第五章

交流電動機的工作原理及特性5.1三相異步電動機的構造第五章交流電動機工作原理及特性5.2三相異步電動機的轉動原理5.3三相異步電動機的電路分析5.4三相異步電動機轉矩與機械特性5.5三相異步電動機的起動5.6三相異步電動機的調速5.7三相異步電動機的制動5.8三相異步電動機銘牌數據5.9三相異步電動機的選擇5.11單相異步電動機5.10同步電動機本章要求：1、了解異步電機的基本結構和工作原理；2、熟悉異步電機的機械特性；3、掌握異步電機的啟動方式和特點；4、掌握異步電機的調速方式和特點；5、懂得如何選用異步電機；6、了解同步電機的結構特點、啟動方式、和調速方法，以及機械特性;7、理解三相交流異步電動機銘牌數據的意義。本章知識點：1、定子旋轉磁場的建立；2、影響異步電機轉速的參數；3、定子繞組的接線方法（Y—Δ）；4、電機力矩、功率的計算；5、同步電機的啟動與失步問題。交流電機是目前應用數量最多，使用范圍最廣泛，性價比最好，結構最簡單的電機。除了工業上應用以外，家電中的電機大部分是交流電機。空調、洗衣機、電冰箱、電風扇等。交流電機的分類1.交流電機（定子都是相同的，根據轉子的不同分為）：

永磁轉子繞線轉子永磁同步電機（永磁體）同步電機（定、轉子磁場同速）異步電機（感應電機）勵磁同步電機（換成勵磁）繞線異步電機（電源換成電阻）鼠籠異步電機（把電阻去掉）鼠籠轉子勵磁轉子三相異步電機結構機殼定子繞組1.定子部分:定子鐵心接線盒端蓋軸承機殼定子繞組定子鐵心接線盒端蓋軸承轉子

轉子繞組轉子鐵心軸

繞線電機鼠籠電機轉子繞組轉子繞組轉子繞組2.轉子部分滑環轉子鐵芯電刷可變電阻1.定子2.轉子鼠籠式繞線式5.1

三相異步電動機的構造鐵芯：由內周有槽的硅鋼片疊成。A----XB----YC----Z三相繞組機座：鑄鋼或鑄鐵

轉子:在旋轉磁場作用下，產生感應電動勢或電流。2.轉子鼠籠轉子鐵芯：由外周有槽的硅鋼片疊成。

1)鼠籠式轉子鐵芯槽內放銅條，端部用短路環形成一體。或鑄鋁形成轉子繞組。2)繞線式轉子同定子繞組一樣，也分為三相，并且接成星形。鼠籠式繞線式轉子機座（含定子鐵芯及定子繞組）轉子鐵芯鑄鋁鼠籠繞組V’VW’U’UW三相異步機的結構定子轉子轉子結構鑄鋁鼠籠轉子繞線轉子滑環鼠籠式電動機與繞線式電動機的的比較：鼠籠式：

結構簡單、價格低廉、工作可靠；不能人為改變電動機的機械特性。繞線式：結構復雜、價格較貴、維護工作量大；轉子外加電阻可人為改變電動機的機械特性。5.2三相異步電動機的轉動原理5.2.1旋轉磁場

定子三相繞組通入三相交流電(星形聯接)AXBYCZ1.旋轉磁場的產生規定i:“+”首端流入，尾端流出。i:“–”尾端流入，首端流出。AYCBZX(?)電流出()電流入AXYCBZ三相電流合成磁

場的分布情況合成磁場方向向下合成磁場旋轉60°AXYCBZAXYCBZ合成磁場旋轉90°t0600動畫90°90°AAXYCBZ分析可知：三相電流產生的合成磁場是一旋轉的磁場

