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關(guān)于單相異步電動機(jī)知識第1頁,課件共25頁,創(chuàng)作于2023年2月單相異步電動機(jī)知識一、工作原理(單繞組異步電動機(jī))單相異步電動機(jī)定子上一般有兩個繞組:起動繞組、工作繞組,兩繞組在空間上相距90度電角度。轉(zhuǎn)子是籠型結(jié)構(gòu)。第2頁,課件共25頁,創(chuàng)作于2023年2月
單相異步電動機(jī)知識常用起動方法是裂相起動。在定子上另裝一套起動繞組,使之為工作繞組在空間上互差90°電角度。起動繞組與電容(或電阻)串聯(lián)后再與工作繞組并聯(lián)于同一電源上,如圖所示。適當(dāng)選擇串入電容C的大小,可以使起動繞組中電流IB超前于工作繞組中電流IA約90°相角。這樣兩繞組磁動勢可以在氣隙中形成一個接近于圓形的旋轉(zhuǎn)磁動勢和磁場,并產(chǎn)生一定的起動轉(zhuǎn)矩。第3頁,課件共25頁,創(chuàng)作于2023年2月單相異步電動機(jī)種類1.單相電阻起動異步電動機(jī)—冰箱壓縮機(jī)2.單相電容起動異步電動機(jī)--冰箱壓縮機(jī)
3.單相電容起動運轉(zhuǎn)異步電動--空調(diào)壓縮機(jī)4.單相罩極異步電動機(jī)—小家電第4頁,課件共25頁,創(chuàng)作于2023年2月空調(diào)壓縮機(jī)用單相異步電動機(jī)的性能要求1.最大力矩—和壓機(jī)排量成正比,壓機(jī)的BDV要求有關(guān)(通常為額定力矩的2.2倍以上)2.起動力矩--(通常為額定力矩的0.3倍以上)冷媒沉積試驗3.電容電壓---氣體負(fù)荷詳細(xì)試驗中電容電壓<電容耐壓值的1.1倍4.額定工況效率決定COP的水平5.和保護(hù)器的匹配(保護(hù)器的UT>氣體負(fù)荷詳細(xì)試驗ITMAX,-30%電壓或20%電壓下,馬達(dá)堵轉(zhuǎn)保護(hù)試驗繞組溫度<200度第5頁,課件共25頁,創(chuàng)作于2023年2月單相異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)異步電機(jī)主要由固定不動的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩部分組成,定、轉(zhuǎn)子之間有氣隙.第6頁,課件共25頁,創(chuàng)作于2023年2月單相異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)鐵心:由厚度為0.5mm的低硅鋼片疊裝而成,構(gòu)成磁路,嵌放定子繞組。為了嵌放定子繞組,在定子沖片中均勻地沖制若干個形狀相同的槽。槽形有三種:半閉口槽、半開口槽、開口槽。半閉口槽適用于小型異步電機(jī),其繞組是用圓導(dǎo)線繞成的。半開口槽適用于低壓中型異步電機(jī),其繞組是成型線圈。開口槽適用于高壓大中型異步電機(jī),其繞組是用絕緣帶包扎并浸漆處理過的成型線圈。第7頁,課件共25頁,創(chuàng)作于2023年2月單相異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)繞組:構(gòu)成電路部分。其作用是感應(yīng)電動勢、流過電流、實現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。定子繞組在槽內(nèi)部分與鐵心間必須可靠絕緣,槽絕緣的材料、厚度由電機(jī)耐熱等級和工作電壓來決定。第8頁,課件共25頁,創(chuàng)作于2023年2月單相異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu):鐵心:由厚度為0.5mm的低硅鋼片疊裝而成,構(gòu)成磁路。轉(zhuǎn)軸:支撐轉(zhuǎn)子鐵心和輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩。繞組:構(gòu)成電路部分。分為:籠形繞組和繞線式繞組。第9頁,課件共25頁,創(chuàng)作于2023年2月單相異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)總結(jié):定子--兩相繞組+鐵芯+絕緣材料轉(zhuǎn)子—轉(zhuǎn)子鐵芯+鋁壓鑄鼠籠由兩相繞組在氣隙中形成旋轉(zhuǎn)磁場,轉(zhuǎn)子導(dǎo)條感生電勢產(chǎn)生電流,電流和磁場作用產(chǎn)生作用力使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),由于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度低于旋轉(zhuǎn)磁場的速度,所以叫異步電動機(jī)第10頁,課件共25頁,創(chuàng)作于2023年2月單相異步電動機(jī)磁場第11頁,課件共25頁,創(chuàng)作于2023年2月單相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子為什么要斜槽?