第五章第三版.ppt

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1、第5章 电 动 机 51 三相异步电动机 *52 单相异步电动机 *53 直流电动机 *54 交直流通用电动机 *55 步进电动机 51 三相异步电动机 机械能电能 机械能电能电动机 发电机 利用电磁感应原理实现电能与机械能互相转换的电气设备称为电机。 直流电动机 交流电动机 同步 异步 一、三相异步电动机的结构 V2 V1 W2 U2 U1 W1 转子 定子 定子绕组 （三相） 机 座 电动机 定子 转子 铁心 定子绕组 机座 转子铁心 转子绕组 风扇 转轴 绕线式 鼠笼式 二、异步电动机的转动原理 三相异步电动机是依靠定子旋转磁场和转子电流之间的相互作用 而工作的。而且在正常工作时，转子的

2、转速与定子旋转磁场的转 速必须保持固定的差异，故称为异步电动机。 1.旋转磁场 U1 V2 W1V1 W2 U2 旋转磁场的产生 W1 W2 V2 V1 U1 U2 合成磁场方向: 向下 U1 U2 V2 W1V1 W2 A U1 V2 W1V1 W2 U2 X B Z A Y C 旋转磁场的转速 同步转速 电源频率 一对磁极 磁极对数 电源频率 同步转速 P对磁极 旋转磁场的方向 旋转磁场的方向取决于通入定子绕组的三相电流的相序 换接定子绕组的两相会改变磁场的旋转方向 顺相序 逆相序 2.转子电流 V2 V1 W2 U2 U1 W1 N S 用右手定则判断感应电流方向 3.转子转动原理和转差

3、率 用左手定则判断导线受力方向 N S F F n 电动机 转速 电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但 无转矩 转子与旋转磁场间没有相对运动 无转子电动势（转子导体不切割磁力线） 无转子电流 如果 异步电动机 转子不会旋转 改变三相电流在定子绕组中的相序 改变转子转动方向的方法： 转差率 : 电动机起动瞬间:（转差率最大） 式中： n0 同步转速n 转子转速 S的额定值一般在1%6%之间 0S1 空载运行时:转子转速很高，转差率s很小 额定负载运行时，转子转速比空载时低，转差率比空载时高 例题 一台4对极的三相异步电动机，电源频率f150Hz，额定转速nN735r/min，试 求电动机带

4、额定负载时的转差率sN 解： 三、三相异步电动机的特性 1、转子电路分析 i2 三相异步电动机的每相转、定子电路 i1 u1 e1 e2 e 1 Z1 e 2 Z2 转子电动势 定义：E20是转子静止时转子中的感应电动势 E2s是转子转速为n时转子中的感应电动势 转子电动势的频率 转子阻抗和转子电流 转子漏感抗 0 I2, cos2 s1 I2 cos2 转子电路的功率因数 结论：转差率s增加(转速n减小)时，转子切割磁力线加剧，于 是E2S增加，I2也增加。 由分析可知转子电路中的各个物理量都与s有关，也就是与转子转速n有关 转子电流 结论：转差率s增加(转速n减小)时，I2增加，转子绕组漏

5、磁通 增加，转子绕组漏感抗也增加，导致 减小。 2、电磁转矩特性和T-s曲线 异步电动机的转矩是由旋转磁场每磁极的磁通 与转子电流 i2 相互作用产生的。 sm Tmax T s 0 当s较小时， T与s成正比 当s较大时，T与 s 成反比 并且有最大转矩Tmax存在 1 转矩特性曲线 3、机械特性和nT曲线 定义：电动机的转速n和电磁转矩T之间的关系 称为电动机的机械特性。 Tmax T 0 n n0 电动机的机械特性曲线 稳定工 作区 不稳定 工作区 在稳定工作区电动机具有自适应负载能力。 TN nN Ts 额定转矩TN 最大转矩Tmax（临界转矩） 最大转矩体现了电机带动最大负载的能力。

