《第41三相异步电动机说课材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第41三相异步电动机说课材料（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 三相异步电动机n三相异步电动机的原理和结构n三相异步电动机的定子绕组n三相异步电动机的运行分析n三相异步电动机的工作特性淮安信息职业技术学院淮安信息职业技术学院三相异步电动机的原理和结构n三相异步电动机的工作原理n三相异步电动机的结构n三相异步电动机的铭牌返回淮安信息职业技术学院旋转磁场的产生 旋转磁场就是一种极性和大小不变，且以一定转速旋转的磁场。从理论分析和实践证明，在对称三相绕组中流过对称三相交流电时会产生这种旋转磁场。v对称三相绕组v对称三相电流v旋转磁场的产生v旋转磁场的的性质返回淮安信息职业技术学院对称三相绕组n所谓三相对称绕组就是三个外形、尺寸、匝数都完全相同、首端彼此互
2、隔120、对称地放置到定子槽内的三个独立的绕组，如图所示。AYCBZ()电流出()电流入XAXBYCZ返回淮安信息职业技术学院对称三相电流n由电网提供的三相电压是对称三相电压，由于对称三相绕组组成的三相负载是对称三相负载，每相负载的复阻抗都相等，所以，流过三相绕组的电流也必定是对称三相电流。 n对称三相电流的函数式表示为：n对称三相电流的波形表示为：返回淮安信息职业技术学院旋转磁场的产生n 由于三相电流随时间的变化是连续的，且极为迅速，为了能考察它所产生的合成磁效应，说明旋转磁场的产生，我们可以选定t=60 、120 180三个特定瞬间。磁力线如图所示。 并规定：电流为正值时，从每相线圈的首端
3、入、末端出；电流为负值时，从末端入、首端出。用符号表示电流流出，用表示电流流入。由于磁力线是闭合曲线，对它的磁极的性质作如下假定：磁力线由定子进入转子时，该处的磁场呈现N极磁性；反之，则呈现S极磁性。XBZAYCAXYCBZAXYCBZ返回淮安信息职业技术学院旋转磁场的性质n当三相对称电流通入三相对称绕组，必然会产生一个大小不变，且在空间以一定的转速不断旋转的旋转磁场。 n旋转磁场的旋转方向是由通入三相绕组中的电流的相序决定的。即当通入三相对称绕组的对称三相电流的相序发生改变时，即将三相电源中的任意两相绕组接线互换，旋转磁场就会改变方向。n旋转磁场的旋转速度为返回淮安信息职业技术学院三相异步电
4、动机的工作原理n当定子接通三相电源后，即在定、转子之间的气隙内建立了一同步速为n1的旋转磁场。磁场旋转时将切割转子导体，根据电磁感应定律可知，在转子导体中将产生感应电势，其方向可由右手定则确定。磁场逆时针方向旋转，导体相对磁极为顺时针方向切断磁力线。转子上半边导体感应电势的方向为进去的，用表示；下半边导体感应电势的方向为出来的，用表示。因转子绕组是闭合的，导体中有电流，电流方向与电势相同。载流导体在磁场中要受到电磁力，其方向由左手定则确定。这样，在转子导条上形成一个逆时针方向的电磁转矩。于是转子就跟着旋转磁场逆时针方向转动。 返回淮安信息职业技术学院转差率n同步转速(磁场旋转的转速)n电动机的
5、转速与旋转磁场转速的关系电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但 nn1 异步电动机提示：如果nn1n转差率的定义 转差率为旋转磁场的同步转速 和电动机转速之差。即：无转距转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流返回淮安信息职业技术学院三相异步电动机的结构n异步电动机的定子 由机座、定子铁心和定子绕组三部分组成 。n异步电动机的转子 由转子铁心、转子绕组及转轴等部件组成。 它的作用是带动其它机械设备旋转。n异步电动机的分类v 鼠笼式v绕线式 YBZXAC转子定子定子绕组（三相）机 座返回淮安信息职业技术学院三相异步电动机的铭牌n型号 n额定值 v 额定功率P
