《电机及拖动基础》第五章 异步电动机的电力拖动(新)
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06电机拖动第五章异步电机二2 共26页
pCu1
m1
I
2 1
R1
sPe——转差功率
动
pFe
m1
I
2 m
R
m
基 础
Pe
m1E2 I 2
cos 2
m1I 22
R2 s
转速n越低，转差 率s越大，即转差 功率越大，则转
pCu 2
m1I 22 R2
sPe
子铜耗就越大
Pmech
Pe
拖 动
• 负载增大时：P2增加、I2增大以产生更大的电磁功率，故 s也增大、n稍有下降
基
础 • 一般转子铜耗很小，额定负载时：s≈1.5%～5%，则
n≈(0.985～0.95)ns
——异步电动机的转速特性为一条稍向下倾斜的曲线。
11
2、定子电流特性 I1f(P2)
I1 Im(I2)
电 机 • 空载时：定子电流几乎全部为励磁电流Im 学 • 负载增大时：P2增加、n下降、I2′增大，故I1随之增大 及 ——异步电动机的定子电流几乎随P2按正比例增加。 拖
空载特性曲线
16
2、励磁参数、铁耗及机械损耗的确定
（1）机械损耗和铁耗的分离 电
机 学
• 空载时，s≈0、I2≈0
及
p 10m 1I1 2R 1pF epm ech
拖
动
p 10m 1I1 2R 1pF epm ech
基
础 • 铁耗与磁密平方、即与端电压平方成正比
• 机械损耗仅与电动机转速有关，空载时可认为是恒值
17
（2）励磁参数的确定
• 空载时，s≈0
电机与拖动基础第5章-三相异步电动机的电力拖动
（1）改变定子电压的人为机械特性 通常是降低定子电压而电机其它参数均不变。特点是：
1）n0
不变：电机同步转速
n0
60 f1 p
与电压U1
无关。不同电压的人
为机械特性都通过 n0 点；
2） sm 与U1 无关：sm
R12
R2/ (X1
X
' 2
)
2
，与电压U1 无关，不同电压
U1 人为机械特性的 sm 相同；
3）
Tm
和
Tst
均
与
U
2 1
成正比：异步电机的电磁转矩TTeme
U12
，最大转
矩 Tm 以及起动转矩Tst 都要随U1 的降低而按U12 规律减小。
图5-3为U1 U N 、U1 0.8U N 、U1 0.5U N 时的人为机械特性。
图 5-3 改变定子电压的人为机械特性
随电机定子电压的降低，电机的人为机械特性是过 n0 点的曲线簇。 对于恒转矩负载TL 。额定电压为UN 时，稳定运行在 A 点。如果端电压降 低到 0.8UN 时，电机稳定运行于 B 点，转速降低。如果U1 降低到 0.5UN ，电机 将会停转（堵转状态）。
率
sm
。最大电磁转矩 Tm
m1 1
[ R1
U
2 1
取正号时，对
R12
(X1
X
' 2
)2
]
应于 Te s 中 P 点；取负号时，对应图中 P' 点。因 R1 前有正负
号，所以 Tm 和 Tm 的绝对值并不相等，即 Tm Tm 。当忽略 R1 时，
电机及拖动基础 第5版 第五章 三相异步电动机的电力拖动
r1 r2'
s2
X1
X
' 2
2
当s， s0区间，Ts 当s继续至s1区间，T1/s
最 大 转 矩 点
临界转差率
sm
r2,
X1
X
' 2
最大转矩倍数
最大转矩
Tmax
m1 pU12
4f1
X1
X
' 2
过载能力
m
Tmax TN
一般：2.0～2.2
起动时，s=1，代入公式：
起动
转矩
Tst
m1 pU12 r2,
《电机及拖动基础》(4版) 三相异步电动机的电力拖动
例5-1 为何在农村用电高峰期间，作为动力设备的三 相异步电动机易烧毁？
解 电动机的烧毁是指绕组过电流严重，绕组的绝 缘因过热损坏，造成绕组短路等故障。由于用电高峰 期间，水泵、打稻机等农用机械用量大，用电量增加 很多，电网线路电流增大大，线路压降增大，使电源 电压下降较多，这样影响到农用电动机，使其主磁通 大为下降，在同样的负载转矩下，由电磁转矩的物理 表达式可知转子电流大为增加，尽管主磁通下降，空 载电流会下降，但它下降的程度远为转子电流增加的 程度大，根据磁通势平衡方程式，定子电流也将大为 增加，长期超过额定值就会发生“烧机”现象。
据题意
sm
r2, Rs't
X1
X
' 2
1
得
Rs' t
X1
X
' 2
r2,
(3.12
4.25
