电机原理与拖动第5章课件(一).ppt

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1、电机原理及拖动（下）东北大学内容介绍同步电动机控制电机三相异步电动机的电力拖动三相异步电动机原理电力拖动系统中电动机的选择第五章三相异步电动机原理转子转速与旋转磁场转速的关系：异步机何时同步？第一节异步机用途、结构、简单原理用途（无处不在）优点：简单、可靠、维护少缺点：调速性能差（已克服，但控制复杂）结构定子：铁心三相对称绕组（空间相差120°电角度）通入三相对称电流（时间相差120°电角度）转子：铁心绕组三、关于旋转磁场旋转磁场的基本知识电流正方向定义：尾入为正。旋转磁场的分析当磁场旋转机械空间角度120°交

2、流电机的旋转磁场(图5-1)当旋转磁场与定子极对数的关系当磁场旋转机械空间角度60°=1/p*120°当讨论与结论p=1：电流完成1个周期；磁场转过1圈（机械空间角度360°）；静止转子导体感应电动势变化1个周期。p=2：电流完成1个周期；磁场转过1/2圈（机械空间角度1/p*360°），即转过1对磁极；静止转子导体感应电动势变化1个周期。（空间）电角度的定义：1对极对应的空间角度称为360°的电角度。即：电角度=p×机械（空间）角度角位移（电角度）的推导：交流电机的同步转速（定子旋转磁场速度）n1：四、简单原

3、理运行原理异步电动机运行示意图(图5-2)n1：定子旋转磁场的转向相对定子磁场的旋转，转子导体切割磁力线的方向与n1相反；感应电势与感应电流的方向基本同向，电流稍滞后；（右手）转子受力，即转子旋转方向。（左手）同步转速：60f1/p旋转磁场的速度与电源频率严格同步（f1=50Hz）;p=1：n1=3000r/minp=p1：n1=3000/p1=60f1/pr/min滑差的定义转速差：Δn=n1-n转差率（滑差）：s=(n1-n)/n1sN=0.03~0.08（标幺值）nN=1440r/min，sN=?；nN=

4、570r/min，sN=?；nN=920r/min，（？）电磁转矩T方向：与磁场同向大小：取决于负载（负载决定实际滑差）四象限运行s=0：理想空载s<0：再生发电制动s>1：反接制动0

5、（元件组的组合）线电势（Y/Δ）同步发电机：p=1，n=3000r/min；问：定子电势e1=?导体电势导体电动势(图5-5)频率f1=pn1/60导体电势波形e=BδlvBδ为导体所处的气隙磁密（图5-6），l、v为常量。e波形（图5-7）与Bδ波形相似。谐波分析Bδ=f(α)（空间）e=f(t)（时间）二者波形相似，均可按傅立叶级数分解为基波和3、5、7……高次谐波。绕组设计：原则：力图使eδ=f(α)正弦措施：短距、分布目标：消除谐波导体电势幅值（只看基波，谐波不用考虑？）eu1=E1msinωtE1m

6、=B1mlv=B1ml·2pτn1/60Bav=B1m·2/πΦm=BavlτE1m=πΦm·f1有效值：比较：变压器电势（4.44Nf1·Φm）线圈=2个有效导体边匝电势及元件电势节距（y）与极距（τ）的关系：整距、短距和长距（×）。y与τ均以槽数度量。匝电势（图5-10）整距（有效值）：EU1U2=2EU1=4.44f1·Φm整距元件电势Eτ=4.44Nyf1·Φm短距元件电势（图5-11）Ey=4.44NyKyf1·ΦmKy的推导：β=（y/τ）·180°Ey=2EU1sin（β/2）短距系数：Ky=si

7、n（（y/τ）·90°）υ次谐波磁场在线匝中产生的感应电势υ次谐波电动势相量图（图5-12）υ次谐波电势的短距系数Kyυ=sin（υ·（y/τ）·90°）υ次短距消谐作用：令Kyυ=0。注意：短距消谐是时间量eyυ没有或减弱了；但空间量Bδυ依然存在。三次谐波在三相电机中不起作用。元件组电势q个元件串联而成的元件组示意图（图5-13）元件组电动势相量图（图5-14）槽距角（电角度）：α=2pπ/Z（Z为槽数）绕组的分布系数推导：元件组电动势为q个元件电动势的相量和∑E（分布、相量和）（集中、算术和）绕组系数：K

8、ω=KyKp短距分布元件组电势：υ次谐波的分布系数采用元件组分布安放的作用：消谐波表面利用率高相、线电势实际电机绕组为三相，每相以元件组为基本单元（或并或串），分析元件组即可计算相、线电势。例5.1一台异步电机定子三相绕组的数据为槽数Z=18，极数2p=2,元件组串联元件数q=3,元件节距y=7(1~8槽下线)，试求绕组的ky1、kp1、kw1、ky5、kp5、kw5。二、三相单层对称