電工學(xué)第八章共4節(jié)

1、2001-02-10第八章第八章 異步電動機(jī)異步電動機(jī)電動機(jī)是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能電動機(jī)是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能電動電動機(jī)機(jī)交流電動機(jī)交流電動機(jī)異步電動機(jī)（感應(yīng)電動機(jī)）異步電動機(jī)（感應(yīng)電動機(jī)）同步電動機(jī)同步電動機(jī)直流電動機(jī)直流電動機(jī)（按勵磁方式）（按勵磁方式）他勵，并勵他勵，并勵串勵，復(fù)勵串勵，復(fù)勵2001-02-10三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu) 8.1 三相異步電動機(jī)的構(gòu)三相異步電動機(jī)的構(gòu)造造http:/ 圓筒形鐵心及三相定圓筒形鐵心及三相定 子繞組子繞組機(jī)座：外殼、固定、支撐定子機(jī)座：外殼、固定、支撐定子 鐵心。鐵心。鐵心：硅鋼片疊成，其內(nèi)壁槽內(nèi)放有繞組。鐵心：硅鋼片疊成，其內(nèi)壁槽內(nèi)放有繞組。2001-

2、02-102. 2. 轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心，繞組，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心，繞組，轉(zhuǎn)軸鐵心：硅鋼片疊成，外圍圓表面沖有槽，鐵心：硅鋼片疊成，外圍圓表面沖有槽， 放轉(zhuǎn)子繞組。放轉(zhuǎn)子繞組。2001-02-10鼠籠式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子繞組：構(gòu)造不同，分為鼠轉(zhuǎn)子繞組：構(gòu)造不同，分為鼠 籠式和饒線式?；\式和饒線式。2001-02-10繞線式電動機(jī)繞線式電動機(jī)：轉(zhuǎn)子繞組同定子繞組一樣，：轉(zhuǎn)子繞組同定子繞組一樣，三相的并聯(lián)成星形。每相繞組的始端接到三三相的并聯(lián)成星形。每相繞組的始端接到三個滑環(huán)上，滑環(huán)固定在轉(zhuǎn)軸上，環(huán)與環(huán)，環(huán)個滑環(huán)上，滑環(huán)固定在轉(zhuǎn)軸上，環(huán)與環(huán)，環(huán)與軸彼此絕緣，電刷用彈簧壓在環(huán)上，再與與軸彼此絕緣，電刷用彈簧壓在環(huán)

3、上，再與外電路電阻連接，用于起動調(diào)速。外電路電阻連接，用于起動調(diào)速。繞線式異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)2001-02-10 8.2 8.2 三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理理 用右手定則時，可假設(shè)磁極不動，而轉(zhuǎn)子銅條向逆時用右手定則時，可假設(shè)磁極不動，而轉(zhuǎn)子銅條向逆時針方向旋轉(zhuǎn)切割磁力線，這與實際上磁極順時針方向旋針方向旋轉(zhuǎn)切割磁力線，這與實際上磁極順時針方向旋轉(zhuǎn)時磁力線切割轉(zhuǎn)子銅條是相當(dāng)?shù)?。轉(zhuǎn)時磁力線切割轉(zhuǎn)子銅條是相當(dāng)?shù)摹S FFnn02001-02-10 在實際的異步電動機(jī)中，轉(zhuǎn)子會轉(zhuǎn)動，也在實際的異步電動機(jī)中，轉(zhuǎn)子會轉(zhuǎn)動，也是由于旋轉(zhuǎn)磁場的作用，但在異步電動機(jī)中，是由于旋轉(zhuǎn)磁場的作用

4、，但在異步電動機(jī)中，并沒有永久磁鐵。并沒有永久磁鐵。 異步電動機(jī)的定子鐵心中放異步電動機(jī)的定子鐵心中放有三相對稱繞組，設(shè)將三相繞組有三相對稱繞組，設(shè)將三相繞組連成星形，接在三相電源中，繞連成星形，接在三相電源中，繞組中通入三相對稱電流，取繞組組中通入三相對稱電流，取繞組始端到末端的方向為電流的正方始端到末端的方向為電流的正方向。向。2001-02-10i0tBiCi。60。90Ai 1 1、t=0t=0時，時，i iA A=0=0，i iB B為負(fù)為負(fù)值，值，i ic c為正值，將每相電流所為正值，將每相電流所產(chǎn)生的磁場相加，得出三相產(chǎn)生的磁場相加，得出三相電流的合成磁場，軸線的方電流的合成磁

