马达教程- 第五章 感应电机的稳态分析

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1、河北科技大学教案用纸第17页第五章感应电机的稳态分析前言：①定义：异步电机（也叫感应电机）是一种交流旋转电机，它的转速除与电网频率有关外，还随负载而变。②应用：主要作电动机使用，如：机床；水泵；家用电器；③它的功率因数永远是滞后的。5.1异步电动机的结构和运行状态一、感应电机的结构1.定子：定子铁心：0.5mm厚硅钢片叠压而成,磁路的一部分定子绕组：电磁线制而成,电路一部分机座：铸铁或钢板焊接而成2.转子：转轴:支撑转子转子铁心：0.5mm硅钢片叠压而成,磁路一部分转子绕组：笼型绕组铸铝铜条绕线式绕组:电线绕制而成,Y

2、接,滑环引出,外接电阻3.气隙(gap)：磁路的一部分,δ↓→Im↓→↑但易发生扫膛现象δ↑→Im↑→↓二、感应电机的运行状态(见P133图5-5)1.转差率定义：式中n1—旋转磁场的转速(同步转速)n—转子的转速当0n1时,即0>s时,电机为发电运行状态(机械能→电能)当n<0时,即s>1时,电机为电磁制动运行状态(机械能和电能→热能)2.分析:(i1a的方向必与i2a的方向相反)(1)电机运行状态:n

3、i2a→Te与n同方向(驱动性质),i1a与i2a反向→i1a与e1反方向,因i1a由u1产生,即i1a与u1同方向,所以从电网吸收电能.(2)发电运行状态若原动机使n>n1→s为负→e2和i2a反向(与电机比)→Te反向(Te与n反方向)(制动性质),又因i2a反向→i1a反向→i1a与e1同方向(注e1未变)→i1ae1为正→输出电能电气工程系河北科技大学教案用纸第17页(1)电磁制动运行状态若T1驱动转子以反方向旋转,则切割方向同电动运行状态→e1,e2,i1a,i2a,Te同电机运行状态,因Te与n1同方向,但

4、与n反方向(制动性质),所以T1必须输入机械功率.又因e1与i1a反向→i1ae1为负→从电网吸收电功率.三、感应电动机的型号和额定值1.型号例如：Y112S-6极数6极短机座规格代号：中心高112mm产品代号：异步电动机2.额定值①额定功率PN:电动机在额定情况下运行，由轴端输出的机械功率，单位为W或kW。②额定电压UN:电动机在额定情况下运行,施加在定子绕组上的线电压，单位为V。③额定频率fN：50Hz。④额定电流IN：电动机在额定电压、额定频率下轴端输出额定功率时，定子绕组的线电流，单位为A。⑤额定转速nN：电动

5、机在额定电压、额定频率、轴端输出额定功率时，转子的转速，单位为r/min。⑥其他额定值ηNτN(或θN)⑦其他数据:绝缘等级:A,E,B,H,F(极限工作温度:105,120,130,155,180)防护等级:IP23-防护式,IP44-封闭式(分别表示防尘,防水)工作制:S1-连续工作制;S2-段是工作制;S3-断续周期工作制接法:(Y或△).对于三相异步电动机，额定功率：5.2三相感应电动机的磁动势和磁场一、空载运行时的磁动势和磁场1.主磁通Φ0：①作用：传递能量的媒介作用；电气工程系河北科技大学教案用纸第17页②

6、路径：定子—气隙—转子—气隙—定子。2.漏磁通Φσ：①不起传递能量的媒介作用，只起电抗压降的作用；②包括：槽部漏磁通、端部漏磁通和高次谐波。二、负载运行时的磁动势和磁场1.转子电动势的频率：；2.转子绕组的感应电动势：；3.转子绕组的电阻和漏抗：忽略集肤效应，认为不变；；4.转子绕组的电流：正常运行时，转子端电压U2=0，；有效值：；*结论：转子电流I2随S的增加而增加。5.转子绕组的功率因数：*结论：转子功率因数随S的增加而减小。6.转子磁动势的转速：相对转子速度：相对定子速度：**与相对静止。三、磁动势平衡方程1.

7、磁动势形式：2.电流形式：5.3三相感应电动机的电压方程和等效电路一、电动势平衡方程1.方程：电气工程系河北科技大学教案用纸第17页2.的物理意义与变压器的相同，但由于气隙的存在，比变压器的小。举例：已知：一台三相异步电动机，在额定转速下运行，，电源频率，试求：1）转子电流频率；2）定子电流产生的旋转磁动势以什么速度切割定子？又以什么速度切割转子？3）由转子电流产生的转子磁动势以什么速度切割定子？又以什么速度切割转子？二、等效电路1、折算折算原则：①保持F2不变，只要使等效前后转子电流的大小和相位相等即可；②等效前后转

8、子电路的功率和损耗相等。折算方法：**①附加电阻的物理意义：模拟转轴上总的机械功率；②转子方程为：2、转子绕组折算说明：原则和方法与变压器相同。电流折算：电动势折算：电阻和电抗折算：3、T型等效电路折算后的基本方程组：电气工程系河北科技大学教案用纸第17页T形等效电路r1X1σr2’X2σ’rmXm分析：①堵转：，相当于短路；②空