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机电学院,1,第四章 交流异步电机的起动,机电学院,2,第四章 交流异步电机的起动,4-1 交流异步电机的基本工作原理（预备知识）,一、基本结构类型,基本组成,定子由定子铁心和三相绕组构成；作用：建立旋转磁场；,转子由转子铁心和转子绕组构成；作用：在旋转磁场作用下，产生感应电流和电磁力矩，并输出机械功率。,基本类型（按转子结构不同分类）,笼形转子型和绕线转子型,机电学院,3,第四章 交流异步电机的起动,4-1 交流异步电机的基本工作原理（预备知识）,一、基本结构类型,基本组成,定子由定子铁心和三相绕组构成；作用：建立旋转磁场；,转子由转子铁心和转子绕组构成；作用：在旋转磁场作用下，产生感应电流和电磁力矩，并输出机械功率。,基本类型（按转子结构不同分类）,笼形转子型和绕线转子型,机电学院,4,第四章 交流异步电机的起动,4-1 交流异步电机的基本工作原理（预备知识）,一、基本结构类型,基本组成,定子由定子铁心和三相绕组构成；作用：建立旋转磁场；,转子由转子铁心和转子绕组构成；作用：在旋转磁场作用下，产生感应电流和电磁力矩，并输出机械功率。,基本类型（按转子结构不同分类）,笼形转子型和绕线转子型,机电学院,5,第四章 交流异步电机的起动,4-1 交流异步电机的基本工作原理（预备知识）,一、基本结构类型,基本组成,定子由定子铁心和三相绕组构成；作用：建立旋转磁场；,转子由转子铁心和转子绕组构成；作用：在旋转磁场作用下，产生感应电流和电磁力矩，并输出机械功率。,基本类型（按转子结构不同分类）,笼形转子型和绕线转子型,机电学院,6,第四章 交流异步电机的起动,二、基本工作原理,1、旋转磁场的产生,2、感应电动势的产生,3、电磁力F的产生,交流电机工作原理,B,fC,f,A,fB,旋转磁场的产生,A,C,I1ACBE2Fn2,n1,4-1 交流异步电机的基本工作原理（预备知识）,机电学院,7,第四章 交流异步电机的起动,磁场旋转速度,转动方向:通电相序A-C-B-A,多磁极电机,B,n1,f,C,f,A,f,B,旋转磁场的产生,A,C,二、基本工作原理,4-1 交流异步电机的基本工作原理（预备知识）,机电学院,8,第四章 交流异步电机的起动,三、异步电动机的机械特性方程,1、电磁力矩方程,2、定子线圈的电压方程及磁场的大小,4-1 交流异步电机的基本工作原理（预备知识）,机电学院,9,第四章 交流异步电机的起动,3、转子回路电压方程及转子电流,4、转子回路的功率因数,4-1 交流异步电机的基本工作原理（预备知识）,三、异步电动机的机械特性方程,机电学院,10,第四章 交流异步电机的起动,5、机械特性方程,数学物理方程,4-1 交流异步电机的基本工作原理（预备知识）,三、异步电动机的机械特性方程,机电学院,11,第四章 交流异步电机的起动,5、机械特性方程,主要特征参数,最大电磁力矩,临界转差率,同步转速,4-1 交流异步电机的基本工作原理（预备知识）,三、异步电动机的机械特性方程,机电学院,12,第四章 交流异步电机的起动,工程应用方程,（4-1）,数学物理方程,4-1 交流异步电机的基本工作原理（预备知识）,三、异步电动机的机械特性方程,5、机械特性方程,机电学院,13,第四章 交流异步电机的起动,一、固有特性,当：U1=UN；f1=fN；M=f(n)称为固有特性。,1、特性方程,数学物理方程,工程应用方程,（4-1）,4-2 异步电动机的机械特性,机电学院,14,第四章 交流异步电机的起动,2、转差率S的物理意义,1）速度降落值,转差率,2）转子回路的频率,3）转子回路电功率损失,一、固有特性,4-2 异步电动机的机械特性,机电学院,15,第四章 交流异步电机的起动,4）表示电机运行状态,5）反映转子回路电阻的大小,当 0S1，电动机状态,当 S0时，发电反馈制动状态,当 S1时，反接制动状态,2、转差率S的物理意义,一、固有特性,4-2 异步电动机的机械特性,机电学院,16,第四章 交流异步电机的起动,3、机械特性曲线,稳定工作段：,非稳定工作段,当0SSm的工作区段,当n0时，M0；,当n0；,当SmS1的工作区段,当n0时，M0；,当n0时，M0；,电机的实际机械特性与其转子的实际结构有关(如图4-5),一、固有特性,4-2 