大学考研-电动与拖动课件-第3章异步电机的基本理论

LFChun制作大连理工大学电气工程系第3章异步电机的基本理论3.1三相异步电动机的工作原理3.2三相异步电动机的基本结构3.5三相异步电动机的运行分析3.6三相异步电动机的功率和转矩3.7三相异步电动机的运行特性3.8单相异步电动机*3.9三相直线异步电动机*3.10三相异步发电机第3章异步电机的基本理论3.1三相异步电动机的工作原理3.2三相异步电动机的基本结构3.3三相异步电动机的电动势平衡方程式3.4三相异步电动机的磁通势平衡方程式3.5三相异步电动机的运行分析3.6三相异步电动机的功率和转矩3.7三相异步电动机的运行特性3.8单相异步电动机*3.9三相直线异步电动机*3.10三相异步发电机电机与拖动返回主页大连理工大学电气工程系3.1三相异步电动机的工作原理一、旋转磁场1.旋转磁场的产生W2W1V2V1U1U2第3章异步电机的基本理论三相(多相)电流→三相(多相)绕组→旋转磁场。三相绕组大连理工大学电气工程系横截面U1U2V1V2W2W1U1V1W1U2V2W2流出流入3.1三相异步电动机的工作原理大连理工大学电气工程系U←V←W←U1U2V1V2W2W1i1=Imsinti2=Imsin(t－120O)i3=Imsin(t＋120O)i1i2i3t=0O时i1=0，i2＜0，i3＞0××NS3.1三相异步电动机的工作原理ImtOi1大连理工大学电气工程系t=0O时i1=0，i2＜0，i3＞0U1U2V1V2W2W1t=120O时i1＞0，i2=0，i3＜03.1三相异步电动机的工作原理U1U2V1V2W2W1NS大连理工大学电气工程系U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W2W1t=240O时i1＜0，i2＞0，i3=0t=360O时i1=0，i2＜0，i3＞03.1三相异步电动机的工作原理NS大连理工大学电气工程系i变化一周i每秒钟变化50周i每分钟变化(50×60)周→旋转磁场转一圈→旋转磁场转50圈→旋转磁场转3000圈2.旋转磁场的转速同步转速n0n0=3000=60f1(r/min)同步转速n0的大小怎样改变？3.1三相异步电动机的工作原理大连理工大学电气工程系U1U2V1V2W2W1每相绕组由一个线圈组成U1V1W1U2V2W2U3V3W3U4V4W4U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3每相绕组由两个线圈串联组成3.1三相异步电动机的工作原理大连理工大学电气工程系U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3××××t=0O时i1=0，i2＜0，i3＞0NSNS磁极对数pp=2电流变化一周→旋转磁场转半圈n0=1500当磁极对数p=3时n0=100060f12=60f13=60f1pn0=3.1三相异步电动机的工作原理大连理工大学电气工程系f=50Hz时：123456300015001000750600500pn0/(r/min)3.旋转磁场的转向U(i1)→V(i2)→W(i3)※由超前相转向滞后相。※由通入绕组中的电流的相序决定的。怎样改变n0的方向?V(i1)→U(i2)→W(i3)3.1三相异步电动机的工作原理大连理工大学电气工程系机械负载旋转起来二、工作原理对称三相绕组通入对称三相电流旋转磁场（磁场能量）磁感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电磁转矩3.1三相异步电动机的工作原理感应三相交流电能大连理工大学电气工程系n0n0NSn0n01.电磁转矩的产生××××转子电流有功分量与e2同方向转子电流有功分量与旋转磁场相互作用3.1三相异步电动机的工作原理NS××××转子电流无功分量滞后e290o转子电流无功分量与旋转磁场相互作用大连理工大学电气工程系转差率:s=×100%n0－nn0转子转速:n=(1－s)n0起动时n=0，s=1理想空载时n=n0，s=0正常运行时0＜n＜n0，1＞s＞0额定运行时sN=0.01~0.093.1三相异步电动机的工作原理异步电机的各种运行状态状态制动状态堵转状态电动机状态理想空载状态发电机状态转子转速转差率n＜0s＞1n=0s=10＜n＜n01＞s＞0n=n0s=0n＞n0s＜0大连理工大学电气工程系2.