定子三相绕组的连接方式(Y形或Δ形)的选择,和普通三相负载一样,须视电源的线 电压而定。如果电源的线电压等于电动机的额定相电压,那么,电动机的绕组应该接成三角 形;如果电源的线电压是电动机额定相电压的3倍,那么,电动机的绕组就应该接成星形。 通常电动机的铭牌上标有符号Y/△和数字380/220,前者表示定子绕组的接法,后者表示对 应于不同接法应加的线电压值。 例5.1电源线电压为380V,现有两台电动机,其铭牌数据如下,试选择定子绕组的连 接方式。 1.J32-4,功率10kW,电压220/380V,连接方法△/Y,电流425/245A,转速1420r/min, 功率因数0.79。 2.J02-21-4,功率1.1kW,电压380V,连接方法Δ,电流627A,转速1410r/min,功 率因数0.79 解:J32-4电动机应接星形(Y),如图416(a)所示 J02-21-4电动机应接成三角形(△),如图416(b)所示。 QG FU 380VL2 KM2 (a)星形接法b)三角形接法 图416电动机定子绕组的连接法 4.3三相异步电动机的转矩特性和机械特性 三相异步电动机的定子电路 三相异步电动机的电磁关系同变压器类似,定子绕组相当于变压器的原绕组,转子绕组 (一般是短接的)相当于副绕组。当定子绕组接上三相电源电压(相电压为1)时,则有 三相电流通过(相电流为),定子三相电流产生旋转磁场,其磁力线通过定子和转子铁心 而闭合,这磁场不仅在转子每相绕组中要感应出电动势e,而且在定子每相绕组中也要感
定子三相绕组的连接方式（Y 形或∆ 形）的选择，和普通三相负载一样，须视电源的线 电压而定。如果电源的线电压等于电动机的额定相电压，那么，电动机的绕组应该接成三角 形；如果电源的线电压是电动机额定相电压的 3 倍，那么，电动机的绕组就应该接成星形。 通常电动机的铭牌上标有符号 Y/∆ 和数字 380/220，前者表示定子绕组的接法，后者表示对 应于不同接法应加的线电压值。 例 5.1 电源线电压为 380V，现有两台电动机，其铭牌数据如下，试选择定子绕组的连 接方式。 1. J32-4，功率 1.0kW，电压 220/380V，连接方法∆/Y ，电流 4.25/2.45A，转速 1420 r/min， 功率因数 0.79。 2. J02-21-4，功率 1.1 kW，电压 380V，连接方法∆ ，电流 6.27A，转速 1410 r/min，功 率因数 0.79。 解：J32-4 电动机应接星形（Y），如图 4.16(a) 所示。 J02-21-4 电动机应接成三角形（∆ ），如图 4.16 (b)所示。 (a)星形接法 (b)三角形接法 图 4.16 电动机定子绕组的连接法 4．3 三相异步电动机的转矩特性和机械特性 一、三相异步电动机的定子电路 三相异步电动机的电磁关系同变压器类似，定子绕组相当于变压器的原绕组，转子绕组 （一般是短接的）相当于副绕组。当定子绕组接上三相电源电压（相电压为 1 u ）时，则有 三相电流通过（相电流为 1 i ），定子三相电流产生旋转磁场，其磁力线通过定子和转子铁心 而闭合，这磁场不仅在转子每相绕组中要感应出电动势 2 e ，而且在定子每相绕组中也要感
应出电动势e1(实际上三相异步电动机中的旋转磁场是由定子电流和转子电流共同产生的), 如图4.17所示。 Oel 图417定子和转子电路的感应电势 设定子和转子每相绕组的匝数分别为N和N2,图4.18所示电路图是三相异步电动机 相电路图。 X爱X 图418三相异步电动机的一相电路图 旋转磁场的磁感应强度沿定子与转子间空气隙的分布是近于按正弦规律分布的,因此, 当其旋转时,通过定子每相绕相的磁通也是随时间按正弦规律变化的,即φ= g. sino t, 其中,Φ是通过每相绕组的磁通最大值,在数值上等于旋转磁场的每极磁通φ,即为空气 隙中磁感应强度的平均值与每极面积的乘积。 定子每相绕组中产生的感应电动势为: 它也是正弦量,其有效值为 E1=444N1=444N1中 式中,f为e的频率 因为旋转磁场和定子间的相对转速为0,所以 f1 它等于定子电流的频率,即f=f
