[工程科技]工業(yè)電機

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1、第七章工業(yè)電機電機的概念非旋轉(zhuǎn)電機 旋轉(zhuǎn)電機 第一節(jié) 變壓器一、變壓器的概念 變壓器是利用線圈間的電磁感應(yīng),將一種電壓等級的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓等級的交流電能的靜止(非旋轉(zhuǎn))電器。二、變壓器的分類 （一）按用途分類1、電力變壓器：電力系統(tǒng)傳輸電能的變壓器。傳輸電能的變壓器。 升壓變壓器升壓變壓器 降壓變壓器降壓變壓器 配電變壓器配電變壓器 等等 其中配電變壓器不包括額定容量小于1kVA的單相變壓器及額定容量小于5kVA的多相變壓器2、特種變壓器 整流變壓器：給直流電機供電的專用變壓器電爐變壓器：給冶煉金屬或金屬熱處理用的電爐供電的專用變壓器。電焊變壓器：即通常所說的電焊機調(diào)壓變壓器

2、 電爐變壓器 整流變壓器 電焊機（電焊變壓器）三、變壓器的結(jié)構(gòu) （一）基本結(jié)構(gòu) 變壓器的主要部件是鐵心和套在鐵心上的兩個繞組。兩繞組只有磁耦合沒電聯(lián)系。 與電源相連、取得電功率的繞組稱為原繞組，又稱一次繞組； 與負載相連，輸出電功率的稱為副繞組，又稱二次繞組。 變壓器的結(jié)構(gòu)（二）電力變壓器的構(gòu)造 1、鐵心 為了加強磁場，提高效率，通常采用鐵心，將兩個繞組套在鐵心上。 鐵心是變壓器的磁路，又是它的機械骨架，鐵心分為鐵心柱和鐵軛兩部分。鐵心柱套有繞組；鐵軛閉合磁路。 （1）鐵心材料 通常由含硅量較高，厚度為 0.35 或 0.5 mm，表面涂有絕緣漆（漆膜厚度0.010.13mm）的熱軋或冷軋硅鋼

3、片疊裝而成。 （2）鐵心的型式 鐵心結(jié)構(gòu)型式有心式和殼式兩種。 心式 殼式 變壓器的結(jié)構(gòu)形式 殼式結(jié)構(gòu)的機械強度較好，但制造復(fù)雜，鐵心材料消耗較多 。 心式結(jié)構(gòu)的心柱被繞組包圍，結(jié)構(gòu)簡單，繞組的裝配及絕緣處理也較容易，因此國產(chǎn)電力變壓器均采用心式結(jié)構(gòu)。 (3)鐵心的疊裝 變壓器的鐵心，一般是先將硅鋼片裁成條形，然后疊裝而成。 疊裝時，為了減小接縫間隙以減小激磁電流，一般采用疊接式，即將上下兩層疊片接縫錯開；為減少疊裝工時，一般用二、三片作一層。 當(dāng)采用冷軋硅鋼片時，由于冷軋硅鋼片順輾壓長向的導(dǎo)磁系數(shù)高，損耗小，如果按直角切片裁套，則在拐角處會引起附加損耗，故常用斜切鋼片的疊裝方法。 口型口型

4、EI型型 F型型 C型型 變壓器鐵芯的種類變壓器鐵芯的種類2、繞組 一般用紗包和紙包的絕緣扁（圓）銅（鋁）線繞成。 繞組是變壓器的電路部分，繞組的質(zhì)量對變壓器的電氣性能、耐熱性能及機械強度都有重要的影響。變壓器的三相繞組（1）繞組材料 導(dǎo)線材料：銅、鋁 絕緣材料：紗、紙 斷面形狀：扁、圓（2）繞組型式 同心式繞組 高、低壓線圈同心套在鐵心上；為便于絕緣，一般低壓繞組在里，高壓繞組在外； 高低壓繞組之間、低壓繞組與鐵心之間都留有一定的絕緣間隙，并以絕緣紙筒隔開。同心式繞組示意圖 交迭式繞組 高低壓繞組是交替放置在鐵芯柱上的。 高低壓線圈之間的間隙較多，絕緣比較復(fù)雜，主要用在殼式大型電力變壓器上。

