C5C6電動(dòng)機(jī)-中廣

1、主講人：張敬南主講人：張敬南哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院第第5 5章章 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)主要知識(shí)點(diǎn)主要知識(shí)點(diǎn)結(jié)構(gòu)上的分類；結(jié)構(gòu)上的分類；異步電動(dòng)機(jī)額定值計(jì)算；異步電動(dòng)機(jī)額定值計(jì)算；異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流和起動(dòng)方法；異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流和起動(dòng)方法；異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法及注意事項(xiàng)。異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法及注意事項(xiàng)。異步電動(dòng)機(jī)的原理異步電動(dòng)機(jī)的原理AYCBZ1nXn主講人：張敬南主講人：張敬南哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院5-1 5-1 異步電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)和額定值異步電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)和額定值一、異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)一、異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1. 定子定子鐵心：0.5mm

2、厚硅鋼片疊壓而成,磁路的一部分定子繞組：電磁線制而成,電路一部分機(jī) 座：鑄鐵或鋼板焊接而成注意引出線。注意引出線。2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 軸：支撐轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵心：0.5mm硅鋼片疊壓而成,磁路一部分轉(zhuǎn)子繞組：轉(zhuǎn)子繞組：籠型繞組：籠型繞組： 鑄鋁鑄鋁 銅條銅條繞線式繞組繞線式繞組 ： 電磁線制而成，電磁線制而成，Y接，滑環(huán)接，滑環(huán)引出，可外接電阻。引出，可外接電阻。（鼠）籠式轉(zhuǎn)子（鼠）籠式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子注意：異步電機(jī)的分類。注意：異步電機(jī)的分類。繞線式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子二、主要系列和額定值二、主要系列和額定值（一）主要系列例：Y 112S-6產(chǎn)品代號(hào)：異步電動(dòng)機(jī)規(guī)格代號(hào)：中心高 112mm機(jī)座號(hào) 短極

3、數(shù) 6極（二）額定值額定功率PN:電動(dòng)機(jī)在額定情況下運(yùn)行，由軸端輸出的機(jī)械功輸出的機(jī)械功率率，單位為W，kW。額定電壓UN:電動(dòng)機(jī)在額定情況下運(yùn)行，施加在定子繞組上的線電壓線電壓，單位為V。額定電流IN:電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率下軸端輸出額定功率時(shí)，定子繞組的線電流線電流，單位為A。額定頻率fN:工頻，50Hz。額定轉(zhuǎn)速nN:電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率、軸端輸出額定功率時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。注意：額定值的計(jì)算（三個(gè)方面）。注意：額定值的計(jì)算（三個(gè)方面）。額定轉(zhuǎn)矩TN3. 氣隙：相對(duì)較小。結(jié)構(gòu)錄像。結(jié)構(gòu)錄像。主講人：張敬南主講人：張敬南哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)

4、院5-2 5-2 三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系與等效電路與等效電路一、空載運(yùn)行一、空載運(yùn)行二、負(fù)載運(yùn)行二、負(fù)載運(yùn)行（一）磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系（一）磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系12mFFF0.92wNkmFIp111111 12222wm mwwm N k Im N k Im N kI（二）轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（二）轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)注意：轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率注意：轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率f2 2是多少？是多少？n1（三）定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)速關(guān)系（三）定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)速關(guān)系( (主磁場(chǎng)主磁場(chǎng)) )注意：轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率注意：轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率f2 2是多少？是多少？關(guān)于漏磁場(chǎng)關(guān)于漏磁場(chǎng)包括槽漏磁場(chǎng)、端部漏

5、磁場(chǎng)和諧波漏磁場(chǎng)包括槽漏磁場(chǎng)、端部漏磁場(chǎng)和諧波漏磁場(chǎng)（四）完整的電磁關(guān)系（類似變壓器）（四）完整的電磁關(guān)系（類似變壓器）ss三、基本方程式三、基本方程式（一）磁動(dòng)勢(shì)平衡方程（一）磁動(dòng)勢(shì)平衡方程（二）電動(dòng)勢(shì)平衡方程（二）電動(dòng)勢(shì)平衡方程12mFFF11111()UEI rjx 2222()sssEIrjx1()mmmmmEIrjxIz 11114.44wmEf N k22224.44swmEf N k（三）堵轉(zhuǎn)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程（三）堵轉(zhuǎn)時(shí)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程2222()EIrjx211fsff22224.44wmEf N k22sEsE22212222sxf Lsf Lsx 四、轉(zhuǎn)子繞組的折算（等效

