三相异步电动机.pptx
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1、3.13.1 三相异步电动机的构造三相异步电动机的构造三相异步电动机的构造三相异步电动机的构造第第3章章 异步电动机异步电动机3.23.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理3.33.3 三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩3.43.4 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性3.53.5 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动3.63.6 三相异步电动机的调速三相异步电动机的
2、调速三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速3.73.7 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动3.83.8 三相异步电动机铭牌数据三相异步电动机铭牌数据三相异步电动机铭牌数据三相异步电动机铭牌数据电动机的分类:电动机的分类:电动机的分类:电动机的分类:鼠笼式异步交流电动机授课内容:鼠笼式异步交流电动机授课内容:基本结构、工作原理、基本结构、工作原理、基本结构、工作原理、基本结构、工作原理、机械特性、控制方法机械特性、控制方法机械特性、控制方法机械特性、控制方法 电动机电动机电动机电动机交流电动机交流电动机交流电动机交流电动机直流电动机直流电动机直流电
3、动机直流电动机三相电动机三相电动机三相电动机三相电动机单相电动机单相电动机单相电动机单相电动机同步电动机同步电动机同步电动机同步电动机异步电动机异步电动机异步电动机异步电动机他励、并励电动机他励、并励电动机他励、并励电动机他励、并励电动机串励、复励电动机串励、复励电动机串励、复励电动机串励、复励电动机1.定子定子3.1 三相异步电动机的构造三相异步电动机的构造铁心:由内周有槽铁心:由内周有槽铁心:由内周有槽铁心:由内周有槽的硅钢片叠成。的硅钢片叠成。的硅钢片叠成。的硅钢片叠成。A-XA-XB-Y B-Y C-ZC-Z三相绕组三相绕组三相绕组三相绕组机座:铸钢或铸铁机座:铸钢或铸铁 定子铁心的硅
4、钢片定子铁心的硅钢片 定子铁心定子铁心 定子绕组定子绕组对称三相绕组。对称三相绕组。定子接线盒定子接线盒U1 V1 W1W2 U2 V2U1 V1 W1U2 V2 W2U1 V1 W1W2 U2 V 2星星形形(Y)联联结结3 U1 V1 W1W2 U2 V 2三三角角形形()联联结结3 转子铁心、转子铁心、转子绕组、转子绕组、转轴、转轴、风扇等。风扇等。转子铁心的硅钢片转子铁心的硅钢片2.转子转子 转子绕组转子绕组 绕线型:绕线型:对称三相绕组。对称三相绕组。笼笼 型:型:对称多相绕组。对称多相绕组。笼型异步电动机的转子笼型异步电动机的转子 导条导条 端环端环 风扇风扇 笼型异步电动机的转子
5、笼型异步电动机的转子 铸铝转子铸铝转子 绕线型异步电动机的转子绕线型异步电动机的转子 绕线型异步电动机的转子绕线型异步电动机的转子集电环集电环 三相绕线型异步电动机示意图三相绕线型异步电动机示意图 转子三相绕组接成转子三相绕组接成 Y 形形 短接或短接或外接对称电阻等外接对称电阻等 三相异步电动机的外形三相异步电动机的外形 部分额定值:部分额定值:UN 690 V,2 kV 11 kV fN 50/60 Hz PN 200 kW 3 000 kW 2p 2 12 笼型异步电动机笼型异步电动机 部分额定值:部分额定值:UN 400 V 690 V fN 50/60 Hz PN 200 kW 2
6、300 kW 2p 2 8 三相绕线型异步电动机的结构三相绕线型异步电动机的结构3.2 三相异步电动机的转动原理三相异步电动机的转动原理3.2.1 旋转磁场旋转磁场 定子三相绕组通入三定子三相绕组通入三定子三相绕组通入三定子三相绕组通入三相交流电相交流电相交流电相交流电(星形联接星形联接星形联接星形联接)AXBYCZ1 1.旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生oo规定规定 i:“+”首端流入,尾端流出。首端流入,尾端流出。i:“”尾端流入,首端流出。尾端流入,首端流出。AYCBZX()电流出电流出()电流入电流入 MAXYCBZAXYCBZAXYCBZ 三相电流合成磁三相电