5、交迭式繞組示意圖 由于同心繞組結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，國產(chǎn)電力變壓器均采用這種結(jié)構(gòu)。 3、其他結(jié)構(gòu)部件 以典型的油浸式電力變壓器為例，其他結(jié)構(gòu)部件有： 油箱、儲油柜、散熱器、高壓絕緣管套以及繼電保護裝置等。 油浸式電力變壓器外形 油浸式電力變壓器實物四、變壓器工作原理 （一）變壓器的空載運行 變壓器原線圈接上額定的交變電壓，副線圈開路不接負載， 稱為空載運行，如下圖所示 。 1、空載電流I0 在外加正弦電壓u1的作用下，線圈內(nèi)有交變電流i0流過。 這時原線圈內(nèi)的電流，稱作變壓器的空載電流，又稱激磁電流。它與原線圈匝數(shù)N1的乘積i0N1稱為激磁磁勢?？蛰d電流（激磁電流）的有效值一般都很小，約為額定電

6、流的3%8% 。 變壓器空載運行N1N2i0e1u1e2u2i20 2、原、副繞組中的感應(yīng)電動勢 由于鐵心的磁導(dǎo)率遠大于空氣的磁導(dǎo)率， 所以激磁磁勢產(chǎn)生的磁通絕大部分集中在鐵心里，沿鐵心而閉合，稱為主磁通（或工作磁通）。 變壓器的磁通變壓器的磁通設(shè)主磁通按正弦規(guī)律變化，即 則原線圈中的感應(yīng)電動勢為（根據(jù)電磁感應(yīng)定律）：tsinm)2tsin(NtcosNdtdNem1m111 上式表明, e1按正弦規(guī)律變化，且在相位上滯后于主磁通/2 。 感應(yīng)電動勢最大值 E1m=N1m=2fN1m 感應(yīng)電動勢有效值同理， 副線圈中感應(yīng)電動勢的有效值為式中， N2為副線圈匝數(shù)。mmfNEE11144. 42m

7、2m12fN44. 42EE3、 電壓平衡方程、 電壓比 空載時變壓器的原繞組電路是一個含有鐵心線圈的交流電路， 在工程計算中常忽略原繞組中的阻抗不計。所以原繞組一側(cè)的電壓平衡方程可簡化為 u1-e1 上式說明，在變壓器原線圈中，自感電動勢和電源電壓幾乎相等，但相位相反。 由此可得u1的有效值為： U1E1=4.44fN1m 上式表明： 當(dāng)電源頻率和原線圈匝數(shù)一定時， 鐵心中主磁通的大小基本上由電源電壓決定。當(dāng)電源電壓不變時， 變壓器鐵心中的主磁通基本上是個常數(shù)。 由于空載時變壓器副線圈是開路的，i2=0，副線圈的端電壓為 u2=e2 其有效值為 U2E2=4.44fN2m 這樣就可以得到（A

8、） 由式3可以看出，變壓器空載運行時，原、副繞組上電壓的比值等于兩者的匝數(shù)比，這個比值K稱為變壓器的“變壓比變壓比”或“變比變比”。 當(dāng)原、副繞組匝數(shù)不同時，變壓器就可以把某一數(shù)值的交流電壓變換為同頻率的另一數(shù)值的電壓，這就是變壓器的電壓變換作用。 當(dāng)原繞組匝數(shù) 比副繞組匝數(shù) 多時，K1，這種變壓器稱為降壓變壓器降壓變壓器； 反之，若 ，K1，則變壓器為升壓變壓升壓變壓器器 。 1N2N1N2Na212121KNNEEUU又: 或 上式說明：變壓器在改變電壓的同時,亦能改變電流。2211IUIUkIIUUI2212111212kIIUUI（二）變壓器的負載運行 變壓器副邊接上負載阻抗Z后， 副

