电机复习(2015)

1、1重庆大学自动化学院重庆大学自动化学院2直流电机复习直流电机复习直流电机框架直流电机框架34一、直流电动机的复习思路一、直流电动机的复习思路宏观问题：宏观问题：电机的含义是什么？电机的含义是什么？机械能和电能的直观表现变量是什么？机械能和电能的直观表现变量是什么？具体问题具体问题（偏重理解）（偏重理解）如何实现机械能与电能的转换？如何实现机械能与电能的转换？如何获取稳定的电能和稳定的机械能？如何获取稳定的电能和稳定的机械能？如何使用电机？如何使用电机？5一、直流电动机的复习思路一、直流电动机的复习思路细节问题（偏重专业技能）：细节问题（偏重专业技能）：满足使用条件后，电动机为什么能够旋转而且实

2、现转速的满足使用条件后，电动机为什么能够旋转而且实现转速的稳定？（物理状态分析）稳定？（物理状态分析）转速转速稳定的条件是什么？（运动平衡方程式）稳定的条件是什么？（运动平衡方程式）转速转速的稳定值与哪些因素有关的稳定值与哪些因素有关?(能量平衡方程式能量平衡方程式)转速转速的变化会影响哪些变量？电势的大小、电磁转矩的大的变化会影响哪些变量？电势的大小、电磁转矩的大小与哪些因素有关？（数学模型）小与哪些因素有关？（数学模型）细节问题：细节问题：能量能量是如何传递的？（等效电路、功率流程图）是如何传递的？（等效电路、功率流程图）机械能与机械能与电磁转矩电磁转矩的关系？的关系？6一、直流电动机的复

3、习思路一、直流电动机的复习思路细节问题（偏重专业技能）：细节问题（偏重专业技能）：改变稳定状态改变稳定状态转速转速的方法有哪些，其过程怎样？（机械特的方法有哪些，其过程怎样？（机械特性）性）负载的转速变化与负载转矩的关系？（负载特性）负载的转速变化与负载转矩的关系？（负载特性）具体的案例：具体的案例：电动机的稳定分析电动机的稳定分析电动机的起动过程电动机的起动过程电动机的制动过程电动机的制动过程电动机的调速过程电动机的调速过程7一、直流电动机的复习思路一、直流电动机的复习思路深化问题（偏重思考和应用技能）：深化问题（偏重思考和应用技能）：电动机的物理变化过程与机械特性的关系如何？电动机的物理变

4、化过程与机械特性的关系如何？电动机的电磁功率是机械功率，从哪些现象可以说明？电动机的电磁功率是机械功率，从哪些现象可以说明？电动机四象限运行的运动方式和能量变换方式电动机四象限运行的运动方式和能量变换方式?8一、直流电动机的基本内容一、直流电动机的基本内容电机：电机：实现机电能量转换的装置；实现机电能量转换的装置；机械能机械能的主要变量：转速；的主要变量：转速；电能电能的主要变量：电流；的主要变量：电流；电机结构的基本功能：电机结构的基本功能：能够产生大小方向稳定的转矩。能够产生大小方向稳定的转矩。因此因此,直流电机工作条件直流电机工作条件: 磁场：需要产生磁场磁场：需要产生磁场 通电线圈：对

5、通电线圈的要求通电线圈：对通电线圈的要求1）直流电机的磁场）直流电机的磁场 励磁方式励磁方式供给励磁绕组电流而产生励磁磁动势的方式供给励磁绕组电流而产生励磁磁动势的方式 不管哪种励磁方式，直流电机的磁场是通过直流电产生的不管哪种励磁方式，直流电机的磁场是通过直流电产生的磁场，磁场，其大小和空间分布是固定不变的。其大小和空间分布是固定不变的。 电枢反应：电枢反应：负载电流所产生的磁场对励磁磁场的影响。负载电流所产生的磁场对励磁磁场的影响。9/22）通电绕组：）通电绕组：10 对通电绕组的数量要求：对通电绕组的数量要求： 要求通电线圈的数量尽量多；要求通电线圈的数量尽量多； 通电线圈之间采用串联方

