电机与电力拖动 第7章 异步电动机.ppt

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1、7.1 7.1 7.1 7.1 三相异步电动机的基本结构及工作原理三相异步电动机的基本结构及工作原理三相异步电动机的基本结构及工作原理三相异步电动机的基本结构及工作原理第第第第7 7 7 7章章章章 异步电动机异步电动机异步电动机异步电动机电机电机电机电机电动机电动机电动机电动机发电机发电机发电机发电机直流电动机直流电动机直流电动机直流电动机交流电动机交流电动机交流电动机交流电动机直流发电机直流发电机直流发电机直流发电机交流发电机交流发电机交流发电机交流发电机鼠笼型鼠笼型鼠笼型鼠笼型绕线型绕线型绕线型绕线型同步电动机同步电动机同步电动机同步电动机异步电动机异步电动机异步电动机异步电动机1 1

2、1 1、电机的分类、电机的分类、电机的分类、电机的分类2 2 2 2、三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机三相异步电动机定子定子定子定子转子转子转子转子气隙气隙气隙气隙组成：机座、定子组成：机座、定子组成：机座、定子组成：机座、定子铁芯铁芯铁芯铁芯、定子、定子、定子、定子绕组绕组绕组绕组作用：产生旋转磁场作用：产生旋转磁场作用：产生旋转磁场作用：产生旋转磁场组成：转子组成：转子组成：转子组成：转子铁芯铁芯铁芯铁芯、转子、转子、转子、转子绕组绕组绕组绕组作用：作用：作用：作用：在旋转磁场的作用

3、下产生在旋转磁场的作用下产生在旋转磁场的作用下产生在旋转磁场的作用下产生 感应电动势或电流。感应电动势或电流。感应电动势或电流。感应电动势或电流。3 3 3 3、转子的类型：绕线型转子与鼠笼型转子转子的类型：绕线型转子与鼠笼型转子转子的类型：绕线型转子与鼠笼型转子转子的类型：绕线型转子与鼠笼型转子 4 4 4 4、三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 机械负载机械负载 旋转起来旋转起来对称三相绕组对称三相绕组 通入对称三相电流通入对称三相电流 旋转磁场旋转磁场（磁场能量）（磁场能量）转子绕组切割转子绕组切割磁感线磁感线 转子绕组中转子

4、绕组中 产生产生 e 和和 i 转子绕组在磁场中转子绕组在磁场中 受到电磁力的作用受到电磁力的作用 转子旋转起来转子旋转起来 电磁电磁转矩转矩感感应应 三相三相 交流交流 电能电能右手定则：右手定则：右手定则：右手定则：判断转子绕组中感应电流的方向判断转子绕组中感应电流的方向判断转子绕组中感应电流的方向判断转子绕组中感应电流的方向；左手定则：左手定则：左手定则：左手定则：判断转子绕组受到的电磁力的方向；判断转子绕组受到的电磁力的方向；判断转子绕组受到的电磁力的方向；判断转子绕组受到的电磁力的方向；电磁力电磁力电磁力电磁力产生电磁转矩产生电磁转矩产生电磁转矩产生电磁转矩T T T T，T T T

5、 T的方向与旋转磁场的方向相同；的方向与旋转磁场的方向相同；的方向与旋转磁场的方向相同；的方向与旋转磁场的方向相同；5 5 5 5、旋转磁场旋转磁场旋转磁场旋转磁场 定子绕组在三相交流电的作用下，其定子绕组在三相交流电的作用下，其定子绕组在三相交流电的作用下，其定子绕组在三相交流电的作用下，其合成磁场合成磁场合成磁场合成磁场的方向不断在的方向不断在的方向不断在的方向不断在变，就像磁场在旋转一样。变，就像磁场在旋转一样。变，就像磁场在旋转一样。变，就像磁场在旋转一样。（1 1 1 1）旋转磁场的旋转磁场的旋转磁场的旋转磁场的产生产生产生产生（2 2 2 2）旋转磁场的旋转磁场的旋转磁场的旋转磁场