9、線圈中通過電流i2， 如下圖所示。 變壓器有負載運行原理圖 當(dāng)副邊開關(guān)打開時，變壓器處于空載運行。 當(dāng)陸續(xù)合上副邊開關(guān)，副邊繞組介上負載，此時觀察原、副邊電流和副邊電壓的變化，可以看出，原邊電流隨著副邊電流的增大而增大，而副邊端電壓隨著副邊電流的增大而略有減小。與空載運行相同， 當(dāng)電源電壓U不變時， 鐵心中主磁通也基本不變。 因此，當(dāng)變壓器帶上負載后，原邊磁動勢i1N1和副邊磁動勢i2N2共同產(chǎn)生的磁通，與變壓器空載時的激磁磁勢i0N1 所產(chǎn)生的磁通也應(yīng)基本相等，用數(shù)學(xué)式表示為 i1N1+i2N2=i0N1 上式稱為變壓器負載運行時的磁勢平衡方程式。其中：i0 、i1 、 i2 分別是空載原邊

10、電流、負載運行的原邊和副邊電流，N1 、N2含義同前，為原邊和副邊繞組匝數(shù)。 上式說明，變壓器有載時，原邊與副邊磁動勢的矢量和，與空載時的磁動勢相等。 因為I0很小，當(dāng)變壓器在滿載（額定負載）或接近于滿載的情況下運行時，激磁磁勢I0N1比原邊磁勢I1N1或副邊磁勢I2N2小得多，可以忽略不計。故可簡化為 I1N1+I2N20 即 I1N1-I2N2 上式中的負號表明，變壓器負載運行時， 副邊磁勢與原邊磁勢相位相反，副邊磁勢對原邊磁勢起去磁作用，原邊電流和副邊電流在相位上幾乎相差180。當(dāng)副邊電流i2增大時，副邊磁勢i2N2也增大。這時，原邊電流i1和原邊磁勢i1N1也隨之增大，以抵消i2N2的

11、去磁作用，保證i0N1基本不變，即鐵心中的主磁通不變。 這就表明，變壓器帶載后，原邊電流是由副邊電流決定的，若只考慮其量值， 從上式可得 I1N1I2N2 （B） Ki i稱為變壓器的變流比，表示原、副繞組內(nèi)的電流大小與線圈匝數(shù)成反比。 iu1221KK1NNII 結(jié)合A、B式還可得出 上式表明，在不考慮變壓器本身損耗的情況下（理想狀態(tài)），變壓器原繞組輸入的功率等于副繞組輸出的功率。 這也說明變壓器是一種把電能轉(zhuǎn)換為“高壓小電流”或“低壓大電流”的電器設(shè)備，起著傳遞能量的作用。 1221IIUU五、變壓器的損耗和效率 （一）變壓器的損耗變壓器的損耗主要是鐵損耗和銅損耗兩種。1、鐵損耗（1）鐵損

12、耗的構(gòu)成和含義構(gòu)成鐵損耗包括基本鐵損耗和附加鐵損耗。含義基本鐵損耗：為磁滯損耗和渦流損耗。附加損耗：包括由鐵心疊片間絕緣損傷引起的局部渦流損耗、主磁通在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。（2）鐵損耗的影響因素鐵損耗與外加電壓大小有關(guān)，而與負載大小基本無關(guān)，故也稱為不變損耗。2、銅損耗（1）銅損耗的構(gòu)成和含義構(gòu)成銅損耗也分基本銅損耗和附加銅損耗。含義基本銅損耗：是在電流在一、二次繞組直流電阻上的損耗；附加損耗:包括因集膚效應(yīng)引起的損耗以及漏磁場在結(jié)構(gòu)部件中引起的渦流損耗等。（2）銅損耗的影響因素銅損耗大小與負載電流平方成正比，故也稱為可變損耗。 （二）變壓器的效率 效率是指變壓器的輸出功率與輸入功率的