6、式连接；通电线圈之间采用串联方式连接； 通电线圈的连接通过换向片，所以换向片的数量通电线圈的连接通过换向片，所以换向片的数量与线圈的数量相同；通电线圈与换向片的连接方式与线圈的数量相同；通电线圈与换向片的连接方式不同，绕组可以分为叠绕组和波绕组；不同，绕组可以分为叠绕组和波绕组； 电刷是电机与电能的接口，处于电势为零的绕组电刷是电机与电能的接口，处于电势为零的绕组上。上。11 对通电绕组通电的要求：对通电绕组通电的要求： 要求转矩的大小方向不变，要求绕组中的电流方要求转矩的大小方向不变，要求绕组中的电流方向与线圈位置有关向与线圈位置有关 因此电枢线圈中电流为交流，直流电动机电枢线因此电枢线圈中

7、电流为交流，直流电动机电枢线圈产生的电势为交流，其方向与电流方向相反。圈产生的电势为交流，其方向与电流方向相反。 通电线圈：处于相同极性磁极下的导体所受电磁力通电线圈：处于相同极性磁极下的导体所受电磁力的方向保持不变，亦即相同极性磁极下导体中电流的方向保持不变，亦即相同极性磁极下导体中电流方向不变；方向不变；-所以线圈处于不同磁极下电流方向所以线圈处于不同磁极下电流方向需要相应变化需要相应变化1213主磁极主磁极换向磁极换向磁极电刷装置电刷装置机座机座端盖端盖磁极铁心磁极铁心励磁绕组励磁绕组电刷电刷刷握刷握绝缘支架绝缘支架压紧力调整装置压紧力调整装置转子转子定子定子直直流流电电机机转转 轴轴电

8、枢铁心电枢铁心电枢绕组电枢绕组换换 向向 器器14直流电动机运行方式直流电动机运行方式 外施电压、电流是直流电，电枢线圈内电流是交外施电压、电流是直流电，电枢线圈内电流是交流电；流电； 线圈是旋转的，电枢电流是交变的。电枢电流产线圈是旋转的，电枢电流是交变的。电枢电流产生的磁场在空间上是恒定不变的；生的磁场在空间上是恒定不变的； 电动势与电流反向为电动运行方式；同向则为发电动势与电流反向为电动运行方式；同向则为发电机运行方式。电机运行方式。15直流电机工作原理的特点直流电机工作原理的特点不管是直流电动机还是直流发电机，都需要一个不管是直流电动机还是直流发电机，都需要一个空间分布不变的磁场；空间

9、分布不变的磁场；电枢绕组中必须有多个线圈，线圈之间通过串联电枢绕组中必须有多个线圈，线圈之间通过串联形成一个无头无尾的闭合回路；形成一个无头无尾的闭合回路；电机结构中必须有换向器和电刷，电刷放置在电电机结构中必须有换向器和电刷，电刷放置在电势最小的线圈位置；势最小的线圈位置；通过电刷，电枢绕组形成两条并联的支路，而且通过电刷，电枢绕组形成两条并联的支路，而且线圈内流过的电流为交流；线圈内流过的电流为交流； 16额定功率额定功率(PN，kW )额定条件下电机所能提供的功率额定条件下电机所能提供的功率电动机电动机指轴上输出的指轴上输出的机械功率机械功率发电机发电机指电刷间输出的指电刷间输出的额定电

10、功率额定电功率额定电压额定电压(UN，V)在额定工况下，电机出线端的平均在额定工况下，电机出线端的平均电压电压发电机发电机是指输出额定电压；是指输出额定电压；电动机电动机是指输入额定电压。是指输入额定电压。效率效率=输出功率输出功率/输入功率输入功率3）直流电机的额定值）直流电机的额定值17二、直流电机的基本数学模型二、直流电机的基本数学模型eTaTCIaeECn 以上公式就回答了有电流就一定会有转矩，以上公式就回答了有电流就一定会有转矩，有转速就一定会有电势有转速就一定会有电势 剩下的问题就是：剩下的问题就是：转矩与转速的关系（运动转矩与转速的关系（运动方程式、机械特性），电流与电势的关系方

