聊城大学机械及汽车工程学院机电传动第4章1.ppt

掌握异步电动机的人为机械特性，它是分析异步电动机起动，制动,调速的依据； 熟悉异步电动机的铭牌数据和额定值； 掌握鼠笼式异步电动机的起动方法，线绕式异步电动机串电阻的起动，制动和调速； 掌握异步电动机变磁极对数调速和变频调速的特性。 鼠笼式电动机与绕线式电动机的比较： * * 第四章 交流电动机的工作原理及特性 交流电动机：三相异步电动机(感应电动机)，同步电动机。 异步电动机优点：结构简单，维护容易，运行可靠，价格便宜，具有较好的稳态和动态特性。∴广泛采用。 同步电动机既可作发电机使用，也可作电动机使用。 4.1 三相异步电动机的结构和工作原理 4.1.1 三相异步电动机的基本结构 主要由定子和转子组成。 机座 定子铁心 定子绕组 散热筋 接线盒 端盖 轴承盖 罩壳 转轴 轴承 转子 风扇 定子静止，转子旋转，二者之间有一定气隙。 以上都属于定子部分。 转子部分是： 定子铁心： 是电动机磁路的一部分，由0.5mm的硅钢片叠压成一个整体，固定于机座上。片与片之间绝缘。 定子槽中安放绕组 机座：用于固定与支承定子铁心，中小型异步电动机采用铸铁机座。 转子铁心：压装在转轴上，由硅钢片叠压而成，也是磁路的一部分。 转子槽中安放转子绕组，多为鼠笼式。 鼠笼式转子： 在铁心中插入铜条，再将全部铜条两端焊在两个铜环上。 小型鼠笼式转子绕组多用铝离心浇铸而成。 绕线式转子绕组：由线圈组成绕组放入转子铁心槽中。一般为三相，连成星形，通过轴上的滑环和电刷在转子回路中接入外加电阻，用于改善启动性能和调节转速。 鼠笼式： 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。 绕线式： 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。 当定子的对称三相绕组接到三相电源上时，绕组内将通过对称三相电流，并在空间产生旋转磁场，转速n0，n0 叫同步转速。 4.1.2 三相异步电动机的工作原理 当磁场旋转时，转子绕组的导体切割磁通将产生感应电动势e2，其方向用右手定则来定。 由于e2的存在，转子中将产生电流i2。 I2与旋转磁场相互作用将产生电磁力F，其方向由左手定则来定。F在转子的轴上产生电磁转矩T。T的方向与旋转磁场的旋转方向相同。 转子在T的作用下旋转，转速n，但n比n0要小，因为如果n=n0，则转子不会切割磁力线，便不能感应电势e2和产生i2。也就没有T，转子将不会继续旋转。 S叫转差率，必须牢记。 通常在额定负载时，n接近于n0，S很小，约为0.015~ 0.060。 定子三相绕组通入三 相交流电(星形联接) 4.1.3 三相异步电动机的旋转磁场 o A X B Y C Z o 规定 i : “+” 首端流入，尾端流出。 i : “–” 尾端流入，首端流出。 A Y C B Z X (?)电流出 (?)电流入 1. 旋转磁场的产生 A、B、C和X、Y、Z分别代表定子三相绕组的首端与末端。 流过电流的正方向规定如图iA、iB、iC。 以iA为参考正弦量，即iA的初相位为零。则各相电流的相序为A-B-C 假设每相绕组都是集中绕组，每相绕组的两个边分别放在定子的两个槽中。 在t=0时，iA=0；iB为负，iC为正 在t=T/6时，ωt=ωT/6=π/3， iA为正，iB为负，iC=0 在t=T/3时，ωt=ωT/3=2π/3， iA为正，iB=0，iC为负 在t=T/2时，ωt=ωT/2=π， iA=0，iB为正，iC为负 由图可知，电流变化了π时间电角度，而旋转磁场转了π空间角度。 总是从电流的超前相向电流的落后相方向旋转。 2. 旋转磁场旋转方向： A X Y C B Z A X Y C B Z A X Y C B Z 合成磁场旋转60° 合成磁场旋转90° 合成磁场方向向下 分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场。 即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过360° A A X Z B C Y A A X Z B C Y 结论： 任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转。 任意调换两根电源进线 3. 旋转磁场的极数与旋转速度： 只有一对磁极，即p=1，电流变化经过一个周期（360°电角度），磁场在空间转动一圈。电流频率若为f，则磁场每分钟将旋转n0=60f圈。 槽数为12，增加了一倍，每相绕组由两部分串联而成。 在t=0时，三相电流产生的合成磁场图 由此看出，旋转磁场具有两对磁极(p=2)。 在t=T/2时，三相电流产生的合成磁场图