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1、1,解:因,而,则,一。机械特性 电动机的机械特性是指电动机的转速和电磁转矩的关系。电动机中存在两种转矩：电磁转矩和阻力矩。阻力矩由电机的 负载及机械磨擦等因素产生,这两种转矩达到平衡状态时，转子 转速将维持恒定。,8-3三相鼠笼式异步电动机的机械特性和转矩 电磁转矩T是三相异步电动机最重要的物理量之一，机械 特性是它的主要特性。,2,例如,在负载不变时，当转子转速偏高，转子受到的电磁转矩变小，迫使转子转速减慢；当转子转速偏低时，转子受的电磁转矩变大，又迫使转子加快转速，结果，使转子转速最后基本稳定在某一转速上。如果负载改变，电机转速也要改变。例如负载加大，阻力矩变大，转子转速就会变慢。这是由
2、于负载加大后，平衡被破坏，阻力矩开始大于电磁转矩，转子转速变慢，转差率增大，感应电流增加，电磁力矩增大，直到电磁转矩重新等于阻力矩，转子不再进一步减速，而是在较低的转速下作等速运转。,3,反之，若阻力矩减小，电机开始加速，转子与旋转磁场之间相对速度差降低，感应电流变小，电磁力矩随之变小，电机将在较高的转速下达到新的力矩平衡，并作等速转动。如前所述，电机负荷减轻后虽然转速将增加，但不会等于或超过同步转速图8-13是反映转速n与电磁转矩T二者关系的曲线。,4,图中以横轴表示电动机的电磁转矩，,纵轴表示转子的转速。,图中标出的三个转矩，即起动转矩 最大转矩 额定转矩 是应用中常遇到的。下面介绍它们之
3、间的关系。,5,6,载增大,电动机的转速就要下降,电磁转矩上升,从而与负载保持平衡；如果负载转矩增大到超过了最大转矩 则电动机的转速将很快下降，直到停转，因此，电动机的稳定区域仅限于曲线的AB部分。这一部分几乎是一条稍微向下倾斜的直线，这说明电动机从空载到满载转速下降很少，这样的机械特性称硬特性。一般金属切削机床就需要用这种硬特性的电动机耒拖动.显然电动机的额定转矩应小于最大转矩，但不能太接近最大转矩,否则电动机略一过载就立即停转.停转时间过长甚至烧坏电机。,7,二。额定转速,定义为异步电动机长期连续运行时，转轴所输出的最大转矩或者说，电动机在额定负载时的转矩。电动机的额定转矩可以根据额定功率
4、和额定转速来计算。由力学知识知道，电动机的额定功率 可表示为：,=,（8-4）,8,电动机的额定转矩（牛 米）电动机的额定功率（瓦）电动机的额定转速（转/分）,式中,电动机转子转动的角频率（）,若电磁转矩 的单位是牛 米 而 用千瓦，用转/分做单位，则式（8-4)可改写成,9,式中,电动机的额定转矩（牛 米）;电动机的额定功率（千瓦）;电动机的额定转速（）.,（8-5),例 8-3 已知某两台三相异步电动机额定功率均为55千瓦，电源频率为50赫，其中第一台电动机的磁极数为2，额定转速为2960 第二台电动机的磁极数为8，额定转速为720,10,11,由此可见，输出功率相同的电动机，磁极数越多，
5、则转速越低，但转矩越大；反之磁极少的转速高，转矩小。必须指出电动机的转矩除与转速有关外，还与外加电压有关。经分析可知，当电源频率及电动机的结构一定时，转矩的大小与加在定子绕组上电压的平方成正比，因此，外加电压的变动对异步电动机的工作有很大影响。,12,8-4三相异步电动机的起动，调速和反转。1。起动，电动机接通电源后，转速从零增加到稳定转速的过程，称为起动过程，简称起动。若起动时加在电动机定子绕组上的起动电压是电动机的额定电压，就称全压起动，也称直接起动。由于电动机刚接通电源的瞬间，转子尚未转动，但旋转磁场已经产生，此时,磁场以最大转速切割转子导体，使转子导体中产生很大的感生电流；和变压器的原
