电动机运行特性
1.3 三相交流异步电动机的起动
异步电动机从接通电源，到进入稳定运行的过程，称 为起动。 异步电动机起动过程的特点： （1）起动电流大 （2）起动时间短 （3）起动转矩不高 为了使异步电动机能带动负载很快达到稳定运行，同 时又不影响接在同一电网上的其它设备，对起动的基本要 求是起动转矩足够大，起动电流又不要太大。 由上面的分析可以看出，要限制起动电流，可以采 取降压或增大电机参数的方法。为增大起动转矩，可适当 加大转子的电阻。所以大容量的异步电动机一般采用加装 起动装置起动。
4. 三相交流异步电动机的工作方式
三相交流异步电动机的工作方式也叫定额，是指三相 交流异步电动机承受负载情况的说明，即允许连续使用的 时间，分为连续、短时、周期断续工作方式三种。 连续工作方式是指电动机带额定负载运行时，运行时 间很长，电动机的温升可以达到的稳态温升的工作方式。 [电动机本身的温度与标准环境温度（40℃）的差值称为 温升] 短时工作方式是指电动机带额定负载运行时，运行时 间很短，使电动机的温升达不到稳态温升；停机时间很长， 使电动机的温升可以降到零的工作方式。 周期断续工作方式是指电动机带额定负载运行时，运 行时间很短，使电动机的温升达不到稳态温升；停止时间 也很短，使电动机的温升降不到零，工作周期小于10分钟 的工作方式。
1.2.3 三相交流异步电动机的工作特性
1.三相交流异步电动机的电磁转矩表达式 （1）电磁转矩T的物理表达式
T CT m I 2 cos2
（2）电磁转矩T的参数表达式
' r 2 2 3 pU1 s T ' r2 2 ' 2 2f1[(r ) ( x1 x2 ) ] 1 s
1.4.2 变频调速
随着晶闸管整流和变频技术的迅速发 展，异步电动机的变频调速应用日益广泛。 变频调速是目前公认的交流电动机最理想、 最有前途的调速方案，它主要用于拖动泵 类负载，如通风机、水泵等。而且，变频 调速有逐步取代直流调速的趋势。 变频调速根据电动机输出性能的不同 可分为： ①保持电动机过载能力不变。 ②保持电动机恒转矩输出。 ③保持电动机恒功率输出。
I st 1 电源总容量 ki 3 IN 4 电动机额定功率
电动机的起动电流倍数ki需符合式(1-2)中电网允许的 起动电流倍数，才允许直接起动，否则应采取降压起动。 一般10kW以下的电动机都可以直接起动。随电网容量的加 大，允许直接起动的电动机容量也变大。
1.3.2 笼型异步电动机的降压起动
1.2 三相交流异步电动机的运行原理
1.2.1 三相交流异步电动机的空载运行 三相交流异步电动机的三相定子绕组与三相对称电源 接通，轴上不带任何机械负载，转子空转时的运行状态， 称为空载运行。 三相交流异步电动机空载运行时，轴上没有任何机械 负载，电机所受阻转矩很小，其转子转速n接近同步转速 n1，即，转子与气隙磁场的相对运动转速Δ n就接近零， 即。这时三相交流异步电动机内只有定子绕组上的电流形 成气隙磁场，该电流称为空载励磁电流。 显然，对于结构固定的三相交流异步电动机，当电 源频率一定时，主磁通。若外加电压U1一定，主磁通大体 上也为一定值。由于三相交流异步电动机有气隙，空载电 流则较大，一般为额定电流的30%～50%，在小型三相交流 异步电动机中，甚至可以达到额定电流的60%。
1.4.1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。 变极调速主要用于各种机 床及其他设备上。它所需设备 简单、体积小、重量轻，接线 简单，调速级数少。
变频器
