第4章交流异步电动机1

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,4.1,三相异步电动机的构造,第,4,章 交流电动机,4.2,三相异步电动机的转动原理,4.3,三相异步电动机的电路分析,4.4,三相异步电动机转矩与机械特性,4.5,三相异步电动机的起动,4.6,三相异步电动机的调速,4.7,三相异步电动机的制动,4.8,三相异步电动机铭牌数据,4.9,三相异步电动机的选择,4.11,单相异步电动机,4.10,同步电动机,(,略,),1.,了解三相交流异步电动机的基本构造和转动,原理。,本章要求：,2.,理解三相交流异步电动机的机械特性，掌握,起动和反转的基本方法,了解调速和制动的,方法。,3.,理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。,第,4,章 交流电动机,电动机的分类：,鼠笼式异步交流电动机授课内容：,基本结构、工作原理、机械特性、控制方法,电动机,交流电动机,直流电动机,三相电动机,单相电动机,同步电动机,异步电动机,他励、并励电动机,串励、复励电动机,第,4,章 交流电动机,直流电机的励磁方式,:,定子主磁极上励磁绕组通以直流励磁电流产生的磁动势称为励磁磁动势。励磁磁动势单独产生的磁场是直流电机的主磁场，又称为励磁磁场。励磁绕组的供电方式称为励磁方式。直流电机按励磁方式的不同可以分为以下,4,类。,1.,他励直流电机,他励直流电机的励磁绕组由其他直流电源供电，与电枢绕组之间没有电的联系,.,2.,并励直流电机,并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组并联，励磁电压等于电枢绕组端电压。,3.,串励直流电机,串励直流电机的励磁绕组与电枢绕组串联，励磁电流等于电枢电流,.,4.,复励直流电机,复励直流电机的每个主磁极上套有两个励磁绕组：一个与电枢绕组并联，称为并励绕组；另一个与电枢绕组串联，称为串励绕组,.,图,1.4.1,直流电机的励磁方式,(a),他励；,(b),并励；,(c),串励；,(d),复励,1,.,定子,4.1,三相异步电动机的构造,定子铁心：由内周有槽的硅钢片叠成，是电机磁路的一部分。,A-X,B-Y,是电机的电路部分。,C-Z,定子绕组,机座：铸钢或铸铁,转子,:,在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流，从而产生电磁转矩。,2,.,转子,鼠笼转子,铁心：,由外周有槽的硅钢片叠成。,(1,),鼠笼式转子,转子铁芯槽内放铜条，端部用短路环形成一体，形状像鼠笼。,(2,),绕线式转子,转子同定子绕组一样，三相绕组接成星形。三根端线接在装在转轴上的铜滑环上，通过一组电刷与外电路相连接。,鼠笼式,绕线式,转子用来产生电磁转矩,鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较,：,鼠笼式：,结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。,绕线式：,结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子,外加电阻可人为改变电动机的机械特性。,1.,定子的旋转磁场,定子三相绕组通入三,相交流电,(,星形联接,),A,X,B,Y,C,Z,1,.,旋转磁场的产生,o,4.1.2,三相异步电动机的转动原理,o,规定,i,:,“+”,首端流入，尾端流出。,i,:,“,”,尾端流入，首端流出。,A,Y,C,B,Z,X,(),电流出,(,),电流入,A,X,Y,C,B,Z,A,X,Y,C,B,Z,A,X,Y,C,B,Z,三相电流合成磁场 的分布情况,合成磁场方向向下,合成磁场旋转,60,合成磁场旋转,90,60,0,动画,0,分析得出结论：,当空间彼此相差,120,的三个相同的线圈通入对称三相交流电时，就能够产生与电流变化有,相同角速度,的旋转磁场（即一个周期内电流的相位角变化了,360,，其合成磁场的方向在空间也旋转了,360,）。,A,A,X,Z,B,C,Y,A,A,X,Z,B,C,Y,分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场,即：,一个电流周期，旋转磁场在空间转过,360,取决于三相电流的相序,2,.,旋转磁场的旋转方向,结论：任意调换两根,电源进线，则旋转,磁场反转。,动画,任意调换两根电源进线,(,电路如图,),A,X,C,Z,B,Y,60,0,0,3,.,旋转磁场的极对数,P,当三相定子绕组按图示排列时，,绕组的始端之间互差,120,，,产生一对磁极的旋转磁场。,即：,A,X,B,Y,C,Z,A,X,Y,C,B,Z,60,0,0,若定子每相绕组由两个线圈串联,，绕组的始端,之间互差,60,，将形成,两对磁极的旋转磁场。,C,Y,A,B,C,X,Y,Z,A,X,B,Z,A,X,B,Y,C,极对数,动画,旋转磁场的磁极对数,与三相绕组的排列有关,C,Y,A,B,C,X,Y,Z,A,X,B,Z,0,60,0,4,.,旋转磁场的转速,工频：,旋转磁场的转速取决于磁场的磁极对数,p,=1,时,0,t,o,A,X,Y,C,B,Z,A,X,Y,C,B,Z,A,X,Y,C,B,Z,p,=,2,时,0,旋转磁场转速,n,0,与极对数,p,的关系,极对数,每个电流周期,磁场转过的空间角度,同步转速,旋转磁场转速,n,0,与频率,f,1,和极对数,p,有关。,可见,:,4.1.3,电动机的转动原理,1.,转动原理,A,X,Y,C,B,Z,定子三相绕组通入三相交流电,方向,:,顺时针,切割转子导体,右手定则,感应电动势,E,20,旋转磁场,感应电流,I,2,旋转磁场,左手定则,电磁力,F,F,电磁转矩,T,n,F,磁场对通电线圈的作用,-,转矩,转矩,（,：线圈平面与磁感线的夹角）,单位：牛顿,米（,Nm,）,直流电动机物理模型,转差率,旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与,旋转磁场的同步转速之比称为,转差率。,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,n,不可能达到与旋转磁场的转速相等，即,异步电动机,如果,:,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,割转子导条,无转矩,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,:,转子转速亦可由转差率求得,转差率,s,例,1,：,一台三相异步电动机，其额定转速,n,=,975 r/min,，电源频率,f,1,=,50 Hz,。