电机与拖动：电机与拖动

21世纪全国高等院校自动化系列实用规划教材
电 机 与 拖 动
主 编 杨天明 陈 杰
副主编 侯云海 曹先庆
参 编 吴鸿霞 宋晓燕
内 容 简 介
本书包括“电机学”与“电力拖动”两门课程的主要内容，合并为《电机与拖动》。全书共10章，
分为直流电机与拖动、变压器、交流电机与拖动、控制电机4部分内容，分别从原理、结构、运行特性方面进行探讨，并在每章节后附有相应的小结与习题便于学生知识的巩固。
本书注重实际中常用技术的分析与应用、突出了电机教学研究中的一些成果与特色，特别是一些内容的新提法。
本书可作为普通高等院校自动化、机电、数控、应用电子控制专业以及其他相关专业的教材使用，也可作为工程技术人员与自学g13785的g2454g13783g17176g7021。
本书可作为高等工g12197院校、高等g1904g7531院校等机g7812g12879、g17829机g12879g2520专业的教材g2656g2454g13783书，也可作为高g13856g12879
工g12197院校及机g7812制g17908工程技术人员的学习g2454g13783书。
g5078g10268g7447g4628g14891作g7447合g2528g11343g16772g2507 g3282g4395g72601-2003-8586g2507
图书在版编目(CIP)数据
电机与拖动/g7484g3837g7138，g19484g7492主g13546,g252g2283g1152g726中g3281g7531业出g10268g12050g727g2283g1152g3835学出g10268g12050，2006.8
(21g1002g13438全g3281高等院校自动化g13007g2027实用g16280g2022教材)
ISBN 7-5038-4409-4
g265,电g258 g266,g311g7484g258 g312g19484g258 g267,g311电机g252高等学校g252教材 g312 电力g1268动g252高等学校g252教材
g268,TM921.5
中g3281g10268本g3282书g20314CIP数g6466g7692g4395(2006)g12544024158g2507
书 名g726电机与拖动
著作责任者g726g7484g3837g7138 g19484 g7492 主g13546
策划编辑g726g7458g4061g4171
责任编辑g726g7458 g15394 g7373 g4718 g16072g6403g2338
标准书号g726ISBN 7-5038-4409-4
出 版 者g726中g3281g7531业出g10268g12050(g3332g3348g726g2283g1152g5078g16211g3490g2318g5515内g3835g15915g2028g9035g14005g25287g2507 g18050g13546g726100009 )
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电话g726g5647g13546g447266180373 g14841g19156中g552766187711
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http://www.pup.cn http://www.pup6.com E-mail,pup_6@163.com
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印 刷 者g726
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定 价g72627.00g1815
目 录
绪论...........................................................................1
第1篇 直流电机...............................................9
第1章 直流电机的原理与结构...................9
1.1 直流电机基本工作原理.........................9
1.1.1 直流电动机工作原理..................9
1.1.2 直流发电机工作原理................10
1.2 直流电机的结构和额定值...................11
1.2.1 直流电机的结构........................11
1.2.2 直流电机的电枢绕组................13
1.2.3 直流电机的励磁方式................20
1.2.4 直流电机的额定值....................20
1.3 直流电机的磁场、电动势、转矩.......21
1.3.1 直流电机的磁场........................21
1.3.3 电枢绕组的感应电动势............25
1.3.4 电枢绕组的电磁转矩................26
1.4 直流电机的换向...................................27
1.4.1 换向的过程................................27
1.4.2 影响换向的因素........................27
1.4.3 改善换向的方法........................29
1.4.4 补偿绕组....................................30
本章小结........................................................31
思考题与习题................................................31
第2章 直流电动机的电力拖动.................32
2.1 直流电动机基本的平衡方程式...........32
2.1.1 电压平衡方程式........................32
2.1.2 功率平衡方程式........................33
2.1.3 转矩平衡方程式........................35
2.2 直流电动机的工作特性.......................35
2.2.1 转速特性....................................35
2.2.2 转距特性....................................35
2.2.3 效率特性....................................36
2.3 生产机械的负载转矩特性...................36
2.3.1 恒转矩负载...............................36
2.3.2 恒功率负载...............................37
2.3.3 通风机类负载...........................37
2.4 直流电动机的机械特性.......................38
2.4.1 机械特性方程式.......................38
2.4.2 固有机械特性...........................40
2.4.3 人为机械特性...........................40
2.4.4 机械特性的计算与绘制...........42
2.5 直流串励电动机...................................44
2.5.1 直流串励电动机的接线
与特点.......................................44
2.5.2 串励电动机的特性...................44
2.6 直流发电机的特性...............................46
2.6.1 直流他励发电机的接线
与特点.......................................46
2.6.2 直流他励发电机的特性...........46
2.6.3 直流并励发电机.......................48
本章小结........................................................50
思考题与习题................................................51
第3章 直流电动机的起动、调速
和制动.................................................53
3.1 直流电动机的起动...............................53
3.1.1 对直流电动机起动性能的
基本要求...................................53
3.1.2 直流他励电动机的串电阻
起动...........................................54
3.2 直流电动机的调速...............................57
3.2.1 调速指标...................................57
3.2.2 直流他励电动机的调速方法
及其调速性能...........................59
3.2.3 电动机调速时的负载能力
及其与负载性质的配合...........62
3.3 直流他励电动机的各种工作状态
分析........................................................64
电机与拖动
·VI·
·VI·
3.3.1 制动与电动的区别....................64
3.3.2 电动机的制动工作状态分析....64
本章小结........................................................72
思考题与习题................................................73
第2篇 变压器.................................................75
第4章 单相变压器........................................75
4.1 变压器的工作原理与结构...................75
4.1.1 变压器的工作原理....................75
4.1.2 变压器的应用与分类................76
4.1.3 变压器的结构............................76
4.1.4 变压器的额定值(铭牌数据).....78
4.2 变压器的空载运行...............................78
4.2.1 空载运行时的物理状况............78
4.2.2 空载运行时的电动势平衡
方程式、相量图g1209及g12573效
电g17347............................................81
4.3 变压器的负载运行...............................83
4.3.1 负载运行时的物理状况............83
4.3.2 负载运行时的基本方程式........83
4.3.3 绕组g5414算、g12573效电g17347及相
量图............................................84
4.4 变压器的g2454数g8991定...............................86
4.4.1 空载g16809g20576....................................86
4.4.2 g11713g17347g16809g20576....................................87
4.5 标g5198值...................................................87
4.6 变压器的运行特性...............................88
4.6.1 g3818特性........................................88
4.6.2 效率特性....................................90
本章小结........................................................91
思考题与习题................................................91
第5章 三相变压器........................................93
5.1 g989相变压器的磁g17347g13007g13491.......................93
5.1.1 g989相组式变压器........................93
5.1.2 g989相g5527式变压器........................93
5.2 g989相变压器的电g17347g13007g13491g252g252g17842接组...94
5.2.1 变压器原g17805、g2115g17805绕组g20330g7423
g12483标g16772及g17842接方法....................94
5.2.2 g2345相变压器的g17842接组...............94
5.2.3 g989相变压器的g17842接组...............95
5.2.4 磁g17347结构及g17842接组对电动势
g8886g5430的影响.............................100
5.3 变压器的并g13864运行.............................102
5.3.1 变压器的并g13864运行的g5859g1053.....102
5.3.2 变压器的理g5831并g13864运行的
g7477g1226.........................................102
本章小结......................................................104
思考题与习题..............................................104
第6章 其他用途的变压器........................106
6.1 g14270g13818变压器.........................................106
6.1.1 工作原理.................................106
6.1.2 g1260g13582点.....................................107
6.2 g1214用g1126感器.........................................107
6.2.1 电压g1126感器.............................107
6.2.2 电流g1126感器.............................108
6.3 电g9950机变压器.....................................108
6.3.1 电g9950工g14414对变压器的要求.....108
6.3.2 磁分g17347动g19093g5527电g9950变压器.....109
6.3.3 串g13864g2499变电g6251器的电g9950变
压器.........................................109
本章小结......................................................110
思考题与习题..............................................110
第3篇 三相异步电动机及拖动...............111
第7章 三相交流异步电动机...................111
7.1 g989相g5334g8505电动机的工作原理与
结构......................................................111
7.1.1 g989相g5334g8505电动机的工作
原理.........................................111
7.1.2 g1144流电动机g1025g7071转速g5242的
g19394题.........................................114
7.1.3 g989相g5334g8505电动机的结构.........116
7.1.4 g989相g5334g8505电动机的铭牌
数据.........................................119
7.2 g989相g1144流电动机的绕组.....................120
7.2.1 g1144流绕组的g980g1135基本g11705g16794
和基本量.................................120
目 录
·VII·
·VII·
7.2.2 g1144流电动机绕组g6502g2027的
基本原g2029..................................123
7.3 g1144流电动机电枢绕组的感应
电动势..................................................126
7.3.1 绕组的感应电动势及g11713矩
g13007数..........................................126
7.3.2 绕组组的感应电动势及分g5079
g13007数..........................................129
7.3.3 g980相绕组的基g8886感应
电动势......................................131
7.3.4 定g4388绕组的g16868g8886电动势..........132
7.4 g989相g5334g8505电动机的定g4388磁动势.........134
7.4.1 g2345相绕组的g14045g6403磁动势..........134
7.4.2 g989相绕组基g8886合g6116磁动势
g252g252g7071转磁动势......................140
7.5 g989相g5334g8505电动机转g4388g19757g8502时的
电磁g1863g13007..............................................145
7.5.1 转g4388g993动(转g4388g5332g17347)时的
g5785况..........................................145
7.5.2 转g4388g993动(转g4388绕组g11713g17347并
g3593转)时的g5785况........................148
7.6 g989相g5334g8505电动机转g4388g7071转时的
电磁g1863g13007..............................................150
7.7 g989相g5334g8505电动机的功率和转矩.........155
7.7.1 功率平衡和转矩平衡..............155
7.7.2 电磁转矩g1856式..........................157
7.8 g989相g5334g8505电动机的工作特性和g2454数
g8991定,.................................................157
7.8.1 g989相g5334g8505电动机工作特性......157
7.8.2 g989相g5334g8505电动机的g2454数
g8991定..........................................158
7.9 g989相g5334g8505电动机的机械特性.............160
7.9.1 机械特性的g15932g17810式..................161
7.9.2 g989相g5334g8505电动机的固有机械
特性..........................................164
7.9.3 g989相g5334g8505电动机的人为机械
特性..........................................165
本章小结......................................................166
思考题与习题..............................................167
第8章 三相异步电动机的电力拖动.....169
8.1 g989相g5334g8505电动机的起动性能.............169
8.2 g989相g12560g3423g5334g8505电动机的起动.............169
8.2.1 直接起动.................................169
8.2.2 g19489压起动.................................170
8.3 g989相绕线式g5334g8505电动机的起动.........173
8.3.1 转g4388g3250g17347串接电阻器起动.....173
8.3.2 转g4388串g20069g6947变阻器起动.........174
8.4 g989相g5334g8505电动机的调速.....................174
8.4.1 变g7509调速.................................175
8.4.2 变g20069调速.................................176
8.4.3 改变转g5058率调速.....................178
8.5 g989相g5334g8505电动机的制动.....................180
8.5.1 g989相g5334g8505电动机的g2465转.........180
8.5.2 g989相g5334g8505电动机的制动.........180
8.6 电动机的g17885g6333.....................................184
8.6.1 电动机的种类、g3423式、额定
电压与额定转速的g17885g6333.........184
8.6.2 电动机的发g9921与g1931g2376.............186
8.6.3 电动机的工作方式.................186
8.6.4 额定功率的g17885g6333.....................187
8.7 电动机的g13512g6264g3800理及g6937g19568.................190
8.7.1 起动g2081的g1946g3803.........................190
8.7.2 起动时的g8892g5859g1119g20045.................191
8.7.3 运行g1025的g11429g16282.........................191
8.7.4 电动机的定g7411g13512g1474.................192
8.7.5 g5132g16277g6937g19568及g6207g19512方法.............192
本章小结......................................................194
思考题与习题..............................................194
第4篇 其他用途的电动机........................196
第9章 单相异步电动机和同步电
动机...................................................196
9.1 g2345相g5334g8505电动机.................................196
9.1.1 g2345相g5334g8505电动机基本工作
原理.........................................196
9.1.2 g2345相g5334g8505电动机的起动
方法.........................................197
电机与拖动
·VIII·
·VIII·
9.1.3 g2345相g8503g5370绕组..........................201
9.2 g2528g8505电动机.........................................202
9.2.1 g2528g8505电动机的特点..................202
9.2.2 g2528g8505电动机基本工作原理......203
9.2.3 g2528g8505电动机的功率因数的
调g6984..........................................205
本章小结......................................................206
思考题与习题..............................................206
第10章 控制电机........................................208
10.1 g1294g7393电动机.......................................208
10.1.1 直流g1294g7393电动机....................208
10.1.2 g1144流g1294g7393电动机....................211
10.2 g8505g17839电动机.......................................214
10.2.1 g8505g17839电动机的结构和分类....215
10.2.2 g2465应式g8505g17839电动机的工作
原理........................................215
10.2.3 g2465应式g8505g17839电动机的特性....218
10.3 g8991速发电机.......................................221
10.3.1 直流g8991速发电机....................221
10.3.2 g1144流g8991速发电机...................223
10.4 直线电动机.......................................225
10.4.1 直线电动机的结构g5430式.......226
10.4.2 直线g5334g8505电动机的工作
原理.......................................228
10.5 g14270g6984g16294机...........................................229
10.5.1 力矩式g14270g6984g16294机的结构与
工作原理................................230
10.5.2 g6523制式g14270g6984g16294机的结构与
工作原理...............................232
10.6 g7071转变压器.......................................233
10.6.1 g8503g1325g5370g7071转变压器的空载
运行.......................................233
本章小结......................................................237
思考题与习题..............................................239
附录.......................................................................241
参考文献.............................................................286
绪 论
1,什么是电机
在现代，电能是一种广泛应用的能源。电能与其他能源相比，有突出的优点。首先电能的生产与转换比较经济，目前我国的公共电网就是由众多的火力发电厂与水力发电站并网运行组成的；其次电能传输与分配比较容易。尤为突出的是，它可以远距离输送，可把某地生产的电能输送到几千公里之外的地区去；再者电能的使用与控制比较方便，且易于实现自动化。因此，在现代社会中，电能的应用已遍及各行各业中。
在电能的生产、转换、传输、分配、使用与控制等方面，都必须通过能够进行能量(或信号)传递与变换的电磁机g7812g16025g13634，g17837g1135电磁机g7812g16025g13634g15999广g1053地g12228为电机。
通g5132g6164g16840的电机，是g6363g18039g1135g2045用电磁g5875应g2419g10714g16786g16757制g17908g13792成的、用于实现能量(或信号)
传递与变换的电磁机g7812的g13491g12228。g6365电机的g2163能g7481分g12879，电机可分为g726
(1) 发电机g252g252把机g7812能转变成电能；
(2) 电动机g252g252把电能转变成机g7812能；
(3) 变g2399g3132、变g20069机、变g8981机、g12239相g3132等，是分g2047用于g6925变电g2399、g20069g10587、电g8981及相g1313
的，g2375把一种g12879g3423的电能转变成g2490一种g12879g3423的电能；
(4) 控制电机g252g252应用于各g12879自动控制g13007g13491中的控制g1815g1226。
g1552g5483g6363出的是，g1186g3534g7424g5049g1328g2419g10714g7481g11487，发电机与电动机g2494是电机的g1016种g993g2528的运行方
g5347，g1186能量转换的g16278点g7481g11487，g1120者是可g17882的。
g990g17860的各种电机中，有g1135是g19757g8502的，g3926变g2399g3132；有g1135是g7071转的，g3926各种g12879g3423的发电机与电动机。g6365电g8981的g12879g3423及g5049g1328g2419g10714的某g1135g5058g5334，g7071转电机g2460可分为g11464g8981电机、g1144g8981g5334g8505
电机、g1144g8981g2528g8505电机及各种g1867有g999g19388用g17896的控制电机等。
2,电机以及电力拖动的发展概况
g3999于19g1002g1343860g79470g5192代的g12544g1120次g5049业g6228g7427g19773g2641，是以电力的广泛应用为g7186g14891g10317点的。
g1186此g1166g12879社会由g14988g8785机g7114代g8505g1849g1114电g8680化g7114代。在g8873g6301g12544电磁g5875应g4462g5471g3534g11796g990，一g13007g2027电
g8680发g7138相g13499出现。1866g5192，g5515国g5049g12255g5084g16211g19388g4388制成发电机；1870g5192比g2045g7114g1166g7696g6301g3994发g7138g1114
电动机，电力g5332g3999成为g2474代g14988g8785g7481g6314动机g3132的g7044能源。g19555g2530，各种用电g16786g3803相g13499出现。1882
g5192g8873国g4410者g5515g7234g2214发g7138g1114远距离送电的方g8873。g2528g5192，g13666国g14891g2529发g7138g4490g10245g17854生g2031g5326g1114g13666国g12544
一个火力发电站，把输电线结成网络。g1186此电力g1328为一种g7044能源g13792广泛应用。g18039g7114，电机刚刚在g5049业g990初g8505应用，各种电机初g8505g4462g3423，电机g16786g16757g10714论和电机g16786g16757g16757算初g8505g5326立。
g19555着社会生产的发展和科g6228的进g8505，对电机也提出g1114更高的要求，g3926g726性能良好、运行可靠、单g1313容量的重量轻体积小等，g13792且g19555着自动控制g13007g13491的发展要求，在g7071转电机的
g10714论g3534g11796g990，g2460派生出多种精度高、响应快的控制电机，成为电机g4410科的一个独立分支。
电机制g17908也向着大g3423、巨g3423发展。中小g3423电机正向多用g17896、多品种方向发展，向高效节能方向发展。各种响应快速、起停快速的g10317种电机在各种复杂的g16757算机控制g13007g13491和无g1166g5049厂电机与拖动
·2·
·2·
中实现g1114比g1166的手脚更复杂g13792精巧的运动。古老的电机g4410已经和电力电g4388g4410、g16757算机、控制论结合起g7481，发展成g1114一g19388g7044的g4410科。
在我国，电机制g17908业也发生g1114巨大的变化。我国的电机生产g11861917g5192至今已有80多
g5192的历史，经过g6925g19773g5332放20多g5192的发展，g10317g2047是近10g5192的发展，有g1114长足的进g8505，令g1002
g1166瞩目。目前已经形成比较完整的产业体g13007，电机产品的品种、规g7696、性能和产量满足g1114
我国国民经济发展的需要。g13792且一g1135产品已经达到或接近g1002界先进水平。近g7481g1002界g990电机行业g999g4490纷纷预测，中国将会成为g1002界电动机的生产制g17908g3534地。
近g5192g7481我国已生产g1114g993少大g3423g11464g8981电动机、g5334g8505电动机和g2528g8505电动机；在中小g3423电机和控制电机方面，亦自行g16786g16757和生产g1114g993少g7044g13007g2027电机；对电机的g7044g10714论、g7044结构、g7044g5049
艺、g7044材料、g7044运行方g5347和调试方g8873，进行g1114许多研究和试验g5049g1328，g2474g5483g993少成果。
与电机发展过g12255一样，电力g6314动g6228g7427也有个g993断发展的过g12255。电动机g6314动生产机g7812的运转g12228为电力g6314动(或g12228为电g8680传动)。电力g6314动g13007g13491一般由控制g16786g3803、电动机、传动机构、
生产机g7812和电源五部分组成。它们之间的关g13007g3926图0.1g6164示。
图0.1 电力拖动系统的构成
电力g6314动代替g14988g8785或水力g6314动之初，电力g6314动的方g5347是成组g6314动，就是由一台电动机
g6314动一组生产机g7812，g1186电动机到各个生产机g7812的能量传递以及各个生产机g7812之间的能量分配完全用机g7812的方g8873，靠“天轴”以及机g7812传动g13007g13491g7481实现，车间里有大量的“天轴”、
长皮带和皮带轮等。g17837种传动方g5347效g10587低下，生产g10587低下，灰尘大，劳动条g1226和卫生条g1226
g5058，且容易出事故。g2490外，电动机发生故障，则成组g6314动的g6164有生产机g7812都将停车，生产将可能停滞。g7186g9994g17837是一种g14865g2530的电力g6314动方g5347。
20 g1002g13438 20 g5192代以g7481，生产机g7812g990广泛g18331用一种“单电机g6314动g13007g13491”，g2375一台生产机
g7812用一台单独的电动机g6314动。g12628化g1114机g7812结构，且易于实现生产g16786g3803运转的全部自动化。
g1306是，由于是一台电动机g6314动g1867有多个g5049g1328机构的生产机g7812，需要g17139g17143能量传递的机g7812传动机构。
g6164以，g118620g1002g1343830g5192代起，广泛g18331用g1114“多电动机g6314动g13007g13491”，g2375g8611个g5049g1328机构由单独的电动机g6314动，因g13792生产机g7812的机g7812结构可以大大g12628化，提高g1114机g7812机构的可靠性。
g19555着生产的发展和科g6228水平的提高，对g6314动g13007g13491提出g1114更高的要求，g3926g726要求提高g2164
g5049精度与g5049g1328速度，要求快速起动、制动及g2465转，实现在大g14551g3272g1881调速以及整个生产过g12255
自动化等。g17837g1135，都必须要有自动控制g16786g3803，以组成自动化的电力g6314动g13007g13491。
g7380g7101的电力g6314动控制g13007g13491是g13499电g3132g16接g16314g3132自动控制g13007g13491，g4658于有g16314点断g13505控制g13007g13491。
接着，出现g1114发电机g16电动机组，使g5483g11464g8981电动机g5483到g1114广泛的应用。并且在g17837个g3534g11796
g990，发展成为g18331用电力电g4388g3132g1226组成的自动化g11464g8981电力g6314动g13007g13491，并且正向大容量方向发展；自动化g1815g1226已有成g3883g7643g1946控制单g1815，控制g16025g13634g19610成化、小g3423化、g5506g3423化，g16786g3803可靠性高，g13512g6264g12628便，许多g16786g3803都可g1582到自动运行，g993需要g11429g16282和g13512g6264。
绪论
·3·
·3·
g1306是，由于g1144g8981电动机较之g11464g8981电动机g1867有g726结构g12628单、g1227g7696便g4464、g13512g6264方便、g5827性小等一g13007g2027优点，g13792且单机容量可以g1582g5483g5468大，电g2399等g13435可以g1582g5483g5468高，可以实现高速g6314
动等，g6164以，g1166们一g11464在g14280力研究性能更高的g1144g8981调速g13007g13491。目前，g19555着电力电g4388g3132g1226的发展，g1144g8981调速g13007g13491已经g5483到广泛应用，性能g6363g7643进一g8505提高，容量进一g8505g3698大，控制g13007
g13491g19610成化g12255度进一g8505提高。g1144g8981电力g6314动g13007g13491g2474代g11464g8981电力g6314动g13007g13491已经是无可g1117g16770的事实g1114。
我国的电力g6314动g13007g13491g2474g5483的发展是有目共g11597的，g1306是，与国外比较，g17836是有g5468大g5058距。
g1039要体现在g726g6228g7427水平相对较低、g6314动运行效g10587g993高、成g3883g6228g7427g993成g10099等。目前，正在g3871
起g11464g17873，g10420g6247g3534g11796，g5332展一g1135关g19202g6228g7427的研究，以g7411g4625快g13565g11713和国外的g5058距，力g1117达到g6314
动g13007g13491的g13520合g6228g7427经济g6363g7643g7380g1351。
3,电机及电力拖动系统的发展前景
电g8680化、信g5699化g7114代，在性能、可靠性及容量等方面，对电机提出g1114更高的要求。g1144
g8981变g20069调速g13007g13491及变g20069电机、大g2163g10587无g2059g11464g8981电机、g8716磁g2528g8505无g2059电机等g5483到g1114g5468大发展。
g2528g7114，g19555着g7044g1864行业的发展，g5506电机亦成为电机行业发展的g1154点，是我国电g5049电g3132行业(电机)发展的重点产品。g12244g3315g8716磁电机，无轴g6227电机也是电机g6228g7427发展的g7044动向。
与此相g17878应，电机g6314动也有g1114g7044的发展，对g6314动g13007g13491g2460提出更高的要求，g3926要求提高
g2164g5049的精度和g5049g1328的速度，要求快速g2563动、制动和g17882转，实现g5468g4497g14551g3272g1881的调速及整个生产过g12255的自动化等，g17837就需要有一整g3883自动控制g16786g3803组成自动化的电力g6314动g13007g13491。g13792g17837g1135
高要求的g6314动g13007g13491g19555着自动控制g10714论的g993断发展，g2334g4560体g3132g1226和电力电g4388g6228g7427的g18331用，以及g6980控g6228g7427和g16757算机g6228g7427的发展与g18331用，正在g993断地完g2904和提高。
g13520g990g6164g17860，电力g6314动g6228g7427发展至今，它g1867有许多其他g6314动方g5347无g8873比g6323的优点。它g2563
动、制动、g2465转和调速的控制g12628单、方便、快速且效g10587高；电动机的g12879g3423多，且g1867有各种
g993g2528的运行g10317性g7481满足各种g12879g3423生产机g7812的要求；整个g13007g13491各g2454g6980的g7828测和信号的变换与传送方便，易于实现g7380优控制。因此，电力g6314动已成为国民经济电g8680自动化的g3534g11796。
4,本课程的性质、任务、内容与特点
g457电机及g6314动g458是电g8680g5049g12255及其自动化g999业、自动化g999业的一g19388g999业g3534g11796g16850。它的g1039
要g1231g2165是使g4410生g6496g6581g5132用的g1144g11464g8981电机、变g2399g3132、控制电机等的g3534g7424结构与g5049g1328g2419g10714，电力g6314动g13007g13491的运行性能、分g7524g16757算，电机容量g17885g6333及试验方g8873等，为g4410g1076g457g5049厂电g8680控制
g16786g3803g458、g457自动控制g2419g10714g458、g457信号与g13007g13491g458等g16850g12255g1946g3803必要的g3534g11796g11705g16794。
g457电机及g6314动g458是分g7524和g16311g1927电机与电力g6314动g13007g13491的g3534g7424g19394g20076，g1039要g2265g6336g11464g8981电机及
g6314动、变g2399g3132、g5334g8505电机及g6314动、g2528g8505电动机、控制电机和电动机容量的g17885g6333等g1881容。g16850
g12255g4410完g2530g4410生应达到下g2027要求g726
g6496g6581g5132用的g1144g11464g8981电机及变g2399g3132的g3534g7424g2419g10714(电磁关g13007、能量关g13007)；
g6496g6581电动机机g7812g10317性以及各种运行g10378g5589的g3534g7424g2419g10714；
g6496g6581电力g6314动g13007g13491中电动机的调速方g8873、调速g2419g10714和g6228g7427经济g6363g7643；
g6496g6581电机与电力g6314动g13007g13491的g3534g7424实验方g8873与g6228能，并g1867有g10099g13463的运算能力；
g6496g6581电力g6314动g13007g13491中电动机容量的g17885g6333；
g6496g6581控制电机的g5049g1328g2419g10714、g10317性及用g17896。
电机与拖动
·4·
·4·
g7424g16850g12255的g10317点是g10714论性g5390、实g17353性也g5390。分g7524电机与电力g6314动的g5049g1328g2419g10714要用电g4410、
磁g4410和动力g4410的g3534g11796g10714论，g7094要有g7114间g8022g5577，g2460要有g12366间g8022g5577，g6164以g10714论性较g5390；g13792用g10714
论分g7524各种电机和电力g6314动的实g19481g19394g20076g7114，必须结合电机的g1867体结构、g18331用g5049g12255g16278点和g5049
g12255分g7524方g8873，g19512要g6496g6581g3534g7424g10714论以外，g17836应g8892g5859g3533g1871实验g6817g1328g6228能和g16757算能力，g6164以实g17353
性也较g5390。因此，g4410g1076g7424g19388g16850g12255应g16825g10317g2047g8892g5859g10714论g13864g13007实g19481。
5,本书常用的电磁定律与公式
1) 全电g8981g4462g5471
g1973是电g8981g3355会在其g2620g3272产生磁g3342，g17837就是电g8981的磁效应，g2375g6164g16871“电生磁”。g1375g3926电
g8981通过一g7693g11464的g4560体，在g4560体g2620g3272产生的磁g3342用磁力线g6563g17860g7114，磁力线是以g4560体为轴线的
g2528g5527g3290，磁力线的方向可g7693g6466电g8981的方向由g2503手g15758g7071g4462则g11842g4462，g3926图0.2g6164示。
图0.2 电流方向与磁力线方向的关系
g3926果是电g8981通过g4560体g13481成的线g3292，产生的磁g3342的磁力线方向g1185可用g2503手g15758g7071g4462则g11842g4462，
g17837g7114，使g5379g7366的四g6363方向与电g8981方向一g14280，则大拇g6363的方向g2375为线g3292g1881磁力线的方向，g3926
图0.2g6164示。
(1) 磁g5875应g5390度B。磁g3342中g1231g5859一点的磁g5875应g5390度B的方向，g2375为过g16825点磁力线的切线方向，磁g5875应g5390度B的大小为通过g16825点与B垂g11464的单g1313面积g990的磁力线的g6980目。磁g5875应g5390
度B的单g1313为T，g5049g12255g990g5132沿用Gs为单g1313，其换算关g13007为
1T＝10
4
Gs
(2) 磁通量Φ。穿过某一截面S的磁g5875应g5390度B的通量，g2375穿过某截面S的磁力线的
g6980目g12228为磁通量，g12628g12228磁通(Φ )，并有
d
S
Φ BS=?
∫
g16786磁g3342g3355匀，且磁g3342与截面垂g11464，g990g5347可g12628化为
Φ BS=
磁通的单g1313为Wb。有g7114沿用Mx为单g1313，其换算关g13007为
8
1Wb 10 Mx=
由g990g5347可g11705，磁g3342g3355匀，且磁g3342与截面垂g11464g7114，磁g5875应g5390度的大小可以用下g5347表示
Φ
B
S
=
因此，磁g5875应g5390度g2460g12228为磁通密度。其单g1313与磁通和面积的单g1313相对应，g2375
2
Wb
1T 1
m
=,
2
Mx
1Gs 1
cm
=
(3) 磁g3342g5390度 H。磁g3342g5390度 H 是为g5326立电g8981与由其产生的磁g3342之间的g6980量关g13007g13792引g1849
绪论
·5·
·5·
的物g10714量，其方向与B相g2528，其大小与B之间相g5058一个g4560磁介质的磁g4560g10587μ，g2375
B
H
μ
=
或
B Hμ=
磁g4560g10587μ是g2465映g4560磁介质g4560磁性能的物g10714量，磁g4560g10587μ越大的介质，其g4560磁性能越好。
磁g4560g10587的单g1313是H/m。真g12366中的磁g4560g10587
7
0
410H/mμ
=π×,其他g4560磁介质的磁g4560g10587通g5132用
0
μ
的倍g6980g7481表示，g2375
0r
μμμ=
g5347中
r
0
μ
μ
μ
= g252g252g4560磁介质的相对磁g4560g10587。
铁磁性材料的相对磁g4560g10587
r
μ = 2000g7946000，g1306g993是g5132g6980，非铁磁性材料的相对磁g4560g10587
1
r
μ ≈,且为g5132g6980。磁g3342g5390度的单g1313为A/m，g5049g12255g990g5132沿用A/cm为单g1313。
(4) 全电g8981g4462g5471。磁g3342中沿g1231一闭合回路 l 对磁g3342g5390度 H 的线积分等于g16825闭合回路g6164
g2265g3272的g6164有g4560体电g8981的代g6980和。其g6980g4410表达g5347为
d
l
H l I=
∫ ∑integralloop
g17837就是全电g8981g4462g5471，当g4560体电g8981的方向与积分路径的方向符合g2503手g15758g7071g4462则g7114为正，
g3926图0.3中的I
1
和I
3；g2465之则为g17139，g3926图0.3中的I
2
。
2) 磁路的欧g3994g4462g5471
磁力线g8981通的路径g12228为磁路。g5049g12255g990将全电g8981g4462g5471用于磁路g7114，通g5132把磁力线分成若干段，使g8611一段的磁g3342g5390度H为g5132g6980，则线积分 d
l
Hl
∫integralloop
可用g5347
k k
Hl
∑
g7481代替，全电g8981g4462g5471
可以表示为
kk
H l I=
∑∑
g5347中 H
k
g252g252g12544k段的磁g3342g5390度；
l
k
g252g252g12544k段的磁路长度。
对图 0.4 g6164示的磁路，
11 2 2kk
H lHIHI=+
∑
,I WI=
∑
，W 为线g3292匝g6980，I 为线g3292中的电g8981，则有
11 2 2
H IHIWI+=
图0.3 全电流定律 图0.4 磁路示意图
将
B
H
μ
= 和
Φ
B
S
= 代g1849g990g5347g2375g5483
12
12mm
12
ΦΦ
llΦR ΦRWIF
SSμμ
+=+==
电机与拖动
·6·
·6·
g5347中
1
1
m
1 1
l
R
Sμ
=,
2
2
m
2 2
l
R
Sμ
= g252g252分g2047为g125441段、g125442段磁路的磁阻；
12
mm
ΦR ΦR,g252g252分g2047为g125441段、g125442段磁路的磁g2399降；
F WI= g252g252磁路的磁动势。
一般情况下，磁路分为n段g7114，则有
12
mm m
n
ΦR ΦR ΦRF+++=midhorizellipsis
g2375
12
mm m m
n
F F
Φ
R RRR
==
+++midhorizellipsis
g12228之为磁路的欧g3994g4462g5471。
g7693g6466
m
k
k
k k
l
R
Sμ
= 可g11705，各段磁路的磁阻与磁路的长度成正比，与磁路的截面积成g2465比，
并与磁路的磁介质成g2465比。由于铁磁材料的磁g4560g10587μ比真g12366等非铁磁性材料大g5483多，因g13792
R
m
小g5483多。g2528g7114，由于铁磁性材料的磁g4560g10587μg993是g5132g6980，g6164以磁阻 R
m
也g993是g5132g6980。分g7524
磁路g7114，有g7114g993用磁阻R
m
，g13792是g18331用磁g4560
m
λ,他们互为倒g6980关g13007，g2375
m
m
l
R
λ =
3) 电磁g5875应g4462g5471
磁g3342变化会在线g3292中产生g5875应电动势，g5875应电动势的大小与线g3292的匝g6980W和线g3292g6164g1144
链的磁通对g7114间的变比g10587
d
d
Φ
t
成正比，g17837是电磁g5875应g4462g5471。当g6365g5827g1375规g4462电动势的正方向与产生它的磁通的正方向之间符合g2503手g15758g7071g4462则g7114，g5875应电动势的公g5347为
dd
dd
Φ
eW
tt
ψ
=? =?
g5347中 WΦψ = g252g252线g3292g1144链的总磁通。
g6365照愣次g4462g5471g11842g4462的g5875应电动势的实g19481方向与g6365照g5827g1375规g4462的g5875应电动势的正方向正好相g2465，g6164以g5875应电动势公g5347g2503边总g2164一g17139号。
通g5132，电机中的g5875应电动势g7693g6466其产生g2419因的g993g2528，可以分为以下三种g726
(1) 自g5875电动势e
L
。线g3292中g8981过g1144变电g8981ig7114，由i产生的与线g3292自身g1144链的磁链亦g19555
g7114间发生变化，由此在线g3292中产生的g5875应电动势，g12228为自g5875电动势，用e
L
表示，其公g5347为
LL
L
dd
dd
Φ
eW
tt
ψ
=? =?
g5347中
L
Φ g252g252自g5875磁通；
LL
WΦψ = g252g252自g5875磁链。
线g3292中g8981过单g1313电g8981产生的自g5875磁链g12228为线g3292的自g5875g13007g6980L，g2375
L
L
i
ψ
=
自g5875g13007g6980L为g5132g6980g7114，自g5875电动势的公g5347可g6925为
绪论
·7·
·7·
L
L
d d
dd
i
eL
tt
ψ
=? =?
因为自g5875磁链
LL
WΦψ =,自g5875磁通
Lm
m
Wi
Φ Wi
R
λ==,故有
2LL m
m
()WΦ WWi
LW
ii i
ψ λ
λ== = =
此g5347表g7138，线g3292的自g5875g13007g6980与线g3292匝纹的平方和磁g4560的乘积成正比。
(2) 互g5875电动势e
M
。在相邻的g1016个线g3292中，当线g32921中的电g8981i
1
g1144变g7114，它产生的并与线g32922相g1144链的磁通
21
Φ 亦产生变化，由此在线g32922产生的g5875应电动势g12228为互g5875电动势，
用e
M
表示，则其公g5347为
21 21
M2 2
dd
dd
Φ
eW
t t
ψ
=? =?
g5347中 e
M2
g252g252线g32922中产生的互g5875电动势；
21 2 21
W Φψ = g252g252线g32921产生g13792与线g32922相g1144链的互g5875磁链。
g3926果引g1849线g32921和2之间的互g5875g13007g6980M，则g990面互g5875电动势的公g5347为
21 1
M2
ddi
eM
tt
ψ
=? =?
因为互g5875磁链
21 2 21
W Φψ =,互g5875磁通
11
21 1 1 12
12
Wi
Φ W i
R
λ==,故有
21 1 2
1212
112
WW
MWW
iR
ψ
λ== =
g5347中 R
12
g252g252互g5875磁链g6164经过磁路的磁阻；
12
λ g252g252互g5875磁通g6164经过磁路的磁g4560。
g990g5347表g7138，g1016线g3292之间的互g5875g13007g6980与g1016个线g3292匝g6980的乘积W
1
W
2
和磁g4560g10587成正比。
g990g17860g1016g12879电动势中，线g3292与磁通之间没有切割关g13007，仅是由于线g3292g1144链的磁通发生变化g13792引起，故可g13491g12228为为变g2399g3132电动势。
(3) 切割电动势e。g3926果磁g3342恒g4462g993变，g4560体或线g3292与磁g3342的磁力线之间有相对切割运动g7114，在线g3292中产生的g5875应电动势g12228为切割电动势，g2460g12228为速度电动势。若磁力线、g4560体与切割运动三者方向相互垂g11464，则由电磁g5875应g4462g5471可g11705g726切割电动势的公g5347为
e＝Blv
g5347中 Bg252g252磁g3342的磁g5875应g5390度；
lg252g252g4560体切割磁力线部分的有效长度；
vg252g252g4560体切割磁力线的线速度。
切割电动势的方向可用g2503手g4462则g11842g4462，g2375将g2503手g6496摊平，
四g6363并拢，大拇g6363与四g6363垂g11464，让磁力线g6363向手g6496g5527，大拇g6363
g6363向g4560体切割磁力线的运动方向，则4个手g6363的g6363向就是g4560体中g5875应电动势的方向，g3926图0.5g6164示。
4) 电磁力g4462g5471
载g8981g4560体在磁g3342中会受到电磁力的g1328用。当磁g3342力和g4560体
图0.5 切割电动势的右手定则
电机与拖动
·8·
·8·
方向相互垂g11464g7114，载g8981g4560体g6164受的电磁力的公g5347为
F=BlI
g5347中 Fg252g252载g8981g4560体g6164受的电磁力；
Bg252g252载g8981g4560体g6164在处的磁g5875应g5390度；
lg252g252载g8981g4560体处在磁g3342中的有效长度；
Ig252g252载g8981g4560体中g8981过的电g8981。
电磁力的方向可以由左手g4462则判g4462。
g13520g990g6164g17860，电磁g1328用g2419g10714g3534g7424g990g2265g6336以下3个方面g726
(1) 有电g8981必g4462产生磁g3342，g2375电生磁。方向由g2503手g15758g7071g4462则g11842g4462，大小关g13007符合全电
g8981g4462g5471的公g5347 d
l
Hl I=
∫ ∑integralloop
。
(2) 磁g3342变化会在g4560体或线g3292中产生g5875应电动势，g2375“磁变生电”。变g2399g3132电动势的方向由愣次g4462g5471g11842g4462，大小关g13007符合电磁g5875应g4462g5471的g3534g7424公g5347
dd
dd
Φ
eW
tt
ψ
=? =? ；切割电动势的方向用g2503手g4462则g11842g4462，g16757算其大小的公g5347为 Blve = 。
(3) 载g8981g4560体在磁g3342中要受到电磁力的g1328用，g2375“电磁生力”，电磁力的方向由左手
g4462则g11842g4462，g16757算其大小的公g5347为F＝BlI。以g9903 个方面可以g12628单地g8022g6336为“电生磁，磁变生电，电磁生力”，g1783711个字是分g7524各种电机g5049g1328g2419g10714的共g2528的g10714论g3534g11796。
第1篇 直 流 电 机
直流电动机和直流发电机通称为直流电机，二者是可逆的，若把直流电能转换为机械能量称为电动机，反之称为发电机。直流电动机与交流异步电动机相比，具有较好的启动性能、在较宽的范围内达到平滑无级地调速，同时又比较经济；所以广泛地应用于轧钢机、
电力机车、大型机床拖动系统以及玩具行业中。直流发电机主要是采用交流电机拖动用做直流电源，但随着电力电子技术的发展，晶闸管变流装置将逐步取代用做直流电源的直流发电机。本篇主要分析直流电机的结构、原理、运行特性以及起、制动、调速性能。
第1章 直流电机的原理与结构
电机是利用电磁作用原理进行能量转换的机械装置。直流电机能将直流电能转换为机械能，或将机械能换转为直流电能。将直流电能转换成机械能的装置称为直流电动机，将机械能转换为直流电能的装置称为直流发电机。
直流电机的结构复杂、使用有色g18341g4658g3822、g10995g1147g5049g14414复杂、g1227g7696g7126g17161、运行可g19764性g5058g12573
g13582g9869，g19492制g1114直流电机的广泛应用。随着g17829g5192电力电子g4410和g5506电子g4410的g17817速发展，在g5468g3822
g20058g3507内，直流电动机将逐步为交流调速电动机所取代，直流发电机g2029g8503在g15999电力电子g3132g1226
g6984流装置所取代。
但是直流电机的主要g1260g9869g252g252g14403好的起动性能和调速性能、较大的g17819g17745能力g12573，使g5483
直流电机在g16780g3822g3342g2524g1185g13499g13505发g6393g18337要作用。g3926直流电动机g5132应用于g18039g1135g4557起动和调速性能要g8726较g20652的g10995g1147机械，g3926大型机床、电力机车、轧钢机、g11731g1129g2379g6208机、g14349g14346机械、g17908g13452机和
g13454g13467机g12573。直流发电机作为直流电源，g1391g13485g19668要直流电能的g3342g2524，g3926g2282g5049中的电g16311、电g19220g12573。
本g12468主要分析直流电动机的原理、结构、磁g3342、g5875应电动g2195、电磁转g11709g12573g19394g20076。
1.1 直流电机基本工作原理
g3282 1.1 是g980g2500直流电机的g7380g12628g2345g8181型。N 和 S 是g980g4557g3278g4462的磁g7509，可以是电磁g19093，g1075
可以是g8716g1049磁g19093。磁g7509之g19400有g980g1022可以转动的g19093g17148g3290g7621g1319，称为电g7542g19093g5527。g19093g5527g15932g19766g3278g4462
g980g1022用g13489g13548g4560g1319构成的电g7542g13459g3292abcd，g13459g3292的g1016g12483分g2047g6521到相g1126g13489g13548的g1016g1022g2334g3290g5430g19120g10267(换
g2533g10267)g990，g4439g1216的g13464g2524在g980起称为换g2533g3132，在g8611g1022g2334g3290g19120g10267g990又分g2047g6930置g980g1022g3278g4462g993动g13792与之滑动g6521g16314的电g2059A和B，g13459g3292abcd通g17819换g2533g3132和电g2059g6521通g3818电g17347。
1.1.1 直流电动机工作原理
将g3818g18108直流电源加于电g2059 A(g8503g7509)和 B(负g7509)g990，g2029g13459g3292 abcd 中流g17819电流，在g4560g1319 ab
电机与拖动
·10·
·10·
中，电流由a指g2533b，在g4560g1319cd中，电流由c指g2533d。g4560g1319 ab和cd分g2047处于N、Sg7509磁g3342
中，受到电磁力的作用。用左手g4462g2029可知g4560g1319 ab 和 cd 均受到电磁力的作用，且g5430成的转
g11709方g2533g980致，这g1022转g11709称为电磁转g11709，为逆时针方g2533。这样，电g7542就顺着逆时针方g2533旋转，
g3926g32821.1(a)所示。当电g7542旋转180°，g4560g1319cd转到Ng7509下，ab转到Sg7509下，g3926g32821.1(b)所示，由于电流g1185从电g2059A流入，使cd中的电流变为由d流g2533c，g13792ab中的电流由b流g2533a，
从电g2059B流出，用左手g4462g2029判g2047可知，电磁转g11709的方g2533g1185是逆时针方同。
图1.1 直流电动机工作原理示意图
由此可见，加于直流电动机的直流电源，借助于换g2533g3132和电g2059的作用，使直流电动机电g7542g13459g3292中流g17819的电流，方g2533是交变的，从g13792使电g7542g1147g10995的电磁转g11709的方g2533恒g4462g993变，确保直流电动机朝确g4462的方g2533连g13505旋转。这就是直流电动机的基本g5049作原理。
实际的直流电动机，电g7542g3290周g990均匀地嵌g6930g16780g3822g13459g3292，相应地换g2533g3132由g16780g3822换g2533g10267g13464
成，使电g7542g13459g3292所g1147g10995的总的电磁转g11709足够大并且比较均匀，电动机的转速g1075就比较均匀。
1.1.2 直流发电机工作原理
直流发电机的g8181型与直流电动机g8181型相同，g993同的是用原动机(g3926汽轮机g12573)拖动电g7542
朝某g980方g2533(例g3926逆时针方g2533)旋转，g3926g32821.2(a)所示。这时g4560g1319ab和cd分g2047切割Ng7509和S
g7509下的磁力g13459，g5875应g1147g10995电动g2195，电动g2195的方g2533用右手g4462g2029确g4462。可知g4560g1319ab中电动g2195的方g2533由b指g2533a，g4560g1319cd中电动g2195的方g2533由d指g2533c，在g980g1022串联回g17347中相g1126叠加的，g5430
成电g2059A为电源g8503g7509，电g2059B为电源负g7509。电g7542转g17819180°后，g4560g1319cd与g4560g1319ab交换位置，但电g2059的g8503负g7509性g993变，g3926g3282 1.2(b)所示。可见，同直流电动机g980样，直流发电机电
g7542g13459g3292中的g5875应电动g2195的方g2533g1075是交变的，g13792通g17819换g2533g3132和电g2059的g6984流作用，在电g2059A、B
g990输出的电动g2195是g7509性g993变的直流电动g2195。在电g2059 A、B 之g19400g6521g990负g17745，发电机就能g2533负
g17745g1391g13485直流电能。这就是直流发电机的基本g5049作原理。
从以g990分析可以看出：g980g2500直流电机原g2029g990可以作为电动机运行，g1075可以作为发电机运行，取决于g3818界g993同的条g1226。将直流电源加于电g2059，输入电能，电机能将电能转换为机械能，拖动g10995g1147机械旋转，作电动机运行；g3926用原动机拖动直流电机的电g7542旋转，输入机械能，电机能将机械能转换为直流电能，从电g2059g990引出直流电动g2195，作发电机运行。同g980
g2500电机，既能作电动机运行，又能作发电机运行的原理，称为电机的可逆原理。
第1章 直流电机的原理与结构
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图1.2 直流发电机工作原理示意图
1.2 直流电机的结构和额定值
1.2.1 直流电机的结构
由直流电动机和发电机g5049作原理示意g3282可以看到，直流电机的结构应由g4462子和转子g1016
大g18108分g13464成。直流电机运行时静止g993动的g18108分称为g4462子，g4462子的主要作用是g1147g10995磁g3342，由机座、主磁g7509、换g2533g7509、g12483盖、轴承和电g2059装置g12573g13464成。运行时转动的g18108分称为转子，其主要作用是g1147g10995电磁转g11709和g5875应电动g2195，是直流电机进行能量转换的g7542纽，所以通g5132又称为电g7542，由转轴、电g7542g19093g5527、电g7542绕g13464、换g2533g3132和风扇g12573g13464成。装配后的电机g3926g3282 1.3 所示。直流电机的纵g2533剖视g3282g3926g32821.4所示。
图1.3 直流电机装配结构图 图1.4 直流电机纵向剖视图
1—换向器 2—电刷装置 3—机座 4—主磁极 5—换向极
6—端盖 7—风扇 8—电枢绕组 9—电枢铁心
1—换向器 2—电刷装置 3—机座 4—主磁极 5—换向极
6—端盖 7—风扇 8—电枢绕组 9—电枢铁心
1,定子
1) 主磁g7509
主磁g7509的作用是g1147g10995气隙磁g3342。主磁g7509由主磁g7509g19093g5527和励磁绕g13464g1016g18108分g13464成。g19093g5527g980
电机与拖动
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般用0.5mm～1.5mm厚的硅钢板冲g10267叠压铆紧g13792成，分为g7509身和g7509靴g1016g18108分，g990g19766套励磁绕g13464的g18108分称为g7509身，下g19766扩宽的g18108分称为g7509靴，g7509靴宽于g7509身，既可以调g6984气隙中磁g3342
的分布，又便于g3278g4462励磁绕g13464。励磁绕g13464用g13489g13548g19120g13459绕制g13792成，套在主磁g7509g19093g5527g990。g6984g1022
主磁g7509用螺钉g3278g4462在机座g990，g3926g32821.5所示。
2) 换g2533g7509
换g2533g7509的作用是改善换g2533，减小电机运行时电g2059与换g2533g3132之g19400可能g1147g10995的换g2533火花，
g980般装在g1016g1022相邻主磁g7509之g19400，由换g2533g7509g19093g5527和换g2533g7509绕g13464g13464成，g3926 1.6 所示。换g2533g7509绕
g13464用g13489g13548g4560g13459绕制g13792成，套在换g2533g7509g19093g5527g990，换g2533g7509的数目与主磁g7509相g12573。
3) 机座
电机g4462子的g3818壳称为机座，见g32821.4中的3。机座的作用有g1016g1022：g980是用来g3278g4462主磁g7509、
换g2533g7509和g12483盖，并起g6984g1022电机的支撑和g3278g4462作用；二是机座本身g1075是磁g17347的g980g18108分，借以构成磁g7509之g19400磁的通g17347，磁通通g17819的g18108分称为磁轭。为保证机座具有足够的机械强度和g14403
好的g4560磁性能，g980般为铸钢g1226或由钢板焊g6521g13792成。
4) 电g2059装置
电g2059装置是用来引入或引出直流电压和直流电流的，g3926g32821.7所示。电g2059装置由电g2059、
g2059握、g2059杆和g2059杆座g12573g13464成。电g2059g6930在g2059握内，用弹簧压紧，使电g2059与换g2533g3132之g19400有g14403好的滑动g6521g16314，g2059握g3278g4462在g2059杆g990，g2059杆装在g3290环g5430的g2059杆座g990，相g1126之g19400g5529g20047g13489g13548。g2059杆座装在g12483盖或轴承内盖g990，g3290周位置可以调g6984，调好以后加以g3278g4462。
图1.5 主磁极的结构 图1.6 换向极 图1.7 电刷装置
1—主磁极 2—励磁绕组 3—机座 1—换向极铁心 2—换向极绕组 1—刷握 2—电刷 3—压紧弹簧 4—刷辫
2,转子(电枢)
1) 电g7542g19093g5527
电g7542g19093g5527是主磁g17347的主要g18108分，同时用以嵌g6930电g7542绕g13464。g980般电g7542g19093g5527采用由 0.5mm
厚的硅钢g10267冲制g13792成的冲g10267叠压g13792成(冲g10267的g5430g10378g3926g32821.8(a)所示)，以g19489g1314电机运行时电g7542
g19093g5527中g1147g10995的g9077流g6451g13803和磁g9394g6451g13803。叠成的g19093g5527g3278g4462在转轴或转子支g7562g990。g19093g5527的g3818g3290g5332
有电g7542g8145，g8145内嵌g6930电g7542绕g13464。
2) 电g7542绕g13464
电g7542绕g13464的作用是g1147g10995电磁转g11709和g5875应电动g2195，是直流电机进行能量变换的g1863g19202g18108g1226，
所以g2495电g7542。g4439是由g16780g3822g13459g3292(以下称g1815g1226)g6365g980g4462g16280g5471连g6521g13792成，g13459g3292采用g20652强度g9434g2265g13459
第1章 直流电机的原理与结构
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或g10639g10839g1009g2265g6165g19120g13459绕成，g993同g13459g3292的g13459g3292g17805分g990下g1016g4630嵌g6930在电g7542g8145中，g13459g3292与g19093g5527之g19400
以及g990、下g1016g4630g13459g3292g17805之g19400g18129g5529g20047g3961善g13489g13548。为g19462止g12175g5527力将g13459g3292g17805g11005出g8145g3818，g8145g2487用g8145
g7976g3278g4462，g3926g32821.9所示。g13459g3292g1292出g8145g3818的g12483g6521g18108分用g9921g3278性无g13440g10639g10839g5114进行g13477g6178。
图1.8 转子结构图 图1.9 电枢槽的结构
1—槽楔 2—线圈绝缘 3—电枢导体
4—层间绝缘 5—槽绝缘 6—槽底绝缘
3) 换g2533g3132
在直流电动机中，换g2533g3132配以电g2059，能将g3818加直流电源转换为电g7542g13459g3292中的交变电流，
使电磁转g11709的方g2533恒g4462g993变；在直流发电机中，换g2533g3132配以电g2059，能将电g7542g13459g3292中g5875应g1147
g10995的交变电动g2195转换为g8503、负电g2059g990引出的直流电动g2195。换g2533g3132是由g16780g3822换g2533g10267g13464成的g3290
g7621g1319，换g2533g10267之g19400用g1125g8609g10267g13489g13548，换g2533g10267的紧g3278通g5132g3926g32821.10所示，换g2533g10267的下g18108做成g21521
g4626g5430，g1016g12483用钢制Vg5430套g12582和Vg5430g1125g8609环g3278g4462，g1889用螺g8609g19157紧。
4) 转轴
转轴起转子旋转的支撑作用，g19668有g980g4462的机械强度和g2030度，g980般用g3290钢加g5049g13792成。
1.2.2 直流电机的电枢绕组
g6365g10043连g6521g16280g5471的g993同，电g7542绕g13464分为g2345叠绕g13464(见g32821.11)、g2345g8886绕g13464(见g32821.12)、复叠绕g13464、复g8886绕g13464、g15533绕g13464g12573g3822g12193g12879型。本g14422g1820g1183g13473g1815g1226的基本特g9869，g1889以g2345叠绕g13464和g2345g8886
绕g13464为例g19428g17860电g7542绕g13464的构成原理和连g6521g16280g5471。
图1.10 换向器结构 图1.11 单叠绕组元件 图1.12 单波绕组元件
1—换向片 2—连接部分 1—首端 2—末端 3—元件边
4—端接部分 5—换向片
1—首端 2—末端 3—元件边
4—端接部分 5—换向片
电机与拖动
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1,元件与节距
1) 电g7542绕g13464g1815g1226
电g7542绕g13464g1815g1226由g13489g13548g9434g2265g19120g13459绕制g13792成，g8611g1022g1815g1226有g1016g1022嵌g6930在电g7542g8145内、能与磁g3342
作用g1147g10995转g11709或电动g2195的有g6940g17805，称为g1815g1226g17805。g1815g1226的g8145g3818g18108分g1146g2375g1815g1226g17805以g3818的g18108分称为g12483g6521g18108分。为便于嵌g13459，g8611g1022g1815g1226的g980g1022g1815g1226g17805嵌g6930在某g980g8145的g990g4630，称为g990g4630g17805，g11023
g3282时以实g13459g15932示；g2490g980g1022g1815g1226g17805g2029嵌g6930在g2490g980g8145的下g4630，称为下g4630g17805，g11023g3282时以g15406g13459g15932示。
g8611g1022g1815g1226有g1016g1022出g13459g12483，称为g20330g12483和g7423g12483，均与换g2533g10267相连。g3926g32821.11、g32821.12所示。g8611
g980g1022g1815g1226有g1016g1022g1815g1226g17805，g8611g10267换g2533g10267又总是g6521g980g1022g1815g1226的g990g4630g17805和g2490g980g1022g1815g1226的下g4630g17805，
所以g1815g1226数S 总g12573于换g2533g10267数K，g2375S=K；g13792g8611g1022电g7542g8145分g990下g1016g4630嵌g6930g1016g1022g1815g1226g17805，所以g1815g1226数S又g12573于g8145数Z，g2375S=K=Z。
2) g14422g17329
g14422g17329是用来g15932g5461电g7542绕g13464g1815g1226本身和g1815g1226之g19400连g6521g16280g5471的数g6466。直流电机电g7542绕g13464的
g14422g17329有g12544g980g14422g17329y
1
、g12544二g14422g17329y
2
、g2524成g14422g17329y和换g2533g3132g14422g17329y
k
4g12193，g3926g32821.13所示。
(a) 单叠绕组 (b) 单波绕组
图1.13 电枢绕组节距
(1) g12544g980g14422g17329。同g980g1815g1226的g1016g1022g1815g1226g17805在电g7542g3290周g990所g17340的g17329g12175，用g8145数来g15932示，称为g12544g980g14422g17329 y
1
。g980g1022磁g7509在电g7542g3290周g990所g17340的g17329g12175称为g7509g17329τ,当用g8145数g15932示时，g7509g17329的
g15932达g5347为
2
Z
p
τ =
(1.1)
g5347中 pg252g252磁g7509g4557数。
为使g8611g1022g1815g1226的g5875应电动g2195g7380大，g12544g980g14422g17329 y
1
应g12573于g980g1022g7509g17329τ,但τ g5460g5460g993g980g4462是
g6984数，g13792y
1
g2494能是g6984数，g3252此，g980般取g12544g980g14422g17329g3
1
2
Z
y
p
ε==? 整数
(1.2)g3
g5347中 εg252g252小于1分数。
y
1
g729τ 的g1815g1226称为g6984g17329g1815g1226，由g6984g17329g1815g1226构成的绕g13464就称为g6984g17329绕g13464；y
1
<τ 的g1815g1226称为g11713g17329g1815g1226，相g4557应的绕g13464就称为g11713g17329绕g13464；y
1
>τ 的g1815g1226，称为g19283g17329g1815g1226，相g4557应的绕g13464
称为g19283g17329绕g13464。由于g19283g17329绕g13464的电磁g6940g7536与g11713g17329绕g13464相g1296，但g12483g6521g18108分较g19283，g13803g19120较g3822，
第1章 直流电机的原理与结构
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g3252此g980般g993采用。
(2) g12544二g14422g17329。g12544g980g1022g1815g1226的下g4630g17805与直g6521相连的g12544二g1022g1815g1226的g990g4630g17805之g19400在电g7542g3290
周g990的g17329g12175，用g8145数g15932示，称为g12544二g14422g17329
2
y,g3926g32821.13所示。
(3) g2524成g14422g17329。直g6521相连的g1016g1022g1815g1226的g4557应g17805在电g7542g3290周g990的g17329g12175，用g8145数g15932示，称为g2524成g14422g17329y，g3926g32821.13所示。
(4) 换g2533g3132g14422g17329。g8611g1022g1815g1226的g20330、g7423g1016g12483所连g6521的g1016g10267换g2533g10267在换g2533g3132g3290周g990所g17340的
g17329g12175，用换g2533g10267数g15932示，称为换g2533g3132g14422g17329
k
y 。由g32821.13可见，换g2533g3132g14422g17329
k
y 与g2524成g14422g17329y
总是相g12573的，g2375
k
yy= (1.3)
2,单叠绕组
后g980g1815g1226的g12483g6521g18108分紧叠在g2081g980g1815g1226的g12483g6521g18108分g990，这g12193绕g13464称为叠绕g13464。当叠绕g13464
的换g2533g3132g14422g17329
k
y =1时称为g2345叠绕g13464，g3926g32821.13(a)所示。
1) g2345叠绕g13464的连g6521g16280g5471
有g980g2500直流电机，Z=S=K=16，2pg7294，g10628要g6521成g2345叠绕g13464。
g12544g980g14422g17329
1
16
4
24
Z
y
p
ε===?
换g2533g3132g14422g17329和g2524成g14422g17329
k
y = y = 1
g12544二g14422g17329，由g32821.13(a)可见，g4557于g2345叠绕g13464
2
y =
1
y g16y = 4g161=3
g1563g5831把电g7542从某g980g21843的中g19400g8851轴g2533切g5332展成平g19766，所g5483绕g13464连g6521g3282称为绕g13464展g5332g3282，
g3926g32821.14所示。
图1.14 单叠绕组展开图(Z=S=K=16，2p＝4)
g13484制直流电机g2345叠绕g13464展g5332g3282的步g20600g3926下。
(1) g1102316g7693g12573g19283g12573g17329的平行实g13459代g1593216g1022g8145的g990g4630，在实g13459g7061g1102316g7693平行g15406g13459代g15932
16g1022g8145的下g4630。g980g7693实g13459和g980g7693g15406g13459g2524起来代g15932g980g1022g8145，g6365顺g5219g13546g990g8145g2507，g3926g32821.14所示。
(2) g6365g14422g17329
1
y 连g6521g980g1022g1815g1226。例g3926将 1 g2507g1815g1226的g990g4630g17805g6930在 1 g2507g8145的g990g4630，其下g4630g17805
电机与拖动
·16·
·16·
应g6930在 1+
1
y g7291+4g7295 g2507g8145的下g4630。由于g980般g5785g1929下，g1815g1226是左右g4557称的，g3252此可把 1 g2507
g8145的g990g4630(实g13459)和5g2507g8145的下g4630(g15406g13459)用左右g4557称的g12483g6521g18108分连成1g2507g1815g1226。g8892意g20330g12483和g7423
g12483之g19400相g19560g980g10267换g2533g10267宽度(
k
y g7291)。为使g3282g5430g16280g6984起见，取换g2533g10267宽度g12573于g980g1022g8145g17329，从
g13792g11023出与1g2507g1815g1226g20330g12483相连的1g2507换g2533g10267和与g7423g12483相连的2g2507换g2533g10267，并g1393g8437g11023出3g1427916
g2507换g2533g10267。g7186g9994，g1815g1226g2507、g990g4630g17805所在g8145g2507和g16825g1815g1226g20330g12483所连换g2533g10267的g13546g2507相同。
(3) g110231g2507g1815g1226的平行g13459，可以g1393g8437g11023出2g1427916g2507g1815g1226，从g13792将16g1022g1815g1226通g1781916g10267
换g2533g10267连成g980g1022g19393g2524的回g17347。
(4) g11023磁g7509。g16825电机有 4 g1022主磁g7509，在绕g13464展g5332g3282g3290周g990应g16825均匀分布，g2375相邻磁g7509
中g5527g13459之g19400相g195604g1022g8145。g16786某g980g11648g19400，4g1022磁g7509中g5527分g2047g4557g19463、7、11、15g8145，并g16765磁g7509
宽度g13434为g7509g17329的0.6～0.7，g11023出4g1022磁g7509，g3926g32821.14所示。g1393g8437g7643g990g7509性N
1
、S
1
、N
2
、S
2
，
g980般g1563g16786磁g7509在电g7542绕g13464g990g19766。
(5) g11023电g2059。电g2059g13464数g1075就是g2059杆数目g12573于g7509数。本电机中 2p 为 4，g5529g20047均匀分布在换g2533g3132g15932g19766g3290周g990，相g1126g19400g19560 16/4g7294 g10267换g2533g10267。为使g15999电g2059g11713g17347的g1815g1226中g5875应电动g2195g7380
小、g8503负电g2059之g19400引出的电动g2195g7380大，由g3282分析可以看出：当g1815g1226左右g4557称时，电g2059中g5527
g13459应g4557g1946磁g7509中g5527g13459。g3282中g16786电g2059宽度g12573于g980g10267换g2533g10267的宽度。
g16786此电机g5049作在电动机g10378g5589，并g8454使电g7542绕g13464g2533左g12239动，g7693g6466左手g4462g2029可知电g7542绕g13464
g2520g1815g1226中电流的方g2533应g3926g32821.14所示，为此应将电g2059A
1
、A
2
并联起来作为电g7542绕g13464的g256+g257
g12483，g6521电源g8503g7509，将电g2059B
1
、B
2
并联起来作为g256g713g257g12483，g6521电源负g7509。g3926g7536g5049作在发电机
g10378g5589，g16786电g7542绕g13464的转g2533g993变，g2029电g7542绕g13464g2520g1815g1226中g5875应电动g2195的方g2533用右手g4462g2029确g4462可知，与电动机g10378g5589时电流方g2533相反，电g2059的g8503负g7509性g993变。
绕g13464展g5332g3282g15441g9994比较直g16278，但g13484制起来比较g21647g9914。为g12628便起见，绕g13464连g6521g16280g5471g1075可用连g6521顺g5219g15932g15932示。本例的连g6521顺g5219g15932g3926g32821.15所示。g15932中g990g6502数g4395同时代g15932g990g4630g1815g1226g17805的
g1815g1226g2507、g8145g2507和换g2533g10267g2507，下g6502数g4395代g15932下g4630g1815g1226g17805所在的g8145g2507。
图1.15 单叠绕组连接顺序表
保g6357g32821.14中g2520g1815g1226的连g6521顺g5219g993变，将此g11648g19400g993与电g2059g6521g16314的换g2533g10267省去g993g11023，可以g5483到g32821.16所示的并联支g17347g3282。g4557g10043g32821.16和g32821.14，可以看出g2345叠绕g13464的连g6521g16280g5471是将同g980磁g7509下的g2520g1022g1815g1226串联起来g13464成g980条支g17347。所以，g2345叠绕g13464的并联支g17347g4557数 a 总g12573
于g7509g4557数p，g2375ag729p。
2) g2345叠绕g13464的特g9869
(1) 位于同g980磁g7509下的g2520g1815g1226串联起来g13464成g980条支g17347，并联支g17347g4557数g12573于g7509g4557数，g2375
ag729p。
(2) 当g1815g1226g5430g10378左右g4557称、电g2059在换g2533g3132g15932g19766的位置g4557g1946磁g7509中g5527g13459时，g8503、负电g2059
g19400的g5875应电动g2195g7380大，g15999电g2059g11713g17347g1815g1226中的g5875应电动g2195g7380小。
(3) 电g2059杆数g12573于磁g7509数。
第1章 直流电机的原理与结构
·17·
·17·
图1.16 图1.14所示瞬间绕组电路图
3,单波绕组
g2345g8886绕g13464的g1815g1226g3926g32821.13(b)所示，g1815g1226g20330、g7423g12483之g19400的g17329g12175g6521g17829g1016g1022g7509g17329，
k
y
>
1
y,
g1016g1022g1815g1226串联起来g5430成g8886浪g5430，故称g8886绕g13464。p g1022g1815g1226串联后，其g7423g4626应g16825落在起始换g2533
g102671g2081g980g10267的位置，才能g13499g13505串联其余g1815g1226，为此，换g2533g3132g14422g17329应满足以下g1863系,
k
Py g729Kg7131
换g2533g3132g14422g17329
1
k
K
y
p
整数==
g2524成g14422g17329
yg729
k
y
g12544二g14422g17329
2
y g729yg713
1
y
g12544g980g14422g17329
1
y 的确g4462原g2029与g2345叠绕g13464相同。
1) g2345g8886绕g13464的结构
有g980g2500直流电机，Z=S=K=15，2pg7294，g8454g6521成g2345g8886绕g13464。
(1) 计算g14422g17329。
1
15 3
ε 3
244
Z
y
p
==?=?
1151
7
2
k
K
yy
p