13、比值。 效率大小反映變壓器運行的經(jīng)濟性能的好壞，是表征變壓器運行性能的重要指標(biāo)之一。%100PP12CuFeCuFeppPppPp2111六、三相變壓器 現(xiàn)代電力系統(tǒng)都采用三相制，所以三相變壓器是使用最廣泛的變壓器。 （一）三相變壓器的概念 1、三相組式變壓器 由三個單相變壓器組成的變壓器組。 2、三相變壓器 把三個鐵心柱和鐵軛連成一個三相磁路所制成的變壓器。 （二）三相變壓器的磁路系統(tǒng)、組式三相變壓器的磁路系統(tǒng)及特點（1）構(gòu)造三相組式變壓器的磁路系統(tǒng)和工作原理圖axAXbyBYczCZabcABC（2）特點 各相的磁路是獨立的。2、三相變壓器磁路系統(tǒng)及特點 （1）磁路系統(tǒng) 三個鐵心柱貼合 中

14、央公共柱取消 三相鐵心 三相鐵心的演變圖示若三相變壓器接入的對稱的三相交流電，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，所形成的磁通同也是對稱的。由于三相磁通對稱（各相磁通幅值相等，相位互差120），所以通過中間鐵心的總磁通為零，故中間鐵心柱可以取消，因而在實際制作時，一般把三個鐵心柱排列在同一平面。這種三相變壓器比用三個單相變壓器組成的變壓器組效率高，成本低，體積小，因此應(yīng)用廣泛。 三相變壓器繞組和鐵心示意圖AXBYCZaxbycz七、電力變壓器的額定值（一）額定容量(KVA) 指銘牌規(guī)定的額定使用條件下所能輸出的視在功率。（二）額定電流(A) 指在額定容量下，允許長期通過的額定電流。在三相變壓器中指的是線電流。（

15、三）額定電壓（KV） 指長期運行時所能承受的工作電壓。包括：加在一次側(cè)的額定電壓U1N和一次側(cè)加U1N時二次側(cè)的開路電壓U2N 。三相變壓器的額定電壓值是線電壓。（四）額定頻率對變壓器所設(shè)計的運行頻率 ，我國規(guī)定工頻是50Hz。（五）溫升 對于空氣冷卻的變壓器，系指所考慮的那部分的溫度與冷卻空氣溫度之差。 對于水冷卻變壓器，系指所考慮的那部分的溫度，與冷卻器入口處的水的溫度之差。（穩(wěn)定溫升） 八、變壓器的分類變壓器的種類很多，實踐中也有很多不同的分類方法，除在本節(jié)前介紹的按用途分類外，變壓器還用下述方法分類。（一）按冷卻方式分類 干式（自冷）變壓器、 油浸（自冷）變壓器 氟化物（蒸發(fā)冷卻）變壓

16、器。 （二）按防潮方式分類 開放式變壓器 灌封式變壓器 密封式變壓器 （三）按鐵芯或線圈結(jié)構(gòu)分類芯式變壓器插片鐵芯C型鐵芯鐵氧體鐵芯殼式變壓器插片鐵芯C型鐵芯鐵氧體鐵芯環(huán)型變壓器金屬箔變壓器 （四）按電源相數(shù)分類單相變壓器三相變壓器多相變壓器變壓器類別及代號分類分類類別類別代表符號代表符號繞組耦合方式繞組耦合方式自耦自耦O相數(shù)相數(shù)單相單相三相三相DS冷卻方式冷卻方式油浸自冷油浸自冷干式空氣自冷干式空氣自冷干式澆注絕緣干式澆注絕緣油浸風(fēng)冷油浸風(fēng)冷油浸水冷油浸水冷強迫油循環(huán)風(fēng)冷強迫油循環(huán)風(fēng)冷強迫油循環(huán)水冷強迫油循環(huán)水冷-(或或J)GCFSFFSP繞組數(shù)繞組數(shù)雙繞組雙繞組三繞組三繞組S調(diào)壓方式調(diào)壓方