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。,解：,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：,n,0,=1000 r/min,即,p,=3,额定转差率为,启动瞬间，,n=0,，,s=1,，最大,;,空载转子转速最高,S,最小。,4.2,三相异步电动机转矩与机械特性,转矩公式,转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力所形成的转矩之总和。,常数，与电,机结构有关,旋转磁场,每极磁通,转子电流,转子电路的,功率因数,由此得电磁转矩公式,由前面分析知：,由公式可知,电磁转矩公式,1.,T,与定子每相绕组电压 成正比。,U,1,T,2.,当电源电压,U,1,一定时，,T,是,s,的函数。,3.,R,2,的大小对,T,有影响。,绕线式异步电动机可外,接电阻来改变转子电阻,R,2,，从而改变转距。,4.2.1,机械特性曲线,O,T,S,根据转矩公式,得特性曲线：,O,T,动画,s=1,动画,n=0,电动机在额定负载时的转矩。,1,.,额定转矩,T,N,三个重要转矩,O,T,额定转矩,(N m),如某普通机床的主轴电机,(Y132M-4,型,),的额定功率为,7.5kw,额定转速为,1440r/min,则额定转矩为,2,.,最大转矩,T,max,转子轴上机械负载转矩,T,2,不能大于,T,max,，否则将,造成堵转,(,停车,),。,电机带动最大负载的能力。,令：,求得,临界转差率,O,T,T,max,将,s,m,代入转矩公式，可得,当,U,1,一定时，,T,max,为定值,过载系数,(,能力,),一般三相异步电动机的过载系数为,工作时必须使,T,2,T,2,电机能起动，否则不能起动。,O,T,T,st,启动转矩倍数,4.,电动机的运行分析,电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调,整，这种能力称为,自适应负载能力。,自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械,的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由,操作者加大油门，才能带动新的负载）。,此过程中，,n,、,s,E,2,I,2,I,1,电源提供的功率自动增加。,T,2,s,T,2,T,T=T,2,n,T,T,2,达到新的平衡,T,2,常用特,性段,T,O,4.3,三相异步电动机铭牌数据,1.,型号,磁极数,(,极对数,p,=2,),例如：,Y 132 M,4,用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。,机座长度代号,机座中心高（,mm,）,三相异步电动机,教材表,4.1,中列出了各种电动机的系列代号。,异步电动机产品名称代号,产品名称,异步电动机,绕线式异步电动机,防爆型异步电动机,高起动转矩异步电动机,新代号,汉字意义,老代号,Y,异,异绕,异爆,异起,YR,YB,YQ,J,、,JO,JR,、,JRO,JB,、,JBO,JQ,、,JQO,2.,接法,接线盒,定子三相绕组的联接方法,。通常,V,1,W,2,U,1,W,1,U,2,V,2,U,2,U,1,W,2,V,1,V,2,W,1,U,1,V,1,W,1,W,2,U,2,V,2,W,2,U,2,V,2,V,1,W,1,U,1,Y,联结,W,1,U,1,V,1,W,2,U,2,V,2,联结,3.,电压,例如：,380/220V,、,Y/,是指线电压为,380V,时,采用,Y,联结,；线电压为,220V,时采用,联结,。,说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或,低,于额定值的,5%,。因为在电动机满载或接近,满载情况下运行时，电压过高 或过低都会使,电动机的电流大于额定值,从而使电动机过热。,电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电,压,值,。,三相异步电动机的额定电压有,380V,，,3000V,及,6000V,等多种。,4.,电流,例如：,Y/,6.73 /11.64 A,表示星形,联结,下电机的线电流为,6.73A,；三角形,联结,下线电流为,11.64A,。两种接法下相电流均为,6.73A,。,5.,功率与效率,鼠笼电机,=7293,电动机在额定运行时定子绕组的,线电流值。,额定功率是指,电机在额定运行时轴上输出,的机,械功率,P,2,，它不等于从电源吸取的电功率,P,1,。,注意：实用中应选,择容量合适的电机，防止出现 “大马拉,小车”的现象。,6.,功率因数,P,N,三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载,时约为,0.7 0.9,。空载时功率因数很低，只有,0.2 0.3,。额定负载时，功率因数最高。,7.,额定转速,电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。,P,2,cos,O,如：,n,N,=,1440,转,/,分,s,N,=,0.04,8.,绝缘等级,指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分,为,A,、,E,、,B,、,F,、,H,五级，,A,级最低,(105,C),，,H,级最高,(180,C),。,例,1,:,1),解,:,一台,Y225M-4,型的三相异步电 动机，定子,绕组,型联结，其额定数据为：,P,2N,=45kW,n,N,=1480r/min,，,U,N,=380V,，,N,=92.3%,，,cos,N,=,0.88,，,I,st,/,I,N,=7.0,T,st,/,T,N,=1.9,，,T,max,/,T,N,=2.2,，求：,1),额定电流,I,N,?2),额定转差率,s,N,?,3),额定转矩,T,N,、,最大转矩,T,max,、,和起动转矩,T,N,。,2,）,由,n,N,=1480r/min,，可知,p,=2,（四极电动机）,3,）,