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1、淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系第五章第五章 異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)5.1 異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理5.2 異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析5.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性5.5 三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定5.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性5.7 單相異步電動(dòng)機(jī)5.6 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)與調(diào)速淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系5.1 5.1 異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理5.1.1 5.1.1 異步電動(dòng)機(jī)的主要用途和分類異步電動(dòng)機(jī)的主要用途和分類一、異步電機(jī)主要用作電動(dòng)機(jī),去拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械。 異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制造、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行效率較高和具有適用的工作
2、特征。 異步電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)缺點(diǎn):功率因數(shù)較差。異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí),必須從電網(wǎng)里吸收落后性的無(wú)功功率,它的功率因數(shù)總是小于。二、異步電動(dòng)機(jī)的種類很多,從不同角度看,有不同的分類法: (1)按定子相數(shù)分有 單相異步電動(dòng)機(jī); 兩相異步電動(dòng)機(jī); 三相異步電動(dòng)機(jī)。 (2)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分有 繞線式異步電動(dòng)機(jī); 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。后者又包括單鼠籠異步電動(dòng)機(jī)、雙鼠籠異步電動(dòng)機(jī)和深槽式異步電動(dòng)機(jī)。 此外,根據(jù)電機(jī)定子繞組上所加電壓的大小,又有高壓異步電動(dòng)機(jī)、低壓異步電動(dòng)機(jī)之分。從其它角度看,還有高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電機(jī)、高轉(zhuǎn)差率異步電機(jī)、高轉(zhuǎn)速異步電機(jī)等等?;幢甭殬I(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系5.1.2 異步電動(dòng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)異步電動(dòng)
3、機(jī)的主要結(jié)構(gòu)異步電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上主要由定子、轉(zhuǎn)子、氣隙組成。異步電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上主要由定子、轉(zhuǎn)子、氣隙組成。淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 一、異步電動(dòng)機(jī)的定子一、異步電動(dòng)機(jī)的定子: 異步電動(dòng)機(jī)的定子是由機(jī)座、定子鐵心和定子繞組三個(gè)部分組成的。 1、定子鐵心定子鐵心:是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分,裝在機(jī)座里。為了降低定子鐵心里的鐵損耗,定子鐵心用用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成的,在硅鋼片的兩面還應(yīng)途上絕緣漆。下圖所示為定子槽,其中(a)是開(kāi)口槽,用于大、中型容量的高壓異步電動(dòng)機(jī)中;(b)是半開(kāi)口槽,用于中型500V以下的異步電動(dòng)機(jī)中;(c)是半閉口槽,用于低壓小型異步電動(dòng)機(jī)中。淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系3、機(jī)
4、座機(jī)座:主要是為了固定與支撐定子鐵心。如果是端蓋軸承電機(jī),還要支撐電機(jī)的轉(zhuǎn)子部分。因此,機(jī)座應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度。對(duì)中、小型異步電動(dòng)機(jī),通常用鑄鐵機(jī)座。對(duì)大型電機(jī),一般采用鋼板焊接的機(jī)座,整個(gè)機(jī)座和座式軸承都固定在同一個(gè)底板上。2、定子繞組定子繞組: 高壓大、中型容量的異步電動(dòng)機(jī)定子繞組常采用Y接,只有三根引出線,如圖(a)所示。對(duì)中、小容量低壓異步電動(dòng)機(jī),通常把定子三相繞組的六根出線頭都引出來(lái),根據(jù)需要可接成Y形或形,如圖(b)所示。定子繞組用絕緣的銅(或鋁)導(dǎo)線繞成,嵌在定子槽內(nèi)。淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系三、異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子:三、異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子: 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子
5、繞組和轉(zhuǎn)軸組成的 。 1、轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心:是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分,它用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上,整個(gè)轉(zhuǎn)子的外表呈圓柱形。 2、轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組:分為籠型和繞線型兩類。 1)籠型轉(zhuǎn)子:籠型繞組是一個(gè)自己短路的繞組。在轉(zhuǎn)子的每個(gè)槽里放上一根導(dǎo)體,在鐵心的兩端用端環(huán)連接起來(lái),形成一個(gè)短路的繞組。如果把轉(zhuǎn)子鐵心拿掉,則可看出,剩下來(lái)的繞組形狀像個(gè)松鼠籠子,如圖(a) 所示,因此又叫鼠籠轉(zhuǎn)子。導(dǎo)條的材料有用銅的,也有用鋁的。二、氣隙:二、氣隙: 異步電動(dòng)機(jī)的氣隙比同容量直流電動(dòng)機(jī)的氣隙小得多,在中、小型異步電動(dòng)機(jī)中,氣隙一般為0.21.5mm左右。淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程
6、系 2)繞線型轉(zhuǎn)子:繞線型轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)嵌放有用絕緣導(dǎo)線組成的三相繞組,一般都聯(lián)接成Y形。轉(zhuǎn)子繞組的三條引線分別接到三個(gè)滑環(huán)上,用一套電刷裝置引出來(lái),如圖所示。這就可以把外接電阻串聯(lián)到轉(zhuǎn)子繞組回路里去,以改善電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能或調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 與籠型轉(zhuǎn)子相比較,繞線型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜,價(jià)格稍貴,因此只在要求起動(dòng)電流小,起動(dòng)轉(zhuǎn)距大,或需平滑調(diào)速的場(chǎng)合使用?;幢甭殬I(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌上標(biāo)明電機(jī)的型號(hào)、額定數(shù)據(jù)等。一、異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)一、異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào): 電機(jī)產(chǎn)品的型號(hào)一般采用大寫印刷體的漢語(yǔ)拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組成。其中漢語(yǔ)拼音字母是根據(jù)電機(jī)的全名稱選擇有代表意義的漢字,再用該
7、漢字的第一個(gè)拼音字母組成。例如Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)表示如下: Y 100 L 1 2 異步電動(dòng)機(jī) 極數(shù) 鐵心長(zhǎng)度代號(hào) 機(jī)座中心高 機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)5.1.3 異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系我國(guó)生產(chǎn)的異步電動(dòng)機(jī)種類很多,下面列出一些常見(jiàn)的產(chǎn)品系列。Y系列為小型鼠籠全封閉自冷式三相異步電動(dòng)機(jī)。用于金屬切削機(jī)床、通用機(jī)械、礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等。也可用于拖動(dòng)靜止負(fù)載或慣性負(fù)載較大的機(jī)械,如壓縮機(jī)、傳送帶、磨床、錘擊機(jī)、粉碎機(jī)、小型起重機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械等。JQ2 和JQO2系列是高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī),用在起動(dòng)靜止負(fù)載或慣性負(fù)載較大的機(jī)械上。JQ2 是防護(hù)式和JQO2是封閉式的
8、。JS系列是中型防護(hù)式三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)。JR系列是防護(hù)式三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)。用在電源容量小、不能用同容量鼠籠式電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械上。JSL2 和JRL2系列是中型立式水泵用的三相異步電動(dòng)機(jī),其中JSL2 是鼠籠式,JRL2是繞線式。JZ2 和JZL2系列是起重和冶金用的三相異步電動(dòng)機(jī),JZ2是鼠籠式,JZL2是繞線式。JD2 和JDO2系列是防護(hù)式和封閉式多速異步電動(dòng)機(jī)。BJO2 系列是防爆式鼠籠異步電動(dòng)機(jī)。JPZ系列是旁磁式制動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)。JZZ系列是錐形轉(zhuǎn)子制動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)。JZT系列是電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)。其他類型的異步電動(dòng)機(jī)可參閱產(chǎn)品目錄。淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系Ncos二、異步電
9、動(dòng)機(jī)的額定值二、異步電動(dòng)機(jī)的額定值:異步電動(dòng)機(jī)的額定值包含下列內(nèi)容:異步電動(dòng)機(jī)的額定值包含下列內(nèi)容:(1)額定功率 PN 指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)械功率,單位是kw。(2)額定電壓 UN 指額定運(yùn)行狀態(tài)下加在定子繞組上的線電壓,單位為V。(3)額定電流IN 指電動(dòng)機(jī)在定子繞組上加額定電壓、軸上輸出額定功率時(shí),定子繞組中的線電流,單位為A。(4)額定頻率f 指我國(guó)規(guī)定工業(yè)用電的頻率是50Hz。(5)額定轉(zhuǎn)速n 指電動(dòng)機(jī)定子加額定頻率的額定電壓,且軸端輸出額定功率時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,單位為r/min 。(6)額定功率因數(shù) 指電動(dòng)機(jī)定子加額定負(fù)載時(shí),定子邊的功率因數(shù)?;幢甭殬I(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系5.