== = =
21
734yyy=? =?=
(2) g13484制展g5332g3282。g13484制g2345g8886绕g13464展g5332g3282的步g20600与g2345叠绕g13464相同。本例的展g5332g3282g3926g32821.17
所示。电g2059在换g2533g3132g15932g19766g990的位置g1075是在主磁g7509的中g5527g13459g990。g3252为本例的g7509g17329
Z15 3
τ ===
244p
g993是g6984数，所以相邻主磁g7509中g5527g13459之g19400的g17329g12175g993是g6984数，相邻电g2059中g5527g13459
之g19400的g17329g12175用换g2533g10267数g15932示时g1075g993是g6984数。
电机与拖动
·18·
·18·
图1.17 单波绕组展开图(Z=S=K=15，2p＝4)
(3) g2345g8886绕g13464的连g6521顺g5219g15932。g6365g32821.17所示的连g6521g16280g5471可g5483相应的连g6521顺g5219g15932，g3926
g32821.18所示。
图1.18 单波绕组连接顺序表
g6365g32821.17中g2520g1815g1226的连g6521顺g5219，将此刻g993与电g2059g6365g16314的换g2533g10267省去g993g11023，可以g5483此g2345
g8886绕g13464的并联支g17347g3282，g3926g3282l.19所示。将并联支g17347g3282与展g5332g3282g4557g10043分析可知，g2345g8886绕g13464是将同g980g7509性磁g7509下所有g1815g1226串联起来g13464成g980条支g17347，由于磁g7509g7509性g2494有N和Sg1016g12193，所以
g2345g8886绕g13464的并联支g17347数总是2，并联支g17347g4557数恒g12573于1，g2375ag7291。
图1.19 图1.17所示瞬间绕组电路图
2) g2345g8886绕g13464的特g9869
(1) g990g4630g17805位于同g980g7509性磁g7509下的所有g1815g1226串联起来g13464成g980条支g17347，并联支g17347g4557数恒
g12573于1，与g7509g4557数无g1863。
(2) 当g1815g1226g5430g10378左右g4557称、电g2059在换g2533g3132g15932g19766g990的位置g4557g1946主磁g7509中g5527g13459时，支g17347电动g2195g7380大。
(3) g2345从支g17347g4557数来看，g2345g8886绕g13464可以g2494要g1016g7693g2059杆，但在实际电机中，为缩g11713换g2533
g3132g19283度，以g19489g1314成本，g1185使电g2059杆数g12573于g7509数，g1146g2375所谓采用全额电g2059。
第1章 直流电机的原理与结构
·19·
·19·
g16786绕g13464g8611条支g17347的电流为i
a
，电怄电流为I
a
，无论是g2345叠绕g13464还是g2345g8886绕g13464，均有
I
a
=2a×i
a
(1.4)
g2345叠绕g13464与g2345g8886绕g13464的主要区g2047在于并联支g17347g4557数的g3822少。g2345叠绕g13464可以通g17819增加g7509
g4557数来增加并联支g17347g4557数，适用于g1314电压大电流的电机；g2345g8886绕g13464的并联支g17347g4557数 a=1，
但g8611条并联支g17347串联的g1815g1226数较g3822，故适用于小电流较g20652电压的电机。
1.2.3 直流电机的励磁方式
励磁绕g13464的g1391电方g5347称为励磁方g5347。g6365励磁方g5347的g993同，直流电机可以分为以下4g12879。
1) 他励直流电机
励磁绕g13464由其他直流电源g1391电，与电g7542绕g13464之g19400没有电的联系，g3926g32821.20(a)所示。g8716
磁直流电机g1075g4658于他励直流电机，g3252其励磁磁g3342与电g7542电流无g1863。g32821.20中电流g8503方g2533是以电动机为例g16786g4462的。
2) 并励直流电机
励磁绕g13464与电g7542绕g13464并联。g3926g32821.20(b)所示。励磁电压g12573于电g7542绕g13464g12483电压。
以g990g1016g12879电机的励磁电流g2494有电机额g4462电流的 1%～5%，所以励磁绕g13464的g4560g13459细g13792匝数g3822。
3) 串励直流电机
励磁绕g13464与电g7542绕g13464串联，g3926g32821.20(c)所示。励磁电流g12573于电g7542电流，所以励磁绕g13464
的g4560g13459粗g13792匝数较少。
4) 复励直流电机
g8611g1022主磁g7509g990套有g1016套励磁磁绕g13464，g980g1022与电g7542绕g13464并联，称为并励绕g13464。g980g1022与电
g7542绕g13464串联，称为串励绕g13464，g3926g32821.20(d)所示。g1016g1022绕g13464g1147g10995的磁动g2195方g2533相同时称为积复励，g1016g1022磁g2195方g2533相反时称为g5058复励，通g5132采用积复励方g5347。
直流电机的励磁方g5347g993同，运行特性和适用g3342g2524g1075g993同。
(a) 他励电动机 (b) 并励电动机 (c) 串励电动机 (d) 复励电动机
图1.20 直流电动机的分类
1.2.4 直流电机的额定值
电机制g17908厂g6365g10043国家g7643g1946，g7693g6466电机的g16786计和试验数g6466g13792g16280g4462的g8611g2500电机的主要性能指g7643称为电机的额g4462值。额g4462值g980般g7643在电机的铭牌g990或g1147品说明书g990。
直流电机的额g4462值主要有下列几项,
1) 额g4462功率P
N
额g4462功率是指电机g6365g10043g16280g4462的g5049作方g5347运行时所能提g1391的输出功率。g4557电动机来说，
电机与拖动
·20·
·20·
额g4462功率是指转轴g990输出的机械功率；g4557发电机来说，额g4462功率是指电g7542输出的电功率。
g2345位为kW(千瓦)。
2) 额g4462电压
N
U
额g4462电压是电机电g7542绕g13464能够安全g5049作的g7380大g3818加电压或输出电压，g2345位为V(伏)。
3) 额g4462电流
N
I
额g4462电流是电机g6365g10043g16280g4462的g5049作方g5347运行时，电g7542绕g13464允g16780流g17819的g7380大电流，g2345位为
A(安培)。
4) 额g4462转速
N
n
额g4462转速是指电机在额g4462电压、额g4462电流和输出额g4462功率的g5785g1929下运行时，电机的旋转速度，g2345位为r/min(转/分)。
额g4462值g980般g7643在电机的铭牌g990，又称为铭牌数g6466。还有g980g1135额g4462值，例g3926额g4462转g11709T
N
、
额g4462g6940率η
N
g12573，g993g980g4462g7643在铭牌g990，可查g1147品g1929明书或由铭牌g990的数g6466计算g5483到。
额g4462功率与额g4462电压和额g4462电流之g19400有g3926下g1863系,
直流电动机 P
N
=U
N
I
N
η
N
×10
3
kW (1.5)
直流发电机 P
N
=U
N
I
N
×10
3
kW (1.6)
直流电机运行时，g3926g7536g2520g1022物理量均为额g4462值，就称电机g5049作在额g4462运行g10378g5589，g1146称为满g17745运行。在额g4462运行g10378g5589下，电机利用充分，运行可g19764，并具有g14403好的性能。g3926g7536电机的电g7542电流小于额g4462电流，称为欠g17745运行；电机的电g7542电流大于额g4462电流，称为g17819g17745运行。欠g17745运行，电机利用g993充分，g6940率g1314；g17819g17745运行，易引起电机g17819g9921g6451坏。
1.3 直流电机的磁场、电动势、转矩
1.3.1 直流电机的磁场
由直流电机基本g5049作原理可知，直流电机无论作发电机运行还是作电动机运行，g18129g5529
g20047具有g980g4462强度的磁g3342，所以磁g3342是直流电机进行能量转换的媒g1183。g3252此，在分析直流电机的运行原理以g2081，g5529g20047g1820g4557直流电机中磁g3342的大小及分布g16280g5471g12573有所g1114g16311。
1.g3直流电机的空载磁场
直流电机g993g5114负g17745(g2375g993输出功率)时的运行g10378g5589称为空g17745运行。空g17745运行时电g7542电流为零或g17829g1296g12573于零，所以，空g17745磁g3342是指主磁g7509励磁磁g2195g2345独g1147g10995的励磁磁g3342，g1146称主磁
g3342。g980g2500四g7509直流电机空g17745磁g3342的分布示意g3282g3926g32821.21所示，为方便起见，g2494g11023g980g2334。
图1.21 直流电机空载磁场分布图
第1章 直流电机的原理与结构
·21·
·21·
1) 主磁通和漏磁通
g32821.21g15932明，当励磁绕g13464通以励磁电流时，g1147g10995的磁通大g18108分由Ng7509出来，经气隙进入电g7542g21843，通g17819电g7542g19093g5527的磁轭(电g7542磁轭)，到 S g7509下的电g7542g21843，又通g17819气隙回到g4462子的 S g7509，g1889经机座(g4462子磁轭)g5430成g19393g2524回g17347。这g18108分与励磁绕g13464和电g7542绕g13464g18129交链的磁通称为主磁通，用Φ
0
g15932示。主磁通经g17819的g17347径称为主磁g17347。g7186g9994，主磁g17347由主磁g7509、气隙、
电g7542g21843、电g7542磁轭和g4462子磁轭g12573五g18108分g13464成。g2490有g980g18108分磁通g993通g17819气隙，直g6521经g17819相邻磁g7509或g4462子磁轭g5430成g19393g2524回g17347，这g18108分仅与励磁绕g13464交链的磁通称为漏磁通，以Φ
0
g15932示。
漏磁通g17347径主要为空气，磁阻g5468大，所以漏磁通的数量g2494有主磁通的20%左右。
2) 直流电机的空g17745磁g2282特性
直流电机运行时，要g8726气隙磁g3342g8611g1022g7509下有g980g4462数量的主磁通，g2495g8611g7509磁通Φ，当励磁绕g13464的匝数W
f
g980g4462时，g8611g7509磁通Φ的大小主要决g4462于励磁电流I
f
。空g17745时g8611g7509磁通Φ
0
与空g17745励磁电流I
f
(或空g17745励磁磁g2195
00
fff
IWF = )的g1863系
00
()fΦ = 或
0
0
()
f
fFΦ = 称为电机的空
g17745磁g2282特性。由于构成主磁g17347的五g18108分当中有四g18108分是g19093磁性材料，g19093磁材料磁g2282时的B-H
曲g13459有饱和g10628象，磁阻是非g13459性的，所以空g17745磁g2282特性
0
0
()
f
fFΦ = 在
0
f
I 较大时g1075出g10628饱和，
g3926g32821.22所示。为充分利用g19093磁材料，又g993致于使磁阻太大，电机的g5049作g9869g980般选在磁g2282
特性g5332始转弯、g1146g2375磁g17347g5332始饱和的g18108分(g3282中Ag9869附g17829)。
3) 空g17745磁g3342气隙磁密分布曲g13459
主磁g7509的励磁磁g2195主要消g13803在气隙g990，当g17829g1296地忽略主磁g17347中g19093磁性材料的磁阻时，
主磁g7509下气隙磁密的分布就取决于气隙δ 大小分布g5785g1929。g980般g5785g1929下，磁g7509g7509靴宽度g13434为
g7509g17329τ 的75%左右，g3926g32821.23(a)所示。磁g7509中g5527及其附g17829，气隙较小且均匀g993变，磁通密度较大且基本为g5132数，g19764g17829g1016g17805g7509尖处，气隙逐渐变大，磁通密度减小，超出g7509尖以g3818，
气隙明g7186增大，磁通密度g7186著减小，在磁g7509之g19400的几何中性g13459处，气隙磁通密度为零，g3252
此，空g17745气隙磁通密度分布为g980g1022平顶g8886，g3926g32821.23(b)所示。
图1.22 直流电机铁心空载磁化曲线 图1.23 空载气隙磁密分布曲线
2,直流电机的电枢反应及负载磁场
1) 直流电机的电g7542反应
直流电机空g17745时励磁磁g2195g2345独g1147g10995的气隙磁密分布为g980平顶g8886，g3926g32821.23(b)所示，负电机与拖动
·22·
·22·
g17745时，电g7542绕g13464流g17819电g7542电流I
a
，g1147g10995电g7542磁g2195F
a
，与励磁磁g2195F
f
共同建立负g17745时的气隙
g2524成磁密，g5529g9994会使原来的气隙磁密的分布发g10995变g2282。通g5132把电g7542磁g2195g4557气隙磁密分布的影响称为电g7542反应。
下g19766g1820分析电g7542磁g2195g2345独作用时在电机气隙中g1147g10995的电g7542磁g3342，g1889将电g7542磁g3342与空g17745
气隙磁g3342g2524起来就可g5483到负g17745磁g3342，与空g17745气隙磁g3342相比较，可以g1114g16311电g7542反应的影响。
2) 直流电机的电g7542磁g3342
g32821.24g15932示g980g2500g1016g7509直流电机电g7542磁g2195g2345独作用g1147g10995的电g7542磁g3342分布g5785g1929，g3292中没有
g11023出换g2533g3132，所以把电g2059直g6521g11023在几何中性g13459处，以g15932示电g2059是通g17819换g2533g3132与处在几何中性g13459g990的g1815g1226g17805相g6521g16314的，由于电g2059轴g13459g990g18108所有g1815g1226构成g980条支g17347，下g18108所有g1815g1226构成g2490g980条支g17347，电g7542g1815g1226g17805中电流的方g2533
以电g2059轴g13459为分界。g3282中g16786g990g18108g1815g1226g17805中电流为出来，下g18108g1815g1226
g17805电流是进去，由右手螺旋g4462g2029可知，电g7542磁g2195的方g2533由左g2533右，
电g7542磁g3342轴g13459与电g2059轴g13459相g18337g2524，在几何中性g13459g990，g1146g2375与磁g7509
轴g13459相垂直。
下g19766进g980步分析电g7542磁g2195和电g7542磁g3342气隙磁密的分布g5785g1929。
g3926g7536g1563g16786g3282 1.24 所示电机电g7542绕g13464g2494有g980g1022g6984g17329g1815g1226，其轴g13459
与磁g7509轴g13459相垂直，g3926g32821.25所示。g16825g1815g1226有W
c
匝。g1815g1226中电流为i
a
，g8611g1022g1815g1226的磁g2195为i
a
W
c
安匝，由g16825g1815g1226建立的磁g3342的磁力g13459分布g3926g3282 1.24 所示，g3926g7536g1563g5831将此电机从几何中性g13459处切
g5332展平，g3926g32821.25所示。以g3282中磁力g13459g17347径为
g19393g2524磁g17347，g7693g6466全电流g4462g5471可知，作用在这g980g19393g2524磁g17347的磁g2195g12573
于g4439所g2265围的全电流 i
a
W
c
，当忽略g19093磁性材料的磁阻，并认为电机的气隙均匀时，g2029g8611g1022
气隙所消g13803的磁g2195为
ac
1
2
i W,g980般取磁力g13459自电g7542出，进g4462子时的磁g2195为g8503，反之为负，
这样可g5483g980g1022g6984g17329绕g13464g1815g1226g1147g10995的磁g2195的分布g5785g1929g3926g32821.26所示。可以看出g980g1022g6984g17329g1815g1226
所g1147g10995的电g7542磁g2195在空g19400的分布为g980g1022以g1016g1022g7509g173292τ 为周期、幅值为
ac
1
2
i W 的g11709g5430g8886。
图1.25 绕组元件的磁势
当电g7542绕g13464有g16780g3822g6984g17329g1815g1226均匀分布于电g7542g15932g19766时，g8611g980g1022g1815g1226g1147g10995的磁g2195g1185是幅值
ac
1
2
i W 为的g11709g5430g8886，把这g16780g3822g1022g11709g5430g8886磁g2195叠加起来，可g5483电g7542磁g2195在空g19400的分布为g980g1022
图1.24 电刷在几何中性线处的电枢磁场
第1章 直流电机的原理与结构
·23·
·23·
以g1016g1022g7509g173292τ 为周期的g3822级阶梯g5430g8886，为分析g12628便起见或者g1815g1226数目足够g3822时，可g17829g1296地认为电g7542磁g2195空g19400分布为g980g1022三角g5430g8886，三角g5430g8886磁g2195的g7380大值在几何中性g13459位置，磁g7509
中g5527g13459处为零，g3926g32821.26所示。
图1.26 直流电机电枢反应磁密分布
g3926g7536忽略g19093g5527中的磁阻，认为电g7542磁g2195全g18129消g13803在气隙g990，g2029g7693g6466磁g17347的欧姆g4462g5471，
可g5483电g7542磁g3342磁密的g15932达g5347为,
ax
ax 0
F
B μ
δ
=
(1.7)
g5347中 F
ax
g252g252气隙中x处的磁g2195；
B
ax
g252g252气隙中x处的磁密。
由g5347(1.7)可知，在磁g7509g7509靴下，气隙δ 较小且变g2282g993大，所以气隙磁密B
ax
与电g7542磁g2195
Fax成g8503比，g13792在g1016磁g7509g19400的几何中性g13459附g17829，气隙较大，超g17819F
ax
增加的程度，使B
ax
反
g13792减小，所以，电g7542磁g3342磁密分布g8886g5430为马靴g5430，g3926g32821.26中曲g134593所示。
3) 负g17745时的气隙g2524成磁g3342
g3926g7536磁g17347g993饱和或者g993考虑磁g17347饱和g10628象时，可以利用叠加原理，将空g17745磁g3342的气隙磁密分布曲g134591和电g7542磁g3342的气隙磁密分布曲g134593相加，g2375g5483负g17745时气隙g2524成磁g3342的磁密分布曲g13459，g3926g32821.26中的曲g134594所示。g4557g10043曲g13459l和4可见：电g7542反应的影响是使气隙磁
g3342发g10995畸变，使g2334g1022磁g7509下的磁g3342加强，磁通增加，g2490g2334g1022g7509下的磁g3342减弱，磁通减少。
由于增加和减少的磁通量相g12573，g8611g7509总磁通Φ维g6357g993变。由于磁g3342发g10995畸变，使电g7542g15932g19766
磁密g12573于零的物理中性g13459偏g12175g1114几何中性g13459，g3926g32821.26所示。利用g32821.26可以分析g5483知，
g4557发电机，物理中性g13459顺着旋转方g2533(n
F
的方g2533)偏g12175几何中性g13459；g13792g4557电动机，g2029是逆着旋转方g2533(n
D
的方g2533)偏g12175几何中性g13459。
考虑磁g17347饱和影响时，g2334g1022g7509下磁g3342相加，由于饱和程度增加，磁阻增大，气隙磁密的实际值g1314于g993考虑饱和时的直g6521相加值；g2490g2334g1022g7509下磁g3342减弱，饱和程度g19489g1314，磁阻减小，气隙磁密的实际值略大于g993考虑饱和时的直g6521相加值，实际的气隙g2524成磁g3342磁密分布曲g13459g3926g32821.25中的曲g134595所示。由于g19093磁性材料的非g13459性，曲g134595与曲g134594相比较，减少的g19766积大于增加的g19766积，g1146g2375g2334g1022g7509下减少的磁通大于g2490g2334g1022g7509下增加的磁通，使g8611g7509总磁通有所减小。
电机与拖动
·24·
·24·
由以g990分析可以知电g2059g6930在几何中性g13459g990时电g7542反应的影响为,
(1) 使气隙磁g3342发g10995畸变。g2334g1022g7509下磁g3342削弱，g2334g1022g7509下磁g3342加强。g4557发电机，是g2081
g7509g12483(电g7542进入g12483)的磁g3342削弱，后g7509g12483(电g7542g12175g5332g12483)的磁g3342加强；g4557电动机，g2029与此相反。
气隙磁g3342的畸变使物理中性g13459偏g12175几何中性g13459。g4557发电机，是顺旋转方g2533偏g12175；g4557电动机，
是逆旋转方g2533偏g12175。
(2) 磁g17347饱和时，有去磁作用。g3252为磁g17347饱和时，g2334g1022g7509下增加的磁通小于g2490g2334g1022g7509
下减少的磁通，使g8611g1022g7509下总的磁通有所减小。
1.3.3 电枢绕组的感应电动势
电g7542绕g13464的g5875应电动g2195是指直流电机g8503负电g2059之g19400的g5875应电动g2195，g1075就是电g7542绕g13464g980
条并联支g17347的电动g2195。电g7542旋转时，电g7542绕g13464g1815g1226g17805内的g4560g1319切割电动g2195，由于气隙g2524成磁密在g980g1022g7509下的分布g993均匀，g3926g32821.27所示，所以g4560g1319中g5875应电动g2195的大小是变g2282的。
为分析推g4560方便起见，可把磁密看成是均匀分布的，取g8611g1022g7509下气隙磁密的平均值B
av
，从
g13792可g5483g980g7693g4560g1319在g980g1022g7509g17329范围内切割气隙磁密g1147g10995的电动g2195的平均值e
av
，其g15932达g5347为
av av
e B lv=
g5347中 B
av
g252g252g980g1022g7509下气隙磁密的平均值，称平均磁通密度；
lg252g252电g7542g4560g1319的有g6940g19283度(g8145内g18108分)；
vg252g252电g7542g15932g19766的g13459速度。
图1.27 气隙合成磁场磁密的分布
由于
av
Φ
B
τl
=
2
60
n
vpτ=
g3252g13792，g980g7693g4560g1319g5875应电动g2195的平均值
av
2
2
60 60
Φ np
elpτΦn
τl
==
g16786电g7542绕g13464总的g4560g1319数为 N(N＝2SW)，g2029g8611g980条并联支g17347总的串联g4560g1319数为
2
N
a
，g3252
第1章 直流电机的原理与结构
·25·
·25·
g13792电g7542绕g13464的g5875应电动g2195
aav e
2
2 2 60 60
NNppN
E ennCn
aa a
ΦΦΦ== = = (1.8)
g5347中
e
60
pN
C
a
= g252g252g4557已经制g17908好的电机，是g980g1022g5132数，故称为直流电机的电动g2195g5132数。
g8611g7509磁通Φ 的g2345位用Wb(韦伯)，转速g2345位用r/min时，电动g2195E
a
的g2345位为V。
g5347(1.8)g15932明：g4557已制成的电机，电g7542电动g2195E
a
与g8611g7509磁通Φ 和转速n成g8503比。推g4560
g5347(1.8)g17819程中，g1563g4462电g7542绕g13464是g6984g17329的(y
1
g729τ )，g3926g7536是g11713g17329绕g13464(y
1
<τ )，电g7542电动g2195将稍有减小，g3252为g980般g11713g17329g993大，影响g5468小，可以g993予考虑。g5347(1.8)中的Φ g980般是指负g17745时气隙g2524成磁g3342的g8611g7509磁通。
1.3.4 电枢绕组的电磁转矩
电g7542绕g13464中流g17819电g7542电流 I
a
时，g1815g1226的g4560g1319中流g17819支g17347电流 i
a
，成为g17745流g4560g1319，在磁
g3342中受到电磁力的作用。电磁力f的方g2533g6365左手g4462g2029确g4462，g3926g32821.27所示。g980g7693g4560g1319所受电磁力的大小为
xxa
fBli=
g3926g7536g1185把气隙g2524成磁g3342看成是均匀分布的，气隙磁密用平均值 B
av
g15932示，g2029g8611g7693g4560g1319
所受电磁力的平均值为
av av a
fBli=
(1.9)
g980g7693g4560g1319所受电磁力g5430成的电磁转g11709，其大小为
av av
2
D
Tf=
g5347中 Dg252g252电g7542g3818径。
g993同g7509性磁g7509下的电g7542g4560g1319中电流的方g2533g1075g993同，所以电g7542所有g4560g1319g1147g10995的电磁转g11709
方g2533g18108是g980致的，g3252g13792电g7542绕g13464的电磁转g11709g12573于g980g7693g4560g1319电磁转g11709的平均值T
av
乘以电g7542绕
g13464总的g4560g1319数N，g2375
a
av av a a T a
12
222π 2π
ID Φ pτ pN
TNT NBli Nl ΦICΦI
τla a
== = = =ii
(1.10)
g5347中
T
2π
pN
C
a
= g252g252g4557已制成的电机是g980g1022g5132数，称为直流电机的转g11709g5132数。
磁通的g2345位用Wb，电流的g2345位用A时，电磁转g11709T的g2345位为N·m(牛·米)。g5347(1.10)，
g15932明：g4557已制成的电机，电磁转g11709T与g8611g7509磁通Φ和电g7542电流I
a
成g8503比。
电g7542电动g2195
ee
ECΦn= 和电磁转g11709
Ta
TCΦI= 是直流电机g1016g1022g18337要的g1856g5347。g4557于同g980g2500
直流电机，电动g2195g5132数
a
E 和转g11709g5132数C
T
之g19400具有确g4462的g1863系,
Tee
60
9.55
2π
a
C CC
a
==
或者
eT T
2π
0.105
60
a
C CC
a
==
(1.12)
电机与拖动
·26·
·26·
1.4 直流电机的换向
换g2533是直流电机中g980g1022非g5132g18337要g19394g20076，直流电机的换g2533g993g14403，将会g17908成电g2059与换g2533g3132
之g19400g1147g10995电火花，g1017g18337的会使电机g9915g8597。所以，要g16764论影响换g2533的g3252g13044以及g1147g10995电火花的原g3252，进g13792采取有g6940的方g8873改善换g2533，保g19568电机的g8503g5132运行。
1.4.1 换向的过程
直流电机运行时，电g7542绕g13464的g1815g1226旋转，从g980条支g17347经g17819g3278g4462g993动的电g2059g11713g17347，后进入g2490g980条支g17347，g1815g1226中的电流方g2533将改变，这g980g17819程称为换g2533，g3926g32821.28所示。g3282 1.28是电机中g980g1815g1226 K 的换g2533g17819程，g16786 b
S
为电g2059的宽度，g980般g12573于g980g1022换g2533g10267 b
K
的宽度，电g7542
以恒速V
a
从左g2533右g12239动，T
K
为换g2533周期，S
1
、S
2
分g2047是电g2059与换g2533g102671、2的g6521g16314g19766积。
(1)g3换g2533g5332始g11648时(g32821.28(a)所示)，t =0，电g2059g4448全与换g2533g102672g6521g16314，S
1
=0，S
2
为g7380大，
换g2533g1815g1226 K 位于电g2059的左g17805，g4658于左g1403支g17347g1815g1226之g980，g1815g1226 K 中流的电流 i=+i
a
，由相邻
g1016条支g17347g13792来的电流为2i
a
，经换g2533g102672流入电g2059。
(2)g3在换g2533g17819程中(g32821.28(b)所示)，t =T
K
/2，电g7542转到电g2059与换g2533g102671、2g2520g6521g16314g980g18108
分，换g2533g1815g1226Kg15999电g2059g11713g17347，g6365g16786计g5088g7407此时K中的电流i=0，由相邻g1016条支g17347g13792来的电流为2i
a
，经换g2533g102671、2流入电g2059。
(3) 换g2533结g7475g11648时，(g32821.28(c)所示)，t=T
K
，电g7542转到电g2059g4448全与换g2533g102671g6521g16314，S
1
为
g7380大，S
2
=0，换g2533g1815g1226K位于电g2059右g17805，g4658于右g1403支g17347g1815g1226之g980，K中流g17819的电流i=g16i
a
，
相邻g1016条支g17347电流2i
a
经换g2533g102671流入电g2059。
随着电机的运行，g8611g1022g1815g1226轮流经g2394换g2533g17819程，周g13792复始，连g13505进行。
(a) 换向开始瞬时 (b) 换向过程中某一瞬时 (c) 换向结束瞬时
图1.28 换向元件的换向过程
1.4.2 影响换向的因素
影响换g2533的g3252g13044是g3822方g19766的，有机械g3252g13044、g2282g4410g3252g13044，但g7380主要的是电磁g3252g13044。机械方g19766可通g17819改善加g5049g5049g14414g16311决，g2282g4410方g19766可通g17819改善环g3671进行g16311决。电磁方g19766主要是换g2533
g1815g1226K中，附加电流i
K
的出g10628g13792g17908成的，下g19766分析g1147g10995i
K
的原g3252。
第1章 直流电机的原理与结构
·27·
·27·
1,理想换向(直线换向)
换g2533g17819程所经g17819的时g19400(g2375换g2533周期 T
K
)g7509g11713，g2494有几g16958g12198，g3926g7536换g2533g17819程中，换g2533g1815
g1226K中没有附加其g4439的电动g2195，g2029换g2533g1815g1226K的电流i均匀地从+i
a
变g2282到g16i
a
(+i
a
g2790g279g16i
a
)，
g3926g32821.29曲g134591所示，这g12193换g2533称为理g5831换g2533，g1075称直g13459换g2533。
2,延迟换向
电机换g2533g5088g7407是理g5831换g2533，但由于影响换g2533的主要g3252g13044g252g252电磁g3252g13044的g4396在，使g5483换
g2533g993能达到理g5831，g13792出g10628g1114g5322g17843换g2533，引起火花。电磁g3252g13044的影响有电g6251电动g2195以及电g7542
反应电动g2195g1016g12193g5785g1929。g3
(1) 电g6251电动g2195e
X
：电g6251电动g2195又可分为自g5875电动g2195e
L
与g1126自g5875电动g2195e
M
。由于换g2533
g17819程中，g1815g1226K内的电流变g2282，g6365g10043g7877g8437g4462g5471将在g1815g1226K内g1147g10995自g5875电动g2195e
L
=g16Ldi
a
/dt；
g2490g3818，其g4439g1815g1226的换g2533将在g1815g1226K内g1147g10995g1126g5875电动g2195e
M
=g16Mdi
a
/dt，g2029
e
X
=e
L
+e
M
(1.12)
e
X
总是阻g11873换g2533g1815g1226内电流i变g2282的，g2375e
X
与换g2533g2081电流+i
a
方g2533相同，g2375阻g11873换g2533电流减少的变g2282。
(2)g3电g7542反应电动g2195(旋转电动g2195)e
V
：电机负g17745时，电g7542反应使气隙磁g3342发g10995畸变，几何中性g13459处磁g3342g993g1889为零，这时处在几何中性g13459g990的换g2533g1815g1226K将切割g16825磁g3342，g13792g1147g10995电
g7542反应电动g2195e
V；电动机时物理中性g13459逆着旋转方g2533偏g12175g980角度，g6365右手g4462g2029，可确g4462e
V
的方g2533，g3926g32821.30所示，e
V
与换g2533g2081电流i
a
方g2533相同。
图1.29 直线换向与延时换向 图1.30 换向元件K中产生的电枢反映电动势
(3) 附加电流i
K
：g1815g1226换g2533g17819程中将g15999电g2059g11713g6521，g19512g1114换g2533电流ig3818，由于e
X
与e
V
的
g4396在，g1147g10995g1114附加电流i
K
。
i
K
=(e
X
+e
V
)/(R
1
+R
2
) (1.13)
g5347中，R
1
、R
2
分g2047为电g2059与换g2533g102671、2的g6521g16314电阻。
i
K
与 e
X
+e
V
方g2533g980致，并且g18129阻g11873换g2533电流的变g2282，g2375与换g2533g2081电流+i
a
方g2533相同。i
K
的变g2282g16280g5471g3926g32821.29中曲g134592所示。这时换g2533g1815g1226的电流是曲g134591与2的叠加，g2375g3926g32821.29
中曲g134593所示。可见，使g5483换g2533g1815g1226中的电流从+i
a
变g2282到零所g19668的时g19400比直g13459换g2533g5322g17843g1114，
所以称作g5322g17843换g2533。
(4) 附加电流g4557换g2533的影响。由于 i
K
的出g10628，g11784坏g1114直g13459换g2533时电g2059下电流密度的均电机与拖动
·28·
·28·
匀性，从g13792使后g2059g12483电流密度增大，g4560致g17819g9921，g2081g2059g12483电流密度减小，g3926g32821.31所示。当换g2533结g7475，g2375换g2533g1815g1226K的换g2533g10267g14085g12175电g2059g11648g19400，i
K
g993
为零，换g2533g1815g1226 K 中g1660g4396的g980g18108分磁g3342能量 L
K
i
2
K
/2 就以火花的g5430g5347在后g2059g12483g6930出，这g12193火花称为电磁性火花。
当火花强g9884时，将g9808g1272换g2533g3132材和g9915坏电g2059，g7380g13468g4560致电机g993能g8503g5132运行。
1.4.3 改善换向的方法
g1147g10995火花的电磁原g3252是换g2533g1815g1226中出g10628g1114附加电流
i
K
，g3252此要改善换g2533，就g5483从减小、g10990g14279消g19512附加电流
i
K
着手。
1,选择合适的电刷
从 ()()
KXV 12
/i ee RR=+ +可见，当e
X
+e
V
g980g4462时，可以选g6333g6521g16314电阻(R
1
,R
2
)较大的电g2059，
从g13792减小附加电流来改善换g2533。但g4439又引起g1114g6451g13803增加及电阻压g19489增大，发g9921加g2107，电g2059
允g16780流g17819的电流密度减小，这就要g8726应同时增大电g2059g19766积和换g2533g3132的g4622g4556。g3252此，选用电
g2059g5529g20047g7693g6466实际g5785g1929全g19766考虑，在维g1474g7368换电g2059时，要g8892意选用原牌g2507。若无相同牌g2507的电g2059，应选g6333性能g6521g17829的电g2059，并全g18108g7368换。g3
2,移动电刷位置
g3926将直流电机的电g2059从几何中性g13459 ng16n g12239动到超g17819物理中性g13459 mg16m 的适当位置，g3926
g3282 1.32(a)中vg16v所示，换g2533g1815g1226位于电g7542磁g3342g7509行相反的主磁g7509下，g2029换g2533g1815g1226中g1147g10995的旋转电动g2195
V
e 为g980负值，使
VX K
0,0ee i?+ ≈ ≈，电机便处于理g5831换g2533。所以g4557直流电动机应逆着旋转方g2533g12239动电g2059，g3926g32821.32(a)所示。但是，电动机负g17745g980g7098发g10995变g2282，电g7542反应强弱g1075就随之发g10995变g2282，物理中性g13459偏g12175几何中性g13459的位置g1075就随之发g10995变g2282，这就要g8726
电g2059的位置应做相应的g18337g7044调g6984，实际中是g5468g19602做到。g3252此，这g12193方g8873g2494有在小g4493量电机中才采用。g3
(a) 移动电刷位置改善换向 (b) 安装换向极改善换向
图1.32 改善换向的方法
图1.31 延迟换向时附加电流的影响
第1章 直流电机的原理与结构
·29·
·29·
3.g3装置换向极
直流电机g4493量在1kW以g990g980般均装有换g2533g7509，这是改善换g2533g7380有g6940的方g8873，换g2533g7509安装在相邻g1016主磁g7509之g19400的几何中性g13459g990，g3926g32821.32(b)所示。改善换g2533的作用是在换g2533区g3507
(几何中性g13459附g17829)建立g980g1022与电g7542磁动g2195F
a
相反的换g2533g7509磁动g2195F
K
，g4439g19512g1114g6281消换g2533区g3507
的电g7542磁动g2195F
a
(使e
V
=0)之g3818，还要建立g980g1022换g2533g7509磁g3342，使换g2533g1815g1226切割换g2533g7509磁g3342g1147
g10995g980g1022与电g6251电动g2195 e
X
大小相g12573、方g2533相反的电动g2195 e'
V
，使g5483 e'
V
+e
X
=0，g2029 i
K
=0，成为理g5831换g2533。
为g1114使换g2533g7509磁动g2195g1147g10995的电动g2195随时g6281消e
X
和e
V
，换g2533g7509绕g13464应与电g7542绕g13464串联，
这时流g17819换g2533g7509绕g13464g990的电流 i
a
，g1147g10995的磁动g2195与 i
a
成g8503比。且与电g7542磁动g2195方g2533相反便可随时g6281消。
换g2533g7509g7509性应g20330g1820g7693g6466电g7542电流方g2533，用右手螺旋g4462g2029确g4462电g7542磁动g2195轴g13459方g2533，g9994
后应保证换g2533g7509g1147g10995的磁动g2195与电g7542磁动g2195方g2533相反，g13792g1126相g6281消，g2375电动机换g2533g7509g7509性应与顺着电g7542旋转方g2533的下g980g1022主磁g7509g7509性相反，g3926g32821.32(b)所示。
1.4.4 补偿绕组
在大g4493量和g5049作g13333g18337的直流电机中，在主g7509g7509靴g990g999g19388冲出g980g1135均匀分布的g8145，g8145内嵌g6930g980g12193所谓g15929g1619绕g13464，g3926g32821.33(a)所示。g15929g1619绕g13464与电g7542绕g13464串联，g3252此g15929g1619绕g13464的磁动g2195与电g7542电流成g8503比，并且g15929g1619绕g13464连g6521g5483使其磁动g2195方g2533与电g7542磁动g2195相反，以保证在g1231何负g17745g5785g1929下随g18129能g6281消电g7542磁动g2195，从g13792减少g1114由电g7542反应引起气隙磁g3342的畸变。
电g7542反应g993仅g13485换g2533g5114来g3268g19602，g13792且在g7509g5371下增磁区g3507内可使磁密达到g5468大数值。当g1815g1226
切割g16825处磁密时，会g5875应出较大的电动g2195，以致使处于g16825处换g2533g10267g19400的电位g5058较大。当这
g12193换g2533g10267g19400电位g5058的数值超g17819g980g4462g19492度，就会使换g2533g10267g19400的空气g9228g12175g13792g1999g12371，在换g2533g10267g19400
g1147g10995电位g5058g1821火花。在换g2533g993利的条g1226下，若电g2059与换g19394g10267g19400发g10995的火花g5322g1292到g10267g19400电压较大处，与电位g5058火花连成g980g10267，将g4560致g8503负电g2059之g19400有g5468g19283的电g5371连通，g17908成换g2533g3132g6984
g1022g3290周g990发g10995环火g3926g32821.33(b)，以致g9915坏换g2533g3132。所以，直流电机中安装g15929g1619绕g13464g1075是保证电机安全运行的g6526g7057，但由于结构复杂，成本较g20652，g980般直流电机中g993采用。
(a) 环火 (b) 补偿绕组
图1.33 环火和补偿绕组
电机与拖动
·30·
·30·
本 章 小 结
(1) 直流电动机是g7693g6466电磁力g4462g5471g13792g5049作的，电g2059g1016g12483引入g3818加直流电源，与换g2533g3132
共同作用，变换成交流电g1391g13485电g7542g1815g1226，从g13792g1147g10995方g2533g993变的电磁转g11709，拖动转子旋转。
(2) 直流发电机是g7693g6466电磁g5875应g4462g5471g13792g5049作的，电g7542g1815g1226g1147g10995的电动g2195交流的，通g17819
换g2533g3132与电g2059的共同作用，变换成直流电，由电g2059g1016g12483g2533g3818引出直流电压。
g113g12g3直流电动机中，电流i
a
与电动g2195的E
a
方g2533相反，E
a
称为反电动g2195；电磁转g11709T与转速n方g2533相同，T称为拖动转g11709。直流发电机中电流i
a
与电动g2195的E
a
方g2533相同，E
a
为电源电动g2195；电磁转g11709T与转速n方g2533相反，T称为制动转g11709。
(4)g3直流电机的结构由g4462子与转子g1016g18108分g13464成，g4462子由主磁g7509、换g2533g7509、机座与电g2059
g13464成。主要作用使g1147g10995主磁g3342。转子由电g7542g19093g5527、电g7542绕g13464、换g2533g3132与转轴g13464成，主要作用是g1147g10995g5875应电动g2195E
a
和电磁转g11709T，是直流电机机电能量转换的主要g18108g1226g252电g7542。
(5)g3直流电机的电g7542绕g13464有g2345叠与g2345g8886g1016g12193基本g5430g5347，g2345叠绕g13464是将同g980g1022主磁g7509下所有g990g4630g17805的g1815g1226串联成g980条支g17347；所以支g17347g4557数 a=P。g4439适用于g1314电压、大电流电机。
g2345g8886绕g13464是将同g980g7509性下所有g990g4630g17805的g1815g1226串联成g980条支g17347；所以支g17347g4557数 a=1，g4439适用于g20652电压、小电流电机。
(6) 直流电机的励磁方g5347g980般有四g12193，g2375他励、并励、串励、复励。
(7) 磁g3342是机电能量转换g993可g13582少的g3252数。当直流电机空g17745时，气隙磁g3342仅由主磁g3342
磁动g2195F
f
g2345独建立，特g9869为：g20330g1820是g4557称于主磁g7509轴g13459的平顶g8886，其g8437是物理中性g13459与几何中性g13459g18337g2524。当直流电机负g17745时，气隙磁g3342是由主磁g3342磁动g2195F
f
与电g7542磁动g2195F
a
共同建立，F
a
g4557主磁g3342的影响称为电g7542反应。电g7542的结g7536为 1 g4439是气隙磁g3342发g10995畸变；2 物理中性g13459偏g12175几何中性g13459(电动机时物理中性g13459逆着旋转方g2533偏g12175g980角度，发电机时顺着旋转方
g2533偏g12175g980角度)；3当磁g17347g993饱和时，总磁通量g993变；当磁g17347饱和时，总磁通量减少。
(8) 无论是直流电动机还是直流发电机，g2494要电g7542绕g13464切割磁力g13459，g18129将在电g7542绕g13464
中g1147g10995g5875应电动g2195
a
E =
T
C Φn；g2490g3818，g2494要电g7542绕g13464中有电流，在磁g3342的作用下就会g1147g10995电磁转g11709T= C
T
ΦI
a
。
(9) 影响直流电机换g2533的主要g3252g13044是电磁g3252g13044，g2375换g2533g1815g1226内g1147g10995的电g6251电动g2195 e
X
和电g7542反应电动g2195e
V
，进g13792g1147g10995附加电流i
K
。改善换g2533的目的是消g19512或g19489g1314i
K
的影响，g5132用的换g2533方g8873是g8503确选g6333电g2059、g2524理地g12239动电g2059位置、安装换g2533g7509。
(10) 为g1114g19462止电位g5058火花和环火，在大g4493量和g5049作g13333g18337的直流电机中，可在主磁g7509g990
安装g15929g1619绕g13464。
思考题与习题
1-1 换g2533g3132和电g2059在直流电动机和直流发电机中分g2047起g1172g1052作用g731
1-2 g2345叠绕g13464和g2345g8886绕g13464的联g6521g16280g5471有g1172g1052g993同g731为g1172g1052g2345叠绕g13464的并联支g17347g4557数第1章 直流电机的原理与结构
·31·
·31·
a=p，g13792g2345g8886绕g13464的并联支g17347g4557数a=1g731
1-3 g980g2500四g7509g2345叠绕g13464的直流发电机，若g3252故取去g980g13464电g2059，g4557电机运行有g1172g1052影响g731
g3926g7536电机采用的是g2345g8886绕g13464，若取去g980g13464电g2059，g4557其运行有g1172g1052影响g731
1-4 何谓电g7542反应g731电g7542反应g4557气隙磁g3342有g1172g1052影响g731
1-5 g3926何改变他励、并励、串励、复励直流电动机的转g2533g731
1-6 何谓直流电机的可逆原理g731g3926何判g2047直流电机运行于电动机g10378g5589还是发电机g10378g5589g731
用g1172g1052方g8873能改变他励直流发电机g8503负电g2059的g7509性g731
1-7 g980g2500直流电动机的数g6466为：额g4462功率 P
N
=22kW，额g4462电压 U
N
=220V，额g4462转速
n
N
g7291500r/min，额g4462g6940率η
N
g72986%，试g8726,
(1) 额g4462电流I
N；
(2) 额g4462负g17745时的输入功率P
1N
。
1-8 g980g2500直流发电机的数g6466为：额g4462功率 P
N
=10kW，额g4462电压 U
N
=230V，额g4462转速
n
N
g7291450r/min，额g4462g6940率η
N
g72985%，85%，试g8726,
(1) 额g4462电流I
N；
(2) 额g4462负g17745时的输入功率P
1N
。
1-9g980g2500直流电机，已知g7509g4557数pg7292，g8145数Z和换g2533g10267数k均g12573于22，采用g2345叠绕g13464。
(1) 计算绕g13464g2520g14422g17329；
(2) g11023出绕g13464展g5332g3282、主磁g7509和电g2059的位置；
(3) g8726并联支g17347数。
1-10 已知g980g2500直流电机的g7509g4557数 pg7292，g1815g1226数 S＝Z＝K＝21，g1815g1226的匝数 W
c
g72910，
g2345g8886绕g13464，试g8726当g8611g7509磁通Φ g729I.42×
2
10
，转速ng7291000r/min时的电g7542电动g2195为g3822少伏g731
第2章 直流电动机的电力拖动
本章重点介绍直流电动机的相关基本特性，如工作特性和机械特性，生产机械的负载转矩特性等。对电动机基本的平衡方程式进行推导，对直流发电动机的相关特性进行介绍。
2.1 直流电动机基本的平衡方程式
直流电动机基本的平衡方程式是指直流电动机稳定运行时，电路系统的电压平衡方程式、能量转换过程中的功率平衡方程式和机械系统的转矩平衡方程式。
2.1.1 电压平衡方程式
图2.1(a)是直流电动机工作原理的示意图。
(a) 电动机 (b) 发电动机
图2.1 直流电动机中电势、电流和电磁转矩的方向
直流电动机并联在电网上工作，由外接电源向电动机供电。设S极下的导体电枢电流为流出纸面，根据左手定则可知，电磁转矩为逆时针方向。在电磁转矩作用下，电枢将逆时针方向旋转。电枢导体切割主磁通而产生感应电动势，根据右手定则可知，S极下的感应电动势方向为流入纸面，与电枢电流方向相反。由于电动机中的感应电动势有阻止电流流入电枢绕组的作用，因此称它为反电动势。
为了使电流能够从电网流入电枢绕组，电动机的端电压应g16825g3835于反电动势
a
E,g2375
a
U E> 。根据基g4584g19681g3839g12544g1120定g5471，可g1209g1901出电枢g3250路的电势平衡方程式为
aaa s
2U EIr u=+ +Δ (2.1)
式中
a
I g252g252电枢电流g727
a
r g252g252电枢g3250路的电阻g727
s
2 uΔ g252g252g8503负电g2059的接g16314电压g19489g14865。在g20081定负载时，g980g14336g5785g1929下g2474
s
22VuΔ= 。
在电动机运行g10378g5589下，由于
a
U E>,电流从电网流入电枢绕组，g6116为电动机运行的电第2章 直流电动机的电力拖动
·33·
·33·
能。g2528g7691，在电动机运行g10378g5589下，电枢g1262产生电磁转矩，电磁转矩的方向与转向相g2528，g6116
为g20549动转矩。
g14521电动机在原动机g6314动下工作，电枢逆时针旋转，则电枢导体切割主磁通而产生感应电动势。根据右手定则可知，S极下的导体电动势方向为流出纸面。在感应电动势的作用下，电枢导体中g1262有电流产生，此时的电枢电流应g16825与感应电动势g2528方向。电枢电流与主磁极磁g3342相作用而产生与电枢旋转方向相反的电磁转矩，为g2058动转矩。如图 2.1(b)g6164示。
电动机在原动机g6314动转矩作用下，g1823g7393电磁转矩的g2058动作用向外g17767g17877电流，此时电动机为发电动机运行，g1867体工作原理g2462电动势平衡关系g16843g16847g13785g14270行g2010g7524。
由此可g16277，g2528g980g2500电动机g7094可作为电动机运行，g2460可作为发电动机运行，g2494是g2520有g5334
g2528。在g1016g12193运行g10378g5589下，电枢绕组中g3355产生感应电动势。如g7536端电压Ug3835于感应电动势
a
E,
g2375
a
U E>,电流从电网流入电枢绕组，g6116为电动机运行g727反g1055，如g7536
a
U E<,则电枢绕组向外g17767g17877电流，g6116为发电动机运行。g2528g7691，在g17837g1016g12193运行g10378g5589下，电枢g3355产生电磁转矩。
在电动机中，电磁转矩与转向g2528方向，g6116为g20549动转矩g727而在发电动机中，电磁转矩与转向相反，使g1055g6116为g2058动转矩。
2.1.2 功率平衡方程式
为了g7368g3921g3332理g16311直流电动机中的功率平衡关系，g1820g12628g16213介绍g9053g2462g2052的g1972g12193电动机g6451g13803。
1,机械损耗
机械g6451g13803g2265g6336g17736g6227和电g2059的g6717g6842g6451g13803g2462通g20130g6451g13803，它g1216g18129与转g17907有关。g17736g6227g6717g6842g6451g13803
g980g14336g1563定与g17736g20060g3290g2620g13459g17907g5242的 1.5 g8437方g6116g8503g8616。电g2059g6717g6842g6451g13803由电g2059g10272g2507g1209g2462电g2059和换向
g3132g15932面的接g16314g5785g1929g7481g1927定。通g20130g6451g13803与g20130g6171外g13548直g5464的平方g6116g8503g8616。在转g17907g2476g2282g993g3835的电动机g18336，可g16760为机械g6451g13803是g993g2476的。机械g6451g13803用
m
p g7481g15932示。
2,铁耗
是指电动机的主磁通在磁路的g19093磁g7460g7021中g1144g2476时g6164产生的g6451g13803。对直流电动机g7481g16840，
g19093g13803是由电枢g19093g5527在g8680g19565磁g3342中旋转而切割磁g2159g13459g5353g17227的。它g2265g6336g9077流g6451g13803和磁g9394g6451g13803g1016
g18108g2010。g980g14336g16760为g19093g5527g6451g13803和磁通g4506g5242B的平方g6116g8503g8616，和g19093g5527中磁通g1144g2476g20069率 f 的 1.2g794
1.5g8437方g6116g8503g8616。由于g9077流g6451g13803g8503g8616g11801g19062g10267g2414g5242的平方，g19093g5527采用的g11801g19062g10267越薄，g19093g5527g6451g13803
越小。g19093g5527g6451g13803用
Fe
p g7481g15932示。
3,铜耗
是指电流流过电动机中相关绕组g6164产生的g6451g13803，g2265g6336电枢g3250路(g2265g6336电枢绕组、串励绕组、换向极绕组等)的铜g13803
a
p,电g2059与换向g3132g15932面的接g16314压g19489g6451g13803
b
p g1209g2462励磁g3250路中的铜
g13803
f
p 。其中电枢g3250路的铜g13803
a
p 的计算公式为
2
aaa
pIr= (2.2)
在式(2.2)中，g8503负电g2059的接g16314电压g19489g14865为
s
2 uΔ,故由电g2059接g16314压g19489而g5353g17227的g6451g13803
b
p 为
bsa
2p u I=Δ (2.3)
励磁绕组中的g17767入功率全g18108为铜g6451g13803，它由下式g6164g1927定
电机与拖动
·34·
·34·
2
fffff
p UI IR==
(2.4)
式中
f
U g252g252励磁绕组g1016端的电压g727
f
I g252g252励磁绕组中的电流g727
f
R g252g252励磁g3250路的总电阻。
4,杂散损耗
上述四g12193g6451g13803是直流电动机中的基本g6451g13803，此外还有少量难于准确测定g2462计算的g6451g13803。
g17837g12193g6451g13803是由于电枢g19093g5527上有齿槽存在，是g8680g19565磁通g3835小脉振和左右摇摆在g19093g5527中g5353g17227的
g6451g13803，电枢反应使磁g3342畸g2476g5353g17227的g20081外电枢g19093g6451g13803和换向电流产生的铜g6451g13803等。g17837些g6451g13803
难g1209精确计算和测量，g980g14336g16760为g2474为g17767出功率
2
P 的0.5%g7941%，g2375
2
(0.5pP
Δ
= g7941)% (2.5)
下面g1209并励电动机为例g7481进g980步论述电动机内g18108的功率平衡关系。
并励电动机的负载电流I 为电枢电流
a
I 与励磁电流
f
I g1055和，g16277图2.1(a)，g2375
af
II I=+ (2.6)
由电网g17767入的电功率为
1 af af
P UI UI UI UI p== + = + (2.7)
式中
a
UI g252g252电枢g3250路的g17767入功率。
将式(2.1)g1016端g2528时乘g1209
a
I 得
2
aaaaa saMab
2UIEIIr uIPpp=++Δ=++ (2.8)
式中
M
P 称为电磁功率，是电枢电流
a
I 与电枢电动势
a
E 的乘积，是电枢绕组因切割主磁通而产生的电功率。
由式(2.8)可g16277，g17767入至电枢g3250路中的功率除了g980小g18108g2010g2282作电枢g3250路的铜g6451
a
p 和电g2059
接g16314电g6451g13803
b
p 外，g3835g18108g2010为电磁功率
M
P 。在直流电动机g5785g1929下，电磁功率就是转g2476为机械功率的功率。g17837g980转g2476而g7481的机械功率尚g993能全g18108被利用，还需g1823g7393g19093g5527g6451g13803
Fe
p,机械
g6451g13803
m
p 和杂散g6451g13803p
Δ
后，才是电动机g17736上的g17767出功率
2
P,g2375有
M2 m
Fe
P Pp p p
Δ
=+ + + (2.9)
把式(2.7)、式(2.8)、式(2.9)合并，便得电动机的功率平衡方程式为
12 f a b m Fe A2
P Pp p p p p p P p=++++ + + =+
∑
(2.10)
式中 p
∑
是总g6451g13803g727在电动机的g5785g1929下，
1
P是g17767入电功率，
2
P 是g17767出机械功率g727在发电动机的g5785g1929下，
1
P是g17767入机械功率，
2
P g17767出是电功率。
根据式(2.9)和式(2.10)可画出直流并励电动机的功率流程如图2.2g6164示。
图2.2 直流电动机的功率流程图
第2章 直流电动机的电力拖动
·35·
·35·
2.1.3 转矩平衡方程式
将式(2.9)g1016边除g1209电动机的转g17907
2
60
n
ω
π
= 得
20
T TT=+ (2.11)
式中
aaM
a
2
EIP pN
TI
a
Φ
ωω
== =
π
g252g252电磁转矩g727
2
2
P
T
ω
= g252g252电动机g17736上的g17767出转矩g727
mFe
0
p pp
T
ω
Δ
++
= g252g252由机械g6451g13803、g19093g5527g6451g13803和杂散g6451g13803g5353g17227的空载转矩。
式(2.11)称为电动机中的功率平衡方程式。可g16277，电动机g17736的电磁转矩g980g18108g2010与负载转矩相平衡，另g980g18108g2010是空载g6451g13803。
2.2 直流电动机的工作特性
直流电动机的工作特性是指在端电压
N
U U=,励磁电流
f fN
I I=,电枢g3250路g993串附加电阻时，电动机的转g17907 n、电磁转矩T 和效率η g2010别随g17767出功率
2
P 而g2476g2282的关系，g2375
2
,,( )n TfPη = 曲g13459。
随着励磁方式的g993g2528，g17837些特性有很g3835的区别。下面g1209直流并励电动机为例，g2010别叙述。
2.2.1 转速特性
转g17907特性是指在
N
U U=,
ffN
I I=,电枢g3250路g993串附加电阻时，电动机的转g17907n随g17767出功率
2
P 而g2476g2282的关系，g2375
2
()n fP= 曲g13459。
由
aaa
U EIr=+和
ae
CEnΦ= 得转g17907公式
Na
a
ee
CC
Ur
nI
ΦΦ
=? (2.12)
当g17767出功率增加时，电枢电流增加，电枢压g19489增加，使转g17907下g19489，g2528时由于电枢反应的去磁作用使转g17907上升。上述g1016g13785相互作用的结g7536，使转g17907的g2476g2282呈略微下g19489，如图2.3g6164示。
电动机转g17907随负载g2476g2282的稳定程g5242用电动机的g20081定转g17907调整率
N
(%)nΔ g15932示,
0N
N
N
100%
nn
n
n
Δ= × (2.13)
式中
0
n g252g252理想空载转g17907g727
N
n g252g252g20081定负载转g17907。
并励直流电动机的转g17907调整率很小，
N
nΔ 通常为3%g7948%。
2.2.2 转距特性
转矩特性是指在
N
U U=,
f fN
I I=,电枢g3250路g993串附加电阻时，电动机的电磁转矩T随电机与拖动
·36·
·36·
g17767出功率
2
P 而g2476g2282的关系，g2375
2
()T fP= 曲g13459。
根据g17767出功率
2
P Tω=,有
22
2/60
PP
T
nω
==
π
由此可g16277：当转g17907g993g2476时，特性曲g13459为g980通过原点的直
g13459。实际上，当
2
P 增加时转g17907n略微有g6164下g19489，因此曲g13459将稍微向上弯曲。而电磁转矩
L0
T T T=+,因此g2494g16213在
L2
()T fP= 的关系曲g13459上加上空载转矩
0
T,便可得g2052
2
()T fP= 的关系曲g13459，如图2.3g6164示。
2.2.3 效率特性
效率特性是指在
N
U U=,
ffN
I I=,电枢g3250路g993串附加电阻时，电动机的效率η随g17767出功率
2
P 而g2476g2282的关系，g2375
2
()fPη = 曲g13459。
在电动机系统中，由于机械g6451g13803、g19093g5527g6451g13803g2462励磁g6451g13803在空载时就已存在，总称为空载g6451g13803，当负载g2476g2282时，它的数值基本g993g2476，故也称其为g993g2476g6451g13803。而电枢的g3250路铜g13803g2462
电g2059接g16314压g19489g6451g13803是由负载电流g2476g2282g6164g5353g17227的，故称为负载g6451g13803。当负载电流g2476g2282时，负载g6451g13803的数值在g2476g2282，故g2460称为可g2476g6451g13803。g17767出功率
2
P 与g17767入功率
1
Pg1055g8616就是电动机的效率η，g2375
1
2
11 1
1
P p p
P
P PP
η
== =?
∑∑
(2.14)
由功率平衡方程知，电动机的g6451g13803主g16213是可g2476的铜g6451和固定的g19093g6451。当负载
2
P 较小时，
g19093g6451g993小，效率低g727随着负载
2
P 的增加，g19093g6451g993g2476，铜g6451增加，但总g6451g13803的增加小于负载的增加，效率上升g727负载继续增g3835，铜g6451是按负载电流的平方增g3835，使得效率开始下g19489，
如图2.3g6164示。
可g1209g2010g7524得知，当g993g2476g6451g13803与可g2476g6451g13803相等时效率最g3835。从图 2.3 可知，电动机在满载附近效率较高，而在低负载时效率显著下g19489。因此在选用电动机时，切忌用g3835电动机带小负载，g993然电动机长期在低负载下运行，效率很低，很g993经济。
2.3 生产机械的负载转矩特性
生产机械运行时常用负载转矩标志其负载的g3835小。g993g2528的生产机械的转矩随转g17907g2476g2282
规g5471g993g2528，用负载转矩特性g7481g15932征，g2375生产机械的转g17907n与负载转矩
L
T g1055间的关系
L
()n fT= 。
g2520g12193生产机械特性g3835致可归纳为g1209下3g12193类型。
2.3.1 恒转矩负载
g6164谓恒转矩负载是指生产机械的负载转矩
L
T 的g3835小g993随转g17907n而改g2476的负载。按负载转矩
L
T 与转g17907ng1055间的关系g2460g2010为反g6251性负载和g1313能性负载g1016g12193。
图2.3 并励电动机的工作特性
第2章 直流电动机的电力拖动
·37·
·37·
1,反抗性恒转矩负载
反g6251性恒转矩负载的特点是负载转矩
L
T 的g3835小g993g2476，但方向始g13468与生产机械运动的方向相反，总是阻g11873电动机的运转。当电动机的旋转方向改g2476时，负载转矩的方向也随g1055改
g2476，其特性在g12544g980和g12544g989g16949g19492，如图2.4g6164示。g4658于g17837类特性转矩如g6717g6842转矩等。
图2.4 反抗性恒转矩负载特性 图2.5 位能性恒转矩负载特性
2g17 位能性恒转矩负载
g17837g12193负载的特点是g993论生产机械运动的方向g2476g2282与g2554，负载转矩的g3835小和方向始g13468g993
g2476。例如g17227重设g3803g6564升g6122下g6930重g10301时，由于重g2159g6164产生的负载转矩
L
T 的g3835小和方向g3355g993改
g2476。其负载转矩特性在g12544g980和g12544四g16949g19492，如图2.5g6164示。
2.3.2 恒功率负载
恒功率负载的特点是当转g17907g2476g2282时，负载从电动机g2572g6922的功率为恒定值，g2375
LL L L
22
60 60
n
P TT Tnω
ππ
== = = 常数
g2375负载转矩
L
T 与转g17907ng6116反g8616。例如，g980些机g5214切g2078加工，g17722g5214g12907加工时，切g2078量g3835(
L
T g3835)，
阻g2159g3835，转g17907低g727精加工时，切g2078量小(
L
T 小)，转g17907高。恒功率负载特性曲g13459如图 2.6
g6164示。
2.3.3 通风机类负载
通g20130机型负载的特点是负载转矩的g3835小与转g17907n的平方g6116g8503g8616，g2375
2
L
T Kn=
式中 K——g8616例常数。
常g16277的g17837类负载如g20130机、g8712g8905、g8845g8905等。负载特性曲g13459如图2.7g6164示。
图2.6 恒功率负载特性曲线 图2.7 通风机负载特性曲线
电机与拖动
·38·
·38·
应当指出，g1209上 3 类是g1868型的负载特性，实际生产机械的负载特性常为g1972g12193类型负载的相近g6122g13520合。例如g17227重机g6564升重g10301时，电动机g6164g2475g2052的除g1313能性负载转矩外，还g16213g1823g7393
系统机械g6717g6842g6164g17908g6116的反g6251性负载转矩，g6164g1209电动机g17736的负载转矩应是上述g1016g1022转矩g1055和。
2.4 直流电动机的机械特性
利用电动机g6314动生产机械时，g5529g20047使电动机的工作特性满g17287生产机械g6564出的g16213g8726。
在电动机的g2520类工作特性中g20330g16213的是机械特性。电动机的机械特性是指电动机的转g17907
n与其转矩(电磁转矩)Tg1055间的关系，g2375 ()n fT= 曲g13459。机械特性是电动机性能的主g16213g15932g10628，
它与运动方程相联系，在很g3835程g5242上g1927定了g6314动系统稳定运行和过g9205过程的性g17148g2462特点。
g5529g20047指出，机械特性中的转矩T是电磁转矩，它与电动机g17736上的g17767出转矩
2
T 是g993g2528的，
其间g5058g980g1022空载转矩
0
T 。g2494是由于在g980g14336g5785g1929下，空载转矩
0
T 与电磁转矩T g6122负载转矩
L
T
相g8616较小，在g980g14336工程计算中可g1209略去
0
T,而g12907略g3332g16760为电磁转矩T 与g17736上的g17767出转矩
2
T
相等。
2.4.1 机械特性方程式
直流g1194励电动机的基本接g13459图如图2.8g6164示。
图2.8 直流他励电动机接线图
电枢g3250路和励磁g3250路g2010别由g10432g12447的电源供电。电枢g3250路(g2265g6336电枢绕组和电g2059等)的内阻为
a
r,附加电阻
K
R,则电枢g3250路电阻总值为
aa K
R rR=+ 。励磁g3250路励磁绕组的电阻为
f
r,
此外也g2265g6336附加电阻
f
R 。
g1563设
a
UR Φ、、g3355为常数，g1000g16760为g8821有电枢反应。
根据g2081面已经g4410过的内g4493g2462图 2.8 g6164示的电路，可g1209g1901出电枢g3250路的电压平衡方程式为
a a a
UE IR=+
(2.15)
g2460已知直流电动机的电枢电势g2462电磁转矩g2010别为
第2章 直流电动机的电力拖动
·39·
·39·
ae
E C nΦ= (2.16)
Ta
T C IΦ= (2.17)
同时在同一电动机中有
Te
9.55CC= (2.18)
忽略电刷的接触电压降落，将式(2.16)代入式(2.1)，并整理得
a
a
ee
RU
nI
CCΦΦ
=? (2.19)
该式称为电动机的速度特性方程式。由式(2.17)可得电动机的电枢电流为
a
T
T
I
C Φ
= (2.20)
代入式(2.19)，得
a
2
eeT
RU
nT
CCCΦΦ
=? (2.21)
这就是直流他励电动机的机械特性方程式。当U,
a
R,Φ 均为常数时，方程式可以写成
00
n nTnnβ=? =?Δ
(2.22)
式中 Tβ 为速度降落 nΔ,即
a
2
eT
R
nT
CC
β
Φ
Δ= = (2.23)
据式(2.22)可知转速n与转矩T之间是直线关系。根据此关系可画出一条向下倾斜的直线，即直流他励电动机的机械特性，如图2.9所示。
式(2.22)中，
0
e
U
n
C Φ
= 相当于图中直线交于纵轴的转速。因为它是在理想空载T =0 时电动机的转速，故又称为理想空载转速。当电源电压U和磁通Φ恒定时，
0
n 是个常数。但通过调节U或Φ，可以改变理想空载转速
0
n 的大小。
必须指出，电动机的实际空载转速
0
n′比
0
n 略低，如图2.9所示。这是因为电动机空载转起来后，因为有空载转矩
0
T 存在，所以电磁转矩T 不可能为零，必须等于
0
T,即电动机必须克服空载g6451g13803转矩
0
T 。此时电动机实际空载转速
0
n′为
a
0 0 02
eT
R
n n T
CCΦ
′ =? (2.24)
图2.9 直流他励电动机的机械特性
电机与拖动
·40·
·40·
式(2.22)中，g2503g17805g12544g1120g20045
a
2
eT
R
CC
β
Φ
= 为直线的斜g10587。当改变g19480g2164电g19471
K
R 或磁通Φ 时，
就改变g1114特性的斜g10587。
当电动机g17767出转矩T时，即g5114g17139载的g5785g1929下，就存在 nΔ 。所以直流他励电动机的机械特性为一条向下倾斜的直线，g13792g1000β 斜g10587g17246大,nΔ 就g17246大，机械特性g17246g256g17731g257g727g2465之，特性g17246g5191g3386，机械特性g17246g256g11840g257。一g14336直流他励电动机，当g8821有电枢g3818接电g19471时，机械特性g18129
比g17751g11840。
机械特性g2010为g3278有机械特性和g1166为机械特性g1016g12193。
2.4.2 固有机械特性
当直流他励电动机g12483电压U g729
N
U,磁通Φ g729
N
Φ,电枢g3250g17347g19480g2164电g19471
K
0R = 时的机械特性称为g3278有机械特性。
g4557g10043式(2.21)，此时的机械特性方程式为
Na
2
eN eTN
Ur
nT
CCCΦΦ
=?
(2.25)
g3278有机械特性的理想空载转速为
N
0
Ne
U
n
C Φ
= (2.26)
转速降落为
a
2
e TN
r
n
CCΦ
Δ=
(2.27)
g3278有机械特性的特性g7366线如图2.10中g7366线1所示，g1866特g9869是g726
(1) g4557于g1231g1321一g2500直流电动机，g1866g3278有机械特性g2494有一条g727
(2) 由于
K
0R =,特性g7366线的斜g10587β g17751小,nΔ g17751小，特性g17751g5191g3386，g4658于g11840特性。
2.4.3 人为机械特性
在有g1135g5785g1929下，g16213根据g19668g16213将式(2.21)中
a
UR Φ、、g989个g2454数中，g1457g6357g1016个g2454数不变，
g1166为g3332改变g2490一个g2454数，g1186g13792得g2052不同的机械特性，g1363机械特性g9397g17287不同的g5049g1328g16213g8726。这
g7691g14731得的机械特性，称为g1166为机械特性。直流他励电动机的g1166为机械特性有以下3g12193。
1,电枢串接电阻时的人为机械特性
如图 2.8 所示，电枢g3250g17347g1030接电g19471
K
0R ≠,g5647电g19471
aa K
RrR=+ 。电源电压
N
U U=,磁通
N
ΦΦ=,此时的g1166为机械特性方程式可根据式(2.21)得出为
NaK
2
eN eTN
UrR
nT
CCCΦΦ
+
=? (2.28)
g1866机械特性如图2.10所示。
与g3278有机械特性相比，电枢g1030接电g19471时的g1166为机械特性g1867有如下一g1135特g9869g726
(1) 理想g6523g2058转速与g3278有特性时相同，g1000不g19555g1030接电g19471
K
R 的变g2282g13792变g2282g727
(2) g19555g11540g1030接电g19471
K
R 的g2164大，特性的斜g10587β g2164大，转速降落 nΔ g2164大，特性变g17731，g12295
定性变g5058。
第2章 直流电动机的电力拖动
·41·
·41·
图2.10 直流他励电动机的固有机械特性及电枢串接电阻时的人为机械特性
1－固有机械特性 2、3－电枢串联电阻为
1k
R 及
2k
R 时的人为机械特性
(3) 机械特性由与纵坐标轴于一点( n =
0
n )但具有不同斜率的射线族所组成。
(4) 串入的附加电阻
K
R 越大，电枢电流流过
K
R 所产生的损耗就越大。
2,改变电源电压时的人为机械特性
此时电枢回路附加电阻
K
0R =,磁通即
N
ΦΦ= 。改变电源电压，一般是由额定电压向下改变。
由式(2.21)，得出这时的人为机械的性方程式为
a
2
eN eTN
rU
nT
CCCΦΦ
=? (2-29)
其机械特性如图2.11所示。
与固有机械特性相比，当电源电压降低时，其机械特性的特点为,
(1) 特性斜率β 不变，转速降落 nΔ 不变，但理想空载转速
0
n 降低；
(2) 机械特性由一组平行线所组成；
(3) 由于
K
0R =,因此其特性较串联电阻时硬。
(4) 当T＝常数时，降低电压，可使电动机转速n降低。
图2.11 直流他励电动机改变电源电压时的人为机械特性
1－
N
UU= 时 2、3－
1
UU= 及
2
U 时
3,改变电动机主磁通时的人为机械特性
在励磁回路内串联电阻
f
R,并改变其大小，即能改变励磁电流，从而使磁通改变(见图2.8)。
电机与拖动
·42·
·42·
一般电动机在额定磁通下工作，磁路已接近饱和，所以改变电动机主磁通只能是减弱磁通。
减弱磁通时，使附加电阻
K
R =0；电源电压
N
U U= 。
根据式(2.21)可得出此时的人为机械特性方程式为
Na
2
eeT
Ur
nT
CCCΦΦ
=? (2-30)
Φ为不同数g1552时的人为机械特性g7366线如图2.12所示。其特点为
(1) 理想空载转速
0
n 与磁通Φ成g2465比，即当Φ下降时，
0
n g990g2331；
(2) 磁通Φ下降，特性斜率β g990g2331，g1000β 与
2
Φ 成g2465比，g7366线变g17731；
(3) 一般Φ下降，ng990g2331，但由于g2475机械g5390g5242的g19492g2058，磁通Φ不能下降g3838g3822。
在图 2.12 g1025，
SCN
T g451
SC1
T g451
SC2
T g2010g2047为
N
Φ g451
1
Φ g451
2
Φ 时的g11713路(g3593转) 转g11709，由于
N 1 2
ΦΦΦ>>，g6937
SCN SC1 SC2
T>T>T，即
SCN
T g4570g19555Φ g1055减弱而降低。
一般g5785g1929下，电动机额定g17139载转g11709
N
T 比
SC
T 小得g3822，g6937减弱磁通时通常g1262使电动机转速g2331g20652。但g1075不是在所有的g5785g1929下减弱磁通g18129可以g6564g20652转速，当g17139载特g2047g18337g6122磁通Φ 特g2047
小时，如g1889减弱Φ，g2465而g1262g2469生转速下降的g10628g16949。
这g12193g10628g16949可以g2045g11004机械特性方程式(2.30)g7481g16311g18334。当减弱磁通时，一方g19766由于g12573式g2503g17805
g12544一g20045的因g13044g6564g20652g1114转速，g2490一方g19766由于g12573式g2503g19766g12544g1120g20045的因g13044g16213降低转速，而g1000g2530g13785与磁通的平方成g2465比，因此，在g17139载转g11709大g2052一定程g5242时，减弱磁通所能g6564g20652的转速，g4448g1852
g15999因g17139载所g5353g17227的转速降落所g6281g9052。如图2.12g1025的c点，当g1889加大g17139载转g11709时，g2469生g256g2465
g16855速g257g10628g16949，如图2.12的ag451bg3800所示。即减弱磁通不但不能g6564g20652转速，g2465而降低g1114转速。
在g4466g19481电动机g17828行g1025，由于g17139载有g19492，不g1262工作在这g1022g2318g8585。
图2.12 减弱磁通Φ 的人为机械特性曲线
1－
N
ΦΦ= 时 2、3－ΦΦ=
1
及Φ
2
时
2.4.4 机械特性的计算与绘制
由于直流他励电动机具有直线规律的机械特性，如式(2.21)。为了绘制这一机械特性，
不论是固有机械特性，还是人为机械特性，只要知道两点就可以了。为此需要知道电动机的参数，例如
e
CΦ及
T
CΦ等。而这些参数又和电动机绕组结构参数P、a、N等有关，要把所有的参数都查清楚不太容易，特别是这些参数在电动机铭牌上更是不会标出的。
第2章 直流电动机的电力拖动
·43·
·43·
在设计时，往往根据电动机铭牌数据、产品目录或实测数据来计算机械特性。对计算有用的数据一般是
N
P,
N
U,
N
I 和
N
n 。下面介绍固有机械特性与人为机械特性的计算机绘制方法。
1,固有机械特性的计算与绘制
直流他励电动机的固有机械特性可以方便地由理想空载点(0、
0
n )和额定工作点(
N
T,
N
n )决定。
固有机械特性方程见式(2.25)，理想空载转速
N
0
eN
U
n
C Φ
= (2.31)
式中额定电压可由电动机的铭牌数据取得。而
e N
C Φ 可由额定状态下电枢回g17347的电压g5191
g15925方程式g8726出，g2375g3
N NNa
eN
NN
E UIr
C
nn
Φ
== (2.32)
以上g2520g18339g3355为电动机铭牌数据，而
a
r 一般不在铭牌数据中g13485出。如g7536g5062有电动机，
a
r 可以实测g727如g7536设计时还g8821有电动机，可用下式g1284算
a
r 的数g1552，g2375g3
N NN
a 2
N
12
~
23
U IP
r
I

=


(2.33)
式(2.33)是一g1022g13475g20576g1856式，g1866中g16760为在额定g17139载下，电枢g19120g6451g13803g2356电动机g5647g6451g13803的1/2g794
2/3。
g6365式(2.33)g8726出电枢电g19471
a
r,g9994g2530g4570
a
r g1552g1207g1849式(2.32)g8726出
e N
C Φ 。g1889g4570
e N
C Φ g5114g1849式
(2.31)，g8726出理想空载转速
0
n,这g7691，理想空载点(0、
0
n )g2375可g11842定。
对于额定工作点，由式(2.18)知
Te
9.55C C= g3
由式(2.17)知
N TNN
T CIΦ= g3
g6365上式g8726出额定转g11709，额定工作点g11
N
T,
N
n g12g2375可g11842定。有了额定工作点和理想空载点，
就可以绘出固有机械特性。g3
2,人为机械特性的计算与绘制
g2520g12193人为机械特性的计算g17751为g12628g2345，只要把g11468g5224的参数g1552g1207g1849g11468g5224的人为机械特性方程式g2375可。例如，电枢g1030g13864电g19471
K
R 的人为机械特性可用式(2.28)g8726得，式中
N
U 为g5062知,
e N
C Φ 与
T N
C Φ 的计算方法g11468g2528。根据g1030g13864电g19471
K
R 的数g1552，g1563定一g1022转g11709Tg1552(一般用
N
T )，
用式(2.28)g8726出ng1552，这g7691得出人为机械特性上的一点()
N
,T n,g17842g6521这点与理想空载点，g2375
得电枢g1030g13864电g19471的人为机械特性。
用g12879g1296的方法，可绘出g6925g2476电压U 及g1955g5381g11925g17902Φ时的人为机械特性。
电机与拖动
·44·
·44·
2.5 直流串励电动机
2.5.1 直流串励电动机的接线与特点
g1030励电动机的g6521线g3282如g32822.13所g12046。在g1030励电动机中，励g11925电流与电枢电流g11468等，g3252
此g8680g19565g11925g17902是g19555电枢电流而g2476g2282的，这是g1030励电动机的g1039要特点，g4439决定了g1030励电动机的
g1039要性g14033。
图2.13 直流串励电动机的接线图
2.5.2 串励电动机的特性
1,转矩特性
在g1030励电动机中，由于励g11925电流就是电枢电流，g3252此
a
KIΦ = 。如g7536不g13783g15397g20293和g6940g5224，
K =g5132数。g5415g13783g15397g20293和g6940g5224时，K是一g1022g2476数。g19555g11540电流
a
I 的g3698g2164，Kg1552g17892g9188g1955g4581。参g13783
式g112.17g12，得g2052g1030励电动机的电g11925转g11709g15932g17810式为g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3
2
Ta Ta
TCI CKIΦ== (2.34)
可见，g1030励电动机的电g11925转g11709与电枢电流的g5191方
g6116g8503g8616，转g11709特性为一g6255g10301线。实g19481上，g5415g17139载电流
g17751g3835时，g19093g5527g5062g20293和，g15441g9994励g11925电流g19555g17139载电流g3698g3835
而g3698g3835，g1306此时g8611g7509g11925g17902Φ g2476g2282不g3835，电g11925转g11709T g3835
g14280与g17139载电流g6116g8503g8616g2476g2282。g1866转g11709特性g7366线如g3282 2.14
所g12046。
2,转速特性
g5415g17139载g5468g4579时，
a
KIΦ = 。参g10043式(2.19)，得g1030励电动机的速g5242特性g15932g17810式为
a Kf
ea e
r R rU
n
CKI CK
++
=? (2.35)
由此可见，g1030励电动机的转速与电枢电流g6116g2465g8616，转速特性为一g2464g7366线。g5415g17139载电流
图2.14 串励电动机的转矩和转速特性
第2章 直流电动机的电力拖动
·45·
·45·
g17751g3835时，g11925g17347g5062g20293和，g8611g7509g11925g17902Φ g2476g2282不g3835。又g3252为
aa K f
()I rR r U++lessmuch,所以转速ng4570g19555
a
I 的g3698g2164而g11065为下g19489。g1866转速特性g7366线如g32822.14所g12046。
3,机械特性
g1030励电动机在电枢电g17347的电压g5191g15925关g13007及电g11925转g11709、g2465电动g2195的g5430式上g1185g7393g1186g3534g7424定律，g1866g5430式与式(2.1)、式(2.16)、式(2.17)g11468g2528。g1306由于g1030励电动机有g1866g14270g17535的特点，g3252此在g1022别规律上有所g5058g5334。
g1186电g11925转g11709上g11487，g19555g11540电枢电流
a
I 的g3698g2164，g1039g11925g17902Φg1075g3698g2164，所以电g11925转g11709Tg8616直流他励电动机有g17751g3835g3698g2164。g1186g2465电动g2195上g11487，g5415转速ng3698g2164时，g2465电动g2195
a
E g7254时g3698g2164，电枢电流
a
I g19555
a
E g3698g2164而下g19489，于是g11925g17902Φ g1955g4579，g2465电动g2195
a
E g1075g19555g1055又g4579下来一些。由此可见，
在g1030励电动机中，g2465电动g2195
a
E 并不和转速ng6116g8616例，而只是g19555n的g3698g2164有g17751g4579的g3698g2164。
g1186上述3g1022g3534g7424关g13007式g1075可以g8726出和直流他励电动机g5430式g11468g2528的机械特性方程式g3
a Kf
ea e
r R rU
n
CKI CK
++
=? (2.36)
g6365上式作出的g1030励电动机的机械特性g7366线如g3282 2.15
所g12046，g1075为一g2464g7366线。g5415附g2164电g19471
K
0R = 时，所得的机械特性称为g14270g9994机械特性。g3
g1186式(2.17)可知，g19555g11540转g11709的g3698g2164，电枢电流g3698g2164。
g1306在g1030励电动机中，电枢电流g3698g2164的g2528时，转速急剧下g19489。
这可以g1186式(2.36)g11487出：由于第一项的原g3252，g19555g11540电枢电流的g3698g2164，g1039g11925g17902g3835g18339g3698g2164，分母g2476g3835，g3252而转速下g19489g727
由于第二项的原g3252，电枢电流g3698g2164时，电g19471压g19489g3698g2164，分子g2476g3835，g3252而使得转速更g2164g19489低。g3252此，g1030励电动机机械特性的特点是：g19555g11540转g11709的g3698g2164，电流g3698g2164，转速急剧下g19489(g32822.15)，特性g2476软。
g5415轻载时，直流g1030励电动机的转g11709g5468g4579，g3252此电枢电流及g1039g11925g17902g1075g5468g4579。此时g1030励电动机的转速会上升g2052危险的高g1552，电动机的机械强g5242往往不g14033承受这g7691g3835的离g5527力而受g6451
坏。所以g1030励电动机绝对不允许空载启动及空载运行。对一般g1030励电动机而言，工作的最低g17139载不g5224g4579于额定g1552的25%g79430%。
g1030励电动机的转g11709
2
Ta
TCKI=,而并励电动机的转g11709则为
Ta
T C IΦ= 。g3252此，如g7536不g13783
g15397g20293和g6940g5224，在g1030励电动机中，转g11709g8503g8616于电流的g5191方。而在并励电动机中，转g11709g8503g8616于电流的一次方。g2375g2528g7691g3835的启动电流，g1030励电动机g14033产生g17751g3835的启动转g11709，这是g1030励电动机性g14033上一g1022可贵的特点，g3252此启动g17751困难的地方g5132用g1030励电动机，例如启动闸门等处。
由于输出功率
222
ωTP =,并励电动机的转速g3534g7424不g2476，g3252此输出功率g4570g19555g11540转g11709g8503g8616例
g2476g2282。g1306在g1030励电动机中，由于转g11709g3698g2164的g2528时转速在g1955g4581，故功率g3698g2164g17751慢。g3252此g1030励电动机不至于g3252为g17139载转g11709g3698g3835而过载，g5132用在g17139载转g11709g13475g5132g3835幅g5242g2476g2282的场所，例如用于电车及吊车等设备中。
图2.15 串励电动机的机械特性
电机与拖动
·46·
·46·
2.6 直流发电机的特性
直流发电机由原动机拖动，转速是恒定的，所以，外部可测的g2476g18339只有3g1022：端电压U,
g17139载电流
L
I,励g11925电流
f
i 。直流发电机的特性就是在g8503g5132运行时，外部g2520g1022可测g10301理g18339g1055
间的g2476g2282关g13007。
发电机的特性g7366线g4570g19555g11540发电机的励g11925方式的不g2528而不g2528，由于直流他励发电机与并励发电机的励g11925方式的不g2528，g3252此在这里仅以直流他励发电机与并励发电机为例介绍g11468关特性。关于直流g1030励发电机的g11468关特性请读者参g13783g11468关书籍。
2.6.1 直流他励发电机的接线与特点
直流他励发电机的g6521线g3282在g5430式上与直流电动机的g6521线g11468g2528，可参g13783g32822.8。g1866励g11925回
g17347与电枢回g17347不g11468g17842g6521，分别由独立的电源供电。在电g11925转g11709与g2465电动g2195的g5430式上，直流他励发电机g1075与直流他励电动机g11468g2528。g1306在电枢回g17347的电压g5191g15925关g13007上，g4439与直流他励电动机g8503好g11468g2465。参g100432.2.1的内容，可得直流他励发电机的电压g5191g15925关g13007式为
aaa s
2UE IR u=Δ (2.40)
式中g3g3
a
I ——电枢电流g727g3
a
R ——电枢回g17347的g5647电g19471g727g3
s
2 uΔ ——g8503g17139电刷的g6521触电压g19489落。在额定g17139载时，一般情况下取
s
22VuΔ= 。g3
2.6.2 直流他励发电机的特性
1,空载特性
g5415转速n＝g5132数，g17139载电流I ＝0 时，端电压U g19555励g11925电流
f
I 而g2476g2282的关g13007称为空载特性，g2375
f
()U fI= g7366线。
在g17139载电流为零时，电枢回g17347的电g19471电压g19489落等于零。g3252此据式(2.40)可知，空载时发电动机端电压U 等于感g5224电g2195
a
E (忽g11065电刷g6521触电压g19489)，g2375
ae
U ECnΦ== g3
由于n等于g5132数，所以
0
U g8503g8616于Φ 。而g2528时励g11925电流
f
I 又g8503g8616于励g11925g11925动g2195
f
F 。所以空载特性g7366线
f
()U fI= 与电动机的g11925g2282g7366线
f
()fFΦ = 在g5430状上完全g11468g2528。
空载特性g7366线的g5430状如g32822.16所g12046。g5415励g11925电流g1186
f
I+ 向
f
I? g2476g2282时，端电压沿g11540g7366线
1g1186 U+ 向 U? g2476g2282。如g7536励g11925电流在g1186
f
I? 向
f
I+ g2476g2282，端电压便沿g11540g7366线2g1186 U? 向 U+
g2476g2282。g7366线1和g7366线2所组g6116的回g17347与g11925滞回线g11468对g5224，g4439由g11925g17347材料的性质所决定。g3252
此根据发电机的空载特性g7366线可以了解电动机g11925g17347的性质。g5415
f
0I = 时，端电压并不等于零，这是由发电机内部的剩g11925所感g5224的，称为剩g11925电压，g17902g5132g4439约为额定电压的 2%g7944%
左右。实g19481上，g5647是取g7366线1和g7366线2g1055间的g5191g3355g1552(g7366线3)来g1207g15932空载特性。
g1186空载特性可以判断出发电机在额定电压下g11925g17347的g20293和程g5242。一般情况下，额定电压位于空载特性开始弯g7366的部分(称为膝点)，如g3282 2.16中的A点。如g7536额定电压在A点以下，
说明g11925g17347未g20293和，g19093g5527g8821有充分利用，不g13475济g727g2528时，励g11925电流稍微g2476g2282。
第2章 直流电动机的电力拖动
·47·
·47·
图2.16 直流他励发电机空载特性
2,外特性
他励发电机的电枢电流
a
I 和供g13485g17139载的电流
L
I g11468等。由电压g5191g15925方程式可知，g5415有g17139
载电流流g17902时，g4570有两g12193g3252素影响g2052端电压：一是在电枢回g17347中引起的电压g19489，g4439包括电枢绕组g7424g17535的电g19471压g19489
aa
Ir及电刷g6521触电压g194892 UΔ g727二是电枢g2465g5224的去g11925作用，g4439g4570使g8611
g7509g11925g17902g11065微g1955g4581，g3252而使感g5224电动g2195g11065微g19489低。
他励发电机的外特性是下g19489的，g2375g5415g17139载电流g3698g2164时端电压g4570下g19489。这是g3252为：根据电枢回g17347的电动g2195g5191g15925方程式
a aa s
2UE IR u=Δ可知g19555g11540电流
a
I 的g3698g2164，电枢回g17347的电
g19471电压g19489上升，g3252而使端电压下g19489g727根据发电动机的g2465电动g2195g15932g17810式可知，g3252电g19471压g19489和电枢g2465g5224的影响不g3835，端电压的g2476g2282g1075不g3835，故他励发电机g3534g7424上是恒压的，如g3282 2.17
所g12046。
设
0
U g15932g12046空载时的端电压，
N
U g15932g12046满载时的端电压，依定义，电压g2476g2282率为g3
g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3
0N
N
100%
UU
U
×电压变化率＝
g3
电压g2476g2282率g2375为g5415发电机g14270额定满载状态卸去g17139载g2530电压上升的数g1552与额定电压的g8616
g1552。他励机g17902g5132约为0.05g7940.1。
3,调节特性
g2081以述及，g5415有g17139载电流流过时，有二g12193g3252素会引起端电压下g19489。为要g13512g6357端电压不
g2476，g19555g11540g17139载电流的g3698g3835，励g11925电流g1075g5224g11065微g3698g3835，g2465g5224此过程的特性g7366线g2375为他励机的
g16855g14422特性。特性g7366线如g32822.18所g12046。
图2.17 直流他励发电机外特性 图2.18 直流他励发电机调节特性
电机与拖动
·48·
·48·
他励发电机的电压g2476g2282率g5468g4579，g1000g1866励g11925电流g14033在g11468g5415g3835的g14551g3272内g16855g14422。g3252此，他励方式g17878用于需要g3835幅g5242g16855压的g3835g3423发电机。工g1006上g5224用的 6g79424V 的低压直流发电机和g17241
过600V的高压直流发电机g1075g18331用他励。
2.6.3 直流并励发电机
并励和g3809励直流发电机都是一g12193g14270励发电机，g4439g1216不需要外部直流电机供g13485励g11925电流。所以一般情况下，这g12193g14270励发电机的运行g20330g1820是在空载时g5326立电压g2375所g16871g14270励，g9994g2530
g6177g14033g2164以g17139载。下面以并励发电机为例来g16764论发电机的空载g14270励。
1,并励直流发电机自励的条件
并励发电机g6521线g3282如g32822.19(a)所g12046，g3282中g2004开关g6183开，电机处于空载状态。为使并励发电机g14033g5326立电压，电机内部g5529g20047有剩g11925。g5415电枢g7071转时，由剩g11925产生一g1022不g3835的剩g11925电动g2195
r
E
0
，如g7536励g11925绕组与电枢两端并g13864的g7509性g8503g11842，使得励g11925绕组中g17902过的电流所g5326立的g11925g17902g2195与剩g11925方向一g14280，则g8680g19565g11925场得g2052g2164强，电枢绕组中的电动g2195g3698g2164，励g11925电流g1075
g11468g5224g3698g19283，这g7691电压就g5326立起来了，g1306电压g5326立起来以g2530，最g2530g12295定g2052g1172g1052数g1552，还g20047作
g17839一g8505分g7524。
(a) (b)
图2.19 并励与复励发电机接线图
在g32822.20中，g11023出发电机的空载特性
0
0 f
()U fI= 。g3252为励g11925绕组中的电压下g19489
0
0 f f
U I r=
与励g11925电流
0
f
I g6116g8503g8616，可g11023出g1251g4445特性为一g7477直线，g1075称为励g11925绕组的电g19471线。如g7536不计电枢电g19471R
a
上的电压g19489以及电枢g2465g5224，则励g11925绕组的端电压U
f
与励g11925电流I
f
，g1186电机g11925g17347
关g13007上g13783g15397要满g17287空载特性，g2375
0
0 f
()U fI= (2.37)
而g1000g1186电g17347关g13007上g16278g4531，又g5529g20047g17993g5502g1251g4445特性，g2375
0
f f f
U I r=,在g12295态下，U
f
g5529g20047等于U
0
，则
0
0 f f
U I r= (2.38)
由此可知，U
0
、
0
f
I g5529g20047g2528时满g17287式(2.37)与式(2.38)。所以 U
0
与
0
f
I g1055g1552就是g15932g12046上述两g12193特性的g7366线g1144点A的g3364标。g1146g2375并励发电机g14270励g5326立电压以g2530，电压会g12295定在A点。
电压g5326立的过程是这g7691的：g5415并励发电机中由剩g11925电动g2195E
0r
g2164g2052励g11925绕组上，则产生一g1022
不g3835的励g11925电流
01
f
I,由于
01
f
I g3698g2164了g8680g19565g11925场，使电动g2195g3698g3835为E
01
，g1889E
01
由去g3698g3835励g11925
第2章 直流电动机的电力拖动
·49·
·49·
电流，使g4439由
01
f
I g2476为
02
f
I,g1889g3698强g8680g19565g11925场和电动g2195等。这g12193过程一直g13499g13505g17839行g2052A点为g8502。
图2.20 并励发电机的自励发电特性
1—空载特性 2—励磁电阻线 3—临界电阻线
g5647的来说，并励发电机g14270励发电的g7477g1226为,
(1) 电机g5529g20047由剩g11925，如g7536电机g5062g3845g11925，可用g1866他直流电源g9620励一次，以g14731得剩g11925。
(2) 励g11925绕组并g13864g2052电枢的g7509性g5529g20047g8503g11842，g2554则在励g11925绕组g6521g17902以g2530，电枢绕组中电动g2195不g1306不会g3698g3835，g2465而会下g19489，如有这g12193g10628g16949，可g4570励g11925绕组与电枢出线端的g17842g6521对g16855，
或者g4570电枢g2465转。这两g12193g6526g7057都可以g6925g2476励g11925绕组两端的g7509性，g2375g6925g2476励g11925电流的方向。
(3) 如g7536励g11925回g17347中电g19471g5468g3835，则g1251g4445特性
0
0 f f
U I r= g5468g19509，与空载特性g1144点g5468低或g7092
g1144点，g1075不g14033g5326立电压，如g32822.20中直线3与空载特性g11468g2011，g1146g7092g1144点，此时励g11925回g17347的电g19471g1552
LJf
r 称为g1032g11040g1552。所以要使电机g14033g20046利地g14270励g5326压，还g5529g20047使励g11925电g19471r
f
g728
LJf
r 。
2,负载运行
g7092论是并励还是g3809励发电机g5326立电压以g2530，在n=n
N
的g7477g1226下，g2164上g17139载，发电机的端电压会发生g2476g2282。一般情况下，端电压都是下g19489的。g17139载g17246g3835，端电压g17246低。这g12193发电机端电压g19555g17139载g2476g2282的特性可用如下方法测取。
g5415n=n
N
=g5132数时，g16855g14422励g11925回g17347中的电g19471使电机在额定电压U
N
下有额定电流I
N
，g9994g2530
g1457g6357 R
f
不g2476(
ff
R r r
Ω
=+，r
为外g2164电g19471)，g17892g8505g1955g4581g17139载g2052零，测取 U 及 I，g9994g2530g11023g7366线
U=f(I
f
)，这g12193特性称为发电机的外特性。在g3282 2.21 中，g15932g12046了他励、并励和g3809励(g12227g3809励)
发电机的外特性。
图2.21 直流发电机的外特性
1—积复励发电机的外特性 2—他发电机的外特性 3—并励发电机的外特性
电机与拖动
·50·
·50·
发电机端电压g19555g17139载电流g2476g2282的原g3252，可g1186电动g2195方程式 U=E
a
g16I
a
R
a
= C
e
Φng16I
a
R
f
中g11487
出。以g17139载g3698g2164为例，可见,
(1) g17139载g3698g2164。去g11925性质的电枢g2465g5224引起g8680g19565g2524g6116g11925g17902的g1955g4579，g1186而使g11468g5224的感g5224电动g2195下g19489。
(2) 此时电枢回g17347的电g19471压g19489和电刷g6521触压g19489g3355g3698g3835。以上两g1022g3252素都g1431使发电机端电压下g19489，与他励发电机中一g7691。g1306在并励发电机中，g19512上述两g1022g1039要g3252素外，还有一g1022
g3252素g4570g1431使端电压g17839一g8505g19489低，g2375g5415端电压下g19489时，励g11925电流 I
f
g4570g1955g4581(g3252为 I
f
=U/R
f
)，而
I
f
的g1955g4579，g4570引起g8680g19565g11925g17902以及感g5224电动g2195g17839一g8505g1955g4579，所以并励发电机的外特性g8616他励发电机要低。如g7536g3809励发电机的g1030励g11925g17902g2195与并励g11925g17902g2195方向一g14280，是g12227g3809励的g16817，g5415g17139
载电流g3698g2164，g1030励g11925g17902g2195g19555g1055g3698g3835，使电机g5647g11925g17902g2195g3698强，可以g3698g3835感g5224电动g2195以g15929g1619电枢g2465g5224的去g11925作用和电枢回g17347中的电压g19489，使发电机端电压在一定g14551g3272内g3534g7424上g1457g6357恒定。
g1030励发电机g3252g1866励g11925g11925g17902g2195直g6521g19555g17139载电流g2476g2282而g2476g2282，端电压g7509不g12295定，故g5468g4581g5224用。
g14521要g8726发电机具有g5468好的恒压性g14033，则励g11925电流 I
f
g5529g20047g19555g17139载电流 I
a
的g2476g2282而及时g2164以g16855
g14422，这g12193g16855g14422作用可由g14270动g16025g13634来完g6116。
本 章 小 结
(1) 直流电动机g6365励g11925方式不g2528可分为他励电动机、并励电动机、g1030励电动机和g3809励电动机。
(2) 直流电动机运行时，T与n方向g11468g2528，T起拖动作用，
a
E 与
a
I 方向g11468g2465，为g2465电动g2195，g1000有
a
U E> 。g1866工作过程中g4396在的g3534g7424g5191g15925关g13007有
g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3
aaa s
2U EIR u=+ +Δ，
12
P P p=+
∑
，
20
T TT=+
(3) 并励电动机的工作特性是g6363g5415
N
U U=,
f fN
I I=,
aa
Rr= 时，电动机的n、T和η分别g19555输出功率
2
P 而g2476g2282的关g13007，g2375
2
,,( )n TfPη = g7366线。
(4) 生产机械运行的g17139载g17902g5132g6365g1866性质分为恒转g17329g17139载和恒功率g17139载。g17139载转g11709特性是g6363n与
L
T g1055间的关g13007，g2375
L
()n fT= g7366线。
(5) 电动机的机械特性是g5415
a
,,URΦg3355为g5132数时，n与Tg1055间的关g13007，g2375 ()n fT= g7366线。
g1866速g5242特性与机械特性的方程式分别为
g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3
a
a
ee
RU
nI
CCΦΦ
=? g3g3g3
a
2
eeT
RU
nT
CCCΦΦ
=? g3
机械特性分为固有机械特性和人为机械特性两g12193。固有机械特性是g6363U ＝
N
U,Φ＝
N
Φ,
aa
Rr= 时的机械特性。人为机械特性可以g17902过g1457g6357g1866中两g1022参数不g2476，而人为g6925g2476g2490
一g1022参数而g14731得，对g5224有3g12193人为机械特性。
对于g1231g1321一g2500电动机而言，固有机械特性g7366线只有一g7477，而人为机械特性g7366线则可以有g7092g19492g3822g7477。固有机械特性g7366线与人为机械特性g7366线都可以根据g8726得g7366线上的两g1022特g8542点
g17839行绘制。
(6) 直流g1030励电动机的转g11709特性
a
()T fI= 和转速特性
a
()n fI= 分别g2465g7156了T与ng19555
a
I
而g2476g2282的规律。机械特性 ()n fT= g7366线则g2465g7156了ng19555T而g2476g2282的规律，g1866特性是软特性。
第2章 直流电动机的电力拖动
·51·
·51·
g1030励电动机有g5468g3835的启动转g11709和过载g14033力，具有g5203g8879的g5224用。g1306在g5224用中g5529g20047特别g8892
g5859：g1030励电动机不允许空载运行。
(7) 直流发电动机的特性就是在g8503g5132运行时，外部 3 g1022可测g10301理g18339：端电压U,g17139载电流
L
I,和励g11925电流
f
i g1055间的g2476g2282关g13007。直流他励发电动机的以上 3 g1022g2476g18339g1055间的g11468g1126关
g13007分别g2465g7156了发电动机的开g17347特性、外特性和g16855g14422特性。
思考题与习题
2-1 如g1321g6925g2476他励、并励、g1030励和g3809励电动机的转向g731
2-2 如g1321判断直流电动机运行于发电机状态还是电动机状态g731g4439g1216的U,T、n、
a
E,
a
I 的方向有g1321不g2528g731g14033g18339转g6454关g13007如g1321g731
2-3 直流并励电动机在g14033g18339转g6454过程中有g2750些g6451g13803g731电动机产生最高g6940率的g7477g1226是
g1172g1052g731
2-4 电动机的电g11925转g11709是g20549动转g11709，g5415电g11925转g11709g3698g2164时转速g1296g1058g5224g16825上升。g1306g1186直流电动机的转g11709及转速特性上g11487，电g11925转g11709g3698g2164时转速g2465而下g19489，这是g1172g1052原g3252g731
2-5 为g1172g1052在直流他励电动机电枢回g17347g1030g13864附g2164电g19471不影响
0
n g731为g1172g1052g1030g1849电g19471g17246
g3835，机械特性g17246软g731
2-6 为g1172g1052直流他励电机g19489低电源电压时g14731得人工机械特性的g7024率不g2476而
0
n g2376
g19489低g731
2-7 直流g1030励电机有g2750些特点g731为g1172g1052电动机的机械特性是软特性g731直流g1030励电动机在使用中g5224g8892g5859g2750些g19394g20076g731
2-8 一g2500直流他励发电机g1457g6357励g11925电流不g2476而g4570g1866转速g6564高 20%，g1866空载电压回升高
g3822g4581g731而并励发电机g1457g6357励g11925回g17347g5647电g19471不g2476，g4570g1866转速升高 20%时，g1866空载电压g8616他励时升高得g3822还是g4581g731
2-9 一g2500直流他励电动机，额定功率
N
5.5kWP =,额定电压
N
220VU =,额定电流
N
10AI =,额定转速
N
1500r / minn =,电枢回g17347g5647电g19471
a
0.5R =Ω。g16809g8726,
(1) 额定g17139载时的电g11925功率和电g11925转g11709g727
(2) 忽g11065电枢g2465g5224，g1000g1457g6357额定时励g11925电流及g5647g17139载转g11709不g2476，而端电压g19489为g20g28g19g57，
则g12295定g2530的电枢电流与转速为g3822g4581g731g3
2-10 一g2500并励电动机铭牌数据为：额定功率
N
5.5kWP =,额定电压
N
110VU =,额定电流
N
58AI =,额定转速
N
1470r / minn = g727g1000g5062知
a
0.15r =Ω，
f
138r =Ω。额定g17139载时g12373g9994
在电枢电g17347中g1030g1849 Ω5.0 的电g19471，g5415不计电枢电g17347中的电感并g11065去电枢g2465g5224的影响时，g16809
计算g11648间的,
(1) 电枢g2465电动g2195g727
(2) 电枢电流g727
(3) 电g11925转g11709g727
(4) g5415g5647制动转g11709不g2476时，g16809g8726g17810g2052g12295定状态的转速。
2-11 g5062知直流他励电动机铭牌数据为：额定功率
N
1.1kWP =,额定电压
N
160VU =,
电机与拖动
·52·
·52·
额定电流
N
8.6AI =,额定转速
N
1500r / minn = 。
(1) 绘制并计算固有机械特性g727
(2) 绘制并计算电枢电压
N
50%U U= 时的人为机械特性g727
(3) g5415
N
U U= 及电枢不g1030附g2164电g19471时，绘制
N
80%ΦΦ= 的人为机械特性。
2-12 直流他励电动机的铭牌数据为：额定功率
N
1.1kWP =,额定电压
N
160VU =,额定电流
N
8.46AI =,额定转速
N
1000r / minn =,g17139载转g11709为80%额定g17139载。g8726
(1) 在固有特性上的g12295定转速g727
(2) 在电枢回g17347中g1030g1849的电g19471为20Ω，g8726电动机的g12295定转速g727
(3) 电枢电压g19489g2052100V时，g8726g19489压g11648间电动机的电枢电流及g12295定转速g727
(4) g5415
N
80%ΦΦ= 时，g8726电动机的g12295定转速。
2-13 一g2500直流并励发电机，额定功率
N
82kWP =,额定电压
N
230VU =,额定转速
N
970r / minn =,g11925g7509数24p =,电枢回g17347g5647电g19471(包括电刷g6521触电g19471)
a
0.026R =Ω，励g11925回
g17347电g19471
f
26.3r =Ω。g16809g8726
(1) 在额定运行情况下的电g11925功率g727
(2) 在额定运行情况下的电g11925转g11709。
第3章 直流电动机的起动、调速和制动
直流电动机是电力拖动系统的主要拖动装置，它具有良好的起动和调速性能。本章主要研究直流他励电动机的运动问题，如电动机的起动、调速和制动，各种运转状态及计算，
调速特性及其计算等。
3.1 直流电动机的起动
3.1.1 对直流电动机起动性能的基本要求
把带有负载的电动机从静止起动到某一稳定速度的过程为起动过程。电动机起动时，
必须先保证有磁场(即先通励磁电流)，而后加电枢电压。
由于直流电动机带动生产机械起动，因此生产机械根据生产工艺的特点，对起动过程会有不同的要求。例如，对于无轨电车的直流电动机拖动系统，起动时要求平稳慢速起动，
因为起动过快会使乘客感到不舒适。而对于一般的生产机械则要求有足够的起动转矩，这样可以缩短起动时间，从而提g20652生产g6940g10587。
g7380g12628g2345的起动g7053g8873是g1852压起动。g1306必须g6363g1998，g19512g1114g4493g18339g5468g4579的电动机g3818，直流电动机是不g1813g16780g1852压起动的。因为g5415g5585g11065电枢电感时，电枢电流
a
I 为
a
a
a
U E
I
r
= (3.1)
电动机g3324g2030起动时，转速 0n =,g2465电动g2195
a
0E =,电动机的电枢g13481g13464电g19471
a
r g5468g4579，如直g6521加g20081定电压起动，电枢电流
a
I 会g5468g3835，可能g12373g3698到g20081定电流的4g7947g1505。这种g5785g1929g991电动机的g6454g2533g5785g1929g5706g2282，g3324g6454g2533g3132g15932g19766产生过g3835的g9791g14469，g1017g18337时g10990g14279产生g256g10627g9791g257。过g3835的电流g1926g1999和转矩g1926g1999，对电g13605及拖动系统是有g4487的。因此g3324起动时，必须g16786g8873g19492制电枢电流。
为g1114g19492制起动电流，一般g18331g2474g1016种g7053g8873g726
一种g7053g8873是g3324电枢电g17347g1881g1030g1849适g5415的g3818加电g19471，g7481g19492制起动g11648时的过g3835的起动电流，
g5465电动机转速g17892g9188g2331g20652，g2465电动g2195g3698g3835，电枢电流g11468对g1955g4579后g1889g17892g13435g2011g19512g3818加电g19471，直到电动机g17810到要求的转速。这种电g19471g999为g19492制起动电流g11004，g2460g12228为起动电g19471。对这种起动g7053
g8873的g3534本要求是g726从g6228g7427g990，起动电g19471的计算g5224g5415g9397足起动过程的要求，主要是要保证必
g19668的起动转矩。一般g5088g7407平g3355起动转矩g3835g1135，这样可以缩短起动时间。g1306起动转矩g1075不能过g3835，因为电动机g1813g16780的g7380g3835电流，通g5132g18129是由电动机的无g9791g14469g7477g1226和生产机械的g1813g16780g5390
度g6164g19492制，一般直流电动机的g7380g3835起动电流g6365g16280定不g5483g17241过g20081定电流的1.8~2.5g1505。从g13475g8994
g990要求起动g16786g3803g12628g2345、g13475g8994和可g19764。为g9397足这样的要求，g5088g7407起动电g19471的g13435g6980g17246g4581g17246好，
g1306起动电g19471过g4581会使起动过程的快速程度和平g9381性g2476g5058。因此为g1114保证g3324不g17241过g7380g3835g1813g16780
电流的g7477g1226g991g4625可能g9397足平g9381性和快速起动的要求，各g13435起动电g19471g18129要对g5224g11468同的g7380g3835电电机与拖动
·54·
·54·
流和g2011g6454电流，这g3324g991g19766的起动过程g1183g13473g1025会提到。
g2490一种g7053g8873是g19489g1314电枢电压的g19489压起动。这种起动g7053g8873的g3534本g5617想是g726g3324起动g11648间，
g2465电动g2195g5468g4579，使g3818加电源电压g5468g1314，这样可防止产生过g3835的起动电流。g5465电动机转速g2331
g20652后，g2465电动g2195g3698g3835，电流g19489g1314，这时g1889g17892g9188g3698加电枢g1016端的g3818加电压，直到电动机g17810到要求的转速。若g18331g11004手工调节电压U时，U不能g2331g5483太快，否则电流还会发生较g3835的g1926g1999。
为g1114保证g19492制电枢电流，手工调节必须g4579心地进行。g3324自动g2282的系统g1025，电压的调节及电流的g19492制g19764一g1135g10627节自动实现，较为g7053便。这种g7053g8873适g11004于电动机的直流电源是可调的。
g5415没有可调电源时，为g1114使起动过程平稳，则宜g18331g11004g990g19766g1183g13473的g1030电g19471起动g7053g8873。
g990述g1016种起动g7053g8873g18129g19668要一套起动g16786g3803，这主要是因为直流电动机起动时，必须合理地控制起动电流，使它g9397足不同的生产机械对起动过程的要求。
3.1.2 直流他励电动机的串电阻起动
g3324生产实际g1025，如果能够做到适g5415选g11004各g13435起动电g19471，那么g1030电g19471起动由于其起动g16786
g3803g12628g2345、g13475g8994和可g19764，同时可以做到平g9381快速起动，因而g5483到广泛g5224g11004。g1306对于不同类型和g16280格的直流电动机，对起动电g19471的g13435g6980要求g1075不g4625g11468同。
g991g19766以直流他励电动机电枢回g17347g1030联电g19471二g13435起动为例说明起动过程。
1,起动过程分析
如图3.1(a)g6164示，g5415电动机已有磁场时，给电枢电g17347加电源电压U 。触点KM1、KM2
g3355断开，电枢g1030g1849g1114g1852部附加电g19471
K1
R +
K2
R,电枢回g17347总电g19471为
a1a K1 K2
R rR R=+ + 。这时起动电流为
1
a1a K1 K2
UU
I
R rR R
==
++
(3.2)
与起动电流
1
I g6164对g5224的起动转矩为
1
T 。对g5224于由电g19471
a1
R g6164确定的人为机械特性如图3.1(b)g1025的曲线1g6164示。
(a) 电路图 (b) 特性图
图3.1 直流他励电动机分二级起动的电路和特性
根据电力拖动系统的g3534本运动g7053程式
L
d
d
TT J
t
ω
= (3.3)
第3章 直流电动机的起动、调速和制动
·55·
·55·
式g1025 T——电动机的电磁转矩；
L
T ——由负载作g11004g6164产生的g19471转矩；
d
d
J
t
Ω
——电动机转矩克服负载转矩后g6164产生的动态转矩。
由于起动转矩
1
T g3835于负载转矩
L
T,电动机受到加速转矩的作g11004，转速由零g17892g9188g990g2331，
电动机开始起动。g3324图 3.1(b)g990，由 a 点沿曲线 1 g990g2331，g2465电动g2195亦随之g990g2331，电枢电流
g991g19489，电动机的转矩亦随之g991g19489，加速转矩g1955g4579。g990g2331到b点时，为保证一定的加速转矩，
控制触点KM1闭合，g2011g19512一段起动电g19471
K1
R 。b点g6164对g5224的电枢电流
2
I g12228为g2011g6454电流，其对g5224的电动机的转矩
2
T g12228为g2011g6454转矩。g2011g19512
K1
R 后，电枢回g17347总电g19471为
a2 a K2
R rR=+ 。这时电动机对g5224于由电g19471
a2
R g6164确定的人为机械特性，见图3.1(b)g1025曲线2。g3324g2011g19512起动电g19471
K1
R
的g11648间，由于惯性电动机的转速不g2476，仍为
b
n,其g2465电动g2195亦不g2476。因此，电枢电流g12373g3698，
其g11468g5224的电动机转矩g1075g12373g3698。适g5415地选择g6164g2011g19512的电g19471值
K1
R,使g2011g19512
K1
R 后的电枢电流g2030
好等于
1
I,g6164对g5224的转矩为
1
T,即g3324曲线 2 g990的 c 点。g2460有
1
T >
2
T,电动机g3324加速转矩作
g11004g991，由c点沿曲线2g990g2331到d点。控制点KM2闭合，g2460g2011g19512一g2011起动电g19471
K2
R 。同理，
由d点过度到e点，而且e点正好g3324固有机械特性g990。电枢电流g2460由
2
I g12373g3698到
1
I,g11468g5224的电动机转矩由
2
T g12373g3698到
1
T 。
1L
T T>,沿固有特性加速到 g 点，
L
T T=,
g
nn=,电动机稳定运行，起动过程结束。
g3324分g13435起动过程g1025，各g13435的g7380g3835电流
1
I (或g11468g5224的g7380g3835转矩
1
T )及g2011g6454电流
2
I (或与之g11468
g5224的g2011g6454转矩
2
T )g18129是不g2476的，这样，使g5483起动过程有较g3355匀的加速。
要g9397足以g990电枢回g17347g1030g6521电g19471分g13435起动的要求，前提是选择合适的各g13435起动电g19471。g991
g19766讨论g5224该如何计算起动电g19471。
2,起动电阻的计算
g3324图3.1(b)g1025，对a点，有
1
a1
U
I
R
=
(3.4)
即
a1
1
U
R
I
=
(3.5)
g5415从曲线 1(对g5224于电枢电g17347总电g19471
a1 a K1 K2
R rR R=+ + )转g6454g5483到曲线 2(对g5224于总电g19471
a2 a K2
R rR=+ )时，亦即从b点转g6454到c点时，由于g2011g19512电g19471
K1
R 进行g5468快，如g5585g11065电感的影响，可假定
bc
nn=,即电动g2195
bc
E E=,这样g3324b点有
2
a1
b
U E
I
R
=
(3.6)
g3324c点
1
a2
c
U E
I
R
=
(3.7)
g1016式g11468g19512，考虑到
bc
E E=,g5483
a11
2a2
RI
I R
=
(3.8)
电机与拖动
·56·
·56·
同样，g5415从d点转g6454到e点时，g5483
a21
2a
RI
I r
=
(3.9)
这样，如图3.1g6164示的二g13435起动时，g5483
a1 a21
2a2a
R RI
I Rr
== (3.10)
推广到mg13435起动的一般g5785g1929，g5483
a( 1)
a1 a2 a1
2a2a3 a a
m
m
m
R
R RRI
I RR R r
λ
===== =midhorizellipsis (3.11)
式g1025λ为g7380g3835起动电流
1
I 与g2011g6454电流
2
I 之比，g12228为起动电流比(或起动转矩比)，它等于
g11468邻g1016g13435电枢回g17347总电g19471之比。
由式(3.11)可以推g1998
a1
a
m
R
r
λ= (3.12)
式g1025m为起动g13435g6980。由g990式g5483
a1
a
m
R
r
λ = (3.13)
如给定λ，求m，可将式(3.12)g2474对g6980g5483
a1
a
ln
ln
R
r
m
λ



= (3.14)
由式(3.11)可g5483每g13435电枢回g17347总电g19471
a1 a2
a2 a3
a( 1) a
aa
mm
m
RR
RR
RR
Rr
λ
λ
λ
λ
=
=
=
=
vertellipsis (3.15)
各g13435起动电g19471为
K1 a1 a2
K2 a2 a3
K3 a3 a4
K( 1) a( 1) a
Kaa
mmm
mm
RRR
RRR
RRR
RRR
RRr

