電工學(xué)第八章共4節(jié)

1、2001-02-10第八章第八章 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能電動(dòng)電動(dòng)機(jī)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)（感應(yīng)電動(dòng)機(jī)）異步電動(dòng)機(jī)（感應(yīng)電動(dòng)機(jī)）同步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)（按勵(lì)磁方式）（按勵(lì)磁方式）他勵(lì)，并勵(lì)他勵(lì)，并勵(lì)串勵(lì)，復(fù)勵(lì)串勵(lì)，復(fù)勵(lì)2001-02-10三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 8.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造造http:/ 圓筒形鐵心及三相定圓筒形鐵心及三相定 子繞組子繞組機(jī)座：外殼、固定、支撐定子機(jī)座：外殼、固定、支撐定子 鐵心。鐵心。鐵心：硅鋼片疊成，其內(nèi)壁槽內(nèi)放有繞組。鐵心：硅鋼片疊成，其內(nèi)壁槽內(nèi)放有繞組。2001-

2、02-102. 2. 轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心，繞組，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心，繞組，轉(zhuǎn)軸鐵心：硅鋼片疊成，外圍圓表面沖有槽，鐵心：硅鋼片疊成，外圍圓表面沖有槽， 放轉(zhuǎn)子繞組。放轉(zhuǎn)子繞組。2001-02-10鼠籠式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子繞組：構(gòu)造不同，分為鼠轉(zhuǎn)子繞組：構(gòu)造不同，分為鼠 籠式和饒線式?；\式和饒線式。2001-02-10繞線式電動(dòng)機(jī)繞線式電動(dòng)機(jī)：轉(zhuǎn)子繞組同定子繞組一樣，：轉(zhuǎn)子繞組同定子繞組一樣，三相的并聯(lián)成星形。每相繞組的始端接到三三相的并聯(lián)成星形。每相繞組的始端接到三個(gè)滑環(huán)上，滑環(huán)固定在轉(zhuǎn)軸上，環(huán)與環(huán)，環(huán)個(gè)滑環(huán)上，滑環(huán)固定在轉(zhuǎn)軸上，環(huán)與環(huán)，環(huán)與軸彼此絕緣，電刷用彈簧壓在環(huán)上，再與與軸彼此絕緣，電刷用彈簧壓在環(huán)

3、上，再與外電路電阻連接，用于起動(dòng)調(diào)速。外電路電阻連接，用于起動(dòng)調(diào)速。繞線式異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)2001-02-10 8.2 8.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理理 用右手定則時(shí)，可假設(shè)磁極不動(dòng)，而轉(zhuǎn)子銅條向逆時(shí)用右手定則時(shí)，可假設(shè)磁極不動(dòng)，而轉(zhuǎn)子銅條向逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)切割磁力線，這與實(shí)際上磁極順時(shí)針?lè)较蛐樂(lè)较蛐D(zhuǎn)切割磁力線，這與實(shí)際上磁極順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)磁力線切割轉(zhuǎn)子銅條是相當(dāng)?shù)?。轉(zhuǎn)時(shí)磁力線切割轉(zhuǎn)子銅條是相當(dāng)?shù)摹S FFnn02001-02-10 在實(shí)際的異步電動(dòng)機(jī)中，轉(zhuǎn)子會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，也在實(shí)際的異步電動(dòng)機(jī)中，轉(zhuǎn)子會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，也是由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用，但在異步電動(dòng)機(jī)中，是由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用

4、，但在異步電動(dòng)機(jī)中，并沒(méi)有永久磁鐵。并沒(méi)有永久磁鐵。 異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心中放異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心中放有三相對(duì)稱(chēng)繞組，設(shè)將三相繞組有三相對(duì)稱(chēng)繞組，設(shè)將三相繞組連成星形，接在三相電源中，繞連成星形，接在三相電源中，繞組中通入三相對(duì)稱(chēng)電流，取繞組組中通入三相對(duì)稱(chēng)電流，取繞組始端到末端的方向?yàn)殡娏鞯恼绞级说侥┒说姆较驗(yàn)殡娏鞯恼较?。向?001-02-10i0tBiCi。60。90Ai 1 1、t=0t=0時(shí)，時(shí)，i iA A=0=0，i iB B為負(fù)為負(fù)值，值，i ic c為正值，將每相電流所為正值，將每相電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相加，得出三相產(chǎn)生的磁場(chǎng)相加，得出三相電流的合成磁場(chǎng)，軸線的方電流的合成磁

