版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領
文檔簡介
1、第五章 交流電動機的工作原理及特性 交流電動機分為 異步電動機 同步電動機 本章主要掌握三相異步電動機的結構和工作原理,機械特性、啟動、調速、制動等特性。 直流電動機是轉子繞組通電流 交流電動機是定子繞組通電流鼠籠式線繞式轉子結構不同5.1 三相異步電動機的結構和工作原理5.1.1 三相異步電動機的基本結構定子:由鐵心、三相對稱繞組組成,產生旋轉磁場。轉子:由鐵心、繞組組成,鐵心構成磁路的一部分。對稱正弦三相交流電對稱正弦三相交流電IIdt)t(iTI)wtsin(Ii)wtsin(IiwtsinIimTmCmBmA21343202幅值有效值瞬時值v5.1.2 三相異步電動機的工作原理 一、旋
2、轉磁場的產生電流為正,首端畫電流為負,首端畫 t=0t=T/6t=T/3t=T/2在正弦交流電的半個周期,磁場旋轉了180(順時針)磁場與轉子產生了相對運動轉子繞組中產生感應電動勢感應電流電磁轉矩轉子轉動二、旋轉磁場的方向 三相繞組的通電順序即為旋轉磁場的旋轉方向,故將定子繞組上的三根導線任意兩根對調,則旋轉磁場反向。 所以三相異步電動機的正反轉可由調電源的相序改變 旋轉磁場的轉速n0 轉子的轉速n兩者不同步異步電動機00nnnS轉差率三、磁極對數(shù)與旋轉磁場轉速關系1.每相繞組由兩個部分串 聯(lián)構成2.產生的磁極對數(shù)就會增 加一倍3.電流變化半個周期,磁 場旋轉了1/4個周期(旋 轉磁場的轉速n
3、0與磁極對 數(shù)p成反比pfn600旋轉磁場轉速正弦交流電的頻率f 同步轉速n0:指定子產生的旋轉磁場的轉速。 若電源頻率為f, 磁極對數(shù)為p, 則定子旋轉磁場轉速為: 轉子轉速n:電機輸出的轉速。 pfn600幾個重要參數(shù)幾個重要參數(shù)00nnnS轉差率 5.1.4 定子繞組的線端連接方式相線相線IIUU3相線相線I3IUU首首尾尾通常電動機銘牌上標有符號Y/和數(shù)字380/220 定子繞組Y接: 線電壓接380V; 定子繞組接:線電壓接220V。例5.1:電源的線電壓值380V,現(xiàn)有兩臺電動機,其銘牌數(shù)據(jù)如下,試 選擇定子繞組的連接方式。Y90S-4,功率1.1kW,電壓220/380V,連接方
4、法/YY112M-4 ,功率4.0kW,電壓380/660V,連接方法/Y解:Y接 接補充:變壓器原理1i1ue1eL12ie2eL2L1L2e1 、 e2 -感應電動勢eL1 、 eL2 -漏磁感應電動勢e1與 i1 方向一致e2由 i2 方向決定1N2N:主磁通,由N1、N2共同產生L:漏磁通dtdNe11dtdNe22dtdiLdtdNeLL1111dtdiLdtdNeLL22221i1ue1eL12ie2eL2L1L21N2NtUumsin1設:tmsintNdtdNemcos111)90sin(tEmmmmfNNE112mmmfNfNEE1144.42221111LeeRiu根據(jù)回路
5、電壓方程111ReueL很小和mfNEU11144.45.2 三相異步電動機的定子電路和轉子電路5.2.1定子電路分析 電壓平衡方程式為: 11111LeeRiu1Le111144. 4fNEU604442212201112011111111pnffNf.wtdtcosNfEwtcosNfdtdNefwwtsinwtsinm其中:2222LeRiedtdiLiRe22222Le02060Snpfnn2R2i2e一.轉子回路電壓平衡方程式00nnnS由:轉子切割磁力線的相對速度為:n0-n二.f2與f1的關系:10260SfSpnf6001pnf 5.2.2 轉子電路分析寫成相量式:222222
