第五章 感應(yīng)電機(jī)-2.ppt

5 2三相感應(yīng)電動機(jī)的磁動勢和磁場 一 空載運(yùn)行時(shí)的磁動勢和磁場 空載運(yùn)行時(shí)磁勢和磁場 負(fù)載運(yùn)行時(shí)磁勢和磁場 1 空載運(yùn)行時(shí)的磁動勢 感應(yīng)電機(jī)的空載磁動勢和磁場 2 主磁通和激磁阻抗 主磁通是通過氣隙并同時(shí)與定 轉(zhuǎn)子繞組相交鏈的磁通 它經(jīng)過的磁路 稱為主磁路 包括氣隙 定子齒 定子軛 轉(zhuǎn)子齒 轉(zhuǎn)子軛等五部分 氣隙中的主磁場以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí) 主磁通將在定子每相繞組中感生電動勢 若主磁路的磁化曲線用一條線性化的磁化曲線來代替 則主磁通將與激磁電流成正比 于是可認(rèn)為與之間具有下列關(guān)系 激磁阻抗 激磁電阻 激磁電抗 3 定子漏磁通和漏抗 a 槽漏磁 b 端部漏磁圖5 8定子漏磁通 定子漏磁通是僅與定子繞組交鏈而不進(jìn)入轉(zhuǎn)子的磁通 根據(jù)路徑不同 定子漏磁通又可分為槽漏磁 端部漏磁和諧波漏磁等三部分 諧波磁通主要是由定子磁勢的高次諧波分量產(chǎn)生 由于它的極對數(shù)和轉(zhuǎn)速都與基波磁通不同 因此雖然通過轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子繞組交鏈 但對轉(zhuǎn)子不產(chǎn)生有用的轉(zhuǎn)矩 而且此磁通在定子繞組中的感應(yīng)電勢與基波頻率一樣 因此把它作為定子漏磁通處理 定子漏磁通將在定子繞組中感應(yīng)漏磁電動勢 把作為負(fù)漏抗壓降來處理 可得 氣隙越小 激磁電抗越大 表明在產(chǎn)生同樣大小的磁通所需要的激磁電流就越小 定子的槽形越深越窄 漏磁導(dǎo)越大 漏抗就越大 漏電抗的物理意義 它是定子三相電流聯(lián)合產(chǎn)生的漏磁場在定子一相電路中引起的電抗 二 負(fù)載運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子磁動勢和磁動勢方程 1 轉(zhuǎn)子磁動勢 若定子旋轉(zhuǎn)磁場方向?yàn)檎?則轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢和電流方向也是正向 由此產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁勢的方向?yàn)檎?即定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場的方向是相同的 當(dāng)電動機(jī)帶上負(fù)載時(shí) 轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢和電流的頻率應(yīng)為 轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為 轉(zhuǎn)子本身又以轉(zhuǎn)速在旋轉(zhuǎn) 因此從定子側(cè)觀察時(shí) 在空間的轉(zhuǎn)速應(yīng)為 定子和轉(zhuǎn)子磁動勢之間的速度關(guān)系 結(jié)論 無論轉(zhuǎn)子實(shí)際轉(zhuǎn)速為多少 轉(zhuǎn)子磁動勢和定子磁動勢在空間始終保持相對靜止 例5 2 有一臺50HZ 三相 四極的感應(yīng)電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差率s 5 試求 1 轉(zhuǎn)子電流的頻率 2 轉(zhuǎn)子磁動勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 3 轉(zhuǎn)子磁動勢在空間的轉(zhuǎn)速 解 1 轉(zhuǎn)子電流的頻率f2 sf1 0 05 50 2 5Hz 2 轉(zhuǎn)子磁動勢相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n2 60f2 p 60 2 5 2 75r min 3 轉(zhuǎn)子磁動勢在空間的轉(zhuǎn)速n2 n n2 ns 1 s 1500r min 負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)子磁動勢的基波對氣隙磁場的影響 稱為轉(zhuǎn)子反應(yīng) 轉(zhuǎn)子反應(yīng)有兩個(gè)作用 使氣隙磁場的大小和空間相位發(fā)生變化 從而引起定子感應(yīng)電動勢和定子電流發(fā)生變化 轉(zhuǎn)子磁動勢與主磁場相互作用 產(chǎn)生所需要的電磁轉(zhuǎn)矩 以帶動軸上的機(jī)械負(fù)載 2 轉(zhuǎn)子反應(yīng) 3 負(fù)載時(shí)的磁動勢方程 或 兩邊除以電流變比有 或 5 3三相感應(yīng)電動機(jī)的電壓方程和等效電路 一 電壓方程 電壓方程 T形等效電路和近似等效電路 1 定子電壓方程 2 轉(zhuǎn)子電壓方程 轉(zhuǎn)子頻率為定子頻率時(shí)的漏抗 轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn) s 1 感應(yīng)電動機(jī)定 轉(zhuǎn)子耦合電路圖 二 等效電路 1 頻率的折算 方法 用靜止的轉(zhuǎn)子代替實(shí)際轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子 