第6章异步电动机(精品).ppt
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1、电工与电子技术 电子教案第6章 异步电动机oo6.1 三相异步电动机的结构与转动原理三相异步电动机的结构与转动原理oo6.2 三相异步电动机的电磁转矩与机械三相异步电动机的电磁转矩与机械 特性特性oo6.3 三相异步电动机的起动、调速与制三相异步电动机的起动、调速与制 动动oo6.4 三相异步电动机的铭牌和技术数据三相异步电动机的铭牌和技术数据oo6.5 三相异步电动机的选择三相异步电动机的选择oo6.6 单相异步电动机单相异步电动机学习要点第6章异步电动机oo三相异步电动机的基本构造和转动原理三相异步电动机的基本构造和转动原理oo三相异步电动机的机械特性,三相异步电动机的机械特性,oo三相异
2、步电动机起动、调速和制动的方法三相异步电动机起动、调速和制动的方法oo三相异步电动机铭牌数据的意义三相异步电动机铭牌数据的意义6.1三相异步电动机的结构与转动原理三相异步电动机的结构与转动原理6.1.16.1.1三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构定子定子转子转子笼型笼型绕线型绕线型气隙气隙异步电动机的组成异步电动机的组成1.定子定子定子铁心定子铁心 电机磁路的一部分,电机磁路的一部分,由内圆有槽的由内圆有槽的由内圆有槽的由内圆有槽的 0.5mm0.5mm厚硅钢片叠成,槽内嵌放三厚硅钢片叠成,槽内嵌放三厚硅钢片叠成,槽内嵌放三厚硅钢片叠成,槽内嵌放三
3、 相对称绕组。相对称绕组。相对称绕组。相对称绕组。定子绕组定子绕组 电机的电路部分,用铜线缠绕而成,电机的电路部分,用铜线缠绕而成,三相绕组可接成星形或三角形。三相绕组可接成星形或三角形。机座机座 电动机的支架,一般用铸铁或铸电动机的支架,一般用铸铁或铸 钢制成钢制成2.转子转子转子铁心转子铁心 由内圆有槽的由内圆有槽的0.5mm厚的硅钢片厚的硅钢片 叠成,槽内嵌放转子绕组,装在叠成,槽内嵌放转子绕组,装在 转轴转轴 上。上。转子绕组转子绕组笼型笼型 铁心槽内嵌放铸铝导条(铜铁心槽内嵌放铸铝导条(铜 条),端部有短路环短接,条),端部有短路环短接,形成短接回路。形成短接回路。绕线型绕线型 与定
4、子绕组相似,在槽内与定子绕组相似,在槽内 嵌放三相绕组,接成星形。嵌放三相绕组,接成星形。转轴转轴 碳钢制成,两端由轴承支撑,用来输碳钢制成,两端由轴承支撑,用来输 出转矩。出转矩。6.1.2旋转磁场旋转磁场W2V1U2U1V2W1VUW1.旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生旋转磁场的产生 异步电动机的三相绕组用三个线圈异步电动机的三相绕组用三个线圈U1-U2、V1-V2、W1-W2表示,他们在空间互差表示,他们在空间互差1200电角度电角度接成星形。接成星形。三相绕组接到三相交流电源上,三相三相绕组接到三相交流电源上,三相绕组便有三相对称电流流过。绕组便有三相对称电流流过。o1200
5、36002400规定规定电流的正方向由电流的正方向由线圈的始端流向线圈的始端流向末端。末端。V1U1U2V2W1W2V1U1U2V2W1W2V1U1U2V2W1W2V1U1U2V2W1W2合成磁场方合成磁场方合成磁场方合成磁场方向水平向右向水平向右向水平向右向水平向右合成磁场顺相序合成磁场顺相序合成磁场顺相序合成磁场顺相序方向旋转方向旋转方向旋转方向旋转1201200 0合成磁场顺相序合成磁场顺相序合成磁场顺相序合成磁场顺相序方向旋转方向旋转方向旋转方向旋转2402400 0合成磁场顺相序合成磁场顺相序合成磁场顺相序合成磁场顺相序方向旋转方向旋转方向旋转方向旋转3603600 0结论:三相对称
