《机电传动控制交流电动机工作原理.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机电传动控制交流电动机工作原理.ppt（71页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目录 第五章,第五章 交流电动机的工作原理及特性 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理 5.2 三相异步电动机的定子电路和转子电路 5.3 三相异步电动机的转矩与机械特性 5.4 三相异步电动机的启动特性 5.5 三相异步电动机的调速特性 5.6 三相异步电动机的制动特性 5.7 单相异步电动机 5.8 同步电动机的工作原理、特点及应用,目录 第五章,第五章 交流电动机的工作原理及特性 5.1 三相异步电动机的结构和工作原理 5.2 三相异步电动机的定子电路和转子电路 5.3 三相异步电动机的转矩与机械特性 5.4 三相异步电动机的启动特性 5.5 三相异步电动机的调速特性 5.6 三相异步
2、电动机的制动特性 5.7 单相异步电动机 5.8 同步电动机的工作原理、特点及应用,第五章 交流电动机的工作原理及特性,了解异步电动机的基本结构和旋转磁场的产生； 掌握异步电动机的工作原理，机械特性， 以及启动、调速及制动的各种方法、特点与应用； 学会用机械特性 的四个象限来分析异步电动机的运行状态； 掌握单相异步电动机的工作原理和启动方法； 了解同步电动机 的结构特点、工作原理、运行特性及启动方法。,第五章 交流电动机的工作原理及特性,异步电动机的机械特性，它是基于异步电动机的工作原理 而推导出来的；特别是异步电动机的人为机械特性，因为 它是分析异步电动机启动、调速、制动工作状态的依据； 对
3、异步电动机铭牌数据、额定值的含义要非常熟悉； 异步电动机直接启动和Y-降压启动的条件和优缺点， 线绕式异步电动机转子串电阻的启动、调速和制动， 以及各种启动方法的应用场合； 异步电动机变频调速和变极对数调速的特性与优缺点。,定子旋转磁场与转子运动的相对性。 电动机的制动过程。,三相鼠笼式 异步电动机 三相特殊鼠笼式 异步电动机 三相绕线式 异步电动机,第五章 交流电动机的工作原理及特性,概 述,交 流 电 动 机,异步 电动机,单相异步电动机,同步 电动机,单相同步电动机 三相同步电动机,三相双鼠笼式 异步电动机 三相深槽式 异步电动机 三相高转差率 鼠笼式 异步电动机,三相异步 电动机,交流
4、电动机的类型:,第五章 交流电动机的工作原理及特性,概 述,交流电动机的用途: 交流电动机 在各行各业和日常生活等，都得到了广泛的应用。 鼠笼式异步电动机 在机电传动控制系统中使用得最为广泛。 绕线式异步电动机 与鼠笼式相比，其转子结构稍复杂，价格稍贵， 一般用于要求起动电流小、起动转距大的场合。 交流电动机的优缺点: 结构简单，制造、使用和维护方便， 运行可靠，成本低，效率高。 但是，功率因数低、起动和调速性能差。,第五章 交流电动机的工作原理及特性,概 述,三相异步电动机的额定值,额定值的关系：,第五章 交流电动机的工作原理及特性,5.1 三相异步电动机的结构和工作原理,一. 三相异步电动
5、机的基本结构,铁心:由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。,第五章 交流电动机的工作原理及特性,5.1 三相异步电动机的结构和工作原理,铁心:由导磁性能很好的硅钢片叠成(导磁部分)。 绕组:放在定子铁心内圆槽内(导电部分)。 机座:固定定子铁心及端盖。,定 子 静止部分,转 子 旋转部分,三 相 异 步 电 动 机,转子铁心的每个槽内 插入一根裸导条， 形成一个多相对称短路绕组。,转子绕组为三相对称绕组， 嵌放在转子铁心槽内。, 绕线式：,绕组:,转轴、轴承、风扇, 鼠笼式：,一. 三相异步电动机的基本结构,第五章 交流电动机的工作原理及特性,5.1 三相异步电动机的结构和工作原理,三相绕线式 异步