5、場(chǎng)，軸線的方向是自上而下。向是自上而下。 2 2、t= 60t= 600 0 時(shí)，合成磁場(chǎng)在時(shí)，合成磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過(guò)空間轉(zhuǎn)過(guò)60600 0 一、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生一、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生 ABXZCYn0X ABYZCn02001-02-10AX BYZCn03、 t= 900 , 比比 t= 600 時(shí)的合成磁場(chǎng)在空間又轉(zhuǎn)時(shí)的合成磁場(chǎng)在空間又轉(zhuǎn)過(guò)過(guò) 300。 ABXZCYn0X ABYZCn0由上可知，當(dāng)定子繞組通入三相電流后，其共同產(chǎn)生的合由上可知，當(dāng)定子繞組通入三相電流后，其共同產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是在空間不斷地旋轉(zhuǎn)的，產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這旋轉(zhuǎn)成磁場(chǎng)是在空間不斷地旋轉(zhuǎn)的，產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同磁極在空

6、間旋轉(zhuǎn)（圖磁場(chǎng)同磁極在空間旋轉(zhuǎn)（圖8-1）所起的作用是一樣的。）所起的作用是一樣的。 t =00 t =600 t =9002001-02-10AZYBCX n0ABYZCX n0二、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向二、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向i0tBiCi。60。90Ai 電源相序電源相序A B C，合成磁，合成磁場(chǎng)是順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的，其方向場(chǎng)是順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的，其方向與電源的相序一致。與電源的相序一致。 若將電動(dòng)機(jī)與電源相連的三若將電動(dòng)機(jī)與電源相連的三根導(dǎo)線中的任意兩根互調(diào)位置，根導(dǎo)線中的任意兩根互調(diào)位置，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)，則電動(dòng)機(jī)亦反則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)，則電動(dòng)機(jī)亦反轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。2001-02-10 三相異步電動(dòng)機(jī)的級(jí)數(shù)就是旋

7、轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的級(jí)數(shù)，上面三相異步電動(dòng)機(jī)的級(jí)數(shù)就是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的級(jí)數(shù)，上面產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)有兩個(gè)磁極，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)有兩個(gè)磁極， 即一對(duì)磁極，即一對(duì)磁極，p=1（磁極（磁極對(duì)數(shù)）。對(duì)數(shù)）。 若每相繞組有兩個(gè)線圈串聯(lián)，繞組中的始端相差若每相繞組有兩個(gè)線圈串聯(lián)，繞組中的始端相差 60 度空間角，其產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有兩對(duì)極度空間角，其產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有兩對(duì)極 p=2。三、電動(dòng)機(jī)的極數(shù)三、電動(dòng)機(jī)的極數(shù)2001-02-10 n0A1B1X2Z2C1Y1 t =0X1A2Z1B2C2Y2ABXZCYn0 t =600300A1X1A2X2B1C1Y1Z2B2Y2C2Z1i0tBiCi。60。90Ai2001-02-10

8、 如果要產(chǎn)生三對(duì)極，即如果要產(chǎn)生三對(duì)極，即p=3的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，則每相繞組的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，則每相繞組必須有均勻安排在空間的串聯(lián)的三個(gè)線圈，繞組的始端必須有均勻安排在空間的串聯(lián)的三個(gè)線圈，繞組的始端之間相差之間相差 空間角?？臻g角。40)120(p。 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速取決于磁場(chǎng)的級(jí)數(shù)，在一旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速取決于磁場(chǎng)的級(jí)數(shù)，在一對(duì)極時(shí)，電流從對(duì)極時(shí)，電流從 t=0 到到 t= 600 ，磁場(chǎng)在空間，磁場(chǎng)在空間也旋轉(zhuǎn)了也旋轉(zhuǎn)了600 ，電流走過(guò)一個(gè)周期，磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)了，電流走過(guò)一個(gè)周期，磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)了一轉(zhuǎn)，設(shè)電流的頻率為一轉(zhuǎn)，設(shè)電流的頻率為 50Hz，則每分鐘交變，則每分鐘交變300次，次， =3000，單位為轉(zhuǎn)，單位