10、1.4 5.1.4 異步電動(dòng)機(jī)的工作原理異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 三相異步電動(dòng)機(jī)定子接三相電源后,電機(jī)內(nèi)便形成圓形旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì),圓形旋轉(zhuǎn)磁密,設(shè)其方向?yàn)槟鏁r(shí)針轉(zhuǎn),如圖所示。若轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)子鼠籠導(dǎo)條與旋轉(zhuǎn)磁密有相對(duì)運(yùn)動(dòng),導(dǎo)條中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e,方向由右手定則確定。由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)條彼此在端部短路,于是導(dǎo)條中有電流,不考慮電動(dòng)勢(shì)與電流的相位差時(shí),電流方向同電動(dòng)勢(shì)方向。這樣,導(dǎo)條就在磁場(chǎng)中受力f,用左手定則確定受力方向,如圖所示。動(dòng)畫淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 轉(zhuǎn)子受力,產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩T,為電磁轉(zhuǎn)矩,方向與旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)同方向,轉(zhuǎn)子便在該方向上旋轉(zhuǎn)起來(lái)。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后,轉(zhuǎn)速為n,只要nn1(n1為旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)同步轉(zhuǎn)速),轉(zhuǎn)子導(dǎo)條
11、與磁場(chǎng)仍有相對(duì)運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)相同方向的電動(dòng)勢(shì)、電流及受力,電磁轉(zhuǎn)矩T仍舊為逆時(shí)針?lè)较?,轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn),穩(wěn)定運(yùn)行在T=TL情況下。11nnns轉(zhuǎn)差率是異步電機(jī)的一個(gè)基本物理量,它反映電機(jī)的各種運(yùn)行情況。 轉(zhuǎn)子未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),; 1,0sn電機(jī)理想空載時(shí),.0,1snn作為電動(dòng)機(jī),轉(zhuǎn)速在10n范圍內(nèi)變化,轉(zhuǎn)差率在01范圍內(nèi)變化。負(fù)載越大,轉(zhuǎn)速越低,轉(zhuǎn)差率越大;反之,轉(zhuǎn)差率越小。轉(zhuǎn)差率的大小能夠反映電機(jī)的轉(zhuǎn)速大小或負(fù)載大小。電機(jī)的轉(zhuǎn)速為:1)1 (nsn 額定運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)差率一般在0.010.06之間,即電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速。sn)nn(nn為轉(zhuǎn)差率的比值稱與同步轉(zhuǎn)速之差和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速111淮北職
12、業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系異步電機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài)根據(jù)轉(zhuǎn)差率的大小和正負(fù),異步電機(jī)有三種運(yùn)行狀態(tài)機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡姍C(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苣茈娔芎蜋C(jī)械能變電能和機(jī)械能變成內(nèi)能成內(nèi)能電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能械能能量關(guān)系制動(dòng)制動(dòng)制動(dòng)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)速外力使電機(jī)快速旋轉(zhuǎn)外力使電機(jī)沿磁場(chǎng)反方向旋轉(zhuǎn)定子繞組接對(duì)稱10nn 0n1nn 10 s1s0s狀態(tài)狀態(tài)電動(dòng)電動(dòng)電磁制動(dòng)電磁制動(dòng)發(fā)電發(fā)電實(shí)現(xiàn)淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系5.2 5.2 異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析5.2.15.2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)子繞組開(kāi)路時(shí)的電磁關(guān)系三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)子繞組開(kāi)路時(shí)的電磁關(guān)系 正常情況下,電機(jī)
13、轉(zhuǎn)子總是旋轉(zhuǎn)的,但是為了分析問(wèn)題的方便,在這里我們首先從轉(zhuǎn)子靜止出發(fā)進(jìn)行分析。一、正方向的規(guī)定:一、正方向的規(guī)定:淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系二、二、 磁通及磁動(dòng)勢(shì):磁通及磁動(dòng)勢(shì):1、勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì):我們給異步電動(dòng)機(jī)通入對(duì)稱的三相交流電時(shí),將會(huì)在氣隙中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)的氣隙磁場(chǎng),這個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)會(huì)同時(shí)切割定轉(zhuǎn)子繞組,這樣,在兩個(gè)繞組內(nèi)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),但是由于轉(zhuǎn)子繞組是開(kāi)路的所以,沒(méi)有電流,即沒(méi)有磁動(dòng)勢(shì),由此可見(jiàn),在這種情況下,整個(gè)氣隙磁場(chǎng)全部是由定子繞組內(nèi)的三相對(duì)稱電流產(chǎn)生,為此,定子磁動(dòng)勢(shì)又叫勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì),定子電流亦叫勵(lì)磁電流。 而由于整個(gè)分析過(guò)程是完全對(duì)稱的,所以我們?cè)诜治鰰r(shí)僅以A相為例來(lái)進(jìn)行
14、講解??梢?jiàn),由電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁動(dòng)勢(shì)的特點(diǎn)是:1)幅值:2)轉(zhuǎn)向:逆時(shí)針轉(zhuǎn)向。A1B1C13)轉(zhuǎn)速:相對(duì)于定子繞組以角頻率 旋轉(zhuǎn)。4)瞬間位置:正如前面所分析的,當(dāng)A相電流達(dá)到正最大 時(shí),他所對(duì)應(yīng)的磁動(dòng)勢(shì)也達(dá)到正最大。011022423IpkNFN60/211pn淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)的三相異步電機(jī),相當(dāng)于一臺(tái)副邊開(kāi)路的三相變壓器,其轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)的三相異步電機(jī),相當(dāng)于一臺(tái)副邊開(kāi)路的三相變壓器,其中定子繞組是原繞組,轉(zhuǎn)子繞組是副繞組,只是在磁路中,異步電機(jī)定、中定子繞組是原繞組,轉(zhuǎn)子繞組是副繞組,只是在磁路中,異步電機(jī)定、轉(zhuǎn)子鐵心中多了一個(gè)空氣隙磁路而已。轉(zhuǎn)子鐵心中多了一個(gè)空氣隙磁
15、路而已。2、主磁通和漏磁通: 主磁通主磁通:同時(shí)交鏈定子、轉(zhuǎn)子、氣隙構(gòu)成閉和回路的磁通,氣隙里每極主磁通量用1 表示; 漏磁通漏磁通:只交鏈定子繞組就形成閉合回路,用 表示。1淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 由于氣隙是均勻的,勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)F0產(chǎn)生的主磁通1所對(duì)應(yīng)的氣隙磁密是一個(gè)在氣隙中旋轉(zhuǎn)、在空間按正弦分布的磁密。用空間向量表示為 , 的位置載其最大值處, 為是氣隙磁密的最大值。氣隙里每極主磁通為: 氣隙磁密和勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)同方向,這是因?yàn)榇艅?dòng)勢(shì)達(dá)到最大值時(shí),該處的磁密也為最大。(不考慮磁滯、渦流的影響) BBBlB21三、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)三、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì): 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同時(shí)切割定轉(zhuǎn)子繞組,在定、轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)將會(huì)產(chǎn)生
16、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1、E2。 定子、轉(zhuǎn)子每相電動(dòng)勢(shì)之比叫電壓變比,用ke表示,即:1111144.4NkNfE1221244.4NkNfE221121NNekNkNEEk淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系四、勵(lì)磁電流:四、勵(lì)磁電流: 和前面分析變壓器的情況是一樣的,勵(lì)磁電流也是由IFe 和I兩分量組成。IIIFe0 有功分量IFe很小,因此 領(lǐng)先 一個(gè)不大的角度。在時(shí)間空間向量圖上, 與 相位相同,與 相位一樣, 和 領(lǐng)先 一個(gè)不大的角度。OIIOIOFBIOIOF五、電壓方程式:五、電壓方程式: 從前面的圖中,我們可以得到相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式,但是在這里需要注意的一點(diǎn)是:定子繞組的漏磁通在定子繞組內(nèi)也會(huì)