应用变频调速可以大大提高电动机转速的控制精度， 使电动机在最节能的转速下运行。 以风机水泵为例，其轴功率与转速的三次方成正比， 当所需风量减少，风机转速降低时，其功率按转速的三次 方下降。可见，精确调速的节电效果非常可观。与此类似， 许多电动机接变动负载时一般按最大需求来生产电动机的 容量，故设计裕量偏大，而在实际运行中，轻载运行的时 间所占比例却非常高。如采用变频调速，可大大提高轻载 运行时的工作效率。 变频器是一种将固定频率的交流电变换成频率、电压 连续可调的交流电供给负载的电源装置，变频器的基本结 构主要由主电路和控制电路组成，如图1-16所示。变频器 主要用于交流电动机(异步电动机或同步电动机)转速的调 节。变频器还有显著的节能作用，是企业技术改造和产品 更新换代的理想调速装置。自20世纪80年代被引进中国以 来，变频器作为节能应用与速度工艺控制中越来越重要的 自动化设备，得到了快速发展和广泛的应用。
1.2.2 三相交流异步电动机的负载运行
负载运行时，由于转子转速n＜n1，则转子三相对称 绕组将切割气隙旋转磁场而感应三相对称电动势，在转子 上产生三相对称电流，进而在转子上产生单方向的旋转磁 动势。 若定子磁场为顺时针方向，由于n＜n1，转子三相电 动势的相序则取决于气隙旋转磁场依次切割转子绕组的顺 序，即取决于转子与气隙磁场的相对运动转速的方向。即 在异步电动机中转子磁动势的旋转方向与定子磁动势的旋 转方向始终相同。
1.3.1 直接起动
给电动机定子绕组加上额定电压使之起动的方法称为 直接起动，或称全压起动。 直接起动是最简单的起动方法。起动时用刀开关、电 磁起动器或接触器将电动机定子绕组直接接到电源上，其 接线图如图1-6所示。直接起动时，起动电流很大，一般选 取熔体的额定电流为电机额定电流的2.5～3.5倍。 对于一般小型笼型异步电动机如果电源容量足够大时， 应尽量采用直接起动方法。对于某一电网，多大容量的电 动机才允许直接起动，可按下列经验公式来确定
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——转差调速。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。
（3）电磁转矩的实用表达式
T Tmax 2 sm s s sm
2.三相交流异步电动机的机械特性
机械特性是指在一定条件下，电动机的转速 与转矩之间的关系。
机械特性
降低电源电压的人为机械特性曲线
转子回路串电阻的人为机械特性
3.三相交流异步电动机的工作特性曲线
三相交流异步 电动机的工作特性是 指定子的电压及频率 为额定值时，电动机 的转速、定子电流、 功率因数、电磁转矩、 效率等与输出功率的 关系曲线。
1.1.3
三相交流异步电动机的主要系列
1．Y系列 Y系列是一般用途的小型笼型电动机系列，Y系列取代 了原先的JO2系列，原来的老系列JO系列和J02系列已被淘 汰。Y系列的额定电压为380V，额定频率为50Hz，功率范 围为（0.55～90）KW，同步转速为（750～3000）r/min， 外壳防护型式为IP44和IP23两种，B级绝缘。Y系列的技术 条件已符合国际电工委员会（IEC）的有关标准。 2．JDO2系列 该系列是小型三相多速异步电动机系列。它主要用于 各式机床以及起重传动设备等需要多种速度的传动装置。 3．JR系列 该系列是中型防护式三相绕线式转子异步电动机系列， 容量为（45～410）KW。 4．YR系列 是一种大型三相绕线转子异步电动机系列，容量为 （250～2500）KW，主要用于冶金工业和矿山中。
5. 三相交流异步电动机的接法
三相交流异步 电动机定子绕组的连 接方法有星形（Y） 和三角形（Δ ）两种。 定子绕组的连接 只能按规定方法连接， 不能任意改变接法， 否则会损坏三相电动 机。
6. 三相交流异步电动机的防护等级
三相交流异步电动机的防护等级表示三相交 流异步电动机外壳防止异物和水进入电机内部的 等级。 其中，IP是防护等级标志符号，其后面的两 位数字分别表示电机防固体和防水能力。数字越 大，防护能力越强，如IP44中第一位数字“4”表 示电机能防止直径或厚度大于1毫米的固体进入电 机内壳。第二位数字“4”表示能承受任何方向的 溅水。
