chapter7交流電動(dòng)機(jī)課件

第7章交流電動(dòng)機(jī)

7.1三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造7.2三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理7.3三相異步電動(dòng)機(jī)的電路分析7.4三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性7.5三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)7.6三相異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速7.7三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)7.8三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)7.9三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇7.10單相異步電動(dòng)機(jī)7.1三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)繞線式定子轉(zhuǎn)子定子鐵芯機(jī)座定子繞組轉(zhuǎn)子鐵芯轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)子繞組所以，定子繞組可以接成星形或三角形。

當(dāng)電動(dòng)機(jī)每相繞組額定電壓等于電源的相電壓時(shí)，繞組接成星形聯(lián)結(jié)；等于電源的線電壓時(shí)，繞組接成三角形聯(lián)結(jié)。接線盒三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組屬于三相對稱負(fù)載2．轉(zhuǎn)子是電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分。由轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組組成?；\型轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子繞組又分籠型轉(zhuǎn)子和繞線型轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子繞組是在鐵心槽內(nèi)壓進(jìn)銅條，兩端分別焊在兩個(gè)銅環(huán)上。中小型電動(dòng)機(jī)一般用熔化的鋁澆鑄成轉(zhuǎn)子繞組。

鐵心是由厚的硅鋼片疊壓而成的圓柱體，其外圓周沖有槽孔，以嵌置轉(zhuǎn)子繞組。

鐵心與籠型相同，但鐵心槽內(nèi)嵌置對稱三相繞組并作星形聯(lián)結(jié)。各相繞組首端通過滑環(huán)和電刷引到相應(yīng)的接線盒里，在起動(dòng)和調(diào)速時(shí)可在轉(zhuǎn)子電路中串入附加電阻。繞線型異步電動(dòng)機(jī)能獲得較好的起動(dòng)與調(diào)速性能。繞線轉(zhuǎn)子接線示意圖iUt=0°時(shí)tiU1V2V1U2W1W2iU=0iV為負(fù)值iW為正值NS0°設(shè)：電流的流入端用表示iViW電流的流出端用表示1．旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生tt=60°時(shí)iU1V2V1U2W1W2NS60°iW

=0iV為負(fù)值iU為正值iUiViW0t=90°時(shí)U1V2V1U2W1W2NS90°iU為正值iV為負(fù)值iW為負(fù)值tiiUiViW0t=0°U1W2V1U2W1V2NS0°Nt=180U1W2V1U2W1V2S180°t=90°U1W2V1U2W1V2NS90°t=60U1W2V1U2W1V2NS60°旋轉(zhuǎn)磁場空間相差120o角的三相繞組，通入對稱三相電流時(shí)，產(chǎn)生的是一對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場,當(dāng)電流經(jīng)過一個(gè)周期變化時(shí)，磁場也沿著順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)了一周(在空間旋轉(zhuǎn)的角度為360o)。綜上分析可以得出：tiiUiViW0U1V1W1U2W2V2iUiW9060°0U1W2V1U2W1V2NS0°相序U1-W1-V1-U1iV2．改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向U1W2V1U2W1V2NS60°U1W2V1U2W1V2NS90°

前面討論的旋轉(zhuǎn)磁場是一對極磁場，當(dāng)改變定子繞組在空間的排列，可以制成兩對、三對或更多對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，而磁極對數(shù)影響旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速?！娫吹念l率—磁極對數(shù)若f1=50Hz3．旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)

p旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0，又稱作同步轉(zhuǎn)速n0的單位：r/min磁極對數(shù)p12345旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0/(r.min-1)3000150010007506007.2.2電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理ωt=0時(shí)轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)情況n0AXBYCZNSω轉(zhuǎn)子導(dǎo)線（閉合）切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電流流過電流的轉(zhuǎn)子受旋轉(zhuǎn)磁場作用，產(chǎn)生力矩，因此轉(zhuǎn)子順著同步磁場n0的方向轉(zhuǎn)動(dòng)異步機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理固定不動(dòng)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場相切割后感應(yīng)電流成為載流導(dǎo)體。載流導(dǎo)體又和旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，對軸生成電磁轉(zhuǎn)矩，于是電動(dòng)機(jī)就順著同步轉(zhuǎn)速的方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來。定子中的正弦電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場電生磁磁生電電磁作用產(chǎn)生力矩問題與討論電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n能等于同步轉(zhuǎn)速n0嗎？轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運(yùn)動(dòng)提示：如果轉(zhuǎn)子不切割磁場不能生成感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子不是載流導(dǎo)體則不能受力轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)論：n≠n0異步！同步轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)差率：解：

