第41三相異步電動機ppt課件

1、第四章 三相異步電動機n三相異步電動機的原理和構造n三相異步電動機的定子繞組n三相異步電動機的運行分析n三相異步電動機的工作特性三相異步電動機的原理和構造n三相異步電動機的工作原理n三相異步電動機的構造n三相異步電動機的銘牌三相異步電動機的工作原理n旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生 n三相異步電動機的工作原理n轉(zhuǎn)差率 旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生 旋轉(zhuǎn)磁場就是一種極性和大小不變，且以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場。從理論分析和理論證明，在對稱三相繞組中流過對稱三相交流電時會產(chǎn)生這種旋轉(zhuǎn)磁場。對稱三相繞組對稱三相電流旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的的性質(zhì)對稱三相繞組n所謂三相對稱繞組就是三個外形、尺寸、匝數(shù)都完全一樣、首端彼此互隔120、對稱地放

2、置到定子槽內(nèi)的三個獨立的繞組，如下圖。AYCBZ1n()電流出電流出()電流入電流入XBiAXBYCZAiCi對稱三相電流n由電網(wǎng)提供的三相電壓是對稱三相電壓，由于對稱三相繞組組成的三相負載是對稱三相負載，每相負載的復阻抗都相等，所以，流過三相繞組的電流也必定是對稱三相電流。 n對稱三相電流的函數(shù)式表示為：n對稱三相電流的波形表示為：240sin120sinsintIitIitIimCmBmAAiBiCimIt旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生n 由于三相電流隨時間的變化是連續(xù)的，且極為迅速，為了能考察它所產(chǎn)生的合成磁效應，說明旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生，我們可以選定t=60 、120 180三個特定霎時。磁力線如下圖。n

3、并規(guī)定：電流為正值時，從每相線圈的首端入、末端出；電流為負值時，從末端入、首端出。用符號 表示電流流出，用表示電流流入。由于磁力線是閉合曲線，對它的磁極的性質(zhì)作如下假定：磁力線由定子進入轉(zhuǎn)子時，該處的磁場呈現(xiàn)N極磁性；反之，那么呈現(xiàn)S極磁性。 180tXBZ1nAYC 60tAXYCBZSN1n60A120tXYCBZ1n旋轉(zhuǎn)磁場的性質(zhì)n當三相對稱電流通入三相對稱繞組，必然會產(chǎn)生一個大小不變，且在空間以一定的轉(zhuǎn)速不時旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。 n旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向是由通入三相繞組中的電流的相序決定的。即當通入三相對稱繞組的對稱三相電流的相序發(fā)生改變時，即將三相電源中的任意兩相繞組接線互換，旋轉(zhuǎn)磁場就會改

4、變方向。n旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度為分轉(zhuǎn)秒轉(zhuǎn)/60/111pfpfn三相異步電動機的工作原理n當定子接通三相電源后，即在定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙內(nèi)建立了一同步速為n1的旋轉(zhuǎn)磁場。磁場旋轉(zhuǎn)時將切割轉(zhuǎn)子導體，根據(jù)電磁感應定律可知，在轉(zhuǎn)子導體中將產(chǎn)生感應電勢，其方向可由右手定那么確定。磁場逆時針方向旋轉(zhuǎn)，導體相對磁極為順時針方向切斷磁力線。轉(zhuǎn)子上半邊導體感應電勢的方向為進去的，用表示；下半邊導體感應電勢的方向為出來的，用 表示。因轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，導體中有電流，電流方向與電勢一樣。載流導體在磁場中要受到電磁力，其方向由左手定那么確定。這樣，在轉(zhuǎn)子導條上形成一個逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。于是轉(zhuǎn)子就跟著旋轉(zhuǎn)磁場逆時針方

5、向轉(zhuǎn)動。 轉(zhuǎn)差率n同步轉(zhuǎn)速(磁場旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速)n電動機的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速的關系n電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致， 但 nn1 異步電動機n提示：假如nn1n轉(zhuǎn)差率的定義n 轉(zhuǎn)差率為旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速n 和電動機轉(zhuǎn)速之差。即：無轉(zhuǎn)距無轉(zhuǎn)距轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運動轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運動無轉(zhuǎn)子電動勢轉(zhuǎn)子導體不切割磁力線無轉(zhuǎn)子電動勢轉(zhuǎn)子導體不切割磁力線無轉(zhuǎn)子電流無轉(zhuǎn)子電流分）轉(zhuǎn) /( 601pfn %10011nnns三相異步電動機的構造n異步電動機的定子n 由機座、定子鐵心和定子繞組三部分組成 。n異步電動機的轉(zhuǎn)子 n 由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組及轉(zhuǎn)軸等部件組成。n 它的作用是帶動其它機械

