电机学电子讲稿感应电机.pptx

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1、感应电动机的分类与特点感应电机工作原理简析感应电机的结构三相感应电动机的额定值5.1 感应电机概述第2页/共168页第1页/共168页感应电动机的分类与特点感应电动机的分类1/2按定子绕组相数有单相、两相、三相感应电动机按转子结构有绕线型感应电动机和鼠笼型感应电动机；鼠笼型感应电动机又有单鼠笼、双鼠笼、深槽感应电动机等。第3页/共168页第2页/共168页感应电动机的分类与特点感应电动机的特点2/2主要优点结构简单、制造方便、价格便宜、运行可靠，运行效率较高，有适用的工作特性。主要缺点运行时必须从电网吸收滞后的无功功率，使其功率因数较差；变频调速造价较高，而其他调速方式的性能又不太好。第4页/

2、共168页第3页/共168页感应电机工作原理简析电动状态1/4n与ns同向，且 n ns；电磁转矩与转向相反；电机从轴上吸收机械功率并转换为电功率由定子输出到电网。第6页/共168页第5页/共168页感应电机工作原理简析电磁制动状态3/4n与ns反向；电磁转矩与拖动转矩方向相反，互相平衡；电机从轴上吸收机械功率，同时从电网吸收电功率，将它们变为热量散发。第7页/共168页第6页/共168页感应电机工作原理简析转差率4/4ssnnns电动状态10 s发电状态0s电磁制动1s第8页/共168页第7页/共168页感应电机的结构主要结构部件演示第9页/共168页第8页/共168页三相感应电动机的额定值

3、主要额定数据1/3额定功率PN （W、kW）额定电压UN （V）额定电压IN （A）额定频率fN （Hz）额定转速nN （r/min或rpm）额定功率因数绝缘等级、防护等级、温升第10页/共168页第9页/共168页三相感应电动机的额定值其他铭牌数据2/3绝缘等级、防护等级、温升定子绕组联结法（对绕线型转子）转子绕组联结法、转子额定电动势E2N 、转子额定线电流I2N第11页/共168页第10页/共168页三相感应电动机的额定值重要关系3/3NNNNNNNIUPP cos31NNNNNNNnPnPPT55. 96022第12页/共168页第11页/共168页内部电磁量磁动势与磁通感应电动势5.

4、2 转子开路的感应电动机时-空矢量图电压平衡方程等效电路第13页/共168页第12页/共168页转子开路时感应电动机的内部电磁量基本约定1/3假设三相绕组完全对称，三相电流也完全对称。以后在无特别需要时，只需考虑其中一相，所有量都取A相的，并且下标中也不注明“A”。第14页/共168页第13页/共168页转子开路时感应电动机的内部电磁量主要电磁量2/3第15页/共168页第14页/共168页转子开路时感应电动机的内部电磁量正方向规定3/3第16页/共168页第15页/共168页磁动势与磁通激磁磁动势1/3圆形旋转磁动势旋转方向旋转速度幅值第17页/共168页第16页/共168页磁动势与磁通主磁

5、通2/3在电机中产生电磁转矩，起能量传递的作用；主磁路受饱和影响比较明显。第18页/共168页第17页/共168页磁动势与磁通漏磁通3/3不起能量传递的作用，仅产生电动势；漏磁路基本不受饱和影响。第19页/共168页第18页/共168页感应电动势定、转子感应电动势有效值1/2mwkNfE111144. 4mwkNfE221244. 4601spnf 第20页/共168页第19页/共168页感应电动势电动势变比（电压比）2/2221121wwekNkNEEk第21页/共168页第20页/共168页时- -空矢量图定、转子相量图和矢量图1/3第22页/共168页第21页/共168页时- -空矢量图

