电机第4章 三相异步电动机的特性与应用
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图4-1 三相异步电动机的 固有机械特性曲线
图4-2 三相异步电动机起动特性曲线
第4章 三相异步电动机的特性与应用
(2)最大转矩Tm和过载能力λm。 λm=(4⁃5) (3)额定状态和同步运行。 (4)电动机的稳定运行区。
第4章 三相异步电动机的特性与应用
4.1.2 人为机械特性 电动机的机械特性与电动机参数、外加电源电压、频率有关，
一般规定，三相异步电动机的额定功率小于7．5kW时允许直接 起动；如果电动机功率大于7．5kW，而电源总容量也较大，且符合 式(4⁃6)，电动机也允许全压起动。
第4章 三相异步电动机的特性与应用
2.减压起动 凡不满足直接起动条件的，均采用减压起动。 (1)-△减压起动。
由图4⁃8所示的电路图可知，三相绕组作联结时，加在每相绕组 上的电压为三相绕组作△联结时的1/倍。由于转矩与电压平方成正比， 故联结时的转矩为△联结时的1/3，而相电流也降低到△联结时的1/， 故联结时绕组的线电流是△联结时的1/3。即⁃△减压起动时的起动电 流Ist、起动转矩Tst分别为直接起动时的1/3。
第4章 三相异步电动机的特性与应用
(2)自耦变压器减压起动。
图4-7 -△减压起动的 接线原理图
图4-8 -△联结电路图 a)联结 b)△联结
第4章 三相异步电动机的特性与应用
图4-9 自耦变压器减压起动接线原理图
图4-10 自耦变压器减压起动时 一相等效电路图
第4章 三相异步电动机的特性与应用
图4-5 转子回路串入电阻时的人为机械特性 图4-6 三相异步电动机的工作特性曲线 a)接线图 b)特性曲线
第4章 三相异步电动机的特性与应用
(1)三相异步电动机的转速n在电动机正常运行范围内随负载P2的变化 不大。 (2)随着负载的增加，转速下降，转子电流增大，定子电流也随着增 大，定子电流几乎随着P2按比例增加。 (3)三相异步电动机在空载时功率因数很低，随着负载P2增加，cosφ1 增加较快，通常在额定负载PN时达到最大值。 (4)电动机在正常运行范围内，转速变化不大，近似为直线，故T=f(P 2)也近似为一条直线。 (5)电动机的效率η随着负载P2的增加而增加，开始时增加较快，通常 也在额定负载时达到最大值，此后随P2的增加效率反而略有下降。
3.选择特殊三相笼型异步电动机 (1)深槽式三相笼型异步电动机。
随着转速升高至起动结束，转子频率逐渐降低，集肤效应对电 流的影响逐渐降低，各并联小导条的漏电抗也逐渐降低至小于其电 阻值，这时电流分配主要取决于各并联小导条电阻的大小，转子电 流逐渐均匀地分布在转子导条的整个截面上，转子电阻恢复到正常 值。
第4章 三相异步电动机的
特性与应用
第4章 三相异步电动机的特性与应用
4.1 三相异步电动机的机械特性和工作特性 4.1.1 固有机械特性 1.电磁转矩T T=CTΦmI2cosφ2(4⁃1) 2.固有机械特性曲线 三相异步电动机 的固有机械特性曲线如图4-1所示。 (1)起动转矩Tst和起动转矩倍数λst。 λst=(4⁃4)
第4章 三相异步电动机的特性与应用
(2)三相双笼型异步电动机。 起动时，转子电流频率较高，两笼的漏电抗都较大，转子电
流主要决定于漏电抗的大小。由于下笼电抗大，上笼电抗小，转 子电流大部分流过上笼，使上笼起主要作用。同时上笼电阻大， 在增大起动转矩同时，可以减小起动电流。
图4-12 深槽式笼型转子导条的集肤效应 a)槽漏磁 b)电流密度分布 c)导条的有效截面
图4-13 双笼型 转子的槽形
第4章 三相异步电动机的特性与应用
4.2.2 三相绕线转子异步电动机的起动 1.转子串电阻起动 起动时，在转子电路串联起动电阻器，借以提 高起动转矩，同时因转子电阻增大也限制了起动电流。
如图4⁃14所示，在三相绕线转子异步电动机的转子电路中串入 一组可以均匀调节的变阻器，即起动变阻器。
