电机与拖动-第6章三相异步电动机电力拖动运行.概要

第五章 三相异步电动机原理

5-1 什么是空间电角度，它与空间几何角度有什么关系？

答：一个圆的空间几何角度（也称机械角度）是360度。但从电磁的观点来说：电机转子在旋转时每经过一对磁极，其绕组感应的电量（如感应电动势）就相应地变化一个周期，因此，将一对磁极对应的空间几何角度定义为360度电角度。

空间电角度与电机的极对数P有关，即：空间电角度=空间几何角度P。

例：一台6极异步电机（P=3），其转子转一周就经过3对磁极，转子绕组中感应电动势交变3个周期，即：空间电角度=3603=1080度电角度。

5-2 绕组的短矩和分布为什么能消减高次谐波？

答：短距系数：基波： 90sinyky

谐波：90sinyky

短距对于基波电动势的影响很小，但对于高次谐波的短距系数可能很小，甚至为零，因此，短距能有效地消减高次谐波。

分布系数：基波：2sin2sinqqkp

谐波：2sin2sinqqkp

相临元件所夹空间电角度对基波来说是，对于次谐波则为，因此相临元件的次谐波电动势相位差很大，完全可能使相量和大为减小，甚至为零。所以，分布能有效地消减高次谐波。

5-3 何谓相带，在三相电机绕组中为什么常采用600相带，而很少采用1200相带？

答：按每相绕组在圆周上连续占有空间的电角度（俗称相带）分类：有120°相带、60°相带和30°相带等绕组。通常三相交流电机采用 60°相带绕组。在相同串联导体数下,60°相带绕组感应电动势约比120°相带绕组的感应电动势大 15％以上。30°相带绕组虽然可以进一步提高绕组利用率，但由于其绕组制造复杂，而感应电动势提高不多，故仅用在一些有特殊要求的场合，例如用于高效率电动机中。 在三相电机中采用600相带绕组可以产生比1200相带绕组高的感应电势，分布系数也大于1200相带，所以常采用600相带。

第六章 三相异步电动机的电力拖动

§6-1 三相异步电动机的机械特性

机械特性是指电动机转速n与转矩T之间的关系，一般用曲线表示。欲求机械特性，先求T与n的数学关系式，称为机械特性表达式。有三种表达式：

一。三相异步电动机机械特性的三种表达式

（一） 物理表达式

此式清楚表明了T和 、cos 之间的关系，虽然 、cos 与n密切有关，但不能清楚反映T与n的关系。

（二） 参数表达式

电磁转矩

由异步电动机的近似等效电路，得

代入T的公式，即得参数表达式

考虑到n=(1－s)n0， ，即可由此式绘出异步电动机的机械特性曲线n=f(T)，如图6－1所示。

机械特性的参数表达式为二次方程，电磁转矩必有最大值，称为最大转矩Tm。

将表达式对s求导，并令 ，可求出产生最大转矩Tm时的转差率Sm

图6－1机械特性曲线

Sm称为临界转差率。代入T的公式则可得Tm的公式

式中正号对应于电动机状态，负号适用于发电机状态。

一般 ，故可得近似公式

可见：（1）当电动机参数和电源频率不变时，Tm ，而Sm与UX无关； （2）当电源电压和频率不变时，Sm和Tm近似与（X1＋ ）成反比；

（3）增大转子回路电阻 ，只能使Sm相应增大，而Tm保持不变。

最大转矩Tm与额定转矩TN之比称为过载倍数，也称过载能力，用KT表示：

一般异步电动机KT＝1.8～3.0。对于起重冶金机械用的电动机，可达3.5。

异步电动机起动时，n＝0，s＝1，代入参数表达式，可得起动转矩的公式

由此式可知，对绕线式异步电动机，转子回路串接适当大小的附加电阻，能加大起动转矩Tst，从而改善起动性能。

对于鼠笼式电动机，不能用转子串电阻的方法改善起动转矩，在设计电动机时就要根据不同负载的起动要求来考虑起动转矩的大小。起动转矩Tst与额定转矩TN之比，称为起动转矩倍数Kst：