应出电动势 1e（实际上三相异步电动机中的旋转磁场是由定子电流和转子电流共同产生的）， 如图 4.17 所示。 图 4.17 定子和转子电路的感应电势 设定子和转子每相绕组的匝数分别为 N1和 N2 ，图 4.18 所示电路图是三相异步电动机 的一相电路图。 图 4.18 三相异步电动机的一相电路图 旋转磁场的磁感应强度沿定子与转子间空气隙的分布是近于按正弦规律分布的，因此， 当其旋转时，通过定子每相绕相的磁通也是随时间按正弦规律变化的，即φ =Φ m sinω t ， 其中，Φ m 是通过每相绕组的磁通最大值，在数值上等于旋转磁场的每极磁通Φ ，即为空气 隙中磁感应强度的平均值与每极面积的乘积。 定子每相绕组中产生的感应电动势为： dt d e N φ 1 = − 1 它也是正弦量，其有效值为： E1 = 4.44 f1N1Φ = 4.44 fN1Φ 式中， 1f 为 1e 的频率。 因为旋转磁场和定子间的相对转速为 n0 ，所以 60 0 1 pn f = 它等于定子电流的频率，即 f = f 1
定子电流除产生旋转磁通(主磁通)外,还产生漏磁通师1,这漏磁通只围绕定子绕组 的一相,而与其他相及转子绕组不相连。因此,在定子每相绕组中还要产生漏磁电动势 和变压器原绕组的情况一样,加在定子每相绕组上的电压也分成三个分量,即 a1=i1R1+(-eu)+(-e1)=iR1+Lu1+(-e1) 如用复数表示,则为 U1=l1R1+(-EL1)+(-E1)=l1R1+l1X1+(-E1) 式中,R和x1(x1=2L1)为定子每相绕组的电阻和漏磁感抗。 由于R1和x1(或漏磁通u)较小,其上电压降与电动势E1比较起来,常可忽略,于 是 U1≈E1 、三相异步电动机的转子电路 如前所述,异步电动机之所以能转动,是因为定子接上电源后,在转子绕组中产生感应 电动势,从而产生转子电流,而这电流同旋转磁场的磁通作用产生电磁转矩之故。因此,在 讨论电动机的转矩之前,必须先弄清楚转子电路中的各个物理量——一转子电动势e2、转子 电流i2、转子电流频率f2、转子电路的功率因数cos2、转子绕组的感抗x2以及它们之间 的相互关系 旋转磁场在转子每相绕组中感应出的电动势为 do 其有效值为 E2=444/2N2d=444SN2d 式中,2为转子电动势e2或转子电流i2相对于旋转磁场的频率 因为旋转磁场和转子间的相对转速为(0-n),所以 f 2 -n pno=Sf 可见转子频率f与转差率S有关,也就是与转速n有关。 在n=0,即S=1(电动机开始启动瞬间)时,转子与旋转磁场间的相对转速最大,转 子导体被旋转磁力线切割得最快,所以这时/2最高,即f2=f·异步电动机在额定负载时
定子电流除产生旋转磁通（主磁通）外，还产生漏磁通φ L1，这漏磁通只围绕定子绕组 的一相，而与其他相及转子绕组不相连。因此，在定子每相绕组中还要产生漏磁电动势 dt di e L 1 L1 = − L1 和变压器原绕组的情况一样，加在定子每相绕组上的电压也分成三个分量，即 ( ) ( ) ( ) 1 1 1 1 1 L1 1 1 1 L1 e dt di u = i R + −e + −e = i R + L + − 如用复数表示，则为 ( ) ( ) ( ) 1 1 1 L1 1 1 1 1X1 E1 U = I R + −E + −E = I R + jI + − 式中， R1和 X1 ( 1 1 L1 X = 2πf L )为定子每相绕组的电阻和漏磁感抗。 