=
=?
=?
=?
=?
vertellipsis
(3.16)
式(3.13)、式(3.15)、式(3.16)为计算起动电g19471的依据。
起动g7380g3835电流
1
I 及g2011g6454电流
2
I g6365生产机械的工艺要求确定，一般
1N
2N
(1.5 ~ 2)
(1.1 ~ 1.2)
II
I I
=?
=
(3.17)
第3章 直流电动机的起动、调速和制动
·57·
·57·
及电动机g11468g5224的转矩
1N
2N
(1.5 ~ 2)
(1.1 ~ 1.2)
TT
T T
=?
=
(3.18)
那么λ值可由
1
I,
2
I g6365式(3.11)求g1998，从而可g6365式(3.15)求g1998各g13435起动电枢回g17347总电g19471值。
综g990g6164述，g11004解析g8873计算分g13435起动电g19471，可能有g991列g1016种g5785g1929g726
(1) 起动g13435g6980m未定，此时可先g6365电动机的铭牌g6980据，求g1998电动机的电枢电g19471
a
r ；g1889
根据式(3.17)、(3.18)初步选定
1
I (或
1
I )及
2
I (或
2
T )，即初选g1114λ值。g11004式(3.14)求g1998起动g13435g6980
m，其g1025的
a1
R 可由式(3.5)求g5483。如求g5483的m为g4579g6980值，则将其加g3835到g11468近的整g6980值，然后将m的整g6980值代g1849式(3.13)，求g1998新的λ值。将新的λ值代g1849式(3.15)或式(3.16)，就可算
g1998起动各g13435电枢电g17347总电g19471或各g13435起动电g19471。
(2) 起动g13435g6980m已定，此时比较g12628g2345，g1306仍g19668先g6365电动机的铭牌g6980据，求g1998电动机的电枢电g19471
a
r 。根据式(3.17)初步选定
1
I (或
1
T )的g6980值，g1889代g1849到式(3.5)算g1998
a1
R 。将m及
a1
R 的
g6980值代g1849式(3.13)，算g1998λ值。同样，利g11004式(3.15)或式(3.16)，就可算g1998起动各g13435电枢电g17347
总电g19471或各g13435起动电g19471。
3.2 直流电动机的调速
为g1114使产生机械以g7380合理的g20652速进行工作，从而提g20652生产g10587和保证产品具有较g20652的质
g18339，g3835g18339的生产机械(如各种机床，轧钢机、造纸机、纺织机械等)要求g3324不同的g5785g1929g991以不同的速度工作。这就g19668求g18331g11004一定的g7053g8873g7481g6925g2476生产机械的工作速度，以g9397足生产的g19668
要，这种g7053g8873通g5132g12228为调速。
调速是速度调节的g12628g12228，是g6363g3324某一不g2476的负载g7477g1226g991，人为地g6925g2476电g17347的g2454g6980，而
g5483到不同的速度。调速与因负载g2476g2282而g5353起的转速g2476g2282是不同的。调速是主动的，它g19668要人为的g6925g2476电g8680g2454g6980，因而转g6454机械特性。负载g2476g2282时的转速g2476g2282则不是自动进行的，是
g15999动的，且这时电g8680g2454g6980未g2476。
调速可g11004机械g7053g8873、电g8680g7053g8873或机械电g8680g18209合的g7053g8873。g3324g11004机械g7053g8873调速的g16786g3803g990，
速度的调节是g11004g6925g2476g1268动机g7512的速度比g7481实现，g1306机械g2476速机g7512较g3809g7446。g11004电g8680g7053g8873调速，
电动机g3324一定负载g5785g1929g991可g14731g5483g3822种转速，电动机可与工作机g7512同g17736，或其间g2494g11004一套g2476
速机g7512，机械g990较g12628g2345，g1306电g8680g990可能较g3809g7446；g3324机械电g8680g18209合的调速g16786g3803g990，g11004电动机
g14731g5483g1972种转速，g18209合g11004g1972套(一般g11004 3 套g5050g2503)机械g2476速机g7512g7481调速。究g12467g11004何种g7053g7708，以及机械电g8680如何g18209合，要g1852g19766考虑，有时要进行各种g7053g7708的g6228g7427g13475g8994比较，g6177能g1927定。
本节g2494讨论直流他励电动机的调速g7053g8873及其g1260g13582点。
3.2.1 调速指标
g3324选择和g16792g1227某种调速系统时，g5224考虑g991列g6363g7643g726调速g14551g3272、调速的稳定性及静g5058度、
调速的平g9381性、调速的负载能力、g13475g8994性等。
电机与拖动
·58·
·58·
1,技术指标
1) 调速g14551g3272
调速g14551g3272是g6363g3324一定的负载转矩g991，电动机可能运行的g7380g3835转速
max
n 与g7380g4579转速
min
n
之比，即
min
max
n
n
D = (3.19)
近代机械g16786g3803制造的g17247g2195是力图g12628g2282机械结g7512，g1955g4581g21843g17730g2476速机g7512，从而要求拖动系统能具有较g3835的调速g14551g3272。不同生产机械要求的调速g14551g3272是不同的，例如车床 20D = g794120，
g21869g19388g2044床 10D = g79440，机床的进给机g7512 5D = g794200，轧钢机 3D = g794120，造纸机 3D = g794
20等。
电力拖动系统的调速g14551g3272，一般是机械调速和电g8680调速g18209合起g7481实现的。那么，系统的调速g14551g3272就g5224该是机械调速g14551g3272与电g8680调速g14551g3272的乘g12227。g3324这g18336，主要研究电g8680调速g14551
g3272。g3324g1927定调速g14551g3272时，g19668要使g11004计算负载转矩g991的g7380g20652和g7380g1314转速，g1306一般计算负载转矩g3835g14280等于g20081定转矩，g6164以可g2474g20081定转矩g991的g7380g20652和g7380g1314速度的比值作为调速g14551g3272。
由式(3.19)可见，要g6205g3835调速g14551g3272，必须g16786g8873g4625可能地提g20652
max
n 与g19489g1314
min
n 。g1306电动机的
max
n 受其机械g5390度、g6454g2533等g7053g19766的g19492制，一般g3324g20081定转速以g990，转速提g20652的g14551g3272是不g3835
的。而g19489g1314
min
n 受g1314速运行时的g11468对稳定性的g19492制。
2) 调速的g11468对稳定性和静g5058度
g6164g16871g11468对稳定性，是g6363负载转矩g3324给定的g14551g3272g1881g2476g2282时g6164g5353起的速度的g2476g2282，它g1927定于机械特性的g7024g10587。g7024g10587g3835的机械特性g3324发生负载g8886动时，转速g2476g2282较g3835，这要影响到加工质g18339及生产g10587。
生产机械对机械特性的g11468对稳定性的程度是有要求的。如果g1314速时机械特性较g17731，g11468
对稳定性较g5058，g1314速就不稳定，负载g2476g2282，电动机转速可能g2476g5483g6521近于零，g10990g14279可能使生产机械g1584g991g7481。因此，必须g16786g8873g5483到g1314速g11840特性，以g6205g3835调速g14551g3272。
静g5058度(g2460g12228静g5058g10587)是g6363g5415电动机g3324一g7477机械特性g990运行时，由理想g12366载到g9397载时的转速g19489g14865 nΔ 与理想g12366载转速
0
n 的比值，g11004g11346分g6980g15932示，即
0
00
100% 100%
nn n
δ
Δ
=×=× (3.20)
g3324一般g5785g1929g991，g2474g20081定转矩g991的速度g14865g5058
N
nΔ,有
0N N
00
100% 100%
nn n
δ
Δ
=×=× (3.21)
静g5058度的g8022g5577和机械特性的g11840度g5468g11468g1296，g1306g2460有不同之g3800。g1016g7477g1126g11468平行的机械特性，
g11840度g11468同，g1306静g5058g10587不同。例如g20652转速时机械特性的静g5058度与g1314转速时机械特性的静g5058度
g11468比较，g3324g11840度g11468等的g7477g1226g991，前g13785较g4579。同样g11840度的特性，转速g5852g1314，静g5058g10587g5852g3835，g5852
g19602g9397足生产机械对静g5058g10587的要求。
由式(3.21)可以g11487g1998，g3324
0
n g11468同时，g7024g10587g5852g3835，静g5058度g5852g3835，调速的g11468对稳定性g5852g5058；
g3324g7024g10587g11468同的g7477g1226g991，
0
n g5852g1314，静g5058度g5852g3835，调速的g11468对稳定性g5852g5058。g7186然，电动机的机械特性g5852g11840，则静g5058度g5852g4579，g11468对稳定性就g5852g20652。
生产机械调速时，为保g6357一定的稳定程度，要求静g5058度g4579于某一g1813g16780值。不同的生产第3章 直流电动机的起动、调速和制动
·59·
·59·
机械，其g1813g16780的静g5058度是不同的，例如g7234通车床可g1813g16780 30%δ ≤,有g1135g16786g3803g990g1813g16780 50%δ ≤,
而g12946度g20652的造纸机则要求 0.1%δ ≤ 。
3) 调速的平g9381性
调速的平g9381性是g6363g3324一定的调速g14551g3272g1881，g11468邻g1016g13435速度g2476g2282的程度，g11004平g9381系g6980Kg15932
示，即
1
i
i
n
K
n
= (3.22)
式g1025
i
n 和
1i
n
——g11468邻g1016g13435，即ig13435与 1i? g13435的速度。
这g1022比值g5852g6521近于 1，调速的平g9381性g5852好。g3324一定的调速g14551g3272g1881，可能g5483到的调节转速的g13435g6980g5852g3822，则调速的平g9381性g5852好，g7380理想的是g17842g13505平g9381调节的“无g13435”调速，其调速g13435
g6980g17247于无g12363g3835。
4) 调速时的g4493g16780g17767g1998
调速时的g4493g16780g17767g1998是g6363电动机g3324g5483到g1817分利g11004的g5785g1929g991，g3324调速过程g1025g17736能够g17767g1998的
g2163g10587和转矩。对于不同类型的电动机g18331g11004不同的调速g7053g8873时，g4493g16780g17767g1998的g2163g10587与转矩随转速g2476g2282的g16280g5471是不同的。
g2490g3818，电动机稳定运行时的实际g17767g1998的g2163g10587与转矩是由负载的g19668要g7481g1927定的。g3324不同转速g991，不同的负载g19668要的g2163g10587
2
P 与转矩
2
T g1075是不同的，g5224该使调速g7053g8873适g5224负载的要求。
还有一g1022调速的g6228g7427g6363g7643是，电动机调速时的负载能力及其与负载性质的g18209合。这g7053
g19766的问题将g3324后g19766的g4579节g1025g999g19388讨论。
2,经济指标
g3324g16786计选择调速系统时，不g1177要考虑g6228g7427g6363g7643，而且要考虑g13475g8994g6363g7643。调速的g13475g8994g6363
g7643g1927定于调速系统的g16786g3803g6249g17176及运行g17165g11004，而运行g17165g11004g2460g1927定于调速过程的g6451g13803，它可g11004
g16786g3803的g6940g10587ηg7481说明，即
2
2
P
Pp
η =
+Δ
(3.23)
式g1025
2
P ——电动机g17736g990的g17767g1998g2163g10587；
pΔ ——调速时的g6451g13803g2163g10587。
各种调速g7053g8873的g13475g8994g6363g7643g7509为不同，例如，直流他励电动机电枢g1030电g19471的调速g7053g8873g13475
g8994g6363g7643较g1314，因电枢电流较g3835，g1030g6521电g19471的g1319g12227g3835，g6164g19668g6249g17176g3822，运行时产生g3835g18339g6451g13803，
g6940g10587g1314。而g5381磁调速g7053g8873则g13475g8994g5483g3822，因励磁电流较g4579，励磁电g17347的g2163g10587g1177为电枢电g17347g2163
g10587的 1%g7945%。总之，g3324g9397足一定的g6228g7427g6363g7643g991，确定调速g7053g7708时，g5224力求g16786g3803g6249g17176g4581，
电能g6451g13803g4579，而且g13512g1474g7053便。
3.2.2 直流他励电动机的调速方法及其调速性能
由直流他励电动机的机械特性g7053程式
aK
2
eeT
rRU
nT
CCCΦΦ
+
=?
可以g11487g1998，g6925g2476g1030g1849电枢回g17347的电g19471
K
R,g3818加电枢g1016端的电压U 及主磁通Φ,g18129可以g5483到不同的人为机械特性，从而g3324负载不g2476时可以g6925g2476电动机的转速，以g17810到调速的g11458
电机与拖动
·60·
·60·
的。因此直流电动机有以g991g989种调速g7053g8873g726
1,电枢回路串接电阻调速
由2.43一节人为机械特性的讨论可g11705，电枢回g17347g1030g6521电g19471，不能g6925g2476理想g12366载转速
0
n,
g2494能g6925g2476机械特性的g11840度。g6164g1030的附加电g19471g5852g3835，特性g5852g17731，g3324一定负载转矩
L
T g991，转速
g1075就g5852g1314，如图2.10g6164示。
这种调速g7053g8873，其调节g2318间g2494能是电动机的g20081定转速g2533g991调节。其机械特性的g11840度随
g3818g1030电g19471的g3698加而g1955g4579；g5415负载较g4579时，g1314速时的机械特性g5468g17731，负载的g5506g4579g2476g2282将g5353起转速的较g3835g8886动。g3324g20081定负载时，其调速g14551g3272一般是2∶1g5050g2503。然而g5415为g17743负载时，调速
g14551g3272g5468g4579，g3324g7509端g5785g1929g991，即理想g12366载时，则g3845g2447调速性能。这种调速g7053g8873是g4658于g5670转矩调速性质，因为g3324调速g14551g3272g1881，其g19283时间g17767g1998g20081定转矩不g2476。
电枢回g17347g1030g6521电g19471调速的g1260点是g7053g8873较g12628g2345。g1306由于调速是有g13435的，调速的平g9381性g5468
g5058。g15441然理论g990可以g13466分g5468g3822为g13435g6980，g10990g14279做到g256无g13435g257，g1306由于电枢电g17347电流较g3835，实际g990能够g5353g1998的g6289g3848要受到g6521触g3132和g13499电g3132g6980g18339g19492制，不能过g3822。如果过g3822时，装置g3809g7446，
不g1177初g6249g17176过g3835，g13512g6264g1075不g7053便。一般g2494g11004g4581g6980的调速g13435g6980。g1889加g990电能g6451g13803较g3835，g6164以这种调速g7053g8873近g7481g3324较g3835g4493g18339的电动机g990g5468g4581使g18331g11004，g2494是g3324调速平g9381性要求不g20652，g1314速工作时间不g19283，电动机g4493g18339不g3835，g18331g11004其他调速g7053g8873g2460不值g5483的地g7053g18331g11004这种调速g7053g8873。
2,改变电源电压调速
由直流他励电动机的机械特性g7053程式可以g11487g1998，g2331g20652电源电压U可以提g20652电动机的转速，g19489g1314电源电压U便可以g1955g4581电动机的转速。由于电动机正g5132工作时已是工作g3324g20081定状态g991，g6164以g6925g2476电源电压通g5132g18129是g2533g991调，即g19489g1314加g3324电动机电枢g1016端的电源电压，进行
g19489压调速。由人为机械特性可g11705，g5415g19489g1314电枢电压时，理想g12366载转速g19489g1314，g1306其机械特性
g7024g10587不g2476，如图 2.11 g6164示。它的调速g7053g2533是从g3534速(g20081定转速)g2533g991调的。这种调速g7053g8873是
g4658于g5670转矩调速，适于g5670转矩负载的生产机械。
不过g1856g11004电源电压通g5132总是固定不g2476的，为g1114能g6925g2476电压g7481调速，必须使g11004g10432g12447可调的直流电源，g11458前g11004g5483g7380g3822的可调直流电源是g7242g19404g12661整流装置，如图 3.2 g6164示。图g1025，调节触发g3132的控制电压，以g6925g2476触发g3132g6164发g1998的触发g14045g1926的g11468g1313，即g6925g2476g1114整流g3132的整流电压，从而g6925g2476g1114电动机的电枢电压，进而g17810到调速的g11458的。
图3.2 晶闸管整流装置供电的直流调速系统
第3章 直流电动机的起动、调速和制动
·61·
·61·
g18331g11004g19489g1314电枢电压调速g7053g8873的特点是调节的平g9381性较g20652，因为g6925g2476整流g3132的整流电压是依g19764g6925g2476触发g3132g14045g1926的g11468g12239，g6937能g17842g13505g2476g2282，g1075就是端电压可以g17842g13505平g9381调节，因此可以g5483到g1231何g6164g19668要的转速。g2490一特点是它的理想g12366载转速随g3818加电压的平g9381调节而g6925g2476。
由于转速g19489g14865不随速度g2476g2282而g6925g2476，g6937特性的g11840度g3835，调速的g14551g3272g1075g11468对g3835g5483g3822。
这种调速g7053g8873还有一g1022特点，就是可以g19764调节电枢g1016端电压g7481起动电动机而不g11004g2490g3818
g9167加起动g16786g3803，这就是前节g6164说的g19764g6925g2476电枢电压的起动g7053g8873。例如电枢静止，g2465电动g2195
为零；g5415开始起动时，加给电动机的电压g5224以不产生g17241过电动机g7380g3835g1813g16780电流为g19492。g5465电动机转动以后，随g11540转速g2331g20652，其g2465电动g2195g1075g2331g20652，g1889g16765g3818加电压g1075随之g2331g20652。这样如果能够控制g5483好，可以保g6357起动过程电枢电流为g7380g3835g1813g16780值，g5194g1972g1058不g2476和g2476g2282g7509g4579，从而
g14731g5483g5670加速起动过程。
这种调速g7053g8873的主要g13582点是由于g19668要g10432g12447可调的直流电源，因而使g11004g16786g3803较g2494有直流电动机的调速g7053g8873g7481说要g3809g7446，初g6249g17176g1075g11468对g3835g1135。g1306由于这种调速g7053g8873的调速平g9381，特性g11840度g3835、调速g14551g3272g4497等特点，就使这种调速g7053g8873具g3803良好的g5224g11004g3534g11796，g3324g1930g18341、机床、
g11731g1129提g2331以及造纸机等g7053g19766g5483到广泛g5224g11004。
3,改变电动机主磁通的调速方法
g6925g2476主磁通Φ 的调速g7053g8873，一般是g6363g2533g20081定磁通以g991g6925g2476。因为电动机正g5132工作时，
磁g17347已g13475g6521近g20293和，即使励磁电流g3698加g5468g3835，g1306主磁通Φ g1075不能g7186g14891地g1889g3698加g5468g3822。g6164以一般g6164说的g6925g2476主磁通Φ 的调速g7053g8873，g18129是g6363g5460g20081定磁通以g991的g6925g2476。而通g5132g6925g2476磁通的
g7053g8873g18129是g3698加励磁电g17347电g17347，g1955g4579励磁电流，从而g1955g4579电动机的主磁通Φ 。
由2.4.3节g1025人为机械特性的讨论可g11705，g3324电枢电压为g20081定电压
N
U 及电枢回g17347不g1030g6521
附加电g19471(
aa
Rr= )的g7477g1226g991，g5415g1955g5381磁通时，其理想g12366载转速g2331g20652，而且g7024g10587加g3835，如图2.12g6164示。g3324一般的g5785g1929g991，即负载转矩不是过g3835的时g1517，g1955g5381磁通使转速g2331g20652。他的调速g7053g2533是由g3534速(g20081定转速)g2533g990调。
g7234通的g19762调磁直流他励电动机，g6164能g1813g16780的g1955g5381磁通提g20652转速的g14551g3272是有g19492的。g999g19388
作为调磁使g11004的电动机，调速g14551g3272可g178103g7944g1505。g19492制电动机g5381磁g2331速g14551g3272的g2419因有机械g7053
g19766的，g1075有点g7053g19766的。例如，机械g5390度的g19492制、整流g7477g1226的g5706g2282、电枢g2465g5224等。g7234通g19762调磁电动机g20081定转速较g20652(1500r/min g5050g2503)，g3324g5381磁g2331速就要受到机械g5390度的g19492制。同时g3324g1955
g5381磁通后，电枢g2465g5224g3698加，影响电动机的工作稳定性。
可调磁电动机的g16786计是g3324g1813g16780g7380g20652转速的g5785g1929g991，g19489g1314g20081定转速以g3698加调速g14551g3272。g6164
以g3324同一g2163g10587和g11468同g7380g20652转速的g7477g1226g991，调速g14551g3272g5852g3835，g20081定转速g5852g1314，因此g20081定转矩g1075
g3835，g11468g5224的电动机g4622g4556就g5852g3835，因此g1227格g1075就g5852g20652。
g18331g11004g5381磁调速g7053g8873，g5415g1955g5381励磁磁通Φ 时，g15441然电动机的理想g12366载转速g2331g20652、特性的
g11840度g11468对g5058g1135，g1306其调速的平g9381性好。因为励磁电g17347g2163g10587g4579，调节g7053便，g4493g7143实现g3822g13435平
g9381调节。其调速g14551g3272，g7234通直流电动机g3835约为 1∶1.5。如果要求调速g14551g3272g3698g3835时，则g5224g11004
特殊结g7512的调Φ 电动机，它的机械g5390度和g6454g2533g7477g1226g18129有g6925进，适于g20652转速工作，一般调速
g14551g3272可g178101∶2、1∶3或1∶4。
因为电动机发热g6164g1813g16780的电枢电流不g2476，g6164以电动机的转矩随磁通Φ 的g1955g4579而g1955g4579，
g6937这种调速g7053g8873是g5670g2163g10587调节，适于g5670g2163g10587性质的负载。这种调速g7053g8873是g6925g2476励磁电流，
电机与拖动
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·62·
g6164以g6451g13803g2163g10587g7509g4579，g13475g8994g6940果较g20652。g2460由于控制比较g4493g7143，可以平g9381调速，因而g3324生产g1025
可到广泛g5224g11004。
3.2.3 电动机调速时的负载能力及其与负载性质的配合
电动机调速时的负载能力是调速的g3534本g6363g7643之一，本节g999g19388对它进行讨论。
1,电动机调速时的负载能力
电动机的负载能力，g7186然是电动机带动负载能力的g20652g1314，具g1319而言，是g3324合理运g11004电动机的前提g7477g1226g991，电动机g6164能g17767g1998的转矩和g2163g10587的g3835g4579。
以直流他励电动机为例，g3324不同的调速g7053式g991，其g3324调速过程g1025电动机的负载能力的
g2476g2282g16280g5471是不同的。
1) 电枢回g17347g1030g6521电g19471调速时的负载能力
g18331g11004g6925g2476直流电动机电枢电g17347g3818g1030电g19471的调速g7053g8873时，因为励磁电流不g2476，g1813g16780的电动机g17842g13505g19283期工作电枢电流不g2476，g6164以g17767g1998转矩g1075不g2476，其g17842g13505g19283期g1813g16780的g7380g3835电磁转矩和转速的关系如图 3.3 g6164示。g3324图g1025，每g7477特性g990的 A、B、C、D 点的转矩，是g17842g13505g19283期工作时依发热g7477g1226g1813g16780的g7380g3835电磁转矩。这g1022转矩其实就是电动机铭牌g990的g20081定电磁转矩
N
T,g18331g11004这种调速g7053g8873，g3324调速时g20081定电磁转矩不g2476，是g5670定的，g6937g12228为g5670转矩调速。
g5224g5415注意，g3324图 3.3 g1025，如果电动机g17842g13505g19283期工作g3324g3835于
N
T 的转矩g991，依照发热g7477g1226
其温g2331将g17241过g1813g16780值，g6164以g3324g3835于
N
T 转矩g991g17842g13505g19283期工作是不g1813g16780的。
g2460如g18331g11004g6925g2476电动机电枢g1016端的电压调速g7053g8873时，其g1813g16780的电枢电流和磁通g1075g18129未g6925
g2476，因而g1813g16780的g17842g13505g19283期g17767g1998转矩g1075是不g2476的。g6164以这类调速g7053g8873g1075是g4658于g5670转矩调速，
如图3.4g6164示。
图3.3 电枢串电阻恒转矩调速 图3.4 改变电源电压恒转矩调速
g5670转矩调速g7053g8873适合于拖动g5670转矩负载，即g3324整g1022调速g14551g3272g1881，电动机的转矩g9397足生产机械的要求，而且g1075g18129g5483到g1817分利g11004，还不浪g17165。
2) g6925g2476磁通调速时的负载能力
g18331g11004g6925g2476直流电动机主磁通的调速g7053g8873时，通g5132g5785g1929g991，其转速随磁通g1955g4579而g3698g20652。
而由g17767g1998的电磁转矩g1856式
Ta
T C IΦ= 可见，因为Φ g1955g4579，g2195必
a
I g3698g3835。g1306g17842g13505g19283期工作的电动机的电枢电流根据发热g7477g1226是受g19492制的，g6164以电枢电流不能g17241过g20081定电流。g6937电动机
g17767g1998的转矩，随g11540磁通Φ g1955g4579而g1955g4579，即随g11540转速g2331g20652，g17767g1998的g17842g13505g19283期工作转矩要比g20081
定转矩g4579。图3.5g1025的曲线1、2、3，其g17767g1998的g17842g13505g19283期g1813g16780g7380g3835转矩为A、B、C点的转第3章 直流电动机的起动、调速和制动
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矩。可见，随g11540转速g2331g20652，其g1813g16780的g17767g1998转矩g1955g4579。因为
TnP =,g6164以g17767g1998g2163g10587不g2476，g6937g12228为g5670g2163g10587调速。
g5670g2163g10587调速g7053g8873适合于拖动g5670g2163g10587调速负载。因为g18331g11004
这种g7053g8873g3324整g1022调速g14551g3272g1881，不g1177电动机的转矩能g9397足生产机械转矩的要求，而且电动机的g4493g18339g1075会g5483到g1817分的利g11004。
综g990讨论可g11705，g5415为生产机械选择电力拖动g7053g7708时,
g7380好能使电动机g3324调速过程g1025和整g1022调速g14551g3272g1881，其g17842
g13505g19283期g1813g16780的电动机g17767g1998转矩与生产机械的负载转矩的调速性能g11468适g5224。
2,电动机调速的负载能力与负载性质的配合
电动机调速时g4493g16780g17767g1998的转矩及g2163g10587，g2494是g15932示电动机g6164具g3803的负载能力，g5194不是电动机的实际g17767g1998的转矩和g2163g10587。电动机的实际g17767g1998g2474g1927于负载性质。而调速g7053式不同，其负载能力亦不同。这样，g3324不同的调速g7053式g991，从合理运g11004电动机负载能力的角度g1998发，
存g3324g11540调速g7053式与负载性质g1126g11468g18209合的问题。即g3324某种调速g7053式g991，电动机g6164具g3803的负载能力，与由负载性质g1927定的电动机实际g17767g1998如果g11468等，无疑电动机g5483到g1114合理运g11004。
生产机械g3324调速过程g1025g1075有不同的性质。例如，起g18337机具有g5670转矩的调速性质；车床主g17736g3324调速过程g1025，g2011削速度和g2011削力的乘g12227给g1998不g2476的g2163g10587，即g5670g2163g10587的调速性质。此
g3818，还有其他类型的调速性质。
根据对电动机调速时的负载能力的分析可g11705，g5670转矩调速g7053g8873适合于拖动g5670转矩负载，
g5670g2163g10587调速g7053g8873适合于拖动g5670g2163g10587负载。g991g19766从正g2465g1016g7053g19766g7481说明这g1022道理。
先g11487一g1022选g18209不g5415的例子。如果选择g5670转矩调速的电动机拖动g2447g18209g5670g2163g10587负载，则如图3.6g6164示。
g3324转速
x
n 以g990，电动机的转矩没有g1817分利g11004，因为负载转矩g1955g4579g5468g3822，g1306电动机的转矩仍能保g6357g5670定不g2476，因此电动机的转矩没有g5483到g1817分发挥。如果g6365照g7380g20652转速时的负载转矩g7481选g18209电动机的转矩时，如图3.7g6164示。g7186而g7143见，电动机g2494g3324g7380g20652转速时可以工作，
g3324其他g1231何转速g991g18129拖不动负载，因为电动机g4493g18339远远不够，因此这样选择的电动机系统便不能工作。
图3.6 电动机恒转矩调速配恒功率负载 图3.7 电动机恒转矩调速配恒功率负载
图3.5 改变磁通恒功率调速
电机与拖动
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g2460若负载转矩为g5670转矩负载，而选g18209g1114g5670g2163g10587调速的电动机时，同样会因为类g1296的g2419因使系统不能工作。
g991g19766g1889g11487一g1022选g18209恰g5415的例子。如图 3.8 g6164示，即负载g3324
x
n 以g991为g5670转矩调速负载，而g3324
x
n 以g990为g5670g2163g10587
调速负载。如果选g18209电动机g1075是g3324
x
n 以g991g11004调节电动机电枢g1016端的电压g7053g8873调速，其g1813g16780的g17842g13505g19283期g17767g1998转矩
g5670定不g2476；而g5415g3324
x
n 以g990，调节电动机主磁通，其g1813g16780
的g17842g13505g19283期工作转矩为g5670g2163g10587性质。这样就选g18209g5483合适，既能g9397足生产要求，g2460能g1817分利g11004电动机g4493g18339。
g5415然，g5224g5415g6363g1998，具g1319从事工程g16786计时，g19512考虑特性的合理g18209合g3818，还g5224g5415从控制拖动系统的g16786g3803g6249g17176和电动机g1227格g7053g19766进行g6228g7427g13475g8994从综合分析。
3.3 直流他励电动机的各种工作状态分析
3.3.1 制动与电动的区别
电动机的工作状态g6365拖动性能可分为电动及制动g1016g3835类。
g5415电动机g3324g3818加电源的作g11004g991，产生与系统运动g7053g2533一g14280的转矩，g5194通过g1268动机g7512拖动生产机械工作时，即为电动工作状态。g3324电动工作状态g991，电动机的电磁转矩Tg7053g2533与转速n的g7053g2533g11468同，为拖动性质的转矩，电动机把由电g13605g2474g5483的电能g2476成机械能g17767g1998。通
g5132g5785g1929g991，电动机g18129是工作g3324电动状态g991。
g3324某g1135g5785g1929g991，g1075g19668要电动机工作g3324制动状态g991。制动是g6363电动机从某一稳定的转速开始g1955速到g1584止或g19492制g1313能负载的g991g19489速度时的一种运转过程。g3324制动工作状态g991，电动机的电磁转矩Tg7053g2533与转速n的g7053g2533g11468g2465，为制动性质的转矩，电动机把系统的机械能g2476
成为电能g17767g1998。由此可见，制动工作状态的实质是，电动机成为发电动机，消g13803机械能。
电力拖动系统之g6164以g19668要工作g3324制动状态，是生产机械提g1998的要求，主要有以g991 3 种
g5785g1929g726
(1) 生产机械为加快起动和制动过程，提g20652生产g6940g10587；
(2) g5415生产机械g3324g20652速工作过程g1025时，根据g19668要迅速g19489为g1314速或g13785迅速由正转g2476为
g2465转；
(3) 有g1135g1313能负载为g14731g5483稳定的g991放速度。
因此，制动工作状态g3324生产实际g1025有g11540g5468g18337要的意义。g991g19766我们将结合电力拖动系统拖动g1313能负载时的一g1135g3534本工作g5785g1929，g18337点g1183g13473电动机工作g3324制动状态g991的g11468关g5785g1929。
3.3.2 电动机的制动工作状态分析
g3324分析电动机的制动工作状态时，g5132g5132把电动机及拖动负载的转矩画g3324象g19492图g990进行研究。g3324这g18336以起g18337g16786g3803的g1313能负载为例，把工作过程要求和电力拖动系统的机械特性结合起g7481，通过直角坐g7643的 4 g1022象g19492特性分析，g7481具g1319阐述g5415电动机工作g3324制动状态时的g3534
本g5785g1929。
图3.8 电动机的调速转矩与负载一致
第3章 直流电动机的起动、调速和制动
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1,位能负载的性质以及相关符号的规定
典型g1313能负载生产机械是吊车的提g2331机g7512，如图3.9g6164示。图3.9(a)是提g2331机g7512g1268动系统，通g5132包括电动机、g1955速箱、g9381g17730以及卷筒等，其g1025m代g15932g18337物g17842同罐笼的总质g18339，
0
m
代g15932平衡锤的质g18339，且图g1025
0
m m> ；图 3.9(b)是把提g2331g18337物的g1313能负载g6289象g2282为理想的转矩作g11004的示意图；图3.9(c)是提g2331机g7512负载特性曲线。从图g1025可见，作g11004g3324卷筒g990的电动机电磁转矩Tg3835于负载转矩
L
T,g18337物沿g11540电动机转矩T的g7053g2533运动，提g2331g18337物。
(a) 系统结构图 (b) 等效电路图 (c) 机械特性图
图3.9 提升机构的系统图、等效电路图及机械特性图
为g1114结合象g19492图更好地分析电动机工作g3324制动状态g991的g11468关g5785g1929，g19668首先g16280定转速及转矩的符号。对于电动机的转速n，以g18337物提g2331(g2533g990)的运动g7053g2533为正，g18337物g991放(g2533g991)的运动g7053g2533为负。与正的运动(或转速)g7053g2533一g14280的电动机转矩T (即使系统可g3324正g7053g2533加速的电动机转矩)为正，g11468g2465为负。对于负载转矩
L
T 的符号，则g16280定为g5415负载转矩与正的运动(或转速)g7053g2533g11468g2465时为正，与正g7053g2533一g14280时为负。
2,电动工作状态分析
为g1114与制动工作状态g11468对比，从而更好地分析和理解制动工作状态，g3324进行制动工作状态分析之前先对电力拖动系统带动g1313能负载工作于电动工作状态g991的g5785g1929进行g12628g2345g1183g13473。
g1313能负载提g2331g18337物的工作g5785g1929如图3.10(a)g6164示。平衡锤质g18339为
0
m,货笼g1025有g18337物，g18337
物g17842同货笼质g18339为m，
0
m m> 。因为要提g2331g18337物，转速n的g7053g2533如图g6164示，其g7053g2533使g18337物
g2533g990运动。g6365g16280定，该转速n (运动g7053g2533)为正。为g17810到提g2331g18337物的g11458的，电动机必须给g1998如图g6164示与转速g7053g2533g11468同的拖动转矩T，该电动机转矩T为正。因为
0
m m>,g6164以负载转矩
L
T
的g7053g2533为如图g6164示的正g7053g2533。电动机g3324这种g5785g1929g991，g12228电枢g6365正g7053g2533g6521到电g13605，即g6164g16871正
g2533g6521线(认为励磁g13481g13464g6521线固定不g2476)。电动机产生正g2533转矩T，g7481克服负载转矩使g18337物提g2331。
电动机的转矩T为正，转速n为正，其机械特性g1313于第一象g19492。其机械特性g7053程式为
0
n n Tβ=? (3.24)
负载转矩为正，且为g5670转矩负载。其负载特性亦g1313于第一象g19492，如图3.10(b)g6164示。电动机机械特性及负载特性交于A点。电动机转矩与负载转矩平衡，系统以稳定的速度
A
n 提
g2331g18337物。且
0A
nn<,即
a
E U< 。电动机由电g13605供给的电能，转g6454成机械能，以提g2331g18337物。
电动机的转矩T与运动g7053g2533(转速n的g7053g2533)一g14280，而且转速为正，这时电动机工作g3324正g2533电动状态。
电机与拖动
·66·
·66·
(a) 线路图 (b) 机械特性
图3.10 直流他励电动机工作于电动状态时的示意图
3,制动工作状态分析
g991g19766主要以g1313能负载为例分析直流他励电动机的各种制动工作状态。
1) 能g13803制动
直流他励电动机g2419g7481g3800于正g2533电动状态g991运行，工作g5785g1929示于图3.11(a)。若g12373然将电枢电源断掉，转而加到制动电g19471
K
R g990，见图3.11(b)，由于机械惯性而转速n不g2476，从而电动g2195
a
E 亦不g2476。g3324电枢回g17347g1025g19764
a
E 产生电枢电流I,其g7053g2533与电动状态时g11468g2465，那么电动机转矩T 亦与电动时的转矩g7053g2533g11468g2465，g1075与转速ng7053g2533g11468g2465，即T 起制动作g11004，使系统g1955
速，系统的动能转g2476为电能消g13803与电枢回g17347的电g19471g990，即g3800于能g13803制动状态。
系统g3800于能g13803制动状态时，电g17347的电压平衡g7053程式为
aaa K
()0EIrR++= (3.25)
式g1025
a
r ——电枢回g17347总电g19471；
K
R ——制动电g19471。
g6164以电枢电流
a
a
a K
E
I
rR
=?
+
(3.26)
(a) 正向电动状态 (b) 能耗制动状态 (c) 机械特性
图3.11 直流他励电动机能耗制动示意图
从式(3.26)和图 3.11(b)g3355可g11487g1998，电枢电流
a
I g7053g2533与g2419g7481g7053g2533g11468g2465，g3835g4579g5224g9397足(3.26)
式。它g1927定于制动电g19471
K
R 的g3835g4579，
K
R 由工艺要求而定。由此电枢电流g6164产生的电动机电磁转矩T，其g7053g2533g1075与g2419g7481的电动状态g11468g2465，即
第3章 直流电动机的起动、调速和制动
·67·
·67·
Ta
T C IΦ?= (3.27)
电动状态g991，电动机的电磁转矩T为如图g6164示g2533g990的g7053g2533，与转速n的g7053g2533g11468同，是拖动性质的转矩；而g3324能g13803制动状态g991，转矩的作g11004g7053g2533是g2533g991的，与转速n的g7053g2533g11468g2465，
是制动性质的转矩。此制动转矩同时与转速g7053g2533g11468g2465的负载转矩共同作g11004，而使系统g3800于
g1955速状态。
系统工作于制动状态时，其机械特性g7053程式可由式(3.26)和(3.27)g5483到，即
aK
2
eT
rR
n T T
CC
β
Φ
+
=? =? (3.28)
式g1025T为负值。因为电动机从电源g990拉g991，U =0，g6164以
0
0n = 。因此，能g13803制动的机械特性为通过坐g7643g2419点的直线，其g7024g10587β g1927定于电g19471
a
R,
aa K
R rR=+,g6925g2476
K
R 就可以g6925
g2476制动g5390度，如图3.11(c)g6164示。
电动机g2419g7481为正g2533电动，工作g3324第一象g19492的A点。若g12373然将电枢电源断掉，转而g6249到制动电g19471
K
R g990，进行能g13803制动时，转速ng7481不及g2476g2282，其工作点水平g12239到能g13803制动时的机械特性g990的B点。g3324制动状态的作g11004g991，沿其特性g1955速到零为止，这是g3324g19471力负载的g5785g1929
g991。如果是g1313能负载，到n =0、T =0时，g5194不能g1584车，而是有g18337物拖g11540电动机g2465g7053g2533加速，
转速为负，转矩为正，沿BO的延g19283线g2476g2282，而进g1849第四象g19492，直到负载特性与电动机机械特性交于C点时，
L
T T= 为止。这时系统以
c
n 稳速g991放。
能g13803制动过程g1025电动机与电g13605隔开，g6164以不g19668要从电g13605g17767g1849电g2163g10587，而拖动系统产生制动转矩的电g2163g10587完g1852由拖动系统动能转g6454而g7481，即完g1852消g13803系统本身的动能，能g13803制动的名g12228就是由此而g7481。
这种制动g7053g8873的特点是比较g13475g8994，g12628g2345；g3324零速时没有转矩，可以准确g1584车。制动过程g1025与电源隔离，g5415电源断电时g1075可以通过保g6264线g17347g6454g6521到制动状态进行安g1852g1584车，g6164以
g3324不g2465转以及要求准确g1584车的拖动系统g1025g3822g18331g11004能g13803制动。
能g13803制动g7053g8873的g13582点是其制动转矩随转速g19489g1314而g1955g4579，因而拖g19283g1114制动时间。为g1114克服这g1022g13582点，g3324有g1135生产机械g1025g18331g11004二g13435能g13803制动的线g17347，如图3.12g6164示。开始制动时，
将
K1
R 和
K2
R g1852部g1030g1849电g17347g1025，系统由B点进行制动g19489速，随之制动转矩g1955g4579，一直到C点时，制动转矩为
C
T 。这时制动g6940果已g13475g5468g4579，为此令g6521触g3132触点KM1闭合，把
K1
R 制动电
g19471g2011g19512掉，这时制动电流加g3835，其对g5224制动转矩加g3835到D点，系统g1889以较g3835的制动转矩进行制动，直到g1584车。
(a) 线路图 (b) 机械特性图
图3.12 二级能耗制动线路图及机械特性图
电机与拖动
·68·
·68·
2) g2465g6521制动
对g1313能负载而言，g2465g6521制动有g1016种g5785g1929g726一是转速g2465g11468的g2465g6521制动，一是电压g2465g6521的
g2465g6521制动。
(1) 转速g2465g2533的g2465g6521制动。g5415电动机g6365某一g7053g2533g6521线(如正g2533)工作时，负载转矩
L
T,电动机转矩T 及转速n的g7053g2533为正g2533电动状态，如图3.13(a)g6164示，这时的机械特性如图3.13(c)
g6164示。g17892g9188g3698加制动电g19471
K
R,电动机转速不断g991g19489。由特性1g990的
C
n g19489到特性2g990的
D
n,
以g14280g19489到特性 3 g990的
E
n,电动机g1584转。如g1889g3698g3835
K
R 使电动机的起动转矩
st L
T T<,这时电动机的转矩不足以带动负载，以g14280电动机g15999负载(g18337物)带动g2465转，产生g1114g6164g16871的g256倒拉g257
现象，使转速ng2465g2533，与转矩T g7053g2533g11468g2465，如图3.13 (b)示，此时电动机g3800于制动状态。
(a) 正向电动状态 (b) 转速反向的反接制动状态 (c) 机械特性
图3.13 直流他励电动机转速反向的反接制动示意图
此时机械特性g7053程式为
0
n n Tβ=?
由于
K
R g5468g3835，g7024g10587β g5468g3835，见图 3.13(c)，电动机的机械特性g3324第四象g19492(由正g2533电动到转速g2465g2533的g2465g6521制动)。g7380后，电动机机械特性与负载特性交于F 点，系统已稳定的速度
F
n g991放。
由图3.13(b)，可以写g1998电枢回g17347的电压平衡g7053程式，即
aaaK
()E UIrR+= + (3.29)
g1016端同乘以电流
a
I 可g5483其g2163g10587平衡g7053程式
2
aa a a a K
()E IUI IrR+= + (3.30)
式g1025
aa
EI——机械g2163g10587转g6454成的电磁g2163g10587(W)；
a
UI ——电g13605g2533电枢g17767g1849的电g2163g10587(W)；
2
aa K
()I rR+ ——电枢回g17347消g13803的电g2163g10587(W)。
由式(3.30)可以g11487g1998转速g2465g2533的g2465g6521制动的能g18339关系g726从电g13605g17767g1849的电g2163g10587以及由机械
g2163g10587转g6454成的电磁g2163g10587，g1016g13785g18129消g13803g3324电枢回g17347的电g19471g990。由此可见，g2465g6521制动的能g13803
g5468g3835。
(2) 电枢电压g2465g6521的g2465g6521制动。系统g2419g7481g3800于正g2533电动状态，T、n、
L
T 各物理g18339的g7053
g2533如图3.14(a)g6164示。电动机工作g3324图3.14(c)g990的机械特性的A点。若g12373然把电枢电压g2465g6521，
同时g3324电枢回g17347g1025g1030g1849一g1022较g3835的制动电g19471
K
R,如图3.14(b)g6164示，因而电枢电流马g990g2465g2533，
电动机的转矩亦g2465g2533，g2476为与ng7053g2533g11468g2465，为制动转矩。这时作g11004g3324g9381g17730g990的转矩为
L
T T+ 。
第3章 直流电动机的起动、调速和制动
·69·
·69·
g3324此合力转矩的作g11004g991，此时系统即g1955速。由于速度的g991g19489，g2465电动g2195
a
E g1075即g1955g4579，因而电g17347的电流g1075g1955g4579，电动机的制动转矩g1075g1955g4579。如此g13499g13505直到系统的转速为零，这时电动机g2465电动g2195g1075为零，g1306电g17347的电流不为零。因为这时还有电源电压U 作g11004g3324电g17347g990，系统会自行g2465转而进g1849g2465g2533电动状态。这时如欲g1584车，g2011断电源加g990抱g19404，负载g1584止运动，电压g2465g6521制动状态到转速为零时就算结束。
从机械特性g990g7481g11487，进g1849电压g2465g6521之前，系统稳定运行g3324正g2533电动状态，如图3.14 (c)
g990的A点，此时
LA
,T Tn n==。g3324电枢g2465g6521g11648间，由于系统的机械惯性，转速n的g3835g4579及g7053
g2533g18129不能g12447刻g6925g2476，电枢电g2195
a
E 亦不能g6925g2476，电动机由A点水平过渡到g2465g6521后的机械特性
g990的B点。由于这时电枢g2465g6521，g6164以U 为负，电枢电流为
aa
a
aad aad
U EUE
I
r RrR
+
==
++
(3.31)
g3324此g2465g2533电流的作g11004g991，系统g1955速，由图3.14(c)g1025g2465g6521制动特性g990的B点g2533C点g2476g2282。
到C点如不g2011g19512电枢电源，系统会自行g2465转而进g1849g2465g2533电动状态，直到g7380终稳定g3324第四象
g19492的E点。
(a) 正向电动状态 (b) 电压反接的反接制动状态 (c) 机械特性
图3.14 直流他励电动机电压反接的反接制动示意图
电枢g2465g6521后的机械特性g7053程式为
0
n n Tβ=? (3.32)
式g1025由于U 为负，g6164以
0
n 为负，T亦为负。由于电枢g1030g1849电g19471
K
R,g6164以特性g7024g10587β g5468g3835，
如图3.14 (c)g6164示，图g1025BC即为电枢g2465g6521的g2465g6521制动机械特性。
电枢g2465g6521的g2465g6521制动的能g18339关系，仍从电枢电g17347的电压平衡g7053程式g1998发，由图3.14(b)
可写g1998
aaa ad
()U EIrR+= + (3.33)
g2163g10587平衡g7053程式为
2
aaaaad
()UIEIIrR+= + (3.34)
这与转速g2465g2533的g2465g6521制动的结论一g14280，即从电g13605g17767g1849的电g2163g10587以及由机械g2163g10587转g6454成的电磁g2163g10587，g1016g13785g18129消g13803g3324电枢回g17347的电g19471g990。
g2465g6521制动g7053g8873g3324制动过程g1025要消g13803较g3835的能g18339，因而从g13475g8994的观点g7481g11487不够g13475g8994。g1306
从g6228g7427的观点g7481g11487，制动g6940果较好，g3324整g1022制动过程g1025制动转矩g18129g5468g3835，制动时间安较短，
g5194且g3324转速为零时仍有g5468g3835的制动转矩，g5415不g19668要g1584车时，还可以自动g2465转，g1889g2465g2533起动。
因而这种制动g7053g8873g13475g5132g11004于g2465转拖动系统，以及作为g1313能负载g991放g18337物，以g14731g5483稳定的g991
电机与拖动
·70·
·70·
放速度。
3) 回馈(g1889生发电)制动
对g1313能负载而言，回馈制动状态发生g3324提g2331g12366笼和g991放g18337物g1016种g5785g1929，g991g19766分别加以
g1183g13473。
(1) 提g2331g12366笼。如图3.15(a)g6164示，g12366笼质g18339 'm,
0
'm m>,系统g2419g7481g3800于正g2533电动状态，
T、n、
L
T 各物理g18339的g7053g2533如图g6164示。
(a) 正向电动状态 (b) 回馈制动状态 (c) 机械特性
图3.15 直流他励电动机回馈制动示意图
为g17810到提g2331g12366笼的g11458的，电动机转矩Tg5224与提g2331g7053g2533(转速ng7053g2533)g11468同，如图 3.15(a)
电动机为正g2533g6521线，产生正g2533转矩。正g2533转矩与负载转矩
L
T 共同作g11004使系统正g2533加速。随
g11540转速n的g3698g20652，g2465电动g2195
a
E 加g3835，电枢电流
a
I g19489g1314，电动机的转矩T亦g19489g1314。g3324图3.15(c)
g990沿g11540第一象g19492g6164示的正g2533电动机械特性g2533g990g2476g2282，到转速
0
nn= 时，电g2195
a
E 与g3818加电源电压U g11468平衡，电枢电流
a
0I =,转矩T =0，即图g990g6164示的B点()
0
0,n,到B点时g15441然电动机转矩T为零，g1306还有负载转矩
L
T 的作g11004，仍使系统g13499g13505加速。g5415转速ng17241过
0
n 时，电动g2195
a
E g3835于电g13605电压U,电流g2465g2533，从而转矩T亦g2465g2533，如图3.15(b)g6164示，这时转矩T与转速ng7053g2533g11468g2465，n为正，T为负，起制动作g11004。
从机械特性g990g7481g11487，g2419g7481系统工作于电动状态时，机械特性g1313于第一象g19492。进g1849回馈制动后，机械特性g1313于第二象g19492，因为由电动到回馈制动的过程g1025，电动机g6521线未g2476，g2454
g6980g1075没g6925g2476，g6164以机械特性为
0
n n Tβ=? (3.35)
不过g5415进g1849回馈制动以后，T本身g2476为负值。g6164以
0
nn>,如图3.15(c)g6164示，BC即为提g2331
g12366笼时的回馈制动机械特性。机械特性g7024g10587仍g1927定于b值。
负载转矩
L
T 为负，仍为g5670转矩负载，其负载特性g1313于第二象g19492，如图3.15(c)g6164示。g5415
电动机进g1849回馈制动状态后，随g11540转速的g2331g20652，电动g2195
a
E g3698g20652，g2465g2533电流g3698加，与之对g5224
的g2465g2533转矩(制动转矩)亦g3698加。直到负载特性与电动机机械特性交于一点C，电动机转矩与负载转矩平衡，系统以稳定转速
c
n 提g2331g12366笼。
由图3.15(b)，可以写g1998电枢回g17347的电压平衡g7053程式
aa a
U Ir E+= (3.36)
g990式g1016端同乘以电流
a
I,可g5483其g2163g10587平衡g7053程式
第3章 直流电动机的起动、调速和制动
·71·
·71·
2
aaa aa
UIIrEI+= (3.37)
式g1025
a
UI ——电动机g2533电g13605回馈的电g2163g10587(W)；
2
aa
Ir——电枢回g17347电g19471g990消g13803的电g2163g10587(W)；
aa
EI——由机械g2163g10587转g6454成的电磁g2163g10587(W)。
从以g990可以g11487g1998，回馈制动时，由于g1313能负载的作g11004，使电动机的转速g17241过理想g12366载转速，从而使系统把机械能g2476为电能，其g1025一部分消g13803g3324电枢回g17347的电g19471g990，g2490一部分电能回馈到电g13605g2447。同时，g1889生发电制动的名g12228g1075是由此而g7481。
(2) g991放g18337物。如图3.16(a)g6164示，货笼g1025有g18337物，g18337物g17842同货笼总质g18339仍为m，
0
m m> 。
(a) 反向电动状态 (b) 回馈制动状态 (c) 机械特性
图3.16 直流他励电动机回馈制动示意图
因为要g991放g18337物，转速n为负；电动机转矩g5224与g991放g7053g2533(转速ng7053g2533)g11468同，该转矩T
为负，g6164以电动机要g2465g2533g6521线；负载转矩
L
T 为正。各物理g18339的g7053g2533如图3.16(a) g6164示。
g5415g991放g18337物时，由于电动机转矩T与负载转矩
L
T g7053g2533g11468同，二g13785的共同作g11004使系统g2465
g2533加速，使电动机工作g3324g2465g2533电动状态。同理，随g11540转速n的g3698g20652，g2465电动g2195
a
E 加g3835。电枢电流
a
I g19489g1314，电动机的转矩亦g19489g1314。g3324图3.16(c)g990，机械特性沿g11540第g989象g19492g6164示的g2465g2533
g2476g2282。到
0
nn?= 时，电动g2195E与g3818加电源电压U g11468平衡，电枢电流 0I =,转矩 0T =,
即图3.16(b)g990g6164示的F 点(0，
0
n? )。到F 点时，g15441然电动机转矩T为零，g1306还有负载转矩
L
T 的作g11004，仍使系统g13499g13505g2465g2533加速。g1306转矩T亦g6925g2476g7053g2533，如图3.16(b)g6164示。这时转矩T
与转速ng7053g2533g11468g2465，电动机转矩起制动作g11004，机械特性g1313于第四象g19492。因为由g2465g2533电动到回馈制动的过程g1025，电动机g6521线未g2476，g2454g6980g1075没g2476，g6164以机械特性g7053程式为
0
n n Tβ=?
式g1025
0
n 为负，T为正，由g990式可见，这时
0
n n>,如图3.16(c)g6164示的FG段。电动机进g1849
回馈制动状态后，随g11540转速的g2331g20652，电g2195
a
E g3698加。电枢电流g3698加，与之对g5224的电动机转矩
(制动转矩)g3698加，负载特性与机械特性交于一点G，电动机转矩与负载转矩g11468平衡，系统以稳定速度
G
n g991放g18337物。
同理，可以写g1998这时电枢回g17347的电压平衡g7053程式同式(3.36)，可g5483g2163g10587平衡g7053程式同式
(3.37)。因此，g991放g18337物和提g2331g12366笼这g1016种回馈制动时的能g18339关系g11468同，它们g18129是系统把机械能转g6454为电能，其g1025一部分消g13803g3324电枢回g17347电g19471g990，其余部分电能回馈到电g13605g1025，而且转速ng20652于理想g12366载转速
0
n 。
(3) 电动机由g20652速g2533g1314速g2476速。g990g19766的g5785g1929g18129是由于g1313能负载的作g11004，使电动机的转电机与拖动
·72·
·72·
速g17241过理想g12366载转速，从而使电动机进g1849回馈(g1889生发电)制动状态。g1306是g3324生产实际g1025，
g5415电动机由g20652速g2533g1314速g2476速的过程g1025，g3324新的理想g12366载转速g1314于运转g11540的转速时g1075要产生回馈(g1889生发电)制动过程。g991g19766g1183g13473这种g5785g1929。
图3.17画g1998g1114直流他励电动机g19489压时的机械特性。
g3324电枢电压为
1
U 时，对g5224于机械特性1，g3324电枢电压为
2
U 时，对g5224于机械特性2。开始时，系统稳定的工作g3324
A点。g12373然将电枢电压
1
U g19489到
2
U,由于机械惯性，转速g7481不及g2476g2282，电动g2195
a
E 亦g7481不及g2476g2282，从特性 1 g990
的A点水平g12239到特性 2 g990的B点。这时，
02B
n n>,
2BeB
E Cn UΦ=>。那么，电枢电流g2465g2533，电动机转矩T
亦g2465g2533，由正g2476为负，而转速仍为正。转矩T与转速n
g7053g2533g11468g2465，起制动作g11004，因而g1998现g1114回馈制动状态，该状态的机械特性的第二象g19492，如图3.17g1025的BC段。g3324
T与
L
T 的共同作g11004g991，系统g1955速，电动机从B点过渡到D点，稳定工作g3324D点，电动机速度由
A
n g19489到
D
n 。根据同样的g2419理，g5415g12373然将电枢电压
2
U g19489到
3
U 时，电动机速度由
D
n g19489
到
G
n 。
回馈制动把能g18339送回电g13605，是g13475g8994的制动手段，g1306是由于g2494能g3324
0
nn> 时g6177有制动作
g11004，g6164以g5224g11004g14551g3272受到g19492制。
本 章 小 结
(1) 直流电动机是电力拖动系统的主要拖动装置，它具有良好的起动和调速性能。它
g3324起动、调速和制动过程g1025的各种状态的g2419理及实现g7053g8873是直流电动机拖动的g18337要g1881g4493。
(2) 衡g18339直流电动机的起动性能的主要g6363g7643是起动电流和起动转矩。g3324直流电动机的起动过程g1025，对电动机本身g6164要求的较g3835的起动转矩和较g4579的起动电流是一对矛盾。通g5132
是g3324保证足够g3835的起动转矩的前提g991，g4625g18339g1955g4579起动电流。g5132g11004的起动g7053g8873有g726电枢回g17347
g1030电g19471起动和g19489压起动，直g6521起动g2494有g3324g4579g4493g18339电动机g1025g6177有使g11004。
(3) 为g1114更好地发挥电动机的性能和g9397足生产的g19668要，调速是电动机使g11004过程g1025的g18337
要g1881g4493。g3324g1817分考虑调速g6363g7643的前提g991，g5132g11004的对直流电动机的调速g7053g8873有 3 种g726电枢回
g17347g1030电g19471调速、g19489压调速和g6925g2476磁通调速，3 种g7053g8873各有自身的特点和g1260g13582点。直流电动机的g1030电g19471调速和g19489压调速是g4658于g5670g2163g10587调速，g6925g2476磁通调速是g4658于g5670转矩调速。g3324调速过程g1025，还必须注意与负载性质的g18209合问题。
(4) 直流电动机的制动是g3324电动机的使g11004过程g1025g13475g5132会遇到的问题。制动过程与电动过程有g11540本质的g2318别，对制动过程的分析g13475g5132g18331g11004象g19492图的g7053g8873。
g5132g11004的制动g7053g8873有 3 种g726能g13803制动、电源电压g2465g6521制动和回馈制动，3 种制动形式的实现g7053g8873和能g18339特点如g159323-1g6164示。
图3.17 直流他励电动机降速过程中的回馈制动特性
第3章 直流电动机的起动、调速和制动
·73·
·73·
表3-1 3种制动形式的实现方法和能量特点比较
制动形式 实现方法 能量特点
能耗制动
保持
f
I 大小和方向不变，将电枢回路从电网脱离并经制动电阻
K
R 闭合
将系统的机械能转变成电能，并把它们消耗在电枢(转子)回路的电阻中
反接制动
保持
f
I 及端电压不变，仅在电枢回路中串入一个较大的电阻
ad
R
同时吸收机械能及电能，并把它们消耗在电枢
(转子)回路的电阻中
回馈制动
保持
f
I 大小和方向不变，将电枢反接，
从而使位能负载以较高的转速稳速下放
将电动机轴上的机械能或拖动系统存储的动能，变成电能输送给电网
各种制动方法的优缺点和适用的场合，如表3-2所示。
表3-2 各种制动方法的优缺点和适用场合的比较
制动
形式
优 点 缺 点 适用场合
能耗
制动
1,制动减速平稳、可靠
2,控制线路较简单
3,便于实现准确停车
制动转矩随转速成正比地减小，
制动效果不如反接制动
宜应用于不要求反转、
减速要求较平稳的场合
反接
制动
1,制动过程中，制动转矩较稳定，制动较强烈，制动较快
2,在电动机停转时，也存在制动转矩
1,制动过程g7389大量的能量g6451耗
2,制动g2052转速g12573于g19658时，如不及时g2011g7041电g9316，g1262g14270g15904反向g17227动
宜应用于位能负载g1314速稳定下g19489及要求g17817速反转、制动强烈的场合
回馈
制动
1,不g19668g6925接线路，g2375可从电动g10378
g5589g14270g15904转g12239g2052回馈制动g10378g5589
2,电能可回馈电网，较g1038经g8994
g5415
a
EUn< (g2375
0
nn< )时，制动不能实现
可应用于位能负载的稳速下g19489的场合
思考题与习题
3-1 直流电动机的起动电流决定于什么？正常工作时的电流又决定于什么？
3-2 为什么直流电动机通常不能直接起动？如果直接起动时将引起什么后果？
3-3 直流电动机的调速与负载发生变化，这两种情况引起的速度变化的意义有什么不同？
3-4 直流他励电动机采用弱磁调速时，为什么会出现“反调速”现象？
3-5 直流他励电动机采用降低电枢电压调速和弱磁调速时，负载能力变化规律有什么不同？
3-6 直流电动机拖动额定负载，若欲将转速调至高于额定转速，有哪些方法？为什么？
若欲将转速调至低于额定转速，又有哪些方法？为什么？
3-7 直流电动机在调速的过程中，为什么要考虑电动机的转矩和负载转矩的配合？
3-8 何为制动工作状态？直流电动机的制动工作状态有几种形式？各有何特点？
电机与拖动
·74·
·74·
3-9 在生产实际中，哪些情况需要生产机械工作在制动状态？
3-10 试结合象限图说明，当电动机的机械特性分别位于4g1022象限时所g4557g5224的电动机的工作状态。
3-11 直流他励电动机的g19137g10272g6980g6466为g726额定g2163g10587
N
13kWP =,额定电压
N
440VU =,额定电流
N
33.5AI =,额定转速
N
1500r / minn = 。起动g7509g6980 4=m,试g16757g12651起动电g19471。
3-12 直流他励电动机的g19137g10272g6980g6466为g726额定g2163g10587
N
30kWP =,额定电压
N
220VU =,额定电流
N
158AI =,额定转速
N
1000r / minn =,电枢电g19471
a
0.1r =Ω。试g8726额定负载时g726
(1) 电枢g3250g17347g1030g18490.2Ω电g19471时，电动机的g12295定转速g727
(2) 将电g9316电压调至185V时，电动机的g12295定转速g727
(3) 将磁通g1955g4581g2052
N
0.8ΦΦ= 时，电动机的g12295定转速。能g2554g19283g7411g17828g15904？
3-13 直流他励电动机的g19137g10272g6980g6466为g726额定g2163g10587 2.2kW
N
P =,额定电压 160V
N
U =,额定电流
N
16.5AI =,额定转速
N
1500r / minn =,电枢电g19471
a
0.8r =Ω。电动机在转速反g2533的反接制动g991工作，转速 600r / minn =?,电枢电流 14AI = 。g8726g726
(1) 电枢电g17347g1881接的电g19471g727
(2) 电g13605g1391g13485的电g2163g10587g727
(3) g1186g17736g990g17767g1849的g2163g10587g727
(4) 在电枢电g17347电g19471g990g9052g13803的g2163g10587。
3-14 Z3.61g3423直流他励电动机g19137g10272g6980g6466为g726额定g2163g10587
N
5.5kWP =,额定电压
N
220VU =,
额定电流
N
30.3AI =,额定转速
N
1000r / minn =,电枢电g19471
a
0.74r =Ω，电动机工作在g3278有特性g990。试g8726g726
(1) 在负载电流
N
II= 时，采g2474电枢反接的反接制动，要g8726g7380g3835制动电流为
N
1.5I,g8726
电枢g3250g17347g1030接的g19480g2164电g19471g727
(2) 负载电流
N
0.5II= 时，g1146采g2474电枢反接的反接制动，g7380g3835制动电流g1185为
N
1.5I,g8726
电枢g3250g17347g1030接的g19480g2164电g19471。
第2篇 变 压 器
变压器是电力系统中的重要电气设备，它是电力输配电系统的核心装置，同时也是电气控制系统中不可缺少的元器件。本篇主要介绍单相双绕组变压器的结构和原理，着重讨论单相变压器的电磁关系以及运行特性，并简要讨论三相变压器特点和并联运行的条件，
最后简要介绍常用的自耦变压器、仪用互感器和电焊变压器的原理、结构和特点。
第4章 单相变压器
本章重点是通过阐述单相变压器的电磁过程，得出电动势平衡方程式、等效电路和相量图，在此基础上，分析变压器的稳态运行性能。
4.1 变压器的工作原理与结构
变压器是一种静止的装置，它是依靠磁耦合的作用，将一种等级的电压与电流转换成另一种等级的电压与电流，起着传递电能的作用。
4.1.1 变压器的工作原理
g991g19766以单相双绕组变压器g1038g1375分析g1866g5049作原理g726
在一g1022g19393合的g19093心上g13556绕g1016g1022绕组，g1866g2289g6980g7094可以相同，也可以不同，g1306一g14336是不同的。g3926图4.1g6164g12046，g1016g1022绕组g1055g19400g2494g7389磁的耦合，g13792g8821g7389电的联系。
图4.1 单相双绕组变压器原理图
与电g9316相g17842的绕组，g6521g2475g1144流电能，通常g12228g1038原g17805绕组(g2033级绕组、原g17805绕组)，以A、
Xg7643g8892g1866出g13459g12483g727与g17139g17745相g17842的绕组，g17877出g1144流电能，通常g12228g1038g2115g17805绕组(g8437级绕组、g2115g17805
绕组)，以a、xg7643g8892g1866出g13459g12483。与原g17805绕组相关的g10301理量g3355以g991g16294g7643g2561g257g7481g15932g12046，与g2115g17805
电机与拖动
·76·
·76·
绕组相关的g10301理量g3355以g991g7643g2562g257g7481g15932g12046。g1375g3926原g17805的g2289g6980、电压、电动势、电流分g2047以
N
1
、u
1
、e
1
、i
1
g7481g15932g12046g727g2115g17805的g2289g6980、电压、电动势、电流分g2047以 N
2
、u
2
、e
2
、i
2
g7481g15932g12046。
g4557一g2500g19489压变压器g13792g16340，原g17805绕组g2375g1038g20652压绕组，g2115g17805绕组g2029是g1314压绕组g727与此相g2465，g2331
压变压器的g20652压绕组g6363的是g2115g17805绕组。
g5415原g17805绕组g6521通电g9316，g1427g1262在g19093心中g1147g10995与电g9316电压同g20069g10587的g1144变磁通Φ。g5585g11065g9443磁，
g16825磁通g1427同时与原、g2115g17805绕组相g1144g19154，耦合系g6980 k
c
=1，g17837g7691的变压器g12228g1038理g5831变压器。g7693
g6466电磁感g5224g4462g5471，在原、g2115g17805绕组g1427g1262感g5224出电动势，分g2047g1038
11
d
d
eN
t
Φ
=? (4.1)
2 2
d
d
eN
t
Φ
=? g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3(4.2)
g1122是可得电动势g8616g726
1
2
e
k
e
= 。g14521磁通、电动势g3355g6365g8503g5370g16280g5471变g2282，kg12228g1038变压器的变g8616，
也g12228g1038g2289g8616，通常用g7389效g1552g1055g19400的g8616g1552g7481g15932g12046g726
1
2
E
k
E
= 。
g5415g2115g17805绕组g5332路(g2375g12366g17745)时，g3926g5585g11065绕组压g19489(g1177g2356u
1
的0.01%不g2052)，g2029g7389g726
11
ue= (4.3)
22
ue= (4.4)
不g16757g19093心中g11013磁通Φ g1144变g6164g5353起的g6451g13803，g7693g6466能量g4444g5670原理，可得
11 2 2
U IUI= (4.5)
g11013此可以g11487出g726
112
221
EU I
k
EU I
===。
式(4.5)g15932g7138，理g5831变压器的原、g2115g17805绕组的g16282在g2163g10587相等，变压器的g16282在g2163g10587g12228g1038变压器的g4493量。
4.1.2 变压器的应用与分类
作g1038电能传输g6122g1461g2507传输的装置，变压器在电力系统和自动g2282控制系统中得g2052g1114g5203g8879
的g5224用，在g3281g8677g13475g8994的g1866g1194g18108g19388，作g1038特种电g9316g6122g9397g17287特g8542的g19668要，变压器也发挥着重要的作用。它的种类很多，g4493量小的g2494g7389几伏安，大的可达g2052g6980十万千伏安g727电压g1314的g2494g7389
几伏，g20652的可达几十万伏。g3926果g6365变压器的用途g7481分类，几种g5224用最g5203g8879的变压器g1038g726电力变压器、仪用互感器和g1866g1194特g8542用途的变压器g727g3926果g6365相g6980可以分g1038单相和三相变压器。
不管g3926何进行分类，g1866g5049作原理及性能都是一g7691的。
4.1.3 变压器的结构
变压器的主要结构g18108件g7389g726g19093心和绕组g1016g1022基本g18108分组成的器身，以及放置器身且盛
g9397变压器油的油箱。此外，还g7389一些g1038确保变压器运行安全的辅助器件。图 4.2 g1038一g2500油浸式电力变压器外形图。
(1) g19093心。构成变压器磁路的主要g18108分。g1038g1114减小g1144变磁通在g19093心中g5353起的g6451g13803，g19093
心通常用厚度g10380.3 mm～0.5mm、g15932g19766具g7389绝缘膜的硅钢片叠装g13792成，分g1038g19093心柱和g19093轭第4章 单相变压器
·77·
·77·
g1016g18108分。图4.3(a)、(b)g6164g12046的变压器，从外g19766g11487，g13459圈包围g19093心柱，g12228g1038心式结构g727图4.4
g6164g12046的变压器，从外g19766g11487，g19093心柱包围g13459圈，g2029g12228g1038壳式结构。小g4493量变压器多采用壳式结构。g1144变磁通在g19093心中g5353起涡流g6451g13803和磁滞g6451g13803，g1038使g19093心的温度不致太g20652，在大g4493量的变压器的g19093心中往往设置油道，g13792g19093心g2029浸在变压器油中，g5415油从油道中流过时，可将
g19093心中g1147g10995的热量带走。
图4.2 油浸式变压器外形图
1—放油阀门 2—绕组 3—铁心 4—油箱 5—分接开关 6—低压套管
7—高压套管 8—气体继电器 9—安全气道 10—油表 11—储油柜 12—吸湿器 13—湿度计
(a) 单相心式变压器
(b) 三相心式变压器
图4.3 心式结构变压器
(2) 绕组。构成变压器电路的主要g18108分。原、g2115
g17805绕组一g14336用铜g6122铝的绝缘导g13459g13556绕在g19093心柱上。g20652
压绕组电压g20652，绝缘要求g20652，g3926果g20652压绕组在内，离变压器g19093心近，g2029g5224加强绝缘，提g20652g1114变压器的成本造价。因此，g1038g1114绝缘方g1427，g1314压绕组紧靠着g19093心，
g20652压绕组g2029套装在g1314压绕组的外g19766。g1016g1022绕组g1055g19400留
g7389油道，g7094可以起绝缘作用，又可以使油把热量带走。
在单相变压器中，g20652、g1314压绕组g3355分g1038g1016g18108分，分g2047
g13556绕在g1016g1022g19093心柱上，g1016g18108分g7094可以串联又可以并联。三相变压器属g1122同一相的g20652、g1314压绕组全g18108g13556绕在同一g19093心柱上。
图4.4 壳式结构的变压器
电机与拖动
·78·
·78·
g2494g7389绕组和g19093心的变压器g12228g1038干式变压器。大g4493量变压器的器身放在盛g7389绝缘油的油箱中，g17837g7691的变压器g12228g1038油浸式变压器。
4.1.4 变压器的额定值(铭牌数据)
g6365照g3281家g7643准g16280g4462，g7643g8892在铭牌上的，代g15932变压器在g16280g4462使用环境和运行条件g991的主要技术g6980g6466，g12228g1038变压器的额g4462g1552(g6122g12228g1038铭牌g6980g6466)，主要g7389g726
(1) 额g4462g4493量是变压器在g8503常运行时的g16282在g2163g10587，通常以S
N
g7481g15932g12046，单位g1038伏安(VA)
g6122千伏安(kVA)。g4557g1122一g14336的变压器，原、g2115g17805的额g4462g4493量都设g16757成相等。
(2) 额g4462电压g726在g8503常运行时，g16280g4462加在原g17805绕组上的电压，g12228g1038原g17805的额g4462电压，
以U
1N
g7481g15932g12046g727g5415g2115g17805绕组g5332路(g2375g12366g17745)，原g17805绕组加额g4462电压时，g2115g17805绕组的测量电压，
g2375g1038g2115g17805额g4462电压，以U
2N
g7481g15932g12046。在三相变压器中，额g4462电压系g6363g13459电压，单位g1038伏(V)
g6122千伏(kV)。
(3) 额g4462电流g726是g6363g7693g6466额g4462g4493量和额g4462电压g16757算出g7481的电流g1552。原、g2115g17805的额g4462电流分g2047用I
1N
、I
2N
g7481g15932g12046，单位g1038安(A)。
(4) 额g4462g20069g10587g726我g3281以及大多g6980g3281家都g16280g4462f
N
=50Hz。额g4462g4493量、额g4462电压和额g4462电流
g1055g19400的关系g1038
单相变压器g726
N 1N 1N 2N 2N
S UI UI==g727
三相变压器g726
N 1N 1N 2N 2N
33S UI UI==。
此外，变压器的铭牌上还一g14336g1262g7643g8892效g10587、温g2331、绝缘等级等。
4.2 变压器的空载运行
变压器的原g17805绕组g6521在电网上，g2115g17805绕组g5332路时的运行状态，g12228g1038g12366g17745运行。此时，
i
2
=0，变压器内g18108的g10301理过程g8616较简单，先从变压器g17837g7691一g1022最简单的情况g7481研究g1866电磁过程。
4.2.1 空载运行时的物理状况
变压器的各电磁量都是g1144流量，g1038分析和g16757算方g1427，必须g16280g4462出g1866g8503方向。图 4.5 g6164
g12046变压器各量的g8503方向是遵循惯g1375，g6365g991g19766g6164述的相g5224电磁g16280g5471g7481g16280g4462的。g3
图4.5 变压器工作原理示意图
第4章 单相变压器
·79·
·79·
(1) u
1
、u
2
g726u
1
的g8503方向g16280g4462g11013首g12483g6363向末g12483g727u
2
的g8503方向g16280g4462从末g12483g6363向首g12483。
(2)
m
Φ,
σ
Φ g726g1866g8503方向与g1147g10995它们的电流符合右手螺旋g4462g2029。因此，判g4462磁通的g8503方向时必须g8892g5859绕组的绕向。
(3) e
1
、e
1σ
和 e
2
、e
2σ
g726g8503方向与g1147g10995它们的磁通符合右手螺旋g4462g2029，g2375符合g4462磁感g5224
g4462g5471g726
d
d
Φ
eN
t
=? 。
(4) i
1
、i
2
g726g8503方向与相g5224的电势方向一致。
变压器g12366g17745时各量的g8503方向g16280g4462与上述类g1296，g3926图4.6g6164g12046。
图4.6 变压器空载运行原理图
变压器在g12366g17745运行时，原g17805绕组N
1
g6521g1849电压g1038u
1
的电网后，g1427g1262g7389g12366g17745电流i
0
流过，
进g13792g1147g10995g12366g17745g1144变磁势F
0
=i
0
N
1
，g5326g12447g12366g17745磁g3342。磁g3342g11013g1016g18108分磁通组成g726因g1038g19093心磁导g10587
g8616油g6122g12366气的磁导g10587大得多，绝大g18108分磁通g4396在g1122g19093心中，g17837g18108分磁通同时与原g17805、g2115g17805
绕组相g1144g19154，g12228g1038主磁通
m
Φ g727少量的磁通
1
Φ
σ
g2494与原g17805绕组相g1144g19154，g12228g1038原g17805g1403g9443磁通。
g11013g1122主磁通同时与原g17805、g2115g17805绕组相g1144g19154，因此从原g17805g1403g2052g2115g17805g1403的能量传递主要是依靠主磁通的g4198介g13792g4466g10628的。
g17885g6333图4.6g6164g12046的g8503方向，g7693g6466基g4584g19681g3839g12544g1120g4462g5471(KVL)及电磁感g5224g4462g5471，可得
111
1 m
10 1 0 1 1
d d
dd
uireeirN N
tt
σ
σ
Φ Φ
==+ + (4.6)
m
20 2 2
d
d
ue N
t
Φ
==? (4.7)
g3926果各g10301理量g3355g6365g8503g5370g16280g5471变g2282，g1427可用g3926g991的相量形式g7481g15932g12046g726
1 01 1 1
U Ir E E
σ
=
dotnospdotnosp dotnosp dotnosp
g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3(4.6)
20 2
U E=
dotnospdotnosp
g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3(4.7)
1,感应电动势
首先研究主磁通g6164g1147g10995的感g5224电动势。
g11013g1122g9443磁通g17840小g1122主磁通，g6937
11
ee
σ
lessmuch,g12366g17745时的原g17805绕组压g19489也很小。g5585g11065g17837g1016g13785(它们g1055和g2494g7389u
1
的0.2%g5050右)的g5445g2721时，可g16760g1038u
1
g300e
1
。可g16277g5415u
1
是g8503g5370g8886时，e
1
和
m
Φ 也g6365
g8503g5370g16280g5471变g2282。
设
m
Φ =
m
Φ sinωt，g2029
电机与拖动
·80·
·80·
m
1 1 1m 1m
d
cos sin 2 sin
d2
eN N tN t E t
t
Φ
ωΦ ω ωΦ ω ω
ππ
=? =? =? =?


(4.8)
m
22 2m 2
sin 2 sin
d2
d
eN N t E t
t
Φ
ωΦ ω ω
ππ
=? =? =?

2

g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3g3(4.9)
e
1
、e
2
的g7389效g1552分g2047g1038
1
1m 1m
1m
2
4.44
22
NfN
EfN
ωΦ Φ
Φ
π
== = (4.10)
2m 2m
2 2m
2
4.44
22
NfNωΦ Φ
Φ
π
== = (4.11)
相g5224的相量g15932达式g1038
1 1m
j4.44EfNΦ=?
dotnosp dotnosp
(4.12)
2 1m
j4.44EfNΦ=?
i
dotnosp
(4.13)
由式(4.12)和式(4.13)可以看出，
1
E
dotnosp
和
2
E
dotnosp
在相位上都滞后于产生它们的磁通
m
Φ
i
90°。
由式(4.10)和式(4.11)可以得到
11
22
EN
k
EN
== (4.14)
k 称为变压器的变比。可见只要选择适当的原边、副边绕组匝数，就可以产生所需要的电压。考虑到u
1
≈e
1
，根据公式(4.14)，有
11 1
22 2
UEN
k
UEN
≈== (4.15)
其次研究漏磁通所产生的感应电动势。
变压器在空载运行时，存在少量的与原边绕组相交链的漏磁链
1σ
Φ,它也是随时间交变的，因而也会在原边绕组中感应产生漏电动势
1
e
σ
。下面对其进行分析。
原边绕组的漏磁链,
1 11 1 0
N L i
σσσ
ψΦ==
式中
1
L
σ
为原边绕组的漏电感。由于漏磁通的路径大部分在磁导率比较小的空气或油中，它一般不会饱和，可以认为漏磁通
1σ
Φ 与空载电流i
0
成正比，所以
1
L
σ
是一常数。于是可得漏磁通产生的感应电动势为
1 0
11 1
ddi
eN L
tt
σ
σσ
Φ
=? =? (4.16)
当i
0
按正弦规律变化时，式(4.15)可以写成相量形式,
1 10 10
jjE LI xI
σσσ
ω=? =?
dotnospdotnospdotnosp
(4.17)
式(4.17)中，
1 1
x L
σσ
ω= 为原边绕组的漏电抗。
2,空载电流
变压器的空载电流 i
0
一方面建立磁g3342，g2490一方面要g15929g1619空载运行时变压器的g6451g13803。g2081
g13785g1177g17227磁化g1328g11004，称为g2181磁电流或磁化电流，是i
0
中的g7092g2163分量，以i
m
g15932g12046g727后g13785是有g2163
分量，以i
Fe
g15932g12046。因g8504，i
0
=i
m
+i
Fe
。一般g7481g16840，i
Felessmuch
i
m
。为g12628化g17227见，常g5585g11065i
Fe
，g4570i
0
看第4章 单相变压器
·81·
·81·
成g2181磁电流，g2375i
0
≈i
m
。
由于变压器的g19093g5527g7460g7021是g19093磁g10301g17148，有磁饱和
g10628g16949存在，其g8886和g12255g5242对 i
0
的大小、g8886形都有一g4462
的g5445g2721。
(1) 当g19093g5527g7422饱和时，磁通与g2181磁电流g1055间按
g13459g5627g1863g13007变化，g3926g3282 4.7 所g12046。在g17837g12193g5785g1929下，g3926
g7536磁通随时间正弦变化，g2029g2181磁电流也是正弦g8886。
g5194g1000它们在时间上g2528相位。
(2) 当g19093g5527饱和时，g19093磁g7460g7021的磁化g7366g13459g1427是一g7477成饱和g10317g5627的g7366g13459，g2181磁电流和磁通g1055间g1427g3845
g2447g1114g13459g5627g1863g13007。当磁通为正弦g8886时，g2181磁电流g2029是一g1022g4586g20042g8886，g3926g32824.8(a)所g12046，g18331g11004g16868g8886分析方g8873，可g4570i
m
分g16311成g3534g8886和一g13007g2027g20652次g16868g8886。
由于g2181磁电流g1863于g8190g17736对称，g6937只存在g3867次g16868g8886：i
m
= i
m1
sinωtg711i
m3
sin3ω tg711i
m5
sin5ω tg711g258
在g5049g12255上，通常g11004一g1022g12573g6940的正弦g8886g1207g7379g4586g20042g8886，g16825g12573g6940正弦g8886的g5145g1552为
222
m135mmm
IIII=+++midhorizellipsis
g1000g12573g6940的正弦g8886与g3534g8886g1867有相g2528的g20069率和相位。
g3926g7536g2181磁电流是正弦g8886，磁通g1427为一g5191g20042g8886。g3926g32824.8(b)所g12046。
(a) 磁通为正弦波，励磁电流为尖顶波 (b) 励磁电流为正弦波，磁通为平顶波
图4.8 当磁路饱和时励磁电流和磁通波形图
4.2.2 空载运行时的电动势平衡方程式、相量图以及等效电路
1,电动势平衡方程式
为g12628g2345g17227见，上面的分析有时是在g5585g11065漏磁通和原边绕组电g19471的g5785g1929下进行的。g9994而，
它们都是g4470g16278存在的，考虑到其g5445g2721，g13520g2524式(4.6)、式(4.7)以g2462式(4.17)，有
1 01 1 0 1 0 1 1
U Ir jx I E IZ E
σ
=+?=?
dotnospdotnosp dotnospdotnospdotnosp dotnosp
(4.18)
20 2
U E=
dotnospdotnosp
(4.19)
相应的g11648时g1552g15932g17810式为
1 01 1
u iZ e=? (4.20)
220
eu = (4.21)
式中
1 11
Z rjx
σ
=+ g252g252原边g1403的漏g19471抗。
图4.7 铁心未饱和时励磁电流和磁通波形
电机与拖动
·82·
·82·
2,相量图及等效电路
根据变压器空载运行时的g4466g19481g10301g10714g5785g1929，可以g6238原边绕组g12573g6940为一g1022电g19471、一g1022空g5527
g13459g3292和一g1022g4466g5527g13459g3292g1030g13864组成，g3926g3282 4.9 所g12046。电g19471g2375为绕组g1881g19471，空g5527g13459g3292所产生的磁通为原边绕组的漏磁通，g4466g5527g13459g3292产生的磁通为g19093g5527中的g1039磁通。g17837g7691就可以g6238g4466g19481的原边绕组与g989g1022g10714g5831g1815g1226相g12573g6940，g1427于g1328进一g8505分析。
空载电流i
0
流g17819g4466g5527g13459g3292时，g1427会产生g1039磁通
m
Φ,g16825磁通在g2528时与原边、副边绕组相交链的g2528时，也会在g19093g5527中产生磁滞g6451g13803和g9077流g6451g13803。所以，
0
I
dotnosp
由产生磁通的g7092g2163分量
m
I
dotnosp
和g11004以g15929g1619g19093g5527g6451g13803的有g2163分量I
dotnosp
Fe
g1861g2528组成，g2375
0m
II==
dotnospdotnosp
I
dotnosp
Fe
。为g1114g5336g9177g17837g989g13785g1055间的相位g1863g13007，可进一g8505g6238g4466g5527g13459g3292g12573g6940为一g1022电g19471与一g1022g13459g3292相g5194g13864的形式。其中，I
dotnosp
Fe
流g17819
电g19471
m
R′ 所g9052g13803的g2163率与g19093g5527的g6451g13803相g12573g6940g727
m
I
dotnosp
流g17819
m
X ′ g2029产生g1039磁通。g3926g32824.10所g12046。g17837
g7691g12573g6940g4448g1852不g6925变变压器空载运行时的g4466g19481g5785g1929。由g8504g1427可得出g17837 3 g1022电流量g1055间的相位
g1863g13007g3926g32824.11所g12046。
图4.9 空载时原边绕组等效图 图4.10 空载时电流分析等效图
从g3282 4.11 可以看出，
0
I
dotnosp
在相位上超g2081
m
I
dotnosp
一g1022α
Fe
角，
g17837是由于磁通流g17819g19093g5527时产生g19093g13803引g17227的。g6937可以g6238g17837一角g5242称为g19093g13803角。g6238
m
R′ 和
m
X ′ g5194g13864支路经g17819g1030g5194g13864g12573g6940变换，g1427可g12573g6940为一g1022
m
R的电g19471和
m
X 的电感相g1030g13864的形式，
考虑到
0m
II≈
dotnospdotnosp
，于是有：
10m m mm m
(j)(j)EIR X IR X=+= +
dotnospdotnosp dotnosp
。
通g17819以上的分析，g1427可以得到变压器在空载运行时的
g12573g6940电路g3926g32824.12所g12046。
在绘制相量g3282时，可以选择
m
Φ 为参考相量，
12
EE
dotnospdotnosp
,在相位上滞后
m
Φ 90°，
0
I
dotnosp
超g2081
m
Φ
一g1022g19093g13803角α
Fe
，根据公式(4.18)g1427可进一g8505得到
1
U
dotnosp
。相量g3282g3926g32824.13所g12046。
图4.12 变压器空载时的等效电路图 图4.13 变压器空载运行时的相量图
图4.11 励磁电流相量图
第4章 单相变压器
·83·
·83·
4.3 变压器的负载运行
原边绕组接通额g4462电压，副边绕组接上负载Z
L
时，称为变压器的负载运行。其g5049g1328原
g10714g3282g3926g32824.5所g12046。
4.3.1 负载运行时的物理状况
副边接上g1114负载
L
Z 后，在感应电动势
2
E
dotnosp
的g1328g11004下，副边绕组g1427会有电流
2
I
dotnosp
产生，进而产生磁动势
222
FIN=
dotnospdotnosp
，g16825磁动势也g1328g11004在g1039磁路上，企g3282g6925变空载运行时
m
I
dotnosp
所建立g17227g7481
的g1039磁通
m
Φ 。正是由于
2
I
dotnosp
的出g10628，变压器负载运行时g1881部的g10301g10714g5785g1929与空载运行时有所不
g2528。但是，一般变压器Z
1
是很小的，g2375g1427是在额g4462运行时，I
1N
Z
1
也只占到U
1
的2%～6%，
g6937仍可g5585g11065。
1
U ≈
dotnosp
1
E
dotnosp
。所以只要原边绕组所加电压 U
1
不变，就可以认为变压器由空载到负载时
1
E
dotnosp
保持不变，g17837在g5049g12255上是g4448g1852允许的。由
11m
j4.44EfNΦ=?
dotnosp
可知，
m
Φ g3534本保持不变，g17837就是变压器恒磁通原g10714。g2375g7092论变压器g5049g1328在空载状态还是负载状态，其g1039磁通近似保持不变。正是由于g17837一原g10714，负载与空载时，产生g1039磁通的总磁动势应g16825相g2528
11 2 2 m1
IN IN I N+=
dotnospdotnosp dotnosp
(4.22)
g2375
1m122 11 22
() 0IININ IN IN?+=Δ+ =
dotnospdotnosp dotnosp dotnosp dotnosp
(4.23)
上式g15932明变压器从空载到负载，副边绕组中g1427会有电流产生，与g8504g2528时，原边绕组中必g4462产生一g1022电流增量
1
IΔ
dotnosp
g7481抵g9052
2
I
dotnosp
对g1039磁通的g5445g2721，以保持恒磁通g1863g13007，g17837g7691才能g6238电能从原边铙组传递到副边绕组。
4.3.2 负载运行时的基本方程式
1,磁动势平衡方程式
由g2081面的讨论可知，变压器在负载运行时的磁动势g5191衡方g12255式g3926公式(4.22)所g12046。对其进行整g10714就可得出电流g1863g13007式
2
1 2
1
2
mm
N I
II I I
N k

=+? =+?


dotnosp
dotnospdotnosp dotnosp dotnosp
(4.24)
上式g15932明负载运行时，原边绕组中的电流
1
I
dotnosp
可以看成是由两部分组成，一部分为产生
g1039磁通的g2181磁分量
m
I
dotnosp
，一部分为抵g9052副边绕组磁动势g1328g11004的负载分量
2
I
k
dotnosp
。
2,电动势平衡方程式
变压器在负载运行时，除g1114原边、副边绕组g1861g2528产生g1039磁通
m
Φ 外，还会分别产生只与自身绕组相交链的、少量漏磁通
1σ
Φ,
2σ
Φ,它们又分别会在原边、副边绕组中感应产生漏电动势
1
e
σ
、
2
e
σ
g727g2490外，绕组本身也会存在电g19471压降。于是在各量所选参考方向g3926g3282 4.4
所g12046的g5785g1929下，根据g3534尔霍夫第二g4462律(KVL)，可得原边、副边绕组电动势g5191衡方g12255式为
111 11 111 1
UIrjXIEIZE
σ
=+?=?
dotnospdotnosp dotnospdotnospdotnosp dotnosp
(4.25)
电机与拖动
·84·
·84·
222 222222L
UEIrjXIEIZIZ
σ
= =? =
dotnospdotnospdotnosp dotnospdotnospdotnosp dotnosp
(4.26)
4.3.3 绕组归算、等效电路及相量图
利g11004变压器负载运行时的磁动势、电动势g5191衡方g12255式以g2462原、副边g1055间的电压比g1863g13007，
可以计算出变压器在稳态运行时的各g1022电磁量。但是对于既有电路又有磁路的变压器而言，
g11004方g12255组计算十分繁琐，为g8504我们希望有一g1022能正确反映变压器g1881部电磁g1863g13007的g2345纯电路
g7481g1207g7379g4466g19481的变压器，g11004电路的g10714论对其进行分析和计算，g17837g12193电路称为g12573g6940电路。可以
g18331g11004绕组归算的方g8873g7481得到变压器的g12573g6940电路。
g2375可以g6238原边绕组归算到副边绕组，也可以g6238副边绕组归算到原边绕组。下面就以副边绕组归算为例g7481g16840明其g8505骤。所谓的副边绕组归算，就是g11004一g1022与原边绕组g1867有相g2528匝数 N
1
的绕组，g2447g1207g7379g4466g19481的、匝数为 N
2
的副边绕组。归算的目的，g1177g1177是为g1114g12628化分析和计算，归算g2081后的变压器应g16825g1867有相g2528的电磁g17819g12255、能量传递g1863g13007。副边绕组是通g17819其电流所产生的磁动势g2447g5445g2721原边绕组的，因g8504，归算g2081后的副边绕组磁动势应g16825保持不变。
g17837g7691g4570有相g2528的电流和g2163率从原边绕组进入变压器，g5194有g2528g7691的g2163率传递到副边绕组，最后输送给负载。g3926g7536设g4462归算后的各量g11004原g7481的符号加“′”g15932g12046，g2029归算规律g3926下,
1,电流归算
根据归算g2081后的磁动势保持不变，有
22 22
I NIN′′= (4.27)
考虑到
21
N N′ =,有
222
22 2'
21
NNI
II I
NNk
′ === (4.28)
2,电动势与电压归算
由于归算g2081后磁动势保持不变，因g8504g1039磁通也不会g6925变，感应电动势就与所对应的匝数成正比
22 1
222
EEN
k
ENN
′′
=== (4.29)
g2375
22
E kE′ = (4.30)
根据归算g2081后的副边绕组从原边绕组得到的视在g2163率不变，有
22 22
U IUI′′= (4.31)
g2375
2
222
2
I
UUkU
I
′ ==
′
(4.32)
3,阻抗归算
根据归算g2081后副边绕组的铜g13803和g7092g2163g2163率保持不变的原g2029，有
22 2 2
22 22 2 2 22
Ir Ir Ix Ix
σσ
′′ ′′== (4.33)
第4章 单相变压器
·85·
·85·
g2375
2
22
222
2
I
r rkr
I
′ ==
′
2
22
222
2
I
x xkx
I
σσσ
′ ==
′
(4.34)
根据以上的归算规律，变压器的g3534本方g12255式可归纳为
111 11 111 1
jUIrXIEIZE
σ
=+?=?
dotnospdotnosp dotnospdotnospdotnosp dotnosp
(4.35)
222 222221222
j
L
U E Ir X I E IZ E IZ IZ
σ
′′′′ ′′′′′ ′′′′= =? =? =
dotnospdotnospdotnosp dotnospdotnospdotnosp dotnosp dotnosp
(4.36)
()
1m 2
II I′=+?
dotnospdotnosp dotnosp
(4.37)
根据所学g17819的电路知识，可以看出，与式(4.35)～式(4.37)相对应的g12573g6940电路应g16825g1867有两
g1022节点(只有一g1022KCL方g12255)、两g1022g2345孔回路(有两g1022KVL方g12255)。其g12573g6940电路g3926g32824.14所g12046。
g32824.14所g12046的g12573g6940电路为变压器在负载运行时的T型g12573g6940电路。当变压器在额g4462点附近运行时，g2181磁支路上的电流
m
i 远小于原边电流
1
i,g2181磁支路g1427可以提到原边支路的g2081面，
g17837g12193电路称为变压器的Г型g12573g6940电路，g3926g32824.15所g12046。在g8504g3534础上，可进一g8505g12628化为近似
g12573g6940电路，g3926g32824.16所g12046。
图4.14 变压器的T型等效电路 图4.15 变压器的Г型等效电路
选择
2
U ′
dotnosp
为参考相量，根据g3534本方g12255式可以画出变压器负载运行时的相量g3282，假g4462所带负载为感g5627负载。
2
I′
dotnosp
滞后
2
U ′
dotnosp
一g1022角g5242
2
,根据公式4.35可以画出
2
E′
dotnosp
(
1
E
dotnosp
)，g1039磁通
m
Φ 超g2081
感应电动势 90°，g2181磁电流
m
I
dotnosp
超g2081
m
Φ
dotnosp
一g1022g19093g13803角
Fe
α,再根据公式 4.36 g2375可得到原边电流
1
I
dotnosp
，最后由公式4.34求得电压
1
U
dotnosp
。相量g3282g3926g32824.17所g12046。
图4.16 变压器的近似Г型等效电路 图4.17 变压器负载运行时的相量图
电机与拖动
·86·
·86·
4.4 变压器的参数测定
在对变压器进行分析和计算时，所g11004到的参数可以通g17819空载试验和短路试验g7481求取。
4.4.1 空载试验
通g17819空载试验可以测g4462：(1)变比kg727(2)空载g6451g13803
0
p g727(3)g2181磁参数
m
R,
m
x 。
g10714论上空载试验g2375可以在g20652压g1403进行，也可以在低压g1403进行，但为g1114安g1852g17227见，一般是在低压g1403进行。g2345相变压器空载试验接g13459g3282g3926g32824.18所g12046。假g4462试验对g16949为一台升压变压器，g2029原边绕组为低压g1403。在原边绕组施加额g4462电压
1N
U,分别测取
2000
UpI,,。
空载运行时，
0
i 比较小，所以绕组铜g13803也比较小，但所施加的电压为额g4462电压，根据
1N 1 1 m
4.44UE fNΦ≈= 可知，g1039磁通
m
Φ 为额g4462g1552，而g19093g13803的大小取决于磁g3342的强弱，g6937空载时所测g2163率
0
p 可认为近似g12573于g19093g5527中的g19093g13803
Fe
p,g2375
1m
r Rlessmuch 。又因为g1039磁通远大于漏磁通，有
1m
x x
σ
lessmuch,其g12573g6940电路g3926g32824.19所g12046。
图4.18 空载试验接线图 图4.19 空载试验等效电路图
空载时所测g19471抗可近似g12573g6940为g2181磁g19471抗，g2375
1N
0m
0
U
Z Z
I
=≈ (4.38)
0Fe
0m
22
00
pp
R R
II
=≈ = (4.39)
22
mmm
xZR=? (4.40)
变比
1N
20
U
k
U
= 。
对g989相变压器而言，公式中的各量都要g18331g11004相g1552，g2375一相的g6451g13803、相电压和相电流。
所测g2181磁g19471抗是否需要归算，视要求而g4462。例g3926一台降压变压器，副边绕组属于低压
g1403，试验在副边绕组进行，测的参数g1427属于副边绕组参数，g3926要求得到归算到原边绕组的参数，g1427g20047在计算g1552的g3534础上g1068以变比的g5191方。需要g6363出的是，g2181磁g19471抗
m
Z 与g19093g5527的饱和
g12255g5242有g1863，电压超g17819额g4462g1552g17246g3822，饱和g12255g5242g17246g20652，
m
Z g17246小。常g11004的g2181磁g19471抗为对应于额g4462
电压下所测的
m
Z 。
第4章 单相变压器
·87·
·87·
4.4.2 短路试验
通g17819短路试验可以测g4462：g311短路参数
k
r,
k
x g727g312额g4462铜g13803
LN
p 。
短路试验时，副边绕组g3800于短路状态。g10714论上短路试验g2375可以在g20652压g1403进行，也可以在低压g1403进行，但为g1114安g1852g17227见，一般是在g20652压g1403进行。短路试验接g13459g3282g3926g32824.20所g12046。
下面以降压变压器为例g7481g16840明其试验g8505骤。原边绕组为g20652压g1403，g6937在原边绕组加压。g5332g3999
时电压必g20047很低，g11464到原边、副边绕组电流g17810到额g4462g1552。g8504时测得
kk k
U Ip、、。
由于短路试验所施加电压很低，
k
U g1177为
1N
U 的4%～10%，根据
11 1m
4.44UE fNΦ≈=,
可知
m
Φ 很小，g19093g13803也很小，g19093g5527的饱和g12255g5242低，g6937
m
Z 就很大，g2181磁支路可认为g3800于
g5332路状态，从电g9316所g2572g6922的g2163率也可以认为是g1852部g9052g13803在绕组电g19471上。g8504时，g12573g6940电路g3926
g32824.21所g12046。可以由以下公式求取短路参数
k
k
k
U
Z
I
= (4.41)
k
k 2
k
p
r
I
= (4.42)
22
kkk
xZr=? (4.43)
绕组电g19471与g9213g5242有g1863，根据g3281g4490g7643g1946，对于g13489g13548g12573g13435为A、B、E的油g9036式变压器，在试验g9213g5242θ 下所测得电g19471g1552需g6252算到75g263。g6252算规律g3926下式所g12046,
k75 C k
75T
r r
T
θ
θ
°
+
=
+
(4.44)
当绕组为铜g13459时，上式中，T = 234.5g263g727为g19121g13459时，T = 228g263。
图4.20 短路试验接线图 图4.21 短路试验等效电路图
短路试验中，g6238绕组电流g17810到额g4462g1552时，加在原边绕组两g12483的电压称为短路电压或g19471
抗电压，
k1Ns75C
UIZ
°
= g727所测得
k
Z 称为短路g19471抗。它们一般g11004g7643g5198g1552g7481g15932g12046。g7643g5198g1552的g8022
g5577见下一节。
4.5 标 幺 值
在变压器的分析和计算中，有时会g18331g11004g7643g5198g1552g7481g15932g12046g7588一g10301g10714量的大小。所谓的g7643g5198
g1552是g6363g7588一g10301g10714量的g4466g19481g1552与所选g3534g1552g1055间的比g1552。g2375：g7643g5198g1552=g4466g19481g1552g18g3534g1552。g3534g1552一般电机与拖动
·88·
·88·
选择为额g4462g1552。对变压器而言，其g7643g5198g1552g2462g3534g1552的选择g3926下,
(1) 电压：
**12
12
1N 2N
U U
UU
U U
==,g727
(2) 电流：
**12
12
1N 2N
I I
II
I I
==,g727
(3) g19471抗：
**12
12
1N 2N
Z Z
ZZ
Z Z
==，,其中
1N 2N
1N 2N
1N 2N
U U
ZZ
I I
==,。
可见，g3534g1552g3926g1321选取，g20330g1820要看g16825g10301g10714量属于g2750一g1403，一般选择所属g1403相应的额g4462g1552
g1328为其g3534g1552。
g11004g7643g5198g1552g7481g6563g17860g7588一g10301g10714量g1867有以下g1260点,
(1) 可以g11464g16278g3332看出变压器的运行状g1929。比g3926一台变压器，g5062知其原边所加电压
U
1
=110V，电流 I
1
=10A。对g8504，除g1114其g4466g19481g5049g1328电压和电流，我们看不出其g1194g1231g1321g1008g16211。
g3926g7536我们知g17959
**
11
10.5UI==，,g1427可以十分g9177g7982g3332知g17959原边所加的电压为额g4462g1552，而电流只g17810到额g4462电流的50%，g3800于带g2334载的g5049g1328状态。
(2) 可以根据g7643g5198g1552g2040g4462变压器的g5627能是否正常。g7092论变压器g4493量的大小，其空载电流的g7643g5198g1552
*
0
I 一般为 2%～5%，短路g19471抗的g7643g5198g1552
*
k
Z 一般为 4%～10%。g3926g7536g5062知一台变压器的
*
0
25%I =,g2033g8505可以g2040g7041g16825变压器g5062经出g10628g1114不正常的g5049g1328状态。
(3) 绕组归算g2081后，g10301g10714量的g7643g5198g1552保持不变。为g8504，我们就g8821有必要知g17959到g5225是从
g2750一g1403g5460g2490外一g1403归算。以副边绕组电压归算为例
**2222
'
2N 2N 2N 1N
UkUUU
U U
UkUUU
′′
′== ===
g17837是由于在归算g2081，U
2
属于副边参数，其g3534g1552应g16825选副边电压的额g4462g1552 U
2N
，归算到原边以后，
2
U ′g5062属于原边参数，其g1552增大为原g7481的kg1505，但g8504时应g16825选择原边绕组额g4462电压 U
1N
g1328为其g3534g1552，U
1N
=kU
2N
。归算g1552与g3534g1552g2528时增为原g7481的 k g1505，g6937归算g2081后g7643g5198g1552
不变。
(4) g18331g11004g7643g5198g1552后，可以g1363计算变得g12628g2345。
4.6 变压器的运行特性
变压器的运行g10317g5627g2265g2559两g1022方面,
(1) 外g10317g5627。g2375原边绕组施加额g4462电压，负载的g2163率因数保持不变时，副边绕组g12483电压随负载电流的变化规律U
2
=f(I
2
)。
(2) g6940率g10317g5627。
4.6.1 外特性
由于原边绕组所加电压g3999g13468为额g4462g1552，g1039磁通
m
Φ 保持不变，副边绕组的感应电动势
2
E
dotnosp
也保持不变。当副边电流
2
I
dotnosp
g2469生变化时，副边漏g19471抗压降也会g2469生变化，从而导g14280副边g12483
电压
2
U
dotnosp
随g1055变化。g4570其变化规律g11004g7366g13459g6563g17860出g7481，就是变压器的外g10317g5627g7366g13459。变压器在纯电g19471或感g5627负载时，外g10317g5627g7366g13459g2588下降g17247势，而在g4493g5627负载时可能出g10628上g13740的g5785g1929。纯电第4章 单相变压器
·89·
·89·
g19471时，g12483电压变化比较小，感g5627或g4493g5627成分增加时，g12483电压变化量会加大。
在变压器分析g17819g12255中，通常g11004电压g16855整率g141U%g7481衡量g12483电压变化的g12255g5242。电压g16855整率
g6363的是在原边绕组施加额g4462电压，负载g2163率因数一g4462，变压器从空载到负载时，g12483电压g1055
g5058(U
20
g16U
2
)与副边额g4462电压U
2N
g1055比的g11346分g1552。g2375
20 2 2N 2 1N 2
'
2N 1N2N
100% 100% 100%
UU U U UU
U
U
′′ ′
Δ= ×= ×= × (4.45)
下面通g17819对变压器负载运行时g12628化电路的相量g3282(g3926g3282 4.22 所g12046)的分析，以感g5627负载为例，对电压g16855整率g1328进一g8505的g19428g17860。
图4.22 变压器负载运行时简化等效电路的相量图
由g32824.22可以看出
()
2 2
1N 2
U Uab bc′=++ (4.46)
在一般g5785g1929下，bc g20045数g1552g5460g5460可以g5585g11065，因g8504
1N 2
UUab′=+ (4.47)
于是有
1N 2
1N 1N
100% 100%
abUU
U
′?
Δ= × = × (4.48)
由g32824.22所g12046的g1972g1321g1863g13007可以看出
1k 2 1 k 2
cos sinab I r I x=+
g6937
1N k 2 1N k 21k 2 1 k 2
1N 1N
cos sincos sin
100% 100%
Ir IxIr Ix
U
UU

β
++
Δ= × = × (4.49)
式中
12
1N 2N
I I
I I
β ==g252g252负载g13007数，当所带负载为额g4462负载时，β =1。
对g989相变压器而言，在利g11004公式(4.48)计算电压g16855整率g141U%时，电压电流分别g11004相电压、相电流的额g4462g1552g7481g1207g7379。从g16825式还可以看出，当所带负载g2588g4493g5627时，
22
cos 0 sin 0<>，,
g3926g7536
k2k 2
csin0ros x+<时，外g10317g5627g1427会g2588上g13740的g10317g5627。
在一g4462g12255g5242上，电压g16855整率可以反映出变压器的g1391电g2709g17148，是衡量变压器g5627能的一g1022g19762
常g18337要的g6363g7643。不g2528g5627g17148的负载的U
2
= f(I
2
)g7366g13459g3926g32824.23所g12046。
电机与拖动
·90·
·90·
图4.23 变压器在不同负载时的端电压变化率
4.6.2 效率特性
变压器的g6940率g6363的是输出的有g2163g2163率与输入的有g2163g2163率g1055比，g2375
1
2
11 2
100% 100% (1 ) 100%
Pp p
P
PP P
η
=× = × =? ×
+
∑∑
∑
(4.50)
g20330g1820认为变压器负载运行时，副边g12483电压的变化可以g5585g11065。g2029
2 2 2 2 2N 2 2 2N 2N 2 N 2
cos cos cos cosPUI UI UI Sβ?β?== = =
g989相变压器的输出g2163率与上式g1867有相g2528的形式，只不g17819需要g6238式中变压器的g4493量g11004
N2N2N
3S UI= g1207g7379。
下面对变压器的g6451g13803加以分析。
在负载运行时，变压器存在两g12193g6451g13803，g19093g13803与铜g13803，变压器的g19093g13803与原边绕组所施加的电压有g1863，在其不变的g2081提下，g19093g13803为一常数，通常称为不变g6451g13803，由于变压器原边绕组所加电压为额g4462电压，其g19093g13803可认为与空载试验时所测的空载g6451g13803相g12573g727变压器的铜g13803
为原边、副边绕组电g19471上所g9052g13803的g2163率，由变压器负载运行时的g12628化g12573g6940电路可知
222 2
Cu 1 k 1N k LN
p Ir I r pββ== = (4.51)
式中
Cu
p g252g252短路试验时所测的额g4462铜g13803。
由上式可以看出，变压器的铜g13803随负载的变化而变化，g6937可称g1055为可变g6451g13803。
g6238式(4.50)g1207入式(4.51)，可得
2
0LN
2
2 N20 LN
(1 ) 100% 1 100%
cos
p
pp
Pp Spp
β
η
β? β
+
=? × =? ×