6、ZIXIjRIE轉子內阻抗222jXRZ2L201222244.444.4SESfNfNE應電動勢轉子不轉時轉子中的感122044. 4fNE2222222ZIXIjRIE2X轉子電路漏磁感抗三.轉子電路各量1.10260)(Sfnnpf2202220222222)(SXRSEXREI2f頻率2.2E感應電動勢02122222SXLSfLfX3.4.2I轉子電流5.2cos功率因數(shù)的相位差為轉子相電壓和相電流2220222222222)(cosSXRRXRR結論:轉子中各量都與轉差率S有關2E2I2剛啟動瞬間S=1 n=012ff202EE02XX最大轉子電流2I最小2cosS=1時,轉子沒有
7、轉動,S=0時,為旋轉磁場轉速5.2.3三相異步電動機的額定值(1)額定功率 PN: 在額定運行條件下,電動機軸上輸出的機械功率。(2)額定電壓 UN: 在額定運行條件下,定子繞組端應加的線電壓值。 注意銘牌上標定的定子繞組的接法;外加電壓在UN(15%)之間(3)額定頻率 f: 在額定運行條件下,定子外加電壓的頻率。(工頻)(4)額定電流 IN:在額定電壓、額定頻率和電動機軸上輸出額定功率時,定 子的線電流值。(5)額定轉速 nN:在額定電壓、額定頻率和電動機軸上輸出額定功率時, 電動機的轉速。與之對應的轉差率為額定轉差率SN。(6)額定效率:在額定電壓、額定頻率和電動機軸上輸出額定功率時,
8、電 動機輸出功率與輸入功率之比。(7)額定負載轉矩TN:電動機在額定轉速下輸出額定功率時軸上的負載轉矩。%100cos3NNNNNIUPNNNnPT55. 95.3 三相異步電動機的轉矩與機械特性5.3.1三相異步電動機的轉矩公式電磁轉矩是由旋轉磁場和轉子電流的有功分量相互作用而產生的。所以22cosIKTt1122202222444Nf.NKK)SX(RUSRKTt電磁轉矩是三相異步電動機最重要的物理量之一,機械特性是它的主要特性 n=f(T)電磁轉矩將 代入上式得到22cos、IT與S之間的關系可利用n與S之間的關系,將T-S化為T-n5.3.2三相異步電動機的機械特性一:固有機械特性(用
9、四個特征點描述其機械特性曲線)1.理想空載 S=0,n= n0 點( 0,n0 )2.額定工作點 S= SN 點(TN,nN)3.啟動工作點 S=1 點(Tst,0)4.極值(臨界) S=Sm 點(nm,Tmax) 條件:任何電阻,定子及轉子中不串入,NNffUU16010pfn NNNnPT55. 92202222XRURKTst202max2XUKT202XRSm 電機固有機械特性的兩個重要指標 1 啟動能力系數(shù): 2 過載能力系數(shù):NststTT /NmTT/max三相異步電動機的固有機械特性曲線二:人為機械特性 由 電機機械特性與定子繞組相電壓U,定子電源頻率f, 轉子阻值 R2,轉子
10、感抗X20有關。將改變定子電壓U、定子電源頻率f、定子電路串入電阻或電抗、轉子電路串入電阻或電抗(線繞式電機)時的機械特性稱為人為機械特性。2202222)SX(RUSRKT1 降低電機電源電壓時的人為機械特性 U降低,n0及Sm不變。Tmax正比于U2。即在同一轉差率的情況下,人為特性與固有特性的轉矩之比等于電壓的平方和之比。因此,異步電動機對電壓的波動非常敏感。2 定子電路串電阻或電抗 與降低電源電壓時的人為特性類似,所不同的是3 改變電源頻率f時的人為機械特性 4 轉子串電阻時(只適用于線繞式電機)此時:n0不變,Sm增大,Tmax不變,所串入電阻阻值適當增加時,Tst將增大。5.4 三