1.4)
5.97
《电机及拖动基础》(4版) 三相异步电动机的电力拖动
三、电磁转矩的实用表达式
电机拖动与控制 5、异步电机电力拖动
起动时，电抗器或电阻接入定子电路；起 动后，切除电抗器或电阻，进入正常运行。 三相异步电动机定子边串入电抗器或电阻起动 时，定子绕组实际所加电压降低，而减小起动 电流。 但定子边串电阻起动时，能耗较大，实际 应用不多。
2.Y-Δ 降压起动
对正常运行采用△形接法的异步电动机，起动时定子 绕组接成Y形，运行时定子绕组接成Δ 形，其接线图如图 所示。 实际工作中，为了接线方便，电机绕组的引出线顺序 作了调整，接线方式如图（b）所示。对于运行时定子绕 组为Y形接的笼型异步电动机则不能用这种方法起动。
3.自耦变压器（起动补偿器）起动
自耦变压器也称为起动补偿器。 起动时电源电压加在自耦变压器高压侧，电动机接在 自耦变压器的低压侧，因此经自耦变压器降压后，使加在 电动机定子绕组上的电压降低，从而减小起动电流。 起动结束后电源直接加到电动机上，并切除自耦变压 器，使电动机全压运行。
自耦变压器降压起动的接线
1.变极调速原理
设定子绕组由两个结构完全相同的线圈组 构成，每一个线圈组称半相绕组。 图6-9（a）(b)(c)为电机定子绕组的接线 形式，从图中可以看出，只要将定子绕组的两 个半相绕组中的任何一个半相绕组的电流反向， 就可将磁极对数增加一倍或减少一半，这就是 单绕组倍极比的变极原理，如２/４，４/８极 等。
5.3.1变极调速
在电源频率不变的条件下，改变电动机的 极对数，电动机的同步转速n1就会发生变化， 从而改变电动机的转速。若极对数减少一半， 同步转速就提高一倍，电动机转速也几乎升高 一倍。 通常用改变定子绕组的接法来改变极对数， 这种电机称多速电动机。其转子均采用笼型转 子，因其感应的极对数能自动与定子相适应。
5.3
三相异步电动机的调速
人为地在同一负载下使电动机转速从某一数值改 变为另一数值，以满足生产过程的需要，这一过程称 为调速。 近年来，随着电力电子技术的发展，异步电动机 的调速性能大有改善，交流调速应用日益广泛，在许 多领域有取代直流调速系统的趋势。 从异步电动机的转速关系式可以看出，异步电动 机调速可分以下三大类： (1)改变定子绕组的磁极对数p— 变极调速。 (2)改变供电电网的频率fl— 变频调速。 (3)改变电动机的转差率s，方法有改变电压调速、 绕线式电机转子串电阻调速和串级调速。
2.Y-Δ 降压起动
对正常运行采用△形接法的异步电动机，起动时定子 绕组接成Y形，运行时定子绕组接成Δ 形，其接线图如图 所示。 实际工作中，为了接线方便，电机绕组的引出线顺序 作了调整，接线方式如图（b）所示。对于运行时定子绕 组为Y形接的笼型异步电动机则不能用这种方法起动。
3.自耦变压器（起动补偿器）起动
自耦变压器也称为起动补偿器。 起动时电源电压加在自耦变压器高压侧，电动机接在 自耦变压器的低压侧，因此经自耦变压器降压后，使加在 电动机定子绕组上的电压降低，从而减小起动电流。 起动结束后电源直接加到电动机上，并切除自耦变压 器，使电动机全压运行。
自耦变压器降压起动的接线
1.变极调速原理
设定子绕组由两个结构完全相同的线圈组 构成，每一个线圈组称半相绕组。 图6-9（a）(b)(c)为电机定子绕组的接线 形式，从图中可以看出，只要将定子绕组的两 个半相绕组中的任何一个半相绕组的电流反向， 就可将磁极对数增加一倍或减少一半，这就是 单绕组倍极比的变极原理，如２/４，４/８极 等。
5.3.1变极调速
在电源频率不变的条件下，改变电动机的 极对数，电动机的同步转速n1就会发生变化， 从而改变电动机的转速。若极对数减少一半， 同步转速就提高一倍，电动机转速也几乎升高 一倍。 通常用改变定子绕组的接法来改变极对数， 这种电机称多速电动机。其转子均采用笼型转 子，因其感应的极对数能自动与定子相适应。
5.3
三相异步电动机的调速
人为地在同一负载下使电动机转速从某一数值改 变为另一数值，以满足生产过程的需要，这一过程称 为调速。 近年来，随着电力电子技术的发展，异步电动机 的调速性能大有改善，交流调速应用日益广泛，在许 多领域有取代直流调速系统的趋势。 从异步电动机的转速关系式可以看出，异步电动 机调速可分以下三大类： (1)改变定子绕组的磁极对数p— 变极调速。 (2)改变供电电网的频率fl— 变频调速。 (3)改变电动机的转差率s，方法有改变电压调速、 绕线式电机转子串电阻调速和串级调速。