+ ++

∑
∑
(4.52)
变压器的g6940率g10317g5627g7366g13459η =f(I
2
)g3926g32824.24所g12046。从g16825g10317g5627g7366g13459可以看出，在g7588一负载时
g6940率最g20652。我们可以根据g20652g12573数学的g10714论，从
d
0
d
η
β
= g11540g6175求得g6940率最g20652时的
m
η,g9994后g1207入公式(4.52)得到最g20652g6940率。
经求g16311，可得g6940率最g20652的g7477g1226为：
2
Fe LN
p pβ= 。g2375当不变g6451g13803(g19093g13803)g12573于可变g6451g13803(铜g13803)时，变压器g1867有最g20652g6940
率。考虑到变压器的g4466g19481g5785g1929，一般g5194不在额g4462状态下运行，
在设计变压器时，常常g16765变压器在β g7281时g17810到最g20652g6940率。
g17837g7691g1582的目的g1039要是g16765g19093g13803g4625量的小一g1135。
g6940率的g20652低可以反映出变压器运行的经g8994g5627能，它也是
图4.24 变压器的效率特性
第4章 单相变压器
·91·
·91·
一g20045g18337要g6363g7643。由于变压器是一g12193g19757g8502的g16025g13634，在能量传递g17819g12255中g8821有g7438g7812g6451g13803，所以其
g6940率比g2528g4493量的g7071g17728电g7438要g20652一g1135。一般电g2159变压器的额g4462g6940率
N
0.95η = ～0.99。
本 章 小 结
变压器也是g3534于电磁感应g4462律而g5049g1328的，g6937变压器也可归g12879为电g7438。但它与其它g7071g17728
电g7438的g5058别在于变压器属于g19757g8502的g16025g13634，与g7071g17728电g7438的能量g17728换g1328g11004不g2528，它只是g17227到能量传递的g2163能。g2375g2265g2559电路，又g2265g2559磁路的变压器，是通g17819磁g3342g17837一g4198g1183，g4570原边绕组从电g9316g2572g6922的能量传递到副边绕组的。所以分析变压器，要g20330g1820从磁g3342分析g11540g6175，g6524导出磁动势和电动势两g12193g5191衡g1863g13007，最后得到空载和负载运行时的g12573g6940电路、相量g3282以g2462稳态
g5627能。
(1) 磁g3342分析是变压器分析的出g2469点，为g1114方g1427g17227见，g6238它们分为g1039磁通和漏磁通。
g7092论空载还是负载运行，变压器的g19093g5527中都会产生g2528时与原边、副边绕组相交链的g1039磁通。
空载时，在原边绕组还会存在只与原边绕组相交链的漏磁通g727负载时，原边、副边绕组都存在漏磁通。
(2) 在g5585g11065漏磁通g2462绕组压降的g2081提下，
11 1m
4.44UE fNΦ≈=,所以，原边绕组所加电压决g4462g1039磁通
m
Φ 的大小。所有的感应电动势都是相对应磁通与匝数g1068g12227的4.44 fg1505。例g3926，
副边绕组漏磁通所产生的感应电动势为：
222
4.44EfNΦ
σσ
=,g5194g1000，感应电动势在相位上都滞后于产生它的磁通90°。
(3)从空载到负载，副边绕组电流从g7092到有，原边绕组电流会有一g1022相应的增量以g13512持
g19093g5527中的g1039磁通保持不变，g17837就是变压器的恒磁通原g10714。
(4) 在变压器的分析与计算中，有时会引入g7643g5198g1552的g8022g5577。
(5) 可以g11004电压g16855整率g141U %和g6940率ηg17837两g20045g6363g7643g7481衡量变压器稳态运行时的g5627能。电压g16855整率可以反映出变压器在传输电能时副边绕组g12483电压的稳g4462g5627和g1391电g2709g17148g727而g6940率g2029
可以反映一台变压器在经g8994方面的g1260g2167。
思考题与习题
4-1 变压器的原边、副边各g10301g10714量的正方向是g3926g1321规g4462的g731
4-2 为g1172g1052电g2159变压器的g20652压绕组常在低压绕组的外面g731
4-3 g1039磁通和漏磁通g1055间有g2750g1135g1039要g2318别g731
4-4 变压器的空载电流的g5627g17148和g1328g11004g3926g1321g731
4-5 变压器空载运行时，是否要从电g13605取得g2163率g731g17837g1135g2163率属于g1172g1052g5627g17148g731g17227g1172g1052
g1328g11004g731
4-6 g12628要g16840明变压器g9620磁电抗和漏抗的g10301g10714g5859g1053。它们分别对应g1172g1052磁通，对g5062制成的变压器，它们是否是常数g731当电g9316电压降低时，它们g3926g1321变化g731g17837两g1022电抗大g3921还是小
g3921，为g1172g1052g731
电机与拖动
·92·
·92·
4-7 一台 220/110 V的g2345相变压器，g3926不g5922g4570 220V电压加在副边g1403，会产生g1172g1052
g10628g16949g731
4-8 g3926g4570额g4462g20069率为 60 Hz 的变压器，接到 50Hz 的电g13605上运行，试分析对g1039磁通、
g2181磁电流、g19093g13803、漏抗g2462电压变化率有g1321g5445g2721g731
4-9 试绘出变压器 T 形、近似和g12628化的g12573g6940电路，g16840明各参数的g5859g1053和各g12573g6940电路的
g1363g11004g3342g2524。
4-10 变压器在感g5627和g4493g5627负载时，对副边电压的g5445g2721g731g4493g5627负载时，副边g1403电压与空载时相比，是否一g4462增加g731
4-11 为g1172g1052变压器的空载g6451g13803可以近似看成g19093g13803，短路g6451g13803可近似看成铜g13803g731负载时变压器g11507正的g19093g13803和铜g13803与空载g6451g13803和短路g6451g13803有g7092g5058别，为g1172g1052g731
4-12 g5445g2721变压器输出电压稳g4462g5627的因g13044有g2750g1135g731为g1172g1052会g5445g2721稳g4462g5627g731
4-13 一台g2345相变压器，S
N
=1000kVA，U
1N/
U
2N
=60/6.3kV，f
N
=50Hz，空载g2462短路g4466验的g13479g7536g3926下,
实验名称 电压/V 电流/A 功率/W 电源加压侧
空载 6300 10.1 5000 低电压边
短路 3240 15.15 14000 高电压边
试计算,
(1) g6252算到g20652电压边的参数(g4466g19481g1552g2462g7643g1052g1552)g727
(2) 空载、短路以g2462g9397载时的g19093g13803和铜g13803g727
(3) 计算电压变化率和副边g1403电压g727
(4) g9397载g1000
2
cos 0.8? = 时的电压变化率g2462g6940率g727
(5) 最大g6940率。
4-14 有一台g2345相变压器，额g4462g4493量S
N
=100kVA，原副边额g4462电压U
1N/
U
2N
=6000/230V，
f
N
=50Hz。原副g13459g3292的电g19471g2462漏抗为r
1
=4.32Ω，r
2
=0.0063Ω，x
1σ
=8.9Ω，x
2σ
=0.013Ω。试求,
(1) g6252算到g20652压边的短路电g19471r
k
，短路电抗x
k
g2462g19471抗z
k
g727
(2) g6252算到低压边的短路电g19471
k
r′，短路电抗
k
x′g2462g19471抗
k
Z′g727
(3) g4570(1)、(2)求得的参数g11004g7643g1052g1552g15932g12046g727
(4) 计算变压器的短路电压g11346分比ΔU(%)g727
(5) 求g9397载g1000
22 2
cos 1 cos 0.8 cos 0.8==?=，，（）g12573 3 g12193g5785g1929下的电压变化率
ΔU(%)。
4-15 一台g2345相变压器，g5062知r
1
=2.19Ω，r
2
=0.15Ω，x
1σ
=15.4Ω，x
2σ
=0.964Ω，r
m
=1250Ω，
x
m
=12600Ω，当
2
cos 0.8? = 时，N
1
/N
2
=876/260，副边电流I
2
=180A，U
2
=6000V。试求,
(1) g11004近似T形g12573g6940电路和近似g12573g6940电路求U
1
、I
1
g727
(2) 画出T形g12573g6940电路的相量g3282。
第5章 三相变压器
本章重点是三相变压器连结组的判别以及变压器的并联运行。
现在的电力系统普遍采用三相制供电，因此三相变压器应用得最为广泛。目前，存在两种形式的三相变压器可供选择，一种是由 3 个单相变压器所组成的三相组式变压器；另一种是由铁轭把三个铁心柱连接在一起而构成的三相心式变压器。在实际运行过程中，三相变压器的电压、电流基本上是对称的，当所带负载为对称负载时，各相电压、电流大小相等，相位依次相差 120°，所以只要知道任何一相的电压、电流，其余两项就可以根据对称关系求出。在对其中的一相进行分析时，其等效电路、基本方程式以及相量图同第 4
章所讲的单相变压器完全一样。因此，本章只对三相变压器自g17535的一g1135g10317点g2164以g11752g12362g726三相变压器的g11925路系统、连接组、g13481组中g5875应电g2172g2195的g8886形以及并联运行。
5.1 三相变压器的磁路系统
5.1.1 三相组式变压器
三相组式变压器是由 3 个g11925路相g1126g10432g12447的单相变压器所组成的，三相g1055g19400只g7389电的联系而g7092g11925的联系。g3926图 5.1 所g12046。g2419g17805、g2115g17805g13481组可根据要求接成g7155形(Y)g6122三g16294形(g440)。
g15441g9994各g11925路相g1126g10432g12447，g1306当对g2419g17805g13481组g7057g2164对称的三相电压时，
U
Φ
i
、
V
Φ
i
、
W
Φ
i
g1427g1262对称，
g12366载电流g1075是对称的。
图5.1 三相组式变压器
5.1.2 三相心式变压器
g994三相组式变压器g993同，三相心式变压器的g11925路相g1126关联。g4439是g17902过铁轭把 3 个铁心柱连在一起的。g3926图 5.2 所g12046。g17837种铁心结构是g1186单相变压器g9448变过g7481的，把 3 个单相变压器铁心柱的一g17805组g2524g2052一起，而g4570g8611相g13481组g13556g13481在g7422组g2524的铁心柱上。由g1122在对称的g5785
g1929g991，组g2524在一起的铁心柱中g993g1262g7389g11925g17902存在，g6937可以g11477g2447。
g2656同g4493量的三相组式变压器相g8616，三相心式变压器所用的g7460g7021g17751g4581、g17148量g17743。g1306g4439的电机与拖动
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g13582点在g1122g726
(1) 采用三相心式变压器供电时，任何一相g2469g10995g6937
g19568，g6984个变压器g18129要进行g7368g6454，g3926g7536采用三相组式变压器，只要g7368g6454出现g6937g19568的一相g2375可。所以三相心式变压器的g3803用g4493量为组式变压器的3g1505；
(2) 对g1122大g3423变压器g7481g16840，g3926g7536采用心式结构，g1319
g12227g17751大，运g17767g993g1427。
基g1122以上g13783g15397，为g14422g11477g7460g7021，g3822g6980三相变压器采用心式结构。g1306对g1122大g3423变压器而g16340，为g1955g4581g3803用g4493量以及g11842g1457运g17767方g1427，一g14336g18129是三相组式变压器。
5.2 三相变压器的电路系统——连接组
5.2.1 变压器原边、副边绕组首末端标记及连接方法
在第 4 章，单相变压器g2419g17805g13481组的g20330、g7423g12483g15999g7643g16772为 U、X；把g2115g17805g13481组的g20330、g7423g12483
g7643g16772为u、x。对三相变压器而g16340，为g11752g12362方g1427，g1075对其g20330、g7423g12483g2164以g7643g16772，g3926g159325g161所g12046。
表5-1 三相变压器首末端标记
绕组名称 首端 末端 中点
原边绕组 U、V、W X、Y、Z O
副边绕组 u、v、w x、y、z O
g10714g16782上g7481g16840，三相变压器的g2419、g2115g17805g13481组g18129可以根据g19668要接成g7155形(Y)g6122三g16294形(g141)。
一g7098g6365g16280g4462的接g8873连接完成，其g15932g12046方g8873g1427g19555g1055g11842g4462。为方g1427起g16277，用 Y/y g15932g12046g2419、g2115g17805
的g7155形接g8873；用D/dg7481g15932g12046g2419、g2115g17805的三g16294形接g8873。g2419g17805g13481组在接成g7155形(Y)时，g3926g7536g7389中
g13459g5353出，g2029用Y
N
g15932g12046；g2115g17805g13481组在接成g7155形(Y)时，g3926g7536g7389中g13459g5353出，g2029用y
n
g15932g12046。g1375g3926g726
Y
N
/d g15932g12046g2419g17805g13481组为g7155形接g8873，并g1000g7389中g13459g5353出，g2115g17805g13481组为三g16294形接g8873；D/y g15932g12046g2419g17805
g13481组为三g16294形接g8873，g2115g17805g13481组为g7155形接g8873，g7092中g13459g5353出。
连接组是变压器运行中的一个重要g8022g5577。g991g19766，g20330g1820g7481g11752g12362单相变压器的连接组，在此基g11796上g5353g1849三相变压器的连接组。
5.2.2 单相变压器的连接组
单相变压器的g2419g17805、g2115g17805g13481组g13556g13481在同一根铁心柱上，并g15999同一g1039g11925g17902所g1144g19154，任何时刻两个g13481组的g5875应电g2172g2195g18129g1262在某一g12483呈现高电位的同时，在另外一g12483呈现出低电位。
借用电路g10714g16782的知识，把g2419g17805、g2115g17805g13481组中同时呈现高电位(低电位)的g12483点称为同名g12483，
并在该g12483点旁g2164“?”g7481g15932g12046。
g6365照惯g1375，统一g16280g4462g2419g17805、g2115g17805g13481组g5875应电g2172g2195的方向均g1186g20330g12483指向g7423g12483。一g7098两个
g13481组的g20330、g7423g12483g4462义完g1055后，同名g12483g1427唯一由g13481组的g13481向决g4462。当同名g12483同时为g2419g17805、g2115
图5.2 三相心式变压器的铁心结构
第5章 三相变压器
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g17805g13481组的g20330g12483(g7423g12483)时，
UX
E
dotnosp
g2656
UX
E
dotnosp
同相位，用连接组I/I-12g15932g12046，g3926图5.3所g12046；否g2029，
UX
E
dotnosp
g2656
UX
E
dotnosp
相位相差180°，用连接组I / I-6g15932g12046，g3926图5.4所g12046。
(a) 接线图 (b) 相量图 (a) 接线图 (b) 相量图
图5.3 连接组I/I-12 图5.4 连接组I/I-6
由此可g16277，单相变压器g2419g17805、g2115g17805g5875应电g2172g2195的方向存在两种可能g726同为电g2172g2195升(降)；
一个为电g2172g2195升，另一个为电g2172g2195降。
5.2.3 三相变压器的连接组
三相变压器的连接组g7389两部分组成，一部分g15932g12046三相变压器的连接方g8873；一部分连接组的g7643号。g3926图 5.10所g12046连接组Y/y-10。g991g19766详细介绍g11842g4462连接组的方g8873。连接组g7643号是由g2419g17805、g2115g17805g13459电g2172g2195的相位差决g4462的。三相变压器的 3 个铁心柱上g18129g7389分别属g1122g2419g17805g13481
组g2656g2115g17805g13481组的一相，g4439们的相位关系g994单相变压器g2419g17805、g2115g17805g13481组g5875应电g2172g2195的关系完全一样。根据电路g10714g16782可知，当三相g13481组 Y 接时，g13459电g2172g2195的大小为相电g2172g2195的 3g1505，
相位g2029超前相应相电g2172g219530°；当三相g13481组g440接时，g13459电g2172g2195g994相电g2172g2195相等。所以在g2419
g17805、g2115g17805相电g2172g2195的相位关系知道后，g13459电g2172g2195的关系g1075g19555g1055g11842g4462，g1427可根据g13459电g2172g2195的相位关系g7481g11842g4462连接组g7643号。连接组g7643号g7389两层含义g726一方g19766g2419g17805、g2115g17805g13459电g2172g2195相位差
g18129是30°的g1505g6980，该g1505g6980g2375为连接组g7643号；另一方g19766代g15932着时钟的g6984点g6980，g3926g7536g16280g4462g2419g17805
g13459电g2172g2195作为分针始终指向12点g993g2172，g2115g17805g13481组的g13459电g2172g2195作为时针，g6365顺时针转g2172，指向几点，g2029连接组g7643号就是几，g17837就是所谓的钟g15932g8873。
1,由三相变压器的接线图确定连接组
在已知三相变压器接g13459图的g5785g1929g991，可以g6365g3926g991步骤g7481g11842g4462其连接组g726g20330g1820画出g2419g17805
g13481组相电g2172g2195的相量图，并根据其连接方式求出g13459电g2172g2195；g9994后把U点当作u点，根据同名g12483，g11842g4462g2115g17805g13481组相电g2172g2195g994g2419g17805相电g2172g2195的相位关系，画出g2115g17805相电g2172g2195的相量图，
再由其连接方式求出g2115g17805的g13459电g2172g2195；最后根据相量图所g12046的g2419g17805、g2115g17805g13459电g2172g2195相位差，
得g2052连接组g7643号。
g991g19766就以Y/y、Y/d为g1375g7481g16840明g3926何g11842g4462三相变压器连接组g7643号，在以g991分析中，g3926g7092
g10317殊g16840明，g18129认为g2419g17805g13481组所接电源的相序为g726U→V→W。
电机与拖动
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1) Y/y连接组
图5.5~图5.10给出了所g7389Y/y连接组的接g13459图g2656相量图。
(a) 接线图 (b) 相量图 (a) 接线图 (b) 相量图
图5.5 Y/y-12连接组 图5.6 Y/y-2连接组
(a) 接线图 (b) 相量图 (a) 接线图 (b) 相量图
图5.7 Y/y-4连接组 图5.8 连接组Y/y-6
(a) 接线图 (b) 相量图 (a) 接线图 (b) 相量图
图5.9 连接组Y/y-8 图5.10 连接组Y/y-10
第5章 三相变压器
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由此可g16277，当g2419g17805、g2115g17805g13481组采用相同的连接方式时，连接组g7643号均为偶g6980，并g1000，
g2419g17805、g2115g17805g13481组g5875应电g2172g2195的相序一致，g7643号的改变并g993g1262影响g2052相序。
2) Y/d连接组
图5.12~图5.17给出了所g7389Y/d连接组的接g13459图g2656相量图。
(a) 接线图 (b)相量图
图5.11 Y/d-1连接组
(a) 接线图 (b) 相量图
图5.12 Y/d-3连接组
(a) 接线图 (b) 相量图
图5.13 Y/d-5连接组
电机与拖动
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(a) 接线图 (b) 相量图
图5.14 Y/d-7连接组
(a) 接线图 (b) 相量图
图5.15 Y/d-9连接组
(a) 接线图 (b) 相量图
图5.16 Y/d-11连接组
当g2419g17805、g2115g17805g13481组采用g993同的连接方式时，连接组g7643号均为奇g6980。
2,由三相变压器的连接组确定接线图
g17837可以看成是上一过程的逆过程。其步骤g3926g991g726g20330g1820根据连接组所g12046的连接方g8873，初步画出g2419g17805、g2115g17805g13481组的连g13459方式，并g1000g6365照常g16280，g4462义g2419g17805g13481组的出g13459g12483g7643志及相电g2172
第5章 三相变压器
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·99·
g2195、g13459电g2172g2195，在此基g11796上，画出g2419g17805g13481组相量图；g9994后把U点当作u点，根据连接组g7643
号，再相量图中画出g2115g17805g13481组的g13459电g2172g2195、相电g2172g2195；最后根据g2419g17805、g2115g17805g13459电g2172g2195的相位关系，g11842g4462g2115g17805g13481组的出g13459g12483g7643志、同名g12483。
g991g19766以Y/y-2及Y/d-3为g1375g7481g16840明g3926何根据三相变压器的连接组g11842g4462其接g13459图。
1) Y/y-2
(1) 初步画出g2419g17805、g2115g17805g13481组的连g13459方式，g4462义g2419g17805g13481组的出现 U g7643志及相电g2172g2195、
g13459电g2172g2195，g3926图5.17所g12046。
(2) 根据连接组g7643号，再相量图中画出g2115g17805g13481组的g13459电g2172g2195、相电g2172g2195，g3926图 5.18
所g12046。
(3) 根据g2419g17805、g2115g17805g13459电g2172g2195的相位关系，g11842g4462g2115g17805g13481组的出g13459g12483g7643志、同名g12483。
(a) 接线图 (b) 相量图
图5.17 连接组Y/y-2及原边绕组相量图
(a) 接线图 (b) 相量图
图5.18 连接组 Y/y-2
2) Y/y-3
(1) 初步画出g2419g17805、g2115g17805g13481组的连g13459方式，g4462义g2419g17805g13481组的出g13459g12483g7643志及相电g2172g2195、
g13459电g2172g2195，g3926图5.19所g12046。
(2) 根据连接组g7643号，再相量图中画出g2115g17805g13481组的g13459电g2172g2195、相电g2172g2195，g3926图5.20所g12046。
(3) 根据g2419g17805、g2115g17805g13459电g2172g2195的相位关系，g11842g4462g2115g17805g13481组的出g13459g12483g7643志、同名g12483。
电机与拖动
·100·
·100·
(a) 接线图 (b) 相量图
图5.19 连接组Y/d-3及原边绕组相量图
(a) 接线图 (b) 相量图
图5.20 连接组Y/d-3
5.2.4 磁路结构及连接组对电动势波形的影响
变压器的铁心是由铁g11925g7460g7021构成的，铁g11925g7460g7021的g11925化曲g13459是一条呈饱g2656g10317性的曲g13459。
在第4章单相变压器g12366载运行一g14422中曾提g2052g726在铁心处g1122饱g2656状态时，g3926g7536g11925g17902
m
Φ 为正弦
g8886，g2029励g11925电流
m
i 为尖顶g8886，除基g8886电流外，以三次谐g8886电流分量最大；g3926g7536励g11925电流
m
i 为正弦g8886，g2029g11925g17902
m
Φ 为平顶g8886，除基g8886g11925g17902外，以三次谐g8886g11925g17902分量最大。g3926g7536忽略影响g993
大的其他高次谐g8886，g13481组中的电g2172g2195g1039要由基g8886g11925g17902g2656三次谐g8886g11925g17902g5875应产g10995。三相变压器的g11925路结构g994连接组g1262影响g11925g17902的流g17902路径，因而g1075g1262对g5875应电g2172g2195的g8886形g7389直接影响。
g991g19766以为Y
N
/y、Y/y以及Y/d、D/yg1375对其进行g11752g12362。
1,Y
N
/y、Y/y连接的三相变压器
g3926式(5.1)所g12046，励g11925电流
m
i 中的三次谐g8886分量的幅值、相位均相同，g6937可构成零序对称组。
33m
33m 3m
33m 3m
sin3
sin3( 120 ) sin3
sin3( 240 ) sin3
U
V
W
ii t
i it it
i t
ω
ωω
=
=?=°
°
(5.1)
第5章 三相变压器
·101·
·101·
在g2419g17805g13481组g7389中g13459的g5785g1929(Y
N
/y)g991，三次谐g8886电流g1262以中g13459作为自己的回路。由g1122三次谐g8886电流的存在，励g11925电流呈尖顶g8886，所对应g11925g17902及g13481组g5875应电g2172g2195接近g1122正弦g8886。
g1306当g2419g17805g13481组没g7389中g13459(Y/y)时，三次谐g8886电流由g1122没g7389回路而g7092g8873存在，因此励g11925电流呈正弦g8886，所对应g11925g17902g1427是含g7389三次谐g8886分量的平顶g8886。g11925g17902的三次谐g8886分量的流g17902路径g994三相变压器的g11925路结构g7389关。
1) 三相组式变压器
构成三相组式变压器的 3 个单相变压器g11925路彼此g10432g12447。所以在g8611个单相变压器的铁心中，三次谐g8886g11925g17902分量g18129可以流过。g8611相g13481组的电g2172g2195由基g8886g11925g17902g2656三次谐g8886g11925g17902共同g5875
应产g10995，以g2419g17805g13481组g5875应电g2172g2195
1
E
dotnosp
为g1375，
1
E
dotnosp
是由基g8886g11925g17902的g5875应电g2172g2195
11
E
dotnosp
g2656三次谐g8886g11925
g17902的g5875应电g2172g2195
13
E
dotnosp
组成，g2375
11113
E EE=+
dotnospdotnosp dotnosp
。式中，
11 1 1 m1 13 3 1 m3
4.44 4.44EfNΦ EfNΦ==,。
g15441g9994，三次谐g8886g11925g17902
m3
Φ g8616基g8886g11925g17902
m1
Φ 要小，g1306三次谐g8886g11925g17902的g1144变频率为基g8886g11925g17902
m1
Φ
的 3 g1505，g6937
13 3 m3 m3
11 1 m1 m1
3
EfΦΦ
EfΦΦ
==×。该g8616值g7389时可达g2052 45%~60%，甚至g7368大。相电g2172g2195的
g8886形g1262g2469g10995畸变而成尖顶g8886。g17837种现象g1262g5353起危险的过电压，严重时g7389可能击穿g13481组绝缘。
g1306在g13459电g2172g2195中，由g1122相电g2172g2195的三次谐g8886分量相g1126抵消，仍呈正弦g8886。
2) 三相心式变压器
三相心式变压器的g11925路彼此关联，励g11925电流的三次谐g8886分量由g1122没g7389回路在铁心中g7092
g8873流g17902。g15441g9994g4439仍可以g17902过油路g6122g12366气形成闭g2524回路，g1306由g1122该g11925路的g11925g4560率小，g11925g19471大，
其g6980量是g993大的。因此可以忽略三次谐g8886g11925g17902所产g10995的g5875应电g2172g2195。认为g13481组中的电g2172g2195
单g10432由g11925g17902的基g8886分量所g5875应产g10995，呈正弦g8886。
g1306以三g1505g1122基g8886频率g1144变的三次谐g8886g11925g17902，g1262在油g12677中产g10995g9077流g6451g13803，致g1363油g12677g4628部过g9921，降低变压器的效率。
2,Y/d、D/y连接的三相变压器
在Y/d连接的三相变压器中，g2419g17805g13481组采用没g7389中g13459的g7155形(Y)连接，所以励g11925电流g1427
呈正弦g8886，而g993存在三次谐g8886电流分量。铁心中的g11925g17902g1262出现三次谐g8886g11925g17902 m3Φ
i
，g8611相g13481
组中g1427g1262g5875应出三次谐g8886电g2172g2195
3
E
dotnosp
。由g1122g2115g17805g13481组采用三g16294形(△ )连接方式，自g17535形成一闭g2524回路，因此g1427g1262g7389
3
E
dotnosp
产g10995的三次谐g8886电流
3
I
dotnosp
流g17902。g2419g17805g13481组中g993存在三次谐g8886电流，
g7092g8873抵消
3
I
dotnosp
对铁心中g11925g17902的影响，
3
I
dotnosp
g1427g1262在铁心中产g10995三次谐g8886g11925g17902 m3Φ′
i
。因为g13481组的电
g6251g17840大g1122电g19471，
3
I
dotnosp
在相位上g9394后
3
E
dotnosp
近 90°，g2375 m3Φ
i
g9394后
3
E
dotnosp
近 90°，而 m3Φ
i
在相位上超前
g4439所产g10995的g5875应电g2172g2195
3
E
dotnosp
90°。由此可g16277，三次谐g8886电流
3
I
dotnosp
所产g10995的 m3Φ
i
g1262抵消铁心中g2419
g1820存在的三次谐g8886g11925g17902 m3Φ
i
，g1186而大大g2078g5381g13481组中的三次谐g8886电g2172g2195，g1363其g17247近g1122正弦g8886。
在 D/y 连接的三相变压器中，g2419g17805g13481组采用三g16294形(△ )连接方式，可以流过三次谐g8886
电流，g1186而g1363得励g11925电流呈正弦g8886，致g1363铁心中的g11925g17902为正弦g8886，g13481组中的g5875应电g2172g2195g1075
为正弦g8886。
由以上的分析可以看出，为了改g2904g13481组中g5875应电g2172g2195的g8886形，最g3921g1363g2419g17805、g2115g17805g13481组中的一个为三g16294形g11△ g12连接。
电机与拖动
·102·
·102·
5.3 变压器的并联运行
5.3.1 变压器的并联运行的意义
在g2469电g2390g6122变电g12461中，g17902常g18129g1262g7389g3822g2500变压器g7481共同g6227g6297g1268g17767电能的任g2165，其g5859义在g1122g726
(1) 可以提高供电的可g19764性。在同时运行的g3822g2500变压器中，g3926g7536g7389变压器g2469g10995g6937g19568，
可以在其他变压器g13499g13505g5049作的g5785g1929g991g4570其g2011除，并进行g13512g1474，g993g1262影响供电的连g13505性g2656可
g19764性。
(2) 可以提高供电的g13475g8994效g11422。变压器所带负载是g19555g4407g14422、气g1517、g7101g7214等外部g5785g1929的变化而改变的，可以对变压器的负载进行g11429g6523，g7481决g4462g6249g1849运行的变压器的g2500g6980，以提高运行效率。
5.3.2 变压器的理想并联运行的条件
1,变压器并联运行的理想情况
并g993是任g5859的变压器g18129可以组g2524在一起就能并联运行的，为g1955g4581g6451g13803，g18003g1825可能出现的危险g5785g1929，g5088g7407并联运行的变压器能实现以g991的g10714g5831g5785g1929g726
(1) g12366载时，为g1955g4581g13481组g19120g13803，应g1457g16789并联运行的各变压器g1055g19400g7092g10627流；
(2) 负载时，为g1363各变压器g18129能得g2052g1817分g2045用，g8611g2500变压器应该g6365其g4493量成g8616g1375g3332g6227
g6297负载；
(3) 负载时，为了提高带载能力，并联运行各变压器的g2115g17805g13481组电流相位应相同。
2,理想并联运行的条件
g991g19766就以两g2500单相变压器的并联运行为g1375，g7481详细g11752g12362为实现变压器的g10714g5831并联运行所应g9397g17287的条g1226。
1) g12366载运行时g7092g10627流的条g1226
g16786g4462两g2500并联运行的单相变压器的电压g8616分别为kⅠ、kⅡ，其他各g2454g6980g3926图5.21所g12046。
g12366载时g3926g7536把g11713路g2454g6980g5414g12651g2052g2115g17805，所对应的g12628化等效电路g3926图5.22所g12046。
图5.21 两台单相变压器的并联运行示意图 图5.22 两台并联运行单相变压器空载时的等效电路
第5章 三相变压器
·103·
·103·
g12366载运行时，g7389
1
20
U
U
k
Ι
Ι
=
dotnosp
dotnosp
、
1
20II
II
U
U
k
=
dotnosp
dotnosp
由图5.22可得
()
()
1
II 1 II20 20II
c
II II kII II
11
kk kk k
U
kk UkkUU
I
z zzzzzk
ΙΙΙ
ΙΙΙΙ




== =
+++
dotnosp
dotnospdotnospdotnosp
dotnosp
(5.2)
式中
k
z
Ι
g2656
IIk
z g252g252g5414g12651g2052g2115g17805的g11713路g19471g6251。
为了g1457g16789变压器在g12366载运行g13481组g1055g19400g7092g10627流，对单相变压器而g16340，由式(5.2)可以看出，
当变压器的电压g8616相同时,0
c
I =
dotnosp；而三相变压器除了电压g8616相同g1055外，并联运行的变压器的连接组g7643号g1075g5529g20047相同。g3926g7536两g2500并联运行三相变压器的电压g8616相同，g1306连接组g7643号
g993同。g1375g3926，Y/yg1612g2656Y/g440g1611的两g2500三相变压器并联运行，其g2115g17805g13481组的g5875应电g2172g2195相量图g3926图5.23所g12046。g1186图g2656式(5.2)可以看出
1
II 11
c
II II II
11
2sin15
0.518
() ()
kk kk kk
U
kk UU
I
z zkzz kzz
Ι
ΙΙΙ Ι



===
++ +
dotnosp
dotnospdotnosp
dotnosp
°
(5.3)
式(5.3)g15932明，此时g12366载运行时，g13481组g1055g19400的g10627流并g993为零。由g1122g11713路g19471g6251g5468小，g4570g1262
g5353起g5468大的g10627流
c
I
dotnosp
。g14521g7643号差值大g11221，g10627流g4570g1262g7368大。
2) 各变压器g6365g994g4493量呈正g8616g3332分g6297负载的条g1226
g5414g12651g2052g2419g17805时，变压器在负载运行的g12628化等效电路g3926图5.24所g12046。
图5.23 Y/y-12和Y/Δ-11副边绕组的
感应电动势的相量图
图5.24 两台并联运行单相变压器
负载时的等效电路
由图5.23可以看出g726
II
II
k
kk
z
II
zz
Ι
Ι
′
=
′′+
dotnospdotnosp
(5.4)
II
k
kk
z
II
zz
Ι
Ι
′
=
′′+
coproduct
dotnospdotnosp
(5.5)
II
II
k
k
zI
I z
Ι
Ι
′
=
′
dotnosp
dotnosp
(5.6)
式(5.6)相应的标幺值表达式为
***
II II
***
II
k k
k k
z zI
I zz
Ι
ΙΙ
′
==
′
dotnosp
dotnosp
(5.7)
由于
NIINII
S UI S U I
ΙΙΙ
==，,并且
NNI
U U
Ι
=,故
电机与拖动
·104·
·104·
**
**
II II
S I
S I
ΙΙ
= (5.8)
所以由式(5.6)和公式(5.7)可得
***
II
** *
II II
k
k
zI S
I zS
ΙΙ
Ι
== (5.9)
式(5.8)说明，如果保证并联运行的各变压器所分担的负载电流与其容量正比，短路阻抗必须相等。只有这样，两台变压器才能同时达到满载，使变压器并联组输出容量最大。
3) 负载时并联运行各变压器的副边绕组电流相位相同的条件
由公式(5.6)可知，要使并联运行时的各变压器副边绕组的电流同相位，则必须保证各变压器短路阻抗的阻抗角相等。
本 章 小 结
(1) 三相变压器的电压与电流一般情况下是对称的，因此，对一相进行分析，其他两相可根据对称关系求得。按其铁心结构，可分为磁路相互独立的三相组式变压器和磁路相互联系的三相心式变压器。
(2) 三相变压器的连接组由绕组的连接方式和连接组标号组成，其中连接组标号代表了原边、副边线电动势的相位差，由于正好是30g101的g1505g6980，所以g16825标号可以g11004g19059表g8873g7481表
g12046，如果g6238原边线电动势g5415g1328分g19036g3999g13468g6363g253312g9869的位g13634，副边线电动势g1328为时g19036，g1427g1262g6363
g2533g19059表的g6984g9869，g6984g9869g6980g2375代表连接组的标号。
(3) 三相变压器的铁心结构和连接组g1262对绕组中g5875应电动势的g8886g5430g1147g10995g5445g2721，为了使其g8886g5430g17247g17829于正g5370g8886，最好g16765原边、副边绕组中的一g1022为三角g5430连接。
(4) 为了保证并联运行的各变压器g3324g12366载时绕组g1055g19400g7092g10627流，各变压器的变比和连接组标号应g16825相等g727为了保证并联运行的各变压器g3324负载时按与其容量成正比g3332分担负载，
短路阻抗应g16825相等g727为了保证负载时并联运行各变压器的副边绕组电流同相位，短路阻抗的阻抗角应g16825相同。
思考题与习题
5-1 三相变压器的连接组有g1321g5859g1053，如g1321g11004g19059表g8873g7481表g12046g731
5-2 为g1172g1052说变压器的g2181磁电流中g19668要有一g1022三g8437g16868g8886分量，如果g9620磁电流中的三g8437
g16868g8886分量g993能流g17902，对线g3292中g5875应电动势g8886g5430有g1321g5445g2721g731
5-3 变压器并联运行的g10714g5831情况是g1172g1052g731g3324g1172g1052条件下可以g4466g10628以g990的g10714g5831情况g731
5-4 变压器并联运行时，g14521接线组g2047g993同g1262出g10628g1172g1052g19394g20076g731
5g165 一台三相变压器，g20081g4462容量为5000kVA，U
1N
/U
2N
=10.5/3.15 kV，Y/y接g8873，g16809求g726
副边的g20081g4462电流g2462变压器的电压压比。
5-6 变压器并联运行时，g14521连接组标号g993同g1262出g10628g1172g1052g19394g20076g731
第5章 三相变压器
·105·
·105·
5-7 变压器并联运行时，g14521短路阻抗g993等g1262出g10628g1172g1052g19394g20076g731
5-8 变压器并联运行时，g14521电压压比g993等g1262出g10628g1172g1052g19394g20076g731
5-9 一台 Y/d 连接的三相变压器，原边g2164对称正g5370g20081g4462电压，g1328g12366载运行，g16809分析g726
原边电流、副边相电流和线电流中有g7092三g8437g16868g8886成分g731g1039磁g17902g2462原副边相电动势中有g7092三
g8437g16868g8886成分g731原边相电压g2462副边相电压和线电压中有g7092三g8437g16868g8886成分g731
5-10一台三相变压器，
N
S 5600kVA为,
1N
2N
10kV
6.3kV
U
U
=,Y/△ g1611连接，变压器g12366载
短路g4466g20576g6980据如下g726
实验名称 线电压/V 线电流/A 三相功率/W 电源加压侧
空载 6300 7.4 6800 低压边
短路 550 324 18000 高压边
求g726(1) g16757g12651变压器g2454g6980g2462其标g1052值g727
(2) 求满载且
2
cos 0.8? = 时的电压变g2282g10587和g6940g10587。
5-11 g16809g11023出Y/yg164、Y/yg168、Y/dg163、Y/dg169连接组的绕组接线g3282。
5-12 g16809g2040g4462以下接线g3282的连接组g726
(a) (b)
(c) (d)
第6章 其他用途的变压器
本章重点是各种特殊用途变压器的结构、工作原理，以及在使用中应注意的问题。
6.1 自耦变压器
自耦变压器也有单相和多相之分，但与普通双绕组变压器的区别在于：只有一个绕组，
副边绕组是原边绕组的一部分，因此，原边、副边绕组之间不但有磁的耦合，还有电的联系。下面就以单相自耦变压器为例来对其进行分析。
6.1.1 工作原理
图6.1所示为一台单相降压自耦变压器的工作原理图。
副边绕组 N
2
为原边绕组 N
1
的一部分，并且与铁心中的磁通
m
Φ 同时交链。与普通变压器一样，根据电磁感应定律可知，绕组的感应电动势与匝数成正比，所以原边、副边绕组的感应电动势分别为
11m
4.44EfNΦ=
22m
4.44EfNΦ=
变压器的电压比为
11
22
E N
k
E N
==。在忽略漏阻抗压降时，有
11 1
22 2
UEN
k
UEN
≈==。自耦变压器与普通变压器有着相同的磁动势平衡方程式，即
11 2 2 m1
I NIN IN+=
dotnospdotnosp dotnosp
(6.1)
如果忽略影响不g3835的g2181磁电g8981
m
I
dotnosp
，g990式可以变成
11 2 2
0IN IN+=
dotnospdotnosp
(6.2)
即
2
1
(1)
I
Ik
k
=? >
dotnosp
dotnosp
(6.3)
式(6.3)g16840g7138
1
I
dotnosp
与
2
I
dotnosp
g2465相，并且I
2
g730I
1
。
g11013于原边、副边绕组为同一绕组，g4396在电的联系，在副边绕组的g6289g3848g3800可以g11487成是电
g17347的一个g14422点。因此根据g3534g4584g19681g3839g12544g1120定律(KVL)可g5483
1212
II I+=
dotnospdotnosp dotnosp
(6.4)
其相g18339图如图6.2所示。g1186图中可以g11487g1998，g1856g1861绕组部分的电g8981
12
I
dotnosp
与原边、副边电g8981的g3835g4579g1863系为
12 2 1
I I I=?
图6.1 单相自耦变压器工作原理图
图6.2 单相自耦变压器电流的相量图
第6章 其他用途的变压器
·107·
·107·
即
2112
I II=+ (6.5)
式(6.5)的两边同乘以U
2
，就可得到自耦变压器的输出功率为
22 21 212
U IUIUI=+ (6.6)
普通变压器是以磁场为媒介，通过电磁感应作用来进行能量传输的。自耦变压器的原边、副边绕组既然有了电的联系，它的能量传输方式也必然有着与普通变压器的不同之处。
从式(6.6)可以看出，自耦变压器的输出功率有两部分组成，一部分为U
2
I
1
，由于I
1
是原边电流，在它流经只属于原边部分的绕组之后，直接流到副边，传输到负载中去，故 U
2
I
1
称为传导功率；另一部分为U
2
I
12
，显然要受到负载电流和原边电流的影响，这三者要满足式(6.4)所示的关系，所以I
12
可以看成是由于电磁感应作用而产生的电流，这一部分功率也相应地称为电磁功率。
另外，自耦变压器也通常设计的原边、副边容量相等，即
N1N1N2N2N
S UI UI== (6.7)
6.1.2 优缺点
(1) 通过以上的分析可以看出，在自耦变压器的从原边传递到副边的能量中，一部分是由于电磁感应作用，一部分是由于直接传导作用。而对普通变压器而言，输出功率只有电磁功率。所以，在同样容量的前提下，自耦变压器所用材料要比普通变压器少、g1319g12227g4579、
g18337量g17743，g6940率也要g20652一g1135。从而可以g19489g1314成g7424，提g20652经g8994g6940g11422。g1306g5415电压比 k g17751g3835g7114，经
g8994g6940g11422就不g7138显，一g14336自耦变压器电压比k设计为k=1.25~2。
(2) 由于副边绕组为原边绕组的一部分，两绕组之g19400g4396在着电的联系，g1314压g1403容g7143受到g20652压g1403过电压的影响。所以g13489g13548和过电压g1457g6264要g2164g5390；
(3) 由于只有一g1022绕组，g9443电g6251g17751普通变压器要g4579，g3252g8504，g11713g17347g19471g6251g4579，g11713g17347电流就
g3835，要g2164g5390g11713g17347g1457g6264。
6.2 仪用互感器
g1214用g1126感器是g18209电系g13491中g1391g8991量和g1457g6264用的设g3803，分为电流g1126感器和电压g1126感器两g12879。
它g1216的g5049作原g10714和变压器相g1296，是g6238g20652电压设g3803和g8609g13459的g17828行电压、g3835电流即设g3803和g8609g13459
的负g14667g6122g11713g17347电流g6365g16280g4462比g1375变成g8991量g1214g15932、g13499电g1457g6264g2462g6523g2058设g3803的g1314电压和g4579电流。
6.2.1 电压互感器
电压g1126感器g2460称g1214g15932变压器，也称PTg6122TV，g5049作原g10714、
g13479g7512和接g13459方式g18129与普通变压器相同。g1866接g13459g3282g3926g3282 6.3 所示。 电压g1126感器原边绕组g5194接于g15999g8991量g13459g17347。副边接有电压
g15932，相g5415于一g1022副边g5332g17347的变压器。 电压g1126感器g6365g1866g13489g13548g13479
g7512g5430式，可分为g5190式、g8987g8892式、g1817g8680式、g8845g9036式等g1972g12193；g7693g6466
相g6980可分为g2345相和三相；g7693g6466绕组g6980可分为g2464绕组和三绕组。
图6.3 电压互感器接线图
电机与拖动
·108·
·108·
电压g1126感器的g10317g9869是g726
(1) 与普通变压器相比，容量g17751g4579，g12879g1296一g2500g4579容量变压器；
(2) 副边负g14667比g17751g5670g4462，所接g8991量g1214g15932和g13499电器的电压g13459g3292g19471g6251g5468g3835，g3252g8504，在g8503常
g17828行g7114，电压g1126感器接g17829于g12366载g10378g5589。
电压g1126感器的原、副边绕组g20081g4462电压之比，称为电压g1126感器的g20081g4462电压比。即
k=U
1N
/U
2N
，g1866中原边绕组g20081g4462电压U
1N
是电g13605的g20081g4462电压，g1000g5062g7643g1946g2282，g392610、35、110、
220kV等，副边电压U
2N
，g2029g13491一g4462为100(g6122
100
3
)V，所以 k也就相应地g4466g10628了g7643g1946g2282。
为g4445g1852g17227g16277，副边绕组必g20047有一g9869可g19764接地，g5194g1000副边绕组g13489对不能g11713g17347。
6.2.2 电流互感器
电流g1126感器也是g6365电磁感应原g10714g2058成的，也称CTg6122TA。
g1866原边绕组g1030接于g15999g8991g13459g17347中，副边绕组与g8991量g1214g15932g6122g13499电器的电流g13459g3292g1030g17842，副边绕组的电流g6365一g4462的变比g2465应原边电g17347的电流。g1866接g13459g3282g3926g3282 6.4 所示。与电压g1126感器的g5785g1929
相g1296，电流g1126感器的副边绕组也必g20047有一g9869接地。由于作为电流g1126感器负载的电流g15932g6122g13499电器的电流g13459g3292g19471g6251g18129g5468g4579，
所以，电流g1126感器在g8503常g17828行g7114接g17829于g11713g17347g10378g5589。
电流g1126感器的g12193g12879g5468g3822，g7693g6466g4445g16025地g9869可分为g6155g1881式和
g6155外式；g7693g6466g4445g16025方式可分为穿墙式、支持式和套管式；g7693g6466g13489g13548g13479g7512可分为g5190式、g8987g8892
式和g8845g9036式；g7693g6466原边绕组的g13479g7512型式可分为g2345匝式和g3822匝式等。
电流g1126感器的g10317g9869是g726
(1) 原边绕组g1030联在g15999g8991g13459g17347中，g5194g1000匝g6980g5468少，g3252g8504，原边绕组中的电流完g1852取决于g15999g8991电g17347的负g14667电流，而与副边电流无关；
(2) 电流g1126感器副边绕组所接电流g15932g6122g13499电器的电流g13459g3292g19471g6251g18129g5468g4579，所以g8503常g5785g1929
下，电流g1126感器在g17829于g11713g17347g10378g5589下g17828行。
电流g1126感器原边、副边g20081g4462电流之比，称为电流g1126感器的g20081g4462g1126感比g726k = I
1N
/ I
2N
，g3252
为原边绕组g20081g4462电流I
1N
g5062g7643g1946g2282，副边绕组g20081g4462电流I
2N
g13491一为5(g61221、0.5)A，所以电流
g1126感器g20081g4462g1126感比也g7643g1946g2282了。
为g4445g1852g17227g16277,电流g1126感器副边绕组在g17828行中g13489对不允许g5332g17347，为g8504，在电流g1126感器的副边回g17347中不允许g16025设熔断器，而g1000g5415需要将g8503在g17828行中的电流g1126感器副边回g17347中g1214g15932设
g3803断g5332g6122退出g7114，必g20047将电流g1126感器的副边g11713接，g1457证不致断g17347。
6.3 电焊机变压器
电焊机在生产中的应用非常广泛，它是利用变压器的g10317殊外g10317性(二次g1403可以g11713g7114g11713g17347
g3926g32826.5)的性能而g5049作的，g4466际上是一g2500g19489压变压器。
6.3.1 电焊工艺对变压器的要求
要g1457证电焊的质量g2462电弧燃烧的稳g4462性，电焊机对变压器有以下g1972g9869要求g726
图6.4 电压互感器接线图
第6章 其他用途的变压器
·109·
·109·
(1) g12366载g7114，g12366载电压
20
U 一g14336应在 60V～75V，以g1457证容g7143g17227弧。g1306考虑到操作者的
g4445g1852，
20
U 的最g20652电压不超过85V。
(2) 负载(即焊接)g7114，变压器应具有迅速下g19489的外g10317性，g3926g32826.5所示，在g20081g4462负载g7114
的输出电压
2
U (焊钳与g5049件g19400的电弧)约为30V左右。
(3) g5415g11713g17347(焊钳与g5049件g19400接触)g7114，g11713g17347电流
2k
I 不应过g3835，一g14336
2k
I ≤
2N
2I 。
(4) 为了适应不同焊接g5049件和焊条，要求焊接电流g3835g4579在一g4462范围g1881要均匀可调。
由普通变压器的g5049作原g10714可知，引变压器副边(二次g1403)电压
2
U 下g19489的g1881g3252，是g1881g19471g6251
2
Z 的g4396在(
2222
U EIZ=? )。而普通变压器
2
Z 却g5468g4579，
22
I Z g5468g4579，从g12366载到g20081g4462负载
2
U 变
g2282不g3835，不能满足电焊要求。g3252g8504电焊变压器应具g3803g17751g17751g3835的电g6251，才能使
2
U 迅速下g19489，
g5194g1000电g6251还要可调。改变电g6251的方法不同，可得不同的电焊变压器。
6.3.2 磁分路动铁心电焊变压器
1,结构
g3926g3282 6.6 所示，原、副绕组分g16025于两铁心柱上在两铁心性之g19400有一磁分g17347，即动铁，
动铁心通过一螺杆可以移动调节，以改变g9443磁通的g3835g4579，从而达到改变电g6251的g3835g4579。
图6.5 电焊变压器的外特性 图6.6 磁分路动电焊变压器
2,工作原理
(1) g5415动铁心移出g7114，原、副绕组g9443磁通减g4579，磁g19471增g3835，磁导
2s
Λ 减g4579，g9443g6251
2
X 减
g4579(
2
22s
X2fN=π Λ),g19471g6251压g19489减g4579，
2
U 增g20652，焊接电流
2
I 增g3835。
(2) g5415动铁心移入g7114，原、副绕组g9443磁通经过动铁心g5430成闭合回g17347而增g3835，磁g19471减g4579，
磁导
2s
Λ 增g3835，g9443g6251
2
X 增g3835，g19471g6251压g19489增g3835，
2
U 减g4579。焊接电流
2
I 减g4579。
(3) g7693g6466不同焊件和焊条，灵活地调节动铁心位置来改变电g6251的g3835g4579，达到输出电流可调的目的。
6.3.3 串联可变电抗器的电焊变压器
g3926g3282 6.7 所示，在普通变压器副绕组中g1030联一可变电g6251器，电g6251器的g8680隙δ 通过一螺杆调节g1866g3835g4579，这g7114焊钳与焊件之g19400电压为
22222
jUEIZ IX=
dotnospdotnospdotnosp dotnosp
式中，X 为可变电g6251器的电g6251。
电机与拖动
·110·
·110·
图6.7 串联可变电抗器的电焊变压器
(1) g5415电g6251器的g8680隙δ 调g4579g7114，磁g19471减g4579，磁导
s
Λ 增g3835，可变电g6251X 增g3835
(
2
2s
X2πΛfN= )，
2
U 减g4579，
2
I 减g4579。
(2) g5415g8680隙δ 调g3835g7114，磁g19471增g3835，磁导
s
Λ 减g4579，可变电g6251X 减g4579，增g3835
2
U,
2
I 增g3835。
(3) g7693g6466焊件与焊条的不同，可灵活地调节g8680隙δ 的g3835g4579，达到输出电流可调的目的。
电焊机原边还g3803有抽头，可以调节g17227弧电压的g3835g4579。
本 章 小 结
(1) 与普通变压器不同，自耦变压器的原边、副边共用一g1022绕组，副边绕组为原边绕组的一部分，两g1022绕组之g19400不g1306有磁的联系，也有电的联系。
(2) 自耦变压器的容量由电磁容量和传导容量两部分组成，而普通变压器的容量只有电磁容量，这也是两g12193变压器的区别之一。
(3) g1214用g1126感器包括电压g1126感器和电流g1126感器。为了g4445g1852g17227g16277，两g12193g1126感器的副边绕组g18129必g20047可g19764接地，g5194g1000，电压g1126感器的二次g1403不允许g11713g17347，电流g1126感器的二次g1403不允许
g5332g17347。
(4) 电焊机变压器具有陡g19489的外g10317性，g1000电焊电流在一g4462范围g1881可均匀调节，一g14336有动铁心磁分g17347电焊变压器和g1030联可变电g6251器的电焊变压器。
思考题与习题
6-1 从容量的观g9869来看，自耦变压器与普通变压器有什么不同之处？
6-2 用相量g3282来说g7138自耦变压器原边电流、副边电流以g2462公共部分电流的g3835g4579和相位关系。
6-3 简述电流g1126感器和电压g1126感器的作用g5194比g17751这两者的异同g9869。
6-4 电流g1126感器回g17347能否g16025设熔断器？
6-5 简述电流g1126感器与电压g1126感器的g5049作原g10714。
6-6 电流g1126感器在换接电流g15932g7114，二次g1403能否断g5332？
6-7 电焊机对变压器有那g1135要求，用什么方法可以满足？
第3篇 三相异步电动机及拖动
三相交流异步电动机是交流电机中使用最为广泛的一种电机，它是将交流电能转换成机械能的动力设备。对于普通的三相交流异步电动机，由于它具有结构简单、环境要求不很严格、经济运行成本较低的优点，而被广泛地应用于电力拖动中，特别是机床设备上。
本篇将着重分析三相异步电动机的结构、工作原理、拖动性能以及其应用选择。
第7章 三相交流异步电动机
交流电动机按照转子转速与旋转磁场速度(同步速度)的异同，可分为交流同步电动机与交流异步电动机。同步电动机转子的速度与旋转磁场的速度相同，所以，称为同步电动机，一般应用于恒速负载与发电场合；异步电动机转子的速度与旋转磁场的速度不同，所以，称为异步电动机，其应用相对同步电动机要广泛的多。同步电动机的定子结构与异步电动机的结构基本相同，所以，本章主要探讨交流异动步电动机。
7.1 三相异步电动机的工作原理与结构
异动步电动机按电源相数分类可分为三相异步电动机与单相异步电动机。三相异步电动机使用三相交流电源，它具有结构简单、使用和维修方便、坚固耐用等优点，在工农g1006
g10995g1147中应用g7509为广泛。
7.1.1 三相异步电动机的工作原理
交流异步电动机的工作原理，主要为旋转磁场原理。
1,实验演示
为g1114g16840g7138交流异步电动机的工作原理，g1820g1582一g1022
g4466g20576。g3926g3282 7.1 所g12046，将一g1022可g13481g17736g14270由转动的g18341g4658
g7706g6930g13634在g17432g5430g8716g1049磁g19093的g1016磁g7509g1055g19400，g8716g1049磁g19093g7562g16025
在g6915g7562上，g5194g16025有g6175g7576。g6683动g6175g7576使g8716g1049磁g19093环g13481g18341
g4658g7706旋转，g17837g7114g1262g11487g2052g18341g4658g7706g1075g19555着磁g19093的旋转而转动g17227g7481。
g18341g4658g7706为g1172g1052g1262转动g2614g731为便于分析，将g3282 7.1
的g16025g13634g6925g11023成g12046g5859g3282。可以g5831g1699g1186g18341g4658g7706g991g19766g8851转g17736
g2533上g11487，为g1114g7368g2164g9177g7236的g16840g7138g19394g20076，g11065g2447g6915g7562不g11023，
图7.1 转动永久磁铁对金属框的影响
1手柄 2蹄形磁铁 3金属框
电机与拖动
·112·
·112·
便可g5483g2052g1114g3926g3282 7.2 所g12046的g8716g1049磁g19093和g18341g4658g7706的g12046g5859g3282。g3282中g1016g1022g4579g3290g3292g15932g12046g18341g4658g7706与g13452
g19766相g3414g11464的g1016g7477g4560g1319g17805。g5415g6683转g6175g7576，g17432g5430g8716g1049磁g19093转动g7114，g18341g4658g7706便g3800在旋转磁场g1055中。
g17837g7114，g18341g4658g7706与磁场g19400有g1114相对运动，g18341g4658g7706g1262g3252为g2011g2118磁力g13459而g1147g10995g5875应电动g2195，g5875应电动g2195的方g2533可由g2503g6175定g2029g2040定，由于g18341g4658g7706是g19393合的，所以有g5875应电流。g3
在g32827.2中，g1563设磁场的旋转是g17882g7114g19036的，g17837
相g5415于g18341g4658g7706相对于g8716g1049磁g19093，以g20046g7114g19036方g2533g2011g2118
磁力g13459，g18341g4658g7706中g5875g10995电流的方g2533，g3926g3282中g4579g3290g3292
g18336所g7643的方g2533。g8504g7114的g18341g4658g7706g5062成为通电g4560g1319，于是它g2460g1262g2475g2052磁场作用的磁场力，力的方g2533可由g5050
g6175定g2029g2040g7041，g3926g32827.2中g4579g12673g3848所g6363g12046的方g2533。g18341
g4658g7706的g1016g17805g2475g2052g1016g1022g2465方g2533的力 f，它g1216相对转g17736
g1147g10995电磁转g11709 (磁力g11709)，使g18341g4658g7706发g10995转动，转动方g2533与磁场旋转方g2533一g14280，g1306g8716g1049磁g19093
旋转的速度n
1
要g8616g18341g4658g7706旋转的速度ng3835。
g1186上g17860g4466g20576中可以g11487g2052，在旋转的磁场g18336，g19393合g4560g1319g1262g3252发g10995电磁g5875应而成为通电g4560
g1319，g17839而g2460g2475g2052电磁转g11709作用而g20046着磁场旋转的方g2533转动；g4466g19481的电动机中不可能用g6175g2447
g6683动g8716g1049磁g19093g1147g10995旋转的磁场，而是通g17819其g1194方g5347g1147g10995旋转磁场，g3926在交流电动机的定子
g13481g13464(按一定g6502g2027g16280g5471g6502g2027的g13481g13464)通入对称的交流电，便g1147g10995旋转磁场；g1306g1147g10995的不是g3926
g32827.1中有g5430g1319的旋转磁场，而是一g1022具有g32827.2中旋转磁场效应的无g5430旋转磁场。g17837g1022磁场虽然g11487不g2052，g1306是人g1216可以g5875g2475g2052它所g1147g10995的效果，与有g5430g1319旋转磁场的效果一样。通
g17819g17837g1022g4466g20576，可以g9177楚地g11487g2052，交流电动机的工作原理主要是g1147g10995旋转磁场。
2,三相异步电动机的旋转磁场
为g1114g7368好的g16840g7138三相异步电动机的工作原理，现再作一g1022g4466g20576g3926g3282 7.3 所g12046，g17839一步
g17839行g16840g7138，g1186中可以很g9177楚地g11487g2052三相交流电g1147g10995旋转磁场的现g1699。g3282中所g12046的 3 g1022g13481g13464
在空g19400上相互g19400隔机械角度 120°(g4466g19481的电动机中一般都是相差电角度 120°，关于电角度的解释参g11487第7.2节)，3g1022g13481g13464的尾端 (g7643有U
2
、V
2
、W
2
) 连接在一g17227(3g1022g13481g13464的g17837种连接称为星g5430(Y)接法。常用接法还有三角g5430(△ )接法，就是将3g1022g13481g13464首尾相连，在3g1022
接点上分别引出3根引g13459的接法。)，将对称的三相交流电i
U
=I
m
sinω t、i
V
=I
m
sin(ω t-120°)、
i
W
=I
m
sin(ω t-240°)g11863g1022g13481g13464的首端(g7643有U
1
、V
1
、W
1
)通入，g6930在g13481g13464中心g3800的g4579磁g19036便迅速转动g17227g7481，由g8504可知旋转磁场的存在。倘若把g3282 7.1 中的g18341g4658g7706安g6930在g4579磁g19036的位g13634
上，g2029g1262g11487g2052g18341g4658g7706就g1262g1699在g32827.1所g12046g4466g20576中那样转动g17227g7481。与g32827.1不同的是，g17837g7114g5062
g4466现g1114用电能换取机械能的设g5831。g4466g19481上g17837g5062经是一台最简单的“异步电动机”g1114。
(a) 接线圈 (b) 实验装置
图7.3 三相交流电产生旋转磁场的实验
图7.2 闭合金属框在旋转磁场中受力示意图
第7章 三相交流异步电动机
·113·
·113·
为g1114减少漏磁损耗，g4466g19481电动机的g13481g13464嵌g6930在定子
g19093心g13459槽g18336，g32827.4是g13481g13464嵌g6930在定子g19093心槽g18336的g12046g5859
g3282，g32827.4中只g11023出g1114各g1022g13481g13464的g7477g17805，g1016g17805g1055g19400的连接部分没有g11023出。例g3926 U
1
、U
2
所接的g4579g3290g3292，g4466g19481是同一g1022g13481g13464的g1016g7477g17805(g13481g13464g17805与g13452g19766g3414g11464)。另g1016g1022g13481g13464
是V
1
-V
2
和W
1
-W
2
。g17837g18336，U
1
、V
1
、W
1
分别是3g1022g13481
g13464的首端，U
2
、V
2
、W
2
分别是3g1022g13481g13464的尾端。将 U
2
、
V
2
、W
2
接在一g17227，U
1
、V
1
、W
1
接三相电源，就构成g1114
星g5430接法(g1075可以用三角g5430接法，即U
2
与V
1
、V
2
与W
1
、
W
2
与U
1
分别相连接，连接点引出引g13459，接三相电源)，
g17837样，在定子g19093心中g19400的空腔g18336就g5483g2052g3926g32827.1所g12046的旋转磁场g1114。
三相交流电是怎样g1147g10995旋转磁场的g2614g731用g3282 7.5 g17839行分析。g5415 3 g1022g13481g13464跟三相电源接通后，g13481g13464中便通g17819三相对称的交流电流i
U
、i
V
、i
W
，其波g5430g3926g32827.5g3282所g12046。
现在选择几g1022特殊的运行g7114刻，g11487g11487三相电流所g1147g10995的合成磁场是怎样的。g17837g18336g16280定：
电流取正值g7114，是由g13481g13464始端流g17839(符号⊕)，由尾端流出(符号⊙)；电流取负值g7114，g13481g13464中电流方g2533与g8504相g2465。
(a) (b) (c) (d)
图7.5 三相交流电产生旋转磁场示意图
g5415ω t=ω t
1
=0，U相电流i
U
=0，V相电流取为负值，即电流由V
2
端流g17839，由V
1
端流出；
W 相电流 i
W
为正，即电流g1186 W
1
端流g17839，g1186 W
2
端流出。在g3282 7.5 的定子g13481g13464g3282中，根据电g10995磁g2503g6175螺旋定g2029，可以g2040定出g8504g7114电流g1147g10995的合成磁场g3926g32827.5(a)所g12046，g8504g7114好g1699有一
g1022有g5430g1319的g8716g1049磁g19093的Ng7509g6930在g4560g1319U
1
的位g13634上，Sg7509g6930在g4560g1319U
2
的位g13634上。
g5415ω t=ω t
2
=2 3π/ g7114，电流g5062变化g11141/3周期。g8504g7114刻i为正，电流由U
1
端流入，g1186U
2
端流出，i
V
为零；i
W
为负，电流g1186W
2
端流入，g1186W
1
端流出。g17837一g7114刻的磁场g3926g32827.5(b)
所g12046。磁场方g2533较ω t=ω t
1
g7114g8851g20046g7114g19036方g2533在空g19400转g17819g1114120°。
用同样的方法，继续分析电流在ω t=ω t
3
、ω t=ω t
4
g7114的瞬g7114情况，便可g5483g17837g1016g1022g7114刻的磁场，g3926g32827.5(c)、7.5(d)所g12046。在ω t=ω t
3
=4 3π/ g7114刻，合成磁场方g2533较ω t
2
g7114刻g2460g20046g7114
g19036转g17819120°。
在ω t=ω t
4
=2 πg7114刻，磁场较ω t
3
g7114再转g17819 120°，即g14270 t
1
g7114刻g17227至 t
4
g7114刻，电流变化
g1114一g1022周期，磁场在空g19400g1075旋转g1114一周。电流继续变化，磁场g1075不g7041地旋转。
图7.4 三相交流电动机定子三相绕组排列示意图
电机与拖动
·114·
·114·
g1186上g17860分析可知，三相对称的交变电流通g17819对称分布的 3 g13464g13481g13464g1147g10995的合成磁场，是在空g19400旋转的磁场，而且是一种磁场幅值不变的g3290g5430旋转磁场。
三相异步电动机的基本原理，即：把对称的三相交流电通入彼g8504g19400隔 120°电角度的三相定子g13481g13464，可建立g17227一g1022旋转磁场。根据电磁g5875应定g5471可知，转子g4560g1319中必然g1262g1147g10995
g5875g10995电流，该电流在磁场的作用g991g1147g10995与旋转磁场同方g2533的电磁转g11709，g5194g19555磁场同方g2533转动。
7.1.2 交流电动机中旋转速度的问题
1,旋转磁场的旋转速度
旋转磁场的速度g1075称为“同步转速”，用n
1
g15932g12046，其单位是“r/min”。它的g3835g4579由交流电源的频率及磁场的磁g7509对数决定。g3282 7.5 所举的例子是只能g1147g10995一对磁g7509的电动机，电流变化一g1022周期，旋转磁场转一g3292；若电源电流的频率为f(Hz)，g2029一对磁g7509的旋转速度应为n
1
=60f (r/min)；我国电网供电电流的频率(即工频)为f =50 Hz(即每秒完成50g1022周期的变化)，g2029一对旋转磁场的转速就是50 r/min×60 r/min =3000 r/min。若定子g13481g13464采用的g6502g2027方
g5347不同，那g1052g1147g10995的磁g7509对数g1075不同，g3926g32827.6所g12046的电动机。若把定子上每相隔180°的
g1016g1022g13481g13464串连g17227g7481作为一相g13481g13464(例g3926U相g13481g13464是由g13481g13464U
1
U
2
与
1
U′
2
U′串联g13464成)，最后把三相g13481g13464再按星g5430接法(或三角g5430接法)接入三相电源，g3926g32827.6(a)所g12046，便能g1147g10995有g1016对磁
g7509的旋转磁场，g3926g32827.6(b)所g12046。
图7.6 三相交流异步电动机产生4个磁极的定子绕组
依照前g19766分析g1147g10995一对磁g7509的方法，仍然选取几g1022特殊的g7114刻，根据g3282 7.5 上g3282各相电流的正、负g7114刻，g11023出各g1022g13481g13464中电流的流g2533，即可g2040定出各g7114刻g1147g10995的磁场情况，g3926
g32827.7所g12046。
ω t=ω t
1
=0g7114，i
U
=0，U相g13481g13464内没有电流；i
V
为负值，电流由
2
V′端流g17839，由
1
V′端流出，再由V
2
端流g17839，由V
1
端流出；i
W
为正值，电流由W
1
端流g17839，由W
2
端流出再由
1
W′端流g17839。由
2
W′端流出。g8504g7114三相电流g1147g10995的合成磁场g3926g32827.7(a)所g12046。g32827.7(b)、g32827.7(c)、
7.7(d)分别为g32827.5上半部的电流波g5430g3282中所g7643的t
2
、t
3
、t
4
g7114刻的合成磁场。g3
前g19766讲g17819，每g5415交流电变化一g1022周期，g1016g7509旋转磁场就在空g19400转g17819360°(即1转)机械角度。g1186g3282 7.7 中可以g11487出，四g7509的旋转磁场在电流变化一周中，在空g19400只转g17819 180°(即
1/2转)机械角度。由g8504类推，g5415旋转磁场具有P对磁g7509g7114，交流电每变化一周，磁场就在空g19400转g178191/p转。故旋转磁场的转速(同步转速)n为
n
1
=60f/P (r/min) (7.1)
g5347中 fg252g252电流的频率；
Pg252g252定子g13481g13464g1147g10995的磁g7509对数。
第7章 三相交流异步电动机
·115·
·115·
2,旋转磁场的旋转方向
交流电动机旋转磁场的旋转方g2533，一般与接入定子g13481g13464的电流相g5219有关。g3926前g19766举的
g1016g1022例子(g3282 7.5 和g3282 7.7)，磁场都是按g20046g7114g19036方g2533旋转的，g17837与三相电源通入三相g13481g13464的电流相g5219I
U
g713I
V
g713I
W
(正g5219电流)是一g14280的。若要使磁场按g17882g7114g19036方g19400旋转，只g19668g6925变通入三相g13481g13464中的电流相g5219，g1075就是g16840通入三相g13481g13464的电流相g5219为 I
U
g713I
V
g713I
W
是g2465(负)g5219的，即只要把三相g13481g13464的3根引出g13459g3848g1231g5859g16855换g1016根后再接电源就可g4466现，g3926g32827.8所g12046。
图7.7 三相交流异步电动机产生4个磁极旋转磁场
图7.8 三相绕组通入反(负)序电流的连接形式
在g32827.8中，使i
V
流入 W
1
W
2
g13481g13464，i
W
流入 V
1
V
2
g13481g13464，i
U
仍流入 U
1
U
2
g13481g13464。三相g13481
g13464通入g2465(负)g5219电流后，所g1147g10995的旋转磁场分析g3926g32827.9所g12046。g1186g3282中可以g7138g11842g11487g2052，旋转磁场的旋转方g2533是g17882g7114g19036的，与g32827.7所g12046的旋转磁场的g20046g7114g19036方g2533相g2465。
图7.9 三相绕组通入反(负)序电流时的旋转磁场
3,转子的旋转速度
转子的旋转速度一般称为电动机的转速，用 n g15932g12046。根据前g19766的工作原理可知，转子电机与拖动
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是被旋转磁场拖动而运行的，在异步电动机g3800于电动g10378g5589g7114，它的转速恒g4579于同步转速n
1
，
g17837是g3252为转子转动与磁场旋转是同方g2533的，转子g8616磁场转g5483g5942，转子g13481g13464g6177可能g2011g2118磁力
g13459，g1147g10995g5875g10995电流，转子g1075g6177能g2475g2052磁力g11709的作用。g1563g3926有n = n
1
情况，g2029g5859g2631着转子与磁场g1055g19400无相对运动，转子不g2011g2118磁力g13459，转子中就不g1262g1147g10995g5875g10995电流，它g1075就g2475不g2052磁力g11709的作用g1114。g3926果g11507的出现g1114g17837样的情况，转子g1262在g19471力g11709(g7481g14270g6717g6842或负载)作用g991g17892
g9188减速，使g5483 n<n
1
。g5415转子g2475g2052的电磁力g11709和g19471力g11709(g6717g6842力g11709与负载力g11709g1055和)g5191g15925g7114，
转子g1457g6357g2260速转动。所以，异步电动机正常运行g7114，g5647是n<n
1
，g17837g1075正是g8504类电动机被称作“异步”电动机的由g7481。g2460g3252为转子中的电流不是由电源供g13485的，而是由电磁g5875应g1147g10995
的，所以g17837类电动机g1075称为g5875应电动机。
4,转差率
旋转磁场的同步转速与转子转速g1055差与同步转速的g8616值，称为异步电动机的转差率，即
s =(n
1
-n)/n
1
(7.2)
g5347中s为转差率。g5415异步电动机g2030要g17227动g7114，n = 0，s = 1；g5415n = n
1
g7114，s = 0。异步电动机正常使用g7114，电动机转速g11065g4579于g1306接g17829同步转速，g20081定转差率一般g4579于5%。
5,三相异步电动机的转速与运行状态
g3926果作用在异步电动机转子的g3818转g11709使转子g17882着旋转磁场的方g2533旋转，即ng7280，sg7301，
g3926g32827.10(a)中所g12046，g8504g7114转子g4560g7477中的电动g2195与电流方g2533仍和电动机g7114一样，电磁转g11709方
g2533仍与旋转磁场方g2533一g14280，g1306与g3818转g11709方g2533相g2465。即电磁转g11709是g2058动性g17148，在g17837种情况g991，
一方g19766电动机g2572取机械g2163率，另一方g19766g3252转子g4560g7477中电流方g2533g5194g7422g6925变，对定子g7481g16840，电磁关g13007和电动机g10378g5589一样，定子g13481g13464中电流方g2533仍和电动机g10378g5589相同，g1075就是g16840，电网还对电动机g17767g17877电g2163率，g3252g8504异步电动机在g17837种情况g991，同g7114g1186转子g17767入机械g2163率、g1186定子
g17767入电g2163率，g1016部分g2163率一g17227变为电动机内部的损耗。异步电动机的g17837种运行g10378g5589称为“电磁g2058动”g10378g5589，g2460称“g2465接g2058动”g10378g5589。
g3926果用一原动机，或g13785由其g1194转g11709(g3926g5827性转g11709、重力所g5430成的转g11709)g2447拖动异步电动机，使它的转速g17241g17819同步转速，g17837g7114在异步电动机中的电磁情况有所g6925变，g3252 ng730n
1
，sg7280，
旋转磁场g2011g2118转子g4560g7477的方g2533相g2465，g4560g7477中的电动g2195与电流方g2533都g2465g2533。根据g5050g6175定g2029所决定的电磁力及电磁转g11709方g2533都是与旋转磁场及转子的旋转方g2533相g2465。g17837种电磁转g11709是一种g2058动性g17148的转g11709，g3926g32827.10(c)所g12046，g17837g7114原动机就对异步电动机g17767入机械g2163率。以后g1262
讲g17860，在g17837种情况g991，异步电动机通g17819电磁g5875应由定子g2533电网g17767g17877电g2163率，电动机就g3800在发电动机g10378g5589。g3
7.1.3 三相异步电动机的结构g3
异步电动机的结构g1075可分为定子、转子g1016g3835部分。定子就是电机中固定不动的部分，
转子是电机的旋转部分。由于异步电动机的定子g1147g10995g2181磁旋转磁场，同g7114g1186电源g2572g6922电能，
g5194g1147g10995且通g17819旋转磁场把电能转换成转子上的机械能，所以与g11464流电机不同，交流电机定子是电g7542。另g3818，定、转子g1055g19400还必g20047有一定g19400g19565(称为空g8680g19565)，以g1457g16789转子的g14270由转动。
异步电动机的空g8680g19565较其g1194类g3423的电动机g8680g19565要g4579，一般为0.2 mmg7942mm。
第7章 三相交流异步电动机
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图7.10 异步电动机的3种运行状态
三相异步电动机g3818g5430有g5332g2563g5347、g19462g6264g5347、g4565g19393g5347等多种g5430g5347，以g17878应不同的工作g19668要。
在g7588g1135特殊场合，还有特殊的g3818g5430g19462g6264g3423g5347，g3926g19462g10202g5347、g9520g8712g8905g5347等。不g12661g3818g5430g3926g1321电动机结构基本上是相同的。现以g4565g19393g5347电动机为例g1183g13473三相异步电动机的结构。g3926g32827.11所
g12046是一台g4565g19393g5347三相异步电动机解g1319后的零部g1226g3282。
图7.11 封闭式三相异步电动机的结构
1—端盖 2—轴承 3—机座 4—定子绕组 5—转子 6—轴承 7—端盖 8—风扇 9—风罩 10—接线盒
1,定子部分
定子部分由机g5243、定子g19093心、定子g13481g13464及端g11434、g17736g6227等部g1226g13464成。
(1) 机g5243。机g5243用g7481g6915g6227定子g19093心和固定端g11434。中、g4579g3423电动机机g5243一般用g19148g19093g8987成，
g3835g3423电动机多采用g19062g7507g9950接而成，g3926g32827.12(a)所g12046。
(2) 定子g19093心。定子g19093心是电动机磁g17347的一部分。为g1114减g4579g9077流和磁g9394损耗，通常用
0.5mm g2414的g11801g19062g10267g2484g2399成g3290g12582，g11801g19062g10267g15932g19766的g8699化g4630(g3835g3423电动机要求g9046g13489g13548g9434)作为g10267g19400
g13489g13548，在g19093心的内g3290上g3355g2260分布有与g17736g5191行的槽，用以嵌g6930定子g13481g13464，g3926g32827.12(b)所g12046。
槽g5430有g5191g5225、g3290g5225等几种。g32827.12所g12046为g5191g5225槽，g32827.13所g12046为g3290g5225槽。
(3) 定子g13481g13464。定子g13481g13464是电动机的电g17347部分，g1075是最重要的部分，一般是由g13489g13548g19120(或
g19121)g4560g13459g13481g2058的g13481g13464联接而成。它的作用就是g2045用通入的三相交流电g1147g10995旋转磁场。通常，
g13481g13464是用g20652g5390度g13489g13548g9434g2265g13459g13481g2058成各种g3423g5347的g13481g13464，按一定的g6502g2027方g5347嵌入定子槽内。槽
g2487用槽g7976(一般为g12493g2058)g3634g13051。槽内g13481g13464g2289g19400、g13481g13464与g19093心g1055g19400都要有g14403好的g13489g13548。g3926果是
g2464g4630g13481g13464(就是一g1022槽内分上g991g1016g4630嵌g6930g1016g7477g13481g13464g17805)，还要g2164g6930g4630g19400g13489g13548，g3926g3282 7.13所g12046。
电机与拖动
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(a) 已装入机座内的定子铁心 (b) 定子铁心硅钢片
图7.12 定子铁心 图7.13 定子槽内的导线和绝缘的放置
1—槽楔 2—槽绝缘 3—层间绝缘 4—导线
(4) g17736g6227。g17736g6227是电动机定、转子g15912接的部位，g17736g6227有g9390动g17736g6227和g9381动g17736g6227g1016类，g9390
动g17736g6227g2460有g9390g10676g17736g6227(g1075称为g10711g17736g6227，g3926g3282 7.14(a)所g12046)和g9390g7621g17736g6227(g32827.14(b)所g12046)g1055分，它
g1216的结构g3926g32827.14所g12046。g11458前多数电动机都采用g9390动g17736g6227，它的g3818g3292g16025在端g11434的g17736g6227g4392内，
内g3292g16025在转g17736g17736g20060上。g17736g6227g1016g19766有g17736g6227g11434，g17736g6227g11434与转g17736g1055g19400的g19400g19565g3800g16025有g8629g17148g8845g4565，以
g19471g8502g17736g6227内的g9082g9381g14038流出和g4588g3479g1417入。g9381动g17736g6227g1075g2495g3883g12582g17736g6227或g17736g10938，其结构g3926g32827.14(c)。
g17837种g17736g6227的g3818部有贮存g9082g9381g8845的g8845箱，g17736g6227上还g16025有g8845环，g17736转动g7114带动g8845环转动，把g8845
箱中的g9082g9381g8845带g2052g17736与g17736g6227的接触g19766上。为使g9082g9381g8845能分布在整g1022接触g19766上，g17736g6227上g13051贴
g17736的一g19766一般g5332有g8845槽。
图7.14 轴承结构
1—滚动轴承；2—轴承；3—油箱；4—油位指示器
2,转子部分
转子是电动机中的旋转部分，g3926g32827.11中的部g12265。一般由转g17736、转子g19093心、转子g13481
g13464、风扇等g13464成。转g17736用碳纲g2058成，g1016端g17736g20060与g17736g6227相配合。
出g17736端铣有键槽，用以固定皮带轮或联g17736器。转g17736是g17767出转g11709、
带动负载的部g1226。转子g19093心g1075是电动机磁g17347的一部分。由
0.5mmg2414的g11801g19062g10267(见g32827.15)g2484g2399成g3290g7621g1319，g5194g13051固在转子g17736
上。转子g19093心的g3818g15932g19766有g3355g2260分布的g13459槽，用以嵌g6930转子g13481g13464。
三相交流异步电动机按照转子g13481g13464g5430g5347的不同，一般可分为笼g3423异步电动机和g13481g13459g3423异步电动机。
(1) 笼g3423转子g13459槽一般都是斜槽(g13459槽与g17736g13459不g5191行)，g11458
的是g6925善g17227动与g16855速性能。其g3818g5430g3926g32827.11中的第5部分；笼g3423g13481g13464(g1075称为g4560g7477)是在转子g19093心的槽g18336嵌g6930裸g19120g7477或g19121g7477，然后用g1016g1022g18341g4658环(称为端环)分别在裸g18341g4658g4560g7477g1016端把
图7.15 交流电动机铁心冲片
1—转子冲片 2—定子冲片
第7章 三相交流异步电动机
·119·
·119·
它g1216全部接通(短接)，即构成g1114转子g13481g13464；g4579g3423笼g3423电动机一般用g19148g19121转子，g17837种转子是用熔化的g19121液g8987在转子g19093心上，g4560g7477、瑞环一次g8987g19148出g7481。g3926果g2447掉g19093心，整g1022g13481g13464g5430似鼠笼，所以g5483名笼g3423g13481g13464，g3926g32827.16所g12046。g32827.16(a)为笼g3423g11464g7477g5430g5347，g32827.16(b)为笼g3423斜
g7477g5430g5347。
(2) g13481g13459g3423转子g13481g13464与定子g13481g13464类似，由镶嵌在转子g19093心槽中的三相g13481g13464g13464成。g13481g13464
一般采用星g5430连接，三相g13481g13464g13481g13464的尾端接在一g17227，首瑞分别接g2052转g17736上的3g1022g19120g9381环上，
通g17819电刷把 3 根旋转的g13459变成g1114固定g13459，与g3818部的变g19471器连接，构成转子的g19393合回g17347，以便于控g2058，g3926g32827.17所g12046。有的电动机还g16025有提刷短g17347g16025g13634，g5415电动机g17227动后g2460不g19668要g16855
速g7114，可提g17227电刷，同g7114使用3g1022g9381环短g17347，以减少电刷g6717损。
(a) 直条形式 (b) 斜条形式
图7.16 笼型异步电动机的转子绕组形式
g1016种转子相g8616较，笼g3423转子结构简单，造价低廉，g5194且运行可靠，g3252而应用十分广泛。
g13481g13459g3423转子结构较复杂，造价g1075g20652，g1306是它的g17227动性能较好，g5194能g2045用变g19471器g19471值的变化，使电动机能在一定范围内g16855速；在g17227动频繁、g19668要较g3835g17227动转g11709的g10995g1147机械(g3926g17227重机)中常常被采用。
一般电动机转子上还g16025有风扇或风翼(g3926g3282 7.11 中部g1226 8)，便于电动机运转g7114通风散热。g19148g19121转子一般是将风翼和g13481g13464(g4560g7477)一g17227g8987g19148出g7481，g3926g32827.16(b)所g12046。
图7.17 绕线式异步电动机的转子
3,气隙δ
所谓g8680g19565就是定子与转子g1055g19400的空g19565。中g4579g3423异步电动机的g8680g19565一般为 0.2mmg794
1.5mm。g8680g19565的g3835g4579对电动机性能影响较g3835，g8680g19565g3835。磁g19471g1075g3835，g1147g10995同样g3835g4579的磁通，
所g19668的g2181磁电流I
m
g1075越g3835，电动机的g2163率g3252数g1075就越低。g1306g8680g19565g17819g4579，将g13485g16025配造成困难，
运行g7114定、转子容易发g10995g6717g6842，使电动机运行不可靠。
7.1.4 三相异步电动机的铭牌数据
三相异步电动机在出厂g7114，机g5243上都固定着一块铭牌，铭牌上g7643注着g20081定数据。主要的g20081定数据为,
电机与拖动
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(1) g20081定g2163率P
N
(kW)：g6363电动机g20081定工作g10378g5589g7114，电动机g17736上g17767出的机械g2163率。
P
N
= 3 U
N
I
N
η
N
cos
N
(7.3)
(2) g20081定电g2399U
N
(v)：g6363电动机g20081定工作g10378g5589g7114，电源g2164于定子g13481g13464上的g13459电g2399。
(3) g20081定电流I
N
(A)：g6363电动机g20081定工作g10378g5589g7114，电源供g13485定子g13481g13464上的g13459电流。
(4) g20081定转速门n
N
(r/min)：g6363电动机g20081定工作g10378g5589g7114，转g17736上的每分转速。
(5) g20081定频率f
N
(Hz)：g6363电动机所接交流电源的频率。
(6) g20081定工作g2058：g6363电动机在g20081定g10378g5589g991工作，可以g6357续运转的g7114g19400和g20046g5219，可分为
g20081定连续工作的定g20081S1、短g7114工作的定g20081S2、g7041续工作的定g20081S3等3种。
g8504g3818，铭牌上还g7643g7138g13481g13464的相数与接法(接成星g5430或三角g5430)、g13489g13548等级及温升等。对
g13481g13459转子异步电动机，还应g7643g7138转子的g20081定电动g2195及g20081定电流。
7.2 三相交流电动机的绕组
三相异步电动机g1075是一种机电能量变换的电磁g16025g13634。和g11464流电动机一样，要g4466现机电能量变换，异步电动机必g20047具有一定g3835g4579的分布的磁场和与磁场相互作用的电流。异步电动机的工作磁场(主磁场)，是一种旋转磁场，它是依靠定子g13481g13464中通以交流电流g7481建立的。
g3252g8504，定子上的三相g13481g13464必g20047g1457g16789g5415它通以三相交流电流以后，其所建立的旋转磁场具有一定的g7509数、一定的g3835g4579，g5194且在空g19400的分布波g5430接g17829正弦波g5430，以及由该旋转磁场在g13481
g13464本身中所g1147g10995的g5875应电动g2195是对称的。g17837种旋转磁场由旋转磁动g2195g7481建立，那g1052对磁场的要求，g1075就是对磁动g2195的要求。
异步电动机定子g13481g13464的种类很多，按相数分，有单相、二相和三相g13481g13464；按槽内g4630数分，有单g4630、g2464g4630和单g2464g4630混合g13481g13464；按g13481g13464端接部分的g5430g10378分，单g4630g13481g13464g2460有同心g5347、
交叉g5347和链g5347g1055分；g2464g4630g13481g13464g2460有g2484g13481g13464和波g13481g13464g1055分；按每g7509每相所占的槽数是整数还是分数，有整数槽和分数槽g13481g13464g1055分等等。g1306构成g13481g13464的原g2029是一g14280的。本章仅以三相单
g4630和g2464g4630g13481g13464为例g16840g7138g13481g13464的g6502g2027和连接。
7.2.1 交流绕组的一些基本知识和基本量
为g1114便于分析三相g13481g13464的g6502g2027和连接，g1820g1183g13473一g1135有关交流g13481g13464的基本知识和基本量。
1,绕阻及简化绕阻
g13481g19471是g13464成电动机g13481g13464的基本单元，通常由一根或多根g13489g13548电磁g13459(g3290g13459或扁g13459)，按一定的g2289数、g5430g10378在g13481g13459模子(简称g13459模)上g13481g2058g5194绑扎而成，有g1135g4579g3423电动机的g13481g13464不用
g13459模，g11464接嵌g13481g2052槽g18336，g3926g6175电钻。g13481g13464的g11464g13459部分称为有效g17805，是嵌入g19093心槽内作为电磁能量转换的部分。g1016端部伸出g19093心槽g3818有楞角部分不能g11464接转换能量，仅仅g17227一g1022连接g1016
有效g17805的桥梁作用。为g1114区别g11464流电动机与交流电动机的g13481g13464，在g11464流电动机中把g13481g13464称为元g1226，交流电动机中称为g13481g13464。常用的g13481g13464(元g1226)样g5347及其简化g3282g5430符号g3926g32827.18所g12046。
g3282 7.18(a)、g3282 7.18(b)是g13481g13464的g4466g19481g5430g5347，可能有很多g3292(g2289)，g1306描g17860电动机g13481g13464在各
g1022槽中的g6502g2027g5430g5347以及端部的连接g5430g5347，g1075就是电动机g13481g13464展g5332g3282g3926g32827.19(c)，不可能按
g4466g19481的g13481g13464g2289数g17839行描g17860，否g2029将g1262使电动机g13481g13464展g5332g3282的描g17860g5430g5347，显g5483非常繁杂，g15932
现不g9177；所以，在g13481g13464展g5332g3282中往往采用的是g32827.18(c)、(d)的简化g5430g5347，g1075就是g16840，不g12661
第7章 三相交流异步电动机
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g4466g19481g13481g13464中有多少g3292(g2289)，按照电动机的工作原理，都可以等效为一g2289。g4466g19481中的g13481g13464多是一g1022一g1022事g1820g13481好且端部都是连接在一g17227的。
图7.18 常用绕组及简化
1—绕组有效边 2—绕组端部
g32827.18(a)、g32827.18(c)中的波g13481g13464g13481g13464一般多用于转子g13481g13464，由于转子g13481g13464的电流一般都较g3835，所以，g13481g13464的g11464径g1075较g3835。波g13481g13464g13481g13464有g1016种g5430g5347，一般的g3926g32827.18(a)g5050g3282所g12046；
对于有g1135容量很g3835的电动机，波g13481g13464g13481g13464是机器g2399模g2058成的，只有一g2289且g1075只是一半，g1016
g1022半拉g13481g13464对接成一g1022g13481g13464，g2399g2052槽g18336后要把上端部g9950接(虚g13459g7706住的部分)；同g7114，还要注g5859用g13489g13548g3883g12661把g9950接的部位g3883好，以g1457障g13489g13548g14403好，g3926g32827.18(a)g2503g3282所g12046。
g32827.18(b)、g3282 7.18(d)中的g2484g13481g13464g13481g13464有g1016种g5430g5347，一种是菱g5430，多用于g13459径较g4579的情况，以增g2164g13481g13464的骨g7562性，g3926g32827.18(b)g5050g3282所g12046；另一种是椭g3290g5430，多用于g13459径较粗的情况，
以免局部皲裂破损，g3926g32827.18(b)g2503g3282所g12046。在g4466g19481中g1016种g5430g5347的应用g5194没有g13489对的区分。
2,绕组组绕组
在g4466g19481的电动机内部往往有很多g1022g13481g13464，g17837g1135g13481g13464按照一定的g16280g2029g17839行连接，g2029多g1022
g13481g13464构成一g13464单元就称为g13481g13464g13464。
g13481g13464是电动机中的电g17347部分。不同的电动机有不同的g13481g13464g5430g5347，除g2447g1699g11464流电动机g2181
磁g13481g13464等集中g5347g13481g13464和笼g3423转子等整g1319结构的g13481g13464以g3818，一般g13481g13464都是由多g1022g13481g13464或g13481g13464
g13464，按照电动机g13481g13464嵌g13459g6502g2027原g2029的方g5347，连接g17227g7481，构成一相或整g1022电磁电g17347，g3926g32827.19(c)
所g12046。
3,绕组展开图
由于电动机是g3290周g5430的，在分析讨论g13481g13464g7114很不方便，所以，一般都采用g13481g13464展g5332g3282
的g5430g5347，分析g13481g13464的连g13459g16280g5471。所谓的g13481g13464展g5332g3282就是设g5831把定子(或转子)g8851g17736g2533g2011g5332、
g8851横g2533拉g5191，再g11065g2447g19093心，把g13481g13464连接g16280g5471用g5191g19766g3282g5430展g12046出g7481。g3926g32827.19(a)、g32827.19(b)
所g12046，(为g11487g5483g9177楚，g32827.19(a)g3282中没有g11023出g13481g13464)，g3926g32827.19(c)所g12046，是一g1022三相4g750924
槽交流电动机定子g13481g13464的例子，g17837就是常见的g13481g13464展g5332g3282g1114。g1186g13481g13464展g5332g3282上可以g11487出各
g3292的连接情况和各g13481g13464的有效g17805分别嵌g6930在哪g1022g19093心槽中。
电机与拖动
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图7.19 三相4极24槽交流电动机定子单层链式交叉绕组展开图
1—绕组的排列形式 2—槽中绕组边(导体)的位置 3—各绕组端部的连接
4,极距τ
相邻g1016g1022磁g7509g17736g13459g1055g19400的距离，称为g7509距，用字母“τ,g15932g12046。g7509距的g3835g4579可以用长度g15932g12046，或用在g19093心上g13459槽数g15932g12046，g1075可以用电角度g15932g12046。由于各磁g7509是g3355g2260分布的，所以g7509距在数值上g1075等于每g7509所占有的g13459槽数，g1306g7509距与磁g7509所占有槽的空g19400位g13634不同。以
24槽4g7509电动机为例，每g7509所占槽数是24/4=6槽，各g7509中心g17736g13459g2052与它相邻的磁g7509中心g17736
g13459的距离，g1075就是g7509距，显然g1075是6糟，g3926g32827.20所g12046。
图7.20 极距
一般地g16840，g5647槽数为Z
1
、有2Pg1022磁g7509的电动机，其g7509距为
τ =Z
1
/2P (7.4)
5,电角度与槽距角α
一g1022g3290周的机械角度是 360°，在研究电动机g19394g20076g7114，把g17837种定义的角度称为空g19400机第7章 三相交流异步电动机
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械角度，用θ g15932g12046。g3926果g19093心g3290周上分布有一对磁g7509，那g1052g8851g19093心g3290周转 1 周，g2029经g17819g1114
空g19400机械角360°，同g7114g1186磁场变化方g19766g7481g16840g1075完成g1114一g1022周期的变化，即N-S-N，或S-N-S，
为g1114g7368g2164g9177g7236地描g17860磁场，我g1216g8851用机械角度变化 1 周为 360°空g19400机械角的描g17860，就g16840
磁场变化1周在电空g19400g1075变化360°电角度。g17837种情况(g6363有1对磁g7509情况)g991，电角度(用α′
g15932g12046)和空g19400机械角度数是相等的，即
α′ =θ
g3926果是四g7509电动机，就是定子内g3290上g3355g2260分布着g1016对磁g7509，g8851g19093心g3290周转动，每经g17819
1对磁g7509，g1186电的方g19766讲就完成g11141对磁场周期的变化，g1075就是转g17819g1114360°电角度。g8851g19093
心g3290周转 1 周，转g17819的空g19400机械角仍是 360°，g1306在电的方g19766完成g1114 2 周变化，转g17819的电角度就是α′ =360°×2=720°，g3926g32827.20 (b)所g12046。
对于有 P 对磁g7509的电动机g7481g16840，g19093心g3290周的空g19400机械角g5415然还是 360°，而对应的电角度g2029是
α′ =360°×P (7.5)
g19668要注g5859的是，按g5347(7.4)求g5483的电角度α 是g19093心整g1022g3290周的电角度。在后g19766的分析中，
g7368多用g2052的是“槽g19400电角度”，即g19093心上相邻g1016槽中心g19400隔的电角度，它g1075等于每一g1022槽子所占据的电角度。槽g19400电角度的计算g1856g5347为
α =360°×P/Z
1
(7.6)
g5347中g3g3Z
1
g252g252电动机g19093心g5647槽数。g3
6,节距
一g1022g13481g13464的g1016g7477有效g17805g1055g19400相隔的槽数称为节距(g1075有称g17340距、g5332g7735的)，用 yg15932g12046，一般用槽数g15932g12046，y<τ 的g13481g13464g13481g13464称为短距g13481g13464，y =τ 的称为整距g13481g13464，y >τ 的称为长距g13481
g13464。常用的是短距与整距g13481g13464。
7,每极每相槽数q
在交流电动机中，每g1022g7509距所占槽数一般要g3355等地分g13485所有的相g13481g13464，每相g13481g13464在每
g1022磁距g991所分g2052的槽数，称为“每g7509每相槽数”，用 q g15932g12046。在三相交流电动机中，相数是3，而单相交流电动机的相数是2。每g7509每相槽数q的g1856g5347即
q=Z
1
/2Pm=τ /m (7-7)
g5347中 Z
1
g252g252槽数；
2Pg252g252磁g7509数；
mg252g252相数；
τ g252g252g7509距。
7.2.2 交流电动机绕组排列的基本原则
由上一节电动机的工作原理，g8454使电动机正常工作，必g20047要g17993g5502一定的g13481g13464g6502g2027原g2029，
g17839行正g11842的g13481g13464g6502g2027，否g2029电动机将不能正常的工作。对于普通电动机而g16340一般都要g17993g5502
g991g2027原g2029。
电机与拖动
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1,电动机绕组排列的原则
(1) 一g1022g7509距内所有g4560g1319的电流方g2533必g20047一g14280；
(2) 相邻g1016g1022g7509距内所有g4560g1319的电流方g2533必g20047相g2465；
(3) 若为g2464g4630g13481g13464，以上g4630g13481g13464为g1946，或以g991g4630g13481g13464为g1946。
2,交流电动机绕组展开图绘制的操作步骤
在交流电动机g13481g13464嵌g13459g6502g2027原g2029的g6363引g991，可以很方便的g1114解和g6496g6581g13481g13464嵌g13459g6502g2027g6228
g7427；g5194且分解出g13481g13464展g5332g3282g13484g2058的g13484g2058步g20600，方便g4466g19481g6817作。
(1) 计算参数。根据电动机的相数 m，g5062有的槽数 Z
1
与g7509对数 P，计算g7509距τ 以及每
g7509每相槽数q，即
g7509距(槽)：τ =Z
1
/2P
每g7509每相槽数(槽/g7509 相)：q=Z
1
/2Pm
关于g13481g13464的节距以及g13481g13464所采用的g5430g5347，可以根据原电动机或g6175g1888g14731g5483。
(2) g13546g13484电动机的槽号。根据电动机的槽数，按照展g5332的g5430g5347g11023出每g1022槽，即将所有
g13459槽等距离地g11023出，每一g4579g12458g13459(g12458g13459中g19400空出)g1207g15932一g1022g13459槽(g1075g1207g15932该槽内的g4560g1319)，g5194且按g20046g5219在每g1022槽(g12458g13459中g19400空出部分)g13546上相应的号g11733，在g11023槽的g7114g1517，一般要多g11023几g1022，
g13546号g7114要g13783g15397g2052电动机槽的g3290周整g1319性，所以要在展g5332槽的g1016端，同g7114g13484出首尾号g11733。注
g5859在g12458g13459中g19400上部g11053出每g7509每相槽数的位g13634。
(3) g2022定g7509距。在g5062g13546g13484好槽号的基g11796上，g1186第一槽的前g19766半槽地方g17227，g2052最后一槽后g19766半槽g8502，在槽的上g19766g2022一长g13459，g5194根据电动机g7509距的具g1319数值，将它分为2Pg1233，每g1233
g991g19766的槽数就是一g1022g7509距。注g5859在g2022定g7509距的g7114g1517，要g20056g11053出一定空g19400，即为g13481g13464展g5332g3282
上部g13481g13464g13484g2058g11053出相应的位g13634。g11842定各g7509距相应的位g13634，为g11842定每g7509每相槽数的位g13634g6183g991
g1114基g11796。
(4) g11842定每g7509每相槽的位g13634。在一g1022g7509距g991，按照相数m，首g1820分成m等g1233(g1075称作整
g1319分布g13481g13464)，然后根据每g7509每相槽数的具g1319数值，在g5062g2022定g7509距相应位g13634的基g11796上，g11842定每g1022槽g4658于哪相g13481g13464的位g13634。三相单g4630g13481g13464分别用“U”、“V”、“W”g15932g12046各槽相g13481g13464
g17805的位g13634；若为g2464g4630g13481g13464，g2029只g7643上g4630g17805所在槽的位g13634。以为后期g13481g13464嵌g13459，g11842定各相g13481
g13464具g1319g13481g13464所嵌的位g13634提供方便，不至于g6642混。
(5) g7643定电流方g2533。按照交流电动机g13481g13464g6502g2027原g2029的第(1)、(2)g1016g7477，即一g1022g7509距内所有g4560g1319的电流方g2533必g20047一g14280，相邻g1016g1022g7509距内所有g4560g1319的电流方g2533必g20047相g2465的原g2029。在g5062
g2022分定各g7509距相应位g13634的基g11796上，g7643定出每g1022g7509距内各槽g4560g1319的电流方g2533。为后期各相g13481
g13464g13481g13464与g13481g13464g19400、g13481g13464g13464与g13481g13464g13464g19400的连接提供理论依据，以及g6817作上的便g2045。
(6) g13481g13464展g5332g3282成g3282。根据电动机的工作原理，一台交流电动机可以有很多中嵌g6502方
g5347，g1306一般都要按照原电动机的g13481g13464g5430g5347，即是单g4630g13481g13464、还是g2464g4630g13481g13464，以及g2484g5347、还是波g5347，链g5347、还是交叉g5347等具g1319情况，g1820g11842定g13481g13464的节距 y，再g13481g2058g13481g13464。一g13464g13481g13464g1055
g19400的连接取决于同g4658g13481g13464中电流的方g2533，g13481g13464g13464g1055g19400的连接g1075取决于g13481g13464中的电流方g2533，
g1306同g7114g1075取决于同g4658一相g13481g13464的g5194联g6915g17347数。在设计g13481g13464g6502g2027g7114没有g13783g15397电流的g3252g13044。有第7章 三相交流异步电动机
·125·
·125·
g1135电动机，g4600其是g3835g2163率低速电动机，g13481g13464中电流很g3835，g17837就要求选用很粗的g13481g13464g4560g13459。
g1306粗g4560g13459g13481g13464嵌g13459很困难。为解决g17837一g19394g20076，可以将每相g13481g13464分成g1016g7477g6915g17347g5194联g17227g7481，再接引出g13459。同一相g13481g13464中各g5194联g6915g17347必g20047对称，g1075就是g16840各g5194联g6915g17347中串联的g13481g13464数必g20047
相等。
g5647的g7481g16840，在前g19766各步g5062g13484好的基g11796上可完成g13481g13464展g5332g3282。具g1319g6817作中，首g1820按照g13481
g13464的节距，把g13481g13464展g5332g3282上部，同g4658于一相g13481g13464的g13481g13464g17805，有g16280g2029的连接g17227g7481构成g13481g13464。
然后在g13481g13464展g5332g3282的g991部，以g11842g1457g13481g13464g17805中的电流方g2533，连接各相g13481g13464端部g13459g3848，以及各相g13481g13464g13464的端部g13459g3848。
【例7.1】 g16809g13484g2058三相电动机4g750924槽单g4630g13481g13464展g5332g3282。
按照上g19766讲的g13481g13464g6502g2027原g2029的前g1016g7477(1)、(2)，以及g13481g13464展g5332g3282g5430g13484g2058g6817作步g20600g17839行，
即,
第(1)步，参数计算。
g7509距：τ =Z/2P=24/4=6 槽
每g7509每相槽数：q=Z/2Pm=24/4×3=2 槽/g7509 相
在第一步的基g11796上，把第(2)g794(5)步的g6817作内容g13484在一g17227，g3926g32827g1721所g12046。g3
图7.21 三相24槽4极电动机单层绕组槽号绘编标定电流方向的排列展开图
第(6)步，g13481g13464成g3282，g3926g32827.22所g12046。本例采用的是同心交叉g5347，即g3835g13481g13464g3883g4579g13481g13464，
按照电流g12046g5859的方g2533，g17839行一g1022g13481g13464g13464内的连接，g3926 1-8 g3835g13481g13464与 2-7 g4579g13481g13464的连接；然后再g17839行g13481g13464g13464与g13481g13464g13464的连接，g3926U相g13481g13464的g1016g1022g13481g13464g13464g1055g19400的连接。
图7.22 三相24槽4极电动机单层绕组展开图
【例7.2】 g16809g13484g2058三相电动机4g750924槽g2464g4630g13481g13464展g5332g3282。
按照g13481g13464的三g7477g6502g2027原g2029以及g13481g13464展g5332g3282g6817作步g20600g17839行。
第(1)步，参数计算。
g7509距：τ =Z/2P=24/4=6 槽
电机与拖动
·126·
·126·
每g7509每相槽数：q=Z/2Pm=24/4×3=2 槽/g7509 相
在第(1)步的基g11796上，把第(2)g794(5)步的g6817作内容g13484在一g17227，g3926g32827.23所g12046。g3
图7.23 三相24槽4极电动机双层绕组槽号绘编标定电流方向的排列展开图
第(6)步，g13481g13464成g3282，g3926g32827.24所g12046。g2464g4630g13481g13464一般都采用短距g13481g13464，y=5τ /6，所以本例采用 y=5 的节距。按照电流g12046g5859的方g2533，g17839行一g1022g13481g13464g13464内的连接，g3926 1-6 与 2-7 g13481g13464
的连接；然后再g17839行g13481g13464g13464与g13481g13464g13464的连接，g3926U相g13481g13464的g1016g1022g13481g13464g13464g1055g19400的连接。
图7.24 三相24槽4极电动机双层绕组展开图
7.3 交流电动机电枢绕组的感应电动势
三相异步电动机定子g13481g13464接g2052三相电源后，g8680g19565内即建立旋转磁场。g17837g1022磁场以同步转速n
1
旋转，幅值不变。其分布g17829g1058正弦，好g1699一种旋转的磁g7509。它同g7114g2011g2118定、转子g13481
g13464，在其中g1147g10995g5875应电动g2195。虽然在定、转子g13481g13464中g5875应电动g2195的频率有所不同，g1306g1016g13785
定量计算的方法是一样的。本节讨论由正弦分布、以同步转速n
1
旋转的旋转磁场在定子g13481
g13464中所g1147g10995的g5875应电动g2195。
7.3.1 绕组的感应电动势及短矩系数
1,导体的感应电动势
g32827.25(a)是一台简单的交流同步发电动机模g3423。它的定子是一g1022g3290g12582g5430的g19093心，在靠
g17829g19093心内g15932g19766的槽内，g6930g13634一根g4560g1319A。g3290g12582g5430g19093心中g19400g6930g1114可以旋转的主磁g7509。
用原动机拖动着主磁g7509以恒定转速n
1
相对于定子g17882g7114g19036方g2533旋转，根据电磁g5875应定g5471，
g6930在定子g19093心上的g4560g1319A与转子主磁g7509g1055g19400有相对运动g7114，g4560g1319A中g1262g1147g10995g5875应电动g2195。
为g1114能用g1856g5347和g7366g13459g15932g12046g8680g19565磁通g4506度和g4560g1319中的g5875应电动g2195，首g1820应g5415设g13634g11464角g3364g7643g5194
g16280定g8680g19565磁通g4506度和g5875应电动g2195的参g13783方g2533。
g1186g3282 7.25(a)中g4560g1319 A g3800g8851g17736g2533g2090g5332，把电动机定子和转子g3290周展g5332成一g11464g13459，g3926
第7章 三相交流异步电动机
·127·
·127·
g32827.25(b)所g12046。在转子g15932g19766上g6930上g11464角g3364g7643，g3364g7643原点选在g1016g1022磁g7509的中g19400，g13449g3364g7643g15932g12046
g8680g19565磁通g4506度的g3835g4579，横g3364g7643g15932g12046磁g7509g15932g19766各点g2052g3364g7643原点的距离，用空g19400电角度α g15932g12046，
整g1022g3364g7643g19555着转子一g17227旋转。
(a) (b)
图7.25 简单的同步发电动机模型
一般g16280定g8680g19565磁通g1186转子磁g7509g2052定子的方g2533为正，对应的g8680g19565磁通g4506度g1075为正，g2465g1055
为负。g16280定g4560g1319 A 的g5875应电动g2195出g13452g19766为正，用⊙g15932g12046，g2465g1055为负，用?g15932g12046。若转子的一对磁g7509在定子内g3290周g8680g19565中g1147g10995的磁通g4506度分布为正弦波，g3926g32827.25(b)所g12046。g5415磁g7509g19555
转子一g17227旋转g7114，g8504正弦分布的磁通g4506度波g1075g19555着一g17227旋转，g1186而g2011g2118定子g4560g1319。g8504磁通
g4506度可用g5347(7.8)g15932g12046。
xm
sinBB α=
(7.8)
g5347中 B
m
g252g252g8680g19565磁通g4506度的最g3835值。
根据电磁g5875应定g5471，g4560g1319g2011g2118磁场所g1147g10995g5875应电动g2195的g3835g4579为
e=B
x
lv (7.9)
g5347中 B
x
g252g252g4560g1319在α g3800的g8680g19565磁通g4506度，l是g2011g2118磁g5875应g13459的g4560g1319有效长度，v是g4560g1319g3414
g11464g2011g2118磁g5875应g13459的相对速度。
g4560g1319Ag5875应电动g2195的瞬g7114g4466g19481方g2533，用g2503g6175定g2029g11842定。
若转子g17882g7114g19036旋转的转速为n
1
，用角速度g15932g12046为
1
1
2
60
n
pω =π (7.10)
单位为rad/s。
在求g4560g1319中的g5875应电动g2195g7114，可以g16760为转子不动而g4560g1319 A 以
1
ω 角速度g7409相g2465方g2533旋转。g3926g32827.25所g12046，g4560g1319A就是g8851着+α 的方g2533以
1
ω 角速度g12239动。
若把g4560g1319A正好位于上g3282中g3364g7643原点的瞬g19394，g16280定为g7114g19400g17227点(t = 0)。
显然，g5415g7114g19400g17819g1114t秒后，g4560g1319Ag12239动g2052α g3800，g17837g7114α =
1
tω,该g3800的g8680g19565磁通g4506度为
B
x
=B
m
sinα =B
m
sin
1
ω t (7.11)
g2029g4560g1319A中g5875应的电动g2195瞬g7114值为
e
A
=B
x
lv=B
m
lvsin
1
tω =E
m
sin
1
ω t= 2 Esin
1
tω (7.12)
g5347(7.8)中 E
m
=B
m
lvg252g252g4560g1319g5875应电动g2195的最g3835值；
E
m
g252g252g4560g1319g5875应电动g2195的有效值。
电机与拖动
·128·
·128·
g4560g1319A每g2011g2118一对磁g7509，g1147g10995的g5875应电动g2195就经g2394一g1022周期的变化。g3926果转子上有P
对磁g7509，若转子旋转一周，g4560g1319A中所g1147g10995的g5875应电动g2195将就经g2394pg1022周期，g1186而可推出
g5415电动机每分n
1
转或每秒n
1
/60转g7114，g4560g1319A中g5875应电动g2195变化的频率f
1
为
1
1
60
pn
f = (7.13)
g5347中 n
1
单位rg715min，f
1
单位为Hz，我国电网频率f
1
为50Hz。
g2029发电动机转速n
1
为
1
1
60 f
n
p
= (7.14)
g4560g1319中g5875应电动g2195的幅值E
m
为
11
m mm av 11
2
()(2 ) 2
260260
npn
E Blv B l p Bl fττΦ
ππ
== = =π
π
(7.15)
g5347中
avm
2
B B=
π
g252g252g8680g19565磁通g4506度B的g5191g3355值；
1av
B lΦτ= g252g252g8680g19565每g7509磁通量(Wb)；
1
2
60
n
vpτ= g252g252g4560g1319g3414g11464g2011g2118磁g5875应g13459的g13459速度(m/s)；
τ g252g252定子内g15932g19766的g7509距(m)。
g4560g1319g2011g2118在定子g3290周按正弦g16280g5471分布的磁场所g1147g10995的电动g2195，称为基波电动g2195 e
1
，其有效值E
1
为
1m 1 1
1 1 1
2.22
22
Ef
E f
Φ
Φ
π
== = (7.16)
2,整距线圈的感应电动势
在g32827.26(a)中，将相隔一g1022g7509距，即相差180°空g19400电角度的位g13634上g6930g13634g1016根g4560g1319U
1
和U
2
，g5194在上端用g4560g13459将它g1216连成一g1022整距g13459g3292。g13459g2289g991g19766的g1016g1022端g3848分别称g3848和尾。由于g1016根g4560g1319在空g19400相g19400一g1022g7509距，g2029可知，若一根g4560g1319g3800在Ng7509g7509g19766g991，另一根g4560g1319必定
g3800在Sg7509g7509g19766g991对应的位g13634，它g1216g2011g2118磁场所g5875应出的电动g2195必然g3835g4579相等、方g2533相g2465。
即在g7114g19400相位上彼g8504相差 180°g7114g19400电角度，每根g4560g1319的基波电动g2195相量g2029g3926g3282 7.26(b)所
g12046。其中
1
u
E 是g4560g1319U
1
的基波电动g2195相量，而
2
u
E 是g4560g1319U
2
的基波电动g2195相量。
图7.26 匝电动势的计算
第7章 三相交流异步电动机
·129·
·129·
一g1022g13459g2289的基波用 e
T
g15932g12046，它的参g13783方g2533g3926g3282 7.26(d)所g12046。e
T
与
1
U
e,
2
U
e g1055g19400的关
g13007为
12
T U U
e ee=?
g3926果用相量g15932g12046，g2029为
22 1 2
T ()UU U UE EE E E=? =+?
iii i i
g8504g13459g2289基波电动g2195g3835g4579为
1
T 1 1
2 2 2.22
U
E EfΦ==× (7.17)
3,整距绕组的感应电动势
若g3282 7.26 中所g12046的g13459g2289不g8502一g2289，而是 N
y
g2289串联，g2029称为g13481g13464。由上g5347可知，具有
N
y
g2289整距g13481g13464的基波电动g2195为
11
4.44
yy
EfNΦ= (7.18)
4,短距绕组电动势和短矩系数
若g32827.26(a)中所g12046一g1022短距g13481g13464，其节距为y
1
g728τ,g3926g3282 7.26(a)中虚g13459所g12046。g32827.26(c)
是短距g13481g13464g5875应基波电动g2195的相量g3282。根据g16280定的参g13783方g2533，短距g13481g13464的基波电动g2195相
量为
12 1 1
() ()yy U U U UE EE E Eτ< =? =+?
iiiii
g13481g13464节距用y
1
(槽数)g15932g12046，g1075可用电角度rg15932g12046
1
180
y
r
τ
=× °
短距g13481g13464基波电动g2195g3835g4579为
12 1 1
()
180
2cos 2sin 2
22
y yU U Uy
rr
E EEEk
τ<
===
°
1
11
4.44
yy
fNk Φ= (7.19)
式中
1
sin
2
y
k
γ
= ——基波短距系数。
由此可见，
11
1
() ()
2
11 ()
4.44
yy yy
y
yyy
EE
k
fN E
ττ
τ
==
Φ
<<
=
显然，
1
y
k ＜1，即采用短矩绕组后基波电动势将有所减小，但通过适当地选择节距可以在基波电动势减小不多的情况下，大大削弱某些谐波电动势，从而有效地改善电动势波形。对于整矩绕组可以看成短距在
1
y
k =1的一种特例。
短距系数的物理含义是：由于绕组短距后，两绕组边中感应电动势不再相等。求绕组电动势时不能像整矩绕组那样代数相加，而是相量相加，也就是把绕组看成是整距后所求绕组电动势再做折算。
7.3.2 绕组组的感应电动势及分布系数
绕组组是由q个绕组串联组成的，若是集中绕组(q个绕组均放在同一槽中)，则每个绕电机与拖动
·130·
·130·
组的电动势大小、相位都相同，绕组组电动势为
11 1
( 1) 1
4.44
qq y cy
EqE fqNkΦ
=
==
对于分布绕组，q 个绕组嵌放在相邻α槽距角的 q 个槽中，对每个绕组而言，它们切割旋转g11925g3342所g1147g10995的感应电动势的大小应g4448g1852相同。但由于 q 个绕组在g4462g4388g12366g19400分布而g1126
g5058α,则g11925g3342切割它们g5529然有g1820有后，g17837就g1363g5483q绕组中g1147g10995的感应电动势在时g19400相位g990
有g17241g2081g9394后。显而g7143见，q 个绕组中感应电动势在时g19400g990g1393g8437相g5058α电角g5242，g3926g3282 7.27(a)
所g12046。
绕组组电动势为q个绕组电动势的相量g2656，即
112
qyyEEE=++
iii
midhorizellipsis
q
y
E+
i
由于q个相量大小相等，g2460g1393g8437位g12239角α,所以它们g1393g8437相加就组成一个g8503多边形。
g3926g32827.27(b)所g12046，O为g8503多边形g3818g6521g3290的g3290g5527，g16786g3290g2334g5464为R，则有
1
/2
sin
2
yE
R
α
=
图7.27 分布绕组组基波电动势相量图
每个绕组中感应电动势为
1
2sin
2
y
ER
α
=
q个绕组组成的绕组组感应电动势为
1
2sin
2
q
E Rq
α
=
若把q个整距绕组集中在一g17227，则绕组组g5647的基波电动势为
1
y
qE 相g19512，g5483
1
1
2sin sin
22
2sin sin
22
q
y
qq
E
qE
qq
αα
αα
==
g1208此g8616g1552为
1
q
k,则由g990式可g11705
1
sin
2
sin
2
q
q
k
q
α
α
=
(7.20)
第7章 三相交流异步电动机
·131·
·131·
1
q
k 也是小于l的数，其物理意义是：由于各绕组是分布的绕组组的总基波电动势就比把各绕组都集中在一起时的总基波电动势要小。
11 1 1 1 1 1
2
( )1N11
4.44 4.44
y
yy q yy q y
EqE k fqNkk fqNk
τ
ΦΦ
<
== = (7.21)
式中
22 1
Nyq
k kk= ——基波绕组系数，也应是小于1的数。
7.3.3 一相绕组的基波感应电动势
一相绕组有 a 条支路，一条支路由若干个绕组组串联组，因此一相绕组的电动势等于每一条并联支路的电动势。一般情况下，每条支路中所串联的几个绕组组的电动势都是大小相等、相位相同的，因此，可将该相一条支路所串的几个绕组组电动势直接相加。对于单层绕组，每条支路由P/a个绕组组串联而成。对于双层绕组，每条支路由2p/a个绕组组串联而成。所以每相绕组电动势为
双层绕组
11
1 1N
2
4.44
y
p
E fqN k
a
Φ
Φ= (7.22)
单层绕组
11
1 1N
4.44
y
p
E fqN k
a
Φ
Φ= (7.23)
以上两式中
2
y
p
qN
a
和
y
p
qN
a
分别表示双层绕组和单层绕组每条支路的串联匝数，统一用有效匝数N
1
表示，这样就可得到绕组相电动势的一般公式
11
1 11N
4.44E fN k
Φ
Φ= (7.24)
式中 N
1
——每相绕组的串联匝数。
式(7.23)是计算交流绕组每相电动势有效值的一个普遍公式。它与变压器中绕组感应电动势的计算公式十分相似，仅多一项绕组系数
1
N
k 。事实上，因为变压器绕组中每个线匝的电动势大小、相位都相同，因此变压器绕组实际上是一个集中整距绕组，即
N1
1k = 。
【例7.3】 一台频率为50Hz、14极的三相异g8505电动g7438，每极每相g8145数为3，绕组的g14422距
1
y =7，每个绕组的匝数为 1 匝，并联支路数为 1，在g7588一g17139g17745条g1226下，g8680g19565基波每极g11925g17902
g18339
1
Φ =0.15Wb，g8726此时每相绕组的基波电动势。
解：g4462g4388g8145g4388数
1
2 14 3 3 126Zpmq==××=
极距
33 9mqτ ==×=
1
7
9
y
y
τ
==
g8145距g16294
1
360 360
720
126
p
Z
α ==×=
°°
°
基波分布系数
电机与拖动
·132·
·132·
1
20
sin sin 3
22
0.9598
20
sin 3 sin
22
q
ky
q
α
α
×
== =
×
°
°
基波g11713距系数
1
7
sin sin 90 0.9397
29
ky y
π
==×=°
基波绕组系数
N1 1 1
0.9397 0.9598 0.9019y
q
kkk== × =
每相绕组的基波电动势
1111
4.44
N
E fN k
Φ
Φ=
(4.44 50 42 0.15 0.9019)V
1261.4(V)
=××××
=
7.3.4 定子绕组的谐波电动势
g2081g19766g16764g16782的g4462g4388感应电动势，都是以g8680g19565g12366g19400g2494g4396在g8503g5370分布的基波g11925g17902g4506g5242为g2081g6564
条g1226的。g1306实际上g8680g19565g11925g17902g4506g5242在g12366g19400的分布g993可g14033g4448g1852g6365g10043g8503g5370g16280g5471，即g8680g19565g11925g3342g19512g1114
基波g3818，g17836g4396在g11540一系g2027g20652g8437g16868波，g3926三、g1128、g983等g3867g8437g16868波。这样在绕组中g19512g1114感应有基波g11925动势g3818，同时也感应有g20652g8437g16868波电动势。分g7524可g11705，同一g12366g19400g7438g7812g16294g5242对基波和g16868
波g7481g16840，它g1216的电g16294g5242相g5058νg1505，ν是g16868波g8437数。因此g16868波感应电动势的频率f
v
为
1
1
60
vpn
fvf
ν
== (7.25)
g16786νg8437g16868波每极g11925g17902g18339为
ν
Φ g2029每相绕组νg8437g16868波电动势有效值为
1N
4.44EfVNk
ν
ν ν
Φ= (7.26)
式中
N y q
k kk
ν νν
= ——νg8437g16868波的绕组系数。
N
k
ν
——νg8437g16868波的g11713距系数
y
k
ν
和分布系数
q
k
ν
的g1068g12227。
g16868波g11713距系数、分布系数与基波的g11713距系数、分布系数有g993同的数值。
g1235g10043式可得
y
k
ν
和
q
k
ν
分别为
sin
2
y
vy
k
ν
π
= (7.27)
sin
2
sin
2
v
q
qv
k
v
q
α
α
= (7.28)
g15441g9994在电动g7438各相绕组中感应有各g8437g16868波电动势，g1306是g2494要每相绕组g18331用g11713距、分布
g5430式，就可以有效g6245g2058各g8437g16868波电动势，g10990g14279g1363g7588g8437g16868波电动势为g19658，g5415g9994，电g7542绕组g18331
用g11713距、分布也g1262把基波电动势g2078g5381一g1135。g1306g2494要g16786计得g2524理，就可以g1363基波电动势g2078g5381
g17751g4581，而g16868波电动势g2078g5381g17751多。
第7章 三相交流异步电动机
·133·
·133·
三相绕组Yg17842接g6122g440g17842接时，由于三相三g8437g16868波以g24623的g1505数g8437g16868波电动势在时g19400相位上同相位，因此在三相的线电动势中g993g1262有三g8437g16868波电动势g2462 3 的g1505数g8437g16868波电动势的
g1998g10628。
【例 7.4】 一台三相异g8505电动g7438的g4462g4388g8145数 Z
1
=36，双层g11713距分布绕组，极对数 p=3，绕组g14422距y
1
=5，计算基波电动势，g1128g8437g16868波电动势的绕组系数。
解：(1) 基波,
极距
1
36
6
26
Z
p
τ ===
每极每相g8145数
1
1
36
2
2233
Z
q
pm
== =
××
g8145距g16294
1
360 3 360
30
36
p
Z
α
×
== =
°°
°
g11713距系数
1
1
5
sin sin sin 0.966
2262
y
y
ky
τ
πππ
= =?=?=
分布系数
1
30
sin sin 3
22
0.965
30
sin 3sin
2 2
q
q
k
q
α
α
×
== =
×
°
°
基波绕组系数
11
N1
0.966 0.965 0.932
yq
kkk==×=
(2) g1128g8437g16868波
g11713距系数
5
5
sin 5 sin 5 0.259
262
y
ky
ππ
==××=
分布系数
5
5530
sin sin 2
22
0.259
5 530
sin 2sin
2 2
q
q
k
q
α
α
×
×
== =
×
°
°
基波绕组系数
55
N5
0.259 0.259 0.067
yq
kkk==×=
上g17860计算g13479g7536对比g2530可g11705g18331用g11713距、分布绕组，基波电动势g15999g2078g5381g11146.8%，而 5g8437g16868
波电动势g15999g2078g5381g1114 93.3%，g1363一相绕组中g1039要是基波电动势，g1186而g6925g2904g1114绕组的感应的电动势波g5430。
电机与拖动
·134·
·134·
7.4 三相异步电动机的定子磁动势
在g19428g17860三相异g8505电动g7438的g5049g1328g2419理时，g7378g6363g1998，在三相异g8505电动g7438中，实g10628g14033g18339g17728g6454
的g2081g6564是g19668要g1147g10995一g12193g7071g17728g11925g3342。实际上，这g12193g7071g17728g11925g3342是由该电动g7438g4462g4388上的对g12228三相绕组中g17902g1849对g12228三相交流电流时g1147g10995的g11925动势g5326g12447的。因为此g7071g17728g11925动势是对g12228三相绕组中g17902g1849对g12228三相交流电流时所g5430成的总g11925动势，所以这个总g11925动势g13955g4462g7094是g12366g19400的g2001数，
g2460是时g19400的g2001数。g7424g14422g1186分g7524一个绕组的g11925动势g5332g3999，g17839而分g7524一个绕组组以g2462一个相绕组的g11925动势。g9994g2530把3个相绕组的g11925动势g2484加起g7481，便可得g1998三相绕组的g2524成g11925动势。
7.4.1 单相绕组的脉振磁动势
组成相绕组的单元是绕组，那么g2524成为单相绕组g11925动势的单元就是绕组的g11925动势，下
g19766先分g7524一个绕组所g1147g10995的g11925动势。
1,整距绕组的磁动势
图7.28(a)所示为一台两极异g8505电动g7438的g11925g3342分布示意图，g4462g4388上有一个匝数为N
y
的整距绕组 U
1
-U
2
，绕组中有电流g17902过，g1186 U
2
流g1849，g1186 U
1
流g1998。电流所g5326g12447的g11925g3342的g11925力线分布g3926图中虚线所示，为二极g11925g3342。
根据g1852电流g4462g5471，每根g11925力线所包围的g1852电流为
d
yl
Hl I IN==
∫
∑
integralloop
式中 N
y
——绕组匝数，即绕组中每一有效边的导体数。
图7.28 整距绕组产生的磁动势
g16786想将电动g7438在放置U
1
绕组边的地方切g5332并展平，g3926图7.28(b)所示，g3926确g4462g11925极轴线为 y 轴，g4462g4388内圆周为 x 轴。若绕组中g17902g1849交流电流,2cosi I tω= 。因为电流是随时g19400
变化的，这里选择 0,2t i Iω ==这一个g2524适的时g19400g7481分g7524。在g16764g16782直流电动g7438电g7542g11925动势时，分g7524过这g12193整距绕组(直流电动g7438中g12228为元g1226)g11925动势的分布情况，已确g4462这g12193整距线圈所g1147g10995的g11925动势在g12366g19400分布波g5430是一个矩g5430波，其周期为两个 i 极距，其幅值等于g11925力线所包围的g1852电流的一半。g13479g2524异g8505电动g7438的情况，可得g1998 0,2t i Iω ==时，这g12193整距绕组g11925动势(认为消耗在g8680g19565中的g11925动势)，在g12366g19400的分布也是一个矩g5430波，g3926图 7.28(b)所第7章 三相交流异步电动机
·135·
·135·
示，周期亦为2τ,幅值为 2/2
y
N I,用方程式表示为
m
m
2
() ( )
222
23
() ( )
222
yy
yy
Fx NI x
Fx NI x
ττ
ττ
=?<
=? < <
(7.29)
由于绕组中g17902过的是交流电流，所以其g1147g10995的g11925动势分布的矩g5430波幅值的一般表达
式为
12
(,) cos
22
yyy
fxt Ni NI tω== (7.30)
由此可见，整距绕组中g17902过g8503g5370变化的交流电流时所g1147g10995的g11925动势分布波的幅值，即矩g5430的g20652g5242是时g19400的g2001数，随时g19400g6365g8503g5370g16280g5471变化的电流达到最大值时，矩g5430的g20652g5242达到最大值
m
y
F ；电流为g19658时，g11925动势将随g11540g6925变方向。图 7.29 表示g993同瞬时矩g5430波幅值随时
g19400变化的关系。这g12193g1186g12366g19400上看位置固g4462，g1186时g19400上看大小在g8503g17139最大值之g19400变化的g11925动势，g12228之为脉振g11925动势。脉振的频率就是交流电流的频率。
图7.29 不同瞬间的脉振磁动势
对于一个在g12366g19400g6365矩g5430g16280g5471分布的g11925动势，可以用傅里叶级数g17839行分解，得到g3926图7.30
所示的一系g2027g16868波。
因为g11925动势的分布g7094对g12228于横轴,() ( )fx fx τ=? +,矩g5430g5430波仅含有1、3、5、… g3867
g8437g16868波，g2460对g12228于纵轴,() ( )fx f x=?，g2029矩g5430波仅含有余g5370项，这样傅里叶级数展g5332的
g11925动势可写成
13 5
()
cos cos3 cos5 cos sin
2
yx y y y y
FF xF xF xF x
ν
ν ν
τττ τ
πππ
=? + + ππmidhorizellipsis
电机与拖动
·136·
·136·
式中 ν =1，3，5，…——g16868波g8437数；
sin
2
ν
π——项g2081的符号布。
其中基波g11925动势的幅值的
4
π
，即
1m
442
2
y yy
F FNI==
ππ
而νg8437g16868波的幅值g2029为基波的
1
ν
，因此，整距绕组所g1147g10995的脉动g11925动势表达式为
m
(,) ()cos
yy
fxt F x tω=
42 1 1
cos cos3 cos5 cos
23
11
0.9 cos cos3 cos5 cos
35
y
y
N Ix x x t
N Ix x x t
ω
τττ
ω
τττ
πππ
=?+?