即：一個電流周期，旋轉磁場在空間轉過360°取決于三相電流的相序2.旋轉磁場的旋轉方向結論：任意調換兩根電源進線，則旋轉磁場反轉。動畫AXBYCZAAXYCBZ0任意調換兩根電源進線(電路如圖)用磁勢合成方法也可以解析定子磁場旋轉原理。在時序上錯開120o電角度的A、B、C三相交流電的磁勢：FA=FφCOS（ωt＋0），FB=FφCOS（ωt＋2л/3）、FC=FφCOS（ωt＋4л/3）當t=0時，FA=Fφ、而FB=FC=Fφ/2他們的合成磁勢與A相磁勢方向同相，大小為Fφ/2（等邊三角形）。合成磁勢F=Fφ3/2。可以證明，在任何時刻、任何位置，合成磁勢均為Fφ3/2。下面我們用圖解法來分析旋轉磁場的建立情況。

0AXYCBZ3.旋轉磁場的極對數PAXBYCZ當三相定子繞組按圖示排列時，產生一對磁極的旋轉磁場，即：C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AXBYCZ

若定子每相繞組由兩個線圈串聯

，繞組的始端之間互差60°，將形成兩對磁極的旋轉磁場。0極對數C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'動畫旋轉磁場的磁極對數與三相繞組的排列有關4.旋轉磁場的轉速工頻：旋轉磁場的轉速取決于磁場的極對數p=1時AXYCBZAXYCBZ0AXYCBZp=2時0旋轉磁場轉速n0與極對數p的關系極對數每個電流周期磁場轉過的空間角度同步轉速旋轉磁場轉速n0與頻率f1和極對數p有關。可見:5.2.2電動機的轉動原理1.轉動原理AXYCBZ定子三相繞組通入三相交流電方向:順時針

切割轉子導體右手定則感應電動勢E20旋轉磁場感應電流I2旋轉磁場左手定則電磁力FF電磁轉矩TnF異步電機的工作原理定子繞組通入三相交流電流旋轉磁場切割轉子繞組轉子繞組產生感應電勢轉子中產生感應電流轉子電流與磁場作用產生電磁轉矩運轉定子磁極定子磁場方向轉子感應磁勢方向當定子磁場旋轉（例如逆時針旋轉），通過轉子線圈的磁通就要減少，根據楞次定律，這時閉合線圈就要產生感應電流，而且，該感應電流所產生的磁場總是力圖阻礙原磁場的變化的。由此可確定此時感應磁場磁通的方向是與原磁場的磁通方向一致，如圖所示。異步電機的工作原理也可以用另一種方式進行解析轉子線圈（鼠籠條）電流方向定子磁場方向轉子感應磁場形成一個極性確定的電磁鐵，并與定子磁場形成的磁極極性相反，因而互相吸引。當定子磁場旋轉時，轉子磁場也跟著旋轉。但轉子磁場總比定子磁場旋轉得慢一些，否則，轉子感應磁場不能建立。由于轉子磁場與定子磁場不同步，故稱為異步電機。另外，根據工作原理，轉子磁極是通過感應電流產生，所以，異步電機又稱為感應電機。轉子線圈（鼠籠條）電流方向定子磁極轉子感應磁勢方向交流電動機的工作原理可以用一句話來描述：轉子磁極被定子磁場吸引跟隨定子磁場旋轉。5.2.3轉差率

旋轉磁場的同步轉速和電動機轉子轉速之差稱為轉差，轉差與旋轉磁場的同步轉速之比稱為轉差率由前面分析可知，電動機轉子轉動方向與磁場旋轉的方向一致，但轉子轉速n不可能達到與旋轉磁場的轉速相等，即異步電動機如果:無轉子電動勢和轉子電流轉子與旋轉磁場間沒有相對運動，磁通不切割轉子導條無轉矩因此，轉子轉速與旋轉磁場間必須要有差別。異步電動機運行中:轉子轉速亦可由轉差率求得轉差率S【例1】一臺三相異步電動機，其額定轉速n=975r/min，電源頻率f1=50Hz。試求電動機的極數和額定負載下的轉差率。解：根據異步電動機轉子轉速與旋轉磁場同步轉速的關系可知：n0=1000r/min,即p=3【練習與思考】5.2.1什么是三相電源的相序？就三相異步電動機本身而言，有無相序？額定轉差率為5.2.2一臺兩極異步電機和一臺兩對極的異步電機的同步轉速是否相同？哪一臺轉速快些？5.3三相異步電動機的電路分析

