电机及拖动ppt课件

第四章三相异步电动机原理,4.1三相异步电动机的基本工作原理与结构4.2交流电机绕组4.3交流电机的感应电动势4.4交流电机绕组的磁动势4.5三相异步电动机的空载运行4.6三相异步电动机的负载运行4.7三相异步电动机的等效电路和向量图,4.1三相异步电动机的基本工作原理与结构一、三相异步电动机结构,鼠笼式异步电动机外形,绕线式异步电动机外形,异步电动机定子1,异步电动机定子,鼠笼式转子,绕线式转子,绕线式定子与转子,异步电动机定子上有三相对称的交流绕组,鼠笼绕组,绕线转子异步电动机剖面图,三相对称交流绕组通入三相对称交流电流时，将在电机气隙空间产生旋转磁场(swf),二、三相异步电动机的工作原理,异步电动机定子上有三相对称的交流绕组,转子导体切割磁力线，并产生感应电势,转子导体通过端环自成闭路，并通过感应电流,感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁力,电磁力作用在转子上将产生电磁转矩，并驱动转子旋转(swf),三相异步电动机定子绕组加对称电压后，产生一个旋转气隙磁场，转子绕组导体切割该磁场产生感应电势。由于转子绕组处于短路状态会产生一个转子电流。转子电流与气隙磁场相互作用就产生电磁转矩，从而驱动转子旋转。电动机的转速一定低于磁场同步转速，因为只有这样转子导体才可以感应电势从而产生转子电流和电磁转矩。所以该电机被称为异步机，也叫感应电机。,三、三相异步电动机的名牌数据,章目录,五、异步电动机的工作原理定子对称三相绕组有三相对称电流,定子和转子间有旋转磁场（n0）切割转子均匀分布的闭环导体转子导体产生感应电动势,N,S,n0,转子闭合导体有电流,如不考虑相位差，电势方向同电流方向,由左手定则知转子导体受力，其方向同磁场反向，这时转子转动，即电动机工作，转速为n。,六、三相异步电动机的转速与运行状态转子转速n能否超过同步转速n0？答在无外力作用时，电动状态转子转速n不能超过同步转速n0。即nn0。,f,f,n,用右手定则知N极下转子电动势方向指里，S极下转子电动势方向指外,假设n=n0，旋转磁场不切割转子导体，则无感生电动势，无电流，也就无电磁力，转子不转了。只由nn0,S1分布绕组整数槽绕组q为整数分数槽绕组q为分数,槽距角,相邻两槽之间的电角度,已知总槽数Z、极对数p：=（P360）/Z,A,Z,B,B,X,X,C,C,Y,Y,A,Z,N,N,S,S,槽电动势星形图,各槽导体感应电动势大小相等，相邻槽导体电势相位差相同。将各槽导体电势相量画在一起，组成一个星形，称为槽电势星形图。,4.3三相异步电动机绕组的感生电动势,气隙磁密分布,讨论定子绕组内感应电动势时，气隙磁场切割定子绕组可以看成下图中所示的转子旋转，在定子绕组中所感应产生的电动势。,瞬时值的表达式,有效值的表达式,1、整距线圈的电动势,二、线圈组的感应电动势,一个线圈组电动势的有效值为,三、相绕组的感应电动势相电势,对单层绕组而言，每个相绕组有p个线圈组，并联支路数为a，每个线圈的匝数为Ny，则每个相绕组串联匝数为,所以单层绕组相电动势基波的有效值为,对双层绕组而言，每个相绕组有2p个线圈组，每个相绕组串联匝数为,所以双层绕组相电动势基波的有效值为,定子铜损Pcu1=m1I12r1（图5.4.1）转子铜损Pcu2=m1I22r2定子铁损PFe=m1I02rm传给转子的电磁功率PM=m1r2/s=m1E2I2cos2轴上输出功率P2=m1I22r2(1-s)/s（5-29）,电磁转矩电磁转矩指转子电流I2与主磁通m相互作用产生的电磁力形成的总力矩。它等于电动机总机械功率Pm除以转子的角速度。（5-34）-（5-39）,4.8异步电动机的功率传递和转矩平衡由T型等值电路可以得到全部能量关系,一、空载试验空载试验的主要目的是测电机的励磁参数。三相异步电动机的空载试验理论上应是转子在同步转速下进行，但需要原动机拖动转子，这样同步也有难度。实验时(异步电动机）电动机轴上不加任何负载（对于绕线电动机转子还要开路）。步骤：电压从1.2VN开始,逐渐降低电压，直到电机的转速明显下降，定子的电流回升为止，测出7-9个点，每次测电压、空载电流、功率和转速，可以绘出空载特性（I0和P0随U0的变化）曲线。,I0,U0,输入电机功率P0=m1I02r1+PFe+Pm（忽略转子铜耗及附加损耗Pcu2+Ps）,P0,4.9异步电动机的参数测定等值电路参数可以由制造厂家提供，也可以由实验方法测得，方法同变压器。,空载时认为定子铜耗和铁耗与电压大小有关，机械损耗仅于转速有关。P0-m1I02r1=PFe+Pm（P0-m1I02r1）可以测出（r1也可以由短路参数求得，也可以直接测得）。而铁耗认为与电压的平方成正比。此时I2=0，S=0（n=n0)。可以绘出PFe+Pm=f曲线。Pm随n变化不大，认为是常数,U02,PFe+Pm,（P0-m1I02r1）,Pm,PFe,当电压等于0时，测得的仅是铁耗(n=0,Pm=0)。这样延长曲线，使其与纵轴相交，交点坐标就是机械损耗Pm，过这一点作一与横轴,的平行线，这个高度上面就是铁耗PFe。,可以测得P0和I0，算出每相的电压、功率和电流。Z0=UN/I0,UN,r1,x1,xm,rm,空载时异步电动机的等效电路,r1+rm=r0=(P0-Pm)/I02,I0,P0由功率表测出，Pm由上图求得。,x0=,xm=x0-x1,rm=Pm/I02,Zm=,二、短路试验定子和绕线电机转子的电阻可以加直流电压测直流电流,求出，但这是直流电阻，等效电路中是交流电阻，集肤效应会使交流电阻大于直流电阻，应加以修正。笼型电机电机转子无法用直流测。可以用短路实验方法求参数。异步电动机堵转，所加电压使电动机的短路电流略大于额定电流，约是额定电压的30%-40%，然后调节电压逐渐下降，测电压UK、电流IK和功率PK。绘出短路特性曲线I