机车电机与电器 课件 项目三 三相异步电机

项目三三相交流异步电机任务一三相异步电动机的结构引言2引言电力牵引交流传动系统结构框图3结构4结构5定子|定子铁心由内周有槽的硅钢片叠成。6定子|定子绕组构成电路部分，用来感应电动势、流过电流、实现机电能量转换。7定子|定子绕组（a）Y形接法

（b）△形接法8定子|机座固定和支撑定子铁心。9转子|转子铁心由外周有槽的硅钢片叠成。10转子|转子绕组构成电路部分，有笼型和绕线型两种绕组型式。11转子|转轴支撑转子铁心和输出、输入机械转矩。。12结构|其他气隙：异步电机的气隙很小，中小型电机一般为0.2～2mm。端盖：安装在机座的两端，一般为铸铁件。端盖上的轴承室里安装了轴承来支撑转子，以使定子和转子得到较好的同心度，保证转子在定子内膛里正常运转。端盖除了起支撑作用外，还起着保护定子、转子绕组的作用。13结构|其他轴承：连接转动部分与不动部分，目前都采用滚动轴承以减少摩擦。风扇：冷却电机。14THANKYOU任务二三相异步电机的工作原理引言三相异步电动机把电能转化为机械能，拖动各种生产机械。例如：风机、泵、压缩机、机床、轻工及矿山机械、农业生产中的脱粒机和粉碎机、农副产品中的加工机械等等。17引言通入三相交流电旋转定子转子18基本定律电生磁比如，空间有n=3根导体，其中电流方向如图所示，它们所产生的磁场强度H沿任何闭合路径的线积分等于该闭合回路所包围的导体电流的代数和。.19基本定律磁生电大小：

B--磁通密度

l--导体有效长度

v--导体切割磁力线速度方向：右手定则.20基本定律载流导体在磁场中受力大小：

B－磁通密度；

l－导体的有效长度；

I－通电电流强度方向：左手定则.21旋转磁场的产生定子三相绕组通入三相交流电(星形联接)U1U2V1V2W1W2o22旋转磁场的产生

三相电流合成磁场的分布情况：ωt=0°ωt=60°ωt=120°ωt=180°23旋转磁场的产生结论：定子绕组通入三相电流，会产生旋转磁场电流变化一周，磁场旋转3600()24旋转磁场的转速旋转磁场转速n1又称为同步转速,与定子电流频率f1、磁极对数p有关。异步电动机转速和极对数的对应关系（f1=50Hz)

2512345300015001000750600工作原理1、定子通三相交流电旋转磁场；

2、转子切割磁感线感应电动势与感应电流；3、带电的转子在磁场中受力旋转。U1U2V2W1V1W2FF异步电动机26U1U2V2W1V1W2FF转差率s27转速n(s=0.01~0.09)THANKYOU任务三三相异步电动机的功率和转矩

三相异步电动机的损耗当三相异步电动机接在电网上稳定运行时，由电网供给的电功率称为三相异步电动机的输入功率。输入功率中的一小部分将消耗于定子绕组的电阻上，该部分称为定子绕组铜耗3031输入功率的另外一小部分将消耗于定子铁心上，该部分称为铁耗。输入功率减去定子铜耗和铁耗以后，余下的功率全部送入转子，这部分功率称为电磁功率。

三相异步电动机的损耗32传递到转子的电磁功率，一部分将消耗于转子绕组中的电阻上，这部分功率称为转子绕组铜耗。

三相异步电动机的损耗

三相异步电动机功率流程图33三相异步电动机从电网吸收电功率，从转轴上输出机械功率三相异步电动机的转矩平衡方程式34在三相异步电动机中，输入定子的电能转换为转子上的机械能输出是通过转子上产生电磁力（载流导体在磁场中的受力），由电磁力产生电磁转矩使转子旋转而实现的。因此，电磁转矩是电机中能量形态变换的基础。U1U2V2W1V1W2FF351.在三相异步电动机中，转子转轴上的电磁转矩等于全机械功率除以转子机械角速度；2.电磁转矩为三相异步电动机的空载转矩，它等于机械损耗与杂散损耗之和除以转子机械角速度；3.电磁转矩为三相异步电动机的输出转矩，它等于输出功率除以转子机械角速度。三相异步电动机的转矩平衡方程式THANKYOU任务四

三相异步电动机的

工作特性和机械特性工作特性在额定电压及额定频率时，转速、电磁转矩、定子电流、定子功率因数以及效率随着输出功率变化而变化的关系曲线。38工作特性|转速特性转速n随着输出功率P2怎样变化?转矩平衡方程：当输出功率为0时：空载，转速很接近同步转速，转差率很小。随着输出功率增大：负载增大，转差率随之增大，转速随之下降。在额定负载时转差率约为0.01～0.07。39工作特性|转速特性转速特性：一条微微下倾的曲线。40工作特性|转矩特性电磁转矩T随着输出功率P2怎样变化?转矩平衡方程：电机从空载到额定负载之间，空载转矩T0可认为不变。随着P2的增加，转速n变化不大，只是略有下降。41工作特性|转矩特性转矩特性：一条比直线略有上翘的曲线。42工作特性|定子电流特性定子电流I1随着输出功率P2怎样变化?空载运行时：定子电流为励磁电流。负载增加：输出功率P2增大，转速n下降，转子电流增加，以产生足够的电磁转矩与负载转矩相平衡，通过电磁感应关系，定子电流I1也随着增加，输入功率增大，从而满足功率平衡方程的要求。43工作特性|定子电流特性定子电流特性：一条上升曲线。44工作特性|功率因数特性定子功率因数随着输出功率P2怎样变化?空载：定子电流中的大部分是励磁电流，功率因数很低。负载：由于要输出一定的机械功率，定子电流中的有功分量增加，电动机的功率因数逐渐提高。额定功率因数＝0.7～0.9。45工作特性|功率因数特性46工作特性|效率特性效率随着输出功率P2怎样变化?效率空载：输出功率P2=0，故。负载：输出功率逐步增大，效率也相应增大。不变损耗与可变损耗相等时，效率最大。负载继续增大，铜耗急剧增大，效率反而降低。47工作特性|效率特性48THANKYOU任务五

