9.2三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理,9.3三相異步電動機的電路分析,9.4三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性,9.5三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù),9.1三相異步電動機的組成結(jié)構(gòu),第9章電動機,1,電機的分類,按運行方式分：旋轉(zhuǎn)電機、直線電機,按功能分：發(fā)電機、電動機,按電流類型分：直流電機、交流電機,按運行速度分：異步電機（感應(yīng)電機）、同步電機,按轉(zhuǎn)子類型分：繞線式異步電機、鼠籠式異步電機,電動機原理：通電導(dǎo)線在磁場中受力(安培力定理)。,發(fā)電機原理：導(dǎo)線切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢(電磁感應(yīng)定律)。,2,9.1三相異步電動機的構(gòu)造,3,1.定子,U1-U2V1-V2W1-W2,由內(nèi)周有槽的硅鋼片疊成。,鑄鋼或鑄鐵,定子繞組通以三相電流，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。,4,2.轉(zhuǎn)子,旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子電流或感應(yīng)渦流作用，產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩。,(1)繞線式轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子繞組分為三相，通過滑環(huán)由外電源引入電流。,5,鼠籠式電動機與繞線式電動機的的比較：,鼠籠式：結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、工作可靠；不能人為改變電動機的機械特性。,繞線式：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格較貴、維護工作量大；轉(zhuǎn)子外加電阻可人為改變電動機的機械特性。,(2)鼠籠式轉(zhuǎn)子,通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生渦流。,6,9.2三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理,7,電動機原理：通電導(dǎo)線在磁場中受力。,8,三相定子繞組通交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場；,鼠籠式轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)差率效應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)渦流。,三相異步電動機的工作條件：,旋轉(zhuǎn)磁場,轉(zhuǎn)子電流（渦流）,+,9,旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生,U1,V2,W1,V1,W2,異步機中，鐵心、繞組固定，變化的是繞組中的電流。,U2,10,合成磁場方向向下，形成一對NS磁極。,當(dāng)時：,11,N,N,分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉(zhuǎn)的磁場。即：一個電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)過360,12,旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。,改變電機的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中兩相。,旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向,13,旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速大小,一對NS磁極，在一個電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)過360，即一周，說明旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速與電流變化速度相同，則同步轉(zhuǎn)速（即旋轉(zhuǎn)磁場的速度）為：,工頻：,同步轉(zhuǎn)速,14,磁極對數(shù)（P）的概念,當(dāng)三相定子繞組按圖示排列，相鄰兩相空間位置差為120。,三相異步電動機的極數(shù)就是指旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)。極數(shù)由三相繞組空間布局和連接方式?jīng)Q定。,15,若定子每相繞組由兩個線圈串聯(lián)，繞組的始端之間互差60，將形成兩對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場。,極對數(shù)（P）的改變,16,極對數(shù),磁極對數(shù)不同，合成磁場不同，磁場轉(zhuǎn)速不同。,合成NS磁極有2對,17,磁極對數(shù)p=2時的磁場轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）：,電流角經(jīng)歷了60，磁場在空間僅旋轉(zhuǎn)了30，說明磁場轉(zhuǎn)速是交變電流速度的一半。,18,旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0與極對數(shù)p的關(guān)系,19,電動機的轉(zhuǎn)動原理,U1,U2,V2,W1,V1,W2,定子三相繞組通入三相交流電,感應(yīng)電動勢E20,電磁力F,20,轉(zhuǎn)速差,由前面分析可知，電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n不可能達到與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0相等，不同速，即,如果:,因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速間必須要有差別。,21,轉(zhuǎn)差率s,旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0（同步轉(zhuǎn)速）和電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率。