电工技能培训-18交流电动机

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1、下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 同学们好！同学们好！ 四川 九寨 黄龙 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 例题：例题： 三三 相相 对对 称称 电电 路路 如如 图图9 9 示，已示，已 知知 电电 源源 线线 电电 压压380V 380V ，每，每 相相 负负 载载 R R =3 =3 ， X XC C = 4 = 4 。 求：求：(1) (1) 各各 线线 电电 流流 瞬瞬 时时 值；值； (2) (2) 电电 路路 的的 有有 功功 功功 率，无率，无 功功 功功 率率 和和 视视 在在 功功 率。率。 A C B R R

2、 X XC C XC R 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 ( ).1553 1ZRX C j V 0380 BA U A 1 .2344 1 .535 30220 A I A 1 .14344A 9 .9644 CB II 各各 线线 电电 流流 瞬瞬 时时 值值 it A A 44 2231sin(.) it B A 44 296 9sin(.) it C A 44 21431sin(.) 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 ( ).2328 96SU I ll 10 VA 3 PS17 39.10 W 3 QS sin.23

3、1610 Var 3 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 7.1 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理 第第7章章 交流电动机交流电动机 7.2 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性三相异步电动机的电磁转矩与机械特性 7.3 三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用 7.4 单相异步电动机单相异步电动机 (第二十讲) 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 1. 了解三相交流异步电动机的基本构造和转动了解三相交流异步电动机的基本构造和转动 原理。原理。 本章要求：本章要求： 2. 理解三相交流异步电动机的机械特性，理

4、解三相交流异步电动机的机械特性，掌握掌握 起动和反转的基本方法及调速和制动的方法。起动和反转的基本方法及调速和制动的方法。 3. 理解理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。三相交流异步电动机铭牌数据的意义。 第第7章章 交流电动机交流电动机 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 电动机的分类：电动机的分类： 鼠笼式异步交流电动机授课内容：鼠笼式异步交流电动机授课内容： 基本结构、工作原理、基本结构、工作原理、 机械特性、控制方法机械特性、控制方法 电动机电动机 交流电动机交流电动机 直流电动机直流电动机 三相电动机三相电动机 单相电动机单相电动机 同步电动机同步电动

5、机 异步电动机异步电动机 他励、并励电动机他励、并励电动机 串励、复励电动机串励、复励电动机 第第7章章 交流电动机交流电动机 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 1. .定子定子 7.1.1 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构 铁心：由内周有槽铁心：由内周有槽 的硅钢片叠成。的硅钢片叠成。 A -X B -Y C- Z 三相绕组三相绕组 机座：铸钢或铸铁机座：铸钢或铸铁 7.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 转子转子: 在旋转磁场作用下，产生感应电动在旋转磁场作

6、用下，产生感应电动 势或电流。势或电流。 2. .转子转子 鼠笼转子鼠笼转子 铁心：铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。由外周有槽的硅钢片叠成。 (1) 鼠笼式转子鼠笼式转子 铁芯槽内放铜条，端铁芯槽内放铜条，端 部用短路环形成一体。部用短路环形成一体。 或铸铝形成转子绕组。或铸铝形成转子绕组。 (2) 绕线式转子绕线式转子 同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。 鼠笼式鼠笼式 绕线式绕线式 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比

7、较鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较： 鼠笼式：鼠笼式： 结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改 变电动机的机械特性。变电动机的机械特性。 绕线式：绕线式： 结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子 外加电阻可人为改变电动机的机械特性。外加电阻可人为改变电动机的机械特性。 3. .气隙气隙 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 旋转磁场旋转磁场 120sin 120sin sin mC mB mA tIi tIi tIi 定子三相绕组通入三定子三相绕组通入三 相交流电相交流电(星形联接星形

8、联接) B i A X B Y C Z A i C i 1. .旋转磁场的产生旋转磁场的产生 C i A i B i i t m I o 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 i C i A i B i t m I o 0 n 规定规定 i : “+” 首端流入，尾端流出。首端流入，尾端流出。 i : “” 尾端流入，首端流出。尾端流入，首端流出。 A Y C B Z X ()电流出电流出 ( )电流入电流入 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 C i B i A i i t A X Y C B Z A X Y C B Z A X Y

9、C B Z N S 三相电流合成磁三相电流合成磁 场场 的分布情况的分布情况 0 t 60t 合成磁场方向向下合成磁场方向向下 合成磁场旋转合成磁场旋转60 0 n 60 90t 合成磁场旋转合成磁场旋转90 600 m I o S N SN 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 A A X Z B C Y A A X Z B C Y 分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场 即：即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过360 取决于三相电流的相序取决于三相电流的相序 2. .旋转磁场的

