交流电动机的工作原理 (PPT)

第五章交流电动机的工作原理交流电动机的分类：第五章交流电动机的工作原理交流电动机异步电动机同步电动机三相电动机单相电动机特点：第五章交流电动机的工作原理异步电动机结构简单、便宜,是应用最多的一种电动机同步电动机特性绝对硬β→∞,可以作为发电机使用第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.1.1三相异步电动机的结构第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.1.1三相异步电动机的结构交流电动机定子转子铁芯绕组机座铁芯绕组线绕式鼠笼式第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.1.1三相异步电动机的结构§5.1.2三相异步电动机的工作原理第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.1.1三相异步电动机的结构§5.1.2三相异步电动机的工作原理工作原理:基于定子线圈能够产生一个旋转磁场，假设有一个旋转磁场来分析，如图中N、S的磁场以n0旋转第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.1.1三相异步电动机的结构§5.1.2三相异步电动机的工作原理转子则切割磁力线而产生电流（右手定电流I方向）电流在磁场中切割磁力线而产生力及力矩（左手定方向）它与n0方向相同,使转子转动起来在转子转动中，n比n0小NSn0FF第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.1.1三相异步电动机的结构§5.1.2三相异步电动机的工作原理在转子转动中，n比n0小原因：转子力矩Tm＝KmφIZ其中φ为旋转磁场磁通φ转子电流IZ=eZ/RZ其中RZ为转子电阻φ转子电势eZ=KeφΔn其中Δn=n0-n为转子线圈切割力线的相对转速第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.1.1三相异步电动机的结构§5.1.2三相异步电动机的工作原理当n=n0时，eZ=0,IZ=0,Tm＝0n0称为理想空载转速（同步转速）实际由于Tm不等于0;所以nn0由以上分析可知Δn=n0-n不等于0是保证交流电机运转的一个重要条件所以称为异步电动机第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.1.1三相异步电动机的结构§5.1.2三相异步电动机的工作原理以转差率来表示他的运行情况:S=(n0-n)/n0对于一般的异步电机（笼型）转子电阻RZ很小所以只需不大的S就能产生大的IZ和Tm一般的在额定转速时S为0.015～0.06比较小第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.1.1三相异步电动机的结构§5.1.2三相异步电动机的工作原理§5.1.3三相异步电动机的旋转磁场第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.1.1三相异步电动机的结构§5.1.2三相异步电动机的工作原理§5.1.3三相异步电动机的旋转磁场以上是基于在电机中有一个旋转磁场为根据分析的，这一节我们分析旋转磁场的产生。第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.1.1三相异步电动机的结构§5.1.2三相异步电动机的工作原理§5.1.3三相异步电动机的旋转磁场一、由于三相电源，所以定子中有三相绕组（120°夹角）对于三相绕组中的电流也差120°如下页图第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.1.1三相异步电动机的结构§5.1.2三相异步电动机的工作原理§5.1.3三相异步电动机的旋转磁场ABCXYZiAIBIC第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.1.1三相异步电动机的结构§5.1.2三相异步电动机的工作原理§5.1.3三相异步电动机的旋转磁场iA=Isin(ωt)iΒ=Isin(ωt+120°)iC=Isin(ωt+240°)AXBYCZiAiBiCπ|3ππ|32第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.1.1三相异步电动机的结构§5.1.2三相异步电动机的工作原理§5.1.3三相异步电动机的旋转磁场ωt＝0ωt＝60YABXZC当ωt＝0iA=0;iΒ=-A;iC=A磁场位置0度当ωt＝60iA=A;iΒ=-A;iC=0磁场位置转60度第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.1.1三相异步电动机的结构§5.1.2三相异步电动机的工作原理§5.1.3三相异步电动机的旋转磁场ABCXYZωt＝180ABCXYZ当ωt＝120iA=A;iΒ=0;iC=-A磁场位置转到120度ωt＝120当ωt＝180iA=0;iΒ=A;iC=-A磁场位置转到180度第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.1.1三相异步电动机的结构§5.1.2三相异步电动机的工作原理§5.1.3三相异步电动机的旋转磁场依此类推下去，可知当三相交流电在定子绕组中产生三相电流后，则三相绕组电流的合成磁场是旋转的。第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.1.1三相异步电动机的结构§5.1.2三相异步电动机的工作原理§5.1.3三相异步电动机的旋转磁场二、旋转磁场的方向对于ABC三绕组如果将任意两根对调，则经分析可知向反方向旋转对于交流异步电动机当需要反向时只需对调两根电源线既可（三根中任意）第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.1.1三相异步电动机的结构§5.1.2三相异步电动机的工作原理§5.1.3三相异步电动机的旋转磁场三、旋转磁场的极数与旋转速度第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.1.1三相异步电动机的结构§5.1.2三相异步电动机的工作原理§5.1.3三相异步电动机的旋转磁场1、上面讨论时在电机中有一对磁极（二极）它的极对数为p＝1这时电流