第7章 交流电动机原理 课件.ppt

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1、第四章交流电动机及电气控制（交流电动机工作原理）概述三相异步电动机异步电机单相交流电机异步发电机同步发电机同步电机同步电动机同步调相机同步电机主要用作发电机，也可用作电动机和调相机。现代电力工业几乎都是采用同步发电机。异步电机主要用作电动机，可分为三相异步电动机和单相异步电动机两类。三相异步电动机广泛应用于工、农业生产、交通运输业、国防工业中，有90％左右的电动机采用三相异步电动机。在电网总负荷中，异步电动机占60％左右。单相异步电动机常用于使用单相交流电源的家用电器和医疗仪器中。转子定子铁心机座定

2、子绕组图4-0三相感应电动机的结构（ABB公司）三相异步电动机的特点优点：结构简单、运行可靠、坚固耐用、维护方便、价格便宜、效率较高。缺点：1.调速、起动性能较差。随着晶闸管元器件及交流调速系统的发展，调速性能已大大改善。2.功率因数低。运行时从电网中吸收感性无功功率，以建立旋转磁场，使电网功率因素下降；受电网电压波动影响较大。继电-接触器式控制是应用最早的控制系统，它是由各种有触点的接触器、继电器、按钮、行程开关等组成的控制电路。用来实现对电力拖动系统的起动、制动、反转和调速的控制；实现对电力拖动系

3、统的保护和生产过程的自动化。尽管电力拖动系统已向无触点、连续控制、弱电化、微机控制方向发展，但由于继电-接触器控制系统具有结构简单、维护方便、价格低廉等优点，能够满足各种生产机械的不同的工艺过程，目前仍然广泛应用。第一节三相异步电动机的基本工作原理和结构一、旋转磁场的产生三相异步电动机的定子绕组是一个三相对称绕组，若通以三相对称交流电流，将产生旋转磁场。以两极三相异步电动机为例，如图4-1所示。三相对称绕组是指每相绕组的匝数、连接规律等相同，在空间布置上各相轴线相差120°空间电角度的绕组，线圈的首

4、端分别为U1、V1、W1，尾端分别为U2、V2、W2。三相对称电流在时间上相差120°，其表达式为规定：电流为正时，电流从线圈的首端(U1、V1、W1)流入，从线圈的尾端（U2、V2、W2）流出；电流为负值时则方向相反，从线圈的首端流出，而从线圈的尾端流入。用符号“”表示电流流入，“”表示电流流出。*根据右手螺旋定则来判断三相绕组中电流产生的合成磁场的方向。图4-1两极旋转磁场示意图三相异步电动机旋转磁场电动机的旋转原理旋转磁场产生的条件旋转磁场原理三相异步电动机旋转磁场电动机的旋转原理旋转磁场产

5、生的条件旋转磁场原理三相异步电动机旋转磁场电动机的旋转原理旋转磁场产生的条件旋转磁场原理三相对称绕组：——互差120度空间电角度。三相对称电源：——互差120度时间电角度。电动机的旋转原理旋转磁场产生的条件旋转磁场原理电动机的旋转原理旋转磁场产生的条件旋转磁场原理电动机的旋转原理旋转磁场产生的条件旋转磁场原理电动机的旋转原理旋转磁场产生的条件旋转磁场原理三相基波合成磁场的特点：第一，三相基波合成磁场在空间是正弦分布，其轴线在空间是旋转的——旋转磁场。其幅值恒定不变，是圆形旋转磁场。第二，当某相电流达到

6、最大值时，合成磁场的轴线也正好转到该相的相轴上。因此，在三相绕组空间排序不变的条件下，旋转磁场的转向由电流的相序决定。******若要改变旋转磁场的转向，只需将三相电源进线中的任意两相对调即可。第三，旋转磁场的转速n1（同步转速）两极电机的旋转磁场转速为n1=60ƒ(r／min)p=1四极电机的旋转磁场转速为(r／min)p=2因为，电角度=p×机械角度p—磁极对数所以，三相异步电动机的旋转磁场转速的一般表达式为(r／min)(4-1)图4-2四极旋转磁场示意图定子绕组通入三相交流电流旋转磁场切割转子

7、绕组转子绕组产生感应电势转子中产生感应电流转子电流与磁场作用产生电磁转矩运转二、三相异步电动机的基本工作原理图4-3三相异步电动机旋转原理显然，三相异步电动机的转子转速最终不会加速到等于旋转磁场的转速。如果同步，转子绕组与旋转磁场之间没有相对运动，就不会感应电动势并产生电流，也不会产生电磁转矩使转子继续转动。所以转子的转速n总要略低于旋转磁场的转速n1，这就是异步电动机的“异步”由来。转差(n1-n)是异步电动机运行的必要条件，将转差(n1-n)与同步转速n1的比值称为转差率，用符号s表示，即(4-2

8、)转差率是异步电动机的一个基本参数，它对电机的运行有着很大的影响。n=n1(1-s)异步电机工作在电动状态时，其转速与同步速同方向，但略低于同步速，所以电动状态的转差率s的范围是：0～1。其中s=0，是理想空载状态；s=1，是起动瞬间。对普通的三相异步电动机，为了使额定运行时的效率较高，额定转差率sN一般为0.02～0.06。因此当标准工业频率（即电流频率）为50Hz时，对应不同极对数的同步速分别为：p=1，n1=3000r／min；p=2，n1=150