電機(jī)拖動(dòng)4異步電機(jī)

1、第四章 異步電機(jī) (一) 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組三相異步電動(dòng)機(jī)的定子磁通及磁勢(shì)三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的電動(dòng)勢(shì)1交流電機(jī)的主要型式同步電機(jī)異步電機(jī)同步是指轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 n 與電網(wǎng)頻率 f 之間保持著一個(gè)嚴(yán)格的比例關(guān)系，即同步電動(dòng)機(jī)同步發(fā)電機(jī)異步發(fā)電機(jī)異步電動(dòng)機(jī)交流電機(jī)電站的主要設(shè)備可以改善電網(wǎng)的功率因數(shù)廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)極少使用同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將 稱(chēng)為同步轉(zhuǎn)速，常用 n1 表示。.2異步電機(jī)用途及特點(diǎn)異步電動(dòng)機(jī)的用途異步電動(dòng)機(jī)是一種交流電機(jī)，主要作為電動(dòng)機(jī)使用。異步電動(dòng)機(jī)分為三相和單相兩種。異步電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)及民用

2、電器的各個(gè)部門(mén)。異步電動(dòng)機(jī)的容量從幾十瓦到數(shù)千千瓦，占各種電動(dòng)機(jī)總數(shù)的90%左右，占電網(wǎng)總負(fù)荷的60%。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、 堅(jiān)固耐用、維修方便、運(yùn)行效率較高等。缺點(diǎn)：功率因數(shù)較低、調(diào)速性能不夠好。.31 三相異步電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單工作原理定子上裝有三相對(duì)稱(chēng)繞組。定子的三相對(duì)稱(chēng)繞組通入三相對(duì)稱(chēng)交流電流后，在電機(jī)氣隙中產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其同步轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)子是一個(gè)自身短路的多相繞組。定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由于轉(zhuǎn)子繞組是自身閉合回路，所以就有電流流過(guò)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，其方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向一致，于是轉(zhuǎn)子就沿著n1的方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。4NSn1n異步

3、電動(dòng)機(jī)模型籠型轉(zhuǎn)子原理：定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以速度n1切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（發(fā)電機(jī)右手定則）， 在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中形成電流， 使導(dǎo)體受電磁力作用形成電磁轉(zhuǎn)矩， 推動(dòng)轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n順n1方向旋轉(zhuǎn) （電動(dòng)機(jī)左手定則）, 并從軸上輸出一定大小的機(jī)械功率. (n不能等于n1）特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)內(nèi)必須有一個(gè)以n1旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的前提； 電動(dòng)運(yùn)行時(shí)n恒不等于n1（異步）必要條件n1；正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近于同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)差率s很小，一般s=0.010.05。當(dāng)已知轉(zhuǎn)差率時(shí)，可求出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，即7二、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 定子 機(jī)座 定子鐵心 定子繞組 氣隙較小為宜(氣隙小 ，磁阻小，則勵(lì)磁電流小) 轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子鐵心 轉(zhuǎn)

4、子繞組 繞線(xiàn)式轉(zhuǎn)子 鼠籠式轉(zhuǎn)子與定子繞組相似， 可接成星形或三角形。自身短路的繞組。82 異步電動(dòng)機(jī)的銘牌和額定值 銘牌 額定值 額定功率電動(dòng)機(jī)在額定情況下，軸上輸出的 機(jī)械功率。單位：KW。 額定電壓 額定電流 額定頻率 50Hz 額定轉(zhuǎn)速 額定功率因數(shù)電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)加在定子繞組上的 線(xiàn)電壓。單位：V或KV。電動(dòng)機(jī)在額定電壓下，軸上有額定功 率輸出時(shí)，定子繞組中的線(xiàn)電流。 單位：A。電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。單位：r/min。93交流電機(jī)的繞組交流電機(jī)繞組中幾個(gè)新概念： 每極每相槽數(shù) 槽距角 相帶 一相繞組在一個(gè)極距范圍內(nèi)所占有的區(qū)域。 常用電角度表示，如60相帶，120相帶等。相鄰槽