6、理相似，定子绕组相当于变压器的初级，转子绕组相当于变压器的次级，,13,因此电动机的起动的瞬间，在定子绕组中也会出现很大的起动电流。通常全压起动时的起动电流是额定电流的47倍。起动电流过大会产生以下严重后果：（1）使线路电压降增大，引起电网电压波动，不但使电动机本身的起动转矩减小（甚至不能起动），而且还影响到其他电气设备的正常运行；（2）使电动机绕组发热，起动时间越长，发热越严重，容易造成绝缘老化，缩短电机使用寿命。所以全压起动只适用于电动机的容量不超过电源容量1520%,14,15,所以异步电动机调速可通过三种方法实现。（1）改变电源频率 的调速方法，称为变频调速,由于 我国电网频率固定为5
7、0赫，必须配置复杂的变频设备 以便对电动机的定子绕组供给不同频率的交流电，由 于变频设备相当复杂，且费用较大，所以目前仅在少 数有特殊需要的地方（例如有些纺织机械上）采用这 种调速方法。,16,（2）改变磁极对数 调速，用此种方法调速时，只能成对的改变磁极数，所以这种方法是有级调速。改变定子绕组的联接方式，就能改变磁极的对数。如图 8-14（a）所示,将定子每相中两组线圈串联,就 能产生四极磁场 倘若改接成并联绕组 如图8-14（b）所示，就可成为两极磁场 于 是这台 电动机就 有两种速 度。下图为变级调速示意图,17,18,（3）改变转差率的调速 转差率与转子绕组的电阻有关,如果在转子绕组的
8、电路中 接调速变阻器，异步电机转速亦可改变。显然，这种方法仅适用于绕线式转子的异步电动机3。反转：由于电动机的旋转方向与旋转磁场的旋转方向一致，所以要使电动机反转，只需改变旋转磁场的旋转方向通常 是将通入电动机的三根电源线中的任意两根对调即可。,19,20,21,（4）额定频率 这是指加在电动机定子绕组上规定的电源频 率，国产异步电动机额定频率为50赫；（5）额定电压 指定子绕组上规定使用的线电压。单位为伏或 千伏。（6）额定电流 指在额定情况下运行，轴端有额定负载 输出时定子电路取用的线电流。单位为安；（7）绝缘等级 指绝缘材料的耐热等级；（8）接法 指电动机定子绕组的连接方式。若铭牌上的电
9、压写 380伏，接法写 时，就表明定子每相 绕组的额定电压,22,23,u1,v1,w1,u1,v1,w1,24,（9）定额：指电动机的运转状态，通常分连续、短时和断续 三 种；（10）温升在规定的环境温度下（通常），电动机各 部分允许超出的最高温度称为温升。,表 8-3异步电动机定子绕组出线端标志,25,8-6单相异步电动机用单相交流电源供电的电动机叫单相异步电动机，它被广泛用于日常生活、医疗器材和某些工业设备上，如民用电扇、洗衣机、电冰箱、某些医疗器械和手枪电钻中都有用单相电动机做动力，其功率较小，一般为几瓦至几百瓦。一。结构,1。结构：它的结构和三相异步电动机相似，有定子和鼠笼式转子两个
10、基本部分，定子绕组嵌置在定子槽中，但它是单相的。,26,27,电流在正半周时，磁通方向垂直向上；电流负半周时，其磁通方向垂直向下，它的轴线在空间是固定不动的。此磁场可以认为是由两个大小相等、转速相同、但转向相反的旋转磁场而合成的，与电动机转向相同的磁场称为正向旋转磁场，与电动机转向相反的，称为逆向旋转磁场。,如图 8-17 所示,28,29,30,1。电容起动式电动机,31,32,33,34,从图8-20中就可理解到两相电流所产生的合成磁场也是在空间旋转的。在这旋转磁场的作用下，电动机的转子就转动起来。在接近额定转速时，借助离心力的作用把开关S断开（在起动时是靠弹簧使其闭合的），以切断起动绕组。2。罩极式单相异步电动机罩极式单相异步电动机的结构如图8-21所示。,35,36,37,是励磁电流 产生的磁通，是 产生的另一部分磁通（穿过短铜环）和短铜环中的感应电流所产生的磁通的合成磁通。由于短路环中的感应电流阻碍穿过短路环磁通的变化，使 和 之间产生相位差，滞后于 当 达到最大值时，尚小；而当 减小时，才增大到最大值.这相当于在电动机内形成一个向被罩部分移动的磁场，它便使鼠笼式转子产生转矩而起动。,罩极式单相电动机结构简单，工作可靠，但起动转矩较小，常用于对起动转矩要求不高的设备中，如风扇、吹风机等。,38,
