电气工程概论交流电机.pptx

第四节第四节 电机学电机学（交流部分）（交流部分）三、异步电机三、异步电机 交流电机是目前生产、生活中使用最广泛的电机，可交流电机是目前生产、生活中使用最广泛的电机，可分为异步电机和同步电机。分为异步电机和同步电机。异步电机转子转速和同步转速之间总存在一定差异。异步电机转子转速和同步转速之间总存在一定差异。其转子和定子之间没有电的直接联系，又称为感应电动机。其转子和定子之间没有电的直接联系，又称为感应电动机。优点：结构简单，价格低廉，运行可靠，效率较高，优点：结构简单，价格低廉，运行可靠，效率较高，维修方便等优点。维修方便等优点。缺点：不能低成本的在较广泛的范围内实现平滑调速，缺点：不能低成本的在较广泛的范围内实现平滑调速，必须从电网中吸收滞后电流，导致电网的功率因数降低。必须从电网中吸收滞后电流，导致电网的功率因数降低。此外普通鼠笼式异步电动机的启动特性较差。此外普通鼠笼式异步电动机的启动特性较差。(一一)异步电机的结构异步电机的结构 1 1 定子：定子铁芯由硅钢片冲片叠成，冲片内圆上的槽用定子：定子铁芯由硅钢片冲片叠成，冲片内圆上的槽用来嵌放定子绕组。来嵌放定子绕组。2 2 转子：主要由转子铁芯、转子绕组和转轴三者构成。转转子：主要由转子铁芯、转子绕组和转轴三者构成。转子绕组分为绕线型和鼠笼型两类。子绕组分为绕线型和鼠笼型两类。异步电机结构异步电机结构 (二二)异步电动机的工作原理异步电动机的工作原理 1 1 旋转磁极对导体的作用旋转磁极对导体的作用 2 2 三相绕组的旋转磁场三相绕组的旋转磁场 (二二)异步电动机的工作原理异步电动机的工作原理 2 2 三相绕组的旋转磁场三相绕组的旋转磁场 两极三相电机定子磁两极三相电机定子磁场规律：场规律：（1 1）电流变化一周，磁）电流变化一周，磁场在空间上旋转场在空间上旋转360360度。度。（2 2）合成磁动势旋转方）合成磁动势旋转方向与绕组向与绕组A A、B B、C C在空间在空间的布置顺序相同。的布置顺序相同。（3 3）某相电流达最大值）某相电流达最大值时，合成磁动势轴线与该时，合成磁动势轴线与该相绕组轴线重合。相绕组轴线重合。（4 4）合成磁动势的幅值）合成磁动势的幅值为每相脉振磁动势振幅的为每相脉振磁动势振幅的1.51.5倍。倍。3 3 异步电机的磁通异步电机的磁通（1 1）主磁通：同时与定子绕组及转子绕组相匝链的磁通。）主磁通：同时与定子绕组及转子绕组相匝链的磁通。（2 2）漏磁通：定子绕组通过三相电流产生的仅与其自身相匝）漏磁通：定子绕组通过三相电流产生的仅与其自身相匝链的磁通；转子绕通过电流产生的仅与其自身相匝链的磁链的磁通；转子绕通过电流产生的仅与其自身相匝链的磁通。通。（三）（三）异步电机的运行方式异步电机的运行方式 转差率转差率s s：旋转磁场的转速：旋转磁场的转速n n1 1与转子转速与转子转速n n的差值与同步速度的差值与同步速度n n1 1的比值。可根据转差率来判断异步电机的运行状态。的比值。可根据转差率来判断异步电机的运行状态。1 1 电动机运行状态：电动机运行状态：0s10s1 2 2 发电机运行状态发电机运行状态:-s0:-s1s1。