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异步电动机课件ppt

2020-03-17 13:21

  异步电动机的行使 异步电动机又称为感到电动机,电厂中的绝大个人 电动机是异步电动机,用它来拖动汽锅和汽轮机隶属设 备的旋起色械,如:水泵、风机等。 益处:布局大略、运转牢靠、保护简单、效劳较上等。 舛误:不行正在较广的领域内经济、光滑地调速,使所接 电网的功率因数下降。 正在极少央求调速领域较宽的景象,就采用调速特色 较好的直流电动机,而正在单机容量较大,必要连结恒定 速率的景象,常采用功率因数可调理的同步电动机。 异步电动机的基础事情道理和布局 §1-1 异步电动机的基础事情道理 一、基础事情道理 定子上对称装有三相绕组, 空间地点互差120° 转子绕组为众相短道绕组 异步电动机的基础事情道理和布局 (1)定子绕组通入对称三相电流,爆发以同步速n1 挽救 的气隙挽救磁场; (2)转子导体切割气隙挽救磁场,正在自行闭合的转子绕组 中爆发感到电动势和感到电流; (3)转子电流的有功分量与气隙磁场互相功用,使转子导 体受到电磁力,并造成电磁转矩,启发转子顺挽救磁场的 对象转动起来。 若转轴上带有负载,电动机将输出死板功率,从而告终 电能向死板能的转换。 异步电动机的基础事情道理和布局 筹议: 异步电动机转速 n ? n1(同步速)——异步的由来 (1)启动时,转子静止,定子挽救磁场为同步速,转子 切割定子磁场而爆发感到电势,并正在短道绕组中爆发感到 电流,转子电流正在定子磁场中受到电磁转矩功用而爆发转 动。 (2)挽救流程中,若转子抵达同步速,则与定子挽救磁 场之间相对静止,转子不会切割定子磁场而爆发感到电势 和感到电流,转子就不会受到定子磁场的电磁转矩功用, 转子将减速。 异步电动机的基础事情道理和布局 二、转差率(滑差) 转子转速与同步转速的差值对同步转速的比值 s ? n1 ? n n1 转差率反响了转子转速和定子挽救磁场转速的相对运 动速率。它与电动机的转速、电流和力矩等有着亲近联系。 决断了转子电动势及其频率。 静止时,转差率s =1; 异步运转时,0 s 1; 额定负荷运转时,其转差率正在0?01?0?06领域内 异步电动机的基础事情道理和布局 三、异步电动机的三种运转状况 (1)电动机运转状况 异步电机转子拖动所带死板装备转动,异步电机转 子转速小于定子挽救磁场,且对象雷同 转子导体中的电流与挽救磁场互相功用,总会爆发 一个与挽救磁场转向雷同的驱动性子的电磁力矩 电动机运转状况的转差率领域:0?s?1 异步电动机的基础事情道理和布局 (2)发电机运转状况 异步电机所带死板装备拖动转子转动,使异步电机 的转速胜过同步速 转子导体切割挽救磁场的对象与电动机运转状况相 反,于是感到电动势和电流的对象也产生蜕变,爆发的 电磁力造成的电磁力矩的对象与转子的转动对象相反。 即电磁力矩变为制动力矩。此时,死板装备由负荷形成 了原动机,其输入的死板能通过异步电机转化为电能。 发电机运转状况的转差率领域:-∞?s? 0 异步电动机的基础事情道理和布局 (3)电磁制动运转状况 异步电机正在某种外力的功用下,其转子逆着挽救磁场 的对象挽救,如起重机放下重物时 转子导体将以高于同步速率的速率切割挽救磁场,切 割对象电动机运转状况时雷同,于是,转子导体中的电动 势、电流以及电磁力矩的对象都与电动机运转状况时雷同, 但这时的电磁力矩对象与转子的转向差异,电磁力矩对外 力起制动功用 电磁制动运转状况的转差率领域:1? s ?+∞ 异步电动机的基础事情道理和布局 §1-2 异步电动机的基础布局 (1)定子 (2)转子 定子和转子之间有一很小的间隙,称为气隙。 异步电动机的基础事情道理和布局 1、定子 网罗定子死心、定子绕组、机座等。 (1)定子死心:功用是安放定子绕组和组成主磁道。 由0.5mm厚的金邦绝缘打点的硅钢片叠压而成。 (2)定子绕组:是定子个人的电道。 由很众高强度漆包铜线或铝线按必然法则维系绕制 而成。 (3)机座:固定和支持定子死心。 异步电动机的基础事情道理和布局 2、转子:网罗转轴、转子死心、转子绕组等。 (1)转轴:中碳钢,支持、固定转子死心,传达转矩。 (2)转子死心:组成主磁道,外圆槽内安放转子绕组。 由0.5mm厚的硅钢片叠压而成,套正在转轴上。 (3)转子绕组:分为笼型和绕线型两种。 笼型:由插入转子槽中的导条和两头端环构成,是自行闭 合的对称众相绕组。小型采用铸铝转子,中、大型 采用铜条转子。 绕线型:由嵌入转子槽中的对称三相绕组构成,接成星形 ,并接到转轴上的三个集电环上,再通过电刷与外 电道接通。 异步电动机的基础事情道理和布局 笼型绕组 绕线绕组及其示妄思 异步电动机的基础事情道理和布局 §1-3 异步电动机的铭牌参数 1. 额定功率 额定运转时转轴输出的死板功率,千瓦(kW)。 2. 额定电压 额定运转时三相定子绕组的线电压,伏(V)或千伏(kV) 3. 额定电流 额定运转时三相定子绕组的线电流,安(A)或千安(kA) 4. 额定频率:我邦额定工频为50Hz。赫兹(Hz) 5. 额定功率因数 额定运转时,定子相电流与相电压之间的相位差。 6. 额定效劳:额定运转时,输出死板功率与输入有功功率之比。 异步电动机的基础事情道理和布局 7. 接线组别 额定运转时,三相定子绕组应采用的维系体例。有些电 动机铭牌上有两个电压数值220/380V,接线组别也有两种: 三角形和星形,这流露电网电压为220V时定子绕组应接成三 角形,电压为380V时,定子绕组应接成星形。 8. 额定转速 额定运转时的转速,r/min。 9. 运转体例(定额) 电动机运转的接续时辰。分“相连”、“短时”、“断 续”3种 10.绝缘品级 电动机定子所用绝缘质料的品级,它决断了电动机的愿意 温升,有些电动机铭牌上只标愿意温升。 异步电动机的基础事情道理和布局 铭牌 中小型异步电动机型号 大型异步电动机型号 异步电动机的运转道理和事情特色 §2-1 异步电动机负载时的磁动势和电动势 一、转子不动时 定子磁势所爆发的磁通可分为两个人: (1)主磁通:由定子爆发的正在气隙中以同步速挽救的基波 磁通,同时环链定子和转子绕组。途径:定子齿——气 隙——转子铁芯——气隙——定子齿——定子铁轭。异步 电动机依赖这个人磁通告竣定子、转子之间传达能量。 (2)漏磁通:仅与定子绕组环链。由三个人构成,定子绕 组槽部漏磁通、定子绕组端部漏磁通、高次谐波磁通。 转子绕组通过电流后,也将兴办转子磁势。这时气隙 中的气隙磁通应由定子和转子磁势合成,转子磁势还爆发 仅与转子绕组环链的转子漏磁通。 异步电动机的运转道理和事情特色 气隙中磁场(主磁通Φm )由定、转子磁势F1、F2协同 兴办,分散正在定、转子绕组中感到电势E1、E2。定、转子漏 磁通分散为Φl1、Φl2,感到走电势El1、El2。定子电道中,外 加电源电压U1与E1、异步电动机El1和I1 r1相均衡;转子电道中,E2与El2 和I2 r2均衡。 异步电动机的运转道理和事情特色 电磁方程式 E&1 ? ? j4.44 f1N1kw1?&m E&2 ? ? j4.44 f1N2kw2?&m U&1 ? ?E&1 ? &I1r1 ? E&l1 ? ?E&1 ? &I1r1 ? j&I1x1 ? ?E&1 ? &I1z1 E&2 ? &I2r2 ? E&l2 ? &I2r2 ? j&I2x2 ? &I2 z2 磁势方程式 F?1 ? F?2 ? F?m I?1 ? I?m ? (? I?2 ) ki ki ? m1 N1k w1 m2 N2kw2 定、转子磁场正在空间上以同对象、同频率挽救,相 对静止,定、转子感到电势的频率f1 = f2 异步电动机的运转道理和事情特色 二、转子挽救时 挽救磁场(主磁通Φm )仍以n1挽救,正在定子绕组中感到 出E1,而转子以转速n 挽救,即转子绕组以相对速率 n2=n1-n 切割挽救磁场。 转子绕组中感到电势的频率 f2 ? sf1 转子绕组感到电动势的数值 E2s ? 4.44sf1N1kw2?m E2s ? sE2 异步电动机的运转道理和事情特色 转子绕组电动势均衡方程 E&2s ? &I2r2 ? j&I2 x2s ? &I2r2 ? j&I2sx2 转子绕组漏抗 x2s ? 2?f 2 L2 ? 