5、的軸線(xiàn)所夾的電角度。常用 表示。一個(gè)磁極下，每一相繞組所占有的槽數(shù)。 常用 表示。定子槽數(shù)10一、三相單層繞組一個(gè)槽內(nèi)只有一個(gè)元件邊，一個(gè)元件占用兩個(gè)槽。即全部繞組的線(xiàn)圈數(shù)只有總槽數(shù)的一半。1. 三相單層分布繞組即每極每相占兩個(gè)槽。這就是分布繞組。繞組連接方式串聯(lián)并聯(lián)112. 單層繞組的其它連接方式 鏈?zhǔn)嚼@組同心式繞組連接時(shí)要求頭與頭相連，尾與尾相連。構(gòu)成一相繞組。它組成兩種不同的節(jié)距，并串聯(lián)成一相繞組。連接時(shí)也是尾與尾相連。單層繞組實(shí)質(zhì)上是整距繞組。12單層分布繞組三相單層分布繞組展開(kāi)圖（A相）2p = 4 Z1 = 24 a = 113單層鏈?zhǔn)嚼@組三相單層鏈?zhǔn)嚼@組展開(kāi)圖（A相）2p = 4

6、 Z1 = 24 a = 114單層同心式繞組三相單層同心式繞組展開(kāi)圖（A相）2p = 4 Z1 = 24 a = 115二、三相雙層繞組該繞組的構(gòu)成與直流繞組相似。但第一節(jié)距可以按照要求任意選擇。若取 y1 = 9，則稱(chēng)為整距繞組。在交流繞組中，為了抑制諧波電勢(shì)，不采用整距繞組，而采用短距繞組。161、2、319、20、2110、11、1228、29、30AX今取 y1 = 8（19下線(xiàn)）第一個(gè)NS極下 1,2,3 4,5,6 7,8,9 10,11,12 13,14,15 16,17,18第二個(gè)NS極下 19,20,21 22,23,24 25,26,27 28,29,30 31,32,3

7、3 34,35,36A Z B X C Y一路串聯(lián)，a = 1二路并聯(lián)，a = 2A XA X1、2、319、20、2110、11、1228、29、30XA17四路并聯(lián)，a = 41、2、319、20、2110、11、1228、29、30A XA XXA電勢(shì)星形圖相鄰兩個(gè)槽在空間相差一個(gè)電角度，即槽距角。將所有槽中的電勢(shì)向量依次畫(huà)出來(lái)，得到的一個(gè)輻射狀的星形，稱(chēng)為槽電勢(shì)星形圖。184交流電機(jī)電樞繞組的磁勢(shì)一、單相繞組的磁勢(shì)1. 整距線(xiàn)圈的磁勢(shì)有一個(gè)整距線(xiàn)圈，匝數(shù)為 ，通入電流根據(jù)全電流定律，空間磁勢(shì)是矩形波，其幅值為矩形波的特點(diǎn)這是一個(gè)空間位置固定不動(dòng)，但幅值大小和正負(fù)隨時(shí)間而變化的磁勢(shì)，稱(chēng)為

8、脈振磁勢(shì)。19非正弦波分解用富氏級(jí)數(shù)將矩形波進(jìn)行分解，得20不論是何種磁勢(shì)均是脈振波，它們的極對(duì)數(shù)等于我們希望 保持不變，而 被大大地削弱。.212. 單相繞組的磁勢(shì)單相繞組是既分布又短距的繞組，其磁勢(shì)變成階梯波，比較接近正弦波。相繞組的磁勢(shì)為.每相串連匝數(shù)22由上式知 單相繞組磁勢(shì)是時(shí)間的脈振磁勢(shì)，脈振頻率與電流的 頻率相同；此磁勢(shì)可以分解為一系列在空間作正弦分布的諧波磁勢(shì)， 都以與電流相同的頻率脈振，它們的最大振幅為采用短距、分布繞組可以使基波繞組系數(shù)大于高次諧波繞組系數(shù)，從而大大地削弱高次諧波磁勢(shì)。 脈振磁勢(shì)的振幅在等效相繞組的軸線(xiàn)處。.233. 脈振磁勢(shì)的分解對(duì)于基波脈振磁勢(shì)可以分解為