6、电动机 结构图,一. 三相异步电动机的基本结构,第五章 交流电动机的工作原理及特性,5.1 三相异步电动机的结构和工作原理,三相对称 交流绕组模型,圆形 定子冲片,定子 铁心,一. 三相异步电动机的基本结构,第五章 交流电动机的工作原理及特性,5.1 三相异步电动机的结构和工作原理,定子绕组用绝缘的铜 （或铝）导线绕成， 嵌在定子槽内。 通常把定子三相绕组 的六根出线头都引出， 根据实际使用的需要， 可接成Y形或形， 如图所示。,三相异步电动机的引出线,一. 三相异步电动机的基本结构,形接法,Y形接法,第五章 交流电动机的工作原理及特性,5.1 三相异步电动机的结构和工作原理,鼠笼型转子绕组,
7、一. 三相异步电动机的基本结构,第五章 交流电动机的工作原理及特性,5.1 三相异步电动机的结构和工作原理,绕线式异步电机 定子转子绕组接线方式,一. 三相异步电动机的基本结构,绕线式转子绕组 形式与定子绕组 基本相同； 3个绕组的末端 连接在一起构成 星形连接； 3个始端连接在 3个铜滑环上； 电刷引出线连接 起动调速变阻器。,第五章 交流电动机的工作原理及特性,5.1 三相异步电动机的结构和工作原理,二. 三相异步电动机的工作原理,在定子的三相对称绕组中通入三相对称交流电流， 可以产生在空间旋转的圆形合成磁场。 磁场旋转方向与电流相序一致。 电流相序为A-B-C时，磁场顺时针方向旋转； 电
8、流相序为A-C-B时，磁场逆时针方向旋转。 旋转磁场的转速 n0称为同步转速： n0决定于 电流的频率 f 电机的磁极对数 p,（r/min）, 旋转磁场的产生,第五章 交流电动机的工作原理及特性,5.1 三相异步电动机的结构和工作原理,二. 三相异步电动机的工作原理,同步转速 no与磁场磁极对数 p 的关系：（ f50Hz时） 磁极对数 p分别为 1、 2、 3， 每个电流周期磁场转过空间角度360、180、120， 同步转速no分别为 3000、 1500 、 1000 r/min 如下定子绕组的接法，合成磁场只有一对磁极，即 p1。, 旋转磁场的产生,第五章 交流电动机的工作原理及特性,
9、5.1 三相异步电动机的结构和工作原理,二. 三相异步电动机的工作原理,磁极对数 p 的改变 定子每相绕组由两个相等圈数 的“半绕组”组成。 若如右图示将每相两个 “半绕组”串联，形成的磁场则 是两对磁极，即 p2或2p4。 若改变接法将每相两个 “半绕组”并联，形成的磁场则 是一对磁极，即 p1或2p2。 （详见变极调速）, 旋转磁场的产生,磁场n0 旋转,第五章 交流电动机的工作原理及特性,5.1 三相异步电动机的结构和工作原理,两极旋转磁场示意图,二. 三相异步电动机的工作原理, 旋转磁场的产生,以iA0为起动点,第五章 交流电动机的工作原理及特性,5.1 三相异步电动机的结构和工作原理
10、,二. 三相异步电动机的工作原理, 旋转磁场的产生,以iAIM 为起动点,两极旋转磁场示意图,第五章 交流电动机的工作原理及特性,5.1 三相异步电动机的结构和工作原理,二. 三相异步电动机的工作原理, 旋转磁场的产生,以iAIM 为起动点,四极旋转磁场示意图,第五章 交流电动机的工作原理及特性,5.1 三相异步电动机的结构和工作原理,二. 三相异步电动机的工作原理, 旋转磁场的产生,两极与四极旋转磁场的比较,转速,第五章 交流电动机的工作原理及特性,5.1 三相异步电动机的结构和工作原理,二. 三相异步电动机的工作原理, 旋转磁场的产生,思考 上述分析均为磁场顺时针方向旋转的情况，若要求旋转
11、方向改为反时针，则应该如何分析？,转向,电流 相序 A-C-B,2.磁生电 (右手定则) 旋转磁场切割转子导体， 转子感应电动势和电流。,1.电生磁 (右手定则) 定子三相绕组通入三相对 称电流产生圆形旋转磁场。,3.电磁力 (左手定则) 转子载流（有功分量电流） 体在磁场作用下受电磁力 作用，形成电磁转矩，驱动 电动机旋转，将电能转化为机械能。,第五章 交流电动机的工作原理及特性,5.1 三相异步电动机的结构和工作原理,二. 三相异步电动机的工作原理, 转动原理,逆时针 方向 旋转,第五章 交流电动机的工作原理及特性,5.1 三相异步电动机的结构和工作原理,二. 三相异步电动机的工作原理,磁
