new電氣第五章感應電機

1、15.1 感應電機的結構和運行狀態(tài)5.2 三相感應電動機的磁動勢和磁場5.3 三相感應電動機的的電壓方程和等效電路5.4 感應電動機的功率方程和轉矩方程5.5 籠型轉子的極數、相數和參數的歸算5.6 感應電動機的參數測定5.7 感應電動機的轉矩-轉差率曲線 中原工學院信息商務學院5.8 感應電動機的工作特性5.9 感應電動機的起動、深槽和雙籠電動機5.10 感應電動機的調速5.11 單相感應電動機 5.12 感應發(fā)電機和直線感應電動機 中原工學院信息商務學院感應電動機主要由靜止的定子和轉動的轉子兩大部分感應電動機主要由靜止的定子和轉動的轉子兩大部分組成，定、轉子之間有一很小的氣隙。組成，定、轉

2、子之間有一很小的氣隙。轉子轉子：由轉子鐵心，轉子繞組，和轉軸組成。：由轉子鐵心，轉子繞組，和轉軸組成。 定子定子：由定子鐵心，定子繞組和機座三部分組成：由定子鐵心，定子繞組和機座三部分組成氣隙氣隙：在定、轉子之間有一氣隙，氣隙大小對異：在定、轉子之間有一氣隙，氣隙大小對異步電機的性能有很大的影響步電機的性能有很大的影響 中原工學院信息商務學院感應電機外觀中原工學院信息商務學院感應電機結構中原工學院信息商務學院轉子定子端蓋端蓋罩風扇中原工學院信息商務學院定子部分定子部分1 1、定子鐵心：、定子鐵心： 由由0.5mm0.5mm厚硅鋼片疊壓而成，是電機的磁路部分，并嵌放厚硅鋼片疊壓而成，是電機的磁路

3、部分，并嵌放定子繞組。為了嵌放定子繞組，在定子沖片內圓周上，均勻地定子繞組。為了嵌放定子繞組，在定子沖片內圓周上，均勻地沖制若干個形狀相同的槽。沖制若干個形狀相同的槽。 2 2、定子繞組：電機的電路部分；三相對稱的單層或雙層結構；、定子繞組：電機的電路部分；三相對稱的單層或雙層結構；通入三相電流后產生氣隙旋轉磁場通入三相電流后產生氣隙旋轉磁場3 3、機座、機座 機座是電動機的外殼，支撐電機各部件，并通過機座的底腳機座是電動機的外殼，支撐電機各部件，并通過機座的底腳將電機安裝固定。將電機安裝固定。中原工學院信息商務學院定子鐵心定子鐵心中原工學院信息商務學院定子繞組中原工學院信息商務學院機機 座座

4、中原工學院信息商務學院轉子部分轉子部分1 1、轉子鐵心、轉子鐵心 0.5mm0.5mm硅鋼片疊壓而成，轉子主磁路部分硅鋼片疊壓而成，轉子主磁路部分2 2、轉子繞組、轉子繞組 轉子主電路部分；產生感應電動勢、感應電流轉子主電路部分；產生感應電動勢、感應電流 異步電動機的氣隙是均勻的。大小為機械條件所能異步電動機的氣隙是均勻的。大小為機械條件所能允許達到的最小值。允許達到的最小值。氣隙氣隙中原工學院信息商務學院鼠籠式轉子鐵心鼠籠式轉子鐵心繞線式轉子鐵心繞線式轉子鐵心按轉子繞組結構不同分為：按轉子繞組結構不同分為：鼠籠型異步電動機鼠籠型異步電動機和和繞線型異步電動機繞線型異步電動機中原工學院信息商務