6、定、转子时-空矢量图2/3mwkNfjE111144. 40121jeeEkE第23页/共168页第22页/共168页时- -空矢量图考虑铁耗的影响3/3FemIII第24页/共168页第23页/共168页电压平衡方程定子漏电势的参数表达1/3111XI jE12111112NfLX第25页/共168页第24页/共168页电压平衡方程定子（相）电压平衡方程2/3111111111111ZIEjXRIEEERIU第26页/共168页第25页/共168页电压平衡方程转子（相）电压平衡方程3/322EU第27页/共168页第26页/共168页等效电路磁场作用的电路简化表达1/2mmmmmZIjXRI

7、E1203mFemIpR mmNfX2112第28页/共168页第27页/共168页等效电路转子开路时的等效电路2/2第29页/共168页第28页/共168页内部电磁量转子电压方程磁动势5.3 堵转运行的感应电动机转子绕组归算基本方程式等效电路第30页/共168页第29页/共168页内部电磁量第31页/共168页第30页/共168页转子电压平衡方程转子漏电动势1/3222XI jE22212122NfLX第32页/共168页第31页/共168页转子电压平衡方程转子（相）电压平衡方程2/32222222222220ZIEjXRIERIEEU第33页/共168页第32页/共168页转子电压平衡方程

8、转子内功率因数角3/32222222222XReEjXREIj222arctanRX第34页/共168页第33页/共168页磁动势定子磁动势1/5圆形旋转磁动势旋转方向旋转速度幅值第35页/共168页第34页/共168页磁动势转子磁动势2/5圆形旋转磁动势旋转方向旋转速度幅值第36页/共168页第35页/共168页磁动势时-空矢量图3/5转子位置角0的存在使后续处理比较复杂第37页/共168页第36页/共168页磁动势转子位置角的处理4/5不管转子位置角0的存在，将定、转子的时轴和相轴都取在同一轴线，以后就简称时轴或相轴。第38页/共168页第37页/共168页磁动势磁动势平衡关系5/5mFF

9、F21mFFF21第39页/共168页第38页/共168页转子绕组的归算归算条件1/722FF2222ZIEU2222 ZIEU第40页/共168页第39页/共168页转子绕组的归算磁动势平衡关系的电流表达2/7pIkNmpIkNmpIkNmmwww111222211119 . 029 . 029 . 02第41页/共168页第40页/共168页转子绕组的归算电流归算3/7mwwIIkNmkNmI21112221iwwkIIkNmkNmI221112222第42页/共168页第41页/共168页转子绕组的归算电流比4/7222111wwikNmkNmk 第43页/共168页第42页/共168页

10、转子绕组的归算电势归算5/721222211122244. 444. 4EkfkNjkNkNfkNjEemwwwmw第44页/共168页第43页/共168页转子绕组的归算阻抗归算6/722ZkkZie第45页/共168页第44页/共168页转子绕组的归算转子绕组归算方法总结7/7电压和电动势乘以ke电流除以ki阻抗乘以(keki)第46页/共168页第45页/共168页基本方程式转子绕组归算后的基本方程式组1111ZIEU22220ZIEUmmZIEE12mIII21第47页/共168页第46页/共168页等效电路堵转运行时的等效电路第48页/共168页第47页/共168页旋转的影响磁动势关系

11、转子频率归算5.4 正常运行的感应电动机基本方程式等效电路第49页/共168页第48页/共168页转子旋转对转子电量的影响转子感应电动势的频率1/4旋转磁场相对于转子的速度sssnnnn2转子绕组感应电动势的频率1226060sfpnspnfs第50页/共168页第49页/共168页转子旋转对转子电量的影响转子（相）电压平衡方程2/4stjstjsjXReIeE2222220转子旋转后的转子电角频率12222sff第51页/共168页第50页/共168页转子旋转对转子电量的影响转子（相）电动势有效值3/42221222244. 444. 4sEkNsfkNfEmwmwsE2并非堵转时的转子（相

