第7章异步电机原理.ppt

1第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理 主要内容主要内容1.1.三相异步电机的基本运行原理、结构及三相异步电机的基本运行原理、结构及 额定数据；额定数据；2.2.内部电磁关系及等效的数学模型（即基本内部电磁关系及等效的数学模型（即基本方程式、等效电路）；方程式、等效电路）；3.3.三相异步电动机的机械特性；三相异步电动机的机械特性；4.4.参数的测定。参数的测定。2第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理交流电机交流电机1 1、同步电机：发电机、同步电机：发电机2 2、异步电动机：工业、农业、异步电动机：工业、农业 民用（家用电器民用（家用电器单相单相）优点：优点：结构简单、制造方便、价格低廉、运行可靠、结构简单、制造方便、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、维修方便、运行效率较高等坚固耐用、维修方便、运行效率较高等。缺点：缺点：功率因数较低、调速性能不够好。功率因数较低、调速性能不够好。3第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理7.1 7.1 异步电动机的结构、额定数据与工作原理异步电动机的结构、额定数据与工作原理 一、三相异步电动机的工作原理一、三相异步电动机的工作原理 由于转子转速与同步速之间存在转速差异，由于转子转速与同步速之间存在转速差异，异步电动机异步电动机由此取名。又因为转子电流是靠由此取名。又因为转子电流是靠定子侧旋转磁场感应产生的，异步电机又称定子侧旋转磁场感应产生的，异步电机又称为为感应电动机感应电动机。1n同步速同步速n转子的转速转子的转速1 1、工作原理：通电的导体在磁场里受到电磁力的作用、工作原理：通电的导体在磁场里受到电磁力的作用4第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理7.1 7.1 异步电动机的结构、额定数据与工作原理异步电动机的结构、额定数据与工作原理 一、三相异步电动机的工作原理一、三相异步电动机的工作原理11nnns转差率：转差率：1 1）电动机运行状态：）电动机运行状态：10 s10nn 2 2）发电机运行状态：）发电机运行状态：1nn 0s3 3）电磁制动状态：）电磁制动状态：0n1s1 1、工作原理：通电的导体在磁场里受到电磁力的作用、工作原理：通电的导体在磁场里受到电磁力的作用5第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理7.1 7.1 异步电动机的结构、额定数据与工作原理异步电动机的结构、额定数据与工作原理 一、三相异步电动机的工作原理一、三相异步电动机的工作原理 2 2、旋转磁场的概念（第、旋转磁场的概念（第6 6章）章）结论：结论：三相对称绕组通以三相对称电流将产生圆形旋转磁三相对称绕组通以三相对称电流将产生圆形旋转磁场，旋转磁场的转速为同步速场，旋转磁场的转速为同步速 。1n6第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理7.1 7.1 异步电动机的结构、额定数据与工作原理异步电动机的结构、额定数据与工作原理 一、三相异步电动机的工作原理一、三相异步电动机的工作原理 2 2、旋转磁场的概念（第、旋转磁场的概念（第6 6章）章）)240cos()120cos(costIitIitIimCmBmA规定：电流从尾端（规定：电流从尾端（X X、Y Y、Z Z）流入、首端（）流入、首端（A A、B B、C C）流出为正）流出为正7第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理8第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理7.1 7.1 异步电动机的结构、额定数据与工作原理异步电动机的结构、额定数据与工作原理 一、三相异步电动机的工作原理一、三相异步电动机的工作原理 2 2、旋转磁场的概念（第、旋转磁场的概念（第6 6章）章）一般结论：一般结论：（1 1）三相对称绕组通以三相对称电流会产生圆形旋转）三相对称绕组通以三相对称电流会产生圆形旋转 磁势；磁势；（2 2）合成磁势的转向取决于三相电流的通电相序；）合成磁势的转向取决于三相电流的通电相序；（3 3）合成磁势的转速为）合成磁势的转速为 ，即同步速；，即同步速；（4 4）当某相电流达最大时，三相基波合成磁势的幅值就恰）当某相电流达最大时，三相基波合成磁势的幅值就恰 好位于该相绕组的轴线上。好位于该相绕组的轴线上。1n9第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理7.1 7.1 异步电动机的结构、额定数据与工作原理异步电动机的结构、额定数据与工作原理 一、三相异步电动机的工作原理一、三相异步电动机的工作原理 2 2、旋转磁场的概念（第、旋转磁场的概念（第6 6章）章）min)/(6011rpfn 同步速：同步速：两极电机的同步速为：两极电机的同步速为：min/30001rn 四极电机的同步速为四极电机的同步速为：min/15001rn 六极电机的同步速为六极电机的同步速为：min/10001rn 的方向：由电流领先相转向电流落后相的方向：由电流领先相转向电流落后相1n10第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理7.1 7.1 异步电动机的结构、额定数据与工作原理异步电动机的结构、额定数据与工作原理 一、三相异步电动机的工作原理一、三相异步电动机的工作原理 2 2、旋转磁场的概念（第、旋转磁场的概念（第6 6章）章）思考：思考：1 1、如何改变同步速、如何改变同步速 的方向？的方向？1n2 2、如何改变异步电动机的转向？如何改变异步电动机的转向？11第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理7.1 7.1 异步电动机的结构、额定数据与工作原理异步电动机的结构、额定数据与工作原理 二、三相异步电动机的结构二、三相异步电动机的结构 1 1、定子：、定子：定子铁心：嵌放绕组，磁路，定子铁心：嵌放绕组，磁路，0.5mm0.5mm硅钢片硅钢片定子绕组：三相对称绕组（接三相交流电源）定子绕组：三相对称绕组（接三相交流电源）电枢绕组电枢绕组12第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理13第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理7.1 7.1 异步电动机的结构、额定数据与工作原理异步电动机的结构、额定数据与工作原理 二、三相异步电动机的结构二、三相异步电动机的结构 2 2、转子：、转子：转子绕组：产生感应电动势和电磁转矩，自身转子绕组：产生感应电动势和电磁转矩，自身 闭合，分为笼型和绕线型。