三相異步電動機的電磁關系與變壓器類似。定子繞組相當于原邊，轉子繞組相當于副邊。變壓器：變化eU1E1=4.44fN1

E2=4.44fN2E1、E2頻率相同，都等于電源頻率。異步電動機每相電路i1u1e1e

1e2e

2i2+－++++－－－－f1f2e——由漏磁通產生的漏磁電動勢。（漏磁通是指沒有與轉子線圈交鏈產生有效磁作用力的磁通。）5.3.1定子電路1.旋轉磁場的磁通異步電動機：旋轉磁場切割導體e，

U1

E1=4.44

f1N1每極磁通旋轉磁場與定子導體間的相對速度為n0，所以2.定子感應電勢的頻率f1感應電勢的頻率與磁場和導體間的相對速度有關f1=電源頻率f5.3.2轉子電路1.轉子感應電勢頻率f2∵定子導體與旋轉磁場間的相對速度固定，而轉子導體與旋轉磁場間的相對速度隨轉子的轉速不同而變化定子感應電勢頻率f1轉子感應電勢頻率f2

轉子感應電勢頻率f2旋轉磁場切割定子導體和轉子導體的速度不同2.轉子感應電動勢E2E2=4.44f2N2=4.44sf1N2

當轉速n=0(S=1)時，f2最高，且E2最大，有E20=4.44

f1N2轉子靜止時的感應電勢即E2=

sE20

轉子轉動時的感應電勢3.轉子感抗X2當轉速n=0(S=1)時，f2最高，且X2最大，有X20=2

f1L2即X2=

sX20

4.轉子電流I25.轉子電路的功率因數cos2轉子繞組的感應電流轉子繞組的感應電流轉子電路的功率因數結論：轉子轉動時，轉子電路中的各量均與轉差率S有關，即與轉速

n有關。I2cos2S1I2,5.4三相異步電動機轉矩與機械特性5.4.1轉矩公式

轉子中各載流導體在旋轉磁場的作用下,受到電磁力所形成的轉矩之總和。（為避免與Φ混淆，用ψ代替）常數，與電機結構有關旋轉磁場每極磁通轉子電流轉子電路的功率因數T=N2BLRI2=（N2LR/A）φI2當一臺電機設計好后，N2、L、R、A均不變。令Kt=N2LR/A則T=KtφI2由此得電磁轉矩公式由前面分析知：由公式可知電磁轉矩公式1.T與定子每相繞組電壓成正比。U1T2.當電源電壓U1一定時，T是S的函數。3.R2

的大小對T有影響。繞線式異步電動機可外接電阻來改變轉子電阻R2，從而改變轉距。5.4.2機械特性曲線10TS根據轉矩公式得特性曲線：0T電動機在額定負載時的轉矩。1.額定轉矩TN三個重要轉矩0T額定轉矩(N?m)如某普通機床的主軸電機(Y132M-4型)的額定功率為7.5kw,額定轉速為1440r/min,則額定轉矩為2.最大轉矩Tmax轉子軸上機械負載轉矩T2不能大于Tmax，否則將造成堵轉(停車)。電機帶動最大負載的能力。令：求得臨界轉差率0TTmax將Sm代入轉矩公式，可得當U1一定時，Tmax為定值過載系數(能力)一般三相異步電動機的過載系數為工作時必須使T2<Tmax，否則電機將停轉。電機嚴重過熱而燒壞。2)Sm與R2有關，R2Smn。繞線式電機改變轉子附加電阻R′2可實現調速。3.起動轉矩Tst電動機起動時的轉矩。起動時n=0時，s=12)Tst與R2有關，適當使

R2Tst。對繞線式電機改變轉子附加電阻

R′2,可使Tst=Tmax

。Tst體現了電動機帶載起動的能力。

若

Tst

>T2電機能起動，否則不能起動。0TTst起動能力機械特性曲線的四個特征點

1、理想空載工作點AT=0、n=n0、S=02、

額定工作點BT=TN、n=nN、S=SN

3、

啟動工作點CT=Tst、n=0、S=14、臨界工作點DT=Tmax、n=nm、S=Sm

0TnMABCD4.電動機的運行分析電動機的電磁轉矩可以隨負載的變化而自動調整，這種能力稱為自適應負載能力。

自適應負載能力是電動機區別于其它動力機械的重要特點（如：柴油機當負載增加時，必須由操作者加大油門，才能帶動新的負載）。此過程中，n、sE2,I2

I1電源提供的功率自動增加。T2sT’2>TT=T′2nT

T′2達到新的平衡T20T常用特性段5.U1和R2變化對機械特性的影響1)