6、的转速转速转速转速n n n n1 1 1 1同步转速同步转速同步转速同步转速（3 3 3 3）旋转磁场的旋转磁场的旋转磁场的旋转磁场的转向转向转向转向 旋转方向：取决于三相交流电的相序；旋转方向：取决于三相交流电的相序；旋转方向：取决于三相交流电的相序；旋转方向：取决于三相交流电的相序；U U U U1 1 1 1VV1 1 1 1WW1 1 1 1 电机正转和反转？电机正转和反转？电机正转和反转？电机正转和反转？f f=50Hz=50Hz时时,不同极对数时的同步转速如下不同极对数时的同步转速如下:6 6 6 6、电动机转速、电动机转速、电动机转速、电动机转速n n和和和和旋转磁场同步转速旋

7、转磁场同步转速旋转磁场同步转速旋转磁场同步转速n n1 1的关系的关系的关系的关系转差率转差率转差率转差率s s 电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但但nnnn1 1，所以称异步电动机或感应电动机。，所以称异步电动机或感应电动机。转差率：转差率：电动机起动时：电动机起动时：n=0,s=1n=0,s=1电动机的额定转速十分接近同步转速电动机的额定转速十分接近同步转速n nN Nn1 1。题题1 1：某三相异步电动机的额定转速某三相异步电动机的额定转速n=570r/minn=570

8、r/min。求电动机的极数。求电动机的极数和额定时的转差率和额定时的转差率(f=50Hz)(f=50Hz)。由于电动机的额定转速应接近且略小于同步转速n1，而n1对应于磁极对数p有一系列固定值。显然，与570r/min最接近的是p=5,n1=600r/min,因此，额定时的转差率为:转差率可反映：转差率可反映：转差率可反映：转差率可反映：（1 1 1 1）转子转速的快慢；）转子转速的快慢；）转子转速的快慢；）转子转速的快慢；（2 2 2 2）电动机负载的大小；）电动机负载的大小；）电动机负载的大小；）电动机负载的大小；（3 3 3 3）异步电动机的运行状态；）异步电动机的运行状态；）异步电动机

9、的运行状态；）异步电动机的运行状态；7 7 7 7 三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌数据 三相异步电动机三相异步电动机型型 号号 Y132S6 功功 率率 3 kW 频频 率率 50Hz 电电 压压 380 V 电电 流流 7.2 A 联联 结结 Y转转 速速 960r/min 功率因数功率因数 0.76 绝缘等级绝缘等级 B（1 1 1 1）型号：）型号：）型号：）型号：6=2p,6=2p,6=2p,6=2p,磁极对数磁极对数磁极对数磁极对数p=3,p=3,p=3,p=3,p=3,p=3,p=3,p=3,可求得可求得可求得可求得n

10、n n n1 1 1 1=1000r/min=1000r/min=1000r/min=1000r/min（2 2 2 2）额定电压（线电压）：）额定电压（线电压）：）额定电压（线电压）：）额定电压（线电压）：U U U UN N N N=380V;=380V;=380V;=380V;（3 3 3 3）额定转速：）额定转速：）额定转速：）额定转速：n n n nN N N N=960r/min;=960r/min;=960r/min;=960r/min;（4 4 4 4）额定功率：）额定功率：）额定功率：）额定功率：P P P PN N N N=3kW,=3kW,=3kW,=3kW,轴上输出的额

11、定机械功率轴上输出的额定机械功率轴上输出的额定机械功率轴上输出的额定机械功率;（5 5 5 5）额定电流（线电流）：）额定电流（线电流）：）额定电流（线电流）：）额定电流（线电流）：I I I IN N N N=7.2A;=7.2A;=7.2A;=7.2A;（6 6 6 6）功率因数：）功率因数：）功率因数：）功率因数：coscoscoscos N N N N=0.76;=0.76;=0.76;=0.76;（7 7 7 7）绝缘等级：表示电机所用材料的耐热能力；）绝缘等级：表示电机所用材料的耐热能力；）绝缘等级：表示电机所用材料的耐热能力；）绝缘等级：表示电机所用材料的耐热能力；（8 8 8

12、8）连接方式（三相绕组）：星形接法、三角形接法）连接方式（三相绕组）：星形接法、三角形接法）连接方式（三相绕组）：星形接法、三角形接法）连接方式（三相绕组）：星形接法、三角形接法题题题题2 2 2 2：一台三相异步电动机，额定功率一台三相异步电动机，额定功率一台三相异步电动机，额定功率一台三相异步电动机，额定功率55kw55kw55kw55kw，U U U UN N N N=380V=380V=380V=380V，额定效率，额定效率，额定效率，额定效率=0.79,=0.79,=0.79,=0.79,额定功率因数额定功率因数额定功率因数额定功率因数0.890.890.890.89，额定转速，额定

