交流電機(jī)結(jié)構(gòu)及原理演示文稿

交流電機(jī)結(jié)構(gòu)及原理演示文稿1目前一頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)2優(yōu)選交流電機(jī)結(jié)構(gòu)及原理目前二頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)電動(dòng)機(jī)的分類交流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)鼠籠式繞線式異步機(jī)同步機(jī)他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)控制電機(jī)：步進(jìn)電機(jī)，伺服電機(jī)，自整角機(jī)按構(gòu)造和原理分類目前三頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)交流電動(dòng)機(jī)感性認(rèn)識(shí)目前四頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)目前五頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)一、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)包括定子和轉(zhuǎn)子兩部分。1.定子定子由鐵芯、繞組及機(jī)座組成。鐵芯由0.5mm個(gè)硅鋼片疊壓而成。目前六頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)定子繞組是電動(dòng)機(jī)的電路部分，是對(duì)稱的三相繞組，分別用AX、BY、CZ表示。其中A、B、C是首端，X、Y、Z是末端。作用：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。機(jī)座：用來固定和支撐定子鐵芯。2.轉(zhuǎn)子：在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或電流。轉(zhuǎn)子有鼠籠式和繞線式。由于鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。目前七頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)轉(zhuǎn)子由鐵芯、繞組和轉(zhuǎn)軸組成。作用——產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，即產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子鐵芯也是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，由硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子繞組有線繞式和鼠籠式兩種。目前八頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)(1)線繞式轉(zhuǎn)子繞組由線圈組成，三相繞組對(duì)稱放入鐵芯槽內(nèi)。（與定子結(jié)構(gòu)類似）一般結(jié)成星形。(可通過軸上的滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子回路中接入外加電阻，用以改善啟動(dòng)性能與調(diào)速。）目前九頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)(2)鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組是在轉(zhuǎn)子鐵芯槽里插入銅條，再將全部銅條兩端焊在兩個(gè)銅端環(huán)上。目前十頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)三相異步機(jī)的結(jié)構(gòu)目前十一頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)YBZXAC轉(zhuǎn)子定子定子繞組（三相）機(jī)座目前十二頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)異步電動(dòng)機(jī)原理模型ei磁鐵閉合線圈人為轉(zhuǎn)動(dòng)感應(yīng)電流受力而旋轉(zhuǎn)感生電流二、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理目前十三頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生異步電動(dòng)機(jī)中,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)代替了旋轉(zhuǎn)磁極為了簡(jiǎn)便起見，假設(shè)每相繞組只有一個(gè)線匝，分別嵌在定子內(nèi)圓周的6個(gè)凹槽之中。規(guī)定：電流正方向：首端——末端且A相繞組電流iA作為參考正弦量目前十四頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)AYCBZX(?)電流出()電流入目前十五頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)AXYCBZAXBYCZ合成磁場(chǎng)方向：向下當(dāng)目前十六頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)AXYCBZ當(dāng)t=T/6時(shí)，合成磁場(chǎng)從t=0瞬間位置順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)了π/3.目前十七頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)XBZAYC同理分析，可得其它電流角度下的磁場(chǎng)方向：AXYCBZA目前十八頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)目前十九頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)結(jié)論：(1)當(dāng)三相電流隨時(shí)間的變化而不斷變化時(shí)，合成磁場(chǎng)的方向在空間也不斷旋轉(zhuǎn)，這樣就產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向怎樣？(2)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向與三相電流的相序一致。目前二十頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中兩相AXYCBZ目前二十一頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)2.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速大小

一個(gè)電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過360°。則

同步轉(zhuǎn)速（旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度）為：AXYCBZAXYCBZAXYCBZ同步轉(zhuǎn)速：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)定子的旋轉(zhuǎn)速度稱為同步轉(zhuǎn)速，用n0表示。目前二十二頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)極對(duì)數(shù)（P）的概念A(yù)XBYCZ此種接法下，合成磁場(chǎng)只有一對(duì)磁極，則極對(duì)數(shù)為1。即：AXYCBZ目前二十三頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)極對(duì)數(shù)（P）的改變C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'