异步电动机的机械特性,机电学院,17,第四章 交流异步电机的起动,4、机械特性的工程计算,根据电机铭牌参数计算机械特性,计算依据：,额定功率：PNkW,额定转速：nNr/min,过载倍数：=Mm/MN,定子极对数：p,计算参数：,Mmax、Sm,一、固有特性,4-2 异步电动机的机械特性,机电学院,18,第四章 交流异步电机的起动,计算步骤：,1）额定力矩：,2）最大力矩：,3）额定转差率：,4）临界转差率：,5）机械特性计算：机械特性工程应用方程（4-1）式,4、机械特性的工程计算,一、固有特性,4-2 异步电动机的机械特性,机电学院,19,第四章 交流异步电机的起动,二、人工特性,人工特性以人为方式改变电机的工作参数，所得到的机械特性。,基本依据：,机械特性的数学物理方程,基本类型：,定子电源：U1、f1,转子阻抗：r、x20；（绕线转子电动机）,转子电源：U2、f2；（绕线转子电动机-串级调速）,4-2 异步电动机的机械特性,机电学院,20,第四章 交流异步电机的起动,1、改变定子绕组电压 U1,基本依据：,基本特点,改变,不变,二、人工特性,4-2 异步电动机的机械特性,机电学院,21,第四章 交流异步电机的起动,基本方法：,1）经变压器或改变绕组接法(Y/变换),2）定子回路串入电阻r1或电抗器x1降压,3）采用可控扼流圈（饱和电抗）或晶闸管交流调压器供电,基本依据：,二、人工特性,4-2 异步电动机的机械特性,1、改变定子绕组电压 U1,机电学院,22,第四章 交流异步电机的起动,基本依据：,二、人工特性,4-2 异步电动机的机械特性,基本方法：,1）经变压器或改变绕组接法(Y/变换),2）定子回路串入电阻r1或电抗器x1降压,3）采用可控扼流圈（饱和电抗）或晶闸管交流调压器供电,1、改变定子绕组电压 U1,机电学院,23,第四章 交流异步电机的起动,2、改变定子供电频率 f1,基本特点：,改变；,改变；,改变；,基本依据：,二、人工特性,4-2 异步电动机的机械特性,机电学院,24,第四章 交流异步电机的起动,基本方法：,1）U1=UN、f1n0、Sm、Mm,2）U1/f1=常数、f1 n0、Sm、Mm 常数；,恒功率特性,恒力矩特性,基本依据：,二、人工特性,4-2 异步电动机的机械特性,2、改变定子供电频率 f1,机电学院,25,第四章 交流异步电机的起动,3、改变转子回路阻抗,基本方法：,1）转子回路串入电阻 R2改变r2；Sm,Mm不变,图4-3c,2）转子回路串入电抗器X2 改变X20；Sm,Mm,图4-3d,3）转子回路串入阻抗器 R2+X2；图4-3 e,应用：只适用绕线转子异步电动机,基本依据：,二、人工特性,4-2 异步电动机的机械特性,机电学院,26,第四章 交流异步电机的起动,4、改变转子回路的电压和频率-串级调速,基本方法：,定子由恒定电压U1和频率f1的电源供电；转子由可变频、变电压的可控电源供电U2；机械特性与定子变频特性相同;,U2,应用：只适用绕线转子异步电动机,基本依据：,二、人工特性,4-2 异步电动机的机械特性,机电学院,27,第四章 交流异步电机的起动,三、人工特性的计算,以转子串电阻人工特性为例说明的计算方法:,1、计算依据(已知条件),1)固定电阻为:r22)附加电阻为:Ri,3)固有特性：,求:转子串电阻Ri的人工特性,4-2 异步电动机的机械特性,机电学院,28,第四章 交流异步电机的起动,2、求转子串电阻人工特性,串入附加电阻Ri后：Mm不变，Smi+1 Smi,三、人工特性的计算,4-2 异步电动机的机械特性,机电学院,29,第四章 交流异步电机的起动,3、分析Sm与Smi的关系,设:在相同力矩Ma处，两特性的转差率为：Sa和Sai,力矩Ma:,得到：,结论：在同一转矩下，任意两条特性，其转差率之比等于电阻之比；,三、人工特性的计算,4-2 异步电动机的机械特性,Sai,（4-6）,机电学院,30,第四章 交流异步电机的起动,4、固定电阻r2的计算：,按电机的额定参数计算,额定力矩:MN,转子额定电流：I2N,转子额定电压(开路电压)：,串入额定电阻 R2N:使M=MN、S=1；,得固定电阻 r2：,三、人工特性的计算,4-2 异步电动机的机械特性,计算方法：,机电学院,31,第四章 交流异步电机的起动,4-3 笼形转子电机的起动,机电学院,32,
