第五章 感應(yīng)電機-2.ppt

5 2三相感應(yīng)電動機的磁動勢和磁場 一 空載運行時的磁動勢和磁場 空載運行時磁勢和磁場 負載運行時磁勢和磁場 1 空載運行時的磁動勢 感應(yīng)電機的空載磁動勢和磁場 2 主磁通和激磁阻抗 主磁通是通過氣隙并同時與定 轉(zhuǎn)子繞組相交鏈的磁通 它經(jīng)過的磁路 稱為主磁路 包括氣隙 定子齒 定子軛 轉(zhuǎn)子齒 轉(zhuǎn)子軛等五部分 氣隙中的主磁場以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時 主磁通將在定子每相繞組中感生電動勢 若主磁路的磁化曲線用一條線性化的磁化曲線來代替 則主磁通將與激磁電流成正比 于是可認為與之間具有下列關(guān)系 激磁阻抗 激磁電阻 激磁電抗 3 定子漏磁通和漏抗 a 槽漏磁 b 端部漏磁圖5 8定子漏磁通 定子漏磁通是僅與定子繞組交鏈而不進入轉(zhuǎn)子的磁通 根據(jù)路徑不同 定子漏磁通又可分為槽漏磁 端部漏磁和諧波漏磁等三部分 諧波磁通主要是由定子磁勢的高次諧波分量產(chǎn)生 由于它的極對數(shù)和轉(zhuǎn)速都與基波磁通不同 因此雖然通過轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子繞組交鏈 但對轉(zhuǎn)子不產(chǎn)生有用的轉(zhuǎn)矩 而且此磁通在定子繞組中的感應(yīng)電勢與基波頻率一樣 因此把它作為定子漏磁通處理 定子漏磁通將在定子繞組中感應(yīng)漏磁電動勢 把作為負漏抗壓降來處理 可得 氣隙越小 激磁電抗越大 表明在產(chǎn)生同樣大小的磁通所需要的激磁電流就越小 定子的槽形越深越窄 漏磁導(dǎo)越大 漏抗就越大 漏電抗的物理意義 它是定子三相電流聯(lián)合產(chǎn)生的漏磁場在定子一相電路中引起的電抗 二 負載運行時的轉(zhuǎn)子磁動勢和磁動勢方程 1 轉(zhuǎn)子磁動勢 若定子旋轉(zhuǎn)磁場方向為正向 則轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢和電流方向也是正向 由此產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁勢的方向為正向 即定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場的方向是相同的 當(dāng)電動機帶上負載時 轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢和電流的頻率應(yīng)為 轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為 轉(zhuǎn)子本身又以轉(zhuǎn)速在旋轉(zhuǎn) 因此從定子側(cè)觀察時 在空間的轉(zhuǎn)速應(yīng)為 定子和轉(zhuǎn)子磁動勢之間的速度關(guān)系 結(jié)論 無論轉(zhuǎn)子實際轉(zhuǎn)速為多少 轉(zhuǎn)子磁動勢和定子磁動勢在空間始終保持相對靜止 例5 2 有一臺50HZ 三相 四極的感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差率s 5 試求 1 轉(zhuǎn)子電流的頻率 2 轉(zhuǎn)子磁動勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 3 轉(zhuǎn)子磁動勢在空間的轉(zhuǎn)速 解 1 轉(zhuǎn)子電流的頻率f2 sf1 0 05 50 2 5Hz 2 轉(zhuǎn)子磁動勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n2 60f2 p 60 2 5 2 75r min 3 轉(zhuǎn)子磁動勢在空間的轉(zhuǎn)速n2 n n2 ns 1 s 1500r min 負載時轉(zhuǎn)子磁動勢的基波對氣隙磁場的影響 稱為轉(zhuǎn)子反應(yīng) 轉(zhuǎn)子反應(yīng)有兩個作用 使氣隙磁場的大小和空間相位發(fā)生變化 從而引起定子感應(yīng)電動勢和定子電流發(fā)生變化 轉(zhuǎn)子磁動勢與主磁場相互作用 產(chǎn)生所需要的電磁轉(zhuǎn)矩 以帶動軸上的機械負載 2 轉(zhuǎn)子反應(yīng) 3 負載時的磁動勢方程 或 兩邊除以電流變比有 或 5 3三相感應(yīng)電動機的電壓方程和等效電路 一 電壓方程 電壓方程 T形等效電路和近似等效電路 1 定子電壓方程 2 轉(zhuǎn)子電壓方程 轉(zhuǎn)子頻率為定子頻率時的漏抗 轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn) s 1 感應(yīng)電動機定 轉(zhuǎn)子耦合電路圖 二 等效電路 1 頻率的折算 方法 用靜止的轉(zhuǎn)子代替實際轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子 