13、转速，额定转速，额定转速=570=570=570=570，试，试，试，试 求：求：求：求：（3 3 3 3）额定电流）额定电流）额定电流）额定电流电网频率为电网频率为电网频率为电网频率为50Hz50Hz50Hz50Hz，额定电压，额定电压，额定电压，额定电压;（2 2 2 2）极对数）极对数）极对数）极对数（1 1 1 1）同步转速）同步转速）同步转速）同步转速;（4 4 4 4）额定负载时的转差率）额定负载时的转差率）额定负载时的转差率）额定负载时的转差率解：解：解：解：（1 1 1 1）因电动机额定运行时转速接近同步转速，所以同步转速为）因电动机额定运行时转速接近同步转速，所以同步转速为）

14、因电动机额定运行时转速接近同步转速，所以同步转速为）因电动机额定运行时转速接近同步转速，所以同步转速为600r/min600r/min600r/min600r/min。（2 2 2 2）电动机极对数）电动机极对数）电动机极对数）电动机极对数 （3 3 3 3）额定电流）额定电流）额定电流）额定电流 （4 4 4 4）转差率）转差率）转差率）转差率 7.2 7.2 7.2 7.2 三相异步电动机的空载运行三相异步电动机的空载运行三相异步电动机的空载运行三相异步电动机的空载运行1 1、空载运行时的电磁关系、空载运行时的电磁关系2 2、空载运行时定子电压平衡关系、空载运行时定子电压平衡关系1 1、负

15、载运行时的电磁关系、负载运行时的电磁关系2 2、转子绕组各电磁量、转子绕组各电磁量（电动势、磁动势、功率因素、电流、漏阻抗、转子频率）（电动势、磁动势、功率因素、电流、漏阻抗、转子频率）3 3、磁动势平衡方程、磁动势平衡方程4 4、电动势平衡方程、电动势平衡方程7.3 7.3 7.3 7.3 三相异步电动机的负载运行三相异步电动机的负载运行三相异步电动机的负载运行三相异步电动机的负载运行U1I1r1 jx1E1 E2jx2 r2I2f1f1m1、kw1N1 m2、kw2N21s r2 s E1=E2U1I1r1 jx1jx2 r2I21s r2 srmjxmI0 E1=E2U1I1r1 jx1

16、 jx2 r2I21s r2 srmjxmI07.4 7.4 7.4 7.4 三相异步电动机的等效电路和相量图三相异步电动机的等效电路和相量图三相异步电动机的等效电路和相量图三相异步电动机的等效电路和相量图T T型等效电路：简化型等效电路：简化简化等效电路简化等效电路 通过折算：通过折算：频率、电流、电压、频率、电流、电压、电动势、阻抗、漏抗电动势、阻抗、漏抗 7.5 7.5 7.5 7.5 三相异步电动机的功率和电磁转矩三相异步电动机的功率和电磁转矩三相异步电动机的功率和电磁转矩三相异步电动机的功率和电磁转矩1.1.功率平衡功率平衡(能量守恒定律，能量传递）能量守恒定律，能量传递）异步电动机

17、功率流程图异步电动机功率流程图（1 1）求）求P P1 1:（2 2）求）求P PCu1Cu1:（3 3）求）求P PFeFe:（4 4）求）求P PM M:（5 5）求）求P PCu2Cu2:（6 6）求）求P Pm m:（7 7）求）求P P2 2:（8 8）求转差率）求转差率s s和转子绕组电流频率和转子绕组电流频率f f1 1:（9 9）机械损耗）机械损耗P Pmeme和附加损耗和附加损耗P Ps s通过功率关系求，一般不求；通过功率关系求，一般不求；2.2.转矩平衡转矩平衡（1 1）电磁转矩的方向）电磁转矩的方向电磁转矩（转子）的方向电磁转矩（转子）的方向与旋转磁场的转向相同。与旋转

