电机理论基础 第5篇 感应电机.ppt

1、第五篇 感应电机,感应电机的结构和工作原理 感应电动机的运行原理 感应电机的功率、转矩及运行特性 感应电动机的起动、调速和制动,感应电动机是工农业生产中应用最广泛的电机。 优点：结构简单、运行可靠、效率高、制造方便、成本 较低、坚固耐用等。 缺点：起动电流较大、难以经济的大范围的平滑调速等。,主要内容：,第十五章 感应电机的结构和工作原理,15.1 感应电机的主要结构 15.2 感应电机的工作原理和运行状态 15.3 感应电机的型号和额定值,内容：,15.1 感应电机的主要结构,感应电机,定子绕组,定子铁心,转子,机座,笼型,转子铁心,转轴,转子绕组,绕线型,定子,气隙,15.1 感应电机的主

2、要结构,导条,端环,笼型绕组：,15.1 感应电机的主要结构,风叶,铁心,绕组,滑环,轴承,绕线型转子,15.2 感应电机的工作原理及运行状态,1. 工作原理,以感应电动机为例： （1）定子对称三相绕组，通过三相对称电流，产生旋转磁场； （2）转子导条（绕组）闭合，产生感应电流； （3）转子转速n小于同步转速ns，即转子导体与旋转磁场之间有相对运动。,旋转磁场的转速ns与转子转速n之差称为转差转差n与同步转速ns的比值称为转差率，用s表示，即,15.2 感应电机的工作原理及运行状态,2. 运行状态,15.3 感应电机的型号和额定值,感应电机产品的型号一般采用大写印刷体的汉语拼音字母和阿拉伯数字

3、组成 ，可参阅产品目录 。 感应电机的额定值一般刻印在每台电机的铭牌上，主要有：额定功率，定子额定电压，定子额定电流，额定频率，额定转速，额定效率，额定功率因数等。,第十六章 感应电动机的运行原理,16.1 三相感应电动机的磁路与磁通 16.2 转子静止时感应电机的运行分析 16.3 转子旋转时感应电机的运行分析 16.4 感应电机转子侧各物理量的归算 16.5 感应电机的等效电路 16.6 笼型转子的相数、极数和参数计算* 16.7 感应电机的参数测定,内容：,16.1 三相感应电动机的磁路与磁通,1. 主磁通和激磁阻抗,由基波旋转磁势所产生的通过气隙并同时交链定、转子绕组的磁通称作主磁通。

4、感应电机中定、转子的能量传递主要通过这部分磁通来实现。主磁通经过的磁路称为主磁路，主要包括气隙（两个）、定子齿（两个）、定子轭（一个）、转子齿（两个）、转子轭（一个）等五部分。,由于主磁路中存在气隙，所以感应电机的激磁电流要比变压器大得多，通常达到额定电流的15%40%。,16.1 三相感应电动机的磁路与磁通,2. 漏磁通和漏阻抗,槽漏磁通，端部漏磁通，谐波漏磁通,注意：这些量都是一相的参数值,16.2 转子静止时感应电机的运行分析,1. 磁势平衡方程式,16.2 转子静止时感应电机的运行分析,2. 电势平衡方程式,16.3 转子旋转时感应电机的运行分析,1. 转子旋转对各物理量的影响,转子感

5、应电势和电流的频率,转子感应电势和电抗,2. 转子旋转时的转子磁势,F2相对于转子的转速n2为： 在空间的转速应为：,16.3 转子旋转时感应电机的运行分析,3. 电势和磁势平衡方程式,感应电机定、转子等效电路图,16.4 感应电机转子侧各物理量的归算,1. 频率的归算,f1,f1,16.4 感应电机转子侧各物理量的归算,2. 绕组的归算,提示：归纳起来，感应电机绕组归算时，转子电势和电压应乘以ke，转子电流应除以ki，转子电阻和漏抗则应乘以keki；归算前后转子的总视在功率、有功功率、转子的铜耗均保持不变。,16.5 感应电机的等效电路,1. T形等效电路,16.5 感应电机的等效电路,2.

