三相異步電動機教案共38課件

1、主要內(nèi)容：電磁轉(zhuǎn)矩的表達式固有機械特性的測試人為機械特性三相異步電動機機械特性的測試第1頁，共38頁。三相異步電動機機械特性的測試一、三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩對三相異步電動機的拖動性能起著極其重要的作用，直接影響著電動機的起動、調(diào)速、制動等性能。其常用表達式有以下三種形式。1、電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達式2、電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達式其中第2頁，共38頁。三相異步電動機機械特性的測試經(jīng)過推導可得出三相異步電動機機械特性的表達式經(jīng)過簡化：得出的結論： 1）當電源的頻率及電機的參數(shù)不變時，最大轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比。 2）最大轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)差率都與定子電阻、漏抗有關。 3）最大轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子回路中的電阻無關。

2、第3頁，共38頁。三相異步電動機機械特性的測試二、三相異步電動機的機械特性1、固有機械特性異步電動機的固有機械特性是指在額定電壓和額定頻率下，按規(guī)定方式接線，定、轉(zhuǎn)子外接電阻為零時，T與s的關系 。如下圖所示：第4頁，共38頁。三相異步電動機機械特性的測試曲線幾個特殊點分析1)起動點A。電動機剛接入電網(wǎng)，但尚未開始轉(zhuǎn)動的瞬間軸上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩叫電動機起動轉(zhuǎn)矩（又稱堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩）。2)臨界點B。電動機經(jīng)常工作在不超過額定負載的情況下。但在實際運行中，負載免不了會發(fā)生波動，出現(xiàn)短時超過額定負載轉(zhuǎn)矩的情況。如果最大電磁轉(zhuǎn)矩大于波動時的峰值，電動機還能帶動負載，否則便不行了。最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比為過載能力，

3、它也是異步電動機的一個重要指標。3)同步點o。理想情況。4)額定點C。第5頁，共38頁。三相異步電動機機械特性的測試2、人為機械特性 人為機械特性就是人為地改變電源參數(shù)或電機參數(shù)而得到的機械特性。1）降低定子電壓的人為機械特性由公式可見，當定子電壓降低時，電磁轉(zhuǎn)矩與成正比地降低。同步點不變，最大轉(zhuǎn)矩與起動轉(zhuǎn)矩都隨電壓平方降低，其特性曲線如圖第6頁，共38頁。2）轉(zhuǎn)子串電阻時的人為機械特性此法適用于繞線轉(zhuǎn)子異步電動機。在轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串入三相對稱電阻時，同步點不變，Sm與轉(zhuǎn)子電阻成正比變化，最大轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電阻無關而不變，其機械特性如圖所示。 三相異步電動機機械特性的測試第7頁，共38頁。一 三相異步

4、電動機的結構與銘牌1.1三相異步電動機的結構 三相異步電動機定子鐵心及定子槽形第8頁，共38頁。一、 三相異步電動機的結構與銘牌1.1三相異步電動機的結構2.轉(zhuǎn)子部分三相異步電動機的轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成的 。（1）轉(zhuǎn)子鐵心：是電動機磁路的一部分，用來安放轉(zhuǎn)子繞組，它用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上，整個轉(zhuǎn)子的外表呈圓柱形。（2）轉(zhuǎn)子繞組：分為籠型和繞線型兩類。1）繞線轉(zhuǎn)子繞組：也是一個三相繞組，三相引出線分別接到轉(zhuǎn)軸上的三個與轉(zhuǎn)軸絕緣的集電環(huán)上，通過電刷裝置與外電路相聯(lián)，通過外串電阻改善電機的起動，調(diào)速等性能。如下圖所示。 第9頁，共38頁。一、 三相

5、異步電動機的結構與銘牌1.1三相異步電動機的結構第10頁，共38頁。一、 三相異步電動機的結構與銘牌1.1三相異步電動機的結構第11頁，共38頁。一、 三相異步電動機的結構與銘牌1.1三相異步電動機的結構第12頁，共38頁。2）籠型繞組：在轉(zhuǎn)子鐵心的每一個槽中插入一根銅條，在銅條兩端各用一個銅環(huán)（稱為端環(huán)）把導條聯(lián)結起來，稱為銅排轉(zhuǎn)子，如圖所示。也可用鑄鋁的方法，把轉(zhuǎn)子導條和端環(huán)、風扇葉片用鋁液一次澆鑄而成，稱為鑄鋁轉(zhuǎn)子，如圖所示。100kW以下的異步電動機一般采用鑄鋁轉(zhuǎn)子?；\型繞組結構簡單，堅固，成本低。 3.其他部分包括端蓋、風扇等。一、 三相異步電動機的結構與銘牌1.1三相異步電動機的結