降压起动是指电动机在起 动时降低加在定子绕组上的电 压，起动结束时加额定电压运 行的起动方式。 降压起动虽然能降低电动 机起动电流，但由于电动机的 转矩与电压的平方成正比，因 此降压起动时电动机的转矩减 小较多，故此法一般适用于电 动机空载或轻载起动。 降压起动的方法有以下几 种： 1.定子串接电抗器或电 阻的降压起动 2.Y-Δ 降压起动 3.自耦变压器（起动补 偿器）起动 4.延边三角形起动
1.3.3三相绕线式异步电动机的起动
适当增加转子 电路的电阻不仅可 以降低起动电流， 还可以提高起动转 矩。绕线转子异步 电动机正是利用这 一特性，起动时在 转子回路中串入电 阻器或频敏变阻器 来改善起动性能。 1.转子串接 电阻器起动 2.转子串频 敏变阻器起动
1.4 三相交流异步电动机的调速
电气控制与PLC应用
1.电动机的运行特性
第1章 三相交流异步电动机的运行特性
三相交流异步电动机是目前生产、生活中应用最广 泛的一种电机。据统计，在供电系统的动力负载中，约有 85%的负载是由异步电动机驱动。 与其他电动机相比较, 三相交流异步电动机具有结构 简单、制造方便、坚固耐用、运行可靠、价格低廉、检修 维护方便等一系列优点；还具有较高的运行效率和令人满 意的工作特性，能满足各行各业大多数生产机械的传动要 求。 以交流电动机为原动机的电力拖动系统为交流电力拖 动系统。三相交流异步电动机由于结构简单，价格便宜， 且性能良好，运行可靠，故广泛应用在各种拖动系统中。
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三相绕线式异步电动机各种运行状态下的机械特性
三相绕线式异步电动机各种运行状态下的机械特性原理简述机械特性是指其转速与转矩间的关系，一般表示为。
由于三相异步电动机的机械特性呈非线性关系，所以函数表达式以转速为自变量，转矩为因变量，写为更为方便。
又因转差率s也可以用来表征转速，而且用s表示的机械特性表达式更为简洁，所以对三相异步电动机一般用来表示机械特性，同时将作为横坐标，这样和原的图形是一致的。
一、三相异步电动机机械特性的表达式三相异步电动机机械特性的表达式一般有三种：1．物理表达式其中为异步电机的转矩常数；为每极磁通；为转子电流的折算值；为转子回路的功率因数。
2．参数表达式其中。
3．实用表达式其中为最大转矩，为发生最大转矩时的转差率。
三种表达式其应用场合各有不同，一般物理表达式适用于定性分析与及间的关系，参数表达式可以分析各参数变化对电动机运行性能的影响，而实用表达式最适合用于进行机械特性的工程计算。
二、三相异步电动机的机械特性1．固有机械特性固有机械特性是指异步电动机在额定电压、额定频率下，电动机按规定方法接线，定子及转子回路中不外接电阻（电抗或电容）时所获得的机械特性，如图15-1所示。
图15-1 三相异步电动机的固有机械特性下面对机械特性上反映其特点的几个特殊点进行分析：（1）起动点：其特点是：，，起动电流；（2）额定运行点：其特点是：，，；（3）同步速点：其特点是：，，，，点是电动状态与回馈制动的转折点；（4）最大转矩点：电动状态最大转矩点，其特点是：，；回馈制动最大转矩点，其特点是：，；由公式可以看出，。
2．人为机械特性由三相异步电动机机械特性的参数表达式可见，异步电动机的电磁转矩在某一转速下的数值，是由电源电压、频率、极对数及定转子电路的电阻、电抗、、、决定的。
因此人为的改变这些参数，就可得到不同的人为机械特性。
现介绍改变某些参数时人为机械特性的变化：（1）降低电压不变，不变，因为，，，所以降低电压时，、、均减小，其人为机械特性见图15-2。
(整理)电机实验——三相鼠笼异步电动机的工作特性
三相鼠笼异步电动机的工作特性一、实验目的1、掌握用日光灯法测转差率的方法。
2、掌握三相异步电动机的空载、堵转和负载试验的方法。
3、用直接负载法测取三相鼠笼式异步电动机的工作特性。
4、测定三相鼠笼式异步电动机的参数。