由于 R1 和 X1 （或漏磁通φ L1）较小，其上电压降与电动势 E1比较起来，常可忽略，于 是 • • U1 = − E U1 ≈ E1 二、三相异步电动机的转子电路 如前所述,异步电动机之所以能转动，是因为定子接上电源后，在转子绕组中产生感应 电动势，从而产生转子电流，而这电流同旋转磁场的磁通作用产生电磁转矩之故。因此，在 讨论电动机的转矩之前，必须先弄清楚转子电路中的各个物理量——转子电动势 2 e 、转子 电流 2i 、转子电流频率 2f 、转子电路的功率因数 2 cosϕ 、转子绕组的感抗 X 2 以及它们之间 的相互关系。 旋转磁场在转子每相绕组中感应出的电动势为 dt d e N φ 2 = − 2 其有效值为 E2 = 4.44 f 2N2Φ = 4.44SfN2Φ 式中， 2f 为转子电动势 2 e 或转子电流 2i 相对于旋转磁场的频率 因为旋转磁场和转子间的相对转速为(n − n) 0 ，所以 1 0 0 0 0 2 60 60 ( ) Sf pn n p n n n n f = − = − = 可见转子频率 2f 与转差率 S 有关，也就是与转速n 有关。 在 n = 0 ，即 S = 1（电动机开始启动瞬间）时，转子与旋转磁场间的相对转速最大，转 子导体被旋转磁力线切割得最快，所以这时 2f 最高，即 2 1 f = f 。异步电动机在额定负载时
S=15%~6%,则f2=(075~3)Hz(f1=50Hz) 在n=0,即S=1时,转子电动势为 444f1N 这时,f2=f,转子电动势最大。而 可见转子电动势E,与转差率S有关。 和定子电流一样,转子电流也要产生漏磁通2,从而在转子每相绕组中还要产生漏磁 电动势。 因此,对于转子每相电路,有 e2=2R2+(e12)=2R2+L2a2 如用复数表示,则为 E2=l2R2+(-E12)=l2R2+j2X 式中,R2和x2——转子每相绕组的电阻和漏磁感抗 X2与转子频率f2有关,即 x2=2m2L12=2xf1L12 在n=0,即S=1时,转子感抗为 X20=2可1Lu2 这时f2=f,转子感抗最大。而 可见转子感抗x,与转差率有关。 转子每相电路的电流为 4“、+x+x2 即转子电流2也与转差率S有关。当S增大,即转速n降低时,转子与旋转磁场间的相 对转速(m-n)增加,转子导体被磁力线切割的速度提高,于是E2增加,l2也增加。 当S=0,即n0-n=0时,l2=0;当S很小时,R2=Sx20,l2≈ SEo 饣,即与S近似 成正比:当S接近1时,Sx30>R2,l2≈20=常数
S = 1.5% ~ 6% ，则 (0.75 ~ 3) f 2 = Hz ( 50 f1 = Hz)。 在n = 0 ，即 S = 1时，转子电动势为 E20 = 4.44 f1N2Φ 这时， 2 1 f = f ，转子电动势最大。而 E2 = SE20 可见转子电动势 E2与转差率 S 有关。 和定子电流一样，转子电流也要产生漏磁通φ L2 ，从而在转子每相绕组中还要产生漏磁 电动势。 dt di e L 2 L2 = − L2 因此，对于转子每相电路，有 dt di e i R e i R L 2 2 2 2 L2 2 2 L2 = + (− ) = + 如用复数表示，则为 2 2 2 L2 2 2 2 2 E = I R + (−E ) = I R + jI X 式中， R2 和 X 2 ——转子每相绕组的电阻和漏磁感抗。 X 2 与转子频率 2f 有关，即 2 2 2LL2 2 Sf1LL2 X = πf = π 在 n = 0 ，即 S = 1时，转子感抗为 20 2 1LL2 X = πf 这时 2 1 f = f ，转子感抗最大。