17、產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì),我們稱之為定子漏電動(dòng)勢(shì),用 表示,所以,電壓方程式為:1E101xI jE11011ERIEU10101xI jRIE)(1101jxRIE101ZIE式中Z1=R1+j 為定子一相繞組的漏阻抗。1x淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系六、等值電路:六、等值電路: 與三相變壓器空載時(shí)一樣,異步電動(dòng)機(jī)也能找出并聯(lián)或串聯(lián)的等值電路。已知:于是,電壓平衡方程為 mmmZIjxRIE00111011jxRIEU1100jxRIjxRImm10ZZIm所以,可得等值電路等值電路如右圖示:轉(zhuǎn)子回路電壓方程為:轉(zhuǎn)子回路電壓方程為:22EU淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系一、磁動(dòng)勢(shì)和磁通一、磁動(dòng)勢(shì)和磁通:1、
18、磁動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì): 異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子被短路的情況和變壓器副邊短路的情況類似。由于轉(zhuǎn)子被短路,所以,當(dāng)在定子繞組內(nèi)通入三相對(duì)稱電流后,產(chǎn)生的沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的磁場(chǎng),不僅在定子繞組內(nèi)產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì),在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)。5.2.25.2.2 三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)的電磁關(guān)系三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)的電磁關(guān)系 在三相對(duì)稱的轉(zhuǎn)子繞組里流過(guò)三相對(duì)稱電流 時(shí),產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子空間旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì) 的特點(diǎn): 1)幅值: 2)轉(zhuǎn)向:假設(shè)氣隙旋轉(zhuǎn)磁密是逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn),在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)及電流的相序就應(yīng)為A2B2C2。2F222222423IPkNFN 3)轉(zhuǎn)速:相對(duì)于轉(zhuǎn)子繞組為 注意:注意:現(xiàn)在定轉(zhuǎn)子被同一個(gè)磁通所
19、交鏈,所以產(chǎn)生的電流的頻率是相等的。11226060npfpfn2I淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 可見(jiàn),轉(zhuǎn)子繞組短路的三相異步電機(jī),作用在磁路上的磁動(dòng)勢(shì)有兩個(gè):一為定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì);一為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。由于它們的旋轉(zhuǎn)方向相同,轉(zhuǎn)速又相等,只是一前一后地旋轉(zhuǎn)著,我們稱它們?yōu)橥叫D(zhuǎn)。 既然它們是同步旋轉(zhuǎn),又作用在同一個(gè)磁路上,把它們按向量的關(guān)系加起來(lái),得到合成的磁動(dòng)勢(shì)仍用 表示。即:0F021FFF 這個(gè)合成的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì) ,才是產(chǎn)生氣隙每極主磁通 的磁動(dòng)勢(shì)。主磁通 在定、轉(zhuǎn)子相繞組里感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 和 。0F111E2E2、漏磁通漏磁通:這種情況下,除定子側(cè)的漏磁通外,轉(zhuǎn)子側(cè)也要產(chǎn)生漏磁通,表現(xiàn)為注意注
20、意:變壓器中的主磁通是脈振的,變壓器中的主磁通是脈振的, 是它的最大振幅。在異步電動(dòng)機(jī)是它的最大振幅。在異步電動(dòng)機(jī)中,氣隙里主磁通的卻是旋轉(zhuǎn)的中,氣隙里主磁通的卻是旋轉(zhuǎn)的,它對(duì)應(yīng)的磁密波沿氣隙圓周方向是正,它對(duì)應(yīng)的磁密波沿氣隙圓周方向是正弦分布的,以同步轉(zhuǎn)速相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn),弦分布的,以同步轉(zhuǎn)速相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn), 表示氣隙里每極的磁通量。表示氣隙里每極的磁通量。2x11淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系二、定轉(zhuǎn)子回路方程二、定轉(zhuǎn)子回路方程:1、定子回路的電壓方程:、定子回路的電壓方程:)(11111jxrIEU2、轉(zhuǎn)子回路的方程:、轉(zhuǎn)子回路的方程: 根據(jù)前面的分析可知: 式中: 為轉(zhuǎn)子繞組的一相漏阻抗。
21、轉(zhuǎn)子相電流為:2222222)(0zIEjxrIE222jxrz2222222222jexrEjxrEI淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系222rxarctg 式中: 為轉(zhuǎn)子繞組回路的功率因數(shù)角。 顯然,上式中的轉(zhuǎn)子側(cè)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流、電抗等的頻率都是 ,轉(zhuǎn)子電流在相位上滯后與電動(dòng)勢(shì) 時(shí)間電角度。根據(jù)定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)合成關(guān)系,有: 或改寫成: 212ff2021FFF 可見(jiàn),當(dāng)轉(zhuǎn)子側(cè)電流不為零時(shí),它也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)磁動(dòng)勢(shì),而此時(shí)定子側(cè)的磁動(dòng)勢(shì)此時(shí)變成了 ,這就可以認(rèn)為定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)里包含著兩個(gè)分量:一個(gè)分量是大小等于 ,而方向與 相反,用 表示,它的作用是抵消轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)對(duì)主磁通的影響;另一個(gè)分量就是勵(lì)
22、磁磁動(dòng)勢(shì) 。它是用來(lái)產(chǎn)生氣隙旋轉(zhuǎn)磁密的。由于這種情況下定子磁動(dòng)勢(shì)已變?yōu)?了,定子繞組里的電流也就變?yōu)?了。)(201FFF2F2F2F0F1I1F)(201FFF淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系三、轉(zhuǎn)子繞組的折合(折算):三、轉(zhuǎn)子繞組的折合(折算): 從前面的分析我們可以看出,分別對(duì)定轉(zhuǎn)子進(jìn)行分析太過(guò)麻煩,異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間沒(méi)有電路上的聯(lián)結(jié),只有磁路的聯(lián)系,這點(diǎn)和變壓器的情況相類似 ,所以在這里我們?nèi)圆捎谜鬯愕姆椒?,把轉(zhuǎn)子折算到定子側(cè),用一個(gè)新轉(zhuǎn)子,它的相數(shù)、每相串聯(lián)匝數(shù)以及繞組系數(shù)都分別和定子的一樣(三相、 、 )。1N1Nk 但是關(guān)鍵的一點(diǎn)是:要保證轉(zhuǎn)子側(cè)在折算前后對(duì)整個(gè)磁場(chǎng)的影響不能發(fā)生改
23、變,即折算前后轉(zhuǎn)子的總視在功率、有功功率、轉(zhuǎn)子的銅耗和漏磁場(chǎng)儲(chǔ)能均保持不變。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是轉(zhuǎn)子側(cè)的磁動(dòng)勢(shì)沒(méi)有改變,不影響定子邊。 根據(jù)定、轉(zhuǎn)子磁通勢(shì)的關(guān)系: 可以寫成021FFF2222111224222423IpkNmIpkNNN01122423IpkNN淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系可得:2112222224232242IpkNIpkNmNN令2111112242322423IpkNIpkNNN01122423IpkNN021III可簡(jiǎn)化為:而折算前后的電流的關(guān)系為:211222213IkIkNkNmIiNNeNNikmkNmkNIIk2222112233稱為電流變比電流變比。 式中 是轉(zhuǎn)子繞組
24、的相數(shù),只有繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組是三相,鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組一般不是三相,而是 相。 經(jīng)過(guò)折算,從表面上看,好像定、轉(zhuǎn)子之間真的在電路上有了聯(lián)系。 2m2m淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 這樣就可以對(duì)相關(guān)的量進(jìn)行折算,折算后的量我們?nèi)坑谩啊眮?lái)表示。 轉(zhuǎn)子回路的電壓方程:)(2222x jrIEo)(22222222jxrkkkIEkIEx jrzieie22xkjkrkkieie折合后轉(zhuǎn)子漏阻抗與折合前轉(zhuǎn)子漏阻抗的關(guān)系為:22rkkrie22xkkxie222222rkkxkkarctgrxarctgieie折合前后的功率關(guān)系(轉(zhuǎn)子銅耗、無(wú)功功率)不變。淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系四、