6、電路）四、轉(zhuǎn)子繞組的折算（等效電路）1 1、折算（略）、折算（略）折算原則：保持F2不變，只要使等效前后轉(zhuǎn)子電流的大小和相位相等即可；等效前后轉(zhuǎn)子電路的功率和損耗相等。頻率折算繞組折算與變壓器的折算是否相同？頻率不同注意：注意：過(guò)程類似變壓器，略，重在結(jié)論。過(guò)程類似變壓器，略，重在結(jié)論。頻率折算頻率折算222222222222221rssjxrEjxsrEjsxrEsjxrEISS繞組折算繞組折算（1）電流折算：iwwkIIkNmkNmI221112222（2）電動(dòng)勢(shì)折算：1122221wewN kEEk EN k（3）電阻和電抗折算： 22rkkrie22xkkxie2.2.折算后的基本方程

7、式折算后的基本方程式11111()UEI rjx 2222(/)EIrsjx1()mmmmmEIrjxI z 12EE12mIII3.T3.T型等效電路型等效電路4.4.簡(jiǎn)化等效電路圖簡(jiǎn)化等效電路圖5.5.相量圖（略）相量圖（略）主講人：張敬南主講人：張敬南哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院5.45.4三相異步電動(dòng)機(jī)的功率方程和三相異步電動(dòng)機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程轉(zhuǎn)矩方程1r1x2r2x21rss1U1I0I2Imrmx1cupFep2cupmPMP1P一、功率平衡關(guān)系一、功率平衡關(guān)系輸入功率11111cosIUmP 定子銅損12111rImpcu定子鐵損mFerImp201電磁功

8、率22111 2McuFerPPppm Is轉(zhuǎn)子銅損22 2122222rImrImpcu總機(jī)械功率2222212211mssPm Irm Irss輸出功率20mmsmPPppPp二、轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系二、轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系20mPPp602 n02pPPmec02TTTem11)1 ()1 (ememmecemPsPsPT電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩主講人：張敬南主講人：張敬南哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院5-5 5-5 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 esPT 221 2eRPm Is 2122smRTIs12222112()()UIRRXXs2112222112()()smU

9、RTRsRXXs)(Tfn 00nnns)(Tfs 2112222112()()smURTRsRXXs211max2211122() smUTRRXX 222112()mRsRXX 211max12smUTXX 212mRsXX n0電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)狀態(tài)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)狀態(tài)狀態(tài)電磁制電磁制動(dòng)狀態(tài)動(dòng)狀態(tài)臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率2112222112()()smURTRsRXXs211max12smUTXX212mRsXXms211max2211122() smUTRRXX實(shí)用表達(dá)式實(shí)用表達(dá)式2121max2)1 (2RRsssssRRsTTmmmmssssTTmmmax2222112()mRsRXX211

10、2222112()()smURTRsRXXsssssTTmmmax2如何利用額定值確定機(jī)械特性如何利用額定值確定機(jī)械特性 maxTNTTKTmaxNNNnPT9550msNmmNNssssTTmax2)1(2TTNmKKss注意：非電動(dòng)機(jī)狀態(tài)下臨界轉(zhuǎn)差率的數(shù)值。注意：非電動(dòng)機(jī)狀態(tài)下臨界轉(zhuǎn)差率的數(shù)值。 221212)(XXRRSm221211201)(2XXRRUmTXm22!2212201)()(XXRRRUmTXst主講人：張敬南主講人：張敬南哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院5-6 5-6 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法起動(dòng)性能要求：起動(dòng)性能要求： 有限的電

11、流、足夠大的轉(zhuǎn)矩。有限的電流、足夠大的轉(zhuǎn)矩。一、起動(dòng)性能一、起動(dòng)性能122cosTmTCI注意：起動(dòng)過(guò)程功率因數(shù)低。注意：起動(dòng)過(guò)程功率因數(shù)低。實(shí)際情況：實(shí)際情況：11221212()()stUIrrxx直接起動(dòng)直接起動(dòng)降壓起動(dòng)降壓起動(dòng) 二、起動(dòng)方法二、起動(dòng)方法11221212()()stUIrrxx111kVA34kVAstiNIKI電源容量（）起動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量（） 鼠籠式異步機(jī)串電阻或電抗降壓起動(dòng)鼠籠式異步機(jī)串電阻或電抗降壓起動(dòng) 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)自耦變壓器降壓起動(dòng)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)自耦變壓器降壓起動(dòng) 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)Y-Y-降壓起動(dòng)降壓起動(dòng)U1U2V1W1V2W2W1V1U1U2