π

πππ
=?+?
midhorizellipsis
midhorizellipsis
(7.31)
图7.30 矩形波磁动势的基波及谐波分量
2,整距绕组组的磁动势
定子三相对称绕组不论是双层还是单层，每个绕组组都是由q个相同的绕组串联起来，
各绕组之间依次相差一个槽距角α 。以 q=3 的整距绕组组为例，3 个绕组产生的磁动势矩形波大小相等，在空间依次相隔α 电角度；如图 7.31 所示。若用相量表示，则如图 7.31
中的3个磁动势相量。
此绕组组的基波合成磁动势的相量就可用q个(3个)依次相差α 电角度的基波磁动势相量之和来表示，即
2
11 1
0()q
yy y
FF F Fqαα=∠+∠++∠?
i
midhorizellipsis° (7.32)
幅值
11 1
1
0.9
q yq y q
F qF k IN qk== (7.33)
式中
1
q
k ——基波的分布系数。
第7章 三相交流异步电动机
·137·
·137·
图7.31 整距绕组的绕组组磁动势
1
sin
2
sin
2
q
q
k
q
α
α
=
(7-34)
它表明具有同样匝数的分布绕组，其基波磁动势比具有同样匝数集中绕组(q 个绕组集中在一个槽内的绕组)的基波磁动势减小的倍数，或者可理解为把绕组中的各绕组排列成分布以后所引起基波磁动势的一个折扣。
1
sin
2
sin
2
q
q
q
k
q
q
α
α
==
个分布线圈各线圈基波磁动势矢量的几何和个分布线圈各线圈基波磁动势矢量的代数和
由于q个矢量的矢量和小于q倍的矢量(代数和)，所以
1
q
k <1。
同理，v次谐波磁动势的分布系数为
sin
2
sin
2
q
v
q
k
v
q
ν
α
α
= (7-35)
其幅值表达式为
1
0.9
v v
q yq
F IN qk
v
=×? (7-36)
采用分布绕组电可削弱磁动势中的高次谐波，使磁动势更接近于正弦波。
【例 7.5】 一台四极三相异g8505电动g7438，定子槽数 Q
1
=36，g16757g12651其基波和 5 次g4517 次谐波磁动势的分布系数。
解：g16757g12651每极每相槽数q和α
电机与拖动
·138·
·138·
1
36
3
2 232
60
20
3
Q
q
mp
α
== =
××
==
°
°
g7693g6466式(7.28)g8726g5483的基波和5次g4517次谐波磁动势的分布系数分g2047如g991g726
基波分布系数
1
320
sin
2
0.96
20
3sin
2
q
k
×
==
°
°
5次谐波分布系数
5
3(520)
sin
2
0.217
520
3sin
2
q
k
××
==
×
°
°
7次谐波分布系数
7
3(720)
sin
2
0.177
720
3sin
2
q
k
××
==?
×
°
°
g1186g990例中g11487g1998，5次g4517次谐波分布系数比基波分布系数小g5483g3822，g17837g5859g2631g11540采用分布绕组，使基波合成磁动势有所减小，g13065g4517g258等高次谐波磁动势g2376削弱更g3822。g6454g2489g16817g16840，分布绕组的合成磁动势中谐波g2559量g16213比集中绕组中小g5483g3822。减g4581谐波g2559量，磁动势波形就g1262
g17247于正弦波形，所以采用分布绕组是g6925g2904磁动势波形的有g6940g6526g7057之一。
3,短距绕组组的磁动势
双层绕组中g5132采用g11713矩绕组。由于是g11713距绕组，所以同一相g990g451g991层g4560g1319g16213g12239g5332一个距g12175，g17837个距g12175即是绕组g14422距所g13565g11713的电角度
1
(180 180 )
y
τ
° °,
1
y 为绕组g14422矩。
由于磁动势大小和波形g2494g2474g1927于槽内绕组组g17805的分布g2462电g8981的g5785g1929，g13792g994各绕组组g17805
的g17842接次g5219g7092g1863。g3252此可g4570g990层绕组组g17805等g6940g3332g11487成是一个单层整距分布绕组组，g991层绕组组g17805等g6940g3332g11487成是g2490一个单层整距分布绕组组，g990g991g1016绕组组在空间相差
1
(180 180 )
y
τ
° °
电角度，g3252此双层g11713距分布绕组基波磁动势如同电动势一样，其大小为g1016个等g6940绕组基波磁动势的相量和，g3252此，g2460可引g1849g11713距系数来g16757g12651绕组g11713距的g5445g2721。
g11713距绕组组的基波合成磁动势幅值为
11 1 1 1 1 1
()
0.9
y yyqyyqy
F qF kk INqkk
τ<
= =? (7.37)
式中
1
y
k ——基波的g11713距系数
1
1
sin
2
y
y
k
τ
π
=
(7.38)
同理，g11713距绕组组产生的ν次谐波磁动势幅值为
第7章 三相交流异步电动机
·139·
·139·
1
()
1
0.9
v vv
q yyqy
F IN q k k
v
τ<
=× (7.39)
式中
1
sin
2
v
y
y
kv
τ
π
=?——v谐波磁动势的g11713距系数。
由以g990分g7524可g11705，g15441g9994采用分布g451g11713距绕组g1262使基波磁动势有所减小，g1306谐波磁动势
g5483g2052g1114g5468大的削弱，有g2045于g6925g2904基波磁动势的波形，使之更接近于正弦波。所以，g4493量g17751
大的异g8505电动g7438定子g3355采用双层分布g11713距绕组。
4,单相绕组产生的磁动势
g13520合以g990g1863于整距绕组和绕组组磁动势的分g7524，可g5483g1998一个g13479论g726绕组由集中的g6925为分布的，基波合成磁动势g5224g6183一个折扣
1
q
k ；绕组由整距的g6925为g11713距的，基波合成磁动势幅值g1075g5224g6183一个折扣
1
y
k,g18039g1052，如g7536绕组由整距的g451集中的g6925为g11713距g451分布的g7114g1517，基波合成磁动势则g5224g6183折扣
1
q
k
1
y
k ；g6454g2489g16817g16840，由g11713距绕组组成的分布绕组的基波合成磁动势幅值等于具有相同匝数的整距集中绕组的基波合成磁动势幅值g1068以系数
1
q
k
1
y
k 。把分布系数
1
q
k g994g11713距系数
1
y
k 的g1068g12227称为基波绕组系数g5194以
1
N
k 表示，即
111
N q y
k kk= (7.40)
g7693g6466以g990分g7524，单相绕组产生的磁动势可以g5468g4493g7143g3332g8726g1998来g726g20330g1820明g11842，绕组磁动势是用每一个g8680g19565所g9052g13803的磁动势来g6563g17860的，所以，相绕组的磁动势g5194不g6363整个相绕组的g5647
g4445匝数，g13792是g6363g8680g19565中的合成磁动势，g1075就是每一对磁极g991对g5224的合成磁动势。
单相绕组在每对磁极g991产生的磁动势就等于每对磁极g991绕组组所产生的磁动势。g1306在表达式中，g16213用每相绕组串联g5647匝数N
1
和相电g8981I
1
来表示，所以，g2494g16213g4560g1998每相绕组串联
g5647匝数 N
1
和绕组匝数 N
y
之间的g1863系，g4560g1998一相电g8981 I
1
和绕组电g8981 I 之间的g1863系，代g1849g2081
g19766所g6524g4560g1998的绕组组g1856式中，就g5483g2052g1114一相绕组磁动势的表达式。
对单层绕组g13792g16340，一对磁极对g5224一个绕组组，所以一相绕组串联g5647匝数为
1
y
pqN
N
a
=
g5483
1
y
aN
qN
p
=
绕组组电g8981为
1
I
I
a
=
所以，一相绕组基波磁动势幅值为
11 1
11
1 N
0.9 0.9
qyq
IN
F FqNkI k
p
Φ
== =
对双层g11713距分布绕组g13792g16340，一对磁极对g5224g1016个绕组组。由
1
2
y
pqN
N
a
=
g5483
电机与拖动
·140·
·140·
1
2
y
aN
qN
p
=
绕组组电g8981为
1
I
I
a
=
所以，一相绕组基波磁动势幅值为
111 11
11
()
11 11
N N
0.9 2
0.9 0.9
qy yq y
FF IqNkk
IaN IN
k k
ap p
Φτ<
==
=? =
dotnosp
(7.41)
g13792基波磁动势g11648g7114值表达式为
11 1
11
N
cos 0.9 cos
IN
fF t k t
p
ΦΦ
ωω== (7.42)
对于v次谐波磁动势幅值为
11
N
1
0.9
IN
F k
vp
ν ν
Φ
= (7.43)
g13792谐波磁动势g11648g7114值表达式为
11
N1
1
cos 0.9 cos
IN
fF t k t
vp
νν
ΦΦ
ωω==
由以g990分g7524可g11705，不论电动g7438绕组是单层还是双层，单相基波磁动势和谐波磁动势的幅值表达式是一样的。
g13520g990所g17860，单相绕组产生的g14045动磁动势g5627g17148有以g991g1972g9869g726
(1) 单相绕组的磁动势是一g12193在空间g1313g13634g3278定g451幅值g19555g7114间g2476g2282的g14045动磁动势，基波
g2462所有谐波磁动势在空间g6365g1325弦规律分布，且有g3278定不g2476的g1313g13634，波幅g19555g7114间g6365g1325弦规律
g14045振。
(2) 单相绕组基波磁动势幅值的g1313g13634g994绕组的轴线相重合。
(3) 各次谐波的幅值g994谐波次数成反比。
(4) 采用分布g2462g11713距绕组，可以显著g3332减小高次谐波幅值，可以g6925g2904磁动势波形。
7.4.2 三相绕组基波合成磁动势——旋转磁动势
交g8981发电动g7438以g2462绝大g3822数都是三相电动g7438。它们都有三相绕组，绕组g2460都g8981过三相对称电g8981，g3252此分g7524三相交g8981绕组磁动势，g4570是研究交g8981电动g7438的基础。g991g19766分g2047采用数学分g7524法和图解法进行讨论。
1,数学分析法
Ug451Vg451W 3个单相绕组在空间彼此相差120°电角度。当对称的三相电g8981g8981过对称的三相绕组g7114，每相绕组g4570g1262在各自的绕组轴线g990产生g14045振磁动势，g17837 3 个g14045振磁动势在空间g1075彼此相差120°电角度。
若g4570空间坐标的纵轴g2474在u相绕组轴线g990，g5194以顺g7114针的方向作为横坐标轴x的正方向，同g7114把u相电g8981达g2052最大值的g11648间作为g7114间t的起g9869，则
各相g14045动磁动势的表达式为
第7章 三相交流异步电动机
·141·
·141·
11
11
11
U
V
W
(,) cos cos
(,) cos( 120 )cos( 120 )
(,) cos( 120 )cos( 120 )
fxt F x t
fxt F x t
fxt F x t
Φ
Φ
Φ
ω
τ
ω
τ
ω
τ
π
=
π
=
π
=+ +
° °
° °
(7.37)
式中
1
F
Φ
——各相g14045振磁动势的幅值；
cos x
τ
π
g451cos( 120 )x
τ
π
° g451cos( 120 )x
τ
π
+ ° ——分列表示Ug451Vg451W3个单相g14045振磁动势；
cos tω g451cos( 120 )tω? ° g451cos( 120 )tω + ° ——分g2047表示3个单相g14045振磁动势g19555g7114间的
g2476g2282规律。
g2045用三角函数g12227g2282和差g1856式，g4570式(7.36)进行分解g5483
11 1
11 1
11 1
U
V
W
11
(,) cos( ) cos( )
22
(,) cos( ) cos( 240 )
11
(,) cos( ) cos( 120 )
22
fxt F t x F t x
fxt F t x F t x
fxt F t x F t x
ΦΦ
ΦΦ
ωω
ττ
ωω
ττ
ππ
=?++
=?++?
ππ
=?++?
°
°
(7.38)
g4570g990g197663个g1856式左右分g2047相加，由于等式右g17805后三相表示的3个g1325弦波在空间相g1313互差120°电角度，故后三相之和为零，则三相合成磁动势为
11 1 1
1U V W 1
3
(,) (,) (,) (,) cos( ) cos( )
2
f xt f xt f xt f xt F t x F t x
Φ
ωω
ττ
ππ
=++=?=? (7.45)
式中 F
1
——三相合成磁动势幅值，其g16757g12651式为
11
11
1 N
33
0.9
22
IN
FF k
p
Φ
==× 。
g1186g990式中可g11705，当t = 0，即 tω =0g7114，
11
(,0) cos( )fx F x
τ
π
=?；再经过某一g11648g7114，当t = t
1
，
即
0
tωθ= g7114，
11 0
(,) cos( )fxt F xθ
τ
π
=?。若把g17837g1016个不同g11648g7114的磁动势波g6365选定的坐标轴画
g1998g5194进行比g17751，可g11705g17837g1016个g7114刻，磁动势的幅值 F
1
g5194没有g6925g2476，g1306
1 1
(,)fxt磁动势波沿 x
轴的正方向g12239动g1114
0
θ 角，如图7.32所示。
磁动势波的旋转速度可由波g990任g5859一g9869的g12239动速度来g11842定，若选择磁动势的波幅g9869，
则g16213g8726g1856式中的cos( ) 1txω
τ
π
=，即 0txω
τ
π
=或xt
τ
ω=
π
，磁动势波g12239动的速度 v，可用x对t的g4560数g8726g5483
d
22
d
x
v f f
t
ττ
ωτ== =?π=
ππ
(7.40)
由于x是沿定子内圆周的空间距g12175，圆周长为2pτ,故磁动势波的旋转速度为
1
260
(r /s) (r / min)
2
ff f
n
pp p
τ
τ
== = (7.41)
n
1
称为同g8505转速。
电机与拖动
·142·
·142·
图7.32 ωt=0和ωt=θ
o
时磁动势波的位置的波形
从式(7.46)可得出一个结论，当某相电流达到最大值，旋转磁动势的幅值就将转到该相绕组的轴线处。例如：当 tω =0时，U相电流达到最大值，U相的磁动势为
11 1 1
U
(,) cos cos cos cos0 cosfxt F x tF x F x
ΦΦΦ
ω
τττ
πππ
===°
而旋转磁动势为
1111
cos( ) cos( ) cosfF t xF t xF xωω
τττ
πππ
=?=?=
可见f
1
与
1
U
f 在空间同一位置上，幅值F
1
位于x=0处，即位于U相绕组的轴线上。若
120tω = °，V相电流到达最大值，V相的磁动势
11
11
V
(,) cos( 120 )cos(120 120 )
cos( 120 )cos0 cos( 120 )
fxt F x
Fx Fx
Φ
ΦΦ
τ
ττ
π
=
ππ
=? =?
°°°
°° °
这时旋转磁动势的表达式为
11 1 1
cos( ) cos(120 ) cos( 120 )fF t xF xF xω
τττ
πππ
=?=?=?° °
即其幅值位于π x/τ =120°电角度那一点，即V相绕组的轴线上。再看W相电流到达最大值时的情况也一样。
从以上分析，还可以得出基波合成磁动势的另一个极为重要的性质，即三相基波合成磁动势幅值先位于U相绕组的轴线，然后依次位于V相、W相绕组的轴线，这表明基波合成磁动势的旋转方向就是电流的相序方向。如三相电流的正序的，则磁动势波旋转方向是从U相位置转向V相，然后转到W位置。如三相电流是负序，则其旋转方向为由U相到
W相再到V相。因此，如要改变三相异步电动机旋转磁动势及磁场的旋转方向，只要改变通入电流的相序，即把电动机定子绕组3个出线端中的任意2个(如V端和W端)对调一下即可。
11
U
(,) cos cosfxt F x t
Φ
ω
τ
π
=
11
cos( ) cos( )
22
F tx F tx
ΦΦ
ωω
ττ
ππ
=++?
第7章 三相交流异步电动机
·143·
·143·
11
V
(,) cos( 120 )cos( 240 )fxt F x t
Φ
ω
τ
π
=° °
11
cos( ) cos( 120 )
22
FtxFtx
ΦΦ
ωω
ττ
ππ
=++°
11
W
(,) cos( 240 )cos( 120 )fxt F x t
Φ
ω
τ
π
=° °
11
cos( ) cos( 120 )
22
FtxFtx
ΦΦ
ωω
ττ
ππ
=++?+°
从而得出
11 1
1U V W 1
cos( )ff f f F t xω
τ
π
=++= + (7.49)
在式(7.49)中，将
1
U
f,
1
V
f,
1
W
f 3 个脉振磁动势进行分解，各分解出 2 个旋转磁动势波，例如对
1
U
f,则有
11
U
cos cosfF x t
Φ
ω
τ
π
=
11
cos( ) cos( )
22
F tx F tx
ΦΦ
ωω
ττ
ππ
=++?
式中
1
1
cos( )
2
F tx
Φ
ω
τ
π
——正向旋转磁动势波；
1
1
cos( )
2
F t x
Φ
ω
τ
π
+ ——反向旋转磁动势波。
由此可见，1个正弦分布幅值为
1
F
Φ
的脉振磁动势波可分解为2个波长相同、幅值相等、但转向相反的旋转磁动势波，其幅值均为
1
1
2
F
Φ
，转速均为同步转速n
0
。所以将U、V、
W 三相脉振磁动势分解以后，经式合成，3 个反相磁动势波互相抵消而消失；3 个正向旋转磁动势互相叠加而加强。于是三相基波合成磁动势成为一个正向旋转，幅值等于
1
3
2
F
Φ
旋转磁动势。
2．图解法
三相合成磁动势还可用较为直观的图解法来分析。
图 7.33 为对称三相交流电流的波形。三相对称绕组在定子中用集中线圈来表示，如
图7.34所示。假定：某瞬间电流为正值时，从绕组的末端流入，首端流出；某瞬间电流为负值时，则从绕组的首端流入，末端流出。
通过上一节的分析可知，每相交流电流产生脉动磁动势的大小与电流成正比，其方向可用右手螺旋定则确定。每相磁动势的幅值位置均处在g16825相绕组的g17736线上。
从图7.34可见，g5415 0ωt = 时，
U m
i I=,
VW m
I2ii== 。U相磁动势F
U
幅值为g7380大，等于
1
Φ
F,V、W相磁动势幅值等于
1
2
Φ
F,如图7.34(a)所示。此时，U相电流g17810g2052g7380大值，
三相合成磁动势F
1
的幅值g5700g3921处在U相绕组的g17736线上，将各相磁动势向g18339相加可得其幅值
1
1
32
Φ
FF= 。
电机与拖动
·144·
·144·
图7.33 三相对称交流电流的波形
图7.34 三相合成磁动势的图解
g6365同g7691方法，g13499g13505分析 120tω = °、240g101、360g101的g1972个瞬时，g5415 120tω = °时，V相电流g17810g2052g7380大值，合成磁动势F
1
旋转g2052V相绕组的g17736线上，如图7.34(b)所示。g5415 240tω = °时，
W 相电流g17810g2052g7380大值，合成磁动势 F
1
旋转g2052 W 相绕组的g17736线上，如图 7.34(c)所示。g5415
tω = 360g101时，U 相电流g2460g17810g2052g7380大值，合成磁动势 F
1
g2460旋转g2052 U 相绕组的g17736线上，如图 7.34(d)所示。从图中可见，各个时g2063合成磁动势的幅值g3999g13468g1457g6357g993g2476。同时，电流g2476
g2282一个g2620g7411，合成磁动势F
1
相g5224g3332在g12366间旋转g1114360g101电g16294g5242。对于一对g7509电动g7438，合成磁动势g1075F
1
g1075旋转g1114360g101g7438g7812g16294g5242，g2375旋转g1114一g2620。对于p对g7509电动g7438，则合成磁动势
F
1
在g12366间旋转g1114360 /p° g7438g7812g16294g5242，g2375旋转g11141/pg2620，g3252此，p对g7509的电动g7438，g5415电流g2476g2282g20069
g10587为f
1
时，旋转磁动势在g12366间的转速
11
1
60
(r /s) (r / min)
ff
n
pp
==,g2375为同步转速。
第7章 三相交流异步电动机
·145·
·145·
图 7.34 中，电流的相g5219为 U—V—W，则合成磁动势旋转方向g1427g8851g11540 U 相绕g17736线g279V
相绕组g17736线g279W相绕组g17736线的正方向旋转，由此可知，旋转磁动势的转向g2474g1927于电流的相
g5219，g4439是由电流g20058g1820相，向电流g9394后相旋转。g14521g16213g6925g2476电动g7438定子旋转磁动势的转向，g2494
g16213g6925g2476三相交流电流的相g5219g4613将g6925g2476为U—W—V，旋转磁动势g19555g1055g6925g2476为反方向旋转。
通过以上对三相绕组合成磁动势的分析，可以g11487出三相合成基波磁动势g1867用以g991g10317g9869,
(1) 磁动势的g5627g17148：旋转磁动势。
(2) 幅值：旋转磁动势的幅值大小g993g2476，为
111
11 11
1 NN
33
0.9 1.35
22
IN IN
FF k k
pp
Φ
==× =
g17837g12193旋转磁动势g5132称为g3290形旋转磁动势。
(3) 转向：旋转磁动势的转向g2474g1927于电流的相g5219，g5647是由电流g20058g1820相转向电流g9394后相。
(4) 转速：旋转磁动势的转速为
1
1
60
(r / min)
f
n
p
=
(5) 幅值的瞬间位置：某相绕组的电流g17810正的g7380大值g2232时，三相合成基波旋转磁动势正g3921与g16825相绕组的g17736线g18337合。g5415电流在时间上g2476g2282g1114g1231g5859一个电g16294g5242时，三相合成基波旋转磁动势在g12366间位置上g1075g12239动g1114g6980值上与g1055相等的g12366间电g16294g5242。
(6) g7509对g6980：三相合成基波磁动势波长等于2τ,g7509对g6980为电动g7438的g7509对g6980p。
7.5 三相异步电动机转子静止时的电磁关系
三相g5334步电动g7438的定子g2656转子g1055间g2494有磁的g13818合，g8821有电的直g6521g13864g13007，g4439是g19764电磁g5875
g5224g1328用，将g14033g18339从定子g1268g17894g2052转子的。g17837一g9869g2656g2476g2399g3132g4448g1852相g1296。三相g5334步电动g7438的定子绕组相g5415于g2476g2399g3132的g2033g17805绕组，转子则相g5415于g2476g2399g3132的g2115g17805绕组。g7424节g4613是g1393g6466g17837g12193相g1296
g5627，以g2476g2399g3132g17828行g2419g10714为基g11796进行分析。g2476g2399g3132是g19757g8502g993动的，而正g5132g17828行的g5334步电动g7438
是g993g1584g3332旋转的，为g1114g7368g3921g3332与g2476g2399g3132对比，以绕线转子三相g5334步电动g7438为例，g1820从转子
g993转时进行分析，g9994后g1889g11752g12362转子旋转时的g5785g1929。
7.5.1 转子不动(转子开路)时的情况
g5334步电动g7438在正g5132g17828行时g5647是旋转的。转子绕组g5332g17347时转子是g993动的，g17837g12193g17828行g5194g8821
有g4466g19481g5859g1053，但是其中有g1135g1863g13007在转子g993动时g4613g4396在，而g1000通过g993动的转子，一g1135g10301g10714过
g12255g7368g4493易g10714解，所以从g993动的转子g5332g3999分析。
1,转子开路时的电磁关系
g5415定子g6521入三相对称电源时，定子绕组中会流过三相对称电流，从而在定、转子气隙中产生g3290形旋转磁动势F
10
，g4439以同步转速n
1
旋转。
由F
10
产生的磁通
1
Φ以n
1
的旋转速g5242同时切割定子g2656转子绕组。在各自绕组中，产生
g5875g5224电动势E
1
g2656E
2
。由于转子绕组g5332g17347，所以尽管有E
2
，但g8821有转子电流I
2
，g1075g4613g8821有转子磁动势F
2
=N
2
I
2
，将此时的转子电动势用E
20
表示，在g17837g12193g5785g1929g991，g1328用在电动g7438气隙中电机与拖动
·146·
·146·
的g2494有定子磁动势F
10
，显g9994
10110
F NI∝,转子g5332g17347的三相g5334步电动g7438与一台g2115g17805g5332g17347的三相
g2476g2399g3132非g5132相g1296。与分析g2476g2399g3132g12366载g17828行时一g7691，称I
10
为励磁电流，称F
10
为励磁磁动势。
尽管g5334步电动g7438电磁g1863g13007与g2476g2399g3132十分相g1296，但g4439们g1055间还是g4396在以g991差g5334,
(1) 主磁场g5627g17148g993同，g5334步电动g7438气隙磁场为旋转磁场，而g2476g2399g3132为脉振磁场(交g2476
磁场)。
(2) 磁g17347g993一g7691，g2476g2399g3132磁g17347g1852是硅钢片，磁阻很小，而g5334步电动g7438磁g17347中有定子、
转子间的气隙g4396在，与g2476g2399g3132的磁g17347相比，磁阻g16213大得多。故建立同g7691的磁通所需励磁电流大，励磁电抗小。如大g4493g18339电动g7438的I
10
为20%～30%，小g4493g18339电动g7438可g1781050%，而g2476g2399
g3132的 I
10
仅 1%～8%，巨型g2476g2399g3132则在 1%以g991。g2460如，一般电力g2476g2399g3132
*
15
m
r = ～,
*
10 50
m
x = ～,而三相g5334步电动g7438的
*
0.08 0.35
m
r = ～,
*
25
m
x = ～ 。
(3) 由于气隙的g4396在，加g1055绕组结构形式的g993同，g5334步电动g7438的的漏抗g1075较g2476g2399g3132为大，如g5334步电动g7438
*
0.07 0.15x
σ
= ～,而g2476g2399g3132为
*
0.014 0.08x
σ
= ～ 。
(4) g5334步电动g7438通g5132采用短矩g2656分布绕组，故计算电动势时需考虑绕组g13007g6980，而g2476g2399
g3132则为整距、集中绕组。
2,主、漏磁通的分布
g5415转子绕组g5332g17347时，g12366载电流I
10
所建立的旋转磁动势F
10
产生的g12366载磁通Φ
1
，与定子、
转子绕组同时交链，称为主磁通；另一部分磁通
1
Φ
σ
，仅与定子绕组交链，称为定子漏磁通，如图7.35所示。
图7.35 异步电动机的主磁通与漏磁通
3,主、漏磁通感应的电动势及电压平衡方程
主磁通
1
Φ在定子绕组中产生的g5875g5224电动势有效值为
1 11 1
4.44EfNkΦ=
N1
(7.50)
在转子绕组中产生的g5875g5224电动势有效值为
2
2 12N 1
4.44EfNkΦ= (7.51)
定子漏磁通
1
σ
Φ 在定子绕组中g5875g5224漏磁电动势
1
E
σ
，g16825电动势通g5132用漏电抗g2399降的形式表示,
110
1
jE IXσ =?
ii
(7.52)
式中
1
11
2XfL=π ——定子绕组的漏磁g5875抗，g4439是对g5224于定子漏磁通的电g17347参g6980。
第7章 三相交流异步电动机
·147·
·147·
定子绕组g7424身有电阻g4396在，用R
1
表示，g5415定子有励磁电流I
10
流过时，产生电阻g2399降，
其大小为R
1
I
10
。根g6466电g17347定g10714可以写出同g2476g2399g3132一g7691的电动势平衡方g12255式
1 1 110 110 1 110
jU ERI XI EZI=? + + =? +
iii i ii
(7.53)
g3252
1σ
Φ lessmuch Φ
1
，所以其对g5224的漏磁电抗X
1
g1075很小，加g1055R
1
g1075较小，g6980g18339上占的比g10587g1075
很小(仅为额定电g2399的2%～5%)，所以，I
10
Z
l
可以忽略，则有
11
U E=?
ii
或
U
1
=E
1
定子电动势与转子电动势g1055比称为电动势g2476比，g5334步电动g7438的电动势g2476比g1075称电g2399g2476
比，g2375
11
22
11N 1 1N
1
e
2 22N 2 2N
4.44
4.44
fNk Nk
E
K
E fNk Nk
Φ
Φ
== = (7.54)
式中
1
N
k g2656
2
N
k ——定、转子的绕组g13007g6980。
电g2399比K
e
的g6980值，可以用试验方法求得。g3252为转子g5332g17347，其g5332g17347电g2399g4613等于转子电动势，g2375U
20
=E
2
，g2494g16213测得定、转子的一相电g2399g1055比，则有
1 1
e
2 2
EU
K
EU
== (7.55)
转子g5332g17347时，定子电流I
10
主g16213用于励磁，电动g7438从电源吸收的主g16213是无功功g10587，g2460g3252
为主磁通Φ
1
在定、转子气隙中旋转，必g9994会在定、转子铁心中产生铁损耗，g2375磁g9394g2656涡流损耗。g3252为n=0，电动g7438g8821有g7438g7812功g10587输出，所以，电动g7438从电源吸收的有功功g10587P
0
主g16213
用于补偿电动g7438定子绕组的铜损耗P
Cu1
g2656定子、转子的铁损耗P
Fe
，g2375
0 Cu1 Fe
P PP=+ (7.56)
4,转子开路时的等效电路和相量图
用分析g2476g2399g3132g12366载时的方法，可得g2052g5334步电动g7438转子g5332g17347时的等效电g17347及相g18339图。如用励磁电流I
10
在流过励磁阻抗Z
m
上产生的电g2399降用
1
E?,表示则有
11010mm m
(j)E RXIZI?= + =
iii
式中 X
m
——励磁电抗，g4439反映的是主磁通的g1328用。
R
m
——励磁电阻，g4439反映的是等效的铁心损耗。
此时，定子电g17347的电g2399平衡方g12255为
1
1 110 m m10 1 110 m10 110
(j) ( j)(j)U E R XI R X I R XI ZI ZI=?++ = + ++ = +
ii i i i i i
(7.57)
转子回g17347电g2399
202
U E=
ii
由此得g2052转子g5332g17347时g5334步电动g7438等效电g17347，如图7.36(a)所示。其相g18339图如图7.36(b)所示。画相g18339图时g5224注g5859：
10r
I
i
为纯励磁电流，所以g5224与
1
Φ
dotnosp
同相,10aI
i
为纯有功电流，所以g5224
g2656 1U
i
同相。
电机与拖动
·148·
·148·
图7.36 转子绕组开路时异步电动机的等效电路与相量图
7.5.2 转子不动(转子绕组短路并堵转)时的情况
如果将转子绕组短g6521，施加制动力使转子g19757g8502g993动，此时的g5334步电动g7438与g2476g2399g3132g2115g17805
短g17347g5785g1929相类g1296。
1,电磁过程
1) 定、转子磁动势的合成
与转子g5332g17347时相比，g17837时在转子g5875g5224电动势g1328用g991绕组中出现g1114转子g5875g5224电流 2
I
i
，由于绕线转子三相绕组g1075为对称绕组，主磁通旋转切割所产生的三相电动势g1075是三相对称电动势，由g4439所产生的三相转子g5875g5224电流g1075g5224对称。
g6365分析定子产生磁动势的思g17347可知，转子三相对称电流共同g1328用将产生一个旋转磁动势 2
F
i
，其基波幅值为
2
2 2N
2
3
0.9
2
I Nk
F
p
=×
i
，g3252转子堵转,2
E
i
,2
I
i
的g20069g10587与定子g20069g10587相同，
都为f
1
，所以 2
F
i
相对于定子转速g2656相对于转子g7424身的转速
1
21
60 f
nn
p
==,转向与定子磁动势
1
F
dotnosp
相同。此时，定子磁动势
1
F
dotnosp
g2656转子磁动势
2
F
dotnosp
共同g1328用在电动g7438定、转子气隙中g5194旋转，
速g5242相同，转向一致，共同g1328用于电动g7438磁g17347中。
2) 磁动势平衡方g12255
由g2476g2399g3132分析可知，转子磁动势 2
F
i
的出现必g9994会对主磁通 1
Φ
i
产生影响，g4439企图削弱主磁通
1
Φ 的大小，而由
1
1 11N1
4.44UE fNkΦ== 可知，电网电g2399U
1
正g5132g5785g1929g991g1457g6357g993g2476，则电动势E
1
g1075基g7424g993g2476，导致
1
Φ g1075基g7424g993g2476。g3252而产生主磁通
1
Φ 的励磁磁动势F
10
近g1296g993g2476。
由此可见，在转子通过电流产生 F
2
的同时，定子绕组必须从电网吸g2474一个电流分g18339 1F
I
i
，
使由g4439产生的磁动势 1F
I
i
去g19555时抵消转子电流产生的磁动势 2
F
i
，从而g1457g6357磁动势为励磁磁动势 10
F
i
g1075近g1296g993g2476，g7380后g14033g1457g6357主磁通
1
Φ g993g2476。g3252此可得g2052
第7章 三相交流异步电动机
·149·
·149·
1012
101 2()
FF F
F FF
+=
=+?
ii i
ii i
(7.58)
将磁动势幅值表g17810式代入上式整g10714后得
2
10101() F
i
I
I III
K
=+? =+
i
ii i i
(7.59)
式中
1
2
1 1N
2 2N
i
m Nk
K
m Nk
= ——g5334步电动g7438的电流g2476比。
考虑g2052笼型g5334步电动g7438转子绕组相g6980可g14033与定子相g6980g993同，所以用m
2
表示。由上式可
g11487出，定子电流有两个分g18339：励磁电流
10
I
i
g2656与g2115g17805侧电流成比例的负载分g18339 1F
I
i
，转子g5332
g17347时，
2
0I =
i
,1 0F
I
=
i
，则
1 10
I I=
ii
，g5415转子闭合，
2
I
i
出现,1F
I
i
g2375出现。为抵消
2
I
i
所产生的转子磁动势
2
F
i
，定子电流g1075g4613g16213增大为 1I
i
。
3) 电g2399平衡方g12255
如同g2476g2399g3132一g7691，可导出g5334步电动g7438定子方电g2399平衡方g12255为
1111
U EZI=? +
iii
g3252转子堵住g993转，g1000短g6521闭合，n=0，转子电动势及电流g20069g10587均为f
1
，g1000有
20 220
2
20 2220 22
0(j)
(j)
ERXI
E RXIZI
=?+
=+ =
ii
i
(7.60)
式中 X
20
g2656定子方的X
1
一g7691，转子电流在X
20
上产生的g2399降代表g1114转子漏磁通
2σ
Φ 所产生的漏磁电动势
2
E
σ
的大小。Z
2
称为转子绕组每相漏阻抗。由式(7.60)导出转子电流为
2
20
j2
2
22
20
0
e
j
EE
I
RX
RX

==
+
+
i
i
(7.61)
式中
20
2
2
arctan
X
R
= ——转子绕组电g17347的阻抗g16294。
4) 转子绕组的折算
把转子绕组向定子绕组折算时，遵循的折算g2419则是折算前后转子磁动势 2F
i
的大小g2656相位g993g2476。折算的方法是把g2419来的转子绕组g11487成g2656定子绕组有相同的相g6980 m
1
、相同的匝g6980
N
1
、相同的绕组g13007g6980 k
N
1
。折算g1055后，为g1114得g2052与折算前同g7691的转子磁动势 2F
i
，转子电流及其他参g6980必须跟g11540相g5224的g2476g2282，折算值的计算与g2476g2399g3132的相同。
5) 折算后g5334步电动g7438基g7424方g12255、等效电g17347g2656相g18339图
折算后可得g2052g5334步电动g7438转子闭合短g17347g1000堵转时定、转子电g17347基g7424方g12255为
111
11
(j)U ERXI=? + +
ii i
(7.62)
1 10(j)
mm
E RXI=? + (7.63)
电机与拖动
·150·
·150·
1 210I II
′+=
ii i
(7.64)
1
20
E E
′ =
i
(7.65)
202 2
20
(j)E RXI=+
ii i
(7.66)
等效电路和相量图如图7.37所示。
图7.37 异步电动机转子绕组堵转时的等效电路与相量图
7.6 三相异步电动机转子旋转时的电磁关系
如果将堵住转子的机构松开，转子就会在旋转磁场的作用下，带动一定的机械负载沿着旋转磁场的方向以低于同步转速n
1
的转速n稳定运行。下面分析此时电动机内部的电磁过程。
1,转子旋转时异步电动机的物理情况
当定子绕组接入三相对称电源时，流入定子绕组的三相对称电流会建立一个以同步转速
11
60n f p= / 旋转的基波磁动势F
1
，此磁动势建立的磁场在定子绕组中产生感应电动势E
1
，
同时也在闭合的转子绕组中产生感应电动势E
2
和感应电流I
2
，转子电流I
2
也会产生相应的转子旋转磁动势 F
2
，此时定子磁动势 F
1
和转子磁动势 F
2
共同作用于气隙中产生了合成旋转磁动势F
m
，由它在气隙中建立一个以n
1
速度旋转的合成旋转磁场
m
Φ 。因此，以上对转子静止时所分析的一些基本电磁关系仍然存在，而且对于定子电路而言，由于电动势的频率及电压平衡关系都不受转子旋转的影响，所以定子回路的电压平衡方程式与转子静止时相同。但是对于转子而言，由于转子已经旋转g17227g7481，因而气隙旋转磁场对转子的相对运动速度与转子静止时是不相同的，g1186而g5353g17227转子g2520g10301g10714量的g2476g2282，g1039g16213是g15932g10628在转子电动势E
2
和电流I
2
的g3835g4579及频率的g2476g2282，以及转子绕组g9443电g6251的g2476g2282，g10628在g7481着g18337g16764g16782g17837
些g2476g2282。
1) 转子电动势的频率与转g5058率
当转子旋转时，旋转磁场不g1889以同步转速，而是以转速g5058(n
1
g16n)g2011g2118转子绕组，g6937转子绕组中感应电动势的频率(称g1038转子频率)g1038
第7章 三相交流异步电动机
·151·
·151·
111
21
1
()
60 60
pn n pn n n
fsf
n

==?= (7.67)
式中
1
1
60
pn
f = g252g252电源频率g727
1
1
nn
s
n
= g252g252转g5058率。
s称g1038转g5058率，它是g6563g17860g5334步电动机运行g5627g14033的g18337g16213g2454g6980，g7693g6466转g5058率的g3835g4579和g12538g2507g1427
g2499g2040g7041g5334步电动机g3800于g1321g12193g5049作g10378g5589g726
0g728sg7281 时，0g728ng728n
1
,电动g5049作g10378g5589g727
sg7280 时，ng730n
1
,g2469电运行g10378g5589g727
0g728sg728g711g286时，0g730ng730g713g286，电磁g2058动g10378g5589g727
s=1 时，n=0,转子堵转g10378g5589g727
s=0 时，n=n
1
,
同步运行g10378g5589。
由式(7.64)g2499g16277，当电源频率f
1
一定时，转子频率f
2
与转g5058率s成g8503g8616，所以g2460称g1038转
g5058频率。当转子不动时，n = 0，g2375s=1，转子频率f
2
= f
1
g727转子旋转时，转子频率等于转子静止时的频率f
1
g1068以转g5058率s。g5334步电动机在g8503g5132运行时，转g5058率sg5468g4579，一g14336在g20081定负载下，s
N
=0.015g7940.05，所以g8503g5132运行时转子频率g5468低，在3 Hzg5050g2503。
2) 转子电动势
转子旋转时的电动势E
2s
g1038
22
2 22N1 12N1 20
4.44 4.44
s
E fNk sfNk sEΦΦ=== (7.68)
式中
2
2012N1
4.44EfNkΦ= g252g252转子静止时的转子电动势。
当 n=0，g2375 s=1 时，E
2s
=E
20
，g20081定负载时，由于 s g5468g4579，所以转子旋转时的转子电动势E
2s
g8616转子静止时的低g5468g3822。
3) 转子绕组的g9443电g6251
因g1038电g6251与频率成g8503g8616，g6937旋转时的转子g9443电g6251X
2s
g1038
2 22 12 20
22
s
X fL sfL sX=π =π = (7.69)
式中 L
2
g252g252转子绕组的等效g9443电感g727
2012
2X fL=π g252g252转子静止时的转子g9443电g6251。
上式g15932g7138，转子旋转时的转子g9443电g6251等于转子静止时的g9443电g6251g1068以转g5058率s。
2,转子旋转时异步电动机的基本方程式
1) 磁动势平衡方程式
g2081面对转子静止时g5334步电动机的磁动势方程分析g2499g11705，转子静止时，定子磁动势F
1
和转子磁动势F
2
是同转向g451同转速旋转的，因而g5456此g1055g19400在g12366g19400相对静止，g6937g2499g6238定子磁动势相量
1
F
i
和转子磁动势相量
2
F
i
合成g1038一g2181磁磁动势相量
10
F
i
。
10
F
i
的转向与转速仍与
1
F
i
g6122
2
F
i
相同，g1186而g5483g1998了转子静止时的磁动势平衡方程。下面g17839一步分析转子旋转时，定g451转子磁动势g1055g19400的关系。
不g16782转子旋转与g2554，定子电流的频率g5647g1038f
1
，因此定子电流所建立的旋转磁动势
1
F
i
对
电机与拖动
·152·
·152·
g12366g19400(g2375对定子而言)的转速g5647g1038
1
1
60 f
n
p
= 。转子旋转g17227g7481g2530，转子电流的频率g1038f
2
=sf
1
，g2029
由转子电流建立的旋转磁动势 2F
i
相对于转子的转速g1038
21 1
2 1 1
1
60 60
()
ff nn
n ssn n
pp n
==?==
g2460因g1038转子本g17535以转速 n 相对于定子旋转，所以转子磁动势
2
F
i
相对于定子的转速g1038
2 1 1
n nn nnn+=?+=，g2375与定子磁动势
1
F
i
的转速相同。g2460如g2081所g17860，定g451转子电流相g5219一定相同，它g1216分g2047建立的旋转磁动势的旋转方向也一定相同g727由此g2499g11705，不g16782转子旋转与
g2554，定g451转子磁动势
1
F
i
和
2
F
i
在电动机气隙中g8716g17840以相同转速 n
1
相同方向旋转，g2375g1016g13785在定子g12366g19400g5647是相对静止的。g6937定g451转子磁动势同g7691g2499合成g1038一g2181磁磁动势
10
F
i
以建立所g19668g16213
的气隙磁g17902。g17902过以上分析g2499g11705g726转子旋转时，定g451转子磁动势g1055g19400的相g1126关系仍然和转子静止时的一g7691，g7389着同g7691的磁动势平衡方程式g726
1 210
1 210
F FF
I II
+=
′+=
ii i
ii i
(7.70)
2) 电动势平衡方程式
在定子方面，因电动势的频率和电压平衡关系都不受转子旋转与g2554的影响，所以转子旋转时，定子回路的电压平衡方程式与转子静止时的相同，g2375
1 1 1
U EIZ=? +
iii
同g7691g7389
1 10 m
E IZ=?
ii
(7.71)
在转子方面，g7693g6466g2081面的分析，由于合成气隙旋转磁场以转g5058速度(n
1
g713n)g2011g2118转子绕组，转子电动势频率
21
fsf=,转子电动势
220s
E sE=,转子绕组g9443电g6251
220s
X sX=,而且g5334
步电动机在g8503g5132运行时，转子绕组是g11464接g11713路的，g6937转子回路的电动势方程式g1038
2 222
(j)
ss
E RXI=+
ii
g6122 220
220
(j)sERXI=+
ii
(7.72)
3,转子绕组的折算
1) g5334步电动机的g4466g19481电路
g1186电路的g16278g9869g11487，g5334步电动机g7389一个定子电路和转子电路(g6363一相)，g1016g13785g1055g19400g2494用磁的g13818合而g7092电的g13864系。转子旋转g2530转子电动势与定子电动势不g1177g6980g1552上不等，频率也不同。
如g8454g6238转子电路接g2052定子上g2447，g1363它g1216g7389电的g13864系，以g12628g2282分析g451g16757g12651g5049作，就g16213g17839行g1016
g8437g6252g12651。首先g17839行频率g6252g12651，g6238 f
2
g6252g12651g2052 f
1
，然g2530g1889g6238频率g1038 f
1
的转子g2520g2454量g6252g12651g2052定子上g2447，经过g1016步g6252g12651g2530，
2
E′
i
才g14033与
1
E
i
完全相等，转子电路就g14033与定子电路g11464接连g17227g7481。
2) 转子绕组的频率g6252g12651
由以g2081的分析g11705道，当转子静止时，定g451转子g1016方的频率是相同的。因此，g2494g16213g6238旋转的转子g2282g1038等效静子的转子，g1427会g1363转子频率由f
2
g2476g1038f
1
，g1186而也就g2499以按n = 0g451转子第7章 三相交流异步电动机
·153·
·153·
g11713路情况g5483g1998相应的等g1552电路和相量图。g6238旋转的转子g2282g1038等效静止的转子，称g1038频率g6252g12651。
g17839行频率g6252g12651的原g2029，应该是保持频率g6252g12651g2081g2530，转子对定子的作用不g2476。由于转子是
g17902过磁动势
2
F
i
作用于定子，而不g16782转子转动与g2554。定g451转子磁动势g5647是相对静止的，因此
g2494g16213静止转子和旋转转子的
2
F
i
g3835g4579和相位都相同，静止转子就g14033完全等效于旋转转子，用
g17837g12193等效的静止转子代替g4466g19481旋转的转子，就不会改g2476电动机g4466g19481运行情况下的电磁关系。
转子旋转时的转子电流g1038
220
2
2 2220
jj
s
s
EsE
I
R XRXs
==
++
ii
i
(7.73)
如g6238上式的分子g451分母都除以s，g2499g2282g1038
20
2
2
20
j
E
I
R
X
s
=
+
i
i
(7.74)
显而易g16277，式(7.73)和式(7.74)所代g15932的转子电流g7389相同的g3835g4579
20 20
2
22
2 22
0
20
()
()
sE E
I
R
RsX
X
s
==
+
+
和相同的相位
20 20
2
2
2
tan
sX X
R
R
s


==




但是它g1216具g7389不同的频率，也就是说代g15932着g1016g12193不同的转子情况。由
2s
E
i
确定的转子电流，与
2s
E
i
g7389相同的频率，g2375转g5058率
21
fsf=,所以g15932示转子在转g5058率 s 下旋转时的的情况g727而由
20
E
i
确定的转子电流，与
20
E
i
g7389相同的频率，g2375定子g6122电源频率f
1
，所以g15932示转子在静止不动时的情况。g8616较以上g1016个电流g15932达式g2499以g11487g1998，转子在转g5058率 s 下旋转时的转子电流和转子静止而g6238转子电阻g1186 R
2
增加g2052
2
22
1R s
R R
ss
=+ 时的转子电流g7389相同的g3835g4579
和相位，g2375g1016g13785所产生的磁动势
2
F
i
完全相同的。因此将转子电阻g1186 R
2
增加g2052
2
/Rs的静止转子，g2499以完全代替在转g5058率s下的g4466g19481旋转转子。式中，R
2
是转子绕组每相电阻g727
2
1 s
R
s
是等效静止转子中每相串g13864的附加电阻。换言g1055，g6238转子g1186旋转g2282g1038等效静止，相当于在每相转子电路中增加了一个g6980g1552g1038
2
1 s
R
s
的附加电阻。
但是带负载运行的g5334步电动机，转子回路并不存在g17837g7691的附加电阻，g2494是转子电流与旋转磁场相g1126作用产生电磁力和电磁转矩，驱g1363转子旋转而作机械功，所以附加电阻所消耗的电功率
2
2 2
1
3( )
s
RI
s
，g4466g19481上代g15932了电动机转子轴上所产生的g5647机械功率，供给负载和电机与拖动
·154·
·154·
电动机本g17535的机械损耗和附加损耗。因此，等效静止转子回路中的附加电阻是
2
1
()
s
R
s
g15932
征在转g5058率s下运行时转子产生g5647机械功率的等效电阻。
3) 转子绕组g6252g12651g2530的基本方程式
g7693g6466以上分析g2499g11705，经过频率g6252g12651，以转g5058率 s 旋转的g5334步电动机g2499用转子电阻g1038
2
/Rs的等效静止转子的g5334步电动机g7481代替。对于g17837时定g451转子的基本方程式，仿照转子静止时一g7691，g2499写g1038
111
2
2 22
110 2
1m10
(j)
()
UEZI
R
E XI
s
II I
EZI
=? +
′
′′′=+
′=+?
=?
iii
ii
ii i
ii
(7.75)
4) 等效电路和相量图
g7693g6466g2081面推导的方程，g2499以绘g1998g5334步电动机的T形等效电路如图7.38所示。
相量图如图7.39所示，相量图的画法和g2476压器相同，
g2499以在横坐标g8503方向先画g1998击Φ
1
i
的相量作g2454考g727然g2530画g1998
12
E E′=
ii
的相量滞g2530于Φ
1
i
90°g727g1889画g1998相量
2
I′
i
，它滞g2530于
2
E′
i
的相位角等于转子阻g6251角 [ (
)
222
arctan / /X Rs=
g727g1889画
0
I
i
的相量，它超g2081于
1
Φ
i
的相位角等于铁损耗角
0
arctan( / )
m m
R X?= g727g7693g6466
1 12
()I II′=+?
ii i
的关系画g1998的相量
1
I
i
，最g2530绘g1998
1
U
i
的相量g727
1
U
i
与
1
I
i
的夹角g1038
1
,cos? g1427是电动机在相应负载下运行时功率因g6980。
图7.39 三相异步电动机T形等效电路相量图
图7.38 异步电动机T形等效电路
第7章 三相交流异步电动机
·155·
·155·
g1186图7.14g2499以g11487g1998，g5334步电动机在负载负载运行时，相当于g2476压器在纯电阻g5627负载下运行，其等效负载电阻g1038
2
1
()
s
R
s
。g17837g12193相似g5627是不难g10714解的，因g1038g5334步电动机转子对定子的作用和g2476压器副边对原边的作用相同，而电动机输g1998的功率是机械功率(纯g7389功功率)，
g2375相当于纯电阻负载，所以应该用电阻g7481模拟负载。
如g2081所g17860，当外加电压U
1
一定时，g1186g12366载g2052g20081定负载附近的g8503g5132运行范围内，g1039电动势E
1
及相应的g1039磁g17902
1
Φ 的g2476g2282是不g3835的，因此用以建立
1
Φ的g2181磁磁动势F
0
和g2181磁电流I
10
的g2476g2282也是不g3835的。
7.7 三相异步电动机的功率和转矩
g5334步电动机是一g12193机电g14033量转换元件，是g17902过电磁感应作用g6238电g14033传送g2052转子g1889转g2282
g1038轴输g1998机械g14033。本节g1186g14033量g16278g9869g1998g2469阐g17860电动机的g14033量转换过程，分析其功率和转矩的平衡关系。
7.7.1 功率平衡和转矩平衡
1,功率平衡关系
电动机g1186电源吸收电功率g1038P
1
，g3835g4579g1038
1 1p 1p 1 1L 1L 1
3 cos 3 cosPUI UI== (7.76)
式中g726U
1P
g451I
1P
代g15932定子相电压和相电流，U
lL
g451I
lL
代g15932定子线电压和线电流，
1
cos? g1038电动机的功率因g6980。
P
1
g17839入电动机定子g2530，一g4579部分功率消耗在定子绕组电阻上，称g1038定子铜损耗
Cu1
P,
2
Cu1 1 1
3P RI= (7.77)
另一部分损耗是铁损耗，g1039g16213是定子铁心的磁滞和涡流损耗，g15932g10628g1038等效电路中R
m
所消耗的g7389功功率，称g1038定子铁损耗P
Fe
，并且g7389
2
Fem10
3P RI= (7.78)
余下的g7389功功率g17902过气隙旋转磁场的g13818合传递给转子，g17837部分称g1038电磁功
M
P,并且g7389
2 2
M222
3cos 3
R
PEI I
s
′
′′ ′== (7.79)
式中
2
cos? g252g252转子的功率因g6980。
M
P g17839入转子g2530，在转子绕组中产生铜损耗P
Cu2
2
Cu2 2 2 M
3P RI sP′′== (7.80)
因转子频率g1038f
2
=sf
1
，g8503g5132运行时g11773Hzg5050g2503，所以转子铁损耗g5468g4579，g2499忽略。因此，
g1186电磁功率中减g2447转子铜损耗P
Cu2
g2530，就是转子上所产生的全部机械功率P
m
，g2375
m MCu2
P PP=? (7.81)
g2029g7389
2
m MCu2 22 M
1
3( ) (1 )
s
P PP RI sP
s
′′=? = =? (7.82)
电机与拖动
·156·
·156·
上式说g7138，电磁功率减g2447转子铜损耗g2530，就应是附加电阻
2
1
()
s
R
s
′ 上的损耗，g17837项损耗代g15932了转子上所产生的全部机械功率。
g1186转子铜损耗
Cu2 M
P sP= g15932达式g2499g11705，转g5058率s越g3835g2375转速n越低，转子铜损耗就越g3835，
所以g7389时称P
Cu2
g1038转g5058功率。不难g11487g1998，电磁功率P
M
g451g5647机械功率P
m
g451转子铜损耗P
Cu2
g1055g19400的g8616例g1038
MmCu2
:,1:(1):P PP ss=?,g17837g1038g16757g12651电动机的功率带g7481方g1427。
g5647机械功率P
m
不g14033全部输g1998，尚g19668扣除机械损耗P
mec
和成因g8616较复杂的附加损耗P
s
，
剩余的就是电动机轴上输g1998的机械功率P
2
。机械损耗g1039g16213由轴承摩擦及风阻摩擦构成，附加损耗是高g8437谐波磁g17902及g9443磁g17902在铁心g451机座及端盖感应电动势和电流g5353g17227的损耗，附加损耗不易g16757g12651，按经验，g3835型电动机取P
s
=0.5%P
N
，g4579型电动机取P
s
=(1%g7943%)P
N
，于是
2m mec
()
s
P PP P=? + (7.83)
电动机功率关系g2499用下式g15932达
21
p P P=?
∑
电动机的g5647损耗
Cu1 Fe Cu2 mec s
P PPPPP=++++
∑
(7.84)
由此，g2499绘g1998g5334步电动机功率流程如图7.40所示。
图7.40 异步电动机的功率流程图
2,转矩平衡关系
因g1038机械功率等于转矩g1068以机械角速度，所以将公式 P
m
=P
2
+P
mec
+P
s
g1016边除以机械角速度力，g2375g5483g2052电动机的转矩平衡方程式
mec sm2
P Ppp
ΩΩ Ω
+
=+
g2375
T=T
2
+T
0
式中
2
60
n
Ω
π
= g252g252机械角速度g727
m
P
T
Ω
= g252g252电动机的电磁转矩g727
2
2
P
T
Ω
= g252g252输g1998的机械转矩g727
0mecs
()/TP PΩ=+ g252g252机械和附加损耗转矩，g17902g5132称g1038g12366载转矩。
由此g2499g16277，电动机产生的电磁转矩减g2447轴上的g12366载转矩g2530，才是电动机轴上的输g1998转矩。
第7章 三相交流异步电动机
·157·
·157·
由于g5647机械功率P
m
=(1g16s)P
M
，机械角速度
1
(1 )sΩΩ=?,
1
Ωg1038同步角速度，g2029
m M
P P
T
ΩΩ
== (7.85)
上式说g7138，电磁转矩g1186转子方面g11487，它等于g5647机械功率除以机械角速度，g1186定子方面
g11487，它g2460等于电磁功率除以同步角速度。
7.7.2 电磁转矩公式
g5334步电动机的电磁转矩是转子载流导体在气隙磁场中受电磁力作用而产生的，g1038了g17839
一步说g7138电磁转矩的本质，g2499g1186等效电路g7481推导它的g15932达式。
由上面相关公式g2499推g1998，电磁转矩公式g1038
1
1
122 2 1
11N 12 2
11
11N
12 2 12 2
cos
4.44 cos
2
cos cos
2
M
T
PmEI pm
TfkI
f
pm N k
ICI
Φ?
ΩΩ
Φ?Φ?
′′
′== =
π
′′==
式中
1 1
1
22
60
nf
p
Ω
ππ
==g727
C
T
g252g252g5334步电动机的电磁转矩g5132g6980，
T11N1
/2CpmNk= 。
上式g15932g7138，电磁转矩的g3835g4579与g1039磁g17902及转子电流的g7389功分量
22
cosI?′ 的g1068积成g8503g8616，g2375
电磁转矩是由气隙磁场与转子电流g7389功分量共同作用产生的。电动机中电流g451磁g17902与作用力g17837 3 个量的方向g12538合g5050手定g2029g17837一g10301g10714规g2029，g6937称g10301g10714g15932达式，它在形式上与g11464流电动机电磁转矩g15932达式相似，g1039g16213用于定g5627分析g5334步电动机电磁转矩g3835g4579。
7.8 三相异步电动机的工作特性和参数测定
7.8.1 三相异步电动机工作特性
三相g5334步电动机的g5049作特g5627是g6363电源电压g451频率g3355g1038g20081
定g1552的情况下，电动机的定子电流g451转速(g6122转g5058率)g451功率因g6980g451电磁转矩g451效率与输g1998功率的关系，g2375在
1 N
U U= g451
1 N
f f= 时，I
1
g451ng451cos? g451Tg451
2
()fPη = 的关系g7366线。g5049作特g5627g6363标在g3281g4490标g1946中都g7389具体规定，g16786g16757和g2058g17908都g5529g20047g9397
g17287g17837些g5627g14033g6363标。g5049作特g5627g7366线g2499用等g1552电路g16757g12651，也g2499以
g17902过g4466验和作图方法g8726g5483。图 7.41 所示是一g2500电动机的g1868
型g5049作特g5627g7366线。
1,定子电流特性 I
1
= f (P
2
)
输g1998功率g2476g2282时，定子电流g2476g2282情况如图 7.41 所示。
g12366载时，P
2
=0，转子转速接近同步转速，g2375ng300n
1
，此时定子电流就是g12366载电流，因g1038转子电流
2
0I′ ≈,所以
1 10 2 10
()I III′=+? ≈
ii i i
，g1972g1058全部g1038g2181磁电流。g19555着负载的增g3835，转子转速略g7389g19489低，转子电流增g3835，g1038了磁动势平衡，定子电流的
图7.41 异步电动机的工作特性
电机与拖动
·158·
·158·
负载分量也相应的增g3835，I
1
g19555着P
2
增g3835而增g3835。
2,转速特性n=f(P
2
)
由
22
/TPΩ= g2499g11705，当P
2
增加时，T
2
也增加，T
2
增加会g1363转速ng19489低，但是g5334步电动机转速g2476g2282范围较g4579，所以转速特g5627是一g7477g12257g7389下g19489的g7366线。
3,转矩特性T=f(P
2
)
g5334步电动机稳定运行时，电磁转矩应与负载g2058动转矩T
L
相平衡，g2375T=T
L
=T
2
+T
0
，电动机g1186g12366载g2052g20081定负载运行，其转速g2476g2282不g3835，g2499以g16760g1038是g5132g6980。所以，T
2
与P
2
成g8616例关系。
而g12366载转矩 T
0
g2499以近似g16760g1038不g2476，g17837g7691，T 和 P
2
的关系g7366线也近似g1038一g11464线，如图 7.41
所示。
4,功率因数特性
1 2
cos ( )fP? =
g5334步电动机g12366载运行时，定子电流基本上是产生g1039磁g17902的g2181磁电流，功率因g6980
1
cos? g5468
低，g13434g10380.1g7940.2。g19555着负载的增g3835，电流中的g7389功分量g17892g9188增g3835，功率因g6980
1
cos? 也g17892g9188
g6564高。在g20081定负载附近，功率因g6980达g2052最g3835g1552。如果负载g13499g13505增加，电动机转速下g19489较g5567，
转子g9443g6251和转子电流中的g7092功分量g17817速增加，g2465而g1363功率因g6980下g19489，g17837g7691就形成了如图7.41
所示的功率因g6980特g5627g7366线。
5,效率特性
2
()fPη =
22
1 2Cu1Cu2Femecs
PP
P PP P P P P
η ==
+++++
(7.86)
由于损耗g7389不g2476损耗(P
Fe
+P
mec
)和g2499g2476损耗(P
Cu1
+P
Cu2
+P
s
)g1016g3835部分，所以电动机效率不
g1177g19555负载g2476g2282而g2476g2282时，也g19555损耗增加较g5942，效率特g5627上g2331较g5567。当不g2476损耗等于g2499g2476损耗时，电动机的效率达g2052最g3835g1552。以g2530负载g13499g13505增加，g2499g2476损耗增加g5468g5567，效率开g3999下g19489。
g5334步电动机在g12366载和g17743载时，效率和功率都g5468低g727而接近g9397载，g2375(0.7g7941)P
N
时，η和
1
cos?
都g5468高。在g17885g6333电动机g4493量时，不g14033g1363它g19283g7411g3800于g17743载运行。
7.8.2 三相异步电动机的参数测定
和g2476压器一g7691，g5334步电动机也g7389g1016g12879g2454g6980，一g12879是g15932示g12366载g10378g5589的g2181磁g2454g6980，g2375R
m
g451、
X
m
g727另一g12879是g15932示g11713路g10378g5589的g11713路g2454g6980，g2375 R
1
g451
2
R′g451X
1
g451
2
X ′。g17837g1016g12193g2454g6980，不g1177g3835g4579g5760
g8542，而且g5627质也不同。g2081g13785g1927定于电动机g1039磁路的g20293和程度，所以是一g12193g19762线g5627g2454g6980g727g2530g13785基本上与电动机的g20293和程度g7092关，是一g12193线g5627g2454g6980。和g2476压器等g1552电路中的g2454g6980
一g7691，g2181磁g2454g6980g451g11713路g2454g6980g2499分g2047g17902过g12628g1427的g12366载g16809验和
g11713路g16809验g8991定。
1,空载试验
g12366载g16809验的g11458的是确定电动机的g2181磁g2454g6980以及铁损耗和机械损耗。g16809验时，电动机轴上不带g1231g1321负载，定子接g2052g20081定频率的对称三相电源上，将电动机运转一g8585时g19400
图7.42 异步电动机的空载特性
第7章 三相交流异步电动机
·159·
·159·
(30min)g1363其机械损耗达g2052稳定g1552，然g2530用g16855压器改g2476电源电压的g3835g4579，g1363定子端电压g1186
(1.1g7941.3)U
1N
开g3999，g17892g9188g19489低g2052转速开g3999波动，定子电流也开g3999波动时所示对应的最低电压(g13434g10380.2U
N
)g1038止，g8991取8g79410g9869。每g8437g16772g5417电动机的端电压U
10
，g12366载电流I
10
，g12366载输入功率P
0
和转速n，g2375g2499g5483电动机的g12366载特g5627I
0
g451P
0
= f(U
1
)，如图7.42所示。
g12366载时，转子铜损耗和附加损耗g5468g4579，g2499忽略不g16757。此时电动机的三相输入功率全部用以g15929g1619定子铜损耗g451铁损耗和转子的机械损耗，g2375
2
0 110 Fe mec
3P RI P P≈++ (7.87)
所以g1186g12366载功率减g2447定子铜损耗，就g2499g5483g2052铁损耗和机械功率损耗g1016项g1055和
2
0 110 Fe mec 0
3P RI P P P′?=+= (7.88)
由于铁损耗
Fe
P 与磁g17902g4506度的平方成g8503g8616，因此g2499g16760g1038它与
2
1
U 成g8503g8616，而机械损耗的
g3835g4579g1177与转速g7389关，与端电压高低g7092关，g2499g16760g1038
mec
P 是个g5132g6980。因此，g6238不同电压下的机械损耗和铁损耗g1016项g1055和与端电压的平方g1552画成g7366线
2
Femec 1
()P PfU+=,并g6238g17837一g7366线g5322g19283
g2052U
1
=0g3800，如图7.43g15406线所示，g2029g15406线以下部分就g15932示与电源电压g3835g4579g7092关的机械损耗，
g15406线以上部分就是铁损耗。
图7.43 机械损耗与铁耗的求法
g2181磁g2454g6980按下面的方法确定g726
定子加g20081定电压时，g7693g6466g12366载g16809验g8991g5483的g6980g6466I
10
和P
0
，g2499以g12651g1998
1
0
10
0mec
0 2
10
2 2
0 00
3
U
Z
I
PP
R
I
X ZR
=
=
=?
式中 P
0
g252g252g8991g5483的三相功率g727
I
10
g451U
1
g252g252分g2047g1038定子相电流和相电压。
电动机g12366载时，转g5058率 s=0，等g1552电路中附加电阻
2
1
()
s
R
s
′ →∞，g7693g6466等效电路，定子的g12366载g5647电g6251X
0
应g1038
0 m 1
X XX=+ (7.89)
式中，X
1
g2499由下面g11713路g16809验g8991g5483，于是g2181磁电g6251
m01
X XX=? (7.90)
电机与拖动
·160·
·160·
g2181磁电阻g2029g1038
m 0 1
R R R=? g6122
Fe
m 2
10
3
P
R
I
= (7.91)
2,短路试验
g11713路g16809验是在转子堵住不转时，对定子绕组g7057加不同g6980g1552的电压，g6937g2460称堵转g16809验。
g1038g19462止g16809验时g2469生过电流，定子绕组g5529g20047加低电压，一g14336g1186
1
(0.3U = g794
N
0.4)U 开g3999，用电流g15932g11429g16282，以电流不超过g20081定
g1552g1038g1946，然g2530g17892g9188g19489低电压。g16772g5417定子相电压U
K
g451定子相电流I
K
和定子输入三相功率P
K
。然g2530作g1998g11713路特g5627I
k
=f(U
K
)和
P
k
=f(U
K
)，如图7.44所示。
g5334步电动机堵转时，s=1，代g15932g5647机械功率的附加电阻
2
1
0
s
R
s
′ = 。由于电源电压U
1
较低(E
1
g451
1
Φg5468g4579)，g6937g2181磁电流I
10
g5468g4579，等g1552电路的g2181磁g6915路g2499以忽略，此时
1 2K
I II′==。
因而，电动机的铁损耗g5468g4579，g2499g16760g1038 P
Fe
=0，由于堵转，机械损耗P
mec
=0。所以，定子输入功率P
K
都消耗在定g451转子的电阻上，g2375
2 2 2
K 1K 1 2 K KK
33()3P RI R R I R I′==+=
g2029
K 1 2
R RR′=+
K
K 2
K
3
P
R
I
=
所以
2 K 1
R R R′ =?
式中 R
1
g252g252g2499g17902过g11464流g1251g4445法g6122电g7737量g8991g8726g1998g727
K
K
K
U
Z
I
=
22
K KK 1 2
X ZRXX′=?=+
在g3835g451中型三相g5334步电动机中，g2499近似的g16760g1038
K
12
2
X
XX′≈=
7.9 三相异步电动机的机械特性
三相g5334步电动机的机械特g5627是g6363电动机电磁转矩T与转速ng1055g19400的关系，g2375n = f(T)。
因g1038g5334步电动机的转速 n 与转g5058率 s g1055g19400存在着一定的关系，所以g5334步电动机的机械特g5627
g17902g5132也用s=f(T)的形式g15932示。
图7.44 异步电动机的堵转特性
第7章 三相交流异步电动机
·161·
·161·
7.9.1 机械特性的表达式
1,参数表达式
上一节所导g1998是电磁转矩g15932达式
1 2 2
cos
T
TC IΦ?′= 称g1038电磁转矩的g10301g10714g15932达式。g10301g10714g15932
达式g15441然g2465g7156了g5334步电动机电磁转矩产生的g10301g10714本质，但并g8821g7389g11464接g2465g7156g1998电磁转矩与电动机g2454g6980g1055g19400的关系，g7368g8821g7389g7138显g3332g15932示电磁转矩与转速g1055g19400的关系，因此，分析g6122g16757g12651
g5334步电动机的机械特g5627时，一g14336不g18331用g10301g10714g15932达式，而是g18331用g2454g6980g15932达式。
g5334步电动机电磁转矩的g2454g6980g15932达式g1038
2 222
2 2
M
11
1
33
22
60
RR
I I
P
ss
T
n f
p
Ω
′′
== =
ππ
(7.92)
g1889用g2181磁g6915路开路时的等g1552电路g1284g12651
2
I′，g2375
1
2
2 22
11
()( )
U
I
R
RXX
s
′ =
′
′+++
(7.93)
将式(7.93)代入式(7.62)中，g2499推导g1998g5334步电动机机械特g5627的g2454g6980g15932达式g1038
2 2
1
2 22
11 1 2
3
2[( ) ( )]
R
pU
s
T
R
fR X X
s
′
=
′
′π+++
(7.94)
当U
1
g451f
1
及电动机定g451转子g2454g6980(R
1
g451
2
R′g451X
l
g451
2
X ′ )都g1038确定g1552时，改g2476转g5058率s(g6122转速n)，就g14033按此式g12651g1998对应的电磁转矩T，因而g2499以作g1998图7.45所示的机械特g5627g7366线。
图7.45 三相异步电动机的机械特性曲线
电机与拖动
·162·
·162·
当同步转速n
1
g1038g8503时，机械特g5627g7366线g17340越g12544一g451g1120g451g3247g16949g19492。
在g12544一g16949g19492，旋转磁场的转向与转子转向一g14280，而 0<n<n
1
，转g5058率 0<s<1。电磁转矩
T 及转子转速 n g3355g1038g8503，电动机g3800于电动运行g10378g5589g727在g12544g1120g16949g19492，旋转磁场的转向与转子转向一g14280，但n>n
1
，g6937s<0，T<0，n>0，电动机g3800于g2469电动机运行g10378g5589g727g12544g3247g16949g19492，旋转磁场的转向与转子转向相g2465，n
1
>0，n<0，转g5058率s>1，此时T>0，电动机g3800于电磁g2058动运行g10378g5589。
三相g5334步电动机的g12544一g1699g19492的机械特g5627g7366线g73893个运行g9869g1552g5483关g8892，g2375图中的Ag451Bg451
C 3g9869。
(1) 同步转速g9869Ag726是电动机的g10714g5831g12366载g9869，g2375转子转速达g2052了同步转速。此时g726T=0，
n=n
1
=60f
1
g715p，s=0。转子电流 I
2
=0，显然，如果g8821用外g11040转矩的作用，g5334步电动机是不g2499
g14033运行于g17837一g9869的。
(2) 最g3835转矩g9869Bg726是机械特g5627g7366线中线g5627g8585(Ag252B)与g19762线g5627g8585(Bg252C)的分g11040g9869，此时，
电磁转矩g1038最g3835g1552T
max
，相应的转g5058率g1038s
m
。g17902g5132情况下，电动机在线g5627g8585上g5049作是稳定的，而在g19762线g5627g8585上g5049作是不稳定的，因此，称s
m
g1038g1032g11040转g5058率。
T
max
g9869由于是 Tg16s g7366线的最g3835g9869，所以g2499用对上式g8726导，并g1208其导g6980g1038 0 的g2162法g8726g5483
g1032g11040转g5058率g1038
2
m
2 2
11
()
R
s
RXX
′
=±
′++
(7.95)
g6238
m
s 代入转矩方程中，g5483最g3835转矩
2
1
max
2 2
1
111
3
4
[()]
Up
T
f
RRXX
=±
π
′±+ + +
(7.96)
g256+g257g2507g17878用于电动运行g10378g5589(g12544一g16949g19492)g727g256g16g257g2507g17878用于g2469电动机运行g10378g5589g6122回g20316g2058动运行g10378g5589(g12544g1120g16949g19492)。一g14336R
1
<<(X
1
+X
2
′ )，忽略R
1
，g2029上式g2476g1038
2
1
max '
1 12
2
m
12
3
4( )
pU
T
fX X
R
s
XX
≈±
π+
′
≈±
′+
g1186以上g1016式g2499g5483g1998以下g13479g16782g726
g311 最g3835转矩T
max
与定子电压U
I
的平方成g8503g8616，而s
m
与U
I
g7092关g727
g312 T
max
与转子电阻
2
R′g7092关，s
m
与
2
R′成g8503g8616g727
g313 T
max
和s
m
都近似与(X
1
+
2
X ′ )成g2465g8616g727
g314 g14521忽略R
1
，最g3835转矩T
max
g19555频率增加而减g4579，且g8503g8616于
2
12
(/)U f 。
g1038了保g16789电动机的稳定运行，不g14279于因g11713时过载而g1584止运转，g16213g8726电动机g7389一定的过载g14033力。g5334步电动机的过载g14033力用最g3835转矩T
max
与g20081定转矩T
N
g1055g8616g7481g15932示，称g1038过载g14033力
g6122过载g1505g6980，用λ
m
g15932示，g2375
max
m
N
T
T
λ = (7.97)
过载g1505g6980
m
λ 是g5334步电动机的g1039g16213g5627g14033g6228g7427g6363标。g17902g5132g5334步电动机的过载g1505g6980
m
λ =1.8g7942.2，
g17227g18337g1930g18341用电动机
m
λ =2.2g7942.8。
第7章 三相交流异步电动机
·163·
·163·
(3) g17227动g9869Cg726在Cg9869s=l，n=0，电磁转矩g1038g17227动转矩T
st
。g6238s=1代入g2454g6980g15932达式中g2499
g5483
2
12
st 2 2
11 2 1 2
3
2[( )( )]
pU R
T
fR R X X
′
=
′′π+++
(7.98)
由上式g2499g5483以下g13479g16782g726
g311 T
st
与电压U
1
的g1120g8437方成g8503g8616。
g312 在一定范围内，增加转子回路电阻
2
R′，g2499以增g3835g17227动转矩T
st
。
g313 电g6251g2454g6980(X
1
+
2
X ′ )越g3835，T
st
就越g4579。
g5334步电动机的g17227动转矩T
st
与g20081定转矩T
N
g1055g8616用g17227动转矩g1505g6980K
T
g7481g15932示，g2375
st
T
N
T
K
T
= (7.99)
g17227动转矩g1505g6980 K
T
也是g12560型g5334步电动机的g18337g16213g5627g14033g6363标g1055一。g17227动时，当 T
st
g3835于负载转矩T
2
，电动机才g14033g17227动。
一g14336将g5334步电动机的特g5627g7366线分g1038g1016部分g726
g311 转g5058率 0g794s
m
部分g726在g17837一部分，T 与 s 的关系近似成g8503g8616，g2375 s 增g3835时，T也g19555
g1055增g3835，g7693g6466电力g6314动系g13491稳定运行的g7477件，g2499g11705该部分是g5334步电动机稳定运行g2318。g2494g16213
负载转矩g4579于电动机的最g3835转矩T
max
，电动机就g14033在该g2318g3507中稳定运行。
g312 转g5058率s
m
g7941部分g726在g17837一部分，T与s的关系近似成g2465g8616，g2375s增g3835时，Tg2465而减
g4579，与0g794s
m
部分的g13479g16782相g2465，该部分g1038g5334步电动机的不稳定运行g2318(风机g451g8905g12879负载除外)。
2,实用表达式
机械特g5627的g2454g6980g15932达式g9177g7982g3332g15932达了转矩与转g5058率与电动机g2454g6980g1055g19400的关系，用它分析g2520g12193g2454g6980对机械特g5627的影响是g5468方g1427的，但由于g5334步电动机的g2454g6980g5529g20047g17902过g16809验g8726g5483，
因此在应用g10628场难以g1582g2052。而且在电力g6314动系g13491运行时，g5460g5460g2494g19668g16213了解稳定运行范围内的机械特g5627。此时，g2499g2045用产g2709g7691本中给g1998的g6228g7427g6980g6466g726过载g14033力
m
λ,g20081定转速 n
N
和g20081
定功率P
N
等g7481g5483g2052电磁转矩T和转g5058率s的关系式。
由g2454g6980g15932达式，将R
1
忽略不g16757，g5483g2052
2
11 2
2 2
12 1
2
11
max
112
/
2[(/)( )]
1
22( )
mpU R s
T
fRs XX
mpU
T
fXX
π
′
=
′′++
=
′π +
i
将上g17860g1016式相除g5483g2052
212m
max
1 22 m
22
/
/
T
Rs X X s s
T
X XRsss
==
′′+
++
′′+
g6937
max
m
m
2T
T
ss
s s
=
+
(7.100)
式(7.91)g1038g5334步电动机机械特g5627的g4466用g15932达式，式中的T
m
和s
m
g2499由电动机g20081定g6980g6466方g1427g3332
电机与拖动
·164·
·164·
g8726g5483，因此在g5049程g16757g12651中是g19762g5132g4466用的。
下面g1183g13473T
m
和s
m
g8726法。已g11705电动机的g20081定功率P
N
g451g20081定转速n
N
g451过载g14033力
T
λ,g2029g20081
定转矩g1038
3
NN N
N
N
10
9550 (N m)
2
60
PP P
T
n
nΩ
== =?
π
(7.101)
式中，P
N
的g2345位g1038kWg727n
N
g2345位g1038r/min。
最g3835转矩g1038
m TN
T Tλ=
g20081定转g5058率
1 N
N
1
n n
s
n
=
忽略g12366载转矩，当T=T
N
g451s=s
N
代入上式，g2499g8726g5483s
m
g1038
2
mNm m
(1)ssλλ=+? (7.102)
将最g3835转矩T
max
和g1032g11040转g5058率s
m
代入式(7.100)，就g2499g8726g5483g5334步电动机机械特g5627g7366线。
如果g5334步电动机所带的负载在g20081定转矩范围g1055内时，因g1038 slessmuchs
m
，g2029 s/s
m
lessmuchs
m
lessmuchs
m
/s，g1186
而g2499以忽略s/s
m
，式(7.100)g17836g2499g17839一步g12628g2282g1038
max
m
2T
Ts
s
=
上式称g1038机械特g5627的g12628g2282g4466用g15932达式，g2460称机械特g5627的线g5627g15932达式，但g19668g8892g5859的是式中s
m
的g16757g12651应g18331用如下公式g726
m mN
2s sλ=
g11464线g15932达式用g17227g7481g7368g1038g12628g2345，但g5529g20047g14033确定运行g9869g3800于机械特g5627的g11464线g8585，g2554g2029g2494g14033
用g4466用g15932达式。
7.9.2 三相异步电动机的固有机械特性
三相g5334步电动机定子电压和频率g3355g1038g20081定g1552，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g4493g6122电g6251)时所g14731g5483的机械特g5627称g1038g3278g7389机械特g5627，如图7.46所示。
图7.46 三相异步电动机的固有机械特性
第7章 三相交流异步电动机
·165·
·165·
7.9.3 三相异步电动机的人为机械特性
g1166g1038改g2476电动机的某个g2454g6980g2530所g5483g2052的机械特g5627，称g1038g1166g1038机械特g5627，如改g2476U
1
g451f
1
g451
p，改g2476定子回路电阻g6122电g6251，改g2476转子回路电阻g6122电g6251，等等。
下面g1183g13473g1972g12193g5132g16277的g1166g1038特g5627。
1,降低定子端电压的人为特性
电动机的其他g2454g6980都与g3278g7389特g5627相同，g1177g19489低定子端电压，g17837g7691所g5483g2052的g1166g1038特g5627，
称g1038g19489低定子端电压的g1166g1038特g5627，其特g9869如下g726
(1) g19489压g2530同步转速n
1
不g2476，g2375不同U
1
的g1166g1038特g5627都g17902过g3278g7389特g5627上的同步转速g9869。
(2) g19489压g2530，最g3835转矩T
max
g19555
2
1
U 成g8616例下g19489，但是g1032g11040转g5058率s
m
不g2476，g1038此，不同时
U
1
的g1166g1038特g5627的g1032g11040g9869的g2476g2282规律如图7.47所示。
(3) g19489压g2530的g17227动转矩
st
T
′
也g19555
2
1
U 成g8616例下g19489。
2,转子回路串对称三相电阻的人为特性
对于绕线转子g5334步电动机，如果其他g2454g6980都与g3278g7389特g5627时一g7691，g1177在转子回路中串入对称三相电阻R
Ω
，所g5483的g1166g1038特g5627，称转子回路串对称三相电阻的g1166g1038特g5627。转子串电阻的g1166g1038特g5627g7366线如图g9869如下g726
(1) n
1
不g2476，所以不同R
Ω
的g1166g1038特g5627都g17902过g3278g7389特g5627的同步转速g9869。
(2) g1032g11040转g5058率 s
m
∝
2
R R
Ω
+,说g7138 s
m
会g19555转子电阻的增加而增加，但是 T
max
不g2476。
g1038此，不同R
Ω
时的g1166g1038特g5627如图7.48所示。
图7.47 定子电压为不同值时的人为机械特性 图7.48 转子串接电阻的人为机械特性
(3) 当
m
1s′ < 时，g17227动转矩T
st
g19555R
Ω
的增加而增加g727但是，当
m
1s′ > 时，g17227动转矩
st
T g19555
R
Ω
的增加g2465而减g4579。
电机与拖动
·166·
·166·
3,定子回路串三相对称电阻或电抗时的人为特性
三相g5334步电动机如其他g2454g6980都与g3278g7389特g5627相同，g1177在定子中串入三相对称电阻g6122电g6251
时，所g5483g2052的机械特g5627，称定子串电阻g6122电g6251的g1166g1038特g5627。g4466质上相当于增g3835了电动机定子回路的g9443阻g6251，其特g9869如下g726
(1) n
1
不g2476，所以不同定子R
1
g6122X
1
的g1166g1038特g5627都g17902过g3278g7389特g5627的同步转速g9869。
(2) 最g3835转矩T
max
和g17227动转矩T
st
都g19555外串电阻g6122电g6251的增g3835而减g4579。
(3) g1032g11040转g5058率s
m
会g19555R
1
g6122X
1
的增g3835而减g4579，最g3835转矩g9869上移。
综上所g17860g2499g11705，当定子回路串入三相对称电阻g6122电g6251时，g1032g11040转g5058率s
m
g451最g3835转矩T
max
以及g17227动转矩T
st
等g19555外串电阻g6122电g6251的增g3835而减g4579。
图7.49g1038三相g5334步电动机定子串三相对称电阻g6122电g6251时的g1166g1038机械特g5627g7366线。
(a) 串三相对称电阻 (b) 串三相对称电抗
图7.49 定子串三相对称电阻或对称电抗时的人为机械特性
本 章 小 结
(1) 三相g5334步电动机具g7389g13479构g12628g2345，g17908价低廉，坚g3278耐用，g1427于维护的优g9869而被广泛应用。但它g19668g1186电网吸收一滞g2530g7092功电流激磁，g17837g1363电网功率因g6980g19489低了。
(2) 三相g5334步电动机旋转磁场产生的g7477件是g726三相对称绕组g17902以三相对称电流g727其转向取g1927于三相的相g5219g727其转速 n
1=
60f
1
/pg727g5334步电动机转子转速g5647是g4579于同步转速g727其转g5058
范围0g728sg7281。
(3) 三相交流绕组，分g1038g2345层绕组和双层绕组。g2345层绕组线圈g6980等于1/2槽g6980，线圈组
g6980等于磁极对g6980 p，最g3835并g13864g6915路g6980 a
max
=p。而双层绕组线圈g6980等于槽g6980，线圈组g6980等于磁极g69802p，最g3835并g13864g6915路g6980a
max
=2p。g18331用g11713距绕组改善电动机g5627g14033。
(4) 绕组系g6980K
N1
，g6363电动机绕组既分布g2460g11713距产生的电动势g8616集中g451整距绕组产生的电动势g4579，应打的g5647g6252扣。感应电动势g16757g12651的公式g1038
111w1
=4.44EfNKΦ。
(5) g5334步电动机与g2476压器相似，g3355是g17902过电磁感应g4466g10628g14033量转换g727不同的g2476压器是静止不动的，g5334步电动机转子却是旋转的。g6937首先g18331用了频率g6252g12651，将旋转的转子g6252g12651g1038不动的转子，相当于在转子回路中串入了一g2499g2476电阻，其g1552g1038(1g16s)
2
r
′
/s，用g17837个电阻上的损耗功率g7481g15932示电动机的g5647机械功率，g17837就g4466g10628了将转子频率g6252g12651g1038定子频率。然g2530g2499g1699g2476
第7章 三相交流异步电动机
·167·
·167·
压器那g7691g17839行绕组g6252g12651，最g2530g5483g1998g5334步电动机的等效电路g451相量图。
(6) g5334步电动机的机械特g5627是分析电动机g2520g12193运行g5627g14033的基础，g5334步电动机的g1032g11040转
g5058率s
m
g1038分g11040线在0g794s
m
g2318g3507，机械特g5627接近线形关系，g1038稳定运行g2318g3507。在s
m
~1g2318g3507，
机械特g5627g1038g19762线形关系，称g1038不稳定运行g2318g3507。
(7) g5334步电动机电磁转g7389矩三g12193g15932达式g726一是g10301g10714g15932达式g727g1120是g2454g6980g15932达式g727三是转矩g4466用g15932达式。g10301g10714g15932达式是Φ 与转子电流g7389功分量相g1126作用而产生，用g5050手定g2029g2499g2040g7041
T的方向，它的g10301g10714概念十分g9177g7982，但g16757g12651较麻烦，且不g14033g11464接g2465g7156转矩T与n的关系。
g2454g6980g15932达式，g1039g16213g2465g7156转矩与g2454g6980的关系，转矩与转g5058率的关系，g1186而g5483g1998机械特g5627T=f(n)。
转矩g4466用公式应用广泛，g17902过产g2709g11458g5417查g1998P
N
g451n
N
，g8726g1998T
m
g451s
m
，然g2530代入转矩g4466用公式
g2499g16757g12651g1998机械特g5627。
思考题与习题
7-1 三相g5334步电动机旋转磁场产生的g7477件是什么？旋转磁场g7389什么特g9869？其转向取
g1927于什么？其转速的g3835g4579与哪些因素g7389关？
7-2 三相g5334步电动机g14521转子绕组开路，定子g17902以三相电流，会产生旋转磁场吗？转子是g2554会转动？g1038什么？
7-3 什么是转g5058率？g5334步电动机转g5058率的范围是g3822少？g20081定运行时转g5058率是g3822少？
7-4 一g2500三相g5334步电动机，g20081定转速n
N
=1470r/min，g16809g8726运行时转g5058率是g3822少？
7-5 g1038削减 5，7 g8437谐波，双层绕组的节距一g14336取g3822g3835g1038宜？g2345层绕组和双层绕组的最g3835g451并g13864g6915路g6980与磁极g6980g2520g7389什么关系？
7-6 一g2500Y2-180L-4三相g5334步电动机，P
N
=30kW，U
N
=380V，n
N
=1470r/min，?
N
=92%,
cosΦ
2
=0.86，g8726g20081定电流I
N
相电流I
NΦ
。
7-7 一g2500Y4极三相g5334步电动机Z
1
=24，g1038节省材料，g16809g17885g6333g2345层绕组形式，g16213g8726a=1，
并画g1998U相绕组展开图。
7-8 一g2500Y4极三相g5334步电动机Z
1
=36，y=7，a=2，画g1998U相双层绕组展开图。
7-9 一g2500三相g5334步电动机，n
N
=1450r/min，定子g18331用g11713路分布绕组，q=3，y=8，每相串g13864匝g6980N
1
=108匝，每极磁g17902Φ=1.015×10
-2
Wb，g8726极对g6980，定子槽g6980，绕组系g6980和相电动势。
7-10 g5334步电动机与同g4493量g2476压器相g8616，哪一个g12366载电流g3835？g1038什么？
7-11 g5334步电动机在修g10714时，将定子匝g6980少绕了 20%，g14521仍按原铭牌规定接上电源，
会g1998g10628什么g10628g16949？g1038什么？
7-12 g5334步电动机转子静止时与转子旋转时，转子g2520g10301g10714量和g2454g6980(转子电流，电g6251，
频率，电动势，功率因g6980)，将如g1321g2476g2282？
7-13 一g2500三相g5334步电动机的输入功率g103860kW，定子铜耗P
CU1
=1kW，转g5058率S
N
=0.03，
g16809g16757g12651转子铜耗P
cu2
和g5647机械功率P
w
。
7-14 一g2500三相6极g5334步电动机g20081定功率P
N
=28kW，U
N
=380V，f
N
=50Hz，n
N
=950r/min，
cosΦ
N
=0.88，P
cu1
+P
Fe
=2.2 kW，P
J
+P
S
=1.1 kW。g16809g8726g20081定负载时
电机与拖动
·168·
·168·
(1) 转g5058率 s
N
g727(2) 转子铜耗P
cu2
g727(3) 效率η
N
g727(4) 定子电流I
1N
g727(5) 转子电流频率
f
2
g727(6) 电磁转距T，g12366载转距T
0
。
7-15 一g2500型g2507g1038Y2-180L-6g5334步电动机，P
N
=15kW，U
N
=380V，n
N
=970r/min，过载
g14033力λ =2.1，启动转距g1505g6980λ
s
=2.0，g8726该电动机电磁转矩T
N
，最g3835电磁转矩T
M
，启动转矩T
S
。
7.16 一g2500Y接的4极绕线式g5334步电动机，P
N
=150kW，U
N
=380V，g20081定运行时转子铜耗P
cu2
=2.21 kW，机械损耗P
J
=2.64 kW，附加损耗P
S
=1 kW，g8726g20081定时g726
(1) 电磁功率Pg727(2) 转g5058率s
N
g727(3) 转速n
N
g727(4) 电磁转矩Tg727(5) 输g1998转矩T
2
g727(6) g12366
载转矩T
0
。
7-17 g5334步电动机的T型等g1552电路与g2476压器的T型等g1552电路g7389g7092g5058g2047？g5334步电动机等
g1552电路中的(1g16s)r
2
/s代g15932什么？g14033不g14033将它换成电g6251g6122阻g6251？g1038什么？
7-18 g5334步电动机轴上所带负载g14521增加，转速，转g5058率，定子电流将如g1321g2476g2282？g1038什么？
7-19 g5334步电动机，g2476压器和g11464流电机的磁场g7389g7092g2318g2047？
7-20 在画g5334步电动机等g1552电路g2081应g17839行哪些g6252g12651？g6252g12651的原g2029是什么？
7-21 g5334步电动机g1166g1038机械特g5627与g3278g7389机械特g5627g7389g1321g2318g2047？转子回路中串入电阻g2499g5483
g2052不同g1166g1038机械特g5627，是g2554g5334步电动机g2499以在转子回路中串入电阻？是g2554串入电阻越g3835，
启动转矩越g3835？
第8章 三相异步电动机的电力拖动
本章研究的重点是三相异步电动机的起动、调速和制动等特性。同时还将对电动机的选择以及维护与故障处理进行介绍。
8.1 三相异步电动机的起动性能
异步电动机的起动就是转速从零开始到稳定运行状态的一个过度过程。衡量异步电动机起动性能的优劣要从起动电流、起动转矩、起动过程的平滑性、起动时间及经济性等方面综合进行考虑，其中最主要的是,
(1) 电动机应有足够大的起动转矩。
(2) 在保证一定大小的起动转矩的前提下，起动电流越小越好。异步电动机在刚起动时s=1，若忽略励磁电流，则起动电流为
()( )
2
21
2
211
XXrrUI
s
′++′+= (8.1)
起动电流即短路电流，数值很大，一般电动机的起动电流可达额定电流值的4～7倍。
对于容量较大的电动机，这样大的起动电流，一方面g1363电g9316和g13459路g990g1147g10995很大的g2399g19489，g5445
g2721其g1194g11004电g16786g3803的g8503g5132运行，g1363电g9795g1154度g1955g5381，电动机的转速下g19489，g8436电g2399g13499电保护动g1328
g13792将g8503在运转的电g8680g16786g3803g7041电等。g2490一方面电流很大将g5353起电动机g2469g9921，特g2047对g20069g13333起动的电动机，g2469g9921g7368为g2397g4487。
起动电流大时，起动转矩g2460g3926g1321g2614g731起动时g15441g9994电流很大，g1306定g4388g13481g13464g19471g6251g2399g19489g2476大，
电g2399为定值，则g5875应电动g2195将g1955小，主磁g17902
m
Φ 将g1955小g727g2460g3252
2
r′g728
2
X ′，起动时的g2163g10587g3252数
2
2
2
222
cos Xrr ′+′′=? 很小，从转矩g15932达g5347
m2 2
cos
T
TC IΦ?′= 中可以g11487g1998，g8504时的起动转矩g5194g993大。
从g990面的g2010g7524可以g11487g1998，要g19492制起动电流，可以g18331g2474g19489g2399g6122g3698大电动机g2454数的起动方
g8873。为g1114g3698大起动转矩，可g17878g5415g2164大转g4388的电g19471。
8.2 三相笼型异步电动机的起动
三相g12560g3423异步电动机有g11464g6521起动和g19489g2399起动g1016g12193方g8873。
8.2.1 直接起动
g11464g6521起动是最g12628g2345的起动方g8873。起动时g11004g2004开g1863、电磁起动g3132g6122g6521g16314g3132将电动机定g4388
g13481g13464g11464g6521g6521到电g9316g990，其g6521g13459g3282g3926g3282 8.1 g6164g12046。g2474g10088g1319的额定电流为电动机额定电流的
2.5～3.5 倍。一般对于小g3423g12560g3423异步电动机g3926g7536电g9316容量足够大时，应g4625量g18331g11004g11464g6521起动电机与拖动
·170·
·170·
方g8873。对于g7588一电g13605，g3822大容量的电动机g6177g1813g16780g11464g6521起动，可g6365经g20576g1856g5347(8.2)g11842定。
IsN
K II= g304 [ 3 + (电g9316g5647容量 / 电动机额定g2163g10587) ] / 4 (8.2)
电动机的起动电流倍数K
I
g19668g12538合g5347(8.2)中电g13605g1813g16780的起动电流倍数，g6177g1813g16780g11464g6521起动。一般10kW以下的电动机g18129可以g11464g6521起动。
g19555电g13605容量的g2164大，g1813g16780g11464g6521起动的电动机容量g1075g2476大。g19668要g8892g5859的是，对于g20069g13333起动的电动机g993g1813g16780g11464g6521起动，g2554则应g18331g2474g19489g2399起动。
8.2.2 降压起动
g19489g2399起动是g6363电动机在起动时g19489g1314g2164在定g4388g13481g13464g990的电g2399，起动g13479g7475时g2164额定电g2399运行的起动方g5347。
g19489g2399起动g15441g9994能g19489g1314电动机起动电流，g1306g11013于电动机的转矩与电g2399的平方g6116g8503g8616，g3252g8504g19489g2399起动时电动机的转矩g1075g1955小较g3822，故
g8504g8873一般g17878g11004于电动机g12366g17745g6122g17743g17745起动。g19489g2399起动的方g8873有以下几g12193。
1,定子串接电抗器或电阻的降压起动
方g8873：起动时，电g6251g3132g6122电g19471g6521入定g4388电路g727起动后，切除电g6251g3132g6122电g19471，进入g8503g5132
运行，g3926g32828.2g6164g12046。
图8.2 笼型异步电动机定子串接电抗器或电阻的降压起动原理图
图8.3 Y—△降压起动原理图
三相异步电动机定g4388边串入电g6251g3132g6122电g19471g3132起动时定g4388g13481g13464实际g6164g2164电g2399g19489g1314，从g13792
g1955小起动电流。g1306定g4388g13481g13464串电g19471起动时，能耗较大，实际应g11004g993g3822。
2,星形—三角形(Y—△)降压起动
方g8873：起动时定g4388g13481g13464g6521g6116Y形，运行时定g4388g13481g13464则g6521g6116△形，其g6521g13459g3282g3926g32828.3g6164
g12046。对于运行时定g4388g13481g13464为Y形的g12560g3423异步电动机则g993能g11004Y—△起动方g8873。
Y—△起动时，起动电流
s
I′与g11464g6521起动时的起动电流
s
I 的g1863系(g8892：起动电流是g6363g13459路电流g13792g993是g6363定g4388g13481g13464的电流),
电动机g11464g6521起动时，定g4388g13481g13464g6521g6116△形，g3926g3282 8.4(a)g6164g12046，每相g13481g13464g6164g2164电g2399大小为
U
1
=U
N
，即为g13459电g2399，每相g13481g13464的相电流为I
△
，则电g9316输入的g13459电流为 I
s
= 3I
Δ
。Y 形起动时g3926g32828.4(b)g6164g12046，每相g13481g13464g6164g2164电g2399为
11 N
33UU U′ ==，电流
sY
I I′ = 则
图8.1 异步电动机直接起动接线图
第8章 三相异步电动机的电力拖动
·171·
·171·
()ss Y N N
33313II I I U U
Δ
′ == =
g6164以
ss
/3I I′ = (8.3)
g11013g5347(8.3)可见，Y—△起动时，对供电g2476g2399g3132造g6116冲击的起动电流是g11464g6521起动时的1/3。
g11464g6521起动时起动转矩为
s
T,Y—△起动时起动转矩为
s
′T,则
22
ss 1 1
13TT U U′′==
即
ss
3′=T T (8.4)
g11013g5347(8.4)可见，Y—△起动时起动转矩g1075是g11464g6521起动时的1/3。
Y—△起动g8616定g4388串电g6251g3132起动性能要好，可g11004于拖动 T
L
g304
ss s
1.1 (1.1 3) 0.3T T T′ =×=
的g17743g17745起动。
Y—△起动方g8873g12628g2345，价格便宜，g3252g8504在g17743g17745起动条件下，应优先g18331g11004。我国g18331g11004 Y
—△起动方g8873的电动机额定电g2399g18129是380V，g13481g13464是△g6521g8873。
(a) 直接起动(△形接法) (b) Y-△起动(Y 形接法)
图8.4 Y—△起动电流分析图
3,自耦变压器(起动补偿器)起动
方g8873：自耦g2476g2399g3132g1075称起动补偿g3132。起动时电g9316g6521自耦g2476g2399g3132原边，副边g6521电动机。
起动g13479g7475后电g9316g11464g6521g2164到电动机g990。
三相g12560g3423异步电动机g18331g11004自耦g2476g2399g3132g19489g2399起动的g6521g13459g3926g3282 8.5 g6164g12046，其起动的一相g13459
路g3926g32828.6g6164g12046。
g16786自耦g2476g2399g3132g2476g8616为
21
=K NNg7281，则g11464g6521起动时定g4388g13481g13464的电g2399 U
N
、电流 I
s
与g19489
g2399起动时承受的电g2399U ′电流
s
I′g1863系为
N12
1U UNN K′ ==
ss N
1I IUU K′′ ′==
g13792起动电流是g6363电g13605供给g13459路的电流，即自耦g2476g2399g3132厚边电流
s
I′，与副边起动时电流
s
I′′ g1863系为
ss 1 2
1I INN K′′ ′ ==。g3252g8504，g19489g2399起动电流
s
I′与g11464g6521起动电流
s
I g1863系为
2
ss
IKI′ = (Kg7281) (8.5)
电机与拖动
·172·
·172·
图8.5 自耦变压器降压起动接线图 图8.6 自耦变压器降压起动的一相线路
g13792自耦g2476g2399g3132g19489g2399起动时转矩
s
T ′与g11464g6521起动时转矩T
s
的g1863系为
22 2
ss N
T TUU K′′== 即
2
ss
T K T′= (Kg7281) (8.6)
可见，g18331g11004自耦g2476g2399g3132g19489g2399起动，起动电流和起动转矩g18129g19489K
2
倍。自耦g2476g2399g3132一般有
2～3g13464抽头，其电g2399可以g2010g2047为原边电g2399U
1
的80%、65%g612280%、60%、40%。
该g12193方g8873对定g4388g13481g13464g18331g11004Y形g6122△形g6521g8873的电动机g18129可以g1363g11004，缺点是g16786g3803g1319积大，
投资较贵。
4,延边三角形降压起动
方g8873：延边三角形g19489g2399起动g3926g3282 8.7 g6164g12046，它介于自耦g2476g2399g3132g19489g2399起动与 Y—△g19489g2399
起动方g8873之间。
(a) 降压起动接法 (b) 运行接法
图8.7 延边三角形降压起动原理图
g3926g7536将延边三角形g11487g6116一部g2010为Y形g6521g8873，g2490一部g2010为△形g6521g8873，则Y形部g2010g8616重越大，起动时电g2399就g19489得越g3822。根据g2010g7524和试g20576可知，Y形和△形的抽头g8616例为1∶1时，电动机每相电g2399是268Vg727抽头g8616例为1∶2时，每相g13481g13464的电g2399为290V。可见，延边三角形可g18331g11004g993同的抽头g8616，来满足g993同负g17745特性的要求。
第8章 三相异步电动机的电力拖动
·173·
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延边三角形起动的优点是节省金属，质量g17743g727缺点是内部g6521g13459复杂。
g12560g3423异步电动机除g1114可在定g4388g13481g13464g990想办g8873g19489g2399起动外，还可以g17902过改进g12560的g13479构来改善起动性能，即在制造时改g2476g12560g3423转g4388的g19471g6251性质，这类电动机主要有深槽g5347和双g12560g3423。
8.3 三相绕线式异步电动机的起动
前面在g2010g7524机械特性时已经说明，g17878g5415g3698g2164转g4388电路的电g19471可以提高起动转矩。g13481g13459
转g4388异步电动机g8503是利g11004这一特性，起动时在转g4388回路中串入电g19471g3132g6122g20069敏g2476g19471g3132来改善起动性能。
8.3.1 转子回路串接电阻器起动
1,起动方法
起动时，在转g4388电路串g6521起动电g19471g3132，借以提高起动转矩，同时g3252转g4388电g19471g3698大g1075g19492
制g1114起动电流g727起动g13479g7475，切除转g4388g6164串电g19471。为g1114在整个起动过程中得到g8616较大的起动转矩，g19668g2010几级切除起动电g19471。起动g6521g13459g3282和特性曲g13459g3926g32828.8g6164g12046。
2,起动过程
(1) g6521g16314g3132g16314点KM1、KM2、KM3全g7041开(g6521g16314g3132的控制g11013第五篇电g3132控制技术讨论)，
电动机定g4388g6521额定电g2399，转g4388每相串入全部电g19471。g3926g8503g11842选g2474电g19471的g19471值，g1363转g4388回路的
g5647电g19471值
2
′r =
12
′+X X (g8892g5859
2
r′是转g4388一相g13481g13464本身的电g19471与串g2164电g19471g5647和的折算值)，则g11013
g5347
m2 1 2
()s rX X′′≈+可知，g8504时
m
1s =,最大转矩
2
max 1 1 1 2
34( )T pU f X X ′≈π+就g1147g10995在电动机起动的瞬间，g3926g32828.8中曲g134590中a点，起动转矩T
s1
。
图8.8 绕线式异步电动机起动接线图和特性曲线
(2) g11013于 T
s1
>T
L
(负g17745转矩)电动机g2164速到 b 点时，T=T
s2
，为g1114g2164速起动过程，g6521g16314g3132
电机与拖动
·174·
·174·
KM1闭合，切除起动电g19471R'，特性g2476为曲g134591，g3252机械惯性，转速瞬时g993g2476，工g1328点水平过渡到c点，g1363该点T=T
s1
。
(3) g3252T
s1
>T
L
，转速沿曲g134591g13499续g990升，到d点时KM2闭合，R ′′被切除，电动机运行点从d转g2476到特性曲g134592g990的e点……。依次类推，g11464到切除全部电g19471，电动机便沿着固有特性曲g134593g2164速，经h点，最后运行于i点(T=T
L
)。
g990述起动过程中，转g4388三相g13481g13464g6164g6521电g19471平衡，g2490外三级平衡切除，故称为三级起动。
在整个起动过程中g1147g10995的转矩g18129是g8616较大的，g17878合于容量较大的g16786g3803，重g17745起动的情况，
g5203g8879g11004于g7737g5347起重机、g2379g6208机、g21869g19388g2526g17722等重g17745g16786g3803g727对于一g1135容量较小的g16786g3803，转g4388三相g13481g13464g6164g6521电g19471g1075可以g993平衡，同样，在切除时，g1075要进行g19762平衡切g6454。转g4388串电g19471起动的缺点是g6164g19668起动g16786g3803较g3822，起动时有一部g2010能量g9052耗在起动电g19471g990，起动级数g1075较g4581。
还g19668要g8892g5859，转g4388三相g13481g13464g6164g6521电g19471g5194g19762越大越好，若g1998g10628
2
′r g730
12
′+X X 的情况，即起动于g3282中特性曲g13459 4 g990面，起动转矩
s3
T,
s3 max s1
T TT<=。g6164以，转g4388三相g13481g13464g6164g6521电g19471要
g17878g5415。
8.3.2 转子串频敏变阻器起动
g20069敏g2476g19471g3132的g13479构特点：它是一个三相g19093g5527g13459g3292，其g19093g5527g993g11004g11801g19062g10267g13792g11004厚g19062g7507g17857g6116。
g19093g5527中g1147g10995g9077流g6451耗和一部g2010磁g9394g6451耗，g19093g5527
g6451耗相g5415一个等值电g19471，其g13459g3292g2460是一个电g6251，
故电g19471和电g6251g18129g19555g20069g10587g2476g2282g13792g2476g2282，故称g20069敏
g2476g19471g3132，它与g13481g13459转g4388异步电动机的转g4388g13481g13464
相g6521，g3926g32828.9g6164g12046。其工g1328原理g3926下,
起动时，s=1，f
2
=f
1
=50Hz，g8504时g20069敏g2476g19471
g3132的g19093g5527g6451耗大，等g6940电g19471大，g7094g19492制g1114起动电流，g3698大起动转矩，g2460提高g1114转g4388回路的g2163
g10587g3252数。
g19555着转速n升高，s下g19489，f
2
g1955小，g19093g5527g6451
耗和等g6940电g19471g1075g19555之g1955小，相g5415于g17892g9188切除转
g4388电路g6164串的电g19471。
起动g13479g7475时，n=n
N
，f
2
=s
N
，f
1
g300(1～3) Hz，g8504时g20069敏g2476g19471g3132g3534本g993起g1328g11004，可以闭合
g6521g16314g3132g16314点KM，g1116以切除。
g20069敏g2476g19471g3132起动g13479构g12628g2345，运行可g19764，g1306与转g4388串电g19471起动相g8616，在同样起动电流下，
起动转矩要小g1135。
8.4 三相异步电动机的调速
g17829g5192来，g19555着电g2159电g4388技术的g2469g4649，异步电动机的调速性能大有改善，g1144流调速应g11004
g7097g11422g5203g8879，在g16780g3822g20058g3507有g2474g1207g11464流电动机调速系g13491的g17247g2195。
图8.9 绕线转子异步电动机串频敏变阻器起动
第8章 三相异步电动机的电力拖动
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从异步电动机的转速g1863系g5347n = n
1
(1? s)=
1
60 (1 s)f p? 可以g11487g1998，异步电动机的调速可
g2010以下三大类,
(1) 改g2476定g4388g13481g13464的磁g7509对数p，称为g2476g7509调速g727
(2) 改g2476供电电g9316的g20069g10587f
1
，称为g2476g20069调速g727
(3) 改g2476电动机的转g5058g10587s，其方g8873有改g2476电g2399调速、g13481g13459g5347电动机转g4388串电g19471调速和串级调速。
8.4.1 变极调速
在电g9316g20069g10587g993g2476的条件下，改g2476电动机的g7509对数，电动机的同步转速就g1262g2469g10995g2476g2282，
从g13792改g2476电动机的转速。若g7509对数g1955g4581一g2334，同步转速就提高一倍，电动机转速g1075几g1058升高一倍。
g17902g5132g11004改g2476定g4388g13481g13464的g6521g8873来改g2476g7509对数，这g12193电动机称g3822速电动机。其转g4388g3355g18331g11004
g12560g3423转g4388，其转g4388g5875应的g7509对数能自动与定g4388相g17878应。这g12193电动机在制造时，从定g4388g13481g13464
中抽g1998一g1135g13459头，以便于g1363g11004时调g6454。下面以一相g13481g13464来说明g2476g7509原理。先将其g1016个g2334相
g13481g13464a
1
x
1
与a
2
x
2
g18331g11004g20046g2533串g13864，g3926g32828.10g6164g12046，g1147g10995g1016对磁g7509。
图8.10 三相四极电动机定子U相绕组
若将U相g13481g13464中的一g2334相g13481g13464a
2
x
2
g2465g2533，g3926g32828.11g6164g12046，g1147g10995一对磁g7509。
图8.11 三相二极电动机定子U相绕组
g11458前，在我国g3822g7509电动机定g4388g13481g13464g13864g13481方g5347最g3822有 3 g12193，g5132g11004的有g1016g12193：一g12193是从g7155
形改g6116双g7155形，g1901g1328Y/YY，g3926g32828.12g6164g12046g727g2490一g12193是从三角形改g6116双g7155形，g1901g1328△/YY,
g3926g32828.13g6164g12046，这g1016g12193g6521g8873可g1363电动机g7509数g1955g4581一g2334。在改g6521g13481g13464时，为g1114g1363电动机转g2533g993
g2476，应g6238g13481g13464的相g5219改g6521一下。
电机与拖动
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图8.12 异步电动机Y/YY变极调速接线
图8.13 异步电动机△/YY变极调速接线
g2476g7509调速主要g11004于g2520g12193机g5214及其g1194g16786g3803g990。它g6164g19668g16786g3803g12628g2345、g1319积小、质量g17743，g1306电动机g13481g13464g5353g1998头较g3822，调速级数g4581，级g5058大，g993能实g10628g7092级调速。
8.4.2 变频调速
三相异步电动机的同步转速为
11 1
60n fp f=∝
g3252g8504，改g2476三相异步电动机的电g9316g20069g10587
1
f,可以改g2476g7071转磁g3342的同步转速，达到调速的
g11458的。
1,变频调速的条件
三相异步电动机的每相电g2399U为
Ug300E
1
=4.44f
1
N
1
K
1
m
Φ
若电g9316电g2399 U
l
g993g2476，g5415g19489g1314电g9316g20069g10587 f
1
调速时，则磁g17902
m
Φ 将g3698g2164，g1363g19093g5527g20293和，从g13792g4560
g14280励磁电流和g19093g6451耗的大量g3698g2164，电动机g9213升过高等，这是g993g1813g16780的。g3252g8504在g2476g20069调速的同时，为保g6357磁g17902
m
Φ g993g2476，就g5529g20047g19489g1314电g9316电g2399，g1363
11
Ufg6122
11
Ef为g5132数。
额定g20069g10587称为g3534g20069，g2476g20069调速时，可以从g3534g20069g2533g990调，g1075可以从g3534g20069g2533下调。
2,从基频向下调变频调速
g19489g1314电g9316g20069g10587时，g5529g19668同时g19489g1314电g9316电g2399。g19489g1314电g9316电g2399U
1
，有以下g1016g12193控制方g8873,
(1) 保g6357
11
Ef为g5132数。g19489g1314电g9316g20069g10587 f
1
时，保g6357
1
1
Ef为g5132数，则
m
Φ 为g5132数，是g5670
磁g17902控制方g5347，g1075称g5670转矩调速方g5347。g19489g1314电g9316g20069g10587 f
1
调速的g1166为机械特性，g3926g3282 8.14
g6164g12046。
第8章 三相异步电动机的电力拖动
·177·
·177·
g19489g1314电g9316g20069g10587f
1
调速的g1166为机械特性特点为：同步速度
1
n 与g20069g10587f
1
g6116g8503g8616g727最大转矩
max
T g993g2476g727转速g19489g14865 =Δn g5132数，特性g7024g10587g993g2476(与固有机械特性平行)。这g12193g2476g20069调速方g8873
与g1194励g11464流电动机g19489g1314电g9316电g2399调速相g1296，机械特性较g11840，在一定g19757g5058g10587的要求下，调速
g14551g3272g4497，g13792g1000稳定性好。g11013于g20069g10587可以g17842续调节，g3252g8504g2476g20069调速为g7092级调速，平滑性好，
g2490外，转g5058g2163g10587
s
P 较小，g6940g10587较高。
(2) 保g6357
11
Uf为g5132数。g19489g1314电g9316g20069g10587 f
1
，保g6357
11
Uf为g5132数，则
m
Φ g17829g1296为g5132数，在这
g12193情况下，g5415g19489g1314g20069g10587f
1
时,nΔ g993g2476。g1306最大转矩
max
T g1262g2476小，特g2047在g1314g20069g1314速时的机械特性g1262g2476g3363，g3926g3282 8.15g6164g12046。其中g15406g13459是g5670磁g17902调速时
max
T 为g5132数的机械特性，以g12046g8616较。
保g6357
11
fU 为g5132数，则g1314g20069g10587调速g17829g1296为g5670转矩调速方g5347。
图8.14 保持
11
Ef为常数时变频调速的机械特性 图8.15 保持
11
Uf为常数时变频调速的机械特性
3,从基频向上调变频调
升高电g9316电g2399(
N
U U> )是g993g1813g16780的。g3252g8504，升高g20069g10587g2533g990调速时，g2494能保g6357电g2399为
N
U
g993g2476，g20069g10587越高，磁g17902
m
Φ 越g1314，是一g12193g19489g1314磁g17902升速的方g8873，类g1296g1194励g11464流电动机g5381磁升速情况，其机械特性g3926g32828.16g6164g12046。
图8.16 保持
N
U 不变，升频调速的机械特性
保g6357
N
U g993g2476升速，g17829g1296为g5670g2163g10587调速方g5347。g19555着
1
2
,,fTn↑↓↑，g13792
2
P g17829g1296为g5132数。
电机与拖动
·178·
·178·
异步电动机g2476g20069调速g1867有g14403好的调速性能，可与g11464流电动机g4230g13666。
4,变频电源
异步电动机g2476g20069调速的电g9316是一g12193能调g2399的g2476g20069g16025g13634。g3926g1321能g2474得经济、可g19764的g2476g20069
电g9316，是实g10628异步电动机g2476g20069调速的g1863g19202，g1075是g11458前电g2159拖动系g13491的一个重要g2469g4649方g2533。
g11458前，g3822g18331g11004g11013g7242g19404g12661g6122自g1863g7041g2163g10587g7242g1319g12661g3132件g13464g6116的g2476g20069g3132。
g2476g20069g3132若g6365相g2010类，可以g2010为g2345相和三相g727若g6365性能g2010类，可以g2010为g1144g16g11464g16g1144g2476g20069g3132
和g1144g16g1144g2476g20069g3132。
g2476g20069g3132的g1328g11004是将g11464流电g9316(可g11013g1144流经整流g14731得)g2476g6116g20069g10587可调的g1144流电(称g1144g16g11464g16g1144
g2476g20069g3132)g6122是将g1144流电g9316g11464g6521转g6454g6116g20069g10587可调的g1144流电(g1144g16g1144g2476g20069g3132)，以供给g1144流负g17745g1363
g11004。g1144-g1144g2476g20069g3132将工g20069g1144流电g11464g6521g2476g6454g6116g6164g19668g20069g10587的g1144流电能，g993经中间g10627节，g1075称为g11464
g6521g2476g20069g3132g1863于g2476g20069电g9316的g1867g1319情况，可g2454考有g1863g2476g20069技术一类的g1082g12833。
5,变频技术的应用
g2476g20069调速g11013于其调速性能优越，即主要是能平滑调速、调速g14551g3272g5203、g6940g10587高，g2460g993受
g11464流电动机g6454g2533g5114来的转速与容量的g19492制，故已经在很g3822g20058g3507g14731得g5203g8879应g11004,g3926g17723g19062机、
工g1006水g8905、g21735g20130机、起重机、g13454g13467机、g10711g11964机g2282工g16786g3803及g4490g11004g12366调g3132等方面。主要缺点是系g13491较复杂、g6116本较高。
8.4.3 改变转差率调速
改g2476定g4388电g2399调速，转g4388电路串电g19471调速和串级调速g18129属于改g2476转g5058g10587调速。这g1135调速方g8873的g1861同特点是在调速过程中g18129g1147g10995大量的转g5058g2163g10587。前g1016g12193调速方g8873g18129是g6238转g5058g2163
g10587g9052耗在转g4388电路g18336，很g993经济，g13792串级调速则能将转g5058g2163g10587g2164以g2572g6922g6122大部g2010g2465g20316给电
g13605，提高g1114经济性能。
1,改变定子电压调速
对于转g4388电g19471大、机械特性曲g13459较g17731的g12560g3423异步电动机g13792g16340，g3926g2164在定g4388g13481g13464g990的电
g2399g2469g10995改g2476，则负g17745T
L
对应于g993同的电g9316电g2399U
1
、U
2
、U
3
，可g14731得g993同的工g1328点a
1
、a
2
、
a
3
，g3926g32828.17g6164g12046，g7186g9994电动机的调速g14551g3272很g4497。缺点是g1314g2399时机械特性g3838g17731，转速g2476g2282
大，可g18331g11004g5114速度负g2465g20316的闭g10627控制系g13491来g16311g1927该问题。
图8.17 高转子电阻笼型电动机调压调速
第8章 三相异步电动机的电力拖动
·179·
·179·
改g2476电g9316电g2399调速，这g12193方g8873主要应g11004于g12560g3423异步电动机，g19764改g2476转g5058g10587 s 调速。过去g18129g18331g11004定g4388g13481g13464串电g6251g3132来实g10628，g11458前已g5203g8879g18331g11004g7242g19404g12661g1144流调g2399g13459路来实g10628。
2．转子串电阻调速
g13481g13459转g4388异步电动机转g4388串电g19471的机械特性g3926g32828.18g6164g12046。转g4388串电g19471时最大转矩g993g2476，
临界转g5058g10587g2164大。g6164串电g19471越大，运行段特性g7024g10587越大。若g5114g5670转矩负g17745，原来运行在固有特性曲g134591的a点g990，在转g4388串电g19471R
1
后，就运行的b点g990，转速g11013n
a
g2476为n
b
，依g8504
类推。
图8.18 转子串电阻调速的机械特性
根据电磁转矩g2454数g15932达g5347，g5415T为g5132数g1000电g2399g993g2476时，则有
≈+=
ba
sRrsr )(
122
g5132数 (8.7)
g3252g13792g13481g13459转g4388异步电动机转g4388串电g19471调速时调速电g19471的计算g1856g5347为
R
1
=
2
(1)
ba
s s r? (8.8)
g5347中 s
a
——转g4388串电g19471前电动机运行的转g5058g10587g727
s
b
——转g4388串入电g19471R
1
后新稳态运行时电动机的转g5058g10587g727
r
2
——转g4388每相g13481g13464电g19471，
2N2N 2N
3r sE I= 。
g3926g7536已知转g4388串入的电g19471值，要求调速后的电动机转速，则g2494要将g5347(8.7)稍g2164g2476g6454，
先求g1998s
1
，再求转速n。
g11013于在异步电动机中，电磁g2163g10587P
M
，机械g2163g10587P
m
与转g4388铜g6451P
Cu2
三者之间的g1863系为
P
M
∶P
m
∶P
cu2
=1∶(1g16s) ∶s (8.9)
若转速越g1314，转g5058g10587s越大，转g4388g6451耗越大，g1314速时g6940g10587g993高。
转g4388串电g19471调速的优点是方g8873g12628g2345，主要g11004于中、小容量的g13481g13459转g4388异步电动机g3926g7737
g5347起动机等。
3,串级调速
g6164谓串级调速，就是在异步电动机的转g4388回路串入一个三相对称的附g2164电动g2195
f
E
dotnosp
，其
g20069g10587与转g4388电动g2195
s
E
2
dotnosp
相同，改g2476
f
E
dotnosp
的大小和相位，就可以调节电动机的转速。它g1075是g17878
g11004于g13481g13459转g4388异步电动机，g19764改g2476转g5058g10587s调速。
(1) g1314同步串级调速 若
f
E
dotnosp
与
s
E
2
dotnosp
相位相g2465，则转g4388电流I
2
为
电机与拖动
·180·
·180·
2
2
2
2202
)()( sXrEsEI
f
+?=
电动机的电磁转矩为
Tm2 2 Tm
cosTC I CΦ? Φ==
22
()()
220 2
2
rsE E r sX
f

