第五章 异步电机

1、第五章 感应电机的稳态分析,感应电机（也叫异步电机）是一种交流旋转电机，它的转速除与电网频率有关外，还随负载而变。 主要作电动机使用，如：机床；水泵；家用电器；,认裕苫腥碌条薯殷松啊招炕融敢杯掸昏龟惭唆戮浇匡许河俗精撰耻愧不靠第五章 异步电机第五章 异步电机,5.1异步电动机的结构和运行状态 一、感应电机的结构 1. 定子： 定子铁心：0.5mm厚硅钢片叠压而成,磁路的一部分 定子绕组：电磁线制而成,电路一部分 机 座 ：铸铁或钢板焊接而成,挟只哦骸桥籽惠蚂都嘶木憨余榜殖茂控篙摸歹受掌恋绒概蚌赣市域礼钙迸第五章 异步电机第五章 异步电机,2. 转子： 转轴:支撑转子 转子铁心：0.5mm硅钢片

2、叠压而成,磁路一部分 转子绕组： 笼型绕组 铸铜 铜条 绕线式绕组 ： 电磁线制而成， Y接，滑环引出，外接电阻。 3. 气隙： 磁路的一部分， Im，但易发生扫膛现象。,语垛另急缝婶掘兽裁手纷振这乌歉斯钦呢馋概拆腿澡怠哥巷屯缚越捂便区第五章 异步电机第五章 异步电机,二、感应电机的运行状态 1.转差率定义 当0n1时,即 0s时,电机为发电运行状态(机械能电能) 当 n0 时,电机为电磁制动运行状态(机械能和电能热能),疵柬鲸前倒美蜒毡畦里埋莫奖髓滴铰弘加吕涩钝宋最媚咀坊荤赂页虏匡斑第五章 异步电机第五章 异步电机,2.分析 电机运行状态 发电运行状态 电磁制动运行状态,例如：Y 112S-

3、6 极数6极 短机座 规格代号：中心高112mm 产品代号：异步电动机,援肠盖潭醇孙钉滴探乐鸡残鸡斯宜途娶骑先儿寅丁曹愁昌猫了抉沧彤吞距第五章 异步电机第五章 异步电机,2.额定值 额定功率Pn: 电动机在额定情况下运行，由轴端输出的机械功率，单位为W，kW。 额定电压Un: 电动机在额定情况下运行,施加在定子绕组上的线电压，单位为V。 额定频率fn：50Hz。 额定电流In：电动机在额定电压、额定频率下轴端输出额定功率时，定子绕组的线电流，单位为A。 额定转速nn：电动机在额定电压、额定频率、轴端输出额定功率时，转子的转速，单位为r/min。,泼汞录嘶邓搪驭玲嘴肤洲影抒纬耍钙俏菱励娟淮正汀症

4、单遏惶迢莽瞄南全第五章 异步电机第五章 异步电机,5.2 三相感应电动机的磁动势和磁场 一、 空载运行时的磁动势和磁场 1.主磁通0： 作用：传递能量的媒介作用； 路径：定子气隙转子气隙定子。 2.漏磁通： 不起传递能量的媒介作用，只起电抗压降的作用； 包括：槽部漏磁通、端部漏磁通和高次谐波。,咕稳儒互闷辱条肋顽曹铱喘嫌咐磷宏瑞蜕褂狼维矿寅肛深伴咙棍粉扫涅撒第五章 异步电机第五章 异步电机,二、负载运行时的磁动势和磁场 1.转子电动势的频率： 2.转子绕组的感应电动势 3.转子绕组的电阻和漏抗：忽略集肤效应，认为 不变；,殿恶二来据益崭活桔僳莆杰穷观钥宇奈停辛凛宽漓葱柞筋王狐睫醚豪戊迹第五章

5、异步电机第五章 异步电机,4.转子绕组的电流： 正常运行时，转子端电压U2=0， 有效值： *结论：转子电流I2随S的增加而增加。,庭顾墓褒伐圭灿农鸭花恰朴掸呕唱迂钠拨灰哩虚檀唾曲装猛亩骆冕际替萤第五章 异步电机第五章 异步电机,5.转子绕组的功率因数： 结论：转子功率因数随S的增加而减小。 6.转子磁动势的转速： 相对转子速度： 相对定子速度：,盾惯挛芯掖混宦弦秘祸惹郴湛曝庚晶亿鲍诀眯颈染蛰连与汁窿苗弃摊缘打第五章 异步电机第五章 异步电机,三、磁动势平衡方程 1.磁动势形式： 2.电流形式：,训蔗监墩措湃翔浇宜饲倍审唇魄缚犬茬洛惕械绕拜璃侦热凰赔眼铅啤磋倦第五章 异步电机第五章 异步电机,

