異步電機(jī)原理PPT幻燈片

1、1,第七章 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本原理,7.1 結(jié)構(gòu)、銘牌數(shù)據(jù)及工作原理,7.2 定子繞組及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),7.3 電磁過(guò)程,7.4 等效電路,7.5 功率和轉(zhuǎn)矩,7.7 機(jī)械特性,7.6 工作特性,2,交流電機(jī)的分類,交流電機(jī)可分為異步電機(jī)和同步電機(jī)兩大類。,按定子繞組供電電源相數(shù),按轉(zhuǎn)子繞組的結(jié)構(gòu),三相異步電機(jī)主要用作電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠，成本低，效率高，得以廣泛應(yīng)用。,3,一.三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu),1.定子部分（電樞）,定子鐵心：由導(dǎo)磁性能很好的硅鋼片疊成導(dǎo)磁部分。,定子繞組：放在定子鐵心內(nèi)圓槽內(nèi)導(dǎo)電部分。,機(jī)座：固定定子鐵心及端蓋，具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)

2、度和剛度。,2.轉(zhuǎn)子部分,轉(zhuǎn)子鐵心：由硅鋼片疊成，也是磁路的一部分。, 轉(zhuǎn)子繞組： 1）鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心的每個(gè)槽內(nèi)插入一根 導(dǎo)條，形成一個(gè)多相對(duì)稱短路繞組。2）繞線式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn) 子繞組為三相對(duì)稱繞組，嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)。,異步電動(dòng)機(jī)的氣隙是均勻的。大小為機(jī)械條件所能允許達(dá)到的最小值。,3.氣隙,7.1結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)及工作原理,4,7.1結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)及工作原理,5,1、定子,異步動(dòng)機(jī)的定子由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座三部分組成。,7.1結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)及工作原理,6,機(jī)座 機(jī)座是電動(dòng)機(jī)的外殼，支撐電機(jī)各部件，并通過(guò)機(jī)座的底腳將電機(jī)安裝固定。全封閉式電機(jī)的定子鐵心緊貼機(jī)座內(nèi)壁，故機(jī)座外殼上的散熱是

3、電機(jī)的主要散熱面。中小型電機(jī)采用鑄鐵機(jī)座。大型電機(jī)一般采用鋼板焊接機(jī)座。,7.1結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)及工作原理,機(jī) 座,7,7.1結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)及工作原理,定子鐵心導(dǎo)磁部分 定子鐵心是電機(jī)磁路的一部分，并起固定定子繞組的作用。為了增強(qiáng)導(dǎo)磁能力和減小鐵耗，定子鐵心常選用0.5mm或0.35mm厚的硅鋼片沖制疊壓而成，片間涂上絕緣漆。定子鐵心內(nèi)圓均勻沖出許多形狀相同的槽，用以嵌放定子繞組。,8,7.1結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)及工作原理,定子沖片照片,9,定子繞組：放在定子鐵心內(nèi)圓槽內(nèi)導(dǎo)電部分。 定子繞組是異步電動(dòng)機(jī)的電路部分，其材料主要采用紫銅。小型異步電動(dòng)機(jī)常采用三相單層繞組，大中型異步電動(dòng)機(jī)常采用三相雙層短矩

4、疊繞組形式，三相繞組的六個(gè)出線端子均接在機(jī)座側(cè)面的接線板上，可根據(jù)需要將三相繞組接成Y形或形。,7.1結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)及工作原理,10,7.1結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)及工作原理,11,定子線圈照片,7.1結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)及工作原理,12,轉(zhuǎn) 子,2、轉(zhuǎn)子,異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子主要部分： 轉(zhuǎn)子鐵心 轉(zhuǎn)子繞組 轉(zhuǎn)軸,7.1 結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)及工作原理,13,7.1 結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)及工作原理,轉(zhuǎn)子鐵心,14,7.1 結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)及工作原理,鼠籠式繞組,特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自己短路。,15,7.1 結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)及工作原理,16,三相繞線式轉(zhuǎn)子,7.1 結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)及工作原理,特點(diǎn)：把靜止的外電路串聯(lián)到轉(zhuǎn)子繞組回路中，改善