2?sf1L1 ? sx2 转子绕组中感到电流 &I2 ? E&2s r2 ? jsx2 ? r2 E&2s ? jx2s I2 ? E2s r22 ? x22s , ?2 ? arctan x2s r2 转子绕组功率因数 cos?2 ? r2 r22 ? x22s 异步电动机的运转道理和事情特色 转子绕组磁动势均衡方程 F?1 ? F?2 ? F?m I?1 ? I?m ? (? I?2 ) ki 转子电磁转矩(驱动转矩) M ? KM? .I2 cos?2 ? k f1 ? sr2U12 r22 ? (sx2 )2 Φ——气隙合成挽救磁场的每极磁通 KM、K——与电动机布局相合的常数 cosφ2——转子每相电道的功率因数 M ? U12 异步电动机的运转道理和事情特色 §2-2 异步电动机的等值电道 异步电动机的运转道理和事情特色 异步电动机的运转道理和事情特色 异步电动机的简化等值电道 异步电动机的运转道理和事情特色 §2-3 异步电动机的电磁转矩和死板特色 一、功率均衡联系 异步电动机的运转道理和事情特色 输入电功率 P1 ? pCu1 ? pFe ? PM 定子传到转子 的电磁功率 PM ? m2 I 2 2 r2 s ? m2 I r2 22 ? m2 I r2 22 1 ? s s ? pCu 2 ? P? 转轴最终输 出死板功率 附加损耗 P2 ? P? ? p? ? p? 驱动转子的 死板功率 死板损耗 pCu 2 PM ? m1 I 2 2 r2 m1I 2 2 r2 s ?s p? PM ? m1I r 2 22 1 ? s m1I 2 2 r2 s s ?1? s 异步电动机的运转道理和事情特色 二、电磁转矩与磁通和转子电流的联系 P? ? M? ? ? 2?n / 60 M ? P? ? m1I 2 2 r2 1 ? s s ? m1I r 2 22 1 ? s s ? m1I 2 2 r2 s ? PM ? 2? n 2? n1 (1? s) 2? n1 ?1 60 60 60 PM ? m1E2 0I 2 cos?2 M ? PM ?1 ? m1E2 0 I 2 cos ?2 2? f1 / p ? m1 ? 4.44 2? f1 f1N1kw1 /p ? m I2 cos ?2 CM ? 4.44m1 pN1kw1 2? 电磁转矩与气隙磁 通、转子电流、转 M ? CM ? m I 2 cos ?2 子功率因数相合。 异步电动机的运转道理和事情特色 三、电磁转矩与转差率 M ? PM ? m1I 2 2 r2 s ?1 2? f1 / p I 2 ? U1 (r1 ? r2 s )2 ? ( x1 ? x2 0 )2 M ? 2? m1 pU12 r2 s f1[(r1 ? r2 s )2 +(x1 ? x20 )2 ] 电磁转矩与电压、频率、参数、转差率相合。 异步电动机的运转道理和事情特色 (1)死板特色弧线 M ? f (s) n ? f (M ) 最大转矩 s=1时 启动转矩 额定转矩 sN 临界转差率 安稳运转区:0~sm 或 nm~n1 异步电动机的运转道理和事情特色 (2)最大电磁转矩 sm ? r2 r12 ? (x1 ? x2 )2 疏忽 r1 sm ? x1 r2 ? x2 M ? 4? m1 pU12 f1(x1 ? x20 ) 疏忽 r1 M? m1 pU12 4? f1 ??r1 ? r12 ? (x1 ? x20 )2 ? ? (1)最大转矩与外加电压的平方成正比,临界转差率与 电压无合。 (2)最大转矩与转子电阻无合,临界转差率与转子电阻 成正比。 异步电动机的运转道理和事情特色 (3)启动转矩 M ? 2? f1[(r1 m1 pU12 r2 s ? r2 s )2 +(x1 ? x20 )2 ] s ?1 I 2 ? U1 (r1 ? r2 s )2 ? ( x1 ? x2 0 )2 s ?1 M st ? 2? f1[(r1 m1 pU12r2 ? r2 )2 ? (x1 ? x20 )2 ] Ist ? U1 ( r1 ? r2 )2 ? ( x1 ? x20 )2 1)启动转矩与外加电压的平方成正比。 