第7章 异步电动机.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,第7章 异步电动机,7.1,三相异步电动机的结构与,工作原理,7.2,三相异步电动机的机械特性,7.3,三相异步电动机的使用,7.4,单相异步电动机,交流电动机,电动机,直流电动机,鼠笼式,绕线式,异步机,同步机,他励、异励、串励、复励,鼠笼式异步交流电动机授课内容：,基本结构、工作原理、机械特性、控制方法,电动机的分类,7.1,三相异步电动机的结构与,工作原理,磁铁,闭合,线圈,磁极旋转,导线切割磁力线产生感应电动势,导线长,磁感应强度,切割速度,（,右手定则）,闭合导线产生电流,i,（,左手定则）,通电导线在磁场中受力,1.线圈跟着磁铁转两者转动方向一致,结论：,异步,2.线圈比磁场转得慢,三相异步机的结构,Y,B,Z,X,A,C,转子,定子,定子绕组,（三相）,机 座,转子：在旋转磁场作用下，,产生感应电动势或,电流。,三相定子绕组：产生旋转,磁场。,线绕式,鼠笼式,鼠笼转子,旋转磁场的产生,A,Y,C,B,Z,异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极,()电流出,(,)电流入,X,A,X,Y,C,B,Z,A,X,B,Y,C,Z,合成磁场方向：,向下,X,B,Z,A,Y,C,A,X,Y,C,B,Z,A,X,Y,C,B,Z,同理分析，可得,其它电流角度下,的磁场方向：,旋转方向,：取决于三相电流的相序。,改变电机的旋转方向：换接其中两相,旋转磁场的旋转方向,旋转磁场的,转速大小,一个电流周期，旋转磁场在空间转过360,。则,同步转速（旋转磁场的速度）为：,A,X,Y,C,B,Z,A,X,Y,C,B,Z,A,X,Y,C,B,Z,极对数（,P）,的概念,A,X,B,Y,C,Z,此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。,即：,A,X,Y,C,B,Z,极对数（,P,）,的改变,C,Y,A,B,C,X,Y,Z,A,X,B,Z,将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形,成的磁场则是两对磁极。,A,X,B,Y,C,Z,极对数,C,Y,A,B,C,X,Y,Z,A,X,B,Z,极对数和转速的关系,三相异步电动机的同步转速,极对数,每个电流周期,磁场转过的空间角度,同步转速,电动机转速和旋转磁场同步转速的关系,电动机转速:,电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，,但,异步,电动机,无转距,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,转差率 的概念：,异步电机运行中:,转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：,电动机起动瞬间:,（,转差率最大）,7.2.1 三相异步电动机的“电磁”关系7.2 三相异步电动机的机械特性,i,2,转、定子电路,R,1,R,2,i,1,u,1,e,1,e,1,e,2,e,2,：主磁通,产生的感应电动,势。,：主磁通产,生的感应电动势。,e,1,e,2,、,e,1,e,2,、,设：,则：,定子边：,R,1,R,2,i,1,u,1,e,1,e,1,e,2,e,2,同理得转子边：,：转子感应电动势的频率,：转子线圈匝数,取决于转子和旋转磁场的相对速度,R,1,R,2,i,1,u,1,e,1,e,1,e,2,e,2,其中,转子功率因数,电磁转矩,T,：,转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力所形成的转距之总和。,常数,每极磁通,转子电流,转子电路的,转矩公式的推导,将其中参数代入：,得到,转矩公式,7.2.2 三相电动机的机械特性,根据转矩公式,1,0,n,0,T,n,得特性曲线：,电动机的自适应负载能力,电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，,这种能力称为自适应负载能力。,常用特,性段,n,0,n,T,自适应负载能力是,电动机区别于其它动力机械的重要特点。（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能带动新的负载。）,直至新的平衡。此过程中，,时，电源提供的功率自动,增加。,三个重要转矩,n,0,T,n,额定转矩,：,电机在额定电压下，以额,定转速 运行，输出额,定功率,时，电机转轴,上输出的转矩。,(1),（牛顿米）n,N,如果 电机将会,因带不动负载而停转。,最大转矩,：,(2),电机带动最大负载的能力。,n,0,T,n,求解,过载系数：,三相异步机,工作时，一定令负载转矩 ，否则电机将停转。致使,注意：,（1）三相异步机的 和电压的平方成正比，所,以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。,（2）,电机严重过热,起动转矩,：,(3),电机起动时的转矩。,n,0,T,n,其中,则,体现了电动机带载起动的能力。若 电机能,起动，否则将起动不了。,机械特性和电路参数的关系,和电压的关系,结论：,和转子电阻的关系,R,2,的,改变,：,鼠笼式电机转子导条的金属材料不同，线绕式电机外接电阻不同。,令：,得结论：,机械特性的软硬,硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。,软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起,动特性好。,硬特性,（,R,2,小）,软特性,（,R,2,大）,不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电机。,7.3.1 三相异步机铭牌与技术数据,1.型号,Y 132M4,磁极数(极对数,p,=2),同步转速1500转/分,转差率,7.3 三相异步电动机的使用,2.,转速:电机轴上的转速（,n,),。,如：,n,=1440,转/分,3.