12、）电势第52页/共168页第51页/共168页转子旋转对转子电量的影响转子（相）漏电抗4/4222212222222sXNsfNfXs为堵转时的转子（相）漏电抗值2X第53页/共168页第52页/共168页磁动势关系转子磁动势的幅值1/5swIpkNmF222229 . 02第54页/共168页第53页/共168页磁动势关系转子磁动势的转向2/5假设转子A、B、C三相绕组按逆时针方向排列，当气隙磁场按逆时针方向旋转时，转子感应电动势的相序为A-B-C，电流的相序也与此相同，从而转子磁动势的旋转方向也应为逆时针方向，与定子磁场的转向相同。第55页/共168页第54页/共168页磁动势关系转子磁动

13、势相对于转子的速度3/5ssnpsfpfn1226060第56页/共168页第55页/共168页磁动势关系转子磁动势相对于定子的速度4/5sssssnnnnnnsnnnn2定、转子磁动势以相同的转速沿相同的方向旋转，稳定运行时，二者在空间的相对位置始终不变。第57页/共168页第56页/共168页磁动势关系磁动势平衡5/5mFFF21第58页/共168页第57页/共168页转子频率归算归算关系1/5stjstjsjXReIeE222222222211jsXReIeEstjstj222211jXsReIeEtjtj第59页/共168页第58页/共168页转子频率归算频率归算的物理含义2/5用一个

14、静止的“等效转子”去代替实际旋转的转子，等效转子一相绕组的电阻为实际转子一相绕组电阻的1/s倍。等效转子的电流与实际转子相同；等效转子产生的磁动势也与实际转子相同。第60页/共168页第59页/共168页转子频率归算频率归算后的转子内功率因数角3/5ssRXRsXsRX22222222arctanarctanarctan第61页/共168页第60页/共168页转子频率归算频率归算对转子磁动势的影响4/5转向、转速与折算前相同；由于电流有效值不变，幅值也不会变；由于转子回路阻抗角（2）相同，则电流相位相同，从而磁动势的空间位置不受折算影响；由于转子磁动势完全不变，所以定子侧的所有物理量以及由定子

15、传递到转子的功率也不变。第62页/共168页第61页/共168页转子频率归算频率归算后转子侧的功率关系5/5 2222222221RssmIRmIsRmI第一项代表转子绕组自身电阻消耗的功率；第二项代表实际电机中通过磁场耦合在转轴上产生的总机械功率。第63页/共168页第62页/共168页基本方程式频率归算和绕组归算后的基本方程式组1111ZIEU222220XjsRIEUmIII21mmZIEE12第64页/共168页第63页/共168页等效电路感应电动机的T形等效电路1/9第65页/共168页第64页/共168页等效电路不同工况下的主磁通和功率因数2/9空载时，s非常小，定子电流几乎就是励

16、磁电流，功率因数很低；主磁通值最大。额定负载时，s0.05，功率因数较高（可达0.8-0.85）；由于端电压不变，定子漏阻抗压降不大，基本可认为主磁通和励磁电流都与空载时差不多。第66页/共168页第65页/共168页等效电路不同工况下的主磁通和功率因数（续）3/9若因负载过大或起动阶段低速运行时，s较大，功率因数较低；定子漏阻抗压降较大，主磁通明显下降；起动瞬间或堵转时，定子额定电压降落在定、转子漏阻抗上，功率因数很低，主磁通约为空载时的一半。第67页/共168页第66页/共168页等效电路以电源电压和阻抗参数表达的定子电流4/922111ZZZZZUImm第68页/共168页第67页/共1

17、68页等效电路以电源电压和阻抗参数表达的转子电流5/9211212ZcZUZZZIImmcXXZZcmm1111第69页/共168页第68页/共168页等效电路以电源电压和阻抗参数表达的激磁电流6/9211221ZZcZUZZZIImmm第70页/共168页第69页/共168页等效电路T形等效电路的简化7/9mmmZZUZcUI11121ZZ正常运行时s很小第71页/共168页第70页/共168页等效电路近似形等效电路8/9第72页/共168页第71页/共168页等效电路简化等效电路9/9第73页/共168页第72页/共168页电磁功率功率平衡关系转矩平衡关系5.5 功率和转矩平衡方程例5-3