2)转子回道串电阻,可能扩展启动转矩。 M st ? M max ? rst ? x1 ? x2 ? r2 异步电动机的运转道理和事情特色 最大转矩、启动转矩与转子电阻的联系 r2?3 ? r2?2 ? r2?1 M st3 ? M st 2 ? M st1 U11 ? U12 ? U13 M stU1 ? M stU 2 ? M stU 3 异步电动机的运转道理和事情特色 (4)额定转矩 ——额定负载时的输出死板转矩 n ? nN , s ? sN P? ? M? ?N ? 2? nN / 60 MN ? PN ?N ? 1000PN 2? nN / 60 异步电动机的运转道理和事情特色 (5)过载本领,启动转矩倍数 过载本领 启动转矩倍数 km ? M max MN kst ? M st MN 往往正在2~2.2领域内 往往正在1.7~2.2领域内 异步电动机的运转道理和事情特色 四、异步电动机的运转特色 转速特色 n = f(P2) 效劳特色 ? = f(P2) 功率因数特色 cosφ= f(P2) 转矩特色 M2 = f(P2) 定子电流特色 I1 = f(P2) 异步电动机的启动和调速 §3-1 异步电动机的启动电流和启动转矩 一、启动功能 (1)启动电流倍数 Ist/IN (2)启动转矩倍数 Mst/MN (3)启动时辰 (4)启动装备的轻便性和牢靠性 央求:足够大的启动转矩,但启动电道不要太大, 往往这两个央求互相抵触。 异步电动机的启动和调速 二、启动题目 对待鼠笼式电动机,启动电流倍数为4~7,而启动 转矩倍数唯有0.9~1.3,启动功能欠好。 变成的不良影响: (1)使电网电压下降而影响其他电气装备 (2)使电动机过热而加快绝缘老化 (3)过大的电磁力抨击使电动机定子绕组端部变形 减小启动电流的本事: (1)下降电源电压 (2)扩展定、转子阻抗 异步电动机的启动和调速 §3-2 鼠笼式异步电动机的启动 一、直接启动——全压启动 用一般开合把电动机直接接入电网。 益处:操作大略,装备投资和保护用度少。 舛误:启动电流大,对电网影响大。 供电变压器容量越大,异步电动机启动电流惹起的编制母线电 压下降越小,只须不堪过(10%~15%)额定电压,就 愿意直接启动。 异步电动机的启动和调速 二、降压启动 事情道理: Ist ? U1 ( r1 ? r2 )2 ? ( x1 ? x20 )2 U1 ? 1 k U1N 电压降为1/k, 启动电流因此减小, ? ? ? ? Ist ? U1N / k r1 ? r2 2 ? x1 ? x20 2 但转矩也相应减小。 异步电动机的启动和调速 (1)定子回道串电抗启动 启动时正在定子回道中串入电抗器,起分压功用,以 下降电压,减小启动电流;启动完毕,切除电抗器。 U1 ? x1 x1 ? xs U1N ? 1 k U1N ? ? ? ? Ist ? U1N / k r1 ? r2 2 ? x1 ? x20 2 ? 1 k I st ? 直接? 电压降为1/k, 启动电流也降为1/k, 启动转矩降为1/k2。 异步电动机的启动和调速 (2)用自耦变压器启动 启动时,进入自耦变压 器,下降定子绕组电压;启 动完毕,切除自耦变压器。 U1 ? 1 ka U1N ? ? ? ? I1st ? 1 ka I 2 st ? 1 ka U1N / ka r1 ? r2 2 ? x1 ? x20 2 ? 1 ka2 I st ? 直接 ? 电压降为1/ka, 启动电流也降为1/ka2, 启动转矩降为1/ka2。 异步电动机的启动和调速 (3)星-三角换接启动 启动时,定子绕组接成星形, 下降定子绕组电压;启动完毕,换 接成三角形。 IY ? U1N 3Z IY ? 1 ID 3 ID ? 3 U1N Z MYst ? 1 M Dst 3 相电压降为 1/ 3, 启动电流也降为1/3, 启动转矩降为1/3。 异步电动机的启动和调速 §3-3 绕线式异步电动机的启动 事情道理: Ist ? U1 ( r1 ? r2 )2 ? ( x1 ? x20 )2 ? ? ? ? Ist ? U1N r1 ? r2 2 ? ??x1 ? x20 ? xs 2 ?? 