18、磁场的转向相同。（2 2）电磁转矩的大小）电磁转矩的大小（3 3）转矩平衡方程式）转矩平衡方程式功率：功率：转速：转速：角速度：角速度：转矩：转矩：功率、转速、角速度、转矩、转差率功率、转速、角速度、转矩、转差率（1 1）额定转速；（）额定转速；（2 2）电磁转矩；（）电磁转矩；（3 3）输出转矩；（）输出转矩；（4 4）空载转矩）空载转矩（1 1）转子电流频率；（）转子电流频率；（2 2）电磁功率；（）电磁功率；（3 3）转子铜损耗；）转子铜损耗；（4 4）定子电流；（）定子电流；（5 5）效率。）效率。（1 1）总机械功率；（）总机械功率；（2 2）电磁功率；（）电磁功率；（3 3）转差率

19、；（）转差率；（4 4）负载转矩；）负载转矩；（5 5）空载转矩；（）空载转矩；（6 6）电磁转矩。）电磁转矩。7.6 7.6 7.6 7.6 三相异步电动机的参数测定三相异步电动机的参数测定三相异步电动机的参数测定三相异步电动机的参数测定1 1 1 1 空载试验（电动机不带机械负载）空载试验（电动机不带机械负载）空载试验（电动机不带机械负载）空载试验（电动机不带机械负载）（1 1 1 1）空载试验的主要目的是：）空载试验的主要目的是：）空载试验的主要目的是：）空载试验的主要目的是：测定电机的励磁参数。测定电机的励磁参数。测定电机的励磁参数。测定电机的励磁参数。空载参数的计算为：空载参数的计算

20、为：空载参数的计算为：空载参数的计算为：（2 2 2 2）空载试验参数）空载试验参数）空载试验参数）空载试验参数励磁参数的计算为：励磁参数的计算为：励磁参数的计算为：励磁参数的计算为：2 2 2 2 短路试验短路试验短路试验短路试验（不让电动机的输出轴转动。目标：（不让电动机的输出轴转动。目标：（不让电动机的输出轴转动。目标：（不让电动机的输出轴转动。目标：测量短路参数测量短路参数测量短路参数测量短路参数）对于大、中型电机，对于大、中型电机，对于大、中型电机，对于大、中型电机，可以认为：可以认为：可以认为：可以认为：用每相的数据代入下列用每相的数据代入下列用每相的数据代入下列用每相的数据代入下

21、列各式算出短路参数：各式算出短路参数：各式算出短路参数：各式算出短路参数：图图图图7-17 7-17 7-17 7-17 异步电动机堵转试验等效电路异步电动机堵转试验等效电路异步电动机堵转试验等效电路异步电动机堵转试验等效电路 图图图图7-18 7-18 7-18 7-18 短路特性曲线短路特性曲线短路特性曲线短路特性曲线 7.7 7.7 7.7 7.7 单相异步电动机单相异步电动机单相异步电动机单相异步电动机单相异步电机的结构与三相异步电动机相似：定子单相异步电机的结构与三相异步电动机相似：定子+转子转子（1 1）单相的）单相的工作绕组工作绕组；（2 2）起动绕组）起动绕组，用获得起动转矩（

22、旋转磁场）；，用获得起动转矩（旋转磁场）；单相异步电动机的特点：单相异步电动机的特点：自身没有起动转矩自身没有起动转矩；单相异步电动机分为：单相异步电动机分为：单相异步电动机分为：单相异步电动机分为：分相式单相电机（电容分相，电阻分相）；分相式单相电机（电容分相，电阻分相）；分相式单相电机（电容分相，电阻分相）；分相式单相电机（电容分相，电阻分相）；罩极式单相电机；罩极式单相电机；罩极式单相电机；罩极式单相电机；三相异步电动机的单相（缺相）运行：三相异步电动机的单相（缺相）运行：三相异步电动机在运行过程中三相异步电动机在运行过程中，若其中一相和电源断开，若其中一相和电源断开，则变成单相运行。这时电机仍会按原来方向运转。但若负则变成单相运行。这时电机仍会按原来方向运转。但若负载不变，三相供电变为单相供电，电流将变大，载不变，三相供电变为单相供电，电流将变大，导致电机导致电机过热过热。三相异步电动机若在启动前三相异步电动机若在启动前有一相断电，和单相电机一样有一相断电，和单相电机一样将不能启动，也会使将不能启动，也会使电机过热电机过热。