机起动绕线型异步电动机起动特点：特点：电阻大小随频率自动改电阻大小随频率自动改变变无触点无触点变阻器变阻器异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery224电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室笼型异步电动机笼型异步电动机改善起动性能的其它方法改善起动性能的其它方法原理原理：利用集肤效应，增加转子电阻、减利用集肤效应，增加转子电阻、减小转子漏抗，得到类似于绕线型电机的起动小转子漏抗，得到类似于绕线型电机的起动性能。性能。等效等效方法方法：深槽电机深槽电
67、机双笼电机双笼电机起动笼起动笼R大大工作笼工作笼R小小异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery225电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室深槽异步电动机深槽异步电动机等效等效异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery226电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室双笼异步电动机双笼异步电动机（下笼）（下笼）（上笼）（上笼）异步电机异步电机 Induction MachinesElectric Machi
68、neryElectric Machinery227电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室l调速方法调速方法l变极调速变极调速l变频调速变频调速l变转差调速变转差调速9.4.2 异步电动机的调速异步电动机的调速异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery228电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室感应电动机：感应电动机：异步电动机的调速方法异步电动机的调速方法变极变极调速调速变频变频调速调速变转差变转差调速调速对比直流电动机：对比直流电动机：异步电机异步电机 Induction Mach
69、inesElectric MachineryElectric Machinery229电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室+A1X1X2A2异步电动机的变极调速异步电动机的变极调速NNSS4极极A1X1A2X2AX异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery230电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室异步电动机的变极调速异步电动机的变极调速+A1X1X2A2NS2极极双速电机每相有两套绕组，改变其中一套绕组的接线，就可双速电机每相有两套绕组，改变其中一套绕组的接线，就可以改变定子磁场
70、的极对数。笼型转子极对数自动随之变化。以改变定子磁场的极对数。笼型转子极对数自动随之变化。适用范围适用范围AA1X1A2X2X异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery231电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室感应电动机的变频调速感应电动机的变频调速恒转矩调速恒转矩调速基本要求基本要求：mC，保持磁路的饱和程度近似不变。，保持磁路的饱和程度近似不变。恒压频比恒压频比异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery232
71、电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室感应电动机的变频调速感应电动机的变频调速恒功率调速恒功率调速恒功率调速恒功率调速恒转矩调速恒转矩调速变变频频变变压压调调速速异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery233电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室变变频频器器DC直流环节直流环节变频器的基本构成变频器的基本构成控制控制电路电路整流器整流器AC50Hz逆变器逆变器ACf电动机电动机常用的变频器：常用的变频器：PWM变频器。变频器。PWM：Pluse Width Modulation脉（
72、冲）宽（度）调制脉（冲）宽（度）调制异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery234电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室s = f (U1, R1, X1, R2, X2 ）l改变端电压调速改变端电压调速l定子绕组串联电阻器或电抗器调速定子绕组串联电阻器或电抗器调速l转子绕组串联电阻器或电抗器调速转子绕组串联电阻器或电抗器调速l双馈电机调速双馈电机调速变转差调速变转差调速异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery
73、235电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室绕线型转子串联电阻器调速绕线型转子串联电阻器调速12OnTensn1n2TL异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery236电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室绕线型转子串联电阻器调速绕线型转子串联电阻器调速对恒转矩负载：对恒转矩负载：结论：结论：1.等效电路电压、电流不变；等效电路电压、电流不变；2.电磁转矩电磁转矩Te不变；不变；3.电磁功率电磁功率Pe不变；不变；4.R2 增加增加，导致：，导致：s 增加增加、pcu2 增加增加、P
74、 减小减小。异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery237电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室sf1双馈电机转差调速双馈电机转差调速ABCf1f1交交-交交变频器变频器绕线型绕线型异步电动机异步电动机异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery238电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室感应电动机感应电动机几种调速方法的对比几种调速方法的对比调速方法调速方法主要优点主要优点主要缺点主要缺点变极调速变
75、极调速调速成本低调速成本低有级调速有级调速运行性能稍差运行性能稍差变频调速变频调速无极调速无极调速运行性能好运行性能好调速成本高调速成本高变变R2调速调速调速成本低调速成本低操作简单操作简单损耗大损耗大调速范围小调速范围小双馈电机双馈电机调速范围大，性能好，调速范围大，性能好，无极调速，节能无极调速，节能调速成本高调速成本高控制复杂控制复杂异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery239电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室9.4.3 异步电动机的制动异步电动机的制动1.发电制动发电制动2.能耗制动能耗制动3.反接制动反接制动l正转反接制动正转反接制动l正接反转制动正接反转制动异步电机异步电机 Induction MachinesElectric MachineryElectric Machinery240电机学教案，2010 南昌大学信息工程学院电机教研室异步电动机的制动异步电动机的制动正转反接正转反接正接反转正接反转能耗制动能耗制动