7、流合成磁三相电流合成磁三相电流合成磁场场场场 的分布情况的分布情况的分布情况的分布情况合成磁场方向向下合成磁场方向向下合成磁场方向向下合成磁场方向向下合成磁场旋转合成磁场旋转合成磁场旋转合成磁场旋转6060 合成磁场旋转合成磁场旋转合成磁场旋转合成磁场旋转9090600oAAXZBCYAAXZBCY分析可知:三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场分析可知:三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场 即:即:一个电流周期,旋转磁场在空间转过一个电流周期,旋转磁场在空间转过一个电流周期,旋转磁场在空间转过一个电流周期,旋转磁场在空间转过360360取决于三相电流的相序取决于三相电流的相序取决于三相电流的相
8、序取决于三相电流的相序2.旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向结论:结论:结论:结论:任意调换两根任意调换两根任意调换两根任意调换两根电源进线,则旋转电源进线,则旋转电源进线,则旋转电源进线,则旋转磁场反转。磁场反转。磁场反转。磁场反转。任意调换两根电源进线任意调换两根电源进线(电路如图电路如图)AXCZBY0 Mo3 3.旋转磁场的极对数旋转磁场的极对数旋转磁场的极对数旋转磁场的极对数P P 当三相定子绕组按当三相定子绕组按当三相定子绕组按当三相定子绕组按图示排列时,产生一对图示排列时,产生一对图示排列时,产生一对图示排列时,产生一对磁极的旋转磁场,磁极的
9、旋转磁场,磁极的旋转磁场,磁极的旋转磁场,即:即:AXBYCZAXYCBZ0 Mo 若定子每相绕组由两个线圈串联若定子每相绕组由两个线圈串联若定子每相绕组由两个线圈串联若定子每相绕组由两个线圈串联 ,绕组的始端,绕组的始端,绕组的始端,绕组的始端之间互差之间互差之间互差之间互差6060,将形成,将形成,将形成,将形成两对磁极的旋转磁场。两对磁极的旋转磁场。两对磁极的旋转磁场。两对磁极的旋转磁场。CYABCXYZAXBZAXBYC极对数极对数旋转磁场的磁极对数旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关与三相绕组的排列有关CYABCXYZAXBZ04 4.旋转磁场的转速旋转磁场的转速旋转磁场的转速旋转
10、磁场的转速工频:工频:旋转磁场的转速取决于磁场的极对数旋转磁场的转速取决于磁场的极对数旋转磁场的转速取决于磁场的极对数旋转磁场的转速取决于磁场的极对数p=1时时0 MoAXYCBZAXYCBZAXYCBZp=2时时0旋转磁场转速旋转磁场转速旋转磁场转速旋转磁场转速n n0 0与极对数与极对数与极对数与极对数 p p 的关系的关系的关系的关系极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速旋转磁场转速旋转磁场转速n0与频率与频率f1和极对数和极对数p有关。有关。可见可见可见可见:3.2.2 电动机的转动原理电动机的转动原理1.1.转动原理转动原理转动原理转
11、动原理AXYCBZ定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电方向方向方向方向:顺时针顺时针顺时针顺时针 切割转子导体切割转子导体切割转子导体切割转子导体右手定则右手定则右手定则右手定则感应电动势感应电动势感应电动势感应电动势 E E2020旋转磁场旋转磁场旋转磁场旋转磁场感应电流感应电流感应电流感应电流 I I2 2旋转磁场旋转磁场旋转磁场旋转磁场左手定则左手定则左手定则左手定则电磁力电磁力电磁力电磁力F FF电磁转矩电磁转矩电磁转矩电磁转矩MMnF 3.2.3 转差率转差率 旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转
12、速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速之比称为旋转磁场的同步转速之比称为旋转磁场的同步转速之比称为旋转磁场的同步转速之比称为转差率。转差率。转差率。转差率。由前面分析可知,电动机转子转动方向与磁场由前面分析可知,电动机转子转动方向与磁场由前面分析可知,电动机转子转动方向与磁场由前面分析可知,电动机转子转动方向与磁场旋转的方向一致,但转子转速旋转的方向一致,但转子转速旋转的方向一致,但转子转速旋转的方向一致,但转子转速 n n 不可能达到与旋转不可能达到与旋转不可能达到与旋转不可能达到与旋转磁场的转速相等,即磁场
