1、第五章 交流电动机的工作原理及特性,第06次课,复习上次课内容：,1、旋转磁场的产生、转速、转向和极对数。 2、定子绕组线端连接方式：Y(星形)，(三角形)； 3、定子电路的分析：旋转磁场是由i2和i1共同产生；E1=4.44f1N1，U1E1，U1； 4、漏磁通、漏电动势概念。,5.2.2 转子电路的分析,旋转磁场在转子每相绕组中感应出的电动势：,其有效值为：,E2=4.44f2N2,式中，f2 转子e2或i2的频率。,旋转磁场和转子间的相对转速：n0 n,s 转差率,启动时，n=0，s=1，f2 = f1，这时f2最大；,当n=0，s=1时，转子电动势最大，即：,额定负载时，s=1.56，
2、f2=(0.753)Hz，(因f1=50Hz)。,可以看出：E2=sE20,转子电流还要产生漏磁通L2(只环链转子绕组)，漏电动势eL2：,E2=4.44sf1N2,E20=4.44f1N2,转子绕组电压平衡方程式：,用复数表示：,式中：R2和X2(X2 = 2f2LL2=2sf1LL2) 转子每相绕组的电阻和漏磁感抗,当n=0，s=1时，转子感抗：X20 = 2f1LL2，最大。 可以看出：X2 = sX20,转子每相电路的电流：,转子电路的功率因数：,图5.20，为I2、cos2与S的关系,刚启动时，电流很大，功率因数很小,5.2.3 三相异步电动机的铭牌数据,型号,额定功率PN：,额定电
3、压UN：,额定运行情况下，电动机轴上输出的机械功率。,额定运行情况下，定子绕组端应加的线电压。,若标有两种电压，如220/380V，则对应/ 连接时应加的线压值。,额定频率f：,额定电流IN：,额定运行情况下，定子外加电压的频率(f=50Hz),在额定频率、额定电压和电动机轴上输出额定功率时，定子的线电流值。,额定转速nN：,额定频率、额定电压和轴上输出额定功率时，电动机的转速。与此车速相对应的转差率称为额定转差率sN。,工作方式(定额),温升(绝缘等级),电机重量,一般不标在电动机铭牌上的几个额定值：,额定功率因数cosN：在额定频率、额定电压和电动机轴上输出额定功率时，定子相电流与相电压之
4、间相位差的余弦。,额定效率：,机械功率Pm,额定负载转矩TN：电动机在额定转速下输出额定功率时轴上的负载转矩。,绕线式异步电动机转子静止时的滑环电压和转子的额定电流。,5.2.4 三相异步电动机的能流图(图5.21),从电源输送到定子电路的电功率：,定子绕组铜损PCu1,定子铁心的铁损PFe1,电磁功率Pe,转子绕组铜损PCu2,f2很低，转子铁损忽略不计,机械损耗功率Pm,电动机的输出功率P2,轻载：很低；负载；接近额定负载，达最大。,电动机的效率,P电动机的总功率损耗。,忽略PCu2和Pm，则P2=T2Pe=T,一般异步电动机：N=0.70.9，容量越大，效率越高。,T电动机的电磁转矩。,
5、T2 电动机轴上的输出转矩,5.3 三相异步电动机的转矩与机械特性,T由和I2相互作用产生，TI2，T还和cos2有关。,图5.22(a)，假设cos21，即I2与E2同相， 转子导体的力将产生同一方向的转矩；,5.3.1 三相异步电动机的转矩,图5.22(c) cos21为实际情况，T=KmI2cos2 Km 与电动机结构有关的常数,图5.22(b)，假设cos20，即I2比E2滞后90，作用于各导体的力正好抵消，转矩为0；,转子电路的功率因数：,又 U1E1=4.44Kf1N1,U1、U定子绕组相电压、电源相电压；,R2转子每相绕组的电阻；,X20电动机不动(n=0)时转子每相绕组的感抗。
6、,K与电动机结构参数、电源频率有关的一个常数，K1/f1 ；,式中:,5.3.2 三相异步电动机的机械特性,即T-S曲线或n-T曲线。,固有机械特性,在额定电压、额定频率、规定的接线方式、定子和转子不串电阻或电抗的机械特性(图5.23)。,四个特殊点：,理想空载工作点 T=0，n=n0(S=0),额定工作点 T=TN，n=nN(s=sN),启动工作点 T=Tst，n=0(s=1),可以看出TmaxU2；Tmax与R2无关；SmR2，与U无关，即在转子电路串接电阻，可使Sm，而Tmax不变。,当U，Tst明显；适当R2，Tst；X20，Tst大为，这是不希望的,启动系数st = Tst/TN，衡
7、量起动能力的一个重要数据，一般st=1.01.2。,临界工作点 T=Tmax，n=nm(S=Sm),令dT/dS=0，得,Sm=R2/X20,机械特性实用公式：,过载系数m=Tmax/TN，为电动机的过载能力系数。普通的JO和JO2系列鼠笼式异步电动机m=1.82.2，供起重机械和冶金机械用的JZ和JZR型绕线式异步电动机m=2.52.8。,用公式,除以,并带入Sm=R2/X20 即可得实用公式,小结：,1、转子电路分析：f2、E2、X2、I2、cos2和S之间的关系。 2、三相异步电动机的铭牌数据、额定值的含义。 3、额定功率PN；额定电压UN；额定频率fN；额定电流IN；额定转速nN等。
8、4、三相异步电动机的能流图，了解电能的消耗所在及效率。电能消耗在六个方面：定子铜损、定子铁损、转子铜损、转子铁损（可忽略）、机械损耗、输出机械功率。 5、三相异步电动机转矩，了解转矩的形成的物理原因及转矩表达式。 6、三相异步电动机的固有机械特性：四个特殊点，即（0，n0）、（TN，nN）(Tst，0)、 (Tmax，nm)，并熟悉影响Sm、Tmax 、Tst的有关的因素，SN、m和st的概念。牢记机械特性实用公式。,作业： 5.1、5.3、5.4、5.6，5.7，5.10,1. 解释：I2、cos2与S的关系。,答：刚启动时，S1，电流I2很大 ，功率因数cos2很小；当接近于同步转速n0时
9、，S0， I2 0，cos2 1。,2. 回答：三相异步电动机若标有两种电压，如220/380V，其意义是什么？,答：三相异步电动机若标有220/380V，则对应/ 连接时应加的线压值。,3.三相异步电动机可变损耗和不变损耗有哪些?,答：可变损耗：定子绕组铜损，转子绕组铜损；不变损耗：定子铁心铁损，机械功率损耗。,4. 回答：为什么三相异步电动机转子铁损可以忽略不计 ？,答：因为三相异步电动机f2很低，旋转磁场引起的磁滞和涡流损耗小，所以转子铁损忽略不计 。,5. 解释：三相异步电动机额定转速nN和额定转差率sN。,答：额定频率、额定电压和轴上输出额定功率时电动机的转速叫额定转速nN。与此转速相对应的转差率称为额定转差率sN。,6.一台三相异步电动机m2.2，nN1450r/min，求T0.8TN时电动机转速。,答：,