6、绕组通入三相对称交流电流,产结论:三相对称绕组通入三相对称交流电流,产 生圆形旋转磁场。旋转磁场的旋转方向与生圆形旋转磁场。旋转磁场的旋转方向与 相序方向一致,改变相序,旋转磁场旋转相序方向一致,改变相序,旋转磁场旋转 方向随之改变。方向随之改变。2.旋转磁场转速旋转磁场转速式中:式中:n1为旋转磁场转速(同步速度),为旋转磁场转速(同步速度),f1为电网为电网 频率,频率,p为磁极对数。为磁极对数。n1和和p的关系的关系p123456n13000150010007506005006.1.3三相异步电动机转动原理三相异步电动机转动原理1.1.转动原理转动原理转动原理转动原理(1)电生磁)电生磁
7、U1V2W1V1W2U2FnF 定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电产生旋转产生旋转磁场,方向顺时针,转速为磁场,方向顺时针,转速为(2)(动)磁生电)(动)磁生电 旋转磁场切割转子绕组,转子绕组感应电势,旋转磁场切割转子绕组,转子绕组感应电势,方向由右手螺旋定则确定。转子绕组自身闭合,方向由右手螺旋定则确定。转子绕组自身闭合,转子绕组产生感应电流,方向和电动势方向相同。转子绕组产生感应电流,方向和电动势方向相同。(3)电磁力矩)电磁力矩 转子感应电流在旋转磁场作用下产生电磁力,转子感应电流在旋转磁场作用下产生电磁力,方向由左
8、手定则确定。该力对转轴形成电磁转矩,方方向由左手定则确定。该力对转轴形成电磁转矩,方向和旋转磁场方向相同,电动机在电磁转矩的驱动下,向和旋转磁场方向相同,电动机在电磁转矩的驱动下,以以n的速度顺旋转磁场方向旋转。的速度顺旋转磁场方向旋转。2.转差率转差率 由前面分析可知,电动机转子转动方向与由前面分析可知,电动机转子转动方向与由前面分析可知,电动机转子转动方向与由前面分析可知,电动机转子转动方向与磁场旋转的方向一致,但转子转速磁场旋转的方向一致,但转子转速磁场旋转的方向一致,但转子转速磁场旋转的方向一致,但转子转速 n n 不可能达不可能达不可能达不可能达到与旋转磁场的转速相等,即到与旋转磁场
9、的转速相等,即到与旋转磁场的转速相等,即到与旋转磁场的转速相等,即异步电动机旋转的必要条件异步电动机旋转的必要条件异步的名称由此而来异步的名称由此而来转差率:异步电动机的转速差(转差率:异步电动机的转速差(n1-n)与旋转)与旋转磁场转速磁场转速n1的比率,用的比率,用s表示表示转差率是分析异步电动机运行的一个重要参数,转差率是分析异步电动机运行的一个重要参数,与负载情况有关。与负载情况有关。在电动运行状态,异步电动机的转差率在电动运行状态,异步电动机的转差率s在在1-0范围内变化。范围内变化。转子转速可由转差率求得转子转速可由转差率求得异步电动机正常运行时异步电动机正常运行时异步电动机正常运
10、行时异步电动机正常运行时:例例6.1.1一台额定转速一台额定转速nN=1450r/min的三相异的三相异步电动机,试求它额定负载运行时的转差率步电动机,试求它额定负载运行时的转差率sN。解:解:p取取26.2三相异步电动机的电磁转矩与机三相异步电动机的电磁转矩与机械特性械特性6.2.1三相异步电机的电磁转矩三相异步电机的电磁转矩1.电磁转矩的物理表达式电磁转矩的物理表达式结构常数结构常数旋转磁场旋转磁场每极磁通每极磁通转子电转子电流折算流折算值值转子回路功转子回路功率因数率因数2.电磁转矩的参数表达式电磁转矩的参数表达式电机结构电机结构常数常数转子绕转子绕组电阻组电阻转子绕转子绕组漏抗组漏抗6
11、.2.2三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性 根据公式根据公式当当R2、X20为常数时为常数时Tem=f(s)之间的关系曲线称为之间的关系曲线称为Tem-s曲线。曲线。由由n=(1-s)n1,可将,可将Tem-s关系改为关系改为n=f(Tem)关系,称)关系,称为异步电动机的机械特性。为异步电动机的机械特性。机械特性机械特性NOTemABCnm稳定区稳定区不稳定区不稳定区1.额定转矩额定转矩TN电动机在额定运行时的转矩电动机在额定运行时的转矩电动机在额定运行时的转矩电动机在额定运行时的转矩(N m)TemO例例6.2.1 有两台功率相同的三相异步电动有两台功率相同的三相异步电动机,
