异步电机原理

1、 1 三相异步电动机的基本结构与工作原理三相异步电动机的基本结构与工作原理 2 三相异步电动机的等效电路及工作特性三相异步电动机的等效电路及工作特性 3 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩 交流电机交流电机电机分类及特点外壳外壳定子定子转子转子1） 异步电机基本结构异步电机基本结构1 三相异步电机的基本结构与工作原理三相异步电机的基本结构与工作原理a. 定子结构 定子由铁心和绕组组成。铁心由硅钢片加工成一定的形状，然后叠压成为铁心的。绕组按照一定的尺寸绕制而成，并按照一定的规律嵌放在铁心槽中。1）异步电机基本结构）异步电机基本结构 定子定子定子铁心的硅钢片定子铁心的硅钢片b.

2、 转子结构 转子由铁心和绕组组成。铁心也是由硅钢片加工成一定的形状，然后叠压成为铁心的。绕组主要分鼠笼式和线绕式。(a) 直条形式 (b) 斜条形式1）异步电机基本结构）异步电机基本结构转子铁心、转子绕组、转轴、风扇等。转子铁心、转子绕组、转轴、风扇等。转子铁心冲片转子铁心冲片转子：转子：笼型绕组笼型绕组铜条笼铜条笼型转子型转子铸铝笼铸铝笼型转子型转子按定子绕组供电电源相数按定子绕组供电电源相数按转子绕组的结构按转子绕组的结构单相异步电动机单相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机两相异步电动机两相异步电动机异步电机异步电机鼠笼式异步电动机鼠笼式异步电动机绕线式异步电动机绕线式异步电动机结构简

3、单，坚固，成本低，结构简单，坚固，成本低，运行性能不如绕线式运行性能不如绕线式通过外串电阻改善电机通过外串电阻改善电机的起动、调速等性能的起动、调速等性能 2）异步电动机主要用途与分类）异步电动机主要用途与分类 3）异步电动机定子绕组联接方式）异步电动机定子绕组联接方式 定子接线盒定子接线盒U1 V1 W1W2 U2 V2U1 V1 W1U2 V2 W2U1 V1 W1W2 U2 V 2星星形形(Y)联联结结3 U1 V1 W1W2 U2 V 2三三角角形形()联联结结3 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132S6功功 率率 3 kW 频频 率率 50Hz电电 压压 380 V 电电

4、 流流 7.2 A 联联 结结 Y转转 速速 960r/min 功率因数功率因数 0.76 绝缘等级绝缘等级 B3p = 6轴上输出额轴上输出额定机械功率定机械功率线电压线电压线电流线电流4）异步电动机铭牌数据）异步电动机铭牌数据电磁力定律：左手定则电磁感应定律：右手定则电磁力定律和电磁感应定律5）异步电机工作原理）异步电机工作原理Fa. 工作原理n0neiNSF磁极旋转：导线切割磁力线产生感应电动势（右手定则）。e电磁力定律：载流导线在磁场中受电磁力（左手定则）。i 结论：结论： 1. 1. 线圈跟着磁铁转线圈跟着磁铁转两者转动方向一致；两者转动方向一致； 2. 2. 线圈比磁场转得慢线圈比

5、磁场转得慢 。0nn5）异步电机工作原理）异步电机工作原理电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速和旋转磁场同步转速的关系无转距转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流如果如果0nn 0nn5）异步电机工作原理）异步电机工作原理b. 旋转磁场的产生l 两相电机的旋转磁场两相对称电流sin(90 )fmiItsincmiItSNSNSNSN0n5）异步电机工作原理）异步电机工作原理b. 旋转磁场的产生l 两相电机的旋转磁场方向两相对称电流sin(90 )cmiItsinfmiItSNSNSNSN0n5）异步电机工作原理）异步电机工作原理b. 旋转磁场的产生l

6、 两相电机的转速与极数对关系两相对称电流sin(90 )fmiItsincmiItSNSNSNSN0n1p 5）异步电机工作原理）异步电机工作原理b. 旋转磁场的产生l 两相电机的转速与极数对关系分）转/( 600pfn 极对数和转速的关系NNNN2p NNNN5）异步电机工作原理）异步电机工作原理b. 旋转磁场的产生l 三相电机的旋转磁场三相对称电流sinsin120sin120AmBmCmiItiItiItAiBiCimItAYCBZ0n()电流出()电流入X5）异步电机工作原理）异步电机工作原理b. 旋转磁场的产生l 三相电机的旋转磁场三相对称电流sinsin120sin120AmBmC

