异步电机(第五章)

1、第五章第五章 感应电机的稳态分析感应电机的稳态分析 感应电机一般用作电动机感应电机一般用作电动机,通常又称为异步电动机通常又称为异步电动机,由于该种电机由于该种电机结构简单结构简单,制造方便制造方便,价格便宜价格便宜,所以广泛地应用于工农业生产及家用所以广泛地应用于工农业生产及家用电器中作为驱动设备电器中作为驱动设备. 该种电机缺点该种电机缺点:不能经济地在较宽的范围内平滑调速不能经济地在较宽的范围内平滑调速,且功且功率因数恒为滞后率因数恒为滞后.5.1感应电机的结构和运行状态感应电机的结构和运行状态一、感应电机的结构一、感应电机的结构感应电机是旋转电机，所以从结构上说分定、转子部分。感应电机

2、是旋转电机，所以从结构上说分定、转子部分。1、定子、定子定子是由定子铁芯，定子绕组和机座三部分组成的。定子是由定子铁芯，定子绕组和机座三部分组成的。定子铁心的硅钢片定子铁心的硅钢片 定子铁心定子铁心 定子绕组定子绕组对称三相绕组对称三相绕组 定子定子2、转子、转子转子是由转子铁芯，转子绕组和转轴组成。转子是由转子铁芯，转子绕组和转轴组成。q转子绕组有笼型和绕线型两种基本型式。转子绕组有笼型和绕线型两种基本型式。笼型转子笼型转子: 在转子槽中铸铝或插入铜条，两端将导条焊接在端在转子槽中铸铝或插入铜条，两端将导条焊接在端环上组成异步电机笼型转子。笼型感应电机结构简单，环上组成异步电机笼型转子。笼型

3、感应电机结构简单，制造方便，是一种经济耐用的电机。制造方便，是一种经济耐用的电机。图图5-1 鼠笼式电机转子鼠笼式电机转子5-2笼型感应电机结构图笼型感应电机结构图笼型绕组笼型绕组铜条笼铜条笼型转子型转子铸铝笼铸铝笼型转子型转子 笼型异步电动机的转子笼型异步电动机的转子 绕线式转子绕线式转子感应电机的转子绕组是三相对称绕组，感应电机的转子绕组是三相对称绕组，三相绕组通过三个集电环、电刷引出。与笼型转子相比较，三相绕组通过三个集电环、电刷引出。与笼型转子相比较，绕线式转子感应电机结构复杂，价格贵，主要应用于要求绕线式转子感应电机结构复杂，价格贵，主要应用于要求起动力矩大，起动电流小或需要调速场合

4、，此时转子回路起动力矩大，起动电流小或需要调速场合，此时转子回路通过集电环和电刷串电阻来增大起动力矩或调速通过集电环和电刷串电阻来增大起动力矩或调速.绕线式转子绕线式转子:无论绕线式电机还是笼型电机，在感应电机运行过程中，无论绕线式电机还是笼型电机，在感应电机运行过程中，转子绕组都自行短路。转子绕组都自行短路。 为了减小激磁电流，提高电机的功率因数，一般感应电为了减小激磁电流，提高电机的功率因数，一般感应电机气隙较小，大、中型电机一般为机气隙较小，大、中型电机一般为0.22mm。 三相绕线型异步电动机的结构三相绕线型异步电动机的结构 三相笼型异步电动机的结构三相笼型异步电动机的结构 二、感应电

5、机的运行状态二、感应电机的运行状态1、电动机状态、电动机状态 转子感应电流与磁场相互作用将产生电磁力和电磁转转子感应电流与磁场相互作用将产生电磁力和电磁转矩，由右手定则可知，电磁转矩与旋转方向相同，所以与矩，由右手定则可知，电磁转矩与旋转方向相同，所以与转子转向相同，电磁转矩为驱动转矩。转子转向相同，电磁转矩为驱动转矩。nsfensnn 附：一般情况下，感应电机转子速度总是略低于或略附：一般情况下，感应电机转子速度总是略低于或略高于旋转磁场转速，所以感应电机又称为高于旋转磁场转速，所以感应电机又称为“异步电机异步电机”。旋转磁场转速（同步转速旋转磁场转速（同步转速 ns ）与转子转速）与转子转