5、學院轉子鐵心轉子鐵心中原工學院信息商務學院籠型繞組：在轉子鐵心均勻分布的每個槽內各放置一根導籠型繞組：在轉子鐵心均勻分布的每個槽內各放置一根導體，在鐵心兩端放置兩個端環(huán)，分別把所有的導體，在鐵心兩端放置兩個端環(huán)，分別把所有的導體伸出槽外部分與端環(huán)聯接起來。體伸出槽外部分與端環(huán)聯接起來。 這種籠型繞組一般為鋁澆鑄的，對中大型電機為這種籠型繞組一般為鋁澆鑄的，對中大型電機為減小損耗、提高效率，往往采用銅條焊接而成。減小損耗、提高效率，往往采用銅條焊接而成。中原工學院信息商務學院端端環(huán)環(huán)導導條條中原工學院信息商務學院ABCABCACB三相電阻三相電阻 繞線型繞組：與定子繞組具有相同極數的三相對稱繞線

6、型繞組：與定子繞組具有相同極數的三相對稱繞組，一般接成星形。將三相繞組的三個引出線分別接繞組，一般接成星形。將三相繞組的三個引出線分別接到轉軸上三個滑環(huán)上，再通過電刷與外電路接通。到轉軸上三個滑環(huán)上，再通過電刷與外電路接通。 繞線型轉子可以通過滑環(huán)電刷在轉子回路中接入附加電繞線型轉子可以通過滑環(huán)電刷在轉子回路中接入附加電阻，以改善電動機的起動性能、調節(jié)轉速。阻，以改善電動機的起動性能、調節(jié)轉速。 中原工學院信息商務學院1 1、電生磁、電生磁：定子的三相對稱定子的三相對稱繞組通往三相對稱電流產生圓繞組通往三相對稱電流產生圓形旋轉磁場。形旋轉磁場。2 2、磁生電、磁生電：旋轉磁場切割旋轉磁場切割轉

7、子繞組，產生感應電動勢和轉子繞組，產生感應電動勢和電流。電流。3 3、電磁力、電磁力：轉子載流體（有轉子載流體（有功分量電流）在磁場作用下受電功分量電流）在磁場作用下受電磁力作用，形成電磁轉矩，驅動磁力作用，形成電磁轉矩，驅動電動機旋轉，將電能轉化為機械電動機旋轉，將電能轉化為機械能。能。U2U1W2V1W1V21n中原工學院信息商務學院中原工學院信息商務學院 不等于不等于同步轉速同步轉速 n ns s ，正常工作時，轉速總是略低于，正常工作時，轉速總是略低于或略高于旋轉磁場的轉速，故感應電機又稱或略高于旋轉磁場的轉速，故感應電機又稱“異步電機異步電機”n轉差率：轉差率： n 轉速特點：轉速特

8、點：pfns60轉速偏離同步轉速的程度轉速偏離同步轉速的程度( (低為正低為正) )轉差率轉差率是異步電機的一個主要參數，根據是異步電機的一個主要參數，根據s s的正負和大小可以的正負和大小可以判斷電機的運行狀態(tài)。判斷電機的運行狀態(tài)。中原工學院信息商務學院異步電機的三種運行狀態(tài)異步電機的三種運行狀態(tài)根據轉差率的大小和正負根據轉差率的大小和正負, ,異步電機有三種運行狀態(tài)異步電機有三種運行狀態(tài)0s n n0n n10 s1s0s )半(電磁轉矩：徑轉子上受到的電磁力中原工學院信息商務學院中原工學院信息商務學院ns1500010中原工學院信息商務學院113cosNNNNNPUI 中原工學院信息商務

