第二讲+异步电动机运行原理-2011.ppt

第一章异步电动机变频调速理论基础 第一章异步电动机变压变频调速理论基础 异步电动机变压变频 VVVF 调速系统简称变频调速系统 变频调速技术的关键是如何获得频率可变的大功率供电电源 变频器 不同的控制方式所得到的调速性能 特性及用途是不同的 变频调速的控制方式可分为两大类 开环控制 U f控制方式 闭环控制 转差频率控制矢量控制直接转矩控制 第一章异步电动机变压变频调速理论基础 1 1异步电动机运行原理1 2异步电动机的机械特性1 3变频调速的基本控制方式1 4负载转矩特性及其与调速方式的配合 1 1异步电动机运行原理 一 异步电动机的结构及工作原理1 三相异步电动机的结构定子转子机座 1 三相异步电动机的结构 按照构造的不同 异步电动机的转子绕组分为笼型和绕线型两种结构 笼型转子异步电动机笼型转子的各相由单根导条组成 由于转子导体内的电流是由电磁感应作用而产生的 不需要由外电源供电 因此转子导体两端由短路环短路 如果去掉铁心 整个绕组的外形就像一个笼子 对于中小容量异步电机 一般用铝将转子导条与短路环铸在一起 即其转子回路是封闭的 1 三相异步电动机的结构 绕线转子异步电动机绕线型转子绕组和定子绕组一样 也是对称的三相绕组 连接成星形 再通过集电环和电刷接到外部电路 即其转子回路是开放的 1 三相异步电动机的结构 在外部电路可串入附加电阻来改善电机的启动特性或实现调速 即可以通过增大转子回路的电阻来提高电机的启动转矩或降低电机的转速 绕线转子异步电机结构比较复杂 成本比笼型转子异步电动机高 一般只在有特殊需要的场合使用 2 三相异步电动机的工作原理 当异步电动机的三相定子绕组中通入三相对称正弦电流后 即在定转子之间的气隙中建立起以同步转速n0旋转的圆形旋转磁场 转子上的导条被该旋转磁场的磁力线切割 产生感应电动势 根据电磁力定律 通有电流的导体在旋转磁场中 必然会受到电磁力的作用 再由左手定则可知 转子上所有导条受到的电磁力形成一个逆时针方向的电磁转矩 于是转子就跟着旋转磁场逆时针方向旋转 3 转速与转差率 同步转速 异步电动机旋转磁场的转速转差率三相异步电动机在额定转速下运转时转差率很低 在1 5 之间 当n 0时 转差率为100 通常称转差率为1 这时的转差率最大 当转速大于同步转速时 n n0 转差率为负值 二 异步电动机的功率损耗与效率1 定子铜耗PCus2 铁心损耗PFe3 转子铜耗PCur4 机械损耗P 5 杂散损耗 效率异步电动机的效率 定义为输出功率P2与定子侧输入功率P1的比值 式中 异步电动机的效率通常在75 额定负载附近达到最大 在75 至额定负载时接近最大 轻载时效率明显下降 三 异步电动机的等效电路 根据电机学原理 经频率和绕组的归算 把异步电动机转子绕组的频率 相数及每相串联匝数都归算成和定子绕组一样 可得到交流异步电动机在稳态时每相的等效电路如图1 6所示 三 异步电动机的等效电路 该等效电路基于以下假定条件 1 忽略空间和时间谐波 假设定子三相绕组和转子三相绕组在空间对称分布 各相电流所产生的磁势在空间呈正弦分布 2 忽略磁路饱和 3 不考虑温度和频率变化对电机参数的影响 四 异步电动机的电流与转矩 在图1 6的等效电路中忽略铁心损耗 可以导出 把转子的总机械功率PM除以机械角速度 可得转子的电磁转矩Te为 由于总机械功率PM 1 s Pe 转子机械角速度 1 s 0 所以电磁转矩Te