二、预习要点1、用日光灯法测转差率是利用了日光灯的什么特性？2、异步电动机的工作特性指哪些特性？3、异步电动机的等效电路有哪些参数？它们的物理意义是什么？4、工作特性和参数的测定方法。
三、实验项目1、测定电机的转差率。
2、测量定子绕组的冷态电阻。
3、判定定子绕组的首末端.4、空载实验。
5、短路实验。
6、负载实验。
四、实验方法1、实验设备2、屏上挂件排列顺序DQ43、DQ42、DQ25-3、DQ22、DQ27、DQ31 三相鼠笼式异步电机的组件编号为DQ11。
3、用日光灯法测定转差率日光灯是一种闪光灯，当接到50H z 电源上时，灯光每秒闪亮100次，人的视觉暂留时间约为十分之一秒左右，故用肉眼观察时日光灯是一直发亮的,我们就利用日光灯这一特性来测量电机的转差率。
（1）异步电机选用编号为DQ11的三相鼠笼异步电动机（U N =220V ，Δ接法）极数2P=4。
直接与测速发电机同轴联接，在DQ11和测速发电机联轴器上用黑胶布包一圈，再用四张白纸条（宽度约为3毫米），均匀地贴在黑胶布上。
（2）由于电机的同步转速为 ，而日光灯闪亮为100次/秒，即日光灯闪亮一次，电机转动四分之一圈。
由于电机轴上均匀贴有四张白纸条，故电机以同步转速转动时，肉眼观察图案是静止不动的（这个可以用直流电动机DQ09、DQ19和三相同步电机DQ14来验证）。
（3）开启电源，打开控制屏上日光灯开关，调节调压器升高电动机电压，观察电动机转向，如转向不对应停机调整相序。
转向正确后，升压至220V ，使电机起动运转，记录此时电机转速。
（4）因三相异步电机转速总是低于同步转速，故灯光每闪亮一次图案逆电机旋转方向落后一个角度，用肉眼观察图案逆电机旋转方向缓慢移动。
第九章 三相异步电动机的机械特性及各种运转状态 第一节 三相异步电动机机械特性的三种表达式
U
2 X
(10 17)
R12
(X1
X
' 2
)
2
正号对应于电动机状态，而负号则适用于发电机状态 考虑 R1 << ( X1 + X2') ,可得：
Sm
R2'
X1
X
' 2
(10 18)
Tm
m1U
2 X
20 ( X1
X
' 2
)
(10 19)
可以看出：
4.几点规律
1)当电动机各参数及电源频率不变时， Tm 与 UX2 成正比，sm 因与 UX 无关而保持不变
二.异步电动机机械特性的参数表达式
采用参数表达式可直接建立异步电动机工作时转矩和转速关系并 进行定量分析
E
' 2
2f1W1kW1 m (10 5)
0
2f
p
(10 6)
T
m1 0
E
' 2
I
' 2
c
os
' 2
(10 7)
E
' 2
I
' 2
Z
' 2
(10 8)
R2'
c
os
' 2
PT
3I
2 2
R2 R f s
(10 44)
转子轴上机械功率为
P2 PT (1 s) (10 45)
s > 1，P2 为负值，即电动机由轴上输入机械功率 转子电路的损耗为
DP2 PT (1 s) (10 45)
DP2 数值上等于 PT 与 P2 之和，所以反接制动时能量损耗极大 3)用途 可以用于稳定下放位能性负载
直流他励电动机在各种运转状态下的机械特性
2.电动及反接制动状态下的机械特性测量
3.能耗制动状态下的机械特性测量
二、实验原理（或设计方案）
他励直流电动机机械特性测定实验接线图
直流电动机的机械特性是指电机在额定电压与额定励磁电流的供给下，电动机轴上所产生的转矩M和相应的运行转速п之间的关系。机械特性是选用电动机的一个重要依据，各类电动机都因有自己的机械特性而适用于不同的场合。
3.表6-3：UN=220V IfN=85mA R2=400Ω
Ia(A)
0.96
0.9
0.85
0.8
0.75
0.7
n(r/min)
-1482
-1281
-1087
-927
-768
-601
Ia(A)
0.6
0.52
0.45
0.4
0.34
0.3
n(r/min)
-41
0