7、miItiItiItAiBiCimIt 180tXBZ0nAYCA120tXYCBZ0n 60tAXYCBZ0n60SNSNSN0tAXYCBZNS0n5）异步电机工作原理）异步电机工作原理b. 旋转磁场的产生三相对称电流sinsin120sin120AmCmBmiItiItiItAiCiBimIt0tXBZ0nAYCA60tXYCBZ0n120tAXYCBZ0n60SNSNSN180tAXYCBZNSl 三相电机的旋转磁场转向0n5）异步电机工作原理）异步电机工作原理b. 旋转磁场的产生l 三相电机的旋转磁场转向AiBiCimItAiCiBimIt旋转方向：取决于三相电流的相序。改变电机的旋

8、转方向：换接其中两相。0n0nAXBYCZAiBici5）异步电机工作原理）异步电机工作原理b. 旋转磁场的产生l 三相电机的转速与极数对关系BiAXBYCZAiCi1pAXYCBZNSCYABCXYZAXBZAiCiBiAXXANSSNZCZCBYBY2pAiBiCimIt分）转/( 600pfn 极对数和转速的关系5）异步电机工作原理）异步电机工作原理三相异步电动机的同步转速三相异步电动机的同步转速分）转 /( 600pfn2p180分）转/( 50011p360分）转/( 0003极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速)50(Hzf 0n3p120分）转/( 00015）异步电机工

9、作原理）异步电机工作原理V2 V1一、旋转磁场一、旋转磁场1. 旋转磁场的产生旋转磁场的产生三相三相 (多相多相) 电流电流 三相三相 (多相多相) 绕组绕组 旋转磁场。旋转磁场。三相绕组：三相绕组： W2 W1U1 U2 5）异步电机工作原理）异步电机工作原理U1 V1 W1U2 V2 W2横截面横截面U1U2V1V2W2W1流出流出流入流入U V WU1U2V1V2W2W1i1 = Imsinti2 = Imsin(t120O)i3 = Imsin(t +120O)tOImi1 i2 i3t = 0O 时时i1 = 0，i2 0， i3 0NSU1U2V1V2W2W1t = 0时时i1 =

10、 0，i2 0， i30NSU1U2V1V2W2W1NSt = 120o 时时i10，i2 = 0，i3 0U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W2W1NSNSt = 240o 时时i1 0，i20，i3 = 0t = 360o 时时i1= 0，i2 0，i30i 变化一周变化一周旋转磁场转一圈旋转磁场转一圈i 每秒钟变化每秒钟变化 50 周周旋转磁场转旋转磁场转 50 圈圈旋转磁场转旋转磁场转 3000 圈圈i 每分钟变化每分钟变化 (5060) 周周n1 = 3000 = 60 f1 (r / min)2. 旋转磁场的转速旋转磁场的转速 n1 同步转速同步转速U1U2V1V2W2W1U

11、1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3每相绕组由一个线圈组成每相绕组由一个线圈组成每相绕组由两个线圈串联组成每相绕组由两个线圈串联组成U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3t = 0o 时时i1 = 0，i2 0， i3 0NSNSU1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3t = 120o 时时i1 0 ，i2 =0 ， i3 0NSNSt = 360o 时时i1 = 0，i2 0， i3 0U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3NSNSt = 240o 时时i1 0，i20，i3 = 0U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3NSNS 磁极对数磁极对

12、数 p p = 2 电流变化一周电流变化一周 旋转磁场转旋转磁场转半半圈圈 n1 = 1500 当磁极对数当磁极对数 p = 3 时时 n1 = 100060 f12=60 f13=60 f1pn1 = f = 50 Hz 时：时： 1 2 3 4 5 6 3000 1500 1000 750 600 500pn1/(r/min) 3. 旋转磁场的转向旋转磁场的转向 ( n1 的转向的转向) U (i1) V(i2) W(i3) 怎样改变怎样改变 n1的方向的方向 ? V(i1) U(i2) W(i3)U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3NSNSU1U2V1V2W2W1NS工作原理