18、第74页/共168页第73页/共168页电磁功率定义感应电动机定子侧从电网吸收的电功率中，绝大部分将会借助于气隙旋转磁场的作用，由定子通过气隙传送到转子，这部分功率称为电磁功率。sRImIEmIEmPem222122212222coscos第75页/共168页第74页/共168页功率平衡关系定子侧的功率平衡FeCuemppPP1112111RImpCummFeRImp2111111cosIUmP 1/6第76页/共168页第75页/共168页功率平衡关系总机械功率2/62221221RssImppPPFeCuem222222212RImRImpcu02Fep第77页/共168页第76页/共16

19、8页功率平衡关系转子侧的功率平衡3/6022pPppPP第78页/共168页第77页/共168页功率平衡关系输入输出功率关系4/6pPP21ppppppCuFeCu21第79页/共168页第78页/共168页功率平衡关系功率流图5/6第80页/共168页第79页/共168页功率平衡关系电磁功率、总机械功率及转子铜耗的关系6/6sspPPCuem:1:1:2转换功率emPsP1转差功率emCusPp2第81页/共168页第80页/共168页转矩平衡关系电磁转矩1/2旋转体的机械功率等于作用在旋转体的转矩与其机械角速度的乘积。所以，感应电动机的总机械功率等于电磁转矩与机械角速度的乘积。semsem

20、PsPPT1602 n602ssn第82页/共168页第81页/共168页转矩平衡关系转矩平衡方程2/202pPP02TTTem第83页/共168页第82页/共168页例5-3正确求解思路222121RssImppPP2112ZcZUI第84页/共168页第83页/共168页空载试验 堵转试验5.6 参数测定第85页/共168页第84页/共168页空载试验试验目的1/7通过空载试验获得空载特性，以确定感应电动机的铁耗和机械损耗，并计算其激磁参数Rm、Xm 。第86页/共168页第85页/共168页空载试验试验方法2/7先在静态下测取定子绕组电阻 R1 ，再让电机轴上不带任何负载，保持电源频率为

21、额定，调节定子电压由（1.11.2）U1N 逐渐下降到 0.3U1N 左右，测取并记录若干点 U1 及其对应的空载电流 I0 和空载功率 P0 。第87页/共168页第86页/共168页空载试验试验结果3/7第88页/共168页第87页/共168页空载试验空载时输入功率分析4/7ppppPFeCu1012011RImpCuConstp R 21UppFe第89页/共168页第88页/共168页空载试验机械损耗与铁耗的分离5/7对附加损耗的分离，一般根据经验值估计，有时甚至在空载试验中忽略该项；也可采用辅助电机试验方法来分离。第90页/共168页第89页/共168页空载试验空载阻抗计算6/701

22、0IUZ20100ImPR 20200RZXmmRRRXXX1010 第91页/共168页第90页/共168页空载试验激磁阻抗计算7/710XXXm201ImpRFem10RRRm第92页/共168页第91页/共168页堵转试验试验目的1/7通过堵转试验获得短路特性，以计算感应电动机的定、转子漏阻抗参数。第93页/共168页第92页/共168页堵转试验试验方法2/7试验前先堵住转子使其不能旋转，保持电源频率为额定，调节定子电压由约 0.4U1N 逐渐下降，测取并记录若干点电源电压 Uk 及其对应的短路电流 Ik 和输入功率 Pk。第94页/共168页第93页/共168页堵转试验试验结果3/7第