三相異步電動(dòng)機(jī)p=3，電源f1=50Hz，電機(jī)額定轉(zhuǎn)速n=960r/min。求：轉(zhuǎn)差率s，例：電磁轉(zhuǎn)矩T：轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下,受到電磁力對于轉(zhuǎn)軸所形成的轉(zhuǎn)距之總和，是反映電動(dòng)機(jī)做功能量的一個(gè)量。結(jié)構(gòu)常數(shù)每極磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路的7.4.1轉(zhuǎn)矩公式（牛頓米）7.4三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性將如下參數(shù)代入上式：得到轉(zhuǎn)矩公式

單位（N.m）10n0Tn得特性曲線：啟動(dòng)時(shí)n=0最大轉(zhuǎn)速n=n0時(shí)在U1及R2一定時(shí)，T僅隨S變化得特性曲線：7.4.2機(jī)械特性曲線三個(gè)重要轉(zhuǎn)矩n0Tn牛頓?米nN

電機(jī)在額定電壓下，以額定轉(zhuǎn)速nN運(yùn)行，輸出額定功率PN時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸上輸出的轉(zhuǎn)矩。1、額定轉(zhuǎn)矩TN:TN、Tmax、Tst負(fù)載轉(zhuǎn)矩用

TL

表示TstTmax2、最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩中的最大值，也是臨界值n0nnNTstTmax過載系數(shù)3、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst:一般電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩

Tst

體現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)帶載起動(dòng)的能力。若Tst>TL電動(dòng)機(jī)能起動(dòng)，否則將起動(dòng)不了。如果TL>

Tmax電動(dòng)機(jī)將會(huì)因帶不動(dòng)負(fù)載而停轉(zhuǎn)。啟動(dòng)系數(shù)例：三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率P2N=10kW，額定轉(zhuǎn)速nN=1450r/min，啟動(dòng)能力Tst/TN=1.4，過載系數(shù)=2.0，效率為87.5%。求額定轉(zhuǎn)矩、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩及額定輸入功率。（1）額定轉(zhuǎn)矩TN（2）啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst（3）最大轉(zhuǎn)矩Tm解：所求量：TN、Tst、Tm、P1N（4）輸入功率P1N

實(shí)驗(yàn)室、家庭及辦公場所通常是單相供電，因此實(shí)驗(yàn)室的很多儀器、各種電動(dòng)小型工具、家用洗衣機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇等，都采用單相異步電動(dòng)機(jī)。單相異步機(jī)采用鼠籠式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，一般容量多在0.75KW以下。7.10單相異步電動(dòng)機(jī)

日常生活中的電風(fēng)扇、電冰箱、洗衣機(jī)、攪拌機(jī)等均采用單相異步電動(dòng)機(jī)作動(dòng)力。

U1U2：工作繞組，流過的電流為i2；

V1V2：起動(dòng)繞組，串有電容器，流過的電流為i1；它們在空間互差90。轉(zhuǎn)子為籠型工作繞組起動(dòng)繞組籠型轉(zhuǎn)子

定子兩個(gè)繞組：7.10.1電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)

選擇適當(dāng)電容可使電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)中兩個(gè)繞組中的電流相位差為90。

在空間上互成90的兩相繞組通入互差90的兩相交流電，便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。電容分相式起動(dòng)~KDCWSTW:主繞組ST：啟動(dòng)繞組K：離心開關(guān)啟動(dòng)時(shí)開關(guān)K閉合，使兩繞組電流相位差約為90°，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，電機(jī)轉(zhuǎn)起來；轉(zhuǎn)動(dòng)正常以后離心開關(guān)被甩開，啟動(dòng)繞組被切斷。

采用在起動(dòng)繞組中串入電阻的方法也可使兩相繞組中的電流在相位上存在一定的角度產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)動(dòng)原理與三相異步電動(dòng)機(jī)相同。

定子磁極上開一個(gè)槽，將磁極分成兩部分，較小部分套一個(gè)短路環(huán)

—罩極。短路環(huán)

罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)定子鐵心做成凸極式，轉(zhuǎn)子仍為籠型。7.10.2罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)定子磁極轉(zhuǎn)子短路環(huán)

定子通入電流以后，部分磁通穿過短路環(huán)，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電流。短路環(huán)中的電流阻礙磁通的變化，致使有短路環(huán)部分和沒有短路環(huán)部分產(chǎn)生的磁通有了相位差，從而形成旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來。

圖中電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向：瞬時(shí)針旋轉(zhuǎn)。因?yàn)闆]有短路環(huán)部分的磁通比有短路環(huán)部分的磁通領(lǐng)先。

罩極式單相異步電動(dòng)機(jī)不能改變轉(zhuǎn)向，它的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，一般用在空載或輕載起動(dòng)的風(fēng)扇、排氣扇等設(shè)備中。三相異步電動(dòng)機(jī)能否當(dāng)做單相電機(jī)使用？

三相異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中，若其中一相和電源斷開，則變成單相運(yùn)行。思考此時(shí)和單相電機(jī)一樣，電機(jī)仍會(huì)按原來方向運(yùn)轉(zhuǎn)。三相異步電動(dòng)機(jī)若在啟動(dòng)前