华中科技大学版【电机学】(第三版)电子讲稿【第五章】.docVIP

第五章：感应电机的稳态分析 主要内容：三相感应电机的结构原理，及磁势，磁场。感应电机的基本方程式，等效电路。工作特性，及启动调速问题，最后介绍单相感应电机。 5-1 感应电动机的结构，原理和运行状态 为了更好的理解感应电动机的工作原理，首先介绍结构。 一、感应电动机的结构 主要由静止的定子和转动的转子两大部分组成，定、转子之间有一很小的气隙。 定子：由定子铁心，定子绕组和机座三部分组成 定子铁心：是主磁路的一部分，为了减少磁滞损耗和涡流损耗，铁芯由0.5mm的硅钢片叠成。在定子铁心内圆上均匀的冲有一定槽形的槽，用来嵌放定子绕组 槽形分：半闭口，半开口，开口 从提高效率和功率因数来看，半闭口槽最好，因为它可以减少气隙磁阻，使产生一定数量的旋转磁场所需的励磁电流最少。但绕组的绝缘和嵌线工艺比较复杂，因此只用于低压中小型异步电动机中。 对于中型异步电动机通常采用半开口槽。（500伏以下） 对于高压中型和大型异步机，一般采用开口槽，以便于嵌线。 定子绕组：定子铁心槽内对称的放置三相绕组，当三相绕组中通入对称三相交流电流时产生旋转磁场。 机座：用来支撑整个电机。 转子：由转子铁心，转子绕组，和转轴组成。 转子铁心：也是主磁路的一部分，由厚0.5mm的硅钢片叠成，在铁心外缘冲有一圈开口槽，外表面成圆柱形。 转子绕组：分笼型：一般采用铸铝，结构简单，制造方便。应用广泛。 绕线形：转子槽内嵌有三相绕组，通过集电环和电刷与外电路接通。这样可以在转子绕组中接入外加电阻，改善启动和调速性能。此种结构较笼型复杂，只用于启动性能要求较高和需调速的场合。 气隙： 在定、转子之间有一气隙，气隙大小对异步机的性能有很大的影响。气隙大磁阻大，要产生同样大小的旋转磁场就需较大的励磁电流，由于激磁电流基本上是无功电流，所以为了降低电机的空载电流，提高功率因数，气隙应尽量减少。一般气隙长度应为机械条件所容许达到的最小值。中小型电机气隙一般为0.2-0.7 二、异步电动机的工作原理。（感应电动机的工作原理） 前已讲过，当对称三相绕组中通入对称三相电流后，在空气隙中产生旋转磁场，当该磁场切割转子导体时根据电磁感应定律，导体内会 产生电势。 感应电势的方向：由右手定则判定。 如图所示（由相对运动，切割与ns相反） 由e产生电流方向与e相同（不考虑电势与 电流的相位差）根据电磁力定律：载流导体 在磁场受力的方向：由左手定则判定，如图示 在电磁力F的作用下，转子顺旋转磁场方向 旋转，转速为n。 三、异步机的运行状态。（感应电机的运行状态） 一般情况下异步机的转速n总是小于ns。 异步机之所以能够转动，关键在于转子导条与磁场之间存在相对运动，而感应电势产生电流，从而产生电磁力。如n=ns，不存在磁场与转子之间的相对运动，在转子导条中就不感应电势，不产生转矩，电机就不能转动，所以n总是与ns异步的旋转，所以我们也称感应电动机为异步电动机。 我们定义相对速度（n-ns）与同步速ns之比为转差率s 转差率是异步电机的一个主要参数，根据s的正负和大小可以判断电机的运行状态。 1、作为电动机的运行状态。 当转子的转向与ns相同且小于ns时（即1s0）为电动机运行状态，由下图知此时电磁转矩的方向与n相同，它拖动转子旋转。 2、作为发电机的运行状态。 如用一原动机拖动异步机，使异步机nns(即s0)磁场切割转子导条的方向与电动机状态相反，电磁转矩方向与n相反，此时原动机的驱动转矩必须克服制动的电磁转矩使nns,这时转子从原动机输入机械功率，通过电磁感应由定子输出电功率，电机处于发电机状态。 3、电磁制动的运行状态 如果由于外力的作用使转子逆着ns旋转，（即s1）此时转子导条中电势电流方向仍与电动状态一样，电磁转矩的方向与n相反，所以电磁转矩为制动性质的，称为电磁制动状态。 在这种情况下，从转子输入机械功率，从定子输入电功率，两部分功率一起变为电机内部的损耗。例6-1见p175 四、额定值 1、额定功率pN:指额定运行时输出的机械功率。 2、额定电压u1N:指额定运行状态下，定子绕组应加的线电压。 3、额定电流I1N:指额定运行状态下，输出额定功率时，钉子绕组中的线电流 4、额定功率fN:工频规定为50HZ 5、额定转速nN:指电机在额定运行时的转速。 除此以外，有时还标明功率因数，效率，温升，定额接法绝缘等级等，对绕线式电机，还标出转子电压和转子额定电流等数据 6、主要系列 Y—112M—4 极数 机座长度（份L, M, S ） 中心高 异步电机 五、异步电动机的分类 从定子相数分类： 单相，三相 从转子结构上分： 鼠笼（普通