5、電動(dòng)機(jī)的特性。,17,繞線式轉(zhuǎn)子照片,7.1 結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)及工作原理,18,銘牌：型號(hào)，額定值，繞組聯(lián)結(jié)方式，生產(chǎn)廠家等,型號(hào)：Y132S1-2,Y-異步電動(dòng)機(jī)；132-機(jī)座中心高度132mm，S1-短機(jī)座1號(hào)鐵心；2-極數(shù)。 額定值:正常運(yùn)行時(shí)的主要數(shù)據(jù)指標(biāo)。 繞組聯(lián)結(jié)方式：接法或者Y接法。,7.1 結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)及工作原理,二. 銘牌數(shù)據(jù),19,額定值,額定電壓UN： (V)，額定運(yùn)行時(shí)，規(guī)定加在定子繞組上的 線電壓； 額定電流IN： (A),額定運(yùn)行時(shí)，規(guī)定加在定子繞組上的線電流； 額定功率PN： (kW),額定運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸出功率； 額定轉(zhuǎn)速n： (r/min),額定運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)

6、機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速； 額定頻率fN： (Hz)，規(guī)定的電源頻率(50Hz)； 額定效率、額定功率因數(shù)等,7.1 結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)及工作原理,20,7.1結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)及工作原理,三.三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理,1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)：一種極性和大小不變，并且以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。,A-X、B-Y、C-Z三個(gè)線圈在空間上彼此互隔120分布在定子鐵心內(nèi)圓的圓周上，構(gòu)成了對(duì)稱三相繞組。,當(dāng)三相對(duì)稱繞組接上三相對(duì)稱電源，就產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。,21,B相從A相后移120 C相從B相后移120 A相從C相后移120,N,S,N,S,N,S,N,S,7.1結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)及工作原理,22,N1,S1,S2,N2,p為

7、極對(duì)數(shù)； f1為交流電源的頻率。,ns同步轉(zhuǎn)速，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速。單位r/min；,N1,N1,S1,N2,N2,N2,S2,S2,S2,N1,S1,S1,7.1結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)及工作原理,23,2. 轉(zhuǎn)動(dòng)原理,(1)電生磁：定子的三相對(duì)稱繞組通入三相對(duì)稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。,(2)磁生電：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流。,(3)電磁力：轉(zhuǎn)子載流體在磁場(chǎng)作用下受電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。,7.1結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)及工作原理,24,3. 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)差率: 同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用s表示，即：,作為電動(dòng)機(jī):,負(fù)載越大，

8、轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)差率越大；反之，轉(zhuǎn)差率越小。轉(zhuǎn)差率的大小能夠反映電機(jī)的轉(zhuǎn)速大小或負(fù)載大小。電機(jī)的轉(zhuǎn)速為：n=ns(1-s),額定運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率一般在0.01 0.06之間，即電機(jī)轉(zhuǎn)速 接近同步轉(zhuǎn)速。,轉(zhuǎn)速在0ns范圍內(nèi)變化，轉(zhuǎn)差率在01范圍內(nèi)變化。,7.1結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)及工作原理,25,例 有一臺(tái)50Hz的三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，空載轉(zhuǎn)差率為0.267%，額定轉(zhuǎn)速為 ，求該電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)、 同步轉(zhuǎn)速、空載轉(zhuǎn)速以及額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率。,解：,7.1結(jié)構(gòu)、額定數(shù)據(jù)及工作原理,26,1）三相繞組對(duì)稱；,2）力求獲得最大的電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)；,3）繞組的電動(dòng)勢(shì)和磁動(dòng)勢(shì)的波形力求接近正弦；,對(duì)繞組的要求：,7.2

9、定子繞組及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),定子繞組,27,單層繞組一個(gè)槽中只放一個(gè)元件邊； 雙層繞組一個(gè)槽中放兩個(gè)元件邊。,單層繞組和雙層繞組,7.2 定子繞組及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),28,交流繞組的一些基本知識(shí)和基本量, 電角度與機(jī)械角度： 轉(zhuǎn)子鐵心的橫截面是一個(gè)圓，其幾何角度為360度，稱為機(jī)械角度。 從電磁角度看，一對(duì)N,S極構(gòu)成一個(gè)磁場(chǎng)周期，即1對(duì)極為360電角度；,電機(jī)的極對(duì)數(shù)為p時(shí)，氣隙圓周的角度數(shù)為p 360電角度。,電角度= p機(jī)械角度,7.2 定子繞組及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),29, 極距：沿定子鐵心內(nèi)圓每個(gè)磁極所占的范圍； 用長(zhǎng)度表示/用槽數(shù)表示；,槽距角 ：相鄰槽之間的電角度稱為槽距角 若Q1為定子槽數(shù)，p為極對(duì)