（四）（四）异步电动机的电动势平衡方程式异步电动机的电动势平衡方程式 1 1 定子绕组的电动势平衡方程式定子绕组的电动势平衡方程式 2 2 转子绕组的电动势和电流：转子绕组的电动势和电流：（1 1）转子绕组的电动势）转子绕组的电动势（2 2）转子绕组的漏阻抗）转子绕组的漏阻抗（3 3）转子中的电流）转子中的电流 （五）（五）异步电动机的磁动势平衡方程异步电动机的磁动势平衡方程 1 1 转子磁动势转子磁动势 转子磁动势相对转子的转速转子磁动势相对转子的转速 （六）（六）异步电动机的功率平衡方程式异步电动机的功率平衡方程式（七）（七）异步电动机的转矩和机械特性异步电动机的转矩和机械特性 1 1 转矩转矩 2 2 机械特性机械特性（八）（八）异步电动机的调速异步电动机的调速 1 1 交流调速系统发展方向交流调速系统发展方向（1 1）一般性能的节能调速）一般性能的节能调速（2 2）高性能交流调速系统）高性能交流调速系统（3 3）特大容量和极高转速的交流调速）特大容量和极高转速的交流调速 2 2 异步电动机的调速异步电动机的调速（1 1）变极调速）变极调速（2 2）变频调速）变频调速（3 3）变转差率调速）变转差率调速 1 1）改变定子端电压）改变定子端电压 2 2）改变转子电阻）改变转子电阻（4 4）异步电动机矢量变换控制系统）异步电动机矢量变换控制系统四、同步电机四、同步电机 同步电机属于交流电机，其转子转速为一固定的同步同步电机属于交流电机，其转子转速为一固定的同步转速。同步电机有三种运行方式：发电机、电动机和调相转速。同步电机有三种运行方式：发电机、电动机和调相机。现代电网的电能几乎全部由三相同步发电机提供。机。现代电网的电能几乎全部由三相同步发电机提供。（一）（一）同步电机的原理和结构同步电机的原理和结构（二）（二）同步发电机的空载运行同步发电机的空载运行（三）（三）同步发电机的负载运行同步发电机的负载运行 1 1 电枢反应及电动势方程电枢反应及电动势方程 当负载运行时，三相对称电流流过定子三相绕组，形当负载运行时，三相对称电流流过定子三相绕组，形成电枢旋转磁动势，它与转子旋转磁动势同步，且转向相成电枢旋转磁动势，它与转子旋转磁动势同步，且转向相同。此时的气隙磁场与空载运行的情况不同，是二者的合同。此时的气隙磁场与空载运行的情况不同，是二者的合成磁场。成磁场。电枢磁动势对气隙磁场的影响称为电枢反应。电枢反电枢磁动势对气隙磁场的影响称为电枢反应。电枢反应对同步电机的性能有重大影响，负载的性质决定了电枢应对同步电机的性能有重大影响，负载的性质决定了电枢反映的特性。反映的特性。可以应用时空矢量图来分析电枢反应特性。可以应用时空矢量图来分析电枢反应特性。凸极同步电机的电动势方程凸极同步电机的电动势方程其中其中X Xd d为直轴同步电抗，为直轴同步电抗，X Xq q为交轴同步电抗。为交轴同步电抗。隐极同步电机的电动势方程隐极同步电机的电动势方程其中其中X Xt t为隐极电机同步电抗。为隐极电机同步电抗。2 2 同步发电机的特性同步发电机的特性（1 1）空载特性）空载特性（2 2）短路特性）短路特性 （3 3）同步发电机的外特性）同步发电机的外特性 发电机的电压调整率：发电机的电压调整率：（四）（四）同步发电机的并网运行同步发电机的并网运行 （1 1）发电机的频率和电网频率相同；）发电机的频率和电网频率相同；（2 2）发电机和电网的电压波形要相同；）发电机和电网的电压波形要相同；（3 3）发电机和电网电压大小、相位要相同；）发电机和电网电压大小、相位要相同；（4 4）发电机和电网的相序要相同。）发电机和电网的相序要相同。（五）（五）同步发电机的功率平衡同步发电机的功率平衡 作业作业 P85 T2-12,2-14,2-17简答题：