电磁转矩的大小T=CTΦmI2cos23.1三相异步电动机的工作原理3.电磁转矩的的方向与旋转磁场的转向相同。顺时针方向旋转怎样改变转子的转向?3~M3~UVW3~M3~UVW逆时针方向旋转大连理工大学电气工程系3.2三相异步电动机的基本结构一、主要部件1.定子定子铁心、定子绕组、机座和端盖等。定子铁心的硅钢片第3章异步电机的基本理论大连理工大学电气工程系定子铁心3.2三相异步电动机的基本结构大连理工大学电气工程系定子绕组对称三相绕组。3.2三相异步电动机的基本结构大连理工大学电气工程系定子接线盒U1V1W1W2U2V2U1V1W1U2V2W2星形(Y)联结U1V1W1W2U2V23~三角形()联结U1V1W1W2U2V23~3.2三相异步电动机的基本结构大连理工大学电气工程系转子铁心、转子绕组、转轴、风扇等。转子铁心的硅钢片2.转子转子绕组绕线型：对称三相绕组。笼型：对称多相绕组。3.2三相异步电动机的基本结构大连理工大学电气工程系笼型异步电动机的转子3.2三相异步电动机的基本结构大连理工大学电气工程系笼型异步电动机的转子3.2三相异步电动机的基本结构大连理工大学电气工程系笼型异步电动机的转子3.2三相异步电动机的基本结构大连理工大学电气工程系3.2三相异步电动机的基本结构绕线型异步电动机的转子大连理工大学电气工程系3.2三相异步电动机的基本结构绕线型异步电动机的转子大连理工大学电气工程系3.2三相异步电动机的基本结构三相笼型异步电动机的部件图大连理工大学电气工程系3.2三相异步电动机的基本结构三相笼型异步电动机的结构转子风扇冷空气流罩壳（非驱动端）端盖（驱动端）大连理工大学电气工程系3.2三相异步电动机的基本结构三相绕线型异步电动机的结构大连理工大学电气工程系3.2三相异步电动机的基本结构三相绕线型异步电动机示意图大连理工大学电气工程系3.2三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的外形更多的图片大连理工大学电气工程系3.2三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的外形更多的图片大连理工大学电气工程系三相异步电动机的外形3.2三相异步电动机的基本结构更多的图片大连理工大学电气工程系UN400~690VfN50/60HzPN200~2300kW2p2~8交流低压笼型异步电动机3.2三相异步电动机的基本结构更多的图片大连理工大学电气工程系UN690V，2~11kVfN50/60HzPN200~3000kW2p2~12交流高压笼型异步电动机3.2三相异步电动机的基本结构更多的图片大连理工大学电气工程系二、三相绕组圈边首端尾端1.三相单层绕组例如：z=12，p=1，m=3，y=。两匝线圈每极每相槽数qz2pmq==122×1×3=2123456789101112定子槽SNU1U2一相绕组接线图（单层）3.2三相异步电动机的基本结构大连理工大学电气工程系SN123456789101112U1简化的一相绕组接线图（单层）U2槽距角α相邻两槽中心线间的电角度。=p·360oz=1×360o12=30°极距相邻两磁极中心线间的距离（槽数）。z2p==122×1=63.2三相异步电动机的基本结构大连理工大学电气工程系线圈节距y线圈两圈边之间的距离（槽数）。当y=时，称为整距绕组；当y＜时，称为短距绕组。z2py===122×1=6SN123456789101112U1U2yV1V23.2三相异步电动机的基本结构大连理工大学电气工程系当q＞1——分布绕组。当q=1——集中绕组。SN123456789101112U1U2V1V2W1W2三相单层整距分布绕组接线图3.2三相异步电动机的基本结构大连理工大学电气工程系例如：z=12，p=1，m=3，y=5。