10、數(shù)，則槽距角,每極每相槽數(shù)q ： 每一極每相繞組所占槽數(shù)，用符號(hào)q表示 （m相數(shù)）,交流繞組的一些基本知識(shí)和基本量,7.2 定子繞組及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),30,均勻原則：每個(gè)極域內(nèi)的槽數(shù)（線圈數(shù)）要相等，各相繞組在每個(gè)極域內(nèi)所占的槽數(shù)應(yīng)相等； 對(duì)稱原則：三相繞組的結(jié)構(gòu)完全一樣，但在電機(jī)的圓周空間互相錯(cuò)開(kāi)120電角度。 如槽距角為，則相鄰兩相錯(cuò)開(kāi)的槽數(shù)為120/。 電勢(shì)相加原則：線圈兩個(gè)圈邊的感應(yīng)電勢(shì)應(yīng)該相加；線圈與線圈之間的連接也應(yīng)符合這一原則。 如線圈的一個(gè)邊在N極下，另一個(gè)應(yīng)在S極下。,交流繞組的構(gòu)成原則,7.2 定子繞組及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),31,1. 分極分相： 將總槽數(shù)按給定的極數(shù)均勻分開(kāi)（N、S極

11、相鄰分布）并標(biāo)記假設(shè)的感應(yīng)電勢(shì)方向。 將每個(gè)極域的槽數(shù)按三相均勻分開(kāi)。三相在空間錯(cuò)開(kāi)120電角度。,實(shí)例：Q24（槽）、m3（相）、2p4（極）的單層疊繞組,基本步驟：,每極每相槽數(shù),7.2 定子繞組及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),32,7.2 定子繞組及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),33,2. 連線圈和線圈組： 將一對(duì)極域內(nèi)屬于同一相的某兩個(gè)線圈邊連成一個(gè)線圈，共有q個(gè)線圈。 將一對(duì)極域內(nèi)屬于同一相的q個(gè)線圈連成一個(gè)線圈組； 以上連接應(yīng)符合電勢(shì)相加原則。,7.2 定子繞組及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),34,7.2 定子繞組及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),35,將屬于同一相的p個(gè)線圈組連成一相繞組，并標(biāo)記首尾端。,7.2 定子繞組及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),36,將三個(gè)構(gòu)造好

12、的單相繞組連成完整的三相繞組； 接法或Y接法；,連三相繞組,7.2 定子繞組及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),37,通常定子三相繞組的六個(gè)出線頭都引出，這樣可根據(jù)需要靈活接線。 地接成“Y”形或“D”形。,連三相繞組,7.2 定子繞組及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),38,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是交流電機(jī)工作的基礎(chǔ)。在交流電機(jī)理論中有兩種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)： (1) 機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 通過(guò)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)磁極旋轉(zhuǎn)可以產(chǎn)生機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)； (2) 電氣旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 三相對(duì)稱的交流繞組通入三相對(duì)稱的交流電流時(shí)會(huì)在電機(jī)的氣隙空間產(chǎn)生電氣旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)； 交流繞組處于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，并切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。,7.2 定子繞組及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（主磁通）,39,電氣旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),

13、機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),7.2 定子繞組及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（主磁通）,40,感應(yīng)電勢(shì)隨時(shí)間變化的波形和磁感應(yīng)強(qiáng)度在空間的分布波形相一致。 只考慮磁場(chǎng)基波時(shí)，感應(yīng)電勢(shì)為正弦波。,7.2 定子繞組及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（主磁通）波形,主磁通：正弦分布，每一點(diǎn)的幅值不變，以同步轉(zhuǎn)速ns旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。,41,磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)一對(duì)極，導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢(shì)變化一個(gè)周期；,磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)過(guò)p（電機(jī)的極對(duì)數(shù)）對(duì)磁極；, 磁場(chǎng)相對(duì)轉(zhuǎn)速為n/（r/min)的電機(jī)，磁場(chǎng)每秒鐘轉(zhuǎn)過(guò)(pn/60) 對(duì)極；, 導(dǎo)體中感應(yīng)電勢(shì)的頻率：,注意：n為磁場(chǎng)相對(duì)繞組的相對(duì)旋轉(zhuǎn)速度.,f=(pn/60)Hz,7.2 定子繞組及感應(yīng)電動(dòng)