17、式無勵磁調(diào)壓無勵磁調(diào)壓有載調(diào)壓有載調(diào)壓Z繞組導(dǎo)線材質(zhì)繞組導(dǎo)線材質(zhì)銅銅鋁鋁-L九、變壓器的型號 第二節(jié) 交流電動機 一、概念 電動機是將電能轉(zhuǎn)換成機械能的旋轉(zhuǎn)動力機械。 電動機分交流電動機和直流電動機兩大類。 交流電動機又可分為同步電動機和異步動電機。 同步電機的轉(zhuǎn)速和電網(wǎng)頻率之間具有固定不變的關(guān)系，正常工作時起轉(zhuǎn)速恒定不變（稱為同步轉(zhuǎn)速），而與負載大小無關(guān)；異步電機的轉(zhuǎn)速則常異于同步轉(zhuǎn)速，其轉(zhuǎn)速隨負載的變化而變化。 （同步電機常作為發(fā)電機用）二、交流異步電動機的分類 1. 按電機定子相數(shù)分 三相異步電動機、兩相異步電動機、單相異步電動機。 2. 按電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分 籠型異步電動機、繞線型異步電

18、動機 圖 三相交流異步電動機外形三、異步電動機的用途 異步電機的應(yīng)用非常廣泛，常見的電動機幾乎都是異步電動機。 例如： 在工業(yè)方面：中、小型軋鋼設(shè)備，機床、輕工機械、起重機械，礦山機械等。在農(nóng)業(yè)方面：脫粒機、粉碎機、排灌機械及加工機械。在家用電器方面：電風(fēng)扇、空調(diào)機、洗衣機、電冰箱等。 四、異步電動機的結(jié)構(gòu) 異步電動機的結(jié)構(gòu)交流異步電動機結(jié)構(gòu)（一）定子1、定子鐵芯作用：導(dǎo)磁和嵌放定子三相繞組；結(jié)構(gòu)：0.5mm硅鋼片沖制涂漆疊壓而成； 內(nèi)圓均勻開槽用于嵌入定子繞組。定子鐵心沖片 2、定子繞組絕緣導(dǎo)線繞制線圈，系由若干線圈按一定規(guī)律連接成三相對稱繞組。 3、機座 支撐和固定作用。AZBXCY三相繞

19、組（彼此獨立）在定子鐵心槽中的放置示意圖定子繞組定子繞組AXBYCZiAiBiCuAuBuC+（二）轉(zhuǎn)子1、轉(zhuǎn)子鐵芯作用：導(dǎo)磁和嵌放轉(zhuǎn)子繞組；結(jié)構(gòu)：是由相互絕緣的硅鋼片疊壓而成， 外圓開槽；2、轉(zhuǎn)子繞組分為籠型和繞線型兩種鼠籠式繞組： 鑄鋁或銅條轉(zhuǎn)子鐵心沖片鼠籠型繞組和鼠籠式轉(zhuǎn)子示意圖繞線型轉(zhuǎn)子繞組 繞線型轉(zhuǎn)子繞組外接電阻外接電阻電刷電刷滑環(huán)滑環(huán)轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組繞線型轉(zhuǎn)子鐵心與繞組繞線型轉(zhuǎn)子可通過集電環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子回路中接入附加電阻，用來改善電動機的起動性能和調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。特點啟動電流小、起動轉(zhuǎn)矩大；可按需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；繞線型轉(zhuǎn)子的缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運行可靠性差，價格較高（與鼠