6、N是指电动机在额定负载运行时，轴上所输出的机械功率，单位W和 kW。v 额定电压UN是指电动机正常工作时，定子绕组所加的线电压，单位V。 v 额定电流IN是指电动机输出功率时，定子绕组允许长期通过的线电流，单位A。 v 额定频率fN我国的电网频率为50Hz。 v 额定转速nN是指电动机在额定状态下，转子的转速，单位r/min。 v 绝缘等级是指电动机所用绝缘材料的等级。 n工作方式 v连续工作制v短时工作制v断续周期工作制 极数机座长度代号L-长；M-中；S-短Y-100L-2异步电动机机座中心高返回淮安信息职业技术学院三相异步电动机的定子绕组n定子绕组的基本知识n 三相单层绕组n三相双层绕组
7、n定子绕组的磁势和电势返回淮安信息职业技术学院定子绕组的基本知识n线圈、线圈组和绕组 线圈是由一匝或多匝绝缘导线按一定形状绕制而成。多个线圈构成一组单元，称线圈组。由线圈组按一定的串、并联方式构成一相电路，称为绕组。 n线圈节距y n电角度 电角度 = p机械角度 n每极每相槽数 （q）n相带 每极下每相绕组所占的宽度（用电角度表示）称相带。 返回淮安信息职业技术学院三相单层绕组n特点 由于每槽内只安置一层线圈边，故总线圈数等于总槽数的一半。线圈的组成应遵循相隔一个极距的两线圈边的电势相加的原则，即异极性下属于同一相的线圈边可以联成一个线圈。n种类v同芯式绕组v链式绕组v交叉式绕组返回淮安信息
8、职业技术学院三相双层绕组n特点v每个槽分上、下两层，分别嵌放两个线圈的各一条有效边，线圈数与总槽数相等；v所有线圈都有相同的形状，易于制造、利于散热，端部整齐美观，机械强度高；v可以选择最有利的线圈节距，改善磁势和电势波形，电气性能好。v槽内上下层有效边之间须加层间绝缘、槽内的空间利用率较低些，嵌线较麻烦。 n分类v叠绕组v波绕组 返回淮安信息职业技术学院定子绕组的磁势和电势n定子绕组的磁势 v单相绕组的脉振磁势 v三相交流绕组的磁势 n定子绕组的电势 感应电势的波形与磁势的波形有关。为获取正弦电势波形，电机绕组常采用分布短距的方法以削弱谐波旋转磁势的作用。在计算时先考虑到将电机每相绕组的若干
9、个线圈组按一定方法联接后，再考虑到短距、分布的影响。每相电势为 E = 4.44fNmkpkd = 4.44fNmkw N每条支路串接线圈匝数； Kp短矩绕组系数 Kd分布绕组系数 KW绕组系数返回淮安信息职业技术学院单相绕组的脉振磁势n单相绕组的磁场和磁势的分布图n单相绕组的磁势的特点v从空间位置上看呈矩形波分布，从时间上看，矩形波的幅值随时间作正弦规律变化，其轴线在空间保持固定位置的磁势，称为脉振磁势。 v脉振的频率由单相交流电流的频率决定。返回淮安信息职业技术学院三相交流绕组的磁势 三相交流绕组的磁势是指：定子空间上对称分布的三相绕组，通入对称三相电流后产生的合成磁势。它是基波合成磁势和
10、谐波合成磁势的迭加，其中基波合成磁势是主要分量。n表达式n特点v三相基波合成磁势在电机气隙空间呈正弦波形分布。v它是一个旋转磁势，转速为n1=60f1/p（即同步转速）。v旋转磁势的转向，取决于定子绕组中三相电流的相序，由超前相向滞后相旋转。 返回淮安信息职业技术学院三相异步电动机的运行分析n三相异步电动机的工作情况n电动机中的平衡关系n异步电动机的等值电路n功率和转距平衡关系n异步电动机的参数测定返回淮安信息职业技术学院三相异步电动机的工作情况n空载运行 电动机空载运行时，轴上不带机械设备，转子的转速非常接近旋转磁场的同步转速，旋转磁场与转子间的转差速度近似为零，转子中的感应电势和电流都非常
