电工学（电工技术）_异步电动机教案.doc

第九章 异步电动机 电工学（电工技术）电子教案 PAGE 6 精品课建设 PAGE 7 精品课建设 第九章 异步电动机 电动机的分类：交流电动机和直流电动机，交流电动机又分为异步电动机和同步电动机，异步电动机又分为鼠笼式和绕线式两种形式。本书主要讲述鼠笼式异步交流电动机的基本结构、工作原理、 机械特性、控制方法 9.1 三相异步电动机的结构与工作原理 9.1.1 三相异步电动机的结构 V’VW’U’UW转子定子定子绕组（三相）机座 V’ V W’ U’ U W 转子 定子 定子绕组 （三相） 机座 三相定子绕组：产生旋转磁场。转子：在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或电流。 9.1.2 旋转磁场的产生 把三相定子绕组接成星形接到对称三相电源，定子绕组中便有对称三相电流流过。 结论： (1)在对称的三相绕组中通入三相电流，可以产生在空间旋转的合成磁场。 (2)磁场旋转方向与电流相序一致。电流相序为A-B-C时磁场顺时针方向旋转；电流相序为A-C-B时磁场逆时针方向旋转。 (3)磁场转速(同步转速)与电流频率有关，改变电流频率可以改变磁场转速。对两极(一对磁极)磁场，电流变化一周，则磁场旋转一周。同步转速no与磁场磁极对数p的关系为： 三相异步电动机的转动原理 静止的转子与旋转磁场之间有相对运动，在转子导体中产生感应电动势，并在形成闭合回路的转子导体中产生感应电流，其方向用右手定则判定。转子电流在旋转磁场中受到磁场力F的作用，F的方向用左手定则判定。电磁力在转轴上形成电磁转矩。电磁转矩的方向与旋转磁场的方向一致。 电动机在正常运转时，其转速n总是稍低于同步转速n1，因而称为异步电动机。又因为产生电磁转矩的电流是电磁感应所产生的，所以也称为感应电动机。 1. 转子电动势和转子电流 定子绕组通入电流后，产生旋转磁场 ，与转子绕组间产生相对运动 ，由于转子电路是闭合的，产生转子电流。根据左手定则可知在转子绕组上产生了电磁力。 2. 电磁转距和转子旋转方向 电磁力分布在转子两侧，对转轴形成一个电磁转距 T ，电磁转距的作用方向与电磁力的方向相同，因此转子顺着旋转磁场的旋转方向转动起来。 3. 转子转速和转差率 转子转速 n 与旋转磁场的转速 n1 的方向一致，但不能相等（应保持一定的转差）。 n1 又称为同步转速。 异步电动机同步转速和转子转速的差值与同步转速之比称为转差率，用s表示，即： 转差率是异步电动机的一个重要参数。异步电动机在额定负载下运行时的转差率约1%~9%。 4. 异步电动机带负载运行 轴上加机械负载，轴阻力↑，转速↓，转子与旋转磁场相对切割速度↑，转子感应电流↑，输入电流↑。 5. 电动机的极对数、极数和转速 UX U X Y W V Z 此种接法下，合成磁场 只有一对磁极，则极对 数为 1 。又称两极机。当磁极对数P=1时，一个电流周期，旋转磁场在空间转过360° n1称为同步转速当P = 1时 9.2 三相异步电动机的等效电路及参数 9.2.1 等效电路（一相） 主磁通产生的感应电动势。 i i2 R1 R2 i1 u1 e1 e2 9.2.2 1．定子感应电动势E1的频率与定子电流同频 2．转子电流频率 3．主磁通 4．转子电流 5．转子功率因数 6．定子电流和定子功率因数 空载时，转子电流约为零，定子电流很小主要用来励磁。当带上负载后，转子电流增加，定子电流随之增加，这一点与变压器类似。 电动机的功率因数即为定子功率因数，功率因数角即为 U1 与 I1 的夹角。 例3：三相异步电动机，p=2，n=1440 r/min，转子R2=0.02W，X2s=0.08 W， E2s=20V， f1= 50Hz。 启动时I2（st） 额定转速下的I2（N） 9.3 异步电动机的电磁转矩与机械特性 机械特性 1．起动转矩 电动机刚起动（n=0，s=1）时的转矩称为起动转矩。 2．额定转矩 电动机在额定负载下工作时的电磁转矩称为额定转矩，忽略空载损耗转矩，则额定转矩等于机械负载转矩。 式中PN是电动机的额定功率，单位为kW；nN是电动机的额定转速，单位是r/min。 3．最大转矩 9.4 三相异步电动机的启动、调速和制动 9.4.1 1．直接起动 直接起动是利用闸刀开关或接触器将电动机直接接到额定电压上的起动方式，又叫全压起动。优点：起动简单。缺点：起动电流较大，将使线路电压下降，影响负载正常工作。 适用范围：电动机容量在10kW以下，并且小于供电变压器容量的20％。 2．降压起动 Y-Δ换接起动：在起动时将定子绕组连接成星形，通电后电动机运转，当转速升高到接近额定转速时再换接成三角形。 适用范围：正常运行时定子绕组是三角形连接，且每相绕组都有两