第04章异步电动机

船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系第四章异步电动机船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系定子冲片船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系定子线圈船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系铁心和机座船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系2、转子1）笼型绕组铜条笼型转子铸铝笼型转子船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系笼型转子船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系笼型转子照片船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系绕线转子照片船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系第四章异步电动机本章主要讲解内容第一节三相异步电动机结构与铭牌数据第二节异步电动机的旋转磁场与工作原理第三节异步电动机的定子与转子电路第四节三相异步电动机的电磁转矩与机械特性第五节三相异步电动机工作特性与选择第六节单相异步电动机船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系第一节三相异步电动机结构与铭牌数据一、三相异步电动机的基本结构船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系异步电动机的定子与转子之间有一很窄的空气隙。气隙气隙的大小直接关系到电动机的运行性能。通常，气隙越小，电动机磁路中的磁阻越小，产生一定量磁通所需要的励磁电流就小，电动机运行性能越好。船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系1)型号Y90L－4磁极数(极对数p=2)同步转速1500转/分铭牌数据二、三相异步电动机的铭牌数据船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系额定运行时电动机轴上输出的机械功率2)额定功率PN额定功率指电机在额定运行时轴上输出的机械功率（P2），不等于从电源吸收的电功率（P1）。12PP船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系COSIUPNN31其中鼠笼电机=72－93％船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系3)额定电压UN线电压AZBYXC线电压ABCXYZ额定运行时定子绕组所接电源线电压值船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系Y接法接法ABCZXYABCZXYABCXYZAZBYXC4)联接方式：Y/接法船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系例：380/220Y/是指：线电压为380V时采用Y接法；当线电压为220V时采用接法。ABCXYZ接线盒船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的5％。船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系5)额定电流IN额定运行时定子绕组的线电流6)额定频率fN电源频率船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系7)额定转速nN额定运行时电动机的转速8)额定功率因数额定运行时的功率因数额定负载时一般为0.7～0.9空载时功率因数很低约为0.2～0.3船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系连续运行10)绝缘等级与温升:9)定额(工作方式或工作制):与所用绝缘材料有关短时运行重复短时运行船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系异步电动机的三相绕组与三相电流第二节异步电动机的旋转磁场与工作原理船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系三相异步电动机转子转起来的两个基本条件:转子绕组自成闭合回路定子三相绕组通入三相电流能产生旋转磁场船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系1转动原理复习右手定则：判定感应电流的方向。左手定则：判定电磁作用力的方向。2旋转磁场船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系1)旋转磁场的产生240sin120sinsintIitIitIimCmBmAYZ0nCBXA(•)电流出()电流入三相对称绕组通入三相对称电流船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系240sin120sinsintIitIitIimCmBmA船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系0tAXYCBZNS240sin120sinsintIitIitIimCmBmA船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系60tAXYCBZSN0n60240sin120sinsintIitIitIimCmBmA船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系240sin120sinsintIitIitIimCmBmAA120tXYCBZ0n船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系240sin120sinsintIitIitIimCmBmA180tXBZ0nAYC船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系180tXBZ0nAYC60tAXYCBZSN0n60A120tXYCBZ0n船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系旋转方向：取决于三相电流的相序。0n0n改变电机的旋转方向：换接其中两相2.旋转磁场的转动方向船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系3.旋转磁场的转速AXYCBZNSAXYCBZSN0n60AXYCBZNS船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系分）转/(6010fn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：船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系极对数（P）的概念BiAXBYCZAiCiAXYCBZNS船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系1p此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系极对数（P）的改变将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AiBiCi'X'AAXBY'B'YCZ'C'Z船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系极对数2pC'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AiBiCi'X'AAXBY'B'YCZ'C'Z船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系XNSASNZB'X'AYC'Z'B'C'Y0t60t'A0nAZ'XXC'Z'CSNSN30极对数和转速的关系船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系分）转/(600pfn三相异步电动机的同步转速船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系2p180分）转/(50011p360分）转/(0003极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速)50(Hzf0n3p120分）转/(0001船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系电源频率为50Hz和60Hz时异步电动机的同步转速n0与磁极对数的对应关系p123456n0（f=50Hz）300015001000750600500n0（f=60Hz）360018001200900720600船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速:n电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但异步电动机0nn船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系无转距转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流提示：如果0nn船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系转差率S的概念：00nnns转差率S用来表明转子的转速n相对于同步转速n0的差别程度。即：船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系异步电机运行中:S=0.01—0.09异步电动机的三种工作状态：电动机发电机电磁制动n=0S=1n=n0S=0nn0S0n0S1船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系产生旋转磁场必须满足两个条件：（1）至少要有两个定子绕组，这些绕组之间要有空间相位差；（2）通入这些绕组中的正弦交变电流之间要有时间相位差。船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系异步电动机的转动原理船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系转子转动的方向与旋转磁场方向相同，当旋转磁场方向反向时，电动机的转子也跟着反转。异步电动机的转动是基于电磁感应，故又称之为感应电动机。船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系一、异步电动机的转子磁场及磁势平衡关系N定子磁极n0SNN定子磁极n0NSNSNSNS图3-10定子磁极对数不同时转子绕组中的电流的方向及转子磁场的磁极对数(a)p=1(b)p=2第三节异步电动机的定子与转子电路船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系定子磁场以n0旋转时，这一转子磁场将与之同步旋转，即转子旋转磁场与定子旋转磁场转向相同，转速也为n0。船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系转子磁场的存在必将对定子旋转磁场产生影响，称为转子反应。转子反应船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系转子反应的结果与变压器中原、副边磁势平衡关系相似。根据变压器工作原理，变压器负载运行时，副边电流产生的副边磁势对主磁通呈去磁作用。船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系为了维持主磁通基本不变，原边绕组中的电流就相应地增加，依靠增加的原边磁势来补偿副边磁势的去磁作用。船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系对于异步电动机而言，当轴上的机械负载增大时，其转速将有下降的趋势，转子绕组切割旋转磁场的相对速度增大，转子电流随之增大，由此产生的转子磁势对主磁场的去磁效应也增大。船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系为了维持气隙中的主磁通基本不变，定子绕组中的电流也必然增大，以增大的定子磁势来补偿转子磁势的去磁作用。船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系异步电动机中，定子绕组的电流大小将与转子电流成比例，且取决于轴上负载的大小。船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系1)定子电路二、异步电动机的定子与转子电路i2R1R2i1u1e1e2RLL1L2定子、转子电路船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系i2R1R2i1u1e1e2RLL1L2绕组中正弦感应电动势的有效值为111144.4NfkEk1为小于1的定子分布绕组系数船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系i2R1R2i1u1e1e2RLL1L2定子电路相量电压平衡方程式为1.1.111.)(EILjRU船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系i2R1R2i1u1e1e2RLL1L2由于绕组在正常负载范围内漏阻抗压降远小于感应电动势E1。1111144.4NfkEU船舶电气设备与系统课件2020/3/23轮机工程学院船电系2)转子电路p对磁极的旋转磁场以n=n0-n的转速切割转子每相绕组。i2R1R2i1u1e