第5章　感应电机

电机学,第5章感应电机,5.1三相感应电机的结构和运行状态5.2三相感应电动机的磁动势和磁场5.3三相感应电动机的电压方程和等效电路5.4感应电动机的功率方程和转矩方程5.5笼型转子的极数和相数5.6感应电动机参数的测定5.7感应电动机的转矩-转差率曲线5.8用最大转矩作为基值时，感应电动机电磁转矩的表达式5.9感应电动机的工作特性5.10感应电动机的起动，深槽和双笼电动机5.11感应电动机的调速,第5章感应电机,5.12单相感应电动机5.13感应发电机,5.1三相感应电机的结构和运行状态,1.三相感应电机的结构2.三相感应电机的运行状态3.额定值,1.三相感应电机的结构,图5-1定子铁心,1.三相感应电机的结构,图5-2定子槽形a)开口槽b)半开口槽c)半闭口槽,1.三相感应电机的结构,图5-3笼型绕组,1.三相感应电机的结构,图5-4小型三相笼型感应电动机,1.三相感应电机的结构,图5-5三相绕线型转子感应电动机,1.三相感应电机的结构,图5-6绕线型感应电动机的结构,2.三相感应电机的运行状态,图5-7感应电机的三种运行状态,3.额定值,5.2三相感应电动机的磁动势和磁场,1.空载运行时感应电动机的磁动势和磁场2.负载运行时的磁动势和磁场,1.空载运行时感应电动机的磁动势和磁场,图5-8感应电动机的激磁磁动势和气隙主磁场,1.空载运行时感应电动机的磁动势和磁场,图5-9感应电动机主磁通所经过的磁路(2p=4),1.空载运行时感应电动机的磁动势和磁场,图5-10主磁路的磁化曲线,1.空载运行时感应电动机的磁动势和磁场,图5-11定子的漏磁通a)槽漏磁b)端部漏磁,2.负载运行时的磁动势和磁场,2.负载运行时的磁动势和磁场,图5-12转子磁动势的转速,图5-13转子磁动势与气隙主磁场在空间的相对位置(设2p=2)a)=0时转子导体内的电流和转子磁动势b)=0时主磁通和转子电流的相量图c)0时转子导体内的电流和转子磁动势d)0时和的相量图,2.负载运行时的磁动势和磁场,图5-14F1、F2和Fm的空间矢量图I1和I2、和Im的时间相量图,2.负载运行时的磁动势和磁场,5.3三相感应电动机的电压方程和等效电路,1.电压方程2.等效电路,1.电压方程,图5-15感应电动机定、转子的耦合电路图(取一相),2.等效电路,图5-16频率归算后感应电动机的定、转子电路图,2.等效电路,2.等效电路,2.等效电路,2.等效电路,2.等效电路,图5-17频率和绕组归算后，定、转子的耦合电路图,2.等效电路,2.等效电路,图5-18感应电动机的T形等效电路,2.等效电路,2.等效电路,2.等效电路,图5-19感应电动机正常工作时的近似等效电路,5.4感应电动机的功率方程和转矩方程,1.功率方程和电磁功率、转换功率2.转矩方程和电磁转矩,1.功率方程和电磁功率、转换功率,图5-20由T形等效电路导出感应电动机的功率方程,2.转矩方程和电磁转矩,2.转矩方程和电磁转矩,2.转矩方程和电磁转矩,5.5笼型转子的极数和相数,1.笼型转子的极数和相数2.笼型转子的电路图,1.笼型转子的极数和相数,图5-21笼型转子导条中的感应电动势、电流和转子的磁动势a)导条中的电动势b)气隙磁场向前推进角以后导条中的电流c)导条电流所产生的转子磁动势,1.笼型转子的极数和相数,图5-22一对极下导条的电动势星形图,2.笼型转子的电路图,图5-23笼型转子的电路和电流a)电路图b)部分电路c)导条和端环电流的相量图,5.6感应电动机参数的测定,1.空载试验2.堵转试验,1.空载试验,图5-24空载特性，=f(),1.空载试验,图5-25铁耗和机械损耗的分离,1.空载试验,图5-26感应电动机空载(s0)时的等效电路,2.堵转试验,图5-27短路特性，=f(),2.