第5章、异步电机.ppt

第五章 感应电机的稳态分析 感应电机一般用作电动机,通常又称为异步电动机,由于该种电机结构简单,制造方便,价格便宜,所以广泛地应用于工农业生产及家用电器中作为驱动设备. 该种电机缺点:不能经济地在较宽的范围内平滑调速,且功率因数恒为滞后. §5.1感应电机的结构和运行状态 一、感应电机的结构 感应电机是旋转电机，所以从结构上说分定、转子部分。 1、定子 定子是由定子铁芯，定子绕组和机座三部分组成的。 ● 定子铁心 ● 定子绕组 对称三相绕组 ● 定子 2、转子 转子是由转子铁芯，转子绕组和转轴组成。 转子绕组有笼型和绕线型两种基本型式。 笼型转子: 在转子槽中铸铝或插入铜条，两端将导条焊接在端环上组成异步电机笼型转子。笼型感应电机结构简单，制造方便，是一种经济耐用的电机。 图5-1 鼠笼式电机转子 5-2笼型感应电机结构图 ● 笼型异步电动机的转子 绕线式转子感应电机的转子绕组是三相对称绕组，三相绕组通过三个集电环、电刷引出。与笼型转子相比较，绕线式转子感应电机结构复杂，价格贵，主要应用于要求起动力矩大，起动电流小或需要调速场合，此时转子回路通过集电环和电刷串电阻来增大起动力矩或调速. 绕线式转子: 无论绕线式电机还是笼型电机，在感应电机运行过程中，转子绕组都自行短路。 为了减小激磁电流，提高电机的功率因数，一般感应电机气隙较小，大、中型电机一般为0.2~2mm。 ● 三相绕线型异步电动机的结构 ● 三相笼型异步电动机的结构 二、感应电机的运行状态 1、电动机状态 转子感应电流与磁场相互作用将产生电磁力和电磁转矩，由右手定则可知，电磁转矩与旋转方向相同，所以与转子转向相同，电磁转矩为驱动转矩。 附：一般情况下，感应电机转子速度总是略低于或略高于旋转磁场转速，所以感应电机又称为“异步电机”。旋转磁场转速（同步转速 ns ）与转子转速n之差，称为转差，转差∆n 与同步转速ns 之比称为转差率，用S表示，即： 转差率是感应电机运行状态的一个基本变量。 电机从电网吸收电能，通过电磁感应，由转子输出机械功率，电机处于电动机状态。 0S1 对称三相绕组 通入对称三相电流 旋转磁场 (磁场能量) 磁场线切割 转子绕组 转子绕组中 产生 e 和 i 转子绕组在磁场中 受到电磁力的作用 转子旋转起来 机械负载 旋转起来 三相交流电能 感应 电磁 转矩 输出机械能量 n 1. 电磁转矩的产生 2. 转子旋转的方向 与旋转磁场的转向相同。 正转 反转 怎样改变转子的转向? n n 2、发电机状态 若原动机拖动转子使转子速度高于旋转磁场转速 nns ，则转差率S0。此时电机转子绕组中感应电势和电流与电动机状态相反，电磁转矩的方向将反向，电磁转矩为制动性质，原动机必须给转子输入机械功率，通过电磁感应由定子侧输出电功率，电机处于发电机状态。 三、额定值 （1）额定功率PN(kW) 指电机在额定状态下运行时的输出功率。对电机而言，即额定运行状态下轴端输出的机械功率。 （2）定子额定电压UN(V) 指电机在额定状态下运行时，定子绕组所加的线电压。 （3）定子额定电流IN(A) 指电机在额定状态下运行时，输出功率达到额定功率，外加电压为额定电压，流入定子绕组的线电流。 三相异步电动机 型 号 Y132S－6　功 率 3 kW 频 率 50Hz 电 压 380 V 电 流 7.2 A 联 结 Y 转 速 960r/min 功率因数 0.76 绝缘等级 B 2p = 6 轴上输出额定机械功率 线电压 线电流 §5.2三相感应电动机磁动势和磁场 一、空载运行时的磁动势和磁场 空载运行时的磁动势 电磁物理过程： 主磁通和激磁阻抗 其中： 与变压器中相同，Zm称为激磁阻抗。 Rm——是表征铁芯损耗的一个等效电阻。 Xm ——激磁电抗是表征主磁路的等效电抗。 将主磁通和漏磁通分开的原因：（1）所起作用不同；（2）路径不同。 二、负载运行时的转子磁动势和磁动势方程 转子磁动势 转子反应 负载时转子磁动势的基波对气隙磁场的影响称为转子反应。 1）使定子电流产生的气隙磁场大小和相位发生变化，所以I10和E1变化，与空载相比较定子电流由I10变为I1，与变压器类似。感应电机负载以后，定子电流中除激磁分量 以外，还将出现一个补偿转子磁动势的“负载分量”I1L 转子反应有两个作用： （2）转子磁动势的另一个作用，与主磁场相互作用，产生所需要的电磁转矩。上述两个作用体现了通过电磁