20、籠式轉(zhuǎn)子相比較）。附注：物流機械中，起重機因頻繁（重載）啟動，故應(yīng)用較多。定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組安放示意圖定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組安放示意圖定子繞組定子繞組轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組AZBXCY+五、工作原理定子中的三相對稱繞組，接通三相對稱電源，流過三相對稱電流，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場（電生磁），切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，感應(yīng)電勢和電流（磁變電），載流導(dǎo)體在磁場中受到電磁力的作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩（電磁生力），使轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)的同向旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)磁場的形成原理見下圖CiBiAii tAXYCBZAXYCBZAXYCBZNS0 t 60t 0n60 90t 600mIoSNSN 六、三相異步電動機運行分析三相異步電動機的定子與轉(zhuǎn)子之間是通

21、過電磁感應(yīng)聯(lián)系的。定子相當(dāng)于變壓器的一次繞組，轉(zhuǎn)子相當(dāng)于二次繞組，可仿照分析變壓器的方式進行分析。（一）空載運行分析當(dāng)三相異步電動機的定子繞組接到對稱三相電源時，定子繞組中就通過對稱三相交流電流： 為了方便分析定子、轉(zhuǎn)子的各個物理量，其下標(biāo)為“1”者是定子方，“2”者為轉(zhuǎn)子方。w1,v1U1II ,I三相交流電流將在氣隙內(nèi)形成按正弦規(guī)律分布，并以同步轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)的磁動勢F1。由旋轉(zhuǎn)磁動勢建立切割定、轉(zhuǎn)子繞組氣隙主磁場，分別在定、轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感應(yīng)出對稱定子電動勢：；轉(zhuǎn)子繞組電動勢：轉(zhuǎn)子繞組電流。W1V1U1E,E,EWVUEEE222,W2V2U2I ,I ,I空載時，軸上沒有任何機械負載，異步電

22、動機所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩僅克服了摩擦、風(fēng)阻的阻轉(zhuǎn)矩，所以是很小的。電機所受阻轉(zhuǎn)矩很小，則其轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速，nn1，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場的相對轉(zhuǎn)速就接近零，即n1-n0。在這樣的情況下可以認為旋轉(zhuǎn)磁場不切割轉(zhuǎn)子繞組，即E2s0（“s”下標(biāo)表示轉(zhuǎn)子電動勢的頻率與定子電動勢的頻率不同），I2s0。由此可見，異步電動機空載運行時定子上的合成磁動勢F1即是空載磁動勢F10，則建立氣隙磁場Bm的勵磁磁動勢Fm0就是F10，即Fm0=F10，產(chǎn)生的磁通為m0。 勵磁磁動勢產(chǎn)生的磁通絕大部分同時與定子、轉(zhuǎn)子繞組交鏈,這部分稱為，用m表示,主磁通參與能量轉(zhuǎn)換，在電動機中產(chǎn)生有用的電磁轉(zhuǎn)矩。主磁通的磁路由定轉(zhuǎn)子鐵心和氣隙

23、組成，它受飽和的影響。 此外有一小部分磁通僅與定子繞組相交鏈，稱為定子，用11表示。 漏磁通不參與能量轉(zhuǎn)換并且主要通過空氣閉合，受磁路飽和的影響較小。異步電動機在正常工作時的一些電磁關(guān)系在轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時就存在，利用轉(zhuǎn)子不動時分析有助于理解其電磁過程。1、轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(轉(zhuǎn)子繞組開路)異步電動機內(nèi)的電磁過程 （1）轉(zhuǎn)子繞組開路，定子繞組接三相交流電源， 定子繞組中產(chǎn)生三相對稱正弦電流（空載電流），形成幅值固定的氣隙旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)速度為； 式中：f為電流頻率 p為磁極對數(shù)pfn600（2)由于轉(zhuǎn)子不動，旋轉(zhuǎn)磁場在定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組中感生頻率均為f的正弦電動勢；式中kN1 N1 定子 每相有效串聯(lián)匝數(shù)。 k

