交流电机结构及原理

2019-10-06 06:40

  交流电机结构及原理_机械/仪表_工程科技_专业资料。第4章 交流电机的工作原理及特性 基本要求: 1、了解异步电动机的基本结构和旋转磁场的产生。 2、掌握异步电动机的工作原理,机械特性,以及启 动、调速和制动的各种方法、特点及应用。 3、学会用四个

  第4章 交流电机的工作原理及特性 基本要求: 1、了解异步电动机的基本结构和旋转磁场的产生。 2、掌握异步电动机的工作原理,机械特性,以及启 动、调速和制动的各种方法、特点及应用。 3、学会用四个象限来分析异步电动机的运行状态。 4、掌握单相电动机的工作原理和启动方法。 5、了解同步电动机的结构特点、工作原理、运行特 性及启动方法。 1 电动机的分类 按构造和原理分类 交流电动机 电动机 直流电动机 异步机 鼠笼式 同步机 绕线式 他励、并励、串励、复励 控制电机:步进电机,伺服电机,自整角机 2 交流电动机感性认识 3 4 一、三相异步电动机的基本结构 包括定子和转子两部分。 1.定子 定子由铁芯、绕组及机座组成。 铁芯由0.5mm个硅钢片叠压而成。 5 定子绕组是电动机的电路部分,是对称的三相绕组,分别 用AX、BY、CZ表示。其中A、B、C是首端,X、Y、Z是 末端。 作用:产生旋转磁场。 机座:用来固定和支撑定子铁芯。 2.转子:在旋转磁场作用下,产生感应电动势或 电流。转子有鼠笼式和绕线式。由于鼠笼式异步 电动机具有一系列的优点,应用广泛。 6 ? 转子由铁芯、绕组和转轴组成。作用——产生转子电流, 即产生电磁转矩。 ? 转子铁芯也是电动机磁路的一部分,由硅钢片叠压而成。 ? 转子绕组有线)线绕式 转子绕组由线圈组成,三相绕组对称放入铁 芯槽内。(与定子结构类似)一般结成星形。 ? (可通过轴上的滑环和电刷在转子回路中接入外 加电阻,用以改善启动性能与调速。) 8 ? (2)鼠笼式 转子绕组是在转子铁芯槽里插入铜条, 再将全部铜条两端焊在两个铜端环上。 9 三相异步机的结构 10 定子绕组 (三相) A Y 定子 Z C B 转子 X 机 座 11 二、 三相异步电动机的工作原理 异步电动机原理模型 磁铁 人为 转动 N n0 f i e 闭合 线圈 n 感应电 流受力 而旋转 S 感生 电流 12 异步电动机中,旋转磁场代替了旋转磁极 1.旋转磁场的产生 为了简便起见,假设每相绕组只有一个线匝,分别嵌在定子 内圆周的6个凹槽之中。 规定: 电流正方向: 首端——末端 且A相绕组电流iA 作为参考正弦量 13 (?)电流出 A n0 Z B i A ? I m sin ?t iB ? I m sin??t ? 120 ?? Y iC ? I m sin??t ? 240 ?? C iA iB iC t 14 Im X (?)电流入 iA A Z X Y iA iB iC t Im B iC iB C A 当 ?t ? 0 Y N Z 合成磁场方向: C B 向下 15 S X iA iB iC Y n0 A 60? Z Im t C N S X B ?t ? 60? 当t=T/6时, 合成磁场从t=0瞬间位置顺时针方向旋转了π/3. 16 iA 同理分析,可得 其它电流角度下 的磁场方向: iB iC t n0 A Y Z B X Im n0 A A Y C X Z C B ?t ?120? ?t ?180? 17 18 结论: (1)当三相电流随时间的变化而不断变化时,合成磁场的方 向在空间也不断旋转,这样就产生了旋转磁场。 旋转磁场的 方向怎样? (2)旋转磁场的方向与三相电流 的相序一致。 19 旋转方向:取决于三相电流的相序。 iA iB iC Im iA iC iB t Im t A Y C X Z B n0 n0 20 改变电机的旋转方向:换接其中两相 2.旋转磁场的转速大小 一个电流周期,旋转磁场在空间转过360°。则 同步转速(旋转磁场的速度)为: Im i A iB iC n0 ? 60 f (转/分) t n0 A Y C N 60? A Z B X Y CS Z N A Y N Z B S B C S X X 同步转速:旋转磁场相对定子的旋转速度称为同步转速,用n0 21 表示。 极对数(P)的概念 iA A Y A N Z iC C iB Z X Y B C B S X 此种接法下,合成磁场只有一对磁极,则极对数为1。 即: p ?1 22 极对数(P)的改变 将每相绕组分成两段,按下图放入定子槽 内。形成的磁场则是两对磁极。 