电机及拖动技术第5章.ppt

第五章异步电机 二 三相异步电动机运行原理及单相异步电动机 第一节三相异步电动机运行时的电磁过程 一 异步电动机负载时的物理情况 当三相异步电动机的定子绕组接到对称三相电源时 定子绕组中就通过三相交流电流 若不计谐波和齿槽影响 这个对称三相交流电流将在气隙内形成按正弦规律分布 并且以同步转速n0旋转的旋转磁动势F1 由旋转磁动势F1建立旋转的气隙主磁场Bm 这个旋转磁场切割定子 转子绕组 分别在定子 转子绕组内感应出定子电动势和转子电动势 在转子电动势作用下转子回路中有对称三相电流流过 于是 在气隙磁场和转子电流的相互作用下 产生了电磁转矩 转子就顺着旋转磁场的方向转动 2 空载的情况下 n ns I2 0 当电机带有机械负载后 n ns I2增大 不论转子是绕线型还是笼型 转子磁动势F2都是一种旋转磁动势 一 转子磁动势分析 3 2 F2转速的大小 如果相序为A B C的异步电动机定子电流所产生的旋转磁场按逆时针方向旋转 因为n n0 则转子电流相序为a b c 则转子磁动势F2的旋转方向也按照相序a b c 即 按逆时针方向 1 转子磁动势F2的旋转方向 转子绕组内感应电动势和电流的频率为 f2为转差频率 转子电流形成的转子磁动势F2的旋转方向与F1的旋转方向相同 它相对于转子的转速为 n 而相对于定子的转速为 n n ns 4 二 磁动势平衡 转子磁动势F2与定子磁动势F1相对静止 得到合成磁动势F1 F2 负载时 空载时 电动机从空载到负载 定子绕组的感应电动势的变化很小 差不多和电源电压相平衡 所以 可以近似认为 于是 5 6 三 电磁关系 有效值 相量表达式 定 转子的漏磁通在各自绕组中感应产生漏电动势 7 二 基本方程式 一 磁动势平衡方程式 式中m1 m2为定子 转子的相数 Im为对应于励磁磁动势的励磁电流 8 二 电动势平衡方程式 R 为转子电阻的外加电阻 Zm为表征铁心磁化特性和铁耗的一个综合参数 称为励磁阻抗 Xm称为励磁电抗 Rm为反映铁耗的励磁电阻 因此 9 异步电动机负载时的基本方程式列出如下 10 第二节三相异步电动机的等效电路及相量图 为电动势比 一 异步电动机的等效电路 一 频率归算 频率归算 保持整个电磁系统的电磁性能不变 把一种频率的参数和物理量换算成另一种频率的参数和物理量 在这里 就是用一个具有定子频率而等效于转子的电路去代换实际转子电路 所谓 等效 是指 1 进行代换后 转子电路对定子电路的电磁效应不变 2 等效的转子电路的电磁性能 有功功率 无功功率 铜耗等 必须和实际转子电路一样 11 若R 0 而静止转子电路中电流 在附加电阻上产生的功耗 实质上表征了异步电动机的机械功率 二 绕组归算 由转子磁动势不变 12 由转子总的视在功率不变 式中 由转子铜耗和漏磁通储能不变 13 三 异步电动机的等效电路 经过归算后 定子 转子的电动势方程式 磁动势方程式 励磁支路的电动势方程式 14 几种异步电动机的典型运行情况 1 空载运行 2 额度负载下运行 转子电路基本上是电阻性的 功率因数较高 3 起动时的情况 附加电阻为零 起动电流很大 功率因数较低 4 异步发电运行 转差率为负 附加电阻也为负值 表示从转子轴上输入 而不是输出 机械功率 15 5 电磁制动状态运行 附加电阻为负值 表示从转子轴上输入 而不是输出 机械功率 二 异步电动机的相量图 16 解 17 1 用T形等效电路计算 设 定子电流 定子线电流有效值 18 定子功率因数 定子输入功率 转子电流和励磁电流 效率 19 2 用近似等效电路计算 负载支路阻抗 励磁支路阻抗 转子电流 即负载电流 励磁电流 20 定子电流 定子线电流有效值 定子功率因数 定子输入功率 效率 21 第三节三相异步电动机的功率和转矩 一 功率转换过程 22 总机械功率 三 转矩方程式 式中 电动机输出的机械转矩 机械损耗转矩 附加损耗转矩 空载转矩 电磁转矩 23 四 电磁转矩公式 转矩常数 例5 2 根据 例5 1 中的数据 还知道电动机的机械损耗 额定负载时的附加损耗 试计算各种功率和转矩 24 同步角速度 转子机械角速度 总机械功率 电磁功率 负载制动功率 空载制动功率 电磁转矩 或者 25 第四节三相异步电动机的工作特性及其测取方法 一 工作特性的分析 1 转速特性 2 定子电流特性 3 功率因数特性 4 电磁转矩特性 5 效率特性 26 二 工作特性的求取 工作特性的求取 可以用直接负载法 通过做实验求取 也可以利用等效电路进行计算 第五节三相异步电动机参数的测定 一 空载试验与励磁参数的确定 27 2 励磁参数与铁耗及机械损耗的确定 28 二 堵转试验及堵转时参数的确定 29 第五节三相异步电动机的转矩与转差率的关系 临界转差率sm 最大转矩 30 第六节单相异步电动机 一 由单相电源供电的异步电动机的运行 单相异步电动机的工作原理 单相异步电动机特性 1 电动机静止时 合成转矩为零 电动机无起动转矩 2 若外力拖动电动机正向或反向转动 撤去外力后 电动机将继续加速到接近同步转速 31 则每极脉振磁通为 设脉振磁场按正弦发布 式中 为极距 l为定子铁心长度 32 二 单相异步电动机的主要类型和起动方法 分相式电动机的主绕组和辅助绕组空间上相差90 电角度 接在同一单相电源上 在辅助绕组中串入适当的电容 电阻或电感 使两个绕组电流的相位不同 这样就可以在电动机内形成一种旋转磁场 从而产生起动转矩 1 分相式电动机 33 2 电容分相电动机 如果电容选择恰当 电动机辅助绕组中的电流相位超前主绕组电流相位90 从而起动转矩较大 起动电流较小 2 罩极式电动机 穿过短路铜环的总磁通是由两部分磁通合成的 与未穿过铜