三相异步电动机的起动启动启动：从电动机接入电网开始转动，到达正常运转为止。启动要求：（1）起动电流尽可能小。（2）起动转矩要足够大。51直接启动降压启动转子串接电阻起动(绕线电动机）启动星-三角（Y/△）降压起动自耦变压器降压起动52直接启动直接启动：

将电动机定子绕组直接接到具有额定电压的电网上。53直接启动导致问题：启动电流较大因为启动时，转子还没有转动，旋转磁场以同步转速切割转子，这时转子产生很大的感应电动势，转子电流很大，根据磁动势平衡关系，电子电流非常大。那么就会损坏电机与供电电网。启动转矩不大因为启动时，转差率s=1，转子功率因数很小；同时，对应的气隙磁通减小。依据电磁转矩公式

启动转矩比较小。那么可能无法启动或者启动过慢。54直接启动能否采用直接起动？

小容量电动机空载或轻载时，可以直接启动。55降压启动降压启动：电动机在启动时降低加在定子绕组上的电压，启动结束后再加上额定电压运行。56降压启动|星-三角（Y/△）降压启动启动：Y接法；正常运行：△接法。57降压启动|星-三角（Y/△）降压启动Y接法启动△接法启动相电压线电流启动转矩只能用于空载或轻载启动58降压启动|自耦变压器降压启动利用自耦变压器来降低启动时加在定子三相绕组上的电压。59降压启动|自耦变压器降压启动启动：接经自耦变压器降压后的交流电压；正常运行：接额定电压。60降压启动|自耦变压器降压启动自耦变压器降压启动直接启动相电压线电流启动转矩只能用于空载或轻载启动61绕线电动机启动|转子串接电阻在转子中串入多级对称电阻增大启动转矩,减小启动电流,使启动过程平滑随着转速升高，逐渐切除电阻62THANKYOU任务六三相异步电动机的调速和制动

异步电动机的调速异步电动机的转速公式：变极调速变转差率调速变频调速651、变极调速改变电动机定子绕组的极对数来调速。有级调速，不平滑。在鼠笼型电机上应用。66123453000150010007506001、变极调速A1X1A2X2ii··A1A2X1X2··NNSSA1··A2X1X2SNA1X1A2X2ii••672、变转差率调速在转子回路中串电阻是改变转差率调速常用的方法。无级调速，平滑。在绕线型电机上应用。682、变转差率调速693、变频调速改变供电电源的频率来调速。无级调速，平滑；调速范围大；最有前途的一种调速方式。703、变频调速所以为保持磁通不变，要求713、变频调速（1）保持过载能力不变的变频调速。（2）恒转矩变频调速。（3）恒功率变频调速。723、变频调速73采用变频调速的电力牵引交流传动系统

异步电动机的制动制动：加上一个与电动机转向相反的转矩来使电动机迅速停转或限制电动机的转速。当电动机需要减速或停止转动时74制动75制动方法机械制动：加机械抱闸电气制动能耗制动反接制动回馈制动1、能耗制动76将正在运行中的异步电动机的定子绕组从交流电网断开，接到一个直流电源上。1、能耗制动77直流电流建立的静止磁场与旋转的转子作用，产生与转子旋转方向相反的制动转距，使转子迅速停止转动。。2、反接制动78将正在电动机定子绕组的三相电源线的任意两相对调，旋转磁场立即反转。运转制动2、反接制动79产生与转子旋转方向相反的制动转矩，使转子迅速停止转动。运转制动2、反接制动80串入电阻来限制定子电流；当转速下降至零时，必须立即切断电源。运转制动2、反接制动81线路简单，制动力大，制动效果好；电流冲击大，不宜在频繁制动的场合下使用。运转制动3、回馈制动82电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，产生与转子旋转方向相反的制动转矩，将外力作用于转子的能量转换成电能回馈给了电网。nF转子T

n1n>n13、回馈制动83经济性能好，可将机械能变为电能返送回电网；应用范围窄，只有在转速大于同步转速时才能实现。nF转子T

n1n>n13、回馈制动84电力机车再生制动THANKYOU任务七典型异步牵引电动机

一、三相交流牵引电机的优点1.结构简单、牢固，维修方便三相交流牵引电机没有换向器和电刷装置。87换向器

一、三相交流牵引电机的优点2.功率大、体积小、质量轻三相交流牵引电机的转速可以较高，定子的电压和电流也可以提高。因此，在体积相同时输出功率较大。88一、三相交流牵引电机的优点3.有良好的牵引性能可以实现大范围的平滑调速，充分发挥电机功率；机械特性很硬，防空转性能好。89

一、三相交流牵引电机的优点4.节省电器设备，操作简便采用静止的变流器和电子控制系统，通过改变输出电源的相序或频率即可自动完成电机转向和牵引制动的转换。90一、三相交流牵引电机的优点5.可以得到更高的功率因数和更小的电网谐波干扰电流功率因数接近于1。91二、结构特点机座上不需要换向器观察孔；机座多采用钢板焊接结构