25、基本方程式、等值電路和相量圖:四、基本方程式、等值電路和相量圖:整理可得基本方程式基本方程式為:)(11111jxrIEU)(01mmjxrIE021222221)(IIIx jrIEEE由此可畫出其等值電路、相量圖等值電路、相量圖為: 淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系5.2.3 5.2.3 三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的電磁關(guān)系三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的電磁關(guān)系一、轉(zhuǎn)差率一、轉(zhuǎn)差率: 當(dāng)轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速 開(kāi)始旋轉(zhuǎn)時(shí),氣隙磁場(chǎng)不再以同步轉(zhuǎn)速 切割轉(zhuǎn)子繞組,同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之間有一個(gè)同方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng),即此時(shí)的氣隙磁場(chǎng)是以一個(gè) 切割轉(zhuǎn)子繞組:n1nnn 111nnnss是一個(gè)沒(méi)有量綱的數(shù),它的大是一個(gè)沒(méi)有量綱的
26、數(shù),它的大小也能反映電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。小也能反映電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。 二、轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)二、轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì): 當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速 恒速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),此時(shí)一些相應(yīng)的物理量將要結(jié)合轉(zhuǎn)差率發(fā)生相應(yīng)的變化轉(zhuǎn)子回路的電壓方程式為:n)(2222sssjxRIE淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系nnn12sfnnnpnnnppnf11111226060)(601222244. 4NskNfE2122144.4sEkNsfN上式表明:當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí),每相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)差率s成正比。 轉(zhuǎn)子漏抗 是對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子頻率時(shí)的漏電抗。它與轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子漏電抗 (對(duì)應(yīng)于頻率 Hz)的關(guān)系為: = ssx2501f2xsx22x正常運(yùn)行的異步電動(dòng)機(jī)
27、,22xxs淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系三、定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)及磁動(dòng)勢(shì)關(guān)系:三、定、轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)及磁動(dòng)勢(shì)關(guān)系: 下面對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí),定、轉(zhuǎn)子繞組電流產(chǎn)生的空間合成磁動(dòng)勢(shì)進(jìn)行分析。 1、定子磁動(dòng)勢(shì)、定子磁動(dòng)勢(shì) :同前 2、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì) : (1)幅值:1F2FsNIpkNF222222423 (2)轉(zhuǎn)向:由于現(xiàn)在的氣隙磁場(chǎng)在切割轉(zhuǎn)子繞組時(shí)僅是切割速度發(fā)生了變化,而它的旋轉(zhuǎn)方向并沒(méi)有發(fā)生改變,所以此時(shí)是以 的速度沿逆時(shí)針?lè)较蚯懈钷D(zhuǎn)子繞組,因此產(chǎn)生電流的相序仍然是 ,由轉(zhuǎn)子電流入產(chǎn)生的三相合成旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向,相對(duì)于轉(zhuǎn)子繞組而言,仍為逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。 (3)轉(zhuǎn)速:222CBA11226060
28、snpsfpfn)(1nn (4)瞬間位置:當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組哪相電流達(dá)正最大值時(shí),正好位于該相繞組的軸線上。淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 3、合成磁動(dòng)勢(shì):、合成磁動(dòng)勢(shì): (1)幅值:關(guān)于定、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)的幅值,不因站在定子上看而有什么改變,仍為前面分析的結(jié)果。 (2)轉(zhuǎn)向:二者的轉(zhuǎn)向相對(duì)于定子都為逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。 (3)轉(zhuǎn)速:相對(duì)與定子繞組而言,定子磁動(dòng)勢(shì) 的轉(zhuǎn)為 ,而轉(zhuǎn)子我們分開(kāi)看,首先轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為 ,而轉(zhuǎn)子本身又是以轉(zhuǎn)速 n n 旋轉(zhuǎn),為此站在定子上看轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速則為于是,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于定子繞組的轉(zhuǎn)速為: 1F1n2nnn 2nsnnn121111nnnnnn0F021F
29、FF 可見(jiàn),轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)和定子磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)速在空間總是等于同步轉(zhuǎn)速,始終保持相對(duì)靜止,即定、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)!所以,感應(yīng)電機(jī)在任何異步轉(zhuǎn)速下均能產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩,并實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。所以,合成的總磁動(dòng)勢(shì)仍用 來(lái)表示。即淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系四、轉(zhuǎn)子繞組頻率的折合四、轉(zhuǎn)子繞組頻率的折合: 通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的分析可知,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后,轉(zhuǎn)子頻率的大小僅僅影響轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于轉(zhuǎn)子本身的轉(zhuǎn)速 ,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)速永遠(yuǎn)為同步轉(zhuǎn)速,與轉(zhuǎn)子電流的頻率無(wú)關(guān),另外,定轉(zhuǎn)子之間是通過(guò)磁動(dòng)勢(shì)相聯(lián)系的,所以只要保持轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的大小不變,至于電流的頻率是多少無(wú)所謂.根據(jù)這個(gè)概念,我們對(duì)下式進(jìn)行變換
30、:2n2222222jsxrEsjxrEIsss2222IjxsrEsrxarctgrsxrxarctgs2222222arg 同時(shí),在頻率變換的過(guò)程中,除了電流有效值保持不變外,轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)角也沒(méi)有發(fā)生任何變化。即淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 由此可見(jiàn),頻率折算是用一個(gè)靜止的電阻為 的等效轉(zhuǎn)子去代替電阻為r r2的實(shí)際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子,等效轉(zhuǎn)子將與實(shí)際轉(zhuǎn)子具有相同的轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)。sR2 而把上式得到的電阻的形式再進(jìn)行變形,分解成 ,很明顯和轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)相比,轉(zhuǎn)子側(cè)多了一個(gè)電阻。2221rssrsr 此時(shí),轉(zhuǎn)子電路雖然經(jīng)過(guò)這種變換,但是從定子邊看轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何不同,兩個(gè)情況下產(chǎn)生的磁通
31、勢(shì)的幅值大小是完全一樣的,這就是轉(zhuǎn)子電路的頻率折算,即:把轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)際頻率為f2的電路,變成了轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)、頻率為f1的電路。 我們知道在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)有機(jī)械能產(chǎn)生,在經(jīng)過(guò)了頻率折算后,得到轉(zhuǎn)子側(cè)的頻率和定子側(cè)的頻率相等,而我們知道在轉(zhuǎn)子靜止轉(zhuǎn)子短路的情況下,我們得到兩側(cè)的頻率相等的情況,能量是不能憑空消失的,所以,顯然,此時(shí)我們是用一個(gè)靜止的轉(zhuǎn)子電阻來(lái)代替旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子電阻,即用在靜止的轉(zhuǎn)子上消耗的電功率來(lái)等值代替旋轉(zhuǎn)的時(shí)候產(chǎn)生的機(jī)械能?;幢甭殬I(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 再考慮把轉(zhuǎn)子繞組的相數(shù)、匝數(shù)以及繞組系數(shù)都折合到定子邊,轉(zhuǎn)子回路的電壓方程式則變?yōu)椋?(2222xjsrIE222222242IpkNmF
