第九章异步电机的理论分析与工作特性.ppt

第三篇 异步电机 第九章 异步电机的理论分析与工作特性 9－1 异步电机的基本结构 异步电机又称感应电机是交流电机的一种。 优点：结构简单、制造、使用和维护方便，运行可靠，效率较高、价格较低。 缺点： ①转速不易调节 ②鼠笼式异步电动机的起动性能较差 ③功率因数滞后，增加了电力系统的无功负担。 应用：总的来说：主要作为电动机使用，是当今应用最广，需要量最大的一种电机。 结构：定子、转子、空气隙、端盖、轴承和机座等部件。 一、定子 异步电机定子主要包括定子绕组、铁芯和机座三部分。 二、转子 1. 笼型绕组 2. 绕线绕组 三、异步电机的气隙air gap 三、铭牌数据 （1）型号 （2）额定功率（PN），W 或 kW （3）额定电压（UN），V 或 kV （4）额定电流（IN），A （5）额定频率（f），50Hz （6）额定转速（nN），r / min [例9-1] 某三相异步电动机的额定功率PN = 40 kW，额定电压UN = 380 V，?连接，额定功率因数cos?N = 0.78，额定效率?N = 80%。求电动机的额定电流及其相电流。 9－2 异步电机的基本原理 异步电动机定子上有三相对称的交流绕组； 三相对称交流绕组通入三相对称交流电流时，将在电机气隙空间产生旋转磁场； 转子绕组的导体处于旋转磁场中； 转子导体切割磁力线，并产生感应电势，判断感应电势方向。 转子导体通过端环自成闭路，流过感应电流。 感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁力，判断电磁力的方向。 电磁力作用在转子上将产生电磁转矩，并驱动转子旋转。 根据以上电磁感应原理，异步电动机也叫感应电动机。 一、异步电机的运行状态 [例9-2] 若例9-1中的三相异步电动机为10极电机，额定频率fN = 50 Hz，额定转差率sN = 0.012。求电动机的额定转速。 二、异步电机的磁场 （一）主磁通 （二）漏磁通 9－3 三相异步电动机的等效电路 一、转子不转时的异步电机 （一）电压平衡方程式 （二）磁动势平衡方程式 转子绕组是一对称多相绕组，与定子绕组有相同极数。 绕线式转子有明显的相数和极对数，设计转子绕组时，必须使转子极数等于定子极数。否则，没有平均电磁转矩。 鼠笼转子的转子有鼠笼加端环组成。所有导条在两头被端环短路，整个结构是对称的，实质上是一个对称的多相绕组。鼠笼转子的极数恒等于定子绕组的极数 在转子不动时，定、转子电势有相同频率，由转子电流所产生的基波旋转磁势与由定子电流所产生的基波旋转磁势有相同转速，没有相对运动。 （三）绕组归算 1. 电流的归算 2. 电动势的归算 3. 阻抗的归算 笼型异步电机绕组归算的变比 二、转子旋转时的异步电机 （一）转子旋转时对转子各物理量的影响 转子电动势： 转子漏抗： 转子转动后转子回路电压平衡式： （二）频率归算第1组公式第2组公式 （三）基本方程式和等效电路 异步电机的基本方程式 （四）相量图 【例9-3】 三相异步电动机的有关数据为：PN = 11 kW，UN = 380 V，?联接，nN = 1460 r / min，r1 = 1.20 ?，x1 = 2.10 ?，r’2 = 0.82 ?，x’2 = 4.20 ?，rm = 6.50 ?，xm = 85.0 ?。求额定负载时的I1、I’2、Im、cos?1、P1、?。 9-4 异步电机的参数 一、异步电机等效电路参数的测定 （一）空载试验目的：测取励磁参数rm、xm铁耗pFe机械损耗pmec （二）短路（堵转）试验目的：测取短路阻抗 zk短路电阻 rk短路电抗 xk 短路指T形电路中的附加电阻 的状态。 n=0，因此必须在电动机堵转情况下进行，故短路试验也称为堵转试验。 试验方法： 一般从I1=1.2IN （或：U1=0.4UN）开始，逐步降低电压，到I1=0.3IN ； 测量5~7点,每次记录端电压，定子短路电流和短路功率； 根据记录数据，绘制异步电动机的短路特性。 【例9-4】某三相异步电动机，定子绕组Y联接，已测得r1 = 2.01 ?。空载试验的数据：U1 = 380 V，I0 = 3.64 A， P0 = 246 W，假设机械损耗pmec = 11 W；短路试验的数据：Uk = 100 V，Ik = 7.05 A， Pk = 470 W。忽略空载附加损耗，试计算电机的参数rm、xm、x1、x’2和r’2。 二、异步电机等效电路的简化 电磁转矩的两种表示式 由于r1x1，rmxm，可忽略r1和rm，则复数系数C1被简化成实数系数c1 【例9-