因此人为地改变这些参数而获得的机械特性称为异步电动机的人为 机械特性。在机电传动系统中，人们可以通过合理地利用人为机械 特性对异步电动机进行控制。 1.降低电源电压时的人为机械特性 电磁转矩T与电源电压U1的关系 是T∝U2。 2.定子回路串入电阻或电抗时的人为机械特性 在电动机定子回路 中外串电阻或电抗后，电动机端电压为电源电压减去所串电阻或电 抗上的压降，因此，定子绕组相电压降低，这种情况下的人为机械 特性与降低电源电压时的相似，如图4-4所示。
第4章 三相异步电动机的特性与应用
4.2 三相异步电动机的起动 4.2.1 三相笼型异步电动机的起动 1.全压起动 在三相笼型异步电动机起动时，加在电动机定子绕组 上的电压为电动机的额定电压的起动方式，称为全压起动，也称直 接起动，这是最简单的起动方法。 (1)电源容量小，频繁起动。 (2)负载的惯性较大时，急速发热可造成损伤。 (3)过高的起动转矩可能对负载造成冲击。
图4-15 转子串电阻有级起动接线原理图
图4-14 转子串电阻起动接线原理图 1—电刷 2—集电环 3—起动电阻
第4章 三相异步电动机的特性与应用
图4-16 转子串电阻的起动特性曲线
第4章 三相异步电动机的特性与应用
2.转子串频敏变阻器起动 频敏变阻器外形结构如图4-17a所示，它 是一种有独特结构的无触点元件，其结构与三相电抗器相似，即由 三个铁心和三个绕组组成，三个绕组接成星形联结，并通过滑环和 电刷与绕线异步电动机的三相转子绕组相连，如图4-17b所示。
第4章 三相异步电动机的特性与应用
3.转子回路中总电阻R2对电动机机械特性的影响 改变转子回路中 总电阻R2的值，不会改变最大转矩和同步转速，但改变了临界转差 率的值。
图4-3 电源电压对机械特性的影响
图4-4 定子回路串入电阻或电抗 时的人为机械特性
第4章 三相异步电动机的特性与应用
4.1.3 三相异步电动机的工作特性
(3)串电阻(电抗)减压起动。 若此时电压降为k倍，则起动电流为直
接起动时的k倍，起动转矩为直接起动时的 k2倍。也就是说，这种起动方法与⁃△减压 起动、自耦变压器减压起动相比，起动转 来自百度文库减少较大，而起动电流的减少较小，因 此只适用于空载或轻载起动的场合。
图4-11 串电阻减压起动 接线原理图
第4章 三相异步电动机的特性与应用
图4-2 三相异步电动机起动特性曲线
第4章 三相异步电动机的特性与应用
(2)最大转矩Tm和过载能力λm。 λm=(4⁃5) (3)额定状态和同步运行。 (4)电动机的稳定运行区。
第4章 三相异步电动机的特性与应用
4.1.2 人为机械特性 电动机的机械特性与电动机参数、外加电源电压、频率有关，
一般规定，三相异步电动机的额定功率小于7．5kW时允许直接 起动；如果电动机功率大于7．5kW，而电源总容量也较大，且符合 式(4⁃6)，电动机也允许全压起动。
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2.减压起动 凡不满足直接起动条件的，均采用减压起动。 (1)-△减压起动。
由图4⁃8所示的电路图可知，三相绕组作联结时，加在每相绕组 上的电压为三相绕组作△联结时的1/倍。由于转矩与电压平方成正比， 故联结时的转矩为△联结时的1/3，而相电流也降低到△联结时的1/， 故联结时绕组的线电流是△联结时的1/3。即⁃△减压起动时的起动电 流Ist、起动转矩Tst分别为直接起动时的1/3。
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(2)自耦变压器减压起动。
图4-7 -△减压起动的 接线原理图
图4-8 -△联结电路图 a)联结 b)△联结
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图4-9 自耦变压器减压起动接线原理图
图4-10 自耦变压器减压起动时 一相等效电路图
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图4-5 转子回路串入电阻时的人为机械特性 图4-6 三相异步电动机的工作特性曲线 a)接线图 b)特性曲线
第4章 三相异步电动机的特性与应用