32、N 當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路進(jìn)行了頻率折合后,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的幅值可寫成: 再考慮轉(zhuǎn)子繞組的相數(shù)、匝數(shù)折合,又可寫成:211222423IpkNFN 這樣一來(lái),由定、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的關(guān)系 又可得到 :021FFF021III淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系五、基本方程式、等值電路和時(shí)五、基本方程式、等值電路和時(shí)-空相量圖空相量圖 : 1 1、異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的基本方程式、異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的基本方程式 與異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組短路并把轉(zhuǎn)子堵住不轉(zhuǎn)時(shí)相比較,在基本方程式中,只有轉(zhuǎn)子繞組回路的電壓方程式有所差別,其他幾個(gè)方程式都一樣。于是得到異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的基本方程式為:02122222101111
33、1)()(IIIx jsrIEEEjxrIEjxrIEUmm淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系2 2、異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的等值電路等值電路: : 從等值電路圖上可以看出,轉(zhuǎn)子電路中多了一個(gè)表征機(jī)械負(fù)載的等效電阻 而在這個(gè)電阻上消耗的電功率在數(shù)值上剛好和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的機(jī)械功率相等。2)1(rss2r2I 異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí),轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)差率s很小, /s趨于 ,電流 可認(rèn)為等于零,這時(shí)定子電流就是勵(lì)磁電流,電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)很低。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于額定負(fù)載時(shí),轉(zhuǎn)差率 , /s 約為 的20倍左右,等值電路里轉(zhuǎn)子邊呈電阻性,功率因數(shù)COS 較高。這時(shí)定子邊的功率因數(shù)COS 也
34、比較高,可達(dá)0.80.85.1205.0s2r2r淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 由于異步電動(dòng)機(jī)定子漏阻抗不大,異步電動(dòng)機(jī)從空載到額定負(fù)載運(yùn)行時(shí),由于定于電壓不變,主磁通1基本上也是固定的數(shù)值。因此勵(lì)磁電流也差不多是個(gè)常數(shù)。但是,當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)剛起動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)速n0(s=1),這時(shí)定子電壓全部降落在定、轉(zhuǎn)子的漏阻抗上,已知定、轉(zhuǎn)子漏阻抗 ,這樣,定、轉(zhuǎn)子漏阻抗上的電壓降近似為定子電壓一半左右。也就是說(shuō),近似是的一半左右,氣隙主磁通1也將變?yōu)榭蛰d時(shí)的一半左右,這樣,根據(jù)上述五個(gè)基本方程式畫出的異步電動(dòng)機(jī)時(shí)時(shí)- -空相量空相量圖圖,與三相變壓器帶純電阻負(fù)載運(yùn)行時(shí)的相量圖相似。3 3、異步電動(dòng)機(jī)時(shí)、異步電動(dòng)機(jī)
35、時(shí)- -空相量圖空相量圖淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系5.3 5.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性5.3.1 5.3.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)矩三相異步電動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)矩一、功率關(guān)系一、功率關(guān)系: 三相異步電動(dòng)機(jī)以轉(zhuǎn)速n穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),從電源輸入的電功率為: 定子銅損耗為:1111cos3IUP12113rIpCumFeFerIpp2013 正常情況下,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近與同步轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)子回路鐵耗很小,可忽略,因此只計(jì)定子回路的鐵耗: 從等值電路看,傳輸給轉(zhuǎn)子回路的電磁功率等于轉(zhuǎn)子回路全部電阻的消耗。 電磁功率也可表示為 :srIppPPFeCuM2221132222222coscos
36、3IEmIEPM淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 轉(zhuǎn)子繞組中的銅損耗為: 這樣電磁功率減去轉(zhuǎn)子銅耗,剩下的就是等效電阻上的損耗,而此損耗實(shí)際上是電機(jī)轉(zhuǎn)軸上總的機(jī)械功率,用 表示,即: 電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí),會(huì)產(chǎn)生軸承以及風(fēng)阻等摩擦阻轉(zhuǎn)矩,這也要損耗一部分功率,把這部分功率叫做機(jī)械損耗,用 表示,當(dāng)然除了這些損耗外,還有一些附加損耗等, 因此,輸出功率為: MCusPrIp22223MCuMmPsrssIpPP)1 (132222mPmp 所以整個(gè)功率傳遞過(guò)程中的功率關(guān)系功率關(guān)系為: admmppPP2admFeCuppppPP!12 從以上功率關(guān)系定量分析中看出,異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)電磁功率、轉(zhuǎn)子回路銅損耗和
37、機(jī)械功率三者之間的關(guān)系是:)1(:1:2ssPpPmCuM功率流程圖:淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系二、轉(zhuǎn)矩關(guān)系:二、轉(zhuǎn)矩關(guān)系: 機(jī)械功率 除以軸的角速度就是電磁轉(zhuǎn)矩 ,即:mPT11602)1(602MmmmPnsPnPPT 式中1為同步角速度(用機(jī)械角表示),故對(duì)功率表達(dá)式進(jìn)行變形可得:02TTTT0為空載轉(zhuǎn)矩,00pppTadm三、電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式:三、電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式: 電磁功率除以同步機(jī)械角速度 可得電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式為:1602312221nrIPTM602cos31222nIE602cos231222112nnIkNfN22122cos23IkpNN221cosICjM22
38、23NMjkpNC 式中 : 是一常數(shù),叫轉(zhuǎn)矩系數(shù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)。 淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系5.3.2 5.3.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指在定子電壓、頻率和參數(shù)固定的條件下,電三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指在定子電壓、頻率和參數(shù)固定的條件下,電磁轉(zhuǎn)矩磁轉(zhuǎn)矩T T 與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速 (或轉(zhuǎn)差率(或轉(zhuǎn)差率 )之間的函數(shù)關(guān)系。)之間的函數(shù)關(guān)系。一、機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式一、機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式:nspfsrInsrIT2360232221222 異步電機(jī)等值電路中,由于勵(lì)磁阻抗比定、轉(zhuǎn)子漏阻抗大很多,把T 型等值電路中勵(lì)磁阻抗這一段電路前移來(lái)計(jì)算 ,誤差很
39、小,故有:22122112)(xxsrrUI2I2212211221)(6023xxsrrfsrUT由前所述,可得,2212211221)(23xxsrrfsrpU 這就是機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式。固定這就是機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式。固定 U U1 1、f1 1 及阻抗等參數(shù),畫成及阻抗等參數(shù),畫成曲線便為曲線便為T Ts s曲線。曲線?;幢甭殬I(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 三相異步電動(dòng)機(jī)在電壓、頻率均為額定值不變,定、轉(zhuǎn)子回路不串入任何電路元時(shí)的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性。二、固有機(jī)械特性二、固有機(jī)械特性: 1、固有機(jī)械特性曲線、固有機(jī)械特性曲線:固有機(jī)械特性曲線固有機(jī)械特性曲線 從圖上可以看出相異