11、程式、机械特性），电流与电势的关系（能量平衡方程式）。（能量平衡方程式）。181 1）直流电机的基本方程式（稳态、他励）直流电机的基本方程式（稳态、他励）1. 电动势平衡方程式电动势平衡方程式aaaUER IaEMUaIeT0T2TnfIfUe20dTTTJdt2. 转矩平衡方程式转矩平衡方程式直流拖动与应用直流拖动与应用1922d60375 dznGDnTTt GD2飞轮惯量（飞轮惯量（Nm2），），GD2=4gJ 机械惯性机械惯性 反映在系统的飞轮惯量上，使反映在系统的飞轮惯量上，使转速不能突变转速不能突变 20 直流电动机的功率平衡方程式直流电动机的功率平衡方程式 Pe为转换成机械功率的

12、电磁功率为转换成机械功率的电磁功率（机械能）（机械能） pCua=Ia2Ra为电枢回路上的为电枢回路上的铜耗，也称可变损耗铜耗，也称可变损耗 pc为电刷为电刷接触损耗接触损耗3. 功率平衡方程式功率平衡方程式第六节第六节 直流电机的运行原理直流电机的运行原理12(2)(2)aaacaaaaaacaeCuacPUIUII RUEIE II RU IPpp 21 pFe为电机铁耗为电机铁耗 pmech为机械损耗为机械损耗 pFe+ pmech为空载损耗，也称为空载损耗，也称不变损耗不变损耗 P2输出机械功率输出机械功率20202()eeFemechPTTTPpPpp 0Femechppp22pCu

13、apmech2 2）直流电机的功率流程图）直流电机的功率流程图23直流拖动与应用直流拖动与应用 1.恒转矩负载特性恒转矩负载特性负载转矩负载转矩Tz 与转速与转速n 大小大小无无关的特性关的特性 反抗性反抗性（反作用）（反作用）恒转矩负载特性的特点恒转矩负载特性的特点转矩转矩Tz 总与运动方向相反，位于一三象限（金属压延机构、总与运动方向相反，位于一三象限（金属压延机构、机床平移机构等）机床平移机构等） 位能性恒转矩负载特性的特点位能性恒转矩负载特性的特点转矩转矩Tz具有固定的方具有固定的方向，由拖动某些具有位能的部件造成，位于一四象限向，由拖动某些具有位能的部件造成，位于一四象限三、负载特性

14、三、负载特性 nTznTz24 通风机转矩负载特性通风机转矩负载特性转矩转矩与转速大小有关，基本上与转与转速大小有关，基本上与转速的平方成正比速的平方成正比 2、通风机负载特性、通风机负载特性 2KnTz25 恒功率负载转矩特性恒功率负载转矩特性负载转矩基本上与转速负载转矩基本上与转速成反比，功率基本不变成反比，功率基本不变(如车床等如车床等) 3、恒功率负载特性、恒功率负载特性 nKTz12609.559.55zzzznPTTT nKK26 电力拖动系统稳定运行的充分必要条件：电力拖动系统稳定运行的充分必要条件： 必要条件必要条件机械特性和负载转矩特性有交点机械特性和负载转矩特性有交点 T=

15、Tz 充分条件充分条件在交点对应的转速之上在交点对应的转速之上TTz 记忆方式：记忆方式：在交点之上要降下来，必须负载转矩大；在交点之上要降下来，必须负载转矩大；在交点之下，要升上去，必须电磁转矩大。在交点之下，要升上去，必须电磁转矩大。四、稳定性判据四、稳定性判据 复习复习 五、电机的运行状态五、电机的运行状态 改变电枢电压的运行变化过程改变电枢电压的运行变化过程 改变电枢电阻的运行变化过程改变电枢电阻的运行变化过程 改变励磁磁场的运行变化过程改变励磁磁场的运行变化过程 改变负载转矩的运行变化过程改变负载转矩的运行变化过程 能耗制动的运行变化过程能耗制动的运行变化过程 转速反向的反接制动过程

16、转速反向的反接制动过程 电压反接的反接制动过程电压反接的反接制动过程 运行状态的分析方法：运行状态的分析方法：物理量的变化、机械特性物理量的变化、机械特性线的表示、能量的变化。线的表示、能量的变化。2728分析分析1）物理过程分析）物理过程分析 无论起动、制动、调速都可以分析其物理过程，无论起动、制动、调速都可以分析其物理过程，明确直接的变量关系明确直接的变量关系29 R电枢回路总电阻电枢回路总电阻 Ce电动是常数电动是常数 CT转矩常数转矩常数TCCRCUnTee22）直流电动机的机械特性分析）直流电动机的机械特性分析 机械特性的定义机械特性的定义电动机的转速电动机的转速n与电磁转矩与电磁转