10、旋转方向旋转磁场的旋转方向 结论：结论： 任意调换两根任意调换两根 电源进线，则旋转电源进线，则旋转 磁场反转。磁场反转。 0t 60t 任意调换两根电源进线任意调换两根电源进线 (电路如图电路如图) C i A X C Z B Y A i B i 0 m I C i B i A i t i o m I N S N S 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 0t 3. .旋转磁场的极对数旋转磁场的极对数P 当三相定子绕组按当三相定子绕组按 图示排列时，产生一对图示排列时，产生一对 磁极的旋转磁场，磁极的旋转磁场，即：即： 1p C i B i A i o i m I

11、 t B i A X B Y C Z A i C i A X Y C B Z N S 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 若定子每相绕组由两个线圈串联若定子每相绕组由两个线圈串联 ，绕组的始端，绕组的始端 之间互差之间互差60，将形成，将形成两对磁极的旋转磁场。两对磁极的旋转磁场。 C Y A B C X Y Z A X B Z A i B i C i X A A X B Y B Y C C Z Z 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 极对数极对数 2p 旋转磁场的磁极对数旋转磁场的磁极对数 与三相绕组的排列有关与三相绕组的排列有关

12、C Y A B C X Y Z A X B Z A i B i C i A X X N S Z C Z B Y B Y A C S N B i C i A i i m I t 0 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 4. .旋转磁场的转速旋转磁场的转速 分）分）转转/( 60 10 fn 工频：工频： Hz50 1 f 分）分）转转/( 3000 0 n 旋转磁场的转速取决于磁场的极对数旋转磁场的转速取决于磁场的极对数 p=1时时 0 m I C i B i A i t i o m I A X Y C B Z N S A X Y C B Z N S A X Y C

13、 B Z N S 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 X N S A X A B Z C Y Z C Y B S N 0t60t p=2时时 B i C i A i i t m I 0 分）分）转转/( 1500 2 60 1 0 f n 0 n 30 A X X Z C Z B Y B Y A C N S N S 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 旋转磁场转速旋转磁场转速n0与极对数与极对数 p 的关系的关系 )/( 60 1 0 分分转转 p f n 2p 180分）转/( 5001 1p 360分）转/( 0003 极对数极对

14、数 每个电流周期每个电流周期 磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度 同步转速同步转速 )f(Hz50 1 3p120分）转/( 0001 4p分）分）转转/( 75090 旋转磁场转速旋转磁场转速n0与频率与频率f1和极对数和极对数p有关。有关。 可见可见: 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 2 电动机的转动原理电动机的转动原理 A X Y C B Z 定子三相绕组通入三相交流电定子三相绕组通入三相交流电 分）分）转转/( 60 1 0 p f n 方向方向:顺时针顺时针 切割转子导体切割转子导体 Blv 右手定则右手定则 感应电动势感应电动势 E20 旋转磁场

15、旋转磁场 感应电流感应电流 I2 旋转磁场旋转磁场 Bli 左手定则左手定则 电磁力电磁力F F 电磁转矩电磁转矩T n v F 0 n N S 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 3 转差率转差率 旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与 旋转磁场的同步转速之比称为旋转磁场的同步转速之比称为转差率。转差率。 由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场 旋转的方向一致，但转子转速旋转的方向一致，但转子转速 n 不可能达到与旋转不可能达到与旋转 磁场的转速相等，即磁场的转速相等，即 0 n

16、n 异步电动机异步电动机 如果如果: 0 nn 无转子电动势和转子电流无转子电动势和转子电流 转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切 割转子导条割转子导条 无转矩无转矩 因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 异步电动机运行中异步电动机运行中: %s)91( 转子转速亦可由转差率求得转子转速亦可由转差率求得 0 )(1nns %100 0 0 n nn s 转差率转差率s 例例1 1：一台三相异步电动机，其额定转速一台三相异步电动机，其额定转

17、速 n= =975 r/min，电源频率，电源频率 f1 1= =50 Hz。试求电动机的。试求电动机的 极对数和额定负载下的转差率。极对数和额定负载下的转差率。 解：解： 根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转 速的关系可知：速的关系可知：n0=1000 r/min , 即即 p=3 额定转差率为额定转差率为 2.5%100% 1000 9751000 %100 0 0 n nn s 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。 1)变压器原、副绕组是与同一