11、相異步電動機的啟動特性對啟動的要求 :1.足夠大的啟動轉矩 2.較小的啟動電流 直接啟動的問題: 啟動初始瞬間 n=0,S=1 1.啟動電流大 頻繁啟動會使電動機過熱(定子繞組電流大) 過大的啟動電流在短時間內會在線路上造成較大 的電壓降落,影響臨近負載的正常工作 2.啟動轉矩小 雖然啟動電流大,但功率因數(shù)很低,不能滿載啟動stTstINstII)75( NstTT)5 .18 .0(stststIKT22cos5.4.1鼠籠式異步電動機的啟動方法v在一定條件下,可直接啟動(全壓啟動)v不允許直接啟動,可降壓啟動 串電阻或電抗器啟動 星三角降壓啟動 自耦變壓器降壓啟動 延邊三角形啟動1 、 直
12、接啟動(在額定電壓下啟動)電動機功率電源總容量額定電流啟動電流443NstII現(xiàn)代設計的鼠籠異步電動機都按直接啟動時的電 磁力和發(fā)熱來考慮它的機械強度和熱穩(wěn)定性,因 此從電機本身來說,都允許直接啟動對電網而言要求:獨立變壓器供電,啟動頻繁的電機:功率小于變壓器功率20%的啟動不頻繁的電機:功率小于變壓器功率30%的與照明電共用電源時依據(jù)經驗公式:可直接啟動可直接啟動對負載而言,空載或輕載,可直接啟動5.6,20NstNIIKWP例5.2 經常啟動鼠籠式電動機供電變壓器容量560KVA,且有照明負載,問:可否直接啟動?同樣的 ,功率為多大的電動機不允許直接啟動?NstII75. 71020410
13、5604344333電動機功率電源總容量解:75.75.6NstII可直接啟動5 . 6410560434433NP電動機功率電源總容量KWPN24)75.05.6(4560不允許直接啟動KWPN242 、定子電路串接電阻或電抗降壓啟動特點:1、啟動轉距小,適用于空載或輕載啟動 2、電阻消耗能量大,不適和于經常啟動的場合 如用Xst代替Rst,費用高,設備體積大啟動時合KM啟動完成合1KM,切除Rst 3 、降壓啟動v啟動時: v啟動時:v故Y時:v 降壓啟動在減小啟動電流時,啟動轉 矩也同時減小ZUIstY313ststYII注;我國規(guī)定4kW以上的三相異步電機,其額定電壓為380V時,連接
14、方式為線電流、ststYII線電壓1U啟動時KM、1KM閉合,定子繞組接Y型,啟動完成斷1KM,合2KMZUIst1333U2121UTstY)(21UTst3ststYTT優(yōu)點:設備簡單,經濟,啟動電流小;缺點:啟動轉矩小,啟動電壓不能按照實際需要調節(jié)Y-啟動適用于電機正常工作時,定子繞組接成的情況 空載或輕載啟動的場合改進:4. 自耦變壓器降壓啟動自耦變壓器抽頭有0.50、0.65、0.80等122112NNIIUU變壓器的變壓比K為v啟動時:ststIKKIIKII221212KKUUK而:倍時的啟動電流也是全壓啟動倍壓是全壓啟動時的加在定子繞組的每相電全壓啟動電流變壓器副邊電流變壓器原
15、邊電流stIII21ststTKT2結論:啟動電流、啟動轉矩都是全壓啟動時的 倍2K優(yōu)點:啟動電壓可調缺點:變壓器體積大、重、價高,啟動時處于過電流狀態(tài)5.延邊三角形啟動v啟動時,將定子繞組的一部分接成Y型,一部分接成型,啟動電流在純Y型與純型之間。v鼠籠電動機幾種常用啟動方法比較(見P70)ststBstYTTT5.4.2 線繞式異步電動機啟動方法v鼠籠式異步電動機啟動轉矩小,啟動電流大,不能滿足有些生產機械要求啟動轉矩大,啟動電流小的要求。v根據(jù) 可選用線繞式電動機在轉子回路串電阻來提高啟動轉矩,降低啟動電流。線繞式電動機在轉子回路串電阻的啟動方法有兩種:1.逐級切除啟動電阻(與直流他勵電
16、動機類似)2.采用頻敏變阻器2202222XRURKTst1.逐級切除電阻2.頻敏變阻器的工作原理v頻敏變阻器是一個三相電抗器(鐵芯線圈),鐵芯是由鋼板制造的,鐵損較大,因而等效電阻較大;在工作時,轉子電流的頻率是變化的:在剛啟動時,頻率高(頻敏變阻器的感抗高),隨著轉速的升高,頻率減少(感抗自動減少)。 在啟動過程中,隨著轉速的升高,頻率減少,感抗減少,頻敏變阻器的阻抗就減少。當電動機轉速正常以后,轉子轉速與定子旋轉磁場相差很少,轉子內部電流頻率很低,電抗器對低頻電流阻抗很小,所以對正常工作電流影響很小。v優(yōu)點:自動平滑調節(jié)啟動電流和啟動轉矩,結構簡單,運行可靠 v缺點:cos2低,啟動轉矩