13、工作原理对称三相绕组对称三相绕组通入对称三相电流通入对称三相电流旋转磁场旋转磁场( (磁场能量磁场能量) )磁场线切割磁场线切割转子绕组转子绕组转子绕组中转子绕组中产生产生 e e 和和 i i转子绕组在磁场中转子绕组在磁场中受到电磁力的作用受到电磁力的作用转子旋转起来转子旋转起来机械负载机械负载旋转起来旋转起来三相交流电能三相交流电能感应感应电磁电磁转矩转矩输出机械能量输出机械能量NSn1n11. 电磁转矩的产生电磁转矩的产生nM33M332. 转子旋转的方向转子旋转的方向与旋转磁场的转向相同。与旋转磁场的转向相同。正转正转反转反转怎样改变转子的转向怎样改变转子的转向?nn起动时：起动时：n

14、 = 0, n = n1转差率转差率 : 起动时起动时: 额定运行时额定运行时: 3. 转子转速转子转速 n 转子电磁感应最强转子电磁感应最强nn转子电磁感应消失转子电磁感应消失转子电磁感应减弱转子电磁感应减弱nn = n1电磁转矩电磁转矩 T = 0n n1 nn = 0，s = 1sN = 0.01 0.09s =n1nn1100% 理想空载时理想空载时: n = n1，s = 0 正常运行时正常运行时: 0nn1， 1s0异步！异步！ 起动时：起动时： n = 0，n = n1 ，I2 = I2max ，f2 = f1 。 起动过程中起动过程中: nnI2 (I1) f2。 稳定运行时：

15、稳定运行时： n = n1n 很小很小 f2 = s f1 很低。很低。4. 转子电路电量的变化转子电路电量的变化5. 电磁转矩电磁转矩 Te的大小的大小 T ，I2cos 2T = CTm I2cos 2转子电磁感应最强转子电磁感应最强2 三相异步电动机的等效电路及三相异步电动机的等效电路及工作特性工作特性 异步电动机与变压器电磁作用过程相同，异步电动机与变压器电磁作用过程相同，可采用变压器的分析方法进行分析。可采用变压器的分析方法进行分析。 变压器变压器 与异步电动机电磁作用过程对比与异步电动机电磁作用过程对比 变压器变压器异步电动机异步电动机一次绕组、二次绕组一次绕组、二次绕组定子、转子

16、定子、转子一次通电、二次感应一次通电、二次感应定子通电、转子感应定子通电、转子感应合成磁动势合成磁动势合成合成旋转旋转磁动势磁动势交变主磁通交变主磁通通过绕组的磁通交变通过绕组的磁通交变安培定则，也叫右手螺旋定则，是表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则。通电直导线中的安培定则（安培定则一）：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向；通电螺线管中的安培定则（安培定则二）：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。 求：求：1、启动电流（Ist）2、额定转速下电流（IN）21220222)(UsXRs

17、RKT21 UT1maxdUTT 转矩转矩和定子电压的关系和定子电压的关系1U0Tn0(0)snnTd2 三相异步电动机工作特性三相异步电动机工作特性21220222)(UsXRsRKT 转矩转矩和转子电阻的关系和转子电阻的关系0ST202XRSm22 RR n0TmsmsdTdT 2R2RmmssddTT 2 三相异步电动机工作特性三相异步电动机工作特性 转矩转矩和转子电阻的关系和转子电阻的关系2 三相异步电动机工作特性三相异步电动机工作特性2 三相异步电动机工作特性三相异步电动机工作特性硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。

18、0 不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电机。第三节 直流（DC）与交流（AC）伺服电动机及驱动 机械特性的软硬 硬特性 （R2小)软特性（R2大）0Tn2 三相异步电动机工作特性三相异步电动机工作特性E1I1R1 jX1 jX2 R2E2sI2sf1f2+U1m1、 kw1N1 m2、 kw2N2二、二、 频率折算频率折算I2s=sE2R2 + jsX2 =E2+ jX2 R2 s= I2等效电路等效电路 实际旋转的转子实际旋转的转子 等效静止的转子等效静止的转子 F F2的转速的转速 F F2的大小的大小F F2的空间位置的空间位置 频率归算的物理含义：频

