異步電機(jī)(第五章)

1、第五章第五章 感應(yīng)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)分析感應(yīng)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)分析 感應(yīng)電機(jī)一般用作電動(dòng)機(jī)感應(yīng)電機(jī)一般用作電動(dòng)機(jī),通常又稱為異步電動(dòng)機(jī)通常又稱為異步電動(dòng)機(jī),由于該種電機(jī)由于該種電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單,制造方便制造方便,價(jià)格便宜價(jià)格便宜,所以廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及家用所以廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及家用電器中作為驅(qū)動(dòng)設(shè)備電器中作為驅(qū)動(dòng)設(shè)備. 該種電機(jī)缺點(diǎn)該種電機(jī)缺點(diǎn):不能經(jīng)濟(jì)地在較寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)速不能經(jīng)濟(jì)地在較寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)速,且功且功率因數(shù)恒為滯后率因數(shù)恒為滯后.5.1感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)一、感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)一、感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)感應(yīng)電機(jī)是旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所以從結(jié)構(gòu)上說分定、轉(zhuǎn)子部分。感應(yīng)電機(jī)

2、是旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所以從結(jié)構(gòu)上說分定、轉(zhuǎn)子部分。1、定子、定子定子是由定子鐵芯，定子繞組和機(jī)座三部分組成的。定子是由定子鐵芯，定子繞組和機(jī)座三部分組成的。定子鐵心的硅鋼片定子鐵心的硅鋼片 定子鐵心定子鐵心 定子繞組定子繞組對(duì)稱三相繞組對(duì)稱三相繞組 定子定子2、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子鐵芯，轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子鐵芯，轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。q轉(zhuǎn)子繞組有籠型和繞線型兩種基本型式。轉(zhuǎn)子繞組有籠型和繞線型兩種基本型式?；\型轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子: 在轉(zhuǎn)子槽中鑄鋁或插入銅條，兩端將導(dǎo)條焊接在端在轉(zhuǎn)子槽中鑄鋁或插入銅條，兩端將導(dǎo)條焊接在端環(huán)上組成異步電機(jī)籠型轉(zhuǎn)子?；\型感應(yīng)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，環(huán)上組成異步電機(jī)籠型轉(zhuǎn)子?；\型

3、感應(yīng)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，是一種經(jīng)濟(jì)耐用的電機(jī)。制造方便，是一種經(jīng)濟(jì)耐用的電機(jī)。圖圖5-1 鼠籠式電機(jī)轉(zhuǎn)子鼠籠式電機(jī)轉(zhuǎn)子5-2籠型感應(yīng)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖籠型感應(yīng)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖籠型繞組籠型繞組銅條籠銅條籠型轉(zhuǎn)子型轉(zhuǎn)子鑄鋁籠鑄鋁籠型轉(zhuǎn)子型轉(zhuǎn)子 籠型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子籠型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子 繞線式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組是三相對(duì)稱繞組，感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組是三相對(duì)稱繞組，三相繞組通過三個(gè)集電環(huán)、電刷引出。與籠型轉(zhuǎn)子相比較，三相繞組通過三個(gè)集電環(huán)、電刷引出。與籠型轉(zhuǎn)子相比較，繞線式轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格貴，主要應(yīng)用于要求繞線式轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格貴，主要應(yīng)用于要求起動(dòng)力矩大，起動(dòng)電流小或需要調(diào)速場(chǎng)合

4、，此時(shí)轉(zhuǎn)子回路起動(dòng)力矩大，起動(dòng)電流小或需要調(diào)速場(chǎng)合，此時(shí)轉(zhuǎn)子回路通過集電環(huán)和電刷串電阻來增大起動(dòng)力矩或調(diào)速通過集電環(huán)和電刷串電阻來增大起動(dòng)力矩或調(diào)速.繞線式轉(zhuǎn)子繞線式轉(zhuǎn)子:無論繞線式電機(jī)還是籠型電機(jī)，在感應(yīng)電機(jī)運(yùn)行過程中，無論繞線式電機(jī)還是籠型電機(jī)，在感應(yīng)電機(jī)運(yùn)行過程中，轉(zhuǎn)子繞組都自行短路。轉(zhuǎn)子繞組都自行短路。 為了減小激磁電流，提高電機(jī)的功率因數(shù)，一般感應(yīng)電為了減小激磁電流，提高電機(jī)的功率因數(shù)，一般感應(yīng)電機(jī)氣隙較小，大、中型電機(jī)一般為機(jī)氣隙較小，大、中型電機(jī)一般為0.22mm。 三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 二、感應(yīng)電

5、機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)二、感應(yīng)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)1、電動(dòng)機(jī)狀態(tài)、電動(dòng)機(jī)狀態(tài) 轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與磁場(chǎng)相互作用將產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與磁場(chǎng)相互作用將產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩，由右手定則可知，電磁轉(zhuǎn)矩與旋轉(zhuǎn)方向相同，所以與矩，由右手定則可知，電磁轉(zhuǎn)矩與旋轉(zhuǎn)方向相同，所以與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相同，電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相同，電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。nsfensnn 附：一般情況下，感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子速度總是略低于或略附：一般情況下，感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子速度總是略低于或略高于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速，所以感應(yīng)電機(jī)又稱為高于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速，所以感應(yīng)電機(jī)又稱為“異步電機(jī)異步電機(jī)”。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速 ns ）與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)