9、學院中原工學院信息商務學院中原工學院信息商務學院中原工學院信息商務學院n電磁關系可見，異步電動機空載時的電磁關系與變壓器非常相似?？梢?，異步電動機空載時的電磁關系與變壓器非常相似。中原工學院信息商務學院異步電動機的磁通分為異步電動機的磁通分為主磁通和漏磁通主磁通和漏磁通。 主磁通通過氣隙并同時交鏈定、主磁通通過氣隙并同時交鏈定、轉子繞組，其路徑為：定子鐵心轉子繞組，其路徑為：定子鐵心氣隙氣隙轉子鐵心轉子鐵心氣隙氣隙定子鐵心。定子鐵心。主磁通起傳遞能量的作用。主磁通起傳遞能量的作用。 除了主磁通以外的磁通稱為漏磁除了主磁通以外的磁通稱為漏磁通，僅與定子繞組交鏈。通，僅與定子繞組交鏈。 定子繞組切

10、割主磁通產生激磁定子繞組切割主磁通產生激磁電動勢電動勢E1E1，選擇，選擇A A相為代表相為代表中原工學院信息商務學院 氣隙中的主磁場以同步轉速旋轉時，氣隙主磁通氣隙中的主磁場以同步轉速旋轉時，氣隙主磁通m m將在將在定子每相繞組中感生電動勢定子每相繞組中感生電動勢E1E1 假設磁路為線性，主磁路的磁化曲線用一條線性化的磁化假設磁路為線性，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；于是可認為曲線來代替，則主磁通將與激磁電流成正比；于是可認為E1E1與與ImIm之間具有下列關系：之間具有下列關系：中原工學院信息商務學院與變壓器一樣與變壓器一樣, ,主、漏磁通在定子

11、繞組上感應的電動勢主、漏磁通在定子繞組上感應的電動勢11011111010()mUIRjXEZ II Z空載定子電壓方程空載定子電壓方程 5-5空載等效電路空載等效電路中原工學院信息商務學院異步電動機的電磁關系與變壓器相似，其差別如下：異步電動機的電磁關系與變壓器相似，其差別如下：1 1）主磁場性質不同：異步電動機為旋轉磁場，變壓器為脈振）主磁場性質不同：異步電動機為旋轉磁場，變壓器為脈振磁場磁場.4 4）由于存在氣隙）由于存在氣隙, ,異步電動機漏抗較變壓器的大異步電動機漏抗較變壓器的大. .;I ,E,I ,E)000022222 變變壓壓器器異異步步電電動動機機空空載載時時%.%,%I,

12、)102302030的的僅僅為為而而變變壓壓器器為為異異步步電電動動機機由由于于存存在在氣氣隙隙5)5)異步電動機通常采用短距和分布繞組異步電動機通常采用短距和分布繞組, ,計算時需考慮繞組計算時需考慮繞組系數系數, ,變壓器則為整距集中繞組變壓器則為整距集中繞組, ,可認為繞組系數為可認為繞組系數為1.1.總總 結：結：中原工學院信息商務學院負載運行時的電磁關系負載運行時的電磁關系1 1RI11E2 2RI22E1U1I2I1F2FmFm1E2sE中原工學院信息商務學院轉子繞組各電磁量轉子繞組各電磁量1.1.轉子電動勢的頻率轉子電動勢的頻率 感應電動勢的頻率正比于導體與磁場的相對切割感應電動

13、勢的頻率正比于導體與磁場的相對切割速度速度, ,故轉子電動勢的頻率為故轉子電動勢的頻率為: :16060ssssn260p(n - n)n - npnpf = sfn2. 2. 轉子繞組的感應電動勢轉子繞組的感應電動勢222224.44SwmEf N ksE中原工學院信息商務學院3.3.轉子旋轉磁動勢轉子旋轉磁動勢F2F2轉子繞組流過三相或多相對稱電流時產生圓形旋轉轉子繞組流過三相或多相對稱電流時產生圓形旋轉磁動勢磁動勢. .22222902IpkN.mFw 幅值幅值中原工學院信息商務學院中原工學院信息商務學院定子側定子側中原工學院信息商務學院u 轉子正常旋轉時的感應電動勢轉子正常旋轉時的感應