40、步電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性不是一條直線,它具有以下特點(diǎn): (1)在 0S1,即 n 1n0 的范圍內(nèi),特性在第象限,電磁轉(zhuǎn)矩 T 和轉(zhuǎn)速 n 都為正,從正方向規(guī)定判斷,T 與 n 同方向。電動(dòng)機(jī)工作在這范圍內(nèi)是電動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)狀態(tài)。 (2)在 S0范圍內(nèi),n n 1 ,特性在第象限,電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)值,是制動(dòng)性轉(zhuǎn)矩,電磁功率也是負(fù)值,是發(fā)電狀態(tài)發(fā)電狀態(tài),機(jī)械特性在 S0 和 S0 兩個(gè)范圍內(nèi)近似對(duì)稱。 (3)在 S 1 1范圍內(nèi),n nO O,特性在第象限,T T 0 0,也是一種制動(dòng)狀態(tài)制動(dòng)狀態(tài),在第象限電動(dòng)狀態(tài)的特性上,B點(diǎn)為額定運(yùn)行點(diǎn),其電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速均為額定值。A點(diǎn),n = n 1 ,T T =0=
41、0,為理想空載運(yùn)行點(diǎn);C點(diǎn)是電磁轉(zhuǎn)矩最大點(diǎn),D點(diǎn) n =0=0,轉(zhuǎn)矩為T TS S,為起動(dòng)點(diǎn)(見(jiàn)圖 )?;幢甭殬I(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系2、最大電磁轉(zhuǎn)矩、最大電磁轉(zhuǎn)矩: 正、負(fù)最大電磁轉(zhuǎn)矩可以從參數(shù)表達(dá)式求得,令 :得到最大電磁轉(zhuǎn)矩:最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為臨界轉(zhuǎn)差率0dsdT221211121)(2321xxrrfpUTm221212xxrrsm 一般地, 值不超過(guò) 的5%,可忽略,則有: 也就是說(shuō),異步發(fā)電機(jī)狀態(tài)和電動(dòng)機(jī)狀態(tài)的最大電磁轉(zhuǎn)矩絕對(duì)值可近似認(rèn)為相等,臨界轉(zhuǎn)差率也近似認(rèn)為相等,機(jī)械特性具有對(duì)稱性機(jī)械特性具有對(duì)稱性。21r221xx)()(232121221121xxrsxxfpUTmm淮
42、北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 過(guò)載倍數(shù)過(guò)載倍數(shù):最大電磁轉(zhuǎn)矩與額定電磁轉(zhuǎn)矩的比值,或稱最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù),用表示。即:NmTT一般三相異步電動(dòng)機(jī)=1.62.2,起重、冶金用的異步電動(dòng)機(jī)=2.22.8。 3、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩:、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩: 對(duì)應(yīng) n =0,S =1的電磁轉(zhuǎn)矩,用Ts 表示。2212211221)()(23xxrrfrpUTs 可見(jiàn),T TS S 與電壓平方成正比,而且轉(zhuǎn)子電阻越大,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大,漏電抗越大,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越小。 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù):起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值,用 表示,即: 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),只有 T TS S 大于(1.11.2)倍的負(fù)載轉(zhuǎn)矩才可以順利起動(dòng)。一般異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)
43、=0.81.2。TKNsTTTKTK淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系三、人為機(jī)械特性:三、人為機(jī)械特性: 從機(jī)械特性表達(dá)式上可以看出:可以通過(guò)改變一些參數(shù)使得特性曲線從機(jī)械特性表達(dá)式上可以看出:可以通過(guò)改變一些參數(shù)使得特性曲線更滿足用戶的需要更滿足用戶的需要, ,這樣就得到了異步電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性曲線。這樣就得到了異步電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性曲線。 1、降低定子端電壓的人為機(jī)械特性:、降低定子端電壓的人為機(jī)械特性:2212211221)(6023xxsrrfsrUT 從表達(dá)式上可以看出:異步電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速與電壓無(wú)關(guān),電磁轉(zhuǎn)矩T 與 U U12 成正比,為此最大轉(zhuǎn)矩以及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩都要隨 U U1 1 的降
44、低而按 U U1 1 2 的平方減小。而最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率 S Sm m 不變。2轉(zhuǎn)子回路串入三相對(duì)稱電阻的人為機(jī)械特性轉(zhuǎn)子回路串入三相對(duì)稱電阻的人為機(jī)械特性: : 繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)滑環(huán),可以把三相對(duì)稱電阻串入轉(zhuǎn)子回路而后三相再短路。從表達(dá)式上可以看出,最大電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子每相電阻值無(wú)關(guān),即轉(zhuǎn)子串入電阻后,T Tm m 不變。轉(zhuǎn)子回路串電阻并不改變同步轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)子回路串入一些電阻,可以增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ?;幢甭殬I(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系四、電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用表達(dá)式四、電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用表達(dá)式ssssTTmmmaxem2 工程上常根據(jù)電機(jī)的額定功率、額定轉(zhuǎn)速、過(guò)載能力來(lái)求出實(shí)用表達(dá)式。方法是:NNNnPT9
45、550NmmaxTkT11nnnsNN)k(kssmmNm12將Tmax和sm代入即可得到機(jī)械特性方程式。 若用額定工作點(diǎn)的 和 ,將其代入上式可得:NsNTNmmNssss21)1(2Nmss故有:淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 異步電動(dòng)機(jī)的工作特性是指異步電動(dòng)機(jī)的工作特性是指 , 時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n n、定子、定子電流電流 , ,功率因數(shù)功率因數(shù) , 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩T T、效率、效率等與輸出功率等與輸出功率P P2 2的關(guān)系??傻年P(guān)系??梢酝ㄟ^(guò)直接給異步電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載測(cè)得,也可以利用等值電路計(jì)算而得。以通過(guò)直接給異步電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載測(cè)得,也可以利用等值電路計(jì)算而得。5.4 5.4 三相
46、異步電動(dòng)機(jī)的工作特性三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性NUU1Nff 11I1cos一、轉(zhuǎn)速特性一、轉(zhuǎn)速特性 : 三相異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí),轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 n 接近于同步轉(zhuǎn)速 。隨著負(fù)載的增加,轉(zhuǎn)速 n 要略微降低,這時(shí)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì) 增大,轉(zhuǎn)子電流 增大,以產(chǎn)生大的電磁轉(zhuǎn)矩來(lái)平衡負(fù)載轉(zhuǎn)矩。因此,隨著 P2 的增加,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 下降,轉(zhuǎn)差率 s 增大。二、定子電流特性二、定子電流特性 : 空載時(shí),轉(zhuǎn)子電流基本上為零,此時(shí)的定子電流就是勵(lì)磁電流 I I0, 隨著負(fù)載的增加,轉(zhuǎn)速降低,轉(zhuǎn)子電流增大,定子電流也增大。)(2Pfn 1nSE2SI2)(21PfI 淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系三、定子側(cè)功率因數(shù)三、定子側(cè)功率
47、因數(shù) : 空載時(shí)定子側(cè)的功率因數(shù)很低,不超過(guò)0.2,接近額定負(fù)載時(shí),定子電流中的有功電流增加,使功率因數(shù)提高,接近負(fù)載時(shí),功率因數(shù)接近于1;但是如果進(jìn)一步增大負(fù)載,由于轉(zhuǎn)差率的增大,使功率因數(shù)角增大,則功率因數(shù)減小。)(cos21Pf四、電磁轉(zhuǎn)矩特性四、電磁轉(zhuǎn)矩特性 : 穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩方程為輸出功率 ,所以 。 電動(dòng)機(jī)空載時(shí), ,隨著負(fù)載增加, 增大,由于機(jī)械角速度變化不大,電磁轉(zhuǎn)矩 T 隨 的變化近似地為一條直線。)(2PfT 20TTT22TP20PTT0TT 2P2P五、效率特性五、效率特性 :pPpPP2121)(2Pf 空載時(shí),空載時(shí), = = 0 0, 0 0,隨著輸出功