23、95页/共168页第94页/共168页堵转试验短路阻抗计算4/7kkkIUZ21 kkkImPR 22kkkRZX第96页/共168页第95页/共168页堵转试验定、转子漏阻抗计算5/7kkXXXRRR0012202200021XRXXXXXXk第97页/共168页第96页/共168页堵转试验定、转子漏阻抗的近似计算6/7kRRR2121kXXX2121第98页/共168页第97页/共168页堵转试验补充说明7/7通常认为漏抗为常数，但它们随运行状况的不同会有所变化，比如起动时的漏抗只有正常运行时的0.70.85。所以短路试验时，力争测到 Ik = I1N、 Ik = （23）I1N 和 Uk

24、 = U1N 三处的数据，分别算出三种状态下的参数以满足不同分析目的的需要对一般情况的分析用第一组值，计算最大转矩用第二组值，计算起动特性用第三组值。第99页/共168页第98页/共168页笼型转子的极对数笼型转子的相数笼型转子的绕组参数5.7 笼型转子参数计算第100页/共168页第99页/共168页笼型转子的极对数转子导条感应电动势1/3lvbem12sff 第101页/共168页第100页/共168页笼型转子的极对数转子导条中的电流和磁动势2/3第102页/共168页第101页/共168页笼型转子的极对数转子极对数3/3pnfsnfpss1226060第103页/共168页第102页/共

25、168页笼型转子的相数转子槽电动势星形图1/322360Qp第104页/共168页第103页/共168页笼型转子的相数转子相数方法一2/3pQm22212N12wkpa 2第105页/共168页第104页/共168页笼型转子的相数转子相数方法二（推荐）3/322Qm 212N12wk12a第106页/共168页第105页/共168页笼型转子的绕组参数笼形转子的等效电路1/4第107页/共168页第106页/共168页笼型转子的绕组参数导条电流与端环电流的关系2/4232121BRRBRRIIIIII2sin22RBII 第108页/共168页第107页/共168页笼型转子的绕组参数一根导条与两

26、段端环的铜耗3/4RBBRBBRRBBRBCuRIRRIRIRIp2222222)2(2sin22第109页/共168页第108页/共168页笼型转子的绕组参数每相（一根导条）的等效电阻3/42sin22222RBRBRRRR第110页/共168页第109页/共168页笼型转子的绕组参数每相（一根导条）的等效漏电抗4/42sin2222RBXXX类似地，应用漏磁场储能守恒关系，可得第111页/共168页第110页/共168页物理表达式参数表达式实用表达式5.8 感应电动机的电磁转矩第112页/共168页第111页/共168页电磁转矩的物理表达式推导过程1/32221cosIEmPemmwkNf

27、E1112 2sememPTpfs12第113页/共168页第112页/共168页电磁转矩的物理表达式感应电动机电磁转矩的物理表达式2/3222222111coscoscos2ICICIkNpmTmTmTmwem第114页/共168页第113页/共168页电磁转矩的物理表达式感应电动机的转矩常数3/32111wTkNpmC 2222wTkNpmC 第115页/共168页第114页/共168页参数表达式的推导Tem s曲线最大电磁转矩起动转矩和起动电流电磁转矩的参数表达式第116页/共168页第115页/共168页电磁转矩参数表达式的推导转子电流1/32112112ZcZUZcZUI221221

28、12XcXsRcRUI第117页/共168页第116页/共168页电磁转矩参数表达式的推导电磁转矩与转子电流的关系2/3sRImPem2221pfs12sememPT第118页/共168页第117页/共168页电磁转矩参数表达式的推导参数表达式3/3221221221112XcXsRcRsRUfpmTem第119页/共168页第118页/共168页Tem - - s曲线曲线形状1/3第120页/共168页第119页/共168页Tem - - s曲线变化规律2/3当转速很低，s 接近于1时，近似有转速接近 ns ，s 接近于0时，近似有当转速高于同步转速，s 小于0时，为发电机运行状态，曲线的变