18、主磁通变压器原、副绕组是与同一主磁通 相交链，异相交链，异 步电动机中定子和转子绕组与同一旋转步电动机中定子和转子绕组与同一旋转磁通磁通 相交相交 链。因此异步电动机中定子和转子绕组相当于链。因此异步电动机中定子和转子绕组相当于变压变压 器的原、副绕组。器的原、副绕组。 2）变压器：）变压器： 变化变化 e U1 E1=4.44 f N1 异步机：异步机： 旋转旋转 e U1 E1=4.44 f N1 3）变压器：）变压器：I2 增大增大 I1增大，增大，以保持以保持 基本不变，基本不变， 以达到传递能量的目的。以达到传递能量的目的。 7.2 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性三相异步电动机的

19、电磁转矩与机械特性 7.2.1 三相异步电动机的电路分析三相异步电动机的电路分析 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 异步机：当负载增加时，转子电流异步机：当负载增加时，转子电流I2 增大增大 I1增大增大 ，以保持以保持 基本不变，以达到传递能量的目的。基本不变，以达到传递能量的目的。 三相异步电动机与变压器的不同之处。三相异步电动机与变压器的不同之处。 1）变压器是静止的。而）变压器是静止的。而异步机是旋转的。异步机是旋转的。 2）变压器的磁路是无气隙的。而）变压器的磁路是无气隙的。而异步机中的定子和异步机中的定子和 转子之间是有不大的气隙。转子之间是有不大的

20、气隙。 3）变压器中原、副绕组的感应电动势是同频率的。）变压器中原、副绕组的感应电动势是同频率的。 而而异步机中转子感应电动势的频率是随转子转速改异步机中转子感应电动势的频率是随转子转速改 变的。变的。 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 1 定子电路定子电路 旋转磁场的磁通旋转磁场的磁通 异步电动机：异步电动机：旋转磁场切割导体旋转磁场切割导体 e U1 E1= 4.44 f 1N1 11 1 444Nf. U 1 U 旋转磁场与定子导体间的相对速度为旋转磁场与定子导体间的相对速度为 n0 ，所以，所以 定子感应电势的频率定子感应电势的频率 f1 60 0 1

21、pn f 感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关 f 1= 电源频率电源频率 f 异步电动机每相电路异步电动机每相电路 i1 u1 e1 e 1 e2 e 2 i2 + + + + + f1 f2 每极磁通每极磁通 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 2 转子电路转子电路 （1）转子感应电势频率）转子感应电势频率 f 2 定子导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转子定子导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转子 导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而 变化变化 定子感应电势频

22、率定子感应电势频率 f 1 转子感应电势频率转子感应电势频率 f 2 转子感应电势频率转子感应电势频率 f 2 1 0 0 00 2 6060 fs pn n nn p nn f 旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 （2）转子感应电动势）转子感应电动势E 2 E2= 4.44 f 2N2 = 4.44s f 1N2 当转速当转速 n = 0(s=1)时，时， f 2最高，且最高，且 E2 最大，有最大，有 E20= 4.44 f 1N2 转子静止时转子静止时 的感应电势的感应电势 即

23、即E2= s E20 转子转动时转子转动时 的感应电势的感应电势 （3） 转子感抗转子感抗X 2 21 2 22 22 LfsLfX 当转速当转速 n = 0(s =1)时，时， f 2最高，且最高，且 X2 最大，有最大，有 X20= 2 f1L 2 即即X2= sX20 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 （4）转子电流）转子电流 I2和转子电路的功率因数和转子电路的功率因数 cos 2 2 2 2 2 2 2 XR E I 2 20 2 2 20 )(sXR sE 转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流 )(00 02 nnIs 2 20 2 2 20 max

24、2 1 XR E Is 2 20 2 2 2 2 2 2 2 2 2 )( cos sXR R XR R 202 SXRs很小时很小时 1cos 2 202 XRss较大时较大时 s 1 cos 2 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 转子绕组的感应电流转子绕组的感应电流 2 20 2 2 20 2 2 2 2 2 2 )( XR E XR E I s s 转子电路的功率因数转子电路的功率因数 2 20 2 2 2 2 )( cos XR R s 变化曲线变化曲线随随、SI cos 22 )( 2 Isn )cos( 2 sn 结论：结论：转子转动时，转转子转动时，转 子电路中的各量均与转子电路中的各量均与转 差率差率 s有关，即与转速有关，即与转速 n有关。有关。 I2 cos 2 s 1 I2, 2 cos O 下一页下一页 总目录总目录 章目录章目录 返回返回 上一页上一页 作业 P201: 7-3 (第二十讲结束)