17、矩T 的关系的关系 n=f(T)30 机械特性的特点机械特性的特点 机械特性是一条向下倾机械特性是一条向下倾斜的直线斜的直线 斜率越大，速度降落越斜率越大，速度降落越大，机械特性越软大，机械特性越软 几个关键点几个关键点 理想空载点理想空载点(0，n0) 实际空载点实际空载点(T0 ， n0) 额定工作点额定工作点(TN，nN ) 起动点起动点(Tst，0)机械特性小结机械特性小结TCCRCUnTee2 电枢串联电阻时的人为机械特性（典型特点）电枢串联电阻时的人为机械特性（典型特点）31RaRa+R3233A AB B3421NA AB B35能耗制动的机械特性能耗制动的机械特性ABC2aze

18、TRRnTC C 36转速反向的反接制动的机械特性转速反向的反接制动的机械特性RaRa+R37电枢反接的反接制动的机械特性电枢反接的反接制动的机械特性38回馈制动的机械特性回馈制动的机械特性机械特性汇总机械特性汇总 电枢串电阻的机械特性线（所有可能）；电枢串电阻的机械特性线（所有可能）； 降压时的机械特性线（所有可能）；降压时的机械特性线（所有可能）； 电阻大或小时的区别，位能性负载或反抗性负载电阻大或小时的区别，位能性负载或反抗性负载的区别的区别 降压程度的不同。降压程度的不同。39分析分析 3）能量分析）能量分析 第一象限：第一象限：电动运行状态，从电网得到电能，在电动运行状态，从电网得到

19、电能，在电阻上消耗一部分电能后转换为机械能；电阻上消耗一部分电能后转换为机械能； 第二象限：第二象限：A负载的机械能转化为电能消耗在电负载的机械能转化为电能消耗在电枢回路的电阻上；枢回路的电阻上； B从电网得到电能，负载的机械能转从电网得到电能，负载的机械能转换为电能，都消耗在电枢回路的电阻上；换为电能，都消耗在电枢回路的电阻上； C负载的机械能转换为电能，除了一负载的机械能转换为电能，除了一部分消耗在电枢电阻上，剩下的回馈到电网。部分消耗在电枢电阻上，剩下的回馈到电网。40分析分析 3）能量分析）能量分析 第三象限：第三象限：电动运行状态，从电网得到电能，在电动运行状态，从电网得到电能，在电

20、阻上消耗一部分电能后转换为机械能；电阻上消耗一部分电能后转换为机械能； 第四象限：第四象限：负载的机械能转化为电能消耗在电枢负载的机械能转化为电能消耗在电枢回路的电阻上；回路的电阻上； 从电网得到电能，负载的机械能转换从电网得到电能，负载的机械能转换为电能，都消耗在电枢回路的电阻上；为电能，都消耗在电枢回路的电阻上； 负载的机械能转换为电能，除了一部负载的机械能转换为电能，除了一部分消耗在电枢电阻上，剩下的回馈到电网。分消耗在电枢电阻上，剩下的回馈到电网。41分析分析 细节细节 电枢回路的电流是交流电；电枢回路的电流是交流电； 电机运行的效率最高是不变损耗电机运行的效率最高是不变损耗=可变损耗

21、可变损耗 电枢电流的大小取决于负载转矩；电枢电流的大小取决于负载转矩； 负载转矩的种类有：恒转矩负载、恒功率负载、负载转矩的种类有：恒转矩负载、恒功率负载、通风型负载；通风型负载； 电机能量变换的基本流程；电机能量变换的基本流程； 不同负载转矩下，要求不同的转速时电压或电枢不同负载转矩下，要求不同的转速时电压或电枢电阻的计算。电阻的计算。4243 测试题：测试题： 1、直流电动机电枢绕组中流过的电流是直流还、直流电动机电枢绕组中流过的电流是直流还是交流（是交流（ ）。）。 2、直流电动机电枢绕组的作用是、直流电动机电枢绕组的作用是（ ）。）。 3、直流电机电枢反应的结果是（、直流电机电枢反应的