11、小，分析时可以忽略不计。空载电流主要是用来建立磁场的，又称为励磁电流。 注意：异步电动机的励磁电流较变压器的励磁电流大，这是因为异步电动机的磁路中有气隙存在的缘故。且功率因数较低，因而对电网的功率因数有很大的影响。n负载运行 电动机轴上带有机械设备，以阻转矩作用于电动机轴上，电动机的运行转速低于同步转速。因为旋转磁场和转子间有相对运动，转子绕组中产生感应电势和电流。转子电流和旋转磁场作用产生电磁转矩，拖动机械设备转动。负载越大，转子转速越低，转子电流越大，输出的功率越多。转子电流通过磁的耦合作用于定子侧，定子电流也要加大，使得电网输入电机的功率也越大。返回淮安信息职业技术学院电动机中的平衡关系
12、n电势平衡关系 v定子电势平衡方程式 v转子电势平衡方程式 n磁势平衡方程式 返回淮安信息职业技术学院异步电动机的等值电路n频率折算 n绕组折算v电流的折算 v电势的折算 v阻抗的折算 n等值电路返回淮安信息职业技术学院等值电路n基本方程组n等值电路返回淮安信息职业技术学院功率和转距平衡关系n功率平衡关系n转矩平衡方程 返回淮安信息职业技术学院异步电动机的参数测定n空载试验 空载试验是指在额定电压和额定频率下，轴上不带任何负载时运行。其目的是测定异步电动机的空载电流I0和空载功率p0，进而求得异步电动机的励磁阻抗rm和xm，并分离出铁耗pFe和机械损耗pmec。 n短路试验 短路试验是指在异步
13、电动机T型等值电路中的附加电阻的状态。在这种情况下，s=1，n=0，即电动机在外施电压作用下处于静止状态。因此短路试验必须在电动机堵转情况下进行，故短路试验又称为堵转试验。短路试验的目的是测取异步电动机的短路阻抗，即定、转子绕组的漏阻抗及短路特性。 返回淮安信息职业技术学院三相异步电动机的工作特性 三相异步电动机的工作特性是指在额定功率、额定电压下，电动机的转速n、定子电流I1、电磁转矩T、功率因数cos1和效率与输出功率P2的关系曲线。 n转速特性与转距特性n电流特性和功率因数特性n效率特性n工作特性曲线返回淮安信息职业技术学院转速特性与转距特性n异步电动机空载运行时，转子转速n接近于同步转
14、速n1。随负载增大时，由于阻转矩暂时大于电磁转矩，而使转速降低，随后转子电势、电流增大，以产生较大的电磁转矩与增大的负载阻转矩相平衡。转速特性是一条稍向下倾斜的曲线。n转矩特性，由负载转矩TL=P2/可知，考虑到P2增大时，稍有下降，所以TL= f(P2)曲线将略向上弯曲。 返回淮安信息职业技术学院电流特性和功率因数特性n异步电动机空载时P2= 0、s0、转子电流I2 0。这时，定子电流，几乎全部用以励磁。随着负载的增大，转子转速下降，s增大，使增大，为维持磁势平衡，I1随之增大，故电流特性为一上升曲线，起点在I0值。n若三相绕组外施电压一定时，其主磁通基本不变，则建立磁场所需的无功电流基本不
15、变。由于电机空载时P2 =0，有功电流分量很小，此时功率因数很低，一般小于0.2。随负载增大时，输出功率增大，即有功分量增大，cos1随之增加。若负载继续增加，由于转速降低、转差增加，转子功率因数下降较多，使定子电流中与之平衡的无功分量也增大，功率因数有所下降。一般电动机在额定功率附近，将达到最大功率因数。返回淮安信息职业技术学院效率特性n当负载很小时，可变损耗很小，这时效率迅速上升。随着负载继续增大时，可变损耗增大，直到不变损耗与可变损耗相等时，效率达到最高，一般中小型电机约在3/4的额定负载时效率最高。若继续增大负载，由于可变损耗增加较快，效率又开始下降。n 返回淮安信息职业技术学院工作特性曲线效率特性机械特性电流特性转距特性负载转距特性转差率特性返回淮安信息职业技术学院