,電機空載運行時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速，nn0，s0,一般情況下，轉(zhuǎn)差率,22,轉(zhuǎn)差率表征電機運行情況：,23,例1：一臺三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速n=720r/min，電源頻率f1=50Hz。試問該電機是幾極的？額定轉(zhuǎn)差率為多少？,解：,由于電動機的額定轉(zhuǎn)速應(yīng)接近于其同步轉(zhuǎn)速，所以可知：n0=750r/min,即,p=4,額定轉(zhuǎn)差率為,24,9.3三相異步電動機的電路分析,三相異步電動機的電磁關(guān)系與變壓器類似，都是基于電磁感應(yīng)定律，一般采用磁路進行分析。,定子繞組相當(dāng)于變壓器一次側(cè)繞組，轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于二次繞組。,25,(1)定子電路,1.旋轉(zhuǎn)磁場的磁通,定子繞組通入交流電流，產(chǎn)生耦合主磁通和感應(yīng)電動勢。,每極磁通,由KVL得,26,旋轉(zhuǎn)磁場與定子導(dǎo)體間的相對速度為n0，所以,2.定子感應(yīng)電勢的頻率f1,感應(yīng)電勢的頻率與磁場和導(dǎo)體間的相對速度有關(guān),定子感應(yīng)電動勢的頻率等于電源的頻率.,27,(2)轉(zhuǎn)子電路,A.轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢頻率f2,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電動勢的頻率取決于旋轉(zhuǎn)磁場同轉(zhuǎn)子的相對速度和磁極對數(shù)。,轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢頻率f2定子感應(yīng)電勢頻率f1,鼠籠型轉(zhuǎn)子，可以看作繞組，等效為電阻和電感的串聯(lián)。,28,B.轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢E2,E24.44f2N2=4.44sf1N2,電機剛啟動時，n=0(s=1)，f2最高，可知E2最大，有,E20=4.44f1N2,轉(zhuǎn)子啟動時的感應(yīng)電勢,則：E2=sE20,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的感應(yīng)電勢,C.轉(zhuǎn)子感抗X2,電機剛啟動n=0(s=1)時，f2最高，且X2最大，有,X20=2f1L2,則：X2=sX20,類似與定子感應(yīng)電動勢的分析，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢為,29,D.轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流I2,E.轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)cos2,30,轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電流,轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù),結(jié)論：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子電路中的各量均與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速n有關(guān)。,31,9.4三相異步電動機轉(zhuǎn)矩與機械特性,1電磁轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下,受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)矩之總和。,constant常數(shù)，與電機結(jié)構(gòu)有關(guān),轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù),轉(zhuǎn)子電流,旋轉(zhuǎn)磁場每極磁通,32,由此得電磁轉(zhuǎn)矩公式,33,由公式可知,電磁轉(zhuǎn)矩公式,1.T與定子每相繞組電壓成正比。U1T,2.當(dāng)電源電壓U1一定時，T是s的函數(shù)。,3.R2的大小對T有影響。繞線式異步電動機可外接電阻來改變轉(zhuǎn)子電阻R2，從而改變轉(zhuǎn)距。,34,2機械特性曲線,根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式,電源電壓U1、轉(zhuǎn)子阻抗R2、X20一定，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率關(guān)系：,35,（牛頓米）,三個重要轉(zhuǎn)矩,額定功率：,36,如果（TL是負(fù)載轉(zhuǎn)矩）電機將會因帶不動負(fù)載而“堵轉(zhuǎn)”。,n0,T,n,求解,37,過載系數(shù)：,三相異步機,允許過載，但不可長時間過載。,電機嚴(yán)重過熱，可能燒毀。,38,n0,T,n,起動能力,1.02.2,39,(4).電動機的運行分析,電動機的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負(fù)載的變化而自動調(diào)整，這種能力稱為自適應(yīng)負(fù)載能力。,自適應(yīng)負(fù)載能力是電動機區(qū)別于其它動力機械的重要特點（如：柴油機當(dāng)負(fù)載增加時，必須由操作者加大油門，才能帶動新的負(fù)載）。,此過程中，n、sE2,I2I1電源提供的功率自動增加。,T2,s,T2T,T=T2,n,T,達到新的平衡,電動機運行時，負(fù)載（轉(zhuǎn)矩）常會變化,40,三相異步電動機,電機廠,9.5三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù),例如：Y132M4,41,三相異步電動機的接線方法（接法）,定子三相繞組的連接方法。,Y連接,連接,接線盒,42,額定電壓：定子繞組在指定接法下應(yīng)加的線電壓.,例：380/220Y/是指：線電壓為380V時采用Y接法；當(dāng)線電壓為220V時采用接法。,43,額定電流：定子繞組在指定接法下的線電流。,如：,表示三角接法下，電機的線電流為11.2A，相電流為6.48A；星形接法時線、相電流均為6.48A。,44,額定功率：額定功率指電機在額定運行時轉(zhuǎn)軸上輸出的功率（），不等于從電源吸收的功率（）。,UN和IN為電機額定線電壓和線電流,輸入功率：,效率：,輸出功率：,45,額定負(fù)載時一般為0.70.9，空載時功率因數(shù)很低約為0.20.3。,實用中，應(yīng)選擇合適容量的電機，防止“大馬”拉“小車”的現(xiàn)象。,功率因數(shù)(cos1)：,P2,PN,cos1,電動機為電