24、N2 N2 轉(zhuǎn)子 每相有效串聯(lián)匝數(shù)。 144. 41.111.NkfjNE144. 42.221.NkfjNE 電動勢比： k kN1 N1 kN2 N2 電動勢的平衡方程式為； 式中 R1 定子每相電阻。 定子漏磁通1在定子繞組 中產(chǎn)生的漏抗電動勢10111RIEEU1E E1可由下式計算：式中： 定子繞組每相漏阻抗 1x0111.1.11.44.4IfjEjxNkN111Lf2x 2、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時異步電動機（空載）的電磁過程 轉(zhuǎn)子繞組開路時，轉(zhuǎn)子電流為零，當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組短路時，轉(zhuǎn)子電流不為零，轉(zhuǎn)子電流與磁場作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，與轉(zhuǎn)子繞組開路相比，轉(zhuǎn)子電動勢的大小、頻率的變化： 轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時

25、，轉(zhuǎn)子電勢頻率和定子電勢頻率、電源電壓頻率相等；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n，則定子旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的相對速度下降為n-n=n0轉(zhuǎn)子導(dǎo)體掃過一對磁極空間的時間變長，使轉(zhuǎn)子電勢頻率減小為： s定義為異步電動機的轉(zhuǎn)差率； 1126060sfspnnpf00nn-n=S 因相對切割速度下降，所以轉(zhuǎn)子電動勢有效值也減小，又因電抗與頻率成正比，所以轉(zhuǎn)子漏電抗也減小，由于空載轉(zhuǎn)矩很小，所以轉(zhuǎn)子的空載電流也很小I20。這樣，電動勢平恒關(guān)系和轉(zhuǎn)子繞組開路不轉(zhuǎn)時相似；空載時的定子電壓平衡關(guān)系 根據(jù)以上的分析，空載時定子繞組上每相所加的端電壓為 ，相電流為 ，主磁通m在定子繞組中感應(yīng)的每相電動勢為 ，定子漏磁通1在每相繞組

26、中感應(yīng)的電動勢為 ，定子繞組的每相電阻為R1，可以列出電動機空載時每相的定子電壓平衡方程式； 1U0I1E)j(01mmXRIE1EmwNkfE111144.410111RIEEU 式中 為勵磁阻抗，其中Rm為勵磁電阻，是反映鐵耗的等效電阻，Xm為勵磁電抗，與主磁通 相對應(yīng)。 上式可以改寫為 式中Z1為定子每相漏阻抗Z1= R1+j X1 顯然，對于一定的電動機，當(dāng)頻率f1一定時， 由此可見，在異步電動機中，若外加電壓一定，主磁通 大體上也為一定值，這和變壓器的情況一樣，只是變壓器無氣隙，空載電流很小，僅為額定電流的2%10%，而異步電動機有氣隙，空載電流較大，在小型異步中，可達到額定電流的6

27、0%左右。 mmmZXRjmmUm10111011)j(zIEXRIEU（二）負載運行分析 當(dāng)電動機從空載到負載運行瞬時，電動機軸上機械負載轉(zhuǎn)矩突然增加，使轉(zhuǎn)矩關(guān)系失去平衡，電動機轉(zhuǎn)速下降，其轉(zhuǎn)向仍與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同。因此氣隙磁場與轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)速為 ： 11snnnn n也就是氣隙旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組的速度增加，于是轉(zhuǎn)差率s增大，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出電動勢的頻率 f2 增大， f2增大，電動勢E2增大，轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生的電流I2增大，電磁轉(zhuǎn)矩Tm也增大，當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩增大到與負載轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩相平衡時，電動機將以低于同步轉(zhuǎn)速n1的速度n穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。2f1126060sfspnnpf2f七、三相異步

