第二十章 异步电机的其它运行方式
第二十一章 单相异步电动机
第三篇 异步电机
1.了解异步发电机的运行原理
2.了解异步电机的三种制动方法
3.了解移相器和感应调压器的基本原理
4.了解单相异步电动机基本原理和起动方法
本章基本要求
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
异步发电机
异步电机的制动运行
移相器和感应调压器
单相异步电动机
主要内容
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
异步发电机
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
运行方式：
电动机 (0<s<1)，发电机(s<0)，电磁制动(1<s)，移相器或感应调压器(s＝1)
一、异步发电机的电磁关系(s<0)
1．方程式
异步发电机
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
一、异步发电机的电磁关系(s<0)
2．相量图
转子有功电流与转子电动势反相位；转子无功电流总是落后于转子电势90°
输入功率为负,表示是输出功率
异步发电机
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
一、异步发电机的电磁关系(s<0)
3．等效电路（与电动机相同）
其对应的压降为一负值，意味着转子绕组所串联的实际应是一个与电流值成正比且同相位的电动势
�
�
�
�
�
�
异步发电机
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
一、异步发电机的电磁关系
4．功率、转矩平衡关系
P1 = PΩ + pm+pad
PM= PΩ -pCu2
P2= PM -pCu1 -pFe
�
�
(电)
(机)
异步发电机
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
二、异步发电机的运行
1、并网运行
定子绕组的电动势和电流频率决定于电网的频率，而与转差率s无关。定子电流的大小和相位与s有关。
异步发电机与同步发电机对比：
1)同步发电机可以发出感性无功，供给电网中感性负载所需的无功功率。而异步发电机从电网吸收感性无功功率来激磁并供给定、转子的漏抗无功，使电网的功率因数下降。这是异步发电机最大的一个缺点。
2)异步发电机的优点是并入电网方便，易于采用自动控制，运行时对转速没有严格的要求，造价低廉，运行可靠，维修方便。在短路故障时，异步发电机将失去激磁．不会供出大的稳态短路电流。
异步发电机
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
二、异步发电机的运行
1、并网运行
应用：
适用于小容量水电站及风力发电站
2、独立运行（自激异步发电机）
应用：
适用于农村、山区、牧场、输电网不能达到的地方
激磁：
感性无功，并接电容器（通常为三角形连接）
激磁电流（无功性质）由电网提供；原动机输入机械功率增大，则转速增大，输出有功增大
异步发电机
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
二、异步发电机的运行
2、独立运行（自激异步发电机）
激磁原理：
发电机的端电压与电流同时满足电容线（直线）与空载特性（饱和曲线），它们的交点即为稳定电压的点。
异步发电机
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
二、异步发电机的运行
2、独立运行（自激异步发电机）
激磁原理：
调节电容的大小或转子转速可凋节发电机的端电压
自激条件：
1)转子有剩磁；
2)在一定的转速下，电容值必须大于临界电容值。
制动运行——电机产生的电磁转矩和转子的旋转方向相反的运行状态（如快速停转、减速运行、正转快速变成反转等）
异步电动机三种制动方法：①反接制动 ②回馈制动③能耗制动
异步电机制动运行
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
一、反接制动
1、正转反接
转子的转向与气隙旋转磁场的转向相反，转差率s>l
原理：利用换接开关将三条供电线中任意两条对调，以改变定子电流的相序，使旋转磁场的旋转方向倒转。
特点：震动和冲击较大，不宜用于精度要求高的场合。用于可逆转的传动系统
异步电机制动运行
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
一、反接制动
2、正接反转
定子按电动机接法(即正接)，转子在外力推动下反向旋转。
绕线转子异步电机为动力的起重机下放重物时，在转子回路串入较大电阻可使转子反转。
重物下降的速度可以通过调节串入转子回路的电阻来控制。
不仅从电源吸收电功率外．而且从轴上吸收机械功率，它们都消耗在转子回路里。
�
�
�
0
1
异步电机制动运行
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
二、回馈制动（发电机制动）
转速超过同步转速n1，为发电机状态运行，电磁转矩为制动性质，把从轴上吸收的机械能转变为电能回馈给电网
