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第 5 章异步电动机 5 . 1 三相异步电动机的结构和铭牌 5 . 1 . 1 三相异步电动机的结构 1。定子 2 ．转子 5 . 1 . 2 三相异步电动机的铭牌 5 . 2 三相异步电动机的工作原理 5 . 2 . 1 旋转磁场的产生 5 . 2 . 2 旋转磁场的转速和转向 5 . 2 . 3 转子的转动原理 三相定子绕组中通人交流电后，便在空间产生旋转磁场，在旋转磁场的作用下，转子将作切割磁力线的运动而在其两端产生感应电动势，感应电动势的方向可根据右手螺旋法则来判断。由于转子本身为一闭合电路，所以在转子绕组中将产生感应电流，称为转子电流，电流方向与电动势的方向一致，即以上面流出，下面流进 5 . 3 三相异步电动机的电磁转矩和机械特性 1 ．定子电路的电动势 2 ．转子的感应电动势 3 ．转子电流 ．定子电流 5 . 3 . 1 电磁转矩 5 . 3 . 2 机械特性 1 ．稳定区和非稳定区 由图 5 一 11可知，以临界转差率 sm 对应的临界转速 nm 为界，曲线分为两个不同特征的区域。上面为稳定区，下面为不稳定区。 2 . 3 个重要的转推 1 ）额定转矩 2 ）最大转矩 3 ）启动转矩 3 ．电赚源电压对机械特牲的影响 电源电压的波动对机械特性的影响极大，而临界转差率与电源电压无关，即临界转速与电源电压也无关。因此，当电源电压升高时， Tm , Tst 增大， nm 不变，机械特性曲线右移，如图 5 一 13 所示。可见，电源电压增大时，机械特性曲线变硬。为了保证电动机的安全运行，要求电源电压的波动不超过规定电压的 5 ％。 4 ．转子电限对机械特牲的影响 5 . 4 三相异步电动机的启动、制动和调速 5 . 4 . 1 三相异步电动机的启动 1直接启动，又称为全压启动 2 ．降压启动 5 . 4 . 2 三相异步电动机的制动 1 ．能耗制动 2 ．反接制动 3 ．回馈发电制动 回馈发电制动是指电动机转向不变的情况下，由于某种原因，使得电动机的转速大于同步转速，比如在起重机械下放重物、电动机车下坡时，都会出现这种情况，这时重物拖动转子，转速大于同步转速，转子相对于旋转磁场改变运动方向，转子感应电动势及转子电流也反向，于是转子受到制动力矩，使得重物匀速下降。此过程中，电动机将势能转换为电能回馈给电网，所以称为回馈发电制动。 5 . 4 . 3 三相异步电动机的调速 1。变频调速、 变频调速是指通过改变电源的频率从而改变电动机的转速。它采用一套专用的变频器来改变电源的频率以实现变频调速。变频器本身价格较贵，但它可以在较大范围内实现较平滑的无极调速，且具有硬的机械特性，是一种较理想的调速方法。近年来，随着电力电子技术的发展，交流电动机采用这种方式进行调速越来越普遍 2。变极调速 变极调速是指通过改变异步电动机定子绕组的接线以改变电动机的极对数从而实现调速的方法。由式（ 5 一 18 ）可知，改变电动机的磁极对数，可以改变电动机的转速。但由电动机的工作原理可知，电动机的磁极对数总是成倍增长的，所以电动机的转速也就阶段性上升，无法实现无极调速。鼠笼式异步电动机转子的极数能自动与定子绕组的极数相适应，所以一般鼠笼式异步电动机采用这种方法调速。 3。转差率调速 在绕线式异步电动机中，可以通过改变转子电阻变转差率，从而改变电动机的转速。如图 5 一 21 所示， 5 . 5 单相异步电动机 5 . 5 . 1 单相异步电动机的工作原理 单相异步电动机由于只有一相定子绕组，当接通正弦交流电源之后，会产生一个交变的脉动磁场，但这个磁场不会旋转，在磁路中各点磁感应强度按正弦规律变化，可表示为 5 . 5 . 2 单相异步电动机的启动方法 1 凸极式罩极交流电动机 2分相电容式启动异步电动机 1 ）分相电容式电动机的基本结构 在单相异步电动机的定子槽中，除嵌有一套主绕组外，还增加了一套启动绕组。 5 . 6 直线感应电机简介 5 . 6 . 1 直线感应电机的基本工作原理 直线电机可认为是旋转电机在结构上的一种变形，把旋转感应电机沿径向切开展平就得到直线感应电机。 5 . 6 . 2 直线电机在制造业设备中应用的优势 ( 1 ）中间环节部件少及磨损小等，对给定路径可高速实现高精度跟踪与定位。系统维护简单，可靠性好，寿命长。 ( 2 ）系统简单，运动惯量小，系统刚度高，快速响应特性好，有比传统旋转电机大得多的加、减速度。由于不会像旋转电机那样受到离心力的作用，因而直线速度可以不受限制。 ( 3 ）产生推力大（可达 22 O00N ) ，其运