靜止的轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的運行分析比較靜止轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子頻率工頻轉(zhuǎn)差頻率功率沒有機械功率傳遞有機械功率傳遞 從定 轉(zhuǎn)子耦合電路圖可知 由于定 轉(zhuǎn)子頻率不同 相數(shù)和有效匝數(shù)不同 因此定 轉(zhuǎn)子電路無法聯(lián)在一起 為得到定 轉(zhuǎn)子統(tǒng)一的等效電路 必須把轉(zhuǎn)子頻率變換為定子頻率 轉(zhuǎn)子的相數(shù) 有效匝數(shù)變換為定子的相數(shù)和有效匝數(shù) 即要進行頻率歸算和繞組歸算 結(jié)論 在靜止的轉(zhuǎn)子上用電路模型模擬機械功率輸出 機械功率為有功功率 因此只能用電阻模擬 折算原則 等效 轉(zhuǎn)子磁勢 空間轉(zhuǎn)速 幅值 空間相位 不變 折算方法 模擬機械功率輸出的等效電阻 頻率歸算的物理含義 用一個靜止的電阻為的等效轉(zhuǎn)子去代替電阻為的實際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子 歸算后等效轉(zhuǎn)子將與實際轉(zhuǎn)子具有同樣的轉(zhuǎn)子磁勢 同幅值 同相位 同轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速 在空間以同步速旋轉(zhuǎn)幅值 相位 這說明頻率歸算前后 轉(zhuǎn)子反應(yīng)相同 所以定子的所有物理量及定子傳送到轉(zhuǎn)子的功率保持不變 與轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的機械功率對應(yīng)的等效電阻 頻率歸算后感應(yīng)電動機的定 轉(zhuǎn)子電路圖 總機械功率 2繞組折算 用一個相數(shù)和有效匝數(shù)與定子繞組相同的轉(zhuǎn)子繞組去等效代替實際的轉(zhuǎn)子繞組 繞組歸算原則 歸算前后轉(zhuǎn)子繞組磁勢 空間轉(zhuǎn)速 幅值 空間相位 不變 電動勢的折算折算前 折算后 定 轉(zhuǎn)子的電動勢之比 E2 E1 keE2 E2 4 44f1kw2N2 mE2 E1 4 44f1kw1N1 m ke為電壓比 電流的折算 折算前 折算后 F2 電流比 阻抗的折算 折算前 折算后 阻抗比 keki Z2 kZZ2 R2 kZR2X2 kZX2 歸算后的轉(zhuǎn)子電壓方程 頻率和繞組歸算后感應(yīng)電動機的定 轉(zhuǎn)子電路圖 3 T型等效電路和相量圖 經(jīng)過歸算 感應(yīng)電動機的電壓方程和磁動勢方程成為 感應(yīng)電動機的T形等效電路 感應(yīng)電動機的相量圖 4 近似等效電路 式中 形近似等效電路 通常c 1 03 1 08 5 4感應(yīng)電動機的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程 一 功率方程 電磁功率和轉(zhuǎn)換功率 感應(yīng)電動機從電源輸入的電功率 消耗于定子繞組電阻的銅耗 消耗于定子鐵心的鐵耗 從定子通過氣隙傳送到轉(zhuǎn)子的電磁功率 從等效電路可知 消耗于轉(zhuǎn)子繞組電阻的銅耗 消耗于轉(zhuǎn)子鐵心的鐵耗由于磁通變化率很低而可忽略不計 轉(zhuǎn)換為機械能的總機械功率 即轉(zhuǎn)換功率 機械損耗 雜散損耗 對于中小型 1 3 對于大型 0 5 轉(zhuǎn)子軸上輸出的機械功率 在等效電路上表示功率和損耗 感應(yīng)電動機的功率圖 二 轉(zhuǎn)矩方程和電磁轉(zhuǎn)矩 其中 電磁轉(zhuǎn)矩 空載轉(zhuǎn)矩 輸出轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)子的機械角速度 磁場的同步角速度 轉(zhuǎn)子電流有功分量 例 5 3 已知一臺三相四極的籠型感應(yīng)電動機 額定功率PN l0kW 額定電壓UN 380V 三角形聯(lián)結(jié) 定子每相電阻R1 1 33 漏抗X1 2 43 轉(zhuǎn)子電阻的歸算值R 2 1 12 漏抗歸算值X 2 4 4 激磁阻抗Rm 7 Xm 90 電動機的機械損耗p 100W 額定負載時的雜散損耗p 100W 試求額定負載時電動機的轉(zhuǎn)速 電磁轉(zhuǎn)矩 輸出轉(zhuǎn)矩 定子和轉(zhuǎn)子相電流 定子功率因數(shù)和電動機的效率 例題 一臺50HZ三相感應(yīng)電機 UN 380V Y形聯(lián)結(jié) 在拖動TL 140N m的負載運行時 定子電流I1 42A 轉(zhuǎn)速n 1440r min 鐵損耗pFe 800W 銅損耗pCu 1200W 空載損耗p0 750W 求 1 轉(zhuǎn)矩T2 T0和T 2 功率P2 Pe P 和P1 3 效率 和功率因數(shù) 解 1 求轉(zhuǎn)矩 T2 TL 140N m T