U1變化對機械特性的影響UTmTst0TT22)R2變化對機械特性的影響T0R2Tstn硬特性：負載變化時，轉速變化不大，運行特性好。軟特性：負載增加時轉速下降較快，但起動轉矩大，起動特性好。2)R2變化對機械特性的影響

不同場合應選用不同的電機。如金屬切削，選硬特性電機；重載起動則選軟特性電機。T0R2Tstn硬特性：負載變化時，轉速變化不大，運行特性好。軟特性：負載增加時轉速下降較快，但起動轉矩大，起動特性好。5.5三相異步電動機的起動5.5.1起動性能起動問題：起動電流大，起動轉矩小。

一般中小型鼠籠式電機起動電流為額定電流的5~7倍;電動機的起動轉矩為額定轉矩的(1.0~2.2)倍。大電流使電網電壓降低，影響其他負載工作頻繁起動時造成熱量積累，使電機過熱后果：原因：起動：

n=0，S=1,接通電源。起動時，n=0，轉子導體切割磁力線速度很大，轉子感應電勢轉子電流定子電流

5.5.2起動方法1.直接起動

二、三十千瓦以下的異步電動機一般都采用直接起動。2.降壓起動：星形-三角形(Y－)換接起動自耦降壓起動（適用于鼠籠式電動機）3.轉子串電阻起動。（適用于繞線式電動機）以下介紹降壓起動和轉子串電阻起動。設：電機每相阻抗為|Z|

1.降壓起動(1)Y－換接起動AZBYXC+－正常運行ABCXYZ+－

起動

降壓起動時的電流為直接起動時的Y－起動器接線簡圖L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1△動觸點Y動觸點靜觸點Y－起動器接線簡圖Y起動L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1

起動UPU1+＿Ul+＿U2V1V2W1W2Y－起動器接線簡圖工作L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2正常運行Ul+＿U1V1V2W1W2(a)僅適用于正常運行為三角形接法的電機。

(b)Y－起動Y－換接起動適合于空載或輕載起動的場合Y-換接起動應注意的問題Ul正常運行AZBYXC+＿UP

起動ABCXYZ+＿Ul+＿(2)自耦降壓起動L1L3L2FUQQ2下合：接入自耦變壓器，降壓起動。Q2上合：切除自耦變壓器，全壓工作。合刀閘開關QQ2

自耦降壓起動適合于容量較大的或正常運行時聯成Y形不能采用Y－起動的鼠籠式異步電動機。RRR滑環電刷定子轉子起動時將適當的R串入轉子電路中，起動后將R短路。起動電阻

2.繞線式電動機轉子電路串電阻起動?

若R2選得適當，轉子電路串電阻起動既可以降低起動電流，又可以增加起動轉矩。常用于要求起動轉矩較大的生產機械上。R2-TTst

-T0轉子電路串電阻起動的特點

方法：任意調換電源的兩根進線，電動機反轉。電動機正轉電動機反轉三相異步電動機的正、反轉電源~ABCM3~ABC電源~M3~【例5.5.1】1)解:

一臺Y225M-4型的三相異步電動機，定子繞組△型連接，其額定數據為：P2N=45kWnN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cosN=0.88，Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：

1)額定電流IN?2)額定轉差率SN?3)額定轉矩

TN、最大轉矩Tmax、和起動轉矩TN

2）由nN=1480r/min，可知p=2（四極電動機）3）解：在上例中（1）如果負載轉矩為510.2N?m，試問在U=UN和U'=0.9UN兩種情況下電動機能否起動？（2）采用Y-換接起動時，求起動電流和起動轉矩。又當負載轉矩為起動轉矩的80%和50%時，電動機能否起動？