6、構第13頁，共38頁。一、 三相異步電動機的結構與銘牌1.1三相異步電動機的結構第14頁，共38頁。一、 三相異步電動機的結構與銘牌1.1三相異步電動機的結構第15頁，共38頁。一、 三相異步電動機的結構與銘牌1.1三相異步電動機的結構第16頁，共38頁。一、 三相異步電動機的結構與銘牌1.1三相異步電動機的結構第17頁，共38頁。一、 三相異步電動機的結構與銘牌1.1三相異步電動機的結構 定子和轉(zhuǎn)子配合方式第18頁，共38頁。一、 三相異步電動機的結構與銘牌1.2三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)第19頁，共38頁。（1）額定功率(容量)：轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功率(kW)。（2）額定電壓：額定運行時，加在

7、定子繞組上的線電壓(V)。（3）額定電流：額定運行時，加在定子繞組上的線電流(A)。 （4）額定轉(zhuǎn)速：額定運行時，電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(r/min)。 （5）額定頻率：所接電源的頻率(Hz)，我國工頻(50Hz)。 （6）絕緣等級。（7）接法。用Y或表示。表示在額定運行時，定子繞組應采用的聯(lián)結方式。額定電壓，額定電流，額定功率的關系：接法：相電壓 UN=UN ；相電流 IN=IN/1.735 Y接法：相電壓 UN=UN/1.735；相電流 IN=IN ，所以： PN =1.735UN IN N cos N (W)一、 三相異步電動機的結構與銘牌1.2 三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)第20頁，共38頁。一

8、、 三相異步電動機的結構與銘牌1.2 三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)若是繞線式轉(zhuǎn)子異步電動機，則還有：（8）轉(zhuǎn)子繞組開路電壓。指定子接額定電壓，轉(zhuǎn)子繞組開路時的轉(zhuǎn)子線電壓（V）。（9）轉(zhuǎn)子繞組的額定電流（A）。第21頁，共38頁。一、 三相異步電動機的結構與銘牌1.2 三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)型號舉例：（1）Y132S-4：Y-異步電動機；132-機座中心高度132mmS-短鐵心；4-極數(shù)。（2）Y112S-6：極數(shù)6極；短機座；規(guī)格代號：中心高 112mm產(chǎn)品代號：異步電動機極數(shù)機座長度代號L-長；M-中；S-短Y-100L-2異步電動機機座中心高第22頁，共38頁。二、 三相異步電動機基本理論2

9、.1 三相交流電機的旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場:旋轉(zhuǎn)磁場就是一種極性和大小不變，且以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場。從理論分析和實踐證明，在對稱三相繞組中流過對稱三相交流電時會產(chǎn)生這種旋轉(zhuǎn)磁場。所謂三相對稱繞組就是三個外形、尺寸、匝數(shù)都完全相同、首端彼此互隔120、對稱地放置到定子槽內(nèi)的三個獨立的繞組，如圖所示。AYCBZ()電流出()電流入XAXBYCZ第23頁，共38頁。二、三相異步電動機基本理論2.1三相交流電機的旋轉(zhuǎn)磁場對稱三相電流的函數(shù)式表示為：對稱三相電流的波形表示為：為便于考察對稱三相電流產(chǎn)生的合成磁效應，我們通過幾個特定瞬間，選擇t=60, t=120, t=180三個瞬間，并規(guī)定：電流為正時，從每

10、相線圈的首端（A、B、C）流入，由線圈末端（X、Y、Z）流出；電流為負時，從每相線圈首端（A、B、C）流出，由線圈的末端（X、Y、Z）流入。用 表示流出，用 表示流入。第24頁，共38頁。二、三相異步電動機基本理論2.1三相交流電機的旋轉(zhuǎn)磁場 由分析可知，當電流從t=0變化到t=180時，旋轉(zhuǎn)磁場在空間相應地轉(zhuǎn)過180，相應地，電流變化一個周期，旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)過一周。AXYCBZ= 0twXBZAYCAXYCBZXBZAYC第25頁，共38頁。二、三相異步電動機基本理論2.1三相交流電機的旋轉(zhuǎn)磁場+AABCXYZZBXCYAABCXYZZBXCYAABCXYZZBXCYSSSSSSNNNNNN+A