变化一个周期，磁场转一圈所以:磁场旋转速度（同步）为电源频率f（50Hz）×60=3000{r/min}第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.1.1三相异步电动机的结构§5.1.2三相异步电动机的工作原理§5.1.3三相异步电动机的旋转磁场2、当把定子线圈做成两组（A，A’，B，B‘、C、C‘）各自串联时，如图这时各相绕组夹角60当ωt＝0时,磁场方向0度ωt=60时,磁场方向30度ωt=120时,磁场方向60度这时有两对N、S磁极既p＝2当ωt转φ磁场转φ/2所以这时磁场旋转速度=60f/2=1500{r/min}第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.1.1三相异步电动机的结构§5.1.2三相异步电动机的工作原理§5.1.3三相异步电动机的旋转磁场注：由于A、B、C的各相空间夹角为60=120/2所以当电源变化一个周期时，磁场只转半圈既圈/2极对数及极数：极对数p极数（磁极数）＝2p一般的对于对于p＝2的电机称为四极电机人们通常以极数称呼电机第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.1.1三相异步电动机的结构§5.1.2三相异步电动机的工作原理§5.1.3三相异步电动机的旋转磁场各种极数的电机的n02极（p＝1）n0＝3000（r/min）4极（p＝2）n0＝1500（r/min）6极（p＝3）n0＝1000（r/min）8极（p＝4）n0＝750（r/min）一般的额定转速低于这个值，如4极电机区1450r/min左右第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.1.1三相异步电动机的结构§5.1.2三相异步电动机的工作原理§5.1.3三相异步电动机的旋转磁场§5.1.4定子绕组的线连接方式第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.1.1三相异步电动机的结构§5.1.2三相异步电动机的工作原理§5.1.3三相异步电动机的旋转磁场§5.1.4定子绕组的线连接方式在三相电机的接线盒中有六个端子:D1、D2、D3、D4、D5、D6首端:D1，D2，D3末端:D4，D5，D6第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.1.1三相异步电动机的结构§5.1.2三相异步电动机的工作原理§5.1.3三相异步电动机的旋转磁场§5.1.4定子绕组的线连接方式对于电动机有星形（Y）和三角形接法（Δ）星形（Y）接法三角形（Δ）接法第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.2三项异步电动机的定子和转子电路第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.2三项异步电动机的定子和转子电路§5.2.1定子电路分析第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.2三项异步电动机的定子和转子电路§5.2.1定子电路分析结论:定子电路的感应电动势有效值E1=4.44f1N1Φ(切割旋转磁场产生)定子电流频率f1=f电源频率定子电压U≈E1(不考虑漏磁)第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.2三项异步电动机的定子和转子电路§5.2.1定子电路分析§5.2.2转子电路分析第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.2三项异步电动机的定子和转子电路§5.2.1定子电路分析5.2.2转子电路分析结论:转子电流频率f2=Sf1转子感应电动势有效值E2=4.44f2N2Φ=4.44Sf1N2Φ切割旋转磁场速度Δn=n0-n启动时S=1E20=4.44Sf1N2Φ=4.44f1N2Φ常数E2=SE20第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.2三项异步电动机的定子和转子电路§5.2.1定子电路分析5.2.2转子电路分析转子感抗X2=2πf2L2=2πSf1L2启动时S=1X20=2πSf1L2=2πf1L2(最大)转子功率因数COSφ2=R/（SX20）当n=0时COSφ2最大当n=nN时COSφ2最小第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.2三项异步电动机的定子和转子电路§5.2.1定子电路分析5.2.2转子电路分析§5.2.3额定值第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.2三项异步电动机的定子和转子电路§5.2.1定子电路分析5.2.2转子电路分析5.2.3额定值1.型号：2.额定功率:PＮ3.额定电压:UＮ4.额定频率:fＮ5.额定电流:IＮ6.额定转速:nＮ7.工作方式:连续,短时重复,短时第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.2三项异步电动机的定子和转子电路§5.2.1定子电路分析5.2.2转子电路分析5.2.3额定值8.温升:绝缘等级9.重量:10.额定功率因数COSφ211.额定效率ηＮ12.额定转矩:启动,最大13.线绕转子电动机的滑环静止电压和电流电动机的额定转矩{T}N.M=9.55{P}W/{n}r/min第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.2三项异步电动机的定子和转子电路§5.3三相异步电动机的转矩与机械特性第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.2三项异步电动机的定子和转子电路§5.3三相异步电动机的转矩与机械特性由于电动机的电磁转矩是它的输出，所以要研究电动机的机械特性T－n的关系第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.2三项异步电动机的定子和转子电路§5.3三相异步电动机的转矩与机械特性§5.3.1三相异步电动转矩第五章交流电动机的工作原理§5.1三相异步电动机的结构和工作原理§5.2三项异步电动机的定子和转子电路§5.3三相异步电动机的转矩与机械特性§5.3.1三相异步电动转矩一、转子电路功率因数COSφ2对输