联接方式,：,Y/,接法：,Y,接法：,接法：,A,B,C,Z,X,Y,A,B,C,Z,X,Y,A,B,C,X,Y,Z,A,Z,B,Y,X,C,A,B,C,X,Y,Z,接线盒：,4.额定电压：定子绕组在,指定接法,下应加的,线电压.,说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的 5。,线,电,压,A,Z,B,Y,X,C,线,电,压,A,B,C,X,Y,Z,例：380/220,Y/,是指：线电压为380,V,时采用,Y,接法；,当线电压为220,V,时采用,接法。,电压波动对电动机的影响,5.额定电流：,定子绕组在,指定接法,下的,线电流。,如：,表示三角接法下，电机的线电流为8.2,A，,相电流为6.48,A；,星形接法时线、相电流均为6.48,A。,6.额定功率：,额定功率指电机在额定运行时轴上输出的,功率,（,），不等于从电源吸收的功率（）。两者的,关系为：,其中,鼠笼电机,=7293,额定负载时一般为0.7 0.9 ，空载时功率因数很低约为0.2 0.3。额定负载时，功率因数最大。,注意：实用中应选择合适容量的电机，,防止“大马”,拉“小车”,的现象。,7.功率因数(,cos,1,)：,P,2,P,N,此外还有,绝缘等级,等参数，不一 一介绍。,cos,1,7.3.2 三相异步机的起动,起动电流,：,中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 7 倍。,定子电流,原因：起动时,，,转子导条切割磁力线速度很大。,转子感应电势,转子电流,大电流使电网电压降低,影响其他负载工作,频繁起动时造成热量积累 电机过热,影响：,三相异步机的起动方法：,（,1）直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般,采用直接起动。,（,2）降压起动。,Y,起动,自耦降压起动,（,3）转子串电阻起动。,以下介绍,Y,起动和转子串电阻起动。,Y,起动：,正常,运行,A,Z,B,Y,X,C,起动,A,B,C,X,Y,Z,设：电机每相阻抗为,A,Z,B,Y,X,C,正常,运行,U,P,A,B,C,X,Y,Z,起动,U,P,（2）,Y,起动应注意的问题：,（1）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。,所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合,Y,起动,。,转子串电阻起动,定子,R,R,R,线绕式转子,起动时将适当的,R,串入转子绕组中，起动后将,R,短路。,转子串电阻起动的特点：,适于转子为线绕式的电动机起动。,（1）,（2）,R,2,选的,适当,，转子串电阻既可以降低起动电流，,又可以增加起动力矩。,方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。,7.3.3,三相异步电动机的正、反转,正转,反转,A,B,C,M,3,电 源,A,B,C,M,3,电 源,制动方法：,1.抱闸,：加机械抱闸；,2.反接制动,：停车时，将电动机接电源的意,两相反接，使电动机由原来的旋转方向反过来，以达制动的目的；,7.3.4 三相异步电动机的制动,反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。,为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。,即切割磁力线的速度很大，造成 ，引起 。,注意：,4.发电反馈制动：,令电机转子的转速超过,旋转磁场的同步转速，便,会产生制动转矩。,M,3,+,-,运行,制动,n,F,转子,3.能耗制动,：停车时，断开交流电源，接至直流,电源上，产生制动转矩；,n,F,n,o,7.3.5,三相异步电动机的调速,1.改变极对数,有级调速。,2.,改变转差率,无级调速,调速方法：,S,T,3.改变电源频率,(变频调速),无级调速,变频电源,可变,此种调速方法发展很快，且调速性能较好。其主要环节是研制变频电源（常由整流器、逆变器等组成）。,7.4 单相异步电动机,7.4.1 单相异步电动机的工作原理,结构,：定子放单相绕组（其中通单相交流电）；,转子一般用鼠笼式。,定子,转子,定子,绕组,定子中通入单相交,流电后，形成,脉动,磁场,。其磁感应强,度按正弦分布，且,随时间按正弦变化。,单相异步电动机的特点,：,（,1）自身没有起动转矩,.,.,.,.,F,转子导条,及电流,当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据右手螺旋定则和左手定则，可知转子导条左、右受力大小相等方向相反，所以没有起动转矩。,（2）转子借助其它力量转动后，外力去除后仍按原方,向继续转动。,其原理分析如下：,定子绕组产生的脉动磁场（,），可用,正、反两个旋转磁场合成而等效。即：,+,-,=,+,-,=,m,t,m,脉动磁场的分解,-,+,+,-,正反向旋转磁场的合成转矩特性,合成转矩,起动转矩,为零。,（正向）,（反向）,正,转,转,反,电容分相式起动,7.4.2 单相异步电动机的起动,K,D,C,W,ST,W,:,主绕组,ST,：,启动绕组,K,：,离心开关,启动时开关,K,闭合，使两,绕组电流 相位差约,为90，从而产生旋转磁,场，电机转起来；转动正,常以后离心开关被甩开，启动绕组被切断。,工作原理,罩极式单相电机,定子,磁极,转子,短路,环,定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋转磁场，使转子转起来。,图中电机的转动方向：瞬时针,旋转。因为没有短路环部分的磁通比有短路环部分的,磁通领先。,单相异步电动机的功率小，主要制成小型电机。它的应用非常广泛，如家用电器（洗衣机、电冰箱、电风扇）、电动工具（如手电钻）、医用器械、自动化仪表等。,7.4.3 单相电机的使用,7.4.4 三相异步电动机的单相运行,三相异步电动机在运行过程中，若其中一相和电,源断开，则变成单相运行。此时和单相电机一样，,电机仍会按原来方向运转。但若负载不变，三相供,电变为单相供电，电流将变大，导致电机过热。使,用中要特别注意这种现象；三相异步电动机若在启,动前有一相断电，和单相电机一样将不能启动。此,时只能听到嗡嗡声，长时间启动不了，也会过热，,必须赶快排除故障。,