13、的转速相等,即磁场的转速相等,即磁场的转速相等,即异步电动机异步电动机异步电动机异步电动机如果如果:无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流 转子与旋转磁场间没有相对运动,磁通不切转子与旋转磁场间没有相对运动,磁通不切转子与旋转磁场间没有相对运动,磁通不切转子与旋转磁场间没有相对运动,磁通不切 割转子导条割转子导条割转子导条割转子导条无转矩无转矩无转矩无转矩因此,转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。因此,转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。因此,转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。因此,转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。异步电动机运行中
14、异步电动机运行中异步电动机运行中异步电动机运行中:转子转速亦可由转差率求得转子转速亦可由转差率求得转差率转差率转差率转差率s 例例1 1:一台三相异步电动机,其额定转速一台三相异步电动机,其额定转速 n=975 r/min,电源频率,电源频率 f1 1=50 Hz。试求电动机的。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。极对数和额定负载下的转差率。解:解:根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知:速的关系可知:n0=1000 r/min,即即即即p p=3=3额定转差率为额定转差率为额定转差率为额定转差率为3.3 三相异步电动机的电磁转矩三相异步电
15、动机的电磁转矩 三相异步电动机的电三相异步电动机的电三相异步电动机的电三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。磁关系与变压器类似。磁关系与变压器类似。磁关系与变压器类似。变压器:变压器:变化变化 eU1 E1=4.44 f N1 E2=4.44 f N2 E E1 1、E E2 2 频率相同,都等频率相同,都等频率相同,都等频率相同,都等于电源频率。于电源频率。于电源频率。于电源频率。异步电动机每相电路异步电动机每相电路异步电动机每相电路异步电动机每相电路i1u1e1e 1e2e 2i2+f1f23.3.1 定子电路定子电路1 1.旋转磁场的磁通旋转磁场的磁通旋转磁场的磁通旋转磁场的磁通 异步电
16、动机:异步电动机:旋转磁场切割导体旋转磁场切割导体 e,U1 E1=4.44 f 1N1 每极磁通每极磁通旋转磁场与定子导体间的相对速度为旋转磁场与定子导体间的相对速度为 n0,所以,所以2 2.定子感应电势的频率定子感应电势的频率定子感应电势的频率定子感应电势的频率 f f1感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关f 1=电源频率电源频率 f3.3.2 转子电路转子电路1.1.转子感应电势频率转子感应电势频率转子感应电势频率转子感应电势频率 f f 2 2定子导体与旋转磁场间的相对速度固定,而转子定子导体与旋转磁场间的相对速度固定,而转子导体与旋转
17、磁场间的相对速度随转子的转速不同而导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而变化变化 定子感应电势频率定子感应电势频率 f 1 转子感应电势频率转子感应电势频率 f 2 转子感应电势频率转子感应电势频率转子感应电势频率转子感应电势频率 f f 2 2旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同2.2.转子感应电动势转子感应电动势转子感应电动势转子感应电动势E E 2 2E2=4.44 f 2N2 =4.44s f 1N2 当转速当转速当转速当转速 n n=0(=0(s s=1)=1)时,时,时,时,f f 2 2最高,且最高,且最高,且最高,且 E E2
