第四章交流电动机及其控制.ppt

第四章 交流电动机及其控制;4.1.1 电动机概述 4.1.2 三相异步电动机的结构 4.1.3 三相异步电动机的铭牌 4.1.4 三相异步电动机的工作原理; 一种是按照功能用途分类，可分为发电机、电动机、变压器和控制电动机4大类。 另一种是按照用电性质分类，可分为直流电动机和交流电动机两大类。 所有电动机都是由电路和磁路两个基本部分组成。 它们的工作原理都是建立在电与磁的相互转化与相互作用的基础上，所依据的电磁定律都是电磁力定律和电磁感应定律。;图4-1 三相异步电动机的构造 1—接线盒 2—定子铁芯 3—定子绕组 4—转轴 5—转子 6—风扇 7—罩壳 8—轴承 9—机座 10—端盖 11—轴承盖;（1）外壳 外壳包括机座、端盖、轴承盖及接线盒等部件。 （2）定子铁芯 定子铁芯是电动机磁路的一部分。 （3）定子绕组 定子绕组是三相电动机的电路部分，三相电动机有三相绕组，通入三相对称电流时，就会产生旋转磁场。;图4-2 定子铁芯及冲片示意图;图4-3 定子绕组的连接;（1）笼型转子 ;图4-5 笼型转子示意图 1—转子铁芯 2—风叶 3—铸铝条;（2）绕线式转子; 其他部分包括端盖、风扇等。 端盖除了起防护作用外，在端盖上还装有轴承，用来支撑转轴。 风扇则用来通风冷却电动机 ;4.1.3 三相异步电动机的铭牌;;（2）额定电压;（3）额定电流;（4）额定功率;（5）额定频率;（6）额定转速;（7）绝缘等级;（8）接法 ;4.1.4 三相异步电动机的工作原理;图4-8 三相绕组的星形联结; 电流变化一个周期，合成磁场在空间也旋转了一周。;图4-10 旋转磁场的分布情况;从上述分析可知如下几点。 ① 三相电流通过定子绕组所产生的合成磁场，是随电流的交变而在空间旋转的磁场，即为旋转磁场。 ② 旋转磁场的转速—同步转速。 旋转磁场的转速（n1）为 （4-2） 式中，n1单位为转/分（r/min）。;表4-1 同步转速与极对数对应表（f1?=?50Hz）; ① 当三相异步电动机定子的三相绕组通入三相对称电流后，产生了旋转磁场。 ② 设旋转磁场在气隙中以同步转速（n1）沿顺时针方向旋转，这时静止的转子与旋转的磁场之间有了相对运动，根据??磁感应定律，转子导体受到旋转磁场的磁力线切割，就会在导体中产生感应电动势，根据右手螺旋定则，可判断出转子导体感应电动势的方向。; ③ 由于转子绕组是闭合回路，因此在感应电动势的作用下，形成感应电流。 ④ 感应电流又在旋转磁场的作用下而产生电磁力（F）。 根据左手定则，可以确定电磁力（F）的方向，如图4-11转子转动原理图所示。;图4-11 转子转动原理图; （4-3） 根据式（4-3）可以得到电动机的转速常用公式为 （4-4）; 【例4-1】 一台三相异步电动机，额定功率PN?=?11kW，额定频率fN?=?50Hz，额定电压UN?=?380V，额定效率ηN?=?0.89，额定功率因数?=?0.77，额定转速nN?=?975r/min。试求：（1）同步转速（n1）；（2）极对数（p）；（3）额定电流（IN）；（4）额定转差率（sN）。;;4.2 三相异步电动机的机械特性分析;电磁转矩（T）表达式为 （4-5） 式中，KT?—?与电动机本身结构有关的常数。 式（4-5）是分析异步电动机转矩特性的重要依据。; 电磁转矩与转差率之间的关系T=f(s)，称为电动机的转矩特性。 通过分析可以推得 或写成 （4-6） ; 当电源电压（U1）和转子电路参数为定值时，转速（n）和电磁转矩（T）的关系n=f（T）称为三相异步电动机的机械特性。;1．额定工作点（C）;最大转矩时的临界转差率（sm）为 （4-8） 将sm值代入式（4-6），即可求得最大转矩为 （4-9）;图4-12 三相异步电动机的机械特性;图4-13 改变定子电压的人为机械特性曲线;图4-14 转子回路外串电阻的人为机械特性曲线; 电动机刚接通电源的瞬间，转速n?=?0（s?=?1），这时的电磁转矩称为启动转矩（Tst），对应启动工作点（A）。;4.3 三相异步电动机的运行;4.3.1 三相异步电动机的启动; 启动开始时，旋转磁场与静止的转子之间有很大的相对转速，转子电路的感应电动势很大。 因此转子电流也很大，为额定情况时的5～8倍。 转子电流很大时，定子电流也相应增大，即启动电流（Ist）也很大，一般约为额定电流（IN）的4～7倍。; 一般规定，三相异步电动机的功率