由于定轉(zhuǎn)子開槽產(chǎn)生齒諧波,齒諧波的分布系數(shù)及短距系數(shù)和基波相同,不能用分布及短距的方法削弱它,在單相電機(jī)中通常采用轉(zhuǎn)子斜槽的辦法,使齒諧波磁場在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中感應(yīng)的電勢被抵消掉,這樣就能防止齒諧波磁場產(chǎn)生的附加轉(zhuǎn)矩.損耗.噪音.一般斜一個定子齒距.轉(zhuǎn)子為什么要充分發(fā)藍(lán)?發(fā)藍(lán)能減低轉(zhuǎn)子的渦流電流,在起動階段,負(fù)序磁場大,渦流電流在負(fù)序磁場作用下,產(chǎn)生阻轉(zhuǎn)矩,嚴(yán)重時導(dǎo)致起動不良高發(fā).第12頁,課件共25頁,創(chuàng)作于2023年2月單相異步電動機(jī)E=4.44fwkΦE—電勢f—頻率w—每相串聯(lián)匝數(shù)k—繞組系數(shù)Φ—每極氣隙磁通量在同樣的每極氣隙磁通量下,-8電源機(jī)種的匝數(shù)是-1電源的2.3倍,但通常60HZ的鐵損比50HZ鐵損高,為降低鐵損,-1電源的每極氣隙磁通量比-8電源機(jī)種小,所以,-8電源機(jī)種的匝數(shù)是-1電源的2倍左右.第13頁,課件共25頁,創(chuàng)作于2023年2月單相異步電動機(jī)如何提高電機(jī)效率?電機(jī)的損耗:銅損,鐵損,機(jī)械損,雜散損.銅損:定子銅損,轉(zhuǎn)子鋁損鐵損:定子,轉(zhuǎn)子鐵芯磁滯損,渦流損.降低定子銅損---1.降低定子繞組匝數(shù)但要注意①.磁密上升,鐵耗增大.②激磁電流增大,銅損增大③.功率因素降低.
2.降低定子繞組端部長度但要注意定子制造性.3.增加定子導(dǎo)線面積但要注意槽滿率不要過高.成本上升.降低轉(zhuǎn)子鋁損---1.增大轉(zhuǎn)子槽面積,端環(huán)面積但要注意起動力矩下降,用材料增加.降低鐵損----1.定子鐵芯熱處理成本增加2.高牌號電磁鋼板成本增加3.增大鐵芯厚度,降低磁密,但鐵芯重量增加,能否降低鐵損取決于這兩因素誰占主導(dǎo)地位.另外激磁電流減低,降低銅損,但電阻上升,能否真正降低銅損要注意.第14頁,課件共25頁,創(chuàng)作于2023年2月單相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子起動轉(zhuǎn)矩的影響因素:漏電抗大,轉(zhuǎn)子電阻小,轉(zhuǎn)子發(fā)蘭不充分,轉(zhuǎn)子鼠籠斷條.氣孔.降低漏電抗---1.降低定子繞組匝數(shù)但要注意①.磁密上升,鐵耗增大.②激磁電流增大,銅損增大③.功率因素降低.
2.改進(jìn)定子槽形,增大槽寬,減小槽高但要注意齒磁密增加,功率因素降低.增加轉(zhuǎn)子電阻---1.減小轉(zhuǎn)子槽面積,端環(huán)面積但要注意轉(zhuǎn)子鋁損上升,效率下降..選擇好的轉(zhuǎn)子發(fā)蘭,鑄鋁工藝.轉(zhuǎn)子鋁損第15頁,課件共25頁,創(chuàng)作于2023年2月單相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子起動電流的影響因素:漏電抗小
增加漏電抗---1.增大定子繞組匝數(shù)但要注意起動轉(zhuǎn)矩降低.最大轉(zhuǎn)矩的影響因素:漏電抗大,定子電阻大,轉(zhuǎn)子電阻大.降低漏電抗.定子電阻---1.降低定子繞組匝數(shù)但要注意①.磁密上升,鐵耗增大.②激磁電流增大,銅損增大③.功率因素降低.
2.改進(jìn)定子槽形,增大槽寬,減小槽高但要注意齒磁密增加,功率因素降低.3.選大的線規(guī),要注意槽滿率不要過高降低轉(zhuǎn)子電阻---1.增大轉(zhuǎn)子槽面積,端環(huán)面積但要注意起動轉(zhuǎn)矩下降.
第16頁,課件共25頁,創(chuàng)作于2023年2月單相異步電動機(jī)
異步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式描述了電磁轉(zhuǎn)矩與參數(shù)的關(guān)系,由簡化等效電路推導(dǎo)出表達(dá)式如下第17頁,課件共25頁,創(chuàng)作于2023年2月單相異步電動機(jī)
2.