iA C A X A Z X Y iC iB C Z B Y B Y C X B Z A Z B X C A Y 23 iA A A Y C Z iC iB X A Z X C Y Y Z B B C N ? ? B X S ? ? S N A Y X C B Im i A iB iC t Z 极对数 p?2 24 极对数和转速的关系 A Y C Z ? ? A 30? B Z N C S ? ? n0 ? ? N X X X S ? ? S N A Y C X C S Z N B Z ?t ? 0 A ?t ? 60? Im i A iB iC 60 f n0 ? (转/分) p t 25 3、工作原理 三相交流电源接通三相 定子绕组 定子绕组产生三相对称电流 iB 三相对 称电流 B iA Z A iC Y C 由此可知,异步电动机是通过载流的转子绕组在磁场 三相对称电流在电机内部建立旋转磁场 旋转 中受力而使电动机旋转的,而转子绕组中的电流由电 磁场 电流 旋转磁场与转子绕组产生相对运动 ( 切割 ) 感应 磁感应产生,并非外部输入,故异步电动机又称感应 转子绕组中产生感应电流 感应电流转子绕组(感应电流)在磁场中受到电磁力的作用 在电磁力作用下,转子逆时针方向开始旋转,转速为n 。 26 电动机。 X 三相异步电动机原理简图 4、转差率 概念:旋转磁场的转速(同步转速)与转子(电动机)的转 速之差称为转差,转差与旋转磁场的转速之比称为转差率,用 s表示,即 n0 ? n s? n0 电动机 转速 A 旋转磁 场转速 s是一个没有单位的数,它的 大小也能反映电动机转子的转 速。正常运行的异步电动机, 转子转速n接近于同步转速n1, 转差率s很小,一般 Y n1 Z n B C X 27 s=0.015~0.06。 三、 三相异步电动机的铭牌数据 ? 每台异步电动机的机座上都有一块铭牌,上面标有该电动 机的主要数据。为了能正确使用电动机,必然要了解铭牌。 28 1. 型号 Y 132M-4 三相异步电动机 机座中心高 机座长度 (S—短机座;M—中机座;L—长机座) 磁极数(极对数 p=2) 同步转速1500转/分 60 f n0 ? ( 转/分) p 2. 转速: 电机轴上的转速(n)。 如: n =1440 转/分 转差率 1500 ? 1440 s? ? 0.04 1500 29 3.定子绕组接线方式 A B Z X C Y 接线盒 联接方式:Y/ ?接法:: Y 接法: A A B C Z X Y B Z X Y Z A C Y B ?接法: A B C C X Z X Y 30 图1-37 定子绕组的星形(Y)连接和三角形(Δ)连接 31 定子绕组在指定接法下应加的线电压. A 线 电 压 Z X Y B 线 电 压 Z A C C Y B X 例:380/220 Y/?是指:线V时采用Y接法; 当线V时采用?接法。 说明:一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额 定值的 5 %。 32 额定电流:定子绕组在指定接法下的线电流。 如: ? / ? 11.2A / 6.48A 表示三角接法下,电机的线A;星形接法时线A。 额定功率: 额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率 ( P2),不等于从电源吸收的功率(P )。两者的 1 关系为: 其中 P2 ? ? ? P 1 3U N I N COS? P ? 1 鼠笼电机 ?=72-93% 33 ? 2)额定功率 ? ? ? ? ? 额定功率是电动机在额定运行情况下,其轴上输出的机 械功率。又称额定容量。 3)额定电压 额定电压是指电动机在额定运行时定子绕组的线电压, 他同定子绕组的接法相对应。 4)额定电流 额定电流是电动机在额定运行时定子绕组的线 ? ? ? ? ? 5)额定转速 在额定电压下,输出额定功率时的转速称为额定转速 6)绝缘等级 绝缘等级是按电动机绕组所用的绝缘材料在使用时允许 的极限温度来划分的。 7)工作方式 工作方式是对电动机按铭牌上等额定功率持续运行时间 的限制,分为“连续”、“短时”和“断续”等。 35 ? 8)功率因数 ? 技术手册中会给出功率因数参数,是指电动机在额定运 行状态下,定子电路的功率因数。异步电动机空载运行时 定子电路的功率因数很低,只有0.2~0.3,随着负载的增加, 功率因数也增加,在额定负载时一般为0.7~0.9,因此要避 免空载运行。 ? 9)效率 ? 效率是指电动机在额定状态下运行时输出的功率对定子 输入功率的比值。 36 三相异步电动机的能流图 P ? 1 3U N I N COS? 37 【例题】 某三相异步电动机,电源频率为50Hz,空载 转差率sk = 0.00267,额定转速nN = 730 r/min。试 求:电机的极数 、同步转速n0 、空载转速nk 、额 定转差率sN。 【解】旋转磁场的同步转速为 n1 ? 60 f 60 ? 