第7章交流电动机.ppt
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1、,7.1 三相异步电动机,7.2 单相异步电动机,第7章 交流电动机,7.1 三相异步电动机,7.1.1 异步电动机的用途与分类,异步电动机的应用非常广泛: 在工业方面:中、小型轧钢设备,机床、轻工机械、起重 机械,矿山机械等。 在农业方面:脱粒机、粉碎机、排灌机械及加工机械。 在家用电器方面:电风扇、空调机、洗衣机、电冰箱等。,电动机的分类:,1. 按电机定子相数分:三相异步电动机、两相异步电动机、 单相异步电动机。,2. 按电机的转子结构分:笼形异步电动机、绕线式异步电动机,交流电动机的作用是将交流电能转换成机械能, 交流电动机分异步电动机和同步电动机两大类。,第9章 7.1,这是电动机的
2、外形,7.1.2三相异步电动机的构造,第9章 7.1,这 是三 相异步电动机的基本结构 示意 图,三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。 此外,还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。,第9章 7.1,这 是三 相异步电动机的基本结构 示意 图,三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分组成。 此外,还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。,端盖,机座,第9章 7.1,这 是三 相异步电动机的基本结构 示意 图,三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分 组成。此外,还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。,定子,第9章 7.1,这 是三 相异步电动机的基本结构 示意图,定子,转子,轴承,端盖,
3、机座,第9章 7.1,三相异步电动机主要部件是由定子和转子两大部分 组成。此外,还有端盖、机座、轴承、风扇等部件。,1. 定子 三相异步电动机的定子是由机座、 定子铁心和定子绕组组成。,这是机座定子铁心和定子绕组示意图,定子绕组,机座,铁心,第9章 7.1,定子铁心是由冲有槽孔的硅钢片叠压而成,这是定子硅钢片,第9章 7.1,在定子槽孔中放置三相彼此独立的绕组。,定子绕组 星形接法,定子绕组 三角形接法,端子,第9章 7.1,A,Z,B,X,C,Y,在定子槽孔中放置三相彼此独立的绕组,定子绕组,第9章 7.1,这 是 绕 线 型 转 子 铁 心 与 绕 组,2. 转子 根据转子绕组结构的不同又
4、分为笼型转子和绕线型转子,笼型转子的电机称笼型电动机 绕线型转子的电机称绕线型电动机,外接电阻,电刷,滑环,转子铁心,转子绕组,第9章 7.1,转子铁心是由相互绝缘的硅钢片叠压而成。,这 是 转 子 硅 钢 片,第9章 7.1,笼型转子是由嵌放在转子铁心槽内的导电条组成, 在转子铁心的两端各用一个导电端环把所有的导电条 连接起来。,这 是 笼 型 转 子,第9章 7.1,定子绕组与转子绕组,定子绕组,转子绕组,第9章 7.1,7.1.3 转动原理,一、旋转磁极对导体的作用,n1,n,e( i ),转子 导体,旋转磁极形成旋转磁场,旋转磁场的转速也称为同步转速。笼型转子在旋转磁场的作用下也转动起
5、来,其转向与旋转磁场的转向相同。,第9章 7.1,二、三 相绕组产生的旋转磁场,A,B,C,X,Y,Z,iA=Imsin t,iB=Imsin( t-120 ),iC=Imsin( t+120 ),iA,iB,iC,相序A-B-C-A,对称三相电流 流入 对称三相绕组,第9章 7.1,iA,1. 两极旋转磁场, t = 0,t,i,A,Z,B,X,C,Y,iA= 0 iB为负值 iC为正值,iB,iC,第9章 7.1, t, t = 60,i,A,Z,B,X,C,Y,60,iC = 0 iB为负值 iA为正值,iA,iB,iC,0,1. 两极旋转磁场,第9章 7.1, t = 90,A,Z,B
6、,X,C,Y,90,iA为正值 iB为负值 iC为负值, t,i,iA,iB,iC,0,1. 两极旋转磁场,第9章 7.1,t = 180,A,Z,B,X,C,Y,iA= 0 iB为正值 iC为负值,180, t,i,iA,iB,iC,0,1. 两极旋转磁场,第9章 7.1,t=60,A,Z,B,X,C,Y,N,S,60,t=90,A,Z,B,X,C,Y,N,S,t=0,A,Z,B,X,C,Y,N,S,90,t=180,A,Z,B,X,C,Y,N,S,180,0,第9章 7.1,空间相差120 角的三相绕组,通入对称三相电流时,产生的是一对磁极的旋转磁场,当电流经过一个周期变化时,磁场也沿着顺