堵转试验,图5-28堵转时感应电机的等效电路,5.7感应电动机的转矩-转差率曲线,1.转矩-转差率曲线2.最大转矩和起动转矩3.机械特性,1.转矩-转差率曲线,图5-29感应电机的转矩-转差率曲线,2.最大转矩和起动转矩,(1)最大转矩Tmax与定子电压U1的平方成正比，与定、转子漏抗之和近似成反比；(2)最大转矩与转子电阻无关，临界转差率sm则与转子电阻R2成正比；R2增大时，sm增大，但Tmax保持不变，此时Te-s曲线的最大值将向左偏移，如图5-30所示。,2.最大转矩和起动转矩,图5-30转子电阻变化时的-s曲线,3.机械特性,图5-31感应电动机的机械特性和负载时电动机的运行点,3.机械特性,5.8用最大转矩作为基值时，感应电动机电磁转矩的表达式,5.8用最大转矩作为基值时，感应电动机电磁转矩的表达式,5.8用最大转矩作为基值时，感应电动机电磁转矩的表达式,5.9感应电动机的工作特性,1.工作特性2.感应电动机的主要运行数据,1.工作特性,图5-32感应电动机的s，n，=f(),1.工作特性,图5-33感应电动机的T，cos，=f(),2.感应电动机的主要运行数据,(1)额定点的全部数据，包括I1N、cosN和N；(2)最大转矩Tmax和临界转差率sm；(3)起动电流Ist和起动转矩Tst。,5.10感应电动机的起动，深槽和双笼电动机,1.笼型感应电动机的起动2.绕线型感应电动机的起动3.深槽和双笼感应电动机,1.笼型感应电动机的起动,图5-34Y/起动法的接线图,1.笼型感应电动机的起动,图5-35用自耦变压器来降压起动,2.绕线型感应电动机的起动,绕线型感应电动机的特点是，正常运行时，转子三相绕组通过集电环短接；起动时，转子可接入起动电阻，以减小起动电流，同时提高转子的内功率因数cos2，使起动转矩增大，所以这是一种理想的方法。如果要使起动转矩达到电动机的最大转矩，只要使临界转差率sm=1，由此即可算出转子中应接入的电阻值。绕线型感应电动机的起动性能较好，因此在起动要求较高的场合，大多采用绕线型电动机。这种电动机的缺点是，结构稍复杂，因此价格较贵。,3.深槽和双笼感应电动机,图5-36深槽感应电动机起动时，转子导条中电密和槽漏磁的分布a)转子槽漏磁的分布b)导条内电流密度的分布,3.深槽和双笼感应电动机,图5-37双笼转子的结构,3.深槽和双笼感应电动机,图5-39双笼电动机的-s曲线,5.11感应电动机的调速,1.变极调速2.变频调速3.改变转差率来调速,5.11感应电动机的调速,1.变极调速,图5-402p=4时一相绕组的连接a)每相的两组线圈正向串联b)两组线圈的展开图,1.变极调速,图5-412p=2时一相绕组的连接a)每相的两组线圈反向串联b)两组线圈的展开图,2.变频调速,2.变频调速,2.变频调速,图5-42变频调速时感应电动机的-n曲线(不计定子电阻)a)频率下调且保持不变时b)频率上调且=时,3.改变转差率来调速,图5-43转子回路中加入电阻来调速,3.改变转差率来调速,图5-44转子接有变频装置的串级调速系统,5.12单相感应电动机,1.结构特点2.工作原理和等效电路3.起动方法,1.结构特点,图5-45单相感应电动机的接线示意图,2.工作原理和等效电路,图5-46把定子的基波脉振磁动势分解为两个幅值相同、转向相反的旋转磁动势,2.工作原理和等效电路,2.工作原理和等效电路,图5-47单相感应电动机的-s曲线,2.工作原理和等效电路,2.工作原理和等效电路,图5-48单相感应电动机的等效电路a)归算前定、转子的耦合电路b)频率归算和绕组归算后的等效电路,2.工作原理和等效电路,2.工作原理和等效电路,3.起动方法,图5-49单相电容起动电动机a)接线图b)相量图c)-s曲线,3.起动方法,图5-50罩极式单相感应电动机a)结构简图b)罩极部分的