1）在U=UN時

Tst=551.8N?m>510.2N.m不能起動

2）Ist=7IN=784.2=589.4A

在U'=0.9UN時能起動【例5.5.2】在80%額定負載時不能起動在50%額定負載時可以起動3)【例5.5.3】對例8.5.1中的電動機采用自耦變壓器降壓起動，設起動時加到電動機上的電壓為額定電壓的64%，求這時的線路起動電流Ist“和電動機的起動轉矩Tst'。解：設電動機的起動電壓為U'，電動機的起動電流為Ist'依據變壓器的原、副邊電壓電流關系，可求得線路起動電流Ist"采用自耦降壓法起動時，若加到電動機上的電壓與額定電壓之比為x，則線路起動電流Ist"為電動機的起動轉距Tst′為結論：【練習與思考】5.5.1三相異步電動機在滿載和空載下條件起動時,起動電流和起動轉距是否一樣？5.5.2繞線式電動機采用轉子串電阻起動時，所串電阻愈大，起動轉距是否也愈大？5.6.1變頻調速(無級調速)

f=50Hz逆變器M3~整流器f1、U1可調+–~變頻調速方法恒轉距調速（f1<f1N）恒功率調速（f1>f1N）頻率調節范圍：0.01~幾百赫茲三種電氣調速方法5.6三相異步電動機的調速頻率變化對機械特性的影響f0TTstX20Tstn1n2

變頻調速速度剛性不變，啟動轉矩大，可實現無級平滑調速,調速性能優異，是目前異步電機最理想的調速方法。f5.6.2變極調速(有級調速)A1X1A2X2iiP=2··A1A2X1X2··NNSSA1X1A2X2ii??P=1采用變極調速方法的電動機稱作雙速電機，由于調速時其轉速呈跳躍性變化，因而只用在對調速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床等機床上。A1··A2X1X2SNT00TS5.6.3變轉差率調速(無級調速)

變轉差率調速是繞線式電動機特有的一種調速方法。其優點是調速平滑、設備簡單投資少，缺點是能耗較大。這種調速方式廣泛應用于各種提升、起重設備中。nn'??TLTLS'S??5.7三相異步電動機的制動5.7.1能耗制動制動方法機械制動電氣制動能耗制動反接制動發電反饋制動

在斷開三相電源的同時，給電動機其中兩相繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場與旋轉的轉子作用，產生了與轉子旋轉方向相反的轉距（制動轉距），使轉子迅速停止轉動。nF轉子Tn0=0

M3~+-運轉制動?RP5.7.2反接制動停車時，將接入電動機的三相電源線中的任意兩相對調，使電動機定子產生一個與轉子轉動方向相反的旋轉磁場，從而獲得所需的制動轉矩，使轉子迅速停止轉動。

M3~運轉制動?nF轉子Tn05.7.3發電反饋制動

當電動機轉子的轉速大于旋轉磁場的轉速時，旋轉磁場產生的電磁轉距作用方向發生變化，由驅動轉距變為制動轉距。電動機進入制動狀態，同時將外力作用于轉子的能量轉換成電能回送給電網。nF轉子Tn0n>n05.8三相異步電動機銘牌數據1.型號

磁極數(極對數p=2)例如：Y132M－4

用以表明電動機的系列、幾何尺寸和極數。機座長度代號機座中心高（mm）三相異步電動機表8.8.1中列出了各種電動機的系列代號。2、定子繞組的端部連接(1)、出線端的排列我國電工專業標準對交流電機的繞組接線端有專門的規定：三相繞組的首端分別用U1、V1、W1、表示，末端用U2、V2、W2表示。接線盒定子三相繞組的聯接方法。通常V1W2U1W1U2V2U2U1W2V1V2W1U1V1W1W2U2V2W2U2V2V1W1U1Y接法W1U1V1W2U2V2接法(2)、Y型連接：把三相電機定子的三相繞組AX、BY、CZ，的首端A、B、C分別與電源連接，末端X、Y、Z并接后與電源的零線接在一起（或不接）的接法稱為Y型接法。(3)、△型連接：把定子的三相繞組AX、BY、CZ，的首端A、B、C分別與另外一相的末端連接，三個接點再與電源連接在一起的接法稱為△型接法。三角形接法相電壓即線電壓星形接法的線電壓星形接法的相電壓星形接法相電流即線電流(4)、相電壓（流）與線電壓（流）的關系相電壓：加在一相繞組的兩端的電壓。線電壓：兩根電源線之間的電壓。相電流：流過一相繞組的電流。線電流：流過兩根電源線的電流。對Y型連接：相電流即線電流，