240
243
580
688
R2=1800Ω能耗制动状态下的机械特性
0.68
0.67
0.66
0.65
0.64
0.63
n(r/min)
-617
-609
-595
-588
-582
-573
-558
-548
6、实验结果及分析（或设计总结）
1.回馈制动，反接制动和能耗制动是什么意思？各自有什么特点？
回馈制动：回馈制动是一种是非常有效的节能方法。避免了制动时对环境及设备的破坏。
反接制动：反接制动是在电动机切断正常运转电源的同时改变电动机定子绕组的电源相序，使之有反转趋势而产生较大的制动力矩的方法。
（3）R1调到最小，R2、R3和R4调到最大。将开关S1合向1电源端，开关s2合向2短接端。
3.能耗制动状态下的机械特性测量
二、实验原理（或设计方案）
他励直流电动机机械特性测定实验接线图
直流电动机的机械特性是指电机在额定电压与额定励磁电流的供给下，电动机轴上所产生的转矩M和相应的运行转速п之间的关系。机械特性是选用电动机的一个重要依据，各类电动机都因有自己的机械特性而适用于不同的场合。
3.表6-3：UN=220V IfN=85mA R2=400Ω
Ia(A)
0.96
0.9
0.85
0.8
0.75
0.7
n(r/min)
-1482
-1281
-1087
-927
-768
-601
Ia(A)
0.6
0.52
0.45
0.4
0.34
0.3
n(r/min)
-41
0
240
243
580
688
R2=1800Ω能耗制动状态下的机械特性
0.68
0.67
0.66
0.65
0.64
0.63
n(r/min)
-617
-609
-595
-588
-582
-573
-558
-548
6、实验结果及分析（或设计总结）
1.回馈制动，反接制动和能耗制动是什么意思？各自有什么特点？
回馈制动：回馈制动是一种是非常有效的节能方法。避免了制动时对环境及设备的破坏。
反接制动：反接制动是在电动机切断正常运转电源的同时改变电动机定子绕组的电源相序，使之有反转趋势而产生较大的制动力矩的方法。
（3）R1调到最小，R2、R3和R4调到最大。将开关S1合向1电源端，开关s2合向2短接端。
电机学同步电机部分知识点总结
隐极机一般用汽轮机拖动，凸极机用水轮机拖动。
二、 对称负载时的电枢反应
1. 同步电机空载时，气隙磁场就是由励磁磁动势所产生的同步旋转的主磁场， 在定子绕组中只感应有空载电动势，因为定子电流为 0，所以端电压就等于 空载电动势。带上对称负载以后，定子绕组流过负载电流时，电枢绕组就会 产生电枢磁动势以及相应的电枢磁场，若仅考虑其基波，则它与转子同向、 同速旋转，它的存在使空气隙磁动势分布发生变化，从而使空气隙磁场以及 绕组中的感应电动势发生变化，这种现象称为电枢反应。
因此，与之对应有直轴电枢反应电抗和交轴电枢反应电抗，再把电枢反应电 抗与漏抗相加，可得直轴同步电抗和交轴同步电抗。
四、同步发电机的参数及测定 1.不饱和同步电抗和饱和同步电抗：不饱和同步电抗的数值要比饱和同步电抗的 数值大得多。（因为饱和时，磁阻大，电抗就小）（有一规律：气隙大，磁阻就大， 电抗就小） 2.漏抗的测定和保梯电抗（电抗三角形） （1）负载特性：当电枢电流及功率因数均为常数时，端电压与励磁电流之间的 关系曲线 U=f(If)称为负载特性。
同步电机的基本原理和运行特性
一、 同步电机（电机转子的转速和旋转磁场转速相同）的结构
转子上装有磁极和励磁绕组。当励磁绕组通以直流电流后，电机内就产生转 子磁场。同步电机的磁极通常装在转子上，而电枢绕组放在定子上，通常称为旋 转磁极式电机。
旋转磁极式同步电机的转子有隐极和凸极两种结构，隐极电机的气隙均匀， 凸极电机的气隙不均匀（极弧下较小，而极间较大）。
6. 由内功率因数角判断同步电机的运行方式。
三、 隐极+凸极同步发电机的分析方法