三相异步电动机的运行与拖动

摘要：本章介绍了三相异步电动机的机械特性的三个表达式。固有机械特性和人为机械特性，阐述了三相异步电动机的起动、调速和制动的各种方法、特点和应用。

5.1三相异步电动机的运行特性（返回顶部）

三相异步电动机的运行特性就是三相异步电动机的运行工作时的机械特性。和直流电动机一样，三相异步电动机的机械特性也是指电磁转矩 与转子转速 之间的关系。由于转子转速 与同步转速 、转差率

存在下列关系，即

（5.1）

则三相异步电动机的机械特性用曲线表示时，习惯上纵坐标同时表示转速 和转差率 ，横坐标表示电磁转矩 。

三相异步电动机的机械特性有三种表达式，现介绍如下：

5.1.1机械特性的物理表达式（返回顶部）

由上一章三相异步电动机的转矩关系知，三相异步电动机转矩的一般表达式为

（5.2）

式中 为三相异步电动机的转矩系数，是一常数；

为三相异步电动机的气隙每极磁通量；

为转子电流的折算值；

为转子电路的功率因数； 式（5.2）表明了电磁转矩与磁通量和转子电流的有功分量的乘积成正比，它是电磁力定律在三相异步电动机的应用，它从物理特性上描述了三相异步电动机的运行特性，因此这一表达式又称为三相异步电动机的物理表达式。

仅从式（5.2）不能明显地看出电磁转矩 与转差率 之间的变化规律。要从分析气隙每极磁通量 ，转子相电流 ，以及为转子功率因数 与转差率

之间的关系，间接地找出其变化规律。现分析如表5.1所示。

根据表5.1中的分析，可作出曲线 、 和 分别如图5.2、5.3、5.4所示，据此可得出图5.1所示的机械特性曲线。曲线分为两段：当 较小时( ), 变化不大， ，电磁转矩 与转子相电流 成正比关系，表现为AB段近似为直线，称为直线部分；当 较大时

( )，如 ， 减少近一半， 很小，尽管转子相电流 增大，有功电流 不大，使电磁转矩 反而减小了，此时表现为

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1 电机拖动知识点概要

1、直流发电机工作原理当原动机拖动电枢以恒定方向旋转式，线圈边将切割磁力线并感应出交变电动势，由于电刷和换向器的“整流”作用，使电刷极性保持不变，在电刷间产生直流电动势。

2、直流电动机的工作原理在电刷两端加直流电压，经电刷和换向器作用使同一主磁极下线圈边中的电流方向不变，该主磁极下线圈边所受电磁力的方向亦不变，从而产生单一方向的电磁转矩，使电枢沿同一方向连续旋转。

3、直流电机的可逆原理同一台电机既能作电动机亦能作发电机运行的现象。

4、直流电机的结构主要由静止的定子和旋转的转子构成，定子和转子之间存在气隙。

①定子由主磁极、换向极、机座、端盖、轴承、电刷装置等组成。②转子转子的作用是感应电动势并产生电磁转矩；它包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器、轴和风扇等。

5、直流电机电枢绕组（基本形式叠绕组和波绕组）分类单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组及混合绕组等。

单叠绕组特点同一个元件的出线端连接于相邻的两个换向片上，相邻元件依次串联，后一个元件的首端与前一个元件的尾端连在一起并接到同一个换向片上，最后一个元件首端与第一个元件尾端连在一起，形成一个闭合回路。【注支路对数a等于电机的极对数p，即a=p】单波绕组特点同一个元件的两个出线端所接的两个换向片相隔接近于一对极距，元件串联后形成波浪形，所以称为“波绕组”。【注并联支路数总是2，即极对数a=1】

★单叠与单波绕组区别单叠绕组可通过增加磁极对数来增加并联支路对数，适用于低电压、大电流的电机。单波绕组的并联支路对数a=1，每条并联支路数串联的元件数较多，适用于小电流、较高电压的电机。

6、直流电机分类（按励磁方式分）他励、并励、串励、复励7、主磁通和漏磁通定义及其作用同时与电枢绕组（即转子绕组）和励磁绕组（即定子绕组）相交链的磁通称为主磁通；只与励磁绕组（即定子绕组）相交链的磁通称为漏磁通。主磁通与通电的转子绕组相作用产生电磁转矩，使电机转动；漏磁通无用。