6、 近似等效电路,提示：由等效电路算出的所有定子侧的物理量均为电机中的实际值，而转子电势、电流则是归算值而不是实际值。由于归算是在有功功率不变的条件下进行的，所以用等效电路算出的转子有功功率、损耗和转矩均与实际值相等。,修正系数：,16.5 感应电机的等效电路,3. 相量图,从等效电路和相量图可见，感应电机的定子电流总是滞后于电源电压，这主要是由激磁电流和定、转子的漏抗所引起的，这些感性的无功功率需从电源输入，定子电流自然滞后于电源电压。激磁电流越大，或定、转子漏抗越大，电机的功率因数就越低。,16.6 感应电机的参数测定,1. 空载实验: 确定电动机的激磁参数、铁耗和机械损耗,16.6 感应电

7、机的参数测定,2. 短路实验 (堵转实验):确定感应电动机的漏阻抗。,第十七章 感应电机的功率、转矩及运行特性,17.1 感应电机的功率和转矩方程 17.2 感应电机的电磁转矩 17.3 感应电动机的工作特性,内容：,17.1 感应电机的功率和转矩方程,1. 功率平衡方程,P1,17.1 感应电机的功率和转矩方程,2. 转矩平衡方程,17.2 感应电机的电磁转矩,1. 转矩-转差率特性,(由近似等效电路）,17.2 感应电机的电磁转矩,2. 最大转矩,(1) 当电源的频率和电机的参数不变时，感应电机的最大电磁转矩的大小与电源电压的平方成正比，与转子电阻无关。 (2) 达到最大转矩时的临界转差率

8、的大小与转子电阻成正比。 过载能力：,17.2 感应电机的电磁转矩,3. 起动转矩,起动转矩倍数,4. 机械特性和稳定运行区域,只要电动机的机械特性是下降的，电动机便能稳定运行。从图可见，感应电动机的稳定运行区域是在nsns(1-sm)的范围内,17.3 感应电动机的工作特性,1. 工作特性,感应电动机的工作特性：在额定电压及额定频率时，感应电动机的转速n(或转差率s), 转矩Te，定子电流I1，功率因数cos1及效率与输出功率P2的关系，即n，Te，I1，cos1，=f (P2)。,转差率特性 定子电流特性 功率因数特性 效率特性 转矩特性,17.3 感应电动机的工作特性,2. 工作特性的求

9、取,直接负载法：应先用空载实验测出电动机的铁耗和机械损耗，并用电桥测出定子电阻。负载实验是在额定电压、额定频率下改变电动机的负载，分别记录不同负载时感应电动机的定子输入功率，定子电流和转速，即可算出不同负载时感应电动机的输出功率、转差、功率因数和效率等。适用于中、小型感应电机。 利用已知参数计算法：在参数已知的情况下（根据实验或设计值），给定转差率，根据T型等效电路即可算出定、转子电流和激磁电流。定、转子电流求出后，即可算出定、转子铜耗，电磁功率，转子的机械功率，电磁转矩和输入功率。若已知机械损耗和杂散损耗，可进一步算出输出功率和电动机的效率。 在分析感应电机的性能时，通常应算出：（1）额定运

10、行点的全部数据；（2）最大转矩值；（3）起动电流和起动转矩值。,第十八章 感应电动机的起动、调速和制动,18.1 感应电动机的起动 18.2 深槽和双笼感应电动机* 18.3 感应电动机的调速 18.4 感应电动机的制动,内容：,18.1 感应电动机的起动,1. 感应电动机的起动性能,起动时希望有足够大的起动转矩，是电动机很快地达到额定转速而正常工作；起动电流不要太大，以免电网产生过大的电压降落而影响接在电网的其他电动机和电气设备的正常运行。此外，起动电流过大，将使电动机本身受到过大的电磁力的冲击，如果频繁起动，有使绕组过热的危险。因此希望在起动电流不大的情况下，能获得较大的起动转矩。 感应电

11、动机实际状况：起动电流大，起动转矩小。 原因 起动方法的选择：必须根据电动机和机械负载对起动转矩的要求等具体情况进行具体分析。如果电网容量很大，电动机的起动电流不会引起电网电压的显著降落，则起动电流大小不是主要问题；如果机械负载要求的起动转矩不大，而电网容量相对于电动机来说又不大，则主要考虑如何减小起动电流；至于既要求起动转矩大又希望限制起动电流的场合，则需采取措施改善起动性能。,18.1 感应电动机的起动,2. 感应电动机的起动方法,笼型：直接起动 优缺点： 降压起动：Y/D起动法；自耦变压器起动法 优缺点： 绕线型：转子绕组中串入起动电阻 优缺点：,18.2 感应电动机的调速,1. 变级调速 变极调速的设备简单，只要一个转换开关，操作方便，工作可靠。其缺点是调速不平滑，属于有级调速方式。,感应电动机的转速： 调速方法：变感应电动机的极对数p； 变电源频率f1； 变转差率s,18.2 感应电动机的调速,2. 变频调速 变频调速的优点是调速范围大，平滑性好，变频时电压按不同规律变化可实现恒转矩调速或恒功率调速，以适应不同负载的要求，这是感应电动机最有前途的一种调速方式。 变频调速需要专门的变频电源，近年来，由于电力电子技