22、结果是（ ）和）和（ ） 。 4、一台他励式直流电动机拖动位能性负载运行，、一台他励式直流电动机拖动位能性负载运行，如果只增大电枢电阻，当电动机达到新的稳定如果只增大电枢电阻，当电动机达到新的稳定运行状态时，电动机的电磁转矩、电枢电流和运行状态时，电动机的电磁转矩、电枢电流和转速变不变化？其变化过程如何？转速变不变化？其变化过程如何？ 44 5、改变直流电动机旋转方向的方法为、改变直流电动机旋转方向的方法为（ ）。）。 6、直流电动机的制动方式有（、直流电动机的制动方式有（ ）。）。 7、直流电机的功率变化流程及含义。、直流电机的功率变化流程及含义。 8、直流电机电枢串电阻的变化过程，并画出其

23、、直流电机电枢串电阻的变化过程，并画出其机械特性。机械特性。 9、电机处于电动状态或发电状态的判据是什么？、电机处于电动状态或发电状态的判据是什么？ 10、直流拖动系统稳定的必要条件和充分条件，、直流拖动系统稳定的必要条件和充分条件，判断以下系统是否稳定：判断以下系统是否稳定：4546 11、一台他励直流电动机的额定数据为：、一台他励直流电动机的额定数据为：e220，Ie=100A，e19 Kw，e =1000转转分，分，a0.2，电动机拖动额定恒转矩负载，电动机拖动额定恒转矩负载（位能性负载）运行。试求：（位能性负载）运行。试求： 输入功率、电磁功率和空载损耗功率。输入功率、电磁功率和空载损

24、耗功率。 电动机的直接起动转矩和起动电流。电动机的直接起动转矩和起动电流。 若采用降压调速，求使电动机以若采用降压调速，求使电动机以600转转分的转速运行时的电枢电压。分的转速运行时的电枢电压。 （4）设电动机电枢最大允许电流为）设电动机电枢最大允许电流为200A，若，若要实现从额定转速运行切换到以要实现从额定转速运行切换到以-600转分运转分运行，有几种方法可以实现，并计算各种方法时行，有几种方法可以实现，并计算各种方法时电枢回路需要串入多大电阻？电枢回路需要串入多大电阻？47 宏观问题：宏观问题： 什么是变压器？什么是变压器？ 变压器变压的大小与哪些因素有关？变压器变压的大小与哪些因素有关

25、？ 具体问题：具体问题： 变压器的磁场如何产生，有什么特点？变压器的磁场如何产生，有什么特点？ 为什么变压器的磁场大小是不变的？为什么变压器的磁场大小是不变的？ 如何将变压器的原副边回路等效成一个电路？如何将变压器的原副边回路等效成一个电路？ 细节问题：细节问题： 变压器原副边电势的相位关系如何分析？变压器原副边电势的相位关系如何分析？变压器变压器48 深化问题：深化问题： 为什么三相变压器的磁场不是旋转磁场？为什么三相变压器的磁场不是旋转磁场？ 变压器的等效电路的基本原则？变压器的等效电路的基本原则？变压器变压器49 1.变压器的特点变压器的特点 1）利用电磁感应定律工作，实现变压，变）利用

26、电磁感应定律工作，实现变压，变压前后电压之间没有直接电的联系。压前后电压之间没有直接电的联系。 2）由于其各部分在工作中静止不动，故称）由于其各部分在工作中静止不动，故称为器为器 3）将某一等级的交流电压变成同一频率的）将某一等级的交流电压变成同一频率的另一个电压另一个电压 4）变压器不仅可以变压，而且可以变流、）变压器不仅可以变压，而且可以变流、变负载、变相位。变负载、变相位。50 变压的关系：与绕组的匝数成正比，原副边电压变压的关系：与绕组的匝数成正比，原副边电压成正比；成正比； 变流的关系：与绕组的匝数成反比，但原副边电变流的关系：与绕组的匝数成反比，但原副边电流之间是正比关系流之间是正

27、比关系 变负载：与匝数的平方成正比。变负载：与匝数的平方成正比。 变压器效率最高的：铜耗变压器效率最高的：铜耗=铁耗铁耗 变压器电流归算的原则：二次侧磁动势不变；变压器电流归算的原则：二次侧磁动势不变； 变压器绕组归算的原则；磁动势平衡关系不变；变压器绕组归算的原则；磁动势平衡关系不变； 阻抗的归算：电阻铜耗及漏感中无功功率不变。阻抗的归算：电阻铜耗及漏感中无功功率不变。51 联结法联结法三相变压器绕组的联结方式，三相变压器绕组的联结方式，星形星形和和三三角形联结角形联结 高压绕组高压绕组首端由首端由A、B、C表示，末端由表示，末端由X、Y、Z表表示；示； 低压绕组低压绕组首端由首端由a、b、

