異步電機的工作原理-課件

異步電機的工作原理異步電機的工作原理14、1三相異步電動機的工作原理一、旋轉(zhuǎn)磁場1、旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生●三相(多相)電流→三相(多相)繞組→旋轉(zhuǎn)磁場?！袢嗬@組:W2

W1V2

V1U1U24、1三相異步電動機的工作原理一、旋轉(zhuǎn)磁場2U1V1W1U2V2W2橫截面U1U2V1V2W2W1流出流入U1V1W1U2V2W2橫截3U←V←W←U1U2V1V2W2W1i1=Imsinωti2=Imsin(ωt－120O)i3=Imsin(ωt+120O)ωtOImi1i2i3ωt=0O時i1=0,i2＜0,i3

＞0××NSU←U1U2V1V2W2W1i1=ImsinωtωtO4U1U2V1V2W2W1ωt=0°時i1=0,i2＜0,i3＞0NSU1U2V1V2W2W1NSωt=120o時i1＞0,i2=

0,i3＜

0U1U2V1V2W2W1ωt=0°時NU1U2V1V2W5U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W2W1NSNSωt=240o時i1＜

0,i2＞0,i3=0ωt=360o時i1=0,i2＜0,i3＞0U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W2W1NNωt=6i變化一周→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)一圈i每秒鐘變化50周→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)50圈→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)3000圈i每分鐘變化(50×60)周n0=3000=60f1(r/min)2、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0——同步轉(zhuǎn)速U1U2V1V2W2W1U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3每相繞組由一個線圈組成每相繞組由兩個線圈串聯(lián)組成i變化一周→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)一圈i每秒鐘變化50周→旋轉(zhuǎn)磁7U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3××××ωt=0o

時i1=0,i2＜0,i3

＞0NSNS●磁極對數(shù)p

p=2●電流變化一周→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)半圈

n0=1500●當磁極對數(shù)p=3時

n0=100060f12=60f13=60f1pn0=U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3××××ωt8

f=50Hz時:

123456300015001000750600500pn0/(r/min)3、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向(n0的轉(zhuǎn)向)U(i1)→V(i2)→W(i3)

如何改變n0的方向?V(i1)→U(i2)→W(i3)◆機械角度和電角度U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3××××NSNSU1U2V1V2W2W1NS電角度=機械角度×極對數(shù)f=50Hz時:p3、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向(n9二、工作原理對稱三相繞組通入對稱三相電流旋轉(zhuǎn)磁場(磁場能量)磁場線切割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生e和

i轉(zhuǎn)子繞組在磁場中受到電磁力的作用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來機械負載旋轉(zhuǎn)起來三相交流電能感應電磁轉(zhuǎn)矩輸出機械能量二、工作原理對稱三相繞組旋轉(zhuǎn)磁場磁場線切割轉(zhuǎn)子繞組中轉(zhuǎn)子繞10NSn0定子:n1、電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生U1→I1→Fm1→ΦE2→I2Fm2T→n轉(zhuǎn)子:NSn0定子:n1、電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生U1→I1→Fm1→ΦE11M3~3~M3~3~2、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同。正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)如何改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向?nnM3~M3~2、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同。正轉(zhuǎn)反12起動時:n=0,△n=n0轉(zhuǎn)差率:●

起動時:●

額定運行時:3、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n——

轉(zhuǎn)子電磁感應最強n↑→△n↓→轉(zhuǎn)子電磁感應消失→轉(zhuǎn)子電磁感應減弱→n↑→n=n0→電磁轉(zhuǎn)矩T=0n

＜n0→n↓n=0,s=1sN=0、01~0、09s=n0－nn0×100%●理想空載時:n=n0,s=0●

正常運行時:0＜n＜n0,1＞s＞0異步！起動時:n=0,△n=n0轉(zhuǎn)差率:●起動時:13●

起動時:

n=0,△n=n0,f2=f1。●起動過程中:

n↑→△n↓→

f2

↓●

穩(wěn)定運行時:△n=n0－n

特別小。4、轉(zhuǎn)子電路電量的變化

f2=sf1●起動時:4、轉(zhuǎn)子電路電量的變化f2=sf1145、電磁轉(zhuǎn)矩T的大小T∝Φ,I2cos26、三相異步電機的四象限運行T=CTΦmI2cos2電動機狀態(tài):●n與T同方向●

0＜n＜n0

●1＞s＞0nTO發(fā)電機狀態(tài):●n與T反方向●

n＞n0●s＜0制動狀態(tài):●

n與T反方向●

n＜0●s＞1反向電動機狀態(tài)5、電磁轉(zhuǎn)矩T的大小T∝Φ,I2cos26、三154、2三相異步電機的基本結(jié)構(gòu)一、主要部件1、定子(1)定子鐵心(2)定子繞組(3)機座和端蓋2、轉(zhuǎn)子(1)轉(zhuǎn)子鐵心(2)轉(zhuǎn)子繞組(3)轉(zhuǎn)軸(4)風扇4、2三相異步電機的基本結(jié)構(gòu)一、主要部件1、定子2、16異步電動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖異步電動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖17

