三相异步电动机教案共38课件

1、主要内容：电磁转矩的表达式固有机械特性的测试人为机械特性三相异步电动机机械特性的测试第1页，共38页。三相异步电动机机械特性的测试一、三相异步电动机的电磁转矩电磁转矩对三相异步电动机的拖动性能起着极其重要的作用，直接影响着电动机的起动、调速、制动等性能。其常用表达式有以下三种形式。1、电磁转矩的物理表达式2、电磁转矩的参数表达式其中第2页，共38页。三相异步电动机机械特性的测试经过推导可得出三相异步电动机机械特性的表达式经过简化：得出的结论： 1）当电源的频率及电机的参数不变时，最大转矩与电压的平方成正比。 2）最大转矩和临界转差率都与定子电阻、漏抗有关。 3）最大转矩与转子回路中的电阻无关。

2、第3页，共38页。三相异步电动机机械特性的测试二、三相异步电动机的机械特性1、固有机械特性异步电动机的固有机械特性是指在额定电压和额定频率下，按规定方式接线，定、转子外接电阻为零时，T与s的关系 。如下图所示：第4页，共38页。三相异步电动机机械特性的测试曲线几个特殊点分析1)起动点A。电动机刚接入电网，但尚未开始转动的瞬间轴上产生的转矩叫电动机起动转矩（又称堵转转矩）。2)临界点B。电动机经常工作在不超过额定负载的情况下。但在实际运行中，负载免不了会发生波动，出现短时超过额定负载转矩的情况。如果最大电磁转矩大于波动时的峰值，电动机还能带动负载，否则便不行了。最大转矩与额定转矩之比为过载能力，

3、它也是异步电动机的一个重要指标。3)同步点o。理想情况。4)额定点C。第5页，共38页。三相异步电动机机械特性的测试2、人为机械特性 人为机械特性就是人为地改变电源参数或电机参数而得到的机械特性。1）降低定子电压的人为机械特性由公式可见，当定子电压降低时，电磁转矩与成正比地降低。同步点不变，最大转矩与起动转矩都随电压平方降低，其特性曲线如图第6页，共38页。2）转子串电阻时的人为机械特性此法适用于绕线转子异步电动机。在转子回路内串入三相对称电阻时，同步点不变，Sm与转子电阻成正比变化，最大转矩与转子电阻无关而不变，其机械特性如图所示。 三相异步电动机机械特性的测试第7页，共38页。一 三相异步

4、电动机的结构与铭牌1.1三相异步电动机的结构 三相异步电动机定子铁心及定子槽形第8页，共38页。一、 三相异步电动机的结构与铭牌1.1三相异步电动机的结构2.转子部分三相异步电动机的转子是由转子铁心、转子绕组和转轴组成的 。（1）转子铁心：是电动机磁路的一部分，用来安放转子绕组，它用0.5mm厚的硅钢片叠压而成。铁心固定在转轴或转子支架上，整个转子的外表呈圆柱形。（2）转子绕组：分为笼型和绕线型两类。1）绕线转子绕组：也是一个三相绕组，三相引出线分别接到转轴上的三个与转轴绝缘的集电环上，通过电刷装置与外电路相联，通过外串电阻改善电机的起动，调速等性能。如下图所示。 第9页，共38页。一、 三相

5、异步电动机的结构与铭牌1.1三相异步电动机的结构第10页，共38页。一、 三相异步电动机的结构与铭牌1.1三相异步电动机的结构第11页，共38页。一、 三相异步电动机的结构与铭牌1.1三相异步电动机的结构第12页，共38页。2）笼型绕组：在转子铁心的每一个槽中插入一根铜条，在铜条两端各用一个铜环（称为端环）把导条联结起来，称为铜排转子，如图所示。也可用铸铝的方法，把转子导条和端环、风扇叶片用铝液一次浇铸而成，称为铸铝转子，如图所示。100kW以下的异步电动机一般采用铸铝转子。笼型绕组结构简单，坚固，成本低。 3.其他部分包括端盖、风扇等。一、 三相异步电动机的结构与铭牌1.1三相异步电动机的结