11、ABCXYZZBXCYSSNN第26頁，共38頁。二、三相異步電動機基本理論2.1三相交流電機的旋轉(zhuǎn)磁場 上圖為有2個N極、2個S極磁場，沿 A-B-C方向旋轉(zhuǎn)。電流變化一周，磁場旋轉(zhuǎn)半周。(p=2)磁場的旋轉(zhuǎn)速度n1與p的關系： p=1, n1 = 60f/1=3000(r/min) p=2, n1 = 60f/2=1500(r/min) p=3, n1 = 60f/3=1000(r/min)一般地，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速： n1=60f/p（r/min）n1同步轉(zhuǎn)速第27頁，共38頁。二、三相異步電動機基本理論2.2 三相異步電動機的工作原理 三相異步電動機定子三相對稱交流繞組通入三相對稱交流電流

12、時，將在電機氣隙空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子繞組的導體處于旋轉(zhuǎn)磁場中 ，轉(zhuǎn)子導體切割磁力線會產(chǎn)生感應電勢，根據(jù)右手定則可以判斷感應電勢方向 ，又因為轉(zhuǎn)子導體通過端環(huán)自成閉路，所以轉(zhuǎn)子導體中會通過感應電流。感應電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁力，根據(jù)左手定則可以判斷電磁力的方向。電磁力作用在轉(zhuǎn)子上將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，并驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。 異步電動機的工作原理示意圖第28頁，共38頁。二、三相異步電動機基本理論2.2 三相異步電動機的工作原理異步名稱的由來： 只有當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n低于旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1，即nn1時，轉(zhuǎn)子導體與旋轉(zhuǎn)磁場之間才有相對運動，轉(zhuǎn)子導體才會感應電動勢和電流，產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩，使電機轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)

13、。由此可見，nn1，且nn1，異步電動機才能正常工作。無電磁轉(zhuǎn)距轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運動無轉(zhuǎn)子電動勢（轉(zhuǎn)子導體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電流提示：如果 n = n1電機不轉(zhuǎn)第29頁，共38頁。二、三相異步電動機基本理論2.3 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)差率為旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速n1和電動機（轉(zhuǎn)子）轉(zhuǎn)速n之差與同步轉(zhuǎn)速n1之比。即：一般情況，額定運行時sN=1%-5%。第30頁，共38頁。三、 三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩關系3.1 功率關系 當三相異步電動機以轉(zhuǎn)速n穩(wěn)定運行時，從電源輸入的功率為： 定子回路銅損耗Pcu1為:定子回路的鐵耗PFe1 ：從電源輸入電功率，除去定子銅耗和鐵耗，便是定子傳遞給轉(zhuǎn)子回路

14、的電磁功率，即：PM=P1-Pcu1-PFe1 第31頁，共38頁。三、三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩關系3.1 功率關系 異步電動機功率流程圖 電動機運行時，由于軸承等摩擦產(chǎn)生的機械損耗pm及附加損耗ps，轉(zhuǎn)子的機械功率Pm減去機械損耗pm和附加損耗ps，才是轉(zhuǎn)軸上真正輸出的功率。功率流程圖如下圖所示。第32頁，共38頁。三、三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩關系3.1 功率關系異步電動機運行時電磁功率、轉(zhuǎn)子回路銅損耗和機械功率三者之間的定量關系是：也可寫出下列關系式： PM=pCu2+Pm pCu2=sPM Pm=（1-s）PM上式表明，當電磁功率一定，轉(zhuǎn)差率s越小，轉(zhuǎn)子銅耗越小，機械功率越大，效率越

15、高。電動機運行時，若s增大，轉(zhuǎn)子銅耗也增大，電機易發(fā)熱，效率降低。第33頁，共38頁。三、三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩關系3.2 轉(zhuǎn)矩關系機械功率Pm除以軸的角速度就是電磁轉(zhuǎn)矩T，即電力拖動系統(tǒng)中，?？珊雎钥蛰d轉(zhuǎn)矩T0，則有TT2=TL四、拆裝三相異步電動機要求每位學生在拆裝的過程中講出結構、原理以及銘牌數(shù)據(jù)代表的含義，教師和學生作出正反兩方面的評估總結。第34頁，共38頁。習題1.何謂旋轉(zhuǎn)磁場?三相交流旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的條件是什么?如果三相電源的一相斷線,問三相異步電動機能否產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場?為什么?2.三相異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速由什么決定?試問兩極,四極,六極三相異步電動機的同步速度各為多少?3.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向