C5C6电动机-中广

1、主讲人：张敬南主讲人：张敬南哈尔滨工程大学自动化学院哈尔滨工程大学自动化学院第第5 5章章 异步电动机异步电动机主要知识点主要知识点结构上的分类；结构上的分类；异步电动机额定值计算；异步电动机额定值计算；异步电动机的起动电流和起动方法；异步电动机的起动电流和起动方法；异步电动机的调速方法及注意事项。异步电动机的调速方法及注意事项。异步电动机的原理异步电动机的原理AYCBZ1nXn主讲人：张敬南主讲人：张敬南哈尔滨工程大学自动化学院哈尔滨工程大学自动化学院5-1 5-1 异步电动机基本结构和额定值异步电动机基本结构和额定值一、异步电机的基本结构一、异步电机的基本结构1. 定子定子铁心：0.5mm

2、厚硅钢片叠压而成,磁路的一部分定子绕组：电磁线制而成,电路一部分机 座：铸铁或钢板焊接而成注意引出线。注意引出线。2. 转子转 轴：支撑转子转子铁心：0.5mm硅钢片叠压而成,磁路一部分转子绕组：转子绕组：笼型绕组：笼型绕组： 铸铝铸铝 铜条铜条绕线式绕组绕线式绕组 ： 电磁线制而成，电磁线制而成，Y接，滑环接，滑环引出，可外接电阻。引出，可外接电阻。（鼠）笼式转子（鼠）笼式转子绕线式转子绕线式转子注意：异步电机的分类。注意：异步电机的分类。绕线式转子绕线式转子二、主要系列和额定值二、主要系列和额定值（一）主要系列例：Y 112S-6产品代号：异步电动机规格代号：中心高 112mm机座号 短极

3、数 6极（二）额定值额定功率PN:电动机在额定情况下运行，由轴端输出的机械功输出的机械功率率，单位为W，kW。额定电压UN:电动机在额定情况下运行，施加在定子绕组上的线电压线电压，单位为V。额定电流IN:电动机在额定电压、额定频率下轴端输出额定功率时，定子绕组的线电流线电流，单位为A。额定频率fN:工频，50Hz。额定转速nN:电动机在额定电压、额定频率、轴端输出额定功率时，转子的转速，单位为r/min。注意：额定值的计算（三个方面）。注意：额定值的计算（三个方面）。额定转矩TN3. 气隙：相对较小。结构录像。结构录像。主讲人：张敬南主讲人：张敬南哈尔滨工程大学自动化学院哈尔滨工程大学自动化学

4、院5-2 5-2 三相异步电动机的电磁关系三相异步电动机的电磁关系与等效电路与等效电路一、空载运行一、空载运行二、负载运行二、负载运行（一）磁动势平衡关系（一）磁动势平衡关系12mFFF0.92wNkmFIp111111 12222wm mwwm N k Im N k Im N kI（二）转子感应电动势（二）转子感应电动势注意：转子感应电动势的频率注意：转子感应电动势的频率f2 2是多少？是多少？n1（三）定、转子磁动势转速关系（三）定、转子磁动势转速关系( (主磁场主磁场) )注意：转子感应电动势的频率注意：转子感应电动势的频率f2 2是多少？是多少？关于漏磁场关于漏磁场包括槽漏磁场、端部漏

5、磁场和谐波漏磁场包括槽漏磁场、端部漏磁场和谐波漏磁场（四）完整的电磁关系（类似变压器）（四）完整的电磁关系（类似变压器）ss三、基本方程式三、基本方程式（一）磁动势平衡方程（一）磁动势平衡方程（二）电动势平衡方程（二）电动势平衡方程12mFFF11111()UEI rjx 2222()sssEIrjx1()mmmmmEIrjxIz 11114.44wmEf N k22224.44swmEf N k（三）堵转时的电动势平衡方程（三）堵转时的电动势平衡方程2222()EIrjx211fsff22224.44wmEf N k22sEsE22212222sxf Lsf Lsx 四、转子绕组的折算（等效

6、电路）四、转子绕组的折算（等效电路）1 1、折算（略）、折算（略）折算原则：保持F2不变，只要使等效前后转子电流的大小和相位相等即可；等效前后转子电路的功率和损耗相等。频率折算绕组折算与变压器的折算是否相同？频率不同注意：注意：过程类似变压器，略，重在结论。过程类似变压器，略，重在结论。频率折算频率折算222222222222221rssjxrEjxsrEjsxrEsjxrEISS绕组折算绕组折算（1）电流折算：iwwkIIkNmkNmI221112222（2）电动势折算：1122221wewN kEEk EN k（3）电阻和电抗折算： 22rkkrie22xkkxie2.2.折算后的基本方程