5、場，軸線的方向是自上而下。向是自上而下。 2 2、t= 60t= 600 0 時，合成磁場在時，合成磁場在空間轉(zhuǎn)過空間轉(zhuǎn)過60600 0 一、旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生一、旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生 ABXZCYn0X ABYZCn02001-02-10AX BYZCn03、 t= 900 , 比比 t= 600 時的合成磁場在空間又轉(zhuǎn)時的合成磁場在空間又轉(zhuǎn)過過 300。 ABXZCYn0X ABYZCn0由上可知，當(dāng)定子繞組通入三相電流后，其共同產(chǎn)生的合由上可知，當(dāng)定子繞組通入三相電流后，其共同產(chǎn)生的合成磁場是在空間不斷地旋轉(zhuǎn)的，產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場，這旋轉(zhuǎn)成磁場是在空間不斷地旋轉(zhuǎn)的，產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場，這旋轉(zhuǎn)磁場同磁極在空

6、間旋轉(zhuǎn)（圖磁場同磁極在空間旋轉(zhuǎn)（圖8-1）所起的作用是一樣的。）所起的作用是一樣的。 t =00 t =600 t =9002001-02-10AZYBCX n0ABYZCX n0二、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向二、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向i0tBiCi。60。90Ai 電源相序電源相序A B C，合成磁，合成磁場是順時針方向旋轉(zhuǎn)的，其方向場是順時針方向旋轉(zhuǎn)的，其方向與電源的相序一致。與電源的相序一致。 若將電動機(jī)與電源相連的三若將電動機(jī)與電源相連的三根導(dǎo)線中的任意兩根互調(diào)位置，根導(dǎo)線中的任意兩根互調(diào)位置，則旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)，則電動機(jī)亦反則旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)，則電動機(jī)亦反轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。2001-02-10 三相異步電動機(jī)的級數(shù)就是旋

7、轉(zhuǎn)磁場的級數(shù)，上面三相異步電動機(jī)的級數(shù)就是旋轉(zhuǎn)磁場的級數(shù)，上面產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場有兩個磁極，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場有兩個磁極， 即一對磁極，即一對磁極，p=1（磁極（磁極對數(shù)）。對數(shù)）。 若每相繞組有兩個線圈串聯(lián)，繞組中的始端相差若每相繞組有兩個線圈串聯(lián)，繞組中的始端相差 60 度空間角，其產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場具有兩對極度空間角，其產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場具有兩對極 p=2。三、電動機(jī)的極數(shù)三、電動機(jī)的極數(shù)2001-02-10 n0A1B1X2Z2C1Y1 t =0X1A2Z1B2C2Y2ABXZCYn0 t =600300A1X1A2X2B1C1Y1Z2B2Y2C2Z1i0tBiCi。60。90Ai2001-02-10

8、 如果要產(chǎn)生三對極，即如果要產(chǎn)生三對極，即p=3的旋轉(zhuǎn)磁場，則每相繞組的旋轉(zhuǎn)磁場，則每相繞組必須有均勻安排在空間的串聯(lián)的三個線圈，繞組的始端必須有均勻安排在空間的串聯(lián)的三個線圈，繞組的始端之間相差之間相差 空間角?？臻g角。40)120(p。 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速取決于磁場的級數(shù)，在一旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速取決于磁場的級數(shù)，在一對極時，電流從對極時，電流從 t=0 到到 t= 600 ，磁場在空間，磁場在空間也旋轉(zhuǎn)了也旋轉(zhuǎn)了600 ，電流走過一個周期，磁場旋轉(zhuǎn)了，電流走過一個周期，磁場旋轉(zhuǎn)了一轉(zhuǎn)，設(shè)電流的頻率為一轉(zhuǎn)，設(shè)電流的頻率為 50Hz，則每分鐘交變，則每分鐘交變300次，次， =3000，單位為轉(zhuǎn)，單位