12、一台机,一台PN=7.4kW,UN=380V,nN=962r/min,另一台另一台PN=7.4kW,UN=380V,nN=962r/min,试求他们的,试求他们的额定转矩。额定转矩。解:解:第一台第一台第二台第二台2.最大转矩最大转矩Tm 由机械特性曲线可知,电动机有个最大转矩由机械特性曲线可知,电动机有个最大转矩Tm。令令:求得求得OT TememTm临界转差率临界转差率sm代入公式,得代入公式,得而与而与R2无关无关而与而与U1无关无关TemOTemOTL改变电源电压的机械特性改变电源电压的机械特性改变转子绕组电阻的机械特性改变转子绕组电阻的机械特性过载能力:最大转矩与额定转矩之比。过载能
13、力:最大转矩与额定转矩之比。一般三相异步电动机的过载系数为一般三相异步电动机的过载系数为 当电动机负载转矩大于最大转矩,即当电动机负载转矩大于最大转矩,即当电动机负载转矩大于最大转矩,即当电动机负载转矩大于最大转矩,即T TL L T Tmm时,电动机将停时,电动机将停时,电动机将停时,电动机将停车。车。车。车。3.起动转矩起动转矩TST电动机起动瞬间,即电动机起动瞬间,即n=0,s=1时的转矩叫做起动转矩。时的转矩叫做起动转矩。TemT Tst stO(2)Tst与与 R2 有关,有关,适当使适当使R2 Tst 。对绕线式电机改变转子附加对绕线式电机改变转子附加电阻电阻R2,可使可使Tst=
14、Tm。若若若若 T Tst st T T2 2电机能起动,否则不能起动。电机能起动,否则不能起动。电机能起动,否则不能起动。电机能起动,否则不能起动。起动转矩倍数起动转矩倍数反映电动机的起动能力,一般三相异步电动反映电动机的起动能力,一般三相异步电动 机的机的Kst=1.0-2.2。6.3三相异步电动机的起动、调速三相异步电动机的起动、调速与制动与制动6.3.1三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动起动过程:电动机接上电源,转速由零开始运转,直至稳起动过程:电动机接上电源,转速由零开始运转,直至稳 定运转状态的过程。定运转状态的过程。对起动要求:起动电流小,起动转矩大,起动时间短。对起动要求
15、:起动电流小,起动转矩大,起动时间短。一般中小型笼型电机起动电流为额定电流的一般中小型笼型电机起动电流为额定电流的5 7 倍倍;电动机的起动电动机的起动转矩为额定转矩的转矩为额定转矩的转矩为额定转矩的转矩为额定转矩的(1.02.2)(1.02.2)倍。倍。倍。倍。笼型异步电动机起动电流大,起动转矩小,起动性能笼型异步电动机起动电流大,起动转矩小,起动性能较差。较差。笼型异步电动机起动方法笼型异步电动机起动方法直接起动直接起动降压起动降压起动1.直接起动直接起动直接起动:把电动机三相定子绕组直接加上额定电压的起动。直接起动:把电动机三相定子绕组直接加上额定电压的起动。U UV V WWM3优点:
16、方法简单,投资少,起动时间短,优点:方法简单,投资少,起动时间短,起动可靠。起动可靠。直接起动一般只用于小容量电动机(直接起动一般只用于小容量电动机(7.5kW以下)以下)对容量较大的电动机,直接起动应满足以下对容量较大的电动机,直接起动应满足以下经验公式:经验公式:2.降压启动降压启动主要目的:限制起动电流主要目的:限制起动电流适用于轻载或空载起动适用于轻载或空载起动(1)Y(1)Y 换接起动换接起动换接起动换接起动适用于定子绕组为适用于定子绕组为形形联结联结运行(运行(接接)起动(起动(Y接)接)Q2U UV V WWQ1Y-换换接起接起动动接接线图线图 Y-起起动设备简单动设备简单,成本
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