14、勢(shì),繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（主磁通）頻率,42,n為磁場(chǎng)相對(duì)繞組的相對(duì)旋轉(zhuǎn)速度.,f=(pn/60)Hz,定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率：,f1為交流電源的頻率。,結(jié)論：定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頻率等于電源頻率。,轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率：,結(jié)論：定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頻率不等于轉(zhuǎn)子繞組電動(dòng)勢(shì)頻率。,7.2 定子繞組及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),43,kw1 定子繞組系數(shù)，和繞組的結(jié)構(gòu)有關(guān),定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：,kw2 轉(zhuǎn)子繞組系數(shù)，和繞組的結(jié)構(gòu)有關(guān),轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：,7.2 定子繞組及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（主磁通）大小,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)電動(dòng)勢(shì),轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)電動(dòng)勢(shì),44,7.3 運(yùn)行時(shí)的電磁過(guò)程,主磁通和漏磁通,主磁通,漏磁通,

15、45,漏電抗：漏磁通在定子繞組中會(huì)感應(yīng)漏磁電勢(shì)，該電勢(shì)用漏抗壓降表示:,稱為定子漏電抗。,轉(zhuǎn)子繞組通過(guò)電流時(shí)，也會(huì)有漏磁通。對(duì)應(yīng)的漏抗 電勢(shì),漏電抗,7.3 運(yùn)行時(shí)的電磁過(guò)程,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)漏電抗,46,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),與變壓器一樣,主、漏磁通在定子繞組上感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì),可見(jiàn)，異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)的電磁關(guān)系與變壓器非常相似。,7.3 運(yùn)行時(shí)的電磁過(guò)程,空載運(yùn)行,空載的情況下：nns, I20,47,電壓平衡方程與等效電路,與變壓器一樣，根據(jù)基爾霍夫電壓定律，可列出空載時(shí)定子每相電壓方程式：,同樣也有：,根據(jù)上兩式，可以作出空載時(shí)等效電路。,7.3 運(yùn)行時(shí)的電磁過(guò)程,48,盡管異步電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系與變壓器相似

16、，但它們之間還是有差別的：,1）主磁場(chǎng)性質(zhì)不同：異步電動(dòng)機(jī)為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，變壓器為脈動(dòng)磁場(chǎng).,4）由于存在氣隙,異步電動(dòng)機(jī)漏抗較變壓器的大.,5)異步電動(dòng)機(jī)通常采用短距和分布繞組,計(jì)算時(shí)需考慮繞組系數(shù),變壓器則為整距集中繞組,可認(rèn)為繞組系數(shù)為1.,7.3 運(yùn)行時(shí)的電磁過(guò)程,49,負(fù)載運(yùn)行,負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系：,7.3 運(yùn)行時(shí)的電磁過(guò)程,50,根據(jù)基爾霍夫電壓定律可寫(xiě)出定、轉(zhuǎn)子側(cè)電動(dòng)勢(shì)平衡方程：,7.3 運(yùn)行時(shí)的電磁過(guò)程,Zm為表征鐵心磁化特性和鐵耗的一個(gè)綜合參數(shù)，稱為勵(lì)磁阻抗；Xm稱為勵(lì)磁電抗；Rm為反映鐵耗的勵(lì)磁電阻。,因此,51,異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的基本方程式列出如下:,7.3 運(yùn)行時(shí)的電磁過(guò)

17、程,52,7.4 等效電路,等效電路法是分析異步電動(dòng)機(jī)的重要手段。在異步電動(dòng)機(jī)中，作等效電路遇到的兩大障礙是： (1)定轉(zhuǎn)子電路的頻率不相同； (2)定轉(zhuǎn)子邊的相數(shù)，匝數(shù)，繞組系數(shù)等不相等。,53,一. 頻率折算,頻率歸算 保持整個(gè)電磁系統(tǒng)的電磁性能不變，把一種頻率的參數(shù)和物理量換算成另一種頻率的參數(shù)和物理量。在這里，就是用一個(gè)具有定子頻率而等效于轉(zhuǎn)子的電路去代換實(shí)際轉(zhuǎn)子電路。 所謂“等效”是指： 1）進(jìn)行代換后，轉(zhuǎn)子電路對(duì)定子電路的電磁效應(yīng)不變。 2）等效的轉(zhuǎn)子電路的電磁性能（有功功率、無(wú)功功率、銅耗等）必須和實(shí)際轉(zhuǎn)子電路一樣。,7.4 等效電路,54,轉(zhuǎn)差率為s的異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路頻率：,