9、為轉(zhuǎn) /分（分（r / min).0n四、電動機(jī)磁場的轉(zhuǎn)速四、電動機(jī)磁場的轉(zhuǎn)速2001-02-10 若有兩對極，電流走過一個周期，磁場僅若有兩對極，電流走過一個周期，磁場僅旋轉(zhuǎn)了半轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)了半轉(zhuǎn)26010fn 同理，若旋轉(zhuǎn)磁場有同理，若旋轉(zhuǎn)磁場有p對極，對極， =0npf160電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速nn0n轉(zhuǎn)子的方向與磁場方向一致轉(zhuǎn)子的方向與磁場方向一致n0稱為同步轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速2001-02-10五、轉(zhuǎn)差率：五、轉(zhuǎn)差率：000)1 (nSnnnns或起動時：起動時： =0，s=1 ， 穩(wěn)定后，穩(wěn)定后， 與與 相近相近nn0nS很小，大約為很小，大約為%91 但但10 s0s例例轉(zhuǎn)1

10、470np求pppfn300050*6060102pNS FFnn02001-02-10 8-4 定子電路與轉(zhuǎn)子電路定子電路與轉(zhuǎn)子電路 三相異步電動機(jī)中的電磁關(guān)系同變壓器類似，三相異步電動機(jī)中的電磁關(guān)系同變壓器類似，定子繞組相當(dāng)于變壓器的原繞組，轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于定子繞組相當(dāng)于變壓器的原繞組，轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于副繞組。副繞組。定子、轉(zhuǎn)子繞組的匝數(shù)為定子、轉(zhuǎn)子繞組的匝數(shù)為21, NN 定子電路定子電路 磁場在空間旋轉(zhuǎn)時，通過定子每磁場在空間旋轉(zhuǎn)時，通過定子每相繞組的磁通是按正弦規(guī)律變化的相繞組的磁通是按正弦規(guī)律變化的 =sinmt1i2i1u1e2e1e2e2001-02-10在定子繞組中，產(chǎn)生出感應(yīng)電

11、動勢也是正弦量在定子繞組中，產(chǎn)生出感應(yīng)電動勢也是正弦量dtdNe11NfE1144. 4的頻率為11ef6001pnf pfn10601f即為定子電流的頻率即為定子電流的頻率 為通過每相繞組的磁通最大值，在數(shù)值為通過每相繞組的磁通最大值，在數(shù)值上它等于旋轉(zhuǎn)磁場每極磁通的平均值上它等于旋轉(zhuǎn)磁場每極磁通的平均值2001-02-10NfEU11144.4)(11111 EIjXRI)()1111111111RieeuEERIU （）（1i2i1u1e2e1e2e22222222)(IjXIRERIE 轉(zhuǎn)子電路轉(zhuǎn)子電路2001-02-10旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子每相繞組上感應(yīng)出電動勢旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子每相繞組上感應(yīng)

12、出電動勢dtdNe2222244. 4NfE2e2f為為 的頻率的頻率60)(02nnpf1000026060sfpnspnnnnf轉(zhuǎn)子電動勢頻率轉(zhuǎn)子電動勢頻率 與與 有關(guān)，有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速有關(guān)即與轉(zhuǎn)速有關(guān)2fs1、轉(zhuǎn)子頻率、轉(zhuǎn)子頻率NS FFnn02001-02-10電動機(jī)在額定負(fù)載時，電動機(jī)在額定負(fù)載時，s=1%9%， f2 =0.54.5HZ (f1=50HZ)2. 2. 轉(zhuǎn)子電動勢轉(zhuǎn)子電動勢21244. 4NsfE與轉(zhuǎn)速有關(guān)與轉(zhuǎn)速有關(guān)0n1s2021244. 4ENfE此時此時 =2f1f2E最大最大202sEE在在n=0，即，即s=1時，時，f2最高，即最高，即 f2=f1NS FFn

13、n02001-02-102122222LsfLfX感抗與感抗與s有關(guān)有關(guān)21202,10LfXsn時，當(dāng)202sXX3. 轉(zhuǎn)子感抗X24. 轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流2202220222222)(sXRsEXREI有關(guān)與 sI2220)(IEnnns切割速度當(dāng)0I2，cos2I2cos21s2001-02-10當(dāng)s=0時，I2=0；當(dāng)s很小時，R2sX20近似地成正比與即sIRsEI22202當(dāng)s接近1時，sX20R2常數(shù)20202XEI5. 轉(zhuǎn)子電路的功率因素cos2220222222222)(cossXRRXRR減小大，大，有關(guān)，與22cosXss0I2，cos2I2cos21s2001-02-10當(dāng)s很小時，R2sX20，cos212022cos1sXRs時接近于當(dāng)0I2，cos2I2cos21s轉(zhuǎn)子電路中，電動勢、電流、頻率、感抗及功率因數(shù)都與轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子電