7、式折算后的基本方程式11111()UEI rjx 2222(/)EIrsjx1()mmmmmEIrjxI z 12EE12mIII3.T3.T型等效电路型等效电路4.4.简化等效电路图简化等效电路图5.5.相量图（略）相量图（略）主讲人：张敬南主讲人：张敬南哈尔滨工程大学自动化学院哈尔滨工程大学自动化学院5.45.4三相异步电动机的功率方程和三相异步电动机的功率方程和转矩方程转矩方程1r1x2r2x21rss1U1I0I2Imrmx1cupFep2cupmPMP1P一、功率平衡关系一、功率平衡关系输入功率11111cosIUmP 定子铜损12111rImpcu定子铁损mFerImp201电磁功

8、率22111 2McuFerPPppm Is转子铜损22 2122222rImrImpcu总机械功率2222212211mssPm Irm Irss输出功率20mmsmPPppPp二、转矩平衡关系二、转矩平衡关系20mPPp602 n02pPPmec02TTTem11)1 ()1 (ememmecemPsPsPT电磁转矩电磁转矩主讲人：张敬南主讲人：张敬南哈尔滨工程大学自动化学院哈尔滨工程大学自动化学院5-5 5-5 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性 esPT 221 2eRPm Is 2122smRTIs12222112()()UIRRXXs2112222112()()smU

9、RTRsRXXs)(Tfn 00nnns)(Tfs 2112222112()()smURTRsRXXs211max2211122() smUTRRXX 222112()mRsRXX 211max12smUTXX 212mRsXX n0电动机电动机状态状态发电机发电机状态状态电磁制电磁制动状态动状态临界转差率临界转差率2112222112()()smURTRsRXXs211max12smUTXX212mRsXXms211max2211122() smUTRRXX实用表达式实用表达式2121max2)1 (2RRsssssRRsTTmmmmssssTTmmmax2222112()mRsRXX211

10、2222112()()smURTRsRXXsssssTTmmmax2如何利用额定值确定机械特性如何利用额定值确定机械特性 maxTNTTKTmaxNNNnPT9550msNmmNNssssTTmax2)1(2TTNmKKss注意：非电动机状态下临界转差率的数值。注意：非电动机状态下临界转差率的数值。 221212)(XXRRSm221211201)(2XXRRUmTXm22!2212201)()(XXRRRUmTXst主讲人：张敬南主讲人：张敬南哈尔滨工程大学自动化学院哈尔滨工程大学自动化学院5-6 5-6 三相异步电动机的起动方法三相异步电动机的起动方法起动性能要求：起动性能要求： 有限的电

11、流、足够大的转矩。有限的电流、足够大的转矩。一、起动性能一、起动性能122cosTmTCI注意：起动过程功率因数低。注意：起动过程功率因数低。实际情况：实际情况：11221212()()stUIrrxx直接起动直接起动降压起动降压起动 二、起动方法二、起动方法11221212()()stUIrrxx111kVA34kVAstiNIKI电源容量（）起动电动机容量（） 鼠笼式异步机串电阻或电抗降压起动鼠笼式异步机串电阻或电抗降压起动 鼠笼式异步电动机自耦变压器降压起动鼠笼式异步电动机自耦变压器降压起动 鼠笼式异步电动机鼠笼式异步电动机Y-Y-降压起动降压起动U1U2V1W1V2W2W1V1U1U2

12、V2W2三、绕线式异步电动机的起动三、绕线式异步电动机的起动开始开始起动起动三、绕线式异步电动机的起动三、绕线式异步电动机的起动起动起动完成完成三、绕线式异步电动机的起动三、绕线式异步电动机的起动返回返回三、绕线式异步电动机的起动三、绕线式异步电动机的起动频敏变阻器频敏变阻器转子绕组串频敏变阻器转子绕组串频敏变阻器起动起动深槽式鼠笼异步电动机深槽式鼠笼异步电动机双鼠笼异步电动机双鼠笼异步电动机四、高起动转矩鼠笼式电动机四、高起动转矩鼠笼式电动机集集( (趋趋) )肤肤( (表表) )效应效应 深槽式鼠笼异步电动机深槽式鼠笼异步电动机 双鼠笼异步电动机双鼠笼异步电动机 例例 已知：已知：TN=2

13、60Nm，IN=75A， N=84.5%，UN=380V， 接，接，f1=50Hz，Ist/IN=7， st=1.2。求：。求：( (1) )负载转矩为负载转矩为280Nm，在，在U=UN和和U =0.9UN两种情况下电动机能否直接起动；两种情况下电动机能否直接起动；( (2) )采用采用Y- 起动，求起动电流及起动转矩；起动，求起动电流及起动转矩；( (3) )当负载转矩为额定转矩的当负载转矩为额定转矩的50%时 和时 和 30%时 ， 利 用时 ， 利 用 Y- 起 动 ， 电 动 机 能 否 起 动 ？起 动 ， 电 动 机 能 否 起 动 ？ 解解 ( (1) ) U = UNTst