9、它是一個(gè)行波。當(dāng)時(shí)間不變，它沿氣隙圓周方向按余弦規(guī)律分布。隨著時(shí)間的推移，它在空間的位置是變化的。這種幅值不變，但其空間位置隨時(shí)間變化的磁勢(shì)稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)。24移動(dòng)方向是 方向。磁勢(shì)移動(dòng)的角速度等于線(xiàn)圈電流的角頻率。它也是一個(gè)行波。方向是 方向，以角速度 旋轉(zhuǎn)。結(jié)論：一個(gè)脈振磁勢(shì)可以分解為兩個(gè)波長(zhǎng)與脈振磁勢(shì)相同， 幅值為原脈振磁勢(shì)最大振幅一半，以相同角速度向 相反方向旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)。其轉(zhuǎn)速為.252627二、三相繞組的磁勢(shì)三相繞組通入三相對(duì)稱(chēng)電流每相繞組的基波磁勢(shì)為28將上述各相繞組的脈振磁勢(shì)分別進(jìn)行分解，得三相繞組合成的基波磁勢(shì)為它是一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)。29其主要性質(zhì)有： 旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)的幅值大小不變

10、 旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)的轉(zhuǎn)速恒定 旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)幅值的位置：當(dāng)某相電流達(dá)到正的最大值時(shí)， 旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)的幅值就與該相繞組的軸線(xiàn)重合。(118頁(yè)圖4-30) 旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)的方向是沿著 方向旋轉(zhuǎn)從電流超前相繞組的軸線(xiàn)向電流滯后相繞組的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。按電流相序的方向旋轉(zhuǎn)。由于旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)的幅值恒定不變，其空間向量端點(diǎn)的軌跡是一個(gè)圓，故稱(chēng)為圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)。.305 交流繞組的電勢(shì)一、導(dǎo)體中的電勢(shì)假定氣隙磁密在空間的分布是正弦波一根導(dǎo)體電勢(shì)電角度與距離的關(guān)系為31二、電勢(shì)星形圖將有效值相同、相位不同的每根導(dǎo)體（一個(gè)元件邊）用向量圖形表示出來(lái)，就構(gòu)成電勢(shì)星形圖。即相鄰兩個(gè)導(dǎo)體（兩個(gè)槽）之間的夾角為30。32每極每相占兩個(gè)槽。33 三、元件電勢(shì)1. 單匝元件的電勢(shì)一個(gè)元件要獲得最大電勢(shì)，必須讓它的兩個(gè)元件邊相差180相位。即采用整距繞組。其有效值為2. 多匝整距元件的電勢(shì)設(shè)一個(gè)元件的匝數(shù)為Wy則電勢(shì)為.343. 短距元件的電勢(shì)短距繞組為了縮短端接線(xiàn)的長(zhǎng)度，節(jié)約銅材。為了削減繞組中的高次諧波，改善電機(jī)性能。其有效值為.35 四、元件組電勢(shì)元件組由相鄰若干個(gè)元件串聯(lián)組成。元件組中各個(gè)元件分別放在不同的槽內(nèi)，構(gòu)成分布繞組。由小三角形得由大三角形得兩式相比，得.元件組電勢(shì)（122頁(yè)圖4-33(b)）36五、相電勢(shì)相繞組是由元件組經(jīng)串聯(lián)或并聯(lián)組成的。一個(gè)整距元件的電勢(shì)為若組成短距元件，則要乘以短距系數(shù)若繞組不但短距，而且