18、轉(zhuǎn)子靜止時(shí)s=1；則轉(zhuǎn)子頻率等于定子頻率。,頻率折算就是用靜止的轉(zhuǎn)子代替旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。,頻率折算后，希望磁勢(shì)平衡不變，即轉(zhuǎn)子電流不變。,7.4 等效電路,55,轉(zhuǎn)子不動(dòng)，轉(zhuǎn)子電阻為 的異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電流，和轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)差率s旋轉(zhuǎn)的，轉(zhuǎn)子電阻為R2的異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電流相等。,結(jié)論： 頻率折算的方法：給轉(zhuǎn)子繞組電阻中，計(jì)入一個(gè)附加電阻， 即可以把原來(lái)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子看成靜止的轉(zhuǎn)子。,7.4 等效電路,56,7.4 等效電路,57,7.4 等效電路,58,用繞組（m1、N1、kw1）等效替代繞組（ m2、N2、kw2 ）代替的原則是： 磁勢(shì)平衡不變 功率平衡不變,二. 繞組折算,電流折算：根據(jù)磁勢(shì)不變：,7.

19、4 等效電路,59,電勢(shì)折算：磁通應(yīng)不變。,阻抗折算：功率不變。,電抗和漏阻抗可同樣折算。,7.4 等效電路,60,7.4 等效電路,61,7.4 等效電路,62,7.4 等效電路,63,經(jīng)過(guò)歸算后，定子、轉(zhuǎn)子的電動(dòng)勢(shì)方程式,7.4 等效電路,64,7.4 等效電路,65,7.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩,一.功率平衡方程式,功率變換和傳遞是電動(dòng)機(jī)的主要功能,結(jié)合等效電路分析異步電動(dòng)機(jī)功率流向。,異步電動(dòng)機(jī)從電源獲取電功率，即輸入功率：,此一功率首先通過(guò)定子繞組，產(chǎn)生定子銅耗：,66,7.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩,此功率產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)掠過(guò)定轉(zhuǎn)子鐵心，產(chǎn)生鐵耗。,定子鐵心與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)轉(zhuǎn)

20、速為ns較大，轉(zhuǎn)子鐵心與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)轉(zhuǎn)速為sns較小，故鐵耗主要為定子鐵耗：,剩余功率將通過(guò)氣隙磁場(chǎng)感應(yīng)到轉(zhuǎn)子繞組，此一功率稱為電磁功率:,67,7.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩,電磁功率首先提供轉(zhuǎn)子銅耗:,剩余的電磁功率全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械功率:,機(jī)械功率一部分克服機(jī)械損耗和附加損耗:,其余功率為輸出的機(jī)械功率:,異步電動(dòng)機(jī)的功率平衡方程式：,68,7.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩,69,7.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩,幾個(gè)重要的關(guān)系式:,pcu1,Pe,pFe,Pmech,pcu2,轉(zhuǎn)差功率,70,7.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩,二.轉(zhuǎn)矩平衡方程式,機(jī)械功率=轉(zhuǎn)矩機(jī)械角速度,轉(zhuǎn)矩由機(jī)

21、械功率產(chǎn)生：,轉(zhuǎn)矩平衡方程為：,式中: Te電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩，為驅(qū)動(dòng)性質(zhì)轉(zhuǎn)矩； T2電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩，為制動(dòng)性質(zhì)； T0對(duì)應(yīng)機(jī)械損耗和附加損耗的轉(zhuǎn)矩，稱為空載轉(zhuǎn)矩，為 制動(dòng)性質(zhì)；,71,7.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩,三.電磁轉(zhuǎn)矩,72,電磁轉(zhuǎn)矩物理表達(dá)式：,反映了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與氣隙每極磁通和轉(zhuǎn)子電流有功分量的乘積成正比的物理本質(zhì)。,7.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩,73,7.7 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性,異步電動(dòng)機(jī)的工作特性是指在額定電壓及額定頻率下，電動(dòng)機(jī)的主要物理量（轉(zhuǎn)速、定子電流、電磁轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)及效率等）隨輸出功率變化的關(guān)系曲線。,一. 工作特性的分析,1、