17、的增大受限制,不能用作調速電阻。v用在對調速沒要求、經常正反轉、對啟動轉矩要求不大的場合。5.5 三相異步電動機的調速特性1.調壓調速通過改變定子繞組電壓U來調速方法:改變電源電壓;定子回路串電阻R1s特點:調速范圍不大 可實現(xiàn)無級調速 最大轉矩Tmax 下降 )1 (60)1 (0spfnsn由可采用改變 轉差率s、頻率f、磁極對數(shù)p進行調速一.改變S調速(n0不變)1 調壓調速v能夠實現(xiàn)無級調速,但轉距按U2比減小。且調速范圍不大。2. 轉子電路串電阻調速(適用于線繞式)特點:串入電阻后轉速n 實現(xiàn)有級調速 最大轉矩Tmax不變低速時損耗大 適用于短時、重復運行的起重運輸設備二. 改變極對
18、數(shù)調速v調速時,由于電流改變方向,所以若要維持電機轉向不變,應改變三相繞組的相序。通過改變定子繞組的接法改變p,實現(xiàn)調速,一般用于雙速、三速、四速電動機方法是將一相繞組分兩部分,串聯(lián)或并聯(lián)。繞組串聯(lián)并聯(lián),極對數(shù)vnYY=2nYvnYY=2nYYYYY三.變頻調速條件:定子、轉子回路不串任何阻抗,保持U/f=常數(shù)特點:調速范圍大 可實現(xiàn)無級平滑調速 Tmax、不變 需專門的變頻設備,且 成本較高(小功率電機調 速成本較低)fa5.6三相異步電動機的制動特性v反饋制動v反接制動:電源反接、倒拉反接v能耗制動制動:電動機轉動的方向與電磁轉矩方向相反1、反饋制動(nn0,sn0時,轉子導體切割旋轉磁場
19、的方向與電動狀態(tài)相反,因此I2改變方向,從而T=KtI2cos2也改變方向,與電動狀態(tài)相反,電動機變?yōu)榘l(fā)電機,此時的電磁轉矩為制動轉矩。產生反饋制動的情況(1)起重機下放重物(在第三象限) 電磁轉矩與負載轉矩同方向,n 當nn0進入第四象限,產生反饋制動電磁轉矩變?yōu)橹苿愚D矩,TM=TN,勻速下降(a點) 在轉子電路串入電阻,可得到不同的穩(wěn)態(tài)轉速(b點)。(電阻不能太大)(2)變極或變頻調速時的反饋制動 當磁極對數(shù)突然增多或電源電源頻率突然下降,使得旋轉磁場的轉速n0降低,會產生反饋制動。nan02時,abc(ncna)2、反接制動改變三相電源的任 意兩相相序)轉子導體切割旋轉磁場的方向與電動狀
20、態(tài)相反,因此I2改變方向,從而T=KtI2cos2也改變方向,產生制動轉矩,使得轉速下降。注: 當n=0時,應切斷電源,否則電機將 反向啟動。 由于相對轉速為(n0+n)I2 I1故對鼠籠式電動機常在定子回路串接電阻,對于線繞式電動機常在轉子回路中串接電阻.反接制動定子回路串電阻反接制動(2)倒拉反接制動倒拉反接制動出現(xiàn)在位能負載轉矩超過電磁轉矩時,如重物下放的過程。為使下降速度不致過快,在轉子電路中串入較大的附加電阻如上升時在a點,下降時加入電阻,轉速從abc(n=0),TLTM,n反向旋轉(相當于反接),重物被下放制動時n0方向不變,而n反向,致使轉差率1)(00nnns在d點, TL=T
21、M達到平衡,可穩(wěn)定運行。3、能耗制動能耗制動時,切斷三相電源,接入直流電源,產生與旋轉磁場方向相反的固定磁場,產生制動轉矩電動機轉速nn=0,T=0準確停車注:停車后要及時切斷直流電源,否則容易燒毀定子繞組。反接制動的問題:容易造成反轉,準確停車困難,且能耗大。復習:一.鼠籠式三相異步電動機的起動 1 .直接起動 2.降壓起動(定子回路串電阻、Y-、自耦變壓器、延邊) 1.轉子回路串電阻逐級切除 2.轉子回路串頻敏變阻器二.線繞式三相異步電動機起動三. 三相異步電動機調速1.調壓調速; 2.轉子回路串電阻調速;3.改變磁極對數(shù)(繞組串改并,磁極對數(shù)減少);4.變頻調速四. 三相異步電動機制動1