电机与拖动 精品课件——三相异步电动机的电力拖动
2
可得
Tem
r2' 2 m1 pU1 s r2' 2 ' 2 2f1 (r1 ) ( x1 x 2 ) s
（5-2）
该式表明了电磁转矩与转差率之间的关系称为转矩特性T= f(s)， 由于转速n=(1-s)nl，故可将T= f(s)曲线转化为异步电动机转速 n与电磁转矩T之间的关系，称之为机械特性。
5.3
三相异步电动机的制动
5.3.1 能耗制动 实现：制动时，S1断开,电机脱离电网， 同时S2闭合,在定子绕组中通入直流励磁 电流。 直流励磁电流产生一个恒定的磁场， 因惯性继续旋转的转子切割恒定磁场， 导体中感应电动势和电流。感应电流与 磁场作用产生的电磁转矩为制动性质， 转速迅速下降，当转速为零时，感应电 动势和电流为零，制动过程结束。 制动过程中，转子的动能转变为电能消耗在转子回路电阻 上——能耗制动。
I stΔ
3
起动转矩关系: TstY 1
TstΔ
3
特点： Y- △降压起动设备简单，成本低。 但起动转矩降低很多，多用于空载或 轻载起动的设备上。
四.延边三角形降压起动
5.2.2、三相绕线式异步电动机的起动
1、转子回路串电阻分级起动
为了使整个起动过程中尽量保持较大的起动转矩、绕线式异步电动机 可以采用逐级切除起动电阻的转子串电阻分级起动。起动时串入全部电阻， 随着转速上升逐级切除所串电阻。起动完毕，起动电阻全部切除。
T CTJ m I 2 cos 2
CTJ pm1 N 1k N 1 2
——转矩常数
（5-1）
式中
上式表明三相异步电动机的电磁转矩是由主磁通 m 与转子电流的有功分量 I cos 相互作用产生 2 2 的。
可得
Tem
r2' 2 m1 pU1 s r2' 2 ' 2 2f1 (r1 ) ( x1 x 2 ) s
（5-2）
该式表明了电磁转矩与转差率之间的关系称为转矩特性T= f(s)， 由于转速n=(1-s)nl，故可将T= f(s)曲线转化为异步电动机转速 n与电磁转矩T之间的关系，称之为机械特性。
5.3
三相异步电动机的制动
5.3.1 能耗制动 实现：制动时，S1断开,电机脱离电网， 同时S2闭合,在定子绕组中通入直流励磁 电流。 直流励磁电流产生一个恒定的磁场， 因惯性继续旋转的转子切割恒定磁场， 导体中感应电动势和电流。感应电流与 磁场作用产生的电磁转矩为制动性质， 转速迅速下降，当转速为零时，感应电 动势和电流为零，制动过程结束。 制动过程中，转子的动能转变为电能消耗在转子回路电阻 上——能耗制动。
I stΔ
3
起动转矩关系: TstY 1
TstΔ
3
特点： Y- △降压起动设备简单，成本低。 但起动转矩降低很多，多用于空载或 轻载起动的设备上。
四.延边三角形降压起动
5.2.2、三相绕线式异步电动机的起动
1、转子回路串电阻分级起动
为了使整个起动过程中尽量保持较大的起动转矩、绕线式异步电动机 可以采用逐级切除起动电阻的转子串电阻分级起动。起动时串入全部电阻， 随着转速上升逐级切除所串电阻。起动完毕，起动电阻全部切除。
T CTJ m I 2 cos 2
CTJ pm1 N 1k N 1 2
——转矩常数
（5-1）
式中
上式表明三相异步电动机的电磁转矩是由主磁通 m 与转子电流的有功分量 I cos 相互作用产生 2 2 的。
第5章 三相异步电动机的基本原理(电机及拖动基础)
第五章三相异步电动机的基本原理主要讲授内容：三相异步电动机的工作原理、结构、运行特性、等效电路、参数测量、转矩转差的关系等，是必须掌握的内容，使本课程的重点。
是在现代工业中正被大量应用的机电能量转换装置，是后续课程《电力拖动》课程的基础。
讨论：三相异步电动机What？三相异步电动机的用途、结构？How？三相异步电动机的工作原理？第一节三相异步电动机的结构及额定参数一、异步电动机的主要用途和分类用途：异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械。
异步电动机的优点：结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高和具有适用的工作特性。
采用现代电力电子功率器件和计算机技术可得到良好的调速性能。