50 3000 ? ? p p p r/min 异步电动机满载时,s<0.06故异步电动机的额定转速略小于磁场同 步转速,由此可知同步转速 n0 = 750 r/min , p = 4 ,2p = 8 。 额定转差率 n sN ? 0 ? nN 750? 730 ? ? 2.67% n0 750 38 空载转速 nk = ( 1-sk ) n0 = ( 1-0.267 % )×750 = 748 r/min 4.2 三相异步电动机的定子和转子电路 把电动机的电磁关系同变压器类似。 设定子和转 子每相绕组匝数 为N1和N2,旋转 u 1 磁场的磁感应强 度近于正弦分布。 一、定子电路分析: R1 i2 e2 i1 e1 e? 1 e? 2 R2 定、转子电路 d? e1 ? ? N1 dt 39 感应电势为正弦量,其有效值为 E1 ? 4.44 Kf1 N1Φ K为绕组系数,K≈1. 定子电流除产生旋转磁通 外,还产生漏磁通,由此 产生的电动势称为漏电动 势eL1 pn0 f1 ? f ? 60 R1 i2 i1 u1 e1 e2 e? 1 定、转子电路 e? 2 R2 与变压器原绕组的情况一样,加在定子每相绕组上的电压也 分三个分量 40 用复数表示 由于定子绕组的电阻和感抗较小,其上压降与电动势 E1比较可忽略,则 41 二、转子电路分析: ? 异步电动机之所以能够转动,是因为转子绕组能 产生感应电动势,从而产生感应电流,而电流与 旋转磁场磁通的作用产生电磁转矩的缘故。在讨 论电磁转矩之前,必须先弄清楚转子电路的各个 物理量。 1.转子电势的频率f2 转子旋转时,旋转磁场以Δn的速度切割转子绕组,所以在 转子中感应电势的频率为 P?n n ? n0 Pn0 f2 ? ? ? sf1 60 n0 60 转子频率与转差率S成正比。 42 2.转子绕组中的感应电势 转子每相绕组中感应出的电动势 R1 i2 e2 d? e2 ? ? N 2 dt 其有效值为 i1 u1 e1 e? 1 e? 2 R2 E2 ? 4.44 f 2 N 2Φ ? 4.44 Sf1 N 2Φ 当n=0,即S=1时,转子电动势 E20 ? 4.44 f1 N 2Φm E2 ? S ? E20 转子电动势E2与转差率S有关。 43 3.转子绕组的漏磁感抗 设转子回路每相绕组的电阻和漏磁感抗为R2和X2,且有: X 2 ? 2? ? f 2 Ll 2 ? 2? ? Sf1Ll 2 当n=0,S=1时,转子感抗为 X 20 ? 2? ? f1Ll 2 X 2 ? S ? X 20 转子漏磁感抗X2与转差率S有关。 44 4.转子电流I2 对于每相转子电路,可 得到电压平衡方程式为 R1 i2 e2 i1 u1 e2 ? i2 R2 ? (?eL 2 ) 用复数表示,则为 e1 e? 1 e? 2 R2 ? ? ? E2 ? I 2 R2 ? jI 2 X 2 则转子每相回路电流为: I2 ? E2 2 2 R2 ? X 2 ? R ? ?SX 20 ? 2 2 SE20 2 转子电流I2与转差率S有关。 S↑——n↓——(n0-n)↑——E2 ↑——I2 ↑ 45 5.功率因数cosψ2 由于转子有漏磁通,相应的感抗为X2,因此, I2比E2之后ψ2角,因而转子电路的功率因数为 cos? 2 ? R ? ?SX 20 ? 2 2 R2 2 功率因数与S有关。 当S很小时,R2SX20 ,功率因数近似为1; 当S增大时,X2也增大,功率因数减小; 当S接近于1时,功率因数近似R2/X20 。 46 可见:转子电路中的各个物 理量均与S有关,即与转速 有关。 47 4.3三相异步电动机的转矩 一、电磁转矩是一个非常重要的物理量,它与磁通、 和 有关,还应考虑转子电路的功率因素。 常数 每极磁通 转子电流 转子电路的 功率因素 48 将其中参数代入: 得到转矩公式 49 二、机械特性 在电源电压U1和转子电阻R2 一定的情 况下,转矩与转差率的关系曲线 T= f (s) 或转速与转矩的关系曲线 n = f (T),称为 电动机的机械特性曲线。 研究机械特性是为了分析电动机的运 行性能。 50 根据转矩公式 得特性曲线 ? 例 有一台三相异步电动机,其nN=1470r/min,电 源频率为50Hz,设在额定负载下运行,求: ? (1)定子旋转磁场对定子的转速; ? (2)定子旋转磁场对转子的转速; ? (3)转子旋转磁场对转子的转速; ? (4)转子旋转磁场对定子的转速; ? (5)转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速。 52香港同步报码开奖结果

开奖结果| 六和网站管家婆资料图| 福星联盟高手心水论坛| 白小姐免费玄机资料| 香港天下彩开奖| 雷锋心水论坛唯一官网| 平特不出肖公式规律算法| 铁算盘三字解平特一肖| 精准单双中特公式| 香港平特一肖期期准|