而 X 2 = SX 20 可见转子感抗 X 2 与转差率有关。 转子每相电路的电流为 2 20 2 2 20 2 2 2 2 2 2 R (SX ) SE R X E I + = + = 即转子电流 2I 也与转差率 S 有关。当 S 增大，即转速 n 降低时，转子与旋转磁场间的相 对转速( ) n0 − n 增加，转子导体被磁力线切割的速度提高，于是 E2增加， 2I 也增加。 当 S = 0，即 n0 − n = 0 时， 0 I 2 = ；当 S 很小时， R2 = SX20 ， 2 20 2 R SE I ≈ ，即与 S 近似 成正比；当 S 接近 1 时， SX 20 >> R2 ， ≈ = 常数 20 20 2 X E I
由于转子有漏磁通2,相应的感抗为x2,因此,12比E2滞后g2角,因而转子电路的 功率因数为 它也与转差率S有关。 当s很小时,R2>Sx20,cosa2≈1:当s增大时,x2增大,cosg2减小 当接近1时,cosq2=X20 l2、cosg2随S的变化关系可用图419所示的曲线表示。 xCOs中 COs中 图41912、cos92随S的变化关系 由上可知,转子电路的各个物理量,如电动势、电流、频率、感抗及功率因数等都与转 差率有关,亦即与转速有关 转矩特性 电磁转矩(以下简称转矩)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。 三相异步电动机的转矩是由旋转磁场的每极磁通中与转子电流l2相互作用而产生的, 它与中和/2的乘积成正比,还与转子电路的功率因数cosq2有关,图420所示反映了cos2 对转矩的影响。 图420(a)所示的是假设转子感抗与其电阻相比可以忽略不计,即coso2=1的情况,在 图中旋转磁场用虚线所示的磁极表示,根据右手定则不难确定转子导体中感应电动势E2的 方向(用外层记号表示)。因为,在这种情况下,I2与E2同相,所以,12的方向(用内层 的记号表示)与E2的方向一致,再应用左手定则确定转子各导体受力的方向,由图可见
由于转子有漏磁通φ L2，相应的感抗为 X 2 ，因此， 2I 比 E2滞后ϕ 2 角，因而转子电路的 功率因数为 ( )2 2 20 2 2 2 2 2 2 2 cos R SX R R X R + = + ϕ = 它也与转差率 S 有关。 当 S 很小时， R2 >> SX20 ，cosϕ 2 ≈ 1；当 S 增大时， X2 增大， 2 cosϕ 减小； 当接近 1 时， 20 2 2 cos X R ϕ ≈ 。 2I 、 2 cosϕ 随 S 的变化关系可用图 4.19 所示的曲线表示。 图 4.19 2I 、 2 cosϕ 随 S 的变化关系 由上可知，转子电路的各个物理量，如电动势、电流、频率、感抗及功率因数等都与转 差率有关，亦即与转速有关。 三、 转矩特性 电磁转矩（以下简称转矩）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。 三相异步电动机的转矩是由旋转磁场的每极磁通Φ 与转子电流 2 I 相互作用而产生的, 它与Φ 和 2 I 的乘积成正比，还与转子电路的功率因数 2 cosϕ 有关，图 4.20 所示反映了 2 cosϕ 对转矩的影响。 图 4.20(a)所示的是假设转子感抗与其电阻相比可以忽略不计，即cosϕ 2 = 1的情况，在 图中旋转磁场用虚线所示的磁极表示，根据右手定则不难确定转子导体中感应电动势 E2 的 方向（用外层记号表示）。因为，在这种情况下， 2 I 与 E2 同相，所以， 2 I 的方向（用内层 的记号表示）与 E2 的方向一致，再应用左手定则确定转子各导体受力的方向，由图可见