已经取代直流电动机，成为应用广泛的调速系统。
异步电动机的缺点：功率体积比较小。
功率因数较差。
直接接电网运行时，必须从电网里吸收滞后的励磁电流，使它的功率因数总是小于１。
通过控制器可以使这一缺点得到改善。
异步电动机运行时，定子绕组接到交流电源上，转子绕组自身短路，由于电磁感应的关系，在转子绕组中产生电动势、电流，从而产生电磁转矩。
所以，异步电机又叫感应电机。
二、异步电动机的分类从不同角度看，有不同的分类法：（1）按定子相数分有①单相；②三相异步电动机。
（2）按转子结构分有①绕线式；②鼠笼式。
后者又包括单鼠笼、双鼠笼和深槽式异步电动机。
此外，根据电机定子绕组上所加电压的大小，又有高压、低压异步电动机之分。
从其它角度看，还有高起动转矩、高转差率、高转速异步电机等等。
异步电机也可作为异步发电机使用。
单机使用时，常用于电网尚未到达的地区，又没有同步发电机的情况，或用于风力发电等特殊场合上。
在异步电动机的电力拖动中，异步电机回馈制动时，即运行在异步发电机状态。
风叶铁心绕组轴承滑环绕线电动机转子笼型绕组导条端环1、异步电动机的定子：异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕组三个部分组成的。
（1）定子铁心：是电动机磁路的一部分，装在机座里。
第五章 异步电动机的电力拖动
第一节Lia三on相in异g 步电动机机械特性
一、物理表达式
TCTm'2co2s
异步机的转矩系数 CTpm1N 21kw1
co2 s(R 2 R /s 2 )/2sX 2 2R 2 2 R 2 s2X 2 2co2s
m ——异步机每极磁通
2019/11/8
电机及拖动基础
22
博学明德 经世致用
2．电•源Ua反nn接div的Teer反sciht接yn制oolf动oSgcyience
勤奋向上 求实创新
为了L迅ia速o停ni车ng或反向，可将定子两相反接，工作点由A
转移到B此时转差率为
sn1(n) n1n1
n1
n1
在两相反接时 ，电动机的转矩为－T，与负载转矩共同作用下， 电动机转速很快下降，这相当于图中机械特性的BC段。
勤奋向上 求实创新
结论： and Technology
1当电源L频ia率on及in电g机其他参数不变时，Tm U而12 与s m 无关U 1；
2当 U 1 、 f1 及其它参数不变时，sm R2'
而
Tm
与
R
' 2
无关；
四、机械特性曲线的绘制
几个特殊点：
1）起始点A；2）额定工作点B；
3）同步转速点H；
电机及拖动基础
3
• University of Science
博学明德 经异机步械世电特致动性用机的 勤奋向上 求实创新
Τ二em 、参aL2ni数adof1表nT[ei(n达Rcg1h式npoR lsom 2'g)1y2U 12(X R1s2' X2')2]
临界转差率
sm
一、物理表达式
TCTm'2co2s
异步机的转矩系数 CTpm1N 21kw1
co2 s(R 2 R /s 2 )/2sX 2 2R 2 2 R 2 s2X 2 2co2s
m ——异步机每极磁通
2019/11/8
电机及拖动基础
22
博学明德 经世致用
2．电•源Ua反nn接div的Teer反sciht接yn制oolf动oSgcyience
勤奋向上 求实创新
为了L迅ia速o停ni车ng或反向，可将定子两相反接，工作点由A
转移到B此时转差率为
sn1(n) n1n1
n1
n1
在两相反接时 ，电动机的转矩为－T，与负载转矩共同作用下， 电动机转速很快下降，这相当于图中机械特性的BC段。
勤奋向上 求实创新
结论： and Technology
1当电源L频ia率on及in电g机其他参数不变时，Tm U而12 与s m 无关U 1；
2当 U 1 、 f1 及其它参数不变时，sm R2'
而
Tm
与
R
' 2
无关；
四、机械特性曲线的绘制
几个特殊点：
1）起始点A；2）额定工作点B；
3）同步转速点H；
电机及拖动基础
3
• University of Science
博学明德 经异机步械世电特致动性用机的 勤奋向上 求实创新
Τ二em 、参aL2ni数adof1表nT[ei(n达Rcg1h式npoR lsom 2'g)1y2U 12(X R1s2' X2')2]
临界转差率
sm
电机与电力拖动基础教程第5章(4)
第5章 章
上 页 下 页