+


=
Tm
ΦC
22
220 2 2
)[ +( )]rsE r sX
Tm
Φ?C
22
222
)[ ( )]+
f
rE r sX =T
1
+T
2
(8.10)
上式中，T
1
为转子电势产生的转矩，而T
2
为附加电势所引起的转矩。若拖动恒转矩负载，
因T
2
总是负值，可见串入
f
E
dotnosp
后，转速降低了，串入附加电势越大，转速降得越多。引入
f
E
dotnosp
后，使电动机转速降低，称低同步串级调速。
(2) 超同步串级调速若
f
E
dotnosp
与
2s
E
dotnosp
组同相位，则 T
2
总是正值。当拖动恒转矩负载时，引入
f
E
dotnosp
后，导致转速升高了，则称为超同步串级调速。
串级调速性能比较好，过去由于附加电势
f
E
dotnosp
的获得比较难，长期以来没能得到推广。
近年来，随着晶闸管技术的发展，串级调速有了广阔的发展前景。现已日益广泛用于水泵和风机的节能调速，应用于不可逆轧钢机、压缩机等很多生产机械。
8.5 三相异步电动机的制动
8.5.1 三相异步电动机的反转
从三相异步电动机的工作原理可g11705，电动机的
g7071转g7053g2533g2474g1927于g4462子g7071转g11925g3342的g7071转g7053g2533。因g8504g2494
g16213g6925g2476g7071转g11925g3342的g7071转g7053g2533，g4613能使三相异步电动机g2465转。g3282 8.19 是g2045用g6523g2058g5332g1863 SA来g4466现电动机正、g2465转的原理g13459g17347g3282。
当SAg2533上g2524闸时，L
1
g6521U相，L
2
g6521V相，L
3
g6521W相，电动机正转。
当SAg2533g991g2524闸时，L
1
g6521U相，L
2
g6521V相，L
3
g6521W相，g2375g4570电动机g1231g5859g1016相g13481组与电g9316g6521g13459g1126调，
则g7071转g11925g3342g2465g2533，电动机g17331着g2465转。
8.5.2 三相异步电动机的制动
电动机g19512了上g17860电动g10378g5589g3818，g3324g991g17860g5785g1929g17828g15904时，则g4658于电动机的g2058动g10378g5589。
g3324负载转矩为位能转矩的机械g16786g3803中(g1375g3926起g18337机g991g6930g18337g10301时，g17828g17767工g1867g3324g991g3381g17828g15904
时)，使g16786g3803g1457g6357g980g4462的g17828g15904速g5242g727g3324机械g16786g3803g19668g16213g1955速g6122g1584g8502时，电动机能g4466现g1955速和g1584
g8502的g5785g1929g991，电动机的g17828g15904g4658于g2058动g10378g5589。
三相异步电动机的g2058动g7053g8873有g991g2027g1016g12879g726机械g2058动和电g8680g2058动。机械g2058动是g2045用机械
g16025g13634使电动机从电g9316g2011g7041后能g17817速g1584转。g4439的g13479g7512有好g1972g12193g5430式，应用较g7234g17953的是电g11925g6277
闸，g4439g1039g16213用于起g18337机械上g2526g18337g10301时，使g18337g10301g17817速而g2460g1946g11842g3332g1584g11053g3324g7588g980位g13634上。
电g8680g2058动是使异步电动机所产生的电g11925转矩和电动机的g7071转g7053g2533相g2465。电g8680g2058动g17902g5132
图8.19 异步电动机正、反转原理线路图
第8章 三相异步电动机的电力拖动
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可g2010为能g13803g2058动、g2465g6521g2058动和g3250g20316g2058动 (g1889生g2058动) 等3g12879。
1．能耗制动
g7053g8873g726g4570g17828g15904着的异步电动机的g4462子g13481组从三相g1144g8981电g9316上g7041g5332后，g12447g2375g6521到g11464g8981电
g9316上，g3926g32828.20所g12046，用g7041g5332QS，g19393g2524SA
2
来g4466现。
图8.20 能耗制动原理图
当g4462子g13481组g17902入g11464g8981电g9316时，g3324电动机中g4570产生g980g1022恒g4462g11925g3342。转子因机械g5827性g13499g13505g7071
转时，转子导g1319g2011g2118恒g4462g11925g3342，g3324转子g13481组中产生g5875应电动势和电g8981，转子电g8981和恒g4462g11925
g3342作用产生电g11925转矩，g7693g6466g2503g6175g4462则可以g2040电g11925转矩的g7053g2533与转子转动的g7053g2533相g2465，为g2058
动转矩。g3324g2058动转矩作用g991，转子转速g17817速g991降，当 n=0 时，T=0，g2058动过g12255g13479g7475。g17837g12193
g7053g8873是g4570转子的动能转g2476为电能，g9052g13803g3324转子g3250g17347的电g19471上，所以称能g13803g2058动。
g3926g32828.21所g12046，电动机正g2533g17828g15904时工作g3324g3278有机械g10317性曲g134591的a点上。g4462子g13481组g6925
g6521g11464g8981电g9316后，因电g11925转矩与转速g2465g2533，因而能g13803g2058动时机械g10317性位于第二象限，g3926曲g13459
2。电动机g17828g15904点也移至b点，并从b点顺曲g134592g1955速到O点。
图8.21 能耗制动机械特性图
1—固有机械特性 2—能耗制动机械特性
对于采用能g13803g2058动的异步电动机，既g16213求有较大的g2058动转矩，g2460g16213求g4462、转子g3250g17347中电
g8981不能太大使g13481组过热。g7693g6466经验，能g13803g2058动时对于笼型异步电动机g2474g11464g8981励g11925电g8981为(4～
5)I
0
，对于g13481g13459转子异步电动机g2474(2～3)I
0
，g2058动所串电g19471 r=(0.2～0.4)
2N 2N
3E I 能g13803g2058动的优点是g2058动力强，g2058动较平稳。缺点是g19668g16213g980套专门的g11464g8981电g9316供g2058动用。
电机与拖动
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2,反接制动
g2465g6521g2058动g2010为电g9316g2465g6521g2058动和倒拉g2465g6521g2058动g1016g12193。
1) 电g9316g2465g6521g2058动
g7053g8873g726g6925g2476电动机g4462子g13481组与电g9316的联g6521相序，g3926g3282 8.22 所g12046，g7041g5332 QS1，g6521g17902
QS2g2375可。
图8.22 绕线式异步电动机电源反接制动图
电g9316的相序g6925g2476，g7071转g11925g3342g12447g2375g2465转，而使转子g13481组中g5875应电势、电g8981和电g11925转矩都g6925g2476g7053g2533，因机械g5827性，
转子转g2533未g2476，电g11925转矩与转子的转g2533相g2465，电动机进g15904
g2058动，g8504称电g9316g2465g6521g2058动。g3926g32828.23所g12046，g2058动前，电动机工作g3324曲g134591的a点，电g9316g2465g6521g2058动时，
1
n ＜0，n＞0，
相应的转差率s= )()(
11
nnn ＞1，且电g11925转矩T＜0，
机械g10317性g3926曲g134592所g12046。因机械g5827性，转速瞬时不g2476，工作点由a点移至b点，并逐渐g1955速，到达c点时n=0，g8504
时g2011g7041电g9316并g1584车，g3926果是位能性负载g19668使用g6277闸，否则电动机会g2465g2533起动g7071转。g980般为了限g2058g2058动电g8981和增大g2058
动转矩，g13481g13459转子异步电动机可g3324转子g3250g17347串入g2058动电g19471，g10317性g3926曲其g13459 3 所g12046，g2058动过
g12255同上。
g2058动电g19471r的计算公式为
mm 2
(1)r ss r′=? (8.1)
式中
m
s ——对应g3278有机械g10317性曲g13459的临界转差率，
2
mN
(1)ssλλ=+?g727
m
s′ ——转子串电g19471后机械g10317性的临界转率，
2
mN N
(()1)ssTT TTλλ′ =+?g727
s——g2058动瞬间电动机转差率g727
λ——过载倍数，
mN
T Tλ = 。
2) 倒拉g2465g6521g2058动
g7053g8873g726当g13481g13459转子异步电动机拖动位能性负载时，g3324其转子g3250g17347串入很大的电g19471。其机械g10317性g3926g32828.24所g12046。
图8.23 电源反接制动的机械特性
第8章 三相异步电动机的电力拖动
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图8.24 倒拉反接制动机械特性
当异步电动机提升g18337g10301时，其工作点为曲g134591上的a点。g3926果g3324转子g3250g17347串入很大的电g19471，机械g10317性g2476为斜率很大的曲g13459 2，因机械g5827性，工作点由 a 点移到 b 点，因g8504时电
g11925转矩小于负载转矩，转速g991降。当电动机g1955速至n=0时，电g11925转矩仍小于负载转矩，g3324
位能负载的作用g991，使电动机g2465转，g11464至电g11925转矩等于负载转矩，电动机才稳g4462g17828g15904于 c
点。因g17837是由于g18337g10301倒拉引起的，所以称为倒拉g2465g6521g2058动(g6122称倒拉g2465g6521g17828g15904)，其转差率
[ ]
111
() ( ) 1sn nnnnn= =+ >
与电g9316g2465g6521g2058动g980样，s都大于1g13481g13459转子异步电动机倒拉g2465g6521g2058动g10378g5589，g5132用于起g18337
机低速g991g6930g18337g10301。
3,回馈制动
g7053g8873g726使电动机g3324g3818力(g3926起g18337机g991g6930g18337g10301)作用g991，其电动机的转速超过g7071转g11925g3342的同步转速，g3926g32828.25所g12046。起g18337机g991g6930g18337g10301，g3324g991g6930g5332始时，n＜n
1
电动机处于电动g10378g5589，
g39268.25(a)所g12046。g3324位能转矩作用g991，电动机的转速大于同步转速时，转子中g5875应电动势、
电g8981和转矩的g7053g2533都发生了g2476化，g3926g32828.31(b)所g12046，转矩g7053g2533与转子转g2533相g2465，成为g2058动转矩。g8504时电动机g4570机械能转化为电能g20316送电网，所以称g3250g20316g2058动。
(a)
1
nn < 电动运行 (b)
1
nn > 回馈制动
图8.25 回馈制动原理图
g2058动时工作点g3926g32828.26的a点所g12046，转子g3250g17347所串电g19471越大，电动机g991g6930g18337g10301的速g5242
越快，见g32828.26中虚g13459所g12046a′点。为了限g2058g991g6930速g5242，转子g3250g17347不应串入过大的电g19471。
电机与拖动
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图8.26 回馈制机械特性
8.6 电动机的选择
g3324电力拖动系统中，选择电动机g980般包括g11842g4462电动机的g12193g12879、型式、额g4462电压、额g4462
转速和额g4462功率、工作g7053式等。而最g18337g16213的是选择电动机的额g4462功率。g1927g4462电动机功率时，
g16213考虑电动机的发热、允许过载能力和起动能力等因素，以发热问题最g18337g16213。
8.6.1 电动机的种类、型式、额定电压与额定转速的选择
1,电动机种类的选择
选择电动机的原则是电动机性能满足生产机械g16213求的前提g991，优先选用g13479g7512简单、价格便宜、工作可靠、维护g7053便的电动机。g3324g17837g7053面g1144g8981电动机优于g11464g8981电动机，g1144g8981异步电动机优于g1144g8981同步电动机，笼型异步电动机优于g13481g13459式异步电动机。
负载平稳，对起，g2058动无g10317殊g16213求的连g13505g17828g15904的生产机械，宜优先选用g7234g17902笼型异步电动机，g7234g17902的笼型异步电动机广泛用于机械、水泵、风机等。深槽式和双鼠笼是异步电动机用于大中功率，g16213求起动转距较大的生产机械、g3926空压机、皮带g17828g17767机等。
起动、g2058动比较频繁，g16213求有较大的起动、g2058动转矩的生产机械，g3926桥式起g18337机、矿井提升机、空g8680压缩机、不可逆轧钢机等，应采用g13481g13459式异步电动机。
无调速g16213求，g19668g16213转速恒g4462g6122g16213求g6925善功率因数的g3342g2524，应采用同步电动机，g1375g3926中、
大容量的水泵，空g8680压缩机等。
g2494g16213求g1972g12193转速的小功率机械，可采用g2476g7509多速(双速、三速、g3247速)鼠笼式异步电动机，g1375g3926电g7811、g19161g9821引风机和机g5214等。
调速g14551g3272g16213求g33241∶3以上，且g19668连g13505稳g4462平g9381调速的生产机械，宜采用g1194励g11464g8981电动机g6122用g2476频调速的鼠笼式异步电动机，g1375g3926大型g12946g4506机g5214、g21869门g2044g5214、轧钢机、g17908g13452机等。
g16213求起动转距大，机械g10317性g17731的生产机械，使用串励g6122g3809励g11464g8981电动机，g1375g3926电车、
电机车、g18337型起g18337机等。
第8章 三相异步电动机的电力拖动
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2,电动机型式的选择
(1) g4445g16025型式的选择 电动机g4445g16025型式g6365其位g13634的不同，可g2010为g2363式和g12447式g1016g12193。g980
般选g2363式，g12447式电动机的价格g17161，g2494有g3324为了简化g1268动g16025g13634，g5529g20047g3414g11464g17828转时才采用。
(2) g19462护型式的选择 为g19462g8502电动机g2475g2620g3272g10627g3671g5445g2721而不能正g5132g17828g15904，g6122因电机g7424g17535
g6937g19568引起g9810g4487，g5529g20047g7693g6466不同的g10627g3671选择不同的g19462护型式。电动机g5132见的g19462护型式有g5332g2563
式、g19462护式、g4565g19393式和g19462g10202式4g12193。
g311 g5332g2563式 g17837g12193电机价格便宜，g6967热g7477g1226较好，g1306容g7143进入水g8680、水g9416、g9796g4588、g8845g3446
等g7446g10301，g5445g2721电机的g4563g2641g2462正g5132g17828转，g6937g2494能用于g5190g10169g9177g8917的g10627g3671g1055中。
g312 g19462护式 g17837g12193电机g980般g19462g8502水g9416，等g7446g10301g14865入机g1881，g1306不能g19462g8502g9538g8680g2462g9796g4588的g1417入，
g6937g2494能用于g5190g10169和g9796g4588不多g2460无g14116g15444和g10202g9868性g8680g1319的g10627g3671。
g313 g19462g19393式 g17837g12879电机g2460g2010为g14270g1931式、强g17855g17902风式和g4506g4565式3g12193，前g1016g12193电机，g9538g8680和
g9796g4588不g7143进入机g1881，能g19462g8502g1231g1321g7053g2533g20146g9305的水g9416和g7446g10301g1417入，g17878用于g9538g9299、多g4588g3315、g7143g2475
风g19644g1417g16001，有g14116g15444性g14988g8785g6122g8680g1319的g2520g12193g3342g2524。g4506g4565式电机，g980般使用于g9094g1319(水g6122g8845)中的生产机械，g1375g3926g9520水泵等。
g314 g19462g10202式 g3324g4565g19393g13479g7512的g3534g11796上g2058成g19560g10202型，增g4445型和正压型3g12879，都g17878用于有g7143g10135
g7143g10202g8680g1319的g2373g19517g10627g3671，g1375g3926g8845g5223、g10040g8680g12461g6122矿井等g3342所。
对于g9299热g3332带、高g9035g6312g3332g2318g2462g14349用电机等，g17836得选用有g10317殊g19462护g16213求的电机。
3,额定电压的选择
电动机的额g4462电压的选择，g2474g1927于电力系统对g16825g1237g1006的供电电压和电动机容量的大小。
g1144g8981电动机电压等级的选择g1039g16213g1393使用g3342所供电电压等级而g4462。g980般低电压网为
380V，g6937额g4462电压为380V(Yg6122g440g6521g8873)、220/380V(g440/Yg6521g8873)，380/660V(g440/Yg6521g8873)3g12193g727
矿g4677g2462g10040g2390g6122大型化工g2390等联g2524g1237g1006，越来越g16213求使用660V(g440g6521g8873)g6122660/1140V(g440/Yg6521
g8873)的电机。等电动机功率较大，供电电压为6000Vg612210000V时，电动机的额g4462电压应选与g1055g17878应的高电压。
g11464g8981电动机的额g4462电压也g16213与电g9316电压相g18209g2524。g980般为 110V、220V 和 440V。其中
220V为g5132用电压等级，大功率电机可提高到600～1000V。当g1144g8981电g9316为380V，用三相桥式可g6523g11801g6984g8981电g17347供电时，其g11464g8981电动机的额g4462电压应选440V，当用三相g2334g8886可g6523g11801g6984g8981
电g9316供电时，g11464g8981电动机的额g4462电压应为220V，若用单相g6984g8981电g9316，其电动机的额g4462电压应为160V。
4,额定转速的选择
额g4462功率相同的电动机，其额g4462转速越高，则电动机的g1319g12227越小，g18337量越g17743，g17908价越低，g980般g3332g16840电动机的g20146g17730距GD
2
也越小。g1306生产机械的转速g980g4462，电动机的额g4462转速越高，拖动系统g1268动机g7512的速比越大，g1268动机g7512越g3809g7446。
电动机的 GD
2
和额g4462转速
n
n g5445g2721到电动机过g9205g12255g6357g13505的时间和过g9205过g12255中的能量g6451
g13803。电动机的GD
2·
n
n
越小，过g9205过g12255越快，能量g6451g13803越小。
因g8504，电动机额g4462转速的选择，应g7693g6466生产机械的g1867g1319g5785g1929，g13520g2524考虑上面所g17860的g2520
g1022因素来g11842g4462。
电机与拖动
·186·
·186·
8.6.2 电动机的发热与冷却
1,电动机的发热
电动机g17828g15904过g12255中，g2520g12193能量g6451g13803最g13468g2476成热能，使得电动机的g2520g1022g18108g2010g9213g5242上升，
因而会超过g2620g3272g10627g3671g9213g5242。g9213g5242升高的热过g9205过g12255，称g1055为电动机的发热过g12255，电动机g9213
g5242高g1998g10627g3671g9213g5242的值称为g9213升。g980g7098有了g9213升，电动机g4613g16213g2533g2620g3272g6967热。当电动机单位时间发g1998的热量等于g6967g1998的热量时，g9213g5242不g1889增加，而g1457g6357g980g1022稳g4462不g2476的g9213升，称为动g5589
热平g15925。
2,电动机的冷却
负载g17828g15904的电动机，g3324g9213升稳g4462以后，g3926果g1955少g6122去掉负载，那么电动机g1881g13803g2462单位时间发热量都会随g1055g1955少。g17837样，原来的热平g15925g10378g5589被破坏，g2476为发热少于g6967热，电动机
g9213g5242g4613g16213g991降，g9213升降低。降g9213过g12255中，随着g9213升g1955小，单位时间g6967热量也g1955少。当g18337新达到平g15925时，电动机不g1889g13499g13505降g9213，而稳g4462g3324g980g1022新的g9213升上。g17837g1022g9213升g991降的过g12255称为电动机的g1931却过g12255。
3,电动机的绝缘等级
从发热g7053面来看，g1927g4462电动机容量的g980g1022g1039g16213因素g4613是g4439的g13481组绝缘材料的耐热能力，
也g4613是g13481组绝缘材料所能容许的g9213g5242。电动机g3324g17828g15904中最高g9213g5242不能超过g13481组绝缘的最高
g9213g5242，超过g17837g980g7509限时，电动机使用年限g4613大大缩短，甚至因绝缘很快烧坏而不能使用。
g7693g6466国际电工委员会规g4462，电工用的绝缘材料可g2010为7g1022等级，而电动机中g5132用的有A、E、
B、F、H5g1022等级，而g2520等级的最高容许g9213升g2010别为105℃、120℃、130℃、155℃、180℃。
我国规g446240℃为标g1946g10627g3671g9213g5242，绝缘材料g6122电动机的g9213g5242g1955去40℃g2375为允许g9213升，用τ
max
表g12046。
8.6.3 电动机的工作方式
电动机工作时，负载g6357g13505时间的长短对电动机的发热g5785g1929g5445g2721很大，因而对选择的电动机功率g5445g2721也很大。g6365电动机发热的不同g5785g1929，可g2010为以g9913g12193工作g7053式。
1,连续工作方式
连g13505g17828g15904g7053式是指电动机工作时间 t
r
>(3～4)T
θ
(T
θ
为电动机的发热时间g5132数，表征电动机热g5827性的大小)后g9213升可以达到稳g5589值，也称长期工作g2058。g4658于g17837g12879生产机械的有水泵、
鼓风机、g17908g13452机等。
2,短时工作方式
短时工作g7053式是指电动机工作时间t
r
<(3～4)T
θ
，而g1584歇时间t
0
>(3～4)T
θ
。g17837样工作时
g9213升达不到稳g5589值
r
τ,而g1584歇后g9213升降为零。g4658于g8504g12879生产机械的有机g5214的夹紧g16025g13634、g7588
些冶金辅助机械、水闸闸门g2563g19393机等。
短时工作g7053式g991电动机的额g4462功率是与规g4462的工作时间相对应的，g17837g980点g19668g16213注g5859，
与连g13505工作g7053式的g5785g1929不完全g980样。电动机铭牌上给g4462的额g4462功率是g6365 15min、30min、
60min、90min 4g12193标g1946时间规g4462的。
第8章 三相异步电动机的电力拖动
·187·
·187·
3,周期性断续工作方式
g2620期性g7041g13505工作g7053式是指工作和与g1584歇相g1126g1144替进g15904，g1016者时间都比较短，g2375工作时间t
r
<(3～4)T
θ
，g1584歇时间t
0
<(3～4)T
θ
。工作时g9213升达不到稳g5589值，g1584歇时g9213升降不到零。
g4658于g8504g12879工作的生产机械有起g18337机、电g7811、轧钢辅助机械等。
g3324g18337g3809短时工作g7053式g991，负载工作时间与g6984g1022g2620期g1055比称负载g6357g13505率[g2460称暂载率(%)]，
用FS表g12046，g2375
FS=
r
r0
100%×
+
t
tt
(8.12)
我国规g4462的负载g6357g13505率有15%、25%、40%和60% 4g12193，g980g1022g2620期的总时间为
r
t +
0
t ≤
10min。
8.6.4 额定功率的选择
正g11842选择电动机容量的原则，应g3324电动机能够胜g1231生产机械负载g16213求的前提g991，最经济最g2524理g3332g1927g4462电动机的功率。若功率选得过大，g16786g3803投资增大，g17908成浪费，且电动机经
g5132欠载g17828g15904，效率g2462g1144g8981电动机的功率因数较低g727g2465g1055，若功率选得过小，电动机g4570过载
g17828g15904，g17908成电动机过早g6451坏。g1927g4462电动机功率的g1039g16213因素有3g1022g726
(1) 电动机的发热与g9213升，g17837是g1927g4462电动机功率的最g1039g16213因素g727
(2) 允许短时过载能力g727
(3) 对g1144g8981笼型异步电动机g17836g16213考虑起动能力。
1,恒值负载时电动机额定功率的选择
恒值负载是指g3324工作时间g1881负载大小不g2476，包括连g13505和短时g1016g12193工作g7053式。电动机额
g4462功率的选择是g3324假g16786g10627g3671g9213g5242为40℃g2462标g1946g6967热g7477g1226g991，且g3324电动机不调速的前提g991进
g15904的。
1) 连g13505工作g7053式
g3324连g13505工作g7053式g5785g1929g980，选择电动机的额g4462功率P
N
等于g6122略大于负载功率P
L
，g2375
P
N
≥P
L
(8.13)
式中，P
L
是g7693g6466g1867g1319生产机械的负载g2462效率进g15904计算的，可查阅相g1863机械g16786计g6175册。由于
g17837g1022g7477g1226g7424g17535是从发热g9213升角g5242考虑的，g6937不g5529g1889校核电动机的发热问题，g2494g19668校核过载能力，g5529g16213时g17836g16213校核起动能力。
过载能力是指电动机负载g17828g15904时，可以g3324短时间g1881g1998现的电g8981g6122转矩过载的允许倍数。
校核电动机过载能力可g6365g991g2027g7477g1226进g15904
T
max
≤λ T
N
(8.14)
式中 T
max
——电动机g3324工作中所承g2475最大转矩(N·m)g727
λ ——电动机允许过载倍数，对不同g12879型的电动机，λg2474值不完全g980样。
若预选的电动机过载能力达不到，则g16213g18337选电动机g2462额g4462功率，g11464到满足g16213求为g8502。
对三相笼型异步电动机，最后g17836g16213校核起动能力是否达到，若达不到，也应g18337选电动机g2462其额g4462功率。
电机与拖动
·188·
·188·
以上g1863于额g4462功率的选择是g3324标g1946g10627g3671g9213g5242为40℃前提g991进g15904的。若电动机工作的g10627
g3671g9213g5242发生g2476化，则g5529g20047对电动机的额g4462功率进g15904修正。g7693g6466理论计算和g4466践，g3324g2620g3272g10627
g3671g9213g5242不同时，电动机的功率可粗略g3332g6365表8-1相应增g1955。
表8-1 不同环境温度下的电动机功率增减百分数
环境温度/℃ 30 35 40 45 50 55
电动机功率的增减/% +8 +5 0 -5 -12.5 -25
由表 8-1 可见，g10627g3671g9213g5242低，电动机g4466际功率应比标g1946规g4462的额g4462功率高，g2465g1055，则应降低额g4462功率使用。
2) 短时工作g7053式
选择短时工作g7053式的电动机。对短时工作g7053式g991的负载，其工作时间与电动机的标g1946
时间g980致，g1375g3926也是15min、30min、60min和90min，则选择电动机的额g4462功率g2494g20047满足
P
N
≤P
L
。
若负载的工作时间与标g1946工作时间不g980致，则预选电动机功率时，应先g6365发热和g9213升等效的原则把负载功率由非标g1946工作时间折算成标g1946工作时间，然后g1889g6365标g1946工作时间预选额g4462功率。
g16786短时工作g7053式负载工作时间为 t
r
，其最近的标g1946工作时间为 t
rb
，则预选电动机额g4462
功率应满足
N
P ≥
Lrrb
P tt (8.15)
上式是从发热和g9213升等效原则得g1998的，g6937经过g2533标g1946工作时间折算后，预选电动机肯
g4462能满足g9213升g7477g1226，不g5529g1889校核。
选择连g13505工作g7053式的电动机。由于短时工作g7053式的电动机较少，g6937可选择连g13505工作g7053
式的电动机。从发热和g9213升的角g5242考虑，电动机g3324连g13505工作g7053式g991应g16825g17767g1998比连g13505工作g7053
式时额g4462功率g16213大的功率才能充g2010发挥电动机的能力。g6122者g16840，预选电动机时也g16213把短时工作的负载功率等效折算到连g13505工作g7053式上去才g2524理。
g16786电动机中不g2476g6451g13803与额g4462负载时的可g2476g6451g13803的比值用α 表g12046，则预选的电动机额g4462
功率应满足
N
P ≥
rr
L
(1e)(1e)
tT tT
P
θθ
α

+ (8.16)
式中 T
θ
——发热时间g5132数g727
t
r
——短时工作时间(s)。
其中α 数值因电动机而异。g980般g3332g16840，g7234g17902g11464g8981电动机α =1～1.5，冶金用g11464g8981电动机
α =0.5～0.9，冶金专用中、小型三相g13481g13459转子异步电动机α =0.45～0.6，冶金专用大型三相g13481g13459转子异步电动机α =0.9～1.0，g7234g17902三相笼型异步电动机α =0.5～0.7。对于g1867g1319电动机而言，
θ
T 和α 可从技术数g6466中找g1998g6122估算。
若g4466际工作时间g7509短，则电动机的发热与g9213升已不成问题，g2494g19668从过载能力g2462起动能力g7053面来选择电动机连g13505工作g7053式g991的额g4462功率。
短时工作g7053式折算到连g13505工作g7053式g991g1889预选电动机额g4462功率后，也不g5529g1889进g15904g9213升校核。
第8章 三相异步电动机的电力拖动
·189·
·189·
2,变化负载时电动机额定功率的选择
(1) g2620期性g2476化负载连g13505工作g7053式。连g13505工作g7053式g991的g2476化负载，其g2476化g17902g5132g1867有g2620
期性。负载g2476化g2620期为t
t
，g980g1022g2620期g1881负载的平均功率
av L1 1 L2 2 L 1 2 L
1
1
()()
=
=+++ +++=
∑
midhorizellipsismidhorizellipsis
n
n nnii
i
t
P Pt Pt Pt t t t Pt
t
(8.17)
式中 P
L1
、P
L2
、…、P
Ln
——g2520段负载功率(kW)g727
t
1
、t
2
、…、t
n
——g2520段负载作用时间(s)。
g6365负载平均功率g1889乘上1.1～1.6的系数来预选电动机的额g4462功率，g2375
N
P ≥
L
1
1
(1.1 ~ 1.6)
n
i i
i
t
Pt
t
=
∑
(8.18)
电动机的额g4462功率预选好后，g17836g16213进g15904发热、过载能力g2462g5529g16213时的起动能力校验。若其中有g980项不g2524格，g20047g18337新选择电动机，g1889进g15904校核，g11464到g2520项都g2524格为g8502。
校核电动机发热的g7053g8873很多，g17837里g2494介绍g980g12193g5132用的等效转矩g8873。
负载转矩已g11705后，g2494是作为预选电动机额g4462功率的g1393g6466。校核发热g9213升，g17836g19668g16213g11705道电动机g3324g980g1022g2620期g1881电g11925转矩的g2476化g5785g1929。怎样从负载转矩找g1998电动机的电g11925转矩与时间的g1863系T=f(t)呢？g3324电动机稳g4462g17828g15904时，转速恒g4462，则T=T
L
g727g3324电动机过g9205过g12255(起动与g2058
动)中，则 T=T
L
+T
a
。T
a
为动转矩，g2375使电力拖动系统加速g6122g1955速的转矩。加速时为正值，
g1955速时为负值。g17837样，g980g1022g2620期g1881电动机的电g11925转矩g5785g1929便可g11842g4462。
g3324电动机g8680隙g11925g17902恒g4462的g7477g1226g991，g980g1022g2620期g1881发热相同的等效转矩 T
d
可用式(8.19)
表g12046。
1
d
1
1
i i
i
t
T T t
t
=
=
∑
(8.19)
式中 T
i
——第i段电动机的电g11925转矩(N·m)。
若T
d
≤T
N
，则发热校核g17902过。T
N
为预选电动机的额g4462转矩。
等效转矩g8873使用于g8680隙g11925g17902恒g4462的g7477g1226，若电动机g3324g17828g15904过g12255中g2494有g980段时间采用降低g11925g17902升速，则g17902过对弱g11925阶段的转矩进g15904修正，也可使用等效转矩g8873。g2375g4570弱g11925g17837g980段的转矩g2533着额g4462g11925g17902折算，便可认为g6984g1022g2620期时间g1881均为恒g4462g11925g17902。g16786弱g11925段的转矩为
i
T,
转速为n(
N
>nn)，折算后的转矩为 ′
i
T,转速为额g4462转速
N
n,则g4439们g1055间的g1863系为
Nii
T Tnn′= (8.20)
(2) g2620期性g7041g13505工作g7053式。g17837g12193工作g7053式的电动机，g6365标g1946规g4462每g1022工作与g1584歇的g2620
期不超过 10min。每g1022g2620期g1881都有起动、g17828g15904、g2058动和g1584歇g2520g1022阶段。g7234g17902电动机难以胜
g1231g3926g8504频繁的起、g2058动工作。因g8504，g2620期性g7041g13505工作g7053式的电动机有转子细长、g20146g17730矩小、
起动和过载能力强、机械强g5242大、绝缘等级高等g10317点。
若负载g6357g13505率为标g1946负载g6357g13505率，则预选电动机的额g4462功率应满足
N
P ≥(1.1～
L
1
1
1.6)
n
ii
i
rt
Pt
t
=
∑
(8.21)
若负载g6357g13505率为非标g1946负载g6357g13505率，则g19668g2533与其最g6521近的标g1946负载g6357g13505率FS
b
(%)折算。
折算的原则是g6451g13803相等。折算后的公式为
电机与拖动
·190·
·190·
N
P ≥(1.1～
Lb
1
1
1.6) FS FS
=
∑
n
ii
i
r
Pt
t
(8.2)
式中 FS——负载g4466际g6357g13505率(%)。
预选电动机额g4462功率后进g15904发热校核时仍可用等效转矩g8873。先找g1998电动机g3324工作时间
g1881电g11925转矩与时间的g1863系，g1889计算等效转矩T
d
。
对于g1194扇g1931式电动机，等效转矩为
1
db
1
1
FS FS
ii
i
r
TTt
t
=
=
∑
(8.23)
对于g14270扇g1931式电动机，由于起动与g2058动过g12255中电动机转速低，g6967热g7477g1226差，稳g4462后的最高g9213升g4570比没有起g2058动时的g16213高，因g8504g19668相应提高等效转矩，g2375
2
dscbb
1
()FS
n
ii
i
TTttttββ
=
=++
∑
(8.24)
式中 t
s
—— 起动时间(s)g727
t
c
—— 恒速g17828g15904时间(s)g727
t
b
—— g2058动时间(s)g727
β——系数，其值因电动机而异，g980般g11464g8981电动机为0.75，异步电动劝机为0.5。
若T
d
≤T
N
，则发热校核g17902过。
上g17860g7053g8873g17878用于10%≤FS≤70%的g14551g3272。
当负载g6357g13505率FS≤10%时，应g6365短时工作g7053式处理，g7693g6466过载g2462起动能力选择电动机的额g4462功率。
当FS≥70%时，则应g6365连g13505工作g7053式处理，选择连g13505工作g7053式的电动机。其负载性质
g4658于g980g1022g2620期性g2476化负载，且每g1022g2620期g1881包括g980次起动、g2058动和g1584歇时间。
g1194扇g1931式电动机的等效转矩为式(8.24)
g14270扇g1931式电动机的等效转矩为
2
dscb0b
1
()FS
n
ii
i
TTtttttββγ
=
=+++
∑
(8.25)
式中 T
0
——g1584歇时间(s)。
γ ——系数，其值g17902g5132为小于1，g11464g8981电动机约为0.5，异步电动机约为0.25。
若
d
T ≤
N
T,则发热校核g17902过。
g2620期性g2476化负载预选电动机额g4462功率g2462发热校核g17902过后，g17836g19668校核过载能力，g5529g16213时
g17836g16213校核起动能力，g17837些是同g5132值负载g5785g1929g980样的。
8.7 电动机的维护处理及故障
8.7.1 起动前的准备
对新g4445g16025g6122久未g17828g15904的电动机，g3324g17902电使用g1055前g5529g20047先进g15904g991g2027 4 项检查，以验证电动机能否g17902电g17828g15904。
第8章 三相异步电动机的电力拖动
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1,安装检查
g16213求电动机g16025g18209灵活、螺钉拧紧、轴承g17828g15904无g19471、联轴器中心无偏移等。
2,绝缘电阻检查
g16213求用兆欧表检查电动机的绝缘电g19471，包括三相相间绝缘电g19471和三相g13481组对g3332绝缘电
g19471，测得的数值g980般不小于10M Ω。
3,电源检查
g980般当电g9316电压g8886动超g1998额g4462值+10%g6122-5%时，应g6925善电g9316g7477g1226后投g17828。
4,起动、保护措施检查
g16213求起动g16786g3803g6521g13459正g11842(g11464g6521起动的中小型异步电动机g19512g3818)g727电动机所g18209熔g1009的型g2507
g2524g17878g727g3818g3783g6521g3332g14403好。
g3324以上g2520项检查无g16835后，g7053可g2524闸起动。
8.7.2 起动时的注意事项
(1) g2524闸后，若电动机不转，应g17817速、果g7041g3332拉闸，以g1825烧g8597电动机。
(2) 电动机起动后，应注g5859g16278g4531电动机，若有异g5132g5785g1929，应g12447g2375g1584机。g5465查g7138g6937g19568并
g6502g19512后，才能g18337新g2524闸起动。
(3) 笼型电动机采用全压起动时，次数不宜过于频繁，g980般不超过3～5次。对功率较大的电动机g16213随时注g5859电动机的g9213升。
(4) g13481g13459转子电动机起动前，应注g5859检查起动电g19471是否g6521入。g6521g17902电g9316后，随着电动机转速的提高而逐渐g2011g19512起动电g19471。
(5) g1972g2500电动机由同g980g2500g2476压器供电时，不能同时起动，应由大到小逐g2500起动。
8.7.3 运行中的监视
对g17828g15904中的电动机应经g5132检查g4439的g3818g3783有无g16022g13453，螺钉是否有g14085g14865g6122g7506动，电动机有无异g2721g6122g6403动等。g11429g16282时，g16213g10317别注g5859电动机有无g1894g9907和异g2631g1998现，若g2969到g9978g12958g2631g6122看到
g1894g9907，g5529g20047g12447g2375g1584机检查处理。
对轴承g18108位，g16213注g5859g4439的g9213g5242和g2721g5242。g9213g5242升高，g2721g3780异g5132则可能是轴承缺g8845g6122g11964g6451。
用联轴器g1268动的电动机，若中心校正不好，会g3324g17828g15904中发g1998g2721g3780，并g1288随着发生电动机g6403动和联轴节螺g7655g14026g3455的g17817速g11964g6451。g17837时应g18337新校正中心g13459。用带g1268动的电动机，应注
g5859g1268动带不应过g7506而导致g6183g9381，g1306也不能过紧而使电动机轴承过热。
g3324发生以g991g1017g18337g6937g19568g5785g1929时，应g12447g2375g7041电g1584机处理g726
(1) g1166g17535g16314电g1119g6937g727
(2) 电动机g1894g9907g727
(3) 电动机g2107g9884g6403动g727
(4) 电动机轴承g2107g9884发热g727
(5) 电动机转速g17817速g991降，g9213g5242g17817速升高。
电机与拖动
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8.7.4 电动机的定期维修
异步电动机g4462期维修是g9052g19512g6937g19568g19556g5751、g19462g8502g6937g19568发生的g18337g16213g6526g7057。电动机维修g2010g7388维修和年维修，g1451称小修和大修。前者不g6298g5332电动机，后者g19668把电动机全g18108g6298g5332进g15904维修。
1,定期小修主要内容
g4462期小修是对电动机的g980般g9177理和检查，应经g5132进g15904。小修g1881容包括g726
(1) g9177g6842电动机g3818g3783，g19512掉g17828g15904中g12227g13059的g8757g3446g727
(2) 测量电动机绝缘电g19471，测后注g5859g18337新g6521好g13459，拧紧g6521g13459g3848螺钉g727
(3) 检查电动机g12483g11434、g3332g14062螺钉是否紧g3278g727
(4) 检查电动机g6521g3332g13459是否可靠g727
(5) 检查电动机与负载机械间的g1268动g16025g13634是否g14403好g727
(6) g6298g991轴承g11434，检查g9082g9381介质是否g2476g14051、g5190g9082，g2462时加g8845g6122g6454g8845。处理完g8617后，注
g5859上好g12483g11434g2462紧g3278螺钉g727
(7) 检查电动机附g4658起动和g1457护g16786g3803是否完好。
2,定期大修主要内容
异步电动机的g4462期大修应g13479g2524负载机械的大修进g15904。大修时，g6298g5332电动机进g15904以g991项
g11458的检查修理。
(1) 检查电动机g2520g18108g1226有无机械g6451g1272，若有则应进g15904相应修g3809g727
(2) 对g6298g5332的电动机和起动g16786g3803，进g15904g9177理，g9177g19512所有g8845g8889、g8757g3446。g9177理中注g5859g16278g4531
g13481组绝缘g10378g1929。若绝缘为g7275g16100g14406，g16840g7138绝缘已经g13781化，对g17837g12193绝缘g16213g10317别注g5859不g16213g11908g6770使
g4439g14085g14865。若发现有g14085g14865g4613进g15904g4628g18108绝缘修g3809和g2059g9434g727
(3) g6298g991轴承，g9036g3324g7624g8845g6122g8785g8845中g5455g5225g9177g8939。把轴承g7562与钢g10676间g8543g11053的g8845g14038g2462g14051g10301g8939
掉后，用g5190g1940g7624(g8785)g8845g9177g8939g980g17953。g9177g8939后的轴承应转动灵活，不g7506动。若轴承表面粗g12973，
g16840g7138g8845g14038不g2524格g727若轴承表面g2476g14406(发g15025)，则g4439已经g17876g9791。g7693g6466检查g13479果，对g8845g14038g6122轴承进g15904g7368g6454，并g9052g19512g6937g19568原因(g3926g9177g19512g8845中g11734、g19093g4645等g7446g10301g727正g11842g4445g16025电动机等)g727
轴承新g4445g16025时，加g8845应从g980g1403加入。g8845g14038g2356轴承g1881容g122271/3～2/3g2375可。g8845加得太满会发热g8981g1998。g9082g9381g8845可采用g19053g3534g9082g9381g14038g6122g19060g3534g9082g9381g14038。
(4) 检查g4462子g13481组是否g4396g3324g6937g19568。使用兆欧表测g13481组电g19471可g2040g7041g13481组绝缘性能是否因
g2475g9538而g991降，是否有短g17347。若有，应进g15904相应处理g727
(5) 检查g4462、转子g19093心有无g11964g6451和g2476g5430，若g16278g4531到有g11964g6451处g6122发g1154点，g16840g7138可能g4396g3324
g4462、转子g19093心相g6842，应使用g19165g2004g6122g2050g2004把g1154点g2050低，若有g2476g5430应g1582相应修g3809g727
(6) g3324进g15904以上g2520项修理、检查后，对电动机进g15904g16025g18209、g4445g16025g727
(7) g4445g16025完g8617的电动机，应进g15904修理后检查，g12538g2524g16213求后，g7053可带负载g17828g15904。
8.7.5 常见故障及扫除方法
1,电源接通后电动机不起动的可能原因
(1) g4462子g13481组g6521g13459g19181g16835。检查g6521g13459，g13428正g19181g16835。
第8章 三相异步电动机的电力拖动
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(2) g4462子g13481组g7041g17347、短g17347g6122g6521g3332，g13481g13459转子异步电动机转子g13481组g7041g17347。找g1998g6937g19568点，
g6502g19512g6937g19568。
(3) 负载过g18337g6122g1268动机g7512被g2357g1315。检查g1268动机g7512g2462负载。
(4) g13481g13459转子异步电动机转子g3250g17347g7041g13459(电g2059与g9381g10627g6521g16314不g14403，g2476g19471器g7041g17347，引g13459g6521g16314
不g14403等)。找g1998g7041g17347点，并加以修g3809。
(5) 电g9316电压过低。检查原因并g6502g19512。
2,电动机温升过高或冒烟的可能原因
(1) 负载过g18337g6122起动过于频繁。g1955g17743负载、g1955少起动次数。
(2) 三相异步电动机g7041相g17828g15904。检查原因，g6502g19512g6937g19568。
(3) g4462于g13481组g6521g13459g19181g16835。检查g4462子g13481组g6521g13459，加以g13428正。
(4) g4462子g13481组g6521g3332g6122g2289间、相间短g17347。查g1998g6521g3332g6122短g17347g18108位，加以修g3809。
(5) 笼型异步电动机转子g7041g7477。g19148g19121转子g5529g20047g7368g6454，g19120g7477转子可修理g6122g7368g6454。
(6) g13481g13459转子异步电动机转子g13481组g7041相g17828g15904。找g1998g6937g19568点，加以修g3809。
(7) g4462子、转子相g6842。检查轴承、转子是否g2476g5430，进g15904修理g6122g7368g6454。
(8) g17902风不g14403。检查g17902风道是否g11033g17902，对不可g2465转的电动机检查其转g2533。
(9) g9316电型过高g6122过低。检查原因并g6502g19512。
3,电动机振动的可能原因
(1) 转子不平g15925。校正平g15925。
(2) 带g17730不平稳、g6122轴g5379曲。检查并校正。
(3) 电动机与负载轴g13459不对。检查、调g6984机组的轴g13459。
(4) 电动机g4445g16025不g14403。检查g4445g16025，g5785g1929g2462g3332g14062螺g7655。
(5) 负载g12373然过g18337。g1955g17743负载。
4,运行时有异声的可能原因
(1) g4462于转子相g6842。检查轴承、转子是否g2476g5430，进g15904修理g6122g7368g6454。
(2) 轴承g6451坏g6122g9082g9381不g14403。g7368g6454轴承，g9177g8939轴承。
(3) 电动机g1016相g17828g15904。查g1998g6937g19568点并加以修g3809。
(4) 风扇g2506g11908机g3783等。检查g9052g19512g6937g19568。
5,电动机带负载时转速过低的可能原因
(1) 电g9316电压过低。检查电g9316电压。
(2) 负载过大。核对负载。
(3) 笼型异步电动机转子g7041g7477。g19148g19121转子g5529g20047g7368g6454，g19120g7477转子可修理g6122g7368g6454。
(4) g13481g13459转子异步电动机转子g13481组g980相g6521g16314不g14403g6122g7041g5332。检查电g2059压力，电g2059与g9381g10627
g6521g16314g5785g1929g2462转子g13481组。
6,电动机外壳带电的可能原因
(1) g6521g3332不g14403g6122g6521g3332电g19471太大。g6365规g4462g6521好g3332g13459，g9052g19512g6521g3332不g14403处。
(2) g13481组g2475g9538。进g15904g9900g5190处理。
电机与拖动
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(3) 绝缘有g6451坏，有g14051g10301g6122引g1998g13459g11908g3783。修理，并进g15904g9036g9434处理，g9052g19512g14051g10301，g18337g6521引
g1998g13459。
本 章 小 结
g15925量异步电动机起动性能，最g1039g16213的指标是起动电g8981和起动转矩。异步电动机g11464g6521起动时，起动电g8981大，g980般为额g4462电g8981的4～7倍。因起动时功率因数低，起动电g8981g15441然很大，
g1306起动转矩却不大。三角g5430g6521g13459的异步电动机，g3324空载g6122g17743载起动时，可以采g2474 Y—g440起动，起动电g8981和起动转矩都g1955小 3 倍。负载比较g18337的，可采用g14270g13818g2476压器起动，g14270g13818g2476压器有g6289g3848可供选择。g13481g13459转子异步电动机转子串电g19471起动，起动电g8981比较小，而起动转矩比较大，起动性能好。若把异步电动机的机械g10317性g13459性化，起动电g19471的计算g7053g8873与并励g11464
g8981电动机相同。
异步电动机的调速有 3 g12193g7053g8873，g2375g2476g7509、g2476频和g6925g2476转差率。g2476g7509调速是g6925g2476三相g13481
组中的电g8981g7053g2533，使g7509对数成倍g3332g2476化，可g2058成多速电动机。g2476频调速是g6925g2476频率从而g6925
g2476同步转速进g15904调速，调频的同时电压g16213相应g3332g2476化。g6925g2476转差率调速，g1039g16213有转子串电
g19471调速和串级调速。
g2058动g2375电g11925转矩g7053g2533与转子转g2533相g2465，电g11925g2058动g2010为能g13803g2058动、g2465g6521g2058动、g3250g20316g2058动。
思考题与习题
8-1 g16809g2010g7524三相异步电动机的每g12193g2454数g2476化时g3926g1321g5445g2721最大转矩。
8-2 三相异步电动机电g11925转矩的3g12193表达式g2462其应用有g2750些？
8-3 g980g2500三相异步电动机当转子g3250g17347的电g19471增大时，对电动机的起动电g8981、起动转矩和功率因数带来g1172么g5445g2721？
8-4 g1016g2500三相异步电动机额g4462功率都是P
N
=40kW，而额g4462转速g2010别为n
N1
=2960r/min，
n
N2
=1460r/mm，求对应的额g4462转矩为多少？g16840g7138为g1172么g17837g1016g2500电动机的功率g980样g1306g3324轴上产生的转矩却不同？
8-5 g980g2500三相g1855g7509异步电动机数g6466为g726额g4462容量
N
R =260kW，额g4462电压U
N
=380V，额
g4462频率f
N
=50Hz，额g4462转速n
N
=722r/min，过载能力λ =2.13。求g726
(1) 额g4462转差率g727(2) 最大转矩对应的转差率g727(3) 额g4462转矩g727(4) 最大转矩g727(5) s=0.02
时的电g11925转矩。
8-6 g980g2500三相g1857g7509g13481g13459转子异步电动机g6521g3324频率为 50Hz 的电网上g17828g15904。已g11705电动机
g4462、转子总电g6251每相为0.1Ω，折g2524到g4462子g17805的转子每相电g19471为0.02Ω。求g726
(1) 最大转矩对应的转速是多少？
(2) g16213求最g2033起动转矩是最大转矩的 2/3 倍，g19668g16213g3324转子中串入多大的电g19471(折g2524到g4462
子g17805的值，并g5585略g4462子电g19471)？
8-7 g1172么g2495三相异步电动机的g1955压起动？有g2750g1972g12193g5132用的g7053g8873？g2520有g1321g10317点？
第8章 三相异步电动机的电力拖动
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8-8 当三相异步电动机g3324额g4462负载g991g17828g15904时，由于g7588g12193原因，电g9316电压降低了20%，
问g8504时g17902入电动机g4462于g13481组中的电g8981是增大g17836是g1955小？为g1172么？对电动机g4570带来g1172么
g5445g2721？
8-9 g980g2500三相笼型异步电动机，
N
P =300kW，g4462子g13481组为Yg5430，
N
U =380V，
N
I =527A，
N
n =1475r/min，
I
K =6.7，
T
K =15，λ =2.5。车间g2476电所允许最大g1926击电g8981为 1800A，负载起动转矩为1000N·m，g16809选择g17878当的起动g7053g8873。
8-10 g1172么g2495三相异步电动机的调速？对三相笼型异步电动机，有g2750g1972g12193调速g7053g8873？
并g2010别比较其优缺点。三相g13481g13459转子异步电动机g17902g5132用g1172么g7053g8873调速？
8-11 g3324g2476g7509调速时，为g1172么g16213g6925g2476g13481组的相序？g3324g2476频调速中，g6925g2476频率的同时g17836
g16213g6925g2476电压，g1457g6357U/f=g5132值，g17837是为g1172么？
8-12 g980g2500三相g3247g7509g13481g13459转子异步电动机，f =50Hz，
N
n =1485r/min，
2
r =0.02Ω，若g4462
子电压、频率和负载转矩g1457g6357不g2476，g16213求把转速降到1050r/min，问g16213g3324转子g3250g17347中串g6521多大电g19471？
8-13 能g13803g2058动的g6521g13459与g2058动原理g3926g1321？g2465g6521g2058动时为g1172么g16213g3324转子g3250g17347串入g2058动电g19471？
8-14 g980g2500g13481g13459转子异步电动机，
N
P =60kW，
N
n =577r/min，
1N
I =133A，
2N
E =253V，
2 N
I =160A，λ =2.9。g3926果电动机g3324g3250g20316g2058动g10378g5589g991g991g6930g18337g10301，
L
T =0.8
N
T,转子串g6521电g19471为
0.06Ω，求g8504时电动机的转速？
8-15 g980g2500搁g13634较久的三相笼型异步电动机，g3324g17902电使用前应进g15904g2750些g1946g2520工作后才能g17902电使用？
8-16 三相异步电动机g3324g17902电起动时应注g5859g2750些问题？
8-17 三相异步电动机g3324连g13505g17828g15904中应注g5859g2750些问题？
8-18 g3926发现三相异步电动机g17902电后电动机不转动首先应怎么办？其原因g1039g16213有
g2750些？
8-19 三相异步电动机g3324g17828g15904中发g1998g9978臭g2631g6122g1894g9907应怎么办？其原因g1039g16213有g2750些？
第4篇 其他用途的电动机
在电机应用的系统中，除了直流电动机和三相异步电动机获得广泛应用外，还有一些其他用途的电动机，如广泛应用于工具以及家用电器的单相异步电动机，恒速应用、功率补偿的同步电动机，用于各种控制系统中的控制电动机等。本篇将就常用的单相异步电动机、同步电动机以及几种控制电动机进行简要介绍。
第9章 单相异步电动机和同步电动机
单相异步电动机就是指用单相交流电源供电的异步电动机。单相异步电动机因其电源的方便而在家用电器、医疗器械以及工具中广泛使用。三相同步电动机在额定负载内工作，
是一种恒速电动机，三相同步发电动机广泛应用于各交流发电厂、站，同步电动机还可作为大容量异步电动机的功率补偿装置。
9.1 单相异步电动机
单相异步电动机具有结构简单、成本低、噪声小、运行可靠等优点，因此，广泛应用在家用电器、电动工具、自动控制系统等领域。单相异步电动机与同容量的三相异步电动机比较，它的体积较大，运行性能较差。因此，一般只制成小容量的电动机。我国现有产
g2709的功率g1186几g10938g2052几g2327g10938。
9.1.1 单相异步电动机基本工作原理
1,一相定子绕组通电的异步电动机
一相定g4388g13481g13464g17902电的异步电动机就是指单相异步电动机定g4388g990的g1039g13481g13464(工作g13481g13464)是一g1022单相g13481g13464。g5415g1039g13481g13464外g2164单相交流电g2530，在定g4388g8680g19565中就产g10995一g1022g14045g6403g11925g3342(g14045动g11925
g3342)，g16825g11925g3342g6403g5145g1313置在g12366g19400g3278定g993g2476，大小g19555g7114g19400g1582g8503g5370g16280g5471g2476g2282，如g32829.1g6164g12046。
(a) 正半周 (b) 负半周 (c) 脉振磁势变化曲线
图9.1 单相绕组通电时的脉振磁场
第9章 单相异步电动机和同步电动机
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为了便于g2010g7524，本g14422g2045用g5062g13475g4410g17819的三相异步电动机的g11705g16794g7481g11752g12362单相异步电动机，
g20330g1820g11752g12362g14045g6403g11925动g2195的g10317性。
g17902g17819g4557g3282 9.1 的g2010g7524可g11705，一g1022g14045g6403g11925动g2195可g11013一g1022g8503g2533g7071g17728的g11925动g2195F
+
和一g1022g2465g2533
g7071g17728的g11925动g2195F
g13464成，它g1216的g5145g1552大小相等(大小为g14045g6403g11925动g2195的一g2334)、g17728速相同、g17728g2533
相g2465、g11013g11925动g2195产g10995的g11925g3342g2010g2047为g8503g2533和g2465g2533g7071g17728g11925g3342。同g10714，g8503g2465g2533g7071g17728g11925g3342能g2524成一
g1022g14045g6403g11925g3342。
2,单相异步电动机的机械特性
单相异步电动机单g13481g13464g17902电g2530产g10995的g14045g6403g11925g3342，可以g2010g16311为g8503、g2465g2533g7071g17728的g1016g1022g7071g17728
g11925g3342。因此，电动机的电g11925g17728g11709是g11013g1016g1022g7071g17728g11925g3342产g10995的电g11925g17728g11709的g2524成。g5415电动机g7071
g17728g2530，g8503、g2465g2533g7071g17728g11925g3342产g10995电g11925g17728g11709T
+
、T
，它的机械g10317性g2476g2282与三相异步电动机相同。
在g32829.2中的g7366g134591和g7366g134592g2010g2047g15932g12046 ()T fs
++
=,()T fs

