知识资料感应电动机(二)(新版)

朽木易折，金石可镂。千里之行，始于足下。PAGE第页/共页7例题：有一台三相异步电动机，2p=2，n=3000转/分，Q=60，每相串联总匝数N=20，fN=50赫，每极气隙基波磁通=1.505Wb，求：（1）基波电动势频率、整距时基波的绕组系数和相电动势；（2）如要消除5次谐波，节距y应选多大，此时的基波电动势为多大？解：(1)基波电动势频率极距每极每相槽数槽距角整距绕组基波短距系数基波分布系数基波绕组系数基波相电动势(2)取基波短距系数基波相电动势2.一台三相异步电动机，2p=6，Q=36，定子双层迭绕组，，每相串联匝数N=72，当通入三相对称电流，每相电流有效值为20A时，试求基波三相合成磁动势的幅值和转速？解：每极每相槽数槽距角基波短距系数基波分布系数基波绕组系数三相基波合成磁动势幅值安匝/极旋转磁场转速3.有一三相对称交流绕组，通入下列三相交流电流：（1）（2）（3）定性分析其合成磁动势的性质（包括转向）。答：（1）iA、iB、iC为三相对称电流，则三相对称绕组通入三相对称电流产生圆形旋转磁动势，转向与相序一致（A-B-C）。（2）原三相电流正方向如图（a）所设：因iC=0,C相相当于开路，则A、B两相绕组串联，又iA=-iB，则A、B两相电流方向如图（b）所示。它相当于一相绕组通入一相正弦交流电流，故其合成磁动势为脉动磁动势。(3)iA、iB、iC为三相不对称电流，故合成磁动势为椭圆形旋转磁动势。转向为A--C--BA。27.2.2感应电动势的基本结构定子（静止部分）1、定子铁心作用：电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。2、定子绕组作用：是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。3、机座作用：固定定子铁心与前后端盖以支撑转子，并起防护、散热等作用。转子（旋转部分）1、三相异步电动机的转子铁心作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组。2、三相异步电动机的转子绕组作用：切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。构造：分为鼠笼式转子和绕线式转子。（1）鼠笼式转子：转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环组成。若去掉转子铁心，囫囵绕组的形状像一个鼠笼，故称笼型绕组。小型笼型电动机采用铸铝转子绕组，对于100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成。鼠笼转子分为：阻抗型转子、单鼠笼型转子、双鼠笼型转子、深槽式转子几种，起动转矩等特性各有不同。（2）绕线式转子：绕线转子绕组与定子绕组相似，也是一个对称的三相绕组，普通接成星形，三个出线头接到转轴的三个集流环上，再通过电刷与外电路联接。特点：结构较复杂，故绕线式电动机的应用不如鼠笼式电动机广泛。但通过集流环和电刷在转子绕组回路中串入附加电阻等元件，用以改善异步电动机的起、制动性能及调速性能，故在要求一定范围内举行平滑调速的设备，如吊车、电梯、空气压缩机等上面采用。27.2.3感应电动机的基本原理（1）．极数（磁极对数p）三相异步电动机的极数就是旋转磁场的极数。旋转磁场的极数和三相绕组的安顿有关。当每相绕组惟独一个线圈，绕组的始端之间相差1200空间角时，产生的旋转磁场具有一对极，即p=1；当每相绕组为两个线圈串联，绕组的始端之间相差600空间角时，产生的旋转磁场具有两对极，即p=2；同理，倘若要产生三对极，即p=3的旋转磁场，则每相绕组必须有匀称安顿在空间的串联的三个线圈，绕组的始端之间相差400（=1200/p）空间角。极数p与绕组的始端之间的空间角的关系为： （2）．转速n 三相异步电动机旋转磁场的转速n0与电动机磁极对数p有关，它们的关系是：由上式可知，旋转磁场的转速n0决定于电流频率f1和磁场的极数p。对某一异步电动机而言，f1和p通常是一定的，所以磁场转速n0是个常数。（3）．转差率s电动机转子转动方向与磁场旋转的方向相同，但转子的转速n不可能达到与旋转磁场的转速n0相等，否则转子与旋转磁场之间就没有相对运动，因而磁力线就不切割转子导体，转子电动势、转子电流以及转矩也就都不存在。也就是说旋转磁场与转子之间存在转速差，因此我们把这种电动机称为异步电动机，又因为这种电动机的转动原理是建立在电磁感应基础上的，故又称为感应电动机。旋转磁场的转速n0常称为同步转速。转差率s——用来表示转子转速n与磁场转速n0相差的程度的物理量。即： 转差率是异步电动机的一个重要的物理量。当旋转磁场以同步转速n0开始旋转时，转子则因机械惯性尚未转动，转子的眨眼转速n=0，这时转差率S=1。转子转动起来之后，n>0，（n0-n）差值减小，电动机的转差率S<1。倘若转轴上的阻转矩加大，则转子转速n降低，即异步程度加大，才干产生充足大的感触电动势和电流，产生充足大的电磁转矩，这时的转差率S增大。反之，S减小。异步电动机运行时，转速与同步转速普通很临近，转差率很小。在额定工作状态下约为0.015~0.06之间。（4）．三相异步电动机的定子电路与转子电路三相异步电动机中的电磁关系同变压器类似，定子绕组相当于变压器的原绕组，转子绕组（普通是短接的）相当于副绕组。给定子绕组接上三相电源电压，则定子中就有三相电流通过，此三相电流产生旋转磁场，其磁力线通过定子和转子铁心而闭合，这个磁场在转子和定子的每相绕组中都要感应出电动势。27.2.4感应电动势的额定值额定功率：额定运行状态下的轴上输出功率，单位：kW。·额定电压：额定运行状态下加在定子绕组上的线电压，单位：V。·额定电流：额定运行状态下电动机定子绕组的线电流，单位：A。·额定转速：额定运行状态下电动机的转速，单位：r/min。·额定频率：电动机电源电压标准频率。27.3感应电动机的运行原理、基本方程与等值电路27.3.1磁动势关系空载时，异步电机定子三相绕组流入三相电流产生旋转磁场，旋转磁场转速为，。空载时电动机转速近似同步转速，转子中无电流很小，可近似认为转子电流为零，气隙中仅此旋转磁场。负载时，电动机转速将下降，从降至，此时定子电流将增大，转子绕组中也有电流流过，也将产生转子磁动势并建立转子磁场，若转子转速为，则定子旋转磁场与转子绕组的相对速度为，转子感应电流的频率为转子电流产生的旋转磁动势相对转子的转速为转子电流产生的旋转磁动势相对定子的转速为由此可见，转子电流产生的旋转磁动势的转速与定子电流产生的旋转磁动势的转速相同，都等于同步转速，它们在空间一直保持相对静止，与转子的实际转速大小无关。气隙磁场由转子磁场和定子磁场合成。这样，异步电机定、转子磁场与变压器初级、次级磁场一样，都符合磁动势平衡原则与变压器相似，与的大小和相位是通过磁动势平衡关系联系的。转子不动时，定、转子绕组有相同的极数，因此定、转子电流产生的基波旋转磁动势有相同的转速，转子旋转磁动势对定子旋转磁动势产生去磁作用，二者共同作用产生主磁通，由此产生定子感