I線=I相線電壓V線=√3V相對△型連接：相電壓即線電壓，

V線=V相線電流I線=√3I相。三角形接法的線電流三角形接法的相電流3.電壓例如：380/220V、Y/是指線電壓為380V時采用Y接法；線電壓為220V時采用接法。說明：一般規定，電動機的運行電壓不能高于或低于額定值的5%。因為在電動機滿載或接近滿載情況下運行時，電壓過高或過低都會使電動機的電流大于額定值,從而使電動機過熱。電動機在額定運行時定子繞組上應加的線電壓值。三相異步電動機的額定電壓有380V.3000V,及6000V等多種。4.電流例如：Y/6.73/11.64A

表示星形接法下電機的線電流為6.73A；三角接法下線電流為11.64A。兩種接法下相電流均為6.73A。

5.功率與效率鼠籠電機

=72－93％電動機在額定運行時定子繞組的線電流值。額定功率是指電機在額定運行時軸上輸出的機械功率P2，它不等于從電源吸取的電功率P1。注意：實用中應選擇合適容量的電機，防止出現“大馬拉小車”的現象。6.功率因數PNP2cos三相異步電動機的功率因數較低，在額定負載時約為0.7~0.9。空載時功率因數很低，只有0.2~0.3。額定負載時，功率因數最高。7.額定轉速電機在額定電壓、額定負載下運行時的轉速。如：n

N=1440轉/分

sN=0.048.絕緣等級指電機絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分為A、E、B、F、H五級，A級最低(105oC)，H級最高(180oC)。【練習與思考】5.8.1電動機的額定功率是指輸出機械功率，還是輸入電功率？額定電壓是指線電壓，還是相電壓？額定電流是指線電流，還是相電流？功率因數cos的是定子相電流與相電壓的相位差，還是線電流與線電壓的相位差？5.8.2有些三相異步電動機有380/220V兩種額定電壓，定子繞組可以聯成星形，也可以聯成三角形。試問在什么情況下采用這種或那種連接方法？采用這種連接方法時，電動機的額定相電流、線電流、效率、功率因數、轉速等有無變化？5.8.3在電源電壓不變的情況下，如果電動機的三角形聯接誤接成星形聯接，或者星形聯接誤接成三角形聯接，其后果如何？5.8.4Y112-4型三相異步電動機的技術數據如下：

4kW380V△接法1440r/min

cos0.8282.5Tst/TN2.2

Ist/IN7.0Tmax/TN2.2

試求:(1)額定轉差率SN；(2)額定電流IN；(3)起動電流Ist；(4)額定轉距TN；(5)起動轉距Tst；(6)最大轉距Tmax；(7)額定輸入功率P1。5.9.1功率的選擇功率選得過大不經濟，功率選得過小電動機容易因過載而損壞。1.對于連續運行的電動機，所選功率應等于或略大于生產機械的功率。2.對于短時工作的電動機，允許在運行中有短暫的過載，故所選功率可等于或略小于生產機械的功率。5.9三相異步電動機的選擇5.9.2種類和型式的選擇1.種類的選擇一般應用場合應盡可能選用鼠籠式電動機。只有在需要調速、不能采用鼠籠式電動機的場合才選用繞線式電動機。2.結構型式的選擇根據工作環境的條件選擇不同的結構型式，如開啟式、防護式、封閉式電動機。5.9.3電壓和轉速的選擇根據電動機的類型、功率以及使用地點的電源電壓來決定。Y系列鼠籠電動機的額定電壓只有380V一個等級。大功率電動機才采用3000V和6000V。5.10同步電動機把異步電機的的轉子材料改為永磁體或改成勵磁結構，即成為永磁同步電機或勵磁同步電機。5.10.1同步電動機的結構5.10.2同步電動機的工作原理給電樞繞組（定子繞組）通進對稱三相交流電流，使氣隙中產生電樞旋轉磁場，其旋轉速度為同步轉速。給轉子勵磁繞組中通入直流電流使轉子形成一個極性固定、極對數與電樞旋轉磁場相同的直流勵磁磁場。這兩個磁場的相互吸引，使轉子被電樞旋轉磁場拖著以同步轉速n0一起旋轉。5.10.3同步電動機的轉速與機械特性同步電機轉速與異步電機的同步轉速相同，由于同步電機沒有滑差，同步轉速即為實際轉速。n=nN=n0=60f/p