(1)三相异步电动机的转速n在电动机正常运行范围内随负载P2的变化 不大。 (2)随着负载的增加，转速下降，转子电流增大，定子电流也随着增 大，定子电流几乎随着P2按比例增加。 (3)三相异步电动机在空载时功率因数很低，随着负载P2增加，cosφ1 增加较快，通常在额定负载PN时达到最大值。 (4)电动机在正常运行范围内，转速变化不大，近似为直线，故T=f(P 2)也近似为一条直线。 (5)电动机的效率η随着负载P2的增加而增加，开始时增加较快，通常 也在额定负载时达到最大值，此后随P2的增加效率反而略有下降。
3.选择特殊三相笼型异步电动机 (1)深槽式三相笼型异步电动机。
随着转速升高至起动结束，转子频率逐渐降低，集肤效应对电 流的影响逐渐降低，各并联小导条的漏电抗也逐渐降低至小于其电 阻值，这时电流分配主要取决于各并联小导条电阻的大小，转子电 流逐渐均匀地分布在转子导条的整个截面上，转子电阻恢复到正常 值。
第4章 三相异步电动机的
特性与应用
第4章 三相异步电动机的特性与应用
4.1 三相异步电动机的机械特性和工作特性 4.1.1 固有机械特性 1.电磁转矩T T=CTΦmI2cosφ2(4⁃1) 2.固有机械特性曲线 三相异步电动机 的固有机械特性曲线如图4-1所示。 (1)起动转矩Tst和起动转矩倍数λst。 λst=(4⁃4)
第4章 三相异步电动机的特性与应用
(2)三相双笼型异步电动机。 起动时，转子电流频率较高，两笼的漏电抗都较大，转子电
流主要决定于漏电抗的大小。由于下笼电抗大，上笼电抗小，转 子电流大部分流过上笼，使上笼起主要作用。同时上笼电阻大， 在增大起动转矩同时，可以减小起动电流。
图4-12 深槽式笼型转子导条的集肤效应 a)槽漏磁 b)电流密度分布 c)导条的有效截面
图4-13 双笼型 转子的槽形
第4章 三相异步电动机的特性与应用
4.2.2 三相绕线转子异步电动机的起动 1.转子串电阻起动 起动时，在转子电路串联起动电阻器，借以提 高起动转矩，同时因转子电阻增大也限制了起动电流。
如图4⁃14所示，在三相绕线转子异步电动机的转子电路中串入 一组可以均匀调节的变阻器，即起动变阻器。
因此人为地改变这些参数而获得的机械特性称为异步电动机的人为 机械特性。在机电传动系统中，人们可以通过合理地利用人为机械 特性对异步电动机进行控制。 1.降低电源电压时的人为机械特性 电磁转矩T与电源电压U1的关系 是T∝U2。 2.定子回路串入电阻或电抗时的人为机械特性 在电动机定子回路 中外串电阻或电抗后，电动机端电压为电源电压减去所串电阻或电 抗上的压降，因此，定子绕组相电压降低，这种情况下的人为机械 特性与降低电源电压时的相似，如图4-4所示。
第4章 三相异步电动机的特性与应用
4.2 三相异步电动机的起动 4.2.1 三相笼型异步电动机的起动 1.全压起动 在三相笼型异步电动机起动时，加在电动机定子绕组 上的电压为电动机的额定电压的起动方式，称为全压起动，也称直 接起动，这是最简单的起动方法。 (1)电源容量小，频繁起动。 (2)负载的惯性较大时，急速发热可造成损伤。 (3)过高的起动转矩可能对负载造成冲击。
图4-15 转子串电阻有级起动接线原理图
图4-14 转子串电阻起动接线原理图 1—电刷 2—集电环 3—起动电阻
第4章 三相异步电动机的特性与应用
图4-16 转子串电阻的起动特性曲线
第4章 三相异步电动机的特性与应用
2.转子串频敏变阻器起动 频敏变阻器外形结构如图4-17a所示，它 是一种有独特结构的无触点元件，其结构与三相电抗器相似，即由 三个铁心和三个绕组组成，三个绕组接成星形联结，并通过滑环和 电刷与绕线异步电动机的三相转子绕组相连，如图4-17b所示。
第4章 三相异步电动机的特性与应用
3.转子回路中总电阻R2对电动机机械特性的影响 改变转子回路中 总电阻R2的值，不会改变最大转矩和同步转速，但改变了临界转差 率的值。
图4-3 电源电压对机械特性的影响
图4-4 定子回路串入电阻或电抗 时的人为机械特性
第4章 三相异步电动机的特性与应用
4.1.3 三相异步电动机的工作特性
(3)串电阻(电抗)减压起动。 若此时电压降为k倍，则起动电流为直
接起动时的k倍，起动转矩为直接起动时的 k2倍。也就是说，这种起动方法与⁃△减压 起动、自耦变压器减压起动相比，起动转 来自百度文库减少较大，而起动电流的减少较小，因 此只适用于空载或轻载起动的场合。
图4-11 串电阻减压起动 接线原理图
第4章 三相异步电动机的特性与应用