第七章-电工学-三相异步电动机..ppt

7.1三相异步电动机的构造,第7章交流电动机,7.2三相异步电动机的转动原理,7.3三相异步电动机的电路分析,7.4三相异步电动机转矩与机械特性,7.5三相异步电动机的起动,7.6三相异步电动机的调速,7.7三相异步电动机的制动,7.8三相异步电动机铭牌数据,7.9三相异步电动机的选择,7.11单相异步电动机,7.10同步电动机(略),7.1三相异步电动机的构造,问题与讨论,鼠笼型电动机的定子各部分结构和作用如何？,鼠笼型异步机转子各部分的结构和作用是什么？,定子铁芯是由0.5mm厚的硅钢片叠压制成，在其内圆冲有分布的槽。,定子铁芯的作用：一是槽内可用来嵌放定子绕组；二是定子铁芯构成电动机磁路的一部分。,定子绕组是由铜导线绕制而成。构成电动机电路的一部分。,机座是电动机的支架，一般用铸铁或铸钢制成。,转子铁芯冲片,铸铝笼形转子,笼形转子绕组,转子铁芯是也是由0.5mm厚的硅钢片叠压制成，在其外圆冲有分布的槽。转子铁芯可嵌放转子绕组，构成电机磁路的另一部分。,转子绕组大部分是浇铸铝笼型，大功率也有铜条制成的笼型转子导体，构成电机电路的一部分。由转轴输出机械能。,1.定子,2.转子,笼型转子,铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。,(2)绕线型转子,同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。,转子:在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。,7.2三相异步电动机的转动原理,(1)旋转磁场的产生,n1,A,X,B,Y,C,Z,三相定子绕组中通过的电流,t=0时电流和磁场情况,N,S,同理可分析出其它时刻电流的磁场转向。,7.2.1旋转磁场,显然，异步电动机中旋转磁场代替了旋转磁极。,定子电流旋转磁场的方向：取决于三相电流的相序。,若要改变异步电动机的旋转方向：只需换接其中两相的顺序即可。,0,iA,iB,iC,t,i,问题与讨论,旋转磁场的极对数和同步转速n1之间有什么关系？,此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数p=1。,极对数p=1时：,将每相绕组分成两段，按上图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。,X,此时同步转速,t=0时转子电流和转子旋转情况,用右手定则可判断出转子导体中感应电流的方向如图示；,再用左手定则判断出转子导体的受力方向为上右下左，因此转子顺着同步磁场n1的方向转动。,异步机的转动原理三相对称定子绕组中通入对称三相交流电，即在气隙中形成一个在时间上、空间上都随时间变化的一个旋转磁场。固定不动的转子导体与旋转磁场相切割后感应电流成为载流导体。载流导体又和旋转磁场相互作用，对轴生成电磁转矩，于是电动机就顺着同步转速的方向转动起来。,问题与讨论,电动机的转速n能等于同步转速n1吗？,提示：如果,结论：,nn1,异步！,7.2.2电动机的转动原理,7.2.3转差率,转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：,电动机运行之中:,显然电动机的转差率随电动机的转速升高而减小。,7.3三相异步电动机的电路分析,三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。,变压器：变化eU1E1=4.44fN1E2=4.44fN2,E1、E2频率相同，都等于电源频率。,7.3.1定子电路,1.旋转磁场的磁通,异步电动机：旋转磁场切割导体e，U1E1=4.44f1N1,每极磁通,旋转磁场与定子导体间的相对速度为n0，所以,2.定子感应电势的频率f1,感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关,f1=电源频率f,7.3.2转子电路,1.转子感应电势频率f2,定子导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转子导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而变化,定子感应电势频率f1转子感应电势频率f2,转子感应电势频率f2,旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同,2.