第4章交流异步电动机1.ppt

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1、鼠笼式异步交流电动机授课内容：鼠笼式异步交流电动机授课内容：直流电机的励磁方式直流电机的励磁方式:定子主磁极上励磁绕组通以直流励磁电流产生的磁动势称为励定子主磁极上励磁绕组通以直流励磁电流产生的磁动势称为励磁磁动势。励磁磁动势单独产生的磁场是直流电机的主磁场，磁磁动势。励磁磁动势单独产生的磁场是直流电机的主磁场，又称为励磁磁场。励磁绕组的供电方式称为励磁方式。直流电又称为励磁磁场。励磁绕组的供电方式称为励磁方式。直流电机按励磁方式的不同可以分为以下机按励磁方式的不同可以分为以下4类。类。1.他励直流电机他励直流电机他励直流电机的励磁绕组由其他直流电源供电，与电枢绕组之间没有他励直流电机的励磁绕

2、组由其他直流电源供电，与电枢绕组之间没有电的联系电的联系.2.并励直流电机并励直流电机 并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组并联，励磁电压等于电枢绕组端并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组并联，励磁电压等于电枢绕组端电压。电压。3.串励直流电机串励直流电机 串励直流电机的励磁绕组与电枢绕组串联，励磁电流等于电枢电流串励直流电机的励磁绕组与电枢绕组串联，励磁电流等于电枢电流.4.复励直流电机复励直流电机 复励直流电机的每个主磁极上套有两个励磁绕组：一个与电枢绕组并复励直流电机的每个主磁极上套有两个励磁绕组：一个与电枢绕组并联，称为并励绕组；另一个与电枢绕组串联，联，称为并励绕组；另一个与电枢绕组串联，称

3、为串励绕组称为串励绕组.图1.4.1 直流电机的励磁方式(a)他励；(b)并励；(c)串励；(d)复励 机座：铸钢或铸铁机座：铸钢或铸铁 转子转子:在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流，从在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流，从而产生电磁转矩。而产生电磁转矩。鼠笼转子鼠笼转子(1)鼠笼式转子鼠笼式转子 转子铁芯槽内放铜条，转子铁芯槽内放铜条，端部用短路环形成一体，形端部用短路环形成一体，形状像鼠笼。状像鼠笼。(2)绕线式转子绕线式转子转子用来产生电磁转矩转子用来产生电磁转矩 结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。变电动机的机械特

4、性。结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。外加电阻可人为改变电动机的机械特性。120sin120sinsinmCmBmAtIitIitIi BiAXBYCZAiCiCiAiBiitmIoiCiAiBitmIo0n规定规定 i:“+”首端流入，尾端流出。首端流入，尾端流出。i:“”尾端流入，首端流出。尾端流入，首端流出。AYCBZX()电流出电流出()电流入电流入AXYCBZAXYCBZAXYCBZNS0 t 60t 0n60 90t 600动画动画SNSNBiCiAiimIt 0分析得出结论：分析得出结论：当空间彼此相差

5、当空间彼此相差120的三个相同的线圈通的三个相同的线圈通入对称三相交流电时，就能够产生与电流入对称三相交流电时，就能够产生与电流变化有变化有相同角速度相同角速度的旋转磁场（即一个周的旋转磁场（即一个周期内电流的相位角变化了期内电流的相位角变化了360，其合成磁，其合成磁场的方向在空间也旋转了场的方向在空间也旋转了360）。）。AAXZBCYAAXZBCY分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场 即：即：2.动画动画0t 60t 任意调换两根电源进线任意调换两根电源进线(电路如图电路如图)CiAXCZBYAiBiNSNS600BiCiAiimI

6、t 00t 60t 0t 0t 即：即：1pBiAXBYCZAiCiAXYCBZNS600BiCiAiimIt 0CYABCXYZAXBZAiBiCiX A AXBYB Y CC ZZ 极对数极对数2p动画动画旋转磁场的磁极对数旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关与三相绕组的排列有关CYABCXYZAXBZAiBiCiAX XNSZ CZBYB Y A C SNBiCiAiimIt 0X NSA X ABZCYZ C Y B SN30 60t 0t 600分分）转转/(6010fn 工频：工频：Hz501 f分）分）转转/(30000 np=1时时0mICiBiAi tiomISAXYCBZ

7、NSAXYCBZNSAXYCBZNSX NSA X ABZCYZ C Y B SN0t 60tp=2时时BiCiAiit mI0分）分）转转/(150026010 fn0n30AX XZ CZBYB Y A C NSNS)/(6010分分转转pfn 2p180分）转/(50011p360分）转/(0003极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速)f(Hz501 3p120分）转/(00014p分分）转转/(75090旋转磁场转速旋转磁场转速n0与频率与频率f1和极对数和极对数p有关。有关。AXYCBZ分）转/(6010pfn BlvBliFvF0