28、c表示，末端由表示，末端由x、y、z表示。表示。2.三相变压器的电路系统三相变压器的电路系统联结组联结组1 1）联结法）联结法52联结组联结组三相变压器一、二次绕组三相变压器一、二次绕组线电压的线电压的相位关系相位关系的不同组合的不同组合三相变压器的相位：三相变压器的相位： 与与 之间顺时钟所之间顺时钟所转过的角度。转过的角度。AXU2 2）联结组）联结组第六节第六节 三相变压器三相变压器axU53 3）同名端：）同名端： 单相变压器原副边的电势不是同相就是反相。单相变压器原副边的电势不是同相就是反相。 同名端同名端一、二次绕组被同一交变的主磁通一、二次绕组被同一交变的主磁通交链，交链，在任一

29、瞬间，一次绕组一端点电位为正，二次绕组也在任一瞬间，一次绕组一端点电位为正，二次绕组也有一端点电位为正。这两个端点为有一端点电位为正。这两个端点为“同名端同名端”，在旁，在旁边用边用“”表示表示54ABCABCabcnNabcnN交流异步电动机交流异步电动机宏观问题宏观问题 什么是异步电动机？什么是异步电动机？ 为什么需要旋转磁场？为什么需要旋转磁场？ 旋转磁场的含义是什么？旋转磁场的含义是什么？具体问题具体问题 旋转磁场产生的条件是什么？旋转磁场产生的条件是什么？ 旋转磁场的特征有哪些？如何分析？旋转磁场的特征有哪些？如何分析？ 旋转磁场的这些特征与哪些因素有关？旋转磁场的这些特征与哪些因素

30、有关？ 旋转磁场的这些特征会产生怎样的结果？旋转磁场的这些特征会产生怎样的结果？55交流异步电动机交流异步电动机细节问题细节问题 交流异步机如何使用？交流异步电动机的转速稳交流异步机如何使用？交流异步电动机的转速稳定的过程？定的过程？ 交流异步机的旋转磁场大小在运行中如何变化？交流异步机的旋转磁场大小在运行中如何变化？ 交流异步电动机转子变量频率变化的原因和产生交流异步电动机转子变量频率变化的原因和产生的结果？的结果？ 交流异步机的转子电流与定子电流的关系如何分交流异步机的转子电流与定子电流的关系如何分析？析？ 交流异步机如何等效为一个电路？交流异步机如何等效为一个电路？ 交流异步电动机功率的

31、变化过程？电磁功率是如交流异步电动机功率的变化过程？电磁功率是如何传递的？何传递的？56交流异步电动机交流异步电动机细节问题细节问题 交流异步电动机的电磁转矩与电磁功率的关系？交流异步电动机的电磁转矩与电磁功率的关系？ 交流异步机的电磁转矩与哪些参数有怎样的关系？交流异步机的电磁转矩与哪些参数有怎样的关系？ 交流异步机起动过程电流和转矩有什么特征？如交流异步机起动过程电流和转矩有什么特征？如何分析？何分析？深化问题深化问题 旋转磁场、脉振磁场、椭圆形磁场有何关系？旋转磁场、脉振磁场、椭圆形磁场有何关系？ 交流异步机不同条件下运行状态变化过程中电流交流异步机不同条件下运行状态变化过程中电流大小的

32、变化与不同条件下稳定后电流大小的关系大小的变化与不同条件下稳定后电流大小的关系如何？如何？57 一、交流异步机的基本内容一、交流异步机的基本内容 电动机的基本原理：磁场电动机的基本原理：磁场+通电线圈通电线圈 所以交流异步机的旋转条件为：所以交流异步机的旋转条件为：旋转磁场旋转磁场+闭合闭合的转子绕组的转子绕组 交流异步机旋转的结果为：线圈与磁场同方向旋交流异步机旋转的结果为：线圈与磁场同方向旋转，速度小于磁场的速度，同时线圈的旋转速度转，速度小于磁场的速度，同时线圈的旋转速度与负载的大小有关。与负载的大小有关。5859交流异步电动机交流异步电动机1）旋转磁场）旋转磁场 旋转磁场的属性旋转磁场