19、率归算的物理含义： 用一个静止的、电阻为用一个静止的、电阻为 R2 /s 的等效转子去代的等效转子去代替电阻为替电阻为 R2 的实际旋转的转子，等效转子与实的实际旋转的转子，等效转子与实际转子具有同样的转子磁通势际转子具有同样的转子磁通势 F F2 。 0.9 m2kw2N2 I2s2p0.9 m2kw2N2 I22p n0 n0 取决于电流的相位。取决于电流的相位。 i2s 与与 i2 的相位相同。的相位相同。 频率归算后，定子的所有物理量不变，频率归算后，定子的所有物理量不变， 定子传送到转子的功率也不变。定子传送到转子的功率也不变。R2s= R2 +1 ssR2转子所产生的机械功率相对应

20、的等效电阻转子所产生的机械功率相对应的等效电阻 1ssm2R2 I22总机械功率：总机械功率：+U1E1I1R1 jX1f1E21s sR2I2f1m1、 kw1N1 m2、 kw2N2jX2 R2三、三、 绕组折算绕组折算 用一个相数和有效匝数与定子绕组相同的转用一个相数和有效匝数与定子绕组相同的转子绕组去等效代替实际的转子绕组。子绕组去等效代替实际的转子绕组。 等效代替：保证电磁效应和所有物理量保持等效代替：保证电磁效应和所有物理量保持不变。不变。(1) 电动势的折算：电动势的折算： 折算前：折算前：E2 = 4.44 f1 kw2N2m 折算后：折算后：E2 = E1 = 4.44 f1

21、 kw1N1m 定、转子的电动势之比：定、转子的电动势之比：=kw1N1kw2N2E2E2ke =E1E2=(2) 电流的折算：电流的折算：折算前：折算前：折算后：折算后：F2 =0.9 m2kw2N2 I22pF2 =0.9 m1kw1N1 I22p= F2E2 = E1 = ke E2 电流比：电流比：=m1kw1N1m2kw2N2I2I2ki =0.9 m2kw2N2 I22p=0.9 m1kw1N1 I22pI2kiI2 =(3) 阻抗的折算：阻抗的折算：折算前：折算前：Z2=+ jX2R2s= E2I2折算后：折算后：Z2 =+ jX2R2 s= E2I2阻抗比：阻抗比：|Z2|Z2

22、 |kZ =E2 I2E2 I2= ke ki Z2 = kZ Z2 R2 = kZ R2X2 = kZ X2 第第 4 章章 异步电机的基本理论异步电机的基本理论U1 =E1 + (R1 + jX1 ) I1=(Rm + jXm ) Im异步电机的基本方程式异步电机的基本方程式E2 = (+ jX2 ) I2R2 sE2 = E1 =Zm Im I1 + I2 = Im第第 4 章章 异步电机的基本理论异步电机的基本理论四、异步电机的等效电路四、异步电机的等效电路R1 jX1 E1 = E2I11s sR2I2jX2 R2ImRmXm+U1E1 = E2I11s sR2I2ImRmR1Xm

23、X1 +U1R1 jX1 R2 jX2 相量图相量图E1 = E2I2 2R2 sI2 jX2I2I2I0I1E1 R1I1jX1I1U1 设：设：E1 = E2 = E1 0o第第 4 章章 异步电机的基本理论异步电机的基本理论1. 极数极数 转子极数转子极数 = 定子极数定子极数 因为：转子中的电动势和电流是感应出来的。因为：转子中的电动势和电流是感应出来的。 六、笼型绕组的相数和极数六、笼型绕组的相数和极数NSn0nNSSNNSSN NSp1 = p2 = p 如果两者不相等，如果两者不相等， 则转子转不起来。则转子转不起来。2. 相数相数 笼型转子是对称多相绕组。笼型转子是对称多相绕组

24、。(1) 转子槽数能被极对数整除时：转子槽数能被极对数整除时：m2 =Q2p 每对极下的每一根导条就构每对极下的每一根导条就构成一相；成一相； 各对极下占相同位置的导条各对极下占相同位置的导条可看作是属于一相的并联导条，可看作是属于一相的并联导条，即每相有即每相有 p 根导条并联。根导条并联。 m2 = 6(2) 转子槽数不能被极对数整除时：转子槽数不能被极对数整除时： m2 = Q2 即每一根导条就构成一相。即每一根导条就构成一相。SSNN3. 匝数匝数 N2=12（一根导条相当于半匝）（一根导条相当于半匝）kW213 三相异步电动机的功率和转矩三相异步电动机的功率和转矩 I1 R1 U1