將每相繞組分成兩段，按下圖放入定子槽內(nèi)。形成的磁場(chǎng)則是兩對(duì)磁極。AXBYCZ目前二十四頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)極對(duì)數(shù)C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'目前二十五頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)極對(duì)數(shù)和轉(zhuǎn)速的關(guān)系目前二十六頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)三相交流電源接通三相定子繞組定子繞組產(chǎn)生三相對(duì)稱電流三相對(duì)稱電流在電機(jī)內(nèi)部建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)(切割)轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子繞組(感應(yīng)電流)在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用在電磁力作用下，轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向開始旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為n

。iAACBXZYiBiC三相異步電動(dòng)機(jī)原理簡(jiǎn)圖三相對(duì)稱電流旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感應(yīng)電流由此可知，異步電動(dòng)機(jī)是通過載流的轉(zhuǎn)子繞組在磁場(chǎng)中受力而使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的，而轉(zhuǎn)子繞組中的電流由電磁感應(yīng)產(chǎn)生，并非外部輸入，故異步電動(dòng)機(jī)又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。3、工作原理目前二十七頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)4、轉(zhuǎn)差率概念：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）與轉(zhuǎn)子（電動(dòng)機(jī)）的轉(zhuǎn)速之差稱為轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)差與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率，用s表示，即

s是一個(gè)沒有單位的數(shù)，它的大小也能反映電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。正常運(yùn)行的異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n接近于同步轉(zhuǎn)速n1，轉(zhuǎn)差率s很小，一般s=0.015~0.06。AYCBZXn1n旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速00nnns-=目前二十八頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)每臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)座上都有一塊銘牌，上面標(biāo)有該電動(dòng)機(jī)的主要數(shù)據(jù)。為了能正確使用電動(dòng)機(jī)，必然要了解銘牌。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)目前二十九頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)1.型號(hào)Y132M－4磁極數(shù)(極對(duì)數(shù)p=2)同步轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)差率2.轉(zhuǎn)速:電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)速（n)。如：n=1440轉(zhuǎn)/分三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)座中心高機(jī)座長(zhǎng)度（S—短機(jī)座；M—中機(jī)座；L—長(zhǎng)機(jī)座）目前三十頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)

聯(lián)接方式：Y/接法：Y接法：

接法：ABCZXYABCZXYABCXYZAZBYXCABCXYZ接線盒：3.定子繞組接線方式目前三十一頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)圖1-37定子繞組的星形（Y）連接和三角形（Δ）連接目前三十二頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)定子繞組在指定接法下應(yīng)加的線電壓.

說明：一般規(guī)定電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電壓不能高于或低于額定值的5％。線電壓AZBYXC線電壓ABCXYZ例：380/220Y/是指：線電壓為380V時(shí)采用Y接法；當(dāng)線電壓為220V時(shí)采用接法。目前三十三頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)額定電流：定子繞組在指定接法下的線電流。如：

表示三角接法下，電機(jī)的線電流為11.2A，相電流為6.48A；星形接法時(shí)線、相電流均為6.48A。額定功率：

額定功率指電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的功率（），不等于從電源吸收的功率（）。兩者的關(guān)系為：其中鼠籠電機(jī)=72－93％目前三十四頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)2）額定功率額定功率是電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行情況下，其軸上輸出的機(jī)械功率。又稱額定容量。3）額定電壓額定電壓是指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的線電壓，他同定子繞組的接法相對(duì)應(yīng)。4）額定電流額定電流是電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的線電流。目前三十五頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)5）額定轉(zhuǎn)速在額定電壓下，輸出額定功率時(shí)的轉(zhuǎn)速稱為額定轉(zhuǎn)速6）絕緣等級(jí)絕緣等級(jí)是按電動(dòng)機(jī)繞組所用的絕緣材料在使用時(shí)允許的極限溫度來劃分的。

7）工作方式工作方式是對(duì)電動(dòng)機(jī)按銘牌上等額定功率持續(xù)運(yùn)行時(shí)間的限制，分為“連續(xù)”、“短時(shí)”和“斷續(xù)”等。目前三十六頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)8）功率因數(shù)技術(shù)手冊(cè)中會(huì)給出功率因數(shù)參數(shù)，是指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)下，定子電路的功率因數(shù)。異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)定子電路的功率因數(shù)很低，只有0.2~0.3，隨著負(fù)載的增加，功率因數(shù)也增加，在額定負(fù)載時(shí)一般為0.7~0.9，因此要避免空載運(yùn)行。9）效率效率是指電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)輸出的功率對(duì)定子輸入功率的比值。目前三十七頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)三相異步電動(dòng)機(jī)的能流圖目前三十八頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)【例題】