22、.反饋制動; 2.反接制動(電源相序改變旋轉磁場方向改變,產生制動轉矩)(倒拉制動出現(xiàn)在位能負載轉矩電磁轉矩時);3. 能耗制動(切斷交流電,接入直流電,產生制動轉矩,待電動機停車后,要切斷直流電)5.7單相異步電動機單相異步電動機結構 定子:只有一相繞組 轉子:采用鼠籠式繞組一、單相異步電動機旋轉磁場的產生 當單相異步電動機定子接入單相交流電時,在定子、轉子、氣隙中產生一個交變脈動磁場,該磁場在空間上并不旋轉,只是磁通量或磁感應強度的大小隨時間做正弦變化。故單相異步電動機無啟動能力。tBBmsin突極式隱極式該磁場可以分解成轉速相等但方向相反的兩個旋轉磁場:同步轉速為:2/21mmmBBBp
23、fn/600T+與T-的合成曲線問題:n=0時,T=0,不能自行啟動解決:外力推;在定子繞組中產生不同相位的電流S=1,T+=T-T=0即轉子靜止時,轉矩為零T+順時針旋轉二、單相異步電動機的啟動方法 1.電容分相式異步電動機(定子上有兩個繞組)啟動繞組工作繞組旋轉磁場的方向:從電流超前的繞組電流滯后的繞組BYAX使兩個繞組產生相位差(差90電角度)轉子轉速正常后,可切斷C,也可不切斷C。P83單向異步電動機正反轉控制 通過改變電容的接法,來改變轉向開關接1順時針轉動開關接2逆時針轉動圖圖5-52 單相罩極式異步電動機的結構及矢量圖單相罩極式異步電動機的結構及矢量圖 2.罩極式單相異步電動機IK:罩極線圈中的感應電流,作用是阻止罩極部分磁通的變化A與B在空間上差一個電角度,在時間上有一個相位差,二者形成一個從未罩極向罩極方向移動的磁場,在轉子上產生一個起動轉矩,使轉子轉動。5.8 同步電動機的工作原理、特點及應用 同步電機即可做電動機使用,也可做發(fā)電機使用,發(fā)電廠用的交流發(fā)電機全部采用同步發(fā)電機。 同步電機除用于電力傳動外,還用于補償電網的功率因數(shù)。一.同步電動機的基本結構定子:鐵心、電樞繞組(接對稱三相交流電)轉子:由
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
- 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2025版葡萄酒品鑒會組織及經銷合作協(xié)議3篇
- 2025年度多功能會議室裝修與聲學處理服務合同3篇
- 2024年電力設備檢修與保養(yǎng)及安全監(jiān)督服務合同3篇
- 2024年私人汽車內飾定制及安裝服務合同范本3篇
- 2025版勞動合同電子化與人力資源管理系統(tǒng)集成合同3篇
- 2024年車輛掛靠運營管理合同版B版
- 2025年度五星級酒店客房用品一站式采購合作協(xié)議3篇
- 2024年特許權使用協(xié)議3篇
- 2024年度離婚協(xié)議中個人債務免除協(xié)議范本3篇
- 2024年設計啟航:陶瓷產品設計師新勞動合同3篇
- 光伏發(fā)電項目技術標投標文件
- 網球肘完整版本
- 老齡辦年終工作總結
- 中國古代戲曲的源頭-儺戲課件
- 關于調整縣人民醫(yī)院預算管理委員會成員的通知
- 2022男德經守則全部
- 《工程計量》課件
- 2024年度企業(yè)網絡搭建及應用技能大賽方案
- 業(yè)委會換屆工作交接清單
- 進口公司創(chuàng)業(yè)計劃書
- 2023-2024學年福建省泉州市晉江市八年級(上)學期期末數(shù)學試題(含解析)
評論
0/150
提交評論