6、构第13页，共38页。一、 三相异步电动机的结构与铭牌1.1三相异步电动机的结构第14页，共38页。一、 三相异步电动机的结构与铭牌1.1三相异步电动机的结构第15页，共38页。一、 三相异步电动机的结构与铭牌1.1三相异步电动机的结构第16页，共38页。一、 三相异步电动机的结构与铭牌1.1三相异步电动机的结构第17页，共38页。一、 三相异步电动机的结构与铭牌1.1三相异步电动机的结构 定子和转子配合方式第18页，共38页。一、 三相异步电动机的结构与铭牌1.2三相异步电动机的铭牌数据第19页，共38页。（1）额定功率(容量)：转轴上输出的机械功率(kW)。（2）额定电压：额定运行时，加在

7、定子绕组上的线电压(V)。（3）额定电流：额定运行时，加在定子绕组上的线电流(A)。 （4）额定转速：额定运行时，电动机的转子转速(r/min)。 （5）额定频率：所接电源的频率(Hz)，我国工频(50Hz)。 （6）绝缘等级。（7）接法。用Y或表示。表示在额定运行时，定子绕组应采用的联结方式。额定电压，额定电流，额定功率的关系：接法：相电压 UN=UN ；相电流 IN=IN/1.735 Y接法：相电压 UN=UN/1.735；相电流 IN=IN ，所以： PN =1.735UN IN N cos N (W)一、 三相异步电动机的结构与铭牌1.2 三相异步电动机的铭牌数据第20页，共38页。一

8、、 三相异步电动机的结构与铭牌1.2 三相异步电动机的铭牌数据若是绕线式转子异步电动机，则还有：（8）转子绕组开路电压。指定子接额定电压，转子绕组开路时的转子线电压（V）。（9）转子绕组的额定电流（A）。第21页，共38页。一、 三相异步电动机的结构与铭牌1.2 三相异步电动机的铭牌数据型号举例：（1）Y132S-4：Y-异步电动机；132-机座中心高度132mmS-短铁心；4-极数。（2）Y112S-6：极数6极；短机座；规格代号：中心高 112mm产品代号：异步电动机极数机座长度代号L-长；M-中；S-短Y-100L-2异步电动机机座中心高第22页，共38页。二、 三相异步电动机基本理论2

9、.1 三相交流电机的旋转磁场旋转磁场:旋转磁场就是一种极性和大小不变，且以一定转速旋转的磁场。从理论分析和实践证明，在对称三相绕组中流过对称三相交流电时会产生这种旋转磁场。所谓三相对称绕组就是三个外形、尺寸、匝数都完全相同、首端彼此互隔120、对称地放置到定子槽内的三个独立的绕组，如图所示。AYCBZ()电流出()电流入XAXBYCZ第23页，共38页。二、三相异步电动机基本理论2.1三相交流电机的旋转磁场对称三相电流的函数式表示为：对称三相电流的波形表示为：为便于考察对称三相电流产生的合成磁效应，我们通过几个特定瞬间，选择t=60, t=120, t=180三个瞬间，并规定：电流为正时，从每

10、相线圈的首端（A、B、C）流入，由线圈末端（X、Y、Z）流出；电流为负时，从每相线圈首端（A、B、C）流出，由线圈的末端（X、Y、Z）流入。用 表示流出，用 表示流入。第24页，共38页。二、三相异步电动机基本理论2.1三相交流电机的旋转磁场 由分析可知，当电流从t=0变化到t=180时，旋转磁场在空间相应地转过180，相应地，电流变化一个周期，旋转磁场转过一周。AXYCBZ= 0twXBZAYCAXYCBZXBZAYC第25页，共38页。二、三相异步电动机基本理论2.1三相交流电机的旋转磁场+AABCXYZZBXCYAABCXYZZBXCYAABCXYZZBXCYSSSSSSNNNNNN+A