29、化规律与电动状态相似。当s 大于1时，为电磁制动状态，电磁转矩基本与转差率成反比。sTem1sTem第121页/共168页第120页/共168页Tem - - s曲线感应电动机的机械特性3/3主要用于拖动相关的问题，如起动、制动、调速等稳定运行区 U1 = C1 f1 = C2 R 2 = C3 n = f (Tem)第122页/共168页第121页/共168页最大电磁转矩临界转差率及最大电磁转矩表达式1/4221212XcXRRcsm2212112111max22XcXRRcUfpmT第123页/共168页第122页/共168页最大电磁转矩近似处理2/4通常有 ，并取c 1211XXR212

30、XXRsm211211max4XXfpUmT第124页/共168页第123页/共168页最大电磁转矩主要特点3/4临界转差率与电压、极对数无关，与转子电阻及电源频率有关；最大转矩与转子电阻无关，而与电压平方成正比，与频率平方成反比，与极对数成正比，与定转子漏阻抗成反比；第125页/共168页第124页/共168页最大电磁转矩过载能力4/4NTTTkmax第126页/共168页第125页/共168页起动转矩和起动电流起动转矩（s =1时）1/2221221221112XcXRcRRUfpmTstNststTTk起动转矩倍数第127页/共168页第126页/共168页起动转矩和起动电流起动电流（s

31、 =1时）2/22212211XcXRcRUIst起动电流倍数NstIIIk 第128页/共168页第127页/共168页电磁转矩的实用表达式推导过程1/2sssssRcRsssssRcRTTmmmmmmem22122121max第129页/共168页第128页/共168页电磁转矩的实用表达式使用方法2/2由铭牌数据或产品目录得到PN、nN 和 kT ，算出TN 、 Tmax 和 sN ，代入实用公式得到 sm ，在 Tmax 和 sm 都知道后，实用公式便成了电磁转矩与转差率之间的关系，可用于感应电机机械特性相关的估算。也可推出12TTNmkkss第130页/共168页第129页/共168页

32、5.9 感应电动机的工作特性工作特性的含义1/6在给感应电动机加上额定频率的额定电压情况下，电动机的转速（转差率）、电磁转矩、定子电流、功率因数以及效率随输出功率变化的关系，称为感应电动机的工作特性。第131页/共168页第130页/共168页5.9 感应电动机的工作特性转速（或转差）特性的物理解释2/6空载时，输出功率为0，此时转子电流很小，转差率几乎为0，转速接近同步转速。随着负载的增大，转子电流增大，转子铜耗与电磁功率也增大，但前者与转子电流平方成正比，而后者近似与转子电流成正比，所以转差率也增大。一般感应电动机sN=0.02-0.05。第132页/共168页第131页/共168页5.9

33、 感应电动机的工作特性定子电流特性的物理解释3/6空载时，转子电流几乎为0，定子电流基本上全是激磁电流。随着负载的增大，转速下降，转子电流增大，从而使定子电流也增大。21IIIm第133页/共168页第132页/共168页5.9 感应电动机的工作特性转矩特性的物理解释4/6从空载到额定负载之间，电动机的转速变化很小，而空载转矩可认为不变，故转矩特性近似为直线。0202TPTTTem第134页/共168页第133页/共168页5.9 感应电动机的工作特性功率因数特性的物理解释5/6空载运行时，定子电流基本为励磁电流，主要是无功的磁化电流，此时功率因数很低（约为0.1-0.2）。加负载后，随着输出

34、功率增大，定子电流中的有功分量也增大，使功率因数逐渐提高，通常在额定负载附近达到最大值；继续增大负载使转差增长较快，转子频率增大使转子内功率因数角增大，因此功率因数又呈下降趋势。第135页/共168页第134页/共168页5.9 感应电动机的工作特性效率特性的物理解释6/6在正常运行范围内，转速和主磁通的变化都较小，机械损耗和铁耗的和称为不变损耗。定、转子铜耗与其电流平方成正比，杂散损耗也受负载的影响，三者之和称为可变损耗。不变损耗与可变损耗相等时效率最大。一般感应电动机的最大效率发生在（0.71.1）PN ，额定效率约为74%94%，并随容量增大而增大。第136页/共168页第135页/共1