48、率,隨著輸出功率的增加,效率也增加。當(dāng)不變損耗等于可變損的增加,效率也增加。當(dāng)不變損耗等于可變損耗時(shí),電動(dòng)機(jī)的效率達(dá)到最大。對(duì)中、小型異耗時(shí),電動(dòng)機(jī)的效率達(dá)到最大。對(duì)中、小型異步電動(dòng)機(jī),大約步電動(dòng)機(jī),大約 時(shí),效率最高。時(shí),效率最高。如果負(fù)載繼續(xù)增大,效率反而要降低。一般來(lái)如果負(fù)載繼續(xù)增大,效率反而要降低。一般來(lái)說(shuō),電動(dòng)機(jī)的容量越大,效率越高。說(shuō),電動(dòng)機(jī)的容量越大,效率越高。 NPP75.022P淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系5.5 5.5 三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的測(cè)定5.5.1 5.5.1 短路短路( (堵轉(zhuǎn)堵轉(zhuǎn)) )實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 短路試驗(yàn)又叫堵轉(zhuǎn)試驗(yàn),即把繞線式異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞
49、組短路,并把短路試驗(yàn)又叫堵轉(zhuǎn)試驗(yàn),即把繞線式異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組短路,并把轉(zhuǎn)子卡住,不使其旋轉(zhuǎn),鼠籠式電機(jī)轉(zhuǎn)子本身已短路。轉(zhuǎn)子卡住,不使其旋轉(zhuǎn),鼠籠式電機(jī)轉(zhuǎn)子本身已短路。 實(shí)驗(yàn)過(guò)程實(shí)驗(yàn)過(guò)程:從 開(kāi)始,逐漸降低電壓。記錄定子繞組加的端電壓、定子電流 和定子輸入功率 。試驗(yàn)時(shí),還應(yīng)量測(cè)定子繞組每相電阻 的大小。根據(jù)試驗(yàn)的數(shù)據(jù),畫出異步電動(dòng)機(jī)的短路特性 、 。 NUU4 . 01KI1KP11r)(11UfIK)(11UfPK 根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù),可以算出短路阻抗、短路電阻和短路電抗。即:22211113,kkkkkkKkrzxIPrIUz2121,xxxrrrkk221kxxx淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系
50、 5.5.2 5.5.2 空載實(shí)驗(yàn)空載實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)勵(lì)磁阻抗 機(jī)械損耗 pm ,鐵心損耗 pFe 。 試驗(yàn)過(guò)程試驗(yàn)過(guò)程:轉(zhuǎn)軸上不加任何負(fù)載,即電動(dòng)機(jī)處于空載運(yùn)行,把定子繞組接到額定頻率的三相對(duì)稱電源上,當(dāng)電源電壓為額定值時(shí),讓電動(dòng)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間,使其機(jī)械損耗達(dá)到穩(wěn)定值。用調(diào)壓器改變加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓,使其從(1.11.3) 開(kāi)始,逐漸降低電壓 ,直到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生明顯的變化為止。記錄電動(dòng)機(jī)的端電壓、空載電流、空載功率P。和轉(zhuǎn)速 n ,并畫成曲線。,mmxrNU 定子加額定電壓時(shí),根據(jù)空載試驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù) 和 ,可以算出:0I0P20000103,IpPrIUzm20200r
51、zx10 xxxm10rrrm淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系5.6 5.6 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)與調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)與調(diào)速5.6.1 5.6.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)一、三相異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)一、三相異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng) 在額定電壓下直接起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī),由于最初起動(dòng)瞬間主磁通約減少到額定值的一半,功率因數(shù)cos 很低,起動(dòng)起動(dòng)電流相當(dāng)大而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大電流相當(dāng)大而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大。如普通鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī),起動(dòng)電流 ,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 。2NNIsIIKI74NNTsTTKT)3 . 19 . 0( 一般地說(shuō),容量在容量在7.57.5kw kw 以下的小容量鼠籠
52、式異步電動(dòng)以下的小容量鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)都可直接起動(dòng)。機(jī)都可直接起動(dòng)。淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 三相異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)在下面兩種情況下是不可行的: 變壓器與電動(dòng)機(jī)容量之比不足夠大; 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不能滿足要求。 第種情況下需要減小起動(dòng)電流,第種情況下需要加大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。而由前面的分析可知: 所以,降低起動(dòng)電流的方法有:降低電源電壓;加大定子邊電抗或電阻;加大轉(zhuǎn)子邊電阻或電抗。加大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的方法只有適當(dāng)加大轉(zhuǎn)子電阻,但不能過(guò)份,否則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩反而可能減小。 總之,起動(dòng)必須滿足的條件是: 起動(dòng)電流要足夠小;起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要足夠大。起動(dòng)電流要足夠??;起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要足夠大。 221221121)()(rrUIIss)()
53、(232212211221rrfrpUTs淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系二、二、 三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)1 1、定子串接電抗器起動(dòng):、定子串接電抗器起動(dòng): 三相異步電動(dòng)機(jī)定子串電抗器起動(dòng),起動(dòng)時(shí)電抗器接入定子電路;起動(dòng)后,切除電抗器,進(jìn)入正常運(yùn)行。顯然此時(shí)的電抗器起到了分壓的作用。三相異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí),其每相等值電路如圖(a)所示,電源電壓 直接加在短路阻抗 上。定子邊串入電抗X 起動(dòng)時(shí),每相等值電路如圖(b)所示,電壓kkkjrz1U加在(jX )上,而 上的電壓是 。定子邊串電抗起動(dòng)可以理解為增大定子邊電抗值,也可以理解為降低定子實(shí)際所加電壓,其目的是減小
54、起動(dòng)電流。1Ukzkz1U 然而,定子串電抗器起動(dòng),降低了起動(dòng)電流,但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低得更多。因此,定子串電抗器起動(dòng),只能用于空載和輕載定子串電抗器起動(dòng),只能用于空載和輕載?;幢甭殬I(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系2 2、Y Y一一 起動(dòng):起動(dòng):31ststYTT 適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組為三角形接線的電動(dòng)機(jī)。起動(dòng)時(shí)Y接線,運(yùn)行時(shí)接線。起動(dòng)電流關(guān)系起動(dòng)電流關(guān)系:特點(diǎn): Y- 降壓起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單,成本低。但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低很多,多用于空載或輕載起動(dòng)的設(shè)備上。 31ststYII起動(dòng)轉(zhuǎn)矩關(guān)系起動(dòng)轉(zhuǎn)矩關(guān)系:淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系3. 3. 自耦變壓器降壓起動(dòng)自耦變壓器降壓起動(dòng)zUINst直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流:zkUzU
55、IANst12降壓后二次側(cè)起動(dòng)電流:stNANAstAstIkzUkIkI2221111變壓器一次側(cè)電流:NstAstTkT21起動(dòng)轉(zhuǎn)矩: 自耦變壓器起動(dòng)不受電動(dòng)機(jī)繞組連接的影響,可以根據(jù)需要選擇分接頭。自耦變壓器起動(dòng)不受電動(dòng)機(jī)繞組連接的影響,可以根據(jù)需要選擇分接頭。 缺點(diǎn):設(shè)備體積大,投資高。適用于不需頻繁起動(dòng)的大容量電動(dòng)機(jī)。缺點(diǎn):設(shè)備體積大,投資高。適用于不需頻繁起動(dòng)的大容量電動(dòng)機(jī)。 我們?cè)谇斑厡W(xué)過(guò)自耦變壓器的工作原理,在這里就是利用了自耦變壓器有抽頭可供選用,比較靈活,可以實(shí)現(xiàn)不同要求的降壓?;幢甭殬I(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系三、三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)三、三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)1. 1.