本章教学基本要求
熟悉鼠笼式和绕线式异步电动机的基本构造及主要结构部件的作 用，掌握三相异步电动机的基本工作原理。 了解交流电机绕组的构成原则及其基本知识，了解短距系数、分 布系数及绕组系数的物理意义，掌握三相交流绕组的类别及常用 三相绕组的连接规律和特点。 了解单相绕组磁动势性质，理解三相绕组磁动势性质及特点，理 解交流电机绕组的感应电势公式，掌握感应电势的计算。 了解异步电动机空载运行的物理过程，了解异步电动机负载运行 的物理过程，了解三相异步电动机的工作特性。 理解异步电动机空载运行时的基本方程式、等值电路；理解转差 率对转子回路各物理量的影响；理解异步电动机负载运行时的基 本方程式、等值电路，理解异步电动机负载运行时的功率，转矩 平衡关系；理解电磁转矩表达式及其物理意义。掌握异步电动机 功率、转矩计算；掌握三相异步电动机的参数测定方法。
第5章 章
返 回
上 页
下 页
各转矩表达式 2πn1 Ω1 = 为同步机械角速度。 。 60
电磁转矩
T=
Pm
Pm ( 1 − s)PM PM PM PM = = = = 9.55 = 9.55 2πn1 ( 1 − s) 1 n1 n 1 60
电磁转矩从转子方面看， 电磁转矩从转子方面看，它等于总机械功率除以转子 从转子方面看 机械角速度；从定子方面看， 机械角速度；从定子方面看，它又等于电磁功率除以 同步机械角速度。 同步机械角速度。
电机原理与拖动基础
主讲人：包 蕾 主讲人：
宁波工程学院
下 页
第5章 三相异步电动机 章
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10
三相异步电动机的结构、类别、 三相异步电动机的结构、类别、铭牌
上 页 下 页
本章教学基本要求
熟悉鼠笼式和绕线式异步电动机的基本构造及主要结构部件的作 用，掌握三相异步电动机的基本工作原理。 了解交流电机绕组的构成原则及其基本知识，了解短距系数、分 布系数及绕组系数的物理意义，掌握三相交流绕组的类别及常用 三相绕组的连接规律和特点。 了解单相绕组磁动势性质，理解三相绕组磁动势性质及特点，理 解交流电机绕组的感应电势公式，掌握感应电势的计算。 了解异步电动机空载运行的物理过程，了解异步电动机负载运行 的物理过程，了解三相异步电动机的工作特性。 理解异步电动机空载运行时的基本方程式、等值电路；理解转差 率对转子回路各物理量的影响；理解异步电动机负载运行时的基 本方程式、等值电路，理解异步电动机负载运行时的功率，转矩 平衡关系；理解电磁转矩表达式及其物理意义。掌握异步电动机 功率、转矩计算；掌握三相异步电动机的参数测定方法。
第5章 章
返 回
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各转矩表达式 2πn1 Ω1 = 为同步机械角速度。 。 60
电磁转矩
T=
Pm
Pm ( 1 − s)PM PM PM PM = = = = 9.55 = 9.55 2πn1 ( 1 − s) 1 n1 n 1 60
电磁转矩从转子方面看， 电磁转矩从转子方面看，它等于总机械功率除以转子 从转子方面看 机械角速度；从定子方面看， 机械角速度；从定子方面看，它又等于电磁功率除以 同步机械角速度。 同步机械角速度。
电机原理与拖动基础
主讲人：包 蕾 主讲人：
宁波工程学院
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第5章 三相异步电动机 章
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10
三相异步电动机的结构、类别、 三相异步电动机的结构、类别、铭牌
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I2
E2
R2 / s2 X 22
X 2
R2 / s2 X 22
R2
E2 X 2
/ s2
X
22
T CT1mI2 cos 2 也为负，与转速方向相反
异步电动机轴上输出的机械功率也为负 P2 T
2020年12月11日10时21分
电机及拖动基础
24/50
如果异步机定子脱离电网， 又希望它能发电，则必须在异 步机定子三相之间接上连接成 三角形或者星形的三组电容器。 这时电容器组可供给异步电动 机发电所需要的无功功率，即 供给建立磁场所需要的励磁电 流。