35、68页起动制动调速5.10 起动、制动和调速第137页/共168页第136页/共168页起动的一般要求笼型感应电动机起动绕线型感应电动机起动深槽和双鼠笼感应电动机起动第138页/共168页第137页/共168页起动的一般要求1/2起动转矩大起动电流小设备简单，操作方便价格便宜便于维护第139页/共168页第138页/共168页起动的一般要求感应电动机的起动电流2/22212211XcXRcRUIstNstIIIk 第140页/共168页第139页/共168页笼型感应电动机起动直接起动1/2起动电流大，但起动转矩并不大。对一般笼型电动机有以下关系75Ik21Tk第141页/共168页第140页/

36、共168页笼型感应电动机起动降压起动2/2起动方法相电压起动电流线电流起动转矩直接起动U1NIstNILTst自耦变压U1N / kIstN / kIL / k2Tst / k2Y/DU1N / 30.5IstN / 30.5IL / 3Tst / 3第142页/共168页第141页/共168页绕线型感应电动机起动转子回路串电阻起动转子回路串入适当的电阻，不仅可使起动电流减小，而且由于转子内功率因数提高使电流有功分量增大，起动转矩也可增大。iestkckXcXRRR221212当串入电阻后转子回路总电阻为下值时可使起动转矩达到最大转矩。第143页/共168页第142页/共168页深槽和双鼠笼感

37、应电动机集肤效应1/4槽底部分股线所交链的漏磁通比槽口部分要多，所以槽底部分股线的漏抗比槽口部分大，使槽口的电流密度比槽底的大，又称 “挤流效应”或“趋肤效应”。第144页/共168页第143页/共168页深槽和双鼠笼感应电动机集肤效应的影响因素2/4集肤效应的强弱与磁场交变频率和槽形尺寸有关频率越高、槽形越深，集肤效应越明显。当集肤效应达到一定程度，使电流集中在导条上部，相当于导条的有效截面积减小，相应增大有效电阻。应用时变电磁场理论可证明对高度h超过1.5cm的铜导条，在频率为50Hz时，由集肤效应引起的导条电阻增大系数为h（cm）。第145页/共168页第144页/共168页深槽和双鼠笼

38、感应电动机深槽感应电动机3/4为了利用集肤效应，转子槽形深而窄，槽深与槽宽之比约为1012。起动时，转子频率较高，集肤效应使转子有效电阻增大，既限制了起动电流，又提高了起动转矩。正常运行时，转子频率很低，集肤效应基本消失，此时电动机的工作特性接近于一般的笼型转子电机。第146页/共168页第145页/共168页深槽和双鼠笼感应电动机双鼠笼感应电动机4/4上笼（起动笼）导条截面小，用黄铜或铝、青铜等电阻率较高的材料，电阻大；下笼（工作笼）导条截面大，用电阻率较低的紫铜制成，电阻较小。上、下笼可以相互独立，也可具有公共端环。起动时电流主要在上笼，可产生较大的起动转矩；正常运行时电流主要在下笼。第1

39、47页/共168页第146页/共168页能耗制动 反接制动 回馈制动制动第148页/共168页第147页/共168页能耗制动 将正在运行的感应电动机的定子绕组从电网断开，接到一个直流电源上，由直流电流在气隙中建立一个静止磁场。从正在旋转的转子来看，该磁场是向反方向旋转的，因此由它感应于转子中的电流所产生的电磁转矩方向应为反方向，阻碍转子旋转。 此时转子动能消耗在转子铜耗和铁耗中，故称能耗制动。第149页/共168页第148页/共168页反接制动速度反向的反接制动（正接反转）1/2第150页/共168页第149页/共168页反接制动转矩反向的反接制动（反接正转）2/2第151页/共168页第15