28、電動機的型號 （一）作用表明電動機的系列、幾何尺寸和極數(shù)。（二）組成根據(jù)我國標(biāo)準規(guī)定，三相異步電動機的型號有四部分組成，見下圖： 說明：機座代號字母后若有數(shù)字代表鐵心長度代號 三相異步電動機型號結(jié)構(gòu)異步電動機產(chǎn)品名稱代號 三相異步電動機型號舉例 Y 132 M4 Y:三相異步電動機； 132:表機座中心高132mm； M:機座長度代號； 4：磁極數(shù)( 極對數(shù) p = 2 ) 附： Y系列電動機的特點 具有高效、節(jié)能、起動轉(zhuǎn)矩大、性能好、噪聲低、振動小、可靠性高、功率等級和安裝尺寸符合IEC標(biāo)準以及使用維護方便等優(yōu)點； 適用于不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的一般場所和無特殊要求的機械上。 Y型電動機

29、八、電機的絕緣等級 （一）概念 電機所用的絕緣材料，按其在正常條件下允許的最高溫度分為若干等級，稱為絕緣耐熱等級，簡稱絕緣等級。 （二）分級符號和極限工作溫度 耐熱等級 溫度（） YAEBFH90105120130155180 九、三相異步電動機的起動 1、起動性能 (1) 起動電流 Ist 大，5 7 IN。頻繁起動會使電動機過熱。 （2）過大的起動電流在短時間內(nèi)會在線路上造成較大的電壓降落，影響鄰近負載的正常工作。 (3) 起動轉(zhuǎn)矩不大，不能滿載起動。 2、起動方法 （1）直接起動 概念：直接起動是在起動時把電動機的定子繞組直接接入電網(wǎng)。 特點：起動轉(zhuǎn)矩小；起動電流大，比額定值大 4 7

30、倍；影響同一電網(wǎng)上其他負載的正常工作。優(yōu)點：簡單、方便、經(jīng)濟、起動過程快，適用于中小型籠型異步電動機。2. 降壓起動 概念 起動時降低電動機的電源電壓，待電動機轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時，再把電壓恢復(fù)正常。 方法： 起動電流和起動轉(zhuǎn)矩都降低到直接起動時的三分之一（原理略）。B、自耦降壓起動 C、轉(zhuǎn)子串接電阻起動 繞線式電動機起動時，可在轉(zhuǎn)子繞組中串電阻，以減小起動電流。FUW2U1U2V1V2W1Q1轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子繞組繞組 SYU1U2V1W1V2W2W1V1U1U2V2W2自耦降壓起動圖U1U2V1V2W1W2S1S2M3 串接電阻起動原理圖Rst十、電動機的額定值 （一）額定功率 電動機在制造廠

31、規(guī)定的運行方式下運行，軸上輸出的機械功率（W 或 KW） 。 （二）定子額定電壓 指電動機運行時，應(yīng)加的線電壓。（V或KV） （三）額定電流 指電動機在額定電壓下運行、輸出額定功率時，流入定子繞組的線電流（A）。 （四）額定頻率 我國交流電工頻是50Hz。 (五)額定轉(zhuǎn)速 指電動機在額定電壓和額定頻率下運行、輸出額定功率時，轉(zhuǎn)子每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)。（轉(zhuǎn)/分，r/m） （六）額定溫升 溫升至電動機工作是溫度的升高值 。 額定溫升，電機在規(guī)定的條件下運行時，所允許的最高溫升。 （七）絕緣等級 指本機采用的絕緣材料的耐熱等級。 說明：說明： 絕緣等級和溫升有時只標(biāo)出其中一項絕緣等級和溫升有時只標(biāo)出其中一項工業(yè)電機1、變壓器的概念和分類 ？2、變壓器的工作原理？變壓器空載運行和負載運行原邊電流有何變化？為什么？3、電力變壓器的結(jié)構(gòu)？4、變壓器的損耗有哪幾部分構(gòu)成？變壓器效率的概念？5、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)？6、三相異步電動機的工作原理？7、三相異步電動機的額定值？