6、設備旋轉(zhuǎn)。n異步電動機的分類n 鼠籠式n繞線式n YBZXAC轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子定子繞組定子繞組三相三相機機 座座三相異步電動機的銘牌n型號 n額定值 n 額定功率PN是指電動機在額定負載運行時，軸上所輸出的機械功率，單位W和 kW。n 額定電壓UN是指電動機正常工作時，定子繞組所加的線電壓，單位V。 n 額定電流IN是指電動機輸出功率時，定子繞組允許長期通過的線電流，單位A。 n 額定頻率fN我國的電網(wǎng)頻率為50Hz。 n 額定轉(zhuǎn)速nN是指電動機在額定狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，單位r/min。 n 絕緣等級是指電動機所用絕緣資料的等級。 n工作方式 n連續(xù)工作制n短時工作制n斷續(xù)周期工作制 極數(shù)機座

7、長度代號L-長；M-中；S-短Y-100L-2異步電動機機座中心高三相異步電動機的定子繞組n定子繞組的根本知識n 三相單層繞組n三相雙層繞組n定子繞組的磁勢和電勢定子繞組的根本知識n線圈、線圈組和繞組n 線圈是由一匝或多匝絕緣導線按一定形狀繞制而成。多個線圈構成一組單元，稱線圈組。由線圈組按一定的串、并聯(lián)方式構成一相電路，稱為繞組。 n線圈節(jié)距y n電角度 n 電角度 = p機械角度 n每極每相槽數(shù) qn相帶n 每極下每相繞組所占的寬度用電角度表示稱相帶。 1112mpZqpZy21三相單層繞組n特點n 由于每槽內(nèi)只安頓一層線圈邊，故總線圈數(shù)等于總槽數(shù)的一半。線圈的組成應遵循相隔一個極距的兩線

8、圈邊的電勢相加的原那么，即異極性下屬于同一相的線圈邊可以聯(lián)成一個線圈。n品種n同芯式繞組n鏈式繞組n交叉式繞組三相雙層繞組n特點n每個槽分上、下兩層，分別嵌放兩個線圈的各一條有效邊，線圈數(shù)與總槽數(shù)相等；n所有線圈都有一樣的形狀，易于制造、利于散熱，端部整齊美觀，機械強度高；n可以選擇最有利的線圈節(jié)距，改善磁勢和電勢波形，電氣性能好。n槽內(nèi)上下層有效邊之間須加層間絕緣、槽內(nèi)的空間利用率較低些，嵌線較費事。 n分類n疊繞組n波繞組 定子繞組的磁勢和電勢n定子繞組的磁勢 n單相繞組的脈振磁勢 n三相交流繞組的磁勢 n定子繞組的電勢 n 感應電勢的波形與磁勢的波形有關。為獲取正弦電勢波形，電機繞組常采

9、用分布短距的方法以削弱諧波旋轉(zhuǎn)磁勢的作用。在計算時先考慮到將電機每相繞組的假設干個線圈組按一定方法聯(lián)接后，再考慮到短距、分布的影響。每相電勢為 n E = 4.44fNmkpkd = 4.44fNmkw n N每條支路串接線圈匝數(shù)；n Kp短矩繞組系數(shù)n Kd分布繞組系數(shù)n KW繞組系數(shù)單相繞組的脈振磁勢n單相繞組的磁場和磁勢的分布圖n單相繞組的磁勢的特點n從空間位置上看呈矩形波分布，從時間上看，矩形波的幅值隨時間作正弦規(guī)律變化，其軸線在空間堅持固定位置的磁勢，稱為脈振磁勢。 n脈振的頻率由單相交流電流的頻率決定。三相交流繞組的磁勢 三相交流繞組的磁勢是指：定子空間上對稱分布的三相繞組，通入對

10、稱三相電流后產(chǎn)生的合成磁勢。它是基波合成磁勢和諧波合成磁勢的迭加，其中基波合成磁勢是主要分量。表達式特點三相基波合成磁勢在電機氣隙空間呈正弦波形分布。它是一個旋轉(zhuǎn)磁勢，轉(zhuǎn)速為n1=60f1/p即同步轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)磁勢的轉(zhuǎn)向，取決于定子繞組中三相電流的相序，由超前相向滯后相旋轉(zhuǎn)。 INmINtFtF29 . 035. 1)sin(23),(111三相異步電動機的運行分析n三相異步電動機的工作情況n電動機中的平衡關系n異步電動機的等值電路n功率和轉(zhuǎn)距平衡關系n異步電動機的參數(shù)測定三相異步電動機的工作情況n空載運行n 電動機空載運行時，軸上不帶機械設備，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速非常接近旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速，旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)