= 的g10317性g7366g13459，它g1216的g17728差率为
11
()s nnn
+
=? (9.1)
11
()()s nn n
= (9.2)
图9.2 一相绕组通电时单相异步电动机的机械特性
g7366g134593g15932g12046单相单g13481g13464异步电动机机械g10317性。g5415
+
T 为g6314动g17728g11709，
T 为制动g17728g11709g7114，其机械g10317性具有g991g2027g10317点g726
(1) g5415g17728g4388g17728动g7114，n=0，
+
T =
T,T=
+
T,
T =0，g15932g7138单相异步电动机一相g13481g13464g17902电
g7114g7092g17227动g17728g11709，g993能自行g17227动。
(2) g7071g17728方g2533g993g3278定g7114，g11013外g2159g11709g11842定g7071g17728方g2533，g5194一g13475g17227动，就g1262g13499g13505g7071g17728。g5415 n
g7300，Tg7300 g7114机械g10317性在g12544一g16949g19492，电g11925g17728g11709g4658g6314动g17728g11709，电动机g8503g17728运行。g5415 ng7280，T
g7280g7114机械g10317性在g12544g1120g16949g19492，Tg1185是g6314动g17728g11709，电动机g2465g17728运行。
(3) g11013于g4396在g2465g2533电g11925g17728g11709g17227制动作用，因此，单相异步电动机的g17819载能g2159、g6940率、
功率因g6980较低。
9.1.2 单相异步电动机的起动方法
单相异步电动机g993能自行g17227动，如g7536在定g4388g990g4445g6930具有g12366g19400相g1313相差 90g101的g1016g3883g13481
g13464，g9994g2530g17902g1849相g1313相差90g101的g8503g5370交流电，g18039g1052就能产g10995一g1022g1699三相异步电动机g18039g7691的g7071
g17728g11925g3342，g4466现自行g17227动。常用的方g8873有g2010相g5347和g13629g7509g5347g1016种。
电机与拖动
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·198·
1,单相分相式异步电动机
单相g2010相g5347异步电动机结构g10317点是定g4388g990有g1016g3883g13481g13464，一相g12228g1039g13481g13464(工作g13481g13464)，g2490
一相为g2115g13481g13464(g17753g2173g13481g13464)，它g1216的g2454g6980g3534本相同，在g12366g19400相g1313相差90g101的电g16294，如g7536g17902g1849g1016
相g4557g12228相g1313相差90g101的电流，g2375i
v
=I
m
sinωt，i
u
=I
m
sin(ωt +90g101)，就能g4466现单相异步电动机的g17227动，如g32829.3g6164g12046。
图9.3 两相绕组通入两相电流的旋转磁场
g3282中g2465g7156了g1016相g4557g12228电流g8886形和g2524成g11925g3342的形成g17819程。g11013g3282可以看出，g5415 tω g13475g17819360g101g2530，
g2524成g11925g3342在g12366g19400也g17728g17819了360g101，g2375g2524成g7071g17728g11925g3342g7071g17728一周。其g11925g3342g7071g17728速度为n
1
=60f
1
/P，
此速度与三相异步电动机g7071g17728g11925g3342速度相同，其机械g10317性如g32829.4g6164g12046。
g1186g990面g2010g7524中可看出，g2010相g5347单相异步电动机g17227动的必要条件为g726
(1) 定g4388具有g12366g19400g993同相g1313的g1016g3883g13481g13464；
(2) g1016g3883g13481g13464中g17902g1849g993同相g1313的交流电流。
根据g990面的g17227动要求，单相g2010相g5347异步电动机按g17227动方g8873g2010为以g991几类g726
1) 单相电阻g2010相g17227动异步电动机
单相电阻g2010相g17227动异步电动机的定g4388g990嵌g6930g1016g1022g13481g13464，如g3282 9.5 g6164g12046。g1016g1022g13481g13464接在同一单相电源g990，g2115g13481g13464(g17753g2173g13481g13464)中串一g1022离心开关。开关作用是g5415g17728速g990升g2052 80%的同步g17728速g7114，断开g2115g13481g13464使电动机运行在只有g1039g13481g13464工作的情况g991。
图9.4 椭圆磁动势时单相异步电动机的机械特性 图9.5 单相电阻分相起动异步电动机
为了使g17227动g7114产g10995g17227动g17728g11709，g17902常可取g1016种方g8873g726
(1) g2115g13481g13464中串g1849适g5415电阻；
第9章 单相异步电动机和同步电动机
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(2) g2115g13481g13464采用的导g13459比g1039g13481g13464截面细，匝g6980比g1039g13481g13464少。
这g7691g1016相g13481g13464阻抗就g993同，促使g17902g1849g1016相g13481g13464的电流相g1313g993同，达g2052g17227动目的。
g11013于电阻g2010相g17227动g7114，电流的相g1313移较小，小于90g101电g16294，g17227动g7114，电动机的g8680g19565中建立的椭圆形g7071g17728g11925g3342，因此电阻g2010相g5347异步电动机g17227动g17728g11709较小。
单相电阻g2010相异步电动机的g17728g2533g11013g8680g19565g7071g17728g11925g3342方g2533决定，若要改g2476电动机g17728g2533，只要把g1039g13481g13464或g2115g13481g13464中任何一g1022g13481g13464电源接g13459g4557调，就能改g2476g8680g19565g11925g3342，达g2052改g2476g17728g2533
目的。
2) 单相电容g2010相g17227动异步电动机
单相电容g2010相g17227动异步电动机的电路，如g32829.6g6164g12046。
副绕阻
(a) 示意图 (b) 相量图
图9.6 单相电容分相起动异步电动机
g1186g3282 9.6 中可以看出，g5415g2115g13481g13464中串联一g1022电容器和一g1022开关g7114，如g7536电容器容量选择适g5415，则可以在g17227动g7114g17902g17819g2115g13481g13464的电流在g7114g19400和相g1313g990超前g1039g13481g13464电流90g101电g16294，这
g7691在g17227动g7114就可以得g2052一g1022接近圆形的g7071g17728g11925g3342，g1186而有较大g17227动g17728g11709。电动机g17227动g2530g17728
速达g205275%～85%同步g17728速g7114g2115g13481g13464g17902g17819开关自动断开，g1039g13481g13464进g1849单独稳定运行状态。
3) 单相电容运g17728异步电动机
若单相异步电动机g17753g2173g13481g13464g993仅在g17227动g7114g17227作用，而且在电动机运g17728中也长期工作，
则这种电动机g12228为单相电容运g17728异步电动机，如g32829.7g6164g12046。
单相电容运g17728异步电动机g4466际g990是一台g1016相异步电动机，其定g4388g13481g13464产g10995的g8680g19565g11925g3342较接近圆形g7071g17728
g11925g3342。因此，其运行性能较好，功率因g6980、g17819载能g2159
比普g17902单相g2010相g5347异步电动机好。电容器容量选择较重要，g4557g17227动性能和影响较大。如g7536电容量大，则g17227
动g17728g11709大，而运行性能g991降。g2465之，则g17227动g17728g11709小，
运行性能好。综g2524以g990因素，为了保证有较好运行性能，单相电容运g17728异步电动机的电容比同功率单相电容g2010相g17227动异步电动机电容容量要小。g17227动性能g993如单相电容g17227动异步电动机。
4) 单相双g1552电容异步电动机(单相电容g17227动及运g17728异步电动机)
如g7536想要单相异步电动机在g17227动和运行g7114都能得g2052较好的性能，则可以采用将g1016g1022
电容g5194联g2530再与g2115g13481g13464串联的接g13459方g5347，这种电动机g12228为单相电容g17227动和运g17728电动机，如
g32829.8g6164g12046。
g3282中g17227动电容器C
1
容量较大，C
2
为运g17728电容，电容量较小。g17227动g7114C
1
和C
2
g5194联，总
图9.7 单相电容运转异步电动机示意图
电机与拖动
·200·
·200·
电容器容量大，g6164以有较大的g17227动g17728g11709，g17227动g2530，C
1
切除，只有C
2
运行，因此电动机有较好运行性能。g4557电容g2010相g5347异步电动机，如g7536要改g2476电动机g17728g2533，只要使g1039g13481g13464或g2115g13481g13464
的接g13459端g4557调g2375可，g4557调接g13459端g2530g7071g17728g11925g3342方g2533改g2476，因而电动机g17728g2533也g19555之改g2476。
2,单相罩极式(磁通分相式)异步电动机
单相g13629g7509g5347异步电动机的结构有凸g7509g5347和隐g7509g5347g1016种，其中以凸g7509g5347结构最为常见，
如g32829.9g6164g12046。
图9.8 单相电容起动与运转异步电动机示意图 图9.9 罩极异步电动机示意图
凸g7509g5347异步电动机定g4388g1582成凸g7509铁心，g9994g2530在凸g7509铁心g990g4445装集中g13481g13464，g13464成g11925g7509，
在每g1022g11925g75091/3～1/4处开一g1022小槽，槽中嵌g6930短路环，将小部g2010铁心g13629住。g17728g4388均采用笼型结构。
g13629g7509g5347异步电动机g5415定g4388g13481g13464g17902g1849g8503g5370交流电g2530，将产g10995交g2476g11925g17902Φ,其中一部g2010g11925
g17902
U
Φ g993穿g17819短路环，g2490一部g2010g11925g17902
V
Φ 穿g17819短路环，g11013于短路环作用，g5415穿g17819短路环的g11925
g17902发g10995g2476g2282g7114，短路环必g9994产g10995感应电动g2195和感应电流，感应电流总是阻碍g11925g17902g2476g2282，这就使穿g17819短路环部g2010的g11925g17902
V
Φ 滞g2530未g13629部g2010的g11925g17902
U
Φ,使g11925g3342中心g13459发g10995移动。于是，
电动机内部产g10995了一g1022移动的g11925g3342或扫描g11925g3342，将其看成是椭圆度很大的g7071g17728g11925g3342，在g16825
g11925g3342作用g991，电动机将产g10995一g1022电g11925g17728g11709，使电动机g7071g17728，如g32829.10g6164g12046。g11013g32829.10可以看出，g13629g7509g5347电动机的g17728g2533总是g1186g11925g7509的未g13629部g2010g2533被g13629部g2010移动，g2375g17728g2533g993能改g2476。
图9.10 罩极式电动机移动磁场示意图
单相g13629g7509g5347异步电动机的g1039要优点是结构简单、成本低、维护方便。但g17227动性能和运行性能较差，g6164以g1039要用于小功率电动机的g12366载g17227动g3342g2524，如电风扇等。
第9章 单相异步电动机和同步电动机
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9.1.3 单相正弦绕组
普g17902的单相异步动机g7071g17728g11925g3342g8886形g993太好，在运行中g993太平稳，g6403动、噪声都比较大，
一般都是用在环境要求g993太高的条件g991。而在家用电器g990就g993适用，如冰g12677、g12366调、g8939g15927
机、电风扇等。而单相g8503g5370g13481g13464的单相电动机就可以g9397g17287要求，大量应用在家用电器中。
g991面就单相4g750924槽电动机的g8503g5370g13481g13464g4649开g3282为g1375进行g16840g7138，如g32829.11g6164g12046。
(b) 绕组展开图
图9.11 单相4极24 槽电动机正弦绕组
g3282 9.11(a)中g8190g17736g1207g15932电动机槽g2507g2010g5079，g13449g17736g1207g15932各槽中每相g13481g13464匝g6980的相g4557量。g1186
g32829.11(b)中可以看g2052，每g1022槽g2507g991都有g1016条g13459g3292g17805，这是一g1022双g4630g13481g13464。也就是g16840每g1022g13459
槽被g2010成了g990g991g4630，g2010g18209g13485g1039、g2115g1016相g13481g13464(g1039、g2115g1016相g13481g13464的g2454g6980可以一g7691也可以g993一g7691)。
嵌g13459g7114，一般是g1820将g1039g13481g13464各g13459g3292嵌g6930进g13459槽g991g4630，也g2375g1039g13481g13464g1852部是g991g4630，g3455g990g13489g13548g2530，
再将g2115g13481g13464嵌g6930g1849各槽g990g4630。
产g10995g11925g7509的几g1022g13459g3292(一g13464g13459g3292)有同心g5347的几g1022g13459g3292g13464成，但各g13459g3292的匝g6980g993同，大
g13459g3292匝g6980g3822，小g13459g3292匝g6980少。嵌g13459以g2530，各g13459槽中每相g13481g13464的导体g6980g19555槽g2507g6980按g8503g5370g16280g5471
g2010g5079，g256g8503g5370g13481g13464g257g11013此得g2529，这也是此种g13481g13464与其他形g5347g13481g13464的根本g2318g2047。现在g16278g4531一
g1022g13459g3292g13464，g1375如U相g13481g13464的g12544一g13464g7264g2507和9g2507槽中嵌大g13459g3292，其匝g6980最g3822(以它为g1375100%)，
5g2507、8g2507槽中g13459g3292匝g6980均为大g13459g3292的75%，6g2507、7g2507槽中嵌小g13459g3292，匝g6980最少，g13434是大
g13459g3292的25%。其他各g13459g3292g13464(g2265g6336V相g13464)的情况类g1296。
g11013于g8503g5370g13481g13464为比较g10317g8542的双g4630g13481g13464，g6164以在g13484制g7114要g8892g5859。g1375如U相g13481g13464，要按g10043
一g1022g7509g17329内g6164有g991g4630g17805电流方g2533必g20047一g14280进行g17842接，U相g13481g13464嵌g6930g4448g8617，V相g13481g13464(g1852部为
g990g4630g13481g13464)嵌g6930以U相为g1946，或g5050或g2503g6524g2334g1022g7509g17329，一g1022g7509g17329内g6164有g990g4630g17805电流方g2533必g20047一
g14280进行g17842接。g4466际中，单相电动机g256g8503g5370g13481g13464g257中的小g13459g3292匝g6980可能是g19658，也就是g16840，g17908
成g6984g1022g13481g13464g1186外g16278g990看好g1699是单、双g4630g9163g13481，g1375如本g1375中的6g2507、7g2507槽内U相g13481g13464匝g6980
若为g19658，g2375g8821有U相g13481g13464，只有V相单g4630g13481g13464；而3g2507、4g2507槽中V相g13481g13464匝g6980为g19658，g2375
g8821有V相g13481g13464，只有U单g4630相g13481g13464；8g2507槽中为双g4630g13481g13464，g2375U、Vg1016相都有。g19668要g8892g5859
(a) 各槽导线匝数相对分布图
电机与拖动
·202·
·202·
的是，在此种情况g991这g18336g1185g9994按g10043双g4630g13481g13464进行g2010g7524g16764g16782。因为可以g16760为g19658g993是g8821有，只是匝g6980很少，少g2052匝g6980为g19658，g19658只g993g17819是一g1022g6980而g5062，与10匝、20匝等一g7691。
9.2 同步电动机
同步电动机也是交流电动机。同步电动机可以作发电动机用，g1002g11040g990各发电厂和发电站g6164发的三相交流电能，都是三相同步发电机发出的；也可以作电动机用。三相同步电动机g1039要用于功率较大、g17728速g993要求调g14422的g10995产机械，g1375如g6314动大型g8712g8905、g12366g8680g2399g13565机和g11731
g1129g17902风机等。
9.2.1 同步电动机的特点
1,同步电动机的分类
同步电动机就是g17728g4388的g17728速g3999g13468与定g4388g7071g17728g11925g3342的g17728速相同的交流电动机。按g10043其结构形g5347g2010类有g726同步发电动机、同步电动机、同步调相机。
2,同步电动机的特点
同步电动机g17728g4388的g17728速n与定g4388电源g20069率f
1
、g11925g7509g4557g6980p之g19400应g9397g17287
n=n
1
=60f
1
/p (9.3)
g990g5347g15932g7138，g5415定g4388电流g20069率f
1
g993g2476g7114，同步电动机的g17728速为常g6980，与负载大小g7092关(在
g993超g17819其最大g6314动能g2159g7114)，是它的一大优点。
g2490外，同步电动机的功率因g6980可以调g14422，g5415处于g17819g2181状态g7114，还可以改g2904电g13605的功率因g6980，这也是它的最大优点。
3,同步电动机的结构
同步电动机有g7071g17728电g7542g5347和g7071g17728g11925g7509g5347g1016种。g7071g17728电g7542g5347应用在小容量电动机中，而
g7071g17728g11925g7509g5347用于大容量电动机中。g32829.12g6164g12046为g7071g17728g11925g7509g5347同步电动机。
(a) 隐极式 (b) 凸极式
图9.12 三相旋转磁极式同步电动机结构示意图
1—定子 2—转子 3—集电环
第9章 单相异步电动机和同步电动机
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g1186g32829.12中可以看出，同步电动机的g1039要结构g11013定g4388和g17728g4388g13464成。定g4388部g2010与三相异步电动机g4448g1852一g7691，是同步电动机的电g7542。同步电动机g17728g4388g990装有g11925g7509，g2010为凸g7509g5347和隐
g7509g5347g1016种。g5415g2181g11925g13481g13464g17902g1849电流I
f
g7114，g17728g4388g990产g10995N、Sg7509。
9.2.2 同步电动机基本工作原理
g11013于同步电动机在工作中是可g17882的，g2460g3822用于同步发电动机发电g3342g2524，g6164以在此我g1216
只介绍同步电动机的g3534本工作g2419g10714。
1,三相同步电动机的基本工作原理
如g7536三相交流电源g2164在三相同步电动机定g4388g13481g13464g7114，就产g10995g7071g17728速度为n的g7071g17728g11925g3342。
g17728g4388g2181g11925g13481g13464g17902电g7114建立g3278定g11925g3342。g1563如g17728g4388以g7588种方g8873g17227动，g5194使g17728速接近 n
1
，这g7114g17728
g4388的g11925g3342g7509性与定g4388g7071g17728g11925g3342g7509性之g19400异性g4557g21796(定g4388Sg7509与g17728g4388Ng7509g4557g21796)。根据g11925g7509异性相g2572g2419g10714，定g17728g4388g11925g3342g19400就产g10995电g11925g17728g11709，促使g17728g4388g17331g7071g17728g11925g3342一g17227同步g17728动g2375n=n
1
，
g6937g12228为同步电动机。同步电动机g4466际运行g7114，g11013于g12366载总g4396在阻g2159，因此g17728g4388的g11925g7509g17736g13459
总要滞g2530g7071g17728g11925g3342g17736g13459一g1022很小g16294度θ,促使产g10995一g1022异性g2572g2159(电g11925g3342g17728g11709)；负载g7114，θ
g16294g3698大，电g11925g3342g17728g11709g19555之g3698大。电动机g1185保g6357同步状态。
g5415g9994，负载若超g17819同步异性g2572g2159(电g11925g17728g11709)g7114，g17728g4388就g7092g8873g8503常运g17728。
2,同步电动机的电磁关系
以隐g7509g5347同步电动机为g1375，如g3282 9.13g6164g12046。根据g32829.13g13485出的同步电动机定g4388g13481g13464各电量g8503方g2533，可g2027出U相g3250路的电g2399平g15925方程g5347(g5585g11065定g4388g13481g13464电阻)。
0c
jU EIX=?
dotnospdotnosp dotnosp
(9.4)
g5347中
0
E
i
g252g252g2181g11925g11925g17902在定g4388g13481g13464g18336的感应电动g2195(V)；
C
X
g252g252电g7542g13481g13464等g6940电抗，g12228为同步电抗(Ω)。
根据电g2399平g15925方程g5347，g5194g1563g16786此g7114同步电动机的功率因g6980为领g1820g7114的相量g3282，如g32829.14
g6164g12046。g3282中U
i
与
0
E
i
之g19400的g3853g16294θ g12228为功率g16294，其g10301g10714定g1053是g2524成等g6940g11925g7509与g17728g4388g11925g7509g17736g13459
之g19400的g3853g16294，如g32829.15g6164g12046。θ g16294的大小，g15932g5461了同步电动机电g11925功率和电g11925g17728g11709的大小。
图9.13 同步电动机各电量的正方向(按电动机惯例) 图9.14 隐极式同步电动机的电动势相量图
电机与拖动
·204·
·204·
3,三相同步电动机的起动及调速
1) 三相同步电动机的起动
三相同步电动机本g17535g8821有g17227动g17728g11709，g17902电g2530g17728g4388g993能g17227动。g991面以g32829.16g16840g7138g993能自行g17227动的g2419因。
图9.15 等效磁极 图9.16 同步电动机的起动
g11013g32829.16可看出g5415g19757g8502的三相同步电动机的定、g17728g4388接g17902电流g7114，定g4388三相g13481g13464产g10995
g7071g17728g11925g3342，g17728g4388g13481g13464产g10995g3278定g11925g3342。
g1563g16786g17227动g11648g19400，定、g17728g4388g11925g7509的相g4557g1313置如g32829.16(a)g6164g12046，g7071g17728g11925g3342产g10995g17882g7114g19036方g2533
g17728g11709。g11013于g7071g17728g11925g3342以同步速g7071g17728，而g17728g4388本g17535g4396在g5827性，g993可能一g991g4388达g2052同步速。这
g7691定g4388的g7071g17728g11925g3342g17728g17819 180g101g2052了g3282 9.16(b)，这g7114g17728g4388g990g2460产g10995一g1022g20046g7114g19036g17728g11709。g11013此，
可见在一g1022周期内，作用在同步电动机g17728g4388g990的平均g17227动g17728g11709为g19658。g6164以，同步电动机就
g993能自行g17227动。
三相同步电动机的g17227动方g8873有 3 种g726g17753g2173g17227动g8873、g2476g20069g17227动g8873和异步g17227动g8873。g991面介绍目前应用较g3822的异步g17227动g8873。
三相异步电动机异步g17227动g8873就是在g17728g4388g7509g19784g990装一g1022g17227动g13481g13464(阻g4624g13481g13464)，g2045用异步电动机g17227动g2419g10714g7481g17227动，具体步g20600如g991g726
(1) g20330g1820将三相同步电动机的g2181g11925g13481g13464g17902g17819一g1022g19480g2164电阻短接，g16825g19480g2164电阻g13434为g2181g11925
g13481g13464电阻的10g1505，g5194且g2181g11925g13481g13464g993可开路。
(2) g17227动g17819程中采用定g4388g13481g13464建立的g7071g17728g11925g3342，在g17728g4388的g17227动g13481g13464中产g10995感应电动g2195
及电流，而产g10995类g1296于异步电动机的电g11925g17728g11709。
(3) g5415三相同步电动机的g17728速接近同步g17728速g7114，将g19480g2164电阻切除，g2181g11925g13481g13464与g2181g11925电源g17842接，g1393靠同步g17728g11709保g6357电动机同步运行。
在三相同步电动机异步g17227动g7114，如g7536为g19492制g17227动电流，可采用g1955g2399g17227动。g5415g17728速达g2052
同步g17728速g7114，电g2399g5686g3809g14279额定g1552，g9994g2530再g13485直流g2181g11925，使同步电动机进g1849同步运行。
2) 三相同步电动机的调速
一般g11013三相同步电动机、g2476g20069器及g11925g7509g1313置g7828g8991器，再g18209g990控制装置等，就构成了自控g5347同步电动机调速系统。改g2476自控g5347同步电动机电g7542电g2399g2375可调g14422其g17728速，g5194具有类
g1296直流电动机的调速g10317性，但g993g19668要直流电动机g18039g7691的机械g6454相器，g6164以也g12228g7092g6454相器电动机。
自控g5347同步电动机调速系统可以用于g6314动g17723g19062机、g17908g13452机以及g6980控机g5214用g1294g7393电动机第9章 单相异步电动机和同步电动机
·205·
·205·
等要求高g12946度，高g19757、动态g10317性的g3342g2524；也可以用于g6314动风机、g8905类负载等只要求调速g14422
能而g4557g5465g10317性要求g993高的g3342g2524。有些大容量同步电动机，为了能平稳g17227动，在g17227动g17819程中，
改接成自控g5347同步电动机运行，g5465g17227动g4448g8617，再把同步电动机直接g5194g13605运行。g7186g9994，g19036g4557
g993同的使用g3342g2524，应采用g993同的控制方g8873。
9.2.3 同步电动机的功率因数的调整
1,功角、矩角特性
同步电动机接在电g13605g990运行g7114，g5415θ g16294g2476g2282g7114，电g11925功率P
M
的大小也g19555之g2476g2282，g17902常把P
M
= f (θ )的关系g12228为同步电动机的功g16294g10317性。其g6980g4410g15932达g5347(隐g7509g5347)为g5347(9.5)，g10317性g7366
g13459如g32829.17g6164g12046。
M0 c
3sinθ=P EU X (9.5)
把g5347(9.5)等g2507g1016g17805同除以Ω得电g11925g17728g11709为
0c
3sinθ=ΩT EU X (9.6)
g5347(9.6)为三相同步电动机的g11709g16294g10317性g15932达g5347，如g32829.17g6164g12046。
同步电动机额定运行g7114，θ
N
=20g101～30g101。g5415θ =90g101g7114，P
M
=P
Mmax
，T=T
max；g5415θ g73090g101，
g1262出现g256g3845步g257现g16949，同步电动机g993能g8503常运行。
图9.17 隐极式同步电动机的功角、矩角特性
2,V形曲线
同步电动机的V形g7366g13459是指在电g13605恒定和电动机g17767出功率恒定的情况g991，电g7542电流和
g2181g11925电流之g19400的关系g7366g13459，g2375I=f(I
f
)，如g32829.18g6164g12046。
图9.18 同步电动机的V形曲线
电机与拖动
·206·
·206·
如g7536电g13605电g2399恒定，则U与f
1
均保g6357g993g2476。g5585g11065g2181g11925电流I
f
改g2476g7114g19480g2164g6451耗的微弱g2476
功率也保g6357g993g2476。g2375
g5415
M0 c
sin cosP mUE X mUIθ?== (9.7)
有
0
sinE θ =常g6980 cosI? =常g6980 (9.8)
g5415电动机带有g993同的负载g7114，g4557应有一g13464V形g7366g13459。g17767出功率越大，在相同g2181g11925电流条件g991，定g4388电流g3698大，V形g7366g13459g2533g2503g990方移。g4557应每条V形g7366g13459定g4388电流最小g1552处，g2375
为g8503常g2181g11925状态，此g7114cos? = 1。g5050g17805是欠g2181g2318，g2503g17805是g17819g2181g2318。g5194且欠g2181g7114，功率因g6980是滞g2530的，电g7542电流为感性电流；g17819g2181g7114，功率因g6980是超前的，电g7542电流为容性电流。
g11013于P
Mmax
与E
0
成g8503比，g6164以g5415g1955小g2181g11925电流g7114，它的g17819载能g2159也要降低，而g4557应功率g16294θ 则g3698大，这g7691，在g7588一负载g991，g2181g11925电流g1955少g2052一定g1552g7114，θ g16294就超g1781990g101，g4557隐
g7509g5347同步电动机就g993能同步运行。g32829.18虚g13459g15932g12046了同步电动机g993稳定运行的g11040g19492。
g11013于电g13605g990的负载g3822为感性负载，如g7536同步电动机工作在g17819g2181状态g991，则可提高功率因g6980。这也是同步电动机的最大优点。g6164以，为改g2904电g13605功率因g6980和提高电动机g17819载能g2159，
同步电动机的额定功率因g6980为1～0.8(超前)。
本 章 小 结
本章g1039要介绍了单相异步电动机的工作g2419g10714、g17227动方g8873和调速方g8873，同g7114介绍了同步电动机的结构、g2419g10714及g17227动和调速方g8873。
(1) 单相异步电动机最大g10317点是以单相电源工作。g5415工作g13481g13464g17902电g2530，产g10995g14045g6403g11925g3342。
g14045g6403g11925g3342是g11013g1016g1022大小相等、速度相等、g17728g2533相g2465的g7071g17728g11925g3342g13464成，因此g993产g10995g17227动g17728g11709。
(2) 为了g16311决单相异步电动机g17227动问题，常用g2010相g17227动或g13629g7509g17227动。g1016种g17227动方g8873的共同点是g726在g8680g19565中建立一g1022g7071g17728g11925g3342(圆形或椭圆形)，g6937g2010相g5347异步电动机在定g4388g3698g2164
一g3883g13481g13464，使其与g1039g13481g13464一g17227工作，达g2052g2010相作用g5194获得相g1313g993同的g1016相电流，g1186而获得
g17227动g17728g11709。
(3) 同步电动机g17728g4388g17728速与g7071g17728g11925g3342g17728速相同，常用的结构形g5347为凸g7509g5347和稳g7509g5347g1016
种。g11013于g17728g4388g17728速以同步g17728速g7071g17728，因此与负载大小g7092关。三相同步电动机g11013于g7092g17227动g17728
g11709，常用的g17227动方g8873有异步g17227动g8873、g17753g2173g17227动g8873、调g20069g17227动g8873。同步电动机g10317点g726①g17728速恒定；②功率因g6980可调；③电g13605g2476g2282g7114，g17819载能g2159小。
思考题与习题
9-1 单相单g13481g13464异步电动机能否自行g17227动?
9-2 比较单相电阻g17227动电动机、单相电容g17227动电动机、单相电容运g17728电动机的运行g10317
点及使用g3342g2524。
9-3 如何改g2476g2010相g5347异步电动机的g7071g17728方g2533？g13629g7509g5347单相异步电动机的g7071g17728方g2533能第9章 单相异步电动机和同步电动机
·207·
·207·
否改g2476？为什g1052？
9-4 一台定g4388g13481g13464为Y接g8873的三相笼型异步电动机轻载运行g7114，若一相引出g13459电源突
g9994断电，电动机还能否g13499g13505运行？如g7536带额定负载运行能否g13499g13505运行？电动机停g991g7481能否重新g17227动?
9-5 一台单相电容运g17728g5347风扇，g17902电g2530g993g17728动，用手拨动风扇叶，则它g17728动。这是什
g1052g6937障?
9-6 g8503常运行g7114同步电动机为什g1052能保g6357同步g17728速状态？而三相异步电动机却g993
能？
9-7 同步电动机能否自行g17227动？若g993能一般采用哪些g17227动方g8873？
9-8 同步电动机V形g7366g13459是指什g1052？
9-9 三相同步电动机采用异步g17227动g8873g7114，为什g1052其g2181g11925g13481g13464要g1820g13475g17819g19480g2164电阻短接？
9-10 一台g6314动恒g17728g11709负载运行的同步电动机，g5585g11065定g4388电阻，g5415功率因g6980为领g1820的情况g991，若g1955小g2181g11925电流，电g7542电流怎g7691g2476g2282？功率因g6980g2460怎g7691g2476g2282？
第10章 控 制 电 机
控制电动机主要应用于自动控制系统中，用来实现信号的检测、转换和传递，作为测量、执行和校正等元件使用。功率一般从数毫瓦到数百瓦。
普通动力电动机的主要任务是实现能量转换，主要要求是提高电机的能量转换效率等经济指标，以及起动、调速等性能。控制电动机的主要任务是完成控制信号的检测、变换和传递，因此，对控制电动机的主要要求是快速响应、高精度、高灵敏度及高可靠性。
控制电动机种类繁多，本章主要介绍常用的控制电动机的基本工作原理。
10.1 伺服电动机
伺服电动机又称执行电动机，它能把接受的电压信号转换为电动机转轴上的机械角位移或角速度的变化，具有服从控制信号的要求而动作的功能：在信号来到之前，转子静止
g993动g727信号来到之g2530，转子g12447g2375转动g727g5415信号g9052g3845，转子能g2375g7114g1584转。g11013于g17837种g256伺服g257
的性能因此g2641g2529。
自动控制系统对伺服电动机的基本要求是,
(1) g4497g5203的调速g14551g3272，机械g10317性和调g14422g10317性g3355为g13459性。
(2) 快速响应性能g3921，g2375机电g7114g19400常数要g4579，在控制信号变化g7114，能g17817速g3332从一种g10378
g5589g17819g9205到g2490一种g10378g5589。
(3) 灵敏度要高，g2375在g5468g4579的控制电压信号作用g991，伺服电动机g4613能起动g17828转。
(4) g7092自转现g16949。g6164g16871自转现g16949g4613是转动中的伺服电动机在控制电压为g19658g7114g13499g13505转动的现g16949g727g7092自转现g16949g4613是控制电压g19489到g19658g7114，伺服电动机g12447g2375自行g1584转。
g6365伺服电动机的控制电压来g2010，伺服电动机可g2010为g11464g8981伺服电动机和g1144g8981伺服电动机
g1016g3835类。g11464g8981伺服电动机的g17767g1998功率可g17810数百瓦，主要用于功率g17751g3835的控制系统。g1144g8981伺服电动机的g17767g1998功率g17751g4579，一般为g1972g2325瓦，主要用于功率g17751g4579的控制系统。
10.1.1 直流伺服电动机
1,基本结构与工作原理
一般的g11464g8981伺服电动机的g13479g7512g994普通g4579g3423g11464g8981电动机g11468g2528，g6365g10043g2181g11925g7053g5347的g993g2528，可
g2010为电g11925g5347和g8716g11925g5347。电g11925g5347g11464g8981伺服电动机的g11925g3342g11013g2181g11925电g8981通g17819g2181g11925g13481g13464g1147g10995，一般多用g1194g2181g5347g2181g11925。g8716g11925g5347g11464g8981伺服电动机的g11925g3342g11013g8716g11925g19093g1147g10995，g7092g19668g2181g11925g13481g13464和g2181g11925电g8981。
g11464g8981伺服电动机的控制g7053g5347有g1016种：电g7542控制和g11925g3342控制。g6164g16871电g7542控制，g2375g11925g3342g13481
g13464g2164g5670g4462g2181g11925电压，电g7542g13481g13464g2164控制电压，g5415g17139g17745转g11709g5670g4462g7114，电g7542的控制电压g2331高，电动机的转速g4613g2331高g727g2465之，g1955g4579电g7542控制电压，电动机的转速g4613g19489g1314g727g6925变控制电压的g7509
性，电动机g4613g2465转g727控制电压为g19658，电动机g4613g1584转。电g7542控制g7053g5347的g11464g8981伺服电动机g3926
g328210.1g6164g12046。
第10章 控制电机
·209·
·209·
U
c
I
c
图10.1 电枢控制方式的直流伺服电动机
电动机也可采用磁场控制，即磁场绕组加控制电压，而电枢绕组加恒定电压控制方式，
改变励磁电压的大小和方向，就能改变电动机的转速与转向。可见，电磁式直流伺服电动机有电枢控制和磁场控制两种控制转速的方式，而对永磁式直流伺服电动机来讲，则只有电枢控制一种方式。
电枢控制的主要优点为，没有控制信号时，电枢电流等于零，电枢中没有损耗，只有不大的励磁损耗。磁场控制的性能较差，其优点是控制功率小，仅用于小功率电动机中。
自动控制系统中多采用电枢控制方式，因此本节只分析电枢控制方式的直流伺服电动机。
为了提高快速响应能力，必须减少转动惯量，所以直流伺服电动机的电枢通常做成盘形或空心杯形，使其具有转子轻、转动惯量小的特点。
电枢控制方式的直流伺服电动机的工作原理与普通的直流电动机相似。当励磁绕组接
g3324电压恒定的励磁电g9316g990时，就g1262有励磁电流
f
I 流g17819，g5194g3324g8680g19565中g1147g10995主磁通Φg727当有控制电压
c
U 作用g3324电枢绕组g990时，就有电枢电流I
c
流g17819，电枢电流I
c
与磁通Φ相g1126作用，g1147
g10995电磁转g11709Tg5114动g17139g17745g17828g15904。当控制信号g9052g3845时，
c
U = 0，I
c
= 0，T = 0，电动机自g15904g1584转，
不g1262g1998g10628自转g10628g16949。
2,控制特性
1) 机g7812特性
机g7812特性是g6363励磁电压
f
U 恒定，电枢的控制电压 U
K
为一g1022定g1552时，电动机的转速和电磁转g11709Tg1055g19400的g1863系，即
f
U 为常g6980时的ng729f(T)，g3926g328210.2(a)所g12046。
g5062g11705直流电动机的机g7812特性是
2
eeT
UR
nT
C Φ CCΦ
=?
(10.1)
式中 U、R、C
e
、C
T
g252分g2047g15932g12046电枢电压、电枢g3250g17347的电g19471、电动g2195常g6980和转g11709常g6980。
g3324电枢控制方式的直流伺服电动机中，控制电压
c
U 加g3324电枢绕组g990，即
c
U U=,g1207g1849
式(10.1)，g5483g2052直流伺服电动机的机g7812特性g15932g17810式为
c
02
eeT
U R
n Tn T
CΦ CCΦ
β=? =?
(10.2)
电机与拖动
·210·
·210·
式中,c
0
e
U
n
C Φ
=
2
eT
R
CCΦ
β =
对g990式应g13783g15397两种特g8542g5785g1929g726当转g11709为零时，电动机的转速仅与电枢电压有g1863，此时的转速为直流伺服电动机的理g5831空g17745转速，理g5831空g17745转速与电枢电压成g8503g8616，即
0
e
U
nn
C Φ
== (10.3)
当转速为零时，电动机的转g11709仅与电枢电压有g1863，此时的转g11709g12228为g3593转转g11709。g3593转转
g11709与电枢电压成g8503g8616，即
T
C Φ
T U
R
= (10.4)
当控制电压
c
U 一定时，g19555g11540转g11709T的g3698加，转速n成g8503g8616的g991g19489，机g7812特性为向g991g1554
g7024的直g13459，所以直流伺服电动机机g7812特性的g13459性g5242g5468g3921。当
c
U 不g2528时，其g7024率β不变，机
g7812特性为一组g5191g15904g13459，g19555g11540
c
U 的g19489g1314，机g7812特性g5191g15904g3332向g991g12239动。
(a) 机械特性 (b) 调节特性
图10.2 直流伺服电动机的运行特性
2) g16855节特性
g16855节特性是g6363电磁转g11709恒定时，电动机的转速g19555控制电压的变g2282g1863系，即T为常g6980时的n = f(U
K
)。g16855节特性也g12228为控制特性。g3926g328210.2(b)所g12046。
g3324式(10.2)中，g1208U
c
为常g6980，T为变量，n = f(T)是机g7812特性g727g14521g1208T为常g6980，U
c
为变量，n = f(U
c
)是g16855节特性，g3926g328210.2(b)所g12046，也是直g13459，所以g16855节特性的g13459性g5242也g5468g3921。
当转速为零时，对应不g2528的电磁转g11709可g5483g2052不g2528的g17227动电压U
c0
。当电枢电压小于g17227动电压时，伺服电动机g4570不能g17227动。g3324式(10.2)中g1208n = 0能方g1427g3332g16757g12651g1998g17227动电压U
c0
为
C0
T
RT
U
C Φ
= (10.5)
一g14336g6238g16855节特性g3282g990g8190g3364g7643g1186零g2052g17227动电压g17837一g14551g3272g12228为g3845g9801g2318。g3324g3845g9801g2318以g1881，即使电枢有g3818加电压，电动机也转不g17227来。g7186而g7143见，g3845g9801g2318的大小与g17139g17745转g11709成g8503g8616，g17139
g17745转g11709g17246大，g3845g9801g2318也g17246大。
直流伺服电动机的优点是g17227动转g11709大、机g7812特性和g16855节特性的g13459性g5242g3921、g16855速g14551g3272大。
其g13582点是电g2059和g6454向g3132g1055g19400的g9791g14469g1262g1147g10995g7092g13459电g5190g6212信号，g13512g1474g8616较g3268g19602。
g252g252理g5831空g17745转速g727
g252g252g7024率。
第10章 控制电机
·211·
·211·
10.1.2 交流伺服电动机
1,基本结构和工作原理
g1144流伺服电动机一g14336是两相g1144流g5334g8505电动机，g11013定子和转子两g18108分组成。g1144流伺服电动机的转子有g12560g3423和杯g3423两种。g7092g16782g2750一种转子，g4439的转子电g19471g18129做g5483g8616较大，其g11458的是使转子g3324转动时g1147g10995制动转g11709，使g4439g3324控制绕组不加电压时，能及时制动，防止自转。g1144
流伺服电动机的定子g990嵌放g11540g3324空g19400相距90
ringoperator
电角g5242的两相分布绕组，两g1022定子绕组结构完全相g2528，使用时一g1022绕组作励磁用，另一g1022绕组作控制用。
f
U
dotnosp
为励磁电压，
c
U
dotnosp
为控制电压，
f
U
dotnosp
与
c
U
dotnosp
g2528频率。其结构g12046意g3282g3926g328210.3所g12046。
当励磁绕组和控制绕组均加g1126差90°电角g5242的g1144流电压时，g3324空g19400形成圆形旋转磁场
(控制电压和励磁电压的幅g1552相等) 或椭圆形旋转磁场(控制电压和励磁电压幅g1552不等)，转子g3324旋转磁场作用g991旋转。当控制电压和励磁电压的幅g1552相等时，控制二者的相位差也能
g1147g10995旋转磁场。
普通的两相g5334g8505电动机存g3324g11540自转g10628g16949，g17837可以通g17819g328210.4所g12046的机g7812特性来说明。
对g5334g8505电动机而言，临界转差率s
m
与转子电g19471成g8503g8616，即
2
m
22
112
()
R
s
RXX
′
=
′++
(10.6)
式中 2
R′
g252g252转子电g19471R
2
折g12651g2052定子侧的折g12651g1552g727
2
X ′
g252g252
转子漏电抗X
2
折g12651g2052定子侧的折g12651g1552。
普通的两相g5334g8505电动机的转子电g19471较小，s
m
也较小，机g7812特性g3926g328210.4中的曲g134591所
g12046，g13459性变g2282g14551g3272较小。
图10.3 交流伺服电动机结构示意图 图10.4 异步电动机的机械特性
当g17828g15904中的两相g5334g8505电动机中有一相绕组断电时就成为单相g5334g8505电动机。单相g5334g8505电动机中的g8680g19565磁场为脉动磁场，可以分解为g8503转和反转两g1022旋转磁场，分g2047g1147g10995g8503转电磁转g11709T
+
与反转电磁转g11709T-，g3324g328210.5中用虚g13459g15932g12046，电动机的电磁转g11709T为T
+
与T-的g1207
g6980和，g3324g3282中用实g13459g15932g12046。
电机与拖动
·212·
·212·
图10.5 转子电阻对交流伺服电动机机械特性的影响
当转子电g19471较小时，g1186g3282 10.5(a)中可以看g1998，g3324g8503转g14551g3272g1881，即当 n>0 时，T>0，所以当g3324g17828g15904中的两相g5334g8505电动机g11013于断开一相而成为单相g5334g8505电动机时仍有电磁转g11709 T，
只要T大于g17139g17745转g11709T
L
，电动机就g1262继续g17828转而形成自转g10628g16949。普通的单相g5334g8505电动机g3324
g17227动时，就利用自转g10628g16949，g6238g17227动绕组串联电容g3132后与工作绕组g5194联接g3324g1144流电g9316g990，作为两相g5334g8505电动机而g17227动，g17227动完毕后就g4570g17227动绕组切除，成为单相g5334g8505电动机，g5114动g17139
g17745，继续g17828转。
g1144流伺服电动机必须克服自转g10628g16949，否则当控制电压
C
U 为零时，电动机还g1262继续g17828转，
g1998g10628g3845控状态。当励磁电压不为零，控制电压为零时，g1144流伺服电动机相当于一台单相g5334
g8505电动机，g14521转子电g19471较小，则电动机还g1262按原来的g17828g15904方向转动，电磁转g11709仍为拖动转
g11709，此时的机g7812特性g3926g328210.5 (a)所g12046。
g1144流伺服电动机用g3698加转子电g19471的方法来防止自转g10628g16949的发g10995。g11013式(10.6)可g11705，g3698大转子电g19471可使临界转差率
m
s g3698大，当转子电g19471g3698大g2052一定g1552时，可使
m
s ≥1，电动机的机
g7812特性曲g13459近似为g13459性，对应的机g7812特性曲g13459g3926g328210.4中曲g134592所g12046，g17837样可使伺服电动机的g16855速g14551g3272大，g3324大g14551g3272g1881能稳定g17828g15904。g14521g3324g17828g15904中控制电压
C
U 变为零，g1144流伺服电动机变为单相g5334g8505电动机，其机g7812特性g3926g328210.5(b)的实g13459所g12046，g3324g8503转g14551g3272g1881，即n > 0时，
T < 0，电磁转g11709为g17139，成为制动转g11709，迫使电动机自g15904g1584转而不g1262自转。
与普通两相g5334g8505电动机相g8616，g1144流伺服电动机的特点是g726具有较宽的g16855速g14551g3272g727当励磁电压不为零，控制电压为零时，其转速也应为零g727机g7812特性为g13459性g5194且动态特性较g3921。
所以g1144流伺服电动机的转子电g19471应当大，转动惯量应当小。
g11013g990述分析可g11705，g3698加g1144流伺服电动机的转子电g19471，既可以防止自转，又可以扩大g16855
速g14551g3272和提高机g7812特性的g13459性g5242，所以一g14336取 ()
212
1.5 ~ 4)(RXX′′=+，g8616普通g5334g8505电动机转子电g19471大g5483多。常用的g3698大转子电g19471的办法是g4570g12560g3423导条和端环用高电g19471率的材料g3926黄铜、青铜制造，g2528时g4570转子做成细而长，g17837样转子电g19471g5468大，g2528时转动惯量又小。
当g1144流伺服电动机的励磁绕组接g3324额定电压的g1144流电g9316g990、控制绕组接g3324g2528频率的控制电压
C
U
dotnosp
g990时，g3324空g19400成90
ringoperator
电角g5242的两相绕组中就g1262有两相电流流g17819，g3324g8680g19565中g1147g10995旋转磁场，切割转子，g1186而g3324转子中g1147g10995感应电动g2195g5194有转子电流g1147g10995g727旋转磁场与转子电流相g1126作用g1147g10995电磁转g11709而使g1144流伺服电动机g17828转。改变控制电压
C
U
dotnosp
的大小和相位，可以
第10章 控制电机
·213·
·213·
使g8680g19565磁场为圆形旋转磁场或椭圆形旋转磁场。电动机中g8680g19565磁场不g2528，其机g7812特性就不
g2528，转速也就不g2528。g1186而实g10628了g1144流伺服电动机利用控制电压信号
C
U
dotnosp
的大小和相位的变g2282
控制电动机的转速和转向的g11458的，完成伺服功能。
2,控制方式
g1144流伺服电动机的控制方式有3种，分g2047是幅g1552控制、相位控制和幅g1552g252相位控制。
1) 幅g1552控制
始终保持控制电压
C
U
dotnosp
和励磁电压
f
U
dotnosp
g1055g19400的相位差为90
ringoperator
，仅仅改变控制电压
C
U
dotnosp
的幅
g1552来改变g1144流伺服电动机的转速，g17837种控制方式g12228为幅g1552控制。当励磁电压为额定电压，
控制电压为零时，伺服电动机转速为零，电动机不转g727当励磁电压为额定电压，控制电压也为额定电压时，伺服电动机转速最大，转g11709也为最大g727当励磁电压为额定电压，控制电压g3324额定电压与零g1055g19400变g2282时，伺服电动机的转速g3324最高转速和零g1055g19400变g2282。幅g1552控制的原理g3282g3926g328210.6所g12046，励磁绕组f接g1144流电g9316，控制绕组c 通g17819电压g12239相g3132接至g2528一电g9316
g990，使
C
U
dotnosp
与
F
U
dotnosp
始终有90
ringoperator
的相位差，且
C
U
dotnosp
的大小可g16855，其幅g1552g3324额定g1552与零g1055g19400变g2282，
励磁电压保持为额定g1552。改变
C
U
dotnosp
的幅g1552就改变了电动机的转速。
2) 相位控制
保持控制电压和励磁电压的幅g1552为额定g1552不变，仅改变控制电压与励磁电压的相位差来改变g1144流伺服电动机转速，g17837种控制方式g12228为相位控制。其原理g3282g3926g328210.7所g12046，控制绕组通g17819g12239相g3132与励磁绕组一g2528接至g2528一g1144流电g9316g990，
C
U
dotnosp
的幅g1552不变，但
C
U
dotnosp
与
f
U
dotnosp
的相位差可以通g17819g16855节g12239相g3132g33240
ringoperator
～90
ringoperator
g1055g19400变g2282，
C
U
dotnosp
与
f
U
dotnosp
的相位差发g10995变g2282时，g1144流伺服电动机的转速就g19555g1055发g10995变g2282。设
C
U
dotnosp
与
f
U
dotnosp
的相位差为β,β g33240
ringoperator
～90
ringoperator
g14551g3272g1881变g2282。根据β
的取g1552可g5483g1998g8680g19565磁场的变g2282g5785g1929。当β =0°时，控制电压与励磁电压g2528相位，g8680g19565总磁动g2195为脉动磁动g2195，伺服电动机转速为零，不转动g727当 90β =
ringoperator
时，g8680g19565磁动g2195为圆形旋转磁动g2195，伺服电动机转速最大，转g11709也为最大g727当 0β = ～90
ringoperator
变g2282时，g8680g19565磁动g2195g1186脉动磁动g2195变为椭圆形旋转磁动g2195最终变为圆形旋转磁动g2195，伺服电动机的转速g11013g1314向高变g2282。
β g1552g17246大g17246接近圆形旋转磁动g2195。
图10.6 幅值控制的原理图 图10.7 相位控制的原理图
电机与拖动
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3) 幅g1552-相位控制
幅g1552-相位控制是g6363对幅g1552和相位差g18129进g15904控制，通g17819改变控制电压的幅g1552及控制电压与励磁电压的相位差来控制伺服电动机的转速。励磁绕组串联电容g3132后接g1144流电g9316，控制绕组通g17819电位g3132接至g2528一电g9316，原理g3282g3926g3282 10.8 所g12046。控制电压
C
U
dotnosp
与电g9316g2528频率、g2528相位，但其幅g1552可以通g17819电位g3132
P
R 来g16855节。当g16855节控制电压的幅g1552来改变电动机的转速时，
g11013于转子绕组的耦合作用，励磁绕组中的电流g19555g1055发g10995变g2282，励磁电压也g1262发g10995变g2282。g17837
样，
C
U
dotnosp
与
f
U
dotnosp
的大小和相位g18129g1262发g10995变g2282，所以g12228g17837种控制方式为幅g1552-相位控制方式。
图10.8 幅值-相位控制的原理图
幅g1552-相位控制的机g7812特性和g16855节特性不g3926幅g1552控制和相位控制，但g11013于其电g17347简单，
只需要电容g3132和电位g3132，不需要复杂的g12239相装置，成本较g1314，因此g3324实际应用中用g5483较多。
最后g4570直流伺服电动机和g1144流伺服电动机做一g991对g8616。直流伺服电动机的机g7812特性是
g13459性的，特性硬，控制精g5242高，稳定性g3921g727g1144流伺服电动机的机g7812特性是非g13459性的，特性软，控制精g5242要差一些。直流伺服电动机g7092自转g10628g16949g727g1144流伺服电动机g3926果参g6980选择不当，
g3926转子电g19471不是足够大或制造不g14403，有可能g1147g10995自转g10628g16949。g1144流伺服电动机转子电g19471大，
损耗大，g6940率g1314，只能g17878用于小功率控制系统g727功率大的控制系统g4464选用直流伺服电动机。
当g9994直流伺服电动机有电g2059和g6454向g3132，工作可g19764性和稳定性要差一些，电g2059和g6454向g3132g1055g19400
的g9791g14469g1262g1147g10995g7092g13459电g5190g6212。总g1055，应根据具g1319使用g5785g1929，合理选用直流伺服电动机或g1144流伺服电动机。
10.2 步进电动机
g8505进电动机能g4570g17767g1849的电脉g1926信号转g6454成g17767g1998g17736的角位g12239或直g13459位g12239。g17837种电动机g8611
g17767g1849一g1022脉g1926信号，g17767g1998g17736g1427转动一定的角g5242或g2081进一g8505，因此g15999g12228为g8505进电动机或脉g1926
电动机。g8505进电动机g17767g1998g17736的角位g12239量与g17767g1849脉g1926g6980成g8503g8616，不g2475电压及环g3671g9213g5242的g5445响，
也没有g13059g12227的定位g16835差，控制g17767g1849的脉g1926g6980就能g1946g11842g3332控制g17767g1998的角位g12239量，因而用g6980g4395
能够精g1946g3332定位g727而g8505进电动机g17767g1998g17736的转速与g17767g1849的脉g1926频率成g8503g8616，控制g17767g1849的脉g1926
频率就能g1946g11842g3332控制g8505进电动机的转速，可以g3324宽g5203的g14551g3272g1881精g11842g3332g16855速。g11013于g8505进电动机的g17837一特点g8503g3921g12538合g6980g4395控制系统的要g8726，g2528时电子g6228g7427的发g4649也解g1927了g8505进电动机的第10章 控制电机
·215·
·215·
电g9316g19394g20076。因此，g19555g11540g6980g4395g16757g12651机的发g4649，g8505进电动机的应用也g7097g11422g5203g8879。g11458g2081，g4439g5203g8879
应用于g6980控机g5214、g17723g19062机、g1903g1119工g1006、g6980g8181转g6454装置以及自动g2282g1214g15932等方g19766。
自动控制系统对g8505进电动机的g3534本要g8726是g726
(1) g3324一定的速g5242g14551g3272g1881g8505进电动机g18129能稳定g17828g15904，g17767g1998g17736转g17819的g8505g6980必须等于g17767g1849
脉g1926g6980，既不能多g17220一g8505，也不能少g17220一g8505，即不能g1998g10628所g9217的g256g3845g8505g257g10628g16949。
(2) g8611g17767g1849一g1022脉g1926信号，g17767g1998g17736所转g17819的角g5242g12228为g8505距角，g16825g1552要小而且精g5242要高，
g17837样g6177能使工作台的位g12239量小而且g1946g11842和均g2260，g1186而可以提高加工精g5242。
(3) g1813g16780的工作频率高，g17837样g6177能动作g17817速，减少g17753g2173工时，提高g10995g1147率。
10.2.1 步进电动机的结构和分类
g8505进电动机的种g12879g5468多，按其工作方式的不g2528可分为功率式和伺服式两种。功率式g8505
进电动机的g17767g1998转g11709较大，能直接g5114动较大的g17139g17745。伺服式g8505进电动机的g17767g1998转g11709较小，
只能直接g5114动较小的g17139g17745，对于大g17139g17745需通g17819g9094压放大g1815g1226来g1268动。按g17828动方式可分为旋转g17828动、直g13459g17828动和g5191g19766g17828动等g1972种g727按工作原理可分为反应式(磁g19471式)、永磁式和永磁感应式等g1972种。g3324永磁式g8505进电动机中，g4439的转子是用永g1049磁g19062制成的，也有通g17819g9381环g11013
直流电g9316g1391电的励磁绕组制成的转子，g3324g17837g12879g8505进电动机中，转子中g1147g10995励磁g727g3324反应式
g8505进电动机中，其转子g11013软磁材料制成g21843状，转子的g21843也g12228为g7186g7509，g3324g17837种g8505进电动机的转子中没有励磁绕组。g4439g1216g1147g10995电磁转g11709的原理g15441g9994不g2528，但其动作g17819g12255g3534本g990是相g2528的，
反应式g8505进电动机有力g11709惯性g8616高、g8505进频率高、频率响应快、可g2464向旋转、结构简单和
g4563g2641长等特点。g3324g16757g12651机应用系统中大量使用的是反应式g8505进电动机。本节以反应式g8505进电动机为g1375g1183g13473g8505进电动机的原理及结构。
10.2.2 反应式步进电动机的工作原理
1,结构特点
g989相反应式g8505进电动机的结构原理g3282g3926g3282 10.9 所
g12046。其定子和转子均g11013g11801g19062g10267或其g1194软磁材料做成g1996g7509
结构。定子磁g7509g990g3883有g19610中绕组，g17227控制作用，作为控制绕组。相对的两g1022磁g7509g990的绕组组成一相，g3926U和U′
组成U相，V和V′、W和W′分g2047组成V相及W相。
g10432g12447绕组g6980g12228为g8505进电动机的相g6980。除g989相以g3818，g8505进电动机还可以做成g3247、g1128、g1857等相g6980。g2528相的两g1022绕组可以串联，也可以g5194联，以g1147g10995两g1022g7509性相反的磁场。
一g14336的g5785g1929是，g14521绕组相g6980为m，则定子磁g7509g6980为2m，
所以g989相绕组有6g1022磁g7509。转子g990没有绕组，只有g21843，
其g990g7092绕组，本g17535g1146g7092磁性。g3282中转子g21843g6980 Z
r
=4。转子相g18063两g21843g17736g13459g1055g19400的g3853角定g1053为g21843距角θ
r
，
rr
360 / Zθ =
ringoperator
，当
r
4Z = 时，
r
90θ =
ringoperator
。g8611g17767g1849一g1022脉g1926时转子转g17819的角g5242g12228为g8505距角
s
θ 。
2,工作原理
设电动机空g17745，工作时g20549动电g9316g4570脉g1926信号电压按一定的g20046g5219g17730流加g2052定子g989相绕组
图10.9 三相反应式步进电动机原理图
电机与拖动
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·216·
g990。按其通电g20046g5219的不g2528，g989相反应式g8505进电动机有以g9913种g17828g15904方式g727
1) g989相单g989g6305g17828g15904方式
g256g989相g257g6363g8505进电动机定子绕组是g989相绕组，g256单g257g6363g8611g8437只能一相绕组通电，g256一
g6305g257g6363定子绕组g8611改变一g8437通电方式，g256g989g6305g257g6363通电3g8437完成一g1022通电g5502环。也就是说，
g17837种g17828g15904方式是按Ug252Vg252Wg252U或相反的g20046g5219通电的。
当g8505进电动机的U相绕组通电，V相和W相绕组不通电时,电动机g1881g5326g12447以U-U′为
g17736g13459的磁场，g11013于磁通要g13475g17819磁g19471最小的g17347g5464形成g19393合磁g17347，g17837样反应转g11709使转子g218431、3
分g2047与定子磁g7509U、U′对g21796，g3926g328210.10(a)所g12046。g11013于V相与U相绕组g17736g13459g19400的g3853角为120
ringoperator
，
对g21843距角
r
90θ =
ringoperator
而言，120
ringoperator
相当于4/3g1022g21843距角，所以当U、U′分g2047与转子g218431、3对g21796
时，V相绕组g17736g13459g20058g1820转子g218432和4的g17736g134591/3g21843距。
当U相和W相断电，改为V相通电时，磁场g17736g13459为Vg252V′，g20058g1820g218432和4的g17736g134591/3
g21843距。转子g990g15441g9994没有绕组，但是转子是g11013g11801g19062g10267做成的，定子磁场对转子g21843的g2572g5353力g1262
g1147g10995g8851转子切g13459方向的磁g6301力，g1186而g1147g10995电磁转g11709，g12228为反应转g11709(或g12228磁g19471转g11709)，g5114动转子g1571转，直至g21843 2、4 分g2047与磁g7509 V、V′对g21796。当g4439g1216对g21796时，磁场对转子只有g5464向方向的g2572g5353力，而没有切g13459方向的g6301力，g4570转子g19157g1315。g7186而g7143见，转子转g17819了 1/3 g21843距，即转g17819了30
ringoperator
，所以g8505距角
s
θ =30°，g3926g328210.10(b)所g12046。
g2528样，当W相通电，U、V相断电时，反应转g11709使转子g1889g17882时g19036转g1781930°空g19400角g5242，
转子g218431、3对g1946磁g7509W′、W，g3926g328210.10(c)所g12046。
g1393此g12879g6524，当 U相绕组g1889一g8437通电，V、W两相断电时，转子g1889转g1781930°，转子g218434、
2分g2047对g1946磁g7509U、U′，此时，控制绕组通电方式g13475g17819一g1022g5502环，转子转g17819一g1022g21843。g14521按
g10043Ug252Vg252Wg252U的通电g20046g5219g5460复g991g2447，则g8505进电动机的转子g4570按一定速g5242g5322g20046时g19036方向旋转，g8505进电动机的转速取g1927于g989相控制绕组的通、断电g9316的频率。g14521改变通电g20046g5219，按g10043
Ug252Wg252Vg252U的通电g20046g5219通电时，g8505进电动机的转动方向g4570改为g17882时g19036。
图10.10 反应式步进电动机工作原理图
g989相单g989g6305g17828g15904时，只有一相绕组通电，容g7143使转子g3324g5191g15925位置来g3250g6682动，g1147g10995g6403荡，
g17828g15904不稳定。
2) g989相g2464g989g6305g17828g15904方式
g17837种g17828g15904方式是按 UVg252VWg252WUg252UV 或相反的g20046g5219通电的，即g8611g8437g2528时给两相绕组通电。其工作原理g3282g3926g328210.11所g12046。
第10章 控制电机
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图10.11 三相双三拍运行方式
当 U、V 两相绕组g2528时通电时，g11013于 U、V 两相的磁g7509对转于g21843g18129有g2572g5353力，故转子
g4570转g2052g3282 10.11(a)所g12046位置。当 U 相绕组断电，V、W 两相绕组g2528时通电时，g2528理转子g4570
转g2052g3282 10.11(b)所g12046位置。而当 V 相绕组断电，WU 两相绕组g2528时通电时，转子g4570转g2052g3282
10.11(c)所g12046位置。可见，当g989相绕组按UVg252VWg252WUg252UVg20046g5219通电时，转子g20046时g19036方向旋转。改变通电g20046g5219，使其按 UWg252WVg252VUg252UW g20046g5219通电时，即可改变转于旋转的方向。通电一g1022g5502环，磁场g3324空g19400旋转了 360°，而转子也只转了一g1022g21843距角，所以g8505距角仍g9994是30°。
3) g989相单、g2464g1857g6305g17828g15904方式
g17837种g17828g15904方式是按Ug252UVg252Vg252VWg252Wg252WUg252U或相反的g20046g5219通电的，即需要g1857g6305
g6177完成一g1022g5502环。当U相绕组单g10432通电时，转子g4570转g2052g328210.10(a)所g12046位置，当U和V相绕组g2528时通电时，转子g4570转g2052g328210.11(a)所g12046位置，以后g5785g1929g1393此g12879g6524。所以采用g17837种g17828g15904
方式时，g13475g17819g1857g6305即完成一g1022g5502环，磁场g3324空g19400旋转了360°，转子仍只转了1g1022g21843距角，
但g8505距角却因g6305g6980g3698加1倍而减小g2052g21843距角的1/6，即等于15°。
可以看g1998，g3926果g6305g6980为N，则控制绕组的通电状态需要切g6454Ng8437g6177能完成一g1022通电g5502
环，当定子相g6980为m时，g14521单g6305g17828g15904，则g6305g6980N=mg727g14521单g2464g6305g17828g15904，则N=2m。g8611g13475g17819一
g1022通电g5502环，转子就转g178191g1022g21843。当转子g21843g6980为Z
r
时，g8505进电动机的g8505距角
S
θ 为
S
r
360
ZN
θ =
°
(10.7)
g990述的反应式g8505进电动机，转子只有4g1022g21843，g8505距角为30°，太大，不能满足要g8726。
要g5831减小g8505距角，g11013式(10.7)可g11705，一是g3698加相g6980，即g3698加g6305g6980g727二是g3698加转子的g21843g6980。g11013
于相g6980g17246多，g20549动电g9316就g17246复杂，所以常用的相g6980m为2、3、4、5、6，不能g1889g3698加，以免g20549动电g17347g17819于复杂。因此为了g5483g2052较小的g8505距角，较g3921的解g1927方法是g3698加转子的g21843g6980。
既g9994转子g8611g13475g17819一g1022g8505距角相当于转了l／(
r
ZN)圈，g14521脉g1926频率为f则转子g8611秒钟就转了f /(
r
ZN)，故g8505进电动机g8611分钟转速为
NZ
f
n
r
60
= (10.8)
g8505进电动机的典g3423结构g3926g328210.12所g12046，转子的g21843g6980g3698加了g5468多(g3282中为40g1022g21843)，定子g8611g1022g7509g990也相应g3332开了g1972g1022g21843(g3282中为5g1022g21843)。当U相绕组通电时，U相磁g7509g991的定、
转子g21843应全g18108对g21796，而 V、W 相g991的定、转子g21843应g1393g8437错开 1/m g1022g21843距角(m 为相g6980)，g17837
电机与拖动
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样g3324U相断电而g2047的相通电时，转子g6177能继续转动。
图10.12 典型的三相反应式步进电动机
反应式g8505进电动机g3324脉g1926信号g1584止g17767g1849时，转子不g1889g2475g2052定子磁场的作用力，转子g4570
因惯性而可能继续转g17819某一角g5242，因此必须解g1927g1584车时的转子定位g19394g20076。反应式g8505进电动机一g14336是g3324最后一g1022脉g1926g1584止时，g3324g16825绕组中继续通以直流电，即采用g5114电定位的方法。
永磁式g8505进电动机因转子本g17535有磁性，可以实g10628自动定位，不需采用g5114电定位的方法。
10.2.3 反应式步进电动机的特性
1,反应式步进电动机的静特性
g8505进电动机的静特性是g6363g8505进电动机的通电状态不发g10995变g2282，电动机处于稳定的状态
g991所g15932g10628g1998的性质。g8505进电动机的静特性包括g11709角特性和最大静转g11709。
1) g11709角特性
g8505进电动机g3324空g17745条g1226g991，控制绕组通g1849直流电流，转子最后处于稳定的g5191g15925位置g12228
为g8505进电动机的初始g5191g15925位置，g11013于不g5114g17139g17745，此时g8505进电动机的电磁转g11709为零。g3926只有
Ｕ相绕组单g10432通电的g5785g1929，初始g5191g15925位置时U相磁g7509g17736g13459g990的定、转子g21843必g9994对g21796。g17837时
g14521有g3818g18108转g11709作用于转g17736g990，迫使转子离开初始g5191g15925位置而g1571转，定、转子g21843g17736g13459发g10995g1571
离，g1571离初始g5191g15925位置的电角g5242g12228为g3845g16855角θ,转子g1262g1147g10995反应转g11709，也g12228静态转g11709，用来g5191g15925g3818g18108转g11709。g3324反应式g8505进电动机中，转子的一g1022g21843距所对应的电角g5242为2 π。
g8505进电动机的g11709角特性是g6363g3324不改变通电状态的条g1226g991，g8505进电动机的静态转g11709与g3845
g16855角g1055g19400的g1863系。g11709角特性用T=f(θ )g15932g12046，其g8503方向取g3845g16855角g3698大的方向。g11709角特性可通
g17819式(10.9)g16757g12651。
2
sinTkI θ=? (10.9)
式中 kg252g252转g11709常g6980g727
Ig252g252控制绕组电流g727
θ g252g252g3845g16855角。
g1186g990式可以看g1998，g8505进电动机的静转g11709T与控制绕组的电流I的二g8437方成g8503g8616(忽略磁
g17347饱和)，因此控制控制绕组的电流即可控制g8505进电动机的静转g11709。g11709角特性为一g8503弦曲g13459，
g3926g328210.13所g12046。
第10章 控制电机
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图10.13 步进电动机的矩角特性
g11013g11709角特性可g11705，g3324静转g11709作用g991，转子有一g1022g5191g15925位置。g3324空g17745条g1226g991，转子的g5191
g15925位置可通g17819g1208T = 0g8726g5483，当θ = 0时T = 0，当因某种原因使转子g1571离θ = 0点时，电磁转g11709Tg18129能使转子恢复g2052θ = 0的点，因此θ = 0的点为g8505进电动机的稳定g5191g15925点g727当θ = ±
π时，g2528样也可使T = 0，但当θ > π或θ <?π时，转子因某种原因离开θ = ±π时，电磁转g11709
却不能g1889恢复g2052原g5191g15925点，因此θ = ±π为不稳定的g5191g15925点。两g1022不稳定的g5191g15925点g1055g19400即为
g8505进电动机的静态稳定g2318域，稳定g2318域为?π <θ < +π。
2) 最大静转g11709
g11709角特性中，静转g11709的最大g1552g12228为最大静转g11709。当θ =±π /2 时，T 有最大g1552 T
sm
，g11013
式(10.9)可g11705，最大静转g11709
2
TkI= 。
2,反应式步进电动机的动特性
g8505进电动机的动特性是g6363g8505进电动机g1186一种通电状态转g6454g2052另一种通电状态时所g15932g10628
g1998的性质。动态特性包括动稳定g2318、g17227动转g11709、g17227动频率及g11709频特性等。
1) 动稳定g2318
g8505进电动机的动稳定g2318是g6363使g8505进电动机g1186一g1022稳定状态切g6454g2052另一稳定状态而不g3845
g8505的g2318域。动稳定g2318g3926g328210.14所g12046，设g8505进电动机的初始状态的g11709角特性为g3282中曲g134591，
稳定点为A点，通电状态改变后的g11709角特性为曲g134592，稳定点为B点。g11013g11709角特性可g11705，
g17227始位置只有g3324a点与b点g1055g19400时，g6177能g2052g17810新的稳定点B，abg2318g19400g12228为g8505进电动机的空
g17745稳定g2318。用g3845g16855角g15932g12046的g2318g19400为
se se
θθ θ?π + < < π + 。
图10.14 步进电动机的动稳定区
电机与拖动
·220·
·220·
稳定g2318的边界点ag2052初始稳定g5191g15925点A的角g5242，用
r
θ g15932g12046，g12228为稳定裕量角，稳定裕量角与g8505距角
se
θ g1055g19400的g1863系为
rse
θθ=π? (10.10)
稳定裕量角g17246大，g8505进电动机g17828g15904g17246稳定，当稳定裕量角趋于零时，电动机不能稳定工作。g8505距角g17246大，裕量角也就g17246小。g7186g9994，g8505距角g17246小，g8505进电动机的稳定性g17246g3921。
2) g17227动转g11709
反应式g8505进电动机的最大g17227动转g11709与最大静转g11709g1055g19400有g3926g991g1863系
smst
cosTT
mc
π
= (10.11)
式中 T
st
g252g252最大g17227动转g11709。
当g17139g17745转g11709大于最大g17227动转g11709时，g8505进电动机g4570不能g17227动。
3) g17227动频率
g17227动频率是g6363g3324一定g17139g17745条g1226g991，g8505进电动机能够不g3845g8505g3332g17227动的脉g1926最高频率。因为g8505进电动机g3324g17227动时，除了要克服静g17139g17745转g11709以g3818，还要克服加速时的g17139g17745转g11709，g3926果
g17227动时频率g17819高，转子就可能跟不g990而造成g6403荡。因此，规定g3324一定g17139g17745转g11709g991能不g3845g8505
g17828g15904的最高频率叫做连续g17828g15904频率。g11013于此时加速g5242较小，机g7812惯性g5445响不大，所以连续
g17828g15904频率要g8616g17227动频率高g5483多。
g17227动频率的大小与以g991g1972g1022因素有g1863g726g17227动频率
st
f 与g8505进电动机的g8505距角
se
θ 有g1863。g8505
距角g17246小，g17227动频率g17246高g727g8505进电动机的最大静态转g11709g17246大，g17227动频率g17246高g727转子g21843g6980多，
g8505距角小，g17227动频率高g727电g17347时g19400常g6980大，g17227动频率g19489g1314。
对于使用者而言，要g5831g3698大g17227动频率，可g3698大g17227动电流或减小电g17347的时g19400常g6980。
4) g11709频特性
g8505进电动机的主要性能g6363g7643是g11709频特性。g8505进电动机的g11709频特性曲g13459的纵g3364g7643为电磁转g11709T，g8190g3364g7643为工作频率 f 。典g3423的g8505进电动机g11709频特性曲g13459g3926g328210.15所g12046。g1186g3282中可看g1998，g8505进电动机的转g11709g19555频率的g3698大而减小。
图10.15 步进电动机的矩频特性
g8505进电动机的g11709频特性曲g13459和g16780多因素有g1863，g17837些因素包括g8505进电动机的转子直g5464、
转子铁心有g6940长g5242、g21843g6980、g21843形、g21843槽g8616、g8505进电动机g1881g18108的磁g17347、绕组的绕g13459方式、定第10章 控制电机
·221·
·221·
转子g19400的g8680g19565、控制g13459g17347的电压等。g5468明g7186，其中有的因素是g8505进电动机g3324制造时g5062g11842定的，使用者是不能改变的，但有些因素使用者是可以改变的，g3926控制方式、绕组工作电压、
g13459g17347时g19400常g6980等。
选用g8505进电动机时要根据g3324系统中的实际工作g5785g1929，综台g13783g15397g8505距角、转g11709、频率以及精g5242是否能满足系统的要g8726。
10.3 测速发电机
测速发电机能g6238机g7812转速转g6454成与g1055成g8503g8616的电压信号，可以用作检测g1815g1226、解g12651g1815
g1226、角速g5242信号g1815g1226，g5203g8879g3332应用于自动控制、测量g6228g7427和g16757g12651g6228g7427等装置中。
自动控制系统对测速发电机的要g8726是g726
(1) g13459性g5242g3921，即g17767g1998电压要严格与转速成g8503g8616，g5194不g2475g9213g5242等g3818界条g1226变g2282的g5445响。
(2) g9801敏g5242高，即g3324一定的转速g991，g17767g1998电压g1552要尽可能大。
(3) 不g9801敏g2318小。
(4) 转动惯量小，以保证测速的快速性。
按电流种g12879的不g2528，测速发电机可分为直流测速发电机和g1144流测速发电机两大g12879。直流测速发电机又有永磁式和电磁式g1055分g727g1144流测速发电机分为g2528g8505测速发电机和g5334g8505测速发电机。
10.3.1 直流测速发电机
直流测速发电机的结构和原理g18129与g1194励直流发电机g3534本相g2528，也是g11013装有磁g7509的定子、
电枢和g6454向g3132等组成。按g10043励磁方式的不g2528，可分为永磁式和电磁式两种。永磁式直流测速发电机采用矫顽力高的磁g19062制成磁g7509，结构简单，不需另加励磁电g9316，也不因励磁绕组
g9213g5242变g2282而g5445响g17767g1998电压，应用较g5203。电磁式直流测速发电机g11013g1194励方式励磁。
直流测速发电机的g17767g1998电压U与转速ng1055g19400的g1863系U=f(n)g12228为g17767g1998特性。
第1章中g5062分析g17819，当定子g8611g7509磁通Φ为常g6980时，发电机的电枢电动g2195为
ae
ECΦn= (10.12)
式中 C
e
g252g252电g2195常g6980。
此时，g17767g1998电压U为
L
aaa e a
U
UE RI Cn R
R
Φ=? =? (10.13)
式中 R
a
g252g252电枢g3250g17347电g19471g727R
L
g252g252g17139g17745电g19471。
e
a
L
1
C Φn
U kn
R
R
==
+
(10.14)
式中
e
aL
1/
C Φn
k
R R
=
+
g252g252常g6980，即g17767g1998特性的g7024率。
此时，输出电压U与转速n成正比，如图10.16所示。当负载增加时，由式(10.14)可知，k将减小，输出特性下移。曲线1为空载时的输出特性，曲线2为负载时的输出特性。
电机与拖动
·222·
·222·
图10.16 直流测速发电机的输出特性
实际g17828g15904中，直流测速发电机的g17767g1998电压与转速g1055g19400g5194不能保持严格的g8503g8616g1863系，实际g17767g1998特性g3926g3282 10.16 中的曲g13459 3 所g12046，实际g17767g1998电压与理g5831g17767g1998电压g1055g19400g1147g10995了g16835差。
g1147g10995g16835差的原因主要有以g991g1972g1022方g19766。
1,电枢反应
g1147g10995g16835差的主要原因是电枢反应的g2447磁作用。电枢反应使g5483主磁通发g10995变g2282，式(10.12)
中的电动g2195常g6980C
e
g4570不是常g1552，而是g19555g17139g17745电流变g2282而变g2282的，g17139g17745电流升高则电动g2195系
g6980C
e
略有减小，特性曲g13459向g991弯曲，g3926g328210.16中的曲g134593所g12046。转速愈高，E
a
愈大，I
a
也愈大，电枢反应的g2447磁作用就愈强，g16835差也愈大。为g9052除电枢反应的g5445响，除g3324设g16757时采用补偿绕组进g15904补偿，结构g990加大g8680g19565削弱电枢反应的g5445响g3818，使用时应使发电机的g17139
g17745电g19471g19471g1552等于或大于g17139g17745电g19471的规定g1552，g5194限制测速发电机的转速不能太高。g17837样可使
g17139g17745电流对电枢反应的g5445响尽可能小。此g3818g3698大g17139g17745电g19471还可以使发电机的g9801敏性g3698强。
2,电刷接触电阻的影响
电g2059接触电g19471为非g13459性电g19471，当测速发电机的转速g1314，g17767g1998电压也g1314时，接触电g19471较大，电g2059接触电g19471压g19489g3324总电枢电压中所占g8616重大，实际g17767g1998电压较小g727而当转速升高时接触电g19471变小，接触电g19471压g19489也变小。因此g3324g1314转速时转速与电压g19400的g1863系g11013于接触电g19471
的非g13459性g5445响而有一g1022不g9801敏g2318。g13783g15397电g2059接触电g19471g5445响后的特性曲g13459g3926g3282 10.17 所g12046。
为减小电g2059接触电g19471的g5445响，使用时可对g1314g17767g1998电压进g15904非g13459性补偿。
图10.17 直流测速发电动机实际输出特性
第10章 控制电机
·223·
·223·
3,纹波影响
g11013于g6454向g10267g6980量有限，实际g17767g1998电压是一g1022脉动的直流，g15441g9994脉动分量g3324整g1022g17767g1998电压中所占g8616重不大(高速时约为1%)，但对高精g5242系统是不g1813g16780的。为g9052除脉动g5445响可g3324电压g17767g1998电g17347中加g1849滤波电g17347。
10.3.2 交流测速发电机
g1144流测速发电机分为g2528g8505测速发电机和g5334g8505测速发电机两种。g2528g8505测速发电机的g17767g1998
频率和电压幅g1552均g19555转速的变g2282而变g2282，因此一g14336用作g6363g12046式转速g16757，g5468少用于控制系统中的转速测量。g5334g8505测速发电机的g17767g1998电压频率与励磁电压频率相g2528而与转速g7092g1863，其g17767
g1998电压与转速n成g8503g8616，因此g3324控制系统中g5483g2052g5203g8879的应用。
1,交流异步测速发电机
g5334g8505测速发电机分为g12560g3423和空心杯g3423两种，g12560g3423测速发电机不g3926空心杯g3423测速发电动机的测量精g5242高，而且空心杯g3423测速发电机的转动惯量也小，g17878合于快速系统，因此g11458g2081
应用g8616较g5203g8879的是空心杯g3423测速发电机。空心杯g3423测速发电机的结构与空心杯g3423伺服电动机的结构g3534本相g2528。g4439g11013g3818定子、空心杯g3423转子、g1881定子等g989g18108分组成。g3818定子放置励磁绕组，接g1144流电g9316g727g1881定子g990放置g17767g1998绕组，g17837两g3883绕组g3324空g19400相隔90°电角g5242。为获g5483
g13459性较g3921的电压g17767g1998信号，空心杯形转子g11013电g19471率较大和g9213g5242系g6980较g1314的非磁性村料制成，
g3926磷青铜、锡锌青铜、g11801锰青铜等，杯厚0.2 mm～0.3mm。
g3282 10,18 为空心杯g3423g5334g8505测速发电机的原理g3282。g3324g3282中定子两相绕组g3324空g19400位置g990严格相差90°电角g5242，g3324一相g990加恒频恒压的g1144流电g9316，使其作为励磁绕组g1147g10995励磁磁通g727
另一相作为g17767g1998绕组，g17767g1998电压U
2
与励磁绕组电g9316g2528频率，幅g1552与转速成g8503g8616。
发电机励磁绕组中加g1849恒频恒压的励磁电压时，励磁绕组中有励磁电流流g17819，g1147g10995与电g9316g2528频率的脉动磁动g2195F
d
和脉动磁通
d
Φ 。磁动g2195F
d
和磁通
d
Φ g3324励磁绕组的g17736g13459方向g990
脉动，g12228为直g17736磁动g2195和磁通。
图10.18 异步测速发电机工作原理图
电机与拖动
·224·
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电动机转子和g17767g1998绕组中的电动g2195及g11013此而g1147g10995的反应磁动g2195，根据电动机的转速可分两种g5785g1929
1) n=0 电动机不转
当n=0时，即转子不动时，直g17736脉g6403磁通g3324转子中g1147g10995的感应电动g2195为变压g3132电动g2195。
g11013于转子是g19393合的，g17837g1022变压g3132电动g2195g4570g1147g10995转子电流、根据电磁感应理g16782，g16825电流所g1147
g10995的磁通方向应与励磁绕组所g1147g10995的直g17736磁通
d
Φ 相反，所以二者的合成磁通还是直g17736磁通。g11013于g17767g1998绕组与励磁绕组g1126相垂直，合成磁通也与g17767g1998绕组的g17736g13459垂直，因此g17767g1998绕组与磁通没有耦合g1863系故不g1147g10995感应电动g2195，g17767g1998电压U
2
为零。
2) n≠0电动机旋转
当转子转动时，转子切割脉动磁通
d
Φ,g1147g10995切割电动g2195E
r
，切割电动g2195的大小可通g17819
式(10.14)g16757g12651。
rrd
=ECΦ n (10.15)
式中 C
r
g252g252转子电动g2195常g6980g727
d
Φ g252g252脉动磁通幅g1552。
可见，转子电动g2195的幅g1552与转速成g8503g8616。转子电动g2195的方向可用右手定则判断。转子中的感应电动g2195g3324转子杯中g1147g10995短g17347电流 I
S
，g13783g15397转子漏抗的g5445响，转子电流要滞后转子感应电动g2195一定的电角g5242。短g17347电流I
S
g1147g10995脉动磁动g2195F
r
，转子的脉动磁动g2195可分解为直
g17736磁动g2195 F
rd
和g1144g17736磁动g2195 F
rq
，直g17736磁动g2195g4570g5445响励磁磁动g2195g5194使励磁电流发g10995变g2282，g1144
g17736磁动g2195 F
rq
g1147g10995g1144g17736磁通
q
Φ 。g1144g17736磁通与g17767g1998绕组g1144链感应g1998频率与励磁频率相g2528，幅
g1552与g1144g17736磁通
q
Φ 成g8503g8616的感应电动g2195E
2
。g11013于
q
Φ ∝F
rq
∝F
r
∝E
r
∝n，所以E
2
∝
q
Φ ∝n，即
g17767g1998绕组的感应电动g2195的幅g1552g8503g8616于测速发电动机的转速，而频率与转速g7092g1863为励磁电g9316
的频率。
定、转子中的电流、电动g2195及空g19400磁动g2195与磁通g19400的g1863系g3926g328210.18所g12046。
g1144流g5334g8505测速发电动机的g17767g1998特性U
2
=f(n)g3926g328210.19所g12046。
图10.19 交流异步测速发电动机的输出特性
当忽略励磁绕组的漏g19471抗时，只要电g9316电压U
f
恒定，则
d
Φ 为常g6980，g11013g990述分析可g11705，
g17767g1998绕组的感应电动g2195 E
2
及空g17745g17767g1998电压 U
2
g18129与 n 成g8503g8616，理g5831空g17745g17767g1998特性为直g13459，
g3926g328210.19中的直g134591所g12046。
第10章 控制电机
·225·
·225·
测速发电动机实际g17828g15904时，g11013g328210.18可g11705，转子切割
q
Φ 而g1147g10995的磁动g2195F
rd
是g17227g2447磁作用的，使合成后 d g17736g990总的磁通减少，g17767g1998绕组感应电动g2195 E
2
减少，g17767g1998电压 U
2
g19555g1055
g19489g1314，所以实际的空g17745g17767g1998特性g3926g328210.19中的曲g134592所g12046。
当测速发电机的g17767g1998绕组接g990g17139g17745g19471抗Z
L
时，g11013于g17767g1998绕组本g17535有漏g19471抗Z
2
，g1262g1147g10995
漏g19471抗压g19489，使g17767g1998电压g19489g1314，g17837时g17767g1998电压为
2
2L L
L2 2L
2
22 2
1/
=? = = =
++
ii
ii i i
EE
UE ZI ZI Z
ZZ ZZ
(10.16)
g990式说明，g17139g17745g17828g15904时，g17767g1998电压 U
2
不仅与g17767g1998绕组的感应电动g2195 E
2
有g1863，而且还与g17139g17745的大小和性质有g1863。g5114g17139g17745g17828g15904时的g17767g1998特性g3926g328210.19中的曲g134593所g12046。
g1144流测速发电机存g3324剩余电压。剩余电压是g6363励磁电压g5062g13475g1391给，转子转速为零时，
g17767g1998绕组g1147g10995的电压。
剩余电压的存g3324，使转子不转时也有g17767g1998电压，造成g3845控g727转子旋转时，g4439叠加g3324g17767
g1998电压g990，使g17767g1998电压的大小及相位发g10995变g2282，造成g16835差。
g1147g10995剩余电压的原因g5468多，其中g1055一是g11013于加工、装配g17819g12255中存g3324机g7812g990的不对g12228及定子磁性材料性能的不一致性，励磁绕组与g17767g1998绕组g3324空g19400不是严格g3332相差90°电角g5242，
g17837时两绕组g1055g19400就有电磁耦合，当励磁绕组接电g9316，即使转子不转，电磁耦合g1262使g17767g1998绕组g1147g10995感应电动g2195，g1186而g1147g10995剩余电压。选择高质量的各方向特性一致的磁性材料，g3324机
g7812加工和装配g17819g12255中提高机g7812精g5242，以及装配补偿绕组可以减少剩余电压。使用者则可通
g17819电g17347补偿的方法g2447除剩余电压的g5445响。
2,交流同步测速发电机
g2528g8505测速发电机的转子为永磁式，即采用永g1049磁铁做磁g7509g727定子g990嵌放g11540单相g17767g1998绕组。当转子旋转时，g17767g1998绕组g1147g10995单相的g1144变电动g2195，其有g6940g1552En∝,而其g1144变电动g2195
的频率为f=pn/60。
g17767g1998绕组g1147g10995的感应电动g2195 E，其大小与转速成g8503g8616，但是其g1144变的频率也与转速成
g8503g8616变g2282就g5114来了麻烦。因为当g17767g1998绕组接g17139g17745时，g17139g17745的g19471抗g1262g19555频率的变g2282而变g2282，
也就g1262g19555转速的变g2282而变g2282，不g1262是一g1022定g1552，使g17767g1998特性不能保持g13459性g1863系。g11013于存g3324
g17837样的g19394g20076，因此g2528g8505测速发电机不像g5334g8505测速发电动机那样g5483g2052g5203g8879的应用。g3926果用整流电g17347g4570g2528g8505测速发电机g17767g1998的g1144流电压整流为直流电压g17767g1998，就可以g9052除频率g19555转速变
g2282g5114来的g13582陷，使g17767g1998的直流电压与转速成g8503g8616，g17837时用g2528g8505发电机测量转速就有较g3921的
g13459性g5242。
10.4 直线电动机
直g13459电动机就是g6238电能直接转g6454成直g13459g17828动的机g7812能的电动机。当g9994旋转电动机也可以通g17819转g6454装置，g4570旋转g17828动转变为直g13459g17828动，g5114动g17139g17745作直g13459g17828g15904。但g11013于有中g19400转g6454
装置，使g5483g17837种拖动系统g6940率g1314、g1319g12227大、成本高。直g13459电动机不需要转g6454装置，自g17535能
g1147g10995直g13459作用力，直接g5114动g17139g17745作直g13459g17828动，因而使系统结构简单，g17828g15904g6940率和g1268动精g5242
均较高。
电机与拖动
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与旋转电动机对应，直g13459电动机也分为直g13459g5334g8505电动机、直g13459g2528g8505电动机、直g13459直流电动机。g3324直g13459电动机中，直g13459g5334g8505电动机应用最g5203g8879。本节g4570以直g13459g5334g8505电动机为g1375，
g1183g13473直g13459电动机的结构形式和工作原理。
10.4.1 直线电动机的结构形式
直g13459g5334g8505电动机主要有g5191板g3423、圆筒g3423和圆盘g34233种g3423式。
1,平板型直线异步电动机
g5191板g3423直g13459g5334g8505电动机可以看成是g1186旋转电动机演变而来的。可以设g5831，有一台g7509g6980
g5468多的g989相g5334g8505电动机，其定子半g5464相当大，定子g1881g15932g19766的某一段可以认为是直g13459，则g17837
一段g1427是直g13459电动机。也可以认为g6238旋转电动机的定子和转子g8851g5464向剖开，g5194g4649开成g5191g19766，
就g5483g2052了最简单的g5191板g3423直g13459电动机，g3926g328210.20所g12046。
(a) 旋转电动机 (b) 平板型直线异步电动机
图10.20 直线异步电动机的形成
旋转电动机的定子和转子，g3324直g13459电动机中又g12228为初级和g8437级(g9381子)。直g13459电动机的g17828
g15904方式可以是固定初级，让g8437级g17828动，此时g12228为动g8437级g727相反，也可以固定g8437级而让初级g17828
动，则g12228为动初级。为了g3324g17828动g17819g12255中始终保持初级和g8437级耦合，初级和g8437级的长g5242不应相
g2528，可以使初级长于g8437级，g12228为短g8437级(短g9381子)g727也可以使g8437级长于初级，g12228为短初级，g3926
g328210.21所g12046。g11013于短初级结构g8616较简单，制造和g17828g15904成本较g1314，故一g14336常用短初级。
图10.21 平板型直线异步电动机(单边型)结构示意图
第10章 控制电机
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g3282 10.21 所g12046的g5191板g3423直g13459电动机仅g3324g8437级的一边安装有初级，g17837种结构g3423式g12228为单边g3423。单边g3423直g13459g5334g8505电动机除了g1147g10995切向力g3818，还g1262g3324初、g8437级g19400g1147g10995较大的法向力，
g17837g3324某些应用中是不希望的，为了更充分g3332利用g8437级和g9052除法向力，g8437级的两侧g18129安装初级，g17837种结构g3423式g12228为g2464边g3423，g3926g328210.22所g12046。
图10.22 平板型直线异步电动机(双边型)结构示意图
g5191板g3423直g13459g5334g8505电动机的初级铁心g11013g11801g19062g10267叠装而成，g15932g19766开有g21843槽，槽中安放g11540g989
相绕组。最常用的g8437级结构有3种形式g726
(1) 用整块g19062板制成，g12228为g19062g8437级或磁性g8437级，g17837时，g19062既g17227导磁作用，又g17227导电作用g727
(2) 为g19062板g990覆合一层铜板或铝板，g12228为覆合g8437级，g19062主要用于导磁，而铜或铝用于导电g727
(3) 是单纯的铜板或铝板，g12228为铜(铝)g8437级或非磁性g8437级，g17837种g8437级一g14336用于g2464边g3423电动机中。
2,圆筒型直线异步电动机
g14521g4570g5191板g3423直g13459g5334g8505电动机g8851g11540与g12239动方向相垂直的方向卷成圆筒，即成圆筒g3423直g13459
g5334g8505电动机，g3926g328210.23所g12046。
图10.23 圆筒型直线异步电动机
3,圆盘型直线异步电动机
g14521g4570g5191板g3423直g13459g5334g8505电动机的g8437级制成圆盘g3423结构，g5194能绕g13475g17819圆心的g17736自g11013转动。
使初级放g3324圆盘的两侧，使圆盘g3324电磁力作用g991自g11013转动，g1427成为圆盘g3423直g13459g5334g8505电动机，
g3926g328210.24所g12046。
电机与拖动
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图10.24 圆盘型直线异步电动机
10.4.2 直线异步电动机的工作原理
直g13459g5334g8505电动机的定子绕组与g12560g3423g5334g8505电动机的定子绕组一样，g18129是g989相绕组，只不
g17819g12560g3423g5334g8505电动机的定子g989相绕组对g12228g3332分布g3324定子圆周g990，而直g13459g5334g8505电动机的定子g989
相绕组排列成一条直g13459，g4439g1216分g2047g3926g328210.25(a)和(b)所g12046。
(a) 笼型三相异步电动机 (b) 直线异步电动机
图10.25 直线异步电动机的工作原理
1—定子 2—转子 3—旋转磁场 1—定子 2—转子 3—行波磁场
对于g328210.25(a)所g12046的g12560g3423g989相g5334g8505电动机而言，g3324定子的g989相对g12228绕组U、V、W中通g1849对g12228的g989相g1144流电流时，所g1147g10995的g8680g19565磁场是g3324空g19400成g8503弦分布、且g8851 Ug252Vg252W 方向旋转的旋转磁场，其g2528g8505转速为 n
1
。旋转磁场切割转子导g1319g1262g1147g10995切割电动g2195，g1186而g1147
g10995转子电流。旋转磁场对转子电流的作用g1262g1147g10995电磁转g11709，g5114动转子及g17139g17745以转速n旋转。
对于g328210.25(b)所g12046的直g13459g5334g8505电动机而言，g3324定子的g989相绕组U、V、W中通g1849对g12228
的g989相g1144流电流时，g2528样g1262g1147g10995g3324空g19400成g8503弦分布、g8851 Ug252Vg252W 方向g17828动的g8680g19565磁场，
只是g11013于定子绕组不是按圆周排列而是按直g13459作有g5219排列，因而g1147g10995的磁场不是旋转磁场，
而是g8851直g13459方向g12239动的磁场，g12228为g15904波磁场。g15904波磁场g3324空g19400呈g8503弦分布，g3926g3282 10.25(b)
所g12046，其g12239动速g5242即g2528g8505速g5242v
1
为
1
1
2
60
n
vpτ= (10.17)
式中 τ g252g252g7509距。
直g13459g17828动磁场切割转子导g1319g1262g1147g10995感应电动g2195和感应电流,g16825感应电流与g15904波磁场相第10章 控制电机
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g1126作用，g1147g10995电磁力Ｆ，使转子(g8437级)跟g19555g15904波磁场g12239动。g3926果定子是固定不动的，则电磁力Fg1262g5114动转子及g17139g17745作直g13459g17828动，其g17828g15904速g5242用vg15932g12046。直g13459g5334g8505电动机的转差率为
1
1
=
vv
s
v
(10.18)
g4570式(10.18)g1207g1849式(10.17)，g5483
1
2(1)v f sτ=? (10.19)
式中 f
1
为电流频率。
g11013g990式可g11705，改变g7509距τ和电g9316频率f
1
，均可改变g8437级的g12239动速g5242。
直g13459g5334g8505电动机主要应用g3324各种直g13459g17828动的电力拖动系统中，g3926磁悬浮高速列车、自动g6656g17828装置、g1268g17877g5114、g5114g19203、直g13459g6183g7741机、电磁g19192、g11731g4677用直g13459电动机g6524车机等，也用于自动控制系统中，g3926g9094态g18341g4658电磁g8905、g19388g19412、开g1863自动g1863g19393装置、自动g10995g1147g13459机g7812手和g16757
g12651机磁盘定位机构等。
10.5 自 整 角 机
自整角机是一种能对角位g12239或角速g5242的g1571差自动整g8505的感应式控制电动机。自整角机用作角g5242的g1268g17767、转g6454和g6363g12046，g3324各种控制系统中，g4600其是g3324g17977g17840g6363g12046装置和g19555动系统中
g5483g2052g5203g8879应用。g3324自动控制系统中通常是两台或多台自整角机组合使用，其作用是通g17819两台或多台电动机g3324电g17347g990的联系使机g7812g990g1126不相联的两根或多根转g17736能够自动g3332保持相g2528
的转角变g2282或g2528g8505的旋转变g2282。其中g1147g10995控制信号的主自整角机g12228为发g17877机，接g6922控制信号、g6203g15904控制g2641g1208与发g17877自整角机保持g2528g8505的自整角机g12228为接g6922机。
自整角机按其g1391电电g9316相g6980的不g2528，可分为单相自整角机和g989相自整角机。g989相自整角机多用于功率较大的系统中，又g12228为功率自整角机，其结构g3423式与g989相绕g13459式g5334g8505电动机相g2528，一g14336不g4658于控制电动机g1055列，且其工作原理也与单相自整角机g3534本相g2528，所以本节只g16764g16782单相自整角机。
根据自整角机的功能可g6238自整角机分为控制式自整角机和力g11709式自整角机两g12879。
力g11709式自整角机主要用于精g5242较g1314的g6363g12046系统和角g1268g17894系统中，g3926g9094g19766的高g1314，g19404g19388
的开g2563g5242，g9094压电磁g19412的开g19393，g14349g14346的g14345角、方位和g14349g1319g1554g7024的g6363g12046、g7692反应g3546控制g7846位置的g6363g12046等。g17837g12879自整角机的特点是本g17535不能放大力g11709，要g5114动接g6922机g17736g990的机g7812g17139g17745，
必须g11013自整角机发g17877机一方的g20549动装置g1391给转g11709。
控制式自整角机主要应用于g11013自整角机和伺服机构组成的精g5242较高、g17139g17745较大的g19555动系统中，g3926g19659g17810高g1314角自动g7186g12046系统等。g17837g12879自整角机的特点是接g6922机转g17736不直接g5114动g17139
g17745，即没有力g11709g17767g1998。而当发g17877机和接g6922机转子g1055g19400存g3324角位差(即g3845g16855角)时，g3324接g6922机
g990g4570有与此g3845g16855角呈g8503弦g2001g6980g1863系的电压g17767g1998。此电压g13475放大g3132放大后，g1889加g2052伺服电动机的控制绕组中，使伺服电动机转动，g1186而g1427g3845g16855角减小，直g2052g3845g16855角为零，使接g6922机g990
g17767g1998电压为 0，伺服电动机g12447即g1584转，g11013此可见，接g6922机g990g17767g1998的是与角位差有g1863的一g1022
电压信号，因此可以说控制用自整角机实际g990是角位置g3845g16855检测电动机。控制式自整角机的g20549动g17139g17745能力取g1927于系统中的伺服电动机的容量，与自整角机g7092g1863。控制式自整角机组成的是g19393环系统，因此精g5242较高。
电机与拖动
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10.5.1 力矩式自整角机的结构与工作原理
自整角机也是g11013定子和转子两g18108分组成。定子铁心槽g1881放置对g12228g989相绕组，g12228为整g8505
绕组，接成g7155形。转子g990放置两g7509的单相绕组，用于励磁，g12228为励磁绕组，励磁绕组与单相g1144流电g9316相连接。为g3324整g1022圆周g14551g3272g1881能够g1946g11842定位，力g11709式自整角机通常采用两g7509电动机。
g328210.26为自整角机的工作原理g3282，g3324g3282中一台自整角机作为发g17877机，g3926g5050边的一台g727
一台作为接g6922机，g5194且两台电动机的结构和参g6980相g2528。g3324工作工g12255中励磁绕组接g3324g2528一单相g1144流励磁电g9316g990，两台电动机的g989相整g8505绕组g5456此对应相连。为了分析方g1427，规定励磁绕组与整g8505绕组的U相g1055g19400的g3853角θ 为转子的位置角。
图10.26 力矩式自整角机的工作原理图
1,力矩式自整角机整步绕组中的电动势与电流
g3324g3282中发g17877机的转子位置为
1
θ,接g6922机的转子位置为
2
θ,g1208θ =
1
θ -
2
θ,g12228θ 为g3845g16855角。
g11013于励磁绕组为单相，励磁电流存g3324时，g4570g3324电动机的g8680g19565中g1147g10995脉动磁动g2195，脉动磁动
g2195g3324各整g8505绕组中感应g1998电动g2195，g11013于各绕组g3324空g19400的位置不g2528，整g8505绕组中的感应电动
g2195相位g1126差120°，其幅g1552大小相等且为
w1 m
4.44=EfNkΦ (10.20)
式中
m
Φ g252g252g8611g7509磁通幅g1552g727
fg252g252励磁电g9316的频率，也即为主磁通的脉动频率g727
N——整g8505绕组g8611相g2289g6980g727
k
w1
g252g252整g8505绕组g3534波绕组系g6980。
g8611相整g8505绕组的感应电动g2195为
对于发g17877机有
第10章 控制电机
·231·
·231·
U1 1
cosEEθ=
V1 1
cos( 120 )EEθ=?° (10.21)
W1 1
cos( 120 )EEθ=+°
对于接收机有
U2 2
cosEEθ=
V2 2
cos( 120 )EEθ=?° (10.22)
W2 2
cos( 120 )EEθ=+°
各相绕组中总电动势为
12
UU2U1
sin sin
22
EE E E
θθ θ+
=?=
12
VV2V1
sin( 120 )sin
22
EE E E
θθ θ+
=?=?° (10.23)
12
WW2W1
sin( 120 )sin
22
EE E E
θθ θ+
=?= +°
各相绕组中的电流为
U 12
U
sin sin
222
E
II
Z
θθ θ+
==
V 12
V
sin( 120 )sin
22 2
E
II
Z
θθ θ+
==?° (10.24)
W 12
W
sin( 120 )sin
22 2
E
II
Z
θθ θ+
== +°
式中 Z——自整角机的整步绕组等效阻抗。
由上式可知只有失调角θ = 0°时，整步绕组的各相电流才为零。
2,力矩式自整角机整步绕组的磁动势
当整步绕组中有电流流过时将产生磁动势，虽然整步绕组为三相绕组，但各相流过的电流同相位，因此整步绕组电流产生合成的磁动势仍为脉动磁动势。每极脉动磁动势为
w1 12 12
U1
42
sin sin sin sin
222
INk
FF
p
θθ θθθθ++
==
π
12
V1
sin( 120 )sin
22
FF
θθ θ+
=?° (10.25)
12
W1
sin( 120 )sin
22
FF
θθ θ+
=+°
将脉动磁动势分解为两个互相垂直的直轴磁动势F
d
和交轴磁动势F
q
，则合成磁动势F
为直轴磁动势和交轴磁动势的矢量和。
发送机的交轴磁动势分量为
qqU1qV1qW1
=++FF F F
U1 1 V1 1 W1 1
sin sin( 120 ) sin( 120 )FF Fθθ θ= +° °
3
sin
4
θ=? F (10.26)
发送机的直轴磁动势分量为
电机与拖动
·232·
·232·
ddU1dV1dW1
F FFF=++
U1 1 V1 1 W1 1
cos cos( 120 ) cos( 120 )FF Fθθ θ?+ +° °
3
(1 cos )
4
θ=F (10.27)
合成磁动势的幅值为
22
1qd
3
sin
22
FFF F
θ
=+= (10.28)
将合成磁动势与交轴磁动势的夹角定义为合成磁动势的相位角
1
α,则
d
1
q
1cos
arctan
sin 2
F
F
θθ
α
θ
=== (10.29)
同理可求出接收机的整步磁动势为
2
3
sin
22
FF
θ
= (10.30)
2
2
θ
α = (10.31)
3,力矩式自整角机的转矩
力矩式自整角机的电磁转矩由励磁磁通与整步绕组磁动势相互作用产生，当失调角较小时，可以认为直轴磁动势
q
0=F,转矩主要由直轴磁通
d
Φ 与交轴磁动势
q
F 相互作用产生。
整步转矩可通过式(10.31)计算。
Tq d
cos?=TCFΦ (10.32)
式中
T
C
——自整角机的转矩系数；
Φ ——直轴磁通与交轴磁动势间的夹角。
力矩式自整角机接收机的转动就是在此整步转矩的作用下进行的。当失调角不为零时，
交轴磁动势不为零，因此整步转矩一直存在至失调角为零。
10.5.2 控制式自整角机的结构与工作原理
控制式自整角机与力矩式自整角机的结构基本相同，所不同的是接收机的励磁绕组不在与发送机的励磁绕组接在同一励磁电源上，而是开路作信号输出端使用。控制式自整角机的工作原理如图10.27所示。
图10.27 控制式自整角机的工作原理图
第10章 控制电机
·233·
·233·
接收机整步绕组在输出绕组中的感应电动势为
22m
cosEE θ= (10.33)
式中
2m
E ——θ =0°时，输出绕组最大的感应电动势。当接收机空载时，变压器感应电动势即为输出电压。
力矩式和控制式自整角机各具有不同的特点，应该根据实g19481g19668要合理g17885用。
10.6 旋转变压器
g7071转变压器是自动g16025g13634中的一g12193g12946g4506控制g5506电动机。g7071转变压器g1186原理上g16774，相当g1122
g2115g17805绕组可以转动的变压器。g1186结构上g16774，相当g1122g1016相绕g13459式g5334步电动机。当g7071转变压器的原g17805绕组g3818g2164g2345相交g8981电压励磁时，g1866g2115g17805绕组的输出电压将与转g4388转角g1017g7696g1457g6357g7588g12193
g2001数g1863系。在控制系g13491中g4439可以作为g16311算g1815g1226，主要用g1122g3364g7643变g6454g451g989角g2001数g17828算g12573；在
g19555动系g13491中，g4439可用g1122g1268输与转角相应的电信号；此g3818，g17836可用作g12239相器和角g5242—数g4395转
g6454g16025g13634。
g7071转变压器有g3822g12193g2010g12879的g7053g8873。g14521g6365有g7092电g2059和g9381g10627g1055间的g9381动接g16314g7481g2010，可g2010为接
g16314式g7071转变压器和g19762接g16314式g7071转变压器g1016g12879。g14521g6365电动机的g7509g4557数g3822g4581g7481g2010，可g2010为g2345g7509
g4557g7071转变压器和g3822g7509g4557g7071转变压器g1016g12879。g14521g6365g10043g4439的使用要求g7481g2010，可g2010为用g1122g16311算g16025g13634
的g7071转变压器和用g1122g19555动系g13491的g7071转变压器。
g14521根据输出电压与转g4388转角的g2001数g1863系g7481g2010，可g2010为g8503g5370g7071转变压器g451g1325g5370g7071转变压器和g13459g5627g7071转变压器以g2462特g8542g2001数g7071转变压器g12573，g1306g1866原理与结构基本相同，本g14422主要g1183
g13473g8503g5370g7071转变压器和g1325g5370g7071转变压器。
g7071转变压器的定g451转g4388g19093g5527g18331用g20652磁g4560g10587的g19093g19233g17731磁合g18341g10267g6122g11801g19062g10267g2484g16025而成。定g4388
上g6930g13634g1016g3883互g505890°空间角g5242的g2289数g451g3423式g4448g1852相同的g2010g5079绕组g726D和Q，g1866中 D绕组作为励磁绕组，Q绕组作为g15929g1619绕组，g8611g3883绕组有g6940g2289数为N
1
。
g8503g1325g5370g7071转变压器的转g4388上g1075有g1016g3883g4448g1852相同的g2010g5079绕组A和B，g8611g3883绕组的有g6940g2289
数为N
2
，g1016相绕组的空间位g13634g1075互g505890°。g4439g1216g2010g2047g13475g9381g10627和电g2059g5353出，作为输出绕组。
10.6.1 正余弦旋转变压器的空载运行
g8503g1325g5370g7071转变压器空载g17828行时，励磁绕组D接交g8981电压
1
dotnosp
U,定g4388的Q绕组和转g4388的Ag451
B绕组g3355开路。空载g17828行示g5859图如图10.28所示。
定义D绕组的轴g13459g7053g2533为d轴(直轴)，Q绕组的轴g13459为q轴(交轴)。当励磁绕组D上
g3818接交g8981励磁电压时，D绕组中出g10628励磁电g8981
D0
dotnosp
I,产生d轴g7053g2533的g14045动磁动势
D0
dotnosp
F,g1186而在g8680g19565中产生d轴g14045动磁通
d
Φ 。g14521g5585g11065励磁绕组中g9443g19471g6251的g5445g2721，则可认为当励磁电压g5670
定时，d 轴磁通的幅值
d
Φ 为g5132数，g1000空间g2010g5079为g8503g5370。必然会在与g1866有电磁耦合的绕组中产生感应电动势。D绕组中会产生自感电动势，而Q绕组轴g13459与g8503交，所以不会产生感应电动势。