定子鐵心、轉(zhuǎn)子鐵心:由硅鋼片疊成。定子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心定子鐵心、轉(zhuǎn)子鐵心:由硅鋼片疊成。定子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心18

定子繞組對稱三相繞組。定子繞組對稱三相繞組。19U1V1W1W2U2V2

定子接線盒星形(Y)聯(lián)結(jié)三角形(△)聯(lián)結(jié)U1V1W1W2U2V2U1V1W1W2U2V2U1V1W1U2V2W2U1V1W1W220繞線式:對稱三相繞組。鼠籠式:對稱多相繞組。

轉(zhuǎn)子繞組繞線式:對稱三相繞組。轉(zhuǎn)子繞組21

鼠籠式異步電動機的轉(zhuǎn)子鼠籠式異步電動機的轉(zhuǎn)子22

繞線式異步電動機的轉(zhuǎn)子繞線式異步電動機的轉(zhuǎn)子23

24異步電機的工作原理-課件251、名詞和符號(1)機械角度和電角度NSU1U2U1U3U2U4

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈,U相繞組中的感應電動勢變化一周。

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈,U相繞組中的感應電動勢變化兩周。NNSS二、三相繞組電角度=機械角度×極對數(shù)1、名詞和符號NSU1U2U1U3U2U426

三相電機:m=3(3)極對數(shù)p(4)槽數(shù)z(5)槽距角α:(6)極距τ:α=p·360°z相鄰兩個槽中心線之間的距離。相鄰兩磁極中心線間的距離。τ=πD2p●用尺寸表示:●槽數(shù)表示:

z2pτ=●用電角度表示:τ=π(2)相數(shù)mNSU1U2V1V2W2W1(6)極距τ:α=p·360°相鄰兩個槽中心線之間的距27

線圈兩線圈邊的距離。其表示方法與極距的表示方法一樣也有三種。(8)每極每相槽數(shù)qq=z2pm(7)線圈節(jié)距y2、交流繞組的種類(1)按相數(shù)分類:

單相繞組、三相繞組、兩相繞組。NSU1U2V1V2W2W1線圈兩線圈邊的距離。q=z(7)線圈28●整距繞組:y=τ●短距繞組:y＜τ●長距繞組:y＞τNSU1U2V1V2W2W1NSU1U2(3)按每極每相槽數(shù)分類●集中繞組:q=1●分布繞組:q＞1(2)按線圈節(jié)距分類NSU1U2U3U4U5U6(4)按每個槽內(nèi)線圈的層數(shù)分類●單層繞組●雙層繞組●整距繞組:y=τNSU1U2V1V2W2W1NSU29NS●雙層繞組:

雙層集中繞組外層(上層):U1、U3內(nèi)層(下層):U2、U4U1U2U4U3NSU2U1U4U3

雙層分布繞組外層(上層):U1、U3內(nèi)層(下層):U2、U4(5)按線圈之間的聯(lián)結(jié)方式分類:

疊繞組、波繞組、同心繞組等。NS●雙層繞組:雙層集中繞組U1U2U30異步電機的工作原理-課件31例:求作疊繞組。z=24,p=2,m=3,y=τ。解:繞組接線步驟如下。(1)求出q、α、y

每極每相槽數(shù):q=z2pm=242×2×3=23、三相單層繞組槽距角:α=p×360°z=2×360°24=30°線圈節(jié)距:

zy=τ=2p=242×2=6例:求作疊繞組。z=24,p=2,m=3,y=32(2)畫出各槽線圈邊電動勢的相量圖(星形圖)。(3)在相量圖上表出槽號。123456789101112(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)SN(4)在相量圖上按q、m分相:

m=3

2p=4q=2α=30°y=6UUVVWW(2)畫出各槽線圈邊電動勢的相量圖(星形圖)。(3)在相33(5)畫出槽線并標出槽號。1234567891011(6)按τ和槽號劃分N極和S極的區(qū)域。NSNSN(7)畫出各線圈邊電動勢的參考方向:

設(shè)N極下電動勢的參考方向向上,則S極下電動勢的參考方向向下。12131415161718192021222324(5)畫出槽線并標出槽號。1234567891011(6)34123456789101112131415161718192021222324NSNSN(8)畫出U相疊繞組。U1U2U1－〔(1-7)－(2-8)〕－123456789101112(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)UUVVWW①線圈串聯(lián):－〔(13-19)－(14-20)〕－U212345678910111213141516171819235②線圈并聯(lián):U1U2123456789101112131415161718192021222324NSNSN123456789101112131415161718192021222324NSNSNU1U2②線圈并聯(lián):U1U212345678910111213143612456789101112131415161718192021222324NSNSN3●

每相支路數(shù):

串聯(lián):a=1,

并聯(lián):a=2=p●設(shè)每個線圈的匝數(shù)為:Nc

●每相繞組的總匝數(shù)N為:N=pqNc

aU1U2W1W2V1V2(9)畫出三相疊繞組。124567891011121314151617181920374、同心繞組123456789101112131415161718192021222324SNS例:z=24,p=1,q=4,α=15°。U1U2優(yōu)點:下線方便、端部重疊層數(shù)少、散熱好?！獌蓸O小型感應電機。4、同心繞組12345678910111213138例:z=24,p