最大電磁轉(zhuǎn)矩Tmax和發(fā)生最大電磁轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)差率sm注意:在給定頻率下,Tmax與U12成正比。最大電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電阻無關(guān),但發(fā)生最大電磁轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)差sm與R'2成正比(亦即與R2成正比)。漏抗越大,Tmax越小。故當(dāng)轉(zhuǎn)子回路電阻增加(如繞線型轉(zhuǎn)子串入附加電阻)時,Tmax雖然不變,但sm增大,整個Tem=f(s)曲線向左移動。第18頁,課件共25頁,創(chuàng)作于2023年2月單相異步電動機(jī)起動轉(zhuǎn)矩TstTem表達(dá)式中,令s=1得Tst表達(dá)式。第19頁,課件共25頁,創(chuàng)作于2023年2月單相異步電動機(jī)
磁滯損耗----鐵磁材料在交變磁場作用下的反復(fù)磁化過程中,磁疇會不停轉(zhuǎn)動,相互之間會不斷摩擦,因而就要消耗一定的能量,產(chǎn)生功率損耗。這種損耗稱為磁滯損耗。磁滯損耗的大小----磁滯損耗與磁滯回線的面積、電流頻率f和鐵心體積V成正比。第20頁,課件共25頁,創(chuàng)作于2023年2月單相異步電動機(jī)
.渦流與渦流損耗渦流----鐵磁材料在交變磁場將有圍繞磁通呈渦旋狀的感應(yīng)電動勢和電流產(chǎn)生,簡稱渦流。渦流損耗----渦流在其流通路徑上的等效電阻中產(chǎn)生的I2R損耗稱為渦流損耗。渦流損耗的大小----渦流損耗與磁場交變頻率f、厚度d和最大磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm的平方成正比,與材料的電阻率ρ成反比。由此可見,要減少渦流損耗,首先應(yīng)減小厚度,其次是增加渦流回路中的電阻。電工鋼片中加入適量的硅,制成硅鋼片,顯著提高電阻率。第21頁,課件共25頁,創(chuàng)作于2023年2月變頻用三相異步電動機(jī)
變頻調(diào)速變頻調(diào)速,是通過改變電動機(jī)定子繞組供電頻率來改變電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速。由于異步電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n0與電源頻率f1成比例變化,所以改變f1就改變n0從而實現(xiàn)異步電動機(jī)的調(diào)速異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為n=(60f1/p)×(1-s)=n0-Δn異步電動機(jī)定子電路的電壓平衡方程式為U1=-E1+I1Z1E1=4.44f1N1φmKw1在忽略定子阻抗壓降的情況下,則有U1≈E1=4.44f1N1φmKw1∝f1φm式中:U1-----定子繞組相電壓;E1-----定子繞組感應(yīng)電勢;f1-----定子繞組電源頻率;p-----極對數(shù);n0-----同步轉(zhuǎn)速;φm-----每極對氣隙磁通;I1Z1-----定子阻抗壓降。第22頁,課件共25頁,創(chuàng)作于2023年2月變頻用三相異步電動機(jī)
從式中可見,當(dāng)電源頻率發(fā)生變化時不僅影響電動機(jī)的運行速度,而且還會影響電動機(jī)內(nèi)部磁通量和各部分磁路磁通密度的變化。從而必然引起電動機(jī)其他性能參數(shù)的變化。當(dāng)頻率f1下降低于額定頻率時,定子繞組內(nèi)的感應(yīng)電動勢E1隨之下降。但因電源電壓U1保持不變,由于U1與E1之間的差值增大,迫使勵磁電流Im增大,以企圖建立更大的氣隙磁通量φm,以確保在同步速n0較低的情況下,感應(yīng)足夠的電動勢E1與外加的電源電壓U1平衡。恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性的控制恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速,就是說:在改變頻率f1的調(diào)速過程中保持電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩不變。由電機(jī)原理可知,三相異步電動機(jī)的最大電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式為Tmax=C(U1/f1)2U1/f1=4.44Kw1N1φm∝Cφm式中:C----常數(shù),第23頁,課件共25頁,創(chuàng)作于2023年2月變頻用三相異步電動機(jī)
恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速控制時:恒轉(zhuǎn)矩,TF=T1。UF應(yīng)隨fF變化,應(yīng)保持(UF/fF)=(U1/f1)=常數(shù),比值恒定,氣隙磁通量基本保持不變。調(diào)速過程中電動機(jī)的過載能力就能保持不變,達(dá)到恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速控制目的。但是在低頻調(diào)速時,U1,E1都較小,定子繞組的感抗也變得很小,此時電動機(jī)內(nèi)部電阻引起電壓降已不容忽
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