7、时针方向旋转了一周 (在空间旋转的角度为360 )。,综上分析可得结论:,第9章 7.1, t,i,iA,iB,iC,0,2. 改变旋转磁场的转向,A,B,C,X,Y,Z,90,60,0,相序A-C-B-A,第9章 7.1,改变流入三相绕组的电流相序,就能改变旋转磁场的转向;改变了旋转磁场的转向, 也就改变了三相异步电动机的旋转方向。,综上分析可得结论:,第9章 7.1,3. 四极旋转磁场,iA,iB,iC,A,B,C,X,Y,Z,A,B,C,X,Y,Z,60,0,t = 0,A,Z,B,X,C,N,S,X,C,Y,A,Z,B,Y,0,S,N,t = 60,N,S,30,S,N,0, t,i,
8、iA,iB,iC,0,第9章 7.1,将两个绕组 串联起来, t,i,iB,iC,0,90,180,t = 90,A,Z,B,X,C,N,S,X,C,Y,A,Z,B,Y,45,S,N,t =180,A,Z,B,X,C,N,S,X,C,Y,A,Z,B,Y,90,S,N,90,3. 四极旋转磁场,A,B,C,X,Y,Z,A,B,C,X,Y,Z,iA,iB,iC,iA,第9章 7.1,将两个绕组 串联起来,当定子每相中有两个绕组串联, 且每相绕组在空间相差60时, 通入对称三相交流电后, 也产生一个旋转磁场, 但它是一个四极旋转磁场。当电流变化一周, 旋转磁场在空间只转了半周(180 空间角), 旋
9、转速度较两极磁场慢了一半。,4. 旋转磁场的速度 n1,综上分析可得结论:,电源的频率, 磁极对数,5. 转子转速 n 和转差率 S,P=1 n1 =3000 r/min,P=2 n1 =1500 r/min,P=3 n1 =1000 r/min,n = (1S) n1,定义: 转差率,0 S ,S = 0.015 0.06,转子转速,第9章 7.1, 同步转速,定子旋转磁场,三、转子的转速和磁场,N1,S1,N2,S2,n1,n = n1(1-S),转子磁场,当定子的旋转磁 场逆时针转过90 时,转子磁场也 逆时针转过90。,第9章 7.1,转子磁场的磁极对数与定子旋转磁场的磁极对数相等,而
10、且转子磁场与定子旋转磁场具有相同的转向和转速。,转子旋转磁场的转速 n2,综上分析可得结论:,= f1 S,f2 转子电动势的频率,n2 转子旋转磁场相对转子的转速,n2 = n1 S,n2+ n = n1,n1,n2,n,第9章 7.1,1. 型号,(2) 电压 UN 定子绕组上所加的线电压,7.1.7 三相异步电动机的铭牌和额定值,第9章 7.1,Y100L1 - 4,2. 铭牌,3. 额定值,P105 表7.1 - 3,(1) 功率 PN 输出功率 W,kW,(3) 电流 IN 流入定子绕组的线电流,(5) 频率 fN,(4) 转速 nN 额定状态下转子的转速 r/min,(6) 效率,
11、(7) 功率因数 cos N 满载时 0.7 0.9,(8)绝缘等级, m, st , Ist / IN,A,Z,B,X,C,Y,A,X,B,Y,C,Z,主磁通,iA,iB,iC,漏磁通S (很小),E1= 4.44 f1N1K1,e1,eS1,uA,uB,uC,(很小),*7.1.4 三相异步电动机的定子和转子电路,第9章 7.1,1. 定子电路,Z1 =R1+jXS1,定子的内阻抗:,U1 E1=4.44 f1N1K1,: 旋转磁场每极磁通 N1:每相定子绕组匝数 K1: 定子绕组分布系数,第9章 7.1,2. 转子电路,Z2 =R2+ jXS2,转子的内阻抗:,E2=4.44 f2N2K
12、2 =4.44 f1N2K2 S=E20S,:旋转磁场每极磁通 N2:每相转子绕组匝数 K2: 转子绕组分布系数,E2,R2,jXS2,第9章 7.1,3. 三相异步电动机的等效电路,第9章 7.1,I2,cos 2,1,U1E1=4.44 f1N1K1,I2和cos2均与S有关,E2,I2,R2,jXS2,ES2,第9章 7.1,电磁转矩 T= CT I2cos 2,E20= 4.44 f1N2K2,将,磁转矩是由旋转磁场 和转子电流的有功分量相互 作用而产生的,所以,电磁力 F=BIl,7.1.5 三相异步电动机的转矩和机械特性,一、电磁转矩T,常数,第9章 7.1,S,T,1,0,a,b
13、,c,1. 额定转矩 TN,一、电磁转矩 T,转矩特性 T = f (S),P2 = T ,第9章 7.1,U1,不同电源电压的转矩特性,由dT/dS = 0, 得,1,解得,取正值,Sm 称为临界转差率,2. 最大转矩 Tm,代入 T 的表达式, U12,求得最大转矩 Tm,U1增大,第9章 7.1,S,T,0,当X20不变时, 临界转差率Sm随R2增大而增加。,4. Sm=R2 /X20,不同转子电阻的转矩特性,2. 最大转矩 Tm,结论:,1. Tm U12,2. Tm 与 R2无关,3. 过载系数, m Tm / T N, m 1.6 2.5,Sm与 U1无关,R 2 增大,第9章 7
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