25、X1 Xm Rm Im R2 X2 I2 R2 1-s s PCu1 PFe PCu2 Pm Pe 3.1、三相异步电动机的功率、三相异步电动机的功率 1. 输入功率输入功率P1 P1 = 3 U1I1cos 12. 定子铜损耗定子铜损耗 PCu1 PCu1 = m1R1I12 = 3R1I123. 铁损耗铁损耗 PFe（转子铁损耗忽略不计）（转子铁损耗忽略不计） PFe = m1RmIm2 = 3RmIm24. 电磁功率电磁功率PePe = P1PCu1PFePe = m2 E2 I2cos 2 = m1 E2 I2 cos 2R2 s= m1 I221ss= m1 R2I2 2 + m1

26、R2I2 2 5. 转子铜损耗转子铜损耗 PCu2 PCu2 = m2 R2 I22 = m1 R2 I2 2 = s Pe8. 输出功率输出功率 P2 P2 = PmP0 = PePCu2P0 = P1PCu1PFePCu2P06. 总机械功率总机械功率 PmPm = PePCu2 1ss Pm = m1 R2I22 = (1s ) Pe7. 空载损耗空载损耗 P0 P0 = Pfw + PadP1PCu1+PFePePCu2P0P2Pm机械损耗机械损耗附加损耗附加损耗3.2、三相异步电动机的转、三相异步电动机的转矩矩Pm = P2+ P0Te = T2 + T0 1. 电磁转矩电磁转矩 T

27、Te = PmPe0 = T = 9.55 PmnPen1 = 9.55 2. 空载转矩空载转矩 T0T0 = P0P0n = 9.55 3. 输出转矩输出转矩 T2T2 = P2P2n = 9.55 e1222e1122W2m22Tm2222coscoscosPm E ITfpmpN kICI 3.33.3、电磁转矩的物理表达式、电磁转矩的物理表达式 由电磁功率导出由电磁功率导出 电磁转矩的物理表达式电磁转矩的物理表达式 eTm22cosTCICT 异步电动机的转矩常数异步电动机的转矩常数 3.43.4、异步电动机机械特性的表达式、异步电动机机械特性的表达式 物理表达式物理表达式CTJ异步电

28、动机的转矩系数；2111wTJkWpmCm异步电动机每极磁通；I2转子电流折算值；222222XsREIcos2转子功率因数折算值；2222222222222cos)/(/cosXsRRXsRsR22cosICTmTJ3.43.4、异步电动机机械特性的表达式、异步电动机机械特性的表达式 物理表达式物理表达式2222222222222cos)/(/cosXsRRXsRsR在后面的讲课中通用2200/ )(nnns2222222222222cos)/(/cosXsRRXsRsR)(cos2 fn3.43.4、异步电动机机械特性的表达式、异步电动机机械特性的表达式 物理表达式物理表达式222222X

29、sREI00/ )(nnns)(2Ifn22cosICTmTJ)(Tfn 3.43.4、异步电动机机械特性的表达式、异步电动机机械特性的表达式 物理表达式物理表达式)(cos2 fn)(2Ifn)(Tfn 3.43.4、异步电动机机械特性的表达式、异步电动机机械特性的表达式 物理表达式物理表达式反映了不同转速时T与m及转子电流之间的关系；在物理上，三个量的方向必须遵循左手定则，三个互相垂直；形式上，与直流电动机转矩表达式T=CTIa相似；称物理表达式，用于物理上分析异步电动机在各种运转状态下，转矩T与磁通m及转子电流有功分量之间的关系较方便。22cosICTmTJ3.43.4、异步电动机机械特