1D 1d 1d
4.44 4.44ΦΦ== =U E fN fN
QQ
0==UE (10.34)
电机与拖动
·234·
·234·
图10.28 空载时的正、余弦旋转变压器
d 轴磁通与转子交链，并产生变压器感应电动势，这与普通变压器的工作情况没有本质上的区别，所不同的是转子绕组中的感应电动势大小和转子与励磁绕组的相对位置有关。
设转子A绕组的轴线与交轴之间的夹角α 为正弦转子的转角。当转子开路时，可求得转子输出电压。为求得转子电动势，将d轴励磁磁通 dΦ
i
分解为与正弦绕组轴线方向一致的磁通 AΦ
i
和与正弦绕组轴线相垂直的磁通
B
Φ,则
dABΦΦΦ=+
iii
(10.35)
两磁通分量的大小为
Ad
cosΦΦ α=
Bd
sinΦΦ α= (10.36)
正弦输出绕组的开路输出电压分别为
AA 2A 2d
4.44 4.44 cosΦΦα== =U E fN fN
BB 2B 2d
4.44 4.44 sin== =U E fN fN (10.37)
令K=N
2
/N
1
，为转子与定子的有效匝数比，则有
AA 1
cosUEKU α==
BB 1
sinUEKUα== (10.38)
从式(10.34)可以看出，当输出绕组空载时，A绕组和B绕组的输出电压U
A
和U
B
分别是转子转角α的余弦和正弦函数，所以转子的A绕组和B绕组分别被称为余弦绕组和正弦绕组。
10.6.2正余弦旋转变压器的负载运行体例同P23210.5.2
当输出绕组接上负载后，转子绕组中将有电流流过，此时称为旋转变压器的负载运行。
负载运行时，输出绕组也产生脉动磁动势，此时旋转变压器的运行情况相当于普通变压器的负载运行。以余弦旋转变压器为例，励磁绕组D外接交流励磁电压，D绕组中励磁电流为
dotnosp
D
I,Q绕组和B绕组仍开路，A绕组接负载阻抗Z
A
，电流为
A
dotnosp
I 。余弦旋转变压器的工作原理如图10.29所示。
第10章 控制电机
·235·
·235·
图10.29 余弦旋转变压器的负载运行
电流
A
dotnosp
I 会在A绕组轴线方向上产生脉动磁动势
A
F
dotnosp
，可将其分解成d轴和q轴方向的两个分量和
Aq
F
dotnosp
。
D
dotnosp
I 产生d轴方向的励磁磁动势
D
dotnosp
F,d轴上的g2524成磁动势为
D A
+
dotnospdotnosp
d
FF。
A
dotnosp
d
F
在g5585g11065D绕组g9443阻抗时，g11013变压器的磁动势g5191g15925关g13007可g11705，当g2115g17805g1403有负载电流时，变压器的原g17805电流中将出g10628负载分量以g6281g9052g2115g17805电流的g5445g2721，并g1363磁动势g3534本g1457g6357不变，可以
g16760为g8851d轴的g2524成磁动势
DA
+
dotnospdotnosp
d
FF与空载励磁磁动势
D0
dotnosp
F 相g12573，g2375
DA D0
+=
dotnospdotnosp dotnosp
d
FF F (10.39)
一g14336g7481g16774，
D0
dotnosp
F 与
D
dotnosp
F 相比，是可以g5585g11065的，上式可g1901为
DA
0+=
dotnospdotnosp
d
FF (10.40)
g2375
AD
=?
dotnospdotnosp
d
FF (10.41)
上式g16840g7138感应电流产生的磁动势
Ad
F
dotnosp
与励磁磁动势
D
F
dotnosp
g5647是方向相g2465，g17227g2447磁作g11004，如图10.29(b)所示，这g7691
Aq
dotnosp
F 方向也g4613g11842定g1114，并有
AA
cosα=
d
FF
AA
sinα=
q
FF (10.42)
g11013磁动势g5191g15925式g2375式(10.39)可g11705，负载时在d轴方向产生的磁通与空载时d轴磁通Φ
dotnosp
d
相同，g3252g13792在A绕组中产生的感应电动势
A
Ε
dotnosp
d
与空载时也相同，g2375
A1
cosα=
d
EKU (10.43)
g9994g13792g11013于
A
dotnosp
F 在q轴方向的分量
A
dotnosp
q
F 会产生q轴方向的磁通
A
Φ
dotnosp
q
，会在A绕组中产生感应电动势
A
dotnosp
q
E,g13792g1000有
AAqAA
sinΦα∝∝=
qq
EFF (10.44)
可以看出，
Aq
E 与α不是余弦函数关g13007。A相绕组感应电势为
AA A
=+
dotnospdotnosp dotnosp
dq
EE E (10.45)
g7186g9994，g11013于
A
dotnosp
E 与转角α之间也不g1889是余弦函数关g13007g1114。g5585g11065绕组g9443阻抗时，输出电压
A
dotnosp
U 与
A
dotnosp
E 相g12573。输出电压与转子转角α之间的余弦关g13007g2469生g1114g11084变。g11084变的g12255g5242与负载大电机与拖动
·236·
·236·
小有关，负载阻抗Z
A
大。负载电流I
A
小，
Aq
E 也小，g11084变g4613小，g2494有在负载阻抗为g7092g12363大时，输出电压与转子转角g6177成正弦函数关g13007。
为g9052g19512转子g5114负载后产生的转子磁动势可通过g991g17860两g12193方g8873g17839行g15929g1619。
1．在转子的B绕组中接负载
在转子的g734绕组中也接g1849g2524g17878的负载，g1363之也产生转子磁动势，g11004g4439g2447g6281g9052
A
dotnosp
q
F 产生的磁动势g5445g2721。这g12193g15929g1619称为g1120g8437g15929g1619g6122定子g15929g1619。图10.30行g1120g8437g15929g1619的工作原理图。
图10.30 二次补偿的正余弦旋转变压器
如图所示，定子励磁绕组D外接电压
1
dotnosp
U,Q绕组开路，转子的正g451余弦绕组Ag451B接上相同的负载阻抗Z
A
=Z
B
=Z
L
，如图10.30( a)所示。
g2081g19766g5062分g7524过，A绕组中的电流
A
dotnosp
I 产生的磁动势
A
dotnosp
F,其方向是g8851A绕组轴线g1000g6363向d
轴负方向g727同g7691，B绕组的电流
B
dotnosp
I 所产生的磁动势
B
dotnosp
F 也g5529g9994是g8851g11540B绕组的轴线g1000g6363向d
轴负方向，如图10.30(b)所示。
这g7691
A
F
dotnosp
和
B
F
dotnosp
在q轴方向的分量
Aq
F
dotnosp
和
Bq
F
dotnosp
方向g5529g9994方向相g2465。g1000有
°
AA A
cos(90 ) sin
q
FF Fαα=?=
BB
cos
q
FF α= (10.46)
设Ag451B绕组的g9443阻抗为Z
2
，则有
AA2A ABAD
L2 L2 B DBB2B
cos cos
sin sin
FINI EEEKE
ZZZZ E KEFINI
α α
αα
=== == =
++
(10.47)
将式(10.46)g1207g1849式(10.45)可得
A
A
BB
sin cos sin
1
cos sin cos
ααα
ααα
== =
q
q
F
F
FF
(10.48)
上g17860分g7524g15932g7138，
A
dotnosp
q
F 和
B
dotnosp
q
F 大小相g12573，方向相g2465，g2375
B
dotnosp
q
F 的g4396在g6281g9052g1114
A
dotnosp
q
F g5114g7481的g5445g2721，
g1363得Q轴方向上的g2524成磁动势为0，g1457g16789g1114输出电压与转子转角的正余弦函数关g13007不变，
不会g2469生g11084变。
g18331g11004这g12193g15929g1619方g8873时，转子两绕组的负载阻抗g5529g20047g4448g1852相g12573，这在理g16782上是可以的，
g1306g4466g19481g1363g11004中g11013于负载是变动的，g16213g1582g2052两绕组的负载阻抗g4448g1852相g12573是g3268g19602的，这时可以第10章 控制电机
·237·
·237·
g18331g11004g991g19766的方g8873g7481g5369g15929。
2.在定子侧交轴绕组Q中接入负载
在定子g1403的交轴绕组Q中，接g1849负载阻抗Z
Q
，交轴定子绕组与转子磁通交链产生感应电动势，g13475绕组g2462负载阻抗产生交轴电流 I
q
，g11004此电流产生的磁动势g2447g6281g9052转子磁动势的
g5445g2721。这g12193g15929g1619方g8873称一g8437g15929g1619g6122转子g15929g1619。一g8437g15929g1619电路如图10.31所示。
图10.31 一次补偿的余弦旋转变压器
一g8437g15929g1619是通过定子Q绕组接负载阻抗Z
Q
g7481g4466g10628的，这g4613是称Q绕组为g15929g1619绕组的
g13548g11013。一g8437g15929g1619时，励磁绕组D接励磁电压
1
dotnosp
U,转子余弦绕组A接负载阻抗Z
A
，B绕组开路，其接线图和磁动势相量图如图10.31所示。
当A绕组接负载阻抗Z
A
时g4613有电流
A
dotnosp
I 流过，产生磁动势
A
dotnosp
F,
A
dotnosp
F 在q轴的分量
A
dotnosp
q
F 产生的q轴磁通与Q绕组相交链，会在Q绕组中感应电动势，Q绕组外接阻抗Z
Q
g13792g19393g2524，
会有电流
Q
dotnosp
I 流过，产生磁动势
Q
dotnosp
F 。g2081g19766g5062分g7524过，感应电流产生的磁动势与原励磁磁动势g5647是方向相g2465的，所以
Q
dotnosp
F 和
A
dotnosp
q
F 方向相g2465，
Q
dotnosp
F 对
A
dotnosp
q
F g17227g2447磁作g11004，如图10.31(b)所示。
Q
Z
g5852小，
Q
I g5852大，
Q
F 也g5852大，g2447磁作g11004g5852g5390，当Q绕组g17829g1296g11713路时，
Q
I g7380大，当
Q
F g17810g2052g7380
大，与
Aq
F g1972g1058相g12573时，g1363得交轴g2524成磁动势为0，g1457g16789余弦绕组输出g7092g11084变，这g4613是一g8437
g15929g1619的原理。
在g4466g19481g1363g11004中，g5132g18331g11004一g451g1120g8437同时g15929g1619的方g8873以g17810g2052g4448g2904g15929g1619的g11458的。
本 章 小 结
(1) g1294g7393电动g7438在g14270g6523g13007g13491中g11004作g6203行g1815g1226，g6925变g6523g2058电压g4613可以g6925变g1294g7393电动g7438的
g17907g5242g6122转向。直流g1294g7393电动g7438的工作原理与普通直流电动g7438相同。交流g1294g7393电动g7438的工作原理同两相交流电动g7438。在g6523g2058g13007g13491中，g1294g7393电动g7438g1039g16213作为g6203行g1815g1226，g3252此g16213求g1294g7393电动g7438g17227动g451g2058动g2462g17331随性能g16213好，交流g1294g7393电动g7438g7092g6523g2058电压时，应g7092g14270转g10628象。交流g1294
g7393电动g7438不需g16213电刷和换向器，转动惯量小，快g17907性好，g1306g11013于交流g1294g7393电动g7438g13475g5132运行在两相不对称状态，g4396在g11540产生g2058动转矩的g2465向旋转磁场，所以电动g7438的转矩小g451损耗大。
电机与拖动
·238·
·238·
交流g1294g7393电动g7438的g6523g2058方式有两g12193：①幅值g6523g2058g727②相位g6523g2058g727③幅g5242－相位g6523g2058。直流
g1294g7393电动g7438的特性线性g5242好，转g17907g17878应范围宽。
(2) g1294g7393电动g7438的转子与普通电动g7438不同，直流g1294g7393电动g7438的转子g16213求低转动惯量以
g1457g16789g17227动g451g2058动特性g727交流g1294g7393电动g7438g19512g16213求低惯量外，转子的电阻还g16213大，以克g7393g14270转
g10628象。直流g1294g7393电动g7438输出功率大，交流g1294g7393电动g7438输出功率小。直流g1294g7393电动g7438的特性较好，其g7438械特性和调节特性均为线性的。交流g1294g7393电动g7438的特性是非线性的，相位g6523g2058
方式特性g7380好。直流g1294g7393电动g7438的g6523g2058方式比较简单，可通过g6523g2058电枢电压g4466g10628对直流g1294
g7393电动g7438的g6523g2058。交流g1294g7393电动g7438的g6523g2058方式分为幅值g6523g2058g451相位g6523g2058和幅相g6523g2058三g12193。
三g12193g6523g2058方式中相位g6523g2058方式特性g7380好，幅相g6523g2058线路g7380简单。
(3) 交流g1294g7393电动g7438的特性是非线性的，相位g6523g2058方式特性g7380好。直流g1294g7393电动g7438的
g6523g2058方式比较简单，可通过g6523g2058电枢电压g4466g10628对直流g1294g7393电动g7438的g6523g2058。交流g1294g7393电动g7438
的g6523g2058方式分为幅值g6523g2058g451相位g6523g2058和幅相g6523g2058 3 g12193。3 g12193g6523g2058方式中相位g6523g2058方式特性
g7380好，幅相g6523g2058线路g7380简单。
(4) 步g17839电动g7438是将脉冲信号转换为角位移的电动g7438，g4439的各相g6523g2058绕组轮流输g1849g6523
g2058脉冲，每输g1849一个脉冲信号，转子便转动一个步距角。步g17839电动g7438的转g17907与脉冲频率成正比，g6925变脉冲频率g4613可以调节转g17907。
(5) 步g17839电动g7438是计算g7438g6523g2058g13007g13491中g5132g11004的g6203行g1815g1226，其作g11004是将g6523g2058脉冲信号转变为角位移g6122直线位移。步g17839电动g7438具有g17227动g451g2058动特性好，g2465转g6523g2058方便g451工作不失步，
通过细分电路g6523g2058步距精g5242高g12573优点。步g17839电动g7438广泛应g11004于开式g6523g2058g13007g13491中，特别是数
g6523g7438床的g6523g2058g13007g13491中。步g17839电动g7438的电源对电动g7438的g6523g2058性能有较大g5445g2721。
测g17907g2469电g7438是测量转g17907的一g12193测量电动g7438，g4439将输g1849的g7438械转g17907转换为电压信号输出。
根据测g17907g2469电g7438所g2469出电压不同，测g17907g2469电g7438可分为直流测g17907g2469电g7438和异步测g17907g2469电动g7438
两类。直流测g17907g2469电g7438的工作与直流g2469电g7438相同g727异步测g17907g2469电g7438的工作原理可通过g991式
g17839行g16840g7138：转子切割电动势
rrd
ECnΦ=,q轴磁通
q
Φ ∝
rq
F ∝
r
F ∝
r
E ∝n，输出绕组电势
2
E
∝
q
Φ ∝n，g3252此异步测g17907g2469电g7438的输出电压正比于测g17907g2469电g7438的轴上转g17907。直流测g17907g2469电动g7438的误差g1039g16213有电枢g2465应引g17227的误差g451电刷接触电阻引g17227的误差和纹波误差。其中，电枢g2465应是引g17227线性误差的g1039g16213g3252素：接触压降造成不灵敏区，降低测g17907g2469电g7438的精g5242。交流测g17907g2469电g7438的误差g1039g16213有幅值g2462相位误差和剩余电压误差。负载的大小和性质会g1363输出电压的幅值和相位都g2469生变化，g2058造工艺不良是引g17227剩余电压的g1039g16213原g3252。
直流测g17907g2469电g7438输出特性好，g1306g11013于有电刷和换向问题限g2058其应g11004g727交流测g17907g2469电g7438
的惯量低，快g17907性好，g1306输出为交流电压信号g1000需g16213特定的交流励磁电源。g1363g11004时可根据
g4466g19481情况选择测g17907g2469电g7438。
(6) 直线异步电动g7438相当于将三相异步电动g7438切开展g5191，g17878于g5114动直线运动的负载，
这g7691省g2447g1114g11013旋转运动变直线运动的转换装置，g1363其结构简单g451运行可靠g451效率高。直线异步电动g7438有g5191板型g451圆筒型和圆盘型三g12193结构型式。g11013于直线电动g7438转子上没有励磁绕组和电刷g451滑环装置，g3252g13792结构简单g451运行可靠，广泛应g11004于需g16213恒g17907运转的各g12193g14270动g6523
g2058g451g7092线电通信g12573g13007g13491中。
(7) g14270整角g7438在g14270动g6523g2058g13007g13491中g11004g7481g4466g10628角g5242的变换g451传输和接收，g4439们都是两台g6122
第10章 控制电机
·239·
·239·
两台以上组g2524g1363g11004。按g1363g11004的不同，分为力矩式和g6523g2058式g14270整角g7438。力矩式g14270整角g7438g2494g17878
g11004于接收g7438轴上负载很轻，g1000角g5242传输精g5242g16213求不高的g6363示g13007g13491中。在g6523g2058式g14270整角g7438g13007
g13491中，接收g7438的转轴不直接g5114动g7438械负载g13792工作于变压器状态，其输出电压与失调角呈正弦函数关g13007，此电压g13475功率放大后g1889g6523g2058g1294g7393g7438构，g3252g13792能g5114动较大的负载，精g5242也较高。
(8) 旋转变压器g1039g16213g11004g7481测量角差。旋转变压器g4613是能转动的变压器。其结构类g1296于绕线转子异步电动g7438，定子上嵌放原g17805绕组，转子上嵌放g2115g17805绕组，作为输出绕组。转子转角不同，定子g451转子绕组间的电磁耦g2524情况g4613不同，输出电压也g4613不同。根据输出电压与转子转角的函数关g13007，可以分为正弦g451余弦旋转变压器和线性旋转变压器。g4439们g1039g16213g11004
于坐标变换g451三角函数运算g451角g5242传输g2462移相。
思考题与习题
10-1 简g17860直流g1294g7393电动g7438的g3534本结构和工作原理。
10-2 直流g1294g7393电动g7438g18331g11004电枢g6523g2058方式时的始动电压是多少g731与负载有g1172g1052关g13007g731
10-3 简g17860交流g1294g7393电动g7438的g3534本结构和工作原理。
10-4 交流g1294g7393电动g7438的g6523g2058方式有g2750g1972g12193g731
10-5 g1172g1052是交流g1294g7393电动g7438的g14270转g10628象g731如g1321g18003g1825g14270转g10628象g731直流g1294g7393电动g7438有g14270
转g10628象g2539g731
10-6 幅值g6523g2058和相位g6523g2058的交流g1294g7393电动g7438，g1172g1052g7477g1226g991电动g7438g8680g19565磁动势为圆g5430
旋转磁动势g731
10-7 g1172g1052g2495步g17839电动g7438的步距角g731步距角的大小g11013g2750g1135g3252素g1927定g731
10-8 简g16213g16840g7138步g17839电动g7438g12295定区的g8022g5577。
10-9 如g1321g6523g2058步g17839电动g7438的转角g451转g17907和转向g731
10-10 步距角为1.5°/0.75°的g2465应式三相g1857g7509步g17839电动g7438的转子上有多少个g21843g731g14521运行频率为4800Hz，求电动g7438的运行转g17907为多少g731
10-11 简g17860直流测g17907g2469电g7438的g3534本结构和工作原理。
10-12 为g1172g1052直流测g17907g2469电g7438的转g17907不g4464g17241过g16280定的g7380高转g17907g731 为g1172g1052直流测g17907g2469
电g7438的负载电阻不能小于g16280定值g731
10-13 为g1172g1052交流异步测g17907g2469电动g7438转子g18331g11004非磁性空g5527g7491型转子g13792不g18331g11004g12560型结构g731
10-14 g16809简g16213g16840g7138交流g1403g17907g2469电动g7438的g3534本工作原理和g4396在线性误差的g1039g16213原g3252。
10-15 g1172g1052是交流异步测g17907g2469电动g7438的剩余电压g731如g1321g1955小剩余电压g731
10-16 直线电动g7438和旋转电动g7438的定子三相绕组在空间g6502g2027有g1172g1052不同g731为g1172g1052g731
10-17 直线电动g7438和旋转电动g7438的定子三相绕组通三相交流电时，为g1172g1052直线电动g7438
产生直线方向的电磁力g13792旋转电动g7438产生电磁转矩g731
10-18 旋转电动g7438的同步转g17907与g7509对数成g2465比例关g13007，g16809问直线电动g7438的直线运行g17907
g5242与g7509对数之间也有这g12193关g13007g2539g731
电机与拖动
·240·
·240·
10-19 力矩式g14270整角g7438，如g7536g2469g17877g7438的励磁绕组接电源，g13792接收g7438励磁绕组不接电源时，出g10628失调角后，能g2554产生整步转矩g1363失调角g14270动g9052失g731为g1172g1052g731
10-20 简g16213g16840g7138力矩式g14270整角g7438中g2469g17877g7438和接收g7438整步绕组中g2524成磁动势的性质。
10-21 为g1172g1052正g451余弦旋转变压器在负载运行时输出电压会g2469生g11084变g731
10-22 分g7524正g451余弦旋转变压器g18331g11004g1120g8437g1403g15929g1619时能g9052g19512输出电压g11084变的原理g2462g7477g1226。
附 录
A 小型单相变压器的计算
小容量(1000V·A以下)单相工频变压器在控制系统中应用较多，下面介绍其计算方法。
容量较小的单相变压器一次侧有一种电压(220V)，而二次侧有几种等级电压，其原理图如图 A.1 所示。计算时给定数据为一次电压 U
1
，二次电压 U
2
，U
3
，…，U
n
及二次绕组的负载电流I
2
，I
3
，…，I
n
。一般计算的内容有4部分：容量的确定；铁心尺寸的选定；绕组(线圈)的计算；绕组(线圈)排列及铁心尺寸的最后确定。
图A.1 小型单相变压器原理图
A.1 容量的确定
1．二次侧总容量
容量较小的单相变压器二次侧为多绕组时，若不计各绕组等效阻抗及负载阻抗的幅角之差别，可认为输出总视在功率为二次侧各绕组输出视在功率之代数和，即
S
2
=U
2
I
2
+U
3
I
3
+…+U
n
I
n
(A.1)
式中，U
2
，U
3
，…，U
n
——二次侧各绕组电压的有效值(V)；
I
2
，I
3
，…，I
n
——二次侧各绕组的负载电流有效值(A)。
2．一次绕组的容量
对于容量较小的单相变压器，不能认为一次绕组的容量等于二次绕组的总容量，因为考虑到变压器中有损耗，所以一次绕组的容量为
S
1
=S
2
/η (V·A) (A.2)
式中，η为变压器的效率，约为 0.8～0.9，表 A-1 所给的数据是生产实践的统计数据，可供计算时g2033g8505选用。
电机与拖动
·242·
·242·
表A-1 小容量单相变压器计算参考数据
变压器容量S/
(V·A)
磁通密度
B
m
/×
-4
10 T
效率η (%)
电流密度j/
(A/mm
2
)
铁心计算中的
K
0
值
小于10
10～50
50～100
100～500
500～1000
6000～7000
7000～8000
8000～9000
9000～11000
11000～12000
60～70
70～80
80～85
85～90
90～92
3～2.5
2.5～2
2.5～2
2.5～1.5
1.5～1.2
2
2～1.5
1.5～1.3
1.3～1.25
1.25～1.1
3．变压器的额定容量
变压器的额定容量取一﹑二次绕组容量的平均值，即
S=1/2(S
1
+S
2
) (V·A) (A.3)
4．一次电流的确定
I
1
=(1.1～1.2)S/U
1
(A.4)
式中，1.1～1.2 ——考虑励磁电流的经验系数，对容量很小的变压器应取大的系数。
A.2 铁心尺寸的选定
容量较小的单相变压器铁心形式多采用壳式，中间心柱上套放绕组，铁心的几何尺寸如图A.2所示。
图A.2 小型变压器硅钢片尺寸
容量心柱截面积A大小与其视在功率有关，一般用下列单相公式计算(单位为cm
2
)
A=K
0 S
(A.5)
式中，K
0
为经验系数，可参考表A-1选用。
计算心柱截面积A后，就可确定心柱的宽度和厚度，根据图A.2可知
A=ab= ab′ K
C
(A.6)
式中，a——心柱的宽度(cm)；
b——心柱净叠厚(cm)；
b′——心柱的实际厚度(cm)；
K
C
——叠片系数，是考虑到铁心叠片间的绝缘所占的空间引起铁心面积的减小所引入的。对于厚度为0.5mm、两面涂漆绝缘的热轧硅钢片，K
C
=0.93；对于厚度为0.35mm、
两面涂漆绝缘的热轧硅钢片，K
C
=0.91；对于厚度为0.35mm、两面涂漆绝缘的热轧硅钢片，
附录
·243·
·243·
K
C
=0.92；对于厚度为0.35mm、不涂漆冷轧硅钢片，K
C
=0.95。
按A的值，确定a和b的大小，g12584g7708是很多的，一般取b/a=1.2～2。g5194g4625可g14033选用g17902
用的硅钢片尺寸。表A-2列g1998g1114g17902用的小g3423单相变压器硅钢片尺寸。
表A-2 小型单相变压器通用的硅钢片尺寸
a c h ′A H
13
16
19
22
25
28
32
38
44
50
58
64
7.5
9
10.5
11
12.5
14
16
19
22
25
28
32
22
24
30
33
37./5
42
48
57
66
75
84
96
40
50
60
66
75
84
96
114
132
150
168
192
34
40
50
55
62.5
70
80
95
110
125
140
160
A.3 绕组的计算
绕组的计算g1881容g1039g16213是确定g2520绕组g2289数、g4560g13459g11464g5464g1209g2462选g6333g4560g13459。
1,计算每伏匝数
g11013变压器电g2172g2195公式E=4.44fNΦ =4.44fNB
m
A，对于g5049g20069，可g5483g1998g8611g1251所g19668的g2289数
N
0
=N/E=10
8
/4.44fNB
m
A =4.5×105/B
m
A (A.7)
式中，B
m
为心柱的磁g17902g4506度g7380大值(T)。对于g7234g17902的硅钢片可参考表Ag161选用。
2,根据每伏匝数计算各绕组匝数
一次绕组 N
1
=N
0
U
1
二次绕组 N
2
=(1.05～1.10)N
0
U
2
(A.8)
N
n
=(1.05～1.10)N
0
U
n
容量较小的变压器，应考虑其g1881g18108g19471g6251压g19489，为g1363在额定g17139g17745g7114二次g1403有额定电压，
g17878g5415g3332g3698g2164二次绕组的g2289数，g13434g3698g21645%～10%的g2289数。
3,绕组导线直径d的计算及导线选择
g4560g13459截面积
c
I
A
j
= (mm
2
) (A.9)
g4560g13459g11464g13459
4
1.13
II
d
j j
==
π
(mm) (A.10)
根据g2520绕组的g17139g17745电流，选g6333g4560g13459面积，g14521选g5483小，g2029电流g4506度大，可g14422g11477g7460g7021，g1306
电机与拖动
·244·
·244·
g19120g13803g3698g2164，g9213g2331g3698g20652。小容量单相变压器是g14270g9994冷g2376的g5190式变压器，容g16780电流g4506度较g1314，
根据实g17353经验，一般选用 j=2A/mm
2
～3A/mm
2
，g11713g7114g5049g1328变压器取 j=4A/mm
2
～5A/mm
2
。
按计算所g5483g4560g13459截面积和g11464g5464，g7609表A-3。选取相g17829截面的g4560g13459g11464g5464d，g1889g11013表A-4g7609g5483g5114
绝缘的g13459g5464 ′d 。
表A-3 圆导线的规格
裸线直径d
mm/
截面积
c
A
2
mm/
裸线直径d
mm/
截面积
c
A
2
mm/
裸线直径d
mm/
截面积
c
A
2
mm/
裸线直径d
mm/
截面积
c
A
2
mm/
0.66
0.07
0.08
0.09
0.10
0.11
0.12
0.13
0.14
0.15
0.16
0.17
0.18
0.19
0.20
0.21
0.23
0.25
0.00283
0.00385
0.00503
0.00636
0.00785
0.00950
0.01131
0.0123
0.0154
0.01767
0.0201
0.0227
0.0255
0.0284
0.0314
0.0346
0.0415
0.0491
0.27
0.29
0.31
0.33
0.35
0.38
0.41
0.44
0.47
0.49
0.51
0.53
0.55
0.57
0.59
0.62
0.64
0.67
0.0573
0.0661
0.0755
0.0855
0.0962
0.1134
0.1320
0.1521
0.1735
0.1886
0.204
0.221
0.238
0.255
0.273
0.302
0.322
0.353
0.69
0.72
0.74
0.77
0.80
0.83
0.86
0.90
0.93
0.96
1.00
1.04
1.08
1.12
1.16
1.20
1.25
1.30
0.374
0.407
0.430
0.466
0.503
0.541
0.581
0.636
0.679
0.724
0.785
0.849
0.916
0.985
1.057
1.131
1.227
1.327
1.35
1.40
1.45
1.50
1.56
1.62
1.68
1.74
1.81
1.88
1.95
2.02
2.10
2.26
2.44
—
1.431
1.539
1.651
1.767
1.911
2.06
2.22
2.38
2.57
2.78
2.99
3.20
3.46
4.01
4.68
—
表A-4 圆截面漆包线漆膜的厚度
裸线直径
导线品种
0.06～
0.14
0.15～
0.21
0.23～
0.33
0.35～
0.49
0.51～
0.62
0.64～
0.72
0.74～
0.96
1.0～
1.74
1.81～
2.02
2.1～
2.44
高强度聚酯漆包线QZ
硅有机单玻璃丝包线
硅有机双玻璃丝包线
0.03
—
—
0.04
—
—
0.05
—
—
0.06
—
—
0.07
—
—
0.08
0.20
0.25
0.09
0.22
0.25
0.11
0.22
0.27
0.12
0.24
0.28
0.13
—
—
附录
·245·
·245·
A.4 绕组排列，核算铁心窗口面积
绕组的匝数和导线直径确定之后，可作绕组排列。绕组每层匝数为
N
C
=0.9[h－(2～4)]/d′ (A.1)
式中，d′——绝缘导线外径(㎜)；
h——铁心窗高(㎜)；
0.9——绕组框架两端厚度的系数；
2～4——裕度的系数。
各绕组所需层数为
m=N/N
c
(A.12)
各绕组厚度为
t
i
=m
i
(d
i
′+δ
i
)+γ,i=1,2,3,…,r (A.13)
式中，
i
δ 为层间绝缘厚度(mm)。导线较细(0.2mm 以下)，用一层厚度为 0.02mm～0.04mm
白玻璃纸，导线较粗(0.2mm 以上)，层厚度为 0.05～0.07mm 的电缆纸(或牛皮纸)；更粗的导线，可用厚度为0.12mm的青壳纸；
γ 为绕组间的绝缘厚度(mm)。当电压不超过500V时，可用2～3电缆纸夹1～2层黄蜡布等。
绕组厚度为
t=(t
0
+ t
1
+…)×(1.1～1.2) (A.14)
式中，t
0
——绕组框架的厚度(mm)；
1.1～1.2——考虑的裕度的系数。
计算所得的绕组总厚度 t 必须略小于铁心窗口宽度c，若 t＞c，可加大铁心叠装厚度，减少绕组匝数或重选硅钢片尺寸，按上述步骤重复计算和核算，至合适时为止。
A.5 计算实例
试计算一单相电源变压g3132的g7389g1863g2454数，g16280g7696g16213g8726
g3926g3282A.3所g12046。
1,计算二次侧容量S
2
g3282A.3中N
2
绕组g1391g1852g8886g6984g8981用，g1000用g282g5430g9400g8886g3132，g3252g8504g4466g19481g17767g1998g16282g3324g2163g10587g5224为绕组g16282
g3324g2163g10587的0.7～0.8g5050g2503，g2375
S
2
=K
B
(2U
2
I
2
)+U
3
I
3
=[0.77×(2×280×0.2)+36×0.1] VA? g30090 VA?
式中，K
B
g24740.77。
2,一次绕组的容量
2
1
90
V A 100V A
0.9η
==?=?
S
S
图A.3 单相电源变压器
电机与拖动
·246·
·246·
3,变压器的额定容量
12
11
( ) (90 100)VA 95VA
22
=+= +?=?SSS
4,一次电流
I
1
=(1.1～
1
95
1.2) 1.15 A 0.5A
220
S
U
=× =
5,铁心截面
2
0
1.45 95cm 14.1cmAKS== =
式中，K
0
按表A-1取1.45，则具体尺寸如下,
14.1
cm 3.43cm 34.3mm
1.2 1.2
A
a ===
按表A-2取a= 32mm的硅钢片则
C
14.1
cm 4.84cm 48.4mm
0.91 3.2
A
b
Ka
′ == = =
×
取 ′b =48mm，硅钢片尺寸，b/a=0.91×48.4/32=1.38
根据表A-2可查得
C=16mm，h=48mm，A=96mm
2
，H=80mm
6,每伏匝数
55
0
m
4.5 10 4.5 10
3.5
9000 14.1
N
BA
××
== ≈
式中，选取B
m
=0.9T
7,各绕组匝数
N
1
=U
1
N
0
=220×3.5=700
N
2
=1.05 U
2
N
0
=1.05×280×3.5≈1030
N
3
=1.05 U
3
N
0
=1.05×36×3.5=132
8,绕组导线直径及导线选择
选取电流密度
j=3.0A/mm
2
N
1
绕组
A
c1
=I
1
/j=0.5/0.3=1.167mm
2
查表 A-3 选导线的直径为 d
1
=0.47mm，再由表 A-4 查得 QZ 型漆包线带膜后的直径为
1
d′ =0.53mm。
N
2
绕组
A
c2
=I
2
/j=0.2/0.3=0.067mm
2
查表A-3、表A-4选
d
2
=0.29mm，
2
d′ =0.34mm
附录
·247·
·247·
N
3
绕组
A
c3
=I
3
/j=0.1/3=0.033mm
查表A-3、表A-4选
d
3
=0.21mm，
3
d′ =0.25mm
9,各绕组每层的匝数
N
L1
=0.9×[h－(2~4)]/
1
d′ =0.9×(48－2)/0.53=79
N
L2
=0.9×[h－2~4)]/
2
d′ =0.9×(48－2)/0.34=123
N
L3
=0.9×[h－(2~4)]/
3
d′ =0.9×(48－2)/0.25=169
10,各绕组所需的层数
m
1
=N
1
/N
L1
=770/79≈10
m
2
=2N
1
/N
L2
=2×1030/123≈17
m
3
=N
3
/N
L3
=132/169≈1
11,各绕组的厚度
对地绝缘：两层电缆纸(0.05mm)，夹一层黄蜡布(0.14mm)，所以
γ =2×0.05mm+0.14mm=0.24mm
绕组间绝缘：一层青壳纸(0.12mm)
层间绝缘：N
1
绕组及N
2
绕组用一层电缆纸，则δ
1
=δ
2
=0.05 mm；N
3
绕组用一层白玻璃纸，则
3
δ =0.02mm。
绕组框架用0.05 mm弹性纸绝缘，外包对地绝缘厚度为γ,其厚度
t
0
= 0.5+0.24mm=0.74mm
t
1
= m
1
(
1
d′ +
1
δ ) + γ = [10×(0.53+0.05) +0.24] mm =6.04mm
t
2
= m
2
(
2
d′ +
2
δ ) + γ = [17×(0.34+0.05 ) +0.24] mm =6.87mm
t
3
= m
3
(
3
d′ +
3
δ ) + γ = [1×(0.25+0.02) +0.24] mm =0.51mm
12,绕组总厚度
t = (t
0
+ t
1
+ t
2
+t
3
)×1.1= (0.74 +6.04+6.87+0.51) ×1.1mm =15.58mm< c=16mm
B 变压器的瞬变过程
变压器在实际运行过程中，常需并入电网或从电网上切断，其负载有时也会急剧变化，
在变压器所连接的输电线路上又往往往会发生短路故障和遭受雷击g12573。g17837g1135g18129会g1363变压器的运行g10378g1929发生变化，g1363其运行从一g12193g12295g4462g10378g1929变g6116g2490一g12193g12295g4462g10378g1929，g17837g12193变化的g6984g1022过程g12228为g11648变过程。在g11648变过程中，变压器的电流可g14033g17241过其g20081g4462电流g5468g3822g1505，g1363其绕组或绕组的g2520g18108g2010间g1147生g5468g3835的g7438g7812g5224g2159，或g13785g1363电压在绕组g2520g18108g2010间，g10990g14279g2520线g2289间g1147生g7509
g993g3355g2260的g2010布。g15441g9994过程g7424g17535g5322g13505时间g7509短，g2376g14033g1363变压器遭受g1017g18337g6451g4487。
g11648变过程中g1147生的g10628g16949，可g2010为两g3835g12879：过电流g10628g16949和电压g10628g16949。g3252g8504,在变压器的
g16786g16757、g2058g17908和运行时，g18129g5529g20047g1116以g16760g11507g13783g15397。g7424g19480g5417g2494g2010g7524电流g10628g16949，g14279g1122电压g10628g16949，g16847
电机与拖动
·248·
·248·
g13785可g2454g19417其g1194g1082g12833。
一g14336在下g17860两g12193g5785g1929下,变压器g4570会g1147生过电流g10628g16949。
B.1 空载合闸过程
变压器g12295g5589运行时，其g12366载电流g1177为g20081g4462电流的 3%～10%(g2494有g4579型变压器g6177g17810g2052
10%)。g1552得g8892g5859的g7171，g4570g1120g8437绕组g5332路的变压器并入电网(g2524g19404)时，会发生一g8437电流的g11648
时g1926击，g13475过一g1022g11648变过程，g9994后g2052g17810g12295g4462g10378g1929。g17837g1022g1926击性的g2524g19404电流往往可g17810g20081g4462电流的6～8g1505。
g16786外接电g9316电压按g8503g5370g16280g5471变化，g5415g12366载g2524g19404时，(如g3282B.1所g12046)，按电g2172g2195g5191g15925g2419g10714，
可g2027g1998下g2027g5506g12227g2010g7053程式
11 0011
d
2sin( )
d
Φ
uUωt ψ ir N
t
=+=+ (B.1)
式中，
0
ψ g252g252g2524g19404g11648间电g9316电压的g11468g1313g16294；
0
i g252g252一g8437绕组g12366载g2524g19404电流；
1
N g252g252一g8437绕组的g2289g6980；
Φ g252g252和一g8437绕组g1852g18108g2289g6980g11468g1144g19154的g11925通量。
图B.1 单相变压器空载合闸
由g1122Фg993g1177g7171时间的函g6980，而且也g7171电流的函g6980，所以式(B.1)g7171一g1022非线性的g5506g2010g7053
程式，直接求解g7171比较困难的。
一g8437绕组电压降 i
0
r
1
通常g5468g4579，在g2010g7524g11648变过程的初始阶段往往可忽略，g17837样就简化了g7053程式的求解，g1122g7171式(B.1)可写为
110
d
2sin( )
d
Φ
NUt
t
ω ψ=+ (B.2)
对式(B.2)求解，可得
1
0
1
2
dcos()d
U
tt
N
Φωψ
ω
=+ (B.3)
1
0
1
2
cos( )
U
Φωt ψ C
ωN
=? + + (B.4)
式中，C为g12227g2010常g6980，由初始条件决g4462。
为简单起见，假g16786t =0，铁心中没有剩g11925，即
t0
Φ
=
=0，代入式(B.4)，即可确g4462C
附录
·249·
·249·
1
0
1
2
cos
U
C= Ψ
ωN
(B.5)
把式(B.5)代入式(B.4)，可以得g2052式(B.2)的解为
1
00m00
1
2
[cos cos( )] [cos cos( )]=+=+
U
Φψωt ψΦψωt ψ
ωN
(B.6)
式中，
m
Φ 为g12295g5589g11925通量的幅g1552，
1
1
2U
ωN
。
由式(B.6)可知，和其g1194g11648变过程一样，在变压器g12366载g2524g19404的g11648变过程中，g11925通量可以
g2010为两g1022g2010量：非周期g2010量
m0
cosΦ ψ 和周期g2010量
m0
cos( )Φ t ψω + 。最有利的g5785g1929g7171在
0
90ψ =
ringoperator
时的g2524g19404，g8504时非周期g2010量为零，g2524g19404后立即进入g12295g4462g10378g5589，无g11648变过程。而最g1017g18337的g5785
g1929，则g7171在
0
0ψ =
ringoperator
时g2524g19404，g8504时非周期g2010量为
m
Φ,周期g2010量为-
m
cosΦωt，g11925通量最g3835g1552
可g17810g12295g5589时最g3835g11925通量
m
Φ g1552的两g1505，如g3282B.2所g12046。
g13783g15397剩g11925时，铁心中主g11925通的最g3835g1552可g17810g12295g5589最g3835g1552的2.2～2.3g1505。
变压器g8503常运行时，铁心已较为饱和，所以在最g993利的g5785g1929下g2524g19404时，铁心的饱和度
g4570更高。根据g11925通量的g11648g5589g1552，利用变压器的g11925化曲线，即可求g1998对g5224的g2524g19404
图B.2 =
0
Ψ 0°时合闸时磁通的变化( =
1
0r )
电流的g11648g5589g1552。该g11648太g1552可g17810g8503常g12366载电流的几十g1505，g10990g14279百余g1505，也就g7171g11468g5415g1122g20081
g4462电流的6～8g1505，如g3282B.3所g12046。
图B.3 通过磁化曲线确定空载(励磁)电流 图B.4 空载合闸电流的瞬变过程(最不利的情况)
实际上，一g8437绕组的电阻会g1363g2524g19404时的g1926击电流g5468快的衰弱g2052g12366载电流的g12295g5589g1552。如
g3282B.4所g12046，其衰弱的快慢取决g1122时间常g6980T=L
1
/r
1
，L
1
为一g8437绕组的g5191g3355自感，L
1
越g3835，
电机与拖动
·250·
·250·
则g11925场储g14033越g3822，g1926击电流衰减越慢；r
1
越g3835，储g14033消耗越快，衰减得也快。一g14336容量较
g4579的变压器的 r
1
较g3835，g1926击电流g2494要g13475过几g1022周波(零点几秒)即g17810g12295g5589g1552，巨型变压器的
g2524g19404g1926击电流 衰减较慢，有的衰减过程可g14033较长。g12366载g2524g19404的g1926击电流由g1122其持g13505时间较短，对变压器g7424g17535并无直接危g4487，但g7171它g14033导致一g8437侧的过电流保护装置g2172作，引起跳g19404，
可再g2524g19404一g8437。
B.2 突然短路过程
g5415变压器一g8437侧的外施电压保持g993变，g1120g8437侧发生短路时，无g5859g4570会导致g5468g3835的短路电流。由g1122短路电流g5468g3835，对g17837g12193故障g5785g1929的g2010g7524时，可g993记其励g11925电流，g1122g7171根据变压器的近似g12573效电路，并g16786电g9316电流按g8503g16280g5471变化，可写g1998下g2027g5506g2010g7053程式
s
11 sss
di
2sin( )
d
uUωt ψ ir L
t
=+=+
式中，
s
ψ g252g252短路g11648间电g9316电压的g11468g1313g16294；
s
i g252g252短路电流；
s
r g252g252变压器的短路电阻；
s
L g252g252变压器的短路电感。
g3252为变压器的短路电阻
s
r 及短路电感
s
L g18129g7171常g6980，变压器g1120g8437侧突g9994短路的g5785g1929犹如
R、L串联电路突g9994接上g8503g5370电压一样。
在一g14336变压器中，
ss
rLlessmuch,可g16760为
s
ψ = arctanL
s
/r
s
≈ /2π,假g4462初始条件为t=0时i
s
=0，
即突g9994短路前，变压器处g1122g12366载g10378g5589，可解得如下结果
s
s
-
11
22 22
ss ss
=cos(+)+coe
+( ) +( )
r
t
L
UU
i ωt ψψ
r ωLrωL
(B.8)
式(B.8)右边第一项为g12295g4462g2010量(周期g2010量)，第g1120项为g11648时g2010量(非周期g2010量)。g5415g11648时g2010
量衰减为零时，短路电流g17810g2052g12295g4462g1552。
在最g993利的g5785g1929下，突g9994短路时
s
ψ =0，即g5415短路g11648间一g8437绕组的电压 U
1
恰好g13475过零
g1552，且假如g11648变过程又衰减得较慢，则短路g1926击电流的最g3835g1552可以g12573g1122g12295g4462短路电流幅g1552
的两g1505，即它们间的比g1552
s
K =2，但实际上短路时，g11648变过程衰减颇快，g3252g8504
s
K g12573g11221.5左右。
短路g1926击电流的最g3835g1552对g20081g4462电流的g1505g6980，视变压器的阻抗电压百g2010g1552
s
u 的g3835g4579而g4462。
若
s
u =6%，则短路g1926击电流的最g3835g1552对g20081g4462电流的g1505g6980g4570为
K
s1
/u
s
=1.5×1/0.06≈25
式中，1/u
s
为在g20081g4462电压下，g12295g4462短路电流对g20081g4462电流的g1505g6980。
突g9994短路的g11648变过程衰减的快慢决g4462g1122时间常g6980 T
s
=L
s
/r
s
=x
s
/ωr
s
，g5415 f=50Hz 时，g4579容量变压器的比g1552x
s
/r
s
为2～3，而g3835容量变压器的比g1552x
s
/r
s
为10～15。故g4579容量变压器中，
如发生突g9994短路，其g11648变过程衰减较快。
尽管突g9994短路g11648变过程g5468短，但巨g3835的短路g1926击电流g4570g1363变压器绕组及其导线受g2052强
g3835的电g11925g2159作用，可g14033g1363绕组遭g2052破坏；同时，若持g13505时间过长，可g1363绕组急剧地发热，
g6451坏绝缘。g3252g8504在g16786g16757时，要g13783g15397g2052g6564高u
s
g7481降g1314短路电流，g17836g5224尽可g14033g1363绕组g1582g6116g11468g12573
高度，同时绕组g4445装要g10294g3278，以g1825短路过程中发生的强g3835电g11925g2159g1363绕组g1147生g7138g7186的变g5430。
附录
·251·
·251·
C 产品代号所用字母的含义
电g7438g1147g2709代g2507中的g4395g8609，一g14336选g1147g2709g1852g2529g12228中有代表g5859g1053的g8733g4395的第一g1022g6352g19911g4395g8609。
g1375如g256直
g714
流发
g714
电g7438g257代g2507g256ZFg257，g256g5334
g714
g8505电g2172g7438g257代g2507g256Yg257，g256同
g714
g8505电g2172
g714
g7438g257代g2507
g256TDg257g12573。g7588g1135g1076g5827g8851用和g5430g16949用g8873的g4395g8609，g1185g13499g13505g1363用，如g256Jg257表g12046g256g1144流g5334g8505电g2172
g7438g257，g256Og257表g12046g256g1852g4565g19393g257g12573。
下g19766g2027g1998g18108g2010电g7438的g1147g2709代g2507或g1147g2709g13007g2027代g2507，g1391g2454g13783。
表C-1 中、小型电机
产品代号 名 称 派生系列或专用电机举例
J
JO
Y
J–L
Z
ZF
T
防护式异步电动机
封闭式异步电动机
封闭式异步电动机
铝线绕组异步电动机
直流电动机
直流发电机
同步电动机
JQ 高起动转矩异步电动机
JL 铝壳异步电动机
JR 绕线式转子异步电动机
JD 多速异步电动机
JBS 小机座防爆异步电动机
JQO高起动转矩异步电动机
JLO 铝壳异步电动机
YB 防爆型异步电动机
YC 电磁调速异步电动机
YTD 电梯异步电动机
YLJ 力矩异步电动机
ZQ 直流牵引电动机
ZY 直流永磁电动机
ZCF 直流测速发电机
TZ 内转子式磁滞同步电动机
TZW 外转子式磁滞同步电动机
表C-2 微型电机
产品代号 名 称 派生系列举例
AO(JW)
BO(JZ)
CO(JY)
DO(JX)
微型三相异步电动机
微型单相电阻分相起动电动机
微型单相电容起动电动机
微型单相电容运转电动机
□D 多速
□F 缝纫机用
□S 短时定额
□X 断续定额
□Z 锥形转子
□W 稳速
注：①“□”表示所属的基本系列代号。
② 括号内的是老产品系列。
表C-3 控制电机
产 品 代 号 名 称
SL
SZ
SY
BF
交流鼠笼转子伺服电动机
电磁式直流伺服电动机
永磁式直流伺服电动机
反应式步进电动机
电机与拖动
·252·
·252·
D 电机电刷的选择
电g2059g7171用g1122电g7438的g6454g2533器或g19610电g10627上g1268导电流的g9381g2172接g16314件。根据电g2059g7460g7021的g993同，
常用电g2059有以下g989g12879,
(1) g11719g3708电g2059：它g7171在g3837g9994g11719g3708中g2164g8825青、g10040g9978g8845g12573g12908g2524g2070g9163g2524压g2058而g6116。它g17148地g17731，
g9082g9381性g14033较好，g6717g6842g13007g6980g1314。但常g3252g2559g7446g17148较g3822而g7143g1363g6984流器受g6451。一g14336g17878用g1122g6984流条件
g8503常、负载g3355g2260的电g7438。
(2) 电化g11719g3708电g2059：它由g11719g3708、g9978g11911g12573作g2419g7021，g13475电g9821 2500g263以上高g9213处g10714而g2058g6116。
其性g14033g1260g14403，故g1363用g14551g3272g5203，可用g1122g2520g12879型的电g7438及g6984流条件较困难的电g7438上。
(3) g18341g4658g11719g3708电g2059：它g7171在g11719g3708中g9195入g19120及g4581量g19189、g19097g12573g18341g4658g12893g7423g9163g2524而g2058g6116，具有
g1260g14403的导电性，载流量g3835，g10317g2047g17878g2524g1144流绕线式g5334g8505电g2172g7438和g3835电流直流电g7438。
更g6454电g7438电g2059时，g5224根据g2419电g7438g16786g16757要求选g6333电g2059。下表g13485g1998了g18108g2010电g7438的电g2059选g6333
g7053g7708，g1391g2454g13783。
附表D-1 部分电机电刷选择方案
电刷工作条件 可采用的电刷
电机的类型
电流密度
/(A/cm
2
)
圆周线速度
/(m/s)
正常的 代用的
电压80V以下 12以下 20以下
DS–4
DS–72
T–3
DS–14
电压40V以下 15以下 20以下
TSQ–5
TSQ–17
T–3
电压12V以下 25以下 20以下
TS–64
TS–51
TS–2
30kW以下电压约110V,
有正常换向及恒定负载
15以下 S–3 DS–14
低压
直流
发电机
50kW左右其他同上
10以下
20以下
DS–14
DS–52
S–3
电动工具及类似用途的小型
直流电动机(110V～220V)
10以下 15以下 DS–8 DS–52
50V以上 10以下 10以下 DS–52 DS–14
20～50V 15以下 4以下 TSQ–5
T–3
TSQ–17
伺服
电动机
20以下 10以上 2以下
TSQ–5
TSQ–17
TS–4
12以上 20～40
TS–64
DS–72
TS–4
DS–4
10以下 20以下 DS–52 DS–14 滑环式交流异步电动机
10以下 60以下
DS–74B
DS–74
DS–72
小g2163g10587g17902用电机 10以下 20以下 DS–52 DS–14
注：S—石墨，DH、DS—电化石墨，T—铜，Q—汽车拖拉机用。
附录
·253·
·253·
E 线 规
线规
g9434g2265线g7380g3835
外g5464(g8639g12871)
g19120线直g5464
(g8639g12871)
g19120线g6142g19766
(g8639g12871
2
)
g9434g2265线g7380g3835
外g5464(g8639g12871)
g19120线
直g5464
(g8639g12871)
g19120线
g6142g19766
(g8639g12871
2
) Q QQ或QZ
Q QQ或QZ
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.10
0.11
0.12
0.13
0.14
0.15
0.16
0.17
0.18
0.19
0.20
0.21
0.23
0.25
0.27
0.29
0.31
0.33
0.35
0.38
0.41
0.44
0.47
0.49
0.51
0.53
0.55
0.57
0.59
0.62
0.64
0.00196
0.00283
0.00385
0.00503
0.00636
0.00785
0.00950
0.01131
0.01327
0.01539
0.01769
0.0201
0.0227
0.0255
0.0284
0.0314
0.0346
0.0415
0.0491
0.0573
0.0661
0.0755
0.0855
0.0962
0.1134
0.1320
0.1520
0.1735
0.1886
0.204
0.221
0.238
0.255
0.273
0.302
0.322
0.065
0.075
0.085
0.095
0.105
0.120
0.130
0.140
0.150
0.160
0.170
0.180
0.190
0.200
0.210
0.225
0.235
0.255
0.275
0.31
0.33
0.35
0.37
0.39
0.42
0.45
0.49
0.52
0.54
0.56
0.58
0.60
0.62
0.64
0.67
0.69
—
0.09
0.10
0.11
0.12
0.13
0.14
0.15
0.16
0.17
0.19
0.20
0.21
0.22
0.23
0.24
0.25
0.28
0.30
0.32
0.34
0.36
0.38
0.41
0.44
0.47
0.50
0.53
0.55
0.58
0.60
0.62
0.64
0.66
0.69
0.72
0.67
0.69
0.72
0.74
0.77
0.80
0.83
0.86
0.90
0.93,
0.96
1.00
1.04
1.08
1.12
1.16
1.20
1.25
1.30
1.35
1.40
1.45
1.50
1.56
1.62
1.68
1.74
1.81
1.88
1.95
2.02
2.10
2.26
2.44
2.63
0.352
0.374
0.407
0.430
0.466
0.503
0.541,
0.581
0.636
0.679
0.724
0.785
0.849
0.916
0.985
1.057
1.131
1.227
1.327
1.431
1.539
1.651
1.767
1.911
2.06
2.22
2.38
2.57
2.75
2.99
3.20
3.46
4.01
4.68
5.48
0.72
0.74
0.78
0.80
0.83
0.86
0.89
0.92
0.96
0.99
1.02
1.07
1.12
1.16
1.20
1.24
1.28
1.33
1.38
1.43
1.48
1.53
1.58
1.64
1.71
1.77
1.83
1.90
1.97
2.04
2.12
2.20
2.36
2.54
—
0.75
0.77
0.80
0.83
0.86
0.89
0.92
0.95
0.99
1.02
1.05
1.11
1.15
1.19
1.23
1.27
1.31
1.36
1.41
1.46
1.51
1.58
1.61
1.67
1.73
1.79
1.85
1.93
2.00
2.07
2.14
2.23
2.39
2.57
—
注：Q—油性漆包线圆铜线；QQ—高强度聚乙烯醇缩醛漆包圆铜线；QZ—高强度聚酯漆包圆铜线
电机与拖动
·254·
·254·
F Z2系列直流电动
表F-1 Z2系列直流电动
电枢绕组 换向器
外径
内
径
长
度
外
径
长度
机
座
号
功率
(千瓦)
电压
(伏)
电
流
(安)
转速
(转/
分)
激
磁
方
式 (毫米)
槽数
槽形
元件
匝数
总
匝
数
线 径
(毫米)
节
距
(毫米)
换向
片数
换向节距
Z2–11 0.4 220 2.68 1500 并 22 2464
Φ0.53
Φ0.60
Z2–12 0.6 220 3.82 1500 并
83 22 90 14
16 1792
Φ0.62
Φ0.69
1～5 62 42 56 1～33
0.8 220 4.92 1500 并 12 1800
Φ0.74
Φ0.83
Z2–21
1.1 230 4.78 2850 复
65
9 1368
Φ0.74
Φ0.83
1.1 220 6.5 1500 并 9 1296
Φ0.86
Φ0.95
1.7 230 7.39 2850 复 6? 972
Φ0.96
Φ1.03
Z2–22
0.8 230 3.48 1450 他
106
90
14 2088
Φ0.69
Φ0.77
1.5 220 8.7 1500 并 9? 1336
Φ1.0
Φ1.1
1.1 230 4.78 1450 复 13 1872
Φ0.86
Φ0.95
Z2–31
1.1 230 4.78 1450 他
75
13 1872
Φ0.86
Φ0.95
2.2 220 12.35 1500 并 6? 972
Φ1.2
Φ1.31
3.2 230 13.9 2850 复 4 648
Φ1.35
Φ1.46
Z2–32
1.7 230 7.4 1450 他
120
30
105
18
梨
形
9 1368
Φ1.0
Φ1.1
1～10 82 45 72 ±1
附录
·255·
·255·
铁芯、绕组技术数据
铁芯、绕组技术数据
换向器 主极绕组 换向极绕组 铜重
极身宽
极长
气
隙
每极匝数
线径
(毫米)
极身长极宽气隙 电枢 并激每杆刷数
电刷
DS-4
(毫米)
极数
(毫米) 串 并 串 并
并激电流(安)
极数
(毫米)
每极匝数线径
(毫米)
(公斤)
72 3800
Φ0.27
Φ0.32
0.183 480
Φ0.96
Φ1.05
0.88 1.05
38 90 0.7
34 3140
Φ0.31
Φ0.36
0.28
75
345
Φ1.08
Φ1.19
0.99 1.53
40 3700
Φ0.33
Φ0.38
0.301 352
Φ1.35
Φ1.46
1.46 1.76
65
72 3200
Φ0.27
Φ0.32
0.217
50
264
Φ1.35
Φ1.46
1.10 0.97
24 3000
Φ0.41
Φ0.47
0.458 230
Φ1.45
Φ1.56
1.58 2.64
42 2900
Φ0.29
Φ0.34
0.268 174
1.0×2.44
1.31×2.75
1.48 1.18
48
90
0.8
42 3200
Φ0.33
Φ0.38
0.308
75
20
370
Φ1.2
Φ1.31
1.64 1.64
30 3160
Φ0.38
Φ0.44
0.424 240
1.0×2.44
1.27×2.71
2.26 2.27
118 3100
Φ0.33
Φ0.38
0.308 336
Φ1.35
Φ1.46
2.35 1.66 75
118 3480
Φ0.38
Φ0.44
0.408
55
336
Φ1.35
Φ1.46
2.35 2.43
24 2940
Φ0.41
Φ0.47
0.414 174
1.08×3.28
1.4×3.6
2.66 2.95
24 2200
Φ0.38
Φ0.44
0.521 117
1.25×3.28
1.57×3.6
2.24 1.8
2 10×12.5 2
58
105
1.0
24 2830
与换向极相同
Φ0.41
Φ0.47
0.505
1
85
25
1.5
252
Φ1.56
Φ1.67
2.6 2.69
电机与拖动
·256·
·256·
表F-2 Z2系列直流电动
电枢绕组 换向器
外径
内
径
长
度
外
径
长度
机
座
号
功率
(千瓦)
电压
(伏)
电
流
(安)
转速
(转/分)
激
磁
方
式
(毫米)
槽数 槽形
元件
匝数
总
匝
数
线 径
(毫米)
节
距
(毫米)
换向
片数
换向节距
3 220 57 1500 并 6 972
Φ1.25
Φ1.49
4.2 230 18.25 2850 复 4 702
Φ1.45
Φ1.69
Z2–41
2.4 230 10.45 1450 他
138 45 85 27
8 1404
Φ1.0
Φ1.24
1～8 100
32
81
1～41
4 220 22.3 1500 并 2 756
Φ1.45
2-Φ1.69
3.2 230 13.9 1450 复 6 1080
Φ1.16
Φ1.4
Z2–42
3.2 230 13.9 1450 他
138 45 110 27
6 1080
Φ1.16
Φ1.4
1～8 100 32 81 1～41
5.5 220 30.3 1500 并 4 744
Φ1.68
Φ1.95
3 220 17.2 1000 复 5 1054
Φ1.35
Φ1.59
Z2–51
4.2 230 18.25 1450 他
162 55 90 31
梨
形
5 992
Φ1.35
Φ1.59
1～9 125 32 93 1～47
4 220 22.6 1000 并 4 744
Φ1.62
2-Φ1.68
3 220 17.5 750 并 5 992
Φ1.35
Φ1.59
Z2–52
6 230 26.1 1450 他
162 55 130 31
4 744
Φ1.62
Φ1.88
32
附录
·257·
·257·
铁芯、绕组技术数据2
换向器 主极绕组 换向极绕组 铜重
极身宽
极长 气隙 每极匝数线径
(毫米)
极身长极宽 气隙 电枢 并激每杆刷数
电刷
DS-4
(毫米)
极数
(毫米) 串 并 串 并
并激电流(安)
极数
(毫米)
每极匝数线径
(毫米)
(公斤)
12 1790
Φ0.44
Φ0.50
0.607 74
1.0×4.7
1.34×5.04
2.17 3.10
12 1460
Φ0.38
Φ0.44
0.51 54
1.16×4.7
1.5×5.04
2.1 1.81 1 4 42 85
12 1780
Φ0.47
Φ0.53
0.624
4 65 20
105
1.16×2.44
1.47×2.75
2.0 3.42
6 1570
Φ0.49
Φ0.54
0.77 58
1.16×4.7
1.5×5.04
2.55 3.89
21 1330
Φ0.41
Φ0.47
0.555 82
1.0×4.7
1.34×5.04
2.33 2.31 42 110
1.0
21 1340
Φ0.51
Φ0.58
0.821
90 20
1.5
82
1.0×4.7
1.34×5.04
2.33 3.47
8 1780
Φ0.51
Φ0.58
0.75 57
1.25×4.7
1.6×5.04
3.38 4.62
8 2040
Φ0.55
Φ0.62
0.75 81
1.35×3.28
1.7×3.6
3.1 6.38 90
29 1480
Φ0.47
Φ0.53
0.683
65 20 1.7
76
1.35×3.28
1.7×3.6
2.92 3.16
7 1460
Φ0.59
Φ0.66
1.04 57
1.16×4.7
1.51×5.04
3.68 6.17
8 1680
Φ0.57
Φ0.64
0.8 76
1.35×3.28
1.7×3.6
3.42 6.71
1
10×12.5
4
50
130
1.2
8 1100
与换向极相同
Φ0.57
Φ0.64
1.11
4
105 20 1.7
57
1.16×4.7
1.51×5.04
3.42 4.08
电机与拖动
·258·
·258·
表F-3 Z2系列直流电动
电枢绕组 换向器
外径内
径
长度 外径长度机
座
号
功率
(千瓦)
电
压
(伏)
电
流
(安)
转速
(转/
分)
激
磁
方
式
(毫米)
槽数槽形
元件匝数总
匝
数
线 径
(毫米)
节
距
(毫米)
换向
片数
换向
节距
10 220 53.8 1500 并 3 558
2–Φ1.56
2–Φ1.82
4 230 23.2 750 并 6 1116
Φ1.56
Φ1.82
Z2–61
8.5 230 37 1450 复
195 55 95 31
4 806
2–Φ1.35
2–Φ1.59
48
13 220 69.5 1500 并 2 434
3–Φ1.56
3–Φ1.82
65
11 230 47.8 1450 复 3 620
2–Φ1.62
4–Φ1.88
48 Z2–62
7.5 220 41.3 1000 并
195 55 125 31
3 682
2–Φ1.45
2–Φ1.69
1～9 125
48
93 1～41
17 220 90 1500 并 33 2 396
1.45×4.7
1.78×5.03
96 1～50
10 220 54.8 1000 并 33 3 594
1.35×5.05
1.68×3.38
99 1～50 Z2–71
14 230 61 1450 他
210 60 125
27 2 540
1.08×4.7
1.41×5.03
1～9 150 100
135 1～58
22 220 115.4 1500 并 27 2 324
1.81×4.7
2.08×4.97
1～8 81 1～41
Z2–72
19 230 82.55 1450 复
210 60 160
33 2 396
1.35×4.7
1.62×4.97
1～9
150 100
99 1～50
17 220 92 1000 并 35 2 420
1.56×4.7
1.9×5.04
1～10 105 1～53
Z2–81
14 230 60.9 960 他
245 70 135
27
梨
形
2 540
1.08×4.7
1.43×5.04
1～8
180 100
135 1～63
附录
·259·
·259·
铁芯、绕组技术数据3
换向器 主极绕组 换向极绕组 铜重
极身宽
极长
气隙 每极匝数线径
(毫米)
极身长极宽气隙电枢 并激每杆刷数
电刷
DS-4
(毫米)
极数
(毫米) 串 并 串 并
并激电流
(安)
极数
(毫米)
每极匝数线径
(毫米)
(公斤)
6 1800
Φ0.67
Φ0.75
1.178 44
1.68×6.4
2.07×6.75
5 9.07
14 1900
Φ0.59
Φ0.66
0.362 88
1.16×4.7
1.54×5.05
5 7.25 2 95
18 1630
Φ0.55
Φ0.62
0.761
70 25 2.5
63
1.25×6.4
1.59×6.74
5.41 5.2
3
12.5×25 58
125
1.5
8 1530
与换向极相同
Φ0.69
Φ0.77
1.20
100 25 2.5 35
2.26×6.4
2.66×6.8
6.5 8.77
2 10 1310
Φ0.59
Φ0.66
0.956 49
1.56×6.4
1.9×6.74
6.68 5.47
2
10 1670
Φ0.59
Φ0.66
0.878
54
1.81×4.7
2.16×5.04
5.89 7.11
2 1100
Φ0.8
Φ0.89
2.135 30
3.53×6.4
3.82×6.13
8.07 9.36
1 1320
Φ0.77
Φ0.86
1.639 45
1.95×6.4
2.02×6.72
7.17 10.6
1
125 4
1040
Φ0.83
Φ0.92
2.17
95 28 3
40
2.26×6.4
2.59×6.73
8.13 9.26
3 1050
Φ0.77
Φ0.86
1.90 25 1.95×12.5 9.16 9.35
160
1.5
3 850
Φ0.86
Φ0.95
2.26
130 28 3
30
3.05×6.4
3.28×6.73
8.27 9.67
68
1320
Φ1.0
Φ1.11
2.465 34
3.05×6.4
3.33×6.73
10.52 20.6
2
135 2 2
1150
Φ1.08
Φ1.19
2.85
105 32 4
43
2.44×6.4
2.77×6.73
9.25 20.45
电机与拖动
·260·
·260·
表F-4 Z2系列直流电动
电枢绕组 换向器
外径内
径
长度外径
长度机
座
号
功率
(千瓦)
电
压
(伏)
电
流
(安)
转速
(转/分)
激
磁
方
式
(毫米)
槽数槽形
元件匝数总
匝
数
线 径(毫米) 节距
(毫米)
换向
片数
换向
节距
17 220 93.2 750 并 2 420
1.56×4.7
1.9×5.04
1～10
Z2–82
19 230 82.5 980 复
245 70 180 35
2 420
1.56×4.7
1.9×5.04
1～10
180 100 105 1～53
30 220 158.5 1000 并 29 2 348
2.44×6.4
2.77×6.73
1～8 200 120 87 1～44
Z2–91
22 220 119 750 并
294 80 145
37 2 444
1.81×6.4
2.08×6.67
1～10 200 90 111 1～56
35 230 152 960 复 29 2 348
2.44×6.4
2.77×6.73
1～8 200 90 87 1～44
Z2–92
67 230 291 1450 他
294 80 145
37 1 222
2–1.95×6.4
2–2.22×6.67
1～10 200 150 111 1～56
55 220 185.5 1000 并 37 1 222
2–1.95×6.4
2–2.28×6.73
1～10 200 111 1～56
Z2–10
1
48 230 209 960 复
327 95 195
34
1 270
2–1.68×6.4
2–2.0×6.72
1～9 230
110
135 1～68
注：① 电枢绕组支路均为2；
② 电枢、主极绕组的电磁线均为QZ型；换向极绕组的电磁线为QZ型或SDEOB型。
附录
·261·
·261·
铁芯、绕组技术数据4
换向器 主极绕组 换向极绕组 铜重
极身宽
极长
气隙
每极匝数
线径
(毫米)
极身长
极宽
气隙
电枢
并激
每杆刷数
电刷
DS-4
(毫米)
极数
(毫米) 串 并 串 并
并激电流(安)
极数
(毫米)
每极匝数
线径
(毫米)
(公斤)
1200
Φ1.95
Φ1.19
2.695 35
3.28×6.4
3.61×6.73
11.7 25.6
84 180
10 1000
Φ1.04
Φ1.25
2.434
150 32 4
34
2.83×6.4
3.16×6.73
11.7 19.65
3 1000
Φ1.16
Φ1.27
3.32 27 2.63×19.5 21.4 22.8
2
145 2
1080
Φ1.16
Φ1.27
3.36
115 40 5
35 2.1×19.5 20.6 24.8
2 980
Φ1.16
Φ1.27
2.73 28 2.44×19.5 23.2 25.5
4
16×25 106
185 5
780
Φ1.35
Φ1.46
4.98
155 40 5
18 4.1×19.5 24.1 27
2 2 820
Φ1.16
Φ1.26
3.60 16 3.8×19.5 26.35 22.6
2
20×32
4
128 195
2.5
3.5 780
与换向极相同
Φ1.2
Φ1.3
3.705
4
160 45 5
20 3.05×19.5 27.8 23.2
电机与拖动
·262·
·262·
G JZ系列单相分相电动机
表G JZ系列单相分相电动机
定子铁芯
起动转距
外径 内径 轭高 长度 型号
容
量
(瓦)
满载
电流
(安)
空载
电流
(安)
起动
电流
(安)
额定转距
极数
转速
(转/分)
电
压
(伏)
(毫米)
定子
槽数
JZ1B–2 400 1.39 3.02 28 1.25 2 2900 145 75 20.255 48 24
JZ1A–4 400 2.25 3.45 28 1.25 4 1440 145 85 21.725 65 36
JZ1B–4 250 2.0 2.65 28 1.25 4 1440 145 85 20 48 36
JZ09A–2 250 1.4 2.27 19 1.25 2 2900 120 60 14.85 56 24
JZ09B–2 180 1.3 1.81 14 1.4 2 2900 120 60 14.85 48 24
JZ09A–4 180 1.52 2.07 14 1.4 4 1440 120 71 15.9 62 24
JZ09B–4 120 1.25 1.55 12 1.5 4 1400 120 71 15.9 48 24
JZ08A–2 120 0.785 1.2 12 1.6 2 2820 102 58 14.065 60 24
JZ08B–2 90 0.555 0.93 9 1.6 2 2820 102 58 14.065 46 24
JZ08A–4 90 1.05 1.3 9 1.6 4 1400 102 58 10.45 60 24
JZ08B–4 60 0.76 0.92 7 1.6 4 1400
220
102 58 10.45 48 24
附录
·263·
·263·
铁芯、绕组技术数据
铁芯、绕组技术数据
主绕组 副绕组
转子
槽数
气隙
(毫米)
节距 匝数
线径
(毫米)
线重
(公斤)
节距 匝数
线径
(毫米)
线重
(公斤)
30 0.35
1～12,
2～11
3～10,
4～9
5～8
72，67
57，44
28
0.90 1.12
7～18,
8～17
9～16,
10～15
11～14
36,
32
29,
22
14
0.44 0.124
42 0.3
53，47
35，16
0.93 1.06
17，32
25
0.44 0.12
42 0.3
1～9,
2～8
3～7,
4～6
66，58
42，24
0.80 0.85
5～14,
6～13
7～12
25，48
39
0.35 0.10
18 0.3
74，69
59.，45
28
0.69 0.62
43，40
34，26
16
0.38 0.11
18 0.3
1～12,
2～11
3～10,
4～9
5～8
82，76
64，50
30
0.68 0.628
7～18,
8～17
9～16
10～15
11～14
53，50
42，33
20
0.31 0.08
22 0.25
50，86
50
0.64 0.556
33，56
33
0.33 0.092
22 0.25
1～7,
2～6
3～5
63，111
63
0.55 0.462
4～10,
5～9
6～8
31，53
31
0.31 0.067
18 0.25
128，113
84，40
0.59 0.57
32，61
50，32
0.33 0.082
18 0.25
1～9,
2～8
3～7,
4～6
171，151
112，60
0.53 0.558
5～14,
6～13
7～12,
8～11
33，63
52，32
0.35 0.086
22 0.25
67，116
67
0.51 0.428
36，62
36
0.27 0.061
22 0.25
1～7,
2～6
3～5
90，156
90
0.44 0.376
4～10
5～9
6～8
40，69
40
0.21 0.059
电机与拖动
·264·
·264·
H JY系列单相电容起动电动机
表H JY系列单相电容起动电动机
起动电流 定子铁芯
外径
内径
轭高
长度
型号
功率
(瓦)
满载
电流
(安)
空载
电流
(安)
110
(伏)
(安)
220
(伏)
(安)
极
数
转速
(转/分)
电
压
(伏)
(毫米)
定子
槽数
转子
槽数
气隙
(毫米)
JY2A–4 800
6.85
6.70
4.65
4.35
4 1440 160 95
13.
5
88
3
6
4
2
0.315
0.325
JY2B–4 600
4.87
4.88
3.72
3.84
4 1440 160 95
13.
5
78
3
6
4
2
0.3
JY1A–2 600 28 56 2 2900 145 75 65
JY2B–2 400
3.32
3.42
2.02
2.38
20 40 2 2900 145 75
19.
4
48
2
4
3
0
0.35
JY1A–4 400
3.64
3.69
2.35
2.4
20 40 4 1440 145 85 12 65
3
6
4
2
0.265
0.3
JY1B–4 250
2.9
2.8
2.45
2.4
14 28 4 1440 145 85 12 48
3
6
4
2
0.29
0.3
JY09A–2 250 2.4
1.65
1.7
14 28 2 2900 120 60 16 56
2
4
1
8
0.3
JY09B–2 180
1.8
1.82
1.3
1.36
12 24 2 2900 120 60 16 48
2
4
1
8
0.3
JY09A–4 180
2.25
2.5
2.0
2.2
12 24 4 1440
110/
220
120 71 14 62
2
4
2
2
0.25
附录
·265·
·265·
铁芯、绕组技术数据
铁芯、绕组技术数据
主绕组 副绕组
节距 匝数 线径(毫米)
线重
(公斤)
节距 匝数 线径(毫米) 线重(公斤)
电容器容量(微g8873)
电容器
电 压
(伏)
32，30
22，12
1.25 1.48
14
26
20
0.90 0.492 400 122
1～9
2～8
3～7
4～6
40，36
26，14
1.08 1.27
5～14
6～13
7～12 16，30
25
0.86 0.51 400 100
1.0 0.62
1～12
2～11
3～10
4～9
5～8
62，58
50，38
24
0.93 1.04
7～18
6～17
9～16
10～15
11～14
50，46
40，31
19
0.90 0.72 200 115
52，46
34，18
0.93 1.04
23，44
35
0.64 0.348 200 110
1～9
2～8
3～7
4～6
64，56
40，24
0.80 0.825
5～14
6～13
7～12
21，40
32
0.80 0.355 200 114
68，62
52，42
24
0.69 0.56
50，46
40，31
19
0.69 0.392 150 110
1～12
2～11
3～10
4～9
5～8
82，76
64，50
30
0.68 0.625
7～18
8～17
9～16
10～15
11～14
48，45
39，28
19
0.64 0.308 150 107
1～7
2～6
3～5
46
82
46
0.64 0.52
4～10
5～9
6～8
27
48
27
0.59 0.246 150 105
电机与拖动
·266·
·266·
I JX系列单相电容起动电动机
表I JX系列单相电容起动
满载 定子铁芯
外径
内径
轭高
长度 型号
功
率
(瓦)
主绕组
电流(安)
副绕组
电流
(安)
极数
转速
(转/
分)
电
压
(伏)
(毫米)
定子
槽数
转子槽数
气隙
(毫米)
JX07A–2 90 0.7 2 2850 45
JX07B–2 60 0.45 2 2850 36
0.28
JX07A–4 60 0.48 4 1400 45
JX07B–4 40 0.38 4 1400
94 48
36
18
0.23
JX06A–2 40 0.226 0.198 2 2820 45
JX06B–2 25 0.162 0.149 2 2820 35
JX06A–4 25 0.447 0.252 4 1350 45
JX06B–4 15 0.225 0.1573 4 1350
84 42 11
35
16 10 0.25
JX05A–2 15 0.197 0.159 2 2750 42
JX05B–2 8 0.1052 0.0731 2 2750 30
JX05A–4 8 0.207 0.115 4 1300 42
JX05B–4 4 0.1492 0.1117 4 1300
220
1 36 8
30
附录
·267·
·267·
铁芯、绕组技术数据
电动机铁芯、绕组技术数据
主绕组 副绕组
节距 匝数
线径
(毫米)
线重
(公斤)
节距 匝数
线径
(毫米)
线重
(公斤)
电容器
容量
(微g8873)
电容器
电压
(伏)
10
6
8
6
240
204
136
0.27 0.15
240
204
136
0.27 0.15 2 240
1～8
2～7
3～6
308
262
175
0.23 0.128
5～12
6～11
7～10
308
262
175
0.23 0.126 1.5 245
206
206
0.23 0.117
206
206
0.23 0.117 2.5 265
1～5
2～4 300
300
0.20 0.109
3～7
4～6 300
300
0.20 0.109 1.5 275
290
250
166
0.20 0.0985
290
250
166
0.20 0.0985 1 234
1～8
2～7
3～6
440
376
252
0.15 0.0676
5～12
6～11
7～10
440
376
252
0.15 0.0676 0.75 237
570 0.18 0.096 656 0.19 0.11 1 262
1～4
800 0.16 0.0806
36
800 0.15 0.0708 1 262
电机与拖动
·268·
·268·
J JO系列电动机的
表J-1 JO系列电动机的
满载g7114 定子铁芯
电机型号
额定
功率
(千瓦)
电流
(安)
转速
(转/分)
功率
g3252数
(cos? )
g6940率
(g8)
起动电流
/额定电流
起动转距
/额定
转距
g7380g3835转距
/额定
转距
外径
(毫米)
内径
(毫米)
长度
(毫米)
气隙
长度
(毫米)
JO31–2 0.6 2.45/1.42 2880 0.85 76 7 1.8 2.4 145 80 58 0.35
JO32–2 1.0 3.88/2.24 2880 0.86 79 7.5 2 2.6 145 80 58 0.35
JO41–2 1.7 6.34/3.66 2890 0.87 81.5 7.5 1.7 2.4 182 102 72 0.5
JO42–2 2.8 10/5.8 2890 0.89 83.5 7 1.7 2.5 182 102 105 0.5
JO51–2 4.5 9.1 2900 0.89 85 7.5 1.3 2.4 245 145 82 0.8
JO52–2 7 13.8 2900 0.9 86 7 1.3 2.5 245 145 115 0.8
JO62–2 10 19.5 2920 0.91 86.8 6 1.2 2.7 327 182 105 0.7
JO63–2 14 27 2930 0.91 87.5 7 1.4 2.9 327 182 130 0.7
JO72–2 20 38 2940 0.92 88.3 6 1.1 2.6 368 210 135 0.8
JO73–2 28 52 2910 0.92 89 6.5 1.4 2.8 368 210 18 0.8
JO82–2 10 74 2950 0.93 89.6 6.5 1.2 2.9 423 245 175 1.1
JO83–2 55 100 2950 0.93 90.1 6.5 1.2 2.9 423 245 230 1.4
附录
·269·
·269·
技术参数
技术参数
槽数 定子线g3292 定子线g3292 主g16213电磁g17139载
线g16280
定子 转子
g7693数
g11464径
(毫米)
并g13864路数
g2462g6521g8873
线g3292
型式
每g1022线
g3292匝数
节距
每g2500电机线g3292
数
重量
(公斤)
槽满率
(%)
气隙磁g4506
(千高g7043)
定子电g4506
(安/毫米
2
)
g13489
g13548
g12573
g13435
24 20 1 Φ0.57 1g440/Y
g2345g4630
同g5527式
86
1～12
2～11
12 1.16 69.5 5.34 5.57
24 20 1 Φ0.69 1g440/Y
g2345g4630
同g5527式
72
1～12,
2～11
12 1.42 81.6 6.36 5.98
24 20 1 Φ1.0 1g440/Y
g2345g4630
同g5527式
56
1～12,
2～11
12 2.79 69.6 5.27 4.66
24 20 1 Φ1.12 1g440/Y
g2345g4630
同g5527式
41
1～12,
2～11
12 2.88 63.8 4.92 5.89
24 20 1 Φ1.16 1g440
g2345g4630
同g5527式
58
1～12,
2～11
12 5.05 77.7 5.62 4.97
24 20 1 Φ1.35 1g440
g2345g4630
同g5527式
44
1～12,
2～11
12 5.4 77.9 5.28 5.57
36 28 2 Φ1.25 1g440 g2464g2484 15 1～13 36 10.4 75 5.25 5
36 28 1 Φ1.35 2g440 g2464g2484 25 1～13 36 10.8 72.2 5.1 5.44
36 28
1
2
Φ1.45
Φ1.35
1g440 g2464g2484 10 1～13 36 14.8 73.8 5.35 4.86
36 28 2 Φ1.35 2g440 g2464g2484 16 1～13 36 16.3 75.7 5.01 5.25
36 28 3 Φ1.45 2g440 g2464g2484 13 1～13 36 26.1 74.3 5.48 4.3
36 28
2
2
Φ1.35
Φ1.45
2g440 g2464g2484 10 1～14 36 28.9 70.6 5.17 4.68
电机与拖动
·270·
·270·
K JO系列电动机的
表J-2 JO系列电动机
满载g7114 定子铁芯
电机
型号
额定
功率
(千瓦)
电流
(安)
转速
(转/分)
功率
g3252数
(cosφ)
g6940率
(g8)
起动
电流
/额定
电流
起动
转距
/额定
转距
g7380g3835
转距
/额定
转距
外径
(毫米)
内径
(毫米)
长度
(毫米)
气隙
长度
(毫米)
JO31–4 0.6 2.8/1.6 1420 0.76 74 5.5 1.7 2 145 90 58 0.25
JO32–4 1.0 4.25/2.45 1420 0.79 78.5 5.5 1.8 2 145 90 88 0.25
JO41–4 1.7 6.7/3.9 1430 0.82 81.5 6 1.8 2 182 110 72 0.3
JO42–4 2.8 10.5/6.1 1430 0.84 83.5 6 1.9 2 182 110 105 0.3
JO51–4 4.5 9.5 1440 0.85 85 6.5 1.4 2 245 155 85 0.4
JO52–4 7 14.5 1440 0.88 86 6.5 1.5 2 245 155 135 0.4
JO62–4 10 20 1460 0.89 86.8 6.5 1.5 2.3 327 210 105 0.5
JO63–4 14 27.4 1460 0.89 87.5 6.5 1.6 2.3 327 210 130 0.5
JO72–4 20 38.7 1460 0.9 88.5 7 1.5 2.3 368 230 135 0.6
JO73–4 28 53 1460 0.9 89.5 7 1.5 2.3 368 230 180 0.6
JO82–4 40 75 1470 0.9 90 6.5 1.2 2.3 423 280 175 0.7
JO83–4 55 103 1470 0.9 90.5 6.5 1.3 2.3 423 280 230 0.7
JO41–6 1.0 4.93/2.84 940 0.72 76.6 5 1.3 1.8 182 10 72 0.3
附录
·271·
·271·
技术参数
技术参数2
槽数 定子线g3292 定子线g3292 主g16213电磁g17139载
线g16280
定子 转子
g7693数
g11464径
(毫米)
并g13864路数g2462g6521
线g3292
型式
每g1022
线g3292
匝数
节距
每g2500电机线g3292数
重量
(公斤)
槽满率
(%)
气隙磁g4506
(千高g7043)
定子电g4506
(安/毫米
2
)
g13489g13548
g12573g13435
24 20 1 Φ0.57 1g440/Y g2345g19154 112 1～6 12 1.06 75.1 7.28 6.27 A
24 20 1 Φ0.69 1g440/Y g2345g19154 80 1～6 12 1.3 75.3 6.72 6.55 A
36 20 1 Φ1.0 1g440/Y
g2345g4630
g1144g2461式
48
2(1～9)
1(1～8)
18 1.92 68.5 7.64 6.71 A
36 20 1 Φ1.12 1g440/Y
g2345g4630
g1144g2461式
35
2(1～9)
1(1～8)
18 2.8 68.7 7.18 6.19 A
36 20 1 Φ1.16 1g440
g2345g4630
g1144g2461式
50
2(1～9)
1(1～8)
18 4.31 69.8 7.84 6.98 A
36 20 1 Φ1.35 1g440
g2345g4630
g1144g2461式
34
2(1～9)
1(1～8)
18 4.3 71.7 7.24 6.82 A
36 28 2 Φ1.25 1g440 g2464g2484 18 1～9 36 9.68 74.6 6.68 5.05 A
36 28 1 Φ1.35 1g440 g2464g2484 14 1～9 36 9.39 76.8 6.92 5.95 B
36 28
1
2
Φ1.45
Φ1.35
1g440 g2464g2484 12 1～8 36 13.4 73.2 7.48 4.72 A
48 28 3 Φ1.45 2g440 g2464g2484 13 1～11 48 26 74.5 6.42 4.57 B
48 28 3 Φ1.45 2g440 g2464g2484 13 1～11 48 26 74.5 6.42 4.57 B
48 28
2
2
g158g20g17g22g24
g158g20g174g24
2g440 g2464g2484 10 1～11 48 30.3 75 6.38 4.82 B
36 33 1 g158g19g17g27 1g440/Y g2345g19154 71 1～6 18 2.07 72.7 7.76 5.64 A
电机与拖动
·272·
·272·
表J-3 JO系列电动机
满载g7114 定子铁芯
电机
型号
额定
功率
(千瓦)
电流
(安)
转速
(转/分)
功率
g3252数
(cosφ)
g6940率
(%)
起动电流
/额定电流
起动转距
/额定转距
g7380g3835转距
/额定转距
外径
(毫米)
内径
(毫米)
长度
(毫米)
气隙
长度
(毫米)
JO42–6 1.7 7.65/4.43 940 0.75 79.6 5.5 1.4 1.8 182 110 105 0.3
JO51–6 2.8 11.6/6.7 960 0.78 82 5 1.3 1.8 245 155 85 0.4
JO52–6 4.5 10.2 960 0.8 84 5.5 1.4 1.8 245 155 135 0.4
JO62–6 7 15.5 970 0.81 86 5 1.3 2.3 327 210 105 0.5
JO63–6 10 21.5 970 0.82 87 5 1.4 2.3 327 210 130 0.5
JO72–6 14 28.3 980 0.85 87.5 6 1.5 2.3 368 260 135 0.5
JO73–6 20 40 980 0.86 88.5 6.5 1.5 2.3 368 260 130 0.5
JO82–6 28 54.5 980 0.88 89 6 1.5 2.3 423 300 175 0.55
JO83–6 40 76 980 0.89 90 6 1.6 2.3 423 300 230 0.55
JO62–8 4.5 10.5 730 0.76 84.5 5 1.4 2.1 327 230 105 0.45
JO63–8 7 16 730 0.78 85.5 5 1.4 2.1 327 230 130 0.45
JO72–8 10 22 730 0.8 86.5 4.5 1.2 2.1 368 230 135 0.5
JO73–8 14 30 730 0.81 87.5 4.5 1.2 2.1 368 260 180 0.5
JO82–8 20 42.5 735 0.82 88.5 5 1.4 2.1 423 300 175 0.55
JO83–8 28 57.5 735 0.83 89 4.5 1.2 2.1 423 300 230 0.55
附录
·273·
·273·
技术参数3
槽数 定子线g3292 定子线g3292 主g16213电磁g17139载
线g16280
定子 转子
g7693数
g11464径
(毫米)
并g13864路数
g2462g6521g8873
线g3292
型式
每g1022线
g3292匝数
节距
每g2500电机线g3292数
重量
(公斤)
槽满率
(%)
气隙磁g4506
(千高g7043)
定子电g4506
(安/毫米
2
)
g13489g13548
g12573g13435
36 33 1 Φ0.96 1g440/Y g2345g19154 50 1～6 18 2.37 67.2 7.54 6.12 A
36 44 1 Φ1.12 1g440/Y g2345g19154 43 1～6 18 3.04 7.87 6.8 A
36 44 1 Φ1.08 1g440 g2345g19154 48 1～6 18 3.82 77.2 7.65 6.44 A
36 33 1 Φ1.35 1g440 g2464g2484 24 1～6 36 6.74 66 7.61 6.25 A
36 33 1 Φ1.56 1g440 g2464g2484 19 1～6 36 7.72 68.3 7.76 6.5 B
54 52
1
1
Φ1.35
Φ1.45
1g440 g2464g2484 11 1～9 54 12.14 75.5 6.94 5.3 A
54 52 1 Φ1.35 3g440 g2464g2484 25 1～9 54 14.45 80 6.88 5.38 A
72 58 4 Φ1.35 1g440 g2464g2484 6 1～11 72 19.1 72.6 6.58 5.5 A
72 58 2 Φ1.25 3g440 g2464g2484 13 1～11 72 20.1 71.5 6.95 5.96 B
48 44 1 Φ1.25 1g440 g2464g2484 24 1～6 48 7.09 68 6.95 4.94 A
48 44 1 Φ1.45 1g440 g2464g2484 18 1～6 48 7.84 67 7.49 5.6 A
54 52 1 Φ1.25 2g440 g2464g2484 29 1～7 54 11.8 70.3 7.09 5.18 A
54 52
1
1
Φ1.35
Φ1.45
1g440 g2464g2484 11 1～7 54 11.78 75.5 7.01 5.62 A
72 58 2 Φ1.16 2g440 g2464g2484 15 1～9 72 16 72 7.86 5.8 A
72 58 2 Φ1.45 2g440 g2464g2484 11 1～9 72 21 74.7 8.15 5.03 A
电机与拖动
·274·
·274·
K JO2系列异步电动机
表K-1 JO2系列异步电动机
定 子 铁 芯 定 子
电动机
型号
容量
(千瓦)
外径
(毫米)
内径
(毫米)
长度
(毫米)
槽数
气隙
(毫米)
电磁线
电磁线
g11464 径
(毫米)
并绕
g7693数
线g3292形式
线g3292
匝数
JO2–11–2
JO2–12–2
JO2–21–2
JO2–22–2
JO2–31–2
JO2–32–2
JO2–41–2
JO2–42–2
JO2–51–2
JO2–52–2
JO2–61–2
JO2–71–2
JO2–72–2
0.8
1.1
1.5
2.2
3
4
5.5
7.5
10
13
17
22
30
120
120
145
145
167
167
210
210
245
245
280
327
327
67
67
82
82
94
94
114
114
136
136
155
182
182
65
85
75
100
95
125
110
135
120
160
155
155
200
24
24
18
18
24
24
24
24
24
24
30
36
36
0.3
0.3
0.4
0.4
0.45
0.45
0.6
0.6
0.7
0.7
0.8
0.8
0.8
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
0.67
0.77
0.83
0.93
1.12
0.96
0.93
1.08
1.35
1.16
1.25
1.45
1.35
1.56
1.62
1
1
1
1
1
1
2
2
2
1
2
1
4
2
2
g2345g4630
同g5527式
g2345g4630
同g5527式
g2345g4630
g1144g2461式
g2345g4630
g1144g2461式
g2345g4630
同g5527式
g2345g4630
同g5527式
g2345g4630
同g5527式
g2345g4630
同g5527式
g2345g4630
同g5527式
g2464g4630
g2464g4630
g2464g4630
g2464g4630
94
72
80
60
41
56
53
43
40
32
25
10
8
附录
·275·
·275·
铁芯和线圈的技术数据
铁芯和线圈的技术数据
线 g3292 定子线g3292g7420g8181g4622g4556(毫米)
节距
每槽电动机线
g3292数
并g13864
支路数
电磁线
重量
(公斤)
转
子
槽
数
A B D L
1
L
2
R
1
R
2
r b g3282号
1～12
2～11
1～12
2～11
1～9
2～10
18～11
1～9
2～10
18～11
1～12
2～11
1～12
2～11
1～12
2～11
1～12
2～11
1～12
2～11
1～12
2～11
1～11
1～13
1～13
12
12
9
9
12
12
12
12
12
12
30
36
36
1*
1*
1*
1*
1*
1
1
1
1
1
2
1
1
1.63
1.79
1.81
1.88
2.84
3.05
5.81
6.87
10.5,
11.3
9.7
18.6
10.8
11.2
20
20
16
16
20
20
20
20
20
20
22
28
28
86
86
86
86
116
116
138
138
175
175
100
130
130
69
69
73
73
95
95
115
115
143
143
100
130
130
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
158
182182
—
—
190
221
—
—
—
—
—
—
195
195
250
151
171
—
—
215
245
251
276
273
313
195
195
250
43
43
43
43
58
58
70
70
87
87
20
20
20
35
35
36
36
47
47
57
57
72
72
—
—
—
5
5
10
10
5
5
5
5
5
5
5
5
5
8
8
8.5
8.5
10
10
10
10
12
12
11
11
11
a
a
d
d
a
a
a
a
a
a
b
b
b
电机与拖动
·276·
·276·
表K-2 JO2系列异步电动机
定 子 铁 芯 定 子
电动机
型号
容量
(千瓦)
外径
(毫米)
内径
(毫米)
长度
(毫米)
槽数
气隙
(毫米)
电磁线
电磁线
g11464 径
(毫米)
并绕
g7693数
线g3292
形式
线g3292
匝数
JO2–82–2
JO2–91–2
JO2–92–2
JO2–93–2
JO2–11–4
JO2–12–4
40
55
75
100
0.6
0.8
368
423
423
423
120
120
210
245
245
245
75
75
240
260
300
365
85
100
36
42
42
42
24
24
1.2
1.6
1.6
1.6
0.25
0.25
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
1.45
1.56
1.56
1.56
1.5
0.57
0.67
3
4
5
3
4
1
1
g2464g4630
g2464g4630
g2464g4630
g2464g4630
g2345g19154
g2345g19154
13
10
8
6
115
96
JO2–21–4
JO2–22–4
JO2–31–4
JO2–32–4
JO2–41–4
JO2–42–4
JO2–51–4
JO2–52–4
1.1
1.5
2.2
3
4
5.5
7.5
10
145
145
167
167
210
210
327
327
90
90
104
104
136
136
162
162
85
115
95
135
100
125
120
160
24
24
36
36
36
36
36
36
0.25
0.25
0.3
0.3
0.35
0.35
0.4
0.4
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
0.72
0.83
0.96
1.12
1.00
1.16
1.06
1.12
1
1
1
1
1
1
2
2
g2345g19154
g2345g19154
g2345g4630
g1144g2461式
g2345g4630
g1144g2461式
g2345g4630
g1144g2461式
g2345g4630
g1144g2461式
g2345g4630
g1144g2461式
g2345g4630
g1144g2461式
80
62
41
31
52
42
38
29
附录
·277·
·277·
铁芯和线圈的技术数据2
绕 组 定子线g3292g7420g8181g4622g4556(毫米)
节距
每槽电动
机线g3292数
并g13864支
路数
电磁线重量
(公斤)
转子
槽数
A B D L
1
L
2
R
1
R
2
r b g3282号
1～13
1～15
1～15
1～15
1～6
1～6
1～6
1～6
1～9
2～10
11～18
1～9
2～10
11～18
1～9
2～10
11～18
1～9
2～10
11～18
1～9
2～10
11～18
1～9
2～10
11～18
36
42
42
42
12
12
12
12
18
18
18
18
18
18
2
2
2
2
1*
1*
1*
1*
1*
1*
1
1
,
1
1
20.5
39.3
43.3
22.6
27.1
1.35
1.55
1.47
1.74
2.3,
2.79
3.57
3.93
6.14
6.68
28
34
34
34
22
22
22
22
26
26
26
26
26
26
155
177
177
177
50
50
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—
—
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20
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65
65
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—
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电机与拖动
·278·
·278·
表K-3 JO2系列异步电动机
定子铁芯 定子
电动机
型号
容量
(千瓦)
外径
(毫米)
内径
(毫米)
长度
(毫米)
槽数
气隙
(毫米)
电磁线
电磁线
g11464径
(毫米)
并绕
g7693数
线g3292
形式
线g3292
匝数
JO2–61–4
JO2–62–4
JO2–71–4
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JO2–21–6
JO2–22–6
JO2–31–6
JO2–32–6
JO2–41–6
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13
17
22
30
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0.8
1.1
1.5
2.2
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280
280
327
327
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423
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145
145
167
167
210
210
182
182
210
210
245
280
280
280
94
94
114
114
148
148
155
190
190
260
275
260
340
380
85
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95
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110
140
36
36
36
36
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60
60
60
36
36
36
36
36
36
0.45
0.45
0.55
0.55
0.65
0.85
0.85
0.85
0.25
0.25
0.3
0.3
0.35
0.35
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
1.25
1.45
1.35
1.56
1.4
1.5
1.45
1.45
0.67
0.77
0.93
1.04
1.2
1.04
1
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2
2
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1
1
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g2464g2484
g2464g2484
g2464g2484
g2464g2484
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g2345g19154
g2345g19154
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g2345g19154
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27
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15
11
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55
附录
·279·
·279·
铁芯和线圈的技术数据3
绕组 定子线g3292g7420g8181g4622g4556(毫米)
节距
每槽
电动机线g3292数
并g13864支路数
电磁线
重量
(公斤)
转
子
槽
数
A B D L
1
L
2
R
1
R
2
r b g3282号
1～9
1～8
1～9
1～9
1～11
36
36
36
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48
2
2
2
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7.6
8.8
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28
28
26
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125
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—
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—
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1～13
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1～6
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1*
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37.6
46.2
51.5
1.66
1.94
2.33
2.88
3.54
4.13
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—
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—
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—
300
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25
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电机与拖动
·280·
·280·
表K-4 JO2系列异步电动机
定子铁芯 定子
电动机
型号
容量
(千瓦)
外径(毫米)
内径
(毫米)
长度
(毫米)
槽数
气隙
(毫米)
电磁线
电磁线
g11464 径
(毫米)
并绕
g7693数
线g3292
形式
线g3292
匝数
JO2–51–6
JO2–52–6
JO2–61–6
JO2–62–6
JO2–71–6
JO2–72–6
JO2–81–6
JO2–82–6
JO2–91–6
JO2–92–6
JO2–41–8
5.5
7.5
10
13
17
22
30
40
55
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2.2
245
245
280
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327
327
368
368
423
423
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174
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36
36
54
54
54
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0.35
0.35
0.4
0.4
0.45
0.45
0.5
0.5
0.6
0.6
0.35
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
1.2
1.4
1.16
1.12
1.35
1.3
1.5
1.45
1.2
1.25
1.45
1.4
1.4
1.12
1
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1
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g2345g19154
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g2345g19154
47
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JO2–42–8
JO2–51–8
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245
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48
48
48
0.35
0.35
0.35
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
1.3
1.12
1.3
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g2345g19154
g2345g19154
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附录
·281·
·281·
铁芯和线圈的技术数据4
绕组 定子线g3292g7420g8181g4622g4556(毫米)
节距
每槽
电动机线g3292数
并g13864
支路数
电磁线
重量
(公斤)
转子
槽数
A B D L
1
L
2
R
1
R
2
r b g3282号
1～6
1～6
1～9
1～9
1～9
1～9
1～11
1～11
1～11
1～11
1～6
1～6
1～6
1～6
18
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54
54
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1*
1*
1
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4.82
5.97
4.5
4.1
5.5
5.1
5.9
5.5
13.6
23.8
27.9
34.1
40.4
3.47
4.47
5.18
6.27
33
33
44
44
44
44
58
58
56
56
44
44
44
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76
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62
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86
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58
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—
62
62
67
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—
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—
—
105
105
115
115
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124
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138
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—
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205
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280
280
350
360
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165
195
188
228
47
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20
20
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20
20
30
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37
37
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—
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—
—
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5
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c
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电机与拖动
·282·
·282·
表K-5 JO2系列异步电动机
定子铁芯 定子
电动机
型号
容量
(千瓦)
外径
(毫米)
内径
(毫米)
长度
(毫米)
槽数
气隙
(毫米)
电磁线
电磁线
g11464 径
(毫米)
并绕
g7693数
线g3292
形式
线g3292
匝数
JO2–61–8
JO2–62–8
JO2–71–8
JO2–72–8
JO2–81–8
JO2–82–8
JO2–91–8
JO2–92–8
JO2–81–10
JO2–82–10
JO2–91–10
JO2–92–10
7.5
10
13
17
22
30
40
55
17
22
30
40
280
280
327
327
368
368
423
423
368
368
423
423
200
200
230
230
260
260
300
300
260
260
300
300
175
220
200
250
240
310
320
420
240
310
320
400
54
54
54
54
72
72
72
72
60
60
60
60
0.4
0.4
0.45
0.45
0.5
0.5
0.6
0.6
0.45
0.45
0.5
0.5
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
高强度聚g14038
漆包圆铜线
1.04
1.2
1.35
1.56
1.35
1.62
1.3
1.5
1.25
1.45
1.4
1.16
1
1
1
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2
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2
2
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g2464g2484
g2464g2484
g2464g2484
g2464g2484
g2464g2484
g2464g2484
g2464g2484
g2464g2484
g2464g2484
g2464g2484
g2464g2484
g2464g2484
29
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21
17
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17
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26
21
注：g7643g7389g2561g257的电动机g6521线为g141/Y，g17878用g1122电压220/380V；g15932g1025g1866g1325的电动机均为g141g6521g8873，g17878用g1122电压380V。
附录
·283·
·283·
铁芯和线圈的技术数据5
绕组 定子线g3292g7420g8181g4622g4556(毫米)
节距
每槽
电动机线
g3292数
并
g13864
支路数
电磁线
重量
(公斤)
转子
槽数
A B D L
1
L
2
R
1
R
2
r b g3282号
1～7
1～7
1～7
1～7
1～9
54
54
54
54
72
2
2
2
2
2
8.5
10
10.4
13
19.3
58
58
58
58
58
46
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46
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1～9
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38.1
18.4
22.2
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27.1
58
56
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71
46
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56
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b
b
b
b
b
b
b
电机与拖动
·284·
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(a) J、JO、J2 g2656JO2g13007g2027电动机定子g2345g4630同g5527式线g3292g7420g8181 (b) J、JOg2656JO2g13007g2027电动机定子g2464g4630g2484绕线g3292g7420g8181
(c) J、JO、J2 g2656JO2g13007g2027电动机定子g2345g4630g19154式线g3292g7420g8181 (d) JO2g13007g2027电动机定子g2345g4630g1144g2461式线g3292g7420g8181
附图 定子线圈木模图
L JW系列三相感应电动机铁芯和绕组的技术数据
表L JW系列三相感应电动机铁芯和绕组的技术数据
型号
容量
(瓦)
额定电
压(伏)
满载电
流安)
空载电
流(安)
极数
额定转速
(转/分)
定子外径
(毫米)
定子内径
(毫米)
铁芯长度
(毫米)
气隙长度
(毫米)
定子
槽数
转子槽数
定子铜
g1940重
(公斤)
定子线g16280
(毫米)
每槽线数
节距
JW09A–2
JW09B–2
JW09A–4
JW09B–4
JW08A–2
JW08B–2
JW08A–4
JW08B–4
JW07A–2
JW07B–2
JW07A–4
JW07B–4
JW06A–2
JW06B–2
JW05A–2
JW05B–2
JW05A–4
JW05B–4
600
400
400
250
250
180
180
120
120
90
90
60
60
40
25
15
15
8
220/380
220/380
220/380
220/380
220/380
220/380
220/380
220/380
220/380
220/380
220/380
220/380
380
380
380
380
380
380
1.33
1.357
0.96
0.97
1.04
1.05
0.73
0.731
0.61
0.608
0.46
0.46
0.535
0.538
0.375
0.38
0.307
0.31
0.235
0.249
0.339
0.344
0.237
0.234
0.214
0.203
0.159
0.158
0.099
0.103
0.083
0.897
0.144
0.141
0.095
0.091
0.583
0.57
0.38
0.37
0.62
0.63
0.487
0.481
0.297
0.295
0.252
0.255
0.34
0.337
0.267
0.275
0.164
0.165
0.131
0.136
0.237
0.238
0.175
0.174
0.156
0.15
0.126
0.123
0.093
0.096
0.076
0.084
0.141
0.137
0.095
0.091
2
2
4
4
2
2
4
4
2
2
4
4
2
2
2
2
4
4
2850
2850
1400
1380
2800
2800
1380
1380
2800
2800
1340
1340
2750
2750
2700
2700
1300
1300
120
120
120
120
102
102
102
102
94
94
94
94
84
84
71
71
71
71
60
60
71
71
52
52
58
58
48
48
48
48
42
42
36
36
36
36
56
48
62
48
60
46
60
46
45
36
45
36
45
35
42
30
42
30
0.30
0.30
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.28
0.28
0.23
0.23
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
0.25
24
24
24
24
24
24
24
24
18
18
18
18
16
16
16
16
16
16
18
18
22
22
18
18
22
22
15
15
15
15
10
10
10
10
10
10
1.262
1.175
1.076
0.862
1.08
0.953
0.78
0.708
0.62
0.54
0.732
0.64
0.42
0.38
0.328
0.334
0.27
0.30
0.59
0.51
0.51
0.41
0.41
0.35
0.38
0.33
0.31
0.27
0.31
0.27
0.23
0.20
0.19
0.17
0.17
0.14
104
135
147
200
135
175
214
286
300
364
468
584
400
500
540
700
800
1140
1-12
2-11
1-12
2-11
1-8
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1-8
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1-12
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1-10
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附录
·285·
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M 小型低压电动机常用绝缘材料和导线分类表
小型低压电动机常用绝缘材料和导线分类表
g13796g9921g12573g13435 漆包线 槽g13489g13548g7460g7021 槽g7976 g3883g12661 g5353g6521线
E
聚酯漆包圆铜线QZ
聚酯g15192g14192g13489g13548g13452复g2524g12648
6520，聚酯g15192g14192g10639g10839漆
g5079复g2524g126486530
g12493(g13475g3800g10714) 油性g10639g10839漆g126612714
g8245g11394g13489g13548g981g14108g6264g3883g5353
g6521线JBQ
B
聚酯漆包圆铜线QZ
聚酯g15192g14192聚酯g13432g13512g13452复
g2524g12648DMD
g18222醛g4630压g10639g10839g5079g7507
3230
聚g8699乙烯g10639g10839漆g12661
2731 或醇g18252g10639g10839漆
g126612730
g8707g11982化聚乙烯g8245g11394g13489
g13548g5353g6521线JBYH
F
聚酯g1134g14030漆包圆铜线
QZY
聚酯g15192g14192g14471g20333g7075聚酯g18244
g14030g13432g13512g13452复g2524g12648
NMN
g10627g8699g18222醛g4630压g10639g10839
g5079g75073240
g7389机g11801g10639g10839漆g12661
2750
g11801g8245g14026g13489g13548g5353g6521线
JHXG
N 常用浸漆的性能
常用浸漆的性能
g9434名及g10272号 g1039g16213g6228g7427g6363g7643 g1363用g13489g13548g12573g13435
1010g8825g19750g21669g9900g9434(5012，447)
20g263时，4号g12131g10317g7491
g12908度g993小g112230g12198,
g3278g1319g2559g18339g3835g112240g8
Ag13435g9036g9900g9434
1032三g13870g8708g14030g18267g18252g7653g14038 g12908度30～60g12198，g3278g1319g2559g18339g3835g112245g8 E或Bg13435g9036g9900g9434
1321g12366g8680g5190g10169g10955g9434(5173) g12908度3～7分g19059
Ag451Eg451Bg13435
g15932g19766g9046g16218g9434