11、ABCXYZZBXCYSSNN第26页，共38页。二、三相异步电动机基本理论2.1三相交流电机的旋转磁场 上图为有2个N极、2个S极磁场，沿 A-B-C方向旋转。电流变化一周，磁场旋转半周。(p=2)磁场的旋转速度n1与p的关系： p=1, n1 = 60f/1=3000(r/min) p=2, n1 = 60f/2=1500(r/min) p=3, n1 = 60f/3=1000(r/min)一般地，旋转磁场的转速： n1=60f/p（r/min）n1同步转速第27页，共38页。二、三相异步电动机基本理论2.2 三相异步电动机的工作原理 三相异步电动机定子三相对称交流绕组通入三相对称交流电流

12、时，将在电机气隙空间产生旋转磁场，转子绕组的导体处于旋转磁场中 ，转子导体切割磁力线会产生感应电势，根据右手定则可以判断感应电势方向 ，又因为转子导体通过端环自成闭路，所以转子导体中会通过感应电流。感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁力，根据左手定则可以判断电磁力的方向。电磁力作用在转子上将产生电磁转矩，并驱动转子旋转。 异步电动机的工作原理示意图第28页，共38页。二、三相异步电动机基本理论2.2 三相异步电动机的工作原理异步名称的由来： 只有当转子转速n低于旋转磁场转速n1，即nn1时，转子导体与旋转磁场之间才有相对运动，转子导体才会感应电动势和电流，产生电磁力和电磁转矩，使电机转子继续旋转

13、。由此可见，nn1，且nn1，异步电动机才能正常工作。无电磁转距转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流提示：如果 n = n1电机不转第29页，共38页。二、三相异步电动机基本理论2.3 转差率转差率：转差率为旋转磁场的同步转速n1和电动机（转子）转速n之差与同步转速n1之比。即：一般情况，额定运行时sN=1%-5%。第30页，共38页。三、 三相异步电动机的功率和转矩关系3.1 功率关系 当三相异步电动机以转速n稳定运行时，从电源输入的功率为： 定子回路铜损耗Pcu1为:定子回路的铁耗PFe1 ：从电源输入电功率，除去定子铜耗和铁耗，便是定子传递给转子回路

14、的电磁功率，即：PM=P1-Pcu1-PFe1 第31页，共38页。三、三相异步电动机的功率和转矩关系3.1 功率关系 异步电动机功率流程图 电动机运行时，由于轴承等摩擦产生的机械损耗pm及附加损耗ps，转子的机械功率Pm减去机械损耗pm和附加损耗ps，才是转轴上真正输出的功率。功率流程图如下图所示。第32页，共38页。三、三相异步电动机的功率和转矩关系3.1 功率关系异步电动机运行时电磁功率、转子回路铜损耗和机械功率三者之间的定量关系是：也可写出下列关系式： PM=pCu2+Pm pCu2=sPM Pm=（1-s）PM上式表明，当电磁功率一定，转差率s越小，转子铜耗越小，机械功率越大，效率越

15、高。电动机运行时，若s增大，转子铜耗也增大，电机易发热，效率降低。第33页，共38页。三、三相异步电动机的功率和转矩关系3.2 转矩关系机械功率Pm除以轴的角速度就是电磁转矩T，即电力拖动系统中，常可忽略空载转矩T0，则有TT2=TL四、拆装三相异步电动机要求每位学生在拆装的过程中讲出结构、原理以及铭牌数据代表的含义，教师和学生作出正反两方面的评估总结。第34页，共38页。习题1.何谓旋转磁场?三相交流旋转磁场产生的条件是什么?如果三相电源的一相断线,问三相异步电动机能否产生旋转磁场?为什么?2.三相异步电动机旋转磁场的转速由什么决定?试问两极,四极,六极三相异步电动机的同步速度各为多少?3.旋转磁场的转向