矩与转速的方向相反，以实现制
动。此时，电动机由轴上吸收机
械能，并转换为电能。
2020年12月11日10时21分
电机及拖动基础
电动状态下异步电 动机的机械特性
16/50
（一）能耗制动状态
异步电动机能耗制动的 电路图与机械特性
当K1断开，电动机脱离电网时，立即将K2接通，则在定子两相 绕组内通入直流电流，在定子内形成一固定磁场。当转子由于惯性 而仍在旋转时，其导体即切割此磁场，在转子中产生感应电动势及 转子电流。根据左手定则，可确定出转矩的方向与转速的方向相反， 即为制动转矩。
考虑异步机的机械特性为直线, 对于固有特性
sm 2msN 2 2.8 0.267 0.15
2020年12月11日10时21分
电机及拖动基础
29/50
对于人为特性 sx sB 0.666 Tx TB 0.8TN
sm
2 2.8TN 0.8TN
0.666
4.66
R fB
4.66 0.149
当 nn1 时
s n1 n 0 n1
2020年12月11日10时21分
电机及拖动基础
23/50
转子电流的有功分量为 I2a I2 cos2
I2a
E2
R2 / s2 X 22
R2 / s
R2 / s2 X 22
E2 R2 / R2 / s2
s
X 22
转子电流的无功分量为 I2 I2 sin 2
2020年12月11日10时21分
电机及拖动基础
26/50
பைடு நூலகம்
[例]
绕线转子异步电
某绕线转子异步电动机的铭 动机的机械特性
牌参数如下： PN 75kW
I1N 144 A U1N 380 V
E2N 399 V I2N 166 A nN 1460 r/min m 2.8
（1）当负载转矩 Tz 0.8TN ，
2020年12月11日10时21分
电机及拖动基础
4/50
三、实用表达式
忽略 R1 得机械特性的实用表达式
sm sN (m 2m 1)
T 2Tm
s sm
sm
s
m 过载能力
（式中
sN
n1 nN n1
）
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结论： 1当电源频率及电机其他参数不变时，Tm U而12 与sm 无关U1； 2当 U1 、f1 及其它参数不变时，sm R2' 而 Tm 与 R2' 无关；
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（四）定子电路串联对称电阻
与串联对称电抗时相同， 定子串联对称电阻一般也用于 笼型异步电动机的减压起动 。
定子电路内串联对称电阻 时的人为机械特性
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第二节 三相异步电动机的起动
一、 三相笼型转子感应电动机的起动
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（二）转子串联频敏变阻器起动
当电动机起动时，转子频率较高，频敏变阻器内的与频率平方
成正比的涡流损耗较大， RF 值也因之较大，起限制起动电流及增
大起动转矩的作用。随着转速的上升，转子频率不断下降，频敏变
阻器铁心的涡流损耗及 RF 值跟着下降，使电动机起动平滑。
1 0.053
2.44
sm 0.57
R fA
0.57 0.1445
1 0.053
0.16
考虑机械特性为直线
sm 0.149
sm
2 2.8TN 1.5TN
1.973
7.37
R fC
7.37 0.149
1 0.053
2.57
(3)
sD
n1 nD n1
1500- (-300) 1.2 1500
第五章 三相异步电动机的电力拖动运行
第一节 三相异步电动机机械特性的
一、物理表达式
T
CT
m
' 2
cos2
异步机的转矩系数
CT
p m1 N1 kw1 2
cos2
R2 / s
(R2 / s)2 X 22
R2 R22 s2 X 22
cos2
m ——异步机每极磁通
1.s较小时，cos2 1 I 2 s
1．转速反向的反接制动
此时的转差率
s
n1
(n)
n1
n 1
n1
n1
转子由定子输入的电功率即为电磁功率
Pem
3I
2 2
R2
Rf s
为正
转子轴上机械功率 Pm为负
转子电路的损耗 为两者之和，因此能量损耗极大 。