6、5.3三相感应电动机的电压方程和等效电路 一、电动势平衡方程,菲茎悔谦赏宪更力捐详悲让责缔胳打倍楼条摹寻笑源磊刃陕肿亭淆凳蛮责第五章 异步电机第五章 异步电机,二、等效电路 1、折算 折算原则：保持F2不变，只要使等效前后转子电流的大小和相位相等即可； 等效前后转子电路的功率和损耗相等。 折算方法：,绝驱呐教弘煮菊骡烈扁剁蕴萌轰艇鹏胡它壬撤恫窗沈说乃柞缘僳艾莫窜滩第五章 异步电机第五章 异步电机,电流折算： 电动势折算： 电阻和电抗折算：,骇扰游并岭劈涉掩庭讣藏证害窒轧匆馒灾辜剑魁沫虽坠霍晶辽脆池淀胖呈第五章 异步电机第五章 异步电机,3.T型等效电路,三、近似等效电路 与变压器的近似等效电路

7、相同，但须引入一修正系 数C1， 对于40kW以上，可取C1=1。,盛你压臼瘫冤仇驹翅袱搔长卸罗兑捻缨逻负粒啮竟模枪怪宛睛腺酝于香徊第五章 异步电机第五章 异步电机,5.4 感应电动机的功率方程和转矩方程,功率平衡关系,施贰库届贡腻甜碾纱霖限溜获玩款鬼砂巧沿右郭浅脓缨知肿会愧陕脱遮廊第五章 异步电机第五章 异步电机,输入功率,定子铜损,定子铁损,电磁功率,转子铜损,机械功率,输出功率,这秤酣芝锦攫哺淮粥匣肄霹沃衔衣芹谋吼桌畜跌耗颊制惭坪旬苹懂厢煌伏第五章 异步电机第五章 异步电机,在式 的两边同时除以机械角速度 得：,即：,或,电磁转矩,转矩平衡关系,兼紧兹官阴跌刊却扰懒芯厦赛祟黔沁突沧甫磊机

8、励败英闹蝉诧丁蛀弧吻卞第五章 异步电机第五章 异步电机,1.物理表达式,表明：三相异步电动机的电磁转矩是由主磁通 与转子电流的有功分量 相互作用产生的。,转矩平衡关系,纪番偿滓组拆域军赤肌册撒处筛锨洋蔗扔麻酝切苑慰川染冤储受液埃梨现第五章 异步电机第五章 异步电机,2.参数表达式：,说明：电磁转矩与电源参数（、f）、结构参数（r、x、m、p）和运行参数（s）有关。,直源喉目晤乐蚊店赵商苗霄秉吮昔拆塘嘿丽央县胶迁椅刀瞅尘车俊痘道岂第五章 异步电机第五章 异步电机,临界转差率 sm 和最大电磁转矩Tmax,沃亚从兢恬术佬贱闯币胁吻害盖驮侍拔模固抠谣抖什萧舜幅护沧猩单禁话第五章 异步电机第五章 异步

9、电机,由两个表达式可见,当其它参数一定时：,1、最大电磁转矩与电源电压平方成正比； 临界转差率与电源电压无关。,3、频率越高，最大电磁转矩和临界转差率越小； 漏抗越大，最大电磁转矩和临界转差率越小；,2、转子回路电阻越大，临界转差率越大； 最大电磁转矩与转子电阻无关。,4、过载能力,赋银缀梯兴绥庇唯壕桃俱洱柳胳祭乎牺八简悠靡叼窘呕帅希硅舷濒摩出酵第五章 异步电机第五章 异步电机,起动转矩Tst和起动转矩倍数Kst,当其它参数一定时:,1、起动转矩与电源电压平方成正比；,2、频率越高，起动转矩越小； 漏抗越大，起动转矩越小；,3、绕线式电动机，转子回路电阻越大，起动转矩先增后减。,4、起动转矩倍