33、的属性 旋转磁场的大小、方向、转速旋转磁场的大小、方向、转速 定子旋转磁场的大小取决于定子电势的大小，也定子旋转磁场的大小取决于定子电势的大小，也即取决于定子电压的大小；即取决于定子电压的大小； 定子旋转方向的方向取决于定子电流的相序；定子旋转方向的方向取决于定子电流的相序； 定子旋转磁场的转速取决于定子电流的频率与电定子旋转磁场的转速取决于定子电流的频率与电机的极对数。机的极对数。601111113( , )cos()cos()2ABCf x tfffFtxFtx 转子旋转磁场的属性转子旋转磁场的属性 旋转磁场的大小、方向、转速旋转磁场的大小、方向、转速 转子旋转磁场的大小取决于转子电流，转

34、子电流转子旋转磁场的大小取决于转子电流，转子电流的大小取决于负载转矩的大小；的大小取决于负载转矩的大小； 转子旋转磁场的方向与定子旋转方向的方向相同；转子旋转磁场的方向与定子旋转方向的方向相同； 转子旋转磁场的转速与定子旋转磁场的转速相同。转子旋转磁场的转速与定子旋转磁场的转速相同。61 定子旋转磁场与转子旋转磁场的关系定子旋转磁场与转子旋转磁场的关系 定子旋转磁场与转子旋转磁场是旋转方向相同、定子旋转磁场与转子旋转磁场是旋转方向相同、旋转转速相等；两个磁场轴线之间有夹角；旋转转速相等；两个磁场轴线之间有夹角； 定子选族磁场与转子旋转磁场之间大夹角取决于定子选族磁场与转子旋转磁场之间大夹角取决

35、于转子回路的电路参数，与负载的大小有关。转子回路的电路参数，与负载的大小有关。62 单相交流电通入单相绕组或两相绕组，所产生的单相交流电通入单相绕组或两相绕组，所产生的磁场必定是脉振磁场。磁场必定是脉振磁场。631111coscos11coscos22fFxtFxtFxtff 2）闭合的转子绕组）闭合的转子绕组 鼠笼型和绕线型鼠笼型和绕线型6465对称性的要求对称性的要求3 3）电角度与机械角度）电角度与机械角度槽距角槽距角：相邻槽之间的电角度称为槽距角，用相邻槽之间的电角度称为槽距角，用表示。表示。一台一台4 4极三相异步电动机，定子槽数为极三相异步电动机，定子槽数为3636，槽距，槽距角是

36、多大？角是多大？1360pQ4）交流异步机的铭牌数据）交流异步机的铭牌数据额定功率：额定功率：电动机在额定运行状态时输出的机械功率，电动机在额定运行状态时输出的机械功率，kW额定电压：额定电压：额定运行时，电网加在定子绕组的线电压，额定运行时，电网加在定子绕组的线电压，V额定电流：额定电流：电动机在额定电压下使用，输出额定功率时，定子绕组中的电动机在额定电压下使用，输出额定功率时，定子绕组中的线电流，线电流，A额定频率：额定频率：我国规定标准工业用电频率我国规定标准工业用电频率50Hz额定转速：额定转速：电动机在额定电压、额定频率及额定功率下的转子转速，电动机在额定电压、额定频率及额定功率下的

37、转子转速，r/min663cos3cosNNNNNPUIU I1160rr minsffnpp（ /s）（ /）(1)sns n100%ssnnsn67频率归算频率归算保持整个电磁系统的电磁性能不变，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。数和物理量。在异步电动机中在异步电动机中，就是用一个具有定，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。子频率而等效于转子的电路去代换实际转子电路。5 5）三相异步机的等效电路）三相异步机的等效电路2221RsRRss68 频率归算频率归算相当于转子电