異步電動(dòng)機(jī)滿載時(shí)，s＜0.06故異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速略小于磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速，由此可知同步轉(zhuǎn)速n0=750r/min,p=4，2p=8?？蛰d轉(zhuǎn)速

nk

=(1－sk

)n0=(1－0.267%)×750=748r/minr/min額定轉(zhuǎn)差率

某三相異步電動(dòng)機(jī)，電源頻率為50Hz，空載轉(zhuǎn)差率sk=0.00267，額定轉(zhuǎn)速nN=730r/min。試求：電機(jī)的極數(shù)、同步轉(zhuǎn)速n0

、空載轉(zhuǎn)速nk

、額定轉(zhuǎn)差率sN?！窘狻啃D(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速為%67.275073075000=-=-=nnnsNN目前三十九頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)4.2三相異步電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子電路

設(shè)定子和轉(zhuǎn)子每相繞組匝數(shù)為N1和N2，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度近于正弦分布。把電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系同變壓器類似。i2定、轉(zhuǎn)子電路R1R2i1u1e1e

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2一、定子電路分析：目前四十頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)感應(yīng)電勢(shì)為正弦量，其有效值為K為繞組系數(shù)，K≈1.i2定、轉(zhuǎn)子電路R1R2i1u1e1e

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2定子電流除產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁通外，還產(chǎn)生漏磁通，由此產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱為漏電動(dòng)勢(shì)eL1與變壓器原繞組的情況一樣，加在定子每相繞組上的電壓也分三個(gè)分量K為繞組系數(shù)，K≈1.目前四十一頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)用復(fù)數(shù)表示由于定子繞組的電阻和感抗較小，其上壓降與電動(dòng)勢(shì)E1比較可忽略，則目前四十二頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)異步電動(dòng)機(jī)之所以能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，是因?yàn)檗D(zhuǎn)子繞組能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，而電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁通的作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的緣故。在討論電磁轉(zhuǎn)矩之前，必須先弄清楚轉(zhuǎn)子電路的各個(gè)物理量。二、轉(zhuǎn)子電路分析：1.轉(zhuǎn)子電勢(shì)的頻率f2轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以Δn的速度切割轉(zhuǎn)子繞組，所以在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電勢(shì)的頻率為轉(zhuǎn)子頻率與轉(zhuǎn)差率S成正比。目前四十三頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)E2與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)。i2R1R2i1u1e1e

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2轉(zhuǎn)子每相繞組中感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)其有效值為2.轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電勢(shì)當(dāng)n=0，即S=1時(shí)，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)目前四十四頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)設(shè)轉(zhuǎn)子回路每相繞組的電阻和漏磁感抗為R2和X2，且有：3.轉(zhuǎn)子繞組的漏磁感抗當(dāng)n=0，S=1時(shí)，轉(zhuǎn)子感抗為轉(zhuǎn)子漏磁感抗X2與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)。目前四十五頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)4.轉(zhuǎn)子電流I2i2R1R2i1u1e1e

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2對(duì)于每相轉(zhuǎn)子電路，可得到電壓平衡方程式為用復(fù)數(shù)表示，則為則轉(zhuǎn)子每相回路電流為：用復(fù)數(shù)表示，則為轉(zhuǎn)子電流I2與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)。S↑——n↓——（n0-n）↑——E2↑——I2↑目前四十六頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)由于轉(zhuǎn)子有漏磁通，相應(yīng)的感抗為X2，因此，I2比E2之后ψ2角，因而轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)為5.功率因數(shù)cosψ2功率因數(shù)與S有關(guān)。當(dāng)S很小時(shí)，R2>>SX20,功率因數(shù)近似為1；當(dāng)S增大時(shí)，X2也增大，功率因數(shù)減??；當(dāng)S接近于1時(shí)，功率因數(shù)近似R2/X20。目前四十七頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)可見：轉(zhuǎn)子電路中的各個(gè)物理量均與S有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速有關(guān)。目前四十八頁\總數(shù)五十一頁\編于二十二點(diǎn)4.3三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