电机与电力拖动-第7章-其他电机.ppt

第九章其他交流电动机,单相异步电动机同步电动机,一、单相异步电动机的简单工作原理,1单相异步电动机,起动转矩,单相异步电动机是指使用单相交流电源的异步电动机。,单相交流电源通入单相绕组，产生脉振磁场。,脉振磁场不能产生起动转矩。,脉振磁场与旋转磁场的关系,一个脉振磁场可以分解成两个大小相等，方向相反，以相同速度旋转的旋转磁场。,反之，两个大小相等，方向相反，以相同速度旋转的旋转磁场可以合成一个脉振磁场。,.,单相电动机的特点以及它与三相电动机的关系和联系,单相电动机的结构,单相电动机的起动转矩为零，自己无法起动。,但在外力作用下，就可以正常工作了。,工作点或在正向点，或在反向点，应视起动时的方向而定。,同步转速点不等，单相电动机的略小一些。,最大转矩不等，单相电动机的小一些。,三相电动机（Y接）在正常工作时断了一相，仍能继续运行，但转速变小了，且处于不平衡工作状态。,三相电动机若断了一相，无法再次自行起动。,因此，对于三相电动机必须加断相保护装置。,定子：外接单相交流电，但内部为两相正交的绕组。,转子：鼠笼型转子。,.,二、椭圆旋转磁场,多相对称绕组通入多相对称电流产生圆形旋转磁场。,椭圆旋转磁场是由两个振幅不等，旋转方向相反，但转速相等的旋转磁场组成的。,若电流不对称，则产生椭圆旋转磁场。,.,三、单相异步电动机的起动,分相法,两个绕组在空间相差90；,两个绕组中的电流要相差90或接近于90。,两相绕组通入两相电流就能产生旋转磁场。,脉振磁场无起动转矩，只有旋转磁场才能产生起动转矩。,起动方法,分相法,罩极法,电阻分相法,电容分相法,定子绕组,主绕组（工作绕组、运行绕组）,辅助绕组（起动绕组）,.,电阻分相法,使辅助绕组的电阻较大，则其电抗就比主绕组的小，可使辅助绕组的电流超前于主绕组。,电容分相法,选择适当的电容器，可使辅助绕组的电流超前于主绕组。,根据分相法起动的单相电动机的种类有：,单相电阻分相起动异步电动机,单相电容分相起动异步电动机,起动时，两个绕组同时工作，当转速达到一定值时，辅助绕组自动断开。,起动方式同单相电阻分相起动异步电动机。,该电动机所选用的电容值较大，因此，起动电流小，起动转矩大。适合于重载起动设备。,.,罩极法罩极式单相异步电动机,单相电容运转异步电动机,单相电容起动与运转异步电动机,起动和运转是相同的电路。,它的结构简单、成本低；功率因数、效率和过载能力都比分相起动电动机好。,但它所选用的电容值较小，因此，起动电流大，起动转矩较小。,它的电容支路由两个电容并联组成。其中一个电容仅在起动时使用。,该电动机综合了上述两种电动机的优点，适合于须较大起动转矩的设备。,当主绕组和短路铜环的位置一定时，电动机的转向就确定。,在电动机定子的每个极靴的一边套上一个短路铜环，使磁通分成两部分和，它俩不同相，这样就能产生椭圆旋转磁场，使电动机旋转起来。,.,2同步电动机,一、同步电动机的基本结构和额定参数,同步转子的转速与电源频率有严格的关系，即,定子：,是由机座、定子铁心和电枢绕组三个部分组成。,电枢绕组是三相对称绕组，通入三相对称交流电流，从而产生旋转磁场。,是由励磁绕组和铁心组成。,励磁绕组通入直流电流。,隐极式同步电动机的直径小，铁心长度长，磁极数较少；,转子：,铁心有两种结构形式：隐极式和凸极式。,凸极式同步电动机的直径大，铁心长度短，磁极数较多。,.,同步电动机的特点,适用于拖动功率大，而本身又没有调速要求的生产机械。,机械特性绝对硬。,通过改变励磁电流，调节其功率因数，并使电网的功率因数提高。,同步电动机的额定参数,额定功率PN：,额定电压UN：,额定电流IN：,额定功率因数cosN：,额定转速nN：,额定效率N：,额定频率fN：,额定励磁电压UfN：,额定励磁电流IfN：,轴上输出的有功功率（kW）,定子绕组的线电压（kV）,定子绕组的线电流（A）,.,.,.,.,二、同步电动机的基本运行原理,气隙中的磁势,当电磁转矩和静负载转矩相等时，两个磁势的夹角不再变化，两个磁势同步前进。,同步转矩只有在两个磁势完全同步时，才能发挥作用。,同步电动机磁势关系,电枢反应磁势,直流磁势,由定子三相绕组通入三相交流电流产生，是一个旋转磁势。,由转子单相绕组通入直流电流产生，是一个恒定磁势，但与转子同步旋转。,.,三、同步电动机的电势平衡方程式及相矢图,隐极式同步电动机,转子磁势与转子同步旋转,转子绕组中没有感应电势,由合成磁势产生定子绕组中的反电势E1,.,若不计主磁路的饱和作用,对于隐极机，气隙基本上是均匀的。,则可以采用迭加原理,磁路的磁阻（或磁导）与磁势作用点无关。,定义电枢反应电抗xa,由,故,.,xC：同步电抗,一般情况下，同步电抗xc是一个常数。,由于同步电动机的容量较大，可以忽略定子电阻的作用。,故隐极机常用的方程式为,三个向量的关系：,.,.,凸极式同步电动机,凸极机的气隙不均匀，电枢反应磁势的位置不同，产生的结果也不同。,分析方法：采用双反应原理。,即将电枢反应磁势分解成正交的两个向量。,.,引入电枢反应电抗xad和xaq,直轴方向的电枢反应电抗,交轴方向的电枢反应电抗,.,凸极机一相电路的电势平衡方程式为,若忽略r1，则,交轴方向的气隙大,直轴同步电抗,交轴同步电抗,.,四、同步电动机的功角特性,功角特性,忽略定子损耗,功角特性就是电磁功率与功角之间的关系。,.,.,.,功角的物理意义,当U、E0、p、f、xd均为常数时，电磁功率与功角有关。即一定的负载要求一定的功角。,矩角特性及其稳定工作区,矩角特性就是电磁转矩与功角之间的关系，即,.,.,五、同步电动机的功率因数调节和V形曲线,同步电动机的功率因数调节,由隐极机的电势平衡方程式,由于负载不变，电磁转矩和电磁功率均不能变,负载不变，改变励磁电流If，即改变Ib,设输入电压U恒定，忽略定子铜耗,即定子电流I的轨迹为一条水平直线。,当励磁电流If很大时，Ib=Ib1，产生超前电流，称为过励状态；,当励磁电流If较大时，Ib=Ib2，产生超前电流，称为过励状态；,当励磁电流If适中时，Ib=Ib3，与电压同相位，称为正常励磁；,当励磁电流If较小时，Ib=Ib4，产生滞后电流，称为欠励状态。,即调节励磁电流，就可以改变电网的功率因数。,V形曲线,以励磁电流和定子电流作为坐标轴，绘制出的曲线，称为V形曲线。,改变负载，可以得到一簇V形曲线。,.,.,励磁电流不变，负载在变化,励磁电流不变，也就是Ib不变，Ib的轨迹为一个圆弧。,随着负载的增加，定子电流I由超前变成滞后。,.,六、同步电动机的起动,起动转矩,同步电动机只有在同步