18、2 最大,有最大,有最大,有最大,有E20=4.44 f 1N2 转子静止时转子静止时转子静止时转子静止时的感应电势的感应电势的感应电势的感应电势即即E2=s E20 转子转动时转子转动时转子转动时转子转动时的感应电势的感应电势的感应电势的感应电势3.3.转子感抗转子感抗转子感抗转子感抗X X 2 2当转速当转速当转速当转速 n n=0(=0(s s=1)=1)时,时,时,时,f f 2 2最高,且最高,且最高,且最高,且 X X2 2 最大,有最大,有最大,有最大,有X20=2 f1L 2即即X2=sX20 4.4.转子电流转子电流转子电流转子电流 I I2 25.5.转子电路的功率因数转子
19、电路的功率因数转子电路的功率因数转子电路的功率因数 coscos 2 2转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流转子电路的功率因数转子电路的功率因数转子电路的功率因数转子电路的功率因数 结论:结论:转子转动时,转转子转动时,转 子电路中的各量均与转子电路中的各量均与转 差率差率 s有关,即与转速有关,即与转速 n有关。有关。I2cos 2s1I2,O3.3.3 转矩公式转矩公式 转子中各载流导体在旋转磁场的作用下转子中各载流导体在旋转磁场的作用下转子中各载流导体在旋转磁场的作用下转子中各载流
20、导体在旋转磁场的作用下,受到电受到电受到电受到电磁力所形成的转矩之总和。磁力所形成的转矩之总和。磁力所形成的转矩之总和。磁力所形成的转矩之总和。常数,与电常数,与电机结构有关机结构有关旋转磁场旋转磁场每极磁通每极磁通转子电流转子电流转子电路的转子电路的功率因数功率因数由此得电磁转矩公式由此得电磁转矩公式由此得电磁转矩公式由此得电磁转矩公式由前面分析知:由前面分析知:由公式可知由公式可知由公式可知由公式可知电磁转矩公式电磁转矩公式电磁转矩公式电磁转矩公式1.1.M M 与定子每相绕组电压与定子每相绕组电压与定子每相绕组电压与定子每相绕组电压 成正比。成正比。成正比。成正比。U U 1 1 M M
21、 2.2.当电源电压当电源电压当电源电压当电源电压 U U1 1 一定时,一定时,一定时,一定时,M M 是是是是 s s 的函数。的函数。的函数。的函数。3.3.R R2 2 的大小对的大小对的大小对的大小对 M M 有影响。绕线式异步电动机可外有影响。绕线式异步电动机可外有影响。绕线式异步电动机可外有影响。绕线式异步电动机可外 接电阻来改变转子电阻接电阻来改变转子电阻接电阻来改变转子电阻接电阻来改变转子电阻R R2 2 ,从而改变转距。,从而改变转距。,从而改变转距。,从而改变转距。3.4.1 机械特性曲线机械特性曲线OMS根据转矩公式根据转矩公式得特性曲线:得特性曲线:OM13.4 三相
22、异步电动机械特性转矩三相异步电动机械特性转矩电动机在额定负载时的转矩。电动机在额定负载时的转矩。电动机在额定负载时的转矩。电动机在额定负载时的转矩。1 1.额定转矩额定转矩额定转矩额定转矩MN N3.4.1 三个重要转矩三个重要转矩OM额定转矩额定转矩额定转矩额定转矩(N m)如某普通机床的主轴电机如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型型)的额定功的额定功率为率为7.5kw,额定转速为额定转速为1440r/min,则额定转矩为则额定转矩为2 2.最大转矩最大转矩最大转矩最大转矩 MMmaxmax 转子轴上机械负载转矩转子轴上机械负载转矩转子轴上机械负载转矩转子轴上机械负载转矩MM2 2 不能
23、大于不能大于不能大于不能大于MMmaxmax ,否则,否则,否则,否则将造成堵转将造成堵转将造成堵转将造成堵转(停车停车停车停车)。电机带动最大负载的能力。电机带动最大负载的能力。电机带动最大负载的能力。电机带动最大负载的能力。令:令:求得求得临界转差率临界转差率将将sm代入转矩公式,可得代入转矩公式,可得当当当当 U U1 1 一定时,一定时,一定时,一定时,MMmaxmax为定值为定值为定值为定值过载系数过载系数过载系数过载系数(能力能力能力能力)一般三相异步电动机的过载系数为一般三相异步电动机的过载系数为工作时必须使工作时必须使工作时必须使工作时必须使MM2 2 MM2 2电机能电机能电
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