6、速n之差，称为转之差，称为转差，转差差，转差n 与同步转速与同步转速ns 之比称为转差率，用之比称为转差率，用S表示，表示，即：即：ssnnnS转差率是感应电机运行状态的一个基本变量。转差率是感应电机运行状态的一个基本变量。 电机从电网吸收电能，通过电磁感应，由转子输电机从电网吸收电能，通过电磁感应，由转子输出机械功率，电机处于电动机状态出机械功率，电机处于电动机状态。 0S1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) )磁场线切割磁场线切割转子绕组转子绕组转子绕组中转子绕组中产生产生 e e 和和 i i转子绕组在磁场中转子绕组在磁场中受

7、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机械负载机械负载旋转起来旋转起来三相交流电能三相交流电能感应感应电磁电磁转矩转矩输出机械能量输出机械能量NSn1n1n1. 电磁转矩的产生电磁转矩的产生M33M332. 转子旋转的方向转子旋转的方向与旋转磁场的转向相同。与旋转磁场的转向相同。正转正转反转反转怎样改变转子的转向怎样改变转子的转向?nn2、发电机状态、发电机状态 若原动机拖动转子使转子速度高于旋转磁场转速若原动机拖动转子使转子速度高于旋转磁场转速 nns ，则转差率，则转差率S ，忽略激磁电流，忽略激磁电流Im ，则：则：Z22,2112XXXRRRkk2121,XXXRRRk

8、k由于电抗由于电抗X随电流频率和饱和程度变化而变化通常需要随电流频率和饱和程度变化而变化通常需要三种情况漏阻抗：三种情况漏阻抗：1、启动时，由于、启动时，由于s=1所以所以I较大，磁路饱和，较大，磁路饱和， 较小。较小。2、正常工作时，磁路不饱和，、正常工作时，磁路不饱和， 较大，较大， 较大。较大。21XX3、 时的漏抗值，用来计算最大转距。时的漏抗值，用来计算最大转距。NII11)32(所以通常堵转试验要分别测量所以通常堵转试验要分别测量 和和 三处的数据，而计算不同情况的漏阻抗。三处的数据，而计算不同情况的漏阻抗。NkNkIIII1111) 32(NkUU115.7感应电动机的转距感应电

9、动机的转距转差率曲转差率曲线线 在电源电压为额定的情况下，电磁转距和转差率的关在电源电压为额定的情况下，电磁转距和转差率的关系系 称为电机的转距称为电机的转距转差率特性。（转差率特性。（Tes曲线）它曲线）它是电动机的最主要的特性。是电动机的最主要的特性。)(sfTe由前可知：由前可知：sseesRImPPT2221R1CX2/2CR2/X1/21Rcss2ImI1I1UmcZ形近似等效电路mXXcccXXjsRcRUZcZUI121221121121)()(2212212211)()(cXXsRcRsRUmTse则：则：由前近似等效电路可知：由前近似等效电路可知：由上式可以画出如图由上式可以

10、画出如图5-25所示的电机所示的电机Tes曲线曲线0s1是电是电动机状态，动机状态，s0(0s0, n0(1s2)Te0，所以电机正转，电磁转所以电机正转，电磁转距为正，电机反转，电磁转距为负，所以工作时转向将由距为正，电机反转，电磁转距为负，所以工作时转向将由起动时的转动方向而定。起动时的转动方向而定。等效电路等效电路如图，为单向感应电动机的等效电路，当正常运行时如图，为单向感应电动机的等效电路，当正常运行时s很很小，所以小，所以 ，正向转距大于反向转矩，此时反向电磁，正向转距大于反向转矩，此时反向电磁转矩作用不明显。转矩作用不明显。bfEE 0.5Zm0.5Zm1I1U1XR1225 . 05 . 0XR225 . 05 . 0XRfEbE2 fI2bI2215 . 0Rss215 . 0Rss 一般由于反向转矩存在，单向感应电动机最大转矩一般由于反向转矩存在，单向感应电动机最大转矩倍数、效率、功率因数均较三项感应电动机低。倍数、效率、功率因数