实例：
1）电车下坡时，车速增大到转速n＞n1，电机变为发电机状态运行，电磁转矩起制动作用，阻止转速进一步增加。
2）变极调速的电动机从少数极变换到多数极的过程中，同步转速突然降低，转子转速暂高于同步速，成为发电机运行，电磁转矩与转向相反，起制动作用，使转速降低，最后在多极数的电动机状态下运行。
3）起重电动机反接带有位能性负载。
异步电机制动运行
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
三、能耗制动
原理：定子绕组从电源切断后，将其中任意两端接上直流电源，从而在空气隙中建立一静止的磁场。旋转着的转子切割磁场感应电势，由于转子绕组是一闭合电路，便产生电流和电磁转矩。该电磁转矩的作用方向与转子旋转方向相反，起到制动作用。
转子机械动能变为铜耗而迅速耗掉，达到迅速停车的目的
在高速时效果较好，用于迅速停车。
移相器和感应调压器
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
一、移相器
结构：
与绕线转子异步电机基本相同；通过蜗轮、蜗杆卡住。
原理：
通过转子转角，调节输出电压对电源电压的相位。
移相器和感应调压器
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
一、移相器
移相器副边的端电压数值值大致不变，与原边电源电压维持一定的变比关系。其相位取决于转子位置角，调节转子位置即可改变输出电压的相位。
应用：
实验室和实验装置中，如校验电力表、相位计和继电器等。
移相器和感应调压器
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
二、感应调压器
结构：
与绕线转子异步电机基本相同；通过蜗轮、蜗杆卡住，但定子绕组与转子绕组之间有磁的联系外，还有电路上的联系，接法与自耦变压器类似
原理：
通过改变转子的位置，改变电动势的相位，大小基本不变，进而实现调压。相反，自耦变压器通过改变电动势的大小，而相位基本不变，实现调压。
移相器和感应调压器
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
二、感应调压器
电压的大小和相位都改变。重量、励磁电流和损耗比同容量的自耦调压器大。没有滑动触头，运行比较安全可靠，常用于电网和实验室。
单相异步电动机
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
应用：家用电器或医疗器械（电风扇、电冰箱、空调、洗衣机）
结构：定子绕组有起动绕组（辅助绕组）和工作绕组（主绕组），在空间相差90度电角度；转子为鼠笼式。定子铁心分为隐极式和凸极式（罩极）。
单相异步电动机
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
一、工作原理
原理：
单相交流绕组通入单相交流电流产生脉动磁动势，其可分解为两个转向相反的旋转磁动势，它们分别建立起正转和反转磁场，这两个磁场切割转子导体，产生感应电动势和感应电流，从而形成正反向电磁转矩，叠加后即为推动转子转动的合成转矩
设电动机转速为n，则对正转磁场而言，转差率为s+；对反转磁场而言，转差率为s-
TM= TM++TM- 反转磁场引起电流频率高，集肤效应电阻大
单相异步电动机
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
一、工作原理
特点：
1．起动转矩等于零
当s＝l时，TM+＝TM-，TM＝0，仅一个绕组工作不能自起动。
2．转向不固定
在两个方向都可以运行，运行时的旋转方向依起动时的转动方向而定。
3．理想空载达不到同步转速
因有负序转矩存在，即使转轴上不带任何负载，转子电流也不可能为零，单相电机达不到同步转速。
4．过载能力和效率有所降低。
负序转矩存在
单相异步电动机
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
二、起动方法
产生旋转磁场必须具有的两个条件：至少有两个在空间上有相位差的绕组，绕组中通过时间上有相位差的电流
起动方法：分（裂）相起动和罩极起动
1、分（裂）相起动
电容分（裂）相
单相异步电动机
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
二、起动方法
1、分（裂）相起动
电容分（裂）相
电容起动电动机：起动后，起动绕组自动断开
电容（运转）电动机：起动后，起动绕组不断开
电阻分（裂）相
2、罩极起动
结构：
凸极定子，工作绕组为集中绕组，极靴表面的1/3处开槽，小极部分罩—短路环（即为罩极绕组）
�
(a)
(b)
工作绕组
短路环
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
2、罩极起动
原理：穿过短路环与不穿过短路环的两部分磁场在时间相位差——两个磁场在空间和时间上不同相旋转方向从未罩极部分转向未罩部分
�
(a)
(b)
工作绕组
短路环
单相异步电动机
异步电机的其它运行方式、单相异步电动机
二、起动方法
2、罩极起动
特点：起动转矩很小，只适用于小型风扇、电动模具及电唱机中，容量一般在30～40瓦以下。