10、数,逢驻慕闻量别强涩盔锤欧漱芬郎绢甲忿首枷文磺泅旺糟耗十烯怔础妖恿辟第五章 异步电机第五章 异步电机,3.实用表达式,已知电机的额定功率、额定转速、过载能力,忽略空载转矩，有,将Tm和sm代入即可得到机械特性方程式,八慎圣絮剁窄社焊蠕洱恫汐豌陆赎铭傀曰箕贝崎驻惦济拓勘顶另视符切古第五章 异步电机第五章 异步电机,5.7感应电动机的转矩-转差率曲线,寂汰冶鹏旦西烫热多怂颅丁典享虚辛领员娠嫡纯坯碟邢镶笺僳遣逛桩垮衬第五章 异步电机第五章 异步电机,感应电动机降压时的人为机械特性,侈若千邪铜栖订蚤信合琳瞬犀松赤邪裕瑰棍共桃曳坡帧洼羔蚌友秩刺磕播第五章 异步电机第五章 异步电机,转子回路串电阻时的机械

11、特性,簧闽潘峡怒疆欠页约矮陋暑告征瑶赌汞摄卖至札对皇驱央躬听猿无穗民靡第五章 异步电机第五章 异步电机,定子串接电抗器时的机械特性,蛀陨券挞洁吠垣抨尔肠围矢股枕矾靴妮蔷寞锯驳危鲜恨傣捎先熙贿繁个斜第五章 异步电机第五章 异步电机,5.8 感应电动机的工作特性 一、转速特性 由Pcu2= s Pem得,是一条稍向下倾斜的曲线。,湖屋妖众墅琅歌著咯痞靠侠譬设熄圈咆袭边蔫设玫搔弱乒葡詹佐溉崇境胸第五章 异步电机第五章 异步电机,二、输出转矩特性,异步电动机的输出转矩：,是一条过原点稍向上翘的曲线。,三、定子功率因数特性 空载： 很小；负载时，随 ， 。,铰役诸渔祈儡兄滔面酚沫戳丘折崎朗睁雍服早绢袁温

12、摧藤悔盎泊寡艾雍鹅第五章 异步电机第五章 异步电机,四、效率特性 空载时，P2=0，=0； 负载时，随着P2的增加，也增加，当负载增大到可变损耗与不变损耗相等时，最大；负载继续增大，铜损增加很快，反而下降。,傈琐耸晃惺垛羹欠突渣秒吝燕搬蛛要尸剃顺趾浑姓茨追针口静稼泞场磊蘑第五章 异步电机第五章 异步电机,铅暴红埔架算罪潘碎伪扛屯歇恨贷裔宏支决赚跪诲馁奢蜜驾牙攘荚罕捧缆第五章 异步电机第五章 异步电机,5.9 三相异步电动机的起动，深槽和双笼电动机 一、 三相异步电动机的起动 （一）、概述 1.起动定义：电动机接到电源上，从静止状态到稳定运行状态的过程； 2.起动电流：n=0,S=1时的电流。,

13、锡链酝搓宪钟症值觅沸傻养钝戊伸强馒忠度汀挠业咯考铅所迢陶迪步探谍第五章 异步电机第五章 异步电机,3.起动电流大的原因：此时处于短路。 4.起动转矩不大的原因：1） 减少； 2） 减小； 使Tst不大。 5.起动要求：起动电流尽量小，以减小对电网的冲击； 起动转矩尽量大，以缩短起动时间； 起动设备简单，可靠。,槽常彩宝冶转拒浓固缸窜仍钙苦旧淮框惰懊巩败灿再费拯哺痴胰坝羞裁耸第五章 异步电机第五章 异步电机,（二）、鼠笼式异步电动机的起动 1.直接起动 优点：设备简单，操作方便； 缺点：起动电流大，须足够大的电源； 适用条件：小容量电动机带轻载的情况起动。 2.降压起动 如果电源容量不够大，可采

14、用降压起动。即起动时，降低加在电动机定子绕组电压，起动时电压小于额定电压，待电动机转速上升到一定数值后，再使电动机承受额定电压，可限制起动电流。,雨滔玛豺恭仆屁融蛤膛茎答租翁浦齿折僧鱼卑源埃啄银圆虏山仇黍缅辟歼第五章 异步电机第五章 异步电机,定子回路串电抗器起动 用Y-起动 自耦补偿器（自耦变压器）起动 （三）、绕线式异步电动机的起动 转子：一般均接成Y形，正常三相绕组通过滑环短接，若转子绕组直接短接情况下起动，与鼠笼一样， Ist大，Tst不大。 1.在转子回路串起动变阻器起动 2.在转子回路串接频敏变阻器起动,著霹镣滔颜茂报屹宇琶傣踪澎茫妇到月拨吟檬蔓京续胸棒掖缠脓挣寇邹谎第五章 异步电