12、V2W2三、繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)三、繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)開(kāi)始開(kāi)始起動(dòng)起動(dòng)三、繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)三、繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)起動(dòng)起動(dòng)完成完成三、繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)三、繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)返回返回三、繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)三、繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)頻敏變阻器頻敏變阻器轉(zhuǎn)子繞組串頻敏變阻器轉(zhuǎn)子繞組串頻敏變阻器起動(dòng)起動(dòng)深槽式鼠籠異步電動(dòng)機(jī)深槽式鼠籠異步電動(dòng)機(jī)雙鼠籠異步電動(dòng)機(jī)雙鼠籠異步電動(dòng)機(jī)四、高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩鼠籠式電動(dòng)機(jī)四、高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩鼠籠式電動(dòng)機(jī)集集( (趨趨) )膚膚( (表表) )效應(yīng)效應(yīng) 深槽式鼠籠異步電動(dòng)機(jī)深槽式鼠籠異步電動(dòng)機(jī) 雙鼠籠異步電動(dòng)機(jī)雙鼠籠異步電動(dòng)機(jī) 例例 已知：已知：TN=2

13、60Nm，IN=75A， N=84.5%，UN=380V， 接，接，f1=50Hz，Ist/IN=7， st=1.2。求：。求：( (1) )負(fù)載轉(zhuǎn)矩為負(fù)載轉(zhuǎn)矩為280Nm，在，在U=UN和和U =0.9UN兩種情況下電動(dòng)機(jī)能否直接起動(dòng)；兩種情況下電動(dòng)機(jī)能否直接起動(dòng)；( (2) )采用采用Y- 起動(dòng)，求起動(dòng)電流及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；起動(dòng)，求起動(dòng)電流及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；( (3) )當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的50%時(shí) 和時(shí) 和 30%時(shí) ， 利 用時(shí) ， 利 用 Y- 起 動(dòng) ， 電 動(dòng) 機(jī) 能 否 起 動(dòng) ？起 動(dòng) ， 電 動(dòng) 機(jī) 能 否 起 動(dòng) ？ 解解 ( (1) ) U = UNTst

14、= 1.2TN = 1.2 260 = 312 Nm 280 Nm 可以起動(dòng)?？梢云饎?dòng)。U = 0.9UNTst = 0.92Tst= 0.92 312 = 252.7 Nm 104 Nm電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 不能起動(dòng)。不能起動(dòng)。T = 30%TN = 0.3 260 = 78 Nm 104 Nm 電動(dòng)機(jī)能起動(dòng)。電動(dòng)機(jī)能起動(dòng)。 解解 TN = 260 NmTstY = 104 Nm 例例 已知：已知：TN=260Nm，IN=75A， N=84.5%，UN=380V， 接，接，f1=50Hz，Ist/IN=7， st=1.2。求：。求：( (1) )負(fù)載轉(zhuǎn)矩為負(fù)載轉(zhuǎn)矩為280Nm，在，在U=UN和和U

15、=0.9UN兩種情況下電動(dòng)機(jī)能否直接起動(dòng)；兩種情況下電動(dòng)機(jī)能否直接起動(dòng)；( (2) )采用采用Y- 起動(dòng)，求起動(dòng)電流及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；起動(dòng)，求起動(dòng)電流及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；( (3) )當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的5 0 % 時(shí) 和時(shí) 和 3 0 % 時(shí) ， 利 用時(shí) ， 利 用 Y- 起 動(dòng) ， 電 動(dòng) 機(jī) 能 否 起 動(dòng) ？起 動(dòng) ， 電 動(dòng) 機(jī) 能 否 起 動(dòng) ？ 例例 某船有一臺(tái)分油機(jī)用異步電動(dòng)機(jī)燒毀，因銘牌燒壞，后用某船有一臺(tái)分油機(jī)用異步電動(dòng)機(jī)燒毀，因銘牌燒壞，后用一臺(tái)功率相同的鼠籠異步電動(dòng)機(jī)更換，通電起動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)熔斷器一臺(tái)功率相同的鼠籠異步電動(dòng)機(jī)更換，通電起動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)熔斷器不到不到 1