9、為轉(zhuǎn) /分（分（r / min).0n四、電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速四、電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速2001-02-10 若有兩對(duì)極，電流走過(guò)一個(gè)周期，磁場(chǎng)僅若有兩對(duì)極，電流走過(guò)一個(gè)周期，磁場(chǎng)僅旋轉(zhuǎn)了半轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)了半轉(zhuǎn)26010fn 同理，若旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)有同理，若旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)有p對(duì)極，對(duì)極， =0npf160電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速nn0n轉(zhuǎn)子的方向與磁場(chǎng)方向一致轉(zhuǎn)子的方向與磁場(chǎng)方向一致n0稱(chēng)為同步轉(zhuǎn)速稱(chēng)為同步轉(zhuǎn)速2001-02-10五、轉(zhuǎn)差率：五、轉(zhuǎn)差率：000)1 (nSnnnns或起動(dòng)時(shí)：起動(dòng)時(shí)： =0，s=1 ， 穩(wěn)定后，穩(wěn)定后， 與與 相近相近nn0nS很小，大約為很小，大約為%91 但但10 s0s例例轉(zhuǎn)1

10、470np求pppfn300050*6060102pNS FFnn02001-02-10 8-4 定子電路與轉(zhuǎn)子電路定子電路與轉(zhuǎn)子電路 三相異步電動(dòng)機(jī)中的電磁關(guān)系同變壓器類(lèi)似，三相異步電動(dòng)機(jī)中的電磁關(guān)系同變壓器類(lèi)似，定子繞組相當(dāng)于變壓器的原繞組，轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于定子繞組相當(dāng)于變壓器的原繞組，轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于副繞組。副繞組。定子、轉(zhuǎn)子繞組的匝數(shù)為定子、轉(zhuǎn)子繞組的匝數(shù)為21, NN 定子電路定子電路 磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)定子每磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)定子每相繞組的磁通是按正弦規(guī)律變化的相繞組的磁通是按正弦規(guī)律變化的 =sinmt1i2i1u1e2e1e2e2001-02-10在定子繞組中，產(chǎn)生出感應(yīng)電

11、動(dòng)勢(shì)也是正弦量在定子繞組中，產(chǎn)生出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也是正弦量dtdNe11NfE1144. 4的頻率為11ef6001pnf pfn10601f即為定子電流的頻率即為定子電流的頻率 為通過(guò)每相繞組的磁通最大值，在數(shù)值為通過(guò)每相繞組的磁通最大值，在數(shù)值上它等于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每極磁通的平均值上它等于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每極磁通的平均值2001-02-10NfEU11144.4)(11111 EIjXRI)()1111111111RieeuEERIU （）（1i2i1u1e2e1e2e22222222)(IjXIRERIE 轉(zhuǎn)子電路轉(zhuǎn)子電路2001-02-10旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子每相繞組上感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子每相繞組上感應(yīng)

12、出電動(dòng)勢(shì)dtdNe2222244. 4NfE2e2f為為 的頻率的頻率60)(02nnpf1000026060sfpnspnnnnf轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)頻率轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)頻率 與與 有關(guān)，有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速有關(guān)即與轉(zhuǎn)速有關(guān)2fs1、轉(zhuǎn)子頻率、轉(zhuǎn)子頻率NS FFnn02001-02-10電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)，電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)，s=1%9%， f2 =0.54.5HZ (f1=50HZ)2. 2. 轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)21244. 4NsfE與轉(zhuǎn)速有關(guān)與轉(zhuǎn)速有關(guān)0n1s2021244. 4ENfE此時(shí)此時(shí) =2f1f2E最大最大202sEE在在n=0，即，即s=1時(shí)，時(shí)，f2最高，即最高，即 f2=f1NS FFn

13、n02001-02-102122222LsfLfX感抗與感抗與s有關(guān)有關(guān)21202,10LfXsn時(shí)，當(dāng)202sXX3. 轉(zhuǎn)子感抗X24. 轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流2202220222222)(sXRsEXREI有關(guān)與 sI2220)(IEnnns切割速度當(dāng)0I2，cos2I2cos21s2001-02-10當(dāng)s=0時(shí)，I2=0；當(dāng)s很小時(shí)，R2sX20近似地成正比與即sIRsEI22202當(dāng)s接近1時(shí)，sX20R2常數(shù)20202XEI5. 轉(zhuǎn)子電路的功率因素cos2220222222222)(cossXRRXRR減小大，大，有關(guān)，與22cosXss0I2，cos2I2cos21s2001-02-10當(dāng)s很小時(shí)，R2sX20，cos212022cos1sXRs時(shí)接近于當(dāng)0I2，cos2I2cos21s轉(zhuǎn)子電路中，電動(dòng)勢(shì)、電流、頻率、感抗及功率因數(shù)都與轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子電