6、 由 定义：过载能力 起动转矩Ts（n0、s1时的转矩） 体现了电动机带载起动的能力 定义：起动能力 A B 四、三相异步电动机的起动和调速 起动电流 ： 中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 7 倍。 定子电流 原因：起动时 ，转子导条切割磁力线速度很大。 转子感应电势 转子电流 大电流使电网电压降低 影响其他负载工作 频繁起动时造成热量积累 电机过热 影响： 起动电流 比较大 1、电动机的起动 起动转矩Ts不大 1）起动性能 2）起动方法 全压起动（直接起动） 电动机用额定电压起动时称为全压起动或直接起动。 L1L2L3 M 3 全压起动 一般只有功率在十千瓦以下的异步电动机才能 采用直

7、接起动的方法来起动。 全压起动 降压起动 转子串电阻起动 降压起动 电动机的定子绕组起动时采用降压措施时称为降压起动。 Y 起动 自耦降压起动 降压起动 注意：降压起动只适合于空载或轻载起动的场合。 星形三角形（Y ） 起动法 起动 A B C X Y Z 正常运行 AZ B Y X C 注意：Y 起动法只适用于正常运行时定子绕组按三角形联接的电动机。 Y 手柄 静 触 点 L1 W1 V2 U2 L2 V1 W2 L3 U1 动 触 点 Y 动 触 点 动 触 点 Y 动 触 点 动 触 点 Y 动 触 点 U1 V2 W1 动 触 点 Y 动 触 点 U2 V1 W2 L1L2L3 U1

8、U2V1 V2 W1W2 起动 运行 绕线型电动机的起动 绕线式转子 起动时将适当的RP串入转子绕组中，起动后将RP短路。 RP RP RP 转子电流串接电阻的起动方法不仅减小了起动电流还能增大起动转矩 方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。 三相异步电动机的正、反转 正转 反转 A B C M 3 电 源 A BC M 3 电 源 2、电动机的调速 调速就是在负载不变时人为地改变电动机的转速。 改变极对数 （变极调速） 调速方法 改变电源频率 (变频调速) 1. 改变极对数 有级调速。 2. 改变转差率 无级调速 调速方法： S T 3. 改变电源频率 (变频调速) 无级调速 变频电

9、源 可变 此种调速方法发展很快，且调速性能较好。其主 要环节是研制变频电源（常由整流器、逆变器等组 成）。 制动方法： 1. 抱闸：加机械抱闸； 2. 反接制动：停车时，将电动机接电源的意 两相反接，使电动机由原来的旋转方向反过来， 以达制动的目的； 反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。 为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。 即切割磁力线的速度很大，造成 ，引起 。 注意： 4.发电反馈制动： 令电机转子的转速超过 旋转磁场的同步转速，便 会产生制动转矩。 M 3 + - 运行 制动 n F 转子 3. 能耗制动：停车时，断开交流电源，接至直流 电源上，产生制动转矩； n F

10、no 五、三相异步电动机的额定值 1. 额定电压：电动机在额定运行时定子绕组在指定接法下应加的线电压. 三相异步电动机三相异步电动机 型号型号Y132M-4Y132M-4功率功率7.5KW7.5KW频率频率50Hz50Hz 电压电压380V380V电流电流15.4A15.4A接法接法 转速转速1440r/min1440r/min绝缘等级绝缘等级 B B工作方式工作方式连续连续 年年 月月 编号编号 电机厂电机厂 此外，还有功率因数此外，还有功率因数0.850.85，效率，效率87%87%。 2. 额定电流：电动机在额定运行时定子绕组的线电流. 3. 额定功率：电动机在额定电压下运行当电流达到额定值时轴上输出的机械功率. 4. 额定效率：电动机满载时的效率. 7. 额定功率因数：电动机在额定运行时定子绕组每相电路的功率因数. 6. 额定转矩：电动机在额定运行时的转矩. 5. 额定转速：电动机在额定运行时的转速. 因为电动机是电感性负载，定子相电流比相电压滞后。 额定负载时功率因数一般为0.7 0.9 ， 空载时功率因数很低 约为0.2 0.3。额定负载时，功率因数最大。 P2 cos PN 单位 kW 单位 r/min 单位 N.m 结 束 第五章