16、 1 分鐘就熔斷，維修人員檢查不出故障，試問(wèn)其原因可能分鐘就熔斷，維修人員檢查不出故障，試問(wèn)其原因可能是（是（ ）。）。A. A. 電機(jī)絕緣低電機(jī)絕緣低 B. B. 機(jī)械故障機(jī)械故障 C. C. 電機(jī)質(zhì)量差電機(jī)質(zhì)量差 D. D. 采用普通鼠籠電機(jī)采用普通鼠籠電機(jī)答案是：答案是： D主講人：張敬南主講人：張敬南哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院5-7 5-7 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速spfn160(1)(1)改變供電電源的頻率改變供電電源的頻率f；(2)(2)改變電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)改變電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)p ；(3)

17、(3)改變轉(zhuǎn)差率改變轉(zhuǎn)差率s：改變外施電壓：改變外施電壓U； 在轉(zhuǎn)子回路中引入外加電阻；在轉(zhuǎn)子回路中引入外加電阻； 在轉(zhuǎn)子回路中引入附加電勢(shì)。在轉(zhuǎn)子回路中引入附加電勢(shì)。其它：電磁調(diào)速、齒輪減速等11160 fnfp22211121()mRsfRXX22111max222011112const2() mUUTfRRXX2112220121211()()stmUTRRRXXf注意：幾個(gè)關(guān)鍵表達(dá)式（關(guān)鍵點(diǎn)）注意：幾個(gè)關(guān)鍵表達(dá)式（關(guān)鍵點(diǎn)）一、變極調(diào)速一、變極調(diào)速 定子繞組需有特殊的繞法，使繞組的極對(duì)數(shù)能隨外部接線的改變而改變。屬于分級(jí)調(diào)速，具有兩種不同轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)稱為雙速電動(dòng)機(jī)。（轉(zhuǎn)子為鼠籠式轉(zhuǎn)子為鼠

18、籠式）Y-YY變極調(diào)速變極調(diào)速-YY變極調(diào)速變極調(diào)速二、變頻調(diào)速二、變頻調(diào)速 改變供電電源的頻率，可以改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，為無(wú)級(jí)調(diào)速 變頻調(diào)速時(shí)，通常希望電動(dòng)機(jī)的主磁通通常希望電動(dòng)機(jī)的主磁通 m m保持不保持不變變，因?yàn)樵龃髆將引起磁路過(guò)分飽和，激磁電流大大增加，功率因素降低。如m太小，則電機(jī)容量得不到充分利用。 在改變頻率的同時(shí)，必須調(diào)節(jié)電壓必須調(diào)節(jié)電壓，可根據(jù)不同負(fù)載要求，配以不同的U1/f1協(xié)調(diào)控制方式三、改變外施電壓調(diào)速三、改變外施電壓調(diào)速snsm10TLUN0TstTmaxTemn1A0.8UN0.64Tst0.64Tmax定子串接電阻、電抗器時(shí)的機(jī)械特性定子串接電阻、電抗器時(shí)的機(jī)械特性

19、1 0TmTemsms n0n1Tmr，xsm四、線繞轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速四、線繞轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速1.1.在轉(zhuǎn)子回路中接入變阻器調(diào)速在轉(zhuǎn)子回路中接入變阻器調(diào)速 線繞轉(zhuǎn)子異步電機(jī)轉(zhuǎn)子回路中接入變阻器可以改變異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.2.串級(jí)調(diào)速串級(jí)調(diào)速 線繞轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中接入附加電勢(shì)實(shí)現(xiàn)調(diào)速1.在轉(zhuǎn)子回路中接入變阻器調(diào)速在轉(zhuǎn)子回路中接入變阻器調(diào)速A A2.串級(jí)調(diào)速串級(jí)調(diào)速 當(dāng)轉(zhuǎn)子回路串入與轉(zhuǎn)子電勢(shì)sE2頻率相同而相位相反的附加電勢(shì)Ef后，轉(zhuǎn)子電流I22 222 222xsrEsEIf五、電磁調(diào)速（滑差電機(jī)）五、電磁調(diào)速（滑差電機(jī)）變頻調(diào)速和串級(jí)調(diào)速變頻調(diào)速和串級(jí)調(diào)速, ,具有無(wú)級(jí)調(diào)速平滑性好的優(yōu)具有無(wú)級(jí)調(diào)速平