1.电枢反应电抗的物理意义：电枢反应磁场在定子每相绕组中所感应的电枢反应 电动势 ，可以把它看作相电流所产生的一个电抗电压降，这个电抗便是电枢 反应电抗 。 2.同步电抗： = + ,包含两部分，一部分对应于定子绕组的漏磁通，另 一部分对应于定子电流所产生的电枢反应磁通。在实用上，我们通常不把它们分 开，而是把 + 当作一个同步电抗来处理。
二、 对称负载时的电枢反应
1. 同步电机空载时，气隙磁场就是由励磁磁动势所产生的同步旋转的主磁场， 在定子绕组中只感应有空载电动势，因为定子电流为 0，所以端电压就等于 空载电动势。带上对称负载以后，定子绕组流过负载电流时，电枢绕组就会 产生电枢磁动势以及相应的电枢磁场，若仅考虑其基波，则它与转子同向、 同速旋转，它的存在使空气隙磁动势分布发生变化，从而使空气隙磁场以及 绕组中的感应电动势发生变化，这种现象称为电枢反应。
因此，与之对应有直轴电枢反应电抗和交轴电枢反应电抗，再把电枢反应电 抗与漏抗相加，可得直轴同步电抗和交轴同步电抗。
四、同步发电机的参数及测定 1.不饱和同步电抗和饱和同步电抗：不饱和同步电抗的数值要比饱和同步电抗的 数值大得多。（因为饱和时，磁阻大，电抗就小）（有一规律：气隙大，磁阻就大， 电抗就小） 2.漏抗的测定和保梯电抗（电抗三角形） （1）负载特性：当电枢电流及功率因数均为常数时，端电压与励磁电流之间的 关系曲线 U=f(If)称为负载特性。
同步电机的基本原理和运行特性
一、 同步电机（电机转子的转速和旋转磁场转速相同）的结构
转子上装有磁极和励磁绕组。当励磁绕组通以直流电流后，电机内就产生转 子磁场。同步电机的磁极通常装在转子上，而电枢绕组放在定子上，通常称为旋 转磁极式电机。
旋转磁极式同步电机的转子有隐极和凸极两种结构，隐极电机的气隙均匀， 凸极电机的气隙不均匀（极弧下较小，而极间较大）。
6. 由内功率因数角判断同步电机的运行方式。
三、 隐极+凸极同步发电机的分析方法
1.电枢反应电抗的物理意义：电枢反应磁场在定子每相绕组中所感应的电枢反应 电动势 ，可以把它看作相电流所产生的一个电抗电压降，这个电抗便是电枢 反应电抗 。 2.同步电抗： = + ,包含两部分，一部分对应于定子绕组的漏磁通，另 一部分对应于定子电流所产生的电枢反应磁通。在实用上，我们通常不把它们分 开，而是把 + 当作一个同步电抗来处理。
电动机的工作原理及调速特性
广泛的应用.
(3)改变磁通的人工机械特性
n
U
Ke
Ra
KeKt 2
T
n0
n
• 从机械特性方程可知,改变磁通时,电动
机的理想空载转速和转速降落都会随 磁通的变化而变化.
• 磁通只能在额定值以下调节,理想空载
转速和转速降落都要增大-------弱磁增 速.
• 使用中,要防止电动机过载,更要防止飞
车,因此,直流他激电动机设有失磁保护.
串激直流电动机的机械特性
• 1)特点:电枢电流就是激磁电流.
• 2)机械特性分析:
• 第一段,电动机轻载时,机械特
性具有双曲线的形状,理想空 载转速趋近无穷大.
• 第二段,电动机负载较重时,磁
路趋于饱和,机械特性近似一 条直线.
• 3)注意事项:
• 直流串激电动机不允许空载运
行----飞车事故.
4 直流他激电动机的起动特性
• 直流他激电动机的起动电流是额定
电流的(10-20)倍,不允许直接起动. 限制其起动电流的方法有两种.
1.降压起动:
组成SCR-M自动调速系统的起动环 节.是后面学习的一个重点.
2.电枢电路串外接电阻起动
右图为具有三段起动电阻的他激电 动机电路原理图和起动特性,
(2)理想空载转速no计算:
KeN
UN
I N Ra nN
Ra
0
50
0
75
1
pN UNI
N
Hale Waihona Puke UN INn0
UN
K e N
(3)额定转矩Nn的计算:
(3)改变磁通的人工机械特性
n
U
Ke
Ra
KeKt 2
T
n0
n
• 从机械特性方程可知,改变磁通时,电动
机的理想空载转速和转速降落都会随 磁通的变化而变化.
