电气自动化技术专业三相异步电动机教学PPT.ppt

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1、三相异步电动机,1.电动机的工作原理,图1.1 直流发电机模型,励磁绕组,导体受力方向确定：用左手定则。,设线圈的ab边位于N极下，cd边位于S极下，则导体每边所受电磁力的大小为,感应电动势方向确定：用楞次定律。,外加直流电,换向器换向,转子（电枢)导体获得交流电,励磁绕组通入直流电,产生磁场,产生电磁力,产生电磁转矩,转子定向旋转,1.三相异步电动机的基本结构,一、定子部分,1.定子铁心：由导磁性能很好的硅钢片叠成导磁部分。2、定子绕组：放在定子铁心内圆槽内导电部分。3、机座：固定定子铁心及端盖，具有较强的机械强度和刚度。,二、转子部分,1、转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。2、转子

2、绕组：1）鼠笼式转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸导条，形成一个多相对称短路绕组。2）绕线式转子：转子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。,异步电动机的气隙是均匀的。大小为机械条件所能允许达到的最小值。,三、气隙,按转子结构分：,绕线型异步电动机,鼠笼型异步电动机,下面是它主要部件的拆分图。,右图是一台三相鼠笼型异步电动机的外形图。,鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图,三相绕线型转子结构图,2 三相异步电动机的基本工作原理,一、转动原理,1、电生磁：三相对称绕组通往三相对称电流产生圆形旋转磁场。,2、磁生电：旋转磁场切割转子导体感应电动势和电流。,3、电磁力：转子载流（有功分量电流）体在磁场作

3、用下受电磁力作用，形成电磁转矩，驱动电动机旋转，将电能转化为机械能。,二、转差率,转差率是异步电机的一个基本物理量，它反映电机的各种运行情况。,同步转速与转子转速之差与同步转速的比值称为转差率，用s表示，即：,转子未转动时，,电机理想空载时，,1.转速在 范围内变化，转差率在01范围内变。,2.负载越大，转速越低，转差率越大；反之，转差率越小。转差率的大小能够反映电机的转速大小或负载大小。电机的转速为：,3.额定运行时，转差率一般在0.020.06之间，即电机转速接近同步转速。,三、异步电机的三种运行状态,根据转差率的大小和正负,异步电机有三种运行状态,3 型号和额定值,一、型号,例:Y112

4、S-6,额定值关系有：,二、额定值,一台异步电机,PN=55KW,f=50HZ,UN=380V,N=0.79,cosN=0.9,nN=570r/min.求(1)同步转速n1(2)极对数 p(3)额定电流 IN(4)额定负载时转差率sN,三相异步电动机的定子部分在结构上和同步电动机的定子部分完全相同。对中、小容量的低压异步电动机，通常定子三相绕组的六个出线头都引出，这样可根据需要灵活地接成“Y”形或“D”形。,三、接线,交流电机的绕组,1.交流绕组的基本知识,一、基本要求和分类,1）三相绕组对称；,2）力求获得最大的电动势和磁动势；,3）绕组的电动势和磁动势的波形力求接近正弦；,4）节省用铜量；

5、,5）绕组的绝缘和机械强度可靠，散热条件好；,6）工艺简单、便于制造、安装和检修。,二、交流绕组的基本概念,1、极距,两个相邻磁极轴线之间沿定子铁心内表面的距离。若定子的槽数为Z，磁极对数为p，则极距：,2、线圈节距,一个线圈的两个有效边之间所跨的距离称为线圈的节距。,3、电角度,4、槽距角,相邻两个槽之间的电角度：,6、相带,每个极面下的导体平均分给各相，则每一相绕组在每个极面下所占的范围，用电角度表示称为相带。,每一个极面下每相所占的槽数为,5、每极每相槽数,7、线径与并绕根数,一台异步电机,2p=4,z=24求(1)极距(2)每极每相槽数 q(3)槽距角 a(4)节距 y,2 三相单层绕