=2,m

=3,y

=5τ/6。解:繞組接線步驟如下。(1)求出q、α、y

每極每相槽數(shù):q=z2pm=242×2×3=25、三相雙層疊繞組槽距角:α=p·360°z=2×360°24=30°線圈節(jié)距:=5×246×2×2=5y=56τ

z2p=56例:z=24,p=2,m=3,y=5τ/6。39(2)畫出各槽線圈邊電動勢的相量圖(星形圖)(3)在相量圖上表出槽號(4)在相量圖上按

q、m分相:123456789101112(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)UUVVWW

因為是雙層繞組,因此圖中標注的是每相繞組的上層邊。(2)畫出各槽線圈邊電動勢的相量圖(星形圖)(3)在相量40(5)畫出槽線并標出槽號:12(6)按τ和槽號劃分N極和S極的區(qū)域:NSNSN(7)畫出各線圈邊電動勢的參考方向設(shè)N極下電動勢的參考方向向上,則S極下電動勢的參考方向向下。用實線表示外層邊,虛線表示內(nèi)層邊。1234579101314151617181920212223246811(5)畫出槽線并標出槽號:12(6)按τ和槽號劃分N4112NSNSN1234579101314151617181920212223246811(8)聯(lián)結(jié)U相繞組:123456789101112(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)12NSNSN123457910131415161718194212NSNSN1234579101314151617181920212223246811(8)聯(lián)結(jié)U相繞組:線圈串聯(lián):〔(7-12’)－(8-13’)〕〔(1-6’)－(2-7’)〕〔(13-18’)－(14-19’)〕〔(19-24’)－(20-1’)〕U1→U2←U1U212NSNSN123457910131415161718194312NSNSN1234579101314151617181920212223246811(8)聯(lián)結(jié)U相繞組:線圈并聯(lián):

a=2〔(7-12’)－(8-13’)〕〔(1-6’)－(2-7’)〕〔(13-18’)－(14-19’)〕〔(19-24’)－(30-1’)〕U1U2U1U2總匝數(shù):N=2pqNc

a12NSNSN1234579101314151617181944NSNSN123457910131415161718192021222324681112(9)聯(lián)結(jié)V相繞組:123456789101112(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)NSNSN123457910131415161718192045NSNSN123457910131415161718192021222324681112(10)聯(lián)結(jié)W相繞組:123456789101112(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)NSNSN123457910131415161718192046NSNSN123457910131415161718192021222324681112(11)三相繞組總聯(lián)結(jié)圖:U1W1V1U2W2V2NSNSN123457910131415161718192047NSNSN123457910131415161718192021222324681112例:z=24,p=2,q=2,α=30°,y=56、三相雙層波繞組U11U12NSNSN123457910131415161718192048NSNSN1234571314181920246812

z=24,p=2,q=2,α=30°,y=5U21U22NSNSN1234571314181920246812z49z=24,p=2,q=2,α=30°,y=5串聯(lián):U11－U12U21－U22U1－U2－并聯(lián):U11－U12U22－U21U1－－U2NSNSN1234571314181920246812U11U21U12U22z=24,p=2,q=2,α=30°,y=501、極數(shù):轉(zhuǎn)子極數(shù)=定子極數(shù)因為:轉(zhuǎn)子中的電動勢和電流是感應出來的。三、籠型繞組NSn0nNSSNNSSNNSp1=

p2=p※假如兩者不相等,則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)不起來。1、極數(shù):轉(zhuǎn)子極數(shù)=定子極數(shù)三、籠型繞組N512、相數(shù)

籠型轉(zhuǎn)子是對稱多相繞組。(1)轉(zhuǎn)子槽數(shù)能被極對數(shù)整除時:m2=z2p

每對極下的每一根導條就構(gòu)成一相;各對極下占相同位置的導條可看作是屬于一相的并聯(lián)導條,即每相有p

根導條并聯(lián)。

m2=6(2)轉(zhuǎn)子槽數(shù)不能被極對數(shù)整除時:

m2=z2

即每一根導條就構(gòu)成一相。SSNN2、相數(shù)籠型轉(zhuǎn)子是對稱多相繞組。m2=z2523、匝數(shù):四、額定值N2=12(一根導條相當于半匝)

三相異步電動機型號Y132S－6功率3kW

頻率50Hz電壓380V

電流7、2A

聯(lián)結(jié)Y轉(zhuǎn)速960r/min

功率因數(shù)0、76

絕緣等級B2p=6軸上輸出額定機械功率P1N=√3

UNINcosNPN=ηNP1N=√3

UNINcosNηN3、匝數(shù):四、額定值N2=1(一根導條相當于半匝)53異步電機的工作原理-課件541、單相繞組的脈振磁通勢◆脈振磁場:軸線不變,大小和方向隨時間交變的磁場?！裘}振磁通勢:產(chǎn)生脈振磁場的磁通勢。U1U2NS12Fx=00fU1U2U1x二、三相繞組的磁通勢1、單相繞組的脈振磁通勢U1U2NS12Fx=00fU55U1U3U4U214FSNNSU1U2與U3U4串聯(lián):U3U1U2U4U1◆

脈振磁通勢的幅值:

繞組磁通勢的幅值=kwN

Im=√2kwN

I氣隙矩形波磁通勢的幅值√2kwN

I=2pU1U3U4U214FSNNSU1U2與U3U4串聯(lián):U56氣隙基波磁通勢的幅值√2kwN

I=2p4πF=0.9kwN

Ip◆分布繞組的磁通勢···×××τα知識點:單相合成磁勢氣隙基波磁通勢的幅值√2kwNI=2p4πF=0.957U←V←W←2、三相繞組的旋轉(zhuǎn)磁通勢(幅值)i1=Imsinωti2=Imsin(ωt－120o)i3=Imsin(ωt+120o)U1V1W1U2V2W2知識點:三相合成磁勢U←2、三相繞組的旋轉(zhuǎn)磁通勢(幅值)i1=Imsi58SNSNSNSNSN旋轉(zhuǎn)磁通勢波SNSNSNSNSNSNSSSSS旋轉(zhuǎn)磁通勢波SSSSSS59三、基波與高次諧波磁通勢和電動勢

磁極的磁場=基波磁場+奇次諧波磁場v次諧波的極對數(shù):pv=vp1v次諧波電動勢頻率:f

v=vf

1v次諧波電動勢大小:Ev=4、44f

vkwvNΦm

v次諧波的繞組系數(shù):kwv=kpvksv

基波極對數(shù)pv次諧波的短距因數(shù):v次諧波的分布因數(shù):kpv=sinvyτ90°(取正值)ksv=qα2α2sinvqsinv三、基波與高次諧波磁通勢和電動勢磁極的磁場60(1)在同步電機中,諧波磁通勢所產(chǎn)生的磁場在轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生渦流損耗,使電機發(fā)熱,↓。

(2)在感應電機中,諧波磁場產(chǎn)生寄生轉(zhuǎn)矩,影響其起動性能;損耗↑,cos↓,溫升↑,↓。

y=(0、8~0、83)τ◆諧波電動勢的影響:使發(fā)動機電動勢波形變壞,供電質(zhì)量↓,雜散損耗↑,↓,溫升↑;輸電線中的高次諧波電流所產(chǎn)生的電磁場干擾鄰近通訊線路。改善氣隙磁場分布;采納短距繞組和分布繞組?！糁C波磁通勢的影響:(1)在同步電機中,諧波磁通勢所產(chǎn)生的磁場614、4三相異步電動機的電動勢和磁通勢平衡方程一、定子電路的電動勢平衡方程(每相)U1=－E1+(R1+jX1)

I1E1=－j4.44f

1kw1

N1Φm

=－E1+Z1I1◆定子繞組感應電動勢的頻率:f1=pn060——與交流電源同頻率。NSU1U2U1U3U2U4NNSS4、4三相異步電動機的電動勢和磁通勢平衡方程一、定子電路62f2=p(n0－n)60=s

f1◆轉(zhuǎn)子電路的頻率:E2s=

4、44s

f1kw2N2Φm

二、轉(zhuǎn)子電路的電動勢平衡方程(每相)=pn060n0－nn0=

sE2

●變壓器:U2=E2－Z2I2●異步機:0=E2s－Z2sI2sE2s=

－j4.44f2kw2N2Φm

式中:E2=

4、44f1kw2N2Φm

——轉(zhuǎn)子靜止時的電動勢。f2=p(n0－n)=sf1◆轉(zhuǎn)子電路的頻率:E2s63X2s=

2πf2L2式中:

X2=

2πf1L2

——轉(zhuǎn)子靜止時的漏電抗?！艮D(zhuǎn)子每相電流:I2s=E2sR2+jX2s=sE2R2+jsX2=2πs

f1L2

X2s=

s

X2

X2s=2πf2L2式中:X2=2πf1L264三、磁通勢平衡方程1、定子旋轉(zhuǎn)磁通勢

●幅值:F1=0.9m1kw1N1

I12p●轉(zhuǎn)向:與三相電流相序一致?！褶D(zhuǎn)速:

n0=p60f12、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢

●幅值:F2=0.9m2kw2N2

I2s2p●轉(zhuǎn)向:與轉(zhuǎn)子電流的相序一致,即與定子旋轉(zhuǎn)磁通勢的旋轉(zhuǎn)方向一致。三、磁通勢平衡方程1、定子旋轉(zhuǎn)磁通勢F1=0.9m1k65●轉(zhuǎn)速:

(1)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢相關(guān)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速:

n2=p60f2=s

n0(2)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢相關(guān)于定子的轉(zhuǎn)速:

n2+n=s

n0+(1－s)

n0=n0◆結(jié)論:(1)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢與定子旋轉(zhuǎn)磁通勢在空間是沿同一方向以同一速度旋轉(zhuǎn)的;(2)二者組成了統(tǒng)一的合成旋轉(zhuǎn)磁通勢,共同產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場?！褶D(zhuǎn)速:n2=p60f2=sn0(2)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)663、磁通勢平衡方程(1)理想空載時:

I2s=0,I1=I0旋轉(zhuǎn)磁通勢的幅值為:F0=0.9m1kw1N1

I02p(2)負載時:F1+F2=F0※m1=m2?——繞線型異步電動機一定相同。3、磁通勢平衡方程(1)理想空載時:F0=0.9m167第五章異步電機的基本理論二5、1三相異步電動機的運行分析(等效電路及相量圖)

5、2三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩

5、3三相異步電動機的運行特性(工作特性、參數(shù)測定、轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系等)

5、4單相異步電動機第五章異步電機的基本理論二685、1三相異步電動機的運行分析(等效電路及相量圖)一、等效電路E1I1R1jX1jX2sR2E2sI2sf1f2+U1－m1、

kw1N1m2、

kw2N21、頻率折算I2s=sE2R2+jsX2=E2+jX2R2s=I25、1三相異步電動機的運行分析(等效電路及相量圖)一、69

實際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子等效靜止的轉(zhuǎn)子

F2的轉(zhuǎn)速

F2的大小F2的空間位置◆

頻率歸算的物理含義:

用一個靜止的、電阻為R2

/s的等效轉(zhuǎn)子去代替電阻為R2的實際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子,等效轉(zhuǎn)子與實際轉(zhuǎn)子具有同樣的轉(zhuǎn)子磁通勢F2

。

0.9m2kw2N2

I2s2p0.9m2kw2N2

I22p

n0

n0取決于電流的相位。i2s與i2的相位相同?！?/p>

頻率歸算后,定子的所有物理量不變,定子傳送到轉(zhuǎn)子的功率也不變。

70R2s=R2+1－ssR2轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的機械功率相對應的等效電阻1－ssm2R2I22總機械功率:+U1－E1I1R1jX1f1E21－ssR2I2jX2R2f1m1、

kw1N1m2、

kw2N2R2=R2+1－sR2轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的機械功率相對應的等效電712、繞組折算

用一個相數(shù)和有效匝數(shù)與定子繞組相同的轉(zhuǎn)子繞組去等效代替實際的轉(zhuǎn)子繞組。等效代替:保證電磁效應和所有物理量保持不變。(1)電動勢的折算:折算前:E2=

4、44f1kw2N2Φm

折算后:E2'

=E1=

4、44f1kw1N1Φm

定、轉(zhuǎn)子的電動勢之比:=kw1N1kw2N2E2'E2ke

=E1E2=2、繞組折算用一個相數(shù)和有效匝數(shù)與定子繞組72(2)電流的折算:折算前:折算后:F2=0.9m2kw2N2

I22pF2'=0.9m1kw1N1

I2'2p=F2E2'

=E1=ke

E2電流比:=m1kw1N1m2kw2N2I2I2'ki

=0.9m2kw2N2

I22p=0.9m1kw1N1

I2'2pI2kiI2'

=(2)電流的折算:折算前:折算后:F2=0.9m2kw73(3)阻抗的折算:折算前:Z2=+jX2R2s=E2I2折算后:Z2'

=+jX2'R2's=E2'I2'阻抗比:|Z2'||Z2|kZ

==E2'

I2E2

I2'=keki

Z2'

=kZ

Z2R2'

=kZ

R2X2'

=kZ

X2(3)阻抗的折算:折算前:Z2=+jX2R2=E2折算743、等效電路及其簡化E1=

E2'I1R1jX11－ssR2'I2'jX2'

R2'I0RmXm+U1－E1=

E2'I11－ssR2'I2'I0RmXm+U1－R1jX1R2'jX2'3、等效電路及其簡化E1=E2'I1R175一、功率平衡方程式

1、輸入功率P1P1=3U1I1cos15、2三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩=√3U1LI1Lcos12、

定子銅損耗PCu1PCu1=m1R1I12=3R1I123、

鐵損耗PFe(轉(zhuǎn)子鐵損耗忽略不計)

PFe=m1RmI02=3RmI02一、功率平衡方程式5、2三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩=764、電磁功率PePe=P1－PCu1－PFePe=m2E2I2cos2=m1E2'

I2'cos2R2's=m1I2'21－ss=m1R2'I2'

2+m1R2'I2'

25、轉(zhuǎn)子銅損耗PCu2

PCu2=m2R2I22=m1R2'

I2'

2=sPe4、電磁功率PePe=P1－PCu1－PFeR2'=778、輸出功率P2P2=Pm－P0=Pe－PCu2－P0=P1－PCu1－PFe－PCu2－P06、總機械功率PmPm=Pe－PCu21－ss

Pm=m1R2'I2'2=(1－s

)Pe7、空載損耗P0

P0=Pme

+PadP1PCu1+PFePePCu2P0P2Pm機械損耗附加損耗8、輸出功率P26、總機械功率PmPm=Pe－P78二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式Pm=P2+P0T

=T2+T0÷Ω1、電磁轉(zhuǎn)矩TT

=PmΩPeΩ0

=T

=9.55PmnPen0

=9.552、空載轉(zhuǎn)矩T0T0

=P0ΩP0n

=9.553、輸出轉(zhuǎn)矩T2T2

=P2ΩP2n

=9.55二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式Pm=P2+P0T=T2+79例1:

一臺三相籠型異步電動機,其技術(shù)數(shù)據(jù)為:PN=3kW,U1N=380V,nN=957r/min,定子Y聯(lián)結(jié),R1=2、08Ω,X1=3、12Ω,R2'