56、 轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器起動(dòng)轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器起動(dòng) 頻敏變阻器類似只有一次繞組的三相三柱式變壓器,其鐵心是由幾片或十幾片厚鋼板或鐵板疊成。 頻敏變阻器是利用鐵心渦流損耗隨頻率變化而變化的原理改變起動(dòng)電阻的。頻敏變阻器的電阻隨頻率降低而逐漸減小。 頻敏變阻器靜止無(wú)觸點(diǎn),頻敏變阻器靜止無(wú)觸點(diǎn),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低,大大提高結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低,大大提高了轉(zhuǎn)子回路功率因數(shù),既限制了轉(zhuǎn)子回路功率因數(shù),既限制了起動(dòng)電流,又提高了起動(dòng)轉(zhuǎn)了起動(dòng)電流,又提高了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,應(yīng)用較為廣泛。矩,應(yīng)用較為廣泛?;幢甭殬I(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系2 2、轉(zhuǎn)子回路串電阻分級(jí)起動(dòng)、轉(zhuǎn)子回路串電阻分級(jí)起動(dòng) 為了使整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中盡量保持較大的起
57、動(dòng)轉(zhuǎn)矩、繞線式異步電動(dòng)機(jī)可以采用逐級(jí)切除起動(dòng)電阻的轉(zhuǎn)子串電阻分級(jí)起動(dòng)。起動(dòng)時(shí)串入全部電阻,隨著轉(zhuǎn)速上升逐級(jí)切除所串電阻。起動(dòng)完畢,起動(dòng)電阻全部切除。 為了有較為了有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、使起動(dòng)過(guò)程平使起動(dòng)過(guò)程平滑,應(yīng)在轉(zhuǎn)子滑,應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路中串入多回路中串入多級(jí)對(duì)稱電阻,級(jí)對(duì)稱電阻,并隨著轉(zhuǎn)速的并隨著轉(zhuǎn)速的升高,逐漸切升高,逐漸切除起動(dòng)電阻。除起動(dòng)電阻。 起動(dòng)過(guò)程起動(dòng)過(guò)程中功率因數(shù)高,中功率因數(shù)高,但設(shè)備投資大,但設(shè)備投資大,維修不便。維修不便?;幢甭殬I(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系5.6.2 5.6.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的方向相反時(shí),電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài),根
58、據(jù)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的不同情況,又可分為:回饋制動(dòng)、反接制動(dòng)、到拉反轉(zhuǎn)及能耗制動(dòng)等。一、能耗制動(dòng):一、能耗制動(dòng): 三相異步電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)速為n ,如果突然切斷三相交流電源,同時(shí)把直流電通入它的定子繞組,結(jié)果,電源切換后的瞬間,三相異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)形成了一個(gè)不旋轉(zhuǎn)的空間固定磁動(dòng)勢(shì),它相對(duì)于旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子來(lái)說(shuō)變成了一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì),旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針,轉(zhuǎn)速大小為n 。轉(zhuǎn)子繞組則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),產(chǎn)生電流;進(jìn)而轉(zhuǎn)子受到電磁轉(zhuǎn)矩T 。 顯然T與n反方向,電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài),T為制動(dòng)性的阻轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)速n0時(shí),磁通勢(shì)與轉(zhuǎn)子相對(duì)靜止,T0,減速過(guò)程才完全終止。系統(tǒng)原來(lái)貯存的動(dòng)能主要被電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為電能消耗在轉(zhuǎn)子回路中,故
59、稱之為能耗制動(dòng)。 淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系二、反接制動(dòng):二、反接制動(dòng): 處于正向電動(dòng)運(yùn)行的三相繞線式異步電動(dòng)機(jī),當(dāng)改變?nèi)嚯娫吹南嘈驎r(shí),電動(dòng)機(jī)便進(jìn)入了反接制動(dòng)過(guò)程。反接制動(dòng)過(guò)程中,電動(dòng)機(jī)電源相序?yàn)樨?fù)序,(b)圖為拖動(dòng)反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,反接制動(dòng)的同時(shí)轉(zhuǎn)子回路串入較大電阻時(shí)的反接制動(dòng)機(jī)械特性。電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)從 ABC ,到C點(diǎn)后, T ,可以準(zhǔn)確停車。LTLT 如果電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小的反抗性恒轉(zhuǎn)矩或拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行,如果進(jìn)行反接制動(dòng)停車,則必須在降速到n 0時(shí)切斷電源并停車,否則電動(dòng)機(jī)將會(huì)反向起動(dòng)。三相異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)停車比能耗制動(dòng)停車速度快,但能量損失較大。一些頻繁正、反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)
60、機(jī)械,為了迅速改變轉(zhuǎn)向,提高生產(chǎn)率,經(jīng)常采用反接制動(dòng)停車接著反向起動(dòng)的方法?;幢甭殬I(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系三、倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行三、倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行: 拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行的三相繞線式異步電動(dòng)機(jī),若在轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串入一定值的電阻,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以降低。如果所串的電阻超過(guò)某一數(shù)值則會(huì)使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn),稱之為倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。 倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)運(yùn)行是轉(zhuǎn)差率s1的一種穩(wěn)態(tài),其功率關(guān)系與反接制動(dòng)過(guò)程一樣,電磁功率 0,機(jī)械功率0。但是倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)負(fù)載向電動(dòng)機(jī)送入的機(jī)械功率是靠著負(fù)載貯存的位能的減少,是位能性負(fù)載倒過(guò)來(lái)拉著電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)?;幢甭殬I(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系四、回饋制動(dòng)運(yùn)行:四、回饋制動(dòng)運(yùn)行: 回饋制動(dòng)運(yùn)行分為正向回
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