30、性的表达式、异步电动机机械特性的表达式 参数表达式参数表达式物理表达式反映了不同转速时T与m及转子电流之间的关系，不能直接反映异步电动机转矩与电动机参数（如定子相电压Ux，s，R1，R2，X1，X2，定子相数m1，转子同步机械角速度0等）。2111wTJkWpmC22cosICTmTJmwkWfE11122pf /21022201cosIEmT3.43.4、异步电动机机械特性的表达式、异步电动机机械特性的表达式 参数表达式参数表达式22201cosIEmT222ZIE222/cosZsRsRImT22201sRImPT22210TPT 3.43.4、异步电动机机械特性的表达式、异步电动机机械特

31、性的表达式 参数表达式参数表达式由异步电动机的近似等效电路得0TPT )1 ()1 (0ssPTT2PT2212122/XXRsRUIxsRImT222012212212201/XXsRRsRUmTx3.43.4、异步电动机机械特性的表达式、异步电动机机械特性的表达式 参数表达式参数表达式2212212201/XXsRRsRUmTx00/ )(nnns)(Tfn 60200n3.43.4、异步电动机机械特性的表达式、异步电动机机械特性的表达式 参数表达式参数表达式临界转差率221212XXRRsm最大转矩sm代入T = f（s）得：2212112012XXRRUmTxm0d/dsT3.43.4

32、、异步电动机机械特性的表达式、异步电动机机械特性的表达式 参数表达式参数表达式通常211XXR212XXRsm)(221021XXUmTxm小结小结1)当电动机参数及电源频率不变时，Tm与Ux2成正比，sm保持不变，与Ux无关；2)当电源频率及电压不变时， sm与Tm近似与X1X2成反比；3) Tm与R2 无关，sm则与R2 成正比。转矩转矩转差率特性曲线转差率特性曲线T最大转矩和临界转差率最大转矩和临界转差率RRsXXRXXm pUm pUTf XXfRRXX22m2212112221111m2211211112()4 ()4 () 上式是对 ，求得Tm和Sm0dsdT最大转矩和临界转差率最

33、大转矩和临界转差率RRsXXRXXm pUm pUTf XXfRRXX22m2212112221111m2211211112()4 ()4 () 21XX返回111111111Tq3.43.4、异步电动机机械特性的表达式、异步电动机机械特性的表达式 参数表达式参数表达式起动转矩起动转矩除Tm 外，异步电动机还有一个重要的参数，即起动转矩。起动时，s=1（n=0）代入T = f（s），得对绕线式异步电动机可通过转子回路串电阻（加大R2），可增加电动机的TST；2212212201XXRRRUmTxst3.43.4、异步电动机机械特性的表达式、异步电动机机械特性的表达式 参数表达式参数表达式起动转

34、矩起动转矩对鼠笼式异步电动机，则不可通过转子回路串电阻来增加电动机的TST；起动转矩倍数为：KST=TST/TN；当TSTTz时，电动机才能起动，在额定负载下，只有KST1的笼型异步电动机才能额定负载起动。2212212201XXRRRUmTxst3.43.4、异步电动机机械特性的表达式、异步电动机机械特性的表达式 参数表达式参数表达式过载倍数过载倍数Tm 是电动机可能产生得最大转矩。如果TzTm，电动机将停转，为保证电动机不会因短时过载而停转，电动机必须有一定得过载倍数KTN/TTKmT一般电动机的KT1.83.0，起重设备的电动机的KT可达3.5；异步电动机的工作稳定性 稳定运行必须满足稳

35、定运行必须满足Tem=TL，且能抗干，且能抗干扰。扰。 判断电力拖动系统稳定工作点的条件：判断电力拖动系统稳定工作点的条件：1）电动机的机械特性与负载机械特性的交点；）电动机的机械特性与负载机械特性的交点；2）在交点处必须满足）在交点处必须满足:dndTdndTLem4 4、异步电动机固有与人为机械特性、异步电动机固有与人为机械特性 4.1固有机械特性固有机械特性固有机械特性是指异步电动机工作在额定电压及额定频率下，电动机按规定的接线方法接线，定子及转子电路中不外接电阻（电抗或电容）时所获得的机械特性曲线。三相异步电动机在电压、频率均为额定值不变，定、转子回路不串入任何电路元三相异步电动机在电