8、nNS磁场对通电线圈的作用-转矩转矩转矩 cosNBISM（：线圈平面与磁感线的夹角）：线圈平面与磁感线的夹角）单位：牛顿单位：牛顿米（米（Nm）直流电动机物理模型 0nn 如果如果:0nn%s)91(转子转速亦可由转差率求得转子转速亦可由转差率求得0)(1nns%10000nnns 例例1 1：一台三相异步电动机，其额定转速一台三相异步电动机，其额定转速 n=975 r/min，电源频率，电源频率 f1 1=50 Hz。试求电动机的。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。极对数和额定负载下的转差率。解：解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系

9、可知：速的关系可知：n0=1000 r/min,2.5%100%10009751000%10000 nnns分）转/(6010pfn 启动瞬间，启动瞬间，n=0，s=1，最大，最大;空载转空载转子转速最高子转速最高,S最小。最小。22Tcos IKT 常数，与电常数，与电机结构有关机结构有关旋转磁场旋转磁场每极磁通每极磁通转子电流转子电流转子电路的转子电路的功率因数功率因数ilBF 22cos,IT 21220222)(UsXRsRKTT22 cos IKTT 22022202)(XREIss 2202222)(cosXRRs mNfU11144.4 由前面分析知：由前面分析知：2122022

10、2)(UsXRsRKTT21UmaxTmSNSOTS曲线曲线)(sfT 曲线曲线)(Tfn 根据转矩公式根据转矩公式22022212)(sXRUsRKTT得特性曲线：得特性曲线：NnmaxTstTOnTNT0n动画动画stTs=1NT动画动画mn00nnnsn=0NnNT)/()(9550NNN分分转转千瓦千瓦nPT OnT0n(N m)如某普通机床的主轴电机如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型型)的额定功的额定功率为率为7.5kw,额定转速为额定转速为1440r/min,则额定转矩为则额定转矩为nPnPT9550602 m.N7.4914405.795509550NNN nPT21220

11、222)(UsXRsRKTT2021max2XUKTT0dd ST令：令：求得求得202mXRss 临界转差率临界转差率On0nTmax将将sm代入转矩公式，可得代入转矩公式，可得 max121max,)1(TUUT2021max2XUKTTNmaxTTm一般三相异步电动机的过载系数为一般三相异步电动机的过载系数为5.26.1m12 II(2)sm与与 R2 有关，有关，R2 sm n 。绕线式电。绕线式电机改变转子附加电阻机改变转子附加电阻R 2 可实现调速。可实现调速。202mXRss 22022212)(sXRUsRKT 22022212stXRURKT 电动机起动时的转矩。电动机起动时

12、的转矩。起动时起动时n=0 时时，s=1 st121st,)1(TUUT(2)Tst与与 R2 有关，有关，适当使适当使 R2 Tst 。对绕线式。对绕线式 电机改变转子附加电阻电机改变转子附加电阻 R 2,可使可使Tst=Tmax。体现了电动机带体现了电动机带载起动的能力。载起动的能力。0nOnTNststTTK 启动转矩倍数启动转矩倍数2.27.1stKT2 sT2 TT=T2n T T 2达到新的平衡达到新的平衡T20nnTOn 磁极数磁极数(极对数极对数 p=2)例如：例如：Y 132 M4 用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。机座长度代号机座长

13、度代号机座中心高（机座中心高（mm）三相异步电动机三相异步电动机教材表教材表 4.1中列出了各种电动机的系列代号。中列出了各种电动机的系列代号。异步电动机产品名称代号异步电动机产品名称代号接线盒接线盒。通常。通常联联结结电电机机容容量量Y3kW 联联结结电电机机容容量量 kW4U2U1W2V1V2W1U1U2W2U2V2V1W1U1W1V1W2V2例如：例如：380/220V、Y/是指线电压为是指线电压为 380V 时时 采用采用 Y联结联结；线电压为；线电压为 220V 时采用时采用 联结联结。表示星形表示星形联结联结下电机的线电流为下电机的线电流为 6.73A；三角形；三角形联结联结下线电

14、下线电流为流为 11.64A。两种接法下相电流均为。两种接法下相电流均为 6.73A。12PP cos3NN1IUP 鼠笼电机鼠笼电机 =7293电动机在额定运行时定子绕组的电动机在额定运行时定子绕组的额定功率是指额定功率是指电机在额定运行时轴上输出电机在额定运行时轴上输出的机的机械功率械功率 P2，它不等于从电源吸取的电功率，它不等于从电源吸取的电功率 P1。PN 三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载时约为时约为 0.7 0.9。空载时功率因数很低，只有。空载时功率因数很低，只有 0.2 0.3。额定负载时，功率因数最高。额定负载时，功率因数最高。

15、电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。P2cos O 0N0Nnnns 额定转差率额定转差率指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为为A、E、B、F、H五级，五级，A级最低级最低(105C)，H级最高级最高(180C)。A2849230880380310453.1)NNN3N2Ncos310 UPI 一台一台Y225M-4型的三相异步电型的三相异步电 动机，定子动机，定子绕组绕组型联结，其额定数据为：型联结，其额定数据为：P2 N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cos N=0.88，Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：，求：2）由由nN=1480r/min，可知，可知 p=2（四极电动机）（四极电动机）minr 15000/n 013.015001480150000N nnns 3）mN 429014804595509550NN2N .nPTmN 9638429022)(NNmaxmax .TTTTmN 8551429091)(NNstst .TTTT