Pem Pm pCu 2
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转速反向的反接制动 时的异步电动机特性
四、机械特性曲线的绘制
几个特殊点：
1）起始点A；2）额定工作点B；
3）同步转速点H；
4）最大转矩点P和P′。
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五、固有机械特性
1）起始点A； 2）额定工作点B； 3）同步转速点H； 4）最大转矩点P和P′。
三相异步电动机 的固有机械特性
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在转速为零的C 点，如不切断电源， 电动机即反向加速， 进入反向的电动状态 （对应于特性CD段）， 加速到D点时，电动 机将稳定运转，实现 了电动机的逆转过程。
异步电动机电源反接 的电路图与机械特性
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直接起动的问题： 1.起动电流大 2.起动转矩小 3.功率因数小
不能直接起动的设备采用降压启动
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二、三相绕线转子异步电动机的起动
（一）转子串联电阻起动 电动机起动时，变阻器应调在最大电阻位置，然后将
定子接通电源，电动机开始转动。随着电动机转速的增加， 均匀地减小电阻，直到将电阻完全切除。待转速稳定后，将 集电环短接，同时举起电刷 。
在反转方向，特性2与2′的第二 象限为反接制动特性，而第四象 限则为回馈制动特性。
能耗制动电路的联结方法有所不 同，其机械特性用曲线3与3′表 示，第二象限部分对应于电动机 正转，而第四象限则对应于反转。
图中特性1＇，2′及3′对应于异 步电动机转子有串联电阻时，而1， 2及3则对应于没有串联电阻。
TD 0.8TN
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sm
1.2
2.8TN
0.8TN
2.8TN 0.8TN
2
1
8.225或0.175
取 sm 8.225（sm 0.175 时不能稳定运转）
R fD
8.225 0.1445
1 0.053
2.96
考虑机械特性为直线
电容器接成三角形时
C 1 I0 106 3 2πf1UN
I0 0.3I1N
电容器接成星形时 C
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3I0 106 2πf1U电N机及拖动基础
异步电动机回馈制 动时的机械特性
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三、制动状态小结
在正转方向，特性1与1′的第二 象限为回馈制动特性，第四象限 为反接制动特性；
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六、人为机械特性
（一）降低 U x
U x 降低后电动机电流将大于 额定值，电动机如长时连续运行， 最终温升将超过允许值，导致电 动机寿命缩短，甚至烧坏。
三相异步电动机降低定 子相电压时的人为机械 特性
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（二）转子电路内串联对称电阻
要求转速 nB 500 r/min 时，
转子每相应串入多大的电阻 （图中B点）？
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（2）从电动状态（图1中A点）nA nN 时换接到反接制动状态，如
果要求开始的制动转矩等于 1.5TN（图中C点），则转子每相应该串
接多大电阻？
（3）如果该电动机带位能负载，负载转矩 Tz 0.8TN ，要求稳定的
Tem s
2.s较大时，
cos 2
R2
sX 2
I2 E2
X 2
Tem
1 s
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异步电动机的 机械特性
二、参数表达式
2f1[(R1
p
m1
U12
R2' s
R2' )2 s