=1、525Ω,X2'

=4、25Ω,Rm=4、12Ω,Xm=62Ω,P0=60W。求nN時:(1)I1、I2'、cos1;(2)P1、P2、η;(3)Pe、T

。解:∵

nN=957r/min∴n0=1000r/minsN=n0－nNn0

=0、043=35、46+j4、25ΩZ2'

=+jX2'

R2'sN=4、12+j62ΩZm=Rm+jXm=35.76.83°Ω=62.1468.2°Ω例1:一臺三相籠型異步80(1)定子電流:U1Z1+Zm∥Z2'

I1==6.81－36.4°A轉(zhuǎn)子電流:ZmI1Zm+Z2'

－I2'==5.47－9.5°A則:I1=6、81A,I2'

=5、47A勵磁電流:I0=I1+I2'

=6.81－36.4o－5.47－9.5o=3.18－88.56°A設(shè)：U1=2200°V(1)定子電流:U1I1==6.81－36.4°81功率因數(shù):cos1=cos(－36、4°)=0、805(2)輸入功率:P1=3U1

I1cos1=3×220×6、81×0、805

=3610W定、轉(zhuǎn)子銅損耗:PCu1=3R1

I12=289WPCu2=3R2'

I2'2=137W鐵損耗:PFe=3Rm

I02=125W輸出功率:P2=P1－(PCu1+PCu2+PFe+P0)=3000W功率因數(shù):cos1=cos(－36、4°)=0、8082效率:η=×100%P2P1=83、1%(3)電磁功率:Pe

=P1－(PCu1+PFe)=3196W電磁轉(zhuǎn)矩:Pen0

T=9.55=30、52N·mPmn

T=9.55效率:η=×100%P2=83、1%(3)83一、脈振磁場的分解定子:單相繞組;轉(zhuǎn)子:鼠籠式。5、4單相異步電動機~i1F3~Fi1i1一、脈振磁場的分解5、4單相異步電動機~i1F384ftOt1t2t3t4t5t6t7t8t=0FRmFFmt1FFmFRmF

FFmt2FRmFm

t3t4t5t6－Fm

t7t8ftOt1t2t3t4t5t6t7t8t=0FRmFFm85◆

設(shè):i1

=Imcosωt則磁通勢的基波分量為:=f++f－f1

=F1coscosωtπτ=F1cos

(－ωt)πτ12+F1cos

(+ωt)πτ12正轉(zhuǎn)磁通勢f+→正轉(zhuǎn)磁場Φ+→正轉(zhuǎn)電磁轉(zhuǎn)矩T+反轉(zhuǎn)磁通勢f－→反轉(zhuǎn)磁場Φ－→反轉(zhuǎn)電磁轉(zhuǎn)矩T－二、工作原理←知識點◆設(shè):i1=Imcosωt=f++f－f186●對正轉(zhuǎn)磁場而言:轉(zhuǎn)差率:s+=n0－nn0●對反轉(zhuǎn)磁場而言:轉(zhuǎn)差率:s－=n0－(－n)n0=2n0－(n0－n)n0=

2－s+T21←s+00s－→

12●當n=0,s=1時:

Tst

=0●當n≠0時:

T≠

0←知識點●對正轉(zhuǎn)磁場而言:轉(zhuǎn)差率:s+=n0－nn0●對反轉(zhuǎn)磁87三、單相異步電動機的起動方法1、分相式電動機定子繞組:主繞組輔助繞組(工作繞組)(起動繞組)原理:→旋轉(zhuǎn)磁場→起動轉(zhuǎn)矩兩相電流(1)電阻分相式電動機(2)電容分相式電動機三、單相異步電動機的起動方法1、分相式電動機主繞組(工作繞組88U~Q1CWSQ2◆

電容分相式電動機的原理圖工作繞組起動繞組iwisIsIwUIiU~Q1CWSQ2◆電容分相式電動機的原理圖工作繞組起動89單相電容起動電動機單相電容起動電動機90轉(zhuǎn)子2、罩極起動短路環(huán)定子定子磁極轉(zhuǎn)子2、罩極起動短路環(huán)定子定子91貝得牌三相異步電動機貝得牌三相異步電動機92繞線型異步機繞線型異步機93電機裝配圖電機裝配圖94感謝您的聆聽！感謝您的聆聽！95異步電機的工作原理異步電機的工作原理964、1三相異步電動機的工作原理一、旋轉(zhuǎn)磁場1、旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生●三相(多相)電流→三相(多相)繞組→旋轉(zhuǎn)磁場?！袢嗬@組:W2

W1V2

V1U1U24、1三相異步電動機的工作原理一、旋轉(zhuǎn)磁場97U1V1W1U2V2W2橫截面U1U2V1V2W2W1流出流入U1V1W1U2V2W2橫截98U←V←W←U1U2V1V2W2W1i1=Imsinωti2=Imsin(ωt－120O)i3=Imsin(ωt+120O)ωtOImi1i2i3ωt=0O時i1=0,i2＜0,i3