40、0页/共168页回馈制动第152页/共168页第151页/共168页变极调速变频调速变转差率调速调速第153页/共168页第152页/共168页变极调速改变定子极对数的方法1/2在定子上布置两套极对数不同的独立绕组；用同一套定子绕组，通过改变它的联结方法，得到不同的极对数；在定子上布置两套极对数不同的独立绕组，而每套绕组本身又可通过改变联结方法得到不同的极对数。第154页/共168页第153页/共168页变极调速变极调速的特点2/2只能有级调速一般只用在笼型感应电动机中调速效率高电流反向变极法只能倍极比调速，基本已淘汰；新的单绕组变极理论可以非倍极比调速，甚至可作到单绕组三速、四速电机第155

41、页/共168页第154页/共168页变频调速基本要求1/7在基频以下时，尽量保持磁通不变；在基频以上时，应当保持电压不变。mwkNfEU1111144. 4第156页/共168页第155页/共168页变频调速基频以下恒电压/频率比变频调速机械特性2/7第157页/共168页第156页/共168页变频调速基频以下恒电压/频率比变频调速特点3/7最大转矩处的转速降落基本是常数；最大转矩随频率下降略有下降，当频率较低时下降得比较明显，需要进行低频补偿；可无级调速，调速精度较高，调速范围宽，调速效率高。第158页/共168页第157页/共168页变频调速基频以下恒电动势/频率比变频调速机械特性4/7第

42、159页/共168页第158页/共168页变频调速基频以下恒电动势/频率比变频调速特点5/7最大转矩处的转速降落保持为常数；最大转矩不随频率变化；可无级调速，调速精度高，调速范围宽，调速效率高。第160页/共168页第159页/共168页变频调速基频以上恒电压变频调速机械特性6/7第161页/共168页第160页/共168页变频调速基频以上恒电压变频调速特点7/7最大转矩处的转速降落基本为常数；最大转矩基本与频率的平方成反比；出现最大转矩时的转差率基本与频率成反比；通常频率不会上调太多。第162页/共168页第161页/共168页变转差率调速改变定子电压调速的机械特性1/5第163页/共168

43、页第162页/共168页变转差率调速改变定子电压调速的特点2/5最大转矩基本与电压平方成正比；出现最大转矩时的转差率保持不变；对恒转矩负载来说，调速范围较小；对泵类负载可增大调速范围，但有可能出现过电流的问题。第164页/共168页第163页/共168页变转差率调速改变转子电阻调速的机械特性3/5第165页/共168页第164页/共168页变转差率调速改变转子电阻调速的特点4/5只适用于绕线型转子；最大转矩基本保持不变；出现最大转矩时的转差率基本与转子电阻成正比；负载轻时调速范围很小；转子回路电流很大，调速平滑性不好；调速时效率很低，转差功率全消耗在转子回路中。第166页/共168页第165页

44、/共168页变转差率调速串级调速的特点5/5调速原理类似于转子回路串电阻调速；只适用于绕线型转子；将转差功率回馈给电网，调速效率较高；变流装置带来功率因数、谐波等问题。第167页/共168页第166页/共168页一台三相感应电动机，已知一台三相感应电动机，已知PN28kW，fN50Hz，U1N380V，nN950r/min，cosN0.88（滞（滞后），后），Ist /I1N=6，Tst /TN=2.1，kT2.4，定子绕组，定子绕组D接法，在额定运行时接法，在额定运行时pcu11400W、pFe800W、p1000W、p186W，带恒转矩负载。，带恒转矩负载。试求：（试求：（1）额定运行时的）额定运行时的s、f2、pcu2、Pe、Te、P1、和和I1；（；（2）采用）采用Y/D起动法时的起动电流和起动转起动法时的起动电流和起动转矩；（矩；（3）其他条件不变、电网电压下降到）其他条件不变、电网电压下降到0.8 UN时时的最大转矩为多少？此时电动机能否稳定运行？的最大转矩为多少？此时电动机能否稳定运行？第168页/共168页第167页/共168页感谢您的观看！第168页/共168页