最新第6章-三相异步电机的建模与特性分析教学讲义PPT课件.ppt

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1、第6章-三相异步电机的建模与特性分析各类异步电动机的图片在上述三相对称绕组中通以下列三相对称电流：(6-1)三相对称电流随时间的变化曲线如图6.1b所示。下面定性分析三相对称绕组通以三相对称电流所产生合成磁场的情况。图6.2分别绘出了对应、、、四个瞬时的合成磁场情况。图6.2两极电机产生的旋转磁场的示意图结论：随着时间的推移，定子三相绕组所产生的合成磁场是大小不变、转速恒定的旋转磁场。当某相电流达最大，则定子合成磁场位于该相绕组的轴线上。对于两极电机(见图6.2)，定子每相电流的最大值随时间变化一次，则相应的

2、合成磁场就旋转一周。考虑到每相电流一秒内变化次，于是得两极电机旋转磁场的转速为：（转/分）;对于p对极电机，定子每相电流的最大值随时间变化一次，则相应的合成磁场将仍移动两个极距或周（图6.3给出了4极电机所产生的合成磁场情况。考虑到每相电流一秒内变化次，则相应的合成磁场一秒内将旋转周，由此求得合成磁场的转速为讨论：(6-2)定义：合成旋转磁场的转速又称为同步速。对于工频为的供电电源，根据式（6-2），显然有：两极电机的同步速为：四极电机的同步速为：六极电机的同步速为：∙∙∙∙∙∙结论：三相对称绕组通以三相对称

3、电流将产生旋转磁场，旋转磁场的转速为同步速。B、三相异步电动机的基本运行原理图6.4三相异步电动机的工作原理图中，定子三相对称绕组中通以三相对称电流产生同步速的定子旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组感应转子电势和电流。定子磁场与转子感应电流相互作用便产生电磁力和电磁转矩，于是转子逐渐升速。考虑到转子电流是通过定子旋转磁场和转子绕组的相对切割而产生的，因此转子转速永远也不可能达到同步速。左手定则产生电磁力由于转子转速与同步速之间存在转速差异，异步电动机由此取名。又因为转子电流是靠定子侧旋转磁场感应产生的，异步电机

4、又称为感应电动机。右手定则感应电势C、三相异步电机的运行状态与转差率定义：异步电机的同步速与转子转速之间存在差异，这一差异即代表旋转磁场与转子的相对速度，又称为转差速度。通常将转差速度与同步速的比值定义为转差率，即：（6-3）结论：随着机械负载的增加，转子转速下降，异步电动机的转差率增大。转差率是反映异步电机运行状态的一个重要物理量。根据转差率的大小和正负，异步电机可分为三种运行状态：（1）电动机运行状态图6.5异步电机的三种运行状态在这种状态下，转速：，相应的转差率：。根据右手定则和左手定则分别获得转子绕组

5、所感应的电势（或电流）以及电磁转矩的方向，如图6.5b所示。此时，电磁转矩为驱动性的。（2）发电机运行状态在这种状态下，由原动机拖动异步电机运行，转速为：，相应的转差率为：。根据右手定则和左手定则分别获得转子绕组所感应的电势（或电流）以及电磁转矩的方向如图6.5c所示。此时，电磁转矩为制动性的。（3）电磁制动状态在这种状态下，如果在外力拖动下，若转子转速，相应的转差率。根据右手定则和左手定则分别获得转子绕组所感应的电势（或电流）以及电磁转矩的方向如图6.5a所示。此时，电磁转矩为制动性的。6.2三相异步电动机

6、的结构与额定数据6.6鼠笼式三相异步电机的结构图1-定子铁心2-定子外壳3-转子铁心4-转子导条5-端环6-冷却风扇7-机座8-定子绕组9-轴承室10-转子轴11-轴承A、三相异步电机的结构1.定子异步电机的定子是由空心圆柱形定子铁心、嵌入定子铁心表面槽内的三相对称分布的定子绕组以及机座组成。其中，定子铁心表面的槽形根据槽口的宽度可分为三类：半闭口槽、半开口槽和开口槽，如图6.7所示；图6.7定子铁心表面的槽形2.转子转子是由圆柱形转子铁心、转子绕组和转轴等组成。其中，转子绕组根据结构形式的不同，有鼠笼式和绕

7、线式之分。鼠笼式转子：图6.8鼠笼式转子绕组绕线式转子：图6.9三相绕线式异步电动机1-转子绕组2-端盖3-轴承4-定子绕组5-转子铁心6-定子铁心7-集电环8-出线盒3.气隙与直流电机相比，异步电机的气隙较小。中小型异步电机的气隙一般为0.2~2mm。气隙的大小直接影响电动机的激磁电流和功率因数。B、三相异步电机的额定数据(铭牌数据)额定功率：额定运行状态下机械轴上的输出功率；额定电压：额定运行状态下定子绕组的线电压；额定电流：额定运行状态下定子绕组的线电流；额定转速：额定运行状态下的转速；额定效率：额定功

8、率因数：额定频率：我国规定工频为50Hz。对绕线式异步电动机，铭牌上还注明转子的额定电压与转子额定电流的数据。对于三相异步电动机，额定数据之间存在如下关系：（6-4）式中，、分别表示定子额定电压和额定电流的相值,为定子的额定功率因数。6.3三相交流电机的定子绕组A、对三相交流电机绕组的要求三相绕组必须对称：即三相绕组匝数相等，三相绕组轴线空间互差；三相绕组的合成磁势和每相绕组所感应电势的波形应尽量接