38、路中串加一个附加电相当于转子电路中串加一个附加电阻阻(1-s)R2/s，把实际转子等效为一个静止转子。，把实际转子等效为一个静止转子。 绕组归算：绕组归算：人为地用一个相数、每相串联匝数以人为地用一个相数、每相串联匝数以及绕组因数和定子绕组一样的绕组，去代替相数及绕组因数和定子绕组一样的绕组，去代替相数为为m2、每相串联匝数为、每相串联匝数为N2以及绕组因数为以及绕组因数为kw2并经并经过频率归算后的转子绕组。过频率归算后的转子绕组。696 6）三相异步机的功率流程）三相异步机的功率流程异步电动机的功率图异步电动机的功率图hpmechpmech70 功率表达式功率表达式111 11cosPmU

39、 I211 11Cupm I R21Femmpm I R2212221 2coseRPm E Im Is 221 22Cuepm I RsP22221 21 22(1)mecheCueRPPpm Im I Rs Ps71电动机稳态运行时的转矩平衡规律电动机稳态运行时的转矩平衡规律转矩只与机转矩只与机械功率有关。械功率有关。电磁转矩与总的机械转矩相平衡。电磁转矩与总的机械转矩相平衡。7 7）三相异步机的转矩）三相异步机的转矩2()mechmechPPpp20eTTTmecheesPPT72 改变定子电压时的运行改变定子电压时的运行 改变定子电阻时的运行改变定子电阻时的运行 改变定子电抗时的运行改

40、变定子电抗时的运行 改变转子电阻时的运行改变转子电阻时的运行 改变定子电压频率时的运行改变定子电压频率时的运行 改变极对数的运行改变极对数的运行 注意：定子参数与转子参数的作用不同。注意：定子参数与转子参数的作用不同。 分析方法：物理过程、机械特性、能量平衡分析方法：物理过程、机械特性、能量平衡三、三相异步机的运行三、三相异步机的运行73 改变定子电压时运行状态的变化过程，在位能性改变定子电压时运行状态的变化过程，在位能性负载时电流、转矩、转速的变化结果；负载时电流、转矩、转速的变化结果； 改变定子电抗时运行状态的变化过程，在位能性改变定子电抗时运行状态的变化过程，在位能性负载时电流、转矩、转

41、速的变化结果；负载时电流、转矩、转速的变化结果； 改变转子电阻时运行状态的变化过程，在位能性改变转子电阻时运行状态的变化过程，在位能性负载时电流、转矩、转速的变化结果；负载时电流、转矩、转速的变化结果； 改变定子电压频率时运行状态的变化过程，在位改变定子电压频率时运行状态的变化过程，在位能性负载时电流、转矩、转速的变化结果；能性负载时电流、转矩、转速的变化结果； 注意：定子参数与转子参数的作用不同。注意：定子参数与转子参数的作用不同。1 1）三相异步机运行的物理过程）三相异步机运行的物理过程 交流异步机的物理过程分析交流异步机的物理过程分析在定子和转子间的气隙中建立在定子和转子间的气隙中建立以

42、同步转速以同步转速n ns s旋转的旋转的旋转磁场旋转磁场；导条切割旋转磁场导条切割旋转磁场感应电动势感应电动势；导条构成闭合回路有导条构成闭合回路有感生电流感生电流流过；流过；导条在旋转磁场中、并流过感生电流，必受到导条在旋转磁场中、并流过感生电流，必受到电磁电磁力力；所有导条的电磁力所有导条的电磁力合成为电磁转矩合成为电磁转矩；转子跟随旋转磁场旋转，转速为转子跟随旋转磁场旋转，转速为n n，实现机电能量转，实现机电能量转换。换。7475异步电动机负载运行时的电磁关系异步电动机负载运行时的电磁关系76物理量物理量转差转差产生的原因是什么？产生的原因是什么？转子的电势是切割产生转子的电势是切割

43、产生的的-所以需要有转差。所以需要有转差。77转差产生哪些结果？转差产生哪些结果？78 有三种表达式有三种表达式 确定机械特性的形状：确定机械特性的形状： 理想空载点：只与电压的频率、电机的极对数有理想空载点：只与电压的频率、电机的极对数有关；关； 最大转矩点：与电压的平方成正比，与转子电阻最大转矩点：与电压的平方成正比，与转子电阻无关，与其他参数成反比；无关，与其他参数成反比； 临界转差率：与转子电阻成正比，与其他参数成临界转差率：与转子电阻成正比，与其他参数成反比；反比； 起动转矩点：与电压的平方成正比，与转子电阻起动转矩点：与电压的平方成正比，与转子电阻成正比，与其他参数成反比。成正比，与其他参数