14、電動勢: :22224.44swmEf N k2222 ()sssEIRjXu 轉子不轉時的感應電動勢轉子不轉時的感應電動勢: :21224.44wmEf N k2222 ()ssEIRjsX轉子電壓方程轉子電壓方程 5-21轉子正常旋轉轉子正常旋轉中原工學院信息商務學院在電路示意圖上表示為：在電路示意圖上表示為：中原工學院信息商務學院1.1.歸算歸算1）頻率歸算）頻率歸算頻率歸算要求頻率歸算要求: :歸算后頻率與定子相同歸算后頻率與定子相同用一個靜止的轉子來替代用一個靜止的轉子來替代歸算前后轉子電流大小不變歸算前后轉子電流大小不變中原工學院信息商務學院中原工學院信息商務學院PRIPse222

15、2222221RssIRIPsse總機械總機械功率功率中原工學院信息商務學院轉子的頻率發(fā)轉子的頻率發(fā)生了變化生了變化定子和轉子的頻率均為定子和轉子的頻率均為f1f1，轉子電路中出現了一個表征，轉子電路中出現了一個表征機械負載的等效電阻。機械負載的等效電阻。中原工學院信息商務學院新繞組：相數新繞組：相數m m1 1，有效匝數有效匝數N N1 1k kw1w1實際繞組：相數實際繞組：相數m m2 2，有，有效匝數效匝數N N2 2k kw2w2替代2 2）繞組歸算）繞組歸算中原工學院信息商務學院中原工學院信息商務學院211114.44wmEf N kEmwkNfE221244. 4定、轉子間有定、

16、轉子間有電的直接聯系電的直接聯系了了中原工學院信息商務學院中原工學院信息商務學院211114.44wmEf NkE 中原工學院信息商務學院mwmwwIpkNmFIpkNmFIpkNmF11111111211129 . 029 . 029 . 02中原工學院信息商務學院2. T型等效電路和簡化等效電路型等效電路和簡化等效電路基本方程基本方程 5-36圖圖5-19 感應電動機的感應電動機的T形等效電路形等效電路中原工學院信息商務學院從等效電路分析可知從等效電路分析可知: :;,I ,Rss,s ,nn,)電電機機相相當當于于開開路路總總機機械械功功率率近近似似為為零零理理想想空空載載時時01022

17、20 ;,Rss,s ,n,)短短路路狀狀態(tài)態(tài)電電機機處處于于總總機機械械功功率率為為零零電電機機不不轉轉時時011012 3)3)附加電阻不能用電感或電容來代替。附加電阻不能用電感或電容來代替。T T形等效電路分析形等效電路分析中原工學院信息商務學院5-37T T形等效電路分析形等效電路分析中原工學院信息商務學院T T型等效電路型等效電路簡化等效電路簡化等效電路1R1X2R2X21Rss1U1ImI2ImRmX1cupFep2cupP1PeP中原工學院信息商務學院P1PFeP1FecueppPP11Pcu1eP2cup中原工學院信息商務學院P1PFePcu1eP2cup2ecuPPp忽略轉子

18、忽略轉子鐵耗鐵耗5-44中原工學院信息商務學院P1P25-45中原工學院信息商務學院11cuFeePppP2ecuPPp22()ecuPPppp中原工學院信息商務學院2cuep= sP1-eP=sP 可見，從氣隙傳遞到轉子的電磁功率分為兩部分，一小可見，從氣隙傳遞到轉子的電磁功率分為兩部分，一小部分變?yōu)檗D子銅損耗，絕大部分轉變?yōu)榭倷C械功率。轉差率部分變?yōu)檗D子銅損耗，絕大部分轉變?yōu)榭倷C械功率。轉差率越大，轉子銅損耗就越多，電機效率越低。因此正常運行時越大，轉子銅損耗就越多，電機效率越低。因此正常運行時電機的轉差率均很小。電機的轉差率均很小。中原工學院信息商務學院ssssssnsnnnnnnsnn)1 (160260222()ecuPPppp中原工學院信息