• 磁通只能在额定值以下调节,理想空载
转速和转速降落都要增大-------弱磁增 速.
• 使用中,要防止电动机过载,更要防止飞
车,因此,直流他激电动机设有失磁保护.
串激直流电动机的机械特性
• 1)特点:电枢电流就是激磁电流.
• 2)机械特性分析:
• 第一段,电动机轻载时,机械特
性具有双曲线的形状,理想空 载转速趋近无穷大.
• 第二段,电动机负载较重时,磁
路趋于饱和,机械特性近似一 条直线.
• 3)注意事项:
• 直流串激电动机不允许空载运
行----飞车事故.
4 直流他激电动机的起动特性
• 直流他激电动机的起动电流是额定
电流的(10-20)倍,不允许直接起动. 限制其起动电流的方法有两种.
1.降压起动:
组成SCR-M自动调速系统的起动环 节.是后面学习的一个重点.
2.电枢电路串外接电阻起动
右图为具有三段起动电阻的他激电 动机电路原理图和起动特性,
(2)理想空载转速no计算:
KeN
UN
I N Ra nN
Ra
0
50
0
75
1
pN UNI
N
Hale Waihona Puke UN INn0
UN
K e N
(3)额定转矩Nn的计算:
三相异步电动机械特性及各种运行状态
n
n0
a1
O
T
－n0
机械功率Pm
第 十 章 异步电动机的电力拖动
(2) 转子反向的反接制动 ——下放重物
① 制动原理
n
定子相序不变，转子 电路串联对称电阻 Rb。 低速提 a 点 惯性 b 点(Tb＜TL)，升重物
n↓ c 点 ( n = 0，Tc＜TL )
n0
a
b
e TL
Oc
1 T
在TL 作用下 M 反向起动
由参数表达式可知，改变定子电压U1、 定子频率f1、极对数p、定子回路电阻 r1和电抗x1、转子回路电阻r2ˊ和电抗 x2ˊ，都可得到不同的人为机械特性。
（1）降低定子电压的人为机械特性
在参数表达式中，保持其它参数不变， 只改变定子电压U1的大小，可得改变 定子电压的人为机械特性。
讨论电压在额定值以下范围调节的人 为特性（为什么？）
Pe = m1—I2'—2 R定2'子＋s 发Rb出'＜电0功率，向电源回馈电能。
Pm=
(1－s ) ——
轴Pe上＜输0入机械功率(位能负载的位能)。
PCu2 = Pe－Pm
|Pe | = |Pm|－PCu2
—— 机械能转换成电能(减去转子铜损耗等)。
第 十 章 异步电动机的电力拖动
制动效果 Rb →下放速度 。
第 十 章 异步电动机的电力拖动
(3) 能耗制动过程 —— 迅速停车 2
① 制动原理
b
n
a1
制动前：特性 1。
制动时：特性 2。
a 点 惯性 b 点 (T＜0，制动开始)
O TL
T
n↓ 原点 O (n = 0，T = 0)，制动过程结束。
第十二章+同步电机的基本理论和运行特性
定子
转子
转子磁极铁芯
B C
定子铁芯 定子绕组 电刷 S N
C B
转子励磁绕组
集电环 （滑环）
A
N
S
+
A
气隙
09级学习部资料
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1、定子
（同一般的交流电机相似；尺寸大，常采用拼装）
组成：铁芯、绕组、机座及其他部件 0.35～0.5mm硅钢片，叠压
定子铁心
由扇型片拼成，省材，便于运输
4 空间矢量相对于转子而言是静止的，由于转子以同 步速旋转，所以空间矢量相对于气隙而言就是以同 步速旋转的。
09级学习部资料
四、空载电动势相量
气隙磁场由转子磁极建立
磁通：主磁通和漏磁通 主磁路：气隙、电枢齿、电枢轭、磁极极身、转子轭
E0 A E00 E0 B E0 120 E0C E0120
同轴连接 电压输出
交流主励磁机100Hz
旋转电枢绕组
主发电机
自动电压调节器
交流副励磁机500Hz
09级学习部资料
图12-12 旋转整流励磁系统
§12.3 同步电机的空载运行