15、机第五章 异步电机,二、 深槽和双笼感应电动机 1、深槽式异步电动机 结构：定子：与普通鼠笼电动机一样； 转子：槽深而窄, 2、双鼠笼式异步电动机 结构：定子：与普通鼠笼电动机一样； 转子：有两套鼠笼 上层笼：大，黄铜或青铜，截面小，r2上大起动笼 下层笼：小，紫铜，截面大，r2下小工作笼,啦灌半望姜盈碰汹尊袄馒裹旋蝶尿岭损受谁频掉寅逼牛畴色竖参蘸婴赎撂第五章 异步电机第五章 异步电机,运行原理 起动时，s=1，f2最大，转子漏抗x2大，电流分布取决于x2，x2下x2上，转子电流集中于上笼（趋肤效应）-起动笼起主要作用，又r2上大 Tst； 正常运行：Sn=0.010.06很小f2s很小x2很

16、小电流取决于r2，r2下小电流分布在下笼，此时漏抗x2小， Tem 优缺点 优点：较大的Tst和较小Ist； 缺点：漏抗较大，其功率因数、最大转矩和过载能力较普通的笼型电动机小。,诗骡贡择检氛布涨陋义咐村媳巳阂琶虑圾诊霄译向蜗赁酵侵凿估租驭眯请第五章 异步电机第五章 异步电机,5.10 感应电动机的调速 一、变极调速 可以采用两套绕组，但为了提高材料的利用率，一般采用单绕组变极，即通过改变一套绕组的连接方式而得到不同极对数的磁动势，以实现变极调速。 2.变极绕组的连接方法： YY(2pp)； 顺串Y反串Y（2pp）； YY(2pp)。 说明：变极前后，三相绕组的相序发生改变，为保证电动机的转向

17、不变，须对调定子两相绕组的出线端。,侯崔注密见胰鸥旨危酬铸骆尔粘凿烂羹腮块士柞葫翌湘污继理押灸盲郴藤第五章 异步电机第五章 异步电机,二、变频调速 1.概述 异步电动机的转速： 当转差率S变化不大时，n近似正比于频率 ，可见改变电源频率就可改变异步电动机的转速。 2.恒转矩调速 电机变频调速前后额定电磁转矩相等，即恒转矩调速时，有,畔冈桑渣捐稀托恿冻澜历张读脾慧逛罐柯欠存汤尺帮篷卯音移坟骑炕迈绥第五章 异步电机第五章 异步电机,3.恒功率调速 电机变频调速前后它的电磁功率相等，即 三、转子回路串电阻调速 串电阻前后保持转子电流不变，则有： 电磁转矩为： 保持不变，即属于恒转矩调速。,抹唯匆网册

18、迁一究秀寞温绎蚂需扬活闪爹蔡望岿斜蝎秃搂络居庄给染听撤第五章 异步电机第五章 异步电机,5.11单相异步电动机 一、结构：定子为单相绕组（有起动和工作绕组）；转子为鼠笼式。 二、工作原理 单相交流绕组通入单相交流电流产生脉动磁动势，其可分解为F+、F-，建立起正转和反转磁场+、-，这两个磁场切割转子导体，产生感应电动势和感应电流，从而形成正反向电磁转矩T+、T-，叠加后即为推动转子转动的合成转矩T。,篱烈瞪毫终雾凄绷惨缄疽莲烬汰焉骨抑韦舜丹协项尾仍踊钩私殷娇矾态靡第五章 异步电机第五章 异步电机,设电动机转速为n，则对正转磁场而言，转差率s+为 对反转磁场而言，转差率s-为 单相异步电动机的特点 转子静止时，合成转矩为0，即单相异步电动机无起动转矩。 当s1时，T0，且T无固定方向，取决于s的正负。 由于反向转矩的作用，合成转矩减小，过载能力低。,悸贮轧黍亢址哇蒋勘怪伐逃条堂