6、组,单层绕组的每个槽内只放一个线圈边，电机的线圈总数等于定子槽数的一半。单层绕组分为链式、交叉式和同心式绕组。,一、单层链式绕组,单层链式绕组由形状、几何尺寸和节距相同的线圈连接而成，整个外形如长链。,链式绕组的每个线圈节距相等并且制造方便；线圈端部连线较短并且省铜。主要用于q=2的4、6、8极小型三相异步电动机。,有一台链式绕组电机,Z=24，2P=4，绘制绕组展开图。,（2）分相,（3）绘制,（1）计算,有一台链式绕组电机,Z=18，2P=6，绘制绕组展开图。,（2）分相,（1）计算,二、单层交叉式绕组,单层交叉式绕组由线圈数和节距不相同的两种线圈组构成，同一组线圈的形状、几何尺寸和节距均

7、相同，各线圈组的端部互相交叉。,交叉式绕组由两大一小线圈交叉布置。线圈端部连线较短，有利于节省材料，并且省铜。广泛用于q1的且为奇数的小型三相异步电动机。,三、单层同心式绕组,同心式绕组由几个几何尺寸和节距不等的线圈连成同心形状的线圈组构成。,同心式绕组端部连线较长，适用于q=4、6、8等偶数的2极小型三相异步电动机。,四.三相单层绕组的优缺点,3 三相双层绕组,双层绕组每个槽内放上、下两层线圈的有效边，线圈的每一个有效边放在某一槽的上层，另一个有效边则放置在相隔为y 的另一槽的下层。,双层绕组的特点：,1）线圈数等于槽数；,2）线圈数组数等于极数，也等于最大并联支路数；,3）每相绕组的电动势

8、等于每条支路的电动势。,4 交流电机绕组的感应电动势,一、一根导体的电动势,二、整距绕组的电动势,每个整距绕组由Nc个相同和线匝组成，每个整距线圈的电动势:,电动势频率:,电动势大小:,电动势波形:,三、短距线圈的电动势,每个短距线圈的电动势:,称为短距系数：线圈短距时电动势比整距时打的一个折扣,四 线圈组的感应电动势及分布系数,一组线圈由q个线圈组成,若q个线圈为集中绕组时,各线圈电动势大小相等、相位相同，线圈组电动势为:,若q个线圈为分布绕组,放在q个槽内,各线圈电动势大小相同,相位相差电角度,电动势为:,称为基波分布系数:线圈组电动势等于集中线圈组电动势打的一个折扣.,称为基波绕组系数。

9、,5 交流电机绕组的磁动势,一、整距集中绕组的磁动势,一台两极气隙均匀的交流电机,一个整距绕组通入交流电流,线圈磁动势在某瞬间的分布如图,由全电流定律得:,忽略铁心磁阻,磁动势完全降落在两个气隙上.每个气隙的磁动势为:,空间分布为矩形波,随时间按正弦规律变化.变化频率为电流频率。,空间位置不变而幅值和方向随时间变化的磁动势称为脉动磁动势。,矩形波磁动势可能分解为基波和一系列高次谐波:,基波磁动势为:,基波磁动势最大值为:,整距绕组基波磁动势在空间按余弦分布，幅值位于绕组轴线，空间每一点的磁动势大小按正弦规律变化仍然为脉动磁动势。,二 三相绕组基波合成磁动势旋转磁动势,三相的合成磁动势：,取U相

10、绕组轴线位置作为空间坐标原点、以相序的方向作为x的参考方向、U相电流为零时作为时间起点，则三相基波磁动势为：,可见：三相合成磁动势也是一个圆形旋转磁动势。,交流电机三相对称绕组,通入三相对称电流，磁动势是三相的合成磁动势。,用图解法分析不同时刻三相合成磁动势,合成磁动势的转向是从载有超前电流的相转到载有滞后电流的相。,产生圆形旋转磁动势的条件：一是三相或多相对称绕组；二是三相或多相对称电流。两个条件有一个不满足，即产生椭圆形旋转磁动势。,三相对称绕组通入三相对称电流，产生的基波合成磁动势是一个幅值恒定不变的圆形旋转磁动势，它有以下主要性质,(1)幅值是单相脉动磁动势最大幅值的3/2倍。,(2)转向由电流相序决定,从载有超前电流相转到载有滞后电流相.,(3)转速决定于电流的频率和电机的磁极对数,(4)当某相电流达最大值时,旋转磁动势的波幅位置刚好转到该相绕组的轴线位置上,有一台异步电机,Z=36，2P=4，y=7/9,Nc=20，1=7.510-3Wb求：Eq1,解：、y、q、Ky1、Kq1、Kw1、Eq1,