11、子間的轉(zhuǎn)差速度近似為零，轉(zhuǎn)子中的感應電勢和電流都非常小，分析時可以忽略不計。空載電流主要是用來建立磁場的，又稱為勵磁電流。n n 注意：異步電動機的勵磁電流較變壓器的勵磁電流大，這是因為異步電動機的磁路中有氣隙存在的緣故。且功率因數(shù)較低，因而對電網(wǎng)的功率因數(shù)有很大的影響。n負載運行 n 電動機軸上帶有機械設備，以阻轉(zhuǎn)矩作用于電動機軸上，電動機的運行轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速。因為旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子間有相對運動，轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應電勢和電流。轉(zhuǎn)子電流和旋轉(zhuǎn)磁場作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，拖動機械設備轉(zhuǎn)動。負載越大，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)子電流越大，輸出的功率越多。轉(zhuǎn)子電流通過磁的耦合作用于定子側(cè)，定子電流也要加大，使得電網(wǎng)輸

12、入電機的功率也越大。電動機中的平衡關系n電勢平衡關系 n定子電勢平衡方程式 n轉(zhuǎn)子電勢平衡方程式 n磁勢平衡方程式 異步電動機的等值電路n頻率折算 n繞組折算n電流的折算 n電勢的折算 n阻抗的折算 n等值電路等值電路n根本方程組n等值電路功率和轉(zhuǎn)距平衡關系n功率平衡關系n轉(zhuǎn)矩平衡方程 異步電動機的參數(shù)測定n空載試驗n 空載試驗是指在額定電壓和額定頻率下，軸上不帶任何負載時運行。其目的是測定異步電動機的空載電流I0和空載功率p0，進而求得異步電動機的勵磁阻抗rm和xm，并分別出鐵耗pFe和機械損耗pmec。 n短路試驗 n 短路試驗是指在異步電動機T型等值電路中的附加電阻的狀態(tài)。在這種情況下，

13、s=1，n=0，即電動機在外施電壓作用下處于靜止狀態(tài)。因而短路試驗必需在電動機堵轉(zhuǎn)情況下進展，故短路試驗又稱為堵轉(zhuǎn)試驗。短路試驗的目的是測取異步電動機的短路阻抗，即定、轉(zhuǎn)子繞組的漏阻抗及短路特性。 三相異步電動機的工作特性 三相異步電動機的工作特性是指在額定功率、額定電壓下，電動機的轉(zhuǎn)速n、定子電流I1、電磁轉(zhuǎn)矩T、功率因數(shù)cos1和效率與輸出功率P2的關系曲線。 轉(zhuǎn)速特性與轉(zhuǎn)距特性電流特性和功率因數(shù)特性效率特性工作特性曲線轉(zhuǎn)速特性與轉(zhuǎn)距特性n異步電動機空載運行時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n接近于同步轉(zhuǎn)速n1。隨負載增大時，由于阻轉(zhuǎn)矩暫時大于電磁轉(zhuǎn)矩，而使轉(zhuǎn)速降低，隨后轉(zhuǎn)子電勢、電流增大，以產(chǎn)生較大的電磁轉(zhuǎn)矩

14、與增大的負載阻轉(zhuǎn)矩相平衡。轉(zhuǎn)速特性是一條稍向下傾斜的曲線。n轉(zhuǎn)矩特性，由負載轉(zhuǎn)矩TL=P2/可知，考慮到P2增大時，稍有下降，所以TL= f(P2)曲線將略向上彎曲。 n 電流特性和功率因數(shù)特性n異步電動機空載時P2= 0、s0、轉(zhuǎn)子電流I2 0。這時，定子電流，幾乎全部用以勵磁。隨著負載的增大，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下降，s增大，使增大，為維持磁勢平衡，I1隨之增大，故電流特性為一上升曲線，起點在I0值。n假設三相繞組外施電壓一定時，其主磁通根本不變，那么建立磁場所需的無功電流根本不變。由于電機空載時P2 =0，有功電流分量很小，此時功率因數(shù)很低，一般小于0.2。隨負載增大時，輸出功率增大，即有功分量增大，cos1隨之增加。假設負載繼續(xù)增加，由于轉(zhuǎn)速降低、轉(zhuǎn)差增加，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)下降較多，使定子電流中與之平衡的無功分量也增大，功率因數(shù)有所下降。一般電動機在