异步电动机的启动和调速 一、转子串电阻启动 随转速普及,操作开合,减小转子回道所接入的电阻。 异步电动机的启动和调速 二、转子串频敏电阻启动 频敏电阻的阻值随转速普及而自愿减小。 异步电动机的启动和调速 §3-4 深槽式和双鼠笼式异步电动机 一、深槽式异步电动机 转子导条窄而深,可作为若干 个导体的并联。流过电流时,槽 底导体所交链的漏磁通宏大于槽 口,漏抗也宏大于槽口。 启动时,转差率大,转子电流 频率高,漏抗宏大于电阻,转子电 流散布决断于漏抗;电流鸠集于槽 底,爆发集肤效应,使转子电阻增 大,启动电流减小。 启动完毕,电流散布匀称。 异步电动机的启动和调速 二、双鼠笼式异步电动机 转子有两套绕组:外笼和内笼,采 用大家端环。外笼截面积小,导条电阻 率大,内笼截面积大,导条电阻率小。 流过电流时,内笼所交链的漏磁通宏大 于外笼,漏抗也宏大于外笼。 启动时,转差率大,转子电流频率高, 漏抗宏大于电阻,电流散布决断于漏抗,转 子电流鸠集于外笼,而外笼电阻大,使启动 电流减小。 启动完毕,转差率很小,电流散布决断 于电阻,转子电流鸠集于内笼,内笼电阻小。 异步电动机的启动和调速 §3-5 异步电动机的调速 一、调速央求 (1)调速领域广(最高转速与最低转速之比大); (2)调速光滑性好(不是分级跃变,异步电动机而是光滑渐变); (3)所用调速装备大略、调速中损耗小。 二、调速本事 (1)变极调速 (2)变转差调速 (3)变频调速 n ? n1 (1 ? s) ? 60 f1 p (1 ? s) 异步电动机的启动和调速 (1)变极调速 改良电动机定子绕组维系体例来改良极对数。 正向串联 反向串联 反向并联 分级调速,光滑性差,仅用于鼠笼式电动机。 异步电动机的启动和调速 告竣本事 (1)绕组从单星形改接成双星形 A、B、C输入,A’、B’、C’开道, 为4极,Y接,低速运转; A’、B’、C’输入,异步电动机 A、B、C与O连 接,为2极,YY接,高速运转 (2)绕组从三角形改接成双星形 A、B、C输入,异步电动机A’、B’、C’开道, 为4极,D接,低速运转; A’、B’、C’输入, A、B、C相维系, 为2极,YY接,高速运转 异步电动机的启动和调速 (2)变转差调速 改良电动机转差率。 告竣本事 (1)下降定子电压改良转差率调速 光滑调速、适合恒转矩负载,如风机,不适合恒功率负载。 (2)绕线式电动机串电阻改良转差率调速 装备大略、局限简单、投资少,但调速领域不大、 铜耗大、经济性差,属于有级调速。 异步电动机的启动和调速 (3)变频调速 改良电动机电源频率。 正在电源和电动机之间扩展变频器。 调速领域广、双向光滑调速,但投资高。 异步电动机的启动和调速 三、电磁调速异步电动机 用于电厂中功率较小的给粉机等 电磁调速异步电动机由一般鼠笼式电动机和电磁调速 转差聚散器构成,正在调速流程中,鼠笼式电动机的转速始 终靠拢于额定转速,并拖动电磁调速转差聚散器的主动转 子转动,聚散器内,主动转子通过直流磁通与从动转子相 相干,启发着从动转子挽救,即使改良聚散器内直流磁通 的巨细,便可光滑地调理从动转子转速。 异步电动机的启动和调速 电磁调速异步电动机调速的症结正在于电磁转差聚散器。 聚散器主动转子1与电动机5之间为刚性维系。主动转子 (电枢)是一个钢制的杯状圆筒,从动转子(爪极)由爪状 磁极2固定正在从动轴上,之间有气隙。爪极中部绕有励磁线,由直流电源供电励磁,铁芯两头成爪状交叉,造成N 、 S 瓜代的爪极布局。磁道为:N 爪极一气隙一电枢一气隙一 S 爪极一从动转子铁扼一N 爪极。电动机启发主动转子转动 时,电枢切割爪极磁场爆发涡流,此涡流与爪极磁场功用产 生转矩 ,使从动转子随主动转子以同对象挽救,转速低于 主动转子转速,即存正在转差。若励磁电流大,则相干主动和 从动转子的磁通强,转差小,聚散器输出转速就高。 益处:布局大略、运转牢靠、调速光滑性好。舛误:电 磁转矩靠钢筒的涡流来传达,涡流损耗较大,效劳较低。

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关键词: 异步电动机