36、压、频率均为额定值不变，定、转子回路不串入任何电路元件时的机械特性称为件时的机械特性称为固有机械特性固有机械特性。（1）在）在 0s1，即，即 n1n0 的范围内，特的范围内，特性在第性在第象限，电磁转矩象限，电磁转矩 T 和转速和转速 n 都为都为正，从正方向规定判断，正，从正方向规定判断，T 与与 n 同方向。电同方向。电动机工作在这范围内是动机工作在这范围内是电动状态电动状态。（2）在）在 s0范围内，范围内，n n1 ，特性在第，特性在第象限，电磁转矩为负值，是制动性转矩，象限，电磁转矩为负值，是制动性转矩，电磁功率也是负值，是电磁功率也是负值，是发电状态发电状态，机械特，机械特性在性

37、在 s0 和和 s0 两个范围内近似对称。两个范围内近似对称。（3）在）在 s 1范围内，范围内，n0，特性在第，特性在第象象限，限，T 0，也是一种，也是一种制动状态制动状态。B点为额定运行点；点为额定运行点；A点为理想空载运行点；点为理想空载运行点；C点点是电磁转矩最大点；是电磁转矩最大点；D点点 为起动点。为起动点。 4.1固有机械特性固有机械特性(1). (1). 起动点起动点D n=0(s=1);T=Te(TsD n=0(s=1);T=Te(Ts为为起动转矩起动转矩) )起动电流起动电流I I1q1q = = （4-74-7）I I1e1e(2).(2).额定工作点额定工作点B n=

38、nB n=ne e(s=s(s=se e);I1 = );I1 = I I1e1e(3).(3).同步速点同步速点A n=nA n=n0 0(s=0); I(s=0); I1 1 = I = I0 0，I I2 2=0 A=0 A点是电动状态与回馈制动状点是电动状态与回馈制动状态的转折点态的转折点2212212201)()(xxrrrUmTxS 4.1固有机械特性固有机械特性 (4).最大转矩点最大转矩点 （a）.电动状态最大转矩点电动状态最大转矩点C T=Tm;S=Sm 上述两式中带正号时上述两式中带正号时 ，m1定子相数定子相数 （b）.回馈制动最大转矩点回馈制动最大转矩点 T=Tm；S=

39、Sm均均为负值。上述两式为负号。为负值。上述两式为负号。221211201221212)(2)(xxrrUmTxxrrsxmmmmmmTTSS在回馈制动是异步电机过载能力较电动时大，只有忽略r1时两者才相等 4.1固有机械特性固有机械特性4 4、异步电动机固有与人为机械特性、异步电动机固有与人为机械特性 4.2人为机械特性人为机械特性异步电动机的电磁转矩T的数值是由某一转速n（或s）下的电源电压Ux，电流频率f1，定子极对数p，定子和转子回路的电阻及电抗决定。人为地改变相关参数，就可得到不同的人为机械特性。4 4、异步电动机固有与人为机械特性、异步电动机固有与人为机械特性 4.2人为机械特性人

40、为机械特性降低降低 Ux时的人为机械特性时的人为机械特性可知221212XXRRsm2212112012XXRRUmTxm2212212201XXRRRUmTxst由下式当降低Ux时，Tm，Tst与Ux2成正比，sm与Ux无关。4 4、异步电动机固有与人为机械特性、异步电动机固有与人为机械特性 4.2人为机械特性人为机械特性降低降低 Ux时的人为机械特性时的人为机械特性下图所示为Ux=0.8UN及Ux=0.5UN时的人为机械特性。4 4、异步电动机固有与人为机械特性、异步电动机固有与人为机械特性 4.2人为机械特性人为机械特性降低降低 Ux对电动机运行的影响对电动机运行的影响Ux降低时，转速不

41、变，I1和I2将下降，T下降，电动机开始减速，s增大，sE2增大，T回升，直至T=Tz =TN ，达到新的平衡；sRImT22201xxNNsIsI/2222Ux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。4 4、异步电动机固有与人为机械特性、异步电动机固有与人为机械特性 4.2人为机械特性人为机械特性转子回路串联对称电阻转子回路串联对称电阻时的人为机械特性时的人为机械特性由下式221212XXRRsm2212112012XXRRUmTxm2212212201XXRRRUmTxstR2增大时，n0， Tm不变，sm增大，Tst一开始增大，当增大到Tst=Tm后Tst开始减小。可知4 4、异步电动机固有与人为机械特性、异步电动机固有与人为机械特性 4.2人为机械特性人为机械特性转