＞0××NSU←U1U2V1V2W2W1i1=ImsinωtωtO99U1U2V1V2W2W1ωt=0°時i1=0,i2＜0,i3＞0NSU1U2V1V2W2W1NSωt=120o時i1＞0,i2=

0,i3＜

0U1U2V1V2W2W1ωt=0°時NU1U2V1V2W100U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W2W1NSNSωt=240o時i1＜

0,i2＞0,i3=0ωt=360o時i1=0,i2＜0,i3＞0U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W2W1NNωt=101i變化一周→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)一圈i每秒鐘變化50周→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)50圈→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)3000圈i每分鐘變化(50×60)周n0=3000=60f1(r/min)2、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0——同步轉(zhuǎn)速U1U2V1V2W2W1U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3每相繞組由一個線圈組成每相繞組由兩個線圈串聯(lián)組成i變化一周→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)一圈i每秒鐘變化50周→旋轉(zhuǎn)磁102U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3××××ωt=0o

時i1=0,i2＜0,i3

＞0NSNS●磁極對數(shù)p

p=2●電流變化一周→旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)半圈

n0=1500●當磁極對數(shù)p=3時

n0=100060f12=60f13=60f1pn0=U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3××××ωt103

f=50Hz時:

123456300015001000750600500pn0/(r/min)3、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向(n0的轉(zhuǎn)向)U(i1)→V(i2)→W(i3)

如何改變n0的方向?V(i1)→U(i2)→W(i3)◆機械角度和電角度U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3××××NSNSU1U2V1V2W2W1NS電角度=機械角度×極對數(shù)f=50Hz時:p3、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向(n104二、工作原理對稱三相繞組通入對稱三相電流旋轉(zhuǎn)磁場(磁場能量)磁場線切割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生e和

i轉(zhuǎn)子繞組在磁場中受到電磁力的作用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來機械負載旋轉(zhuǎn)起來三相交流電能感應電磁轉(zhuǎn)矩輸出機械能量二、工作原理對稱三相繞組旋轉(zhuǎn)磁場磁場線切割轉(zhuǎn)子繞組中轉(zhuǎn)子繞105NSn0定子:n1、電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生U1→I1→Fm1→ΦE2→I2Fm2T→n轉(zhuǎn)子:NSn0定子:n1、電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生U1→I1→Fm1→ΦE106M3~3~M3~3~2、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同。正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)如何改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向?nnM3~M3~2、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同。正轉(zhuǎn)反107起動時:n=0,△n=n0轉(zhuǎn)差率:●

起動時:●

額定運行時:3、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n——

轉(zhuǎn)子電磁感應最強n↑→△n↓→轉(zhuǎn)子電磁感應消失→轉(zhuǎn)子電磁感應減弱→n↑→n=n0→電磁轉(zhuǎn)矩T=0n

＜n0→n↓n=0,s=1sN=0、01~0、09s=n0－nn0×100%●理想空載時:n=n0,s=0●

正常運行時:0＜n＜n0,1＞s＞0異步！起動時:n=0,△n=n0轉(zhuǎn)差率:●起動時:108●

起動時:

n=0,△n=n0,f2=f1。●起動過程中:

n↑→△n↓→

f2

↓●

穩(wěn)定運行時:△n=n0－n

特別小。4、轉(zhuǎn)子電路電量的變化

f2=sf1●起動時:4、轉(zhuǎn)子電路電量的變化f2=sf11095、電磁轉(zhuǎn)矩T的大小T∝Φ,I2cos26、三相異步電機的四象限運行T=CTΦmI2cos2電動機狀態(tài):●n與T同方向●

0＜n＜n0

●1＞s＞0nTO發(fā)電機狀態(tài):●n與T反方向●

n＞n0●s＜0制動狀態(tài):●

n與T反方向●

n＜0●s＞1反向電動機狀態(tài)5、電磁轉(zhuǎn)矩T的大小T∝Φ,I2cos26、三1104、2三相異步電機的基本結(jié)構(gòu)一、主要部件1、定子(1)定子鐵心(2)定子繞組(3)機座和端蓋2、轉(zhuǎn)子(1)轉(zhuǎn)子鐵心(2)轉(zhuǎn)子繞組(3)轉(zhuǎn)軸(4)風扇4、2三相異步電機的基本結(jié)構(gòu)一、主要部件1、定子2、111異步電動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖異步電動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖112

定子鐵心、轉(zhuǎn)子鐵心:由硅鋼片疊成。定子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心定子鐵心、轉(zhuǎn)子鐵心:由硅鋼片疊成。定子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心113

定子繞組對稱三相繞組。定子繞組對稱三相繞組。114U1V1W1W2U2V2

定子接線盒星形(Y)聯(lián)結(jié)三角形(△)聯(lián)結(jié)U1V1W1W2U2V2U1V1W1W2U2V2U1V1W1U2V2W2U1V1W1W2115繞線式:對稱三相繞組。鼠籠式:對稱多相繞組。