转子感应电动势E2,E2=4.44f2N2=4.44sf1N2,当转速n=0(s=1)时，f2最高，且E2最大，有,E20=4.44f1N2,转子静止时的感应电势,即E2=sE20,转子转动时的感应电势,3.转子感抗X2,当转速n=0(s=1)时，f2最高，且X2最大，有,X20=2f1L2,即X2=sX20,4.转子电流I2,5.转子电路的功率因数cos2,转子绕组的感应电流,转子绕组的感应电流,转子电路的功率因数,结论：转子转动时，转子电路中的各量均与转差率s有关，即与转速n有关。,电磁转矩与电源电压的平方成正比：,（牛顿米）,三相异步机转子中各载流导体在旋转磁场作用下，受到电磁力所形成的转矩之总和，称为电磁转矩T：,结构常数,每极磁通,转子电流,转子电路功率因数,7.4三相异步电动机转矩与机械特性,7.4.1转矩公式,必须指出：TU12的关系并不意味着电动机的工作电压越高，电动机实际输出的转矩就越大。电动机稳定运行情况下，不论电源电压是高是低，其输出机械转矩的大小，只决定于负载转矩的大小。换言之，当TTL时，电动机稳定在某一速度下运行；若TTL时，电动机加速运行；在Tn0情况时，电动机处于发电状态，此时在转子导体中感应电流，感应电流的方向与原电流方向相反，因此产生的电磁转矩方向也相反，这种制动称为再生发电制动。,7.8三相异步电动机铭牌数据,要正确使用电动机，必须要看懂铭牌。今以Y132M-4型电动机为例，来说明铭牌上各个数据的意义。,此外，还有功率因数0.85，效率87%。,1、型号,为了适应不同用途和不同工作环境的需要，电动机制成不同的系列，每种系列用各种型号表示。,型号说明：,（S-短机座；M-中机座；L-长机座）,异步电动机产品名称代号,2、接法,3、电压,铭牌上所标的电压值是指电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压。,4、电流,铭牌上所标的电流值是指电动机在额定运行时定子绕组的线电流。,5、功率与效率,铭牌上所标的功率值是指电动机在额定运行时轴上输出的机械功率值。所谓效率就是输出功率与输入功率的比值。,6、功率因数,因为电动机是电感性负载，定子相电流比相电压滞后一个角。cos就是功率因数。,7、转速,由于生产机械对转速的要求不同，需要生产不同磁极数的异步电动机，因此有不同的转速等级。最常用的是四磁极的（n0=1500r/min)。,8、绝缘等级,绝缘等级是按电动机绕组所用的绝缘材料在使用时容许的极限温度来分级的。所谓极限温度，是指电动机绝缘结构中最热点的最高容许温度。,绝缘等级,极限温度（0C）,A,E,B,105,120,130,7.9.1功率的选择,功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易因过载而损坏。,1.对于连续运行的电动机，所选功率应等于或略大于生产机械的功率。,2.对于短时工作的电动机，允许在运行中有短暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的功率。,7.9三相异步电动机的选择,7.9.2种类和型式的选择,1.种类的选择,一般应用场合应尽可能选用笼型电动机。只有在需要调速、不能采用笼型电动机的场合才选用绕线型电动机。,2.结构型式的选择,根据工作环境的条件选择不同的结构型式，如开启式、防护式、封闭式电动机。,7.9.3电压和转速的选择,根据电动机的类型、功率以及使用地点的电源电压来决定。,Y系列笼型电动机的额定电压只有380V一个等级。大功率电动机才采用3000V和6000V。,若能给单相异步电动机一个外力使它转动起来，则顺时针旋转磁场B1和逆时针旋转磁场B2产生的合成电磁转矩不再为零，在这个合成转矩的作用下，即使不需要其它的外在因素，单相异步电动机仍将沿着原来的运动方向继续运转。,实验室、家庭及办公场所通常是单相供电，因此实验室的很多仪器、各种电动小型工具、家用洗衣机、电冰箱、电风扇等，都采用单相异步电动机。单相异步机采用鼠笼式转子结构，一般容量多在0.75KW以下。,在单相异步电动机的定子绕组通入单相交流电，电动机内产生一个大小及方向随时间沿定子绕组轴线方向变化的磁场，称为脉动磁场。,7.11单相异步电动机,脉动磁场可以分解为两个大小相等、转速相同、转向相反的旋转磁场B1、B2。,问题与讨论,单相异步电动机为什么不会自行起动？,顺时针方向旋转的磁场B1对转子产生顺时针方向的电磁转矩；逆时针方向旋转的磁场B2对转子产生逆时针方向的电磁转矩。由于在任何时刻这两个电磁转矩都大小相等、方向相反，所以单向异步机的转子不会自行起动，也就是说单相异步电动机的起动转