空载的定义 If=IfN，n=nN 定子绕组开路的状态 空载电动势E0
沿气 隙 分布
空载电动势E0随时间变
化规律与转子磁场沿空 间分布规律相同。
60 f n n1 p
当f=50Hz时，p=1、2、3、4、5… 则： n=n1=3000、1500、1000、750、600…
2、主要用途 ①主要作发电机 ②电动机（无需调速、低速大功率机械、改善功率因数） ③补偿机（空转的同步电动机，向电网输送无功功率）
一、同步电机的基本工作原理
三相异步电动机工作特性
（4）当sm <1时，随着转子电阻的增加，启动转矩变大。
三相异步电动机的机械特性
特点
（5）对应于额定负载时的转矩称为额定转矩Tn，相应的转差率称为 额定转差率sn。 （6）最大转矩与额定转矩之比，称为电动机的过载能力Km ，它是衡 量电动机过载能力的一个重要指标。一般电动机Km=2~2.2。
（7）启动转矩与额定转矩之比，称为电动机的启动转矩倍数Kst。
P1=3U1I1cosφ1
式中 U1---三相异步电动机定子绕组相电压； I1---三相异步电动机定子绕组相电流； φ1---相电压U1与相电流I1之间的相位角； cosφ1---三相异步电动机功率因数。
输入功率中的小部分将消耗于定子绕组的电阻上，该部分称为 定子绕组铜耗PCu1。
PCu1=3I12R1
内容提要
1
三相异步电动机的功率和转矩平衡关系
2
三相异步电动机的运行特性
3
三相异步电动机的机械特性
指在额定电压及额定频率时，转 速n、电磁转矩T、定子电流I1 、定子功率因数cosφ1以及效率η随着输 出功率P2而变化的关系曲线。
n，I1 cosφ1 T ，η η -效率特性 n-转速特性
三相异步电动机的功率和转矩平衡关系
三相异步电动机的转矩平衡方程
从动力学可知，旋转体上的转矩等于机械功率除以机械角速度。 因此，式P全=PΩ+S+P2两边都除以转子的机械角速度Ω，便可得到转 矩平衡方程式，即 T=T0+T2 由于P全=（1-s）PM，转子的机械角速度ω=（1-s）ω1。 ω1为旋转 磁场的同步角速度，可得到
三相异步电动机的功率和转矩平衡关系
三相异步电动机的功率平衡关系
PCu1
第十二章 同步电机的基本理论和运行特性
义？
• 空间矢量和时间相量的物理意义有何区别？同步电机中哪 些量是空间矢量，哪些量是时间相量？ • 何谓时空矢量图？同步发电机空载时的时空矢量图？ • 电压波形正弦畸变率的定义是什么？
§12.4 对称负载时的电枢反应
电枢反应的概念 电机带负载后，电枢电流产生的磁场将使空载气隙磁 场的分布发生变化，从而使绕组中的感应电动势发生 变化，这种现象称为电枢反应。 三个特殊角
第四篇同步电机福州大学电气工程与自动化学院电机学教研组电机学多媒体课件系列20068第十二章同步电机的基本理论和运行特性第十二章同步电机的基本理论和运行特性121同步电机的结构122同步电机的励磁系统123同步电机的空载运行124对称负载时的电枢反应125隐极同步发电机的分析方法126凸极同步发电机的分析方法127电枢绕组的漏抗128同步发电机的空载短路和负载特性129同步发电机的参数及测定1210同步发电机的稳态运行特性121同步电机的结构1基本特点根据电磁感应原理工作的交流旋转电机转子转速固定为同步转速2主要用途主要作发电机电动机无需调速低速大功率机械改善功率因数补偿机空转的同步电动机向电网输送无功功率一同步电机的基本工作原理a同步发电机原动机拖动转子转子磁场切割定子绕组感应三相交流电势转子加直流励磁定子铁芯电枢绕组交流转子铁芯励磁绕组直流相电势大小
0
E0
思考：相量 图和矢量图 的区别？
时空矢量图的定义：将具有相同角速度的空间矢量和 时间相量画在同一坐标即为时空矢量图。
同步电机空载时的时空矢量图
时间相量和空间矢量都以相绕组轴线作为参考轴。
A相轴/时轴/交轴
Z
B
ω1=2πf
E0
A
N
S
直轴
X
Ff
φ0