交流电动机

null第7章 交流电动机第7章 交流电动机电动机的分类：笼型异步交流电动机授课： 基本结构、工作原理、 机械特性、控制方法 7.1 三相异步电动机的构造7.1 三相异步电动机的构造1.定子2.转子2.转子 转子: 在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。笼型转子铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。 (2) 绕线型转子 同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。null7.2 三相异步电动机的转动原理7.2 三相异步电动机的转动原理null7. 2. 1 旋转磁场 定子三相绕组通入三 相交流电(星形联接)1.旋转磁场的产生null规定(•)电流出()电流入 三相电流合成磁 场 的分布情况 三相电流合成磁 场 的分布情况合成磁场方向向下合成磁场旋转60°合成磁场旋转90°动画null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°2.旋转磁场的旋转方向结论： 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 (电路如图)3.旋转磁场的极对数P3.旋转磁场的极对数P 当三相定子绕组按图示排列时，产生一对磁极的旋转磁场，即：null 若定子每相绕组由两个线圈串联 ，绕组的始端 之间互差60°，将形成两对磁极的旋转磁场。null旋转磁场的磁极对数 与三相绕组的排列有关4.旋转磁场的转速4.旋转磁场的转速 旋转磁场的转速取决于磁场的极对数p=1时nullp=2时null旋转磁场转速n0与极对数 p 的关系7. 2. 2 电动机的转动原理7. 2. 2 电动机的转动原理1. 转动原理U1U2V2W1V1W2定子三相绕组通入三相交流电感应电动势 E20电磁力Fnull 7. 2. 3 转差率 旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与 旋转磁场的同步转速之比称为转差率。 由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场 旋转的方向一致，但转子转速 n 不可能达到与旋转磁场的转速相等，即因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。null转子转速亦可由转差率求得转差率s 例1：一台三相异步电动机，其额定转速 n=975 r/min，电源频率 f1=50 Hz。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转 速的关系可知：n0=1000 r/min , 即p=3额定转差率为7.5 三相异步电动机的起动7.5 三相异步电动机的起动7. 5. 1 起动性能 起动问题：起动电流大，起动转矩小。 一般中小型笼型电机起动电流为额定电流的5 ~ 7 倍; 电动机的起动转矩为额定转矩的(1.0~2.2)倍。后果：原因：起动： n = 0，s =1, 接通电源。7.5.2 起动方法7.5.2 起动方法(1) 直接起动 二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。（适用于笼型电动机）(3) 转子串电阻起动（适用于绕线型电动机）以下介绍降压起动和转子串电阻起动。null1. 降压起动(1) Y－ 换接起动Y－  起动器接线简图Y－  起动器接线简图静触点Y－  起动器接线简图Y－  起动器接线简图Y起动Y－  起动器接线简图Y－  起动器接线简图  工作Y- 换接起动应注意的问题(a) 仅适用于正常运行为三角形联结的电机。 Y－ 换接起动适合于空载或轻载起动的场合Y- 换接起动应注意的问题正常运行(2) 自耦降压起动(2) 自耦降压起动 Q2下合： 接入自耦变 压器，降压 起动。 Q2上合： 切除自耦变 压器，全压 工作。合刀闸开关QQ2 自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时 联成 Y形不能采用Y－起动的笼型异步电动机。2.绕线型电动机转子电路串电阻起动定子转子起动时将适当的R 串入转子电路中，起动后将R 短路。起动电阻 2.绕线型电动机转子电路串电阻起动转子电路串电阻起动的特点 若R2选得适当，转子电路串电阻起动既可以降低起动电流，又可以增加起动转矩。常用于要求起动转矩较大的生产机械上。R2 ­ Þ Tst ­转子电路串电阻起动的特点三相异步电动机的正、反转 方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。 电动机 正转电动机 反转三相异步电动机的正、反转例1: 例1: (1)解: 一台Y225M-4型的三相异步电 动机，定子 绕组△型联结，其额定数据为：P2N=45kW, nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cosN= 0.88， Ist/IN=7.0, Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求： (1) 额定电流IN? (2) 额定转差率sN? (3) 额定转矩 TN 、最大转矩Tmax 、和起动转矩TN 。null (2) 由nN=1480r/min，可知 p=2 （四极电动机） (3)null解： 在上例中(1)如果负载转矩为 510.2N•m, 试问在U=UN和U´=0.9UN两种情况下电动机能否起动？（2）采用Y-  换接起动时，求起动电流和起动转矩。 又当负载转矩为起动转矩的80%和50%时，电动机能否起动？ (1) 在U=UN时 Tst = 551.8N•m > 510.2 N. m 不能起动 (2) Ist =7IN=784.2=589.4 A 在U´= 0.9UN 时能起动例2:null在80%额定负载时不能起动在50%额定负载时可以起动null例3: 对例1中的电动机采用自耦变压器降压起 动, 起动时加到电动机上的电压为额定电压的64%，求这时的线路起动电流 Ist´´ 和电动机的起动转矩 Tst´。解：设电动机的起动电压为U'，电动机的起动 电流为Ist 依据变压器的一次、二次侧电压电流关系， 可求得线路起动电流Ist´´。nullnull 采用自耦降压法起动时，若加到电动机上的 电压与额定电压之比为 x ，则线路 起动电流Ist" 为电动机的起动转距Tst´为结论：7.6 三相异步电动机的调速7.6.1 变频调速 (无级调速)频率调节范围：0.5~几百赫兹7.6 三相异步电动机的调速null7.6.2 变极调速 (有级调速) 变频调速方法可实现无级平滑调速,调速性 能优异，因而正获得越来越广泛的应用。P=2nullP=1 采用变极调速方法的电动机称作双速电机， 由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对 调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床 等机床上。null7.6.3 变转差率调速 (无级调速) 变转差率调速是绕线型电动机特有的一种调 速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少， 缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种 提升、起重设备中。7.7 三相异步电动机的制动7.7 三相异步电动机的制动7.7.1 能耗制动制动方法能耗制动 反接制动 发电反馈制动 在断开三相电源的同时，给电动机其中两相 绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与 旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的 转距（制动转距），使转子迅速停止转动。null7.7.2 反接制动 停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。 null7.7.3 发电反馈制动 当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，旋转磁场产生的电磁转距作用方向发生变化，由驱动转距变为制动转距。电动机进入制动状态，null同时将外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网。n > n0