22、轉(zhuǎn)速特性,轉(zhuǎn)差率s,P2,轉(zhuǎn)速n,負(fù)載增大,阻轉(zhuǎn)矩增大,電磁（驅(qū)動(dòng)）轉(zhuǎn)矩增大,轉(zhuǎn)子電流增大,轉(zhuǎn)子電勢(shì)增大,轉(zhuǎn)子相對(duì)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)速度增大,ns-n增大,n減小,74,7.7 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性,2. 定子電流特性 I1f（P2）,隨著負(fù)載增大，轉(zhuǎn)子電流增大，電機(jī)的輸入電流（定子電流）增大。,P2,定子電流I1,Im,75,7.7 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性,3. 定子功率因數(shù)特性,cos1 f（P2）,空載時(shí)，定子電流基本上用來(lái)產(chǎn)生主磁通，有功功率很小，功率因數(shù)也很低； 隨著負(fù)載電流增大，輸入電流中的有功分量也增大，功率因數(shù)逐漸升高；,在額定功率附近，功率因數(shù)達(dá)到最大值。 如果負(fù)載繼續(xù)增大，則

23、導(dǎo)致轉(zhuǎn)子漏電抗增大（漏電抗與頻率正比），從而引起功率因數(shù)下降。,76,7.7 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性,4. 電磁轉(zhuǎn)矩特性 Tf（P2）,5. 效率特性,不變損耗=可變損耗時(shí)， 效率最高。,77,7.6 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率之間存在一定的關(guān)系，所以異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性通常用 表示。,78,一、機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式,根據(jù)簡(jiǎn)化電路得到的轉(zhuǎn)子電流：,電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式：,7.6 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,79,電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式：,表明：電磁轉(zhuǎn)矩與電源參數(shù)（1、f1）、結(jié)構(gòu)參數(shù)（R、X、m、p）和運(yùn)行參數(shù)（

24、s）有關(guān)。,7.6 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,制動(dòng)運(yùn)行,發(fā)電運(yùn)行,電動(dòng)運(yùn)行,80,二、固有機(jī)械特性,當(dāng)定子的對(duì)稱三相繞組： 按規(guī)定的接線方式； 定子不經(jīng)任何阻抗直接加額定電壓、額定頻率的三相電壓； 轉(zhuǎn)子回路不串任何阻抗，直接短路。,這種情況下得到的nf（T）， 稱為固有機(jī)械特性。,7.6 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,81,固有機(jī)械特性的特殊點(diǎn)： 起動(dòng)點(diǎn)：該點(diǎn)s1； 臨界點(diǎn)：該點(diǎn)ssm； 額定點(diǎn)：該點(diǎn)ssn； 同步點(diǎn)：該點(diǎn)s0， 又稱理想空載點(diǎn)；,7.6 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,82,異步電動(dòng)機(jī)的T-s曲線上有一個(gè)最高點(diǎn)； 最大轉(zhuǎn)矩可以根據(jù)高等數(shù)學(xué)中求極值的方法求得。,代入轉(zhuǎn)矩公式，得,過(guò)載能力

25、：最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比：,（1.63.0),最大轉(zhuǎn)矩，過(guò)載能力,7.6 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,83,最大轉(zhuǎn)矩與電網(wǎng)電壓的平方成正比； 最大轉(zhuǎn)矩近似與漏電抗成反比； 最大轉(zhuǎn)矩的值與轉(zhuǎn)子電阻值沒(méi)有關(guān)系； 最大轉(zhuǎn)矩的位置可以由轉(zhuǎn)子電阻的大小來(lái)調(diào)整； 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電阻時(shí)機(jī)械特性的變化。,關(guān)于最大轉(zhuǎn)矩的幾個(gè)重要結(jié)論：,7.6 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,84,起動(dòng)電流指起動(dòng)瞬間電機(jī)從電網(wǎng)吸收的電流；從等效電路求出起動(dòng)電流：,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，即起動(dòng)瞬間電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩,若令Sm = 1,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于最大轉(zhuǎn)矩。,對(duì)于繞線式轉(zhuǎn)子可通過(guò)外串電阻達(dá)到。,起動(dòng)電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩(堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩）,7.6 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,85,異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比； 總漏抗越大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越?。?繞線式異步電動(dòng)機(jī)可以在轉(zhuǎn)子回路串入適當(dāng)?shù)碾娮杩梢栽龃笃饎?dòng)轉(zhuǎn)矩；,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的幾個(gè)重要結(jié)論:,當(dāng) 時(shí)， 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