轉(zhuǎn)子繞組繞線式:對稱三相繞組。轉(zhuǎn)子繞組116

鼠籠式異步電動機的轉(zhuǎn)子鼠籠式異步電動機的轉(zhuǎn)子117

繞線式異步電動機的轉(zhuǎn)子繞線式異步電動機的轉(zhuǎn)子118

119異步電機的工作原理-課件1201、名詞和符號(1)機械角度和電角度NSU1U2U1U3U2U4

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈,U相繞組中的感應電動勢變化一周。

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈,U相繞組中的感應電動勢變化兩周。NNSS二、三相繞組電角度=機械角度×極對數(shù)1、名詞和符號NSU1U2U1U3U2U4121

三相電機:m=3(3)極對數(shù)p(4)槽數(shù)z(5)槽距角α:(6)極距τ:α=p·360°z相鄰兩個槽中心線之間的距離。相鄰兩磁極中心線間的距離。τ=πD2p●用尺寸表示:●槽數(shù)表示:

z2pτ=●用電角度表示:τ=π(2)相數(shù)mNSU1U2V1V2W2W1(6)極距τ:α=p·360°相鄰兩個槽中心線之間的距122

線圈兩線圈邊的距離。其表示方法與極距的表示方法一樣也有三種。(8)每極每相槽數(shù)qq=z2pm(7)線圈節(jié)距y2、交流繞組的種類(1)按相數(shù)分類:

單相繞組、三相繞組、兩相繞組。NSU1U2V1V2W2W1線圈兩線圈邊的距離。q=z(7)線圈123●整距繞組:y=τ●短距繞組:y＜τ●長距繞組:y＞τNSU1U2V1V2W2W1NSU1U2(3)按每極每相槽數(shù)分類●集中繞組:q=1●分布繞組:q＞1(2)按線圈節(jié)距分類NSU1U2U3U4U5U6(4)按每個槽內(nèi)線圈的層數(shù)分類●單層繞組●雙層繞組●整距繞組:y=τNSU1U2V1V2W2W1NSU124NS●雙層繞組:

雙層集中繞組外層(上層):U1、U3內(nèi)層(下層):U2、U4U1U2U4U3NSU2U1U4U3

雙層分布繞組外層(上層):U1、U3內(nèi)層(下層):U2、U4(5)按線圈之間的聯(lián)結(jié)方式分類:

疊繞組、波繞組、同心繞組等。NS●雙層繞組:雙層集中繞組U1U2U125異步電機的工作原理-課件126例:求作疊繞組。z=24,p=2,m=3,y=τ。解:繞組接線步驟如下。(1)求出q、α、y

每極每相槽數(shù):q=z2pm=242×2×3=23、三相單層繞組槽距角:α=p×360°z=2×360°24=30°線圈節(jié)距:

zy=τ=2p=242×2=6例:求作疊繞組。z=24,p=2,m=3,y=127(2)畫出各槽線圈邊電動勢的相量圖(星形圖)。(3)在相量圖上表出槽號。123456789101112(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)SN(4)在相量圖上按q、m分相:

m=3

2p=4q=2α=30°y=6UUVVWW(2)畫出各槽線圈邊電動勢的相量圖(星形圖)。(3)在相128(5)畫出槽線并標出槽號。1234567891011(6)按τ和槽號劃分N極和S極的區(qū)域。NSNSN(7)畫出各線圈邊電動勢的參考方向:

設(shè)N極下電動勢的參考方向向上,則S極下電動勢的參考方向向下。12131415161718192021222324(5)畫出槽線并標出槽號。1234567891011(6)129123456789101112131415161718192021222324NSNSN(8)畫出U相疊繞組。U1U2U1－〔(1-7)－(2-8)〕－123456789101112(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)UUVVWW①線圈串聯(lián):－〔(13-19)－(14-20)〕－U2123456789101112131415161718192130②線圈并聯(lián):U1U2123456789101112131415161718192021222324NSNSN123456789101112131415161718192021222324NSNSNU1U2②線圈并聯(lián):U1U2123456789101112131413112456789101112131415161718192021222324NSNSN3●

每相支路數(shù):

串聯(lián):a=1,

并聯(lián):a=2=p●設(shè)每個線圈的匝數(shù)為:Nc

●每相繞組的總匝數(shù)N為:N=pqNc

aU1U2W1W2V1V2(9)畫出三相疊繞組。1245678910111213141516171819201324、同心繞組123456789101112131415161718192021222324SNS例:z=24,p=1,q=4,α=15°。U1U2優(yōu)點:下線方便、端部重疊層數(shù)少、散熱好?！獌蓸O小型感應電機。4、同心繞組123456789101112131133例:z=24,p

=2,m

=3,y

=5τ/6。解:繞組接線步驟如下。(1)求出q、α、y

每極每相槽數(shù):q=z2pm=242×2×3=25、三相雙層疊繞組槽距角:α=p·360°z=2×360°24=30°線圈節(jié)距:=5×246×2×2=5y=56τ

z2p=56例:z=24,p=2,m=3,y=5τ/6。134(2)畫出各槽線圈邊電動勢的相量圖(星形圖)(3)在相量圖上表出槽號(4)在相量圖上按

q、m分相:123456789101112(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(20)(21)(22)(23)(24)UUVVWW

因為是雙層繞組,因此圖中標注的是每相繞組的上層邊。(2)畫出各槽線圈邊電動勢的相量圖(星形圖)(3)在相量135(5)畫出槽線并標出槽號:12(6)按τ和槽號