12、力线切割 转子绕组,转子绕组产 生感应电势,转子绕组产 生感应电流,电流与磁场作 用产生电磁力,电磁力产生 电磁转矩,转子运转 转速nn0,定子绕组通入 三相交流电流, 转动原理,旋转磁场 同步转速n0,电动机在正常运转时，其转速n总是稍低于同步转速n0， 故称为异步电动机； 又因为产生电磁转矩的电流是电磁感应所产生的， 也称为感应电动机。,第五章 交流电动机的工作原理及特性,5.1 三相异步电动机的结构和工作原理,二. 三相异步电动机的工作原理, 转差率,转差率是异步电动机一个非常重要的参数， 它反映了电动机的各种运行情况。,异步电动机同步转速和转子转速的 差值与同步转速之比称为转差率， 用
13、 S 表示，即：,第五章 交流电动机的工作原理及特性,三相异步电机转速及转差率与运行状态的关系, 转差率,电动机,二. 三相异步电动机的工作原理,5.1 三相异步电动机的结构和工作原理,5.2 三相异步电动机的定子电路和转子电路,第五章 交流电动机的工作原理及特性,转子静止时的电路,转子静止时的T形等效电路,转子转动后的电路 (频率折算后的电路),转子转动后的电路 (频率折算前的电路),一. 定子转子电路示意图,转子静止时的电路,5.2 三相异步电动机的定子电路和转子电路,第五章 交流电动机的工作原理及特性,转子转动后的T形等效电路,转子静止时的T形等效电路,一. 定子转子电路示意图,转子转动
14、后的电路 (频率折算后的电路),5.2 三相异步电动机的定子电路和转子电路,第五章 交流电动机的工作原理及特性,一. 定子转子电路示意图,转子转动后的T形等效电路,感应电动机的 简化形等效电路 (转子转动后),5.2 三相异步电动机的定子电路和转子电路,第五章 交流电动机的工作原理及特性,转子每相电路 的功率因数为：,转子每相绕组 的电流为：,二. 定子电路与转子电路中的几个主要电量,异步电动机工作时，其定子每相绕组的感应电势为： E1 = 4.44 f1 N1 而且，定子每相绕组上施加的电压U1E1，可见U1。 转子每相绕组的感应电势为： E2 = 4.44 f2 N2 = S E20 （因
15、转子电势的频率f2 = S f1 , E20 = 4.44 f1 N2 为转子不动时转子每相的电势）,可见，转子电路的各物理量都与转差率S即与转速n 有关。,5.3 三相异步电动机的转矩与机械特性,第五章 交流电动机的工作原理及特性,异步电动机所产生的电磁转矩为,一. 三相异步电动机的电磁转矩,转矩特性指电动机的电源电 压和频率一定时，电磁转矩 与转差率(转速)之间的关系。,机械特性 n = f（T）,转矩特性 T = f（s）,实际生产中把电磁转矩与转速的 关系称异步电动机的机械特性。,5.3 三相异步电动机的转矩与机械特性,第五章 交流电动机的工作原理及特性,一. 三相异步电动机的电磁转矩
16、,机械特性 n = f（T）,转矩特性 T = f（s）,异步电动机所产生的电磁转矩为,1、固有机械特性 四个重要特殊点： 理想空载点A T = 0，n = n0（S =0） 额定工作点B T = TN，n = nN（S=SN） 启动工作点D T = Tst，n = 0（S =1） 临界工作点C T = Tmax，n = nm（S = Sm）,机械特性 n = f（T）,5.3 三相异步电动机的转矩与机械特性,第五章 交流电动机的工作原理及特性,二. 三相异步电动机的机械特性,5.3 三相异步电动机的转矩与机械特性,第五章 交流电动机的工作原理及特性,二. 三相异步电动机的机械特性,2、人为机械特性,可以作出改变U、f 以及 在定子、转子电路串接电阻或电抗 的