由计算得：q=2，α=30°，y＜。2.三相双层绕组NS123456789101112串联U1U2※实线为外层线圈边，虚线为内层线圈边。3.2三相异步电动机的基本结构大连理工大学电气工程系双层绕组3.2三相异步电动机的基本结构大连理工大学电气工程系3.2三相异步电动机的基本结构3.三相绕组的种类(1)单层绕组和双层绕组(2)整距绕组和短距绕组整距绕组y=短距绕组y(3)集中绕组和分布绕组集中绕组q=1分布绕组q1大连理工大学电气工程系1.极数转子极数=定子极数因为：转子中的电动势和电流是感应出来的。三、笼型绕组p1=p2=pNS如果两者不相等，则转子转不起来。3.2三相异步电动机的基本结构××××n0n0NS大连理工大学电气工程系2.相数笼型转子是对称多相绕组。转子槽数能被磁极对数整除时m2=z2p每对磁极下的每一根导条就构成一相。各对极下占相同位置的导条可看作是属于一相的并联导条，即每相有p根导条并联。m2=6转子槽数不能被极对数整除时m2=z2即每一根导条就构成一相。NNSS1234567891011123.2三相异步电动机的基本结构大连理工大学电气工程系3.匝数四、额定值N2=12（一根导条相当于半匝）三相异步电动机型号Y132S－6功率3kW频率50Hz电压380V电流7.2A联结Y转速960r/min功率因数0.76绝缘等级B2p=6轴上输出额定机械功率PNP1N=3UNINcosNPN=NP1N=3UNINcosNN额定电压(线电压)额定电流(线电流)3.2三相异步电动机的基本结构大连理工大学电气工程系3.2三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的铭牌大连理工大学电气工程系【例3.2.1】Y180M－2型三相异步电动机，PN=22kW，UN=380V，三角形联结，IN=42.2A，N=0.89，fN=50Hz，nN=2940r/min。求额定运行时的：(1)转差率；(2)定子绕组的相电流；(3)输入有功功率；(4)效率。解：(1)由型号知2p=2，即p=1，因此n0=3000r/min，故sN=n0－nNn0=3000－29403000=0.02(2)由于定子三相绕组为三角形联结，故相电流为I1P=IN33.2三相异步电动机的基本结构42.23=A=24.4A大连理工大学电气工程系(3)输入有功功率P1N=3UNINN=1.732×380×42.2×0.89W=24719.2W=24.72kW(4)效率N=×100%PNP1N=×100%=89%2224.723.2三相异步电动机的基本结构大连理工大学电气工程系3.3三相异步电动机的电动势平衡方程式一、定子电路的电动势平衡方程式电动势平衡方程式U1=－E1+(R1+jX1)I1E1=4.44kw1N1f1Φm=－E1+Z1I1定子绕组的电动势kw1定子绕组的绕组因数kw1N1定子绕组的有效匝数第3章异步电机的基本理论式中大连理工大学电气工程系定子频率f1=pn060忽略R1和X1，则U1=E1=4.44kw1N1fΦm=U14.44kw1N1f1即Φm正比于相电压U13.3三相异步电动机的电动势平衡方程式大连理工大学电气工程系E2s=4.44kw2N2f2Φm二、转子电路的电动势平衡方程式电动势平衡方程式转子绕组漏电抗X2s=2f2L2转子绕组电动势kw2转子绕组的绕组因数(笼型绕组kw2=1)kw2N2转子绕组的有效匝数3.3三相异步电动机的电动势平衡方程式0=E2s－(R2+jX2s)I2s=E2s－Z2sI2s式中大连理工大学电气工程系f2=p(n0－n)60=sf1转子频率=pn060n0－nn0E2=4.44kw2N2f1Φm转子静止时，f2=f1转子静止时的漏电抗X2=2f1L2转子静止时的电动势X2s=sX2E2s=sE2则3.3三相异步电动机的电动势平衡方程式大连理工大学电气工程系【例3.3.1】某绕线型三相异步电动机，nN=2880r/min，fN=50Hz，转子绕组开路时的额定线电压U2N=254V。求该电动机在