靜止的轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的運(yùn)行分析比較靜止轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子頻率工頻轉(zhuǎn)差頻率功率沒有機(jī)械功率傳遞有機(jī)械功率傳遞 從定 轉(zhuǎn)子耦合電路圖可知 由于定 轉(zhuǎn)子頻率不同 相數(shù)和有效匝數(shù)不同 因此定 轉(zhuǎn)子電路無法聯(lián)在一起 為得到定 轉(zhuǎn)子統(tǒng)一的等效電路 必須把轉(zhuǎn)子頻率變換為定子頻率 轉(zhuǎn)子的相數(shù) 有效匝數(shù)變換為定子的相數(shù)和有效匝數(shù) 即要進(jìn)行頻率歸算和繞組歸算 結(jié)論 在靜止的轉(zhuǎn)子上用電路模型模擬機(jī)械功率輸出 機(jī)械功率為有功功率 因此只能用電阻模擬 折算原則 等效 轉(zhuǎn)子磁勢 空間轉(zhuǎn)速 幅值 空間相位 不變 折算方法 模擬機(jī)械功率輸出的等效電阻 頻率歸算的物理含義 用一個(gè)靜止的電阻為的等效轉(zhuǎn)子去代替電阻為的實(shí)際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子 歸算后等效轉(zhuǎn)子將與實(shí)際轉(zhuǎn)子具有同樣的轉(zhuǎn)子磁勢 同幅值 同相位 同轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速 在空間以同步速旋轉(zhuǎn)幅值 相位 這說明頻率歸算前后 轉(zhuǎn)子反應(yīng)相同 所以定子的所有物理量及定子傳送到轉(zhuǎn)子的功率保持不變 與轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的機(jī)械功率對應(yīng)的等效電阻 頻率歸算后感應(yīng)電動機(jī)的定 轉(zhuǎn)子電路圖 總機(jī)械功率 2繞組折算 用一個(gè)相數(shù)和有效匝數(shù)與定子繞組相同的轉(zhuǎn)子繞組去等效代替實(shí)際的轉(zhuǎn)子繞組 繞組歸算原則 歸算前后轉(zhuǎn)子繞組磁勢 空間轉(zhuǎn)速 幅值 空間相位 不變 電動勢的折算折算前 折算后 定 轉(zhuǎn)子的電動勢之比 E2 E1 keE2 E2 4 44f1kw2N2 mE2 E1 4 44f1kw1N1 m ke為電壓比 電流的折算 折算前 折算后 F2 電流比 阻抗的折算 折算前 折算后 阻抗比 keki Z2 kZZ2 R2 kZR2X2 kZX2 歸算后的轉(zhuǎn)子電壓方程 頻率和繞組歸算后感應(yīng)電動機(jī)的定 轉(zhuǎn)子電路圖 3 T型等效電路和相量圖 經(jīng)過歸算 感應(yīng)電動機(jī)的電壓方程和磁動勢方程成為 感應(yīng)電動機(jī)的T形等效電路 感應(yīng)電動機(jī)的相量圖 4 近似等效電路 式中 形近似等效電路 通常c 1 03 1 08 5 4感應(yīng)電動機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程 一 功率方程 電磁功率和轉(zhuǎn)換功率 感應(yīng)電動機(jī)從電源輸入的電功率 消耗于定子繞組電阻的銅耗 消耗于定子鐵心的鐵耗 從定子通過氣隙傳送到轉(zhuǎn)子的電磁功率 從等效電路可知 消耗于轉(zhuǎn)子繞組電阻的銅耗 消耗于轉(zhuǎn)子鐵心的鐵耗由于磁通變化率很低而可忽略不計(jì) 轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的總機(jī)械功率 即轉(zhuǎn)換功率 機(jī)械損耗 雜散損耗 對于中小型 1 3 對于大型 0 5 轉(zhuǎn)子軸上輸出的機(jī)械功率 在等效電路上表示功率和損耗 感應(yīng)電動機(jī)的功率圖 二 轉(zhuǎn)矩方程和電磁轉(zhuǎn)矩 其中 電磁轉(zhuǎn)矩 空載轉(zhuǎn)矩 輸出轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)子的機(jī)械角速度 磁場的同步角速度 轉(zhuǎn)子電流有功分量 例 5 3 已知一臺三相四極的籠型感應(yīng)電動機(jī) 額定功率PN l0kW 額定電壓UN 380V 三角形聯(lián)結(jié) 定子每相電阻R1 1 33 漏抗X1 2 43 轉(zhuǎn)子電阻的歸算值R 2 1 12 漏抗歸算值X 2 4 4 激磁阻抗Rm 7 Xm 90 電動機(jī)的機(jī)械損耗p 100W 額定負(fù)載時(shí)的雜散損耗p 100W 試求額定負(fù)載時(shí)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 電磁轉(zhuǎn)矩 輸出轉(zhuǎn)矩 定子和轉(zhuǎn)子相電流 定子功率因數(shù)和電動機(jī)的效率 例題 一臺50HZ三相感應(yīng)電機(jī) UN 380V Y形聯(lián)結(jié) 在拖動TL 140N m的負(fù)載運(yùn)行時(shí) 定子電流I1 42A 轉(zhuǎn)速n 1440r min 鐵損耗pFe 800W 銅損耗pCu 1200W 空載損耗p0 750W 求 1 轉(zhuǎn)矩T2 T0和T 2 功率P2 Pe P 和P1 3 效率 和功率因數(shù) 解 1 求轉(zhuǎn)矩 T2 TL 140N m T