同步電動機具有恒定轉速的特性，它的轉速不隨負載轉矩而變化，其機械特性是一條過n0與轉矩T平行的直線。n0nT5.10.4勵磁同步電動機的功率因數

由于勵磁同步電機轉子勵磁電流可調，因此勵磁同步電機的反電勢可變。反電勢E與端電壓U的關系會出現下面三種情況：1、勵磁電流較小，E<U（稱為欠勵COS<1)2、勵磁電流合適，E=U(稱為正常勵COS=1)

3、勵磁電流過大，E>U(稱為過勵COS<1)

正常勵EEE欠勵過勵UΔUUUΔU5.10.5同步電動機的起動

分析：若將靜止不動的同步電動機轉子先勵磁，再給定子通入三相交流電，轉子形成固定不變的磁極，電樞磁場按同步轉速旋轉，當電樞磁場比轉子磁極超前時，將拖動轉子轉動，由于轉子存在著慣性，而電樞磁場轉速又很快，θ在180°電角度內，電樞磁場不能及時將轉子拉入同步，而θ超過180°電角度后，電樞磁場與轉子磁極的相互作用由吸力變成斥力，于是在一個周期內，電磁轉矩的平均值為零。因此，同步電動機不能直接起動。

間接起動：通過其它機械（原動機）將同步電動機起動至額定轉速，然后定子電樞繞組接三相交流電，轉子勵磁繞組通入勵磁電流，通過機械離合器脫開原動機并帶上機械負載，同步電動機進入正常的電動運行狀態工作。

異步起動：依靠同步電動機磁極上的起動繞組（類似鼠籠繞組）起動。起動時，將轉子繞組串聯一個5～10倍勵磁繞組電阻值的電阻，定子接入三相交流電，起動繞組以異步機的原理起動，當轉子轉速接近同步轉速時，勵磁繞組通過轉換開關斷開串聯的電阻，接入正常勵磁電流，此時由于電樞磁場與勵磁磁場的相對轉速很小，轉子在電樞磁場的作用下將被拉入同步。拉入同步后的電動機就可帶動機械負載正常工作。變頻起動：依靠變頻器逐步提高頻率拖動同步電動機起動。起動方法：主要有間接起動、異步起動和變頻起動。

5.10.6同步電動機的功角變化與失步同步電機負載變化雖然不會引起轉速變化，但功角卻發生變化，負載越大功角越大。功角：轉子磁場與定子磁勢的夾角。失步：當負載轉矩大于電機的驅動轉矩時，功角超過90o電角，轉子轉速跟不上定子旋轉磁場的轉速稱為失步。同步電機一旦失步，即使負載消失轉速也不能恢復，而且失步電流很大。

單相異步電動機主要應用于電動工具、洗衣機、電冰箱、空調、電風扇等小功率電器中。單相異步電動機的定子中放置單相繞組,轉子一般用鼠籠式。定子繞組中通入單相交流電后,形成脈動磁場，若不采取措施，將無法獲得所需的起動轉矩。定子定子繞組轉子AA'NS5.11.1單相異步電動機的工作原理5.11單相異步電動機

定子繞組產生的脈動磁場，可用正、反兩個旋轉磁場合成來等效。即

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-=脈動磁場的分解④⑥⑧⑧③⑦⑦⑨⑨⑥⑤②①