14、= 1.2TN = 1.2 260 = 312 Nm 280 Nm 可以起动。可以起动。U = 0.9UNTst = 0.92Tst= 0.92 312 = 252.7 Nm 104 Nm电动机电动机 不能起动。不能起动。T = 30%TN = 0.3 260 = 78 Nm 104 Nm 电动机能起动。电动机能起动。 解解 TN = 260 NmTstY = 104 Nm 例例 已知：已知：TN=260Nm，IN=75A， N=84.5%，UN=380V， 接，接，f1=50Hz，Ist/IN=7， st=1.2。求：。求：( (1) )负载转矩为负载转矩为280Nm，在，在U=UN和和U

15、=0.9UN两种情况下电动机能否直接起动；两种情况下电动机能否直接起动；( (2) )采用采用Y- 起动，求起动电流及起动转矩；起动，求起动电流及起动转矩；( (3) )当负载转矩为额定转矩的当负载转矩为额定转矩的5 0 % 时 和时 和 3 0 % 时 ， 利 用时 ， 利 用 Y- 起 动 ， 电 动 机 能 否 起 动 ？起 动 ， 电 动 机 能 否 起 动 ？ 例例 某船有一台分油机用异步电动机烧毁，因铭牌烧坏，后用某船有一台分油机用异步电动机烧毁，因铭牌烧坏，后用一台功率相同的鼠笼异步电动机更换，通电起动时发现熔断器一台功率相同的鼠笼异步电动机更换，通电起动时发现熔断器不到不到 1

16、 1 分钟就熔断，维修人员检查不出故障，试问其原因可能分钟就熔断，维修人员检查不出故障，试问其原因可能是（是（ ）。）。A. A. 电机绝缘低电机绝缘低 B. B. 机械故障机械故障 C. C. 电机质量差电机质量差 D. D. 采用普通鼠笼电机采用普通鼠笼电机答案是：答案是： D主讲人：张敬南主讲人：张敬南哈尔滨工程大学自动化学院哈尔滨工程大学自动化学院5-7 5-7 三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法异步电动机调速方法异步电动机调速方法异步电动机的转速spfn160(1)(1)改变供电电源的频率改变供电电源的频率f；(2)(2)改变电动机的极对数改变电动机的极对数p ；(3)

17、(3)改变转差率改变转差率s：改变外施电压：改变外施电压U； 在转子回路中引入外加电阻；在转子回路中引入外加电阻； 在转子回路中引入附加电势。在转子回路中引入附加电势。其它：电磁调速、齿轮减速等11160 fnfp22211121()mRsfRXX22111max222011112const2() mUUTfRRXX2112220121211()()stmUTRRRXXf注意：几个关键表达式（关键点）注意：几个关键表达式（关键点）一、变极调速一、变极调速 定子绕组需有特殊的绕法，使绕组的极对数能随外部接线的改变而改变。属于分级调速，具有两种不同转速的电动机称为双速电动机。（转子为鼠笼式转子为鼠

18、笼式）Y-YY变极调速变极调速-YY变极调速变极调速二、变频调速二、变频调速 改变供电电源的频率，可以改变转子的转速，为无级调速 变频调速时，通常希望电动机的主磁通通常希望电动机的主磁通 m m保持不保持不变变，因为增大m将引起磁路过分饱和，激磁电流大大增加，功率因素降低。如m太小，则电机容量得不到充分利用。 在改变频率的同时，必须调节电压必须调节电压，可根据不同负载要求，配以不同的U1/f1协调控制方式三、改变外施电压调速三、改变外施电压调速snsm10TLUN0TstTmaxTemn1A0.8UN0.64Tst0.64Tmax定子串接电阻、电抗器时的机械特性定子串接电阻、电抗器时的机械特性

19、1 0TmTemsms n0n1Tmr，xsm四、线绕转子异步电动机调速四、线绕转子异步电动机调速1.1.在转子回路中接入变阻器调速在转子回路中接入变阻器调速 线绕转子异步电机转子回路中接入变阻器可以改变异步电动机的机械特性2.2.串级调速串级调速 线绕转子异步电动机转子回路中接入附加电势实现调速1.在转子回路中接入变阻器调速在转子回路中接入变阻器调速A A2.串级调速串级调速 当转子回路串入与转子电势sE2频率相同而相位相反的附加电势Ef后，转子电流I22 222 222xsrEsEIf五、电磁调速（滑差电机）五、电磁调速（滑差电机）变频调速和串级调速变频调速和串级调速, ,具有无级调速平滑性好的优具有无级调速平