第五章异步电机PPT讲稿.ppt

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1、第五章异步电机第1页，共44页，编辑于2022年，星期三5.1异步电动机的结构和运行状态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第2页，共44页，编辑于2022年，星期三2.转子：转轴:支撑转子 转子铁心：0.5mm硅钢片叠压而成,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。第3页，共44页，编辑于2022年，星期三二、感应电机的运行状态1.转差率定义当0nn1时

2、,即0sn1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)第4页，共44页，编辑于2022年，星期三2.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-6 极数6极 短机座 规格代号：中心高112mm 产品代号：异步电动机第5页，共44页，编辑于2022年，星期三2.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

3、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。第6页，共44页，编辑于2022年，星期三5.2 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。第7页，共44页，编辑于2022年，星期三二、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；第8页，共44页，编辑于2022年，星期三4.转子绕组的

4、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。第9页，共44页，编辑于2022年，星期三5.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：第10页，共44页，编辑于2022年，星期三三、磁动势平衡方程1.磁动势形式：2.电流形式：第11页，共44页，编辑于2022年，星期三5.3三相感应电动机的电压方程和等效电路一、电动势平衡方程 第12页，共44页，编辑于2022年，星期三二、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

5、算方法：第13页，共44页，编辑于2022年，星期三电流折算：电动势折算：电阻和电抗折算：第14页，共44页，编辑于2022年，星期三3.T型等效电路 三、近似等效电路与变压器的近似等效电路相同，但须引入一修正系数C1，对于40kW以上，可取C1=1。第15页，共44页，编辑于2022年，星期三5.4 感应电动机的功率方程和转矩方程功率平衡关系第16页，共44页，编辑于2022年，星期三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第17页，共44页，编辑于2022年，星期三 在式 的两边同时除以机械角速度 得：即即：或或电磁转矩电磁转矩转矩平衡关系第18页，共44页，编辑于2022

6、年，星期三1.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。转矩平衡关系第19页，共44页，编辑于2022年，星期三2.参数表达式：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。第20页，共44页，编辑于2022年，星期三临界转差率临界转差率 sm 和最大电磁转矩和最大电磁转矩Tmax第21页，共44页，编辑于2022年，星期三由两个表达式可见当其它参数一定时：1 1、最大电磁转矩与电源电压平方成正比；、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临界转差率与电源电压无关。3 3、频率越高，最大电磁转

7、矩和临界转差率越小；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漏抗越大，最大电磁转矩和临界转差率越小；2 2、转子回路电阻越大，临界转差率越大；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最大电磁转矩与转子电阻无关。4、过载能力、过载能力第22页，共44页，编辑于2022年，星期三起动转矩Tst和起动转矩倍数Kst当其它参数一定时当其它参数一定时: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、起动转矩倍数第23页，共44页，编辑于2022年，星期

8、三3.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，有将将Tm和和sm代入即可得到机械特性方程式代入即可得到机械特性方程式第24页，共44页，编辑于2022年，星期三5.7感应电动机的转矩感应电动机的转矩-转差率曲线转差率曲线 sn0nNsNnmsm10TNTstTmaxTemABCD第25页，共44页，编辑于2022年，星期三感应电动机降压时的人为机械特性感应电动机降压时的人为机械特性snsm10TLUN0TstTmaxTemn1A0.8UN0.64Tst0.64Tmax第26页，共44页，编辑于2022年，星期三转子回路串电阻时的机械特性转子回路串电阻时的机械特性r2+Rs

9、3Tst2sm2r2+Rs2Tst1sm1r2+Rs11 0TstTmTems n0n1smr2第27页，共44页，编辑于2022年，星期三定子串接电抗器时的机械特性定子串接电抗器时的机械特性1 0TmTemsms n0n1Tmxstsm第28页，共44页，编辑于2022年，星期三5.8 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。第29页，共44页，编辑于2022年，星期三二、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 ，。第30页，共44页，编辑于2022年，星期三四、效率特性 空载时，

10、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。第31页，共44页，编辑于2022年，星期三第32页，共44页，编辑于2022年，星期三5.9 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。第33页，共44页，编辑于2022年，星期三3.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

11、量大，以缩短起动时间；起动设备简单，可靠。第34页，共44页，编辑于2022年，星期三（二）、鼠笼式异步电动机的起动（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。第35页，共44页，编辑于2022年，星期三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

12、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第36页，共44页，编辑于2022年，星期三二、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 第37页，共44页，编辑于2022年，星期三运行原理起动时，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

13、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。第38页，共44页，编辑于2022年，星期三5.10 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

14、，为保证电动机的转向不变，须对调定子两相绕组的出线端。第39页，共44页，编辑于2022年，星期三二、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 第40页，共44页，编辑于2022年，星期三3.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。第41页，共44页，编辑于2022年，星期三5.11单相异步电动机 一、一、结构：定子为单相绕组（有起动和工作绕

15、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。第42页，共44页，编辑于2022年，星期三设电动机转速为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。第43页，共44页，编辑于2022年，星期三三、起动方法1.分相起动电动机电容起动电动机：转向：由起动绕组转向工作绕组；电容电动机：实为两相异步电动机；电阻起动电动机：起动转矩小，只适用于比较容易起动的场合。2.罩极电动机结构特点：凸极定子，工作绕组为集中绕组，极靴表面的处开槽，小极部分罩短路环（即为罩极绕组）；工作特点：电动机起动转矩很小，只适用于小型风扇、电动模具及电唱机中，容量一般在3040瓦以下；转向：由未罩部分转向被罩部分。第44页，共44页，编辑于2022年，星期三