闭合，分为笼型和绕线型。转子铁心：嵌放绕组（外槽），磁路转子铁心：嵌放绕组（外槽），磁路 0.5mm 0.5mm硅钢片硅钢片14第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理7.1 7.1 异步电动机的结构、额定数据与工作原理异步电动机的结构、额定数据与工作原理 二、三相异步电动机的结构二、三相异步电动机的结构 2 2、转子：、转子：15第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理7.1 7.1 异步电动机的结构、额定数据与工作原理异步电动机的结构、额定数据与工作原理 二、三相异步电动机的结构二、三相异步电动机的结构 16第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理17第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理7.1 7.1 异步电动机的结构、额定数据与工作原理异步电动机的结构、额定数据与工作原理 三、异步电动机的额定数据三、异步电动机的额定数据 1 1、额定功率、额定功率P PN N：电动机在额定情况下，轴上输出的机械功电动机在额定情况下，轴上输出的机械功 率。单位：率。单位：KWKW2 2、额定电压、额定电压U UN N：电动机额定运行时加在：电动机额定运行时加在定子绕组定子绕组上的上的线电线电 压压。单位：。单位：V V或或KVKV3 3、额定电流、额定电流I IN N：电动机在额定电压下，轴上有额定功率输电动机在额定电压下，轴上有额定功率输 出时，出时，定子绕组定子绕组中的中的线电流线电流。单位：。单位：A A5 5、额定转速、额定转速n nN N：电动机在额定状态时转子的转速，：电动机在额定状态时转子的转速，r/minr/min4 4、额定频率、额定频率f f1 1:f:f1 1=f=fN N=50Hz=50Hz。18第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理7.1 7.1 异步电动机的结构、额定数据与工作原理异步电动机的结构、额定数据与工作原理 三、异步电动机的额定数据三、异步电动机的额定数据 6 6、额定功率因数、额定功率因数Ncos:电动机在额定负载时电动机在额定负载时,定子定子 边边的功率因数。的功率因数。n 有时铭牌上标有时铭牌上标“电压电压380/220380/220，Y/Y/”电压电压=380V=380V时，应接成时，应接成Y Y 电压电压=220V=220V时，应接成时，应接成n 对绕线式异步电动机，铭牌上还注明转子的额定对绕线式异步电动机，铭牌上还注明转子的额定电压电压 与转子额定电流与转子额定电流 的数据的数据。NU2NI219第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理7.2 7.2 转子不转、转子开路时的电磁关系转子不转、转子开路时的电磁关系20第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理7.2 7.2 转子不转、转子开路时的电磁关系转子不转、转子开路时的电磁关系arIII0002 2、主磁通、主磁通 ：11 1、励磁电流、励磁电流 ：产生励磁磁通势：产生励磁磁通势 产生主磁通产生主磁通0I1励磁磁通势转向：励磁磁通势转向：A1A1B1B1C1C1励磁磁通势转速：励磁磁通势转速：pfn116021第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理7.2 7.2 转子不转、转子开路时的电磁关系转子不转、转子开路时的电磁关系4 4、电压方程：、电压方程：3 3、感应电动势：、感应电动势：1111144.4dpkNfjE1221244.4dpkNfjE电压变比）(221121dpdpekNkNEEk01101111IZEIREEUs220EU22第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理7.2 7.2 转子不转、转子开路时的电磁关系转子不转、转子开路时的电磁关系5 5、等效电路：、等效电路：01IZEm101ZZIUm结论：结论：1 1、转子不转的三相异步电动机相当于一台二次绕组开路的三相变压、转子不转的三相异步电动机相当于一台二次绕组开路的三相变压 器；（器；（P216)P216)2 2、此时三相异步电动机的电压方程及等效电路与三相变压器二次绕、此时三相异步电动机的电压方程及等效电路与三相变压器二次绕 组开路时的情况完全一样。（组开路时的情况完全一样。（P219)P219)23第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理7.3 7.3 转子堵转时的电磁关系转子堵转时的电磁关系堵转堵转:即堵住转子让转子不转的现象，即堵住转子让转子不转的现象，,实际上就是对实际上就是对 转子进行了短路。转子进行了短路。0n24第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理7.3 7.3 转子堵转时的电磁关系转子堵转时的电磁关系1 1、转子磁通势：由转子电流、转子磁通势：由转子电流 产生产生2I磁通势转向：磁通势转向：A2A2B2B2C2C22 2、主磁通、主磁通 ：由定子磁通势和转子磁通势共同产生（：由定子磁通势和转子磁通势共同产生（和和 ）11I2I结论：结论：1 1、转子绕组短路时，与三相变压器二次绕组短路情、转子绕组短路时，与三相变压器二次绕组短路情 况一样；（况一样；（P220)P220)2 2、此时主磁通由定、转子旋转磁通势共同产生。（、此时主磁通由定、转子旋转磁通势共同产生。（P221)P221)11226060npfpfn磁通势转速：磁通势转速：25第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理7.3 7.3 转子堵转时的电磁关系转子堵转时的电磁关系3 3、电压方程：、电压方程：01IZEm111ZIEUm2220ZIE222jXRZ4 4、转子绕组折合及等效电路：、转子绕组折合及等效电路：根据定、转子磁通势的关系：根据定、转子磁通势的关系：011222111IkNIkNIkNdpdpdp021FFF26第第7 7章章 异步电动机原理异步电动机原理7.3 7.3 转子堵转时的电磁关系转子堵转时的电磁关系011