6、速n之差，稱為轉(zhuǎn)之差，稱為轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)差差，轉(zhuǎn)差n 與同步轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速ns 之比稱為轉(zhuǎn)差率，用之比稱為轉(zhuǎn)差率，用S表示，表示，即：即：ssnnnS轉(zhuǎn)差率是感應(yīng)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的一個(gè)基本變量。轉(zhuǎn)差率是感應(yīng)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的一個(gè)基本變量。 電機(jī)從電網(wǎng)吸收電能，通過電磁感應(yīng)，由轉(zhuǎn)子輸電機(jī)從電網(wǎng)吸收電能，通過電磁感應(yīng)，由轉(zhuǎn)子輸出機(jī)械功率，電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)出機(jī)械功率，電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)。 0S1對(duì)稱三相繞組對(duì)稱三相繞組通入對(duì)稱三相電流通入對(duì)稱三相電流旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)( (磁場(chǎng)能量磁場(chǎng)能量) )磁場(chǎng)線切割磁場(chǎng)線切割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組中轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生產(chǎn)生 e e 和和 i i轉(zhuǎn)子繞組在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)子繞組在磁場(chǎng)中受

7、到電磁力的作用受到電磁力的作用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來機(jī)械負(fù)載機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)起來旋轉(zhuǎn)起來三相交流電能三相交流電能感應(yīng)感應(yīng)電磁電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩輸出機(jī)械能量輸出機(jī)械能量NSn1n1n1. 電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生M33M332. 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向相同。與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向相同。正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)怎樣改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向怎樣改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向?nn2、發(fā)電機(jī)狀態(tài)、發(fā)電機(jī)狀態(tài) 若原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子使轉(zhuǎn)子速度高于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速若原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子使轉(zhuǎn)子速度高于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速 nns ，則轉(zhuǎn)差率，則轉(zhuǎn)差率S ，忽略激磁電流，忽略激磁電流Im ，則：則：Z22,2112XXXRRRkk2121,XXXRRRk

8、k由于電抗由于電抗X隨電流頻率和飽和程度變化而變化通常需要隨電流頻率和飽和程度變化而變化通常需要三種情況漏阻抗：三種情況漏阻抗：1、啟動(dòng)時(shí)，由于、啟動(dòng)時(shí)，由于s=1所以所以I較大，磁路飽和，較大，磁路飽和， 較小。較小。2、正常工作時(shí)，磁路不飽和，、正常工作時(shí)，磁路不飽和， 較大，較大， 較大。較大。21XX3、 時(shí)的漏抗值，用來計(jì)算最大轉(zhuǎn)距。時(shí)的漏抗值，用來計(jì)算最大轉(zhuǎn)距。NII11)32(所以通常堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)要分別測(cè)量所以通常堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)要分別測(cè)量 和和 三處的數(shù)據(jù)，而計(jì)算不同情況的漏阻抗。三處的數(shù)據(jù)，而計(jì)算不同情況的漏阻抗。NkNkIIII1111) 32(NkUU115.7感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)距感應(yīng)電

9、動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)距轉(zhuǎn)差率曲轉(zhuǎn)差率曲線線 在電源電壓為額定的情況下，電磁轉(zhuǎn)距和轉(zhuǎn)差率的關(guān)在電源電壓為額定的情況下，電磁轉(zhuǎn)距和轉(zhuǎn)差率的關(guān)系系 稱為電機(jī)的轉(zhuǎn)距稱為電機(jī)的轉(zhuǎn)距轉(zhuǎn)差率特性。（轉(zhuǎn)差率特性。（Tes曲線）它曲線）它是電動(dòng)機(jī)的最主要的特性。是電動(dòng)機(jī)的最主要的特性。)(sfTe由前可知：由前可知：sseesRImPPT2221R1CX2/2CR2/X1/21Rcss2ImI1I1UmcZ形近似等效電路mXXcccXXjsRcRUZcZUI121221121121)()(2212212211)()(cXXsRcRsRUmTse則：則：由前近似等效電路可知：由前近似等效電路可知：由上式可以畫出如圖由上式可以

10、畫出如圖5-25所示的電機(jī)所示的電機(jī)Tes曲線曲線0s1是電是電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，動(dòng)機(jī)狀態(tài)，s0(0s0, n0(1s2)Te0，所以電機(jī)正轉(zhuǎn)，電磁轉(zhuǎn)所以電機(jī)正轉(zhuǎn)，電磁轉(zhuǎn)距為正，電機(jī)反轉(zhuǎn)，電磁轉(zhuǎn)距為負(fù)，所以工作時(shí)轉(zhuǎn)向?qū)⒂删酁檎?，電機(jī)反轉(zhuǎn)，電磁轉(zhuǎn)距為負(fù)，所以工作時(shí)轉(zhuǎn)向?qū)⒂善饎?dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向而定。起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向而定。等效電路等效電路如圖，為單向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的等效電路，當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)如圖，為單向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的等效電路，當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)s很很小，所以小，所以 ，正向轉(zhuǎn)距大于反向轉(zhuǎn)矩，此時(shí)反向電磁，正向轉(zhuǎn)距大于反向轉(zhuǎn)矩，此時(shí)反向電磁轉(zhuǎn)矩作用不明顯。轉(zhuǎn)矩作用不明顯。bfEE 0.5Zm0.5Zm1I1U1XR1225 . 05 . 0XR225 . 05 . 0XRfEbE2 fI2bI2215 . 0Rss215 . 0Rss 一般由于反向轉(zhuǎn)矩存在，單向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩一般由于反向轉(zhuǎn)矩存在，單向感應(yīng)電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)、效率、功率因數(shù)均較三項(xiàng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)低。倍數(shù)、效率、功率因數(shù)